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简易LED可调恒流源简析 合肥华耀电子工业有限公司 电源研发中心 张辉 利用运放对MOSFET电流控制的可调性进行管理 3、利用电压跟随器实现小电流充电 这个电路是利用MOSFET工作在放大状态下的特性来实现电流的管控的。 简单的介绍一下MOSFET恒流区的工作原理: 我们知道,根据MOSFET的输出特性,他有三个工作区,即:可变电阻区、恒流区、击穿区。这里我们所要讲的是恒流区，也就是我们电路中所应用的哪个工作区。至于MOSFET的沟道在夹断和未夹断状态下的电流受控过程，这里不做赘述。 其原理为：在恒流区内，VDS≥ VGS- VT，导电沟道处于夹断状态，当VGS一定而VDS增加不影响导电沟道，ID趋于饱和，不再随VDS变化 而当VGS增加时，导电沟道电阻减小， ID迅速增加，输出特性为一组受VGS控制的近似平行线。如上图所示。在恒流区内，漏极电流ID与栅极电压的关系为： ID≈K( VGS- VT)2 基于上述原理，如果能够控制MOS管栅极电压，使其工作于恒流区，那么我们就可以实现通过控制MOS管栅极来调节流过漏极的电流。这样就可以利用他来实现流过LED的电流的可调性控制。接下来就需要找到一种方法来控制MOSFET的栅极。该电路使用的是差动放大器来实现的。当然这个电路对于大的电流来说就不适合了。为了满足MOS管工作 于恒流区，必要条件是要满足VDS≥ VGS- VT，当电流要求很大时，根据ID≈K( VGS- VT)2，则VGS也要求很大，就有可能出现VDS≤ VGS- VT的情况，这将进入可变电阻区，那么ID随着VDS变化，就达不到控制电流的目的。 接下来再简单的介绍一下差动运放： 如上图所示输入信号U1、U2经电阻R1、R2分别加到“-”和“+”，输出电压经Rf回授到“-”，四个外接电阻须满足阻抗匹配条件，即R1=R2，R’=Rf。那么当运放为线性运用时，利用叠加原理有： 当U2=0,仅U1作用时的输出电压U’o为: U’o=-(Rf/R1)U1 当U1=0,仅U2作用时的输出电压U’’o为: U’’o=(1+Rf/R1)U+= (1+Rf/R1) 那么Uo= Uo’ +Uo’’=Rf/R1(U2-U1) (∵R1=R2,Rf=R’) 根据这个导出的函数,只要控制好U2那么MOSFET的栅极便可得到控制. 还有一点,在原理图中,我们看到0-5V调节电压至“-”端，叠加了一个固定电压，这个原因就是上面分析的其中一部分，我们看： 当U1=0,仅U2作用时的输出电压U’’o为: U’’o=(1+Rf/R1)U+= (1+Rf/R1) 这就是说，在Vadj（U-）从0V调到U+之前，第一个运放的输出是不受Vadj控制的，所以必须叠加一个电压使之度过这个不受控的过程。 缺点：MOSFET随温度升高,门槛电压(VT)会降低,跨导也会降低,从而影响栅极对漏极的控制能力. 以上所述，有些雕虫小技只是实验室里个别样品,还没有经过量产的检验，一定还会有问题存在，恳请各位不吝赐教，给予指正。 谢谢大家！ 2007/01/18 于ECU * * UO U2 U1 U- U+ R’ R’ + R2 U2 R’ R’ + R2 U2 *