就像在设计中需要调节电压的情况一样，在某些情况下，我们需要调节提供给电路特定部分的电流。不同于通常是电压调节的主要原因之一的变换（从一个电压电平转换到另一电压电平），电流调节通常是关于保持所提供的电流恒定，而不考虑负载电阻或输入电压的变化。用于实现恒定电流供应的电路（集成或不集成）称为（恒定）电流调节器，它们在电力电子中非常常用。
尽管电流调节器多年来已在多种应用中被采用，但可以说它们直到最近才成为电子设计对话中最受欢迎的主题之一。由于其在LED照明中的重要应用以及其他应用，现在的调节器已达到一种普遍的地位。
对于今天的文章，我们将研究这些当前的调节器，并研究它们背后的工作原理，其设计，类型和应用等。
电流调节器的工作原理
电流调节器的操作与电压调节器的操作相似，主要区别在于它们调节的参数以及为提供输出而改变的数量。在电压调节器中，改变电流以达到所需的电压水平，而电流调节器通常涉及电压/电阻的变化以实现所需的电流输出。这样，尽管有可能，但是通常很难同时调节电路中的电压和电流。
要了解电流调节器的工作原理，需要快速了解欧姆定律。
V = IR或I = V / R
这意味着要在输出端保持恒定的电流流动，必须在电路中将这两个属性（电压和电阻）保持恒定或进行调整，以使当其中一个发生变化时，要相应地调整另一个的值以保留该值。相同的输出电流。因此，电流调节涉及对电路中的电压或电阻进行调整，或者确保“电阻”和“电压”值保持不变，而不考虑所连接负载的要求/影响。
电流调节器工作
为了正确描述电流调节器的工作方式，请考虑下面的电路图。
上面电路中的可变电阻器用于表示电流调节器的作用。我们将假定可变电阻器是自动的，并且可以自动调节其自身的电阻。当电路上电时，可变电阻器会调节其电阻，以补偿由于负载电阻或电源电压变化而引起的电流变化。从基本的电气分类来看，您应该记住，当负载（本质上是电阻（+电容/电感））增加时，会经历有效的电流下降，反之亦然。因此，当电路中的负载增加（电阻增加）而不是电流下降时，可变电阻器会减小其自身的电阻，以补偿增加的电阻并确保流过相同的电流。同样，当负载电阻降低时，可变电阻增加其自身的电阻以补偿减小量，从而保持输出电流值。
电流调节的另一种方法是将一个足够高的电阻与负载并联，这样，根据基本电流定律，电流将以最小的电阻（在这种情况下将通过负载）流经路径。流过高值电阻器的电流“可忽略不计”。
这些变化也会影响电压，因为某些电流调节器会通过改变电压来保持输出电流。因此，几乎不可能在调节电流的同一输出上调节电压。
电流调节器设计
电流调节器通常使用基于IC的电压调节器（如MAX1818和LM317）或通过使用豆形软糖无源和有源组件（如晶体管和齐纳二极管）来实现。
使用电压调节器设计电流调节器
对于使用基于IC的电压调节器的电流调节器的设计，该技术通常涉及将电压调节器设置为具有恒定的负载电阻，并且通常使用线性电压调节器，因为线性调节器的输出和其地之间的电压通常紧密因此，可以在端子之间插入固定电阻进行调节，以使固定电流流向负载。Budge Ing在2016年的EDN出版物中发表了一个很好的基于此设计的例子。
所使用的电路使用LDO线性稳压器MAX1818产生高端恒流稳压电源。电源（如上图所示）经过设计，使其以恒定电流馈入RLOAD，该电流等于I = 1.5V / ROUT。MAX1818的预设输出电压为1.5V，但可以使用外部电阻分压器进行更改。
为了确保设计的最佳性能，MAX1818的输入端电压必须高达2.5V，并且不得高于5.5v，因为这是数据手册中规定的工作范围。为了满足该条件，请选择一个ROUT值，以允许IN和GND之间的电压为2.5V至5.5V。例如，当一个5V VCC的负载为100Ω时，该器件在ROUT高于60Ω时就可以正常工作，因为该值允许最大可编程电流为1.5V /60Ω= 25mA。然后，器件两端的电压等于允许的最小值：5V-（25mA×100Ω）= 2.5V。
其他线性稳压器（如LM317）也可以在类似的设计过程中使用，但MAX1818等IC优于其他线性稳压器的主要优势之一是，它们集成了热关断功能，这对于电流调节非常重要，因为温度会升高。连接具有高电流要求的负载时，IC往往会变热。
对于基于LM317的电流调节器，请考虑以下电路；
