恒流源总结
恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。
恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。
最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。
最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，
电流数值为：I = Vbe/R1。
这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。
为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。
电流计算公式为：
I = Vin/R1
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。
从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。
最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示：
电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1
TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:)
TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》
电流计算公式为：I = 2.5/R1
事实上，所有的三端稳压，都是很不错的电压源，而且三端稳压的精度已经很高，需要的维持电流也很小。利用三端稳压构成恒流源，也有非常好的性价比，如图(5)所示。
这种结构的恒流源，不适合太小的电流，因为这个时候，三端稳压自身的维持电流会导致较大的误差。
电流计算公式为：I = V/R1，其中V是三端稳压的稳压数值。
实际的电路中，有一些特殊的结构，也可以提供很好的恒流特性，最典型的就是一个很高的电压通过一个电阻在一个低压设备上形成电流，如图(6)，这个恒流
源的精度，取决于高压的精确度和低压设备本身导致的电压波动。在一些开关电源电路中，这个结构用来给三极管提供偏置电流。
电流计算公式为：I = Vin/R1
值得一提的是，以上这些恒流源并不都适合安培以上级别的恒流应用，因为电阻上面太大的电流会导致发热严重。
图(2)可以通过使用更小的电阻来降低这个热量，不过在单电源供电模式下，多数运放都不能有效检测和输出接近地或者Vcc的电压，因此必须使用特殊的器件才能达到要求。有个简单的办法是通过一个稳压器件（稳压管，或者TL431等）偏置电阻上面的电压，使得这个电压进入运放的检测范围。
恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈，动态调节设备的供电状态，从而使得电流趋于恒定。只要能够得到电流，就可以有效形成反馈，从而建立恒流源。能够进行电流反馈的器件，还有电流互感器，或者利用霍尔元件对电流回路上某些器件的磁场进行反馈，也可以利用回路上的发光器件（例如光电耦合器，发光管等）进行反馈。这些方式都能够构成有效的恒流源，而且更适合大电流等特殊场合，不过因为这些实现形式的电路都比较复杂，这里就不一一介绍了。
最后说明一下（不说明一下我不放心:P），因为本人并非专业的电路设计人员，只是因为业余爱好才研究这些知识，如果我提供的内容有不准确和错误的地方，还请大家多多指正
1. 缘起
恆流源(Constant Current Source/Sink, CCS)自真空管时代就是一个非常重要的工具. 但是, 恆流源在扩大机的电路中并不太常见. 这实在是音响玩家的一大损失。
您如果手边有Valley, Wallman 的书, 您可以翻阅\一下. 书中所有的结果都有严密的理论根据, 实验验证。真空管扩大机设计原理也远远超过“负载线” 的应用，Valley, Wallman 在他们Vacuum Tube Amplifiers 一书的第十一章中, 明确的指出恆流源的优点以及应用的要点。如果Valley 与Wallman 说恆流源非常重要, 小弟绝对不怀疑, 一定是很重要! 对了, 您有没有听过“串叠” (cascode) 这个东西? 串叠也是Wallman 先生的大作!
