恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

恒流源電路是一種電子電路，用于提供恒定的電流輸出。它被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，并在不同領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文將從原理、應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)三個(gè)方面，介紹恒流源電路的相關(guān)知識(shí)。

首先，我們來了解一下恒流源電路的原理。恒流源電路通過控制電路中的元件，使得電路輸出的電流保持在一定的恒定值。其中，核心元件是電流源，它可以提供穩(wěn)定的電流輸出。電流源可以采用不同的實(shí)現(xiàn)方式，例如電流源二極管，通過調(diào)整它的電流源電阻來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流輸出;也可以采用運(yùn)算放大器，通過負(fù)反饋的方式來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流源。

這種恒流源電路可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，例如LED照明、激光器、驅(qū)動(dòng)器等。在LED照明中，恒流源電路可以為L(zhǎng)ED提供穩(wěn)定的電流，保證LED的亮度和壽命。在激光器中，恒流源電路可以保證激光器的工作在恒定的電流下，提高其性能和穩(wěn)定性。在驅(qū)動(dòng)器中，恒流源電路可以為電機(jī)和其他負(fù)載提供恒定的電流，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

恒流源電路有許多優(yōu)勢(shì)，使得它成為電子電路設(shè)計(jì)中的重要組成部分。首先，它可以提供穩(wěn)定的電流輸出，保證設(shè)備的穩(wěn)定性和性能。無論在電流變化的環(huán)境中，還是在電壓變化的情況下，恒流源電路都可以始終輸出相同的電流，不受外界條件的影響。其次，恒流源電路可以自動(dòng)調(diào)整電流輸出，以適應(yīng)負(fù)載變化。無論負(fù)載的電阻變化如何，恒流源電路都可以自動(dòng)調(diào)整輸出電壓，以保持恒定的電流輸出。最后，恒流源電路具有較高的效率和穩(wěn)定性。通過合理的設(shè)計(jì)和選擇元件，恒流源電路可以提供低功率損耗和高工作效率。

綜上所述，恒流源電路是一種能夠提供穩(wěn)定的電流輸出的電子電路。它在LED照明、激光器、驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。恒流源電路的優(yōu)勢(shì)在于穩(wěn)定性高、自動(dòng)調(diào)節(jié)和較高的效率。通過合理的設(shè)計(jì)和選擇元件，恒流源電路可以滿足各種設(shè)備的需求，提供穩(wěn)定可靠的電流輸出。

隨著工業(yè)智能化進(jìn)程的不斷深入，嵌入式系統(tǒng)對(duì)供電的要求越來越高，對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬，對(duì)輸出電流精度要求也日益提高。如何保持寬電壓輸入而供電電流能夠保持穩(wěn)定?本文將介紹常見的電源恒流電路。

在科技高速發(fā)展的當(dāng)下，產(chǎn)品快速開發(fā)已成常態(tài)化。嵌入式系統(tǒng)的強(qiáng)大的處理能力，對(duì)電源模塊的要求越來越高，對(duì)輸入電壓范圍也越來越寬。寬電壓輸入就會(huì)導(dǎo)致供電電流隨輸入電壓變化而變化，為了全電壓輸入范圍的情況下，保證電源模塊啟動(dòng)能力的一致性，增加一個(gè)恒流電路給控制芯片供電。

理想的恒流源

理想的恒流源是電流不隨輸入電壓的變化而變化，不受環(huán)境溫度的影響，內(nèi)阻無窮大。但是，實(shí)際中的恒流電路跟理想的還是存在差距，所以要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選取合適的恒流源電路。

幾種簡(jiǎn)單的恒流源介紹

由兩個(gè)三極管組成的恒流源電路，如電路圖1。

圖1

由兩個(gè)同型號(hào)的三極管，根據(jù)三極管Vbe電壓相對(duì)穩(wěn)定，以及三極管的基極電流相對(duì)集電極電流較小的特點(diǎn)，組成一個(gè)電流相對(duì)恒定的恒流源，電流Io=Vbe/R1;這個(gè)恒流源沒有用到特殊器件，兩個(gè)三極管和兩個(gè)電阻組成，成本低，電流Io可調(diào);缺點(diǎn)是Vbe的大小會(huì)隨電流及溫度的變化而變化，電流大Vbe大，溫度低Vbe大，所以不適合用在精度要求高的地方。

