恒流源的工作電路圖?三極管構成的恒流源要保證基極的電壓和電流不變，但由于外圍元件的精度難以保證，加上三極管的Ube和放大倍數受結溫影響很大，因此三極管恒流的精度難以保證，恒流二極管可以在一定程度上解決這個問題，我來為大家科普一下關于恒流源的工作電路圖?以下内容希望對你有幫助!

恒流源的工作電路圖

三極管構成的恒流源要保證基極的電壓和電流不變，但由于外圍元件的精度難以保證，加上三極管的Ube和放大倍數受結溫影響很大，因此三極管恒流的精度難以保證，恒流二極管可以在一定程度上解決這個問題。

早期的恒流二極管通常用于儀器儀表中作為電流标準，電流級别比較低，不适合于功率電路。然而随着LED産業的蓬勃發展，很多公司開發出了電流級别更大的恒流二極管用以驅動LED。恒流二極管使用十分方便，它是一個二端元件，使用時象電阻一樣與LED串聯即可，它在提供恒定電流的同時也承受一定的壓降和功耗。

理想的恒流源是一種内阻為無窮大的器件，不論其兩端電壓如何變化，其流經的電流始終保持不變。然而現實中這種器件是不可能存在的，恒流二極管隻能在一定工作電壓範圍内（例如10-100V）保持電流為一恒定值（例如30mA）。其等效電路如圖2.28所示。

圖2.28 恒流二極管的等效電路

其内阻為Z，并聯的電容大約為4-10pF。它在某一個電壓範圍内有一段恒流區間，在這個區間，流經的電流幾乎不變，其伏安特性曲線如圖2.29所示，由圖可知，實際的恒流二極管的電流仍然會随電壓增加而有所增加，不過變化不大。

圖2.29 恒流二極管的伏安特性

2.4.2恒流二極管LED驅動電路

恒流二極管的恒流用作驅動LED最簡單的方法就是直接和LED串聯。但是我們在把恒流二極管用于LED驅動時必須注意選擇恰當的電流和耐壓。由于恒流二極管需要一定的電壓降Uk才能夠進入恒流狀态，所以太低的輸入電壓是無法工作的。通常這個Uk大約在5-10V左右，所以大多數采用電池供電的LED是無法使用恒流二極驅動的。另一方面由于恒流二極管具有一定的額定功耗，所以過大的電流也是不合适的，常見的恒流二極管的工作電流隻有幾十毫安，如1W的LED通常需要350mA，單個恒流二極管無法提供。目前恒流二極管比較合适的使用場合就是電壓比較穩定的交流市電供電的小功率LED燈具，如采用很多小功率LED串聯，也就是高電壓小電流的情況是最為合适。

圖2.30所示的電路就是一種用于LED球泡燈的恒流二極管驅動電路。其負載是80顆3014封裝的LED，總功率為8W。所用的恒流二極管也是恒流在30mA，目前的恒流二極管可以達到這個電流水平，假如手頭的恒流二極管隻有5mA的，就需要6個并聯。

圖2.30 采用恒流二極管作為LED驅動電路

恒流二極管的作用就是要在輸入市電電壓變化時，保持輸出電流不變。但是由于恒流二極管的耐壓有一定的限制，所以它所能吸收的電源電壓變化也是有限的。就拿100V耐壓的CRD來說，220V市電經過橋式整流後輸出直流電壓大約為300V，80顆LED串聯的正向壓降約為256V，恒流二極管承受的壓降為44V左右，可以使用；如果市電變化±20%，即整流後為240V~360V，最高電壓與最低電壓相差120V，低壓時滿足不了LED工作電壓，高壓時，恒流二極管的壓降超過其耐壓，因此在輸入電壓波動較大的場合也不宜使用恒流二極管。

使用恒流二極管時，不僅要考慮其電流和工作電壓範圍，還要考慮其功耗，隻有在電源電壓與LED工作電壓相差不太大（當然也不能太小，小于恒流二極管的起始工作電壓也是不行的）時，恒流二極管壓降最小，功耗也最小，電源的整體效率最高，因此在電源電壓較為穩定的情況下，通過LED的串并聯組合和選用合适電流和耐壓的恒流二極管使恒流二極管上的壓降降到最低，可使電源的效率容易達到90%以上。

采用恒流二極管作為LED的恒流驅動具有結構簡單，成本低廉的優點。尤其适合于小功率市電LED燈具，如球泡燈和日光燈和吸頂燈。但是由于受到功耗的限制，它隻能用于高壓小電流的情況。負載隻能是多個小功率LED的串聯或是采用集成的“高壓LED”。

而且，如果直接采用整流濾波電路，同樣會有功率因數不高的缺點，必要時要采用無源功率因數校正手段以達到相關的标準。另外，恒流二極管可以并聯使用，以提高總的電流輸出，驅動更大功率的LED。

利用三極管工作在線性放大區時的恒流特性，可以構成恒流的LED驅動電路，其原理是通過穩定三極管基極的電壓來達到穩定基極電流的目的，從而控制集電極輸出電流恒定。然而三極管的發射結的正向壓降具有負溫度特性，當三極管結溫升高時，發射結的正向壓降大約按2mv/℃下降，同時三極管的放大倍數也會變大，這樣就會造成設定的恒流值會上升，因此使用三極管作恒流源時，要采取相應的溫度補償措施，這就使得原本很簡單的電路變得複雜，成本也相應增加。利用三極管構成穩壓電路同樣具有溫度漂移的問題，為了解決這一問題，人們早已開發出包含溫度補償功能的集成線性穩壓器，其内部包含了低溫漂的高精度基準電壓源，使得用作比較的參考電壓十分精準穩定，從而提高穩壓器輸出電壓穩定度。利用這些集成穩壓器可以構成精度很高的恒流電路。

