关于恒流源电路的研究与几种设计方案
几种简单的恒流源电路
几种简单的恒流源电路恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。
1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示：电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vin及环境温度的变化而变化，所以这个电路在精度要求有些高的场合不适用。
2.由LM317组成的恒流电路如图2所示，I＝Iadj＋Vref/R（Vref＝1.25）,Iadj的输出电流是微安级的所以相对于Io可以忽略不计，由此可见其恒流效果较好。
3.由PQ30RV31组成的恒流电路如图3所示，I＝Vref/R(Vref＝1.25),他的恒流会更好，另外他是低压差稳压IC。
摘要：本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心，实现数控直流电流源功能的方案。
设计采用MOSFET和精密运算放大器构成恒流源的主体，配以高精度采样电阻及12位D/A、A/D转换器，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制，实现了10mA～2000mA 范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于0.2mA，具有较高的精度与稳定性。
人机接口采用4×4键盘及LCD 液晶显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。
关键字：数控电流源SPCE061A模数转换数模转换采样电阻一、方案论证根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。
方案一：采用开关电源的恒流源采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。
当电源电压降低或负载电阻Rl降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。
BG1关断后，储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。
当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，原理与前类似，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流Il的目的。
图 1.1采用开关电源的恒流源优点：开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。
大电流恒流源电路设计方案
大电流恒流源电路设计方案
恒流源需要给电路提供恒定的电流
恒流源的设计有很多方案，可以用三端稳压器，可以用运放，可以用基准电源芯片，简单的可以用两个三极管实现
稳压器构建的恒流源
此设计比较简单，提供的电流也比较大。
I=Vout/R10+Iq，其中Iq为三端稳压器的静态工作电流，在电流较大的情况下，Iq是可以忽略不计的。
因为三端稳压器Vout的电压是恒定的，所以通过调整可变电阻R10就可以得到需要的电流了。
运放反馈的高精度恒流源
如果要求电流精度比较高的，可以用运放反馈设计恒流源
使用运放作为反馈，同时使用MOS管避免三极管Ibe导致的公差，可以设计出精度较高的恒流源
I=Vin/R7，只可设计合适的参考电压Vin和电阻R7就可以得到需要的恒定电流
基准电源芯片TL431设计的恒流源
使用TL431也可以设计出精度较高的恒流源
TL431也可以做到很高的精度，设计更简单
I=Vref/R3，因为TL431的参考电压是稳定的，所以设计合适的电阻R3就可以得到需要的恒定电流。
基于功率MOS管恒流源电路的研究
基于功率MOS管恒流源电路的研究摘要：目前，国内在 LED 显示驱动领域存在着巨大的商机。
况且恒流源驱动器作为高速发展的LED 工作中的一个重要的基本驱动单元，发展速度越来越快，对性能的要求也越来越高。
随着 CMOS 工艺的不断发展完善，电路所能达到的集成度也越来越高、电源电压和特征尺寸被不断减小，对于一些半导体企业是一个挑战，同时也是半导体产业的未来争取的一个重要的竞争的目标产业。
关键词：恒流源电路；基准电压；温度补偿系数1 功率MOS 管的特性功率MOSFET 指具有垂直于芯片表面的导电路径的MOS 场效应晶体管，习惯上称为VMOS。
