在大学期间,核桃第一次听“恒流源”的时候,其实压根不理解这是个什么玩意,也就没有深究了,直到工作之后,发现恒流电路在设计中经常用到,特别是LED照明,电动汽车充电领域,电化学等等,私底下也有很多小伙伴问核桃恒流源怎么去理解,那今天我们就一起来学习一下“恒流电路”吧!
首先需要先了解“恒流”的意思
恒流,顾名思义,就是恒定的电流,那恒流电路就是指可以产生恒定电流的电路,而且这个电路不会受到负载的工作电压和阻值的变化而变化,要求高的领域还不会受到环境温度的影响!
我们先从简单的开始,
三极管+稳压二极管,如图1所示:
图1
图1中采用NPN三极管和稳压二极管组成恒流电路。Q1三极管的b极电压为稳压二极管的稳压电压Uzd,基本是维持不变的,R2两端的电压等于稳压二极管的稳压电压Uzd减去三极管Q1的be压降Ube,由于三极管Q1的be间的压降是不变的(不考虑温度影响),故采样电阻R2两端的电压不变,根据欧姆定律,电压不变,只要电阻不变,那电流就是恒定的,而R3负载是通过Q1和R2串联的,故电流基本一致,即便VCC电压有变化,也不会影响到R3的电流!
所以R2的电流约等于R3的电流,负载电流=(Uzd-Ube)/R2。
优缺点:压降少,功耗低!稳定性差,稳压二极管的电压容易受到环境温度影响,要求不高的场合可用!
双三极管,如下图2所示:
图2
图2是由两个NPN三极管组成的恒流电路,当NET1为高电平是,Q1导通,Q2基极为高电平,Q2此时导通,拉低Q1的基极,Q1截止,负载失电,同时,Q2的基极的电压接近0V,Q2截止。Q1的基极重新被释放,从而又可以重新导通了,如此一直循环下去,而R3负载是通过Q1和R2串联的,故电流基本一致,即便VCC电压有变化,也不会影响到R3的电流!
所以R2的电流约等于R3的电流,负载电流=0.7V/R2。
优缺点:压降大,功耗高!稳定性比稳压二极管+三极管的方案好,要求不高的场合可用!
运放+MOS管,如下图3所示:
图3
图3中由运放和MOS管组成的恒流电路,主要利用运放的“虚短”特性来实现,如果小伙伴不清楚运放的“墟短”的概念的可以戳这里:
由于运放“虚短”的特性,故运放的-端电压Ub和+端电压Ua是几乎一致的,R2两端的电压等于运放的-端电压Ua,所以即使VCC的电压有变化,也不会影响流过R2的电流。
而R1负载和R2是通过Q1串联起来的,所以在MOS管Q1导通后,流过R2的电流和流过R1的电流是一样的。
所以R2的电流约等于R1的电流,负载电流=Ua/R2。
优缺点:相比于前面的两个方案,运放+MOS的方案稳定性更高!输入阻抗高和输出阻抗低,精度高,MOS管的损耗小,发热量低,但成本稍高!
总结:在实际项目中很多都是采用运放+MOS管的方案,当然也有采用运放+三极管的方案,但是三极管的精度比MOS管差,压降高,损耗大,发热量也大。
注意:在使用运放+MOS管的方案是,需要注意的是NET1电压最好使用基准源来提供,如果使用的场合要求较高,采样电阻可以使用高精度的和温漂小的电阻。
好了,这章就先写到这吧!