这篇文章是要介绍电晶体恆流源. 希望藉由这篇文章开启恆流源一系列的应用: 阴极随耦器(cathode followers), 共阴极放大器(common cathode amplifiers), … 将来谈这些东西的时候, 有了恆流源的概念也比较能更深入的探讨。
图说：如果您以为真空管电路比较简单、晶体电路比较复杂，那就错了！事实上，许\多复杂的晶体架构，如电流镜、串叠Cascode等，都是在真空管时代就已经存在的设计，当年为了发展通讯、雷达侦测技术，科学家已经在真空管上挤出无穷的潜能，而要贯彻真空管的威力，除了可以从晶体电路切入学习，也需要学习者更充分的阅\读。
在写这篇文章之前, 我一直想找个时间学学电晶体电路，于是花了整整一个星期的苦读, 终于对电晶体电路有了一个非常粗略的认识......在此与各位网友一同分享。
2.电晶体的简化Ebers-Moll 模型
如果您把电晶体分开来看, 您可以把他们想成有两个二极体:
我们可以把一个NPN 电晶体看成一个三端的被动元件, 而且工作时有下面几个性质:
1.集极(collector) 的电位, Vc, 远高于射极(emitter) 电位, Ve。
2.基极-射极(base-emitter), 基极-集极(base-collector) 的行为“基本上” 是两个二极体。
3.每个电晶体有最大容许\集极电流, Ic 基极电流, Ib CE 压差, Vce。
4. Ic 基本上” 与Ib成正比:
以上的性质称为电晶体的简化Ebers-Moll 模型(Simplified Ebers-Moll model, SEM model)。
在开始使用电晶体建构恆流源之前, 需要仔细讨论一下SEM模型:
● Ic 与Ib都流经射极, 但是Ic远大于Ib。
● Ib 是因为基极电位高于射极电位0.6 伏特, BE 二极体处于导通状态。
● Ic不是因为BC二极体处于导通状态, 千万不要认为Ic的形成是因为BC半导体处于导通状态. 把Ic当成是电晶体的本性, 当BE 导通时, 除了Ib 以外, 另有一股电流自集极流向射极。
●特性4 告诉我们: 小电流Ib可以控制大电流Ic. 更准确的说法是: 基极-射极的电位差, Vbe 控制电流Ic, 而且基极-射极之间有内在电阻. 如果使用这种“Vbe控制电流Ic” 的看法, 这个电晶体模型称为Ebers-Moll 模型(Ebers-Moll model, EM model). Ic与Vbe的关系称为Ebers-Moll 方程式(Ebers-Moll equation)。
● Ic 并不会因为集极电位, Vc改变而剧烈变化. 您可以想成是BC 间的二极体是处于逆向偏压的状态。
●特性2 告诉我们: 对NPN 电晶体来说, Vb 大约是Ve + 0.6伏特对PNP 电晶体来说, 则是Ve大约是Vb + 0.6伏特. 所以, 如果您在BE 两端加上0.6 到0.8 伏特以上的电压时, 会有巨大电流由基极流向射极, 呈现短路的现象。
3.电晶体恆流源
现在让我们来看如何利用NPN 电晶体来构造一个恆流源, 用来吸收稳定的电流:
如果在基极上加上电压Vb > 0.6 V, BE 将会导通. 而且Ve = Vb – 0.6 V。
所以流经射极电阻RE, 的电流:
您可以看到: Ic 只与Vb, RE有关. 不论Vc是什么, Ic都不会改变! 所以只要Vb, RE不变就会有一定的电流流经负载。
4.电晶体射极偏压
上一节的基极电压, Vb 称为这个电晶体在工作时的偏压(bias). 在实做时, 要如何供应偏压呢? 最简单的办法是:
范例1:
从左边看起: 基极偏压。
再来看另一个例子。
范例 2.
范例 3.
这个例子有一点不同: 利用PNP 电晶体供应电流给负载电路. 首先, 利用二极体0.6 V 的压降, 提供8.2 V 基极偏压(10 – 3 x 0.6 = 8.2). 4.7 K 电阻只是用来形成通路, 而且不希望(也不会) 有很多电流流经这个电阻。PNP晶体的
晶体恆流源应用注意事项
如果只用一个电晶体不能满足需求, 可以用两个电晶体架成:
或是
也可以是
请您注意: 恆流源是一个二端子的零件. 市面上也有“稳流二极体” (current regulating diode, CRD) 供小电流应用. 大电流应用时, 可以用IC 稳压器串联电阻, 或是使用MOSFET 的方法。
参考资料:
