功率管并联恒流源电路为何输出电流会慢慢变化？
你问的这个问题很有意思，涉及到电子电路中一个挺基础但也很关键的设计考量。功率管并联恒流源，如果输出电流会慢慢变化，这背后通常不是一个单一的“故障”，而是电路设计本身存在的特性，或者是元件随时间推移产生的细微变化累加的结果。咱们这就掰开了揉碎了聊聊，尽量不搞得跟教科书似的，更像咱们自己动手修东西时遇到的情况。
首先，得明确什么是“功率管并联恒流源”。简单说，就是用几只功率管（比如大功率的BJT或MOSFET）并联起来，目标是让它们各自流过的电流大致相等，并且整体输出的总电流保持一个相对稳定的值，不受负载变化或电源电压波动的影响。这种设计在需要大电流输出，但又不能让单只功率管承受过大压力时很常见，比如音频功放的输出级、电源管理模块等。
那么，为什么会出现“慢慢变化”呢？这就像你修一辆老车，刚开始觉得挺好，开着开着就发现一些小毛病，比如怠速有点抖，或者加速没那么顺畅了。功率管并联恒流源的电流慢慢变化，也可能是类似的，由以下几个方面导致：
1. 功率管的静态参数离散性与温漂：
参数离散性（Parameter Spread）： 功率管即使是同一型号、同一批次生产的，它们之间的参数也不是完全一样的。最关键的是跨导（Transconductance, gm）和漏极（或集电极）电阻（Rdson/Rc）。当把几只管子并联时，如果它们的 gm 不同，就意味着它们对同一个控制信号的响应程度不一样。理论上，我们希望它们电流分担是均等的，但实际情况是，参数稍小的管子流过的电流会稍小一点，反之亦然。
温度漂移（Temperature Drift）： 这是导致“慢慢变化”最主要的元凶之一。功率管工作时会发热，温度升高会影响它们的各项参数，尤其是 gm 和 Rdson。一般来说，BJT 的 gm 随温度升高而增加，而 Rdson 随温度升高而增加。MOSFET 的 Rdson 随温度升高而增加（通常是负的温度系数，但也有正的）。
正反馈循环（Positive Feedback Loop）： 重点来了。假设我们并联的几只功率管，其中有一只的参数天生就比别的要“弱”一点，或者它的散热没那么好，导致它比其他管子更容易先发热。一旦它开始发热，它的 gm 可能会发生变化（取决于管子类型和具体参数），比如 BJT 的 gm 增加。如果这个增加导致它流过的电流比原来更大，那么它发热就更厉害，gm 进一步增加，电流更大，形成一个恶性循环。
电流再分配： 就算初始电流分担比较均匀，但随着工作一段时间，管子温度开始升高，各个管子的温漂特性不同，就会导致电流在这些并联管子之间重新分配。某一个管子可能因为温度稍微高一点，其漏极电流就比其他管子多流过一点。而这多流过的电流又会导致它自身发热更严重，从而进一步加剧这种不平衡。这种动态调整导致整体输出电流呈现出一种缓慢但不稳定的变化。
热失控（Thermal Runaway）： 在极端情况下，如果管子的温度系数是负的（即温度升高，参数变化使电流增大），并且没有有效的补偿机制，就可能出现热失控，即管子的温度和电流会越来越大，直至损坏。虽然我们说的“慢慢变化”可能没那么极端，但其原理是相似的。
2. 驱动电路和偏置电路的局限性：
等流电阻（Emitter/Source Degeneration Resistors）： 为了解决上述参数离散性和温漂问题，设计者通常会在每个功率管的发射极（BJT）或源极（MOSFET）串联一个小的电阻，叫做等流电阻。它的作用是产生一个负反馈。当某只管子流过的电流稍大时，这个电阻上的压降就大，这会抑制该管子电流的进一步增长（对于 BJT，会减小基极发射极电压 Vbe；对于 MOSFET，会减小栅极源极电压 Vgs）。理论上，等流电阻值越大，电流分担越均匀，稳定性越高。
等流电阻的价值与局限： 等流电阻能显著改善电流分担，但它也会降低整体的效率（因为电阻上有功率损耗），并且会影响电路的输出阻抗和带宽。如果等流电阻的值选得不够大，那么即使有这个电阻，管子之间的电流不平衡现象依然会存在，尤其是在温度变化较大时。
驱动信号的不完美： 驱动这几只功率管的信号源（比如一个前级放大器）可能不是完美的。如果驱动信号的电压或电流本身就带有纹波、噪声，或者在频率响应上存在不均匀性，这些都会传递到功率管，导致并联的管子电流出现不一致。
