三种恒流源电路原理分析

1、简单恒流源

许多场合，由单个恒流管极管或几个恒流管串联、并联后串入有关电路，即可方便地构成简单的恒流源，既降低了电路对电压变化的敏感性，又减少了电路的复杂性，可广泛用于各种半导体器件和集成电路工作点的稳定。只要恒流管的端电压在US和UB之间变化，就能保证电流恒定。下图是单个恒流管构成的恒流电路，与恒流管串联负载RL即可得到恒定电流。

图1、单管恒流源：(a)电路、(b)伏安特性

若一只恒流管的工作电流不够大，可用两只或两只以上的恒流管并联来扩大电流。这时总的工作电流等于各恒流管电流之和。开始恒流工作的电压即为并联恒流管US值最大者，而击穿电压为各恒流管中UB值最小者，如图2所示，两只恒流管并联后的总阻抗ZH= ZH1//ZH2。可见恒流管并联后总的动态阻抗将降低。

图2、并联恒流管恒流源：(a)电路、(b)伏安特性

如要求恒流源承受较高电压，则可将几只恒流管串联使用。例如，将两只恒流管串联，则开始恒流工作的电压US =US1+US2，而总的击穿电压UB=UB1+UB2。但必须注意，串联使用的各恒流管的恒定电流应尽量一致，才能在整个电压范围内得到平直的恒流特性。若恒定电流有差异，则恒流值小的管子将会工作于击穿状态。为避免击穿，可并联电阻或稳压管予以保护。

2、高精度恒流源

下图（a）是一种精度较高的恒流电路，且可把单管的恒定电流IH扩大成IOH其中：

IOH≈IC=（UZ-Ube）/RC（如β》1，IOH》IH）

其中UZ为稳压管的稳定电压，RC是射极电阻。

假定由于某种原因导致IOH增加，则IC也增加，射极电位UC，必然升高，但UZ几乎是固定的，于是Ube= UZ-Ue就要降低一些，Ib也随之减小，因此起到了抑制Ic、IOH增加而使IOH稳定的作用。该电路恒流的关键是要UZ不变，用了恒流管以后，因电源电压波动或负载变化而引起的的变动实际上将极其微小。

按照该电路所用元件参数，电压大于10V（即Us+UZ）时开始恒流，I0H = 200mA。电压在10~45V范围内变化时，ΔIOH =0.5mA。适当改变Rc，可调整IOH的大小。

图3、两种较高精度的恒流源：(a)采用稳压管、(b)采用三极管

图3（b）用一只晶体管取代了图（a）中的稳压管，使该电路带有反馈放大环节，从而能把输出电流的微小变化，经放大反馈而予以抑制，使电流更加稳定。比如，当电源电压或负载变动使输出电流IOH增加时，Ic1、Ic也增加，于是Ube2=URc=IcRe升高，因而Ib2、Ic2随之增加。但IH是固定的，所以Ib1要减小，最后导致Ic2、IOH减小而实现恒流。该电路的输出电流为

IOH≈Ube2/Re≈0.7V/Re（如β1、β2》1，IOH》IH时）

开始恒流工作的电压US≈US1+1.4V（US1为恒流管的起始电压，Ube1+ Ube≈1.4V），较图（a）低许多。加于该电路的最高电压UB不能超过恒流管或晶体管的击穿电压。

按该电路所用元件参数，可得IOH=20mA，US<3V，UB>45V的恒流源。电压在3~45V范围内变化时，IOH仅变化0. 1mA.

3、高电压恒流源

需要较高电压的恒流源时，可用下图所示电路。电路(a)把恒流管串接在高反压晶体管的射极，要求辅助电源Eb>Us + 0.7V。当β》1时，该电路的输出电流IOH近似等于恒流管的恒定电流，但电路的击穿电压大大提高了。如使用高反压晶体管3DD102，则UB在500V以上。

图4、高电压恒流源：：(a)小电流、(b)大电流

图(b)是另一种输出功率大，耐压高的恒流电路。其中恒流管和T2、T3及Re组成的电路即图(b)电路，起恒流作用，要求辅助电源Eb> Us+2.1V (在此Us为恒流管的起始电压，2.1V是三只晶体管的Ube之和）。该电路按图中所选参数，其输出恒定电流IOH=20mA，起始电压小于3V，击穿电压高达500V。

审核编辑：汤梓红