JP5132791B2 - 電流源、電流源回路、およびこの電流源回路の使用 - Google Patents

Description

本発明は、電流源、この電流源を複数個用いる回路、およびこの回路の使用に関する。

電流源は、電子技術の分野において多くの用途があるが、その一つは電気負荷の駆動である。このような電流源は、例えば、電気負荷と直列に接続される。そして、この電流源は、もう一方では電圧レギュレータと接続される。この際、電流源は、電気負荷のために、電流レベルを正確に調整する役割を果たす。

このような電流源は、例えば照明器（特に発光ダイオード（ＬＥＤ））を駆動するために用いられる。このため、電圧レギュレータに接続されることとなる負荷回路内に設けられる電気負荷（照明器）は、トランジスタの制御パス(Controlled Path)および抵抗器（トランジスタと抵抗器は電流源に含める）と直列に接続される。

このような電流源は、多くの場合、集積回路内に設置することが求められる。従来、電流源を含むパワー素子には、所望の正確さで電力を供給するため、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)）のようなユニポーラトランジスタが用いられていた。ユニポーラトランジスタは、ゲート端子に電圧を印加する（これは正確に行うことができる）ことによって、制御パスにおける負荷電流のレベルを調整することができる。ドレーン電流とソース電流は、理論的には等しい。

バイポーラトランジスタは、エミッタ端子が他の素子と接続されていると、ベース電流が存在するために、コレクタ端子を流れる電流を正確に調整することができない。したがって、パワー素子には用いられていない。

本発明の目的は、ＭＯＳ技術を使ったパワー素子を用いなくても、正確な負荷電流を供給しうる電流源を提供することである。また、本発明は、このような電流源を複数個用いる回路、およびこの回路の使用態様を提供することも目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電流源は、まず制御端子および制御パスを有するバイポーラトランジスタを備える。つぎに、この電流源は、前記バイポーラトランジスタの制御パス上に、電気負荷と接続された第１の端子を有する。一方、この電流源は、抵抗器に接続された第２の端子も有する。この抵抗器は、基準電源と接続する。さらに、この電流源は、前記バイポーラトランジスタの制御端子と接続されかつこの制御端子を流れる制御電流を測定する測定装置を有する。他方、この測定装置には、補償装置を接続する。この補償装置は、前記制御パス上に位置する第１の端子を流れる制御電流を補償しうるように、バイポーラトランジスタに接続する。

本発明の電流源によれば、バイポーラトランジスタの電気負荷側における制御電流が補償され、バイポーラトランジスタから正確性の高い制御電流を得ることができる。

本発明の一態様によれば、電流源に設けられる補償装置は、バイポーラトランジスタの制御パス上における第１および第２の端子に制御電流を供給する。

本発明の他の態様においては、補償電流によって、制御電流に変更を加える。この目的は、好ましくは、バイポーラトランジスタの制御パス上に位置する第２の端子を流れる電流である負荷電流を供給することにある。この負荷電流とは、本発明の電流源に接続される電気負荷を駆動する電流であり、バイポーラトランジスタのベース電流とは別のものである。

本発明によれば、電流源となるトランジスタとしてＭＯＳＦＥＴを用いる場合と同様の正確さを実現することができる。本発明によれば、特に高い負荷電流を与えるバイポーラトランジスタを、電界効果トランジスタに比べて低コストで製造することができる。

本発明によるコスト面の効果は、電流源を製造するために高電圧プロセスが必要となる場合に特に顕著である。本発明によれば、高電圧プロセスを必要とするバイポーラトランジスタを、同様の電界効果トランジスタに比べて、はるかに低コストで製造することができる。ここで、「高電圧」とは、集積回路技術において、標準的なプロセスにおいて用いられる公称電圧（一般に、１ないし数ボルトのオーダー）よりも高い電圧すべてを意味する。

本発明の一態様によれば、コンパレータに、基準電圧が印加される第１の入力端子、および制御パス上に位置する第２の端子と接続される第２の入力端子を設ける。一方、コンパレータの出力端子は、バイポーラトランジスタの制御端子に連結する。このような回路構成にすると、コンパレータと基準電源は、基準電圧の関数として正確に調整された負荷電流を与える。この負荷電流の値は、制御パス上の第２の端子に接続される抵抗器の抵抗値によって決まる。

