專利名稱:一種負(fù)阻特性恒流源電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及恒流源技術(shù),特別涉及一種負(fù)阻特性恒流源電路。
背景技術(shù):
直流恒流源應(yīng)用極廣,在集成電路內(nèi)部大量采用,射頻放大電路、音頻功率放大電路等,一般用作偏置電路。其特點(diǎn)是電源電壓或負(fù)載發(fā)生變化時(shí),其輸出電流要求恒定不變。恒流源在高等教育出版社出版的,由童詩白主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第二版中有詳細(xì)的分析,該書的 ISBN號(hào)為7-04-000868-8/TN · 53,在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》中220頁最后I行至221頁第 4行結(jié)束,以及223頁“3. 2. 2電流源電路”這一小節(jié)中有詳細(xì)的恒流源教材。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,恒流源電路得到廣泛的應(yīng)用,圖1-1示出了恒流源的電氣符號(hào);圖1-2示出了恒流源的另一種電氣符號(hào),在較新的教材中較為常見;圖1-3示出了恒流源的另一種電氣符號(hào);這三種符號(hào)都可以表示恒流源。圖1-1至1-3中,箭頭表示了電流的方向,這是為了區(qū)別通常所說的電流是指矢量電流,包括正向電流和負(fù)向電流,恒流源符號(hào)的箭頭表示了正電流的方向,而不是矢量電流。本文其它地方出現(xiàn)的電流均指矢量電流,包括流入和流出。圖2-1示出了恒流二極管的電氣符號(hào);圖2-2示出了用結(jié)型場效應(yīng)管構(gòu)成恒流源的原理圖;圖2-3示出了為另一種結(jié)型場效應(yīng)管構(gòu)成恒流源的原理圖,調(diào)節(jié)電阻Rt的阻值可以改變恒流源的電流值;圖2-4示出了雙極性NPN管構(gòu)成恒流源的原理圖,在集成電路內(nèi)部經(jīng)常見到,以及音頻功率放大器中較為常見;圖2-5示出了采用TL431精密可調(diào)基準(zhǔn)集成電路構(gòu)成的恒流源的原理圖;圖2-6示出了采用LM317穩(wěn)壓集成電路構(gòu)成的恒流源的原理圖;圖2-7示出了采用運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒流源的原理圖,其特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)精密恒流。在實(shí)際應(yīng)用中,在特殊的應(yīng)用場合,恒流源的優(yōu)點(diǎn)反而成了缺點(diǎn)在電源電壓不能穩(wěn)定的電路中,若偏置使用恒流源,隨著電壓的上升,放大用的晶體管工作電流不變,但電壓上升了,晶體管的管耗會(huì)同步上升,最后引發(fā)晶體管損壞,從而引發(fā)電路的損壞。特別是在使用鋰聚合物電池的場合,工作電壓在鋰聚合物電池的端電壓之間變動(dòng),即3. OV至4. 20V之間變動(dòng),鋰聚合物電池充滿電時(shí)是4. 20V,而放電快結(jié)束時(shí)是3. OV 至2. 7V左右;再如車用設(shè)備,工作電壓在12. 6V至14. 4V之間變化,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng),發(fā)電機(jī)正常充電時(shí),車載蓄電池端電壓為14. 4V左右,而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí),蓄電池端電壓在 12. 6V左右;再如使用市電的設(shè)備,市電是220V交流,允許有±10%的變動(dòng),事實(shí)上,很多地區(qū)市電在夜間升至265VAC及以上是常見的事,如音頻功率放大電路的電源,一般是市電經(jīng)變壓器降壓后整流所得,沒有穩(wěn)壓設(shè)備,也會(huì)有上述問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒如此,本發(fā)明給出一種負(fù)阻特性恒流源電路,在工作電壓較低時(shí),提供較大的恒流電流,在工作電壓較高時(shí),提供相對(duì)較小的恒流電流,在工作電壓不變時(shí),其輸出為恒流源,負(fù)載變化時(shí),本發(fā)明的輸出電流恒流。