JP3468125B2 - 負荷電流供給回路 - Google Patents

負荷電流供給回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力用トランジス
タと電流検出用トランジスタによるカレントミラー回路
を備えて、負荷に負荷電流を供給する負荷電流供給回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の負荷電流供給回路とし
て、電力用トランジスタ(以下、フォースTrという)
と、このフォースTrとカレントミラー回路を構成する
電流検出用トランジスタ(以下、センスTrという)と
を備え、センスTrに定電流を流すとともに、センスT
rに流れる電流とフォースTrに流れる電流が所定の関
係になるようにセンスTrとフォースTrのゲート電圧
を制御して、負荷に定電流を供給するようにしたものが
ある(特開平10−181519号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したような負荷電
流供給回路において、フォースTrは、センスTrに比
べて大きな電力を消費するため、フォースTrとセンス
Trの温度は等しくならない。このため、非飽和領域で
使用する際はオン抵抗が、飽和領域で使用する際は閾値
電圧Vtが異なり、カレントミラー比が変化するため、
フォースTrから安定した負荷電流を負荷に供給するこ
とができないという問題がある。
【0004】例えば、フォースTrとセンスTrの温度
差をΔTとし、非飽和領域で使用する場合、オン抵抗の
温度特性を4500ppm/Tとすると、誤差(%)=
0.45×ΔTとなり、10℃の温度差が発生すると、
約4.5%の誤差が発生する。また、飽和領域で使用す
る場合は、Vtの温度特性を−2mV/T、室温でのV
t=1.5V、VGS=2.5Vで使用したとすると、誤
差(%)=−{(VGS−Vt)2 −(VGS−Vt+2m
V×ΔT)2 }/(VGS−Vt)2 ×100=0.4×
ΔTとなり、10℃の温度差が発生すると、約4%の誤
差が発生する。
【0005】本発明は上記問題に鑑みたもので、フォー
スTrとセンスTrの温度差に対して負荷電流を安定し
て供給できるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1、2に記載の発明においては、センスTr
(2)に流れる電流を決めるための基準電流を出力する
回路手段(4)を備え、この回路手段(4)は、所定の
電流が流れる基準トランジスタ(41)と、この基準ト
ランジスタ(41)とカレントミラー回路を構成する複
数の出力トランジスタ(42)を有して、上記した基準
電流を出力するようになっており、基準トランジスタ
(41)と複数の出力トランジスタ(42)は、同一サ
イズのものでフォースTr(1)から熱的影響を受ける
位置に配列して設けられており、基準トランジスタ(4
1)は、上記した基準電流の温度特性がフォースTr
(1)に流れる電流の温度特性に対して逆の特性になる
ような位置に設けられていることを特徴としている。
【0007】この発明によれば、フォースTr(1)と
センスTr(2)に温度差が生じても、回路手段(4)
から出力される基準電流がフォースTr(1)に流れる
電流の変化を抑制するように変化するため、負荷(3)
に負荷電流を安定して供給することができる。なお、上
記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的
手段との対応関係を示すものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図1に本発明の一実施形態に係る負
荷電流供給回路の構成を示す。図1において、フォース
Tr1、センスTr2は、それぞれのゲートおよびドレ
インが共通接続されてカレントミラー回路を構成してお
り、フォースTr1から負荷3に負荷電流を供給するよ
うになっている。
【0009】センスTr2のソースには定電流回路4が
接続されており、この定電流回路4によってセンスTr
2に定電流が供給される。また、フォースTr1のソー
スは帰還増幅回路5の非反転入力端子に接続され、セン
スTr2のソースは帰還増幅回路5の反転入力端子に接
続されている。そして、制御回路6は、帰還増幅回路5
の出力信号により、フォースTr1とセンスTr2のソ
ース電圧が等しくなるように、フォースTr1とセンス
Tr2のゲート電圧を制御する。すなわち、制御回路6
は、フォースTr1とセンスTr2に流れる電流が所定
のカレントミラー比、例えば1000:1になるよう
に、フォースTr1とセンスTr2のゲート電圧を制御
する。
【0010】上記した定電流回路4は、定電流源7から
定電流Irefが供給されるNPN型の基準トランジス
タ41と、この基準トランジスタ41とカレントミラー
回路を構成する複数(8個)のNPN型の出力トランジ
スタ42を有して構成されており、複数の出力トランジ
スタ42のうち図の左端に示した最終段の出力トランジ
スタ42から定電流Irefを8倍した定電流(基準電
流)を出力するようになっている。
【0011】ここで、上記したフォースTr1、センス
Tr2は、チップ上の平面で図2に示すように近接して
配置される。フォースTr1、センスTr2は電流を流
すと発熱するが、この場合、カレントミラー比を100
0:1とすると、発熱も1000:1となり、熱のほと
んどはフォースTr1から発生する。このため、フォー
スTr1の左端から右端方向への距離rに対する熱分布
は、図2の下側に示すグラフのように、フォースTr1
の中央を頂点とするものとなり、フォースTr1とセン
スTr2の間に温度差が生じて、カレントミラー比が変
化する。
【0012】この実施形態では、そのような温度差によ
るカレントミラー比の変化を低減するため、定電流回路
4から出力される定電流の温度特性がフォースTr1に
流れる電流の温度特性に対して逆の特性になるようにし
