2000 年第 1 期 电子与自动化 —54— 实用电路 几种恒流源电路的设计 尉广军　朱宇虹 　　恒流源是能够向负载提供恒定电流的电 源, 因此恒流源的应用范围非常广泛, 并且在 许多情况下是必不可少的。 例如在用通常的 充电器对蓄电池充电时, 随着蓄电池端电压 的逐渐升高, 充电电流就会相应减少。为了保 证恒流充电, 必须随时提高充电器的输出电 压, 但采用恒流源充电后就可以不必调整其 输出电压, 从而使劳动强度降低, 生产效率得 到了提高。恒流源还被广泛用于测量电路中, 例如电阻器阻值的测量和分级, 电缆电阻的 测量等, 且电流越稳定, 测量就越准确。 恒流源的设计方法有多种, 最简单的恒 流电路是 FET 或恒流二极管, 但其电流值有 限且稳定度也较差。 本文根据自己多年来的 体会分别论述线性恒流源、开关恒流源和集 成稳压器恒流源电路的结构原理及特点。 (1) 采用集成运放构成的线性恒流源 电路构成如图 1 所示, 两个运放 (一 片 324) 构成比较放大环节, B G1、B G2 三 极管构成调整环节, R L 为负载电阻, R S 为取样电阻, RW 为电路提供基准电压。 工作原理: 如果由于电源波动使 U in 降低, 从而使负载电流减小时, 则取样电 压 U S 必然减小, 从而使取样电压与基 准电压的差值 (U S- U ref) 必然减小。 由 于 U IA 为反相放大器, 因此其输出电压 R 4) ×U a 必然升高, 从而通过 U b = (R 5 调整环节使 U S 升高恢复到原来的稳定 值, 保证了 U S 的电压稳定, 从而使电流稳定。 当 U in升高时, 原理与前类 同, 电路通过闭环反馈系统使 U S 下降到原 来的稳定值, 从而使电流恒定。调整 RW , 则改 变U ref, 可使电流值在 0～ 4A 之间连续可调。 IL = R 2×U ref © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. [ (R 2+ R 3) ×R S ] 图 1　采用集成运放的线性恒流源 (2) 采用开关电源的开关恒流源 电路构成如图 2 所示。B G1 为开关管, B G2 为驱动管, R L 为负载电阻, R S 为取样电 阻, SG3524 为脉宽调制控制器, L 1、E 2、E 3、E 4 为储能元件, RW 提供基准电压 U ref。 图 2　采用开关电源的开关恒流源 工作原理: 减小开关器件的导通损耗和 开关损耗是提高电路效率的关键。为此, 器件 选择饱和压降小、频率特性好的开关三极管 和肖特基续流二极管。在电路原理上, 通过在 

—64— 电子与自动化 2000 年第 1 期 扼流圈L 1 的磁芯上再绕一个附加线圈, 利用 电磁反馈降低开关三极管的饱和压降, 并采 用合理的结构设计, 使电路的分布参数得到 有效的控制。 当电源电压降低或负载电阻 R L 降低 时, 则取样电阻 R S 上的电压也将减少, 则 SG3524 的 12、13 管脚输出方波的占空比增 大, 从而使 B G1 导通时间变长, 使电压 U 0 回 升到原来的稳定值。B G1 关断后, 储能元件 L 1、E 2、E 3、E 4 保证负载上的电压不变。 当输 入电源电压增大或负载电阻值增大引起 U 0 增大时, 原理与前类同, 电路通过闭环反馈系 统使 U 0 下降到原来的稳定值, 从而达到稳 定负载电流 IL 的目的。 (3) 采用集成稳压器构成的开关恒流源 电路构成如图 3 所示。M C7805 为三端 固定式集成稳压器, R L 为负载电阻, RW 为可 调电阻器。 工作原理: 固定式集成稳压器工作在悬 浮状态, 在输出端 2 和公共端 3 之间接入一 电位器 RW , 从而形成一固定恒流源。 调节 RW , 可以改变电流的大小, 其输出电流为: IL = (U ou t R W ) + I q 式中 I q 为M C7805 的静态电流, 小于 10mA。 当 RW 较小即输出电流较大时, 可以忽略 I q。 当负载电阻 R L 变化时,M C7805 用改变自身 压差来维持通过负载的电流不变。 图 3　采用集成稳压器构成的开关恒流源 采样电位器 RW 的确定: RW 的值可由 R W = U ou t IL 确定。 因 U ou t 5～ 2A , 因此确定的取值范围为 = 5V , IL = 0 。 2 5～ 10 输出电压和负载变化范围的确定: 根据设计要求, 本例的输出电压 U 0 = 10V。由于恒流源的输出电流可调范围为 0 5 。 ～ 2A , 因此相应的负载变化范围为 5～ 20 以上几种恒流源结构简单, 可靠性高, 调 整方便, 在科研中已得到了应用。其中线性恒 流源适用于蓄电池的恒流放电, 开关恒流源 适用于蓄电池的恒流充电, 集成稳压器构成 的恒流源适用于电阻测量等。 (收稿日期: 1999 09 30) 采用脉冲计数方式的时间电路 张　微 (浙江省电力职工大学, 杭州, 310015) 　　在许多自动控制装置、通讯设备中都要 用到各种时间电路, 下面介绍的两个以数字 电路构成的时间电路, 由于采用了脉冲计数 方式, 精度高, 稳定性好 ( 1) 瞬时动作、延时返回时间电路 (或称 下降沿延时电路) 电路如图 1。 其功能: 输入电平由 1→0 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 时, 输出延时 t 后由 1→0。 工作原理如下: ①输入电平由 0→1 时, 触发器置 1, 电 路输出立即为 1 (即瞬时动作) , 计数器清零。 ②输入电平为 1 时, G1 门封锁, 使时钟脉冲 不能送入计数器的 CP 端, 计数器不计数。G2 门输出低电平,D 触发器没有触发脉冲, 触发