這樣,在工作電壓較高時(shí),由于提供的偏置電流較小,電路的功耗得到控制。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種負(fù)阻特性恒流源電路,包括電壓檢測(cè)電路、 恒流源、輸出電路;恒流源向電壓檢測(cè)電路和輸出電路提供電流,恒流源中流過的電流為恒流源向電壓檢測(cè)電路提供的電流和恒流源向輸出電路提供的電流之和;隨著工作電壓上升,電壓檢測(cè)電路的吸收電流越大,恒流源向電壓檢測(cè)電路提供的電流被電壓檢測(cè)電路吸收得越多,恒流源向輸出電路提供的電流相應(yīng)減小,輸出電路可以把恒流源向輸出電路提供的電流直接輸出,或把恒流源向輸出電路提供的電流放大或縮小后輸出,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的;
上述的放大或縮小是線性的或非線性的;
上述技術(shù)方案第一種實(shí)現(xiàn)方式為所述的恒流源向電壓檢測(cè)電路提供的電流和所述的恒流源向輸出電路提供的電流之和流經(jīng)所述的恒流源。上述技術(shù)方案第二種實(shí)現(xiàn)方式為所述的恒流源的輸出電流分別向所述的電壓檢測(cè)電路提供電流和所述的輸出電路提供電流。上述的電壓檢測(cè)電路可以通過多個(gè)電壓檢測(cè)電路單元并聯(lián)產(chǎn)生,擴(kuò)展電路的工作電壓范圍;
上述的輸出電路可以通過多個(gè)輸出電路單元并聯(lián)產(chǎn)生,以獲得特性一路或多多路輸出電流。優(yōu)選地,所述的電壓檢測(cè)電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻以及第一三極管,所述的第一電阻一端與所述的第三電阻一端連接,連接點(diǎn)形成所述的電壓檢測(cè)電路電壓輸入正,所述的第一電阻另一端與所述的第二電阻的一端相連接,連接點(diǎn)連接所述的三極管的基極,所述的三極管的發(fā)射極連接至所述的第三電阻的另一端,所述的第二電阻另一端形成所述的電壓檢測(cè)電路電壓輸入負(fù),直接接地,所述的三極管的集電極是所述的電壓檢測(cè)電路的吸收端。優(yōu)選地,所述的電壓檢測(cè)電路包括第一電阻和第二電阻和第三電阻,以及第一三極管和第二三極管,所述的第一電阻和所述的第三電阻一端相連接,連接點(diǎn)形成所述的電壓檢測(cè)電路電壓輸入正,所述的第一電阻的另一端和所述的第一三極管的發(fā)射極相連,所述的第一三極管的基極、集電極相連接,且與所述的第二三極管的基極相連,該連接點(diǎn)連接所述的第二電阻的一端,所述的第二電阻的另一端形成電壓檢測(cè)電路電壓輸入負(fù),直接接地;所述的第三電阻的另一端和所述的第二三極管的發(fā)射極相連接,所述的第二三極管的集電極是電壓檢測(cè)電路的吸收端。優(yōu)選地,所述的輸出電路為兩個(gè)端子。優(yōu)選地,所述的輸出電路由第四電阻和第五電阻、以及第三三極管和第四三極管組成,所述的第四電阻和所述的第五電阻一端相連接,連接點(diǎn)形成所述的正輸入端,所述的第四電阻的另一端和所述的第三三極管的發(fā)射極相連,所述的第三三極管的基極、集電極相連接,且與所述的第四三極管的基極相連,該連接點(diǎn)形成所述的輸出電路的輸入極;所述的第五電阻的另一端和所述的第四三極管的發(fā)射極相連接,所述的第四三極管的集電極形成所述的輸出電路的正輸出端,供電電源的負(fù)極形成所述的輸出電路的負(fù)輸出端。更優(yōu)地,上述優(yōu)選方案在所述的恒流源電路和所述的輸出電路中間,串入產(chǎn)生壓
5降的器件,從而獲得更寬的工作電壓范圍;所述的產(chǎn)生壓降的器件可以為穩(wěn)壓管或電阻或
