关于恒流源电路的研究与几种设计方案
几种简单的恒流源电路
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(Vref=1.25),Iadj的输出电流是微安级的所以相对于Io可以忽略不计,由此可见其恒流效果较好。
3.由PQ30RV31组成的恒流电路如图3所示,I=Vref/R(Vref=1.25),他的恒流会更好,另外他是低压差稳压IC。
摘要:本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心,实现数控直流电流源功能的方案。
设计采用MOSFET和精密运算放大器构成恒流源的主体,配以高精度采样电阻及12位D/A、A/D转换器,完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制,实现了10mA~2000mA 范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能,保证了纹波电流小于0.2mA,具有较高的精度与稳定性。
人机接口采用4×4键盘及LCD 液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能。
关键字:数控电流源SPCE061A模数转换数模转换采样电阻一、方案论证根据题目要求,下面对整个系统的方案进行论证。
方案一:采用开关电源的恒流源采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。
当电源电压降低或负载电阻Rl降低时,采样电阻RS上的电压也将减少,则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大,从而BG1导通时间变长,使电压U0回升到原来的稳定值。
BG1关断后,储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。
当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时,原理与前类似,电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流Il的目的。
图 1.1采用开关电源的恒流源优点:开关电源的功率器件工作在开关状态,功率损耗小,效率高。
大电流恒流源电路设计方案
大电流恒流源电路设计方案
恒流源需要给电路提供恒定的电流
恒流源的设计有很多方案,可以用三端稳压器,可以用运放,可以用基准电源芯片,简单的可以用两个三极管实现
稳压器构建的恒流源
此设计比较简单,提供的电流也比较大。
I=Vout/R10+Iq,其中Iq为三端稳压器的静态工作电流,在电流较大的情况下,Iq是可以忽略不计的。
因为三端稳压器Vout的电压是恒定的,所以通过调整可变电阻R10就可以得到需要的电流了。
运放反馈的高精度恒流源
如果要求电流精度比较高的,可以用运放反馈设计恒流源
使用运放作为反馈,同时使用MOS管避免三极管Ibe导致的公差,可以设计出精度较高的恒流源
I=Vin/R7,只可设计合适的参考电压Vin和电阻R7就可以得到需要的恒定电流
基准电源芯片TL431设计的恒流源
使用TL431也可以设计出精度较高的恒流源
TL431也可以做到很高的精度,设计更简单
I=Vref/R3,因为TL431的参考电压是稳定的,所以设计合适的电阻R3就可以得到需要的恒定电流。
基于功率MOS管恒流源电路的研究
基于功率MOS管恒流源电路的研究摘要:目前,国内在 LED 显示驱动领域存在着巨大的商机。
况且恒流源驱动器作为高速发展的LED 工作中的一个重要的基本驱动单元,发展速度越来越快,对性能的要求也越来越高。
随着 CMOS 工艺的不断发展完善,电路所能达到的集成度也越来越高、电源电压和特征尺寸被不断减小,对于一些半导体企业是一个挑战,同时也是半导体产业的未来争取的一个重要的竞争的目标产业。
关键词:恒流源电路;基准电压;温度补偿系数1 功率MOS 管的特性功率MOSFET 指具有垂直于芯片表面的导电路径的MOS 场效应晶体管,习惯上称为VMOS。
这种器件的源极和漏极分置于芯片的两个表面,因而具备短沟道,高电阻漏极漂移区和垂直导电电路等特点,从而提高了器件的耐压能力,电流处理能力和开关速度,使MOS 器件从小功率范围跨进到大功率范围。
功率MOSFET 的优点主要包括:高输入阻抗,低驱动电流;开关速度快,高频特性好;负电流温度系数,热稳定性优良;安全工作区域大;高度线性化的跨导;理想的线性特性等。
它的这些优点使得其在电力电子技术中的地位上长很快,应用很广。
N 沟道增强型功率MOSFET 的符号及特征曲线如图所示。
由图可以看到,功率MOSFET 在确定栅压VGS 时,输出电流ID 基本为一常量,而功率晶体管在确定基极电流下的输出电流还会随着电压的上升而增大,并未完全饱和,特别是在基极电流较大的时候,所以这个差别表明,功率MOSFET比功率晶体管更适合于作为恒流器件使用。
2 基于功率MOS 管恒流源电路2.1 Widlar 带隙基准电压的恒流源。
在这个电路中,整流管采用Linear 公司生产的J500 系列中的J502,它给Q1 提供一个相对比较稳定的430 μA 电流,并获得一个稳定的开启电压,使电路带隙基准电压维持稳定。
为了保证三个NPN 三极管Q1、Q2、Q3 是拥有相同的温度特性,电路选用集成三极管芯片系列CA3045。
毕业设计(论文)-高效率恒流源电路的设计
毕业设计(论文)-高效率恒流源电路的设计泉州师范学院题目高效率恒流源电路的设计物信学院电子信息科学与技术专业 07级 1 班学生姓名学号指导教师职称教授完成日期 2011年4月教务处制1高效率恒流源电路的设计物信学院 07级电子信息科学与技术指导教师教授【摘要】本文设计并制作了由DC-DC变换器为核心的开关稳流电源。
该稳流电源可对手机锂离子进行充电~采用电流型脉宽调制器UC3843作为核心器件~实现输出电流可调的开关稳流电源电路~同时采用单片机C8051F410进行程控~使开关稳流电源具备更加完善的功能。
