三晶體管電流源覆蓋寬范圍
它可在從幾十毫安到幾安的電流范圍下運行。要找到合適的器件并不困難,例如,LM10可用來制作性能更高的電路,但該IC沒有很多廠商可供貨,因此很可能出現(xiàn)停產(chǎn)。
圖1:2線式電流調(diào)節(jié)器。
紅外LED用作約1.05V的基準,由自舉電流源Q1驅(qū)動。Q2和Q3形成主電流調(diào)節(jié)器。R1提供啟動電流,R2設定參考電流的大小,R3設定流過Q2的電流,其控制流過調(diào)節(jié)器的99%的電流。在啟動時,R1的所有電流流入Q3的基極,其反過來使Q1和Q2導通,從而為Q3提供更多電流。這一情況將持續(xù)到D1開始導通且R3的電流形成足夠電壓來開始關閉Q3,從而產(chǎn)生負反饋。由于Q3調(diào)節(jié)Q2的電流,它也調(diào)節(jié)Q1的電流—其獲得相同偏置,但其發(fā)射極電阻R2將電流縮小。此時,Q1和Q2的電流將穩(wěn)定在R3或R2(較小程度上)所設定的值上。
維持Q1電流恒定要求其熱耦合到Q2,因為Q2將耗散掉電路內(nèi)大部分功率。實現(xiàn)這一點最容易的方式是Q1和Q2采用相同的晶體管,并將Q1和Q2通過螺栓固定在散熱器兩邊。此外,還可將Q1黏附在Q2上。在低電流情況下,可選用一個雙晶體管。第四種選擇是放棄熱跟蹤,通過降低R1來進行補償。由于Q2的耗散功率將是電壓的函數(shù),這使Q1的電流降低也為電壓的函數(shù),從而可以通過R1進行補償。但是,所有四種方法將在電源突然發(fā)生變化時導致熱瞬變,最后一種方法造成的熱瞬變幅度最大且時間最長。
Q2 的電流由D1 的電壓和Q3 的VBE(通常為0.3V~0.4V)之間的差值除以R3,即(VD1-VBE)/R3設定。D1正向電壓的溫度系數(shù)幾乎與Q3的相同(相差0.25mV/K),從而使調(diào)節(jié)器的總溫度系數(shù)約為0.07%/K。由于R3一般只有幾歐姆或更低,通過縮小R2來縮小電流最容易實現(xiàn),縮小R2將改變D1的電流,從而改變R3的電壓。
由于啟動電流非常小,R1的阻值在很多情況下可能為幾兆歐;當D1未導通時,反饋完全為正。R2通常為200Ω~300Ω;由于Q2和Q3的增益相乘,即使主傳導電流為幾安,Q1和D1的電流也僅需1mA左右。
對于測試電路,電流在1.2V時下降5%。最低電壓由VD1和Q1和Q3的Vsat設定。應當選擇飽和電壓較低的晶體管(例如Q3選擇2N3904,Q1和Q2選擇MJE210)。該最低電壓將隨著溫度而變化:在溫度較高時下降,在溫度較低時上升。主傳導晶體管使用了一個PNP,但電路可輕易地轉化成全為NPN。
將D1短接可關閉調(diào)節(jié)器;電流將會下降至僅流經(jīng)R1的量值。
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