JPH0714717U - 温度補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランジスタの温度補償を行う温度補償回路
において、トランジスタ回路に温度補償素子を付加して
も、その温度補償素子によるレベルシフト分の影響をな
くした温度補償回路を提供することを目的とする。 【構成】 トランジスタＴのベースにこのトランジスタ
Ｔの温度係数と実質的に同じ温度係数を有する２個直列
接続の第１半導体素子Ｄ１，Ｄ２を接続し、トランジス
タＴのエミッタにはそのトランジスタＴの温度係数と実
質的に同じ温度係数を有するとともに第１半導体素子Ｄ
１，Ｄ２のほぼ２倍の順方向電圧降下を有するような第
２半導体素子Ｄ３を接続し、かつトランジスタＴ、第１
半導体素子Ｄ１，Ｄ２及び第２半導体素子Ｄ３は同じ温
度雰囲気下に置くように構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はトランジスタの温度補償を行う温度補償回路に関し、特に調光回路に おいてトランジスタによる光量調節で温度依存性をなくした温度補償回路に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来のトランジスタの温度補償回路の一例を示す構成図である。この図 において、Ｔはｐｎｐタイプのトランジスタであり、そのエミッタは電源の電圧 Ｖ_A に接続され、コレクタは負荷Ｌを介して接地されている。電圧Ｖ_A とトラン ジスタＴのベースとの間にはダイオードＤと抵抗Ｒ１とが直列に接続されている 。また、トランジスタＴのベースとアースとの間には抵抗Ｒ２が接続されている 。ここで、ダイオードＤがトランジスタＴの温度補償用の素子である。

【０００３】 トランジスタＴには温度係数Ｋ_T があり、たとえば−２ｍＶ／℃程度の負の値 を有している。したがって、トランジスタＴの周囲温度又は動作温度が上昇する と、トランジスタＴのベース電圧が同じでもその動作点であるベース・エミッタ 間電圧Ｖ_BEが減少するため、その分コレクタ電流が増えることになる。このトラ ンジスタＴの温度係数Ｋ_T の影響を打ち消すためにトランジスタＴと同じ温度特 性を有するダイオードＤが設けられている。

【０００４】 ここで、トランジスタＴのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEについて、温度係数を 考慮した計算式をたててみると、以下のようになる。 Ｖ_BE−Ｋ_T ＝Ｖ_F −Ｋ_D ＋Ｖ_R ・・・（１） ここで、Ｖ_F はダイオードＤの順方向電圧降下、Ｋ_D はダイオードＤの温度係数 、Ｖ_R は抵抗Ｒ１の電圧降下である。

【０００５】 トランジスタの温度係数Ｋ_T とダイオードＤの温度係数Ｋ_D とは一般に負の温 度係数を有し、それらの値もほぼ同じ値を有しているので、トランジスタＴのベ ース・エミッタ間電圧Ｖ_BEの式からはそれらの係数をなくすことができる。すな わち、式（１）から電圧Ｖ_BEは Ｖ_BE＝Ｖ_F ＋Ｖ_R ・・・（２） で表すことができ、トランジスタＴの温度に依存するファクタは消えることにな る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、トランジスタＴの温度係数Ｋ_T による影響をなくすためにダイオード Ｄを付加したが、今度は、式（２）から明らかなように、ダイオードＤの電圧降 下Ｖ_F の値が残ることになり、トランジスタＴのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEか ら見れば常に、ダイオードＤによる電圧降下分だけレベルシフトされていること になる。

【０００７】 ここで、このトランジスタ回路において、抵抗Ｒ１の値を微調整してトランジ スタＴのコレクタ電流をコントロールしようとするとき、ダイオードＤによるレ ベルシフトが初めから存在するため、コントロールの幅が狭くなるという問題点 があった。

【０００８】 本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、トランジスタ回路に温度 補償素子を付加しても、その温度補償素子のレベルシフト分の影響をなくした温 度補償回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案では上記課題を解決するために、トランジスタの温度補償を行う温度補 償回路において、トランジスタのベースに接続され、前記トランジスタの温度係 数と実質的に同じ温度係数を有する２個直列接続の第１半導体素子と、トランジ スタのエミッタに接続され、前記トランジスタの温度係数と実質的に同じ温度係 数を有するとともに、前記第１半導体素子のほぼ２倍の電圧降下を有する第２半 導体素子と、を有することを特徴とする温度補償回路が提供される。

