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三極管恒流電路相關(guān)知識詳解

fcsde-sh ? 來源:張飛實戰(zhàn)電子 ? 作者:郭嘉老師 ? 2021-10-11 10:44 ? 次閱讀

恒流源顧名思義,一定功率下,電流幾乎不變電壓可以變的電流源。一般常用在電機溫度采樣,即用PTC當作恒流源的負載,由于電流不變,PTC的內(nèi)阻會隨著溫度的變化而變化,從而變化壓降得到對應(yīng)溫度的變化。還有用在LED驅(qū)動電路,可以同時控制數(shù)個或以上個LED燈,而且它的亮度基本一樣。恒流源用途很多,就不一一舉例了。

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上圖,用兩個三極管搭建的恒流源電路,RL是負載,接LED或PTC都可以。

當Q1的b極電位大于等于0.7V的電壓,Q1會導(dǎo)通。這里就加大Q1的b極電壓, 當Q1導(dǎo)通后,形成Ic、Ie、Ib電流會流過R1,當R1兩端的壓降大于0.7V時,三極管Q2就會導(dǎo)通,R1兩端壓降會被Q2的be鉗位在0.7V(Q1的b極電位大于等于1.4V的電壓),此時Q1的b極到地的電壓為:VR1+VBE(Q1),所以可以計算I/O口輸出的電壓:令Q1的基極Vb,得發(fā)射極Ve為Vb-0.7V,三極管的β=100,整理上面數(shù)據(jù)可得:(Vio-Vb)/R2*β=(Vb-0.7V)/R1+(Vio-Vb)/R2,Ie=Ibβ+Ib,Ib和Ie、Ic不是一個量級100倍以上的關(guān)系,所以Ib可以忽略,(Vio-Vb)/R2可以忽略,公式整理得(Vio-Vb)/R2*β=(Vb-0.7V)/R1,公式整理得:Vio=Vb+(Vb-0.7)*R2/(R1*β)。

只要Q1的基極Vb大于1.4V的電壓,R1兩端的壓降始終會維持在0.7V,Q1的Ie電流恒為0.7V/R1,Ic即負載RL的電流約等于0.7V/R1。

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現(xiàn)在分析通過Q1和Q2怎么實現(xiàn)1mA恒流的,無論VCC和Vin怎么變化都可以實現(xiàn)恒流,實現(xiàn)寬電壓輸入:上圖所示這個電路中,單片機的的I/O口輸出Vin:Vio=Vb+(Vb-0.7)*R2/(R1*β)=Vb+(Vb-0.7)*3.5k/0.7K*100

=Vb+0.05Vb-0.035

=1.05Vb-0.035=Vin,令Vin=1.4V,可得Vb=1.36V,

當令Vb=1.4V時,Vin=1.05*1.4-0.035=1.435V,以上三極管的Vbe壓降按照0.7V算,VCES按照0.3V算。

只要Vin大于等于1.435V,VCC大于等于VRL+VCES1+VR1。如果把RL用PTC100代替,設(shè)計恒流源為1mA,根據(jù)VCC大于等于VRL+VCES1+VR1=100Ω*1mA+0.3V(Q1的飽和壓降)+700Ω*1mA=1.1V。

綜上所述,恒流必須要滿足VCC大于等于1.1V,Vin大于等于1.435V,這個恒流源恒成立。Q1的Ie=Ic+Ib,通過公式可以看出Ie的電流由Ic和Ib共同決定,即Ic提供不了1mA電流Ib會補,正常Ic電流遠遠大于Ib,所以Q1實現(xiàn)了恒流。當負載Ic突然變大時,Ve的電位會升高,Q1的Vbe壓降會變小,Ib也會變小,Ic也會變小。當負載Ic變小時,Ve會變小,Vbe會變大,Ib會變大,Ic變大。這樣就實現(xiàn)了閉環(huán)調(diào)節(jié)。當Vin不斷變大時,R1的壓降大于等于0.7V時Q2會導(dǎo)通,Ve會被Q2的BE壓降鉗位在0.7V,此時仍能保持Q1的Ie穩(wěn)定1mA輸出。

責任編輯:haq

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原文標題:常用三極管恒流電路講解

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