JP2010279098A - Current control circuit - Google Patents
Current control circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010279098A JP2010279098A JP2009126655A JP2009126655A JP2010279098A JP 2010279098 A JP2010279098 A JP 2010279098A JP 2009126655 A JP2009126655 A JP 2009126655A JP 2009126655 A JP2009126655 A JP 2009126655A JP 2010279098 A JP2010279098 A JP 2010279098A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- current
- voltage
- control circuit
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、電流制御回路に関し、特に電流センシング回路を有する電流制御回路に関する。 The present invention relates to a current control circuit, and more particularly to a current control circuit having a current sensing circuit.
近年、携帯電話のカメラにズームおよびフォーカス機能が付加されている。そのため、カメラのレンズ位置を制御するモータは温度変化にかかわらず安定した動作をすることが要求されている。 In recent years, zoom and focus functions have been added to mobile phone cameras. Therefore, a motor that controls the lens position of the camera is required to operate stably regardless of temperature changes.
まず、モータが安定した動作をするためには、モータに対して安定した電流を供給する必要がある。そのため、一般的には電流制御回路が用いられる。しかし、従来の電流制御回路の場合、電流制御回路を構成するアンプが不所望なオフセット電圧を有していること、およびそのオフセット電圧が温度変化することによって、モータに流れる電流が変動した。したがって、アンプのオフセット電圧およびその温度変化による影響を低減し、電流安定性を向上させることは重要な課題であった。 First, in order for the motor to operate stably, it is necessary to supply a stable current to the motor. Therefore, a current control circuit is generally used. However, in the case of the conventional current control circuit, the current flowing through the motor fluctuates because the amplifier constituting the current control circuit has an undesired offset voltage, and the offset voltage changes in temperature. Accordingly, it has been an important issue to improve the current stability by reducing the influence of the offset voltage of the amplifier and its temperature change.
例えば、レンズ位置制御用のモータを駆動するために安定した電流を出力するIC(Integrated Circuit)として、センスMOSトランジスタ(以下、単にセンスMOSと称す)を備えた電流制御回路が知られている。 For example, a current control circuit including a sense MOS transistor (hereinafter simply referred to as a sense MOS) is known as an IC (Integrated Circuit) that outputs a stable current for driving a lens position control motor.
図6に、特許文献1に紹介されているセンスMOSを備えた電流制御回路を示す。なお、図6に示す回路は、従来のセンスMOSを備えたHブリッジ型の電流制御回路10である。また、図6に示す回路は、負荷に流れる電流(出力電流)をモニタし、所定の基準電圧と比較する。
FIG. 6 shows a current control circuit including a sense MOS introduced in
そして、その比較結果をフィードバックすることにより出力電流を安定的に制御している。なお、図を見やすくするため、図6ではプリドライバ15とTR2,TR3の各ゲートとの接続線は省略してある。 The output current is stably controlled by feeding back the comparison result. In order to make the drawing easier to see, the connection lines between the pre-driver 15 and the gates of TR2 and TR3 are omitted in FIG.
図6に示すように、電流制御回路10は、トランジスタTR1〜TR4によって構成されたHブリッジ回路11と、三角波発生器12と、重畳回路12aと、リファレンスDAC13と、センス抵抗SR1と、PWMコンパレータ14と、プリドライバ回路15と、センスMOS16と、トランジスタTR5と、アンプ18と、を備え、モータ17を駆動する。
As shown in FIG. 6, the current control circuit 10 includes an H bridge circuit 11 composed of transistors TR1 to TR4, a
なお、三角波発生器12と、リファレンスDAC13と、重畳回路12aと、によって基準電圧源が構成される。この基準電圧源において、重畳回路12aは、三角波発生器12が生成する所定の周波数の三角波信号と、リファレンスDAC13が生成するリファレンスレベルと、を重畳して、基準電圧V1を出力する。
The
PWMコンパレータ14の非反転入力端子には基準電圧V1が入力される。一方、PWMコンパレータ14の反転入力端子には、負荷に流れる電流に応じたセンス信号Vsが入力される。PWMコンパレータ14は、基準電圧V1とセンス信号Vsとを比較して、PWM信号Vpを出力する。
The reference voltage V1 is input to the non-inverting input terminal of the
プリドライバ回路15には、PWM信号Vpが入力される。プリドライバ回路15は、PWM信号Vpに基づいて、Hブリッジ回路11のトランジスタTR1〜TR4をスイッチングするためのスイッチング信号を出力する。
The
Hブリッジ回路11は、高電位側電源VMと低電位側電源GNDとの間に設けられた4個のトランジスタTR1〜TR4によって構成される。また、Hブリッジ回路11は、モータ17に流れる電流の向きを切換えることが可能である。なお、トランジスタTR1,TR3はPチャネルMOSトランジスタであり、トランジスタTR2,TR4はNチャネルMOSトランジスタである。 The H bridge circuit 11 includes four transistors TR1 to TR4 provided between the high potential side power source VM and the low potential side power source GND. Further, the H bridge circuit 11 can switch the direction of the current flowing through the motor 17. Transistors TR1 and TR3 are P-channel MOS transistors, and transistors TR2 and TR4 are N-channel MOS transistors.