【００１０】

【作用】

上述の手段によれば、トランジスタ、第１半導体素子及び第２半導体素子は同 じ温度雰囲気下に置かれており、トランジスタが有する温度係数に対しては、ト ランジスタとほぼ同じ温度係数を有する第１半導体素子の１つがこれらの温度依 存性をキャンセルし、この第１半導体素子の１つが有するレベルシフトの課題に 関しては、第１半導体素子の他の１つとこの第１半導体素子のほぼ２倍の電圧降 下を有する第２半導体素子とがレベルシフト分をキャンセルしている。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本考案の温度補償回路の構成を示す図である。図において、Ｔはｐｎｐ タイプのトランジスタである。このトランジスタＴのベースと電源の電圧Ｖ_A と の間にはダイオードＤ１及びＤ２と抵抗Ｒ１とが直列に接続されている。トラン ジスタＴのエミッタはダイオードＤ３を介して電源の電圧Ｖ_A に接続され、コレ クタは負荷Ｌを介して接地されている。また、トランジスタＴのベースとアース との間には抵抗Ｒ２が接続されている。

【００１２】 ここで、ダイオードＤ１及びＤ２はトランジスタＴの温度係数と同じ負の温度 係数を有する半導体素子であり、ダイオードＤ３はダイオードＤ１及びＤ２と同 様トランジスタＴの温度係数と同じ負の温度係数を有し、かつ順方向電圧降下が ダイオードＤ１又はＤ２の順方向電圧降下のほぼ２倍の値を有する半導体素子で ある。このような特性を有するダイオードＤ３としては、発光ダイオードを使用 することができるが、逆方向電圧降下で同じような特性を有する他の半導体素子 でもよい。

【００１３】 ここで、トランジスタＴのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEについて、温度係数を 考慮した計算式を考えると、以下のようになる。 Ｖ_BE−Ｋ_T ＝Ｖ_E −Ｖ_B ・・・（３） Ｖ_E ＝Ｖ_A −（Ｖ_F2−Ｋ_D ） ・・・（４） Ｖ_B ＝Ｖ_A −２（Ｖ_F1−Ｋ_D ）−Ｖ_R ・・・（５） Ｖ_BE−Ｋ_T ＝２Ｖ_F1−Ｖ_F2−Ｋ_D ＋Ｖ_R ・・・（６） ここで、Ｋ_T はトランジスタＴの温度係数、Ｖ_E はトランジスタＴのエミッタ電 圧、Ｖ_B はトランジスタＴのベース電圧、Ｖ_A は電源電圧、Ｖ_F1はダイオードＤ １及びＤ２の順方向電圧降下、Ｋ_D はダイオードＤ１、Ｄ２及びＤ３の温度係数 、Ｖ_F2はダイオードＤ３の順方向電圧降下、Ｖ_R は抵抗Ｒ１の電圧降下である。

【００１４】 トランジスタの温度係数Ｋ_T は一般に、たとえば−２ｍＶ／℃程度の同じ負の 温度係数を有しており、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の温度係数Ｋ_D もこれとほ ぼ同じ温度特性を有するものが選択される。したがって、式（６）からは、これ らトランジスタの温度係数Ｋ_T 及びダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３の温度係数Ｋ_D を消去することができ、この結果、式（６）は Ｖ_BE＝２Ｖ_F1−Ｖ_F2＋Ｖ_R ・・・（７） と書き直すことができる。これにより、トランジスタ回路から温度係数の影響を キャンセルできることになる。

【００１５】 また、式（７）のダイオードＤ１及びＤ２の順方向電圧降下Ｖ_F1及びダイオー ドＤ３の順方向電圧降下Ｖ_F2に注目してみると、ダイオードＤ３の順方向電圧降 下Ｖ_F2をダイオードＤ１及びＤ２の順方向電圧降下Ｖ_F1の２倍の値に設定してや ることにより、これらの順方向電圧分を式（７）から消去することができる。つ まり、式（７）は Ｖ_BE＝Ｖ_R ・・・（８） となる。したがって、これらダイオードＤ１、Ｄ２及びＤ３が回路に挿入される ことによる順方向電圧降下分のレベルシフトの影響をキャンセルすることができ るようになる。

【００１６】 上述のように、ダイオードＤ１、Ｄ２及びＤ３をトランジスタＴと同じ温度係 数を有するものとし、かつダイオードＤ３をダイオードＤ１及びＤ２の２倍の順 方向電圧降下を有するものにすることにより、トランジスタＴの温度補償ができ るとともに、その温度補償のために挿入した素子のレベルシフトに関する不具合 をも一挙に解消することができる。

【００１７】 図２は本考案の温度補償回路を適用した調光回路の構成を示す図である。図に おいて、１はランプであり、たとえば視力検査装置の視標を照明するのに使用さ れる。このランプ１はトライアック２及びチョークコイル３を介して交流電源４ に接続されている。トライアック２にはこれがスイッチング制御されるときに発 生するサージ電圧を吸収するためのサージ電圧保護素子５が並列に接続されてい る。トライアック２のゲートにはダイオード６、抵抗７及びパルストランス８か ら成るゲートトリガ回路が接続されている。