这种器件的源极和漏极分置于芯片的两个表面，因而具备短沟道，高电阻漏极漂移区和垂直导电电路等特点，从而提高了器件的耐压能力，电流处理能力和开关速度，使MOS 器件从小功率范围跨进到大功率范围。
功率MOSFET 的优点主要包括：高输入阻抗，低驱动电流；开关速度快，高频特性好；负电流温度系数，热稳定性优良；安全工作区域大；高度线性化的跨导；理想的线性特性等。
它的这些优点使得其在电力电子技术中的地位上长很快，应用很广。
N 沟道增强型功率MOSFET 的符号及特征曲线如图所示。
由图可以看到，功率MOSFET 在确定栅压VGS 时，输出电流ID 基本为一常量，而功率晶体管在确定基极电流下的输出电流还会随着电压的上升而增大，并未完全饱和，特别是在基极电流较大的时候，所以这个差别表明，功率MOSFET比功率晶体管更适合于作为恒流器件使用。
2 基于功率MOS 管恒流源电路2.1 Widlar 带隙基准电压的恒流源。
在这个电路中，整流管采用Linear 公司生产的J500 系列中的J502，它给Q1 提供一个相对比较稳定的430 μA 电流，并获得一个稳定的开启电压，使电路带隙基准电压维持稳定。
为了保证三个NPN 三极管Q1、Q2、Q3 是拥有相同的温度特性，电路选用集成三极管芯片系列CA3045。
毕业设计(论文)-高效率恒流源电路的设计
毕业设计（论文）-高效率恒流源电路的设计泉州师范学院题目高效率恒流源电路的设计物信学院电子信息科学与技术专业 07级 1 班学生姓名学号指导教师职称教授完成日期 2011年4月教务处制1高效率恒流源电路的设计物信学院 07级电子信息科学与技术指导教师教授【摘要】本文设计并制作了由DC-DC变换器为核心的开关稳流电源。
该稳流电源可对手机锂离子进行充电～采用电流型脉宽调制器UC3843作为核心器件～实现输出电流可调的开关稳流电源电路～同时采用单片机C8051F410进行程控～使开关稳流电源具备更加完善的功能。
【关键词】 UC3843 ,DC-DC变换器 ,PWM, 单片机C8051F4102引言 ..................................................................... ........................................................................ . (4)1. 系统设计 ............................................................................................................................................. (4)1.1系统设计任务 ..................................................................... (4)1.2系统设计的基本要求 ..................................................................... (4)1.3系统设计方案 ..................................................................... . (4)1.3.1 DC/DC 变换器电路拓扑结构论证 ..................................................................... (4)1.3.2微控制器电路方案论证 ..................................................................... .. (4)1.3.3 系统设计框图 ..................................................................... ..................................................... 5 2. 