改进版《仿LM317+555设计一个100mA恒流源》

北极兵

改进版《仿LM317+555设计一个100mA恒流源》

感谢许老师的设计，很早就看到过许老师的文章，但我没有对电池内阻测量的需求，一直也没动手做。最近没事想就电路做些改进，于是有了下面的改进版。

我觉得一般测电池内阻的仪器，使用诸如锂电池等低压电源更方便，这里使用的是磷酸铁锂电池。图中，由Q5、R1、R2、D1、D2构成低压差直流恒流源，Q5集电极输出电压最高为1.7V，为Q1～Q5组成的桥式开关提供100mA的恒流源，D1用于温度补偿，抵消Q5发射结温度变化引起的电流波动。因此，Q5和D1应紧紧贴合在一起，做热耦合，用胶封装在壳体中。调整R2，我使用的是1.5欧姆+5.1欧姆，又先后并联了3只470欧姆电阻细调，后将3只470换成1只150欧姆正好。最经过一天的测试，电流变化最大为0.18mA。

Q6、Q7等组成多谐振荡器，产生约260Hz的不规则方波，推动桥式开关，由于开关三极管发射结的箝位作用，使Q6、Q7集电极电压最高只能达到约0.7V，因此C1和C2的充放电时间大大缩短，实际工作频率约900Hz，另外，更重要的一点是：多谐振荡器输出的波形更理想化，上升沿和下降沿接近于直角。

这样，后面的测量电路基本上不需要做补偿措施，因为方波的有效值和平均值相等，就可以使用普通的数字万用表，没有频率响应的要求，普通万用表对于1kHz没有压力，能够保证精度。

C4、C5用于消除开关管产生的振铃。D3、D4用于保护开关管，防止被测电池的直流高压接入瞬间，击穿开关管，另外待机时也提供了恒流通道。由于其导通电压低，所以本电路测量范围不高于3.5欧姆，可以满足一般应用。

万用表不要求频率响应和真有效值，最好使用四位半，得到更高的精度。三位半的200mV档也可以，但不可以用2V档，表内的9M分压电阻太大，是为平均值设计的。正因如此，上述电路不能测量12V以上的电池（我没试过），防止损坏万用表。如有需要，只要在V线中串联两只耐压足够高的47uF电解电容即可。

调试：在测试端焊上了1欧姆+0.1欧姆的精密电阻，先用三位半测。未使用R7，总电阻电压1100mV！固纬名不虚传，十几年未校验的表还能精准。

三位半测量：未使用R7，总电阻显示110.8，调整R7，总电阻显示1100mV(图片丢失），分别测量也很精准。

四位半：1欧姆一字不差。

测一个8V铅酸电池组：4.8毫欧。

打块板，附加一个焦耳小偷，为万用表提供电源，把这个小电路植入万用表，完美制成一部小仪器，太妙了！牺牲哪块表？这是个问题 …………

北极兵

locky_z 发表于 2025-1-7 12:39
但Q1、Q3均工作在饱和状态，不能保证Ic=Hfe*Ib，也不能保证Ic>>Ib呀？
是通过标准电阻来微调恒流源补 ...

这次改进主要优点是：1、降低了电源电压，使用更方便。2、方波更接近于理想波形，避免了后续的补救调整措施，电路工作状态更加稳定。3、对万用表的要求降低。

北极兵

locky_z 发表于 2025-1-7 12:39
但Q1、Q3均工作在饱和状态，不能保证Ic=Hfe*Ib，也不能保证Ic>>Ib呀？
是通过标准电阻来微调恒流源补 ...

三极管工作于开关状态，集电极输出内阻极小，倍塔值很高的管子，|b只需0.5mA以下，在恒流电源控制下也是稳定的，Ic也是稳定的。
恒流也是微调R2，否则增加变量会变得更复杂，发射极输出内阻大于开关电阻，且受负载变化影响，电源电压必须提高，这也是我改进的原因。

北极兵

乙猪 发表于 2025-1-7 11:49
我算了一下，无论其基极是0V或0.7V，都是导通的呀。

恒流源输出供给的电压会自动调节，整个桥式开关的总电阻很小，所以电压降不会高于两个发射结电压，它们就不会同时导通。

chenang39

居然是搭棚，牛。一直找不到555，再看标题是改进版。

locky_z

这100mA会不会有部分从Q3的BE结->Q6(或者Q1的BE结->Q5)走掉一部分，导致被测元件流过的电流有误差？

world_all

厉害，纯硬件实现测内阻

caihj3

请问用普通锂电池供电怎么改？

乙猪

Q1、Q3是不是永远处于导通？？

axiaofeng

这个电路可以测试12V铅酸电池内阻吗？之前我用电桥串联电容改制的，只能测试3.7V锂电池，测试12V铅酸电池测试不了。另外，恒流部分，如果改用TL431怎么实现？

北极兵

locky_z 发表于 2025-1-7 08:42
这100mA会不会有部分从Q3的BE结->Q6(或者Q1的BE结->Q5)走掉一部分，导致被测元件流过的电流有误差？

有Ib的影响，可以微调恒流补充，测试恒流源时取的整数方便观察。

北极兵

caihj3 发表于 2025-1-7 09:13
请问用普通锂电池供电怎么改？

普通锂电只高1V直接用，什么都不用改。

北极兵

乙猪 发表于 2025-1-7 10:00
Q1、Q3是不是永远处于导通？？

回前辈，Q1和Q3交替导通，分时通过100mA恒流。

北极兵

axiaofeng 发表于 2025-1-7 10:13
这个电路可以测试12V铅酸电池内阻吗？之前我用电桥串联电容改制的，只能测试3.7V锂电池，测试12V铅酸电池测 ...

原理上可以测任何电池，但电池电压过高应在万用表测试电路中，即R7两端反向串联2只耐压大于电池电压的电解电容，以保护万用表。
一楼电路测12V以下应该没问题，我只测过8V。
431可以直接代替LM385B-12，再调整R2（增大），因其稳压值高，应使用5V电源。

乙猪

北极兵 发表于 2025-1-7 10:49
回前辈，Q1和Q3交替导通，分时通过100mA恒流。

我算了一下，无论其基极是0V或0.7V，都是导通的呀。

locky_z

北极兵 发表于 2025-1-7 10:45
有Ib的影响，可以微调恒流补充，测试恒流源时取的整数方便观察。

但Q1、Q3均工作在饱和状态，不能保证Ic=Hfe*Ib，也不能保证Ic>>Ib呀？
是通过标准电阻来微调恒流源补充？但如果温度也变化，饱和管Ic/Ib关系应该也有变化吧。


既然有前面的恒流保证，其实Q1-Q4饱不饱合没所谓，最多就是压降大点，做成非饱和开关会不会更好？这样起码能保证Ic>>Ib