几种简单恒流源电路
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压控恒流源电路设计
压控恒流源电路是一种常用的电子电路,用于实现对负载的恒定电流控制。
它可以根据负载的电流需求,自动调整输出电压,保持电流不变。
设计压控恒流源电路的关键是利用电压和电流之间的关系来实现控制。
以下是一种常见的压控恒流源电路设计:
1.基本电路结构:
该电路由一个可变电阻和一个电流传感器组成。
可变电阻用于调整电流大小,电流传感器用于检测实际电流值。
2.参考电压电路:
在该电路中,使用一个稳定的参考电压源,例如锗二极管或稳压源,来提供一个固定的参考电压。
3.比较放大器电路:
将负载电流与参考电流进行比较,并通过比较放大器将比较结果放大。
比较放大器可以是运算放大器或比较器。
4.反馈回路:
将比较放大器的输出反馈给可变电阻,以调整电流大小。
反馈回路可以使用反馈电阻网络来实现。
5.电流传感器:
为了测量负载电流,可以使用电阻、霍尔效应传感器或电流互感器等。
整个电路的工作原理是:电流传感器检测负载电流,并将其与参考电流进行比较。
比较放大器输出的误差信号通过反馈回路调整可变电阻的阻值,从而自动调整电流大小,以保持负载电流恒定。
需要注意的是,设计压控恒流源电路时,要考虑负载的额定电流范围和电压范围,选择合适的元器件,确保电路的稳定性和可靠性。
此外,还需要进行合适的保护措施,如过流保护、过压保护等,以确保电路和负载的安全运行。
几种简单的恒流源电路
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推荐
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。
开发过项目的工程师都知道,在设计LED驱动的电路,为了达到稳定的显示效果,一般都需要设计一个恒流源电路。
恒流源电路,驱动LED,它的亮度就不会跟随电压的变化而变化了,亮度就始终维持在一个恒定的值了。
这是因为LED的亮度,只与流过它的电流有关。
OK,类似于这样的恒流源电路,工程师该如何去开发呢?当然,不同的工程师,有不同的方案,芯片哥要介绍的是一个简单且高效的电路,只需要一个运放和一个三极管,就能完成恒流源的功能电路。
恒流源电路这个电路是怎么实现恒流的功能呢?LM358是一个运算放大器,不过在这个电路中,它被当做比较器使用。
正相输入端,连接一个稳定的电压5V;负相输入端,连接的是R2电阻。
“比较器”的输出端,直接通过一个电阻R1驱动Q1三极管,三极管的发射极也连接着R2电阻,三极管的集电极是作为恒流源的输出,就是它能够输出一个稳定的电流。
我们知道,作为比较器,当正相输入端的电压大于负相输入端的电压,也就是VA > VB,比较器就会输出一个高电平;当正相输入端的电压小于负相输入端的电压,也就是VA < VB,比较器就会输出一个低电平。
因为VA是等于5V,是一个固定值,所以比较器输出的是高电平还是低电平,是取决于VB的电压。
由于R2电阻是连接比较器的负相输入端,因此VB的电压,它是等于R2电阻两端的电压。
R2电阻两端的电压,根据欧姆定律,它是等于流过R2电阻的电流乘以R2电阻的阻值。
也就是VB = VR2 = IR2 * R2感觉是不是有点绕?怎么那么多关系啊?别急,还没到重点呢?跟着芯片哥的节奏,我们再接着分析它的恒流原理运放构成的恒流电路对于三极管,它的特性是电流放大作用,比如放大100倍,将基极的小电流,放大100倍后,通过集电极输出。
也就是集电极的电流是要远远大于基极的电流,所以在这个放大倍数的基础上,工程师可以等效地看出,流过三极管的发射极电流是等于集电极电流的。
分析到这里,我们就不难发现,流过R2电阻的电流,它是等于流过三极管集电极电流的。
mos管恒流源电路介绍在电子电路中,常常需要使用恒流源来对电路中的负载进行电流控制。
MOS管恒流源电路是一种常见的电路配置,它可以提供稳定的电流输出并对负载电阻的变化具有一定的抵抗能力。
本文将对MOS管恒流源电路进行全面、详细、完整且深入地探讨。
基本原理MOS管恒流源电路是通过MOS管的工作原理来实现恒流输出的。
当MOS管处于饱和区时,其漏极电流与栅极电压成正比。
通过合理的电路设计和偏置设置,可以使得MOS管工作在饱和区,从而实现恒流输出。