硬件电路设计及工作原理 ..................................................................... .. (5)2.1主器件的介绍 ..................................................................... (5)2.1.1电流型脉宽调制器UC3843简介 ..................................................................... (5)2.1.2 DC-DC变换电路设计 ..................................................................... (7)2.2元件参数选择 ..................................................................... (7)2.2.1 储能电感 ..................................................................... . (7)2.2.2 续流二极管 ..................................................................... (7)2.2.3 功率开关管 ..................................................................... (7)3. 数据测量及数据分析 ..................................................................... (7)3.1测试仪器 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.2测试方法 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.3数据测试 ..................................................................... ........................................................................ .. 83.4数据分析 ..................................................................... ........................................................................134. 设计总结 ..................................................................... ........................................................................ (13)致谢 ..................................................................... ........................................................................ .. (13)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ (13)附录: .................................................................... ........................................................................ .. (15)3引言随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备为人们生活带来了极大的便利，而电子设备都离不开可靠的电源，而稳流电源在工作时产生的误差直接影响着电池的使用寿命，导致影响整个系统的稳定性。
压控恒流源电路设计
3、电流源模块的选择方案方案一：由晶体管构成镜像恒流源一缺点在于，集电极最大输出电流约为几百毫安，而题目要求输出电流为200~2000mA，因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。
方案二：由运算放大器构成恒流电路运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。
但是只由运放构成的恒流电路，输出电流同样只能达到几十毫安，远远不能满足设计要求，因此必须加上扩流电路。
采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路，既能利用运算放大器准确的特性，输出又能达到要求。
该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响，其中涉及到比较复杂的工艺参数。
