三種恒流源電路原理分析

1、簡單恒流源

許多場合，由單個恒流管極管或幾個恒流管串聯(lián)、并聯(lián)后串入有關(guān)電路，即可方便地構(gòu)成簡單的恒流源，既降低了電路對電壓變化的敏感性，又減少了電路的復(fù)雜性，可廣泛用于各種半導(dǎo)體器件和集成電路工作點的穩(wěn)定。只要恒流管的端電壓在US和UB之間變化，就能保證電流恒定。下圖是單個恒流管構(gòu)成的恒流電路，與恒流管串聯(lián)負(fù)載RL即可得到恒定電流。

圖1、單管恒流源：(a)電路、(b)伏安特性

若一只恒流管的工作電流不夠大，可用兩只或兩只以上的恒流管并聯(lián)來擴大電流。這時總的工作電流等于各恒流管電流之和。開始恒流工作的電壓即為并聯(lián)恒流管US值最大者，而擊穿電壓為各恒流管中UB值最小者，如圖2所示，兩只恒流管并聯(lián)后的總阻抗ZH= ZH1//ZH2。可見恒流管并聯(lián)后總的動態(tài)阻抗將降低。

圖2、并聯(lián)恒流管恒流源：(a)電路、(b)伏安特性

如要求恒流源承受較高電壓，則可將幾只恒流管串聯(lián)使用。例如，將兩只恒流管串聯(lián)，則開始恒流工作的電壓US =US1+US2，而總的擊穿電壓UB=UB1+UB2。但必須注意，串聯(lián)使用的各恒流管的恒定電流應(yīng)盡量一致，才能在整個電壓范圍內(nèi)得到平直的恒流特性。若恒定電流有差異，則恒流值小的管子將會工作于擊穿狀態(tài)。為避免擊穿，可并聯(lián)電阻或穩(wěn)壓管予以保護(hù)。

2、高精度恒流源

下圖（a）是一種精度較高的恒流電路，且可把單管的恒定電流IH擴大成IOH其中：

IOH≈IC=（UZ-Ube）/RC（如β》1，IOH》IH）

其中UZ為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，RC是射極電阻。

假定由于某種原因?qū)е翴OH增加，則IC也增加，射極電位UC，必然升高，但UZ幾乎是固定的，于是Ube= UZ-Ue就要降低一些，Ib也隨之減小，因此起到了抑制Ic、IOH增加而使IOH穩(wěn)定的作用。該電路恒流的關(guān)鍵是要UZ不變，用了恒流管以后，因電源電壓波動或負(fù)載變化而引起的的變動實際上將極其微小。

按照該電路所用元件參數(shù)，電壓大于10V（即Us+UZ）時開始恒流，I0H = 200mA。電壓在10~45V范圍內(nèi)變化時，ΔIOH =0.5mA。適當(dāng)改變Rc，可調(diào)整IOH的大小。

圖3、兩種較高精度的恒流源：(a)采用穩(wěn)壓管、(b)采用三極管

圖3（b）用一只晶體管取代了圖（a）中的穩(wěn)壓管，使該電路帶有反饋放大環(huán)節(jié)，從而能把輸出電流的微小變化，經(jīng)放大反饋而予以抑制，使電流更加穩(wěn)定。比如，當(dāng)電源電壓或負(fù)載變動使輸出電流IOH增加時，Ic1、Ic也增加，于是Ube2=URc=IcRe升高，因而Ib2、Ic2隨之增加。但I(xiàn)H是固定的，所以Ib1要減小，最后導(dǎo)致Ic2、IOH減小而實現(xiàn)恒流。該電路的輸出電流為

IOH≈Ube2/Re≈0.7V/Re（如β1、β2》1，IOH》IH時）

開始恒流工作的電壓US≈US1+1.4V（US1為恒流管的起始電壓，Ube1+ Ube≈1.4V），較圖（a）低許多。加于該電路的最高電壓UB不能超過恒流管或晶體管的擊穿電壓。

按該電路所用元件參數(shù)，可得IOH=20mA，US<3V，UB>45V的恒流源。電壓在3~45V范圍內(nèi)變化時，IOH僅變化0. 1mA.

3、高電壓恒流源

需要較高電壓的恒流源時，可用下圖所示電路。電路(a)把恒流管串接在高反壓晶體管的射極，要求輔助電源Eb>Us + 0.7V。當(dāng)β》1時，該電路的輸出電流IOH近似等于恒流管的恒定電流，但電路的擊穿電壓大大提高了。如使用高反壓晶體管3DD102，則UB在500V以上。

圖4、高電壓恒流源：：(a)小電流、(b)大電流

圖(b)是另一種輸出功率大，耐壓高的恒流電路。其中恒流管和T2、T3及Re組成的電路即圖(b)電路，起恒流作用，要求輔助電源Eb> Us+2.1V (在此Us為恒流管的起始電壓，2.1V是三只晶體管的Ube之和）。該電路按圖中所選參數(shù)，其輸出恒定電流IOH=20mA，起始電壓小于3V，擊穿電壓高達(dá)500V。

審核編輯：湯梓紅