二極管串聯(lián)。當(dāng)工作電壓不變時(shí),電壓檢測(cè)電路的吸收電流不變,那么輸出電路的輸出電流也會(huì)恒定在一個(gè)數(shù)值不變,即當(dāng)工作電壓不變時(shí),本發(fā)明的輸出電流也會(huì)恒定在一個(gè)數(shù)值不變,實(shí)現(xiàn)恒流。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使用上述技術(shù)方案作為偏置后,基于上述的工作原理,在電源電壓不能穩(wěn)定的電路中,隨著工作電壓的上升,放大用的晶體管工作電流下降,晶體管的管耗可以實(shí)現(xiàn)不變,不會(huì)引發(fā)晶體管以及附屬電路損壞,從而保護(hù)了電路。本發(fā)明的電路可以不使用任何電容以及電感,完全由電阻和晶體管組成,可以實(shí)現(xiàn)集成化,做成集成電路,從而進(jìn)一步降低成本。
圖1-1至圖1-3為現(xiàn)有技術(shù)恒流源電氣符號(hào);
圖2-1為恒流二極管構(gòu)成恒流源的原理圖2-2為結(jié)型場效應(yīng)管構(gòu)成恒流源的原理圖2-3為另一種結(jié)型場效應(yīng)管構(gòu)成恒流源的原理圖2-4為雙極性NPN管構(gòu)成恒流源的原理圖2-5為采用TL431精密可調(diào)基準(zhǔn)集成電路和雙極性NPN管構(gòu)成的恒流源的原理圖; 圖2-6為采用LM317穩(wěn)壓集成電路構(gòu)成的恒流源的原理圖2-7為采用運(yùn)算放大器電路和雙極性NPN管構(gòu)成的恒流源的原理圖3為按本發(fā)明技術(shù)方案第一種實(shí)現(xiàn)方式的原理框圖4為按本發(fā)明技術(shù)方案第一種實(shí)現(xiàn)方式的原理框圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例原理圖5-1為本發(fā)明第二實(shí)施例原理圖5-2為傳統(tǒng)2mA恒流源、本發(fā)明第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的伏安特性對(duì)比圖5-3為第二實(shí)施例串入穩(wěn)壓二極管,改進(jìn)后原理圖5-4為第二實(shí)施例串入正向?qū)ǘO管,改進(jìn)后原理圖5-5為第二實(shí)施例串入電阻,改進(jìn)后原理圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例原理圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例原理圖8為本發(fā)明第五實(shí)施例原理圖9為本發(fā)明第六實(shí)施例原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖3所示,為本發(fā)明技術(shù)方案第一種實(shí)現(xiàn)方式的原理框圖電壓檢測(cè)電路的電壓輸入正105與電源正相連接,電壓檢測(cè)電路的電壓輸入負(fù)104與電源負(fù)相連接,電壓檢測(cè)電路的吸收端103與恒流源的電流流入端101相連接;恒流源的電流流出端102與電源負(fù)相連接;輸出電路的正極106與電源正相連接,輸出電路的負(fù)極107與電源負(fù)相連接,輸出電路的輸入極108與電壓檢測(cè)電路的吸收端103與恒流源的電流流入端101連接點(diǎn)相連接;輸出電路的輸出正109與輸出電路的輸出負(fù)110之間即可輸出負(fù)阻特性恒流電流。如圖4所示,為本發(fā)明技術(shù)方案第二種實(shí)現(xiàn)方式的原理框圖電壓檢測(cè)電路的電壓輸入正105與電源正相連接,電壓檢測(cè)電路的電壓輸入負(fù)104與電源負(fù)相連接,電壓檢測(cè)電路的吸收端103與恒流源的電流流出端102相連接;恒流源的電流流入端101與電源正相連接;輸出電路的正極106與電源正相連接,輸出電路的負(fù)極107與電源負(fù)相連接,輸出電路的輸入極108與電壓檢測(cè)電路的吸收端103與恒流源的電流流出端102連接點(diǎn)相連接;輸出電路的輸出正109與輸出電路的輸出負(fù)110之間即可輸出負(fù)阻特性恒流電流。