【关键词】 UC3843 ,DC-DC变换器 ,PWM, 单片机C8051F4102引言 ..................................................................... ........................................................................ . (4)1. 系统设计 ............................................................................................................................................. (4)1.1系统设计任务 ..................................................................... (4)1.2系统设计的基本要求 ..................................................................... (4)1.3系统设计方案 ..................................................................... . (4)1.3.1 DC/DC 变换器电路拓扑结构论证 ..................................................................... (4)1.3.2微控制器电路方案论证 ..................................................................... .. (4)1.3.3 系统设计框图 ..................................................................... ..................................................... 5 2. 硬件电路设计及工作原理 ..................................................................... .. (5)2.1主器件的介绍 ..................................................................... (5)2.1.1电流型脉宽调制器UC3843简介 ..................................................................... (5)2.1.2 DC-DC变换电路设计 ..................................................................... (7)2.2元件参数选择 ..................................................................... (7)2.2.1 储能电感 ..................................................................... . (7)2.2.2 续流二极管 ..................................................................... (7)2.2.3 功率开关管 ..................................................................... (7)3. 数据测量及数据分析 ..................................................................... (7)3.1测试仪器 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.2测试方法 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.3数据测试 ..................................................................... ........................................................................ .. 83.4数据分析 ..................................................................... ........................................................................134. 设计总结 ..................................................................... ........................................................................ (13)致谢 ..................................................................... ........................................................................ .. (13)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ (13)附录: .................................................................... ........................................................................ .. (15)3引言随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备为人们生活带来了极大的便利,而电子设备都离不开可靠的电源,而稳流电源在工作时产生的误差直接影响着电池的使用寿命,导致影响整个系统的稳定性。