1. Hill, Horowitz: The Art of Electronics, 2nd edition.
图说：电路分析初看很乏味，但融会贯通之后，却能处处发现乐趣！这是HV后级驱动稳压的一部份（完整电路请至首页下载），您找一找，恆流源在哪里？这个恆流源，他的目的又在何处？
可调恒流源设计
设计要求；设计一可调恒流源电路，输出电流范围2mA～20mA,最小刻度0.5mA,波动小 于0.1 mA 可调恒流源设计 摘要 本系统以直流电流源为核心，MC34063为主控制器，通过电位器来设置直流电源的输出电流，并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD0804）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。 关键字:MC34063，恒流源，单片机，A/D
Adjustable constant current source design Abstract In this system the DC source is center and MC34063 is main controller, output current of DC power can be set by a potentiometer which step level reaches 1mA, while the real output current and the set value can be displayed by LED. In the system, the digitally programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD0804), then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed.. Key wards:MC34063, constant current source, single chip microcomputer, A/D
6种最常用恒流源电路的分析与比较
6种最常用恒流源电路的分析与比较 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V
类型5： 特征：使用JEFT，超低噪声 输出电流：由JEFT决定 检测电压：与JEFT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压 Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE)其中1/h FE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET管
图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs 可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接R GS，则电流值变成I DSS，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。
恒流源电路
4-20 ma电流环原理分析 最近接触到的传感器比较多，大多数接口信号为4-20ma的电流信号。于是查了一些资料，并不是太理想。以下是参考了一些网上的观点，结合自己的理解，写的东西。有不对的地方还请各位提出来，大家互相学习共同进步。 在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA 表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。 一般传感器会把一个物理信号利用电桥等转化为与之对应的电信号，比如电压或电流。下面以一个恒流源电路来分析电压信号怎么产生与负载无关的电流信号，当然要产生4-20ma的电流信号，则把电压信号利用放大电路进行变换之后肯定是能做到的。如果传感器直接出来的是电流信号，则可以先变为电压信号，再经过信号调理电路肯定还能转换到4-20ma的电流信号。当然变换过程中的关系别人不需要知道。但是自己得知道，上学期在做测量PH值信号好离子浓度信号的电路时我就是把中间的关系一步一步推出来，这样才能知道4ma的电流对应的物理量是多上，20ma的信号对应的物理量是多上。废话太多了，下面看看这个恒流源电路吧 这个电路叫郝兰德电路，是典型的电压电流转换电路。其特点是负载电阻有一端接地(恒流源通常有这个要求)，而取样电阻两端均不接地。之所以能够实现这个要求，关键就是上面一个运放和电阻的匹配。上面一个运放显然是跟随器，其输
全国电子设计大赛_F题_数控恒流源(个人整理比较详细资料,附加程序)
数控直流电流源
三、评分标准 四、说明 1、需留出输出电流和电压测量端子； 2、输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样 电阻上测量电压换算成电流； 3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。
