细说恒流源-乔治查尔斯电子电路网.PDFVIP

細 說 恆 流 源 引用自 /star3388/blog/item/953b32f5cf9a3c24bc31091c.html 喬治查爾斯電子電路網 恆流源是電路中廣泛使用的一個元件，這裡整理了一些比較常見的恆流源的 結構和特點。 恆流源分為流出(Current Source)和流入(Current Sink)兩種形式。 最簡單的恆流源，就是用一隻恆流二極體。實際上，恆流二極體的應用是比 較少的，除了因為恆流二極體的恆流特性並不是非常好之外，電流規格比較少， 價格比較貴也是重要原因。 最常用的簡易恆流源如 圖(1) 所示，用兩隻同型三極電晶體，利用三極電 晶體相對穩定的 be 電壓作為基準， 電流數值為：I = Vbe/R1 。 這種恆流源優點是簡單易行，而且電流的數值可以自由控制，也沒有使用特 殊的元件，有利於降低產品的成本。缺點是不同型號的管子，其 be 電壓不是一 個固定值，即使是相同型號，也有一定的個體差異。同時不同的工作電流下，這 個電壓也會有一定的波動。因此不適合精密的恆流需求 為了能夠精確輸出電流，通常使用一個運放作為回授，同時使用場效應電晶體避 免三極電晶體的 be 電流導致的誤差。典型的運放恆流源如圖(2)所示，如果電流 不需要特別精確，其中的場效應電晶體也可以用三極電晶體代替。 電流計算公式為：I=Vin/R1 Page 1 of 4 這個電路可以認為是恆流源的標準電路，除了足夠的精度和可調性之外，使 用的元件也都是很普遍的，易於組成和調試。只不過其中的 Vin 還需要用戶額外 提供。 從以上兩個電路可以看出，恆流源有個定式，就是利用一個電壓基準，在電 阻上形成固定電流。有了這個定式，恆流源的組成就可以擴展到所有可以提供這 個“電壓基準”的器件上。 最簡單的電壓基準，就是穩壓二極體，利用穩壓二極體和一隻三極電晶體， 可以組成一個更簡易的恆流源。如圖(3)所示： 電流計算公式為：I=(Vd-Vbe)/R1 TL431 是另外一個常用的電壓基準，利用 TL431 組成的恆流源如圖(4)所示， 其中的三極電晶體替換為場效應電晶體可以得到更好的精度。TL431 組成流出源 Page 2 of 4 的電路，暫時我還沒想到:) TL431 的其他資訊請參考《TL431 的內部結構圖》和《TL431 的幾種基本用 法》 電流計算公式為：I=2.5/R1 事實上，所有的三端穩壓，都是很不錯的電壓源，而且三端穩壓的精度已經 很高，需要的維持電流也很小。利用三端穩壓構成恆流源，也有非常好的性價比， 如圖(5)所示。 這種結構的恆流源，不適合太小的電流，因為這個時候，三端穩壓自身的維 持電流會導致較大的誤差。 電流計算公式為：I = V/R1 ，其中V 是三端穩壓的穩壓數值。 Page 3 of 4 實際的電路中，有一些特殊的結構，也可以提供很好的恆流特性，最典型的 就是一個很高的電壓通過一個電阻在一個低壓設備上形成電流，如圖(6)，這個恆 流源的精度，取決於高壓的精確度和低壓設備本身導致的電壓波動。在一些開關 電源電路中，這個結構用來給三極電晶體提供偏置電流。 電流計算公式為：I=Vin/R1 值得一提的是，以上這些恆流源並不都適合安培以上級別的恆流應用，因為電阻 上面太大的電流會導致發熱嚴重。 圖(2)可以通過使用更小的電阻來降低這個熱量，不過在單電源供電模式 下，多數運放都不能有效檢測和輸出接近地或者 Vcc 的電壓，因此必須使用特 殊的器件才能達到要求。有個簡單的辦法是通過一個穩壓器件（穩壓管，或者 TL431 等）偏置電阻上面的電壓，使得這個電壓進入運放的檢測範圍。 恆流源的實質是利用器件對電流進行回授，動態調節設備的供電狀態，從而 使得電流趨於恒定。只要能夠得到電流，就可以有效形成回授，從而建立恆流源。 能夠進行電