本発明の他の態様においては、コンパレータに基準電圧を与える基準電源と、コンパレータの第１の入力端子との間に補償装置を挿入し、この補償装置を測定装置に接続する。この回路設計は、コンパレータの第１の入力端子に、測定装置の信号の関数として基準電圧を与え、バイポーラトランジスタの電気負荷側において、ベース電流によって生じた誤差を正確に補償する点で、前述の態様とは若干異なる。この態様においては、複数の電流源を設ける必要はない。

上記のコンパレータは、オペアンプであるのが好ましい。

本発明のさらに他の態様においては、電流源の第２の端子に対して抵抗値と制御電流値との積として与えられる電圧を、基準電圧に加算し、加算された電圧をコンパレータの第１の入力端子に印加する。

このようにしてベース端子における制御電流（バイポーラトランジスタのエミッタ−コレクタ間に電流が流れる場合は、「ベース電流」とも呼ばれる）を補償する場合には、「負荷ブランチ」において電流（枝電流）に直接的な干渉が生ずることはない。ここで、「負荷ブランチ」という語は、電気負荷、バイポーラトランジスタの制御パス、および第２の端子に接続された抵抗器を一まとめにした概念である。この負荷ブランチは、電源および基準電源の間に挿入される。この電源に係る電源電圧は、例えばＤＣ電圧レギュレータによって与えることができる。

エミッタとコレクタを用いる場合には、バイポーラトランジスタの制御パスは、エミッタとコレクタの間に形成される。

本発明の好ましい態様においては、補償装置を補償電流源とする。この場合、補償電流源は、バイポーラトランジスタの制御パスの２つの端子の一方と接続する。この結果、例えば、エミッタ電流が補償電流に重畳される。

また、他の態様においては、補償電流源をバイポーラトランジスタの制御パス上における第２の端子と接続する。

この補償電流源は、抵抗器と並列に接続する。したがって、本発明の一態様によれば、補償電流源は、制御パスの第２の端子と基準電源の端子との間に位置する。

この外、補償電流源をバイポーラトランジスタの制御パス上における第１の端子と接続することもできる。電気負荷が１つまたは複数のＬＥＤである場合には、補償電流源を、ＬＥＤ（複数のＬＥＤがある場合には、最もトランジスタ側のＬＥＤ）の正極と接続する。

補償電流源がない場合、バイポーラトランジスタの制御パス上に位置する第２の端子における負荷電流は、次式により計算される。
ＩＬＡＳＴ ＝ ＶＩ／ＲＩ − ＩＢＡＳＩＳ
ここで、ＩＬＡＳＴは、バイポーラトランジスタの制御パス上における第２の端子における負荷電流、ＶＩは基準電源、ＲＩは抵抗器における抵抗値、およびＩＢＡＳＩＳはバイポーラトランジスタの制御電流を、それぞれ意味する。

補償電流ＩＳＵＢ（この態様によれば、制御電流ＩＢＡＳＩＳに等しい）をバイポーラトランジスタの制御パス上における第２の端子を流れる電流に加えると、負荷電流は、正確に、ＩＬＡＳＴ ＝ ＶＩ／ＲＩとなる。

上記の説明から、負荷電流は、バイポーラトランジスタの制御電流から完全に独立していることが分かるはずである。

本発明の一態様によれば、バイポーラトランジスタの制御端子はベース端子であり、制御パスの第１の端子および第２の端子は、それぞれ、コレクタ端子およびエミッタ端子である。

基準電圧ＶＩおよび抵抗器の抵抗値ＲＩを正確に定めると、負荷電流をきわめて正確に調整することができる。

補償電流源が、ベース電流と正確に等しい値をもつ補償電流を与えるようにするため、または補償電流源を、事前に定義された割合で、ベース電流に正確に対応させるため、例えばカレントミラーを用いる。

本発明の一態様によれば、第１のカレントミラーは測定装置からなり、第２のカレントミラーは補償電流源からなる。これらのカレントミラーは互いに接続するのが好ましい。

上記の態様とは別に、差動オペアンプのような出力ステージをもつコンパレータを用い、かつカレントミラーの入力ステージを測定装置にする場合には、この測定装置は、前述のものとは異なる構成にするのが有利である。バイポーラトランジスタの制御電流は、対応するコンパレータの出力ステージとともに、正確に複製される。ついで、この複製された制御電流は、もう一つのカレントミラーの補償電流源として複製される。