数控直流恒流源的设计与制作 发表日期：2006年5月1日出处：本站原创【编辑录入：zouwenkun】 指导老师:王贵恩博士制作人:彭浦能、梁星燎、林小涛 《数控直流恒流源》《数控恒流源获奖证书》 摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示电流设定值和实际输出电流值。本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器
几种简单恒流源电路1
几种简单的恒流源电路 恒流电路应用的范围很广，下面介绍几种由常用集成块组成的恒流电路。 1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示： 电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vin及环境温度的变化而变化，所以 这个电路在精度要求有些高的场合不适用。 2.由LM317组成的恒流电路如图2所示，I＝Iadj＋Vref/R
LED恒流源设计
LED恒流源设计 使用本方案交流、直流电源均可，本方案不能解决供电电压变化引起的LED电流变化，仅对电源电压比较恒定的情况下有效，电压波动范围不能超过10%。如果电压波动超过10%应采取相应的稳压措施。比如220Vac(200Vac~240Vac)，（交流电源只需要整流，不需要滤波）直流电电源4.5Vdc(4.0~5.0Vdc),超过这个电压波动范围,要采用稳压措施。 与一般LED恒流源相比，该标准单元有不怕负载开路的优点，也不怕负载短路，当短接5个LED后，回路电流急剧上升，引起WMZD温升，WMZD阻值迅速增大，可有效阻止电流继续上升。经过反复实验后发现，负载短路后，短路电流可由130mA迅速下降到60mA的稳定值，如在电源的允许范围内，不会损坏电源。 一、什么是LED?LED（LightEmittingDiode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。 二、LED有哪些优点?★高效节能一千小时仅耗几度电（普通60W白炽灯十七小时耗1度电，普通10W 节能灯一百小时耗1度电） ★超长寿命半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达五万小时（普通白炽灯使用寿命仅有一千小时，普通节能灯使用寿命也只有八千小时） ★光线健康光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射（普通灯光线中含有紫外线和红外线） ★绿色环保不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不会产生电磁干扰（普通灯管中含有汞和铅等元素，节能灯中的电子镇流器会产生电磁干扰） ★保护视力直流驱动，无频闪（普通灯都是交流驱动，就必然产生频闪） ★光效率高,发热小:90%的电能转化为可见光（普通白炽灯80%的电能转化为热能，仅有20%电能转化为光能） ★安全系数高所需电压、电流较小，发热较小，不产生安全隐患，可用于矿场等危险场所 ★市场潜力大低压、直流供电，电池、太阳能供电即可，可用于边远山区及野外照明等缺电、少电场所。 三、权威预测半导体照明将在未来5-10年内取代现有传统光源。 "未来白光LED将更加便宜，市场总体容量将快速增长。"许志鹏乐观地指出，据美国能源部预测，2010年前后，美国将有55%的白炽灯和荧光灯被LED替代，可能形成一个500亿美元的大产业。而日本提出，LED将在今年大规模替代传统白炽灯。日、美、欧、韩等国均已正式启动LED照明战略计划。
什么是恒流源
什么是恒流源？ 恒流亦可叫稳流，意思相近，一般可以不加区别。与恒压的概念相比，恒流的概念就难于理解一些了，因为日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而220V 交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。 首先举例说明：一个恒定电流值调至1A 的，最高输出电压可达100V 的一个恒流电源，当你打开这个恒流源的电源开关时，你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢？可以肯定的说：输出电压为100V ，输出电流为0A 。有人曾经这样问，你不是100V 1A 的恒流源吗？怎么输出不是100V 1A 呢？这里仍然要用欧姆定律来解释，理论上可以这样来计算，电源的输出电压 U=IR ，式中U 为输出电压，I 为输出电流，R 为负载电阻。 以下分5 种情况来说明： 如果电源为空载，R 可以用无穷大来表示，U=I* ∞，由于电源能输1A 的电流，如果电源电流为1A ，那么U=1A* ∞ = ∞，而电源电压最多只能输出 100V ，无疑电源只能输出其最大电压100V ，由于电源不能输出无穷大的电压，因而电流只能是很小很小的值，即电流输出为0A ，即I=U/R=100V/ ∞ =0A 。 如果负载电阻R=200 欧，那么又因电源只能输出100V ，因此电流只能为0.5A ，即I=U/R=100V/200R=0.5A 如果负载电阻R=100 欧，由于电源能输出100V ，就使得电流能达到1A ，即I=U/R=100V/100R=1A 此时输出电流正好达到电源的恒流值。 