压控恒流源电路分析

摘 要：恒定电流源由于具有抗干扰能力强，适合 驱动半导体 器件等优点，在信号传输与信号测量、半导体光源驱动等方面得 到广泛应用。文章介绍７４种恒流源电路 ，可以满足多方面需求，在实际应用中具有一定的参考价值 。 关键词：压控恒流源；霍尔电流传感器；开关恒流源
在 日常生活 中，在半导体激光器、ＬＥＤ光压 （ＯＮ果反馈值是 电压）或电流 （如果反馈值是
３ 大电流恒流 源
电流 ）的 目的。
提高恒流源效率主要采用２种 方法：采 用霍尔电流传感
器代替采样电阻；把电流信号反馈到开关电源管理芯片上的
ＰＷ Ｍ控制器 ，控制开 关管开关 的占空比，使开关 电压源 为
开 关 电流 源 。
图３ 降压 型 开 关 电源 原 理
当供 电电压 为５ Ｖ时，测量双 向电流 的ＡＣＳ７５８，其 零电流输
样 电阻的电流值增加 了一个低通滤波环 节，也使得 电流输出
更加 稳定 ，电阻Ｒ６作为 电流负载 ，为恒流源提供了一个小电
流 ，在负载 是ＬＥＤ光源 时，可以防止ＬＥＤ存在 暗亮关不断的
问题 。
图１ 常用的恒流源电路
图２ 毫安 级 恒 流 源 电 路 图２中运放ＵＩ￣［Ｉ电阻组成一个同相放大 电路，Ｕ２输 出２．４ Ｖ左 右 的基 准 电压 ，通 过 调 节 电位 器ＶＲ１，可 以使 运 放 的 正
图１中的输出电流有公式ｉ＝ＶＪＲ ， 为运放正输入端 的
此 ，压控恒流源 可以很方便地实现手动或 自动控制 ，压控恒 给定电压 ， 电流采样 电阻。值得注意的是实际输出的电
流源 电路也具有广泛的应用价值。
流是三极管的集 电极 电流 ，而采样 电阻采集的是三极管的发
压控恒流源电路从工作状态上分为连续及开关两种，连 射极电流，两者之比值Ｎｐ／ｎ＋ｉ， 是三极管的电流放大倍数 ，
１ ｍＡ的恒流源，０℃时电阻Ｒｔ两端的电压为０．１ Ｖ，如果经差 回路，把储能提供 给负载。在开关 频率较高时，负载上 的压
动放 大器放大２０倍，Ｒｔ两端可 以放大 达，Ｕ２ Ｖ，便于ＡＤＣ进 降波动很小。开关Ｋ的工作频率一般恒定 ，当输 出减小时，
行信号 采集 。差动放大器可 以采用ＡＤ６２０等高精度仪表放 ＰＷＭ管理芯片会增加导通时间，反之则减小导通时间，从而
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第 ２期 ２０１８年 １月
无 线 互联 科技 ·设 计分析
Ｎｏ．２ ＪａｎｕａｒＹ，２０１８
也将 是 ｌ ｍＡ。
电感Ｌ向电容Ｃ及 负载Ｒ提 供 电流 ；当Ｋ断 开时，电感里面的
图２中，如果电阻Ｒｔ为Ｐｔｌ００（０℃时电阻值为 １００ ）， 储能起了电源 的作用，其电流通 过二极管Ｄ和 电容电阻构成
图１中的运放工作在 跟随状态，即放大倍 数为１，如果采
模拟信号远距离传 输及电池充 电等方 面经常用到恒流源电 样电阻较小，需要运放有一定的放大倍数时，可以增加２个 电
路。由于使用 电位器即可方便 地实现 电压调节，而且ＣＰＵ通 阻，把运放接成 同相放大状态。
过 ＤＡＣ的数模转换器件也可 以简单地输 出模拟电压信号，因
输入端的电压为２ Ｖ，负反馈接法通过运放的输出调节，负输 入端也 就是电阻Ｒ３两端的电压也是２ Ｖ，２ Ｖ电压加到阻值 为２ ｋｌ＂ｌ的电阻Ｒ３上，流过Ｒ３的电流是 １ ｍＡ，由于运放的输 入 阻抗 很大 ，基本不取电流 ，因此，流过温敏电阻Ｒｔ的电流
作者简介：刘宏岩 （１９９Ｏ一 ），女，辽宁凤城人 ，硕 士研究生 ；研究方向：光机 系统设计与深度学习。 通信作者：徐 东明 （１９６４一 ），男，吉林长春人 ，副教授 ，硕士；研究方向：计算机应用。
续状态的恒流源电路的核心是运算放大器及调整管；开关状 当需要电流输出精度较高时，可 以选用电流放大倍数大 的达
态恒流源 电路 的核心是ＰＷＭ控制器及开关管。工作在连 续 林顿三极管或Ｎ沟道场效应管。
状态 的恒流源 电路具有较高的精度 ，而开关型恒流源电路具
图１中，由于ＴＬ４３１输出的参考电压为２．４ Ｖ＇采样电阻凡
３．１ 霍尔电流传 感 器介 绍
霍尔电流传感器工作原理是利用线 性低漂移霍尔器件，
检测通有 电流导线周围产生的磁场，把磁场强度转变为电压
信号，经过放大及低通滤波输 出和电流成正比的电压值［２］。
ＡＣＳ７５８系列霍尔电流传感器 由测量范围为５０－２００ Ａ的 一 个系列组成 ，每个量程又分为单 向和双向测量两个种类。
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Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
压控恒 流 源 电路 分析
Ｎｏ．２ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１８
刘 宏岩’，徐 东 明２
（１冲 国科学院长春光学精 密机 械与物理研究所，吉林 长春 １３００３３；２．长春 理工大学光电学院，吉林 长春 １３００２１）
在 １０ ｍＡ以上 的电流输 出时，需要三极管或场效应管辅助才 要考虑安装绝缘问题。
能实现 Ｊ。下面介绍几种恒流源电路。
２ 毫安级恒流 源电路
１ 电源正极和三极管集电极恒流源电路
由于电流太大会使 电阻发热，影响温度测量精度，一般
电源 正极和三极管 集 电极作为 输出的恒流源 电路，是 把电流 限定在 １～２ ｍＡ。该电流在运算放大器 的输 出电流范
最常使用电路 ，其基本 电路如图１所 示。图１中的电容ｃ１为积 围内，因此 ，小 电流恒流源电路可 以不使用三极管器件 ，精
分 电容，可 以使输出保持稳定，电阻Ｒｌ为三极管基极 限流电 度可以达到更高。毫安级恒流源电路如 图２所示 。 阻，防止在 空载时运放 输出电流 过大而损坏 ，电阻Ｒ２把采
有 高的效率 。
为１ Ｑ，因此，电路最大可 以有２．４ Ａ的电流输出。
运算放大器由于受到器件制造上限制 ，输 出电流只有数
图１的恒流源 电路具有输出电流大、输出电压高的优点，
个 毫安，在诸如使用温敏 电阻Ｐｔｌ００进 行温 度测量 时够用， 主要缺点是输 出端没有 电源地，对于外壳是负极的负载 ，需