本發(fā)明的工作原理是,以技術(shù)方案第一種實(shí)現(xiàn)方式為例,根據(jù)上述的連接關(guān)系,恒流源Il的恒流電流也用Il表示、電壓檢測(cè)電路的吸收電流用12表示、輸出電路輸出的電流用13表示。恒流源Il向電壓檢測(cè)電路和輸出電路供電,因此11=12+13,前文所述電壓檢測(cè)電路的特征是,隨著工作電壓上升,電壓檢測(cè)電路的吸收電流12會(huì)越大,恒流源的輸出電流等于其吸收電流,均為II,恒定不變,12變大,那么,13依據(jù)公式11=12+13,那么 11-12=13,13就會(huì)同步減小,輸出電路的功能就是把13直接輸出,或鏡像、放大后輸出,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。當(dāng)工作電壓不變時(shí),電壓檢測(cè)電路的吸收電流12不變,那么13也恒定,輸出電路的輸出電流也會(huì)恒定在一個(gè)數(shù)值不變,即當(dāng)工作電壓不變時(shí),本發(fā)明的輸出電流也會(huì)恒定在一個(gè)數(shù)值不變,實(shí)現(xiàn)恒流。本發(fā)明具體實(shí)施電路將通過下述實(shí)施例詳細(xì)描述。第一實(shí)施例
圖5為第一實(shí)施例,如圖5所示,虛線框501內(nèi)為電壓檢測(cè)電路,虛線框502內(nèi)為恒流源,虛線框503內(nèi)為輸出電路。其連接關(guān)系遵守技術(shù)方案第一種實(shí)現(xiàn)方式的圖3的連接關(guān)系。電壓檢測(cè)電路501由電阻R51、電阻R52、電阻R53以及PNP型三極管TR51組成,電阻 R51 一端與電阻R53 —端連接,連接點(diǎn)形成電壓檢測(cè)電路電壓輸入正(圖3中的105),電阻R51另一端與電阻R52的一端相連接,連接點(diǎn)連接三極管TR51的基極,三極管TR51的發(fā)射極連接至電阻R53的另一端,電阻R52另一端形成電壓檢測(cè)電路電壓輸入負(fù)(圖3中的 104),直接接地,三極管TR51的集電極是電壓檢測(cè)電路的吸收端(圖3中的103);恒流源 502為一個(gè)恒流二極管D51 ;輸出電路503在本實(shí)施例中極為簡單,其輸出Iout兩個(gè)端子, 上端子相當(dāng)于圖3中106和109短接在一起,下端子相當(dāng)于圖3中108和110短接在一起。設(shè)恒流二極管D51的恒流值為II,三極管TR51的集電極的電流即為電壓檢測(cè)電路的吸收端電流,設(shè)這個(gè)電流為12,Iout即為輸出電流,Iout=Il-I2, 12為三極管TR51的集電極的電流,當(dāng)三極管的放大倍數(shù)較大時(shí),集電極的電流約等于三極管的發(fā)射極電流,這個(gè)電流等于電阻R51兩端電壓減去三極管TR51基極至發(fā)射極的導(dǎo)通壓降Ube后,除以電阻 R53的值,那么有
權(quán)利要求
1.一種負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于包括電壓檢測(cè)電路、恒流源、輸出電路;所述的恒流源向所述的電壓檢測(cè)電路和所述的輸出電路提供電流,所述的恒流源中流過的電流為所述的恒流源向所述的電壓檢測(cè)電路提供的電流和所述的恒流源向所述的輸出電路提供的電流之和;所述的電壓檢測(cè)電路隨著工作電壓上升,所述的電壓檢測(cè)電路的吸收電流越大,所述的恒流源向所述的電壓檢測(cè)電路提供的電流被所述的電壓檢測(cè)電路吸收得越多,所述的恒流源向所述的輸出電路提供的電流相應(yīng)減?。