压控恒流源电路设计
3、电流源模块的选择方案方案一:由晶体管构成镜像恒流源一缺点在于,集电极最大输出电流约为几百毫安,而题目要求输出电流为200~2000mA,因此由晶体管构成的恒流源不适合采用。
方案二:由运算放大器构成恒流电路运算放大器构成的恒流电路摆脱了晶体管恒流电路受限于工艺参数的缺点。
但是只由运放构成的恒流电路,输出电流同样只能达到几十毫安,远远不能满足设计要求,因此必须加上扩流电路。
采用运算放大器加上扩流管构成恒流电路,既能利用运算放大器准确的特性,输出又能达到要求。
该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响,其中涉及到比较复杂的工艺参数。
方案三:由运算放大器加上扩流管构成恒流电路采用高精度运算放大器OP07,更能增加其准确的性能;采用达林顿管TP127 进行扩流,具有很大的扩流能力,两者结合,可以实现比较精确的恒流电路。
鉴于上面分析,本设计采用方案三。
(3)恒流源电路的设计恒流源电路如图8.15 所示。
其中,运算放大器U3 是一个反相加法器,一路输入为控制信号V1,另一路输入为运放U1 的输出反馈,R8 是U3 的反馈电阻。
用达林顿管TIP122 和TIP127 组成推挽式电路,两管轮流导通。
U2 是电压跟随器,输入阻抗高,基本没有分流,因此流经R2 的电流全部流入负载RL。
U1 是反相放大器,取R14=R11 时,放大倍数为-1,即构成反相器。
针对运算放大器输出电流小的不足,该电路加了扩流电路。
采图8.15 恒流源部分电路若U3 的输入电压为Vin,根据叠加原理,有由U2 的电压跟随特性和U1 的反相特性,有代入得到即流经R7 的电流完全由输入控制电压Vin 决定由于U2 的输入端不取电流,流经负载RL 的电流完全由输入控制电压Vin 决定,实现了压控直流电流源的功能。
由于R7 中流过的电流就是恒流源的输出电流,按照题目要求,输出的直流电流需要达到2A,这里采用康锰铜电阻丝作为电阻R7。
恒流源电路设计方法
恒流源电路设计方法1.基于电流镜的恒流源电路设计方法:基于电流镜的恒流源电路是一种常见的实现方式,它通过将负载电流转化为电压信号控制电流源输出的电流,来实现恒流输出的稳定性。
首先,写出恒流源电路基本的分析方程式:Vin = I*Rin,其中Vin 为输入电压,Rin为输入电阻,I为恒流源输出的电流。
其次,选择电流镜的工作模式。
常见的电流镜工作模式有共射和共基模式。
在选择工作模式时需要考虑输出电流的稳定性和电压的要求。
通常情况下,共射模式更常用。
然后,根据电流源电压和目标输出电流的关系,确定电流镜的尺寸。
根据电流镜的工作模式,计算电流源电压和目标输出电流的关系,并选择合适的电流镜尺寸。
最后,根据系统的要求调整电流源电路的参数。
根据具体的负载电流需求和电源电压,确定输入电压和输入电阻的数值。
通过调整输入电压和输入电阻,可以得到所需的恒流源输出电流。
2.基于反馈的恒流源电路设计方法:基于反馈的恒流源电路是另一种常见的实现方式,它通过负反馈将输出电流与参考电流进行比较,并根据比较结果调整输入电压或输入电流,从而实现稳定的恒流输出。
首先,确定参考电流的数值。
参考电流的数值应根据具体的需求来确定,通常需要通过试验或计算来得到合适的数值。
其次,选择比较器。
比较器的作用是将输出电流与参考电流进行比较,并将比较结果输出。
然后,设计反馈回路。
反馈回路的作用是根据比较结果调整输入电压或输入电流,以保持输出电流稳定。
最后,根据系统的要求调整电流源电路的参数。
根据具体的负载电流需求和电源电压,确定输入电压或输入电流的数值。
通过调整输入电压或输入电流,可以得到所需的恒流源输出电流。
总之,恒流源电路设计的关键是根据具体的需求选择合适的实现方式,并根据系统的要求调整电流源电路的参数。
通过合理的设计和参数调整,可以实现稳定的恒流输出。
可调恒流源电路设计
可调恒流源电路设计1. 引言可调恒流源电路是一种常用的电子电路,用于提供稳定的恒定电流输出。
它在各种应用中都有广泛的用途,如功率放大器、LED驱动器等。
本文将介绍可调恒流源电路的基本原理、设计要点以及实现方法。
2. 基本原理可调恒流源电路的基本原理是通过负反馈控制输出电流,使其保持在设定值。
其主要由一个电流传感器、一个比较器和一个功率放大器组成。
2.1 电流传感器电流传感器用于检测输出电流,并将其转换为相应的电压信号。
常见的电流传感器包括霍尔效应传感器、磁阻传感器等。
在可调恒流源电路中,选择合适的电流传感器对于整个系统的性能至关重要。
2.2 比较器比较器用于比较设定值和实际输出值之间的差异,并产生相应的误差信号。
常见的比较器包括运算放大器、数字比较器等。
在设计中,需要根据具体需求选择合适类型和参数的比较器。
2.3 功率放大器功率放大器用于根据误差信号调整输出电流,使其逼近设定值。
常见的功率放大器包括晶体管、场效应管等。
在设计中,需要考虑功率放大器的稳定性、响应速度以及能耗等因素。
3. 设计要点在设计可调恒流源电路时,需要考虑以下几个重要要点:3.1 输出电流范围根据具体应用需求确定输出电流范围。
不同应用对电流的要求不同,因此在设计中需要充分考虑并满足实际需求。
3.2 稳定性可调恒流源电路需要具备良好的稳定性,能够在各种工作条件下保持输出电流的稳定性。
为了提高稳定性,可以采用负反馈控制、温度补偿等方法。
3.3 响应速度可调恒流源电路需要具备快速响应能力,能够在瞬时变化的负载情况下迅速调整输出电流。
为了提高响应速度,可以采用高速比较器和快速功率放大器等元件。
3.4 效率可调恒流源电路应尽可能提高能效,减少能耗。
在设计时可以采用高效的功率放大器、优化电路拓扑等方法来提高效率。
4. 实现方法根据上述设计要点,可调恒流源电路的实现方法如下:4.1 选择合适的电流传感器根据输出电流范围和精度要求选择合适的电流传感器。
恒流源的工作原理和设计方法
恒流源的工作原理和设计方法恒流源是一种电路,它可以提供一个恒定的电流输出。
它的工作原理基于负反馈控制,通过调节输出电压来保持输出电流恒定。
