用运算放大器设计一个简单的恒流吸收电路

电流源和电流汇是电子设计中使用的两个主要术语，这两个术语决定了有多少电流可以离开或进入终端。例如，典型8051单片机数字输出引脚的吸收电流和源电流分别为1.6mA和60uA。这意味着引脚在高电平时可以提供(源)高达60uA，在低电平时可以接收(接收器)高达1.6mA。在我们的电路设计过程中，我们有时必须建立我们自己的电流源和电流吸收电路。在上一篇教程中，我们使用普通运算放大器和MOSFET构建了一个电压控制的电流源电路，可用于向负载提供电流，但在某些情况下，我们需要电流吸收选项而不是源电流。

因此，在本教程中，我们将学习如何构建一个电压控制的恒流吸收电路。电压控制恒流吸收电路，顾名思义是根据施加的电压来控制通过它的电流。在进一步进行电路构造之前，让我们先了解恒流吸收电路。

什么是恒流吸收电路?

只要输入电压不变，恒流吸收电路实际上不管负载电阻如何都能吸收电流。对于电阻为1欧姆，输入电压为1V的电路，根据欧姆定律恒流为1A。但是，如果欧姆定律决定了有多少电流流过电路，那么为什么我们需要恒流源和恒流吸收电路呢?

从上图可以看出，电流源电路提供电流来驱动负载。电流负载接收的量将由电流源电路决定，因为它充当电源。同样，电流吸收电路的作用类似于接地，负载接收的电流量将由电流吸收电路控制。主要区别在于源电路必须向负载提供足够的电流，而汇聚电路必须限制通过电路的电流。

使用运算放大器的电压控制电流吸收

压控恒流吸收电路的工作原理与我们之前构建的压控电流源电路完全相同。

对于电流汇聚电路，运算放大器的连接被改变，即负输入被连接到一个分流电阻。这将为运算放大器提供必要的负反馈。然后我们有一个PNP晶体管，它连接在运放输出端，这样运放输出引脚就可以驱动PNP晶体管。现在，请始终记住，运算放大器将尝试使两个输入端的电压(正极和负极)相等。

我们假设，在运放的正输入端有1V的输入。运算放大器现在将尝试使另一个负输入也为1V。但如何做到这一点呢?运算放大器的输出将以一种方式打开晶体管，使另一个输入将从我们的v电源获得1V。

分流电阻将产生一个下降电压，根据欧姆定律，V= IR。因此，流过晶体管的1A电流将产生1V的降电压。PNP晶体管将吸收这1A的电流，运算放大器将使用这个压降并获得所需的1V反馈。这样，改变输入电压将控制基极以及通过分流电阻的电流。现在，让我们把需要控制的负载引入电路。

正如您所看到的，我们已经使用运算放大器设计出了电压控制的电流吸收电路。但是为了实际演示，我们不使用RPS为Vin提供可变电压，而是使用电位器。我们已经知道，下面所示的电位器作为电位分压器工作，提供0V到Vsupply(+)之间的可变电压。

现在，让我们构建电路并检查它是如何工作的。

构建

与前一教程相同，我们将使用LM358，因为它非常便宜，易于找到并且广泛可用。然而，它在一个封装中有两个运放通道，但我们只需要一个。我们以前已经构建了许多基于LM358的电路，您也可以查看它们。下图是LM358引脚图的概述。

接下来，我们需要一个PNP晶体管，BD140用于此目的。其他晶体管也可以工作，但散热是个问题。因此，晶体管封装需要有一个连接额外散热器的选项。BD140引脚如下图所示

另一个主要部件是分流电阻。让我们在这个项目中坚持使用47欧姆的2瓦电阻。下面的列表详细描述了所需的组件。

•运算放大器LM358)

•PNP晶体管(BD140)

•分流电阻(47欧姆)

•1 k电阻

•10 k电阻

•电源(12V)

•50 k电位器

•面包板和额外的连接线

电压控制电流吸收电路工作

电路是在一个简单的面包板中构建的，用于测试目的，如下图所示。为了测试恒流设备，使用不同的电阻作为电阻负载。

输入电压通过电位器改变，电流的变化反映在负载上。如下图所示，负载的电流为0.16A。您也可以在本页底部链接的视频中查看详细工作。但是，电路内部到底发生了什么?

如前所述，在8V输入期间，运算放大器将使其反馈引脚中的8V电压降在分流电阻上。运算放大器的输出将打开晶体管，直到并联电阻产生8V的下降。

根据欧姆定律，当电流为170mA (0.17 a)时，电阻器只会产生8V的下降。这是因为电压=电流x电阻。因此，8V = 0.17 a × 47欧姆。在这种情况下，如图所示串联的连接的电阻性负载也将有助于电流的流动。运算放大器将打开晶体管，并且与分流电阻相同的电流将沉入地。

现在，如果电压是固定的，无论连接的是什么电阻性负载，电流都是相同的，否则，运放两端的电压将不等于输入电压。

因此，我们可以说，通过负载的电流(电流下沉)等于通过晶体管的电流，也等于通过分流电阻的电流。所以，通过重新排列上面的方程，

如前所述，电压降将与运放两端的输入电压相同。因此,

如果输入电压改变，通过负载的电流汇聚也会改变。

改进设计

1,。如果散热较高，请增大并联电阻的功率。选择分流电阻的瓦数可以用Rw = I2R，其中Rw为电阻的瓦数，I为最大电流，R为分流电阻的值。

2.LM358在单个封装中有两个运算放大器。除此之外，许多运放ic在一个封装中有两个运放。如果输入电压过低，可以使用第二运放根据需要放大输入电压。

本文编译自circuitdigest