3. 稳流机制的不完善：
参考电压或电流的漂移： 恒流源的核心是有一个相对稳定的参考基准（比如一个精密基准电压源或恒流源）。如果这个参考基准本身就会随着温度、时间或电源电压的变化而缓慢漂移，那么整个恒流源的输出就会跟着漂移。
反馈环路的稳定性与响应速度： 恒流源通常是通过一个反馈环路来维持输出电流的。这个反馈环路需要检测输出电流（通常是通过一个分流电阻上的电压降），然后与参考基准进行比较，并输出一个控制信号给驱动电路。
响应慢的反馈： 如果这个反馈环路的响应速度不够快，当管子的参数发生缓慢变化时，反馈环路可能来不及做出及时的补偿，从而导致输出电流看起来在缓慢变化。
补偿不足： 即使反馈环路能响应，但如果它的增益或补偿不足，它可能只能部分地抵消管子参数的变化，剩余的部分就会表现为输出电流的缓慢变化。
4. 其他可能因素：
元件老化： 像电容、电阻这些无源元件，在长时间工作后也会发生老化，其参数会发生微小但累积的变化。例如，一些电解电容的容量会随着时间推移而减小，这可能会影响偏置电路的稳定性。
电源纹波或噪声： 尽管恒流源的设计目标是抑制电源的变化，但如果电源的纹波或噪声很大，并且反馈环路的滤波能力不足，这些干扰也可能导致输出电流的波动。
寄生效应： 在高频工作时，PCB 布局、引线电感、管子的寄生电容等都会对电流分担和稳定性产生影响，尽管这些通常表现为高频的波动，但在某些设计下也可能间接导致缓慢变化。
总结一下，功率管并联恒流源输出电流慢慢变化，最常见和根本的原因是：
并联的功率管之间固有的参数离散性。
功率管的温度特性（温漂）差异，以及由此引发的电流再分配和潜在的正反馈效应。
驱动电路和等流电阻等补偿措施的不完美，无法完全消除上述不一致性。
恒流源内部参考基准或反馈环路的稳定性问题。
这就像我们组装一台机器，所有零件都合格，但组合起来运行时，它们之间细微的差异加上环境（温度）的影响，就会让整体表现不像理论计算的那样完美，而是出现一些“人为”的、缓慢的调整和变化。想要让它更稳定，就需要更精密的选料、更优良的散热设计、更完善的电流平衡和反馈补偿电路，这些都是在工程实践中不断权衡和优化的结果。
首先，得明确什么是“功率管并联恒流源”。简单说，就是用几只功率管（比如大功率的BJT或MOSFET）并联起来，目标是让它们各自流过的电流大致相等，并且整体输出的总电流保持一个相对稳定的值，不受负载变化或电源电压波动的影响。这种设计在需要大电流输出，但又不能让单只功率管承受过大压力时很常见，比如音频功放的输出级、电源管理模块等。
那么，为什么会出现“慢慢变化”呢？这就像你修一辆老车，刚开始觉得挺好，开着开着就发现一些小毛病，比如怠速有点抖，或者加速没那么顺畅了。功率管并联恒流源的电流慢慢变化，也可能是类似的，由以下几个方面导致：
1. 功率管的静态参数离散性与温漂：
参数离散性（Parameter Spread）： 功率管即使是同一型号、同一批次生产的，它们之间的参数也不是完全一样的。最关键的是跨导（Transconductance, gm）和漏极（或集电极）电阻（Rdson/Rc）。当把几只管子并联时，如果它们的 gm 不同，就意味着它们对同一个控制信号的响应程度不一样。理论上，我们希望它们电流分担是均等的，但实际情况是，参数稍小的管子流过的电流会稍小一点，反之亦然。
温度漂移（Temperature Drift）： 这是导致“慢慢变化”最主要的元凶之一。功率管工作时会发热，温度升高会影响它们的各项参数，尤其是 gm 和 Rdson。一般来说，BJT 的 gm 随温度升高而增加，而 Rdson 随温度升高而增加。MOSFET 的 Rdson 随温度升高而增加（通常是负的温度系数，但也有正的）。
正反馈循环（Positive Feedback Loop）： 重点来了。假设我们并联的几只功率管，其中有一只的参数天生就比别的要“弱”一点，或者它的散热没那么好，导致它比其他管子更容易先发热。一旦它开始发热，它的 gm 可能会发生变化（取决于管子类型和具体参数），比如 BJT 的 gm 增加。如果这个增加导致它流过的电流比原来更大，那么它发热就更厉害，gm 进一步增加，电流更大，形成一个恶性循环。