电路结构MOS管恒流源电路的基本结构如下所示:Vdd|R|+---| ||MOS|| |---|GND其中,Vdd为电源电压,R为负载电阻,MOS为MOS管。
通过控制MOS管的栅极电压,可以控制电路中的电流。
工作原理MOS管恒流源电路的工作原理如下:1.当电源电压Vdd施加在电路上时,MOS管的栅极电压为0V,此时MOS管处于截止区,没有漏极电流流过负载电阻R。
2.当把栅极电压逐渐增加时,当栅极电压达到某个阈值电压时,MOS管开始进入饱和区。
此时,栅极电压的增加将导致漏极电流的增加。
3.当栅极电压继续增加时,MOS管的漏极电流逐渐稳定在一个恒定值。
这是因为MOS管的饱和区特性决定了漏极电流与栅极电压成正比。
4.当电源电压Vdd变化时,由于MOS管的饱和区特性,漏极电流基本保持不变,从而实现了对负载电阻变化的抵抗能力。
设计与优化设计和优化MOS管恒流源电路时,需要考虑以下几个关键因素:1. MOS管尺寸选择MOS管的尺寸选择对电路的性能有重要影响。
较大的MOS管尺寸可以提供更大的漏极电流范围,但也会增加电路的功耗和面积。
因此,需要根据具体应用需求综合考虑。
2. 偏置电路设计为了使MOS管能够工作在饱和区,需要设计合适的偏置电路。
常见的偏置电路包括电流镜电路和电流源电路。
合理的偏置电路设计可以提高电路的稳定性和性能。
3. 电源电压选择电源电压的选择也会影响电路的性能。
mos管恒流源电路
MOS管恒流源电路是一种使用金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)作为恒流源的电路。
这种电路可以提供一个恒定的电流,无论输入电压如何变化。
以下是这种电路的基本组成:
1. 一个电源:为电路提供工作电压。
2. 一个电阻:用于调节电流。
3. 一个MOSFET:用于控制电流的流动。
工作原理如下:
1. 当输入电压增加时,MOSFET的栅极电压也会增加,这会导致MOSFET的导通电阻减小,从而增加电流的输出。
2. 当输入电压减小时,MOSFET的栅极电压也会减小,这会导致MOSFET的导通电阻增大,从而减少电流的输出。
3. 由于电阻的存在,无论输入电压如何变化,MOSFET的栅极电压都会保持在一定的值,从而保证电流的恒定。
这种电路广泛应用于电子设备中,如电源供应器、恒流源、开关电源等。
三极管简易恒流电路英文回答:## Simple Transistor Constant Current Circuit.A simple transistor constant current circuit can be constructed using a few basic components. These circuits are often used in applications where a constant current is required, such as in LED drivers or battery chargers.The basic circuit consists of a transistor, a resistor, and a voltage source. The transistor is connected in a common-emitter configuration, with the resistor connected between the collector and emitter terminals. The voltage source is connected between the base and emitter terminals.The current through the circuit is determined by the value of the resistor. The higher the resistance, the lower the current. The transistor acts as a current amplifier, amplifying the small base current into a larger collectorcurrent.The circuit can be modified to provide a more precise current by adding a feedback resistor between the collector and base terminals. This feedback resistor helps tostabilize the current by reducing the effects of transistor variations.中文回答:## 三极管简易恒流电路。
