專利名稱：一種高效可控恒流源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種恒流源電路，特別是一種具有高的工作效率、可采用數(shù)字控制 的高效可控恒流源電路。
背景技術(shù)：
恒流源是一種穩(wěn)定電源，它輸出的電流與其外部影響無關(guān)。恒流源在各種電路 中應(yīng)用廣泛，在儀器儀表、電子設(shè)備及高新科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域中均占有重要的地位。恒流 源可以采用如圖1所示鏡像電流源來實現(xiàn)。如果三極管Tl，T2的參數(shù)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(zhǔn)電流為
Iref = Ici + 21B =/ci +2^
所以T -T _ IREF
^~β
當(dāng)B >>2時，兩管集電極電流近似等于基準(zhǔn)電流。即V\-V Vl
Ic2 Iref = ~ —
由于Tl管對T2管具有溫度補償作用，Ie2的溫度穩(wěn)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管的工作電流相等，但僅有一 個三極管在做有效工作，使得鏡像電流源的效率不高，且隨著驅(qū)動電流的增加而下降； 二，鏡像電流源的開、關(guān)由基準(zhǔn)電壓Vl決定，所以控制不方便，無法采用數(shù)字方式控 制；三，當(dāng)采用分列元件實現(xiàn)時，由于兩個三極管的參數(shù)差異使得恒流效果不理想。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高效可控的恒流源電 路，該電路溫度穩(wěn)定性好；工作效率高，且工作效率不會隨著驅(qū)動電流的增加而下降； 可以采用數(shù)字方式靈活控制；可以采用分列元件實現(xiàn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是本發(fā)明提出一種高效、可控恒流源電 路，該電路由η個三極管、η-1個電阻和η-3路負(fù)載組成，η為大于3的自然數(shù)，且四個三 極管封裝在兩個對管中。在每個對管中，有一個三極管基極和集電極短接，利用發(fā)射結(jié) 為另一個三極管提供偏置電壓，以補償溫度的影響。兩個對管中另外兩個三極管組成達(dá) 林頓管，即一個三極管的發(fā)射極接另外一個三極管的基極，集電極為控制端。另外一個 三極管的發(fā)射機接恒流電阻，集電極接負(fù)載。恒流源的電流由兩個電阻的分壓與另外一 個恒流電阻的比值確定。由于達(dá)林頓管的放大倍數(shù)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(chǎn)生影響。選定的三極管的放大倍數(shù)大于150，使控制端的 電流遠(yuǎn)小于負(fù)載端。在該電路中，對使用的三極管對的參數(shù)完全并不要求相同。所以，3設(shè)計的恒流源有溫度穩(wěn)定性好，效率高，可數(shù)字控制，可采樣分列元件實現(xiàn)的特點。本發(fā)明提出的實現(xiàn)上述方案的基本電路結(jié)構(gòu)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，使恒流源的溫度穩(wěn)定性比較好。T3的發(fā)射極連接到T4的 基極組成達(dá)林頓管。T4的集電極接負(fù)載，發(fā)射極接恒流電阻R3。恒流源的電流由兩個 電阻Rl和R2的分壓與恒流電阻R3的比值確定。由于達(dá)林頓管的放大倍數(shù)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(chǎn)生影響。選定的三極管的放大 倍數(shù)大于150，使控制端的電流遠(yuǎn)小于負(fù)載端。恒流源的電流絕大部分都從負(fù)載上流過， 所以恒流源的效率很高。當(dāng)負(fù)載沒有電流流過時，恒流源的功耗非常低。T3工作于三 極管和二極管兩種狀態(tài)，它的集電極為控制端，當(dāng)它為高電平時，T3發(fā)射結(jié)正向偏置， 集電結(jié)反向偏置，T3工作于放大狀態(tài)，為T4提供基極電流；當(dāng)它為低電平時，集電結(jié) 正向偏置，此時，T3的集電結(jié)相當(dāng)于一個二極管，把T3的基極電壓拉到0.7V左右，使 T4關(guān)斷。這樣，使恒流源很容易地具有數(shù)字控制的特征。在電路中，對四個三極管的 參數(shù)沒有特殊要求，從上面的分析可以看出，較大的放大倍數(shù)對提高恒流源的工作效率 有幫助，在應(yīng)用中盡量選用放大倍數(shù)較高的三極管，但并不要求四個三極管參數(shù)相同， 所以，該電路可以很容易地采用分列元件實現(xiàn)。