弄懂恒压源 (Constant Voltage, CV) 和 恒流源 (Constant Current, CC)，是从“只会接线”进阶到“能设计系统”的关键一步。
其实，我们生活中接触的 99% 的电源都是恒压源，而恒流源通常隐藏在设备内部，专门服务于特定的器件。
一、 恒压源 (CV)：生活中最熟悉的“老朋友”
1. 它的性格
“不管你怎么用水，我的水压永远不变。”
- 定义：无论负载电阻 ($R$) 怎么变，输出端的电压 ($U$) 保持不变，电流 ($I$) 随负载需求自动变化。
- 公式：$U = \text{Const}$，$I = U / R$。
- 例子：你家墙上的 220V 插座、手机充电器 5V、干电池 1.5V。
2. 水流比方
想象一个巨大的水库（恒压源）。
- 你接一根细管子（大电阻），水流很小。
- 你接一根粗管子（小电阻），水流很大。
- 核心：不管你接什么管子，水库的水位高度（电压）是不会变的。
3. 应用场景
几乎所有给芯片供电的场合。
- 单片机 (MCU)：必须稳定在 3.3V 或 5V，电压高了烧芯片，低了不工作。
- 电机：通常用恒压供电（速度通过 PWM 斩波来调，而不是直接调源电压）。
- 逻辑电路：TTL、CMOS 电平都需要稳定的电压轨。
二、 恒流源 (CC)：专治“坏脾气”的专家
1. 它的性格
“不管路有多难走，我必须保证每秒钟流过去的水量一样多。”
- 定义：无论负载电阻 ($R$) 怎么变，输出端的电流 ($I$) 保持不变，为了维持这个电流，电压 ($U$) 会自动调整。
- 公式：$I = \text{Const}$，$U = I \times R$。
- 反直觉点：如果负载电阻 $R$ 变大，为了维持 $I$ 不变，恒流源必须拼命提高电压。
2. 水流比方
想象一个针筒注射器，有一个机械臂以恒定的速度推活塞。
- 如果针头很粗（阻力小），推起来很轻松（电压低）。
- 如果针头堵住了（阻力大），机械臂会用力推，甚至把针筒压爆（电压飙升），只为了保证药液流出的速度不变。
3. 为什么需要它？（核心应用场景）
恒流源通常用于驱动那些对电流敏感，或者自身电阻会剧烈变化的器件。
场景 A：驱动 LED (发光二极管) —— 最经典的应用
- 原因：LED 的亮度直接取决于电流，而不是电压。
- 风险：LED 是非线性器件。电压只要升高一点点（比如从 3.0V 到 3.2V），电流可能会翻倍！如果用恒压源驱动，随着 LED 发热，它的导通电压会下降，电流会进一步暴增，导致 “热失控” 烧毁。
- 解决：必须用恒流源。不管 LED 热了还是冷了，我都只给它 20mA，它就永远安全且亮度恒定。
例如二氧化硫紫外荧光分析仪当中，荧光灯锌（Zn）灯就是使用的恒流源。这类气体放电灯和 LED 一样，具有“负阻特性”或极陡峭的伏安特性。如果电压稍微升高一点点，电流就会暴增。
场景 B：锂电池充电 (CC-CV 模式)
- 原因：当电池电量耗尽（比如 3.0V）时，如果你直接用 4.2V 的恒压源去充，压差太大 ($4.2 - 3.0 = 1.2V$)，电池内阻又极小，瞬间电流会巨大无比，电池会爆炸。
- 解决：
- 第一阶段 (CC)：先用恒流（比如 1A）慢慢充，此时电池电压会慢慢上升。
- 第二阶段 (CV)：等电池电压快到了（比如 4.15V），再切换成恒压充，直到电流慢慢降为 0。
场景 C：工业 4-20mA 传感器 (CEMS 系统里全是这个)
- 原因：工厂里的线缆可能长达几百米，导线本身有电阻。如果传输电压信号，到了终点电压就衰减了（$U_{end} = U_{source} - I \times R_{wire}$）。
- 解决：传输电流信号。因为串联回路里，电流处处相等！不管导线是 10 米 还是 1000 米，恒流源发出的 4mA，到了接收端依然是 4mA。
三、总结
- 恒压源 (CV)：你是芯片、电机，你需要稳定的环境，我给你稳压。
- 恒流源 (CC)：你是LED、电池、远程传感器，你对电流敏感，或者由于电阻不稳定，我给你稳流。
在实际的实验室直流电源上，通常都有 CV 和 CC 两个灯。当你设置好电压（比如 5V）和限流（比如 1A）后：
- 负载小，它是 5V 恒压源（CV 灯亮）。
- 负载短路或太大，它自动变成 1A 恒流源（CC 灯亮），保护电路不烧毁。