本発明の一態様においては、両カレントミラーは、互いに反比例の伝達比を有する。すなわち、第１のカレントミラーの伝達比が１：ｎであるならば、第１のカレントミラーの伝達比がｎ：１となる。

これにより、負荷電流の正確さを犠牲にすることなく、消費電力とチップの表面積の節減を図ることができる。

本発明の他の態様においては、カレントミラーの代わりに、直列抵抗器を測定装置として用いる。計測する電流が、直列抵抗器の両端における電位差に変換され、計測電圧となる。ついで、測定電流から変換された測定電圧が、補償電流源（好ましい態様においては、補償抵抗器が直列に接続されたトランジスタ）の制御入力端子に印加される。好ましい態様の場合、測定装置を構成する直列抵抗器と、補償電流源の直列抵抗器は、同一の抵抗率を有する。

本発明の一態様においては、上記の電流源を複数個含む電流源回路が提供される。この電流源回路は、電源から電圧を供給するための出力端子と、帰還電圧が与えられる共通の帰還入力端子を有する電圧レギュレータを備えている。前記出力端子は、前記帰還電圧の関数として電源電圧（電源から与えられる）を出力する。

上記電流源回路に含まれる第１の電流源は、バイポーラトランジスタの制御パス上に第１の端子を有する。この第１の端子は、電気負荷を経由して、前記電圧レギュレータの出力端子と接続している。また、さらに少なくとも１つの追加電流源が、同様に、それぞれの電気負荷を経由して前記電圧レギュレータの出力端子と接続する第１の端子を有する。

電気負荷は、本発明に係る電流源回路（好ましくは集積回路として実現される）に含めることも、そうしないこともできる。後者の場合、電気負荷は、外部から各電流源に接続する。

いずれの場合も、各電流源の制御パスにおける第１の端子は、電圧レギュレータの共通の帰還入力端子と接続する。このように、共通の帰還入力端子と連絡する共通の帰還ラインを用いることにより、単純な回路構成により、複数の電気負荷に対して、効率的に給電することができる。

電流源と追加電流源のいずれか１つでも、電圧降下が小さすぎる場合には、共通の帰還入力端子における帰還電圧は引き下げられる。その結果、ＤＣ電圧レギュレータに対する共通の帰還入力も引き下げられる。電圧レギュレータは、帰還入力端子において再び適正な帰還電圧が得られるよう、その出力電圧が増加することによって、この低下した帰還電圧を補償する。

電流源回路が、数個の電流源を含む場合には、共通の帰還ラインに接続された複数の電流源のいずれかにおいて、電圧降下が小さすぎる場合には、共通の帰還ラインにおける電圧が引き下げられる。この結果、電圧レギュレータの共通の帰還入力電圧も引き下げられる。この帰還入力電圧の低下は、ＤＣ電圧レギュレータにおいて、帰還入力電圧が再び所望の設定値に戻るまで、その出力端子における電源電圧を増大させることによって補償される。

本発明の電流源回路は、簡単に、かつ小型で実現することができる。さらに、この電流源回路は、カスケード式に容易に拡張することができ、かつ全体としてどのような構造にすることもできる。

本発明による電流源回路は、電流回路を追加することなく、電流源を何個でも追加することができる。電流源の追加は、複数の半導体チップにわたってもよい。数個の追加電流源を用いる場合も、ただ１本の信号ライン（上記の共通の帰還ライン（帰還電圧が印加される））で足りる。

いくつかの異なるタイプの電気負荷（例えば、互いに異なるタイプのＬＥＤ（ＲＧＢ方式の色彩表現に必要な赤色、緑色、青色のＬＥＤ等））を駆動する場合には、上記のような共通の信号ラインが、各タイプの電気負荷にそれぞれ与えられるように、複数の電流源をグループ分けする。

本発明の一態様においては、コンパレータの第１の入力端子を、電流源における制御パスの第１の端子と接続する。また、コンパレータの第２の入力端子は、基準閾値電源と接続する。各電流源には、コンパレータの出力端子と接続された制御端子を有するトランジスタを１個設ける。このトランジスタにおける制御パスの端子は、前述の電圧レギュレータの共通帰還入力端子と接続する。各電流源は、同一の基準閾値電源に接続することも、互いに異なる基準閾値電源に接続することもできる。