具体的な動作としては、Hブリッジ回路11は、例えば、TR1とTR4をオンし、TR2とTR3とをオフすることにより、高電位側電源VMから順に、TR1、モータ17、TR4、を介して低電位側電源GNDに電流が流れる。一方、TR1とTR4とをオフし、TR2とTR3とをオンすることにより、高電位側電源VMから順に、TR3、モータ17、TR2を介して低電位側電源GNDに電流が流れる。 As a specific operation, the H-bridge circuit 11 turns on TR1 and TR4 and turns off TR2 and TR3, for example, in order from the high-potential-side power supply VM via TR1, motor 17, TR4. A current flows through the low potential side power supply GND. On the other hand, when TR1 and TR4 are turned off and TR2 and TR3 are turned on, a current flows from the high potential side power source VM to the low potential side power source GND via TR3, the motor 17, and TR2.
なお、図6に示す回路は、TR1をオンし、TR2とTR3とをオフし、TR4をオンオフ切換制御(PWM制御)した場合の例を示している。それにより、高電位側電源VMから順に、TR1、モータ17、TR4を介して低電位側電源GNDに流れる電流を制御することができる。 The circuit shown in FIG. 6 shows an example in which TR1 is turned on, TR2 and TR3 are turned off, and TR4 is turned on / off (PWM control). Thereby, it is possible to control the current flowing to the low potential side power supply GND via TR1, the motor 17, and TR4 in order from the high potential side power supply VM.
一方、モータに流れる電流の向きを切換える場合は、TR3をオンし、TR1とTR4とをオフし、TR2をオンオフ切換制御(PWM制御)する。それにより、高電位側電源VMから順に、TR3、モータ17、TR2を介して低電位側電源GNDに流れる電流を制御することができる。なお、この場合、センスMOS16のゲートにはTR3のゲート電圧が印加され、アンプ18の非反転入力端子には図中、モータ17の右側の電圧が入力されるように切換えられる。
On the other hand, when switching the direction of the current flowing through the motor, TR3 is turned on, TR1 and TR4 are turned off, and TR2 is turned on / off (PWM control). Thereby, it is possible to control the current flowing to the low potential side power supply GND via the TR3, the motor 17, and the TR2 in order from the high potential side power supply VM. In this case, the gate voltage of TR3 is applied to the gate of the
なお、トランジスタTR1〜TR4のうちオンしたトランジスタのゲート−ソース間電圧は、高電位側電源VMと低電位側電源GNDとの電位差を有するものとする。つまり、当該トランジスタはゲート−ソース間に十分な電圧が印加された完全なオン状態(フルオン状態)であるものとする。 Note that the gate-source voltage of the transistor that is turned on among the transistors TR1 to TR4 has a potential difference between the high-potential-side power supply VM and the low-potential-side power supply GND. In other words, the transistor is in a complete on state (full on state) in which a sufficient voltage is applied between the gate and the source.
また、図6に示す回路は、1個の負荷(モータ17)を駆動するため、1個のHブリッジ回路11が備えられた場合を例に説明した。しかし、ステッピングモータ等を駆動する場合は、2個以上のHブリッジ回路を備える必要がある。 Further, the circuit shown in FIG. 6 has been described by taking as an example a case where one H bridge circuit 11 is provided to drive one load (motor 17). However, when driving a stepping motor or the like, it is necessary to provide two or more H-bridge circuits.
次に、センスMOS16には、モータ17に供給される電流値に基づいた電流が流れる。センスMOS16に流れる電流と、センス抵抗SR1と、に基づいてセンス信号Vsが生成される。なお、アンプ18は、トランジスタTR1のドレイン電圧とセンスMOS16のドレイン電圧とが等しくなるようにトランジスタTR5を制御する。
Next, a current based on the current value supplied to the motor 17 flows through the
なお、基準電圧V1としては、以下のような種々の電圧がある。基準電圧がDC電圧のみによって形成される場合、モータ17に流れる出力電流は図2に示すような波形となる。また、基準電圧がDC電圧にPWM駆動用の三角波を重畳して形成される場合の波形を図3に示す。また、基準電圧がリファレンスDAC13の出力信号に基づく半波SIN波電圧にPWM駆動用の三角波を重畳して形成される場合の波形を図4に示す。図2〜4に示すように、各基準電圧に対する負荷への出力電流波形は、三角状にリプル成分を有する。図2の場合、出力電流のリプル成分は、負荷(例えば、モータ17)と抵抗成分とに応じた周波数を有する。また、図3及び図4の場合、出力電流のリプル成分は、三角波に応じた周波数を有する。
The reference voltage V1 includes the following various voltages. When the reference voltage is formed only by the DC voltage, the output current flowing through the motor 17 has a waveform as shown in FIG. FIG. 3 shows waveforms when the reference voltage is formed by superimposing a triangular wave for PWM driving on a DC voltage. FIG. 4 shows a waveform when the reference voltage is formed by superimposing a PWM driving triangular wave on the half-wave SIN wave voltage based on the output signal of the
このように、図6に示す電流制御回路は、負荷(モータ等)に対して安定した電流を供給することを特徴としている。しかし、図6に示す回路に備えられたアンプ18には、不所望な所定の大きさのオフセット電圧が存在した。このオフセット電圧により、センスMOS16による電流モニタの精度及び安定性を低下させた。つまり、図6に示す電流制御回路は、精度の高い電流制御ができないという問題があった。
As described above, the current control circuit shown in FIG. 6 is characterized by supplying a stable current to a load (motor or the like). However, the
電流モニタの精度及び安定性を低下させる理由を、図5及び図6を参照して説明する。図5は、エンハンスメント型PチャネルMOSトランジスタの電流−電圧特性を示す図である。 The reason why the accuracy and stability of the current monitor are lowered will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing current-voltage characteristics of an enhancement type P-channel MOS transistor.