方案三：由运算放大器加上扩流管构成恒流电路采用高精度运算放大器OP07，更能增加其准确的性能；采用达林顿管TP127 进行扩流，具有很大的扩流能力，两者结合，可以实现比较精确的恒流电路。
鉴于上面分析，本设计采用方案三。
（3）恒流源电路的设计恒流源电路如图8.15 所示。
其中，运算放大器U3 是一个反相加法器，一路输入为控制信号V1，另一路输入为运放U1 的输出反馈，R8 是U3 的反馈电阻。
用达林顿管TIP122 和TIP127 组成推挽式电路，两管轮流导通。
U2 是电压跟随器，输入阻抗高，基本没有分流，因此流经R2 的电流全部流入负载RL。
U1 是反相放大器，取R14＝R11 时，放大倍数为-1，即构成反相器。
针对运算放大器输出电流小的不足，该电路加了扩流电路。
采图8.15 恒流源部分电路若U3 的输入电压为Vin，根据叠加原理，有由U2 的电压跟随特性和U1 的反相特性，有代入得到即流经R7 的电流完全由输入控制电压Vin 决定由于U2 的输入端不取电流，流经负载RL 的电流完全由输入控制电压Vin 决定，实现了压控直流电流源的功能。
由于R7 中流过的电流就是恒流源的输出电流，按照题目要求，输出的直流电流需要达到2A，这里采用康锰铜电阻丝作为电阻R7。
恒流源电路设计方法
恒流源电路设计方法1.基于电流镜的恒流源电路设计方法：基于电流镜的恒流源电路是一种常见的实现方式，它通过将负载电流转化为电压信号控制电流源输出的电流，来实现恒流输出的稳定性。
首先，写出恒流源电路基本的分析方程式：Vin = I*Rin，其中Vin 为输入电压，Rin为输入电阻，I为恒流源输出的电流。
其次，选择电流镜的工作模式。
常见的电流镜工作模式有共射和共基模式。
在选择工作模式时需要考虑输出电流的稳定性和电压的要求。
通常情况下，共射模式更常用。
然后，根据电流源电压和目标输出电流的关系，确定电流镜的尺寸。
根据电流镜的工作模式，计算电流源电压和目标输出电流的关系，并选择合适的电流镜尺寸。
最后，根据系统的要求调整电流源电路的参数。
根据具体的负载电流需求和电源电压，确定输入电压和输入电阻的数值。
通过调整输入电压和输入电阻，可以得到所需的恒流源输出电流。
2.基于反馈的恒流源电路设计方法：基于反馈的恒流源电路是另一种常见的实现方式，它通过负反馈将输出电流与参考电流进行比较，并根据比较结果调整输入电压或输入电流，从而实现稳定的恒流输出。
首先，确定参考电流的数值。
参考电流的数值应根据具体的需求来确定，通常需要通过试验或计算来得到合适的数值。
其次，选择比较器。
比较器的作用是将输出电流与参考电流进行比较，并将比较结果输出。
然后，设计反馈回路。
反馈回路的作用是根据比较结果调整输入电压或输入电流，以保持输出电流稳定。
最后，根据系统的要求调整电流源电路的参数。
根据具体的负载电流需求和电源电压，确定输入电压或输入电流的数值。
通过调整输入电压或输入电流，可以得到所需的恒流源输出电流。
总之，恒流源电路设计的关键是根据具体的需求选择合适的实现方式，并根据系统的要求调整电流源电路的参数。
通过合理的设计和参数调整，可以实现稳定的恒流输出。
可调恒流源电路设计
可调恒流源电路设计1. 引言可调恒流源电路是一种常用的电子电路，用于提供稳定的恒定电流输出。
它在各种应用中都有广泛的用途，如功率放大器、LED驱动器等。
本文将介绍可调恒流源电路的基本原理、设计要点以及实现方法。
2. 基本原理可调恒流源电路的基本原理是通过负反馈控制输出电流，使其保持在设定值。
其主要由一个电流传感器、一个比较器和一个功率放大器组成。
2.1 电流传感器电流传感器用于检测输出电流，并将其转换为相应的电压信号。
常见的电流传感器包括霍尔效应传感器、磁阻传感器等。
在可调恒流源电路中，选择合适的电流传感器对于整个系统的性能至关重要。
2.2 比较器比较器用于比较设定值和实际输出值之间的差异，并产生相应的误差信号。
常见的比较器包括运算放大器、数字比较器等。
在设计中，需要根据具体需求选择合适类型和参数的比较器。
2.3 功率放大器功率放大器用于根据误差信号调整输出电流，使其逼近设定值。
常见的功率放大器包括晶体管、场效应管等。
在设计中，需要考虑功率放大器的稳定性、响应速度以及能耗等因素。
3. 设计要点在设计可调恒流源电路时，需要考虑以下几个重要要点：3.1 输出电流范围根据具体应用需求确定输出电流范围。
不同应用对电流的要求不同，因此在设计中需要充分考虑并满足实际需求。
3.2 稳定性可调恒流源电路需要具备良好的稳定性，能够在各种工作条件下保持输出电流的稳定性。
为了提高稳定性，可以采用负反馈控制、温度补偿等方法。
