Información detallada de la fuente de corriente constante
La fuente de corriente constante es un componente muy utilizado en circuitos. Aquí ordenaré las estructuras y características de las fuentes de corriente constante más comunes.
Las fuentes de corriente constante se dividen en dos formas: salida (Current Source) y entrada (Current Sink).
La fuente de corriente constante más sencilla es utilizar un diodo de corriente constante. De hecho, hay relativamente pocas aplicaciones de diodos de corriente constante. Además del hecho de que las características de corriente constante de los diodos de corriente constante no son muy buenas, las especificaciones actuales son relativamente pequeñas y el precio es relativamente caro.
La fuente de corriente constante simple más comúnmente utilizada utiliza dos triodos del mismo tipo, utilizando el voltaje relativamente estable de los triodos como punto de referencia.
El valor actual es: I = Vbe/R1.
La ventaja de esta fuente de corriente constante es que es simple y fácil de implementar, y el valor de la corriente se puede controlar libremente y no se utilizan componentes especiales, lo que es beneficioso para reducir el costo de el producto. La desventaja es que el voltaje de diferentes tipos de tubos no es un valor fijo. Incluso si son del mismo tipo, existen ciertas diferencias individuales. Al mismo tiempo, bajo diferentes corrientes operativas, este voltaje también fluctuará hasta cierto punto. Por lo tanto, no es adecuado para requisitos de corriente constantes y precisos.
Para generar corriente de salida con precisión, generalmente se usa un amplificador operacional como retroalimentación y un transistor de efecto de campo para evitar errores causados por la corriente del triodo. Si no es necesario que la corriente sea especialmente precisa, el transistor de efecto de campo también se puede sustituir por un triodo.
La fórmula de cálculo de corriente es:
I = Vin/R1
Este circuito puede considerarse un circuito estándar para fuentes de corriente constante, además de tener suficiente precisión. y capacidad de ajuste Además de ser flexibles, los componentes utilizados también son muy comunes y fáciles de construir y depurar. Sin embargo, el usuario debe proporcionar el Vin.
Como se puede ver en los dos circuitos anteriores, la fuente de corriente constante tiene una fórmula fija (Han, "fórmula fija" parece ser un término de Go XD), que utiliza una referencia de voltaje para formar una fórmula fija. corriente en la resistencia. Con esta fórmula, la construcción de una fuente de corriente constante se puede extender a todos los dispositivos que puedan proporcionar esta "referencia de voltaje".
La referencia de voltaje más simple es el diodo Zener. Usando un diodo Zener y un triodo, se puede construir una fuente de corriente constante más simple.
La fórmula de cálculo actual es: I = (Vd-Vbe)/R1
TL431 es otra referencia de voltaje comúnmente utilizada. Se utiliza una fuente de corriente constante construida con TL431 y el transistor. se reemplaza por transistores de efecto de campo que pueden lograr una mayor precisión.
Para obtener más información sobre TL431, consulte "Diagrama de estructura interna de TL431" y "Varios usos básicos de TL431"
La fórmula de cálculo actual es: I = 2,5/R1
De hecho, todos los reguladores de voltaje de tres terminales son muy buenas fuentes de voltaje, y la precisión del regulador de voltaje de tres terminales ya es muy alta y la corriente de mantenimiento requerida también es muy pequeña. Usar un regulador de voltaje de tres terminales para formar una fuente de corriente constante también tiene una muy buena relación precio/rendimiento.
Esta estructura de fuente de corriente constante no es adecuada para corrientes demasiado pequeñas, porque en este momento, la corriente sostenida del propio regulador de voltaje de tres terminales provocará un gran error.
La fórmula de cálculo actual es: I = V/R1, donde V es el valor de estabilización de voltaje del regulador de voltaje de tres terminales.
En los circuitos reales, existen algunas estructuras especiales que también pueden proporcionar buenas características de corriente constante. La más típica es que un voltaje muy alto forma una corriente en un dispositivo de bajo voltaje a través de una resistencia. corriente La precisión de la fuente de corriente depende de la precisión del alto voltaje y de la fluctuación de voltaje causada por el propio equipo de bajo voltaje. En algunos circuitos de fuente de alimentación conmutada, esta estructura se utiliza para proporcionar corriente de polarización al triodo.
La fórmula de cálculo actual es: I = Vin/R1
Vale la pena mencionar que las fuentes de corriente constante anteriores no son adecuadas para aplicaciones de corriente constante por encima del nivel de amperios, porque la resistencia arriba Demasiada corriente causará un calentamiento grave.
Este calor se puede reducir mediante el uso de resistencias más pequeñas, pero en el modo de suministro de energía única, la mayoría de los amplificadores operacionales no pueden detectar y emitir voltajes cercanos a tierra o Vcc de manera efectiva, por lo que se deben usar dispositivos especiales que cumplan con los requisitos.
Una forma sencilla es utilizar un dispositivo estabilizador de voltaje (tubo regulador de voltaje, o TL431, etc.) para polarizar el voltaje en la resistencia de modo que este voltaje entre en el rango de detección del amplificador operacional.
La esencia de la fuente de corriente constante es utilizar el dispositivo para retroalimentar la corriente y ajustar dinámicamente el estado de la fuente de alimentación del dispositivo, de modo que la corriente tienda a ser constante. Mientras haya corriente disponible, se puede formar retroalimentación de manera efectiva para establecer una fuente de corriente constante.
Los dispositivos que pueden realizar retroalimentación de corriente incluyen transformadores de corriente, o se pueden usar elementos Hall para retroalimentación del campo magnético de ciertos dispositivos en el bucle de corriente, o se pueden usar dispositivos emisores de luz en el bucle (como fotoacopladores). ser utilizado. , tubo luminoso, etc.) para retroalimentación. Estos métodos pueden formar una fuente de corriente constante efectiva y son más adecuados para ocasiones especiales como corrientes grandes. Sin embargo, debido a que los circuitos de estas formas de implementación son relativamente complejos, no los introduciremos uno por uno aquí.