なお、トランジスタTR1及びセンスMOS16は、同一チップ上に形成されるため電気的特性が同一である。ここで、電気的特性が同一であるとは、互いに同一サイズのトランジスタであれば、ゲート電圧(ゲート−ソース間電圧)及びドレイン電圧(ソース−ドレイン間電圧)に応じて制御されるドレイン電流(ソース−ドレイン間電流)が同じであることを意味する。したがって、ゲート電圧及びドレイン電圧が同じであれば、トランジスタのサイズに比例したドレイン電流が流れる。
The transistor TR1 and the
つまり、トランジスタTR1及びセンスMOS16に印加するドレイン電圧を同じにすることにより、センスMOS16はトランジスタTR1に流れる電流を精度良くモニタすることができる。ここで、アンプ18は、トランジスタTR1のドレイン電圧とセンスMOS16のドレイン電圧とが互いに等しくなるようにトランジスタTR5を制御する役目をする。
That is, by making the drain voltage applied to the transistor TR1 and the
しかし、アンプ18にオフセット電圧が存在する場合、トランジスタTR1のドレイン電圧とセンスMOS16のドレイン電圧との間には、アンプ18のオフセット電圧に応じた電位差が生じる。つまり、トランジスタTR1のドレイン電圧とセンスMOS16のドレイン電圧とが互いに異なってしまう。その結果、センスMOS16がトランジスタTR1に流れる電流をモニタする際に誤差が生じてしまう。電流制御回路が精度の高い電流制御をするためには、この誤差を小さくする必要がある。
However, when an offset voltage exists in the
図6に示す回路は、前述のようにトランジスタTR1がフルオン状態である。ここで、トランジスタTR1がフルオン状態の場合、そのオン抵抗は低抵抗を示す。オン抵抗が低抵抗を示す場合、通常ドレイン電圧Vdsは小さくなる。つまり、図5に示すように、フルオン状態のトランジスタTR1は非飽和領域で動作する。 In the circuit shown in FIG. 6, the transistor TR1 is in a full-on state as described above. Here, when the transistor TR1 is in a full-on state, the on-resistance is low. When the on-resistance is low, the drain voltage Vds is usually small. That is, as shown in FIG. 5, the transistor TR1 in the full-on state operates in the non-saturation region.
図5に示すように、非飽和領域は、ドレイン電圧Vdsの変化(ΔVds)に対するIdの変化(ΔId)が大きい。一方、飽和領域は、Vdsの変化(ΔVds)に対してIdの変化(ΔId)が非常に小さい。 As shown in FIG. 5, in the non-saturated region, the change in Id (ΔId) with respect to the change in the drain voltage Vds (ΔVds) is large. On the other hand, in the saturation region, the change in Id (ΔId) is very small with respect to the change in Vds (ΔVds).
ここで、アンプ18のオフセット電圧は、図5に示す電圧差ΔVdsに相当する。つまり、オフセット電圧(ΔVds)の影響を低減させるためには、トランジスタTR1が飽和領域で動作する必要がある。しかし、前述のように、図6に示す回路はトランジスタTR1が非飽和領域で動作する可能性がある。したがって、トランジスタTR1のドレイン電流には、オフセット電圧(ΔVds)に応じた大きな電流誤差(ΔId)が生じてしまう。そのため、センスMOS16は、トランジスタTR1に流れる電流を精度良くモニタすることができなかった。
Here, the offset voltage of the
さらに、一般的に、アンプのオフセット電圧は温度上昇に伴って増加する傾向がある。つまり、アンプ18のオフセット電圧は、温度変化に応じて変動する。このため、トランジスタTR1を飽和領域で動作させることは、オフセット電圧の温度変化による影響を低減する上でも重要であった。
Further, in general, the offset voltage of the amplifier tends to increase as the temperature rises. That is, the offset voltage of the
その他にも、特許文献2には、ミラー動作するトランジスタPc1およびトランジスタPx1と、所望の出力電流に対応する制御電圧VpとトランジスタPx1の出力電圧とが所定比になるように制御する差動増幅器21と、を備えたデジタル信号を高速伝送するインターフェース回路が開示されている(特許文献2の図1を参照)。 In addition, Patent Document 2 discloses a differential amplifier 21 that controls a transistor Pc1 and a transistor Px1 that perform mirror operation and a control voltage Vp corresponding to a desired output current and an output voltage of the transistor Px1 at a predetermined ratio. And an interface circuit for transmitting a digital signal at high speed (see FIG. 1 of Patent Document 2).
