CN105404348B - 一种用于恒流源的电流线性控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于恒流源的电流线性控制电路，包括：三极管Q1、第一场效应管U1、第二场效应管U2、运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。其通过将运算放大器的输出端与两个场效应管的栅极连接，通过两个场效应管的源极再到运算放大器的第二输入端，组成一个闭环负反馈，通过调节第三网络节点的电压及给第一网络节点一个高电平，就能使得第二网络节点输出一定值的电流，实现了电流源电流的线性调节，电流值调节方便，调节过程稳定，不会造成电路的突然急速变化；其通过设置两个场效应管，可以防止电流过大，避免损坏电器件，安全性高。此电路性能稳定，设计简单，成本低廉，应用范围广，是简单恒流源的广泛使用之选。
Description
技术领域：
本发明属于恒流源电路技术领域，具体是涉及一种用于恒流源的电流线性控制电路。
背景技术：
恒流源电路就是要能够提供一个稳定的电流以保证其它电路稳定工作的基础。恒流源电路主要是由输入级和输出级构成，输入级提供参考电流，输出级输出需要的恒定电流。即要求恒流源电路输出恒定电流，因此作为输出级的器件应该是具有饱和输出电流的伏安特性。通常是采用工作于输出电流饱和状态的BJT或者MOSFET来实现。现有恒流源有两种，一种是进口的高精度的源表如安捷伦的B2911A、爱德万的6166等，另一种是用户用各种分立或集成芯片搭建成的恒流源电路。进口的高精度的源表虽然精度高，稳定性高，单价格昂贵，且体积较大，不容易集成到嵌入式系统中；用户用各种分立或集成芯片搭建成的恒流源电路的精度、稳定性能满足一般使用要求，结构简单，可以集成到嵌入式系统中。
现有技术中用各种分立或集成芯片搭建成的恒流源电路包括信号源电路和电流线性控制电路，其中，现有的电流线性控制电路中电流值调节不方便，调节过程中容易造成电路的突然急速变化，极易损坏电器件，安全性较差。
发明内容：
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中用于恒流源的电流线性控制电路，调节不方便，调节过程中容易造成电路的突然急速变化，电流过大时极易损坏电器件，安全性较差，从而提出一种用于恒流源的电流线性控制电路。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于恒流源的电流线性控制电路，包括：三极管Q1、第一场效应管U1、第二场效应管U2、运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2。
所述三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接第一网络节点F1，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述第一场效应管U1的栅极和所述第二场效应管U2的栅极。
所述第一场效应管U1和所述第二场效应管U2并联连接，所述第一场效应管U1的漏极和所述第二场效应管U2的漏极分别与第二网络节点F2连接，所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2的源极分别通过第二电阻R2接地。
所述运算放大器U3的第一输入端5脚连接第三网络节点F3，所述运算放大器U3的第二输入端6脚连接所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2的源极，所述运算放大器U3的输出端7脚连接所述第一场效应管U1的栅极和所述第二场效应管U2的栅极。
所述第一网络节点F1为控制端，所述第二网络节点F2为电流输出端，所述第三网络节点F3为电压输入端。
作为上述技术方案的优选，所述三极管Q1采用型号为9013的NPN型小功率三极管。
作为上述技术方案的优选，所述第一场效应管U1和所述第二场效应管U2采用相同型号规格的绝缘栅增强型N沟道场效应管。
作为上述技术方案的优选，所述第一场效应管U1的两端和所述第二场效应管U2的两端分别连接散热块。
作为上述技术方案的优选，所述运算放大器U3的输出端7脚通过第三电阻R3连接电源。
作为上述技术方案的优选，所述电源为供电Cps-12V的电源。
本发明的有益效果在于：其通过将运算放大器的输出端与两个场效应管的栅极连接，通过两个场效应管的源极再到运算放大器的第二输入端，组成一个闭环负反馈，通过调节第三网络节点的电压及给第一网络节点一个高电平，就能使得第二网络节点输出一定值的电流，实现了电流源电流的线性调节，电流值调节方便，调节过程稳定，不会造成电路的突然急速变化，安全性高。可实现线性调节LED的亮度，线性调节电磁铁的磁场强度，线性给出所需要的电流值等；其通过设置两个场效应管，可以防止电流过大，避免损坏电器件，安全性高；其通过在场效应管的两端设置散热块，可以及时散发掉发热的热量，保证场效应管的寿命。此电路性能稳定，设计简单，成本低廉，应用范围广，是简单恒流源的广泛使用之选。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明一个实施例的一种用于恒流源的电流线性控制电路图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的用于恒流源的电流线性控制电路，包括：三极管Q1、第一场效应管U1、第二场效应管U2、运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3。
所述三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接第一网络节点F1，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述第一场效应管U1的栅极和所述第二场效应管U2的栅极。本实施例中，所述三极管Q1采用型号为9013的NPN型小功率三极管。所述三极管Q1的作用是开关控制所述第一场效应管U1的栅极。所述第一网络节点F1为控制端，用于控制所述三极管Q1的通断，所述第一电阻R1为限流基极电阻，所述第一电阻R1采用330R/0603的电阻，所述第一电阻为所述三极管Q1的稳定工作创造条件，所述三极管Q1基极控制端高电平有效。