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種高效可控恒流源電路，包括η個三極管Tl，Τ2，Τ3，Τ4， …，Τη、η_1 個電阻 Rl，R2，R3，…，Rn-I 和 n-3 路負(fù)載 Ru，Rl2, Rl3,…，RLn_3, η 為大于 3 的自然數(shù)，其特征在于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(fā)射極接Τ2的集電極，Τ2的發(fā)射極接地；Tl的集電極串聯(lián)R2和Rl后 接基準(zhǔn)電壓V2，R2，Tl和Τ2的發(fā)射結(jié)共同為Τ3基極提供偏置電壓；Τ3的集電極接控 制信號S，發(fā)射極接Τ4的基極組成達(dá)林頓管；Τ4的集電極接負(fù)載Ru，發(fā)射極串聯(lián)恒流 電阻R3后接地；T5，T6，…，Tn的基極接T3的發(fā)射極，各集電極分別接各負(fù)載Rm Rl3,…，Rlu，各發(fā)射極串聯(lián)各恒流電阻R3，R4，…，Rn_l后接地；所述T3的集 電極為控制端，當(dāng)它為高電平時，T3發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，T3作為三極管 工作于放大狀態(tài)，為T4提供基極電流；當(dāng)它為低電平時，集電結(jié)正向偏置，此時，T3的 集電極相當(dāng)于一個二極管，把T3的基極電壓拉到0.7V左右，使T4關(guān)斷；這樣，使恒流 源實現(xiàn)了數(shù)字控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點1、用對管起溫度補償作用，使恒流源的溫度穩(wěn)定性比較好。2、恒流源的控制端電流非常小，絕大部分電流從負(fù)載流過，使恒流源的效率很高。3、控制端三極管工作于三極管和二極管兩種狀態(tài)，使恒流源可以采用數(shù)字方式 靈活控制；4、對四個三極管參數(shù)沒有嚴(yán)格要求，使恒流源可以很容易地采用分列元件實 現(xiàn)。下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的作詳細(xì)的說明。


圖1是鏡像電流源原理圖；圖2是高效可控恒流源原理圖；圖3是高效可控恒流源應(yīng)用于LED驅(qū)動中；圖4是高效可控恒流源多路擴(kuò)展原理圖；具體實施方法實施例一本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下參見圖2，本高效可控恒流源電路包 括四個三極管Tl、T2、T3、T4，三個電阻Rl，R2，R3和一路負(fù)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主要是為了防止過沖，其值在InF左右，根據(jù)控制信號S的頻率調(diào)整。從圖2高效 可控恒流源的電路可以看出，三極管T3的基極電壓為
權(quán)利要求
1. 一種高效可控恒流源電路，包括η個三極管Tl，Τ2，Τ3，Τ4，…，Τη、η_1個電阻 Rl，R2，R3，…，Rn-I 和 n-3 路負(fù)載 Ru，Rl2, Rl3,…，RLn_3, η 為大于 3 的 自然數(shù)，其特征在于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(fā)射極接Τ2的集電極，Τ2的發(fā)射極接地；Tl的集電極串聯(lián)R2和Rl后 接基準(zhǔn)電壓V2，R2，Tl和Τ2的發(fā)射結(jié)共同為Τ3基極提供偏置電壓；Τ3的集電極接控 制信號S，發(fā)射極接Τ4的基極組成達(dá)林頓管；Τ4的集電極接負(fù)載Ru，發(fā)射極串聯(lián)恒流 電阻R3后接地；T5，T6，…，Tn的基極接T3的發(fā)射極，各集電極分別接各負(fù)載Rm Rl3,…，Rlu，各發(fā)射極串聯(lián)各恒流電阻R4，R5，…，Rn_l后接地；所述T3的集 電極為控制端，當(dāng)它為高電平時，T3發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，T3作為三極管 工作于放大狀態(tài)，為T4提供基極電流；當(dāng)它為低電平時，集電結(jié)正向偏置，此時，T3的 集電極相當(dāng)于一個二極管，把T3的基極電壓拉到0.7V左右，使T4關(guān)斷；這樣，使恒流 源實現(xiàn)了數(shù)字控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效可控恒流源電路。該電路由n個三極管，n-1個電阻和n-3路負(fù)載組成，n為大于3的自然數(shù)，兩個三極管封裝在一個對管中，有相同的工作環(huán)境，一個三極管的發(fā)射結(jié)為另一個三極管提供偏置電壓，以補償溫度的影響，使恒流源有很好的溫度穩(wěn)定性能；恒流源的控制端電流非常小，絕大部分電流從負(fù)載流過，使恒流源有較高的工作效率；控制端三極管工作于三極管和二極管兩種狀態(tài)，使恒流源可以采用數(shù)字方式靈活控制；對四個三極管參數(shù)沒有嚴(yán)格要求，使恒流源可以采用分列元件實現(xiàn)。
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(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者王安琪, 邵勇, 金民偉, 陳光化 申請人:上海大學(xué)