一種可以輸出兩種恒流電流的恒流源電路

由三極管構(gòu)成的恒流源在很多電路中都會用到，當(dāng)對恒流源的電流精度要求較高時，如果還希望采用普通三極管來實現(xiàn)恒流，在設(shè)計時就不得考慮溫度會改變?nèi)龢O管參數(shù)，進(jìn)而影響由其構(gòu)成的恒流源的輸出電流。這里分析一種由兩個三極管構(gòu)成的可以輸出兩種恒流電流的恒流源電路受溫度影響的情況，電路原理如圖1所示。

圖1. 一種可以輸出兩種恒流電流的恒流源電路

當(dāng)圖1所示的R2和R3分別由MCU的IO引腳驅(qū)動時，在R1的33歐電阻上可以獲得兩種不同的恒流電流值，這里不贅述。重點說明圖1所示VG1為3.3V方波信號時，R1電阻上的電流值受溫度影響的情況，以及受溫度影響的原因。

首先看27攝氏度條件下R1電阻上流過的電流值如圖2所示為，6.42mA。

圖2. 27攝氏度環(huán)境溫度時R1電阻上流過的電流

當(dāng)溫度為-40攝氏度，其他條件不變時，R1電阻上流過的電流值如圖3所示，為4.01mA。

圖3. -40攝氏度環(huán)境溫度時R1電阻上流過的電流

當(dāng)溫度為75攝氏度時，其他條件不變時，R1電阻上流過的電流值如圖4所示，為8.17mA。

圖4. 75攝氏度環(huán)境溫度時R1電阻上流過的電流

對比上述不同環(huán)境溫度下的仿真結(jié)果可知，-40攝氏度時恒流源的電流較標(biāo)準(zhǔn)27攝氏度條件下偏差-37.5%，75攝氏度時恒流源較標(biāo)準(zhǔn)27攝氏度條件下偏差27.3%。這在一些溫度范圍較寬，且對恒流源輸出電流精度有一定要求的場合是不允許的。

那么問題是：環(huán)境溫度到底影響了三極管的哪些指標(biāo)參數(shù)，進(jìn)而影響到恒流源的輸出電流昵?

問題的答案是：圖1所示的應(yīng)用條件下，環(huán)境溫度影響的是T1管的Vbe的飽和導(dǎo)通電壓，Vbe的飽和導(dǎo)通電壓與ic電流及環(huán)境溫度之間有強相關(guān)性，在ic保持在一定范圍內(nèi)時，環(huán)境溫度將成為影響Vbe的飽和導(dǎo)通電壓大小的主要因素。Vbe與ic和環(huán)境溫度的相互關(guān)系曲線可參考圖5。

圖5. 三極管Ic電流，飽和導(dǎo)通電壓及環(huán)境溫度關(guān)系曲線

總結(jié)：

1.在ic大小基本不變或保持在一定范圍內(nèi)時，三極管的飽和導(dǎo)通電壓與環(huán)境溫度成反比，即環(huán)境溫度越高，Vbe越小，反之環(huán)境溫度越低，Vbe越大。

2.圖1所示電路T1管的Vbe參與限流時(IO輸出為3.3V:0V)，環(huán)境溫度越低，恒流源輸出電流越小，反之溫度越高，輸出電流越大。

3.圖1所示電路T2管的Vbe參與限流時(IO輸出為3.3V:3.3V)，環(huán)境溫度越低，恒流源輸出電流越大，反之溫度越高，輸出電流越小。