恒流电路在电源中的应用
2017-02-15
来源：ZLG致远电子
由于市场需求，电源模块越来越追求宽电压输入，宽电压输入就会导致供电电流随输入电压变化而变化，为了高电压和低电压输入的情况下，都能获得恒定的供电电流，在输入端加一个恒流电路，以获得性能的一致性。
理想的恒流源
理想的恒流源是电流不随输入电压的变化而变化，不受环境温度的影响，内阻无穷大。但是，实际中的恒流电路跟理想的还是存在差距，所以要根据实际应用选取合适的恒流源电路。
几种简单的恒流源介绍
由两个三极管组成的恒流源电路，如电路图1
图 1
由两个同型号的三极管，根据三极管Vbe电压相对稳定，以及三极管的基极电流相对集电极电流较小的特点，组成一个电流相对恒定的恒流源，电流Io=Vbe/R1；这个恒流源没有用到特殊器件，两个三极管和两个电阻组成，成本低，电流Io可调；缺点是Vbe的大小会随电流及温度的变化而变化，电流大Vbe大，温度低Vbe大，所以不适合用在精度要求高的地方。
由稳压管组成的恒流源电路，如电路图2
图 2
此恒流电路主要是运用了稳压二极管上的电压较稳定特性，以及三极管Vbe的稳定性，组成的恒流电路，Io=(Vd-Vbe)/R3;此电路优点是成本低，电流可调，缺点是温度特性差，稳流精度不高，适用于对精度要求不高的场合。
由TL431组成的恒流源，如电路图3
图 3
TL431提供一个基准电压Vref，组成一个恒流源，电流Io=Vref/R2。
由三端稳压器组成的恒流源，如电路图4
图 4
三端稳压器提供一个恒定电压Vout，组成一个恒流源，Io=Vout/R1。
以上都是一些比较常见的简单的恒流源，而且有一个共性，稳压精度都不高，电流Io也不大。除了以上列举的几个，还有其他类似的恒流源，但万变不离其宗，都是以一个恒压源为基准组成，在此就不一 一列举。
在应用过程中，如果需要高精度、大电流的恒流源，可以使用一个运放，组成一个高精度、大电流的恒流源，如电路图5
图 5
使用运放组成的恒流源，Io=Vref/R1。
恒流源在宽电压输入模块中的应用
在模块电源中，小功率电源的短路保护一般不外接短路保护电路，这种模块的特点是功率小，体积小，成本低；适合当前竞争激烈的市场；然而它们本身存在一个致命的特点，短路保护功能和启动能力存在矛盾，启动能力强，短路保护就会变差；短路保护变强，启动能力就会变弱。特别是在需要超宽电压范围输入的情况下，启动能力跟短路能力更不好兼容。
举个例子，E4805UHBD-15W，18~72VDC输入，15W输出的模块电源，如果是用电阻加电容组成RC启动电路如图6，电流会随输入电压的变化，低压和高压短路时，打嗝周期会相差很大，短路功率高压输入时会较大；调好低压启动能力和短路保护后，高压短路保护就会变差，启动能力超强，反过来调好高压启动和短路能力，低压的短路保护能力很好，但是，启动能力很差，会出现启动不良现象。
图 6
为了解决以上矛盾，把启动电路改为用一个恒定电流的电路替代，如图7，输入电流基本不会随输入电压的变化而变化，两种启动电路，低压提供相同的启动电流，高压短路时，第二种启动电路的短路功耗会小很多，低压和高压的短路周期也会较接近。
图 7
如图8、9所示，是采用了恒流电路，测试的短路波形图，用恒流电路替代电阻启动解决了启动和短路的矛盾。
图 8
图 9