两个pnp管恒流源电路
恒流源电路是一种常用的电子电路,主要用于控制电流的稳定输出。
在恒流源电路中,两个Pnp管恒流源电路是一种常用的电路类型,本文将对其进行详细介绍。
两个Pnp管恒流源电路包括两个Pnp晶体管和若干个电阻元件。
其中,Pnp晶体管是电路中的关键元件,主要用于控制电流的稳定输出。
电路的基本构成如下图所示:

两个Pnp管恒流源电路主要基于Pnp晶体管的工作原理,利用反馈机制来保持电流恒定。
其具体工作原理如下:
1. 当输入信号为低电平时,Q1管截止,Q2管导通,并将电流注入电路中。
3. 通过反馈电路来保持电流恒定,保证输出电流不受电阻值变化的影响。
1. 可以提供稳定的电流输出。
2. 电路结构简单,易于实现。
3. 具有高精度和高稳定性。
4. 适用于多种应用领域,如电子设备、测量仪器、光学器件等。
综上所述,两个Pnp管恒流源电路是一种常用的电路类型,通过利用反馈机制实现电
流的稳定输出。
它具有优秀的性能和广泛的应用领域,在工程实践中得到了广泛的应用。
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻,采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简洁,可靠性好,组合方便,经济实用,适用各种LED头灯,日光灯,路灯;车船灯,太阳能LED庭院灯;LED显示屏等对恒流的需求。
是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降,即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。
该特性在发光应用上是个致命的缺陷,直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。
比如,常温25℃时LED最佳工作电流20mA,当环境温度升高到85℃时,PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA~37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加,称为亮度饱和。
更为严重的是,温度的上升,引起光谱波长的偏移,造成色差。
如长时工作在此高温区还将引起器件老化,发光亮度逐步衰减。
同样,当环境温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到应用场所所需的照度。
为了避免上述特性带来的不足,一般在LED灯的相关产品上,通常采用如下措施:1.将LED装在散热板上,或风机风冷降温。
2.LED采用恒流源的供电方式,不因LED随温度上升引起使回生电流增加,防止PN结恶性升温。
或这两种方法并用。
实践证明,这两种方法用于大功率LED灯(如广告背景灯、街灯)。
确实是行之有效的措施。
但当LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命不取于LED,而取决整个系统的某块“短板”;有没有吸引眼球的价格。
用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题,既经济又实用。
我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联,互补成一个温度系数极小电阻型负载。
一旦工作电压确定后,串联回路中的电流,将不会随温度变化而变化,通俗地讲,当LED随温度升高电流增加时,热敏电阻也随温度升高电阻变大,阻止了回路电流上升,当LED随温度下降电流减小时,热敏电阻也随温度下降电阻变小,阻止了回路电流的减少,如匹配得当,当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时,LED的最佳工作电流不会明显变化,见图1电流曲线Ⅱ。
