恒流源电路图设计：从基础原理到运放实现的几种方案
恒流源的作用是给负载提供一个恒定的电流，不管负载电阻怎么变，电流都保持不变。在LED驱动、传感器激励、电池充电这些场景里特别常见。恒流源的电路图看起来花样挺多，但原理都差不多——通过反馈来稳定电流。今天就从最基础的开始，聊聊几种典型的恒流源电路方案。
最基础的恒流源是用稳压管+三极管做的。稳压管提供一个稳定的基准电压，三极管的发射极接一个电流采样电阻到地，基极电压减去发射极电压等于采样电阻上的压降，这个压降固定的话，电流就固定了。比如稳压管输出2.5V，采样电阻1欧，那电流就是2.5V/1Ω=2.5A？不对，应该是发射结压降要减去，实际电流是(Vz - Vbe)/R，大概是(2.5-0.7)/1=1.8A。这个方案结构简单，但精度不高，而且温漂比较大。
用运放做的恒流源精度就高多了。经典的运放恒流源电路是这样的：运放的同相端接基准电压，反相端接采样电阻的一端，采样电阻另一端接负载，负载接电源。负载电流流过采样电阻产生一个压降，运放比较这个压降和基准电压，然后调节三极管的基极电流来保持两者相等，这样就实现了恒流。运放的闭环增益让反馈特别灵敏，精度能到1%甚至更好。
还有一种常用的是基于LED驱动芯片的恒流源，比如PT4115、BP2306这些，专门用来驱动大功率LED。这类芯片内部已经集成了MOS管和反馈电路，外围只要几个电阻电容就能工作，输入电压范围也宽，从几伏到几十伏都能驱动，适合实际产品用。输出电流通过一个电阻设置，比如PT4115的电流是0.1/R，R是电流设置电阻，比如取1欧就能得到100mA。
设计恒流源电路的时候，有几个关键参数要注意。第一个是电流范围，选的运放或者功率管要能通过最大电流，而且采样电阻的功率要足够，比如2A电流过1欧电阻就是4W，得用5W以上的电阻。第二个是输出电压范围，也就是恒流源能正常工作时负载两端的电压范围，这个受限于功率管的管压降和供电电压，负载电阻太大导致电压不够的时候就恒流不住了。
还有就是效率问题。线性恒流源的效率等于输出电压除以供电电压，供电电压比负载需要的电压高很多的话，多余的电压都降在功率管上变成热量了，效率很低。这时候应该考虑用开关型的恒流源，也就是DC-DC恒流方案，通过PWM调制来提高效率，代价是电路复杂一些，输出会有一点纹波。
实际调试的时候，可以用万用表串在负载回路里测电流，然后改变负载电阻看电流是否稳定。如果电流随着负载变化而变化，说明反馈回路有问题，可能是运放的增益不够或者采样电阻取值不对。另外要注意功率管的散热，大电流的时候管压降乘以电流就是耗散功率，比如管压降0.5V、电流2A，耗散就是1W，小管子都扛不住。
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