详解四种常见恒流源电路及其工作原理

当我们谈论电子电路设计时，恒流源电路是一个不可或缺的话题。它不仅在LED驱动、传感器供电等领域有着广泛的应用，而且其背后的工作原理也充满了智慧和技术的结晶。接下来，道合顺将详述几种常见的恒流源电路，包括利用稳压二极管和三极管组成的简单恒流电路，以及更为复杂的镜像恒流电路和运放恒流电路。帮助读者更全面地理解恒流源电路的工作原理及其在实际应用中的重要性。

恒流源电路工作原理

恒流源由信号源和电压控制电流源（VCCS）两部分组成。正弦信号源采用直接数字频率合成（DDS）技术，即以一定频率连续从EPROM中读取正弦采样数据，经D/A转换并滤波后产生EIT所需的正弦信号。

恒流恒压电源内部有两个控制单元，一个是稳压控制单元，在负载发生变化的情况下，努力使输出电压保持稳定，前提是输出电流必须小于预先设定的恒流值。实际上在恒压状态时，恒流控制单元处于休止状态，它不干扰输出电压和输出电流。一种是恒流状态，按照恒流电源的特征在工作。恒压恒流电源指既有恒压控制部件，又具有恒流控制部件的电源。

常见的恒流源电路

1.稳压二极管恒流电

首先是单个三极管做到的稳压二极管恒流电路，该恒流电路主要是运用了稳压二极管上的电压较稳定特性，以及三极管Vbe的稳定性，组成的恒流电路。优点是成本低，电流可调，缺点是温度特性差，稳流精度不高，适用于对精度要求不高的场合。

2.三极管恒流电路

接下来是由两个同型号的三极管构成的三极管恒流电路，根据三极管Vbe电压相对稳定，以及三极管的基极电流相对集电极电流较小的特点，组成一个电流相对恒定的恒流源。这个恒流源没有用到特殊器件，两个三极管和两个电阻组成，成本低，输出电流可调。缺点是三极管Vbe的大小会随电流及温度的变化而变化，电流大Vbe大，温度低Vbe大，所以不适合用在精度要求高的地方。

三极管的恒流电路，是利用Q2三极管的基级导通电压为0.7V左右这个特性；当信号引脚为固定的高电平时，经过R1的电流被限流，此时Q1导通，由于Q2的发射极接地根据PN节特性，Q2基极电压为0.7V，流过负载R2的电流与流过R3电阻的电流基本相等（忽略Q1与Q2三极管的基级电流），流过R3的电流为R3两端电压除以R3的阻值，因此流过负载R2的电流为恒定不变，即使R2阻值发生改变或者电源VCC电压发生改变，也能达到恒流的目的。

3.镜像恒流电路

下一个是镜像恒流源，镜像电流源的优点很多，不用发射极接入反馈电阻，电路很简单，也能获得比较稳定的像电流；容易集成化；能用一个基准电流，提供多个像电流，功耗特别低。因此，几乎每一块集成电路中都用镜像电流源。

镜像恒流源电路，它由两个特性完全相同两个NPN型三极管Q1、Q2构成，由于三极管Q1的集电极、基极相连，因此三极管Q1的Uce=Ube，即Q1处于放大状态，集电极电流IC0=β1*IB1。由于，三极管Q1和Q2的基极都与Q1集电极连接，所以它们的基极电流Ib1=Ib2=Ib。设电流放大系数β1=β2=β，则三极管Q1、Q2集电极电流IC0=IC1=IC=β*IB。，只要VCC不发生改变，及时Q2集电极电压发生变化Ic2也不会发生改变，这种接法使两个三极管集电极IC1和IC2呈镜像关系，称为镜像恒流源。

4.运放恒流电路

上面都是一些比较常见的简单的恒流源，并且有一个共性，稳压精度都不高，输出电流也不大。其他类似的恒流源，也都是以一个恒压源为基准组成，在这里就不一一列举。在应用过程中，如果需要高精度、大电流的恒流源，可以使用一个运放，组成一个高精度、大电流的恒流源。运放组成的恒流源特点是恒流值容易调控，优点是精度高，缺点是负载不能接地。

运放的恒流电路，主要是利用运放的“电压跟随特性”，根据运放“续短”原则，即运放的两个输入引脚in3与in2电压相等；当在运放引脚in3输入Vin稳定电源电压时，电阻R2两端的电压也为Vin不变，因此无论外界电路如何变化，流过R2电阻的电流是不变的；同三极管恒流电路原理分析一样，R3负载的电流等于R2电阻的电流，所以即使R3负载的电源为可变电压电源，R3负载的电流也是保持固定不变，达到恒流的效果。

恒流源电路通过不同的设计思路和技术手段，实现了在各种条件下的稳定电流输出，这些电路不仅在LED驱动、传感器供电等领域发挥着重要作用，也为精密仪器和自动化设备提供了可靠的技术支持。