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适应电压范围极宽的低压差两端恒流源

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发表于 2021-11-23 11:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 locky_z 于 2021-11-23 11:28 编辑

EDN上的电路,
1.png
机器翻译END的英文原文如下:
该设计思想是一种两线式电流调节器,在性能和零件数量之间取得了良好的平衡。采用三个晶体管,三个电阻和一个LED,与其他电路相比,它实现了良好的调节(在大多数电压范围内低于1%),较低的工作电压(典型值为1.2V)和更好的温度系数(0.07%/ K)。类似的复杂性。它的设计工作电流范围为数十毫安至几安。它不费劲地寻找零件;例如:LM10可用于制造性能更高的电路,但该IC不是多源的,因此很可能会停产。
红外LED用作1.05V基准,由Q1的自举电流源驱动。Q2和Q3构成主电流调节器。R1提供启动电流,R2设置参考电流,R3设置流经Q2的电流,Q2控制流经稳压器的电流的99%。在启动时,R1中的所有电流流入Q3的基极,这又使Q1和Q2导通,从而为Q3提供更多的电流。这一直持续到D1开始导通并且R3中的电流产生足够的电压以开始关断Q3,从而产生负反馈。由于Q3调节Q2中的电流,因此它也调节Q1中的电流,Q1接收相同的偏置,但发射极电阻R2减小电流。现在,Q1和Q2中的电流将稳定在R3设定的值,R2较小。
在Q1中保持恒定电流需要将其热耦合到Q2,因为Q2将消耗电路中的大部分功率。最简单的方法是使Q1与Q2成为相同的晶体管,并在散热器的相对侧都用螺栓固定。或者,可以将Q1粘贴到Q2。对于低电流,可以选择双晶体管。第四个选择是放弃热跟踪,并通过减小R1来实现补偿措施。由于Q2中的功耗将是电压的函数,因此这将使Q1中的电流减小也是电压的函数,从而允许通过R1进行补偿。不幸的是,所有四种方法都将显示出瞬态功率瞬变的热瞬态,最后一种方法最长且最长。
Q2中的电流由D1的电压与 Q3 的V BE(通常为0.3-0.4V)之差除以R3(V D1 – V BE)/ R3来设定。D1的正向电压的温度系数几乎与Q3的温度系数相匹配(相差0.25mV / K),从而为调节器创造了大约0.07%/ K的整体温度系数。由于R3通常为几欧姆或更小,因此通过修整R2最容易实现修整电流,这将改变D1中的电流,从而改变R3上的电压。
在大多数情况下,R1可以为几兆欧,因为启动电流非常小。当D1不导通时,反馈完全为正。R2通常为200到300欧姆;即使主通电流只有几安培,Q1和D1中的电流也仅需要一个毫安左右,因为Q2和Q3的增益会倍增。
对于测试电路,电流在1.2V时下降了5%。该最小电压由 Q1和Q3的V D1 和V sat设定。您应该选择具有低饱和电压的晶体管(例如,Q3使用2N3904,Q1和Q2使用MJE210)。该最小电压将随温度而变化,在较高温度下降低,但在较低温度下升高。PNP用于主传输晶体管,但电路很容易转换为NPN。
可以通过短接D1来关闭稳压器。电流将降至流经R1的电流。





按这个做一个适应电压范围广的两线恒流源,
因为手头NPN管多,并且打算较高电压也能用,于是Q1Q2是TIP41C,Q3是MPSA94。R1是910K,R2是220欧,D1是红色LED,只是换不同的R3得到不同的电流
实际测量的效果很好,最小压降2V就开始恒流。
R3=1K左右的恒流效果,内阻大概1.4M,如果将R1换成更大。例如4.7M,可能效果更好。
1.4ma.png
100mA下的横流效果,内阻大概700K
100ma.png
350mA以及1.3A下的横流效果,内阻大概30K吧
300mA.png
但1.3A时,两端电压超过17V后就开始不稳定了。有自激振荡,可能和这个电路本身带有点正反馈有关吧。
发表于 2021-11-24 21:46 | 显示全部楼层
R1 用910K ,有点偏小吧。

电压从2V 到30 多伏,R1 上的电流就不是稳定的,从接近2uA 到30 多微安变化。

这个电路多年前见过,我还曾经试验过改进型电路,感觉恒流效果不像文章中说的那样好。
还不如用TL431 / TL432 之类的电压基准配合恒流二极管和NMOS 场管做,恒流效果比这个电路要好。
发表于 2021-11-24 21:52 | 显示全部楼层
使用恒流二极管或JFET 结型场管给TL431 /TL432 提供1mA 左右稳定的工作电流:

两端恒流电路.GIF
通过调整R1 的阻值大小,就又可以改变输出电流。
 楼主| 发表于 2021-11-25 14:31 | 显示全部楼层
如果这个电路用300V耐压的管(我这里用MPSA92就是耐压300V的PNP),就能直接适应2-300V这么宽的电压范围。而用恒流源或者LM317等等,适应范围不超过100V。
我主要是喜欢这个电路的适应范围,以及只需2端串联,就像一个电阻那样用。用在宽范围耐压(恒流)测量很方便。
发表于 2021-11-25 17:09 来自手机 | 显示全部楼层
谢谢两位的分享。三哥那个jfet具体用什么型号的?最好便宜易购买的,耐压能过60V更好

点评

JFET 结型场管现在产量较少,价格也比较高,常见的就是2SK30A 、2SK246 ,耐压50V ,一般结型场管耐压普遍不高,大部分20 ~ 30V 间。  详情 回复 发表于 2021-11-25 20:51
发表于 2021-11-25 20:51 | 显示全部楼层
MXPRO48 发表于 2021-11-25 17:09
谢谢两位的分享。三哥那个jfet具体用什么型号的?最好便宜易购买的,耐压能过60V更好 ...

JFET 结型场管现在产量较少,价格也比较高,常见的就是2SK30A 、2SK246 ,耐压50V ,一般结型场管耐压普遍不高,大部分20 ~ 30V 间。


点评

谢谢,收藏了  详情 回复 发表于 2021-11-25 21:11
发表于 2021-11-25 20:54 | 显示全部楼层
可以直接到淘宝买恒流二极管,价格比JFET 要便宜些,耐压也高,可达到100V 。

刚才搜了下:
https://item.taobao.com/item.htm ... a230r.1.14.3#detail
恒流二极管S-501/701/102/152/202/272/352/562/822/103/153/183T
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  • 价格?0.80-0.90


发表于 2021-11-25 20:55 | 显示全部楼层

https://item.taobao.com/item.htm ... a230r.1.14.8#detail

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发表于 2021-11-25 21:11 来自手机 | 显示全部楼层
3AG1 发表于 2021-11-25 20:51
JFET 结型场管现在产量较少,价格也比较高,常见的就是2SK30A 、2SK246 ,耐压50V ,一般结型场管耐压普 ...

谢谢,收藏了
发表于 2021-11-27 10:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 段智刚 于 2021-11-28 09:23 编辑

电压范围很大,2v的时候也能恒流但偏低只有68ma,3v---120v基本100ma变化很小(楼主验证到了300v,我没有找到元件)。
3120.jpg

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