设计一个恒流源需要考虑以下几个因素:1. 选择合适的电路拓扑结构:常见的恒流源电路有电压跟随器、差分放大器、反向串联放大器等。
不同的拓扑结构具有不同的性能指标和适用范围。
2. 选择合适的元器件:在设计过程中需要选择合适的元器件,如晶体管、二极管、电阻等。
这些元器件应该具有高精度、低温漂移、高稳定性等特点。
3. 负反馈控制:通过负反馈控制可以调节输出电压来保持输出电流恒定。
在设计过程中需要确定合适的反馈网络,以及调节参数如增益、带宽等。
下面是一个基于差分放大器拓扑结构实现的恒流源设计方法:1. 确定基准电压:选择一个稳定可靠的基准电压源作为参考,例如使用稳压二极管或者参考电路芯片。
2. 设计差分放大器:选择合适的差分放大器电路,其中包括晶体管、电阻等元器件。
通过调整差分放大器的增益和带宽来满足设计要求。
3. 设计反馈网络:使用反馈电路将输出电流与基准电压进行比较,并通过调节输出电压来保持输出电流恒定。
在设计过程中需要确定合适的反馈网络,例如使用运算放大器或者其他反馈元件。
4. 选择合适的控制元件:在设计过程中需要选择合适的控制元件,如可变电阻、可变电容等。
这些元件可以用来调节差分放大器的增益和带宽,以及调节反馈网络的参数。
5. 优化性能指标:在完成基本设计后,可以通过对各种参数进行优化来提高性能指标,例如增加稳定性、减小温漂等。
总之,恒流源是一种非常实用的电路,在很多应用中都有广泛的应用。
通过选择合适的拓扑结构、元器件和反馈网络,以及进行精细化优化可以实现高精度、高稳定性的恒流源设计。
恒流电路的三种设计方案
恒流电路的三种设计方案
作为(硬件)研发工程师相信对恒流电路不会陌生,本文介绍下三种恒流电路的原理图。
三极管恒流电路
三极管恒流电路
三极管的恒流电路,主要是利用Q2三极管的基级导通电压为0.6~0.7V这个特性;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;负载R1流过的(电流)等于R6电阻的电流(忽
略Q1与Q2三极管的基级电流),R6电阻的电流等于R6电阻两端的0.6~0.7V电压除以R6电阻阻值(固定不变),因此流过R1负载的电流即为恒定不变,即使R1负载的(电源)端VCC电压是可变的,也能达到恒流的电路效果。
运放恒流电路
运放恒流电路
运放的恒流电路,主要是利用运放的“电压跟随特性”,即运放的两个输入引脚(Pi)n3与Pin2电压相等电路特性;当在电阻R4输入Vin稳定电源电压时,电阻R7两端的电压也为Vin不变,因此无论外
界电路如何变化,流过R7电阻的电流是不变的;同三极管恒流(电路原理)分析一样,R2负载的电流等于R7电阻的电流,所以即使R2负载的电源为可变电压电源,R2负载的电流也是保持固定不变,达到恒流的效果。
除去运用三极管与运放设计的恒流电路,(芯片)哥介绍另外一种恒流(电路设计)方案,主要是利用稳压(二极管)的稳压特性。
稳压二极管恒流电路
稳压二极管恒流电路
稳压二极管的恒流电路中,三极管Q4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R10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R10电阻的电流在VCC电源即使可变的条件下也是固定不变,也就是R8负载的电流保持不变,达到恒流的效果。
实用恒流源电路设计
实用恒流源电路设计一、恒流源基础知识恒流源是一种能够提供稳定且恒定电流的电源。
在电子电路中,它通常被用于为放大器、LED等负载提供稳定的电流。
根据负载类型和要求,可以选择不同的恒流源类型,如晶体管恒流源、集成芯片恒流源等。
在选择恒流源时,需要考虑以下因素:1、负载电流:恒流源输出的电流应能够满足负载的要求。
2、电压输出:恒流源输出的电压应能够满足负载的要求。
3、稳定性:恒流源输出的电流应尽可能保持不变。
4、功耗:恒流源本身的功耗应尽可能低,以提高效率。
二、反激式半桥式全控整流电路设计反激式半桥式全控整流电路是一种常见的恒流源电路,它具有简单、可靠、易于控制等优点。
下面将介绍该电路的设计步骤:1、确定输出电流和电压首先需要确定恒流源的输出电流和电压,这可以根据负载的要求来确定。
例如,如果需要为LED提供恒定的电流,则可以根据LED的额定电压和电流来确定恒流源的输出电压和电流。
2、选择磁芯和匝数根据输出电流和电压的要求,选择合适的磁芯和匝数。
通常情况下,可以选择铁氧体磁芯或坡莫合金磁芯。
需要注意的是,选择的磁芯应能够承受一定的直流偏置电流和交流电流。
3、设计初级电路初级电路是反激式半桥式全控整流电路的重要组成部分,它主要包括输入电源、整流器、滤波器等部件。
在设计初级电路时,需要考虑输入电源的电压范围、整流器的型号和电压降等因素。
此外,还需要加入适当的滤波器以减小整流器产生的谐波对电网的影响。
4、设计次级电路次级电路是反激式半桥式全控整流电路的另一个重要组成部分,它主要包括输出滤波器、电压反馈电路等部件。
在设计次级电路时,需要考虑输出电流的波形和稳定性。
通常情况下,可以采用LC滤波器来减小输出电流的谐波分量。
同时,加入电压反馈电路可以增加整个电路的稳定性。
5、选择控制IC最后需要选择一个合适的控制IC来控制整个反激式半桥式全控整流电路的工作过程。
通常情况下,可以选择具有PWM控制功能的IC来实现这一功能。
恒流电路方案
恒流电路方案引言恒流电路是一种用于保持电流稳定的电路方案,在许多应用中都具有重要的作用。
恒流电路可以用于驱动LED,充电电池等各种场合,确保电流的稳定性是其设计的关键目标。
本文将介绍一种基于可调电阻的恒流电路方案。
恒流电路设计要点1. 电流控制恒流电路通过控制电流源来实现稳定的电流输出。
电流源可以采用电阻、射极调整放大器等多种形式。
在本方案中,我们选择使用可调电阻进行电流的控制。
2. 可调电阻设计可调电阻是恒流电路的核心组成部分,通过改变电阻值来控制电路中的电流。
在本方案中,我们选择使用数字电位器作为可调电阻。
3. 稳定性设计恒流电路的稳定性对于输出稳定的电流至关重要。
稳定性设计需要考虑电源的稳定性、温度对电路响应的影响等因素。
恒流电路方案下面是一种基于可调电阻的恒流电路方案的详细设计:1. 选择合适的电源电压(Vcc)和电流(Icc),根据应用需求确定。