如果负载电阻继续减小，改为50 欧，如果根据公式I=U/R=100V/50R=2A. 但这里的关键是我们的电源是个恒流值为1A 的电源，因此此时的输出电流只能被强迫限制在1A 而不能为2A 因而输出电压只能被迫降到50V 而不能为100V 。这里仍然要符合欧姆定律，即U=IR=1A*50R=50V 如果负载电阻变为0 欧（即短路），那么由于输出电流只能为1A ，输出电压就只能为0V ，即U=I*R=1A*0R=0V 从以上5 个例子可以看出，如果负载电阻太大，使电源输出电流不能达到恒流值，那么恒流源的输出电压就会自动升到电源的最大输出电压，只有当负载电阻小到一定的程度，使电源输出电流达到恒流值，电源才真正处于恒流工作状态，随着负载电阻值的逐步减小，输出电压也按规律下降，以保持输出电流的恒定不变。这就是恒流的概念。
恒流源设计实例
实例设计 在恒流源中，变压器的直流输入直流电压的范围为Vin(min)=250V ，Vin(max)＝380V ；输出功率Po ＝60W ；输出电压V o=58V ，效率 ＝0.85；在NCP1377B 中，其工作频率是可变的。 1. 首先我们来选择MOSFET 管的额定电压。因为其额定电压是决定变压器 匝比的主要因素。在直流输入电压最大时开关管的最大电压应力为 DSS V =INDCMAX V + OR V + SPIKE V OR V 为MOSFET 关断时,二次侧线圈反射至一次侧的电压；SPIKE V 为一次侧 漏感引起的尖峰,设计初期一般以30％的MOS DSS V 来选择,具体调试则依 Snubber 缓冲线路设计时需考虑电压的85％de-rating ,所以此选用MOSFET 为2SK2608，2A/900V 。 而OR V ＝N*（O V +F V ）待入上式得 N= (DSS V *0.70- INDCMAX V - SPIKE V )/ （O V +F V ）=2.8 依选取MOS 的Datasheet ，查出相关各参数的规格：Ciss ，Coss ，Crss 等。因此为准谐振线路，MOS VDS 两端电容近似为谐振电容Cp （如两端无额外并联电容，则可近似取Coss ），此电容的大小决定dead time 的长短，查表得Cp ＝110pF 。 2. 确定最低工作频率min s f 对于准谐振模式，工作频率是变化的，所以需以最低工作频率来确定其它相关参数。最低工作频率的确定需从两方面考虑：一是为了采用较小尺寸的变压器，必须提高SW F ，需注意IC 的最高限频；二是为了降低开关损耗以及EMI 噪声，SW F 应取得小些，需注意不能掉至音频以下。折衷考虑，通常全输入电压段min s f 取样范围为：25kHz~50kHz 。因此有加PFC 设计，仅需考虑输入电容的压降及PFC 输出的误差即可，可适当取高工作频率，但从开关损耗及EMI 方面考虑，建议<80kHz 。这里选择min s f =50kHz 。
交流恒流源的原理和用途
交流恒流源原理与用途 一：原理 恒流亦可叫稳流，意思相近，一般可以不加区别。与恒压的概念相比，恒流的概念就难于理解一些了，因为日常生活中恒压源是多见的，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而 220V 交流电，则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。 首先举例说明：一个恒定电流值调至 1A 的，最高输出电压可达 100V 的一个恒流电源，当你打开这个恒流源的电源开关时，你会看到电源的电压表和电流表显示什么数值呢?可以肯定的说：输出电压为 100V ，输出电流为 0A 。有人曾经这样问，你不是100V 1A 的恒流源吗?怎么输出不是 100V 1A 呢?这里仍然要用 欧姆定律来解释，理论上可以这样来计算，电源的输出电压 U=IR ，式中 U 为输出电压， I 为输出电流， R 为负载电阻。 交流恒流源原理与用途 以下分 5 种情况来说明： 如果电源为空载， R 可以用无穷大来表示， U=I* ∞，由于电源能输 1A 的电流，如果电源电流为 1A ，那么 U=1A* ∞ = ∞，而电源电压最多只能输出 100V ，无疑电源只能输出其最大电压 100V ，由于电源不能输出无穷大的电压，因而电流只能是很小很小的值，即电流输出为 0A ，即 I=U/R=100V/ ∞ =0A 。
如果负载电阻 R=200 欧，那么又因电源只能输出 100V ，因此电流只能为 0.5A ，即 I=U/R=100V/200R=0.5A 如果负载电阻 R=100 欧，由于电源能输出 100V ，就使得电流能达到 1A ，即 I=U/R=100V/100R=1A 此时输出电流正好达到电源的恒流值。 如果负载电阻继续减小，改为 50 欧，如果根据公式 I=U/R=100V/50R=2A. 但这里的关键是我们的电源是个恒流值为1A 的电源，因此此时的输出电流只能被强迫限制在 1A 而不能为 2A 因而输出电压只能被迫降到 50V 而不能为 100V 。这里仍然要符合欧姆定律，即 U=IR=1A*50R=50V 如果负载电阻变为 0 欧(即短路)，那么由于输出电流只能为 1A ，输出电压就只能为 0V ，即 U=I*R=1A*0R=0V 从以上 5 个例子可以看出，如果负载电阻太大，使电源输出电流不能达到恒流值，那么恒流源的输出电压就会自动升到电源的最大输出电压，只有当负载电阻小到一定的程度，使电源输出电流达到恒流值，电源才真正处于恒流工作状态，随着负载电阻值的逐步减小，输出电压也按规律下降，以保持输出电流的恒定不变。这就是恒流的概念。 交流恒流源原理与用途 总之，实际上无论是恒压电源，还是恒流电源，它们本质上都是一致的，它们的输出都是电压和电流，两个量中，电源只能控制其中的一个量，要么稳住电压，要么稳住电流，另一个量
