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簡介
限流二極體(CLD)或稱電流調節二極體(CRD)，比基於電晶體的傳統電流源更為簡單，因此有著明顯的優勢。然而，限流二極體的應用也有明顯的局限性。原因之一是目前的限流二極體產品提供的最大電流僅15mA，而功率最大僅為1瓦。因此，限流二極體的應用主要被限制在低功率應用，如電話線路電路模組、手持設備和單IC晶片或PC板的某些部分。然而，大多數電子應用需要的電流水準都遠遠高於15mA，在功率水準方面也是如此。傳統上，通過並聯使用限流二極體，可以獲得兩倍、三倍甚至多倍的限流數值。然而，僅僅通過增加限流二極體的數量來獲得大電流即笨拙又不實用。例如，對於傳統PC卡或系統模組來說，需要1A以上電流是很常見的，利用66個限流二極體器件並聯獲得1A電流，或者利用100個並聯限流二極體獲得1.5A電流的作法根本就不現實。因此，迫切需要能夠獲得大限流數值的實用限流解決方案。
本文簡單介紹了利用電晶體電流增益和基本電路理論來擴展限流二極體電流的實用電路設計技術。
實用的限流擴流電路技術
使用限流二極體的傳統電路：使用限流二極體的傳統電路示於圖1。在這一電路中，限流二極體調節IREG使其免受輸入電壓VIN或負載RL的影響。如果輸入電壓VIN增加，限流二極體吸收增加的電壓並調整電流IREG，從而保證通過負載RL的電壓保持恒定。同樣，如果負載RL變化，IREG保持恒定，限流二極體吸收負載上的電壓變化。目前限流二極體的最大額定電流為15mA，最大額定功率為1W。
限流二極體擴流電路技術：限流二極體擴流電路示於圖2A和2B。該電路中，電晶體Q1(NPN)或Q1A(PNP) 放大限流二極體電流，而電阻R1和R2的比值決定了電流大小。圖2A中的擴流電路採用了NPN電晶體，而圖2B採用的是PNP電晶體。除了電流極性以外，兩個電路的工作原理基本是一樣的。
擴流電路分析
I1R1=I2 R2
I1=I2 R2/R1
由於IREG=I1+I2
電流增益
G1=R2/R1+1
如果R2/R1>>1，那麼G1=R2/R1 (1)
如果考慮到電晶體電流增益b是有限的，那麼，整個電路的電流增益為：
(2)
設計時需考慮的因素
一個實用的電路設計必須考慮所採用的器件對性能的影響。擴流電路由電晶體、限流二極體(CLD)和兩個電阻組成。影響整個擴流電路性能的電晶體參數是其額定電流、基極-發射極(B-E)偏移電壓和電流增益。對於限流二極體，主要是其限流數值。而對於兩個電阻，重要的是其阻值和公差。由於器件參數會隨溫度變化，因此還必須考慮到溫度的影響。
實驗電路結果
做為實際的例子，我們在擴流電路中分別採用了NPN CZT3055和PNP CZT2955電晶體，放大電阻R2採用200W，R1分別採用 0.5, 1, 2, 4 和8W。實驗結果示於圖3，其中給出的是穩定電流與穩定電壓的關係。可以看出，當R1為0.5W時，IREG為1.5A，該數值是限流二極體CCLH150額定電流15mA的100倍。做為對比，圖3同時給出了限流二極體的IREG與 VREG之間的關係。
由於擴流電路的擴流能力隨著電晶體電流增益b增大而增加，因此如果使用b值更高的電晶體(如達林頓電晶體)，擴流電路的限流值可以提高到1.5A以上。
結語
根據基本電路理論和實驗結果，我們可以獲得簡單的大電流限流電路。僅採用一個電晶體、一個限流二極體和兩個電阻，該電路就可將限流二極體的額定電流值擴大到更高的水準，擴流的倍數僅受到所採用的電晶體電流容量和電流增益的限制。同樣，該擴流電路還可提高限流器件的功率水準，主要的限制僅在於電晶體的額定功率。這一擴流電路的重要性是顯然的，因為它可以簡單方便地實現原來至少要100個大電流限流二極體的功能。此處給出的擴流技術並不僅限於限流擴流應用，還可用於任何需要電流放大的其他應用。 |
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發表於 2007-11-23 21:13:10
樓主
發表於 2008-11-2 22:04:11
n_009|
發表於 2011-4-5 14:47:15