上述のように、従来の電流制御回路は、精度の高い電流制御ができないという問題があった。 As described above, the conventional current control circuit has a problem that current control with high accuracy cannot be performed.
本発明にかかる電流制御回路は、負荷に流れる電流を制御する第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタに流れる電流に応じた電流が流れる第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタに流れる電流に基づいて決定される比較電圧と、所定の基準電圧と、に基づいて前記第1及び前記第2のトランジスタに流れる電流を制御するための第1の制御信号を出力する第1のアンプと、前記第1のトランジスタの第1の端子の電位と、前記第2のトランジスタの第1の端子の電位と、を等しくするように第2の制御信号を出力する第2のアンプと、前記第2のトランジスタに直列に接続され、前記第2の制御信号に基づいて前記第2のトランジスタに流れる電流を制御する第3のトランジスタと、を備えた電流制御回路であって、前記第1のアンプは、前記第1及び前記第2のトランジスタが飽和領域で動作するように前記第1の制御信号を出力する。 The current control circuit according to the present invention includes a first transistor for controlling a current flowing through a load, a second transistor through which a current corresponding to a current flowing through the first transistor flows, and a current flowing through the second transistor A first amplifier that outputs a first control signal for controlling a current flowing through the first and second transistors based on a comparison voltage determined based on the first reference voltage and a predetermined reference voltage; A second amplifier that outputs a second control signal so as to make the potential of the first terminal of the first transistor equal to the potential of the first terminal of the second transistor; A third transistor that is connected in series to the second transistor and that controls a current flowing through the second transistor based on the second control signal, the current control circuit comprising: Amplifiers, said first and said second transistor to output the first control signal to operate in the saturation region.
上述のような回路構成により、精度の高い電流制御をすることができる。 With the circuit configuration as described above, highly accurate current control can be performed.
本発明により、精度の高い電流制御が可能な電流制御回路を提供することができる。 According to the present invention, a current control circuit capable of highly accurate current control can be provided.
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. For clarity of explanation, duplicate explanation is omitted as necessary.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における電流制御回路を示す図である。図1に示す電流制御回路150の特徴として、センスMOS(第2のトランジスタ)116およびトランジスタ(第1のトランジスタ)107のゲート電圧を生成するためのアンプ(第1のアンプ)124を備える。それにより、図1に示す電流制御回路150は、アンプ(第2のアンプ)118のオフセット電圧およびその温度変化によって生じる両トランジスタ107,116のドレイン電流差を抑制することができる。つまり、図1に示す電流制御回路150は、負荷に対してより安定した電流を供給することができることを特徴とする。なお、図を見やすくするため、図1ではプリドライバ115とトランジスタ(第4のトランジスタ)108のゲートとの接続線は省略してある。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a current control circuit according to an embodiment of the present invention. As a feature of the
図1に示す電流制御回路150は、基準電圧源120と、Hブリッジ回路111と、トランジスタ(第3のトランジスタ)112と、センス抵抗113と、センスMOS116と、アンプ118と、アンプ124と、プリドライバ115と、を備え、モータ117を駆動する。
1 includes a
また、Hブリッジ回路111は、トランジスタ107と、トランジスタ108と、トランジスタ(第5のトランジスタ)109と、トランジスタ(第6のトランジスタ)110と、を有する。また、基準電圧源120は、三角波発生器12とリファレンスDAC13と、重畳回路12aと、を有する。
The
なお、本発明の実施の形態における電流制御回路150は、センスMOS116、トランジスタ107,109,112がPチャネルMOSトランジスタであり、トランジスタ108,110がNチャネルMOSトランジスタである場合を例に説明する。
In the
この基準電圧源120において、重畳回路12aは、三角波発生器12が生成する所定の周波数の三角波信号と、リファレンスDAC13が生成するリファレンスレベルと、を重畳して、基準電圧V1を出力する。基準電圧源120によって生成された基準電圧V1はアンプ124の+入力端子に入力される。
In the
低電位側電源GNDは、センス抵抗113の一方の端子と、トランジスタ108のソースと、トランジスタ110のソースと、に接続される。センス抵抗113の他方の端子は、アンプ124の−入力端子と、トランジスタ112のドレインと、に接続される。
The low potential side power supply GND is connected to one terminal of the
