恒流电路在电源模块中的应用

随着工业智能化的不断发展，嵌入式系统对供电的要求越来越高，对输入电压范围也越来越宽，对输出电流精度要求日益提高。那么，如何保持宽电压输入而供电电流能够保持稳定？

嵌入式系统的强大处理能力对电源模块的要求越来越高，宽电压输入就会导致供电电流随输入电压变化而变化。因此，为了全电压输入范围的情况下，保证电源模块启动能力的一致性，增加一个恒流电路给控制芯片供电。实际中的恒流电路跟理想的恒流源存在差距，要根据实际应用选取合适的恒流源电路。下面介绍下常见的电源恒流电路。

电路1：由两个同型号的三极管，根据三极管Vbe电压相对稳定，以及三极管的基极电流相对集电极电流较小的特点，组成一个电流相对恒定的恒流源，电流Io=Vbe/R1。这个恒流源没有用到特殊器件，两个三极管和两个电阻组成，成本低，电流Io可调。缺点是Vbe的大小会随电流及温度的变化而变化，电流大Vbe大，温度低Vbe大，所以不适合用在精度要求高的地方。

电路2：该恒流电路主要是运用了稳压二极管上的电压较稳定特性，以及三极管Vbe的稳定性，组成的恒流电路，Io=(Vd-Vbe)/R3。优点是成本低，电流可调，缺点是温度特性差，稳流精度不高，适用于对精度要求不高的场合。

电路3：三端稳压器提供一个恒定电压Vout，组成一个恒流源，Io=Vout/R1。

上面都是一些比较常见的简单的恒流源，并且有一个共性，稳压精度都不高，电流Io也不大。其他类似的恒流源，也都是以一个恒压源为基准组成，在这里就不一一列举。在应用过程中，如果需要高精度、大电流的恒流源，可以使用一个运放，组成一个高精度、大电流的恒流源。

电路4：使用运放组成的恒流源，Io=Vref/R1。

在模块电源中，小功率电源的短路保护一般不外接短路保护电路，这种模块的特点是功率小，体积小，成本低，适合当前竞争激烈的市场。但是它们本身存在一个致命的特点，短路保护功能和启动能力存在矛盾，启动能力强，短路保护就会变差。短路保护变强，启动能力就会变弱。特别是在需要超宽电压范围输入的情况下，启动能力跟短路能力更不好兼容。

电路5：例如18-72VDC输入，15W输出的模块电源，如果是用电阻加电容组成RC启动电路，电阻R1电流会随输入电压的变化，低压和高压短路时，打嗝周期会相差很大，短路功率高压输入时会较大。调好低压启动能力和短路保护后，高压短路保护就会变差，启动能力超强，反过来调好高压启动和短路能力，低压的短路保护能力很好，但是启动能力很差，会出现启动不良现象。为了解决以上矛盾，把启动电路改为用一个恒定电流的电路替代，输入电流基本不会随输入电压的变化而变化，在高低压输入的情况下，电源模块输出短路时的短路周期较近。

电路6：采用了恒流电路，测试的短路波形图，用恒流电路替代电阻启动解决了启动和短路的矛盾。如下图所示：

恒流源的实现可以通过对输出电流进行处理，或对输入电流进行处理保证输出能够实现恒流。对于前者主要作用为使输出电流保持平稳，可以通过三极管、三端稳压等器件进行稳流，成本较低，电路简单，但整体效果不是很理想。对于后者输入电流基本不会随输入电压的变化而变化，可以使输出从而实现恒流。