我們中許多使用模擬電路的人在電路設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到電壓源和電流源這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。雖然任何提供恒定電壓的東西，如簡(jiǎn)單的5V USB輸出或12V適配器都可以被認(rèn)為是電壓源，但術(shù)語(yǔ)電流源似乎始終是一個(gè)謎。許多電路，特別是涉及運(yùn)算放大器或開(kāi)關(guān)電路的電路，需要使用恒流源才能使設(shè)計(jì)工作。那么電流源是什么意思呢?它將如何工作，為什么需要它?

在本教程中，我們將找到這些問(wèn)題的答案，我們還將使用晶體管構(gòu)建和測(cè)試一個(gè)簡(jiǎn)單的恒流源電路。本教程中使用的電路將能夠?yàn)樨?fù)載提供100mA的恒定電流，但您可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求使用電位器對(duì)其進(jìn)行修改。有趣吧!讓我們開(kāi)始吧。

什么是恒流(CC)電源?

通常，當(dāng)電源單元驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，可以有兩種可能的運(yùn)行模式，一種是恒壓(CV)運(yùn)行模式，另一種是恒流(CC)運(yùn)行模式。

在CV模式下，電源使輸出電壓恒定，并根據(jù)負(fù)載電阻的要求改變輸出電流。最好的例子是你的5V USB端口，輸出電壓固定在5V，但根據(jù)負(fù)載的不同，電流會(huì)發(fā)生變化。如果你連接一個(gè)小的led，它會(huì)吸取更少的電流，如果你連接一個(gè)大的，它會(huì)吸取更多的電流，但電壓通過(guò)led將始終是5V。

在CC模式下，理想的電流源電源使輸出電流恒定，并根據(jù)負(fù)載電阻的要求改變輸出電壓。例如，在CC模式下的12V電池充電器，充電電流將由電壓變化而固定。如果您的電池為10.5V，如果您將其連接到1A 12V電池充電器，則充電器的輸出電流將始終為1A，但輸出電壓將變化以保持此1A充電電流。所以這就是需要恒流電路的地方，另一個(gè)例子是恒流LED驅(qū)動(dòng)電路，其中LED的電流必須恒定。

簡(jiǎn)單的100mA恒流源使用晶體管

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的晶體管恒流源發(fā)生器，只使用4個(gè)組件。這是一個(gè)非常便宜的電路，可以提供100mA恒流源使用5V電源。它還將有一個(gè)電位器來(lái)控制電流輸出從1到100mA的范圍。即使負(fù)載電阻發(fā)生變化，它也能提供穩(wěn)定的電流。這將有助于使用時(shí)，電路需要穩(wěn)定的電流供應(yīng)，沒(méi)有波動(dòng)。以前我們還建立了其他類型的電流源電路，稱為Howland電流泵電路，以及電流鏡像電路，如果感興趣，您也可以看看它們?，F(xiàn)在，讓我們看看這個(gè)項(xiàng)目所需的材料。

材料要求:

?TL431

?BC547

?2k電阻1%

?10k可變電阻器

?22R 1%電阻

?5V直流適配器或電源模塊。

?根據(jù)需要提供不同的抗負(fù)載能力。

?一個(gè)面包板和連接電線

?萬(wàn)用表用于測(cè)試。

如上述BOM所示，該電路僅由TL431和BC547兩個(gè)有源元件組成。TL431是一個(gè)使用2.5V基準(zhǔn)電壓的分流穩(wěn)壓器。它支持1-100mA的陰極電流，用于分流相關(guān)操作。該元件的封裝與通用通孔晶體管相同。其他組件是無(wú)源組件。電阻需要在1%的公差范圍內(nèi)才能得到準(zhǔn)確的輸出。

恒流源電路圖：

使用晶體管的恒流源電路圖如下所示。

上述電路完全連接在5V線中。輸出負(fù)載需要接在輸出端和GND端之間。在上面的原理圖中，BC547作為一個(gè)通管工作，更多的將在工作部分討論。

恒流電路的重要計(jì)算

上述電路的輸出電流依賴于下面的公式-可用于計(jì)算恒流源電路的輸出電流。

對(duì)于這個(gè)電路，

所以,

R4的可用最低接近值為22歐姆。現(xiàn)在，可變電阻或電位器值可以用相同的公式找到。在以前，最大可用電流100mA是由22歐姆電阻實(shí)現(xiàn)的。這一次，電位器將減少電流輸出到最低水平。

由于TL431所需的最小陰極電流為1mA，因此可以假設(shè)最低電流為2mA。因此，用同樣的公式，

因此，可用最低接近值2.2k的電位器進(jìn)行電流控制。最后的計(jì)算是使用下面的公式計(jì)算偏置電阻R1值。

對(duì)于這個(gè)電路，

因此，可用的最小接近值R1可為2.2k。

恒流電路工作：

晶體管BC547作為通管，由偏置電阻R1和分流穩(wěn)壓器TL431控制。晶體管底座實(shí)際上是通過(guò)電流分壓器連接的。這個(gè)分流電路是由偏置電阻和分流調(diào)節(jié)器組成的。TL431通過(guò)感應(yīng)參考電壓和控制通管BC547來(lái)調(diào)節(jié)恒流。電路在面包板上構(gòu)造，如下圖所示。

恒流源電路測(cè)試

一旦板準(zhǔn)備好了，我用5V直流電源接通我的電路，并開(kāi)始測(cè)試它。我在輸出端使用了不同的負(fù)載(電阻的不同值)，并確保電流始終保持恒定。我用萬(wàn)用表測(cè)量電路的輸出電流，它總是在100mA左右，如下圖所示

完整的測(cè)試視頻可以在本頁(yè)底部找到。如果您有任何問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谙旅娴脑u(píng)論部分留下，或者使用論壇進(jìn)行其他技術(shù)咨詢。

恒流源電路的應(yīng)用

在LED照明系統(tǒng)中，與LED驅(qū)動(dòng)相關(guān)的操作需要恒流源。在便攜式設(shè)備中，電池充電電路也使用恒流源。下面列出了使用恒流源的一小部分應(yīng)用

?放大器系統(tǒng)。

?太陽(yáng)能系統(tǒng)

?電磁鐵

?電機(jī)系統(tǒng)，速度穩(wěn)定。

?霍爾效應(yīng)傳感器。

?偏置齊納二極管的穩(wěn)壓電路。

本文編譯自circuitdigest