运放中恒流源电路分析方法
运放电路中的恒流源电路分析方法 普通镜像恒流源、多集电极恒流源、高精度镜像恒流源、高内阻恒流源和镜像微恒流源电路，以及恒流源电路输出电阻的计算等。 分析恒流源电路的方法是： （1）确定恒流源电路中的基准晶体管或场效应管； （2）计算或确定基准电流； &nbbsp; （4）绘制恒流部分的交流通路，确定恒流源的内阻。 由于恒流源的内阻较大，计算恒流源内阻时不能忽略三极管集电极与发射极之间，或场效应管漏极与源极之间的动态电阻。 1、基本镜像恒流源分析 已知基本镜像恒流源电路如图1所示，试计算输出电流的大小和恒流源内阻。 图1
晶体管是基准管，且，工作在放大状态。 当与特性参数完全一致时，由可推得 由基准输入回路得， 所以， 当时，。 恒流输出管的交流通路如图1(b)所示，将晶体管用微变等效模型替代后的电路模型如图1(c)，显然，恒流源的内阻。 必须注意，应用管的恒流特性时，必须满足，保证始终工作在放大状态。 基本镜像恒流源电路的扩展电路有两种，如图2所示。 图2 图2(b)的管采用多集电极晶体管（图2(a)已将其分散画），以基准管的集电极面积为基准，可得到一组与集电极
面积成正比的多个恒流源。 图2(c)中增加管可以进一步减少恒流输出与基准电流之间的近似程度，此时， 所以， 当时，基本镜像恒流值，增加管后，更接近。 2．高内阻（Wilson）恒流源 图3是Wilson恒流源电路，试计算恒流输出值。 图3 管是基准管，，工作在放大状态。 当、、均工作在放大状态时，各电流之间关系为：
整理后可得： 按二极管形式连接的管是管发射极的等效电阻，Wilson恒流源的内阻要大于。 3．微恒流源（Widlar）电路 图4是Widlar微恒流源电路，试计算输出恒流值。 图4 晶体管是基准管，且，工作在放大状态，。 管发射极电流与发射极电压之间的关系为： 所以， （1） 同理，当工作在放大状态时， （2） 由基极回路方程得：
几种简单的恒流源电路5
几种简单的恒流源电路 恒流电路有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极 性恒流电路： 类型1： 特征：使用运放，高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs
类型2： 特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V） 类型3： 特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4： 特征：减少类型3的Vbe的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V～0.6V 类型5：
特征：使用JE FT，超低噪声 输出电流：由JE FT决定 检测电压：与JE FT有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所 示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/hFE)其中1/hFE为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采 用FE T管
图6 Is=Iout-IG 类型2，这是使用运放与Vref（2.5V）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref高达2.5V，所以电源利 用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe（约0.6V）替代Vref的电路，因此，Vbe的温 度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度 类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V左右，应此，电源利用范围很宽类型5，这是利用J-FE T的电路，改变Rgs 可使输出电流达到漏极饱和电流IDSS，由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该电路中不接RGS，则电流值变成IDSS，这样，J-FE T接成二极管形 式就变成了“恒流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐 出型电路。 1.由7805组成的恒流电路，电路图如下图1所示： 电流I＝Ig＋VOUT/R，Ig的电流相对于Io是不能忽略的，且随Vout，Vi n及环境温度的变化而变化，所以
