恒流源是在硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)用的電路結(jié)構(gòu)

恒流源是在硬件設(shè)計(jì)中應(yīng)用相當(dāng)多的電路結(jié)構(gòu)之一，小結(jié)一下。

電流的產(chǎn)生離不開電壓和電阻，最簡單的恒流結(jié)構(gòu)就可以利用固定電壓和固定電阻來產(chǎn)生，比如二極管的導(dǎo)通電壓基本固定，配合電阻就可以產(chǎn)生最簡單的恒流源結(jié)構(gòu)。但是BE結(jié)的電壓隨溫度變化太大，基本無法實(shí)用。倒是可以作為溫度檢測電路。

那我們用一個(gè)電壓更穩(wěn)定的源，LM117是一個(gè)LDO，內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為1.25V，即R3兩端電壓為1.25V，這個(gè)基準(zhǔn)電壓內(nèi)部經(jīng)過溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)輸出，所以精度和穩(wěn)定性較好。如LM431基準(zhǔn)源也是常用在恒流結(jié)構(gòu)中的芯片之一。

上圖可以看出溫度系數(shù)約為0.1uA/℃，遠(yuǎn)好于簡單的PN結(jié)結(jié)構(gòu)。但是因?yàn)長DO本身的靜態(tài)電流，恒流輸出的精度受到影響，所以更小的靜態(tài)電流能夠得到更高的電流精度，目前低功耗的LDO靜態(tài)電流可以達(dá)到1uA以下。

在簡單的PN結(jié)方案中針對(duì)溫漂的問題可以通過引入負(fù)反饋來進(jìn)行穩(wěn)定調(diào)節(jié)，這是最常用的的恒流源結(jié)構(gòu)，簡單而精度高。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，雙電源的運(yùn)放可以保證在輸出微小電流時(shí)有更好的特性。

該電路還可以改進(jìn)為低端輸出結(jié)構(gòu)，輸出的精度避免了上圖高端輸出時(shí)受到三極管基極電流的影響，另外還可以利用MOS管的低柵極電流特性替換三極管。

利用運(yùn)放的輸出電流能力也可以設(shè)計(jì)小電流恒流源，同樣是利用負(fù)反饋結(jié)構(gòu)。

而針對(duì)恒流源重要的溫度系數(shù)，則可以利用補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)“零溫漂”，如：

這里227uV/℃為芯片LM334的輸出電流溫漂，-2.5mv/℃為二極管的溫漂系數(shù)，通過設(shè)置合適的電阻比例可以實(shí)現(xiàn)理論的零溫漂。

鏡像電流源是另一種恒流源。在IC內(nèi)部無處不在，所謂的鏡像就是利用晶體管的電流與面積成比例來由主路電源根據(jù)需求分配多個(gè)支路電流源為各部分提供偏置或者作為有源負(fù)載。

恒流驅(qū)動(dòng)在LED市場中應(yīng)用較多，其設(shè)計(jì)和原理也比較簡單，以國產(chǎn)的無錫晶源微電子的CSC8515恒流驅(qū)動(dòng)芯片為例，這是一個(gè)輸出隔離型原邊反饋LED驅(qū)動(dòng)芯片，通過采樣輸出電流，然后經(jīng)過誤差放大器調(diào)節(jié)輸出。