恒流源的輸出電流為恒定。在一些輸入方面如果應(yīng)用該電路則能夠有效保護(hù)輸入器件。比如RS422通訊中采用該電路將有效保護(hù)該通訊。在一定電壓方位內(nèi)可以起到過壓保護(hù)作用。今天，與各位同好一起分析一下原理以及使用注意事項(xiàng)。

1.0 使用三極管搭建的恒流源電路

首先看下面的電路方案，是使用兩個(gè)三極管搭建的。

【實(shí)現(xiàn)原理分析】：

(1)剛上電時(shí)，AB間電壓超過Q1的基極和發(fā)射極導(dǎo)通閾值，Q1集電極到發(fā)射極導(dǎo)通，而Q1基極-發(fā)射極間PN結(jié)的壓降固定，設(shè)為Vbe(一般硅管是0.7~0.8V);

(2)接著，在Q2沒導(dǎo)通前，其基極-發(fā)射極間的電壓近似為VCC-Vbe，超過閾值導(dǎo)通，此時(shí)同樣因?yàn)镻N結(jié)間的固定壓降，所以在B點(diǎn)和C點(diǎn)間的壓降鉗位在Vbe，流過電阻R2的電流就是固定的：I = Vbe/R2，這就是我們要的恒流;

(3)注意R1的取值，可以取大一些，因?yàn)镼2導(dǎo)通后相當(dāng)于R1直接連在VCC和GND間了，這個(gè)電流是干耗的。

【利弊分析】：

這個(gè)應(yīng)該說是非常低成本的方案，但是得出的恒流在精度上還是要差一些，因?yàn)槲覀兛吹搅穗娏鱽碓词强咳龢O管Vbe，這個(gè)不同批次的管子可能都會(huì)有差異，沒法確保每一批做的電路都是一個(gè)電流值。

2.0 運(yùn)算放大器和MOS管組成的恒流源電路

電路圖

原理：

當(dāng)負(fù)載電流Iout增加時(shí)，采樣電阻1Ω上的電壓V1增加，從而運(yùn)算放大器反相輸入端電壓Vn增加;從而導(dǎo)致同相輸入端Vp和反相輸入端Vn之間的差值減小，然后運(yùn)算放大器輸出端Vout電壓減小(即MOS管的驅(qū)動(dòng)電壓降低)，從而MOS管等效電阻變大(該電路中MOS等效為可變電阻器)，導(dǎo)致Iout減小。所以當(dāng)Iout增加時(shí)，Iout會(huì)減小，從而形成負(fù)反饋。

由于存在負(fù)反饋，所以“虛短”和“虛斷”成立，于是Vn=Vp=Vin，且V1=Vn;所以流過負(fù)載的電流Iout=Vin/1Ω(圖中也有標(biāo)注公式)。

仿真：

那么根據(jù)仿真，也可以進(jìn)一步印證我們的想法。如上推導(dǎo)一樣，該電路通過控制同相輸入端電壓Vp來實(shí)現(xiàn)恒流。仿真圖中負(fù)載電流等于0.5V/1Ω=0.5A。圖中C1作用為在運(yùn)放上電瞬間建立瞬態(tài)的負(fù)反饋通路，讓運(yùn)放穩(wěn)定(因?yàn)榉答伝芈份^慢)。在正常工作后，C1等效為開路。

注意事項(xiàng)：

采樣電阻(圖中1Ω精度選取)，盡量選擇高精度，低溫漂的精密電阻。因?yàn)樵摬蓸与娮柚苯佑绊懞懔髟措娐冯娏鞯木取?

MOS管功耗會(huì)很大(必要時(shí)可以MOS并聯(lián)分流)。例如仿真圖中Si9410上兩端的壓降為6.5V，由于負(fù)載電流為0.5A，所以MOS管上的熱損功率為6.5V*0.5A=3.25W哈哈，仿真還能運(yùn)行，實(shí)際上用起來可以燒開水了

1、簡單恒流源

許多場合，由單個(gè)恒流管極管或幾個(gè)恒流管串聯(lián)、并聯(lián)后串入有關(guān)電路，即可方便地構(gòu)成簡單的恒流源，既降低了電路對(duì)電壓變化的敏感性，又減少了電路的復(fù)雜性，可廣泛用于各種半導(dǎo)體器件和集成電路工作點(diǎn)的穩(wěn)定。只要恒流管的端電壓在US和UB之間變化，就能保證電流恒定。下圖是單個(gè)恒流管構(gòu)成的恒流電路，與恒流管串聯(lián)負(fù)載RL即可得到恒定電流。

