由运放和电压调节器构成的恒流源电路

由运放和电压调节器构成的恒流源电路

Up1为Ui和Uo2在同相端P1处的叠加，即Up1=0.5Ui+0.5Uo2 ;

Uo1=2Up1=Ui+Uo2 ,

Uo1-Uo2=Ui，其中的Uo2=Ua,

对照图二右侧的TL431内部原理框图，调整端R连接至内部运放的同相输入端，是虚断的，IR=0 ,可知左图中的I1=I2 ;当A点电压超过2.495V时，内部三极管T就会导通进行电压调节，多余电压加在R0上，使A点电压维持在2.495V,根据I1=I2方程，可得：（Vout-2.495)/R1=2.495/R2即Vout=(1+R1/R2)*2.495 ;图示输出电压可以在2.495~5V之间调节，下面用此基准电压，结合图一原理，来构成一个可调恒流源，如图三所示。

图四是由运放和三极管组成的V/I转换电路，输入信号Ui经R1加至A1的同相端，T1发射极接有负反馈电阻Rp和RL，负反馈信号经A2缓冲后，经由电阻R3加到A1反相端；负载电阻RL为正反馈电阻，经A3缓冲后，经由电阻R4加至A1同相输入端；

R1=R2 ,R3=R4，整体电路属于电流串联负反馈电路，具有比较好的恒流特性，设R1=R2=m ,R3=R4=n .根据叠加：

Up=n/(m+n)*Ui+m/(m+n)*Ub ;

Un=m/(m+n)*Ua

由Up=Un，得Ua-Ub=n/m*Ui

而Ua-Ub=Io*Rp,得Io=n/(mRp)*Ui;

按图四参数，如取Rp=500欧，则Io=4Ui ；Ui=1~5V ，则Io=4~20mA 。可以看出，输出电流Io与输入电压成正比例函数关系，改变Rp可以调整转换系数。

将Ui用基准源提供，Rp用采样电阻代替，选合适功率的三极管，即可得到需要的恒流源。如图五所示，将R1~R4取相同的值，则有：

二. 恒流源也可由稳压芯片构成，由可调稳压芯片LM317构成的恒流源如图六所示。

图六右侧为LM317构成电流源时的内部原理框图，内部运放A构成负反馈。

Un=IsRs+(Is+Iadj)RL ;

由Un=Up ，得Is=1.25/Rs ;

负载上电流：Io=Is+Iadj ，其中Iadj仅50微安左右，且很稳定，变化量只有0.2~5uA,可以认为输出电流Io是恒定的，近似计算时忽略Iadj,

Io=Is=1.25/Rs ；Rs为LM317输出端和调整端之间连接的取样电阻。

LM317内部电路需要足够的压差才能正常工作，要求最小输出电流应在5mA以上; 当需要10～100mA的恒流源时，选用TO-92封装的小功率LM317L，对应的电路图如图六左侧所示；当需要使用100mA~1A的恒流源时，可用TO-220封装的LM317 。最大恒流值除与LM317自身额定电流有关外，还与输入和输出的压差有很大关系，电流比较大时，输入电压不要选太高。