コンパレータには、オペアンプを用いることができる。

上記の電気負荷は、１つまたは複数の発光ダイオードを直列に接続したものとすることができる。

本発明に係る電流源を含みうる電流源回路のいくつかの態様は、ドイツ国特許出願公開第１０２００５０２８４０３号（２００５年６月２０日出願）明細書に記載されている。本明細書においては、このドイツ国特許出願公開第１０２００５０２８４０３号明細書の全内容を引用する。

本発明に係る電流源回路は、発光ダイオードの電源回路、または白色またはＲＧＢ発光ダイオードを使うディスプレー装置のバックグラウンド照明用として用いるのが好ましい。

本発明の電流源に応用される原理は、上記のような用途において、特に有用である。すなわち、これまでに説明した、共通の帰還電圧ライン、高い正確性をもつ制御電流、補償電流と制御電流の正確な一致等の技術思想を用いれば、複数のＬＥＤを用いるディスプレー装置のバックグラウンド照明（いわゆるＬＥＤバックライト）において、多数の電気負荷を同時に作動させることができる。本発明に係る電流源回路は、好ましくは、テレビ受像機、モニタ装置、モバイル機器のディスプレー装置等に用いられる。

本発明に係る１つまたは複数の電流源回路は、上記以外にも、テレビ受像機のバックグラウンド照明（「テレビバックライト」とも呼ばれる）用発光ダイオードの電源装置に用いることができる。

本発明に係る原理の応用先は、上記のものに限られない。他の用途においても、十分な技術的効果を発揮することができる。

本発明の第１の実施形態に係る、補償電流源を含む電流源を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る、補償電流源を含む電流源を示す回路図である。 カレントミラーを用いた、図１に示す電流源の変形例に係る電流源を示す回路図である。 コンパレータが差動出力ステージをもつ、図３に示す電流源の変形例に係る電流源を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る、直列に挿入された抵抗器を含む電流源を示す回路図である。 本発明の第４の実施形態に係る、複数の電流源を含む電流源回路を示す回路図である。 本発明の第５の実施形態に係る、ただ１つの補償電流源を含む電流源回路を示す回路図である。

以下、添付の図面といくつかの実施形態を基に、本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る、バイポーラトランジスタ１，測定装置２，補償装置（補償電流源）３、および抵抗器４を含む電流源１０を示す回路図である。この電流源１０は、基準電源５およびコンパレータ６も含んでいる。コンパレータ６は、オペアンプである。

バイポーラトランジスタ１は、ベース端子Ｂで表される制御端子、制御パスの第１の端子（コレクタ端子Ｃで表される）、および制御パスの第２の端子（エミッタ端子Ｅで表される）を有している。１つまたは複数のダイオードが直列に接続された電気負荷（ＬＥＤ（発光ダイオード））Ｄ１，Ｄ２は、コレクタ端子Ｃに接続されている。したがって、電気負荷Ｄ１，Ｄ２は、電源電圧（ＶＤＤ）端子とコレクタ端子Ｃの間に位置する。抵抗器４（抵抗値ＲＩをもつ）は、エミッタ端子Ｅおよび基準電源端子Ｇに接続されている。

図１は、電流源１０の外に、すでに説明した電気負荷Ｄ１，Ｄ２および電圧レギュレータ６０も示している。コレクタ端子Ｃは、電圧レギュレータ６０の帰還入力端子に接続されている。電圧レギュレータ６０は、電源電圧（ＶＤＤ）端子に対して、電気負荷のための電源電圧を印加する。なお、電圧レギュレータ６０に電力を供給する電源は、図示していない。

測定装置２は、バイポーラトランジスタ１のベース端子Ｂとコンパレータ６の間に位置している。また、測定装置２は、補償電流源３の制御入力端子にも接続されている。なお、測定装置２は、電気負荷側においては、抵抗器４（バイポーラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅと基準電源端子Ｇの間に位置する）と並列に接続されている。一方、コンパレータ６は、基準電源５に接続された第１の（非反転）入力端子を備えている。基準電源５は、基準電圧ＶＩを与える。コンパレータ６の第２の（反転）入力端子は、バイポーラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅに接続されている。