アンプ124の出力端子は、センスMOS116のゲートと、それと共通接続されたトランジスタ107のゲートと、に接続される。プリドライバ回路115の各出力端子は、トランジスタ108のゲートと、トランジスタ109のゲートと、トランジスタ110のゲートと、に接続される。
The output terminal of the
なお、プリドライバ回路115には各トランジスタ108,109,110の切換え動作を制御するための外部信号が入力される。図1では、プリドライバ回路115とトランジスタ108のゲートとの接続線は省略してある。
Note that an external signal for controlling the switching operation of the
高電位側電源VMは、トランジスタ107のソース(第1のトランジスタの第2の端子)と、トランジスタ109のソースと、センスMOS116のソース(第2のトランジスタの第2の端子)と、に接続される。トランジスタ107のドレイン(第1のトランジスタの第1の端子)は、トランジスタ108のドレインと、アンプ118の+入力端子と、モータ117の一方の端子と、に接続される。
The high potential side power source VM is connected to the source of the transistor 107 (second terminal of the first transistor), the source of the
トランジスタ109のドレインは、トランジスタ110のドレインと、モータ117の他方の端子と、に接続される。センスMOS116のドレイン(第2のトランジスタの第1の端子)は、トランジスタ112のソースと、アンプ118の−入力端子と、に接続される。アンプ118の出力端子は、トランジスタ112のゲートに接続される。
The drain of the
次に、動作について説明する。基準電圧源120によって生成された基準電圧V1は、アンプ124の+入力端子に入力される。また、負荷であるモータ117に流れる電流と、センス抵抗113と、に基づいて決定されるセンス電圧Vsが、アンプ124の−入力端子に入力される。
Next, the operation will be described. The reference voltage V1 generated by the
アンプ124は、基準電圧V1とセンス電圧Vsとの差を、所定の増幅率で増幅したアナログ的な電圧V2を出力する。この電圧V2は、センスMOS116のゲートおよびトランジスタ107のゲートに入力され、トランジスタ107およびセンスMOS116に流れる電流を制御する。ここで、アンプ124の増幅率は、トランジスタ107およびセンスMOS116が飽和領域で動作するように設定される。
The
それにより、図5に示すように、図1に示す回路は、トランジスタ107のドレイン電圧の変動ΔVdsに対するドレイン電流の誤差ΔIdを抑制することができる。つまり、アンプ118のオフセット電圧およびその温度変化の影響を極力低減させることができる。その結果、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、負荷に対してより安定した電流を供給できる。なお、詳細については後述する。
Accordingly, as illustrated in FIG. 5, the circuit illustrated in FIG. 1 can suppress the drain current error ΔId with respect to the drain voltage variation ΔVds of the
Hブリッジ回路111は、高電位側電源VMと低電位側電源GNDとの間に設けられた4個のトランジスタ107〜110によって構成される。また、Hブリッジ回路111は、モータ117に流れる電流の向きを切換えることが可能である。
The
具体的な動作としては、Hブリッジ回路111は、例えば、トランジスタ107及びトランジスタ110をオンし、トランジスタ108及びトランジスタ109をオフすることにより、高電位側電源VMから順に、トランジスタ107、モータ117、トランジスタ110を介して低電位側電源GNDに電流が流れる。
As a specific operation, for example, the H-
一方、トランジスタ107及びトランジスタ110をオフし、トランジスタ108及びトランジスタ109をオンすることにより、高電位側電源VMから順に、トランジスタ109、モータ117、トランジスタ108を介して低電位側電源GNDに電流が流れる。
On the other hand, when the
このように、プリドライバ回路115からのスイッチング信号によってトランジスタ107〜110をオンオフ制御することにより、モータ117に流れる電流の向きを切換えることができる。
In this manner, the direction of the current flowing through the
なお、図1に示す回路は、トランジスタ110をオンし、トランジスタ108及びトランジスタ109をオフし、トランジスタ107に流れる電流を制御した場合の例を示している。それにより、高電位側電源VMから順に、トランジスタ107、モータ117、トランジスタ110を介して低電位側電源GNDに流れる電流を制御することができる。
Note that the circuit illustrated in FIG. 1 illustrates an example in which the
ここで、トランジスタ107は、アンプ124が出力する電圧V2によってアナログ的に制御される。つまり、トランジスタ107は、アンプ124が出力する電圧V2に応じて流れる電流が制御される。それにより、モータ117に流れる電流が制御される。例えば、アンプ124が出力する電圧V2が小さい場合、トランジスタ107に流れる電流は大きくなる。それにより、モータ117に流れる電流が上昇する。
Here, the
なお、トランジスタ110のゲート−ソース間電圧は、高電位側電源VMと低電位側電源GNDとの電位差を有するものとする。つまり、当該トランジスタは完全にオン(フルオン)した状態であるものとする。
Note that the gate-source voltage of the
一方、トランジスタ108をオンし、トランジスタ107及びトランジスタ110をオフし、トランジスタ109をアンプ124が出力する電圧V2によってアナログ的に制御した場合も同様にモータ117に流れる電流を制御することができる。具体的には、トランジスタ109は、アンプ124が出力する電圧V2によってアナログ的に制御される。それにより、モータ117に流れる電流が制御される。
On the other hand, when the
また、図1に示す回路は、1個の負荷(モータ117)を駆動するために1個のHブリッジ回路が備えられた場合の例である。しかし、ステッピングモータ等を駆動するために2個以上のHブリッジ回路を備えた回路構成にも適宜変更可能である。 Further, the circuit shown in FIG. 1 is an example in the case where one H-bridge circuit is provided to drive one load (motor 117). However, it is possible to appropriately change to a circuit configuration including two or more H-bridge circuits for driving a stepping motor or the like.
