01.前言

恒流源是一種保持特定輸出電流不變的電源，它不像電壓源那樣保持恒定的電壓輸出。其基本電路主要由輸入級和輸出級組成。輸入級提供參考電流，輸出級輸出所需的恒定電流。恒流源與恒壓源相比，其輸出電流穩定性更高，常見的恒流源有壓控電流源、反饋電流源、場效應晶體管恒流源等。

恒流源具有以下特點：

1) 輸出電流受負載（輸出電壓）的影響小。

2) 輸出電流受環境溫度影響小。

3）內阻無窮大（這樣電流就能全部流到外面）。

4）能夠提供恒流驅動。

5）輸出精度高。

接下來就介紹四種常用的恒流源電路設計方案：

02.穩壓恒流電路

下圖是利用齊納二極管的穩壓特性設計的電路：

電路原理：三極管Q1的基極電壓受限于穩壓二極管的穩定電壓Uzd，因此電阻R3的電壓等于Uzd減去Q1基極與發射極之間的導通壓降0.7V，即，U=Uzd-0.7 保持不變。所以即使VCC電源變化，流過R3的電流也是固定的，即流過R1負載的電流保持不變，達到恒流效果。

這里需要注意的是，根據需要的電流，選擇合適的采樣電阻，并考慮三極管和穩壓二極管的參數。而集電極電壓Ucmax是允許施加到集電極結的最大反向電壓。使用時不要超過這個最大值，否則集電極結在過大的反向電壓作用下會形成強電場，導致集電極反向電流急劇增大，可能造成元件損壞。

下圖是利用二極管導通電壓為0.6~0.7V的特性設計的二極管恒流電路：

當單片機的GPIO口給高電平時，三極管Q1導通，二極管D1、D2導通（D1、D2的導通壓降為0.6~0.7V），因此電阻R3的電壓等于1.4V（D1和D2的壓降之和）減去晶體管基極和發射極之間的導通壓降0.7V，即U=0.7V保持恒定，因此流過晶體管的電流即使VCC電源變化，R3也是固定的，即流過R1的電流保持不變，達到恒流的效果。

03.晶體管恒流電路

下圖是利用Q2基極導通電壓為0.6~0.7V的特點設計的晶體管恒流源電路：

當GPIO口給高電平時，三極管Q1為NPN管，會導通，同時Q2也會導通。當Q2導通時，Q1的基極電壓被拉低并截止。負載R1不工作，Q2無電流流過。Q2基極電壓被下拉至地并截止，而Q1基極被釋放并再次導通。如此循環往復，電路中的電流最終穩定在0.7/R3（忽略Q1和Q2的基極電流），無論電源電壓VCC如何變化，電流都保持恒定。另外，R3的阻值應根據所需電流來選擇。

04.使用運放的恒流電路

下圖是采用運放的恒流源電路，電流可調。該電路采用運算放大器設計，引入了反饋。與晶體管恒流源相比，具有足夠的精度和可調性。

注意運算放大器的“虛短”特性。同時，電路的反相輸入端連接電阻R4接地。當VIN輸入到R2以穩定電源電壓時，R4兩端的電壓也為VIN。因此，無論外部電路如何變化，流過R4的電流保持不變。而負載R1的電流與R4的電流相等，因此即使R1的電源是變壓電源，其電流也保持固定，達到恒流的效果。

這里晶體管Q1是NPN型的。使用時根據實際電壓、電流要求選擇合適的。如果功率較大，必須考慮散熱要求。另外，它的發射極電流約等于集電極電流，但實際上發射極電流還包括基極電流。可見，當運放輸出級采用晶體管時，輸出電流會產生基極電流分量的誤差。如果此時不能滿足電路精度要求，則使用MOSFET更好。

分析與上面相同。MOSFET管是壓控器件，柵極所需電流很小。由于Iout和Is非常接近，與晶體管相比，電流精度得到提高。另外，使用運放的恒流源電路雖然有明顯的優點，但也有缺點。例如運放的VIN電源需要用戶額外提供。

05.LDO電路

下圖是利用LDO輸入電流等于輸出電流的特性設計的恒流源電路。

通過LDO輸入電流等于輸出電流的特性，流過負載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(3.3V ）是LDO的穩壓值。此外，可變電源必須滿足LDO的輸入電壓范圍。

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