壓控電流源是什么?壓控電流源電路設(shè)計(jì)-KIA MOS管

壓控電流源

受控源又稱為非獨(dú)立源。一般來(lái)說(shuō)，一條支路的電壓或者電流受到非本支路以外的其他因素控制時(shí)統(tǒng)稱為受控源。對(duì)于簡(jiǎn)單的受控源，如一條支路的電壓或電流受到另外一條支路的電壓或電流控制的情況，這樣的受控源是由兩條支路組成的一種理想化電路原件。受控源的第一條支路的控制支路，呈開路或者短路狀態(tài)；第二條支路是受控支路，它是一個(gè)電壓源或電流源，起電壓或電流的量值受到第一條支路的電壓或電流的控制。這樣的受控源分為四類，分別為電流控制的電壓源，電流控制的電流源，電壓控制的電壓源和電壓控制的電流源。

簡(jiǎn)單說(shuō)，就是電流大小受電壓控制的電源。

電壓控制型電流源（UCCS），簡(jiǎn)稱壓控電流源。有常數(shù) gm=i/u1，稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。

壓控電流源電路設(shè)計(jì)

電流源是一種常用的電路，如工業(yè)中4-20mA輸出，LED恒流驅(qū)動(dòng)，以及一些傳感器可能也需要恒流驅(qū)動(dòng)等。

常用的壓控電流源電路：

電路很簡(jiǎn)單，運(yùn)放+晶體管組成。P1為負(fù)載，根據(jù)運(yùn)放虛短虛斷的原理，負(fù)載電流I=VIN/R3。因此通過(guò)控制VIN的電壓即可控制負(fù)載電流的大小。

其中R2和C2的作用是在輸入電壓和負(fù)載瞬間變化時(shí)保證電路的穩(wěn)定，可以理解為一個(gè)濾波電路。R2應(yīng)比R3大很多，但也不適宜太大（太大的話運(yùn)放的偏置電流將會(huì)產(chǎn)生較大的偏置電壓）。RC參數(shù)也會(huì)影響電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，因此也不適宜太大。當(dāng)然把R2短路，C2直接去掉，電路也是可以正常工作的。

因?yàn)槿龢O管的發(fā)射極電流不完全等于集電極電流，所以負(fù)載電流會(huì)有一定的誤差。電路中Q1也可以換成NMOS管。但是MOS管是電壓型器件，需要注意的是當(dāng)R3上的電壓較大時(shí)，運(yùn)放的供電電壓要足夠大，以保證MOS管能正常開啟。

另外需要注意的是散熱問(wèn)題。以上述電路為例，假設(shè)VCC為12V，負(fù)載電阻為2Ω，當(dāng)電流為0.5A時(shí)，負(fù)載和R3上的壓降為1.25V，則三極管上的功率為（12-1.25）*0.5=5.375W。需要加一個(gè)比較大的散熱片才行。

運(yùn)放的選擇應(yīng)盡量選擇低偏置電壓和軌至軌輸出的運(yùn)放，以減小誤差，以及滿足小電流輸出的要求。

上述電路存在一個(gè)問(wèn)題就是負(fù)載不共地，在某些場(chǎng)景可能不適用。下面介紹另外一種負(fù)載共地的壓控電流源：

在原來(lái)的基礎(chǔ)上又增加了一級(jí)電路，后一級(jí)的MOS管為PMOS。原理也很簡(jiǎn)單。

推到一下：

VIN=V1，

I2=I1=VIN/R7，

V2=VCC-I2*R4=VCC-VIN*R4/R7,

V3=V2，

Io=I3=(VCC-V3)/R1= VIN*R4/(R1*R7)。

以上圖為例，1V輸入電壓對(duì)應(yīng)100mA輸出電流。

電路設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)與第一種類似，不再贅述。

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