三极管恒流电路相关知识详解

恒流源顾名思义，一定功率下，电流几乎不变电压可以变的电流源。一般常用在电机温度采样，即用PTC当作恒流源的负载，由于电流不变，PTC的内阻会随着温度的变化而变化，从而变化压降得到对应温度的变化。还有用在LED等驱动电路，可以同时控制数个或以上个LED灯，而且它的亮度基本一样。恒流源用途很多，就不一一举例了。

上图，用两个三极管搭建的恒流源电路，RL是负载，接LED或PTC都可以。

当Q1的b极电位大于等于0.7V的电压，Q1会导通。这里就加大Q1的b极电压， 当Q1导通后，形成Ic、Ie、Ib电流会流过R1，当R1两端的压降大于0.7V时，三极管Q2就会导通，R1两端压降会被Q2的be钳位在0.7V（Q1的b极电位大于等于1.4V的电压），此时Q1的b极到地的电压为：VR1+VBE（Q1），所以可以计算I/O口输出的电压：令Q1的基极Vb，得发射极Ve为Vb-0.7V，三极管的β=100，整理上面数据可得：（Vio-Vb）/R2*β=（Vb-0.7V）/R1+（Vio-Vb）/R2，Ie=Ibβ+Ib，Ib和Ie、Ic不是一个量级100倍以上的关系，所以Ib可以忽略，（Vio-Vb）/R2可以忽略，公式整理得（Vio-Vb）/R2*β=（Vb-0.7V）/R1，公式整理得：Vio=Vb+（Vb-0.7）*R2/（R1*β）。

只要Q1的基极Vb大于1.4V的电压，R1两端的压降始终会维持在0.7V，Q1的Ie电流恒为0.7V/R1，Ic即负载RL的电流约等于0.7V/R1。

现在分析通过Q1和Q2怎么实现1mA恒流的，无论VCC和Vin怎么变化都可以实现恒流，实现宽电压输入：上图所示这个电路中，单片机的的I/O口输出Vin：Vio=Vb+（Vb-0.7）*R2/（R1*β）=Vb+（Vb-0.7）*3.5k/0.7K*100

=Vb+0.05Vb-0.035

=1.05Vb-0.035=Vin，令Vin=1.4V，可得Vb=1.36V，

当令Vb=1.4V时，Vin=1.05*1.4-0.035=1.435V，以上三极管的Vbe压降按照0.7V算，VCES按照0.3V算。

只要Vin大于等于1.435V，VCC大于等于VRL+VCES1+VR1。如果把RL用PTC100代替，设计恒流源为1mA，根据VCC大于等于VRL+VCES1+VR1=100Ω*1mA+0.3V（Q1的饱和压降）+700Ω*1mA=1.1V。

综上所述，恒流必须要满足VCC大于等于1.1V，Vin大于等于1.435V，这个恒流源恒成立。Q1的Ie=Ic+Ib，通过公式可以看出Ie的电流由Ic和Ib共同决定，即Ic提供不了1mA电流Ib会补，正常Ic电流远远大于Ib，所以Q1实现了恒流。当负载Ic突然变大时，Ve的电位会升高，Q1的Vbe压降会变小，Ib也会变小，Ic也会变小。当负载Ic变小时，Ve会变小，Vbe会变大，Ib会变大，Ic变大。这样就实现了闭环调节。当Vin不断变大时，R1的压降大于等于0.7V时Q2会导通，Ve会被Q2的BE压降钳位在0.7V，此时仍能保持Q1的Ie稳定1mA输出。

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