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我們中許多使用過模擬電路的人經常會在電路設計中遇到電壓源和電流源這兩個術語。雖然任何提供恒定電壓的東西（如簡單的 5V?USB?輸出或 12V?適配器）都可以被視為電壓源，但術語電流源似乎始終是個謎。許多電路，尤其是涉及運算放大器或開關電路的電路，都需要您使用恒流源才能使設計工作。那么電流源是什么意思呢？它將如何工作以及為什么需要它？
在本教程中，我們將找到這些問題的答案，我們還將使用晶體管構建和測試一個簡單的恒流源電路。本教程中使用的電路能夠為您的負載提供100mA 的恒定電流，但您可以根據您的設計要求使用電位器對其進行修改。很有趣吧！所以讓我們開始吧。
什么是恒流 （CC） 源？
通常，當電源單元驅動負載時，可能有兩種可能的操作模式，一種是恒壓 （CV）操作模式，另一種是恒流 （CC） 模式操作。
在 CV 模式下，電源使輸出電壓恒定，并根據負載電阻的需要改變輸出電流。最好的例子是您的5V USB 端口，其中輸出電壓固定為 5V，但根據負載電流會有所不同。如果你連接一個小的?LED，它會消耗更少的電流，如果你連接一個更大的 LED，它會消耗更多的電流，但 LED 兩端的電壓將始終為 5V。
在 CC 模式下，理想的電流源電源使輸出電流恒定，并根據負載電阻的要求改變輸出電壓。一個例子是恒流模式下的 12V?電池充電器，其中充電電流將由電壓變化來固定。如果您的電池為 10.5V，如果您將其連接到 1A 12V 電池充電器，則充電器的輸出電流將始終為 1A，但輸出電壓將發生變化以保持該 1A 充電電流。所以這就是需要恒流電路的地方，其他例子可以是恒流 LED 驅動電路，其中通過 LED 的電流必須是恒定的。
使用晶體管的簡單 100mA 恒流源
在這個項目中，我們將只使用 4 個組件構建一個簡單的晶體管恒流源發生器。這是一個非常便宜的電路，可以使用 5V 電源提供100mA 恒流源。它還將有一個電位器來控制 1 到 100mA 范圍內的電流輸出。即使負載電阻發生變化，它也會提供穩定的電流。當電路需要穩定的電流供應而沒有波動時，這將很有幫助。之前我們還構建了其他類型的電流源電路，稱為Howland 電流泵電路和電流鏡電路，有興趣的也可以看看。現在，讓我們看看這個項目所需的材料。
所需材料：
TL431
BC547
2k 電阻 1%
10k可變電阻
22R 1%電阻
5V DC 適配器或 PSU 單元。
根據需要不同類型的負載電阻。
面包板和連接電線
萬用表進行測試。
如上述 BOM 所述，該電路僅由兩個有源元件 TL431 和 BC547 組成。TL431 是一款使用 2.5V 電壓基準的并聯穩壓器。它支持 1-100mA 的陰極電流，用于分流相關操作。該組件的封裝與通用通孔晶體管相同。其他組件是無源組件。電阻器需要有 1% 的容差才能獲得準確的輸出。
恒流源電路圖：
使用晶體管項目的恒流源電路圖如下所示。
上述電路完全連接在 5V 線路中。輸出負載需要連接在 Output 和 GND 連接之間。在上面的示意圖中，BC547 作為傳輸晶體管工作，更多內容將在工作部分討論。
恒流電路的重要計算
上述電路的輸出電流取決于以下公式——可用于計算恒流源電路的輸出電流。
I out = V ref /R4 + I KA
對于這個電路，
我輸出 = 100 毫安(.100A) V參考 = 2.5V I KA = 1mA (.001A) [注：最小偏置電流]
所以，
I out = V ref /R4 + I KA .100 = 2.5/R4 + .001 .100 - .001 = 2.5/R4 R4 = 2.5/.099 R4 = 25 歐姆（大約）
R4 可用的最低接近電阻值為 22 歐姆。現在，可以使用相同的公式找到可變電阻器或電位器值。以前，最大可用電流 100mA 是通過 22 歐姆電阻實現的。這次電位器會將電流輸出降低到最低水平。
由于 TL431 所需的最小陰極電流為 1mA，因此最好假設最低電流為 2mA。因此，通過使用相同的公式，
I out = V ref /VR 1 + I KA .002 = 2.5/VR 1 + .001 .002 - .001 = 2.5/VR 1 .001 = 2.5/VR 1 VR 1 = 2.5K
因此，可用的最低接近值 2.2k 電位器可用于電流控制。最后的計算是使用以下公式計算偏置電阻R1 值。
R1 = V in /(I out /hFE + I KA )
對于這個電路，
輸出= 100mA (.100A ) V in = 5V hFE = 100（最大值） IKA = 1mA (.001A) [注：最小偏置電流] R1 = V in /(I out /hFE + I KA ) R1 = 5/(.100/100 + .001) R1 = 2.5 千歐
因此，可用的最低接近值 R1 可以是 2.2k。
恒流電路工作：
晶體管 BC547 用作由偏置電阻器 R1 和分流調節器 TL431 控制的傳輸晶體管。晶體管基極實際上連接在分流器上。該分流器電路是使用偏置電阻器和分流穩壓器制成的。TL431 通過檢測參考電壓并控制傳輸晶體管 BC547 來調節恒定電流。該電路構建在面包板上，如下所示。
測試恒流源電路
電路板準備好后，我使用 5V 直流電源為電路通電并開始對其進行測試。我在輸出端使用了不同的負載（不同的電阻值），并確保電流始終保持恒定。我用萬用表測量電路的輸出電流，它始終在 100mA 左右，如下圖所示
完整的測試視頻可以在本頁底部找到。如果您有任何問題，請將它們留在下面的評論部分或使用論壇進行其他技術查詢。
恒流源電路的應用
在 LED 照明系統中，LED 驅動相關操作需要恒流源。與便攜式設備一樣，電池充電電路也使用恒流源。下面列出了使用恒流源的一小部分應用
放大器系統。
太陽能系統
電磁鐵
用于穩定速度的電機系統。
霍爾效應傳感器。
穩壓器電路偏置齊納二極管。