2. 设计工作电流(Iref),根据恒流电路的应用需求确定。
3. 计算所需电阻(R)的最小值。
根据Ohm定律,R = Vcc / Iref。
4. 选择合适的数字电位器,使得其最大可调电阻值大于所需的最小电阻值。
5. 连接电源和电路,将可调电阻连接到电路中。
6. 通过调节数字电位器,改变电路中的电阻值,实现对电流的调节。
7. 使用示波器等测试设备,验证电流的稳定性。
8. 若需要更高的稳定性,可以使用温度补偿电路或其他稳定性改进技术。
9. 完成电路搭建后,进行测试和实验,验证电路的性能和稳定性。
恒流电路方案的优点恒流电路方案具有以下几个优点:•简单:通过可调电阻进行电流控制,实现简单且成本低廉。
•稳定:通过合适的稳定性设计,可实现输出电流的稳定性。
•灵活:可调电阻使得电流的调节更加灵活。
结论恒流电路是一种常用的电路方案,用于保持电流稳定。
本文介绍了一种基于可调电阻的恒流电路方案,详细说明了设计要点和方案步骤。
恒流电路具有简单、稳定和灵活等优点,适用于多种应用场合。
恒流源的工作原理和设计方法
恒流源的工作原理和设计方法
恒流源是一种电子电路,可以在特定的负载下提供稳定的电流输出。
它的工作原理是通过对电路中电压和电流的控制,使得输出电流始终保持不变。
在很多电子设备中,恒流源都是必不可少的元件,例如LED驱动电路、电池充电器等。
恒流源的设计方法取决于所需的输出电流和电压范围以及所使用的元器件。
一般来说,恒流源由三个基本元件组成:电流参考源、电感元件和功率晶体管。
电流参考源是恒流源的核心部件,它可以提供一个稳定的电流参考值。
常见的电流参考源有基准二极管和基准电阻。
基准二极管是一种特殊的二极管,具有稳定的电压降和温度系数,可以被用来产生一个稳定的电流。
基准电阻是一种具有非常小的温度系数的电阻,可以用来产生稳定的电压,进而产生一个稳定的电流。
电感元件通常是一个线圈,它可以在电路中产生一个电磁场,限制电流的变化。
在恒流源中,电感元件的作用是限制电流的变化,以保持输出电流的稳定性。
功率晶体管是恒流源中的开关元件,它可以通过控制电路中的电压来改变电路中的电流。
在恒流源中,功率晶体管用于调节电路中的电流,以保持稳定的输出电流。
恒流源的设计需要考虑多个因素,例如输入电压范围、输出电流范围、效率、成本等。
为了提高效率,可以选择低压降的元器件和高效率的拓扑结构。
为了降低成本,可以选择较便宜的元器件和简单的拓扑结构。
恒流源是一种重要的电子元件,具有广泛的应用领域。
恒流源的设计方法取决于所需的输出电流和电压范围以及所使用的元器件。
在设计恒流源时,需要考虑多个因素,例如输入电压范围、输出电流范围、效率、成本等。
恒流源和恒压源的设计与实现
恒流源和恒压源的设计与实现恒流源和恒压源是电子电路中常用的电源类型,它们能够为电路提供特定的电流和电压稳定信号。
在电路设计过程中,合理地使用恒流源和恒压源可以提高电路的稳定性和可靠性,增强电路的工作效率。
本文将会介绍恒流源和恒压源的设计原理与实现方法。
一、恒流源的设计与实现1.设计原理恒流源的设计原理是基于基本定理“欧姆定律”(Ohm’s law)而制定的。
根据欧姆定律,电阻R上的电压与电流的关系可以描述为:U=IR,其中U是电压,I是电流,R是电阻。
因此,如果电阻R的值是恒定的,那么由此得到的电流也是恒定的。
在电路中,恒流源就是通过加入一个固定电阻,使得电流保持不变的一种电源类型。
2.实现方法实现恒流源的方法有多种,这里我们介绍两种最常用的方法。
(1)基准电压和调节电阻法此方法的主要原理是通过把调节电阻与基准电压串联,由基准电压分压而产生稳定的电流信号。
具体实现步骤如下:1) 选取一个稳定的参考电压源(可以是芯片内置的基准电压源或是一个高精度稳压器等),作为恒流源电路的基准电压源;2) 选取一个适当的电阻R1,与基准电压源串联,产生一个分压比为R1/(R1+R2)的电压信号;3) 选取另外一个可调电阻R2(也可以是可变电阻),此电阻与电路的负极相连;4) 在电阻R2和负极之间加入一个分流电阻R3,保证电路不被短路。
(2)模拟电流误差放大器法此方法是通过差动放大器的方式对电路进行反馈控制,保证输出电流恒定。
具体实现步骤如下:1) 选定一个操作放大器(Op Amp,即运放),并根据电路需要的电流输出范围和精度选择一种合适的模拟误差放大器(Error Amplifier );2) 选取一个小信号电源作为基准电压源(可以是芯片内置的电压基准源或是一个高精度稳压器等),并将其接到运放的正极;3) 选取一根集成的电流传感器(Current Sensor),并将传感器接到差动输入端;4) 通过更改反馈网络,将电路转换成差分放大器电路,然后将差分输入端连接到误差放大器的输出端;5) 动态调整放大器的增益和阈值,保证输入端和输出端的电压差恒为零,从而保证输出电流稳定。
恒流源的设计与实现
恒流源的设计与实现一、引言随着科技的不断发展,电子技术的应用越来越广泛,其中恒流源作为电子电路中常见的基本电路之一,被广泛应用于电源电路、调节电路等实际应用中。
本文将对恒流源的设计与实现进行探讨,以期能够为读者的电子电路设计工作提供帮助。
二、恒流源的基本原理恒流源,顾名思义,其输出电流应该是恒定不变的。
其基本电路原理如图1所示。
其中,V_be为晶体管的基极到发射极的电压,R_e为限流电阻,I_0为输出电流。
晶体管的输入电阻非常高,可以忽略不计,输出电流可以根据电阻定律推导出来:I_0≈V_be/R_e。
因此,当V_be一定时,输出电流也能保持恒定。
图1 恒流源的基本电路原理三、恒流源的设计方法1. 静态工作点的确定设计恒流源的第一步是确定静态工作点,即晶体管的偏置点。
一般情况下,我们会选择V_ce≈V_cc/2的工作点,其中V_ce为晶体管的集电极到发射极的电压,V_cc为电源电压。
2. 晶体管的选择选择晶体管时,一般先根据需要输出的最大电流来确定晶体管的类型,在满足最大电流需求的前提下,优先选择高电压、高电流系数、低噪声系数、低漏电流等性能较好的晶体管。
3. 限流电阻的选择限流电阻的选取需要根据晶体管的最大输出电流来确定。
一般情况下,限流电阻的值为几十欧姆至几百欧姆之间,以保证晶体管工作在恒定的电流状态下。
