各種恒流電路分析

1、恒流電路有很多場合不僅需要場合輸出阻抗為零的恒流源，也需要輸入阻抗為無限大的 恒流源，以下是幾種單極性恒流電路：類型1：特征：使用運放，高精度 輸出電流：Iout=Vref/Rs類型2：特征：使用并聯(lián)穩(wěn)壓器，簡單且高精度輸出電流：Iout=Vref/Rs檢測電壓：根據(jù)Vref不同（1.25V或2.5V）類型3：特征：使用晶體管，簡單，低精度輸出電流：Iout=Vbe/Rs檢測電壓：約0.6V類型4：特征：減少類型3的Vbe的溫度變化，低、中等精度，低電壓檢測輸出電流：Iout=Vref/Rs 檢測電壓：約0.1V0.6V類型5：特征：使用邛隊，超低噪聲 輸出電流：由JEFT決定 檢測電壓：與J

2、EFT 有關(guān) 其中類型1為基本電路，工作時，輸入電壓Vref與輸出電流成比例的 檢測電壓Vs(Vs=RsXIout)相等，如圖5所示，圖5注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h )其中 1/h 為誤差若輸出級使用晶體管則電流檢測時會產(chǎn)生基極電流分量這一誤差，當這種情況不允許時，可采用圖6所示那樣采用FET管圖 6 Is=Iout-I類型2,這是使用運放與Vref (2.5V) 一體化的并聯(lián)穩(wěn)壓器電路，由于這種電路的Vref高達2.5V，所以電源利用范圍較窄類型3,這是用晶體管代替運放的電路，由于使用晶體管的Vbe (約0.6V)替代 Vref的電路，因此，Vbe的溫度變化毫無改變地呈現(xiàn)

3、在輸出中，從而的不到期 望的精度類型4,這是利用對管補償Vbe隨溫度變化的電路，由于檢測電壓也低于0.1V 左右，應此，電源利用范圍很寬類型5,這是利用J-FET的電路，改變R可使輸出電流達到漏極飽和電流I， 由于噪聲也很小，因此，在噪聲成為問感時使用這種電路也有一定價值，在該 電路中不接R，則電流值變成I，這樣，J-FET接成二極管形式就變成了 “恒 流二極管” GSDSS以上電路都是電流吸收型電路，但除了類型2以外，若改變Vref極性與使用 的半導體元件，則可以變成電流吐出型電路。附圖方框內(nèi)的4個電阻其數(shù)值是一樣的。因此才有公式： Io=（V3-V2）/R。由公式可看出：當V32幅度與R的

4、數(shù)值恒定不變時，Io恒定輸 出且與負載電阻Load的數(shù)值大小無關(guān)（在運放的線性工作區(qū)域以內(nèi)）。可以利 用負載電阻為0歐姆和負載電壓為1V兩種狀態(tài)，推演出上面運放輸出端（PIN6） 的電壓Vo會隨負載電壓Vo等比升降，從而保證定流電阻的端壓與通過電流幅 度恒定不變的和與輸入電壓的比例結(jié)果。供參考。Fl GU RE 20. DifTerentiaJ 1 nput Vo 1 ag e -to - C tirre nx Converter for Low Iolt-雙運放恒流源有兩個顯著特點:1.負載可以接地；2.輸出電流可以是 雙向輸出或交流輸出（通常以雙電源供電為前提條件）。單電源供電時，雙運放

5、恒流源的第2個特長也就不存在了一即只能輸出單向電流，所用運放也必須是 單電源運放。當V2為零，即接地時，根據(jù)公式可計算得到輸出電流的極性與流 向；此時輸出電流的大小、極性由V3控制（以雙電源供電為前提條件）vi轉(zhuǎn)換和恒流源電路圖如下所示：R1=R2細說恒流源(轉(zhuǎn)載)恒流源是電路中廣泛使用的一個組件，這里我整理一下比較常見的恒流源的 結(jié)構(gòu)和特點。恒流源分為流出(Current Source)和流入(Current Sink)兩種形式。最簡單的恒流源，就是用一只恒流二極管。實際上，恒流二極管的應用是比 較少的，除了因為恒流二極管的恒流特性并不是非常好之外，電流規(guī)格比較少， 價格比較貴也是重要原因。