由穩(wěn)壓管組成的恒流源電路，如電路圖2。

圖2

此恒流電路主要是運(yùn)用了穩(wěn)壓二極管上的電壓較穩(wěn)定特性，以及三極管Vbe的穩(wěn)定性，組成的恒流電路，Io=(Vd-Vbe)/R3;此電路優(yōu)點(diǎn)是成本低，電流可調(diào)，缺點(diǎn)是溫度特性差，穩(wěn)流精度不高，適用于對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。

由三端穩(wěn)壓器組成的恒流源，如電路圖3。

圖3

三端穩(wěn)壓器提供一個(gè)恒定電壓Vout，組成一個(gè)恒流源，Io=Vout/R1。

以上都是一些比較常見的簡(jiǎn)單的恒流源，而且有一個(gè)共性，穩(wěn)壓精度都不高，電流Io也不大。除了以上列舉的幾個(gè)，還有其他類似的恒流源，但萬變不離其宗，都是以一個(gè)恒壓源為基準(zhǔn)組成，在此就不一 一列舉。

在應(yīng)用過程中，如果需要高精度、大電流的恒流源，可以使用一個(gè)運(yùn)放，組成一個(gè)高精度、大電流的恒流源，如電路圖4。

圖4

使用運(yùn)放組成的恒流源，Io=Vref/R1。

恒流源在電源模塊中的應(yīng)用

在模塊電源中，小功率電源的短路保護(hù)一般不外接短路保護(hù)電路，這種模塊的特點(diǎn)是功率小，體積小，成本低;適合當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng);然而它們本身存在一個(gè)致命的特點(diǎn)，短路保護(hù)功能和啟動(dòng)能力存在矛盾，啟動(dòng)能力強(qiáng)，短路保護(hù)就會(huì)變差;短路保護(hù)變強(qiáng)，啟動(dòng)能力就會(huì)變?nèi)?。特別是在需要超寬電壓范圍輸入的情況下，啟動(dòng)能力跟短路能力更不好兼容。

舉個(gè)例子，18～72VDC輸入，15W輸出的模塊電源，如果是用電阻加電容組成RC啟動(dòng)電路如圖5，電阻R1電流會(huì)隨輸入電壓的變化，低壓和高壓短路時(shí)，打嗝周期會(huì)相差很大，短路功率高壓輸入時(shí)會(huì)較大;調(diào)好低壓?jiǎn)?dòng)能力和短路保護(hù)后，高壓短路保護(hù)就會(huì)變差，啟動(dòng)能力超強(qiáng)，反過來調(diào)好高壓?jiǎn)?dòng)和短路能力，低壓的短路保護(hù)能力很好，但是，啟動(dòng)能力很差，會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)不良現(xiàn)象。

圖5

為了解決以上矛盾，把啟動(dòng)電路改為用一個(gè)恒定電流的電路替代，如圖6，輸入電流基本不會(huì)隨輸入電壓的變化而變化，在高低壓輸入的情況下，電源模塊輸出短路時(shí)的短路周期較近。

圖6

如圖7、8所示，是采用了恒流電路，測(cè)試的短路波形圖，用恒流電路替代電阻啟動(dòng)解決了啟動(dòng)和短路的矛盾。

圖7

圖8

恒流源的實(shí)現(xiàn)可以通過兩種方式：對(duì)輸出電流進(jìn)行處理、對(duì)輸入電流進(jìn)行處理保證輸出能夠?qū)崿F(xiàn)恒流。對(duì)于前者主要作用為使輸出電流保持平穩(wěn)，可以通過三極管、三端穩(wěn)壓等器件進(jìn)行穩(wěn)流，雖成本較低且電路簡(jiǎn)單但整體效果不是很理想;對(duì)于后者輸入電流基本不會(huì)隨輸入電壓的變化而變化，可以使輸出從而實(shí)現(xiàn)恒流。