告訴你:三晶體管電流源覆蓋寬範圍
發布時間:2014-09-27 責任編輯:sherryyu
【導讀】本設計實例是一個2線式電流調節器,它在性能和器件數目之間達到了很好的平衡。通過使用三個晶體管、三個電阻和一個LED燈,可實現很好的調節效果、較低的工作電壓,以及比複雜度相同的其他電路更理想的溫度係數。
本設計實例是一個2線式電流調節器(圖1),它在性能和器件數目之間達到了很好的平衡。通過使用三個晶體管、三個電阻和一個LED燈,可實現很好的調節效果(在大部分電壓範圍內準確度好於1%)、較低的工作電壓(通常為1.2V),以及比複雜度相同的其他電路更理想的溫度係數(0.07%/K)。
它可在從幾十毫安到幾安的電流範圍下運行。要找到合適的器件並不困難,例如,LM10可用來製作性能更高的電路,但該IC沒有很多廠商可供貨,因此很可能出現停產。

圖1:2線式電流調節器。
紅外LED用作約1.05V的基準,由自舉電流源Q1驅動。Q2和Q3形成主電流調節器。R1提供啟動電流,R2設定參考電流的大小,R3設定流過Q2的電流,其控製流過調節器的99%的電流。在啟動時,R1的所有電流流入Q3的基極,其反過來使Q1和Q2導通,從而為Q3提供更多電流。這一情況將持續到D1開始導通且R3的電流形成足夠電壓來開始關閉Q3,從而產生負反饋。由於Q3調節Q2的電流,它也調節Q1的電流-其獲得相同偏置,但其發射極電阻R2將電流縮小。此時,Q1和Q2的電流將穩定在R3或R2(較小程度上)所設定的值上。
維持Q1電流恒定要求其熱耦合到Q2,因為Q2將耗散掉電路內大部分功率。實現這一點最容易的方式是Q1和Q2采用相同的晶體管,並將Q1和Q2通過螺栓固定在散熱器兩邊。此外,還可將Q1黏附在Q2上。在低電流情況下,可選用一個雙晶體管。第四種選擇是放棄熱跟蹤,通過降低R1來進行補償。由於Q2的耗散功率將是電壓的函數,這使Q1的電流降低也為電壓的函數,從而可以通過R1進行補償。但是,所有四種方法將在電源突然發生變化時導致熱瞬變,最後一種方法造成的熱瞬變幅度最大且時間最長。
Q2的電流由D1的電壓和Q3的VBE(通常為0.3V~0.4V)之間的差值除以R3,即(VD1-VBE)/R3設定。D1正向電壓的溫度係數幾乎與Q3的相同(相差0.25mV/K),從而使調節器的總溫度係數約為0.07%/K。由於R3一般隻有幾歐姆或更低,通過縮小R2來縮小電流最容易實現,縮小R2將改變D1的電流,從而改變R3的電壓。
由於啟動電流非常小,R1的阻值在很多情況下可能為幾兆歐;當D1未導通時,反饋完全為正。R2通常為200Ω~300Ω;由於Q2和Q3的增益相乘,即使主傳導電流為幾安,Q1和D1的電流也僅需1mA左右。
對於測試電路,電流在1.2V時下降5%。最低電壓由VD1和Q1和Q3的Vsat設定。應當選擇飽和電壓較低的晶體管(例如Q3選擇2N3904,Q1和Q2選擇MJE210)。該最低電壓將隨著溫度而變化:在溫度較高時下降,在溫度較低時上升。主傳導晶體管使用了一個PNP,但電路可輕易地轉化成全為NPN。
將D1短接可關閉調節器;電流將會下降至僅流經R1的量值。
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