使用晶体管的简单恒流发电机

我们中许多使用模拟电路的人在电路设计中经常遇到电压源和电流源这两个术语。虽然任何提供恒定电压的东西，如简单的5V USB输出或12V适配器都可以被认为是电压源，但术语电流源似乎始终是一个谜。许多电路，特别是涉及运算放大器或开关电路的电路，需要使用恒流源才能使设计工作。那么电流源是什么意思呢?它将如何工作，为什么需要它?

在本教程中，我们将找到这些问题的答案，我们还将使用晶体管构建和测试一个简单的恒流源电路。本教程中使用的电路将能够为负载提供100mA的恒定电流，但您可以根据设计要求使用电位器对其进行修改。有趣吧!让我们开始吧。

什么是恒流(CC)电源?

通常，当电源单元驱动负载时，可以有两种可能的运行模式，一种是恒压(CV)运行模式，另一种是恒流(CC)运行模式。

在CV模式下，电源使输出电压恒定，并根据负载电阻的要求改变输出电流。最好的例子是你的5V USB端口，输出电压固定在5V，但根据负载的不同，电流会发生变化。如果你连接一个小的led，它会吸取更少的电流，如果你连接一个大的，它会吸取更多的电流，但电压通过led将始终是5V。

在CC模式下，理想的电流源电源使输出电流恒定，并根据负载电阻的要求改变输出电压。例如，在CC模式下的12V电池充电器，充电电流将由电压变化而固定。如果您的电池为10.5V，如果您将其连接到1A 12V电池充电器，则充电器的输出电流将始终为1A，但输出电压将变化以保持此1A充电电流。所以这就是需要恒流电路的地方，另一个例子是恒流LED驱动电路，其中LED的电流必须恒定。

简单的100mA恒流源使用晶体管

在这个项目中，我们将构建一个简单的晶体管恒流源发生器，只使用4个组件。这是一个非常便宜的电路，可以提供100mA恒流源使用5V电源。它还将有一个电位器来控制电流输出从1到100mA的范围。即使负载电阻发生变化，它也能提供稳定的电流。这将有助于使用时，电路需要稳定的电流供应，没有波动。以前我们还建立了其他类型的电流源电路，称为Howland电流泵电路，以及电流镜像电路，如果感兴趣，您也可以看看它们。现在，让我们看看这个项目所需的材料。

材料要求:

•TL431

•BC547

•2k电阻1%

•10k可变电阻器

•22R 1%电阻

•5V直流适配器或电源模块。

•根据需要提供不同的抗负载能力。

•一个面包板和连接电线

•万用表用于测试。

如上述BOM所示，该电路仅由TL431和BC547两个有源元件组成。TL431是一个使用2.5V基准电压的分流稳压器。它支持1-100mA的阴极电流，用于分流相关操作。该元件的封装与通用通孔晶体管相同。其他组件是无源组件。电阻需要在1%的公差范围内才能得到准确的输出。

恒流源电路图：

使用晶体管的恒流源电路图如下所示。

上述电路完全连接在5V线中。输出负载需要接在输出端和GND端之间。在上面的原理图中，BC547作为一个通管工作，更多的将在工作部分讨论。

恒流电路的重要计算

上述电路的输出电流依赖于下面的公式-可用于计算恒流源电路的输出电流。

对于这个电路，

所以,

R4的可用最低接近值为22欧姆。现在，可变电阻或电位器值可以用相同的公式找到。在以前，最大可用电流100mA是由22欧姆电阻实现的。这一次，电位器将减少电流输出到最低水平。

由于TL431所需的最小阴极电流为1mA，因此可以假设最低电流为2mA。因此，用同样的公式，

因此，可用最低接近值2.2k的电位器进行电流控制。最后的计算是使用下面的公式计算偏置电阻R1值。

对于这个电路，

因此，可用的最小接近值R1可为2.2k。

恒流电路工作：

晶体管BC547作为通管，由偏置电阻R1和分流稳压器TL431控制。晶体管底座实际上是通过电流分压器连接的。这个分流电路是由偏置电阻和分流调节器组成的。TL431通过感应参考电压和控制通管BC547来调节恒流。电路在面包板上构造，如下图所示。

恒流源电路测试

一旦板准备好了，我用5V直流电源接通我的电路，并开始测试它。我在输出端使用了不同的负载(电阻的不同值)，并确保电流始终保持恒定。我用万用表测量电路的输出电流，它总是在100mA左右，如下图所示

完整的测试视频可以在本页底部找到。如果您有任何问题，请在下面的评论部分留下，或者使用论坛进行其他技术咨询。

恒流源电路的应用

在LED照明系统中，与LED驱动相关的操作需要恒流源。在便携式设备中，电池充电电路也使用恒流源。下面列出了使用恒流源的一小部分应用

•放大器系统。

•太阳能系统

•电磁铁

•电机系统，速度稳定。

•霍尔效应传感器。

•偏置齐纳二极管的稳压电路。

本文编译自circuitdigest