一種高效可控恆流源電路的製作方法
2023-05-18 19:55:01 1
專利名稱：一種高效可控恆流源電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種恆流源電路，特別是一種具有高的工作效率、可採用數字控制 的高效可控恆流源電路。
背景技術：
恆流源是一種穩定電源，它輸出的電流與其外部影響無關。恆流源在各種電路 中應用廣泛，在儀器儀表、電子設備及高新科學技術等領域中均佔有重要的地位。恆流 源可以採用如圖1所示鏡像電流源來實現。如果三極體Tl，T2的參數完全相同，則流 過兩管集電極電流IC1，IC2相同。由圖1可知基準電流為
Iref = Ici + 21B =/ci +2^
所以T -T _ IREF
^~β
當B >>2時，兩管集電極電流近似等於基準電流。即V\-V Vl
Ic2 Iref = ~ —
由於Tl管對T2管具有溫度補償作用，Ie2的溫度穩定性也較好。但是，這種 鏡像電流源有下列不足一，組成鏡像電流源的兩個三極體的工作電流相等，但僅有一 個三極體在做有效工作，使得鏡像電流源的效率不高，且隨著驅動電流的增加而下降； 二，鏡像電流源的開、關由基準電壓Vl決定，所以控制不方便，無法採用數字方式控 制；三，當採用分列元件實現時，由於兩個三極體的參數差異使得恆流效果不理想。發明內容
本發明的目的在於針對已有技術存在的缺陷，提供一種高效可控的恆流源電 路，該電路溫度穩定性好；工作效率高，且工作效率不會隨著驅動電流的增加而下降； 可以採用數字方式靈活控制；可以採用分列元件實現。
為了達到上述目的，本發明的構思是本發明提出一種高效、可控恆流源電 路，該電路由η個三極體、η-1個電阻和η-3路負載組成，η為大於3的自然數，且四個三 極管封裝在兩個對管中。在每個對管中，有一個三極體基極和集電極短接，利用發射結 為另一個三極體提供偏置電壓，以補償溫度的影響。兩個對管中另外兩個三極體組成達 林頓管，即一個三極體的發射極接另外一個三極體的基極，集電極為控制端。另外一個 三極體的發射機接恆流電阻，集電極接負載。恆流源的電流由兩個電阻的分壓與另外一 個恆流電阻的比值確定。由於達林頓管的放大倍數非常高，其基極電流非常小，它的接 入幾乎不會對分壓電阻的電壓產生影響。選定的三極體的放大倍數大於150，使控制端的 電流遠小於負載端。在該電路中，對使用的三極體對的參數完全並不要求相同。所以，3設計的恆流源有溫度穩定性好，效率高，可數字控制，可採樣分列元件實現的特點。本發明提出的實現上述方案的基本電路結構如圖2所示，Rl，R2，Tl和T2共同 為T3基極提供偏置電壓。Tl和T3，T2和T4分別封裝在兩個對管中，Tl管對T3管， T2管對T4管起溫度補償作用，使恆流源的溫度穩定性比較好。T3的發射極連接到T4的 基極組成達林頓管。T4的集電極接負載，發射極接恆流電阻R3。恆流源的電流由兩個 電阻Rl和R2的分壓與恆流電阻R3的比值確定。由於達林頓管的放大倍數非常高，其 基極電流非常小，它的接入幾乎不會對分壓電阻的電壓產生影響。選定的三極體的放大 倍數大於150，使控制端的電流遠小於負載端。恆流源的電流絕大部分都從負載上流過， 所以恆流源的效率很高。當負載沒有電流流過時，恆流源的功耗非常低。T3工作於三 極管和二極體兩種狀態，它的集電極為控制端，當它為高電平時，T3發射結正向偏置， 集電結反向偏置，T3工作於放大狀態，為T4提供基極電流；當它為低電平時，集電結 正向偏置，此時，T3的集電結相當於一個二極體，把T3的基極電壓拉到0.7V左右，使 T4關斷。這樣，使恆流源很容易地具有數字控制的特徵。在電路中，對四個三極體的 參數沒有特殊要求，從上面的分析可以看出，較大的放大倍數對提高恆流源的工作效率 有幫助，在應用中儘量選用放大倍數較高的三極體，但並不要求四個三極體參數相同， 所以，該電路可以很容易地採用分列元件實現。