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今天我们将一起学习什么是恒流电源?以及如何用一个恒流电源驱动 LED 和 激光二极管。
学习本教程之前最好先学习我之前的线性稳压器入门教程。
各种稳压器
在电子硬件这个行当里,大多数时间,你会同恒压电源打交道。电压适配器、线性稳压器和其他类型的电源可能有很小的纹波,但它们基本上是恒压电源。
那么什么是恒流电源呢?顾名思义,它是一种无论负载如何变化都会输出恒定电流的电路。
恒流电源
对于一个理想的 1 安培恒流源,无论是将其连接到 1 欧姆电阻或 100 欧姆电阻,它总是会提供 1 安培的电流通过电阻。
总是输出1 安培
不想使用电阻?在电路中放置一个 LED,无论 LED 是什么颜色,它都会对 LED 输出恒定的电流。
某些器件,如大功率 LED,最好给它们提供恒定电流,因为它们需要维持相同的亮度。
大功率 LED 灯
可以用恒流源来驱动一串 LED, 这里我搭建了一个 12 mA 的恒流源,不管串联多少个LED ,它们的电流都是 12 mA。
串多串少一个样
那么我们如何构建它呢?好吧,构建恒流源的最简单方法是使用 LM317。
LM317
下面是电路图:
恒流电源电路
电路很简单。将电源连接到芯片的输入引脚,然后在输出和调整(ADJ)引脚之间并联一个电阻。一对 10 微法的电容有助于在负载突然变化的时候稳定电流。
电阻 R 的值决定了恒定电流是多少。比如,如果使用 100 欧姆的电阻,它会让电路输出 12.5 毫安的理论电流值:1.25 V / 100 欧姆 = 12.5 毫安。
现在让我们用万用表量一量输出电流。当接一个 LED 时,输出电流为 12.6 毫安:
一个 LED
再串联上一个 LED, 电流还是 12.6 毫安:
两个 LED
我们还可以再串上一个激光二极管,电流还是 12.6 毫安:
再串一个激光二极管
无论负载如何变化,电流都保持不变。
另一个很酷的事情是,即使输入电压从 12 伏增加到 24 伏,电流也保持不变。
尽管如此,输入电压仍然很重要。如果我们从 12 V 降低到 5V,我们将不再有足够的电压来打开所有 LED。您需要确保输入电压至少比负载克服压差问题所需的电压高 2 伏。我在线性稳压器入门教程 中更详细地解释了这一点。
我们是如何做到的呢?难道 LM317 不是一个可调稳压器芯片吗?是的!但是我们通过使用一个小技巧让其变成了一个恒流源。
LM317 datasheet
LM317 内部有一个反馈电路。这个反馈电路会让 OUTPUT 引脚和 ADJ 引脚的压差始终在 1.25 伏。如果输入电压突然变化,没有关系。LM317 会快速地调整输出电压,以保持调整(ADJ)引脚和输出引脚之间的 1.25 伏电压差。如果负载发生变化,也没关系,LM317 会做出反应并维持这个 1.25 伏的电压差。
反馈电路
你可以使用这个特性来搭建一个可调稳压电源电路:
可调稳压电路
计算输出电压
你也可以用这个特性来搭建一个恒流电路
小功率恒流源
LM317 数据手册中有这么一句:"The device OUTPUT pin will source current necessary to make OUTPUT pin 1.25 V greater than ADJUST terminal to provide output regulation." 也就是说 OUT 引脚的电压会比 ADJ 引脚电压高 1.25 伏。或者可以这样理解,R 两端的压降会是 1.25 伏。根据欧姆定律可以得出下面的公式:
计算电流或所需要的阻值
通过改变电阻 R, 可以调节电路的输出电流。
最后,要说明的是:LM317 是一个线性稳压器,并且电流通过了一个阻值比较大的电阻 R。换句话说,这种设计效率不高。因此,不建议将它用于高于 200 毫安的电流,否则器件会变得非常热。
非常热
如果你需要更大的电流,可以上网搜索恒流开关电源设计:
恒流开关电源设计
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