资讯专栏INFORMATION COLUMN

恒流源设计参考方案

trigkit4 / 3118人阅读

摘要:一恒流源概述恒流源是指在功率范围内,对外输出的电流基本是恒定的。三恒流源应用在驱动电路中常见恒流源驱动。四恒流源设计稳压管恒流电路下图利用稳压二极管的稳压特性设计的一种稳压管恒流电路。注意运放式的恒流源虽然优点明显,缺点也明显。

一、恒流源概述

恒流源是指在功率范围内,对外输出的电流基本是恒定的。

二、恒流源特点

  • 不因负载(输出电压)变化而改变;
  • 不因环境温度变化而改变;
  • 内阻为无限大 (以使其电流可以全部流出到外面);
  • 能够提供恒定电流的驱动电路即为恒流源驱动电路。

三、恒流源应用

在LED驱动电路中常见恒流源驱动。 由于在电路中给LED供电的电源电压不同, 以及LED正向电压的不同,为了确保LED最佳的性能和长久的工作寿命,就需要一个有效的恒流源驱动电路,而不是传统DC/DC 的恒压控制。通常可采用一个电流检测电阻反馈LED电流来实现其恒流控制,从而使LED的正向电流保持一定。

有时电路中给LED供电的电源是电池,通常一节锂电池的电压是在4.2V到3V之间变化的,如果不用恒流源,只用一个三极管来驱动LED,那么随着电池电压慢慢地降低,流过LED的电流也慢慢地变小,亮度也就会越来越暗。但是如果电路中是用3.3V或者5V供电,即使不用恒流源供电,也不会出现这个问题。

四、恒流源设计

1、稳压管恒流电路

(1) 下图利用稳压二极管的稳压特性设计的一种稳压管恒流电路。

分析:稳压二极管的恒流电路中,三极管Q1的基级电压被限定在稳压二极管工作的稳定电压Uzd下,因此R3电阻的电压等于Uzd减去三极管基级与发射级的导通压降0.7V,即U=Uzd-0.7保持恒定不变,所以流过R3电阻的电流在VCC电源即使可变的条件下也是固定不变,即流过R1负载的电流保持不变,达到恒流的效果。

注意:需要根据自己所需要电流大小,选择合适的采样电阻以及考虑三极管和稳压管的参数(需要考虑三极管的集电极电压和稳压管的稳压值)。集电极电压Ucmax 它是允许加在三极管集电结上的最大反向电压。使用时不能超过这个最大值,否则集电结在过大的反向电压作用下,形成很强的电场,使集电极反向电流急剧增加,严重时会导致三极管的损坏;

(2)下图利用二极管的导通电压为0.6~0.7V这个特性设计的一种二极管恒流电路。

分析:当单片机的GPIO口给高电平时,三极管Q1导通,二极管D1和D2导通(D1和D2导通压降为0.6~0.7V),因此R3电阻的电压等于1.4V(D1和D2压降之和)减去三极管基级与发射级的导通压降0.7V,即U=0.7V保持恒定不变,所以流过R3电阻的电流在VCC电源即使可变的条件下也是固定不变,即流过R1负载的电流保持不变,达到恒流的效果。

注意:需要根据自己所需要电流大小,选择合适的采样电阻和二极管。一般二极管恒流电路相比稳压管恒流电路功耗要偏低。

2、三极管恒流电路

下图利用Q2三极管的基级导通电压为0.6~0.7V这个特性设计的三极管恒流源电路。

分析: 当GPIO口给高电平时,三极管Q1是一个NPN管,就会导通,同时Q2就会导通。当Q2三极管导通,Q1三极管基级电压被拉低而截止,负载R1不工作,Q2没有电流流过,Q2基极电压下拉到地,Q2截止,Q1基极被释放,Q1又重新导通。如此反复循环工作,最终电路中的电流稳定在0.7/R3(忽略Q1与Q2三极管的基级电流),无论电源电压VCC怎么变化,电流一直恒定不变。