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻,采用热敏电阻补偿法的LED恒流源,具有电路简洁,可靠性好,组合方便,经济实用,适用各种LED头灯,日光灯,路灯;车船灯,太阳能LED庭院灯;LED显示屏等对恒流的需求。
就是专门针对LED 照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降,即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。
该特性在发光应用上就是个致命的缺陷,直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。
比如,常温25℃时LED最佳工作电流20mA,当环境温度升高到85℃时,PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA~37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加,称为亮度饱与。
更为严重的就是,温度的上升,引起光谱波长的偏移,造成色差。
如长时工作在此高温区还将引起器件老化,发光亮度逐步衰减。
同样,当环境温度下降至-40℃时,结电压VF上升,最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA,发光亮度也随电流的减少而降低,达不到应用场所所需的照度。
为了避免上述特性带来的不足,一般在LED灯的相关产品上,通常采用如下措施:1、将LED装在散热板上,或风机风冷降温。
2、LED采用恒流源的供电方式,不因LED随温度上升引起使回生电流增加,防止PN结恶性升温。
或这两种方法并用。
实践证明,这两种方法用于大功率LED灯(如广告背景灯、街灯)。
确实就是行之有效的措施。
但当LED灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了:散热板与风冷能否集成在一个普通灯头的空间内;采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路,它的寿命不取于LED,而取决整个系统的某块“短板”;有没有吸引眼球的价格。
用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题,既经济又实用。
我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联,互补成一个温度系数极小电阻型负载。
一旦工作电压确定后,串联回路中的电流,将不会随温度变化而变化,通俗地讲,当LED随温度升高电流增加时,热敏电阻也随温度升高电阻变大,阻止了回路电流上升,当LED随温度下降电流减小时,热敏电阻也随温度下降电阻变小,阻止了回路电流的减少,如匹配得当,当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时,LED的最佳工作电流不会明显变化,见图1电流曲线Ⅱ。
单片机恒流源电路1. 引言单片机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。
它广泛应用于各种需要精确控制电流的场合,例如LED照明、电池充放电等。
本文将介绍单片机恒流源电路的原理、设计和应用。
2. 原理单片机恒流源电路的基本原理是通过反馈控制,使得输出端所连接的负载上得到稳定的恒定电流。
其主要组成部分包括单片机、运放、功率晶体管和负载。
2.1 单片机单片机是整个系统的核心控制器,负责监测并调节输出端的电流。
它通过读取传感器或外部输入信号,并根据预设的控制算法来生成对应的PWM信号。
2.2 运放运放作为一个比较器,将单片机产生的PWM信号与参考电压进行比较,并生成相应的控制信号。
运放还可以起到缓冲作用,提高系统稳定性。
2.3 功率晶体管功率晶体管是负责调节输出端负载上的电流大小。
它的导通与截止由运放控制信号来控制。
当运放输出高电平时,功率晶体管导通,电流流过负载;当运放输出低电平时,功率晶体管截止,负载上无电流通过。
2.4 负载负载是单片机恒流源电路的输出端,可以是LED灯、电阻等。
通过调节输出端的负载来实现对恒定电流的控制。
3. 设计步骤设计一个单片机恒流源电路需要经历以下几个步骤:3.1 确定需求首先需要明确所需的恒定电流大小和输出端所连接的负载类型。