恒流源总结
恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准， 电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。 电流计算公式为： I = Vin/R1
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示： 电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1 TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:) TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》
高精度恒流源设计
华中科技大学文华学院毕业设计（论文） 高精度恒流源设计 学生姓名：学号： 学部（系）： 专业年级： 指导教师：职称或学位：高级工程师 2010年5月21日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 前言 (2) 1．概述 (2) 1.1 直流稳压电源的发展方向 (2) 1.2 国内发展现状 (3) 1.3 系统研究方向 (4) 2．设计原理 (5) 2.1设计原理 (5) 2.2系统框图 (7) 3．主要器件及EDA设计软件的介绍 (8) 3.1 AT89C51简介 (8) 3.2 开关管IGBT的工作原理 (11) 3.3 数码管显示原理 (11) 3.4 EDA设计软件 (13) 4．硬件电路与数据测试 (20) 4.1 整流滤波、初步稳压 (20) 4.2 AT89C51主控部分 (21) 4.3 DC/DC变换部分 (21) 4.4 稳压部分 (22) 4.5显示电路 (23) 4.6数据测试与分析 (24) 5．软件设计 (25) 5.1 软件流程图 (25) 参考文献 (26) 致谢 (27) 附录一 (28) 附录二 (29)
高精度恒流源设计 摘要 目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科，它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。 本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制开关管的占空比来实现对输出电压的步进调节。该系统整合了AC/DC整流和DC/DC直流变换技术，系统主体由两大部分组成：为器件提供工作电源的AC/DC整流部分；实现输出电压可调的DC/DC直流变换部分。系统由整流滤波模块、单片机控制模块、数码管显示模块、闭环调节稳压模块组成，系统的另一亮点在于可以实时显示，这弥补了传统稳压电源的不足。 关键词：51单片机；稳压电源；连续步进可调；开关管的占空比； High Precision Constant Current Source Abstract Present power technology has gradually developed into more than one discipline mutual penetration of integrated technical disciplines, its modern communications, electronics, computer, industrial automation, electrical work, some high-tech defense and provide high quality, high efficiency, high reliability of power plays a key role. This paper introduces a microcomputer-based Intelligent Power Supply design, the core technology is controlled by single chip switch duty cycle to achieve the output voltage of the step adjustment. The system incorporates AC / DC rectifier and DC / DC DC Converter technology, the system main body consists of two parts: the device supplies power to the AC / DC rectifier; to achieve output voltage of DC / DC DC transformation part. System by the rectifier module, microprocessor control module, digital control module, closed loop regulation voltage regulator modules, Another bright spot is that the system can display real-time, which make up the deficiencies of the traditional regulated power supply. Key Words：MCU; Regulated Power Supply; Continuously adjustable