凰龅妮敵鲭娐钒阉龅暮懔髟聪蛩龅妮敵鲭娐诽峁┑碾娏髦苯虞敵?,或把所述的恒流源向所述的輸出電路提供的電流放大或縮小后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的恒流源向電壓檢測(cè)電路提供的電流和所述的恒流源向輸出電路提供的電流之和流經(jīng)所述的恒流源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的恒流源的輸出電流分別流向所述的電壓檢測(cè)電路和所述的輸出電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于在所述的恒流源電路和所述的輸出電路中間,串入產(chǎn)生壓降的器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的電壓檢測(cè)電路為一個(gè)電壓檢測(cè)電路單元或兩個(gè)以上電壓檢測(cè)電路單元并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的輸出電路為一個(gè)輸出電路單元或兩個(gè)以上輸出電路單元并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的電壓檢測(cè)電路單元包括第一電阻、第二電阻、第三電阻以及第一三極管,所述的第一電阻一端與所述的第三電阻一端連接,連接點(diǎn)形成所述的電壓檢測(cè)電路電壓輸入正,所述的第一電阻另一端與所述的第二電阻的一端相連接,連接點(diǎn)連接所述的三極管的基極,所述的三極管的發(fā)射極連接至所述的第三電阻的另一端,所述的第二電阻另一端形成所述的電壓檢測(cè)電路電壓輸入負(fù),直接接地,所述的三極管的集電極是所述的電壓檢測(cè)電路的吸收端。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的電壓檢測(cè)電路單元包括第一電阻和第二電阻和第三電阻,以及第一三極管和第二三極管,所述的第一電阻和所述的第三電阻一端相連接,連接點(diǎn)形成所述的電壓檢測(cè)電路電壓正輸入端,所述的第一電阻的另一端和所述的第一三極管的發(fā)射極相連,所述的第一三極管的基極、集電極相連接,且與所述的第二三極管的基極相連,該連接點(diǎn)連接所述的第二電阻的一端,所述的第二電阻的另一端形成電壓檢測(cè)電路電壓負(fù)輸入端,直接接地;所述的第三電阻的另一端和所述的第二三極管的發(fā)射極相連接,所述的第二三極管的集電極是電壓檢測(cè)電路的吸收端。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的輸出電路為兩個(gè)端子;其中一個(gè)端子連接輸入電源的正或負(fù),另一個(gè)端子連接恒流源。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的負(fù)阻特性恒流源電路,其特征在于所述的輸出電路由第四電阻和第五電阻、以及第三三極管和第四三極管組成,所述的第四電阻和所述的第五電阻一端相連接,連接點(diǎn)形成所述的正輸入端,所述的第四電阻的另一端和所述的第三三極管的發(fā)射極相連,所述的第三三極管的基極、集電極相連接,且與所述的第四三極管的基極相連,該連接點(diǎn)形成所述的輸出電路的輸入極;所述的第五電阻的另一端和所述的第四三極管的發(fā)射極相連接,所述的第四三極管的集電極形成所述的輸出電路的正輸出端,供電電源的負(fù)極形成所述的輸出電路的負(fù)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負(fù)阻特性恒流源電路,包括電壓檢測(cè)電路、恒流源、輸出電路;恒流源向電壓檢測(cè)電路和輸出電路提供電流,恒流源中流過的電流為恒流源向電壓檢測(cè)電路提供的電流和恒流源向輸出電路提供的電流之和;電壓檢測(cè)電路隨著工作電壓上升,電壓檢測(cè)電路的吸收電流越大,恒流源向電壓檢測(cè)電路提供的電流被電壓檢測(cè)電路吸收得越多,恒流源向輸出電路提供的電流相應(yīng)減??;輸出電路把恒流源向輸出電路提供的電流直接輸出,或把恒流源向輸出電路提供的電流放大或縮小后輸出;本發(fā)明在工作電壓較高時(shí),由于提供的偏置電流較小,電路的功耗得到控制。
文檔編號(hào)G05F1/565GK102591397SQ20121005661
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
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