根据需求确定所需的最大输出电流和最大功耗。
3.2 选择元件根据需求选择合适的单片机、运放和功率晶体管。
考虑到系统稳定性和功耗要求,应选择性能优良且适合应用场景的元件。
3.3 连接和布局按照原理图将选好的元件连接起来,并进行布局设计。
合理安排元件位置,保证信号传输路径短且互不干扰。
3.4 编程调试使用相应的开发工具对单片机进行编程,实现恒流源电路的控制算法。
通过调试和测试,确保系统能够稳定输出恒定电流。
3.5 系统优化根据实际应用需求,对系统进行优化。
例如添加过流保护、过温保护等功能,提高系统的可靠性和安全性。
4. 应用举例单片机恒流源电路在实际应用中有广泛的用途。
mos管恒流源电路
摘要:
1.简介
2.mos 管恒流源电路的基本原理
3.mos 管恒流源电路的分类
4.mos 管恒流源电路的应用领域
5.mos 管恒流源电路的发展趋势和前景
正文:
mos 管恒流源电路是一种利用mos 管的导通电阻特性来实现恒定电流输出的电路。
在现代电子技术中,恒流源电路被广泛应用于各种电子设备和仪器中,如电源、放大器、振荡器等。
mos 管恒流源电路的基本原理是利用mos 管的导通电阻特性来控制电流。
当mos 管的栅极电压达到一定值时,mos 管进入导通状态,此时电流可以通过mos 管的漏极和源极形成恒定电流输出。
mos 管恒流源电路可以分为两类:一类是电压控制型,另一类是电流控制型。
电压控制型恒流源电路的栅极电压是恒定的,而电流控制型恒流源电路的栅极电流是恒定的。
mos 管恒流源电路的应用领域非常广泛。
例如,在电源系统中,恒流源电路可以用于提供稳定的输出电流,以保证电源系统的稳定运行。
在放大器中,恒流源电路可以提供稳定的偏置电流,以保证放大器的稳定性和线性度。
随着电子技术的不断发展,mos 管恒流源电路也在不断进步。
未来,mos
管恒流源电路将朝着更小、更轻、更节能的方向发展,以满足电子设备对恒流源电路的不断增长的需求。
总的来说,mos 管恒流源电路是一种重要的电子电路,它在现代电子技术和仪器中发挥着重要的作用。
运放恒流源电路详解一、引言运放恒流源电路是一种常见的电子电路,用于产生一个稳定的恒定电流源。
它广泛应用于各种电路设计中,例如电流源、电流比较器、电流控制器等。
本文将详细介绍运放恒流源电路的原理、设计和应用。
二、原理运放恒流源电路是利用运放的高开环增益和负反馈原理来实现稳定的恒定电流源。
这种电路通常由一个运放、一个电阻和一个负载组成,如下图所示:+--| R |--+| |Vref --- R1 R2 Vout| |+---+---+|FeedbackResistor•Vref为参考电压,用于确定输出电流的大小。
•R1和R2是电阻,用于确定反馈电压和输出电流之间的关系。
•Feedback Resistor是负载电阻,用于产生稳定的输出电流。
当输入电压Vref变化时,运放将调整输出电压Vout,使得负载电阻两端的电压保持不变。
这样,由恒流源电路输出的电流就能够保持恒定。
三、设计设计运放恒流源电路的关键是合理选择电阻值和参考电压。
以下是一个简单的设计步骤:1. 确定负载电流首先确定所需的输出电流。
根据应用要求和电路需求,确定输出电流的大小。
2. 选择参考电压根据所需的输出电流和参考电压之间的关系,选择合适的参考电压值。
3. 选择电阻选择合适的电阻值,使得负载电流和参考电压之间的关系满足要求。
4. 确定运放类型根据设计要求,选择合适的运放类型。
常用的运放类型有单电源运放和双电源运放,选择时需要考虑电源供电方式和输出要求等因素。
5. 确定运放参数根据所选运放的参数,确定运放的增益、输入电阻和输出电阻等特性。
四、应用运放恒流源电路广泛应用于各种电子电路设计中,下面是一些常见的应用场景:1. 电流源运放恒流源电路可以用作独立的电流源,提供稳定的电流输出。
2. 电流比较器将两个运放恒流源电路连接在一起,可以实现电流比较功能。
3. 电流控制器运放恒流源电路可以用于电流控制,将输出电流限制在一定范围内。
4. 自适应电源将运放恒流源电路与其他电源电路结合使用,可以实现自适应电源功能。
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。
图1-36是用运放构成的可控双向恒流源电路。