本実施形態によれば、コレクタ端子Ｃと接続している電気負荷Ｄ１，Ｄ２に正確な負荷電流を供給することができる。電流源１０の負荷電流レベルは、基準電圧ＶＩにより調整することができる。

従来、ベース電流は、電気負荷に向かう出力電流（負荷電流）の波形を歪める原因となってきた。この場合、出力電流（ＩＬＡＳＴ）は、ＩＬＡＳＴ＝ＶＩ／ＲＩ−ＩＢＡＳＩＳと定義される。

しかし、本実施形態の場合、エミッタ端子側に、補償電流ＩＳＵＢが加えられるため、コレクタ端子側における負荷電流は、正確にＩＬＡＳＴ＝ＶＩ／ＲＩとなる。この結果、本実施形態におけるバイポーラトランジスタを含む電流源回路は、従来、電圧制御型の電界効果トランジスタによってしか実現できなかったのと同一の正確さで電流を供給することができる。

さらに、バイポーラトランジスタは、大きさが同一の電界効果トランジスタよりも安価なプロセスにより製造することができる。バイポーラトランジスタは、特に高電圧下での使用、および集積回路や離散トランジスタの製造に関連する高電圧プロセスに用いるのに適している。

図２に示す本発明の第２の実施形態に係る回路は、電気負荷側に接続される補償電流源３を用いる代わりに、コンパレータ６の基準入力を補償する。この回路のうち、図１に示す回路と共通する部分については、説明の繰り返しを避ける。

補償電流源３は、この実施形態には用いられていない。その代わりに、測定装置２の出力端子が、乗算器７を経由して、加算ノード８に接続されている。加算ノード８は、コンパレータ６の第１の入力端子と基準電源５の間に設けられている。乗算器７は、抵抗値ＲＩと基準電流とを乗じた電圧を与える。この電圧は、基準電圧に重畳され、コンパレータ６の設定値として事前に設定される。したがって、オペアンプであるコンパレータ６からつくり出される正の基準電圧は、図１に示す実施形態のそれとはわずかに異なる。乗算器７において得られる電圧（基準電圧に加算される電圧）の値は、制御電流によって誘起されるずれが、コレクタ端子Ｃの電気負荷側で正確に補償されるように計算される。

図２に示す実施形態は、図１に示すそれと比較して、電流を補償するために、補償電流源（パワー素子）を新たに設ける必要がないという利点を有する。

図３は、図１に示す電流源の変形例に係る電流源を示す回路図である。この変形例においては、回路の構成要素と有利な効果は、大部分同じである。したがって、これらについての説明は繰り返さない。

図３に示す実施形態が図１に示すそれと異なるのは、２つのカレントミラーＱ１，Ｑ２（第１のカレントミラー）およびＱ３，Ｑ４（第２のカレントミラー）を備えていることである。測定装置２および補償電流源３は、これらのカレントミラーから構成されている。特に、第１のカレントミラーＱ１，Ｑ２の一部であるカレントミラートランジスタＱ２は、コンパレータ６の出力側とバイポーラトランジスタ１のベース端子Ｂとの間に挿入されているが、このトランジスタＱ２が電界効果トランジスタである場合には、ゲート端子をコンパレータ６の出力側に接続する。同じくカレントミラートランジスタＱ２のドレーン端子はバイポーラトランジスタ１のベース端子Ｂと接続し、ソース端子は電源と接続する。このトランジスタＱ２は、カレントミラーの入力側にあると見なし、コンパレータ６の出力ステージと捉えることもできる。トランジスタＱ２のゲート端子には、もう１つのカレントミラートランジスタＱ１を接続する。一方、このトランジスタＱ１は、トランジスタＱ２と共通の電源に接続される制御パスを有しており、他方、測定装置２の出力にもなっている。トランジスタＱ１は、トランジスタＱ１，Ｑ２を併せたチャネル幅対チャネル長の比Ｗ／Ｌが１：ｎとなるように、トランジスタＱ２に合わせて寸法を調整する。

