如何设计一款通用型恒流源驱动电路？

Posted 2022-12-05 卓晴

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了如何设计一款通用型恒流源驱动电路？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

01 问题来源

如下是白超发送过来的问题的相关信息。就如何设计一款通用的恒流源驱动进行了讨论。

一、应用背景

问题涉及到如何设计一款通用型恒流源驱动电路。目前遇到实际应用较多的场景为驱动：电磁阀、LED、激光器、制冷片。一般电压要求为5_{24V,电流为1mA}1A;分辨率0.1mA;稳定度0.1mA;工作温度范围10~40℃。

驱动方案

(1) 压控运放恒流源
(2) 三极管恒流电路
(3) 二极管恒流电路

上面提到二极管恒流电路，问题来了，什么事二极管恒流电路？在 What is Constant Current Diode : Working & Its Applications 文章中给出了相关的介绍。

二、LSpice软件仿真

▲ 图1.1 LSpice仿真结果

结论，通过Ltspice进行仿真，得出以下结论

温度变化对输出电流的影响（温度10~40℃）
① 三极管：230~256；▲T =26mA
② 二极管：206~224；▲T =18mA
③ 压控：164.513~165.515；▲T =0.002mA，去掉D2后，则▲T为0。

上面实验结果是什么意思？

负载变化造成影响（由0Ω变化为100Ω）
电压波动（未验证）

三、相关事例分析

示例分析如何设计电路:

1、驱动对象

驱动对象的相关参数：6W、275nm

▲ 图1.3.1 LED 光源的主要特性

2、现有方案

(1) 集成芯片（CN5502）、购买销售型驱动器

▲ 图1.3.2 两种LED驱动方案

以上两种方案是Buck、线性直流恒流源，关于如何选择横流模式是否需要考虑以下方面。

(2) 给照相机做光源

LED频闪频率与照相机积分时间是否存在关系？
线性横流源是不是没有LED频闪问题，或者线性直流恒流源特点有哪些？

02 问题回复

根据上面白超的相关问题，大体给出一下相应的解释。

一、恒流源的通用与各异性设计

（1）通用电源

的确，对于“电磁阀、LED、激光器、制冷片” 电子对象驱动过程中需要使用到恒流源，如果是为了研究测试使用，一个通用的恒流源则比较方便对上述电子器件的驱动比较方便。比如使用一台 DH1766 数字电源，它具有恒压、恒流等模式输出，最大电压可以达到 64V，最大电流可以输出20A。我在平时使用它对于一些需要恒流对象测试也比较方便。

▲ 图2.1.1 数字程控电源

由于它具有编程结构，所以在测试过程中也可以通过 Python 编程方便获得被测对象的相关测量数据。比如在 DH1766线性三路可编程直流电源 博文工作中，就使用这款可编程直流电源获得电机、LED的基本的V-A特性。

（2）专用电路设计

如果是在仪器产品中设计驱动上述对象的恒流电路，则需要考虑到对象的一些特点，分别在设计电路中对于驱动电路提出不同的设计要求。

控制对象	特征	驱动电路要求
电磁阀	（1）负载呈现电感-电阻串联特性；（2）功率中等；（3）过载能力强；（4）吸和与释放电路相差比较大	（1）可以使用PWM驱动，实现节能；（2）需要考虑其电感特性，输出要求具有续流能力；（3）可以采用吸和之后电流减半减少电磁阀的发热；
LED	（1）负载呈现二极管特性；（2）过载能力较强；（3）发光特性响应快速；	（1）由于它的响应快，对控制电路过渡过程要求短；（2）如果应用于肉眼观察补光，可以使用频率高的PWM驱动；（3）对应用于CCD等成像设备补光，也需要高频PWM驱动；
激光管	（1）控制对象呈现二极管特性；（2）过载能力差；	由于激光管的过载能力差，所以需要驱动电路具有很高的相应速度。（3） TM1810-3， TM1810-2 是测试过的两款激光管专用恒流芯片；
半导体制冷片	（1）在半导体制冷片中测试了半导体制冷片的接口特性，它呈现电阻特性；（2）半导体制冷片中的N,P半导体测试给出了半导体制冷片的V-A特性。	(1) 可以使用PWM驱动，已达到节能效果 (2) 控制回路时间常数大