电流再分配： 就算初始电流分担比较均匀，但随着工作一段时间，管子温度开始升高，各个管子的温漂特性不同，就会导致电流在这些并联管子之间重新分配。某一个管子可能因为温度稍微高一点，其漏极电流就比其他管子多流过一点。而这多流过的电流又会导致它自身发热更严重，从而进一步加剧这种不平衡。这种动态调整导致整体输出电流呈现出一种缓慢但不稳定的变化。
热失控（Thermal Runaway）： 在极端情况下，如果管子的温度系数是负的（即温度升高，参数变化使电流增大），并且没有有效的补偿机制，就可能出现热失控，即管子的温度和电流会越来越大，直至损坏。虽然我们说的“慢慢变化”可能没那么极端，但其原理是相似的。
2. 驱动电路和偏置电路的局限性：
等流电阻（Emitter/Source Degeneration Resistors）： 为了解决上述参数离散性和温漂问题，设计者通常会在每个功率管的发射极（BJT）或源极（MOSFET）串联一个小的电阻，叫做等流电阻。它的作用是产生一个负反馈。当某只管子流过的电流稍大时，这个电阻上的压降就大，这会抑制该管子电流的进一步增长（对于 BJT，会减小基极发射极电压 Vbe；对于 MOSFET，会减小栅极源极电压 Vgs）。理论上，等流电阻值越大，电流分担越均匀，稳定性越高。
等流电阻的价值与局限： 等流电阻能显著改善电流分担，但它也会降低整体的效率（因为电阻上有功率损耗），并且会影响电路的输出阻抗和带宽。如果等流电阻的值选得不够大，那么即使有这个电阻，管子之间的电流不平衡现象依然会存在，尤其是在温度变化较大时。
驱动信号的不完美： 驱动这几只功率管的信号源（比如一个前级放大器）可能不是完美的。如果驱动信号的电压或电流本身就带有纹波、噪声，或者在频率响应上存在不均匀性，这些都会传递到功率管，导致并联的管子电流出现不一致。
3. 稳流机制的不完善：
参考电压或电流的漂移： 恒流源的核心是有一个相对稳定的参考基准（比如一个精密基准电压源或恒流源）。如果这个参考基准本身就会随着温度、时间或电源电压的变化而缓慢漂移，那么整个恒流源的输出就会跟着漂移。
反馈环路的稳定性与响应速度： 恒流源通常是通过一个反馈环路来维持输出电流的。这个反馈环路需要检测输出电流（通常是通过一个分流电阻上的电压降），然后与参考基准进行比较，并输出一个控制信号给驱动电路。
响应慢的反馈： 如果这个反馈环路的响应速度不够快，当管子的参数发生缓慢变化时，反馈环路可能来不及做出及时的补偿，从而导致输出电流看起来在缓慢变化。
补偿不足： 即使反馈环路能响应，但如果它的增益或补偿不足，它可能只能部分地抵消管子参数的变化，剩余的部分就会表现为输出电流的缓慢变化。
4. 其他可能因素：
元件老化： 像电容、电阻这些无源元件，在长时间工作后也会发生老化，其参数会发生微小但累积的变化。例如，一些电解电容的容量会随着时间推移而减小，这可能会影响偏置电路的稳定性。
电源纹波或噪声： 尽管恒流源的设计目标是抑制电源的变化，但如果电源的纹波或噪声很大，并且反馈环路的滤波能力不足，这些干扰也可能导致输出电流的波动。
寄生效应： 在高频工作时，PCB 布局、引线电感、管子的寄生电容等都会对电流分担和稳定性产生影响，尽管这些通常表现为高频的波动，但在某些设计下也可能间接导致缓慢变化。
总结一下，功率管并联恒流源输出电流慢慢变化，最常见和根本的原因是：
并联的功率管之间固有的参数离散性。
功率管的温度特性（温漂）差异，以及由此引发的电流再分配和潜在的正反馈效应。
驱动电路和等流电阻等补偿措施的不完美，无法完全消除上述不一致性。
恒流源内部参考基准或反馈环路的稳定性问题。
这就像我们组装一台机器，所有零件都合格，但组合起来运行时，它们之间细微的差异加上环境（温度）的影响，就会让整体表现不像理论计算的那样完美，而是出现一些“人为”的、缓慢的调整和变化。想要让它更稳定，就需要更精密的选料、更优良的散热设计、更完善的电流平衡和反馈补偿电路，这些都是在工程实践中不断权衡和优化的结果。
网友意见
题主的意思是随着参考电压调节，实际输出电流值增加的没有理论值那么快？
推测是场效应管栅极电压工作点饱和了。
试着改变一下运放电源电压。如果升高运放电源可以改善现象；降低则恶化。即可确诊…
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