恆流電路在硬體電路設計中應用十分廣泛，例如用於可變電阻的阻值檢測，led恆流驅動等。恆流電路分為電流源和電流井，顧名思義就是根據電流的流向不同劃分的，實質上也可以認為是根據恆流電路與負載的共電位關係劃分。根據大家的習慣，電流井電路是比較容易分析的，但是因為電流井通常把取樣和限流電路放在靠近地的一側，導致恆流電路與負載不能共地，從而限制了應用範圍。恆流電路的基本原理是將負載，調整電路，取樣電阻三個基本元件串聯在電壓源上，根據取樣電阻上的電壓或電流，改變調整電路的阻抗，從而改變整個串聯迴路的電流，以實現恆流控制的目的。本文給出兩種簡單的電流源電流，並分析恆流產生的原理及應用場景。
1.基於三極體的恆流電路。
恆流電路
圖中rload為負載，rs為取樣電阻，三極體作為調整電路。三極體基極到gnd之間串聯了兩個二極體，用於產生參考電壓。假設二極體正向壓降為vf，那麼電流從vcc通過rc流過兩個二極體，在三極體基極產生了2*vf的電壓，由於三極體放大倍數較大，忽略通過三極體基極流向發射極的電流。
假設三極體基射結壓降與二極體正向壓降相等，也是vf，那麼三極體發射極電壓應該是一倍的vf，1倍的vf作用在取樣電阻rs上，產生的電流為vf/rs，該表示式即為三極體恆流電路的恆流表示式。應用時可以根據恆流值的需求設定rs，即可得到相應的恆定電流。當然也可以通過將兩個二極體替換為乙個反向的穩壓二極體，同樣可以產生參考電壓。
考慮到大家都比較擅長分析npn三極體電路，上圖首先使用npn三極體實現電流井。但電流井電路與負載的連線關係是共vcc而不是共地，因此限制了該電路的應用。我們可以把同樣的連線方法應用於pnp三極體，即可實現電流源恆流電路。
恆流電路
三極體電流源電路
三極體電流源電路與負載共地，分析方法與電流井電路類似，都是使用三極體的電壓跟隨器接法，在發射極的取樣電阻上產生固定的參考電壓，從而實現恆流。
該系列電路利用二極體三極體的壓降非線性特性，通過電壓跟隨器的結構向取樣電阻上施加參考電壓，從而產生恆定電流。由於二極體的正向壓降與三極體的基射結壓降均不是理想的恆定壓降，壓降值存在一定的波動範圍，而且會受到溫度的影響，因此該方法實現的電流源精度較低，電流會根據負載及溫度的變化產生一定的波動。該電路通常應用於led或光耦的驅動。
基於穩壓晶元的恆流電路
如果你覺得三極體恆流電路需要的器件太多了，那麼接下來的電路應該是你想要的了。這個圖我第一次是在電子設計大賽的乙個指導書裡看到的。僅需要兩個器件即可實現電流源。
恆流電路
基於穩壓晶元的電流源電路
該電路搭建僅需要2個器件，算上負載正好是文章開頭提到的恆流電路三要素：調整電路，取樣電阻，負載。lm317是乙個可變輸出的整合三端穩壓器，配合乙個電阻就可以實現恆流輸出。該晶元反饋埠adj與輸出埠之間有1.25v基準壓差，當壓差不足時穩壓晶元會提高輸出電壓，從而增大負載迴路的電流，直到rs上產生足夠的1.25v壓差為止。也可以認為穩壓晶元將這個壓差施加到取樣電阻rs上就可以得到乙個恆定電流。考慮到adj端流入的電流較小，可以忽略不計，因此rs上的電流與rload的電流基本相等。如果需要可調電流源，那麼可以將rs換成電位器，通過調節電位器的阻值就可以調節電流值。該電路的電流表示式為vref/rs，其中vref=1.25v。如果使用其他可調穩壓晶元，只需要將替代晶元的vref替換到公式中即可。
lm317最大的封裝是to-220在滿足散熱的條件下可以達到1.5a輸出電流，這個電流基本可以滿足大部分應用需求。最小封裝為to-92，配合乙個電阻就可以實現恆流，電路面積很小。這個電路可以用於照明led的驅動，當然穩壓晶元的散熱是需要仔細處理的，畢竟線性穩壓器是將多餘的功率全部耗散在自己身上的。lm317的輸出誤差典型值為0.5%，在滿足精度需求的前提下也可以用於產生參考電流源輸入到變電阻的感測器元件中，例如旋鈕電位器，ntc熱敏電阻。通常建議對與輸入引數呈現一次函式關係的電阻型感測器應用參考電流源，這樣得到而電壓就是與輸入引數呈現一次函式，便於後續的取樣處理。
如果需要相似結構的電流井，可以使用負壓的可調三端穩壓晶元lm337。不過據我觀察，有電流源的時候很少有人再去尋求電流井，大家比較習慣與負載共地的電路分析。
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