恒流源是在硬件設(shè)計中應用相當多的電路結(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,基本無法實用。倒是可以作為溫度檢測電路。
那我們用一個電壓更穩(wěn)定的源,LM117是一個LDO,內(nèi)部基準電壓為1.25V,即R3兩端電壓為1.25V,這個基準電壓內(nèi)部經(jīng)過溫度補償設(shè)計和校準輸出,所以精度和穩(wěn)定性較好。如LM431基準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/℃,遠好于簡單的PN結(jié)結(jié)構(gòu)。但是因為LDO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)電流可以達到1uA以下。
在簡單的PN結(jié)方案中針對溫漂的問題可以通過引入負反饋來進行穩(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。在這個結(jié)構(gòu)中,雙電源的運放可以保證在輸出微小電流時有更好的特性。
該電路還可以改進為低端輸出結(jié)構(gòu),輸出的精度避免了上圖高端輸出時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。
利用運放的輸出電流能力也可以設(shè)計小電流恒流源,同樣是利用負反饋結(jié)構(gòu)。
而針對恒流源重要的溫度系數(shù),則可以利用補償實現(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)需求分配多個支路電流源為各部分提供偏置或者作為有源負載。
恒流驅(qū)動在LED市場中應用較多,其設(shè)計和原理也比較簡單,以國產(chǎn)的無錫晶源微電子的CSC8515恒流驅(qū)動芯片為例,這是一個輸出隔離型原邊反饋LED驅(qū)動芯片,通過采樣輸出電流,然后經(jīng)過誤差放大器調(diào)節(jié)輸出。
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原文標題:恒流源電路小結(jié)
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