高精度恒流源電路圖（一）

采用集成運放構成的線性恒流源電路構成如圖所示，兩個運放（一片324）構成比較放大環節，BG1、BG2三極管構成調整環節，RL為負載電阻，RS為取樣電阻，RW為電路提供基準電壓。工作原理：如果由于電源波動使Uin降低，從而使負載電流減小時，則取樣電壓US必然減小，從而使取樣電壓與基準電壓的差值（US-Uref）必然減小。由于UIA為反相放大器，因此其輸出電壓Ub=（R5/R4）×Ua必然升高，從而通過調整環節使US升高恢復到原來的穩定值，保證了US的電壓穩定，從而使電流穩定。當Uin升高時，原理與前類同，電路通過閉環反饋系統使US下降到原來的穩定值，從而使電流恒定。調整RW，則改變Uref，可使電流值在0～4A之間連續可調。

高精度恒流源電路圖（二）

一款高精度恒流源電路如下圖所示，在恒流電路與負載之間增設接地回路，這樣在負載變化時電流能快速恢復穩定。A1和VT1構成電壓／電流轉換電路，可將地電平信號轉換為后級恒流電路所需要的＋15V電平，A2、VT2、VT3等構成標準的恒流電路，R1=R2，則I1=I2。VT5的基極由穩壓二極管VS1提供＋5V的穩定電壓，則VT5的發射極電壓不受負載變化的影響，保持為+5.7V。另外，由于共基極電路的發射極輸入阻抗低，因此A2與VT2構成的恒流源不受負載變化的影響，處于理想的工作狀態。

將下圖所示的恒流源與開關電路組合，便可得到一個高精度脈沖發生電路，如圖5所示。多個這種電路可構成高精度D/A轉換器。VD2和VD3構成電平移動電路，VD1和VD4是肖特基二極管，構成開關電路。

高精度恒流源電路圖（三）

采用開關電源的開關恒流源電路構成如圖2.3.2所示。BG1為開關管，BG2為驅動管，RL為負載電阻，RS為取樣電阻，SG3524為脈寬調制控制器，L1、E2、E3、E4為儲能元件，RW提供基準電壓Uref。圖采用開關電源的開關恒流源工作原理：減小開關器件的導通損耗和開關損耗是提高電路效率的關鍵。為此，器件選擇飽和壓降小、頻率特性好的開關三極管和肖特基續流二極管。

扼流圈L1的磁芯上再繞一個附加線圈，利用電磁反饋降低開關三極管的飽和壓降，并采用合理的結構設計，使電路的分布參數得到有效的控制。當電源電壓降低或負載電阻RL降低時，則取樣電阻RS上的電壓也將減少，則SG3524的12、13管腳輸出方波的占空比增大，從而使BG1導通時間變長，使電壓U0回升到原來的穩定值。BG1關斷后，儲能元件L1、E2、E3、E4保證負載上的電壓不變。當輸入電源電壓增大或負載電阻值增大引起U0增大時，原理與前類同，電路通過閉環反饋系統使U0下降到原來的穩定值，從而達到穩定負載電流IL的目的。

高精度恒流源電路圖（四）

采用集成穩壓器構成的開關恒流源電路構成如圖所示。MC7805為三端固定式集成穩壓器，RL為負載電阻，RW為可調電阻器。工作原理：固定式集成穩壓器工作在懸浮狀態，在輸出端2和公共端3之間接入一電位器RW，從而形成一固定恒流源。調節RW，可以改變電流的大小，其輸出電流為：IL=（Uout/RW）+Iq式中Iq為MC7805的靜態電流，小于10mA。當RW較小即輸出電流較大時，可以忽略Iq。當負載電阻RL變化時，MC7805用改變自身壓差來維持通過負載的電流不變。

RW的確定：RW的值可由RW=Uout/IL確定。因Uout=5V，IL=0.5～2A，因此確定的取值范圍為2.5～10Ω。輸出電壓和負載變化范圍的確定：根據設計要求，本例的輸出電壓U0=10V。由于恒流源的輸出電流可調范圍為0.5～2A，因此相應的負載變化范圍為5～20Ω。其中線性恒流源適用于蓄電池的恒流放電，開關恒流源適用于蓄電池的恒流充電，集成穩壓器構成的恒流源適用于電阻測量等。

高精度恒流源電路圖（五）

研制儀器需要一個能在0到3兆歐姆電阻上產生1MA電流的恒流源，用UC3845結合12V蓄電池設計了一個，變壓器采用彩色電視機高壓包，其中L1用漆包線在原高壓包磁心上繞24匝，L3借助原來高壓包的一個線圈，L2借助高壓包的高壓部分。L3和LM393構成限壓電路，限制輸出電壓過高，調節R10可以調節開路輸出電壓。