ている。すなわち、定電流回路4における基準トランジ
スタ41と複数の出力トランジスタ42は、図2に示す
ように、同一サイズのものでフォースTr1から熱的影
響を受ける位置に配列して形成されているが、その基準
トランジスタ41の位置を適当な位置に設定する、具体
的には配列された複数のトランジスタに対し配線によっ
てそのいずれかのトランジスタを基準トランジスタにす
ることにより、上記した温度差によってフォースTr1
に流れる電流が増大しようとしたとき、定電流回路4か
ら出力される定電流を減少させて、フォースTr1に流
れる電流を一定にするようにしている。
【0013】具体的に説明すると、基準トランジスタ4
1の温度がフォースTr1からの熱的影響を受けて上昇
すると、基準トランジスタ41のVBEが小さくなって定
電流回路4の出力電流8×Irefが小さくなり、フォ
ースTr1に流れる電流の増大を抑制する。この場合、
基準トランジスタ41を、図2に示す1列に配列された
複数のトランジスタの左端に位置させると、フォースT
r1からの熱的な影響により定電流回路4の出力電流は
小さくなり、逆に右端に位置させると、フォースTr1
からの逆の熱的な影響により定電流回路4の出力電流は
大きくなる。定電流回路4における複数のトランジスタ
41、42は、チップサイズを小さくするためにフォー
スTr1の近くに配置されるので、基準トランジスタ4
1としては、1列に配列された複数のトランジスタのう
ち両端を除く位置に設定するのが好ましい。
【0014】なお、定電流回路4における複数のトラン
ジスタ41、42は、フォースTr1から熱的影響を受
ける位置に配列して形成されていれば、図2に示すよう
な配列である必要はなく、フォースTr1に対して放射
状に配列されたもの、あるいはフォースTr1の1辺に
対して平行に配列されたものであってもよい。また、定
電流回路4における複数のトランジスタはバイポーラト
ランジスタでなく、MOSトランジスタでもよく、同様
にフォースTr1とセンスTr2においてもMOSトラ
ンジスタでなくバイポーラトランジスタでもよい。
【0015】さらに、負荷電流供給回路としては、図1
に示すもの以外に、例えば図3に示す構成のものとする
ことができる。この図3において、センスTr2のソー
スには抵抗8が接続され、定電流回路4の最終段の出力
トランジスタ42には抵抗9が接続されている。そし
て、それぞれの接続点の電圧が増幅回路5に入力され、
制御回路6によって、定電流回路4から出力される定電
流とセンスTr2を流れる電流が所定の関係になるよう
に、フォースTr1とセンスTr2のゲート電圧が制御
される。この場合、定電流回路4から出力される定電流
は、センスTr2に流れる電流を決めるための基準電流
となる。
【0016】この図3に示す実施形態においても、定電
流回路4から出力される定電流の温度特性をフォースT
r1に流れる電流の温度特性に対して逆の特性になるよ
うにして、フォースTr1とセンスTr2によるカレン
トミラー回路のカレントミラー比の変化を低減し、フォ
ースTr1から負荷3に安定した定電流を供給すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る負荷電流供給回路の
構成を示す図である。
【図2】図1中のフォースTr1、センスTr2、定電
流回路4における複数のトランジスタ41、42の平面
的な配置、およびそれらの熱分布を示す図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る負荷電流供給回路
の構成を示す図である。
【符号の説明】
1…フォースTr、2…センスTr、3…負荷、4…定
電流回路、41…基準トランジスタ、42…出力トラン
ジスタ、5…帰還増幅回路、6…制御回路、7…定電流
源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/00 - 1/70 G05F 3/00 - 3/30 H03F 3/45 H03K 17/00 - 17/70

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷(3)に負荷電流を供給する電力用
    トランジスタ(1)と、 この電力用トランジスタ(1)とカレントミラー回路を
    構成する電流検出用トランジスタ(2)と、 この電流検出用トランジスタ(2)に流れる電流と前記
    電力用トランジスタ(1)に流れる電流が所定の関係に
    なるように前記電流検出用トランジスタ(2)と前記電
    力用トランジスタ(1)を制御する制御手段(5、6)
    と、 前記電流検出用トランジスタ(2)に流れる電流を決め
    るための基準電流を出力する回路手段(4)とを備え、 この回路手段(4)は、所定の電流が流れる基準トラン
    ジスタ(41)と、この基準トランジスタ(41)とカ
    レントミラー回路を構成する複数の出力トランジスタ
    (42)を有して、前記複数の出力トランジスタ(4
    2)のいずれかから前記基準電流を出力するようになっ
    ており、 前記基準トランジスタ(41)と前記複数の出力トラン
    ジスタ(42)は、同一サイズのもので前記電力用トラ
    ンジスタ(1)から熱的影響を受ける位置に配列して設
    けられており、前記基準トランジスタ(41)は、前記
    基準電流の温度特性が前記電力用トランジスタ(1)に
    流れる電流の温度特性に対して逆の特性になるような位
    置に設けられていることを特徴とする負荷電流供給回
    路。
  2. 【請求項2】 前記基準トランジスタ(41)は、前記
    配列されたトランジスタの両端を除く位置に設けられて
    いることを特徴とする請求項1に記載の負荷電流供給回
    路。
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