分享一個限流恒流電路

上圖是一個限流恒流電路，當電流低于閾值時，輸出電流由負載決定，當負載加重，輸出電流達到閾值時，輸出電流穩(wěn)定在閾值保持恒定，負載再加重的話，輸出電流也保持恒定，而輸出電壓Vout會隨著負載加重而下降。下面具體分析。

圖中R1和R2為分壓電阻，使MOS管Q2的Vgs電壓固定為12V.ZD1為穩(wěn)壓二極管，防止輸入電壓波動時，Q2的Vgs電壓超過限制，保護MOS管。具體穩(wěn)壓管參數(shù)可根據(jù)MOS管規(guī)格書中Vgs限制參數(shù)來選擇。電容C1為緩啟動電容，剛上電時，因C1上電壓為零，A點的電壓最高，隨著電容充電，充電電流越來越小，A點的電壓逐漸下降，電容上的電壓也越來越大，從而確保Q2的Vgs是緩慢增大的。實現(xiàn)Q2開關動作的緩啟動。如下圖：

當負載電流達到一個閾值時，即R3上的壓降達到0.7V時（實際約為0.7V），Q1會導通。這個閾值約為0.7V/6.8R.為方便計算，我們將這個閾值約等于為100mA.

下面來講講這個電路是怎么實現(xiàn)限流恒流的。給輸出加上一定的負載，當輸出電流小于100mA時，Q1不工作，輸出電流的大小完全由負載大小決定，調(diào)整負載，負載越重輸出電流越大，當這個負載加重，欲使輸出電流超過100mA時，R3上的電壓使Q1的發(fā)射結導通，Q1導通工作，Q1導通后，MOS管的Vgs電容上存儲的電壓會通過Q1放電，Vgs電壓會下降，隨著Vgs電壓下降（見下圖），MOS管DS極間的等效電阻會加大，Vgs會下降到什么程度呢？

我們知道，根據(jù)MOS管的特性，Vgs電壓的大小和DS極間的電阻大小是有關聯(lián)的，當Vgs下降到某值，即DS極間的電阻增大到一定值時，整個回路的總阻抗保持不變，即雖然負載加重，負載阻抗減小了，但MOS管的DS極間的電阻增大了，從而限制了因為負載加重，輸出電流想要超過100mA的這個趨勢，而且因為Q1發(fā)射結的存在，整個回路的電流將被鉗位為不超過100mA.最終MOS的Vgs將穩(wěn)定在低于12V的一個值。

此時，若再接著加重負載，同理Vgs將繼續(xù)減小，MOS的DS極電阻將繼續(xù)增大，通俗的將就是，你負載阻抗減小的部分，我MOS管DS極間電阻給你補上，從而保證整個總阻抗不變，從而保證整個輸出電流不超過100mA。

Vgs電容放電回路

以上同理，當負載減輕時，MOS管的Vgs電壓會上升，DS極間電阻會減小，保證輸出電流為100mA.本電路的關鍵點為MOS管，只要你理解了MOS管的輸出特性，就能很好的理解以上。下面我們從MOS管的輸出特性方面來闡述以上觀點。下圖是MOS管的輸出特性曲線。

MOS管輸出特性曲線

該電路能實現(xiàn)恒流的作用，主要是因為當電流超過閾值時，MOS管工作于可變電阻區(qū)，即上圖的變阻區(qū)，根據(jù)上圖，MOS管處于可變電阻區(qū)的A、B、C三種狀態(tài)時，根據(jù)歐姆定律可知，A狀態(tài)時，MOS管的DS電阻最小，C狀態(tài)時，MOS管的DS電阻最大。也就是斜率越高，MOS管DS間的電阻越小。

當負載加重，即負載電阻減小時，為了保證回路的輸出電流不變，只有將MOS管的DS極間電阻加大，我們在曲線圖的橫軸上畫一條線和AB相交得到下圖，即想要保證電流不變（同樣大小的電流下），MOS管的DS極間電阻想要加大的話，只能由A狀態(tài)變?yōu)锽狀態(tài)，而B狀態(tài)的Vgs明顯比A狀態(tài)要小，B狀態(tài)的Vgs為5V,而A狀態(tài)的Vgs為6V,從而反證了，恒流狀態(tài)下，負載加重，Vgs電壓會減少的分析結果。如下圖：

附上仿真圖，上篇文章有些條友評論說，過流時MOS管會處于不停的開、不停的關的狀態(tài)，這個電路沒法使用。而根據(jù)以上分析，實際MOS管工作于可變電阻區(qū)，輸出也很穩(wěn)定，見下圖。這個電路適用于電流負載不大且恒流精度要求不高的場合，三極管的發(fā)射結，隨著溫度變化和電流變化也不會始終恒定的為0.7V.

加重負載測試

繼續(xù)加重負載，電流保持不變，輸出電壓穩(wěn)定。

來源：https://www.toutiao.com/article/6889251234704785924/

審核編輯：劉清