一种高电压小功率交流恒流源的设计
一种高电压小功率交流恒流源的设计 高 华 田蔚风 (上海交通大学电气工程与电子信息学院,上海200030) 摘 要 本文根据实际工作的需求,通过对电路原理的分析和元器件的选择,介绍了一种高电压小功率的交流恒流源的设计。 关键词 高电压;小功率;交流恒流源 在普通的电子线路中,很多电路需要低电压小功率恒流源;在电力系统中,很多线路需要用到高电压大功率的恒压源或者恒流源。但是在某些系统中,对系统电源有着特殊的要求,如在静电陀螺系统中,为了达到系统要求(最高输出电压为150V ,输出电流为mA 级,电流稳定度达到1%),设计了一种高电压小功率的交流恒流源[1 ]。 1 电路设计原理 电路采用稳压加稳流结构,主要由一个稳幅、稳 频的文氏正弦波发生器[2]、采样电路、反馈控制电路、升压器件、稳流电路和功率放大部件等组成,结构原理图如图1所示。 图1 恒流原理框图 取样电路是一只和负载直接串联的精密电阻,即图中的R L 。当由外界因素引起供电电流发生变化,电阻上的电压降也随之发生改变。这一变化的电压送到反馈控制电路与标准信号作比较,比较结果将影响到最终输出的电流值。比如当采样电阻上的电流增大时,电阻上的电压降增大,导致与标准信 号的比较结果减小,通过放大环节以后电压降低,促使电流下降。反之当电流减小时,会使比较结果增大,促使电流回升,从而达到稳定电流的目的。 由于采样电阻两端有很高的共模电压,所以不能采用普通方法取得此电压值。可以通过隔离放大器[3]取得采样电阻两端的电压。 反馈控制电路的核心是一只低功耗运放。运放的“-”输入端接取样电阻R L ,“+”输入端接参考电压。两输入端上的电压差即误差电压被运放放大后作为控制电压,送往功率调整组件,调整输出电压。 功率放大器件必需考虑耐压和最大耗散功率的问题。本稳流电源属高压小功率型,虽然电压较高,但是电流很小,功率较低,所以功率器件可以采用普通散热片降温。 调整功率后,通过升压器件将电压升高,由于运放和功率放大器件的输出电压仅10V 左右,但是电流较大,可以通过变压器提升电压。对于变压器,应尽量采用线性度较高的器件,同时,变压器的放大倍数应该比较高,这样可以提高整个控制通路的前向增益,加深系统反馈深度,提高整个电路的精度。 2 电路元器件的选择 对于功率器件可以采用功率管,甲乙类功率放 大模式来提升功率,要求线性度高,并且有足够的电流输出,电路中所用的电阻应该采用稳定良好的精密金属模电阻,电路中采用的放大器采用磁导率高的磁性材料自己绕制。集成运放应选用高增益、低漂移和低噪声并且频率特性好的运算放大器(如OP07,F5027等)。并且应选用正品,并经过老化处 理。隔离放大器应该选用隔离电压高,频率特性好 的器件,典型的有AD 公司的AD215[4] 。 测量与设备 ?42 ?计量技术20061No 9
恒流源与恒压源的对比说明
恒流源与恒压源的对比说明 1、恒流高压直流电源简称“恒流源”，它其实是一种“电流源”；即电源输出电流的大小与负载的大小无关，其主控量是“电流”。该电源应用在电除尘器上，与“电压源”相比具备很多优点：其一是该电源在电除尘器上的供电特性呈“正反馈”工作，即电源输出电功率大小与除尘器所需电功率大小成正比关系；如当除尘器某时刻粉尘浓度变大，要除尘器保持除尘效率不变则需要给除尘器供电的高压电源在该时刻同步增大输出功率；正由于恒流源输出电流恒定，而输出电压随负载大小变化而变化，当粉尘浓度变大时，则恒流电源输出电压也同步增大，所反应在除尘器上即电源输出电功率是同步增大。而正是由于恒流电源对除尘器来说是正反馈工作，所以该电源适应工况能力强，运行稳定，且能长期保持高沉积效率。其二是该电源输出波形无畸变（该电源主要采用L-C回路来实现由电压源到电流源的变换），能提高除尘器的运行电压、电流水平，提高除尘器的工作效率；由于除尘器机械特性（极间距、极线形式、极板形式等）在除尘器安装好后是一定的，则对该除尘器来说无能采用何种电源其击穿电压（峰值电压）也是一定的，在同样的峰值电压下，那么输出波形无畸变的电源相对于波形有畸变的电源来说其工作电压（平均电压）肯定要高些。其三是该电源由于是一种电流源，故能承受瞬态、稳态的短路情况；且采用模块式并联结构，其可靠性更高，操作简单、维修方便。 2、硅整流高压电源简称“恒压源”，它是采用控制可控硅导通角来改变输出电压的大小，是一种电压源。该电源目前是国内及国际
广泛采用的电除尘高压直流电源，其用单片机控制技术已经相当成熟；在工况较稳定的场合得到广泛的使用。大大节省用户成本。 3、该两种电源是目前应用在静电除尘领域的主要电源产品，在应用场合来讲各有有缺点；恒流高压直流电源在额定容量较大时（特别是输出电流大于600mA）成本很高，而且显得较为笨重，缺乏价格竞争优势；硅整流高压直流电源在大容量时具备明显成本优势时，随着容量的增大其价格增加较为缓和；具备较强的价格优势。