??電流源和二極管串聯(lián)會(huì)怎樣？
作者：海飛樂技術(shù) 時(shí)間：2018-04-17 17:13
1. 電流源分析
我們來看下圖：
我們看到，電流源產(chǎn)生的電流流過正向二極管，此時(shí)系統(tǒng)的電壓U為：
U=ISR+UD
按題主的意思，二極管是所謂“理想的”，因此它的正向電阻為零，于是有：
U=ISR
現(xiàn)在，我們把二極管反接，又因?yàn)槎O管是所謂“理想的“，因此二極管的反向電阻為無窮大。于是電流源兩端的電壓為Is與它內(nèi)阻的乘積。我們當(dāng)然知道電流源的內(nèi)阻十分巨大，而所謂”理想的“電流源，其內(nèi)阻為無窮大，于是電流源會(huì)產(chǎn)生無窮大的電壓來。這個(gè)無窮大的電壓加在在二極管上，按道理，二極管會(huì)被這無窮大的電壓給擊穿，接著系統(tǒng)又恢復(fù)正常，Is流過擊穿的二極管并流向電阻R。
2. 實(shí)際電流源分析
現(xiàn)在，我們來看中圖，一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)。
設(shè)圖中的電源電壓為24V，穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓為6V。若電阻R1和R2均為10K，它們的分壓是3V，則晶體管基極的電壓為：
UT1.B=24-3=21V
我們知道，晶體管的基射極間電壓為0.6V，因此晶體管發(fā)射極的電壓為：
IT1.E=21+0.6=21.6V
設(shè)，發(fā)射極電阻Rc的阻值是1.2K，于是，流過發(fā)射極電阻Rc的電流是：
IT1.C≈IT1.E=2mA
由于晶體管基極的電壓是固定不變的，因此我們知道，晶體管的輸出電流當(dāng)然也不會(huì)變化，并且與它的負(fù)載Rc的值無關(guān)。換句話說，此電路就是一個(gè)恒流源。設(shè)，電阻Rc=8.2K，于是它兩端的電壓為2X8.2=16.4V。由此我們知道，晶體管T1的管壓降為：
UT1.CE=24-2.4-16.4=5.2V
這5.2V就是此恒流源能夠?qū)崿F(xiàn)恒流的本錢。當(dāng)電阻Rc增大時(shí)，它兩端的電壓會(huì)增大。例如我們將它的電阻增加到10K，于是晶體管T1的管壓降為：
UT1.CE=24-2.4-2x10=1.6V
我們看到，這里的關(guān)系完全滿足電流源的基本特征：負(fù)載電阻越大，負(fù)載電阻上的電壓當(dāng)然也越大，但此時(shí)T1的管壓降已經(jīng)大幅跌落。我們知道，當(dāng)晶體管飽和時(shí)，它的管壓降是0.3V。據(jù)此，我們來計(jì)算一下電阻Rc的最大值是多少：
UT1.CE=24-2.4-2x4.2=13.4V
我們看到，管壓降增加了。如此看來，若負(fù)載電阻繼續(xù)減小，管壓降還會(huì)增加。因此，晶體管的耐壓必須滿足要求，否則會(huì)被擊穿。我們來看看當(dāng)Rc=0時(shí)的管壓降是多少：
UT1.CE=24-2.4=21.6V
可見，此晶體管的管壓降必須大于21.6V，否則此晶體管會(huì)被擊穿。通過簡單計(jì)算，我們由此得知，恒流源所接的負(fù)載電阻是有范圍限制的。
3. 把二極管接入實(shí)際恒流源電路會(huì)發(fā)生什么？
我們知道，所謂的理想二極管，其正向壓降為零，反向壓降為無窮大，因此我們可以用普通的開關(guān)來模擬。
當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，相當(dāng)于二極管處于正向接法，此時(shí)恒流源的電流變化情況正如第2條分析的結(jié)果。
當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，晶體管T1的集電極開路，這時(shí)會(huì)怎樣？答案是，不會(huì)怎樣，晶體管的集電極電流為零，晶體管的特性確保了不會(huì)強(qiáng)制性地恒流輸出2毫安的電流，以此保障了系統(tǒng)安全。
結(jié)論：
由以上計(jì)算可知，電流源在負(fù)載電阻變大變小時(shí)，負(fù)載的上電壓也會(huì)變大變小，并且是以電流源自身的壓降變化為代價(jià)的。
電流源對負(fù)載供電時(shí)，作為代價(jià)的就是它自身的壓降！
上一篇：二極管串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)需要注意些什么？
下一篇：軟恢復(fù)二極管和快恢復(fù)二極管有何區(qū)別?