次に、センスMOS116には、モータ117に供給される電流値に基づいた電流が流れる。そして、センスMOS116に流れる電流と、センス抵抗113と、に基づいてセンス電圧Vsが生成される。
Next, a current based on the current value supplied to the
なお、トランジスタ107及びセンスMOS116は、電気的特性が同一であることが好ましい。ここで、電気的特性が同一であるとは、互いに同一サイズのトランジスタであるとすれば、ゲート電圧(ゲート−ソース間電圧)及びドレイン電圧(ソース−ドレイン間電圧)に応じて制御されるドレイン電流(ソース−ドレイン間電流)が同じであることを意味する。したがって、ゲート電圧及びドレイン電圧が同じであれば、トランジスタのサイズに比例したドレイン電流が流れる。
Note that the
つまり、トランジスタ107及びセンスMOS116に対して等しいドレイン電圧を印加することにより、センスMOS116はトランジスタ107に流れる電流を精度良くモニタすることができる。ここで、アンプ118は、トランジスタ107のドレイン電圧とセンスMOS116のドレイン電圧とが、互いに等しくなるようにトランジスタ112に流れる電流を制御する。
That is, by applying the same drain voltage to the
このようにして調整されたセンス電圧Vsは、アンプ124の−入力端子に入力される。そして、前述のように、アンプ124は、基準電圧V1とセンス電圧Vsとに基づいたアナログ的な電圧V2を出力する。
The sense voltage Vs adjusted in this way is input to the negative input terminal of the
ここで、アンプ118にオフセット電圧が存在する場合がある。このような場合、トランジスタ107のドレイン電圧とセンスMOS116のドレイン電圧との間には、アンプ118のオフセット電圧に応じた電位差が生じる。つまり、トランジスタTR1のドレイン電圧とセンスMOS16のドレイン電圧とが互いに異なってしまう。
Here, there may be an offset voltage in the
そこで、アンプ124は、トランジスタ107およびセンスMOS116が飽和領域で動作するような出力電圧V2を生成する。それにより、図1に示す回路は、トランジスタ107のドレイン電圧の変動ΔVdsに対するドレイン電流の誤差ΔIdを抑制することができる。それにより、センスMOS116は、トランジスタTR1に流れる電流を精度良くモニタすることができる。つまり、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、オフセット電圧およびその温度変化によらず精度の高い安定した電流を供給することが可能である。
Therefore, the
なお、図2〜4に示したような様々な種類の基準電圧V1の波形は、基準電圧源120を変化させることにより、容易に生成することができる。つまり、従来技術と同様の出力電流を負荷(モータ117)に供給することができる。
Note that various types of waveforms of the reference voltage V1 as shown in FIGS. 2 to 4 can be easily generated by changing the
ここで、従来技術の電流制御回路(図6)と本発明の実施の形態にかかる電流制御回路(図1)のそれぞれの出力電流を求める。なお、トランジスタ107のドレイン電圧の変動(ΔVds)に対するドレイン電流の誤差(ΔId)を以下とする。つまり、非飽和領域ではΔId/ΔVds=1とし、飽和領域ではΔId/ΔVds=0.05とする。
Here, output currents of the current control circuit (FIG. 6) of the prior art and the current control circuit (FIG. 1) according to the embodiment of the present invention are obtained. Note that the error (ΔId) of the drain current with respect to the fluctuation (ΔVds) of the drain voltage of the
また、アンプ118のオフセット電圧を10mV、センス抵抗113に流れる電流をI1、センス抵抗113の抵抗値をR1、センス比(トランジスタ107/センスMOS116)をZ、基準電圧をVref、とする。なお、アンプ118の+入力端子電圧と−入力端子電圧とは等しいとする。
The offset voltage of the
まず、オフセット電圧がゼロの場合の出力電流Iout0は、以下のような式に表すことができる。
Iout0=I1×Z=(Vref/R1)×Z
First, the output current Iout0 when the offset voltage is zero can be expressed by the following equation.
Iout0 = I1 × Z = (Vref / R1) × Z
次に、オフセット電圧が10mVの場合の出力電流を求める。まず、トランジスタ107が従来技術の電流制御回路のように非飽和領域で動作する場合の出力電流Iout1は、以下のような式に表すことができる。
Iout1=I1×Z+ΔId/ΔVds×10=(Vref/R1)×Z+1×10=(Vref/R1)×Z+10(mA)
Next, the output current when the offset voltage is 10 mV is obtained. First, the output current Iout1 when the
Iout1 = I1 × Z + ΔId / ΔVds × 10 = (Vref / R1) × Z + 1 × 10 = (Vref / R1) × Z + 10 (mA)
一方、トランジスタ107が本発明の電流制御回路のように飽和領域で動作する場合の出力電流Iout2は、以下のような式に表すことができる。
Iout2=I1×Z+ΔId/ΔVds×10=(Vref/R1)×Z+0.05×10=(Vref/R1)×Z+0.5(mA)
On the other hand, the output current Iout2 when the
Iout2 = I1 × Z + ΔId / ΔVds × 10 = (Vref / R1) × Z + 0.05 × 10 = (Vref / R1) × Z + 0.5 (mA)
このように、例えば、オフセット電圧が10mVの場合において、トランジスタ107を飽和領域で動作させた場合には、非飽和領域で動作させた場合と比較して、出力電流の変動を10mAから0.5mAに低減させることができる。
Thus, for example, in the case where the offset voltage is 10 mV, when the
このことは、オフセット電圧の温度変化に対しても同様のことが言える。つまり、オフセット電圧が温度変化に応じて10mV変動した場合も、出力電流の変動を10mAから0.5mAに低減させることができる。 The same can be said for the temperature change of the offset voltage. That is, even when the offset voltage fluctuates by 10 mV according to the temperature change, the fluctuation of the output current can be reduced from 10 mA to 0.5 mA.
