探索LM134系列：多功能恒流源与温度传感器的完美结合

在电子工程师的工具箱中，多功能且性能卓越的器件总是备受青睐。今天，我们将深入探讨Linear Technology的LM134系列，这是一款集恒流源与温度传感器功能于一身的三端器件，在众多应用场景中展现出了强大的实力。

文件下载：LM334S.pdf

一、LM134系列的核心特性

1. 宽电流范围与出色调节能力

LM134系列能够在1µA至10mA的电流水平下稳定工作，通过外部电阻即可轻松设置工作电流。其调节率通常为0.02%/V，端到端电压范围可从800mV到40V，为不同的应用提供了广泛的电压适应能力。

2. 温度传感功能

该系列器件的工作电流与绝对温度（开尔文）成正比，这使得它成为一种优秀的温度传感器。在室温下，工作电流的温度依赖性为0.336%/°C，例如，一个工作在298µA的器件，其温度系数为1µA/°C，且温度依赖性具有极高的准确性和可重复性。像LM134 - 3、LM234 - 3和LM134 - 6、LM234 - 6等型号，分别在100µA至1mA范围内被指定为温度传感器，其精度分别为±3°C和±6°C。

3. 其他优势

LM134系列采用标准晶体管封装，易于安装和集成。此外，它不会产生反向电流，并且可以通过添加二极管和电阻轻松实现零温度系数电流源。

二、工作原理剖析

LM134的等效电路中，一个64mV的参考电压被施加到A1的负输入端，相对于V - 引脚。A1驱动Q2，使R引脚保持在64mV，与RSET的值无关。晶体管Q1与Q2以17:1的比例匹配，使得从V - 引脚流出的电流始终是流入V + 引脚总电流（ISET）的1/18。ISET的计算公式为： [I{SET}=frac{67.7 mV}{R{SET}}] 这个67.7mV的等效参考电压与绝对温度成正比，从绝对零度时的0mV线性增加到298°K（25°C）时的67.7mV，斜率为227µV/°C。

三、关键参数解读

1. 绝对最大额定值

不同型号的LM134系列在V + 到V - 的正向电压、反向电压、R引脚到V - 的电压、设定电流、功耗、工作温度范围和存储温度范围等方面有不同的额定值。例如，LM134的V + 到V - 正向电压最大为40V，而LM134 - 3/LM134 - 6/LM234 - 3/LM234 - 6/LM334的V + 到V - 正向电压最大为30V。

2. 电气特性

• 恒流源特性：在不同的设定电流范围和输入电压条件下，设定电流误差、设定电流与V - 电流的比率、最小工作电压、设定电流随输入电压的平均变化以及设定电流的温度依赖性等参数都有明确的规定。例如，在10µA ≤ ISET ≤ 1mA，V + = 2.5V的条件下，LM134的设定电流误差最大为3%。
• 温度传感器特性：对于指定为温度传感器的型号，如LM134 - 3、LM234 - 3和LM134 - 6、LM234 - 6，在特定条件下，设定电流误差、等效温度误差、设定电流与V - 电流的比率、最小工作电压、设定电流随输入电压的平均变化、设定电流的温度依赖性、等效斜率误差和有效并联电容等参数也有相应的指标。

四、典型应用案例

1. 远程温度传感器

利用LM134作为温度传感器，通过一个226Ω的电阻将其在25°C时的工作电流设定为298µA，输出为1µA/°K。电流通过双绞线传感器导线流到10k的终端电阻，将电流输出转换为相对于地的10mV/°K电压。通过软件或硬件转换，可以将信号转换为摄氏度刻度。

2. 恒流源应用

在许多电路中，LM134可以作为恒流源使用，为其他元件提供稳定的电流。例如，在一些需要精确电流控制的电路中，它可以确保电路的稳定性和可靠性。

3. 其他应用

LM134系列还可用于冷端补偿、双极差分级的恒定增益偏置、微功率偏置网络、光电导电池缓冲器、电流限制器等多种应用场景。

五、使用注意事项

1. 电源电压摆率

当电源电压摆率超过一定阈值时，LM134可能会出现非线性电流偏移。摆率与ISET成正比，例如，在ISET = 10µA时，最大dv/dt为0.01V/µs；在ISET = 1mA时，极限为1V/µs。不过，超过极限的摆率不会损坏LM134，也不会导致大电流流动。

2. 热效应

当ISET大于100µA时，内部发热会对电流调节产生显著影响。例如，在ISET = 1mA时，LM134两端每增加1V电压，在静止空气中结温将升高约0.4°C，从而导致输出电流变化约0.132%。因此，在直流调节要求严格且ISET超过100µA时，必须考虑热效应。通过对TO - 46封装或TO - 92引脚进行散热处理，可以将这种影响降低3倍以上。

3. 并联电容

在某些应用中，LM134的15pF并联电容可能需要减小，以解决负载问题或提高电流源的交流输出阻抗。可以通过使用FET缓冲LM134来实现，这样可以将电容减小到小于3pF，并至少提高一个数量级的调节性能，同时除最小输入电压外的直流特性不受影响。

4. 噪声

LM134产生的电流噪声约为晶体管散粒噪声的4倍。如果将其用作晶体管放大器的有源负载，输入参考噪声将增加约12dB。但在许多情况下，这是可以接受的，并且可以构建电压增益超过2000的单级放大器。

5. 引线电阻

由于决定LM134工作电流的感应电压小于100mV，因此应尽量减少热电偶或引线电阻的影响。应将电流设定电阻物理上靠近器件，并尽量避免使用插座。例如，在1mA电流水平下，仅0.7Ω的接触电阻就会使输出电流降低1%。

6. 启动时间

LM134设计用于低至1µA的电流工作，为确保启动，内部需要提供20nA至200nA的固定涓流。启动时间取决于这些FET的IDSS和电容C1，电容C1必须充电到约500mV，Q3才会导通以启动正常电路操作。对于非常低的IDSS值，启动时间可能长达1.25ms。

六、总结

LM134系列以其宽电流范围、出色的温度传感特性和多种应用场景，成为电子工程师在恒流源和温度传感器设计中的理想选择。在实际应用中，我们需要充分了解其各项参数和特性，注意使用过程中的各种因素，以确保电路的稳定性和可靠性。同时，随着电子技术的不断发展，LM134系列也可能会有更多的应用创新和优化。你在使用LM134系列器件时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。