3.3 响应速度可调恒流源电路需要具备快速响应能力，能够在瞬时变化的负载情况下迅速调整输出电流。
为了提高响应速度，可以采用高速比较器和快速功率放大器等元件。
3.4 效率可调恒流源电路应尽可能提高能效，减少能耗。
在设计时可以采用高效的功率放大器、优化电路拓扑等方法来提高效率。
4. 实现方法根据上述设计要点，可调恒流源电路的实现方法如下：4.1 选择合适的电流传感器根据输出电流范围和精度要求选择合适的电流传感器。
恒流源的工作原理和设计方法
恒流源的工作原理和设计方法恒流源是一种电路，它可以提供一个恒定的电流输出。
它的工作原理基于负反馈控制，通过调节输出电压来保持输出电流恒定。
设计一个恒流源需要考虑以下几个因素：1. 选择合适的电路拓扑结构：常见的恒流源电路有电压跟随器、差分放大器、反向串联放大器等。
不同的拓扑结构具有不同的性能指标和适用范围。
2. 选择合适的元器件：在设计过程中需要选择合适的元器件，如晶体管、二极管、电阻等。
这些元器件应该具有高精度、低温漂移、高稳定性等特点。
3. 负反馈控制：通过负反馈控制可以调节输出电压来保持输出电流恒定。
在设计过程中需要确定合适的反馈网络，以及调节参数如增益、带宽等。
下面是一个基于差分放大器拓扑结构实现的恒流源设计方法：1. 确定基准电压：选择一个稳定可靠的基准电压源作为参考，例如使用稳压二极管或者参考电路芯片。
2. 设计差分放大器：选择合适的差分放大器电路，其中包括晶体管、电阻等元器件。
通过调整差分放大器的增益和带宽来满足设计要求。
3. 设计反馈网络：使用反馈电路将输出电流与基准电压进行比较，并通过调节输出电压来保持输出电流恒定。
在设计过程中需要确定合适的反馈网络，例如使用运算放大器或者其他反馈元件。
4. 选择合适的控制元件：在设计过程中需要选择合适的控制元件，如可变电阻、可变电容等。
这些元件可以用来调节差分放大器的增益和带宽，以及调节反馈网络的参数。
5. 优化性能指标：在完成基本设计后，可以通过对各种参数进行优化来提高性能指标，例如增加稳定性、减小温漂等。
总之，恒流源是一种非常实用的电路，在很多应用中都有广泛的应用。
通过选择合适的拓扑结构、元器件和反馈网络，以及进行精细化优化可以实现高精度、高稳定性的恒流源设计。
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第一章引言随着现代技术的发展,恒定电流源的应用将十分重要，如机器人、工业自动化、卫星通信、电力通讯、智能化仪器仪表以及其它数字控制等方面都迫切需要应用恒定电流器件，因此, 研究和开发恒流器件具有十分重要的意义。
许多场合, 尤其是高精度测控系统需要高精度的电压源与电流源。
微电子工艺的高度发展, 给我们提供了许多小型化、集成化的高精度电压源, 但电流源, 特别是工作电流大的高精度电流源仍需使用者自行设计实现。
恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,因此恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。
例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流就会相应减少。
为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到了提高。
恒流源还被广泛用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。
本论文主要概括了恒流源的基本概念，并设计出几种不同要求的恒流源，运用了SPCE061A单片机设计出新型数控恒流源，具有高稳定性和高灵敏性。
对以往恒流源进行了改进创新。
第二章基本恒流源电路2.1恒流源基础知识基本恒流源电路是恒流源电路的基本组成，是分析恒流源电路的基础。
2.1.1恒流源介绍恒流源,是一种能向负载提供恒定电流之电路.它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点,又可以作为其有源负载,以提高放大倍数.并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用. 过一定的论述.然而,对各种恒流电路之对比分析,各自应用特点,以及需要改进的方面,还有待进一步研究,本文就来探讨这些问题.2.1.2恒流源的原理和特点2.1.3恒流源的分类一般而言,按照恒流源电路主要组成器件的不同,可分为三类:晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源 .