在一些電流波動的場合總需要用到限流,然而限流電路有多種,有些地方對成本敏感又需要有一定控制精度,推薦用下面介紹的三極管做簡單限流。
下圖主要利用了三極管組合負反饋的限流應用,用RS采樣電阻上的電壓經過R2去調整三極管Q2 CE極電流進而分流三極管Q1 基極電流Ib,從而調整Q1集電極電流 Ic1,當RS采樣電壓Vrs>Q1 基極電壓Vb1時,開始進入負反饋調整,直至Vrs = Vb1 。
三極管負反饋限流電路原理
下面通過實例比較限流前和限流后的變化。首先沒有恒流時,按下圖參數設置,假設Vb1=0.6V時,Ib1 = (12 - 0.6)/(1K+1.5Ω)≈ 11.4mA,流過負載RL電流Ic1 = 11.4mA * 50 = 570mA。當電源電壓從10~14V變化時變化時,負載電流的變化為 470mA~670mA變化,可見16.7%的變化還是挺大的。
無負反饋限流
接下來看下加了負反饋之后,按下圖參數設置,假設Vb1=0.6V,Q1基極起始電流Ib1 = (12 - 0.6)/(1K+1.5Ω)≈ 11.4mA,Q1發射極電流 Ie1 = Ic1 + Ib1 = 11.4mA * 50 + 11.4mA = 581.4mA, RS采樣電壓Vrs = Ie1 * RS = 1.162V ,Vrs > Vb2此時Q2 CE極開始導通分流一部分Q1基極電流Ib1,進而Ib1下降,Q1發射極電流Ie1下降,采樣電阻RS上電壓下降,經過不斷的反饋調整后采樣電阻RS上的電壓最終被調整限制在0.6V,Q1發射極電流Ie1 = 0.6V / 1.5Ω = 400mA,即負載RL電流被穩定在Ie1 - ib1 = 400-11.4=388.6mA。
有負反饋限流
從上面計算可以反推供電電壓,Ib1 + Ib1*50 = 400,即Ib1≈7.84mA。(Vcc - 0.6 - 1.5*0.4)/ (1K + 1.5)= Ib1,解方程Vcc≈9V。也就是理論上電源電壓只要>9V就可以恒定負載電流不變,但過高電壓會造成R1和Q2功耗增加,通常控制電源電壓變化在20%內應用。
此電路同時也存在諸多缺陷:大電流時采樣電阻RS功耗大,Q2分流過多容易發熱,三極管Vb受溫度影響變化導致電流控制一致性變差等。
此電路主打簡單低成本,在精度要求不高又需要做一定范圍的電流場合可以考慮此電路應用,通常做好元器件散熱,電流< 500mA,一般精度能控制在10%以內。
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