高精度恒流源電路圖（六）

壓控恒流源電路設計壓控恒流源是系統的重要組成部分，它的功能是用電壓來控制電流的變化，由于系統對輸出電流大小和精度的要求比較高，所以選好壓控恒流源電路顯得特別重要。采用如下電路：電路原理圖如圖2.4.3所示。該恒流源電路由運算放大器、大功率場效應管Q1、采樣電阻R2、負載電阻RL等組成

硬件設計

電路中調整管采用大功率場效應管IRF640。采用場效應管，更易于實現電壓線性控制電流，既能滿足輸出電流最大達到2A的要求，也能較好地實現電壓近似線性地控制電流。因為當場效應管工作于飽和區時，漏電流Id近似為電壓Ugs控制的電流。即當Ud為常數時，滿足：Id=f（Ugs），只要Ugs不變，Id就不變。在此電路中，R2為取樣電阻，采用康銅絲繞制（阻值隨溫度的變化較小），阻值為0.35歐。運放采用OP-07作為電壓跟隨器，UI=Up=Un，場效應管Id=Is（柵極電流相對很小，可忽略不計）所以Io=Is=Un/R2=UI/R2。正因為Io=UI/R2，電路輸入電壓UI控制電流Io，即Io不隨RL的變化而變化，從而實現壓控恒流。同時，由設計要求可知：由于輸出電壓變化的范圍U〈=10V，Iomax=2A，可以得出負載電阻RLmax=5歐。

高精度恒流源電路圖（七）

介紹了一種由基準電壓源、集成運算放大器及復合管等組成的高精度恒流源電路。詳細分析了該電路的工作原理，公式推導證明了設計的正確性，并對實際應用中元器件的選取進行了說明。對所設計恒流源電路的性能進行了測試，測試結果表明，該電路精度高，穩定性好，輸出電流精度相對誤差的最大值。

高精度恒流源電路圖（八）

本系統對電源有較高的要求。設計電源時既要保證電源的高穩定度，也要保證電源能輸出大于2A的電流，故本系統采用三級管1264來擴流而且在使用電源時必須充分考慮電源的效率。電源電路如圖所示，此電源電路采用了LM317和LM337，其輸出電壓是連續可調的，輸出電壓調到為＋15V和－15V來供給硬件電路使用，其中－15V的電源是供運放使用的，不需要擴流；而＋15V的電源的負載電流要求不低于2A，所以采用三級1264來擴流。另外用LM7805產生＋5V的電壓供凌陽SPCE061A單片機使用。

線性恒流源、開關恒流源，可靠性高，調整方便，在科研中已得到了應用。其中線性恒流源適用于蓄電池的恒流放電，開關恒流源適用于蓄電池的恒流充電，集成穩壓器構成的恒流源適用于電阻測量等。SPCE061A單片機作為中央控制器，本系統有功能強、性能可靠、體積小、電路簡單的特點。本系統最小可步進1mA，精度也比較高。輸出電流范圍較寬。，硬件部分中采樣電阻的熱穩定性要較好，硬件中的核心模塊為壓控恒流源，其核心元件采用場效應管其性能和穩定性均高于三極管。

高精度恒流源電路圖（九）

由TL431組成的高精度的恒流源電路圖，精度和溫度特性都很好。

高精度恒流源電路圖（十）

恒流源驅動電路負責驅動溫度傳感器Pt1000，將其感知的隨溫度變化的電阻信號轉換成可測量的電壓信號。本系統中，所需恒流源要具有輸出電流恒定，溫度穩定性好，輸出電阻很大，輸出電流小于0．5mA（Pt1000無自熱效應的上限），負載一端接地，輸出電流極性可改變等特點。

由于溫度對集成運放參數影響不如對晶體管或場效應管參數影響顯著，由集成運放構成的恒流源具有穩定性更好、恒流性能更高的優點。尤其在負載一端需要接地的場合，獲得了廣泛應用。所以采用圖2所示的雙運放恒流源。其中放大器UA1構成加法器，UA2構成跟隨器，UA1、UA2均選用低噪聲、低失調、高開環增益雙極性運算放大器OP07。

設圖2中參考電阻Rref上下兩端的電位分別Va和Vb，Va即為同相加法器UA1的輸出，當取電阻R1=R2，R3=R4時，則Va=VREFx+Vb，故恒流源的輸出電流就為：

由此可見該雙運放恒流源具有以下顯著特點：

負載可接地；

當運放為雙電源供電時，輸出電流為雙極性；

恒定電流大小通過改變輸入參考基準VREF或調整參考電阻Rref0的大小來實現，很容易得到穩定的小電流和補償校準。

由于電阻的失配，參考電阻Rref0的兩端電壓將會受到其驅動負載的端電壓Vb的影響。同時由于是恒流源，Vb肯定會隨負載的變化而變化，從而就會影響恒流源的穩定性。顯然這對高精度的恒流源是不能接受的。所以R1，R2，R3，R4這4個電阻的選取原則是失配要盡量的小，且每對電阻的失配大小方向要一致。實際中，可以對大量同一批次的精密電阻進行篩選，選出其中阻值接近的4個電阻。