6、最常用的簡易恒流源如圖(1)所示，用兩只同型三極管，利用三極管相對 穩(wěn)定的be電壓作為基準，電流數(shù)值為：I = Vbe/R1。這種恒流源優(yōu)點是簡單易行，而且電流的數(shù)值可以自由控制，也沒有使用特 殊的元件，有利于降低產(chǎn)品的成本。缺點是不同型號的管子，其be電壓不是一個固定值，即使是相同型號，也有一定的個體差異。同時不同的工作電流下， 這個電壓也會有一定的波動。因此不適合精密的恒流需求。為了能夠精確輸出電流，通常使用一個運放作為反饋，同時使用場效應管避 免三極管的be電流導致的誤差。典型的運放恒流源如圖(2)所示，如果電流不 需要特別精確，其中的場效應管也可以用三極管代替。電流計算公式為：I =

7、Vin/R1這個電路可以認為是恒流源的標準電路，除了足夠的精度和可調(diào)性之外，使 用的元件也都是很普遍的，易于搭建和調(diào)試。只不過其中的Vin還需要用戶額 外提供。從以上兩個電路可以看出，恒流源有個定式(寒，“定式”好像是圍棋術(shù)語 XD)，就是利用一個電壓基準，在電阻上形成固定電流。有了這個定式，恒流源 的搭建就可以擴展到所有可以提供這個“電壓基準”的器件上。最簡單的電壓基準，就是穩(wěn)壓二極管，利用穩(wěn)壓二極管和一只三極管，可以搭 建一個更簡易的恒流源。如圖所示：電流計算公式為：I = (Vd-Vbe)/R1昌U1A 9TL431是另外一個常用的電壓基準，利用TL431搭建的恒流源如圖(4)所示， 其

8、中的三極管替換為場效應管可以得到更好的精度。TL431組成流出源的電路， 暫時我還沒想到:)TL431的其他信息請參考TL431的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和TL431的幾種基本用法 電流計算公式為：I = 2.5/R1事實上，所有的三端穩(wěn)壓，都是很不錯的電壓源，而且三端穩(wěn)壓的精度已經(jīng) 很高，需要的維持電流也很小。利用三端穩(wěn)壓構(gòu)成恒流源，也有非常好的性價 比，如圖(5)所示。這種結(jié)構(gòu)的恒流源，不適合太小的電流，因為這個時候，三端穩(wěn)壓自身的維 持電流會導致較大的誤差。電流計算公式為：I = V/R1，其中V是三端穩(wěn)壓的 穩(wěn)壓數(shù)值。圖(5)遠大于負載電壓)實際的電路中，也可以提供很好的恒流特性，最典型的 就是一個

9、很高的電壓通過一個電阻在一個低壓設備上形成電流，如圖(6),這個 恒流源的精度，取決于高壓的精確度和低壓設備本身導致的電壓波動。在一些 開關(guān)電源電路中，這個結(jié)構(gòu)用來給三極管提供偏置電流。電流計算公式為：I = Vin/R1值得一提的是，以上這些恒流源并不都適合安培以上級別的恒流應用，因為 電阻上面太大的電流會導致發(fā)熱嚴重。圖可以通過使用更小的電阻來降低這個熱量，不過在單電源供電模式下，多 數(shù)運放都不能有效檢測和輸出接近地或者Vcc的電壓，因此必須使用特殊的器 件才能達到要求。有個簡單的辦法是通過一個穩(wěn)壓器件(穩(wěn)壓管，或者TL431 等)偏置電阻上面的電壓，使得這個電壓進入運放的檢測范圍。恒流源的實質(zhì)是利用器件對電流進行反饋，動態(tài)調(diào)節(jié)設備的供電狀態(tài)，從而 使得電流趨于恒定。只要能夠得到電流，就可以有效形成反饋，從而建立恒流 源。能夠進行電流反饋的器件，還有電流互感器，或者利用霍爾元件對電流回路 上某些器件的磁場進行反饋，也可以利用回路上的發(fā)光器件（例如光電耦合器， 發(fā)光管等）進行反饋。這些方式都能夠構(gòu)成有效的恒流源，而且更適合大電流 等特殊場合，不過因為這些實現(xiàn)形式的電路都比較復雜，這里就不一一介紹了步進式伺服機構(gòu)的控制電路步進式伺服機構(gòu)的控制電路如下圖所示，該電路采用可變