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恒流源常見結(jié)構(gòu)及特點

發(fā)布時間： 2016-10-26 14:53:34 關(guān)注量：1738

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。
比較簡單的恒流源，就是用一只恒流二極管。實際上，恒流二極管的應(yīng)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。
比較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(yīng)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(yīng)管也可以用三極管代替。
電流計算公式為：I = 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。
比較簡單的電壓基準，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(3)所示：
電流計算公式為：I = (Vd-Vbe)/R1
TL431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，其中的三極管替換為場效應(yīng)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。
實際的電路中，有一些特殊的結(jié)構(gòu)，也可以提供很好的恒流特性，比較典型的就是一個很高的電壓通過一個電阻在一個低壓設(shè)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(shè)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(yīng)用，因為電阻上面太大的電流會導致發(fā)熱嚴重。
圖(2)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(shè)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。

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北京合康億盛變頻科技股份有限公司

經(jīng)人介紹認識了艾德杰，試著從他們那里買了一套產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，故障幾乎沒有，即便有點小問題，他們也會過來處理，后來就一直和他們進行友好合作。
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湖北武漢人 1970年7月出生碩士學歷。從事電源設(shè)計研發(fā)工作30年，先后擔任多家電源公司的技術(shù)總監(jiān) 技術(shù)成果 1． 1996年獲武漢市科學技術(shù)研究成果證書武科成證字(96)第014號登記號WK9601003 成果名稱:DTK系列開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源 2． 1996年武漢高創(chuàng)電子有限公司的電源項目獲得電源行業(yè)的第一個國家火炬計劃 3． 2000年武漢玉星電子有限責任公司<<電壓過零檢控軟開關(guān)電源>>項目獲科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金無償資助,項目代號20004214054563 4.　電源方面各項專利近20項，其中發(fā)明專利2項。 5. 國內(nèi)電源期刊上發(fā)表多篇論文。

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沈錦飛

1955年出生，現(xiàn)任江南大學物聯(lián)網(wǎng)學院教授、碩士生導師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質(zhì)量控制的研究和教學工作，發(fā)表學術(shù)論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進步獎、江蘇省教學成果獎、無錫市科技進步獎，多項發(fā)明專利，主編本科教材；被評為無錫市優(yōu)秀教師、市級先進個人。是中國自動化學會會員、江蘇省電工協(xié)會自動控制系統(tǒng)專委會委員、無錫市自動化學會理事、無錫市電機工程學會理事。

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顏文旭

1971 年出生，現(xiàn)任江南大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院教授，碩士生導師?，F(xiàn)主要從事電力電子技術(shù)及智能控制、機電一體化及過程控制等領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作，發(fā)表學術(shù)論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專利12項，參加編制十二五國家級規(guī)劃教材，國家自然科學基金項目，省青年科學基金項目，市級重點實驗室建設(shè)，主持方塊地毯自動包裝生產(chǎn)線開發(fā)、2.0MW風力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動器、船舶壓載水物理強化處理核心技術(shù)...

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