恒流電路如何運(yùn)用穩(wěn)壓二極管上的電壓較穩(wěn)定特性

時(shí)間：2024-07-23 08:49:20

關(guān)鍵字：運(yùn)算放大器 MOS管恒流源

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[導(dǎo)讀]在LT1492的手冊(cè)里，看到一個(gè)運(yùn)算放大器和MOS管組成的恒流源電路，與各位同好一起分析一下原理以及使用注意事項(xiàng)。

在LT1492的手冊(cè)里，看到一個(gè)運(yùn)算放大器和MOS管組成的恒流源電路，與各位同好一起分析一下原理以及使用注意事項(xiàng)。

電路圖

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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：

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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

隨著工業(yè)智能化進(jìn)程的不斷深入，嵌入式系統(tǒng)對(duì)供電的要求越來越高，對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬，對(duì)輸出電流精度要求也日益提高。如何保持寬電壓輸入而供電電流能夠保持穩(wěn)定?本文將介紹常見的電源恒流電路。

在科技高速發(fā)展的當(dāng)下，產(chǎn)品快速開發(fā)已成常態(tài)化。嵌入式系統(tǒng)的強(qiáng)大的處理能力，對(duì)電源模塊的要求越來越高，對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬。寬電壓輸入就會(huì)導(dǎo)致供電電流隨輸入電壓變化而變化，為了全電壓輸入范圍的情況下，保證電源模塊啟動(dòng)能力的一致性，增加一個(gè)恒流電路給控制芯片供電。

理想的恒流源

理想的恒流源是電流不隨輸入電壓的變化而變化，不受環(huán)境溫度的影響，內(nèi)阻無窮大。但是，實(shí)際中的恒流電路跟理想的還是存在差距，所以要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選取合適的恒流源電路。

幾種簡(jiǎn)單的恒流源介紹

由兩個(gè)三極管組成的恒流源電路，如電路圖1。

圖1

由兩個(gè)同型號(hào)的三極管，根據(jù)三極管Vbe電壓相對(duì)穩(wěn)定，以及三極管的基極電流相對(duì)集電極電流較小的特點(diǎn)，組成一個(gè)電流相對(duì)恒定的恒流源，電流Io=Vbe/R1;這個(gè)恒流源沒有用到特殊器件，兩個(gè)三極管和兩個(gè)電阻組成，成本低，電流Io可調(diào);缺點(diǎn)是Vbe的大小會(huì)隨電流及溫度的變化而變化，電流大Vbe大，溫度低Vbe大，所以不適合用在精度要求高的地方。

由穩(wěn)壓管組成的恒流源電路，如電路圖2。

圖2

此恒流電路主要是運(yùn)用了穩(wěn)壓二極管上的電壓較穩(wěn)定特性，以及三極管Vbe的穩(wěn)定性，組成的恒流電路，Io=(Vd-Vbe)/R3;此電路優(yōu)點(diǎn)是成本低，電流可調(diào)，缺點(diǎn)是溫度特性差，穩(wěn)流精度不高，適用于對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。

由三端穩(wěn)壓器組成的恒流源，如電路圖3。

圖3