下面分别予以说明.2.1.3.1晶体管恒流源这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件,利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小,并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性.通常,还采用一定的温度补偿和稳压措施.其基本型电路如图2.1.3.1所示.图2.1.3.1基本型电路图2.1.3.2改进型电路Ｒ1、Ｒ2分压稳定Ｂ点电位,Ｒｅ形成电流负反馈,输出电流Ｉ0=（Ｖｂ-ＶＢＥ）/Ｒｅ≈Ｖｂ/Ｒｅ(ＶＢ>>ＶＢＥ) .且其等效内阻[4]为:ｒｉｎｔ=ｒｃｅ[1+ βＲｅ（Ｒｂ+ｒｂｅ+Ｒｅ）] （1）式中ｒｃｅ为晶体管Ｔ集射极间电阻,一般为几十千欧以上;ｒｂｅ为晶体管Ｔ输入电阻,一般为几千欧左右;Ｒｂ=Ｒ1//Ｒ2.若设Ｒｅ=5ｋΩ,Ｒｂ=10ｋΩ,晶体管参数ｒｃｅ=100ｋΩ, β=100,ｒｂｅ=2. 6ｋΩ.可得到ｒｉｎｔ=100×1+ 100×5/（10+ 2. 6+ 5）=3ＭΩ可见,只需几伏的工作电压,采用一个晶体管,其等效内阻是非常巨大的.为了减小温度变化对晶体管参数的影响进而影响输出电流的恒定性,可采用图 2.1.3.2所示改进型电路.图2.1.3.2(ａ)中,二极管Ｄ作温度补偿,抵销温度变化对晶体管Ｔ参数Ｖｂｅ的影响.为了更好地解决管子温度特性一致的问题,图2.1.3.2(ｂ)中,三极管Ｔ1接成二极管的形式.有时,为了减小电源电压波动对输出电流之影响,图2.1.3.2(ｃ)中采用了稳压管Ｄｚ进行稳压.图2.1.3.2(ｂ)中,流过基准电阻Ｒ的电流ＩＲ与输出电流Ｉ0的关系[1]为:Ｉ0/ＩＲ=Ｒ2/Ｒ1,故又称为比例电流源.若令Ｒ1=Ｒ2或都为零,则Ｉ0=ＩＲ,称为镜像电流源.若令Ｒ1=0,则可得到微安量级的输出电流,称之为微电流源,主要应用于需要提供微小偏流的场合.有时,要实现输出电流可控,且极性可正可负的恒流源,可采用图 2.1.3.3所示电路图Ｖｉ为输入控制电压,三极管Ｔ1、Ｔ2参数一致. 当Ｖｉ=0时,Ｉ1=Ｉ2,Ｉ0=0;Ｖｉ>0时,Ｉ1<Ｉ2,Ｉ0<0;Ｖｉ<0时,Ｉ1>Ｉ2,Ｉ0>0;且由图2.1.3.3可得V+V i - V BE2V-V i-V be1图2.1.3.3 双极性恒流源I。
= 4 I2 = 4R e R e.因而Ｉ0 =Ｉ1-Ｉ2= -V i/2R c.可见,输入控制电压Ｖｉ实现了对输出电流Ｉ0极性与大小的控制.2.1.3.2场效应管恒流源由场效应晶体管作为主要组成器件的恒流电路如图2.1.3.4所示.图2.1.3.4(ａ)中,Ｒ1、Ｒ2分压稳定Ｂ点电位,ＶＢ=Ｒ2·Ｖｃｃ\(Ｒ1+Ｒ2),而ＶＧＳ=ＶＢ-ＩＤＲＳ, ,根据公式[5]:ＩＤ=ＩＤＳＳ( 1- ＶＧＳＶｐ)*2 （2）可解得ＲＳ=[Ｖｂ+|Ｖｐ| ( 1-IＤ/ＩＤＳＳ)] /ＩＤ式中ＶＰ表示为夹断电压,ＩＤＳＳ为饱和漏极电流.也可以去掉电源辅助回路,变成一纯两端网络,电路如图2.1.3.4(ｂ)所示,由图可得ＶＧＳ=-ＩＤＲＳ图2.1.3.4场效应管恒流源图2.1.3.5改进型对于场效应管恒流源的等效内阻,我们也不难导出ｒｉｎｔ=ｒＤＳ( 1+ＳＲＳ) ( 3)式中ｒＤＳ为场效应管漏源极间电阻,Ｓ为其跨导.若设ｒＤＳ=100ｋΩ,Ｓ=2ｍＡ/Ｖ,Ｒｓ=5ｋΩ,则ｒｉｎｔ=1.1ＭΩ.可见,其等效内阻也是非常巨大的.另外,从( 1)式与( 3)式还可以看到,将电阻Ｒｅ或Ｒｓ增大,晶体管恒流源内阻则趋于最大值βｒｃｅ,而场效应管恒流源内阻会趋近于无穷大.由此,采用较大负反馈电阻,场效应管恒流源会取得更好的等效内阻指标.若将场效应管与晶体管配合使用,组成如图 2.1.3.5所示电路,并辅之以温度补偿和稳压措施,则恒流效果会更佳.图2.1.3.5中,设晶体管Ｔ2级等效内阻为ＲＳ,则Ｒｓ=ｒｃｅ[1+βＲｅ(Ｒｂ+ｒｂｅ+Ｒｅ))代入公式( 3) ,可求得该恒流电路等效内阻ｒｉｎｔ=ｒＤＳ{1+ｓ·ｒｃｅ[1+βＲｅ(Ｒｂ+ｒｂｅ+Ｒｅ) ]}≈ｓ·ｒＤＳ·ｒｃｅ( 1+βＲｅ(Ｒｂ+ｒｂｅ+Ｒｅ))可见,其等效内阻进一步增大.2.1.3.3集成运放恒流源若要扩大输出电流的取值范围,采用如图2.1.3.6所示的集成运放恒流源.图2.1.3.6(ａ)中,稳压管Ｄｚ进行稳压,Ｔ1栅流极小,输出恒流Ｉ0=Ｖｚ/Ｒ1,只要Ｔ2的参数允许,这种电路可输出几百ｍＡ以上的稳定电流.有时,需要负载一端按地的场合,电路如图2.1.3.6(ｂ)所示,输出恒流Ｉ0=Ｖ2/Ｒ2.假定运算放大器能供给5ｍＡ以上的基流,晶体管β>100,则Ｉ0可以超过500ｍＡ.