电路中,运放A1接成同相输入放大器,它的闭环增益很低,以得到深度负反馈,运放A2接成电压跟随器,它把输出电压Vsc传到A1的同相输入端,在这里与输入信号电压Vsr相加。
由于A2做同相输入放大器,其输入阻抗很高,输入偏置电流可忽略,流过R0的电流基本上就是输出电流Isc。
由此可见,Isc的极性取决于信号电压Vsc的极性,其大小可由Vsr和R0调节。
它是由于测量晶体管的β值和二极管的反向击穿电压时,需要的电流大小及方向都可控的恒流源电路。
图1-37是采用三个运放构成的可调电流源电路,输出电流可以保持在适当的精度范围内。
电路使用的有源防窥来使R1两端压降等于输入端所加的基准电压Vref,因此输出电流等于Vref/R1.为使R1两端电压保持恒定,由差分放大器A2通过射随器A3监测R1两端电压,此蒂娜呀经A2的输出加到比较器A1的反相输入端,由A1将它与基准电压Vref进行比较,使A1的输出电压增加或减小,直至达到平衡为止,于是Vr1=Vref。
射随器A3具有很高的输入阻抗,不会给流过R1的电流带来附加的负载电流。
由于控制环路的延时较长,故用C1对A3进行频率补偿,只要满足R2=R3=R4=R5,就会获得很好的性能。
若要改变输出电流,可将R1换成总阻值与之相近的串联固定电阻与可变电阻,调节可变电阻即可改变输出电流。
图1-38是采用运放构成的提供精密基准电压的电路。
电路中,R1、R2、R3、VDw接成桥路,运放A1的两输入端接在一对对角线上。
在电桥平衡时,R2上的电压Vr2等于稳压管VDw 的5.6V稳定电压,因A1的输入阻抗很高,所以,R2上的电流绝大部分流向R3,即为5.6V,所以输出端恶意提供11.2V的基准电压Vsc。
若Vsc变动,A1可迅速将其调整。
假设Vsc升高,则Vr2可升高同样的幅度,而Vr因R2、R3的分压,升高的幅度较小,所以Vr2>Vr3,Vsc回降。
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。
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。
六种常见恒流源电路图与解析
时间:2011-07-24 21:42:44 来源:作者:
对比几种V/I电路,凡是没有三极管之类的单向器件,都可以实现交流恒流,加了三极管之后就只能做单向直流恒流了。
当然可以用功率放大器扩展输出电流。
第四和第五种是建立在正负反馈平衡的基础上的,电阻的误差而失去平衡,会影响恒流输出特性,也就是说,输出电流会随负载变化。
而其他几种电路中电阻的误差只会影响输出电流的值,而不会影响输出特性。
如果输出电流大,或者嫌三极管的集电极电流和发射极电流不相等,可以把三极管换成MOSFET。
在工作中需要用到恒流源电路,应急中找电路图自己搭建了一个,下面是六种常见恒流源电路解析:
这几种电路都可以在负载电阻RL上获得恒流输出;
第一种由于RL浮地,一般很少用;
第二种RL是虚地,也不大使用;
第三种虽然RL浮地,但是RL一端接正电源端,比较常用;
第四种是正反馈平衡式,是由于负载RL接地而受到人们的喜爱;
第五种和第四种原理相同,只是扩大了电流的输出能力,人们在使用中常常把电阻R2取的比负载RL大的多,而省略了跟随器运放;
第六种是本人设计的对地负载的V/I转换电路;
后边两种是恒流源电路。
几种由运放构成的恒流源的电路接法
这几种电路都可以在负载电阻RL上获得恒流输出
第一种由于RL浮地,一般很少用
第二种RL是虚地,也不大使用
第三种虽然RL浮地,但是RL一端接正电源端,比较常用
第四种是正反馈平衡式,是由于负载RL接地而受到人们的喜爱第五种和第四种原理相同,只是扩大了电流的输出能力,人们在使用中常常把电阻R2取的比负载RL大的多,而省略了跟随器运放第五种是本人想的电路,也是对地负载
后边两种是恒流源电路
对比几种V/I电路,凡是没有三极管只类的单向器件,都可以实现交流恒流,加了三极管之后就只能做单向直流恒流了
第四和第五是建立在正负反馈平衡的基础上的,如果由于电阻的误差而失去平衡,会影响恒流输出特性,也就是说,输出电流会随负载变化
而其他几种电阻的误差只会影响输出电流的值,而不会影响输出特性
如果输出电流大,或者嫌三极管的集电极电流和发射极电流不相等,可以把三极管换成MOSFET。
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。
