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單片機和數字電路怎么抗干擾?

2020年07月08日 08:43 ? 次閱讀

單片機芯片解密破解方法

單片機和數字電路怎么抗干擾?

LED電源的工程師經常提及“恒流”驅動,其實,在很多電子設備中,有許多用電設備要求供給的電流(而不是電壓)保持恒定。一般把這種能夠向負載提供恒定電流的電源稱為恒流源。所謂恒流,是一種習慣說法,并不是電流值絕對不變,只是這種變化相對的小而已,在一個規定的工作范圍內保持足夠的穩定性。

經常有人問起,看到LED驅動電源,不知道是恒壓源還是恒流源類型的。講正題之前,先在這里給大家講一個很實用的區分小技巧:看到一個LED驅動電源,先看電源的名牌參數??摧敵鲭妷哼@個關鍵參數:若它的電壓標稱是一個恒定值,則是恒壓源。如果是一個范圍值,則是恒流源。比如:有一個電源它的輸出電壓是12V,就確定這個是恒壓源,如果它標稱的是30~70V呢,那就一個恒流源。

恒流源是LED電路中經常使用的,今天把比較常見的恒流源的基本結構和特點整理一下,奉獻給eepw論壇的網友們分享。當然,真正的恒流源電源都用的是這些結構的拓展和變換類型,或者集成IC的形式。

基本的恒流源電路,這里依據主要組成器件的不同,可分為三類:晶體管恒流源、場效應管恒流源、集成運放恒流源等。

一、 晶體管恒流源

這類恒流源以晶體三極管為主要組成器件,利用晶體三極管集電極電壓變化對電流影響小,并在電路中采用電流負反饋來提高輸出電流之恒定性,通常,還采用一定的溫度補償和穩壓措施。其基本型電路如圖1的A,B兩種類型。

單片機和數字電路怎么抗干擾?

圖1 晶體管恒流源的兩種基本類型

如圖1中的A圖, R1、R2分壓穩定b點電位為Vb,Re形成電流負反饋 ,輸出電流IO=(Vb-Vbe)/Re≈Vb / Re (Vb 》》Vbe)。B圖的計算參考A圖。

提示1:圖1中的電路的不足就是晶體管的集射極間電阻一般為幾十千歐以上,當只需幾伏的工作電壓,采用這種恒流源電路 ,其等效內阻是非常大,功耗大,且精度不高。

實際電路中,最常用的簡易恒流源如圖2所示,用兩只同型三極管,利用三極管相對穩定的be電壓作為基準,電流數值為:I=Vbe/R1。

單片機和數字電路怎么抗干擾?

圖2 晶體管恒流源的改進型  提示2:圖2的這種恒流源優點是簡單易行,而且電流的數值可以自由控制,也沒有使用特殊的元件,有利于降低產品的成本。缺點是不同型號的管子,其be 電壓不是一個固定值,即使是相同型號,也有一定的個體差異。同時不同的工作電流下,這個電壓也會有一定的波動。因此不適合精密的恒流需求。

二、場效應管恒流源

由場效應晶體管作為主要組成器件的恒流電路如圖3所示

單片機和數字電路怎么抗干擾?

圖3 場效應管恒流源

圖3A ,R1,R2分壓穩定b點電位 , Vb =R2*VCC(R1+R2),而 Vgs=Vb-Id*RS

Id=Idss( 1- Vgs*Vp)*2

式中Vp表示為夾斷電壓 ,Idss為飽和漏極電流。也可以去掉電源輔助回路 ,變成一純兩端網絡 ,電路如圖3 B所示 ,由圖可得Vgs =- Id*RS

提示3:這種恒流源電路的場效應管為JEFT,超低噪聲,輸出電流有JEFT決定,檢測電壓與JEFT有關。

三、集成運放恒流源

為了能夠精確輸出電流,通常使用一個運放作為反饋,同時使用場效應管避免三極管的be電流導致的誤差。典型的運放恒流源如圖4所示,如果電流不需要特別精確,其中的場效應管也可以用三極管代替如圖4B。

如圖4B中,工作時,輸入電壓Vref與輸出電流成比例的檢測電壓,Vs(Vs=Rs*Iout)相等,

Is=Ib+Iout=Iout(1+1/Hfe)其中1/Hfe為誤差。

單片機和數字電路怎么抗干擾?

圖4 集成運放恒流源

提示4:這個電路可以認為是恒流源的標準電路,除了足夠的精度和可調性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和調試。只不過其中的Vin還需要用戶額外提供。

從以上兩個電路可以看出,恒流源有個定式,就是利用一個電壓基準,在電阻上形成固定電流。有了這個定式,恒流源的搭建就可以擴展到所有可以提供這個“電壓基準”的器件上,最典型的就是利用TL431組成的恒流源電路。

TL431是另外一個常用的電壓基準,利用TL431搭建的恒流源如圖5所示,其中的三極管替換為場效應管可以得到更好的精度。

單片機和數字電路怎么抗干擾?

圖5 利用TL431搭建的恒流源

電流計算公式為:Iout=Vref/Rs,檢測電壓根據Vref不同,即1.25V或者是2.5V不同而已。

提示5:這種恒流源電路,使用并聯穩壓器TL431,簡單實用且精度高。

有經驗的模擬電路工程師經常會用三端穩壓IC做恒流源,使用這些三端穩壓電源IC,本身精度已經很高,需要的維持電流也很小。利用三端穩壓構成恒流源,也有非常好的性價比,如圖5所示的LM317的兩種類型。

單片機和數字電路怎么抗干擾?

圖6 LM317組成的恒流源電路

電流計算公式為:I=V/R1,其中V是三端穩壓的穩壓數值。

提示6:這種結構的恒流源,不適合太小的電流,因為這個時候,三端穩壓自身的維持電流會導致較大的誤差。

總結:

恒流源的實質是利用器件對電流進行反饋,動態調節設備的供電狀態,從而使得電流趨于恒定。只要能夠得到電流,就可以有效形成反饋,從而建立恒流源。

能夠進行電流反饋的器件,還有電流互感器,或者利用霍爾元件對電流回路上某些器件的磁場進行反饋,也可以利用回路上的發光器件(例如光電耦合器,發光 管等)進行反饋。這些方式都能夠構成有效的恒流源,而且更適合大電流等特殊場合,不過因為這些實現形式的電路都比較復雜,這里就不一一介紹了。
? ? ? ?責任編輯:pj

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