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[導(dǎo)讀]它被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,并在不同領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文將從原理、應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)三個(gè)方面,介紹恒流源電路的相關(guān)知識(shí)。

恒流源電路是一種電子電路,用于提供恒定的電流輸出。它被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,并在不同領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文將從原理、應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)三個(gè)方面,介紹恒流源電路的相關(guān)知識(shí)。

首先,我們來(lái)了解一下恒流源電路的原理。恒流源電路通過(guò)控制電路中的元件,使得電路輸出的電流保持在一定的恒定值。其中,核心元件是電流源,它可以提供穩(wěn)定的電流輸出。電流源可以采用不同的實(shí)現(xiàn)方式,例如電流源二極管,通過(guò)調(diào)整它的電流源電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流輸出;也可以采用運(yùn)算放大器,通過(guò)負(fù)反饋的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流源。

這種恒流源電路可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,例如LED照明、激光器、驅(qū)動(dòng)器等。在LED照明中,恒流源電路可以為L(zhǎng)ED提供穩(wěn)定的電流,保證LED的亮度和壽命。在激光器中,恒流源電路可以保證激光器的工作在恒定的電流下,提高其性能和穩(wěn)定性。在驅(qū)動(dòng)器中,恒流源電路可以為電機(jī)和其他負(fù)載提供恒定的電流,保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

恒流源電路有許多優(yōu)勢(shì),使得它成為電子電路設(shè)計(jì)中的重要組成部分。首先,它可以提供穩(wěn)定的電流輸出,保證設(shè)備的穩(wěn)定性和性能。無(wú)論在電流變化的環(huán)境中,還是在電壓變化的情況下,恒流源電路都可以始終輸出相同的電流,不受外界條件的影響。其次,恒流源電路可以自動(dòng)調(diào)整電流輸出,以適應(yīng)負(fù)載變化。無(wú)論負(fù)載的電阻變化如何,恒流源電路都可以自動(dòng)調(diào)整輸出電壓,以保持恒定的電流輸出。最后,恒流源電路具有較高的效率和穩(wěn)定性。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和選擇元件,恒流源電路可以提供低功率損耗和高工作效率。

綜上所述,恒流源電路是一種能夠提供穩(wěn)定的電流輸出的電子電路。它在LED照明、激光器、驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。恒流源電路的優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定性高、自動(dòng)調(diào)節(jié)和較高的效率。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和選擇元件,恒流源電路可以滿足各種設(shè)備的需求,提供穩(wěn)定可靠的電流輸出。

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(lái)越高,對(duì)輸入電壓范圍也越來(lái)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(jiàn)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(kāi)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(lái)越高,對(duì)輸入電壓范圍也越來(lái)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(wú)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。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

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(méi)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。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

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。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

圖3

三端穩(wěn)壓器提供一個(gè)恒定電壓Vout,組成一個(gè)恒流源,Io=Vout/R1。

以上都是一些比較常見(jiàn)的簡(jiǎn)單的恒流源,而且有一個(gè)共性,穩(wěn)壓精度都不高,電流Io也不大。除了以上列舉的幾個(gè),還有其他類(lèi)似的恒流源,但萬(wàn)變不離其宗,都是以一個(gè)恒壓源為基準(zhǔn)組成,在此就不一 一列舉。

在應(yīng)用過(guò)程中,如果需要高精度、大電流的恒流源,可以使用一個(gè)運(yùn)放,組成一個(gè)高精度、大電流的恒流源,如電路圖4。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

圖4

使用運(yùn)放組成的恒流源,Io=Vref/R1。

恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

在模塊電源中,小功率電源的短路保護(hù)一般不外接短路保護(hù)電路,這種模塊的特點(diǎn)是功率小,體積小,成本低;適合當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng);然而它們本身存在一個(gè)致命的特點(diǎn),短路保護(hù)功能和啟動(dòng)能力存在矛盾,啟動(dòng)能力強(qiáng),短路保護(hù)就會(huì)變差;短路保護(hù)變強(qiáng),啟動(dòng)能力就會(huì)變?nèi)?。特別是在需要超寬電壓范圍輸入的情況下,啟動(dòng)能力跟短路能力更不好兼容。

舉個(gè)例子,18~72VDC輸入,15W輸出的模塊電源,如果是用電阻加電容組成RC啟動(dòng)電路如圖5,電阻R1電流會(huì)隨輸入電壓的變化,低壓和高壓短路時(shí),打嗝周期會(huì)相差很大,短路功率高壓輸入時(shí)會(huì)較大;調(diào)好低壓?jiǎn)?dòng)能力和短路保護(hù)后,高壓短路保護(hù)就會(huì)變差,啟動(dòng)能力超強(qiáng),反過(guò)來(lái)調(diào)好高壓?jiǎn)?dòng)和短路能力,低壓的短路保護(hù)能力很好,但是,啟動(dòng)能力很差,會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)不良現(xiàn)象。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

圖5

為了解決以上矛盾,把啟動(dòng)電路改為用一個(gè)恒定電流的電路替代,如圖6,輸入電流基本不會(huì)隨輸入電壓的變化而變化,在高低壓輸入的情況下,電源模塊輸出短路時(shí)的短路周期較近。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

圖6

如圖7、8所示,是采用了恒流電路,測(cè)試的短路波形圖,用恒流電路替代電阻啟動(dòng)解決了啟動(dòng)和短路的矛盾。


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

圖7


恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

圖8

恒流源的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)兩種方式:對(duì)輸出電流進(jìn)行處理、對(duì)輸入電流進(jìn)行處理保證輸出能夠?qū)崿F(xiàn)恒流。對(duì)于前者主要作用為使輸出電流保持平穩(wěn),可以通過(guò)三極管、三端穩(wěn)壓等器件進(jìn)行穩(wěn)流,雖成本較低且電路簡(jiǎn)單但整體效果不是很理想;對(duì)于后者輸入電流基本不會(huì)隨輸入電壓的變化而變化,可以使輸出從而實(shí)現(xiàn)恒流。

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