四、恒流源的实现方法1. 单级恒流源的实现单级恒流源的实现方法如图2所示。
其中V_1为电源电压,R_1、R_2为偏置电阻,Q_1为晶体管,R_e为限流电阻,I_0为输出电流。
通过选择不同的电阻值,可以实现不同电流范围内的恒流控制。
图2 单级恒流源电路图2. 串联恒流源的实现串联恒流源的实现方法如图3所示。
其中V_1为电源电压,R_1、R_2为偏置电阻,Q_1、Q_2为晶体管,R_e1、R_e2为限流电阻,I_0为输出电流。
与单级恒流源相比,串联恒流源的优点在于其输出电流范围更广,但其缺点是电路结构更为复杂。
恒流源电路图讲解 基于运放和三极管的恒流源电路设计
恒流源电路图讲解基于运放和三极管的恒流源电路设计大家好,这里是(程序员)杰克。
一名平平无奇的(嵌入式软件)(工程师)。
最近,杰克又开始不务正业,继续学习起了(硬件)电路的设计。
本篇推文主要内容包括:运放的虚短和虚断描述、简单恒流源(电路分析)。
最后通过一个由三极管/mos管、(运算放大器)组成的恒流源VI电路示例来演示实际的设计过程。
下面正式进入本章推送的内容。
01 原理介绍">分析过程:1. 根据运放的虚断路,同向输入端IN+、反相输入端IN-连线断开,R1与RL形成串联电路,有:I_in = I_RL;2. 根据运放的虚短路,同向输入端IN+与反相输入端IN-形成导线连接到GND,形成“Vin ->R1 - >IN-->IN+ ->GND”通路, 有:V_R1 = Vin/R1;3. 综合上述, 负载电流I_RL = Vin/R1;恒流源VI 电路恒流源VI电路描述利用(电阻)和运放,组成一个电压向电流转换(电压控制电流)的恒流源VI电路。
该电路可以把输入的电压转换成对应的电流,常用于使用电压去控制负载电流的场合。
恒流源VI电路分析简单恒流源VI电路如下图所示:分析过程:1. 根据运放的虚断路,同向输入端IN+、反相输入端IN-连线断开,反相输入端的电流几乎为0, 负载RL的电流完全由运放输出, RL和RL1组成串联电路, 有: I_RL = I_RL1;2. 根据运放的虚短路,同向输入端IN+与反相输入端IN-形成导线,形成通路:"Vin - >R1 - >IN+ - >IN-- >RL1 - >GND", R1和RL1组成串联电路有: I_RL1 = Vin * RL1/(R1 + RL1); 3. 综合上述, 负载电流I_RL = Vin * RL1/(R1 + RL1);恒流源应用场景恒流源电路在硬件电路设计和工程领域中具有广泛的应用。
LED驱动电源恒流电路方案详解
恒流方案大全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)/R1TL431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。
几种简单的恒流源电路---文本资料
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(Vref=1.25),Iadj的输出电流是微安级的所以相对于Io可以忽略不计,由此可见其恒流效果较好。
3.由PQ30RV31组成的恒流电路如图3所示,I=Vref/R(Vref=1.25),他的恒流会更好,另外他是低压差稳压IC。
摘要:本文论述了以凌阳16位单片机为控制核心,实现数控直流电流源功能的方案。
设计采用MOSFET和精密运算放大器构成恒流源的主体,配以高精度采样电阻及12位D/A、A/D转换器,完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制,实现了10mA~2000mA 范围内步进小于2mA恒定电流输出的功能,保证了纹波电流小于0.2mA,具有较高的精度与稳定性。
人机接口采用4×4键盘及LCD 液晶显示器,控制界面直观、简洁,具有良好的人机交互性能。
关键字:数控电流源SPCE061A模数转换数模转换采样电阻一、方案论证根据题目要求,下面对整个系统的方案进行论证。
方案一:采用开关电源的恒流源采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。
当电源电压降低或负载电阻Rl降低时,采样电阻RS上的电压也将减少,则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大,从而BG1导通时间变长,使电压U0回升到原来的稳定值。
BG1关断后,储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。
当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时,原理与前类似,电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流Il的目的。
图 1.1采用开关电源的恒流源优点:开关电源的功率器件工作在开关状态,功率损耗小,效率高。
恒流电源方案
恒流电源方案恒流电源是一个重要的电子元件,它能够稳定地向电路提供恒定的电流,起到保障电路正常运行的作用。
恒流电源广泛应用于电子设备、仪器仪表、汽车电器、光纤通讯、LED灯光等领域。
本文将介绍几种常见的恒流电源方案,其中包括单电源恒流源、双电源恒流源和多电源恒流源。
一、单电源恒流源单电源恒流源是一种简单而实用的恒流电源方案。
它由一个电源和电阻组成,电源的正极连接于电阻的一端,电源的负极连接于电路的负极,电阻的另一端连接于电路的正极。
当电路中的阻值发生变化时,电阻会自动调整电流大小,以保证电路中的电流不变。
该方案的优点是结构简单、成本低廉,但缺点是不适用于大功率电路,而且电阻容易受温度变化和电压波动的影响,导致电流不稳定。
二、双电源恒流源双电源恒流源是一种常见的恒流电源方案。
它由两个电源和电阻组成,电源1的正极连接于电阻的一端,电源2的负极连接于电路的负极,电源1的负极和电源2的正极连接于电路的正极。
当电路中的阻值发生变化时,电阻会自动调整电流大小,以保证电路中的电流不变。
该方案的优点是结构简单、电流稳定,适用于大功率电路。
缺点是成本较高,而且需要同时使用两个电源,并且两个电源的电压和电流需要相同。