特に、数10mA程度の小電流出力が求められる場合、従来技術の回路構成では、オフセット電圧の温度変化が出力電流に与える影響は大きい。したがって、従来技術の電流制御回路は小電流出力用として実用的ではなかった。そのため、従来技術の回路は、200〜300mA程度の大電流出力用として用いられていた。これに対して、本発明の回路構成では、数10mA程度の小電流出力にも対応可能である。 In particular, when a small current output of about several tens of mA is required, the influence of the temperature change of the offset voltage on the output current is large in the conventional circuit configuration. Therefore, the current control circuit of the prior art is not practical for small current output. Therefore, the prior art circuit has been used for outputting a large current of about 200 to 300 mA. On the other hand, the circuit configuration of the present invention can cope with a small current output of about several tens of mA.
例えば、(Vref/R1)×Z=50mA、オフセット電圧の温度変化が10mVの場合について説明する。この場合、従来技術の電流制御回路の出力電流は、50mA+10mAである。つまり、出力電流の変動率は20%である。したがって、従来技術の回路は小電流出力用として実用的ではなかった。これに対して、本発明の電流制御回路の出力電流は、50mA+0.5mAである。つまり、出力電流の変動率は1%まで小さくなる。したがって、本発明の電流制御回路は小電流出力用として実用的である。 For example, the case where (Vref / R1) × Z = 50 mA and the temperature change of the offset voltage is 10 mV will be described. In this case, the output current of the current control circuit of the prior art is 50 mA + 10 mA. That is, the variation rate of the output current is 20%. Therefore, the prior art circuit has not been practical for small current output. On the other hand, the output current of the current control circuit of the present invention is 50 mA + 0.5 mA. That is, the variation rate of the output current is reduced to 1%. Therefore, the current control circuit of the present invention is practical for small current output.
このように、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、トランジスタ107をフルオンさせずにアナログ的に制御することによりトランジスタ107を飽和領域で動作させる。それにより、オフセット電圧およびその温度変化の影響を低減させることができる。つまり、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、負荷に対してより安定した電流を供給することができる。なお、アンプ124にもオフセット電圧は存在するが、従来技術に用いられているPWMコンパレータ14が有するオフセット電圧と同等程度のものを使用すれば問題ない。
As described above, the current control circuit according to the embodiment of the present invention operates the
なお、従来技術で紹介した特許文献2に示す回路と比較して、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、トランジスタ107のドレイン電圧と、センスMOS116のドレイン電圧とが互いに等しくなるようにトランジスタ112及びアンプ118を備えている。つまり、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、センスMOS116がトランジスタ017に流れる電流を精度良くモニタするための電圧制御を行っている。一方、従来技術の回路は、そのような電圧制御は行っていない。具体的には、特許文献2の図1に示す回路は、トランジスタPc1のドレイン電圧と、トランジスタPx1のドレイン電圧と、を等しくさせるための電圧制御は行っていない。
Compared to the circuit shown in Patent Document 2 introduced in the prior art, the current control circuit according to the embodiment of the present invention is configured so that the drain voltage of the
さらに、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、トランジスタ112及びアンプ118によって制御された比較電圧に基づいて負荷への出力電流を制御する。つまり、トランジスタ112及びアンプ118によって制御された比較電圧は、出力電流を制御するためのフィードバック信号として用いられる。そのため、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路は、精度の高い安定した電流を供給することができる。一方、従来技術の回路は、そのようなフィードバック制御を行っていない。つまり、特許文献2に示す回路と、本発明の実施の形態にかかる電流制御回路とは、回路構成および技術分野がまったく異なる。
Furthermore, the current control circuit according to the embodiment of the present invention controls the output current to the load based on the comparison voltage controlled by the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、Hブリッジ回路111は、MOSトランジスタ107〜110が備えられた場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、トランジスタ107、109をPNP型バイポーラトランジスタ、トランジスタ108、110をNPN型バイポーラトランジスタとした回路構成にも適宜変更可能である。また、センスMOS116、トランジスタ112をPNP型バイポーラトランジスタとした回路構成にも適宜変更可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, although the case where the
また、本発明の実施の形態の説明では、負荷に流れる電流を制御する回路としてHブリッジ回路を備えた場合を説明したがこれに限られない。例えば、Hブリッジ回路に代えて1個のトランジスタによって負荷に流れる電流を制御する回路構成にも適宜変更可能である。 In the description of the embodiment of the present invention, the case where the H bridge circuit is provided as a circuit for controlling the current flowing through the load is described, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the H-bridge circuit, it is possible to appropriately change to a circuit configuration that controls the current flowing through the load with one transistor.
