由TL431组成的高精度的恒流源

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)/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。在高档的小功率LED产品中也会用到LED恒流源电源。拿到一个LED电源，找到名牌参数。小功率LED光条方面比较多。不会隋负载的变化而变化，通常应用在小功率的LED模组，。不会隋负载的变化而变化，通常应用在大功率的LED产品上面。

我想还有很多的朋友不一定知道。我们分别作出分析：

1）恒压源电源的在允许的负载情况下，输出的电压是恒定的，不会隋负载的变化而变化，通常应用在小功率的LED模组，小功率LED光条方面比较多。

2）恒流源电源在允许的负载情况下，输出的电流是恒定的，不会隋负载的变化而变化，通常应用在大功率的LED产品上面在高档的小功率LED产品中也会用到LED恒流源电源。如果要想加长LED产品的寿

命，LED电源的选择很重要，而恒流源电源是LED的最佳选择对像。

通常情况下，很多的朋友拿到LED电源，不知道怎么样区分恒压源和恒流源。我在这里给大家讲一个很实用的区分小技巧（这个小技巧平时只有我们的学员才能学到的啊！）拿到一个LED电源，找到名牌参数。找到输出电压这个关键参数：如果它的电压标称是一个恒定值，则是恒压源。如果是一个范围值，则是恒流源。例如：有一个电源它的输出电压是12V，我们则确定这个是恒压源，如果它标称的是30-70V呢，那么这个电源一定是够恒流源。你是否觉得这个方法很实用呢？

5W通用输入恒压/恒流充电器电源的电路图

在本设计中，二极管D1到D4对AC输入进行整流。电容C1和C2对经整流的AC进行滤波。电感L1和L2以及电容C1和C2组成一个π型滤波器，对差模传导EMI噪声进行衰减。这些与Power Integrations 的变压器E-sheild?技术相结合，使本设计能以充足的裕量轻松满足EN55022 B级传导EMI要求，且无需Y电容。防火、可熔、绕线式电阻RF1提供严重故障保护，并可限制启动期间产生的浪涌电流。图显示U1通过可选偏置电源实现供电，这样可以降低空载功耗并提高轻载时的效率。电容C4对U1提供去耦，其值决定电缆压降补偿的数量。

在恒压阶段，输出电压通过开／关控制进行调节，并通过跳过开关周期得以维持。通过调整使能与禁止开关周期的比例，可以维持稳压。还可根据输出负载情况减低开关损耗，使转换器的效率在整个负载范围内得到优化。轻载（涓流充电）条件下，还会降低初级侧电流限流点以减小变压器磁通密度，进而降低音频噪音。随着负载电流的增大，电流限流点也将升高，跳过的周期也越来越少。

当不再跳过任何开关周期时（达到最大输出功率点），LinkSwitch-II内的控制器将切换到恒流模式。需要进一步提高负载电流时，输出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。

作为对FB引脚电压下降的响应，开关频率将下降，从而实现线性恒流输出。D5、R3、R4和C3组成RCD-R箝位电路，用于限制漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R4拥有相对较大的值，用于避免漏感引起的漏极电压波形振荡，这样可以改善稳压和减少EMI的生成。二极管D7对次级进行整流，C7对其进行滤波。C6和R8可以共同限制D7上的瞬态电压尖峰，并降低传导及辐射EMI。电阻R9充当输出假负载，可以确保空载时的输出电压处于可接受的限制范围内。反馈电阻R5和R6设定恒流阶段的最大工作频率（从而设定输出电流）与恒压阶段的输出电压。

简易电池自动恒流充电电路的总电路图