三、多电源恒流源多电源恒流源是一种高效、稳定的恒流电源方案。
它由多个电源和电阻组成,电源的正极连接于电阻的一端,电源的负极连接于电路的负极,电阻的另一端连接于电路的正极。
当电路中的阻值发生变化时,电阻会自动调整电流大小,以保证电路中的电流不变。
该方案的优点是电流非常稳定、适用于大功率电路,而且不受单电源和双电源的限制。
缺点是成本较高,需要多个电源配合工作。
总结恒流电源是现代电子设备中不可或缺的电子元件,它可以提供稳定的电流,保障电路正常运行。
本文介绍了几种常见的恒流电源方案,其中包括单电源恒流源、双电源恒流源和多电源恒流源。
每种方案都有其优缺点,需要根据实际应用场景进行选择。
希望本文能够为读者提供一些恒流电源方案方面的参考。
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第一章引言随着现代技术的发展,恒定电流源的应用将十分重要,如机器人、工业自动化、卫星通信、电力通讯、智能化仪器仪表以及其它数字控制等方面都迫切需要应用恒定电流器件,因此, 研究和开发恒流器件具有十分重要的意义。
许多场合, 尤其是高精度测控系统需要高精度的电压源与电流源。
微电子工艺的高度发展, 给我们提供了许多小型化、集成化的高精度电压源, 但电流源, 特别是工作电流大的高精度电流源仍需使用者自行设计实现。
恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,因此恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。
例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流就会相应减少。
为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到了提高。
恒流源还被广泛用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。
本论文主要概括了恒流源的基本概念,并设计出几种不同要求的恒流源,运用了SPCE061A单片机设计出新型数控恒流源,具有高稳定性和高灵敏性。
对以往恒流源进行了改进创新。
第二章基本恒流源电路2.1恒流源基础知识基本恒流源电路是恒流源电路的基本组成,是分析恒流源电路的基础。
2.1.1恒流源介绍恒流源,是一种能向负载提供恒定电流之电路.它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点,又可以作为其有源负载,以提高放大倍数.并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用. 过一定的论述.然而,对各种恒流电路之对比分析,各自应用特点,以及需要改进的方面,还有待进一步研究,本文就来探讨这些问题.2.1.2恒流源的原理和特点2.1.3恒流源的分类一般而言,按照恒流源电路主要组成器件的不同,可分为三类:晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源 .下面分别予以说明.2.1.3.1晶体管恒流源这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件,利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小,并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性.通常,还采用一定的温度补偿和稳压措施.其基本型电路如图2.1.3.1所示.图2.1.3.1基本型电路图2.1.3.2改进型电路R1、R2分压稳定B点电位,Re形成电流负反馈,输出电流I0=(Vb-VBE)/Re≈Vb/Re(VB>>VBE) .且其等效内阻[4]为:rint=rce[1+ βRe(Rb+rbe+Re)] (1)式中rce为晶体管T集射极间电阻,一般为几十千欧以上;rbe为晶体管T输入电阻,一般为几千欧左右;Rb=R1//R2.若设Re=5kΩ,Rb=10kΩ,晶体管参数rce=100kΩ, β=100,rbe=2. 6kΩ.可得到rint=100×1+ 100×5/(10+ 2. 6+ 5)=3MΩ可见,只需几伏的工作电压,采用一个晶体管,其等效内阻是非常巨大的.为了减小温度变化对晶体管参数的影响进而影响输出电流的恒定性,可采用图 2.1.3.2所示改进型电路.图2.1.3.2(a)中,二极管D作温度补偿,抵销温度变化对晶体管T参数Vbe的影响.为了更好地解决管子温度特性一致的问题,图2.1.3.2(b)中,三极管T1接成二极管的形式.有时,为了减小电源电压波动对输出电流之影响,图2.1.3.2(c)中采用了稳压管Dz进行稳压.图2.1.3.2(b)中,流过基准电阻R的电流IR与输出电流I0的关系[1]为:I0/IR=R2/R1,故又称为比例电流源.若令R1=R2或都为零,则I0=IR,称为镜像电流源.若令R1=0,则可得到微安量级的输出电流,称之为微电流源,主要应用于需要提供微小偏流的场合.有时,要实现输出电流可控,且极性可正可负的恒流源,可采用图 2.1.3.3所示电路图Vi为输入控制电压,三极管T1、T2参数一致. 当Vi=0时,I1=I2,I0=0;Vi>0时,I1<I2,I0<0;Vi<0时,I1>I2,I0>0;且由图2.1.3.3可得V+V i - V BE2V-V i-V be1图2.1.3.3 双极性恒流源I。
