我们中的许多人模拟电路会经常遇到这些条款电压源和电流源在电路设计中。虽然任何提供恒定电压的东西，如简单的5V USB输出或12V适配器，都可以被视为电压源，但电流源一词似乎一直是个谜。还有很多电路，尤其是涉及运算放大器或者开关电路需要使用恒流源来进行设计。那么电流源是什么意思呢？它将如何运作，为什么需要它？

 

在本教程中，我们将找到这些问题的答案，我们还将构建和测试使用晶体管的简单恒流源电路。本教程中使用的电路将能够提供100mA恒流根据您的负载，但您可以根据您的设计要求使用电位计进行修改。很有趣！所以让我们开始吧。

 

什么是恒流源？

通常，当电源单元驱动负载时，可以有两种可能的操作模式，一种是通过恒压（CV）模式操作，另一个通过恒定电流（CC） 模式活动

在CV模式下，电源使输出电压恒定，并根据负载电阻的要求改变输出电流。最好的例子是5V USB端口，其中输出电压固定在5V，但基于负载，电流会发生变化。如果你连接一个小的led，它会消耗更少的电流，如果你连接了一个大的led，会消耗更多的电流，但led两端的电压总是5V。

 

在CC模式中理想电流源电源使输出电流恒定，并根据负载电阻的要求改变输出电压。例如12VCC模式下的电池充电器其中充电电流将通过电压的变化而固定。如果您的电池为10.5V，如果您将其连接到1A 12V电池充电器，则充电器的输出电流将始终为1A，但输出电压将变化以保持1A的充电电流。所以这就是恒流电路是必需的，其他示例可以是恒流LED驱动器通过LED的电流必须恒定的电路。

 

使用晶体管的简单100mA恒流源

在这个项目中，我们将构建一个简单的晶体管恒流源发电机仅使用4个部件。这是一种非常便宜的电路，可以提供100mA恒流源使用5V电源。它还将有一个电位计，用于控制1至100mA范围内的电流输出。即使负载电阻发生变化，它也会提供稳定的电流。当电路需要稳定的电流供应而没有波动时，这将有助于使用。之前，我们还构建了另一种类型的电流源电路，称为Howland电流泵电路，以及电流镜电路如果你感兴趣的话，也可以看看。现在，让我们看看这个项目所需的材料。

 

所需材料：

  1. TL431型
  2. 公元前547年
  3. 2k电阻器1%
  4. 10k可变电阻器
  5. 22R 1%电阻器
  6. 5V直流适配器或PSU单元。
  7. 根据需要提供不同类型的负载电阻。
  8. 面包板和连接线
  9. 用于测试的万用表。

TL431 Pinout

如上述BOM中所述，电路仅由两个有源组件组成，即TL431和BC547。TL431是一种使用2.5V参考电压的并联调节器。它支持1-100mA的阴极电流，用于分流相关操作。该组件的封装与通用通孔晶体管相同。其他组件为无源组件。电阻器需要在1%的公差范围内才能获得准确的输出。

 

恒流源电路图：

的电路图晶体管恒流源项目如下所示。

Simple Constant Current Generator Circuit Diagram

上述电路完全连接在一个5V的线路中。输出负载需要连接在输出和GND连接之间。在上面的示意图中，BC547作为传输晶体管，更多内容将在工作部分讨论。

 

恒流电路的重要计算

上述电路的输出电流取决于以下公式，该公式可用于计算输出电流恒流源电路。

我<sub>输出=五、裁判/R4+I灵魂

对于该电路，

我输出=100毫安（.100A）伏参考=2.5伏I灵魂=1mA（.001A）[注：最小偏置电流]

所以

我出来=伏裁判/R4+I灵魂.100=2.5/R4+.001.100-.001=2.5/R4 R4=2.5/.099 R4=25欧姆（近似值）

R4的可用最低闭合值为22欧姆。现在，可以使用相同的公式找到可变电阻器或电位计的值。在以前，最大可用电流100mA是通过22欧姆电阻器实现的。这一次，电位计将把电流输出降低到最低水平。

由于TL431所需的最小阴极电流为1mA，因此最好假设最低电流为2mA。因此通过使用相同的公式，

我出来=伏裁判/虚拟现实1.+我灵魂.002=2.5/VR1.+.001.002-.001=2.5/VR1..001=2.5/VR1.虚拟现实1.=2.5K

 

因此，可用的最低接近值2.2k电位计可以用于电流控制。最后一次计算是计算偏置电阻器使用以下公式计算R1值。

R1=伏在里面/（I）出来/hFE+I型灵魂)

对于该电路，

国际奥委会美国犹他州=100mA（.100A）伏在里面=5V hFE=100（最大）IKA=1mA（.001A）[注：最小偏置电流]R1=V在里面/（I）出来/hFE+I型灵魂)R1=5/（.100/100+.001）R1=2.5 k欧姆

因此，可用的最低接近值R1可以是2.2k。

 

恒流电路工作：

晶体管BC547作为传输晶体管其由偏置电阻器R1和分流调节器TL431控制。晶体管基极实际上连接在电流分配器这电流分配器电路使用偏置电阻器和分流调节器制成。TL431通过感应参考电压以及控制传输晶体管BC547。电路是在试验板上构建的，如下所示。

Simple Constant Current Generator Circuit using Transistor

 

测试恒流源电路

电路板准备好后，我用5V直流电源给电路通电，并开始测试。我在输出侧使用不同的负载（不同的电阻值），并确保电流始终保持恒定。我用万用表测量电路的输出电流，电流总是在100mA左右，如下图所示

Testing the Simple Constant Current Generator Circuit

完整的测试视频可以在本页底部找到。如果你有任何问题，请在下面的评论区留言，或使用论坛了解其他技术要求。

 

恒流源电路的应用

在LED照明系统中，与LED驱动相关的操作需要恒流源。与便携式设备一样，电池充电电路也使用恒流源。下面列出了使用恒流源的应用程序的小列表

  • 放大器系统。
  • 太阳能系统
  • 电磁铁
  • 用于稳定速度的电机系统。
  • 霍尔效应传感器。
  • 调节器电路偏置齐纳二极管。