恒流源电路探讨
压控恒流源电路设计
压控恒流源电路设计
压控恒流源电路是一种常用的电子电路，用于实现对负载的恒定电流控制。
它可以根据负载的电流需求，自动调整输出电压，保持电流不变。
设计压控恒流源电路的关键是利用电压和电流之间的关系来实现控制。
以下是一种常见的压控恒流源电路设计：
1.基本电路结构：
该电路由一个可变电阻和一个电流传感器组成。
可变电阻用于调整电流大小，电流传感器用于检测实际电流值。
2.参考电压电路：
在该电路中，使用一个稳定的参考电压源，例如锗二极管或稳压源，来提供一个固定的参考电压。
3.比较放大器电路：
将负载电流与参考电流进行比较，并通过比较放大器将比较结果放大。
比较放大器可以是运算放大器或比较器。
4.反馈回路：
将比较放大器的输出反馈给可变电阻，以调整电流大小。
反馈回路可以使用反馈电阻网络来实现。
5.电流传感器：
为了测量负载电流，可以使用电阻、霍尔效应传感器或电流互感器等。
整个电路的工作原理是：电流传感器检测负载电流，并将其与参考电流进行比较。
比较放大器输出的误差信号通过反馈回路调整可变电阻的阻值，从而自动调整电流大小，以保持负载电流恒定。
需要注意的是，设计压控恒流源电路时，要考虑负载的额定电流范围和电压范围，选择合适的元器件，确保电路的稳定性和可靠性。
此外，还需要进行合适的保护措施，如过流保护、过压保护等，以确保电路和负载的安全运行。
几种简单的恒流源电路
恒流源在一定范围内是不受电源输入电压的影响的，但不是绝对的。
恒流源的基本原理是通过对输出电流采样，反馈控制动态元件的电阻来调节输出电流，使整个输出回路保持恒定的电压/电阻比值，从而保持输出电流的稳定。
当输入电源电压和负载电阻处在适当的范围内时，电源电压升高，恒流源动态元件的电阻也随之相应增大，电源电压降低，动态元件的电阻则随之相应减小，如果负载电阻减小，恒流源动态元件的电阻会随之增大，负载电阻增大时，动态元件的电阻则随之相应减小，当电源电压和负载电阻同时变化时，恒流源动态元件的电阻也会根据综合情况随之做出相应变化，总要使整个输出回路保持恒定的电压/电阻比值。
而根据欧姆定律，回路电流=回路电压/回路电阻，回路电压/回路电阻不变，回路电流就不变。
举例来说，某恒流源的输出电流设定为1A，负载电阻为5Ω，当输入电压为10V 时，恒流源会自动调整动态元件的电阻为5Ω，这样回路电压/回路总电阻=10V/（5Ω+5Ω）=1A，当输入电压为8V时，恒流源会自动调整动态元件的电阻为3Ω，这样回路电压/回路总电阻=10V/（5Ω+3Ω）=1A，可是如果输入电压降低到4V，即使恒流源调整动态元件的电阻为0Ω，回路电阻仍然有5Ω，这样回路电压/回路总电阻=4V/（5Ω+0Ω）=0.8A，无论如何也不可能继续输出1A的恒定电流。
这样解释后你应该能了解恒流源了吧。
几种简单的恒流源电路2010-09-16 23:25:00| 分类：51单片机| 标签：无|字号大中小订阅恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路：类型1：特征：使用运放，高精度输出电流：Iout=Vref/Rs类型2：特征：使用并联稳压器，简单且高精度输出电流：Iout=Vref/Rs检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V）类型3：特征：使用晶体管，简单，低精度输出电流：Iout=Vbe/Rs检测电压：约0.6V类型4：特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测输出电流：Iout=Vref/Rs检测电压：约0.1V～0.6V类型5：特征：使用JEFT，超低噪声输出电流：由JEFT决定检测电压：与JEFT有关其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示，图5注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/hFE)其中1/hFE为误差若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管图6Is=Iout-IG类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽类型5，这是利用J-FET的电路，改变Rgs 可使输出电流达到漏极饱和电流IDSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接RGS，则电流值变成IDSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管”以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。
正弦恒流源电路设计
正弦恒流源电路设计
正弦恒流源电路是一种电路设计，用于提供稳定的恒定电流输出。
该电路通过使用电感元件和电容元件来实现。