为防止运算放大器和晶体管进入饱和状态影响电路的正常工作,负载ＲＬ取值不能过大,该电路适应于小负载大电流的场合.图2.1.3.6集成运放恒流源在某种特殊情况下,需要实现两个电压的差值来控制输出电流,电路如图2.1.3.7所示.很显然图2.1.3.7差动恒流源2.2总结各种恒流源特点①由晶体管构成的恒流源,广泛地用作差动放大器的射极公共电阻,或作为放大电路的有源负载,或作为偏流使用,也可以作为脉冲产生电路的充放电电流,由于晶体管参数受温度变化影响,大多采用了温度补偿及稳压措施,或增强电流负反馈的深度以进一步稳定输出电流 .②场效应管恒流源较之晶体管恒流源,其等效内阻较小,但增大电流负反馈电阻,场效应管恒流源会取得更好的效果.且无需辅助电源,是一个纯两端网络,这种工作方式十分有用,可以用来代替任意一个欧姆电阻.通常,将场效应和晶体管配合使用,其恒流效果会更佳.③由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响之显著,由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好,恒流性能更高之优点.尤其在负载一端需接地,要求大电流的场合,获得了广泛应用.④恒流源电路,既可以实现双极性控制,又可以实现差动控制,增强了其使用灵活性.2.3恒流源电路在实践中的应用恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,因此恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。
例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流就会相应减少。
为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到了提高。
恒流源还被广泛用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。
恒流源的设计方法有多种,最简单的恒流电路是FET或恒流二极管,但其电流值有限且稳定度也较差。
分别论述线性恒流源、开关恒流源和集成稳压器恒流源电路的结构原理及特点。
2.3.1采用集成运放构成的线性恒流源电路构成如图2.3.1所示,两个运放(一片324)构成比较放大环节, B G1、B G2三极管构成调整环节, RL 为负载电阻, R S为取样电阻, R W为电路提供基准电压。
工作原理:如果由于电源波动使Uin降低,从而使负载电流减小时,则取样电压U S必然减小,从而使取样电压与基准电压的差值(U S- Uref)必然减小。
由于U IA为反相放大器,因此其输出电压U b=(R5/R4)×U a必然升高,从而通过调整环节使U S升高恢复到原来的稳定值,保证了U S的电压稳定,从而使电流稳定。
当U in升高时,原理与前类同,电路通过闭环反馈系统使U S下降到原来的稳定值,从而使电流恒定。
调整RW,则改变U ref,可使电流值在0～4A 之间连续可调。
I L=R2×U ref/[(R2+R3)×R S]图2.3.1采用集成运放的线性恒流源2.3.2采用开关电源的开关恒流源电路构成如图2.3.2所示。
B G1为开关管,B G2为驱动管, R L为负载电阻, R S为取样电阻, SG35 24为脉宽调制控制器, L1、E2、E3、E4为储能元件, R W提供基准电压U ref。
图2.3.2采用开关电源的开关恒流源工作原理:减小开关器件的导通损耗和开关损耗是提高电路效率的关键。
为此,器件选择饱和压降小、频率特性好的开关三极管和肖特基续流二极管。
图 2.3.2采用开关电源的开关恒流源扼流圈L1的磁芯上再绕一个附加线圈,利用电磁反馈降低开关三极管的饱和压降,并采用合理的结构设计,使电路的分布参数得到有效的控制。
当电源电压降低或负载电阻RL 降低时,则取样电阻R S 上的电压也将减少,则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大,从而使B G1导通时间变长,使电压U0回升到原来的稳定值。
B G1关断后,储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。
当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时,原理与前类同,电路通过闭环反馈系统使U0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流I L 的目的。