12 三角波発生器
12a 重畳回路
13 リファレンスDAC
107 トランジスタ
108 トランジスタ
109 トランジスタ
110 トランジスタ
111 Hブリッジ回路
112 トランジスタ
113 センス抵抗
115 プリドライバ回路
116 センスMOS
117 モータ
118 アンプ
120 基準電圧源
124 アンプ
150 電流制御回路
VDD 高電位側電源
VM 高電位側電源
GND 低電位側電源
12
107
117
Claims (9)
前記第1のトランジスタに流れる電流に応じた電流が流れる第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタに流れる電流に基づいて決定される比較電圧と、所定の基準電圧と、に基づいて前記第1及び前記第2のトランジスタに流れる電流を制御するための第1の制御信号を出力する第1のアンプと、
前記第1のトランジスタの第1の端子の電位と、前記第2のトランジスタの第1の端子の電位と、を等しくするように第2の制御信号を出力する第2のアンプと、
前記第2のトランジスタに直列に接続され、前記第2の制御信号に基づいて前記第2のトランジスタに流れる電流を制御する第3のトランジスタと、を備えた電流制御回路であって、
前記第1のアンプは、
前記第1及び前記第2のトランジスタが飽和領域で動作するように前記第1の制御信号を出力する電流制御回路。 A first transistor that controls the current flowing through the load;
A second transistor in which a current corresponding to a current flowing in the first transistor flows;
A first control signal for controlling a current flowing in the first and second transistors based on a comparison voltage determined based on a current flowing in the second transistor and a predetermined reference voltage; A first amplifier to output;
A second amplifier that outputs a second control signal so that the potential of the first terminal of the first transistor is equal to the potential of the first terminal of the second transistor;
A third transistor connected in series to the second transistor and controlling a current flowing in the second transistor based on the second control signal;
The first amplifier is
A current control circuit for outputting the first control signal so that the first and second transistors operate in a saturation region;
前記比較電圧は、第2のトランジスタに流れる電流に加え、さらに当該抵抗に基づいて決定されることを特徴とする請求項1に記載の電流制御回路。 A resistor connected in series with the second transistor;
The current control circuit according to claim 1, wherein the comparison voltage is determined based on the resistance in addition to the current flowing through the second transistor.
前記第1及び前記第4のトランジスタに並列に接続された第5のトランジスタと、
前記第5のトランジスタに直列に接続された第6のトランジスタと、を備え、
前記負荷は、前記第1及び前記第4のトランジスタを接続するノードと、前記第5及び前記第6のトランジスタを接続するノードと、の間に接続されたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の電流制御回路。 A fourth transistor connected in series to the first transistor;
A fifth transistor connected in parallel to the first and fourth transistors;
A sixth transistor connected in series to the fifth transistor;
9. The load is connected between a node connecting the first and fourth transistors and a node connecting the fifth and sixth transistors. The current control circuit according to any one of the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009126655A JP2010279098A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | Current control circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009126655A JP2010279098A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | Current control circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010279098A true JP2010279098A (en) | 2010-12-09 |
JP2010279098A5 JP2010279098A5 (en) | 2012-04-05 |
Family
ID=43425543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009126655A Pending JP2010279098A (en) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | Current control circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010279098A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0949858A (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-18 | Nippon Motorola Ltd | Current detection and control circuit and pattern layout method |
JP2007102563A (en) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Current generating circuit |
JP2008177330A (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-31 | Ricoh Co Ltd | Constant current circuit and light-emitting diode driving device using the same |
-
2009
- 2009-05-26 JP JP2009126655A patent/JP2010279098A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0949858A (en) * | 1995-08-07 | 1997-02-18 | Nippon Motorola Ltd | Current detection and control circuit and pattern layout method |
JP2007102563A (en) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Current generating circuit |
JP2008177330A (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-31 | Ricoh Co Ltd | Constant current circuit and light-emitting diode driving device using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9417646B2 (en) | Power supply circuit | |
US7764123B2 (en) | Rail to rail buffer amplifier | |
CN100578587C (en) | Current driving circuit | |
WO2005085879A1 (en) | Current detecting circuit, load drive, and storage | |
US8575930B2 (en) | Magnetic detection device | |
WO2014034237A1 (en) | Current detection circuit and current control device using same | |
JPWO2017164197A1 (en) | Regulator circuit | |
JP2009193190A (en) | Power supply circuit, overcurrent protection circuit therefor, and electronic apparatus | |
JP2017126259A (en) | Power supply unit | |
JP5631918B2 (en) | Overcurrent protection circuit and power supply device | |
JP6119674B2 (en) | Drive circuit and semiconductor device | |
JP2006318326A (en) | Power supply circuit | |
US10502768B2 (en) | Current detection circuit | |
JP2019007823A (en) | Semiconductor integrated device and gate screening test method thereof | |
US8102200B2 (en) | Current control circuit | |
JP4374388B2 (en) | Voltage control circuit | |
JP6601372B2 (en) | Gate drive device | |
JP6572804B2 (en) | Gate drive circuit | |
US9692304B1 (en) | Integrated power stage device with offset monitor current for sensing a switch node output current | |
JP2010279098A (en) | Current control circuit | |
JP3907640B2 (en) | Overcurrent protection circuit | |
JP2008165686A (en) | Variable regulator and power amplifier device using the variable regulator | |
KR102449361B1 (en) | Linear current driver | |
JP5141289B2 (en) | CMOS differential amplifier circuit and power supply control semiconductor integrated circuit | |
JP2013104942A (en) | Output circuit and amplifier having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120220 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130903 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140107 |