采用恒流源供電為什么要高內(nèi)阻

一、恒流源的基本原理

恒流源是一種電路元器件，它能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的電流輸出。在電路中，當(dāng)需要一個(gè)穩(wěn)定的電流時(shí)，就可以使用恒流源。與電壓源不同的是，恒流源的輸出電流是不受負(fù)載電阻的影響的。

恒流源通常由一個(gè)晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管組成。它的工作原理是通過(guò)控制晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓來(lái)維持輸出電流的穩(wěn)定。

二、恒流源內(nèi)阻無(wú)窮大的原因

在電路理論中，若電路中存在內(nèi)阻，則當(dāng)電路輸出電流改變時(shí)，輸出電壓也會(huì)發(fā)生變化。然而，恒流源的輸出電流是無(wú)法改變的，因此為了保持輸出電流恒定，需要使其內(nèi)阻無(wú)窮大。

當(dāng)內(nèi)阻趨近于無(wú)窮大時(shí)，即使負(fù)載電阻改變，輸出電流也不會(huì)改變。這就是為什么恒流源被稱為 "恒流" 的原因，因?yàn)槠漭敵鲭娏魇遣皇茇?fù)載電阻影響的。

什么是恒流源?

恒流源是一種即使負(fù)載電阻發(fā)生變化和變化也能向負(fù)載提供恒定電流的電源。

換句話說(shuō)，恒流源提供的電流是穩(wěn)定的，即使負(fù)載的電阻發(fā)生變化。

因此，恒流源是一個(gè)非常有價(jià)值的組件，因?yàn)榧词闺娮璋l(fā)生變化很大，它也可以提供穩(wěn)定的電流，當(dāng)電路需要穩(wěn)定的電流供應(yīng)而沒(méi)有波動(dòng)時(shí)，就會(huì)使用它。

下圖表示來(lái)自恒流源的電流。

您可以看到，盡管電壓或電阻發(fā)生變化，但電流始終是恒定的。

恒流源如何工作?

恒流源是一種發(fā)電機(jī)，其內(nèi)部電阻與其供電的負(fù)載電阻相比非常高，因?yàn)樗膬?nèi)阻很高，它可以為電阻值變化的負(fù)載提供恒定的電流，即使在很寬的范圍內(nèi)。

因此，恒流源遵循分流規(guī)則，由于它具有非常高的內(nèi)阻并且負(fù)載電阻要低得多，因此電流采用電阻最小的路徑，從(高內(nèi)阻)電流源流出并流入負(fù)載電阻，因?yàn)樗碾娮枰偷枚唷?

如果您知道電流劃分，則電流會(huì)采用電阻最小的路徑，看下面的分流器電路：

請(qǐng)注意，如上所示，這個(gè)電流源如何從其中提供 40mA 的總電流。這 40mA 電流的大部分采用電阻最小的路徑，即 5KΩ 電阻器，而其他 10mA 電流通過(guò)較大的電阻，即 15KΩ。

現(xiàn)在讓我們?cè)黾觾蓚€(gè)電阻之間的電阻差，使電流分流更加明顯。

現(xiàn)在一個(gè)電阻為 1KΩ，另一個(gè)電阻為 49KΩ，絕大多數(shù)電流通過(guò) 1KΩ 電阻，很少有電流通過(guò) 49KΩ，因?yàn)樗且粋€(gè)非常大的電阻。

現(xiàn)在讓我們?cè)俅卧黾幼枇?。下面的電流源表示具有無(wú)限內(nèi)阻的電流源。

因?yàn)殡娮枋菬o(wú)限大的，負(fù)載只有8Ω，大部分電流通過(guò)8Ω電阻，是電阻最小的路徑。同樣，電流總是走阻力最小的路徑。由于負(fù)載具有無(wú)限的內(nèi)阻，電流將始終尋求從負(fù)載逃逸到電阻較低的路徑。

這就是恒流源的工作原理。

恒流源電路

恒流源電路只是連接到其供電的負(fù)載的恒流源。

無(wú)論負(fù)載電阻是否變化，上述負(fù)載都將提供50mA的恒定電流。線性交流恒流源與開(kāi)關(guān)型恒流源特點(diǎn)有何不同?

線性交流恒流源和開(kāi)關(guān)型恒流源是電子電路中常見(jiàn)的兩種恒流源，它們?cè)诠ぷ髟?、穩(wěn)定性和適用范圍等方面存在著一些不同之處。

首先，從工作原理上看，線性交流恒流源和開(kāi)關(guān)型恒流源的實(shí)現(xiàn)方式不同。

線性交流恒流源采用電阻和電感元件來(lái)穩(wěn)定輸出電流。其基本原理是根據(jù)歐姆定律和基爾霍夫電壓定律，通過(guò)電阻將電流和電壓進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過(guò)電感元件濾除交流信號(hào)，從而輸出穩(wěn)定的恒流信號(hào)。相比較而言，線性交流恒流源電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性能較差。

開(kāi)關(guān)型恒流源則采用MOS場(chǎng)效應(yīng)管、BJT三極管或IGBT等開(kāi)關(guān)器件來(lái)穩(wěn)定輸出電流?；驹硎峭ㄟ^(guò)開(kāi)關(guān)器件將輸入電壓周期性地切換，使得在每個(gè)周期內(nèi)輸出電流保持恒定。開(kāi)關(guān)型恒流源由于采用了開(kāi)關(guān)控制技術(shù)，無(wú)論是控制精度還是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度都較線性交流恒流源更高。

其次，從穩(wěn)定性上看，線性交流恒流源的穩(wěn)定性相對(duì)較差，而開(kāi)關(guān)型恒流源的穩(wěn)定性較好。

線性交流恒流源的穩(wěn)定性主要受到電阻和電感元件的影響。因?yàn)殡娮柙碗姼性淖柚岛透兄禃?huì)隨著溫度、濕度等環(huán)境因素的變化而變化，從而導(dǎo)致輸出電流的穩(wěn)定性受到影響。此外，由于線性交流恒流源沒(méi)有進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，無(wú)法在瞬態(tài)過(guò)程中具有快速響應(yīng)能力，使得在某些特殊情況下，輸出電流波動(dòng)較大。

而開(kāi)關(guān)型恒流源通過(guò)快速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作來(lái)控制輸出電流，具有較好的穩(wěn)定性能。通過(guò)開(kāi)關(guān)器件的控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度的電流輸出，而且可以快速響應(yīng)輸入信號(hào)的變化。此外，開(kāi)關(guān)型恒流源還可以通過(guò)反饋調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)更好的穩(wěn)定性，保護(hù)開(kāi)關(guān)器件免受過(guò)流、過(guò)壓等故障影響。

最后，從適用范圍上看，線性交流恒流源和開(kāi)關(guān)型恒流源各有其優(yōu)勢(shì)和局限。

線性交流恒流源由于其電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于一些對(duì)電流穩(wěn)定性要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合。比如電子鼻、溫度傳感器等。

開(kāi)關(guān)型恒流源適用于對(duì)電流穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。由于開(kāi)關(guān)型恒流源可以實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的電流輸出，因此被廣泛應(yīng)用于LED照明、電動(dòng)車充電、電池充電、電子設(shè)備測(cè)試等領(lǐng)域。

綜上所述，線性交流恒流源和開(kāi)關(guān)型恒流源在工作原理、穩(wěn)定性和適用范圍等方面存在一些不同之處。了解這些差異可以幫助我們選擇適合的恒流源，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。