LM317s的设计方式是，调节器一直调节其电压，直到其输出引脚和其调节引脚之间的电压为1.25v为止，因此，在分压器中使用时通常使用分压器。但是对于我们作为电流调节器的用例来说，这实际上使我们非常容易，因为由于电压恒定，我们要做的就是使电流恒定，只需在Vout和ADJ引脚之间串联一个电阻即可。如上面的电路所示。这样，我们就可以将输出电流设置为一个固定值，该值由下式给出：
我= 1.25 / R
R的值是输出电流值的决定因素。
要创建可变电流调节器，我们只需要在电路中添加一个可变电阻器以及另一个电阻器即可为可调引脚创建分压器，如下图所示。
该电路的操作与上一个电路相同，不同之处在于可以通过旋转电位计的旋钮来改变电阻，从而在电路中调节电流。R两端的电压为：
V =（1 + R1 / R2）x 1.25
这意味着R上的电流由下式给出：
I R＝（1.25 / R）×（1 + R1 / R2）。
这使电路的电流范围为I = 1.25 / R和（1.25 / R）x（1 + R1 / R2）
取决于设定电流；确保电阻器R的瓦特额定值能够承受流经它的电流量。
使用LDO作为电流调节器的优缺点
以下是选择线性稳压器方法的一些优点。
- 稳压器IC集成了过热保护功能，当连接了电流要求过高的负载时，该保护功能非常有用。
- 稳压器IC对较大的输入电压具有更大的容限，并在很大程度上支持高功耗。
- 稳压器IC的方法是在大多数情况下使用较少的组件，仅增加几个电阻，除非需要较高电流并连接功率晶体管。这意味着您可以使用相同的IC进行电压和电流调节。
- 组件数量的减少可能意味着实现成本和设计时间的减少。
缺点：
另一方面，在稳压器IC方法下描述的配置除了允许稳定的输出电压外，还允许静态电流从稳压器流向负载。这引入了某些应用程序可能不允许的错误。但是，可以通过选择静态电流非常低的稳压器来减少这种情况。
稳压器IC方法的另一个缺点是设计缺乏灵活性。
除了使用稳压器IC之外，还可以使用豆形软糖部件（包括晶体管，运算放大器和带有必要电阻的齐纳二极管）来设计电流调节器。电路中使用了齐纳二极管，就像您记得齐纳二极管用于稳压一样。使用这些部件的电流调节器设计最灵活，因为它们通常易于集成到现有电路中。
使用晶体管的电流调节器
我们将在本节下考虑两种设计。第一个仅使用晶体管，而第二个仅使用运算放大器和功率晶体管。
对于带有晶体管的晶体管，请考虑以下电路。
上面电路中描述的电流调节器是最简单的电流调节器设计之一。它是一个低端电流调节器；我在接地之前先接好负载。它由三个关键部分组成；一个控制晶体管（2N5551），一个功率晶体管（TIP41）和一个分流电阻器（R）。分流器本质上是一个低值电阻，用于测量流经负载的电流。当电路接通时，分流器两端会出现压降。负载电阻RL的值越高，分流器两端的电压降越高。分流器两端的压降充当控制晶体管的触发，因此分流器两端的压降越高，晶体管导通和调节施加到功率晶体管基极的偏置电压越多，从而增加或减小与晶体管的导通。电阻R1用作偏置电阻。
就像其他电路一样，可以在并联电阻上并联一个可变电阻，以通过改变施加在控制晶体管基极上的电压量来改变电流水平。
使用运算放大器的电流调节器
对于第二个设计路径，请考虑以下电路；
该电路基于一个运算放大器，就像在晶体管示例中一样，它也利用分流电阻器进行电流检测。分流器两端的电压降被馈入运算放大器，然后将其与齐纳二极管ZD1设置的参考电压进行比较。运算放大器通过调节其输出电压来补偿两个输入电压中的任何差异（高或低）。运算放大器的输出电压连接到高功率FET，并且根据施加的电压发生导通。
该设计与第一个设计之间的主要区别在于齐纳二极管实现的参考电压。这两种设计都是线性的，因此在高负载下会产生大量热量，因此应将散热器耦合到它们以散发热量。
优势与劣势
这种设计方法的主要优点是它为设计人员提供了灵活性。可以选择零件，并且可以将设计配置为具有品味，而没有任何与基于内部稳压器IC的方法相关的内部电路限制。
另一方面，与基于稳压器的IC方法相比，这种方法往往更繁琐，耗时，需要更多的零件，体积大，容易失效并且更昂贵。
电流调节器的应用
恒定电流调节器可用于各种设备中，从电源电路到电池充电电路再到LED驱动器，以及其他需要调节固定电流而与负载无关的应用。
这就是本文！希望你学了一件事或两件事。
直到下一次！