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醫院護理對講系統廠家 恒流源設計參考方案

2023-10-21 10:45

一.恒流源概述 恒流源是指在功率范圍內,對外輸出的電流基本是恒定的。
二.恒流源特點

  • 不因負載(輸出電壓)變化而改變;
  • 不因環境溫度變化而改變;
  • 內阻為無限大 (以使其電流可以全部流出到外面);
  • 能夠提供恒定電流的驅動電路即為恒流源驅動電路。
  • 三.恒流源應用 在LED驅動電路中常見恒流源驅動。 由于在電路中給LED供電的電源電壓不同, 以及LED正向電壓的不同,為了確保LED最佳的性能和長久的工作壽命,就需要一個有效的恒流源驅動電路,而不是傳統DC/DC 的恒壓控制。通常可采用一個電流檢測電阻反饋LED電流來實現其恒流控制,從而使LED的正向電流保持一定。
    有時電路中給LED供電的電源是電池,通常一節鋰電池的電壓是在4.2V到3V之間變化的,如果不用恒流源,只用一個三極管來驅動LED,那么隨著電池電壓慢慢地降低,流過LED的電流也慢慢地變小,亮度也就會越來越暗。但是如果電路中是用3.3V或者5V供電,即使不用恒流源供電,也不會出現這個問題。
    四.恒流源設計 1.穩壓管恒流電路 (1) 下圖利用穩壓二極管的穩壓特性設計的一種穩壓管恒流電路。

    分析:穩壓二極管的恒流電路中,三極管Q1的基級電壓被限定在穩壓二極管工作的穩定電壓Uzd下,因此R3電阻的電壓等于Uzd減去三極管基級與發射級的導通壓降0.7V,即U=Uzd-0.7保持恒定不變,所以流過R3電阻的電流在VCC電源即使可變的條件下也是固定不變,即流過R1負載的電流保持不變,達到恒流的效果。
    注意:需要根據自己所需要電流大小,選擇合適的采樣電阻以及考慮三極管和穩壓管的參數(需要考慮三極管的集電極電壓和穩壓管的穩壓值)。集電極電壓Ucmax 它是允許加在三極管集電結上的最大反向電壓。使用時不能超過這個最大值,否則集電結在過大的反向電壓作用下,形成很強的電場,使集電極反向電流急劇增加,嚴重時會導致三極管的損壞;
    (2)下圖利用二極管的導通電壓為0.6~0.7V這個特性設計的一種二極管恒流電路。

    分析:當單片機的GPIO口給高電平時,三極管Q1導通,二極管D1和D2導通(D1和D2導通壓降為0.6~0.7V),因此R3電阻的電壓等于1.4V(D1和D2壓降之和)減去三極管基級與發射級的導通壓降0.7V,即U=0.7V保持恒定不變,所以流過R3電阻的電流在VCC電源即使可變的條件下也是固定不變,即流過R1負載的電流保持不變,達到恒流的效果。
    注意:需要根據自己所需要電流大小,選擇合適的采樣電阻和二極管。一般二極管恒流電路相比穩壓管恒流電路功耗要偏低。 2.三極管恒流電路 下圖利用Q2三極管的基級導通電壓為0.6~0.7V這個特性設計的三極管恒流源電路。

    分析: 當GPIO口給高電平時,三極管Q1是一個NPN管,就會導通,同時Q2就會導通。當Q2三極管導通,Q1三極管基級電壓被拉低而截止,負載R1不工作,Q2沒有電流流過,Q2基極電壓下拉到地,Q2截止,Q1基極被釋放,Q1又重新導通。如此反復循環工作,最終電路中的電流穩定在0.7/R3(忽略Q1與Q2三極管的基級電流),無論電源電壓VCC怎么變化,電流一直恒定不變。
    注意:R3阻值根據自己需要電流的大小來選取合適的值。
    3.運放恒流電路 下圖是由運放和三極管組成的恒流源電路,電流可調。用運放設計的恒流源電路引入了反饋,相比三極管式的恒流源,運放式的恒流源有足夠的精度和可調性。

    分析:利用運放的“虛短”特性,同相電壓=反相電壓。同時電路中反相輸入端又接一電阻R4至地。當在電阻R2輸入VIN穩定電源電壓時,電阻R4兩端的電壓也為VIN不變,因此無論外界電路如何變化,流過R4電阻的電流是不變的;同三極管恒流電路原理分析一樣,R1負載的電流等于R4電阻的電流,所以即使R1負載的電源為可變電壓電源,R1負載的電流也是保持固定不變,達到恒流的效果。
    注意:三極管Q1為NPN類型,使用時根據實際電壓、電流的要求選擇合適的三極管,若功率大需考慮散熱的要求,做好散熱措施。
    雖然,三極管發射極電流與集電極電流近似相等,但實際上,發射極的電流還包含了基極電流。可以看出,運放輸出級使用三極管時,輸出電流會產生基極電流分量這一誤差。如果此時不滿足電路精度要求,可將三極管改成MOSFET管。
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