恒流源输出漏电问题分析和解决方案

这个问题是逛TI论坛时看到的一个恒流源输出漏电的问题，原帖没有给出合适的解决方案，并且这个问题比较经典，所以与各位道友一同分享我的看法和解决思路。

问题描述：

如图所示，该LED恒流电路能满足一般情况的需求，但是会有个小问题，即LED无法完全关断。在输入电压等于0V，而且运放的同相输入端电压也是零，检测到三极管的基极电压0.5v，LED会有点光，不仔细观察无法发现。把三极管改成mos管后，mos管栅极电压测试是0.7v，问题依然存在，LED还是微亮。

最后换运放，同一型号的运放有的没有问题，有的有问题，基本一半一半的，提醒工程师注意这个问题。

问题分析：

那么问题出在了哪里呢?

那么就是VOS导致的采样电阻上端会有微弱的电压，从而导致三极管不能完全关断，导致的漏电流使LED微亮。这颗运放的参数看了一下，Vos典型值为±5mV，那么折算到10Ω电流采样电阻上，电流就大概是0.5mA，也正是这点漏电流导致了LED微亮。

而VOS一般呈正态分布，所以这也解释了帖子中描述的，替换运放概率会解决LED微亮的Bug，而且基本一半一半好坏。由于SGM321的数据手册中没有Vos的正态分布图，所以我在AD822的手册中找了一个类似的正态分布图，供各位参考。

仿真验证：

为了验证这一想法，我们打开Multisim，搭建类似的恒流源电路，由于没有相应的模型，所以选取理想运放，并且设置其Vos和SGM321的参数相同，仿真分Vos为+5mV以及-5mV两种情况进行讨论，来双面验证我们的猜想。1. Vos==-5mV：同相输入端电压比反向输入端电压要小5mV。

2. Vos==+5mV：同相输入端电压比反向输入端电压要大5mV(但是由于这种单电源接法，仿真体现不出来)。

所以根据仿真也可以印证就是Vos导致的LED微亮，也就是这种电流源结构存在漏电问题。那么如何解决呢?

解决方案1：更换精密运放

更换精密运放，可以减小Vos，那么就可以减小Vos导致的三极管，MOS管微导通导致的漏电。例如下图仿真将Vos设为0V，基本不会有负载电流。

解决方案2：加大采样电阻

加大采样电阻，采样电阻增大，可以减小漏电，因为前面也分析过，漏电流I = Vos/R。例如将采样电阻增大10倍后，漏电流也相应减小10倍。不过这种解决方案实际使用可能并不符合实际需求。

解决方案3：额外的增加偏置

额外的增加偏置，例如在反相输入端上，额外增加一颗较大的电阻上拉到VCC，那么这样就人为的增加了一个偏置电压，那么就可以杜绝在输入电压为0V的时候产生的漏电现象。仿真如下：

Note：增加偏置电阻这个方法，会有点点改变恒流源的输出电流曲线(不是很明显)。例如下图，是增加偏置电阻前后的输出电流和输入电压的对应曲线。

总结：解决方案很多，对成本敏感的话，可以增加偏置电阻。对成本不敏感的话，可以选择精密运放。

像这种同一型号的器件，有的行有的不行，那么就要往器件参数上去考虑，很有可能就是器件的某个或者多个参数导致的问题。硬件不会骗人，玄学一定是没有考虑到的参数导致的，器件参数，温度，亦或是环境干扰。

来源：本文转载自24c01硬件电子公众号