恒流源设计学习

最近在完成一个实验室项目的时候，涉及到了使用DAC对恒流源电流进行控制的设计。此处学习一下相关的恒流源的工作原理。

采用运放与三极管的恒流源电路设计

采用运放与恒流源组合的电路结构如下，它可以结合其他电路实现电流的线性调节。

其中Vin为控制恒流源电流的控制电压，R4为采样电阻，用于采样实际电流大小，RL为负载电阻。

这个电路实现恒流的核心是通过运放采样电阻R4的电压变化反馈到输入负极，进行调整三极管运放实现横流功能。

本次项目的芯片原理

项目中采用的LT3092，其内部模拟电路如下，该电路的核心即运放恒流源电路。

该芯片只包含IN引脚，OUT引脚与SET引脚，其中IN引脚将运放供电正极与三极管输入端连接在了一起，

为了实现上面的恒流源电路，应将VCC与负载电阻串联后再接入芯片IN引脚，OUT端接采样电阻后接GND，SET可以接DAC的输出端。需要注意的是，由于VCC中间串接了负载电阻后再接输入，为了确保运放供电足够，应当避免负载电阻过大导致压降过高。

 

其他恒流源设计

此书的恒流源一般指横流值不可通过外部电压进行调整，只能调整采样电阻的恒流源设计方案，其核心思想均为调整三极管基极电压。

稳压横流电路

如图所示，图中的二极管为齐纳稳压二极管，GPIO输出电压由于稳压二极管反向击穿被钳位在稳压值，使得采样电阻上端电压同样被钳位在稳压值-0.7V左右，因此可以实现横流。

二极管横流电路

原理与稳压横流电路基本一致，如下所示：

晶体管恒流源电路

晶体管恒流源电路的结构如下，该电路的工作过程较为复杂。

当GPIO口给高电平时，三极管Q1为NPN管，会导通，同时Q2也会导通。当Q2导通时，Q1的基极电压被拉低并截止。负载R1不工作，Q2无电流流过。Q2基极电压被下拉至地并截止，而Q1基极被释放并再次导通。如此循环往复，电路中的电流最终稳定在0.7/R3（忽略Q1和Q2的基极电流），无论电源电压VCC如何变化，电流都保持恒定。另外，R3的阻值应根据所需电流来选择。