本設(shè)計(jì)實(shí)例是一個(gè)2線(xiàn)式電流調(diào)節(jié)器(圖1),它在性能和器件數(shù)目之間達(dá)到了很好的平衡。通過(guò)使用三個(gè)晶體管、三個(gè)電阻和一個(gè)led燈,可實(shí)現(xiàn)很好的調(diào)節(jié)效果(在大部分電壓范圍內(nèi)準(zhǔn)確度好于1%)、較低的工作電壓(通常為1.2v),以及比復(fù)雜度相同的其他電路更理想的溫度系數(shù)(0.07%/k)。
它可在從幾十毫安到幾安的電流范圍下運(yùn)行。要找到合適的器件并不困難,例如,lm10可用來(lái)制作性能更高的電路,但該ic沒(méi)有很多廠(chǎng)商可供貨,因此很可能出現(xiàn)停產(chǎn)。
圖1:2線(xiàn)式電流調(diào)節(jié)器。
紅外led用作約1.05v的基準(zhǔn),由自舉電流源q1驅(qū)動(dòng)。q2和q3形成主電流調(diào)節(jié)器。r1提供啟動(dòng)電流,r2設(shè)定參考電流的大小,r3設(shè)定流過(guò)q2的電流,其控制流過(guò)調(diào)節(jié)器的99%的電流。在啟動(dòng)時(shí),r1的所有電流流入q3的基極,其反過(guò)來(lái)使q1和q2導(dǎo)通,從而為q3提供更多電流。這一情況將持續(xù)到d1開(kāi)始導(dǎo)通且r3的電流形成足夠電壓來(lái)開(kāi)始關(guān)閉q3,從而產(chǎn)生負(fù)反饋。由于q3調(diào)節(jié)q2的電流,它也調(diào)節(jié)q1的電流-其獲得相同偏置,但其發(fā)射極電阻r2將電流縮小。此時(shí),q1和q2的電流將穩(wěn)定在r3或r2(較小程度上)所設(shè)定的值上。
維持q1電流恒定要求其熱耦合到q2,因?yàn)閝2將耗散掉電路內(nèi)大部分功率。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)最容易的方式是q1和q2采用相同的晶體管,并將q1和q2通過(guò)螺栓固定在散熱器兩邊。此外,還可將q1黏附在q2上。在低電流情況下,可選用一個(gè)雙晶體管。第四種選擇是放棄熱跟蹤,通過(guò)降低r1來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。由于q2的耗散功率將是電壓的函數(shù),這使q1的電流降低也為電壓的函數(shù),從而可以通過(guò)r1進(jìn)行補(bǔ)償。但是,所有四種方法將在電源突然發(fā)生變化時(shí)導(dǎo)致熱瞬變,最后一種方法造成的熱瞬變幅度最大且時(shí)間最長(zhǎng)。
q2的電流由d1的電壓和q3的vbe(通常為0.3v~0.4v)之間的差值除以r3,即(vd1-vbe)/r3設(shè)定。d1正向電壓的溫度系數(shù)幾乎與q3的相同(相差0.25mv/k),從而使調(diào)節(jié)器的總溫度系數(shù)約為0.07%/k。由于r3一般只有幾歐姆或更低,通過(guò)縮小r2來(lái)縮小電流最容易實(shí)現(xiàn),縮小r2將改變d1的電流,從而改變r(jià)3的電壓。
由于啟動(dòng)電流非常小,r1的阻值在很多情況下可能為幾兆歐;當(dāng)d1未導(dǎo)通時(shí),反饋完全為正。r2通常為200ω~300ω;由于q2和q3的增益相乘,即使主傳導(dǎo)電流為幾安,q1和d1的電流也僅需1ma左右。
對(duì)于測(cè)試電路,電流在1.2v時(shí)下降5%。最低電壓由vd1和q1和q3的vsat設(shè)定。應(yīng)當(dāng)選擇飽和電壓較低的晶體管(例如q3選擇2n3904,q1和q2選擇mje210)。該最低電壓將隨著溫度而變化:在溫度較高時(shí)下降,在溫度較低時(shí)上升。主傳導(dǎo)晶體管使用了一個(gè)pnp,但電路可輕易地轉(zhuǎn)化成全為npn。
將d1短接可關(guān)閉調(diào)節(jié)器;電流將會(huì)下降至僅流經(jīng)r1的量值。