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作者：songzhige 搞LED電源的工程師經常提及“恒流”驅動，其實，在很多電子設備中，有許多用電設備要求供給的電流(而不是電壓)保持恒定。一般把這種能夠向負載提供恒定電流的電源稱為恒流源。所謂恒流，是一種習慣說法，并不是電流值絕對不變，只是這種變化相對的小而已，在一個規定的工作范圍內保持足夠的穩定性。 經常有人問起，看到LED驅動電源，不知道是恒壓源還是恒流源類型的。講正題之前，先在這里給大家講一個很實用的區分小技巧：看到一個LED驅動電源，先看電源的名牌參數。看輸出電壓這個關鍵參數：若它的電壓標稱是一個恒定值，則是恒壓源。如果是一個范圍值，則是恒流源。比如：有一個電源它的輸出電壓是12V，就確定這個是恒壓源，如果它標稱的是30～70V呢，那就一個恒流源。 恒流源是LED電路中經常使用的，今天把比較常見的恒流源的基本結構和特點整理一下，奉獻給論壇的網友們分享。當然，真正的恒流源電源都用的是這些結構的拓展和變換類型，或者集成IC的形式。 基本的恒流源電路，這里依據主要組成器件的不同，可分為三類：晶體管恒流源、場效應管恒流源、集成運放恒流源等。 一， 晶體管恒流源 這類恒流源以晶體三極管為主要組成器件，利用晶體三極管集電極電壓變化對電流影響小，并在電路中采用電流負反饋來提高輸出電流之恒定性，通常，還采用一定的溫度補償和穩壓措施。其基本型電路如圖1的A，B兩種類型。 
圖1晶體管恒流源的兩種基本類型 如圖1中的A圖， R1、R2分壓穩定b點電位為Vb，Re形成電流負反饋 ,輸出電流IO=(Vb-Vbe)/Re≈Vb / Re (Vb >>Vbe)。B圖的計算參考A圖。 提示1：圖1中的電路的不足就是晶體管的集射極間電阻一般為幾十千歐以上，當只需幾伏的工作電壓，采用這種恒流源電路 ,其等效內阻是非常大，功耗大，且精度不高。 實際電路中，最常用的簡易恒流源如圖2所示，用兩只同型三極管，利用三極管相對穩定的be電壓作為基準，電流數值為：I=Vbe/R1。
圖2，晶體管恒流源的改進型 提示2：圖2的這種恒流源優點是簡單易行，而且電流的數值可以自由控制，也沒有使用特殊的元件，有利于降低產品的成本。缺點是不同型號的管子，其be電壓不是一個固定值，即使是相同型號，也有一定的個體差異。同時不同的工作電流下，這個電壓也會有一定的波動。因此不適合精密的恒流需求。 二，場效應管恒流源 由場效應晶體管作為主要組成器件的恒流電路如圖3所示 .
圖3場效應管恒流源 圖3A ,R1,R2分壓穩定b點電位 , Vb =R2*VCC\(R1+R2)，而 Vgs=Vb-Id*RS Id=Idss( 1- Vgs*Vp)*2 式中Vp表示為夾斷電壓 ，Idss為飽和漏極電流。也可以去掉電源輔助回路 ,變成一純兩端網絡 ,電路如圖3 B所示 ,由圖可得Vgs =- Id*RS 提示3：這種恒流源電路的場效應管為JEFT，超低噪聲，輸出電流有JEFT決定，檢測電壓與JEFT有關。 三，集成運放恒流源 為了能夠精確輸出電流，通常使用一個運放作為反饋，同時使用場效應管避免三極管的be電流導致的誤差。典型的運放恒流源如圖4所示，如果電流不需要特別精確，其中的場效應管也可以用三極管代替如圖4B。 如圖4B中，工作時，輸入電壓Vref與輸出電流成比例的檢測電壓，Vs(Vs=Rs*Iout)相等， Is=Ib+Iout=Iout(1+1/Hfe)其中1/Hfe為誤差。
圖4集成運放恒流源 提示4：這個電路可以認為是恒流源的標準電路，除了足夠的精度和可調性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和調試。只不過其中的Vin還需要用戶額外提供。 從以上兩個電路可以看出，恒流源有個定式，就是利用一個電壓基準，在電阻上形成固定電流。有了這個定式，恒流源的搭建就可以擴展到所有可以提供這個"電壓基準"的器件上，最典型的就是利用TL431組成的恒流源電路。 TL431是另外一個常用的電壓基準，利用TL431搭建的恒流源如圖5所示，其中的三極管替換為場效應管可以得到更好的精度。
圖4利用TL431搭建的恒流源 電流計算公式為：Iout=Vref/Rs，檢測電壓根據Vref不同，即1.25V或者是2.5V不同而已。 提示5：這種恒流源電路，使用并聯穩壓器TL431，簡單實用且精度高。 有經驗的模擬電路工程師經常會用三端穩壓IC做恒流源，使用這些三端穩壓電源IC，本身精度已經很高，需要的維持電流也很小。利用三端穩壓構成恒流源，也有非常好的性價比，如圖5所示的LM317的兩種類型。
圖5LM317組成的恒流源電路 電流計算公式為：I=V/R1，其中V是三端穩壓的穩壓數值。 提示6：這種結構的恒流源，不適合太小的電流，因為這個時候，三端穩壓自身的維持電流會導致較大的誤差。 總結：恒流源的實質是利用器件對電流進行反饋，動態調節設備的供電狀態，從而使得電流趨于恒定。只要能夠得到電流，就可以有效形成反饋，從而建立恒流源。 能夠進行電流反饋的器件，還有電流互感器，或者利用霍爾元件對電流回路上某些器件的磁場進行反饋，也可以利用回路上的發光器件(例如光電耦合器，發光管等)進行反饋。這些方式都能夠構成有效的恒流源，而且更適合大電流等特殊場合，不過因為這些實現形式的電路都比較復雜，這里就不一一介紹了。 |
