基于TL431芯片搭建的恒流源電路

下面我們介紹幾種恒流源

使用運放搭建的恒流源。

首先我們需要搭建一個基準電壓，這個可以使用經典的TL431芯片搭建，如下圖所示：

運放電路搭建如下，根據運放的“虛短”，可以得知：I = Vref / Rref。

將上述兩個電路連接起來得到如下電路：

仿真結果如下：

而根據上式計算結果輸出電流應該是I = 2.495V / 2Ω = 1.2475A。但實際計算結果卻小于該值，這是為什么呢？分析一下可知，流過電阻Rref的電流除了三極管的集電極電流Ic還有基極電流Ib。測量一下Ib，結果如下。

Ic + Ib = 1.2355A + 0.0123A = 1.2478A。

改變Rload阻值為5Ω，仿真結果如下，電流不變。

2.使用兩個NPN三極管搭建的恒流源。

搭建電路如下：

分析上述電路可知：

Ic + Ib_NPN1 = Vbe / Rref – Ib_NPN2

Vbe為三極管發射結壓降0.7V，得出：

Ic = Vbe / Rref + Ib_NPN1 – Ib_NPN2

仿真結果如下：

據此計算可得：

Ic = 0.7V / 2Ω - 0.003466A + 0.000101A = 0.346635A。

一般來說，三極管的基極電流很小，可以忽略。所以，對于該電路，可以有如下公式：

Ic = Vbe / Rref

對于該電流源電路，由于三極管的Vbe容易受到溫度影響，所以其精度較低。

3.使用TL431和三極管搭建的恒流源

針對上一個電路的缺點，改善方法可以使用一個TL431替代其中一個三極管，也就是使用溫漂系數小的TL431的2.495V基準電壓替代三極管的Vbe。

分析該電路可知：

Vref / Rref = Io + Ib

其中，Vref = 2.495V。

仿真結果如下：

據此可計算：

Io = 2.495V / 2Ω - Ib = 1.2475A – 0.00621 = 1.24129A

可以看出計算的Io與仿真結果有些許差距，這是應為TL431的反饋腳也會有電流流入。由于Ib和TL431反饋腳的電流很小很小，可以忽略不計，所以這個恒流源可以由下式計算：

Io = 2.495V / Rref

以上恒流源電路在合理范圍改變Rload的大小，流過Rload大小不會改變。有興趣的可以自己搭建電路試試。

審核編輯：黃飛

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