= 4 I2 = 4R e R e.因而I0 =I1-I2= -V i/2R c.可见,输入控制电压Vi实现了对输出电流I0极性与大小的控制.2.1.3.2场效应管恒流源由场效应晶体管作为主要组成器件的恒流电路如图2.1.3.4所示.图2.1.3.4(a)中,R1、R2分压稳定B点电位,VB=R2·Vcc\(R1+R2),而VGS=VB-IDRS, ,根据公式[5]:ID=IDSS( 1- VGSVp)*2 (2)可解得RS=[Vb+|Vp| ( 1-ID/IDSS)] /ID式中VP表示为夹断电压,IDSS为饱和漏极电流.也可以去掉电源辅助回路,变成一纯两端网络,电路如图2.1.3.4(b)所示,由图可得VGS=-IDRS图2.1.3.4场效应管恒流源图2.1.3.5改进型对于场效应管恒流源的等效内阻,我们也不难导出rint=rDS( 1+SRS) ( 3)式中rDS为场效应管漏源极间电阻,S为其跨导.若设rDS=100kΩ,S=2mA/V,Rs=5kΩ,则rint=1.1MΩ.可见,其等效内阻也是非常巨大的.另外,从( 1)式与( 3)式还可以看到,将电阻Re或Rs增大,晶体管恒流源内阻则趋于最大值βrce,而场效应管恒流源内阻会趋近于无穷大.由此,采用较大负反馈电阻,场效应管恒流源会取得更好的等效内阻指标.若将场效应管与晶体管配合使用,组成如图 2.1.3.5所示电路,并辅之以温度补偿和稳压措施,则恒流效果会更佳.图2.1.3.5中,设晶体管T2级等效内阻为RS,则Rs=rce[1+βRe(Rb+rbe+Re))代入公式( 3) ,可求得该恒流电路等效内阻rint=rDS{1+s·rce[1+βRe(Rb+rbe+Re) ]}≈s·rDS·rce( 1+βRe(Rb+rbe+Re))可见,其等效内阻进一步增大.2.1.3.3集成运放恒流源若要扩大输出电流的取值范围,采用如图2.1.3.6所示的集成运放恒流源.图2.1.3.6(a)中,稳压管Dz进行稳压,T1栅流极小,输出恒流I0=Vz/R1,只要T2的参数允许,这种电路可输出几百mA以上的稳定电流.有时,需要负载一端按地的场合,电路如图2.1.3.6(b)所示,输出恒流I0=V2/R2.假定运算放大器能供给5mA以上的基流,晶体管β>100,则I0可以超过500mA.为防止运算放大器和晶体管进入饱和状态影响电路的正常工作,负载RL取值不能过大,该电路适应于小负载大电流的场合.图2.1.3.6集成运放恒流源在某种特殊情况下,需要实现两个电压的差值来控制输出电流,电路如图2.1.3.7所示.很显然图2.1.3.7差动恒流源2.2总结各种恒流源特点①由晶体管构成的恒流源,广泛地用作差动放大器的射极公共电阻,或作为放大电路的有源负载,或作为偏流使用,也可以作为脉冲产生电路的充放电电流,由于晶体管参数受温度变化影响,大多采用了温度补偿及稳压措施,或增强电流负反馈的深度以进一步稳定输出电流 .②场效应管恒流源较之晶体管恒流源,其等效内阻较小,但增大电流负反馈电阻,场效应管恒流源会取得更好的效果.且无需辅助电源,是一个纯两端网络,这种工作方式十分有用,可以用来代替任意一个欧姆电阻.通常,将场效应和晶体管配合使用,其恒流效果会更佳.③由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响之显著,由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好,恒流性能更高之优点.尤其在负载一端需接地,要求大电流的场合,获得了广泛应用.④恒流源电路,既可以实现双极性控制,又可以实现差动控制,增强了其使用灵活性.2.3恒流源电路在实践中的应用恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,因此恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。
例如在用通常的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电流就会相应减少。
为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到了提高。
恒流源还被广泛用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。
恒流源的设计方法有多种,最简单的恒流电路是FET或恒流二极管,但其电流值有限且稳定度也较差。
分别论述线性恒流源、开关恒流源和集成稳压器恒流源电路的结构原理及特点。
2.3.1采用集成运放构成的线性恒流源电路构成如图2.3.1所示,两个运放(一片324)构成比较放大环节, B G1、B G2三极管构成调整环节, RL 为负载电阻, R S为取样电阻, R W为电路提供基准电压。
工作原理:如果由于电源波动使Uin降低,从而使负载电流减小时,则取样电压U S必然减小,从而使取样电压与基准电压的差值(U S- Uref)必然减小。
由于U IA为反相放大器,因此其输出电压U b=(R5/R4)×U a必然升高,从而通过调整环节使U S升高恢复到原来的稳定值,保证了U S的电压稳定,从而使电流稳定。
当U in升高时,原理与前类同,电路通过闭环反馈系统使U S下降到原来的稳定值,从而使电流恒定。
调整RW,则改变U ref,可使电流值在0~4A 之间连续可调。
I L=R2×U ref/[(R2+R3)×R S]图2.3.1采用集成运放的线性恒流源2.3.2采用开关电源的开关恒流源电路构成如图2.3.2所示。
B G1为开关管,B G2为驱动管, R L为负载电阻, R S为取样电阻, SG35 24为脉宽调制控制器, L1、E2、E3、E4为储能元件, R W提供基准电压U ref。
图2.3.2采用开关电源的开关恒流源工作原理:减小开关器件的导通损耗和开关损耗是提高电路效率的关键。
为此,器件选择饱和压降小、频率特性好的开关三极管和肖特基续流二极管。
图 2.3.2采用开关电源的开关恒流源扼流圈L1的磁芯上再绕一个附加线圈,利用电磁反馈降低开关三极管的饱和压降,并采用合理的结构设计,使电路的分布参数得到有效的控制。
当电源电压降低或负载电阻RL 降低时,则取样电阻R S 上的电压也将减少,则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大,从而使B G1导通时间变长,使电压U0回升到原来的稳定值。
B G1关断后,储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。
当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时,原理与前类同,电路通过闭环反馈系统使U0下降到原来的稳定值,从而达到稳定负载电流I L 的目的。