若一只恒流管的工作電流不夠大，可用兩只或兩只以上的恒流管并聯(lián)來擴(kuò)大電流。這時(shí)總的工作電流等于各恒流管電流之和。開始恒流工作的電壓即為并聯(lián)恒流管US值最大者，而擊穿電壓為各恒流管中UB值最小者，如圖2所示，兩只恒流管并聯(lián)后的總阻抗ZH= ZH1//ZH2?？梢姾懔鞴懿⒙?lián)后總的動(dòng)態(tài)阻抗將降低。

如要求恒流源承受較高電壓，則可將幾只恒流管串聯(lián)使用。例如，將兩只恒流管串聯(lián)，則開始恒流工作的電壓US =US1+US2，而總的擊穿電壓UB=UB1+UB2。但必須注意，串聯(lián)使用的各恒流管的恒定電流應(yīng)盡量一致，才能在整個(gè)電壓范圍內(nèi)得到平直的恒流特性。若恒定電流有差異，則恒流值小的管子將會(huì)工作于擊穿狀態(tài)。為避免擊穿，可并聯(lián)電阻或穩(wěn)壓管予以保護(hù)。

2、高精度恒流源

下圖(a)是一種精度較高的恒流電路，且可把單管的恒定電流IH擴(kuò)大成IOH其中：

IOH≈IC=(UZ-Ube)/RC(如β》1，IOH》IH)

其中UZ為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，RC是射極電阻。

假定由于某種原因?qū)е翴OH增加，則IC也增加，射極電位UC，必然升高，但UZ幾乎是固定的，于是Ube= UZ-Ue就要降低一些，Ib也隨之減小，因此起到了抑制Ic、IOH增加而使IOH穩(wěn)定的作用。該電路恒流的關(guān)鍵是要UZ不變，用了恒流管以后，因電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化而引起的的變動(dòng)實(shí)際上將極其微小。

按照該電路所用元件參數(shù)，電壓大于10V(即Us+UZ)時(shí)開始恒流，I0H = 200mA。電壓在10~45V范圍內(nèi)變化時(shí)，ΔIOH =0.5mA。適當(dāng)改變Rc，可調(diào)整IOH的大小。

圖3(b)用一只晶體管取代了圖(a)中的穩(wěn)壓管，使該電路帶有反饋放大環(huán)節(jié)，從而能把輸出電流的微小變化，經(jīng)放大反饋而予以抑制，使電流更加穩(wěn)定。比如，當(dāng)電源電壓或負(fù)載變動(dòng)使輸出電流IOH增加時(shí)，Ic1、Ic也增加，于是Ube2=URc=IcRe升高，因而Ib2、Ic2隨之增加。但I(xiàn)H是固定的，所以Ib1要減小，最后導(dǎo)致Ic2、IOH減小而實(shí)現(xiàn)恒流。該電路的輸出電流為

IOH≈Ube2/Re≈0.7V/Re(如β1、β2》1，IOH》IH時(shí))

開始恒流工作的電壓US≈US1+1.4V(US1為恒流管的起始電壓，Ube1+ Ube≈1.4V)，較圖(a)低許多。加于該電路的最高電壓UB不能超過恒流管或晶體管的擊穿電壓。

按該電路所用元件參數(shù)，可得IOH=20mA，US<3V，UB>45V的恒流源。電壓在3~45V范圍內(nèi)變化時(shí)，IOH僅變化0. 1mA.

3、高電壓恒流源

需要較高電壓的恒流源時(shí)，可用下圖所示電路。電路(a)把恒流管串接在高反壓晶體管的射極，要求輔助電源Eb>Us + 0.7V。當(dāng)β》1時(shí)，該電路的輸出電流IOH近似等于恒流管的恒定電流，但電路的擊穿電壓大大提高了。如使用高反壓晶體管3DD102，則UB在500V以上。

圖(b)是另一種輸出功率大，耐壓高的恒流電路。其中恒流管和T2、T3及Re組成的電路即圖(b)電路，起恒流作用，要求輔助電源Eb> Us+2.1V (在此Us為恒流管的起始電壓，2.1V是三只晶體管的Ube之和)。該電路按圖中所選參數(shù)，其輸出恒定電流IOH=20mA，起始電壓小于3V，擊穿電壓高達(dá)500V。