注意:R3阻值根据自己需要电流的大小来选取合适的值。

3、运放恒流电路

下图是由运放和三极管组成的恒流源电路,电流可调。用运放设计的恒流源电路引入了反馈,相比三极管式的恒流源,运放式的恒流源有足够的精度和可调性。

分析:利用运放的“虚短”特性,同相电压=反相电压。同时电路中反相输入端又接一电阻R4至地。当在电阻R2输入VIN稳定电源电压时,电阻R4两端的电压也为VIN不变,因此无论外界电路如何变化,流过R4电阻的电流是不变的;同三极管恒流电路原理分析一样,R1负载的电流等于R4电阻的电流,所以即使R1负载的电源为可变电压电源,R1负载的电流也是保持固定不变,达到恒流的效果。

注意:三极管Q1为NPN类型,使用时根据实际电压、电流的要求选择合适的三极管,若功率大需考虑散热的要求,做好散热措施。

虽然,三极管发射极电流与集电极电流近似相等,但实际上,发射极的电流还包含了基极电流。可以看出,运放输出级使用三极管时,输出电流会产生基极电流分量这一误差。如果此时不满足电路精度要求,可将三极管改成MOSFET管。

分析:分析同上,MOSFET管属于压控器件,栅极需要的电流很小。Iout和Is可以非常的接近,相比三极管而言,电流的精度提升了。

注意:运放式的恒流源虽然优点明显,缺点也明显。运放的VIN电源需要用户额外提供。同时需要根据自己的需要选择合适的运放。

4、LDO恒流电路

下图利用LDO输入电流等于输出电流的特性设计的一款恒流源电路。

分析:通过LD0输入电流等于输出电流的特性,使流过负载R1的电流等于流过电阻R2的电流,电流大小为:Iout=V/R2。其中V是稳压芯片的稳压值。(本例中V为3.3V)

注意:可变电源要满足稳压芯片的输入电压范围,否则稳压芯片无法工作。

文章版权归作者所有,未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为,您可以联系管理员删除。

转载请注明本文地址:https://www.ucloud.cn/yun/123445.html

相关文章

  • 12V转3.3VLED驱动芯片AH2030

    摘要:转,通过调节外置的电阻,能控制高亮度灯的驱动电流,使灯亮度达到预期恒定亮度,流过高亮度灯的电流可从几毫安到安培变化。 12V转3.3VLED驱动芯片AH2030是一款高效率,稳定可靠的高亮度 LED灯驱动控制 IC ,内置高精度比较器,off-time控制电路,恒流驱动控制电路等,特别适合大...

    e10101 评论0 收藏0
  • Skywalking IoTDB存储插件设计说明

    摘要:目前已提交至社区,正在接受社区评审。表示统计数据,是通过脚本或硬编码对源数据进行聚合分析后生成的存储模型。由于该方案丢失了需要索引的,所以需要通过硬编码记录需要索引的及。 ...

    paulquei 评论0 收藏0
  • 服务API版本控制设计与实践

    摘要:场景一版本号控制随着互联网发展的,用户体验要求也是越来越高,产品形式也会随之每年有不一样的变化。使用客户端版本号控制是首选考虑策略。 一、前言笔者曾负责vivo应用商店服务器开发,有幸见证应用商店从百万日活到几千万日活的发展历程。应用商店客户端经历了大大小小上百个版本迭代后,服务端也在架构上完成了单体到服务集群...

    不知名网友 评论0 收藏0
  • 服务API版本控制设计与实践

    摘要:场景一版本号控制随着互联网发展的,用户体验要求也是越来越高,产品形式也会随之每年有不一样的变化。场景二客户端版本号控制类似首页列表,商店的穿插也经历了多个版本的迭代。使用客户端版本号控制是首选考虑策略。一、前言笔者曾负责vivo应用商店服务器开发,有幸见证应用商店从百万日活到几千万日活的发展历程。应用商店客户端经历了大大小小上百个版本迭代后,服务端也在架构上完成了单体到服务集群、微服务升级。...

    不知名网友 评论0 收藏0

发表评论

0条评论

最新活动
阅读需要支付1元查看
<