在正弦恒流源电路中，电感元件扮演着重要的角色。
它们能够储存能量，并控制电流的变化。
电容元件则用来提供稳定的电压。
这两种元件相互配合，使得电路能够产生稳定的恒定电流输出。
在具体的设计中，我们可以选择合适的电感元件和电容元件，根据需要调整它们的数值。
同时，我们还需要添加合适的放大器来放大电路的输出信号。
放大器可以通过控制电压来稳定恒定电流的输出。
此外，我们还可以添加反馈控制电路来实现更精准的电流输出。
反馈控制电路可以监测电路的输出，并相应地调整放大器的增益来使电流保持恒定。
总之，正弦恒流源电路是一种电路设计，其原理是利用电感元件和电容元件的协同作用来实现稳定的恒定电流输出。
这种电路设计在许多应用中都非常有用，例如电子器件的测试和实验等。
恒流源电路
威尔逊电流源
❖ 该电流源的基本原理是利用负反馈来提高电
流源的输出阻抗以使电流源具有良好的恒+流
特性V。DD
IV -
IR
Io
M3
gm3Vgs3
rds3
Vgs3 -
M1
M2
g m1Vgs1
rds1 Vgs2 Vgs1
gm2Vgs2
rds2
-
威尔逊电流源
❖ 上图中，由于VDS1=VGS3+VGS2，而VGS1=VGS2，所以：
V萨D氏S1>方IoV程GS可1(W ，得因L：)此2M(11 一定VD 工2 S作) 在饱和区，所以根据饱和 IR (WL)1 (1VD1S)
❖ 由于VDS2＝VGS2，VDS1=VGS2＋VGS3，即VDS1≠VDS2，所
以在这种电流源中，Io/IR的值不仅与M1、M2的几何尺寸 相关，还取决于VGS2与VGS3的值。
❖ 假定gm1=gm2=gmro 3， 且grd m1r3dssg1>m >1 1r，d则1s上式可电流源具有
更大的输出阻抗，所以其恒流特性得到了很 VDD
大的提高，且只采用了三个MOS管IR ，结构I简o 单，并可应用在亚阈值区。
❖ 但是图4中M3与M2的漏源
IR
❖ 由图可以看出，三极管M3处于饱和区的条件为：
X
Io
V G 1 S V t1 h V b V G 3 ( SV A )
Vb
M3
M4
❖ 而三极管M1饱和的条件为：
A
B
V G 3 S ( V G 1 V S t1 h ) V b V G 1 V S t3 h
❖ 即：
M1
M2
❖
恒流源恒定不变的原理
恒流源恒定不变的原理
恒流源是一种电子元件，其输出电流能够保持在恒定不变的状态。
恒流源的原理基于欧姆定律和基尔霍夫电流定律。
欧姆定律表明，电流与电压成正比；而基尔霍夫电流定律表明，一个节点的电流等于进入该节点的电流之和减去离开该节点的电流之和。
恒流源利用这两个定律，通过一个反馈回路来维持输出电流的恒定不变。
反馈回路监测输出电流并将其与一个参考电流进行比较。
如果输出电流低于参考电流，反馈回路会增加电压以提高输出电流；反之，则会降低电压以减小输出电流。
这种反馈控制的方式可以确保输出电流始终保持在恒定不变的状态。
恒流源在电子电路中有广泛的应用，例如LED驱动器、电机控制、电解电容器充电和放电等。
通过使用恒流源，可以确保电路中的设备能够以恒定的电流运行，这有助于提高电路的稳定性和可靠性。
- 1 -。
恒流源的工作原理
恒流源的工作原理
恒流源是一种电子元件，它用于稳定输出电流。
其工作原理基于负反馈。
具体工作原理如下：
1. 反馈控制：恒流源利用反馈机制来控制输出电流。
它通过测量输出电流并将其与参考电流进行比较，然后调整电路中的元件来保持输出电流恒定。
2. 参考电流：恒流源的一个重要组成部分是参考电流源。
这个参考电流源提供一个稳定的参考电流，被用作输出电流的目标值。
3. 比较与调整：输出电流与参考电流进行比较后，误差信号被产生。
这个误差信号会被发送到一个控制电路中，用来调整输出电流。
4. 反馈环路：调整后的误差信号会被放回系统中，与输入信号相加，并进一步修正输出电流。
这个反馈环路的作用是持续地监测输出电流，并对其进行调整，直到输出电流达到所期望的值。
综上所述，恒流源通过反馈机制和参考电流源来实现稳定的输出电流。
它能够自动调整输出电流，以使其保持一个恒定的数值，即使负载或输入电压发生变化。
这使得恒流源在各种电子应用中非常有用，如LED驱动、电源调节器、电动机驱动等。
恒流源工作原理
恒流源工作原理
恒流源是一种电子元件，其主要功能是提供稳定的电流输出。
在许多电路中，需要确保电流始终保持恒定，这就需要借助恒流源来实现。
恒流源的工作原理非常简单，但却非常重要。
恒流源通常由一个电流源和一个电阻组成。
电流源会向电路提供恒定的电流，而电阻则起到限制电流的作用。
当电路中的电阻值发生变化时，恒流源会自动调整输出电压，以确保电流保持恒定。
这种自调节的特性使得恒流源在许多电子设备中得到广泛应用。
在实际电路中，恒流源可以通过不同的方式实现。
其中一种常见的方式是使用场效应管。
场效应管可以根据控制电压的变化来调节电流输出，从而实现恒流源的功能。
另一种方式是使用运算放大器。
运算放大器可以通过负反馈来调节输出电压，使得输出电流保持恒定。
除了上述方法外，还有一种常见的实现恒流源的方式是使用二极管。
