在大學期間,核桃第一次聽“恒流源”的時候,其實壓根不理解這是個什么玩意,也就沒有深究了,直到工作之后,發現恒流電路在設計中經常用到,特別是LED照明,電動汽車充電領域,電化學等等,私底下也有很多小伙伴問核桃恒流源怎么去理解,那今天我們就一起來學習一下“恒流電路”吧!
首先需要先了解“恒流”的意思
恒流,顧名思義,就是恒定的電流,那恒流電路就是指可以產生恒定電流的電路,而且這個電路不會受到負載的工作電壓和阻值的變化而變化,要求高的領域還不會受到環境溫度的影響!
我們先從簡單的開始,
三極管+穩壓二極管,如圖1所示:
圖1
圖1中采用NPN三極管和穩壓二極管組成恒流電路。Q1三極管的b極電壓為穩壓二極管的穩壓電壓Uzd,基本是維持不變的,R2兩端的電壓等于穩壓二極管的穩壓電壓Uzd減去三極管Q1的be壓降Ube,由于三極管Q1的be間的壓降是不變的(不考慮溫度影響),故采樣電阻R2兩端的電壓不變,根據歐姆定律,電壓不變,只要電阻不變,那電流就是恒定的,而R3負載是通過Q1和R2串聯的,故電流基本一致,即便VCC電壓有變化,也不會影響到R3的電流!
所以R2的電流約等于R3的電流,負載電流=(Uzd-Ube)/R2。
優缺點:壓降少,功耗低!穩定性差,穩壓二極管的電壓容易受到環境溫度影響,要求不高的場合可用!
雙三極管,如下圖2所示:
圖2
圖2是由兩個NPN三極管組成的恒流電路,當NET1為高電平是,Q1導通,Q2基極為高電平,Q2此時導通,拉低Q1的基極,Q1截止,負載失電,同時,Q2的基極的電壓接近0V,Q2截止。Q1的基極重新被釋放,從而又可以重新導通了,如此一直循環下去,而R3負載是通過Q1和R2串聯的,故電流基本一致,即便VCC電壓有變化,也不會影響到R3的電流!
所以R2的電流約等于R3的電流,負載電流=0.7V/R2。
優缺點:壓降大,功耗高!穩定性比穩壓二極管+三極管的方案好,要求不高的場合可用!
運放+MOS管,如下圖3所示:
圖3
圖3中由運放和MOS管組成的恒流電路,主要利用運放的“虛短”特性來實現,如果小伙伴不清楚運放的“墟短”的概念的可以戳這里:
由于運放“虛短”的特性,故運放的-端電壓Ub和+端電壓Ua是幾乎一致的,R2兩端的電壓等于運放的-端電壓Ua,所以即使VCC的電壓有變化,也不會影響流過R2的電流。
而R1負載和R2是通過Q1串聯起來的,所以在MOS管Q1導通后,流過R2的電流和流過R1的電流是一樣的。
所以R2的電流約等于R1的電流,負載電流=Ua/R2。
優缺點:相比于前面的兩個方案,運放+MOS的方案穩定性更高!輸入阻抗高和輸出阻抗低,精度高,MOS管的損耗小,發熱量低,但成本稍高!
總結:在實際項目中很多都是采用運放+MOS管的方案,當然也有采用運放+三極管的方案,但是三極管的精度比MOS管差,壓降高,損耗大,發熱量也大。
注意:在使用運放+MOS管的方案是,需要注意的是NET1電壓最好使用基準源來提供,如果使用的場合要求較高,采樣電阻可以使用高精度的和溫漂小的電阻。
好了,這章就先寫到這吧!