第２のカレントミラーＱ３，Ｑ４は、追加のトランジスタＱ４、およびこれとダイオード接続されたトランジスタＱ３からなっている。トランジスタＱ４とＱ３の各ゲート端子は、互いに接続される。また、両トランジスタのソース端子は、基準電源に接続する。トランジスタＱ１とＱ３の各ドレーン端子は互いに接続し、他方、トランジスタＱ４のドレーン端子は、バイポーラトランジスタ１のエミッタ端子Ｅに接続する。第２のカレントミラーＱ３，Ｑ４は、第１のカレントミラーＱ１，Ｑ２と同一の伝達速度を有する。すなわち、トランジスタＱ３およびＱ４間のチャネル幅対チャネル長の比Ｗ／Ｌも１：ｎである。このため、トランジスタＱ４のドレーン端子を流れる補償電流ＩＳＵＢは、バイポーラトランジスタ１のベース電流（すなわち、バイポーラトランジスタ１の制御電流）に正確に一致する。すなわち、２つのカレントミラーの伝達比が同一であるため、補償電流とベース電流が非常によく整合するとともに、半導体チップの面積が縮小され、かつ電力消費も節減される。

図４は、図３に示す電流源をさらに変形させた電流源を示す回路図である。この電流源においては、コンパレータの出力ステージが図３に示すものとは異なっている。すなわち、出力ステージであるトランジスタＱ２およびＱ６は、それぞれ、ＰＭＯＳトランジスタおよびＮＭＯＳトランジスタであり、相補型トランジスタの対をなしている。両トランジスタのドレーン端子は、バイポーラトランジスタ１のベース端子に接続されている。また、トランジスタＱ２およびＱ６のソース端子は、それぞれ、電源および基準電源に接続されている。コンパレータの出力ステージである２つのトランジスタＱ２，Ｑ６と同様にして、トランジスタＱ１，Ｑ５によって、デカップリングステージが形成される。測定電流は、トランジスタＱ１，Ｑ５のドレーン端子においてデカップリングされる。差動モード時における機能は別にして、図４に示す回路は、図３のそれに対応している。第２のカレントミラーＱ３，Ｑ４による電流の補償は、図３のそれと同様である。

図５は、本発明の第３の実施形態に係る電流源（第１の実施形態に係る電流源に変更を加えたもの）を示す回路図である。本実施形態においては、図１に示す測定装置に相当するものは、直列に挿入された抵抗器（直列抵抗器（ＲＳＮＳ））９である。すなわち、抵抗器９は、コンパレータ６の出力端子と、バイポーラトランジスタ１のベース端子Ｂとの間に挿入されている。抵抗器９の両端子間における電位差は、減算器１１によって測定され、差動増幅器１２の非反転入力端子に送られる。差動増幅器１２は、補償電流源である電界効果トランジスタ（補償トランジスタ）１３のゲート端子に印加される電圧を制御する。一方、電界効果トランジスタ１３は、電気負荷側においては、バイポーラトランジスタ１のエミッタＥに接続され、他方、補償抵抗器１４を介して基準電源端子Ｇにも接続されている。なお、補償トランジスタ１３と補償抵抗器１４の間の回路ノードは、差動増幅器１２の負の入力端子と接続している。

この結果、特に補償抵抗器１４が、直列抵抗器９と同一の抵抗率を有する場合には、高い正確性をもつ電流補償を実現することができる。

図６は、本発明の第４の実施形態に係る、例えば図１〜図５に示すような電流源を複数個含む電流源回路を示す回路図である。本実施形態に係る電流源回路は、制御された電源電圧ＶＤＤを供給する電圧レギュレータ５００を備えている。さらに、各負荷チャネルに共通の帰還入力（帰還電圧ＵＶ）も与えられる。電圧レギュレータ５００は電源（図示せず）と接続される。電圧レギュレータ５００では、帰還電圧ＵＶの関数として電源電圧ＶＤＤが生成され、出力される。