LM317是一種可調的集成三端穩器，該芯片最初是由美國國家半導體公司生産的，由于性能穩定，使用非常廣泛，現在許多廠商都可以生産了。LM317内部結構如圖2-10所示，主要包括：（1）一個功率開關管，為NPN晶體管；（2）一個電壓參考模塊，它提供1.25V參考電壓；（3）一個控制功率開關的運算放大器，該運算放大器使輸出電壓等于調整引腳（ADJ）的電壓與參考電壓的差。

圖2.31 LM317調壓器

LM317内部恒流源和穩壓二管向運放的同相輸入端提供低溫漂、高精度的參考電壓，該參考電壓為1.25V，LM317的輸出端把輸出電壓反饋到運放的反相輸入端，當輸出端電壓與調整端的電壓差小于1.25V時，運放輸出高電平，功率三極管導通并處于線性放大狀态，輸出電壓上升，直到輸出端電壓比調整端電壓高出1.25V時，運放輸出低電平，三極管截止，因此，輸出端電壓被穩定在此狀态下。典型的LM317穩壓電路中包含由R1、R2構成的分壓電路，調整端的參考電壓為1.25V，隻要調整R1、R2的比例，就可以控制輸出電壓的大小。

輸出電壓可通過式（2-7）計算

（2-7）

這裡忽略了由LM317的ADJ引腳拉出的微小電流在R2上産生的壓降。

LM317電壓調節器的派生器件包括正固定電壓輸出模塊（LM78XX）和負電壓輸出模塊（LM79XX），XX表示輸出電壓，如LM7805為輸出 5V電壓和1A電流的電壓調節器。

圖2.31所示的電路稍作修改，就可以用作驅動LED的恒流電路，使用LM317構成的LED恒流電路如圖2.32所示。

圖2.32 使用LM317構成的LED恒流電路

如前所述，當LM317的OUT引腳與ADJ引腳的電壓差為1.25V時，LM317就能實現穩定電壓功能。在圖2.32所示的電路中，OUT引腳與ADJ引腳間接有電流檢測電阻R。流過R的電流将産生電壓降，使OUT引腳的電壓高于ADJ引腳，當這個壓差達到1.25V時，LM317的内部功率開關管就關斷，因此輸出電流不會繼續上升，而是會維持在使R上的壓降為1.25V的水平上，從而實現穩定電流的功能。因而電流限制值可以用式（2-8）計算。

（2-8）

如圖2.32所示，若LED串總電壓為3.2×8=25.6V，LED限流為350mA，則可算得R為3.57歐，電池電壓為最低值30V時，LM317及電阻R的分别為壓降為：30-25.6=4.4V，功耗為4.4V×0.35A=1.54W，電路的效率為：[(30×0.35）-1.54]/(30×0.35)=85%；同理，若電池電壓達到電高40V時，LM317及電阻R的壓降為：40-25.6=14.4可算得電路的效率為：(25.6/40) ×100%=64%。由此可見，當輸入電壓與LED工作電壓相差較大時，線性穩壓器構成的恒流電路損耗較大。但由于采用線性集成穩壓器作為線性恒流源時恒流效果極好，在最低電壓到最高電壓的整個範圍内，其電流值幾乎不變，這是電阻限流方式絕對做不到的，也是開關型LED驅動電路很難實現的，故在輸入電壓波動不大的場合是一種最佳的選擇。

LM317及其派生的三端穩壓器正常工作是有條件的，即輸入輸出間需要維持一定的電壓差，這個電壓差取決于流過電壓調節器的電流（電流越大要求的電壓差越大），其典型值為1~3V。如果這個壓差相對于輸出電壓而言占的比例較高的話，那麼在穩壓器上損耗的功率也占了很大的一部分，因此，在低壓應用時，為了提高效率，應該選用低壓差的線性穩壓器。

三端穩壓器構成的線性恒流電路，具有恒流精度高，穩定性好，不會産生幹擾，電磁兼容性好，電路簡單等優點，技術成熟，從商用角度看其成本較低，是開關電源無法比拟的，因此在條件允許的前提下，應盡量選用線性恒流電路作LED驅動，而不是開關電源。用線性電源來驅動LED也存在一些缺點和局限性，例如在一些應用中，線性電源的效率過低，不僅浪費，而且還會因散熱問題而增加成本；還有一些應用中，比如使用交流電網供電時，線性電源顯得體積太大；其次就是線性電源隻能用于降壓電路，允許的輸入電壓範圍較小。相比之下，采用開關電源變換器設計的恒流電源則具有體積小、效率高、輸入電壓範圍寬、可升壓也可降壓等優點，因此在很大應用中大量采用開關電源設計LED驅動器。

(1) 為什麼計算電串聯電阻時有的時候還要計算其功耗？

(2) 計算電流采樣電阻時，當計算值無法用一個常規标稱阻值的電阻滿足時，應采用什麼方法解決？

(3) 現手頭上隻有一批3.3V的穩壓二極管，如何利用這些穩壓二極管分别實現穩壓值4.0V、0.7V、1.4V和6.6V，畫出電路原理圖，并加以解釋。

(4) 通過互聯網，查找S8050和9013三極管的數據手冊，說明這兩種型号是否滿足例2.4的選型要求。

（1）答：因為相同阻值有許多大小規格不一的型号可選，計算功耗的目的是根據該結果選擇合适的型号。

（2）答：可以采用多個電阻串并聯組合的方式來解決，可參考例2.4的方法進行計算。

（3）答：根據穩壓二極管的伏安特性，可以采用多個穩壓二極管正反向串聯組合實現不同的穩壓值，本題答案可參考下圖。

（4）答：請參考例2.4進行分析。

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