所述第一场效应管U1和所述第二场效应管U2并联连接，所述第一场效应管U1的漏极和所述第二场效应管U2的漏极分别与第二网络节点F2连接，所述第二网络节点F2为电流输出端，所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2的源极分别通过第二电阻R2接地。本实施例中，所述第一场效应管U1和所述第二场效应管U2采用相同型号规格的绝缘栅增强型N沟道场效应管。当所述三极管Q1的集电极输出低电平是，因为所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2为N沟道，低电平导通，所述场效应管的漏极和源极之间电阻很小，可以忽略不计，采用两个场效应管，是为了防止电流过大，会烧坏管子。本实施例中，所述第一场效应管U1的两端和所述第二场效应管U2的两端分别连接散热块。可以及时散发掉场效应管发热的热量，保证管子的寿命。本实施例中，所述第二电阻R2为大功率电阻，所述第二电阻R2采用0.5R/2512的电阻，功率选取很重要，否则会烧坏电阻，不至于使电阻过快老化。
所述运算放大器U3的第一输入端5脚连接第三网络节点F3，所述第三网络节点F3为电压输入端，所述运算放大器U3的第二输入端6脚连接所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2的源极，所述运算放大器U3的输出端7脚连接所述第一场效应管U1的栅极和所述第二场效应管U2的栅极。所述运算放大器U3的输出端7脚通过第三电阻R3连接电源。所述第三电阻R3为上拉稳定电阻，所述第三电阻R3采用10K/0603的电阻。所述电源为供电Cps-12V的电源。任选合适的电压即可。
工作原理：
运算放大器U3的输出端7脚与两个场效应管U1、U2的栅极连接，通过两个场效应管U1、U2的源极再到运算放大器U3的第二输入端6脚，组成一个闭环负反馈，此时，运算放大器U3工作在线性放大区，满足运放中的虚短和虚断条件，流过运算放大器U3的5脚和6脚的电流忽略等于0，故运算放大器U3的5脚和6脚的电压相等，调节运算放大器U3的5脚上的电压，也就是调节运算放大器U3的6脚上的电压，又因为给第一网络节点F1一个高电平，三极管Q1导通，此时，第一场效应管U1和第二场效应管U2已经导通，所述流过第一场效应管U1和第二场效应管U2的电流等于运算放大器U3的6脚上的电压除以第二电阻R2，由欧姆定律可知：得到的电流即为第二网络节点F2的输出电流，将这个输出电流利用到调节LED亮度等电路上，可以得到很好的线性调节效果。
本实施例所述的用于恒流源的电流线性控制电路，包括：三极管Q1、第一场效应管U1、第二场效应管U2、运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。其通过将运算放大器的输出端与两个场效应管的栅极连接，通过两个场效应管的源极再到运算放大器的第二输入端，组成一个闭环负反馈，通过调节第三网络节点的电压及给第一网络节点一个高电平，就能使得第二网络节点输出一定值的电流，实现了电流源电流的线性调节，电流值调节方便，调节过程稳定，不会造成电路的突然急速变化，安全性高。可实现线性调节LED的亮度，线性调节电磁铁的磁场强度，线性给出所需要的电流值等；其通过设置两个场效应管，可以防止电流过大，避免损坏电器件，安全性高；其通过在场效应管的两端设置散热块，可以及时散发掉发热的热量，保证场效应管的寿命。此电路性能稳定，设计简单，成本低廉，应用范围广，是简单恒流源的广泛使用之选。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种用于恒流源的电流线性控制电路，其特征在于，包括：三极管Q1、第一场效应管U1、第二场效应管U2、运算放大器U3、第一电阻R1、第二电阻R2；
所述三极管Q1的基极通过第一电阻R1连接第一网络节点F1，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极连接所述第一场效应管U1的栅极和所述第二场效应管U2的栅极；
所述第一场效应管U1和所述第二场效应管U2并联连接，所述第一场效应管U1的漏极和所述第二场效应管U2的漏极分别与第二网络节点F2连接，所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2的源极分别通过第二电阻R2接地；
所述运算放大器U3的第一输入端5脚连接第三网络节点F3，所述运算放大器U3的第二输入端6脚连接所述第一场效应管U1的源极和所述第二场效应管U2的源极，所述运算放大器U3的输出端7脚连接所述第一场效应管U1的栅极和所述第二场效应管U2的栅极；
所述第一网络节点F1为控制端，所述第二网络节点F2为电流输出端，所述第三网络节点F3为电压输入端。
2.根据权利要求1所述的用于恒流源的电流线性控制电路，其特征在于：
所述三极管Q1采用型号为9013的NPN型小功率三极管。
3.根据权利要求1所述的用于恒流源的电流线性控制电路，其特征在于：
所述第一场效应管U1和所述第二场效应管U2采用相同型号规格的绝缘栅增强型N沟道场效应管。
4.根据权利要求3所述的用于恒流源的电流线性控制电路，其特征在于：
所述第一场效应管U1的两端和所述第二场效应管U2的两端分别连接散热块。
5.根据权利要求1所述的用于恒流源的电流线性控制电路，其特征在于：
所述运算放大器U3的输出端7脚通过第三电阻R3连接电源。
6.根据权利要求5所述的用于恒流源的电流线性控制电路，其特征在于：
所述电源为供电Cps-12V的电源。
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