一、恒流源概述

　　恒流源是指在功率范圍內(nèi)，對(duì)外輸出的電流基本是恒定的。

　　二、恒流源特點(diǎn)

　　不因負(fù)載(輸出電壓)變化而改變;

　　不因環(huán)境溫度變化而改變;

　　內(nèi)阻為無限大 (以使其電流可以全部流出到外面);

　　能夠提供恒定電流的驅(qū)動(dòng)電路即為恒流源驅(qū)動(dòng)電路。

　　三、恒流源應(yīng)用

　　在LED驅(qū)動(dòng)電路中常見恒流源驅(qū)動(dòng)。 由于在電路中給LED供電的電源電壓不同， 以及LED正向電壓的不同，為了確保LED最佳的性能和長久的工作壽命，就需要一個(gè)有效的恒流源驅(qū)動(dòng)電路，而不是傳統(tǒng)DC/DC 的恒壓控制。通?？刹捎靡粋€(gè)電流檢測電阻反饋LED電流來實(shí)現(xiàn)其恒流控制，從而使LED的正向電流保持一定。

　　有時(shí)電路中給LED供電的電源是電池，通常一節(jié)鋰電池的電壓是在4.2V到3V之間變化的，如果不用恒流源，只用一個(gè)三極管來驅(qū)動(dòng)LED，那么隨著電池電壓慢慢地降低，流過LED的電流也慢慢地變小，亮度也就會(huì)越來越暗。但是如果電路中是用3.3V或者5V供電，即使不用恒流源供電，也不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。

　　四、恒流源設(shè)計(jì)

　　1、穩(wěn)壓管恒流電路

　　(1) 下圖利用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性設(shè)計(jì)的一種穩(wěn)壓管恒流電路。

　　分析：穩(wěn)壓二極管的恒流電路中，三極管Q1的基級(jí)電壓被限定在穩(wěn)壓二極管工作的穩(wěn)定電壓Uzd下，因此R3電阻的電壓等于Uzd減去三極管基級(jí)與發(fā)射級(jí)的導(dǎo)通壓降0.7V，即U=Uzd-0.7保持恒定不變，所以流過R3電阻的電流在VCC電源即使可變的條件下也是固定不變，即流過R1負(fù)載的電流保持不變，達(dá)到恒流的效果。

　　注意：需要根據(jù)自己所需要電流大小，選擇合適的采樣電阻以及考慮三極管和穩(wěn)壓管的參數(shù)(需要考慮三極管的集電極電壓和穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值)。集電極電壓Ucmax 它是允許加在三極管集電結(jié)上的最大反向電壓。使用時(shí)不能超過這個(gè)最大值，否則集電結(jié)在過大的反向電壓作用下，形成很強(qiáng)的電場，使集電極反向電流急劇增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致三極管的損壞;

　　(2)下圖利用二極管的導(dǎo)通電壓為0.6~0.7V這個(gè)特性設(shè)計(jì)的一種二極管恒流電路。

　　分析：當(dāng)單片機(jī)的GPIO口給高電平時(shí)，三極管Q1導(dǎo)通，二極管D1和D2導(dǎo)通(D1和D2導(dǎo)通壓降為0.6~0.7V)，因此R3電阻的電壓等于1.4V(D1和D2壓降之和)減去三極管基級(jí)與發(fā)射級(jí)的導(dǎo)通壓降0.7V，即U=0.7V保持恒定不變，所以流過R3電阻的電流在VCC電源即使可變的條件下也是固定不變，即流過R1負(fù)載的電流保持不變，達(dá)到恒流的效果。

　　注意：需要根據(jù)自己所需要電流大小，選擇合適的采樣電阻和二極管。一般二極管恒流電路相比穩(wěn)壓管恒流電路功耗要偏低。

　　2、三極管恒流電路

　　下圖利用Q2三極管的基級(jí)導(dǎo)通電壓為0.6~0.7V這個(gè)特性設(shè)計(jì)的三極管恒流源電路。

　　分析： 當(dāng)GPIO口給高電平時(shí)，三極管Q1是一個(gè)NPN管，就會(huì)導(dǎo)通，同時(shí)Q2就會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)Q2三極管導(dǎo)通，Q1三極管基級(jí)電壓被拉低而截止，負(fù)載R1不工作，Q2沒有電流流過，Q2基極電壓下拉到地，Q2截止，Q1基極被釋放，Q1又重新導(dǎo)通。如此反復(fù)循環(huán)工作，最終電路中的電流穩(wěn)定在0.7/R3(忽略Q1與Q2三極管的基級(jí)電流)，無論電源電壓VCC怎么變化，電流一直恒定不變。

　　注意：R3阻值根據(jù)自己需要電流的大小來選取合適的值。

　　3、運(yùn)放恒流電路

　　下圖是由運(yùn)放和三極管組成的恒流源電路，電流可調(diào)。用運(yùn)放設(shè)計(jì)的恒流源電路引入了反饋，相比三極管式的恒流源，運(yùn)放式的恒流源有足夠的精度和可調(diào)性。

　　分析：利用運(yùn)放的“虛短”特性，同相電壓=反相電壓。同時(shí)電路中反相輸入端又接一電阻R4至地。當(dāng)在電阻R2輸入VIN穩(wěn)定電源電壓時(shí)，電阻R4兩端的電壓也為VIN不變，因此無論外界電路如何變化，流過R4電阻的電流是不變的;同三極管恒流電路原理分析一樣，R1負(fù)載的電流等于R4電阻的電流，所以即使R1負(fù)載的電源為可變電壓電源，R1負(fù)載的電流也是保持固定不變，達(dá)到恒流的效果。

　　注意：三極管Q1為NPN類型，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際電壓、電流的要求選擇合適的三極管，若功率大需考慮散熱的要求，做好散熱措施。

　　雖然，三極管發(fā)射極電流與集電極電流近似相等，但實(shí)際上，發(fā)射極的電流還包含了基極電流?？梢钥闯觯\(yùn)放輸出級(jí)使用三極管時(shí)，輸出電流會(huì)產(chǎn)生基極電流分量這一誤差。如果此時(shí)不滿足電路精度要求，可將三極管改成MOSFET管。

　　分析：分析同上，MOSFET管屬于壓控器件，柵極需要的電流很小。Iout和Is可以非常的接近，相比三極管而言，電流的精度提升了。

　　注意：運(yùn)放式的恒流源雖然優(yōu)點(diǎn)明顯，缺點(diǎn)也明顯。運(yùn)放的VIN電源需要用戶額外提供。同時(shí)需要根據(jù)自己的需要選擇合適的運(yùn)放。

　　4、LDO恒流電路

　　下圖利用LDO輸入電流等于輸出電流的特性設(shè)計(jì)的一款恒流源電路。

　　分析：通過LD0輸入電流等于輸出電流的特性，使流過負(fù)載R1的電流等于流過電阻R2的電流，電流大小為：Iout=V/R2。其中V是穩(wěn)壓芯片的穩(wěn)壓值。(本例中V為3.3V)

　　注意：可變電源要滿足穩(wěn)壓芯片的輸入電壓范圍，否則穩(wěn)壓芯片無法工作。