恒流电源入门知识

今天我们将一起学习什么是恒流电源？以及如何用一个恒流电源驱动 LED 和 激光二极管。

学习本教程之前最好先学习我之前的线性稳压器入门教程。

各种稳压器

在电子硬件这个行当里，大多数时间，你会同恒压电源打交道。电压适配器、线性稳压器和其他类型的电源可能有很小的纹波，但它们基本上是恒压电源。

那么什么是恒流电源呢？顾名思义，它是一种无论负载如何变化都会输出恒定电流的电路。

恒流电源

对于一个理想的 1 安培恒流源，无论是将其连接到 1 欧姆电阻或 100 欧姆电阻，它总是会提供 1 安培的电流通过电阻。

总是输出1 安培

不想使用电阻？在电路中放置一个 LED，无论 LED 是什么颜色，它都会对 LED 输出恒定的电流。

某些器件，如大功率 LED，最好给它们提供恒定电流，因为它们需要维持相同的亮度。

大功率 LED 灯

可以用恒流源来驱动一串 LED, 这里我搭建了一个 12 mA 的恒流源，不管串联多少个LED ，它们的电流都是 12 mA。

串多串少一个样

那么我们如何构建它呢？好吧，构建恒流源的最简单方法是使用 LM317。

LM317

下面是电路图：

恒流电源电路

电路很简单。将电源连接到芯片的输入引脚，然后在输出和调整(ADJ)引脚之间并联一个电阻。一对 10 微法的电容有助于在负载突然变化的时候稳定电流。

电阻 R 的值决定了恒定电流是多少。比如，如果使用 100 欧姆的电阻，它会让电路输出 12.5 毫安的理论电流值：1.25 V / 100 欧姆 = 12.5 毫安。

现在让我们用万用表量一量输出电流。当接一个 LED 时，输出电流为 12.6 毫安：

一个 LED

再串联上一个 LED, 电流还是 12.6 毫安：

两个 LED

我们还可以再串上一个激光二极管，电流还是 12.6 毫安：

再串一个激光二极管

无论负载如何变化，电流都保持不变。

另一个很酷的事情是，即使输入电压从 12 伏增加到 24 伏，电流也保持不变。

尽管如此，输入电压仍然很重要。如果我们从 12 V 降低到 5V，我们将不再有足够的电压来打开所有 LED。您需要确保输入电压至少比负载克服压差问题所需的电压高 2 伏。我在线性稳压器入门教程 中更详细地解释了这一点。

我们是如何做到的呢？难道 LM317 不是一个可调稳压器芯片吗？是的！但是我们通过使用一个小技巧让其变成了一个恒流源。

LM317 datasheet

LM317 内部有一个反馈电路。这个反馈电路会让 OUTPUT　引脚和　ADJ　引脚的压差始终在 1.25 伏。如果输入电压突然变化，没有关系。LM317 会快速地调整输出电压，以保持调整（ADJ）引脚和输出引脚之间的 1.25 伏电压差。如果负载发生变化，也没关系，LM317 会做出反应并维持这个 1.25 伏的电压差。

反馈电路

你可以使用这个特性来搭建一个可调稳压电源电路：

可调稳压电路

计算输出电压

你也可以用这个特性来搭建一个恒流电路

小功率恒流源

LM317 数据手册中有这么一句："The device OUTPUT pin will source current necessary to make OUTPUT pin 1.25 V greater than ADJUST terminal to provide output regulation." 也就是说 OUT 引脚的电压会比 ADJ 引脚电压高 1.25 伏。或者可以这样理解，R 两端的压降会是 1.25 伏。根据欧姆定律可以得出下面的公式：

计算电流或所需要的阻值

通过改变电阻 R, 可以调节电路的输出电流。

最后，要说明的是：LM317 是一个线性稳压器，并且电流通过了一个阻值比较大的电阻 R。换句话说，这种设计效率不高。因此，不建议将它用于高于 200 毫安的电流，否则器件会变得非常热。

非常热

如果你需要更大的电流，可以上网搜索恒流开关电源设计：

恒流开关电源设计