恒流源电路设计方案大全(恒流源电路分析)

导语：读电路 | 恒流源硬件设计

最常用的恒流源是FET或恒流二极管，但是电流值有限且稳定度差，所以不做考虑。如果我们设计十几瓦的电流源就不能采用上面的方案了。

本恒流源方案叫做：串联调整型稳流电源。

框图如下:

首先这个电路之所以稳定就是因为两个字：闭环。

通过采样电阻将输出电流转换成电压，然后与基准电压进行比较，比较后的误差经过放大器推动调整管对输出电流进行调节，最后保持电流调节在设定值并保持不变。然后我们通过调节基准电压的大小还可以自己设定恒流源的输出。

把上面的框图稍微具体化一下就是下面的一个最基本的稳流电源的电路图:

图中 R0 为采样电阻， Eg 为参考电压，则输出电流 I0＝Eg/ R0，说明稳流电源的输出电流由基准电压 Eg 和采样电阻 R0 决定，当 Eg和 R0一经确定，稳流电源的输出电流不受输出电源电压和负载影响而保持稳定。由此可知，要想获得一个稳定的输出电流，必须要提供一个高精度的基准电压和采样电阻。

在这里选择 LM399 来提供基准电压，其自带内部温度稳定器和热保温罩，能将芯片温度自动调节到 90℃，具有很好的温度稳定性（1ppm/0C）和长期稳定性（20ppm/kH，并且可以在很大范围的电压（9～40V）、电流（0.5~10mA）和温度（0~700C）范围内工作，反向击穿电压为 6.95V，可以通过小电流分压器（一般可以用两个串连的精密电阻来实现）对其分压，从而得到不同的基准电压值。另外 LM399 的储藏温度范围为-650C～1500C，也可以满足我们仪器对于低温和高温检验的要求。对于采样电阻而言，通常影响其发生变化的主要是温度，所以应选择低温度系数的高精度采样电阻，例如锰铜丝或锰铜板材制成的电阻，温度系数约 5ppm/0C。另一方面由于采样电阻与负载串连这样流过的电流通常比较大，因此温度也会随之上升，此时应减小电流密度和增加散热面积从而避免因温度过高导致阻值发生变化同时也防止过热损坏。

调整管的选择，由于稳流电源的输出电流全部流过调整管，因此调整管上的功耗也很大，必须选择大功率的晶体管，为了使放大器能够推动，在这里采用复合管结构，由一只达林顿三极管 TIP122 和功率管 UC508A 复合而成， UC508A 的最大输出电压可以达到 8A。通常流过调整管的电流和承受的电压是变化的，在极限情况下即最小输出电压和最大输出电压时，为了防止调整管功率损耗不致过大又要防止它进入饱和状态，最好采用稳流电源的输入电压随其输出电压的改变而进行调节，使调整管的集—射电压保持不变。比较简单的办法是采用调压变压器用人工的方法参与调节，这就要求对输入电压和输出电压进行监视，随时调节，增加了劳动强度，最好的方法是能够自动调节，在这里输入电压采用集成稳压芯片LM723，通过它可以自动调节。

误差电压放大器，电流稳定度与放大器有直接关系，在大功率电源里基本上是倒数关系，例如，若要求电流源的稳定度要达到小于 10-4，则放大器的放大倍数要大于一万倍，现有的集成运算放大器基本上都能够满足这一要求，这里选用 LT1014 作为误差放大器，其具有 1.2V/μV（RL=2KΩ）， 0.5V/μV（RL=600Ω）的高增益， 300μV 的低输入失调电压和1.5nA 的低失调电流， 2.5μV/oC 的低温漂和 0.55μV 的低噪声电压。此外还要注意防止放大器进入饱和。图 2 所示的稳流源电路中， Eg 取值愈大，稳定性愈好，但是随着取值的增大 R0 上的功耗也会随之增加，如果基准电压取 6V，调整管采用 复合管结构，则复合管的基—射电压 1.4V，如果要求稳流电源输出电压 12V，那么就要求运放输出电压 19.4V，如果运放用 15V 电压供电，显然不能输出这么高的电压。

可以看出在图中，负载和采样电阻已不处于同一支路中。流过采样电阻 R0的电流比流过负载 RL的电流 I0 多了复合管的基极电流 Ib，一般情况下， Ib 远小于 I0，因此可以忽略不计。因此只要提高输入电源电压，不使调整管饱和就可得到较高的输出电压。

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