【００１８】 トライアック２の両端子はブリッジ整流器９の交流入力端子に接続され、その 直流出力端子は抵抗１０及びツェナーダイオード１１より構成される定電圧回路 に接続されている。この定電圧回路の出力は抵抗１２、ユニジャンクショントラ ンジスタ１３、ゲートトリガ回路のパルストランス８、抵抗１４及びコンデンサ １５によって構成される発振回路に接続される。

【００１９】 トランジスタＴのコレクタはこの発振回路の抵抗１４に接続され、エミッタは ダイオードＤ３及び抵抗１６を介して定電圧回路の出力に接続されている。ダイ オードＤ３と抵抗１６との電圧Ｖ_A を有する接続点はダイオードＤ１及びＤ２と 抵抗Ｒ１とを介してトランジスタＴのベースに接続され、その抵抗Ｒ１と並列に 照明ランプ１からフィードバックされた光量を検知するＣｄＳ（硫化カドミウム ）１７が接続されている。さらに、トランジスタＴのベースには、抵抗Ｒ２と照 明ランプ１の光量を調節する可変抵抗１８とが直列に接続されている。

【００２０】 ランプ１は、トライアック２によって通電開始される位置、すなわち位相を制 御することにより、光量が制御される。その位相を制御するゲート信号は、ユニ ジャンクショントランジスタ１３による発振回路とゲートトリガ回路とによって 与えられる。発振回路によるトライアック２のトリガ信号はトランジスタＴのコ レクタ電流の大きさによって位相が決められる。このコレクタ電流は抵抗Ｒ１及 びＣｄＳ１７と抵抗Ｒ２及び可変抵抗１８とによる電圧Ｖ_A の分圧比によって決 められ、ランプ１の光量の初期設定は可変抵抗１８によって決められる。

【００２１】 ここで、たとえば、ランプ１の光量が増加した場合、ＣｄＳ１７はこれを受け てその抵抗値が小さくなる。すると、トランジスタＴのベース電流が減少するの でそのコレクタ電流も減少し、コンデンサ１５への充電時間が長くなり、トライ アック２のトリガ位相が遅れて、ランプ１の光量を減少させるよう作用する。逆 に、ランプ１の光量が減少してきたときには、トリガ位相を進ませるように作用 して、結果的にランプ１の光量を一定に保つようにしている。

【００２２】 調光回路では、ランプ１が近くにある場合はそのランプ１による発熱や、ラン プ１をスイッチング制御するトライアック２の発熱が大きい。このため、使用開 始時にある値の照度が得られるように調節しても、従来ではトランジスタＴの動 作点が温度上昇とともに移動して、コレクタ電流を多く流すようになり、これに よってコンデンサ１５への充電時間が速くなり、トライアック２のトリガ位相が 進んでランプ１の照度が大きくなるよう変化したが、ダイオードＤ１、Ｄ２及び Ｄ３による温度補償回路によって、そのような発熱による温度変化の影響をなく すことができる。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案では、トランジスタの温度補償を行う温度補償回路 において、トランジスタのベースにこのトランジスタの温度係数と実質的に同じ 温度係数を有する２個直列接続の第１半導体素子を接続し、トランジスタのエミ ッタにはそのトランジスタの温度係数と実質的に同じ温度係数を有し、かつ第１ 半導体素子のほぼ２倍の電圧降下を有するような第２半導体素子を接続するよう 構成したので、トランジスタの温度補償に加え、トランジスタ回路に温度補償素 子を付加したことによる影響をなくすことができたので、トランジスタをコント ロールし難いということはなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の温度補償回路の構成を示す図である。

【図２】本考案の温度補償回路を適用した調光回路の構
成例を示す図である。

【図３】従来のトランジスタの温度補償回路の一例を示
す構成図である。

【符号の説明】

Ｔ トランジスタ Ｄ１，Ｄ２ ダイオード（第１半導体素子） Ｄ３ ダイオード（第２半導体素子） １ ランプ ２ トライアック １３ ユニジャンクショントランジスタ １７ ＣｄＳ（硫化カドミウム）

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランジスタの温度補償を行う温度補償
   回路において、 トランジスタのベースに接続され、前記トランジスタの
   温度係数と実質的に同じ温度係数を有する２個直列接続
   の第１半導体素子と、 トランジスタのエミッタに接続され、前記トランジスタ
   の温度係数と実質的に同じ温度係数を有するとともに、
   前記第１半導体素子のほぼ２倍の電圧降下を有する第２
   半導体素子と、 を有することを特徴とする温度補償回路。
2. 【請求項２】 前記第１の半導体素子はダイオードで構
   成したことを特徴とする請求項１記載の温度補償回路。
3. 【請求項３】 前記第２の半導体素子は発光ダイオード
   で構成したことを特徴とする請求項１記載の温度補償回
   路。