根據上述發明構思，本發明採用下述技術方案一種高效可控恆流源電路，包括η個三極體Tl，Τ2，Τ3，Τ4， …，Τη、η_1 個電阻 Rl，R2，R3，…，Rn-I 和 n-3 路負載 Ru，Rl2, Rl3,…，RLn_3, η 為大於 3 的自然數，其特徵在於Tl和Τ3，Τ2和Τ4分別封裝在兩個對管中，Tl和Τ2的基極和集 電極短接，Tl的發射極接Τ2的集電極，Τ2的發射極接地；Tl的集電極串聯R2和Rl後 接基準電壓V2，R2，Tl和Τ2的發射結共同為Τ3基極提供偏置電壓；Τ3的集電極接控 制信號S，發射極接Τ4的基極組成達林頓管；Τ4的集電極接負載Ru，發射極串聯恆流 電阻R3後接地；T5，T6，…，Tn的基極接T3的發射極，各集電極分別接各負載Rm Rl3,…，Rlu，各發射極串聯各恆流電阻R3，R4，…，Rn_l後接地；所述T3的集 電極為控制端，當它為高電平時，T3發射結正向偏置，集電結反向偏置，T3作為三極體 工作於放大狀態，為T4提供基極電流；當它為低電平時，集電結正向偏置，此時，T3的 集電極相當於一個二極體，把T3的基極電壓拉到0.7V左右，使T4關斷；這樣，使恆流 源實現了數字控制。本發明與現有技術相比，具有如下顯而易見的實質性特點和顯著優點1、用對管起溫度補償作用，使恆流源的溫度穩定性比較好。2、恆流源的控制端電流非常小，絕大部分電流從負載流過，使恆流源的效率很高。3、控制端三極體工作於三極體和二極體兩種狀態，使恆流源可以採用數字方式 靈活控制；4、對四個三極體參數沒有嚴格要求，使恆流源可以很容易地採用分列元件實 現。下面結合附圖和實施例，對本發明的作詳細的說明。
圖1是鏡像電流源原理圖；圖2是高效可控恆流源原理圖；圖3是高效可控恆流源應用於LED驅動中；圖4是高效可控恆流源多路擴展原理圖；具體實施方法實施例一本發明的優選實施例結合附圖詳述如下參見圖2，本高效可控恆流源電路包 括四個三極體Tl、T2、T3、T4，三個電阻Rl，R2，R3和一路負載RL。Tl和T3，T2 和T4分別封裝在兩個對管中，Tl管對T3管，T2管對T4管起溫度補償作用。Cl、C2 和C3主要是為了防止過衝，其值在InF左右，根據控制信號S的頻率調整。從圖2高效 可控恆流源的電路可以看出，三極體T3的基極電壓為
權利要求
1. 一種高效可控恆流源電路，包括η個三極體Tl，Τ2，Τ3，Τ4，…，Τη、η_1個電阻 Rl，R2，R3，…，Rn-I 和 n-3 路負載 Ru，Rl2, Rl3,…，RLn_3, η 為大於 3 的 自然數，其特徵在於Tl和Τ3，Τ2和Τ4分別封裝在兩個對管中，Tl和Τ2的基極和集電 極短接，Tl的發射極接Τ2的集電極，Τ2的發射極接地；Tl的集電極串聯R2和Rl後 接基準電壓V2，R2，Tl和Τ2的發射結共同為Τ3基極提供偏置電壓；Τ3的集電極接控 制信號S，發射極接Τ4的基極組成達林頓管；Τ4的集電極接負載Ru，發射極串聯恆流 電阻R3後接地；T5，T6，…，Tn的基極接T3的發射極，各集電極分別接各負載Rm Rl3,…，Rlu，各發射極串聯各恆流電阻R4，R5，…，Rn_l後接地；所述T3的集 電極為控制端，當它為高電平時，T3發射結正向偏置，集電結反向偏置，T3作為三極體 工作於放大狀態，為T4提供基極電流；當它為低電平時，集電結正向偏置，此時，T3的 集電極相當於一個二極體，把T3的基極電壓拉到0.7V左右，使T4關斷；這樣，使恆流 源實現了數字控制。
全文摘要
本發明涉及一種高效可控恆流源電路。該電路由n個三極體，n-1個電阻和n-3路負載組成，n為大於3的自然數，兩個三極體封裝在一個對管中，有相同的工作環境，一個三極體的發射結為另一個三極體提供偏置電壓，以補償溫度的影響，使恆流源有很好的溫度穩定性能；恆流源的控制端電流非常小，絕大部分電流從負載流過，使恆流源有較高的工作效率；控制端三極體工作於三極體和二極體兩種狀態，使恆流源可以採用數字方式靈活控制；對四個三極體參數沒有嚴格要求，使恆流源可以採用分列元件實現。
文檔編號G05F3/26GK102023669SQ201010289599
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者王安琪, 邵勇, 金民偉, 陳光化 申請人:上海大學