一種可以輸出兩種恒流電流的恒流源電路

由三極管構成的恒流源在很多電路中都會用到，當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，在設計時就不得考慮溫度會改變?nèi)龢O管參數(shù)，進而影響由其構成的恒流源的輸出電流。這里分析一種由兩個三極管構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)境溫度下的仿真結果可知，-40攝氏度時恒流源的電流較標準27攝氏度條件下偏差-37.5%，75攝氏度時恒流源較標準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參數(shù)，進而影響到恒流源的輸出電流昵?

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

圖5. 三極管Ic電流，飽和導通電壓及環(huán)境溫度關系曲線

總結：

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。