二极管在正向工作时具有恒定的电压降，因此可以通过适当连接来实现恒流源的功能。
这种方法简单、成本低廉，因此在许多电子设备中得到广泛应用。
总的来说，恒流源是一种非常重要的电子元件，它可以确保电路中的电流始终保持恒定。
通过不同的实现方式，恒流源可以在各种电子设备中发挥重要作用。
在设计电路时，合理选择恒流源的类型和
参数，可以有效提高电路的稳定性和可靠性。
希望通过本文的介绍，读者对恒流源的工作原理有了更深入的了解。
恒流源电路工作原理
恒流源电路工作原理
恒流源电路是一种常用的电路设计，用于提供恒定的电流输出。
它是由一个电流源和一个负载电阻组成的。
工作原理如下：当电路接通时，电流源会提供稳定的电流输出。
这个电流通过负载电阻，形成一个电压降。
根据欧姆定律，电压与电流之间的关系是通过电阻的阻值来确定的。
负载电阻的阻值决定了通过它的电流的大小。
为了实现恒定的电流输出，电流源需要具备稳定的输出特性。
常见的实现方法是利用负反馈电路来控制电流源的输出，以使其稳定在所需的数值。
负反馈电路的原理是将电流源的输出电流与参考电流进行比较，并通过控制元件（如晶体管或运算放大器）的控制，调节电流源的输出电流，使其保持恒定。
通过不断地比较和调节，使得输出电流不受负载电阻的变化影响，从而实现恒定的电流输出。
总结起来，恒流源电路的工作原理是通过电流源和负反馈电路共同实现的。
电流源提供稳定的输出电流，而负反馈电路监测并调节电流源的输出，以保持恒定的电流输出。
这样就可以在实际应用中提供恒定的电流供给。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 目 录 中文摘要................................................................................................................................ Abstract ........................................................................................................................... 1 引言.................................................................................................................................... 2 基本恒流源电路................................................................................................................ 2.1恒流源基础知识 2.1.1恒流源介绍 2.12恒流源的原理和特点 2.1.3流源的分类 \
2.1.3.1晶体管恒流源
2.1.3.2场效应管恒流源 2.1.3.3集成运放恒流源 2.2总结各种恒流源特点
2.3恒流源实际电路设计 2.3.1采用集成运放构成的线性恒流源 2.3.2采用开关电源的开关恒流源
2.3.3采用集成稳压器构成的开关恒流源.............................................................. 2.4单片机控制的数控直流恒流源
3结论..................................................................................................................................... 致 谢................................................................................................................................ 2
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 3
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 4
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 ,Ｉ10<0;
Ｖｉ<0时 ,Ｉ1>Ｉ2,Ｉ0>0;
且由图2.1.3.3可得
V+Vi - VBE2 V-Vi -Vbe1 图2.1.3.3 双极性恒流源
I。= 4 I2 = 4
Re Re .
因而Ｉ0 =Ｉ1-Ｉ2= -Vi /2Rc.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 5
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