基于稳压管的恒流源的输出限流电路分析

yulzhu 发表于 2020-03-15 15:42:00 收藏 已收藏
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基于稳压管的恒流源的输出限流电路分析

yulzhu 发表于 2020-03-15 15:42:00

Yuliang兄,发来一个电路偶觉得还是非常好的,正好和我以前分析的输出限流电路是一对,而且与恒流源有一定的关系,我就补充完整一下,继而分析一些Panic兄以前整理的一些恒流源,对比和学习下。

基于稳压管的恒流源的输出限流电路分析

左边是高边输出,需要用三个管子,Q1用来隔离5V和12V,Q2限流,Q3为主输出管。

分析可参考:输出限流电路的分析

右边是低边输出,需要两个管子,Q1为限流,Q2为主输出管。其结构与下面博文中的恒流源非常相似。

电阻信号采用恒流源电路

注意上面的Rx电阻,该电阻的作用使得Rlm的电压比没有Rx的时候更高一些,增加Rx使得Q1由放大区转换成饱和区(非深度饱和)的阈值要大一些。注意 如果不使用Rx,当Rlm上到达一定电流的时候,Q1几乎是直接从截止转入饱和状态(非深度饱和,限流更彻底)。使用Rx,使得Q1还要经历一个放大区 (限流的斜率变小)。

而限流电路电流恒定的区间,就是一个恒流源的基础电路。

经典的恒流源都是按照相同的静态工作点来形成的,通过搭建相同的环境来实现,有个网页可以提供参考设计,网址为:https://www.dz3w.com/info/designcalc/0069492.html

我结合参考和网页的计算结果(把电路图等效下,结果如下:)

基于稳压管的恒流源的输出限流电路分析

比例电流源的静态功耗低,比较符合使用要求,计算如上图所示。

接下来看基于稳压管的恒流源,如下图所示则存在一些问题。从本质上说,稳压管电路的引进直接在电阻上加上了一个稳定的电压,通过Ib对输出电流进行补偿来实现的。(输出电流大时,Ib小,输出电流小时,Ib大)。

基于稳压管的恒流源的输出限流电路分析

稳压管电路的问题在于,输出电流较小的时候,三极管Q1也存在较大的功耗,因为Q1的E级电流是一定的,由Ibe+Ice组成,当Ice较小的时候Ibe 非常大,而三极管电路则不存在这个问题。当输出电流较大的时候,两者是相似的,因此不建议采用此种电路(静态功耗较大,最主要的是,它还是把be电压的变 化引入到了恒流过程中,而且有两个误差源在里头,没事不要用此电路)。

基于稳压管的恒流源的输出限流电路分析

同样的问题也存在于使用TL431的芯片上,偶建议可以采用较大功耗的三极管,并仔细核算Ib。比较而言,采用TL431的电路要稳定一些,毕竟稳压源是直接加在电阻上的,没有三极管be电压变化引起的干扰。

以上电路均不带短路保护,如果直接短路至电源,可能直接烧毁。这是以上电路的问题。

注:Panic给的关于三端稳压器的电路图的使用方法,偶看不懂,惭愧。运放构成的电流源种类较多,按照我能找到的结构将一一分析,不过Panic的运放电流,我看了又看,分析不出来(单运放似乎无法构成恒流源,有搞明白的可以分析分析,偶学习一下)。

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