与之相配套的散热器体积大大减小,同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。
因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。
缺点:开关电源的控制电路结构复杂,输出纹波较大,在有限的时间内实现比较困难。
方案二:采用集成稳压器构成的开关恒流源系统电路构成如图1.2所示。
MC7805为三端固定式集成稳压器,调节,可以改变电流的大小,其输出电流为:,式中为MC7805的静态电流,小于10mA。
当较小即输出电流较大时,可以忽略,当负载电阻变化时,MC7805改变自身压差来维持通过负载的电流不变。
图 1.2 采用集成稳压器件的恒流源电路优点:该方案结构简单,可靠性高缺点:无法实现数控。
方案三:单片机控制电流源该方案恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成,其电路原理图如图1.3所示。
利用功率MOSFET的恒流特性,再加上电流反馈电路,使得该电路的精度很高。
图1.3 恒流源电路该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。
通过键盘预置电流值,单片机输出相应的数字信号给D/A转换器,D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器,控制主电路电流大小。
实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号,A/D转换后将信号反馈到单片机中。
单片机将反馈信号与预置值比较,根据两者间的差值调整输出信号大小。
这样就形成了反馈调节,提高输出电流的精度。
本方案可实现题目要求,当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性,而且精度较高。
基于上述方案比较和题目的要求,采用了方案三。
二、详细软硬件设计根据题目要求和上述论证,确定的系统框图如图2.1。
图2.1 系统框图硬件连接图如图2.2,本系统中SPCE061A的IOA8~15,IOB12~15为复用端口。
图2.2 系统硬件连接图1、硬件设计<1)单片机控制电路本系统采用SPCE061A单片机作为控制核心。
SPCE061A是16位单片机,指令周期短,工作速率快,功耗低,具有丰富的片上资源,集成了可编程音频处理电路,可以在线下载,易于调试。
尤其是其语音播放功能对增加语音报警功能提供了很大的方便。
<2)A/D,D/A接口设计根据题目要求,数控直流恒流源的精度为1mA,所以至少需要11位的A/D转换器和D/A转换器。
A/D转换采用BB公司的ADS7816构成的转换电路,如图2.3。
ADS7816是12位串行模/数转换器,采样频率高达200kHz,转换所需时间短,转换精度高。
ADS7816转换器将采样电阻上的电压转换成数字信号反馈给单片机,单片机将此反馈信号与预置值比较,根据两者间的差值调整输出信号大小。
这样就形成了反馈调节,提高输出电流的精度。
同时,A/D采样回来的电流经过单片机处理传送到LCD,可以显示当前的实际电流值。
图2.3 A/D接口电路D/A转换采用12位DAC7625P构成的转换电路,如图2.4。
DAC7625P具有较高的精度。
D/A转换电路主要负责把单片机输出的控制信号送给高精度运算放大器,控制电流源输出电流大小。
图2.4 D/A接口电路设D/A转换器的参考电压为,键盘输入数字量为D,D/A转换输出的模拟电压 =。
选择参考电压=2.5V,采样电阻 1.2207。
当输入数字量加1,模拟增加量△V= V=0.61mV则输出电流变化=0.5mA即D/A转换器数字输入量每增加数值1,恒流源输出电流增加0.5mA。
因此为实现步进功能,每按一次步进"+"键,单片机送给D/A转换器的输入数字量D加2,从而输出电流加1mA,实现了电流步进1mA的要求。
步进减1mA同理。
当键盘设置输出电流大小为I时,单片机送给D/A转换器的数字量为 2×I,使得电流源电路输出电流为I。
然而这只是理想情况,实际电路因为种种原因,实际输出电流不会完全等于理论计算值,此时电流反馈控制起了关键作用。
单片机通过分析A/D转换的数值,得到电路实际输出的电流大小,对D/A转换器的给定数字量进行调整,使得输出电流大小更精确。
