三晶體管電流源覆蓋寬范圍

　　本設(shè)計(jì)實(shí)例是一個(gè)2線式電流調(diào)節(jié)器(圖1)，它在性能和器件數(shù)目之間達(dá)到了很好的平衡。通過使用三個(gè)晶體管、三個(gè)電阻和一個(gè)LED燈，可實(shí)現(xiàn)很好的調(diào)節(jié)效果(在大部分電壓范圍內(nèi)準(zhǔn)確度好于1%)、較低的工作電壓(通常為1.2V)，以及比復(fù)雜度相同的其他電路更理想的溫度系數(shù)(0.07%/K)。

　　它可在從幾十毫安到幾安的電流范圍下運(yùn)行。要找到合適的器件并不困難，例如，LM10可用來制作性能更高的電路，但該IC沒有很多廠商可供貨，因此很可能出現(xiàn)停產(chǎn)。

　　圖1:2線式電流調(diào)節(jié)器。

　　紅外LED用作約1.05V的基準(zhǔn)，由自舉電流源Q1驅(qū)動(dòng)。Q2和Q3形成主電流調(diào)節(jié)器。R1提供啟動(dòng)電流，R2設(shè)定參考電流的大小，R3設(shè)定流過Q2的電流，其控制流過調(diào)節(jié)器的99%的電流。在啟動(dòng)時(shí)，R1的所有電流流入Q3的基極，其反過來使Q1和Q2導(dǎo)通，從而為Q3提供更多電流。這一情況將持續(xù)到D1開始導(dǎo)通且R3的電流形成足夠電壓來開始關(guān)閉Q3,從而產(chǎn)生負(fù)反饋。由于Q3調(diào)節(jié)Q2的電流，它也調(diào)節(jié)Q1的電流-其獲得相同偏置，但其發(fā)射極電阻R2將電流縮小。此時(shí)，Q1和Q2的電流將穩(wěn)定在R3或R2(較小程度上)所設(shè)定的值上。

　　維持Q1電流恒定要求其熱耦合到Q2，因?yàn)镼2將耗散掉電路內(nèi)大部分功率。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)最容易的方式是Q1和Q2采用相同的晶體管，并將Q1和Q2通過螺栓固定在散熱器兩邊。此外，還可將Q1黏附在Q2上。在低電流情況下，可選用一個(gè)雙晶體管。第四種選擇是放棄熱跟蹤，通過降低R1來進(jìn)行補(bǔ)償。由于Q2的耗散功率將是電壓的函數(shù)，這使Q1的電流降低也為電壓的函數(shù)，從而可以通過R1進(jìn)行補(bǔ)償。但是，所有四種方法將在電源突然發(fā)生變化時(shí)導(dǎo)致熱瞬變，最后一種方法造成的熱瞬變幅度最大且時(shí)間最長。

　　Q2 的電流由D1 的電壓和Q3 的VBE(通常為0.3V~0.4V)之間的差值除以R3,即(VD1-VBE)/R3設(shè)定。D1正向電壓的溫度系數(shù)幾乎與Q3的相同(相差0.25mV/K)，從而使調(diào)節(jié)器的總溫度系數(shù)約為0.07%/K。由于R3一般只有幾歐姆或更低，通過縮小R2來縮小電流最容易實(shí)現(xiàn)，縮小R2將改變D1的電流，從而改變R3的電壓。

　　由于啟動(dòng)電流非常小，R1的阻值在很多情況下可能為幾兆歐;當(dāng)D1未導(dǎo)通時(shí)，反饋完全為正。R2通常為200Ω~300Ω;由于Q2和Q3的增益相乘，即使主傳導(dǎo)電流為幾安，Q1和D1的電流也僅需1mA左右。

　　對(duì)于測(cè)試電路，電流在1.2V時(shí)下降5%。最低電壓由VD1和Q1和Q3的Vsat設(shè)定。應(yīng)當(dāng)選擇飽和電壓較低的晶體管(例如Q3選擇2N3904,Q1和Q2選擇MJE210)。該最低電壓將隨著溫度而變化：在溫度較高時(shí)下降，在溫度較低時(shí)上升。主傳導(dǎo)晶體管使用了一個(gè)PNP,但電路可輕易地轉(zhuǎn)化成全為NPN。

　　將D1短接可關(guān)閉調(diào)節(jié)器;電流將會(huì)下降至僅流經(jīng)R1的量值。