【導讀】在LED電源領(lǐng)域，恒流驅動(dòng)一直是工程師的話(huà)題，眾多的電子設備所用的供給電流基本都要求電流恒定。而能夠向負載提供恒定電流的電源稱(chēng)之為恒流源。本文中詳述了恒流電源電路的設計，6大提示教你輕松搞定恒流電源電路。
所謂恒流，是一種習慣說(shuō)法，并不是電流值絕對不變，只是這種變化相對的小而已，在一個(gè)規定的工作范圍內保持足夠的穩定性。
經(jīng)常有人問(wèn)起，看到LED驅動(dòng)電源，不知道是恒壓源還是恒流源類(lèi)型的。講正題之前，先在這里給大家講一個(gè)很實(shí)用的區分小技巧：看到一個(gè)LED驅動(dòng)電源，先看電源的名牌參數?？摧敵鲭妷哼@個(gè)關(guān)鍵參數：若它的電壓標稱(chēng)是一個(gè)恒定值，則是恒壓源。如果是一個(gè)范圍值，則是恒流源。比如：有一個(gè)電源它的輸出電壓是12V，就確定這個(gè)是恒壓源，如果它標稱(chēng)的是30～70V呢，那就一個(gè)恒流源。
恒流源是LED電路中經(jīng)常使用的，今天把比較常見(jiàn)的恒流源的基本結構和特點(diǎn)整理一下，奉獻給eepw論壇的網(wǎng)友們分享。當然，真正的恒流源電源都用的是這些結構的拓展和變換類(lèi)型，或者集成IC的形式。
基本的恒流源電路，這里依據主要組成器件的不同，可分為三類(lèi)：晶體管恒流源、場(chǎng)效應管恒流源、集成運放恒流源等。
一、晶體管恒流源
這類(lèi)恒流源以晶體三極管為主要組成器件，利用晶體三極管集電極電壓變化對電流影響小，并在電路中采用電流負反饋來(lái)提高輸出電流之恒定性，通常，還采用一定的溫度補償和穩壓措施。其基本型電路如圖1的A，B兩種類(lèi)型。
圖1：晶體管恒流源的兩種基本類(lèi)型
如圖1中的A圖， R1、R2分壓穩定b點(diǎn)電位為Vb，Re形成電流負反饋 ,輸出電流IO=(Vb-Vbe)/Re≈Vb / Re (Vb >>Vbe)。B圖的計算參考A圖。提示1：圖1中的電路的不足就是晶體管的集射極間電阻一般為幾十千歐以上，當只需幾伏的工作電壓，采用這種恒流源電路 ,其等效內阻是非常大，功耗大，且精度不高。
實(shí)際電路中，最常用的簡(jiǎn)易恒流源如圖2所示，用兩只同型三極管，利用三極管相對穩定的be電壓作為基準，電流數值為：I=Vbe/R1。
圖2：晶體管恒流源的改進(jìn)型
提示2：圖2的這種恒流源優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，而且電流的數值可以自由控制，也沒(méi)有使用特殊的元件，有利于降低產(chǎn)品的成本。缺點(diǎn)是不同型號的管子，其be電壓不是一個(gè)固定值，即使是相同型號，也有一定的個(gè)體差異。同時(shí)不同的工作電流下，這個(gè)電壓也會(huì )有一定的波動(dòng)。因此不適合精密的恒流需求。[page]
二、場(chǎng)效應管恒流源
由場(chǎng)效應晶體管作為主要組成器件的恒流電路如圖3所示。
圖3：場(chǎng)效應管恒流源
圖3A ,R1,R2分壓穩定b點(diǎn)電位 , Vb =R2*VCC(R1+R2)，而 Vgs=Vb-Id*RSId=Idss( 1- Vgs*Vp)*2
式中Vp表示為夾斷電壓 ，Idss為飽和漏極電流。也可以去掉電源輔助回路 ,變成一純兩端網(wǎng)絡(luò ) ,電路如圖3 B所示 ,由圖可得Vgs =- Id*RS
提示3：這種恒流源電路的場(chǎng)效應管為JEFT，超低噪聲，輸出電流有JEFT決定，檢測電壓與JEFT有關(guān)。
三、集成運放恒流源
為了能夠精確輸出電流，通常使用一個(gè)運放作為反饋，同時(shí)使用場(chǎng)效應管避免三極管的be電流導致的誤差。典型的運放恒流源如圖4所示，如果電流不需要特別精確，其中的場(chǎng)效應管也可以用三極管代替如圖4B。
如圖4B中，工作時(shí)，輸入電壓Vref與輸出電流成比例的檢測電壓，Vs(Vs=Rs*Iout)相等，
Is=Ib+Iout=Iout(1+1/Hfe)其中1/Hfe為誤差。
圖4：集成運放恒流源
提示4：這個(gè)電路可以認為是恒流源的標準電路，除了足夠的精度和可調性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和調試。只不過(guò)其中的Vin還需要用戶(hù)額外提供。[page]
從以上兩個(gè)電路可以看出，恒流源有個(gè)定式，就是利用一個(gè)電壓基準，在電阻上形成固定電流。有了這個(gè)定式，恒流源的搭建就可以擴展到所有可以提供這個(gè)"電壓基準"的器件上，最典型的就是利用TL431組成的恒流源電路。
TL431是另外一個(gè)常用的電壓基準，利用TL431搭建的恒流源如圖5所示，其中的三極管替換為場(chǎng)效應管可以得到更好的精度。
圖5：利用TL431搭建的恒流源
電流計算公式為：Iout=Vref/Rs，檢測電壓根據Vref不同，即1.25V或者是2.5V不同而已。提示5：這種恒流源電路，使用并聯(lián)穩壓器TL431，簡(jiǎn)單實(shí)用且精度高。
有經(jīng)驗的模擬電路工程師經(jīng)常會(huì )用三端穩壓IC做恒流源，使用這些三端穩壓電源IC，本身精度已經(jīng)很高，需要的維持電流也很小。利用三端穩壓構成恒流源，也有非常好的性?xún)r(jià)比，如圖5所示的LM317的兩種類(lèi)型。
圖6：LM317組成的恒流源電路
電流計算公式為：I=V/R1，其中V是三端穩壓的穩壓數值。提示6：這種結構的恒流源，不適合太小的電流，因為這個(gè)時(shí)候，三端穩壓自身的維持電流會(huì )導致較大的誤差。
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