電気負荷のチャネルは、いくつも存在する。負荷チャネル１００，２００，３００，４００は、いずれも電気負荷Ｄ１，Ｄ２を有している。電気負荷Ｄ１，Ｄ２の一方の端子には、それぞれ、電源電圧ＶＤＤが印加される。もう一方の端子は、各負荷チャネルの電流源１０の要素であるバイポーラトランジスタ１のコレクタ端子Ｃに接続される。負荷チャネル１００，２００，３００，４００における各電流源１０の構成は、図１に説明したものと同一であるため、説明は繰り返さない。いずれの負荷チャネルにおいても、コレクタ端子Ｃは、コンパレータ１５の反転入力端子と接続される。コンパレータ１５の非反転入力端子には、基準閾値電圧ＶＣが与えられる。基準閾値電圧ＶＣのレベルは、電気負荷のタイプとその電気特性に応じて予め定められる。コンパレータ１５の出力は、電界効果トランジスタ１６の制御端子に与えられる。一方、４つの負荷チャネルのそれぞれにおける電界効果トランジスタ１６は、基準電源と、共通の帰還入力のための端子との間に位置している。

各負荷チャネルに共通の帰還電圧ＵＶは、電源電圧ＶＤＤを制御する。４つの電流源１０のいずれか１つでも電圧が低すぎる（すなわち、対応する負荷チャネルの基準閾値電圧ＶＣを下回る）場合には、帰還入力の電圧はわずかに低下する。しかし、この電圧の低下は、共通の帰還入力として本来の帰還電圧ＵＶが印加されるようになるまで電源電圧ＶＤＤが増大するよう、電圧レギュレータ５００によって補償される。

電圧レギュレータ５００は、例えば、バック型、ブースタ型もしくはバック／ブースタ型コントローラ、またはチャージポンプとすることができる。通常のシリーズレギュレータも用いることができる。

本実施形態に係る電流源回路は、簡単な回路構成でありながる、負荷チャネルをカスケード式に追加して連結することができる。すなわち、電流源は、特別に電流回路を設けることなく、いくつでも追加することができる。本実施形態の有利な効果は、各電流源ブランチを互いにカップリングするのに、ただ１本の共通の信号ラインで足りるということである。

図７は、図１に示す電流源の代替回路である。図１と図７に示す２つの回路は、多くの点で同一であるため、これらについては説明を繰り返さない。図１と比較すると、図７に示す電圧レギュレータ６０の入力端子は、バイポーラトランジスタ１のコレクタ端子Ｃではなく、ベース端子Ｂに接続している。

電圧レギュレータ６０の第１の入力端子はコンパレータと接続しており、第２の入力端子には、基準閾値電圧ＶＢが与えられる。コンパレータの出力は、トランジスタを経由して、図６に示すような共通の信号ラインへ送られる。本実施形態の回路構成によれば、例えばＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、電源電圧ＶＤＤを生成することができる。

１ バイポーラトランジスタ
２ 測定装置
３ 補償電流源
４ 抵抗器
５ 基準電源
６ コンパレータ
７ 乗算器
８ 加算ノード
９ 直列抵抗器
１０ 電流源
１０’ 電流源
１１ 減算器
１２ コンパレータ
１３ 補償トランジスタ
１４ 補償抵抗器
１５ コンパレータ
１６ 電界効果トランジスタ
６０ 電圧レギュレータ
１００ 負荷チャネル
２００ 負荷チャネル
３００ 負荷チャネル
４００ 負荷チャネル
５００ 電圧レギュレータ
Ｂ ベース端子
Ｃ コレクタ端子
Ｄ１ 電気負荷（ＬＥＤ）
Ｄ２ 電気負荷（ＬＥＤ）
Ｅ エミッタ端子
Ｇ 基準電源端子
ＩＢＡＳＩＳ 制御電流
ＩＳＵＢ 補償電流
ＲＩ 抵抗値
ＲＳＮＳ 直列抵抗器
ＶＢ 基準閾値電圧
ＶＣ 基準閾値電圧
ＶＩ 基準電圧
ＶＤＤ 電源電圧

Claims (10)