<3)恒流源电路恒流源电路是系统的重要组成部分,其电路原理图如图2.5所示。
主要由高精度运算放大器,MOSFET,采样电阻等组成。
图2.5 恒流源电路根据运放特性可得:MOSFET的电流D/A转换器输出的控制电压加在运算放大器正输入端,控制负载中流过的电流。
采样电阻选用康铜丝,以减少因温度变化而引起的采样电阻阻值的变化。
采样电阻将输出电流转换为电压信号,供A/D转换用。
设计中A/D、D/A转换器的参考电压都为2.5V,电路中流过的电流最大值为2000mA,因此正常情况下电阻阻值应为2500mV/2000mA=1.25。
考虑到系统的步进功能,当D/A 转换的数字输入加1时,其模拟输出增加量△V= ,与此同时采样电阻上的电压也相应增加相同的数值,令其输出电流增加0.5mA,则计算得采样电阻阻值为:运算放大器的输出控制着MOSFET的VGS,因此运算放大器输出的稳定性将直接决定系统输出电流的稳定性;同时,运算放大器还决定着系统输出电流的精度。
为了满足系统的精度及纹波要求,选用精密运算放大器OP07C。
<4)键盘及LCD显示电路系统中采用普通的4×4键盘实现电流的设计和调节。
4×4键盘原理图如图2.6所示。
键盘包括下列功能:S1:程序复位;S2:液晶复位;Set:设定;0~9预置输入;"+ ":电流上调;"-":电流下调;Enter:确认。
从0~9预置键中输入预置电流值,确认后便可通过液晶显示出预置电流值。
上调键 "+"和下调键 "-"分别用来控制电流以步进1mA增减,电流变化通过液晶显示出来。
图2.6 4×4键盘原理图液晶显示器选用凌阳公司的SPLC501液晶模组,SPLC501是128×64的点阵LCD,其内部自带驱动电路,外围电路非常简单,因为凌阳公司提供了驱动程序,使得编程也相当简单。
在本设计中用它来显示电流的给定值、实际测量值以及系统工作状态。
LCD 的接口电路如图2.7所示。
图2.7 液晶接口电路<5)系统电源因为系统对电流的精度及纹波要求较高,而系统电源的精度及稳定度在很大程度上决定了系统的性能,因此系统电源的设计是整个系统中的重要部分。
为了防止恒流源电路中的较大电流对控制部分产生干扰,将控制部分的电源和恒流源电路电源分成独立的两部分,分别由两组变压器供电,电路如图2.8所示。
图2.8 自制电源原理图控制部分:220V电压经变压器输出两组独立的交流10V电源和一个交流15V电源。
其中一路交流10V电源经整流、滤波、7805稳压后输出+5V电压,给CPU和LCD供电;第二路交流10V电源经整流、滤波、7805稳压后输出-5V<正端接地)电压为运算放大器提供负工作电源。
交流 15V输出电压经整流、滤波、7812稳压输出+12V电压,为运算放大器提供正工作电源,同时此+12V 电源经过参考电源芯片MC1403,输出+2.5V电压做为A/D,D/A的参考电压。
恒流源电路电源:220V电源经变压器降压输出交流19V电压,再经过整流、滤波、78H15稳压后输出+15V电压,直接作为恒流源电路电源。
2.软件设计软件系统的任务主要有A/D转换、D/A转换、步进加减、键盘扫描、液晶显示、语音报警等功能。
为了将所有任务有序的组织起来,软件系统采用前后台结构。
SPCE061A单片机拥有独立的时基发生器,无需占用定时器。
系统设置了一个1024Hz 的时基中断,为整个系统提供一个统一的运行节拍,保证了各个任务能有条不紊的工作。
对时间没有实时要求的任务如键盘扫描、液晶显示,放在主循环中。
A/D,D/A转换任务需要定周期运行,放在时基中断服务子程序中运行。
有效的保证了重要任务能及时被执行。
<1)主程序系统加电后,主程序首先完成系统初始化,其中包括I/O口,中断系统,定时器/计数器等工作状态的设置,系统变量赋初值等工作;完成系统初始化后打开中断;随之进入键盘扫描程序。
键盘扫描获取键值后根据键值,完成设定预置电流值,步进加减,并通过LCD显示输出电流值及系统是否正常工作信号。
主程序流程图如图2.9所示。
图2.9 主程序流程图<2)时基中断服务子程序时基中断服务子程序流程图如图2.10所示。
在此中断服务程序中控制进行A/D和D/A转换图2.10 时基中断服务子程序<3)A/D转换程序A/D转换器ADS7816的接口形式为位串行接口,因此在对ADS7816进行操作时需要考虑到时序问题,ADS7816的控制流程图如图2.11所示。