1. 制御端子および制御パスを有するバイポーラトランジスタ（１）と、
   前記バイポーラトランジスタ（１）の制御パス上にあって、電気負荷（Ｄ１）と接続される第１の端子と、
   抵抗器（４）経由で基準電源端子と接続される第２の端子と、
   前記バイポーラトランジスタ（１）の制御端子に接続され、この接続端子に送られる制御電流を測定する測定装置（２）と、
   前記バイポーラトランジスタ（１）の制御電流が前記制御パス上に位置する第１の端子において補償されるように、前記測定装置（２）およびバイポーラトランジスタ（１）に接続された補償電流源（３）と、を備え、
   前記抵抗器（４）は、前記補償電流源（３）と並列に接続されることを特徴とする電流源（１０）。
2. 基準電圧（ＶＩ）が印加される第１の入力端子と、前記制御パスの第２の端子に接続された第２の入力端子と、前記バイポーラトランジスタ（１）の制御端子と接続された出力端子とを有するコンパレータ（６）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電流源。
3. 前記コンパレータ（６）の第１の入力端子および基準電源（５）の間に位置し、かつ前記測定装置（２）に接続された補償装置（７，８）をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電流源。
4. 前記測定装置（２）と補償電流源（３）は、互いに接続されたカレントミラー（Ｑ１，Ｑ２；Ｑ３，Ｑ４）をなすことを特徴とする請求項１に記載の電流源。
5. 前記測定装置（２）は、互いに構成が異なるカレントミラー（Ｑ１，Ｑ２；Ｑ５，Ｑ６）からなることを特徴とする請求項４に記載の電流源。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の電流源を複数個備える電流源回路であって、
   帰還電圧（ＵＶ）が与えられる共通の帰還入力端子、および前記帰還電圧（ＵＶ）の関数として電源電圧（ＶＤＤ）を出力する出力端子を有する電圧レギュレータ（５００）と、
   前記制御パス上に位置する第１の端子が、電気負荷（Ｄ１，Ｄ２）を経由して前記電圧レギュレータ（５００）の出力端子と接続されるようになっている電流源（１０）と、
   前記制御パス上に位置する第１の端子が、追加の電気負荷（Ｄ１，Ｄ２）を経由して前記電圧レギュレータ（５００）の出力端子と接続されるようになっている少なくとも１つの追加電流源（１０）とを備え、
   前記バイポーラトランジスタの制御パス上における電流源および各追加電流源（１０）の第１の端子は、前記電圧レギュレータ（５００）の共通の帰還入力端子と接続されるようになっており、
   前記電流源および各追加電流源は、前記バイポーラトランジスタ（１）における制御パス上に位置する第１の端子と接続された第１の入力端子および基準閾値電圧（ＶＣ）が印加される第２の端子を有するコンパレータ（１５）と、前記コンパレータ（１５）の出力端子に接続された制御端子および前記電圧レギュレータ（５００）の共通の帰還入力と接続された端子を含む制御パスを有するトランジスタ（１０）とを備えるようになっている電流源回路。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の電流源を複数個備える電流源回路であって、
   帰還電圧（ＵＶ）が与えられる共通の帰還入力端子、および前記帰還電圧（ＵＶ）の関数として電源電圧（ＶＤＤ）を出力する出力端子を有する電圧レギュレータ（５００）と、
   前記制御パス上に位置する第１の端子が、電気負荷（Ｄ１，Ｄ２）を経由して前記電圧レギュレータ（５００）の出力端子と接続されるようになっている電流源（１０）と、
   前記制御パス上に位置する第１の端子が、追加の電気負荷（Ｄ１，Ｄ２）を経由して前記電圧レギュレータ（５００）の出力端子と接続されるようになっている少なくとも１つの追加電流源（１０）とを備え、
   前記バイポーラトランジスタの制御パス上における電流源および各追加電流源（１０）の第１の端子は、前記電圧レギュレータ（５００）の共通の帰還入力端子と接続されるようになっており、
   前記電流源および各追加電流源は、前記バイポーラトランジスタ（１）における制御端子と接続された第１の入力端子および基準閾値電圧（ＶＢ）が印加される第２の端子を有するコンパレータ（１５）と、前記コンパレータ（１５）の出力端子に接続された制御端子および前記電圧レギュレータ（５００）の共通の帰還入力と接続された端子を含む制御パスを有するトランジスタ（１６）とを備えるようになっている電流源回路。
8. 前記電気負荷（Ｄ１，Ｄ２）は、少なくとも１つの発光ダイオード、または直列に接続した複数の発光ダイオードからなる請求項６または７に記載の電流源回路。
9. ディスプレー装置のバックグラウンド照明用発光ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）に対して給電するための請求項６〜８のいずれかに記載の一または複数の電流源回路の使用。
10. テレビ受像機のバックグラウンド照明用の発光ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）に対して給電するための請求項６〜８のいずれかに記載の一または複数の電流源回路の使用。

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