JPS58172723A - ２端子形定電流回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２端子形定−流回路に係り、特に電源電圧に影
響されず、高精度とするのに好適な構成の２端子形定電
流回路に関するものである。

従来の定電流回路は、第１図に示すように、基準電圧発
生部１、誤差増幅器２、電流増幅部３および基準抵抗器
４より構成してあって、基準電圧発生部１で発生した基
準電圧と基準抵抗器４での電圧降下が等しくなるように
誤差増幅部２で電流増幅部３を制御し、９荷５に流れる
電流を一定にするようにしである。

しかし、第１図に示す構成の定電流回路は、高精度であ
るが、直流電源６の電圧が変動すると、自己消費電流が
変動するとともに、低い電源電圧では動作しにくいとい
う欠点を有する。また、負荷５の一方の端子は直流電源
６の正側に接続する必要があり、負荷５の他方の端子を
直流電源６の負側に共通接続することができないという
問題がある。

第２図は従来の２端子構成の定電流回路の原理回路図で
、ｒ４２図では接合形電界効果トランジスタ７を用いた
構成としであるが、精度が侍にくいという欠点がある。

なお、５は負荷、６は直流電源である。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的とする
ところは、電源電圧や温度の変動に影響されず高精度の
ものとすることができる２端子形定電流回路を提供する
ことにある。

本発明の特徴は、基準電圧発生部、電流増幅部および上
記基準電圧発生部で発生した基準電圧と基準抵抗器での
電圧降下が等しくなるように上記電流、増幅部を制御す
る誤差増幅部の各部回路に流れる電流を上記基準抵抗器
を流れる電流値に比例するように定める電流分配部を具
備した構成とした点にある。

以下本発明を第３図、第４図に示した実施例および第５
図を用いて詳細に説明する。

ここに、第１図を２端子構成とする場合、基準電圧発生
部１や誤差増幅部２などの消費電力が直流電源６の電圧
や温度によって変動することが障害となる。ところで、
単に基準電圧発生部１や誤差増幅部２を流れる電流を定
電流化しようとすると、別に基準電圧部を設けなければ
ならず、さらにその消費電流を定電流制御することが必
要となり、回路が非常に複雑になる。また、基準電圧発
生部１で発生する一定の基準電圧を用いて基準電圧発生
部１などの消費電流を一定にしようとすると、電源電圧
投入時に起動しないという問題を生ずる。すなわち、電
源投入時点では、基準電圧は当然Ｏｖであるから、基準
電圧に比例して流れる基準型１圧発生部１の電流も零で
あり、基準電圧がＯＶにとどまったままとなシ起動しな
い。この場合、基準電圧発生部１を流れる電流の定電流
回路に並列抵抗を付加するようにすれば起動可能となる
が、このようにすると、電源電圧の変動とともに並列抵
抗を流れる電流が変化し、高精度化をはかることができ
なくなる。そこで、本発明においては、上記したように
、電流分配部を設けて基準抵抗器以外の各部回路に流れ
る電流を上記基準抵抗器を流れる電流値に比例するよう
に定める構成として、高精度の２端子形定電流回路とし
た。

第３図は本発明の２端子形定電流回路の一実施例を示す
ブロック図である。第３図において、６は電流電源、５
は負荷、８は２端子形定電流回路で、これは、基準電圧
発生部１、誤差増幅部２、電流増幅部３、基準抵抗器４
、電流分配部９および起動抵抗器１０から構成してあり
、直流電源６に対して負荷５と直列に接続しである。

電流分配部９は、基準電圧発生部ｌを流れる電流Ｔｎと
誤差増幅部２を流れる電流■ムとを基準抵抗器４を流れ
る電流ＩＩＩに比例するように分配する回路で、上記を
式で示せば、 ＩＲ＝ＫＲＸＩＳ　　　　　　　・・・・・・・・・（
１）Ｉム＝にムＸＩｓ　　　　　　　・・・・・・・・
・（２）ここに、ＫＲ、にム；比例常数 となる。なお、全電流をＩｔとすれば、Ｉ　ｒ＝　Ｉ　
ｓ　＋　Ｔ　Ｒ十Ｉ　Ａ　　　　−＝”・（３）となり
、Ｉｓは基準電圧発生部１で発生する基準箱、圧をｖＲ
とすれば、 Ｔ　ｓ　Ｘ　Ｒ，ｓ　＝　Ｖ　ｖｔ　　　　　　　・・
・−−（４）ここに、Ｒ８；基準抵抗器４の抵抗値 となるように制御されているから、（１）〜（４）より
、Ｉ　Ｔ＝　Ｉ　ｓ　（１＋ＫＲ＋Ｋ　ａ　　）が得ら
れる。ところでＶｆｌ、ＫＡ、Ｋｎ、Ｒｓは、すべて定
数であるから、全電流１丁が一定値となり、制御されな
い電流路が皆無となり、電源電圧に影響されない２端子
定電流回路が得られる。

また、起動時には、起動抵抗器１０を流れる電流が電流
分配部９により分配されるので、起動不良を起す恐れが
ない。なお、起動抵抗器１０に流す電流ＩＬは、ＩＬ＜
ＩＴとなるように制限するが、これは容易に実現できる
。

第４図は第３図の具体的回路の一実施例を示す回路図で
ある。基準電圧発生部１は、集積化に適した回路構成と
してあり、温度補償のためのトランジスタＱｌｌ、Ｑ１
２、抵抗器Ｒ１３および抵抗器Ｒ１１，Ｒ１２にかかる
電圧が等しくなるように制御しているシリコントランジ
スタＱ１３〜Ｑ１７からなる増幅器などからなっている
。これは公知の定電圧回路であり、一定の基準電圧ＶＲ
をンリコンのバンドギャップ約１．２ｖに選ぶと、Ｖｎ
の温度係数が零となる周知の回路構成としである。なお
、電流は電流分配部９のトランジスタＱ９３およびＱ９
４のコレクタから２経路で供給される。

誤差増幅部２は、トランジスタＱ２１〜Ｑ２５からなる
１段の差動増幅器であり、基準電圧Ｖｍと基準抵抗器４
での電圧降下■８・Ｒ８とが等しくなるように電流増幅
部３を制御している。

電流増幅部３は、ダーリントン接続したｎｐｎトランジ
スタＱ３１．Ｑ３２と発振防止のためのコンデンサＣ３
とから構成しである。

電流分配部９は、ベースおよびエミッタをそれぞれ共通
接続としたトランジスタＱ９１〜Ｑ９４より構成してあ
り、各トランジスタＱ９１−Ｑ９４のエミッタ面積に比
例した電流吸込み源として動作するカレントミラー回路
と１・゛である。基準抵抗器４を流れる電流Ｉｓはトラ
ンジスタＱ９１に流。

れ、トランジスタＱ９２〜Ｑ９４のコレクタｔａはそれ
ぞれＩｓに比例した電流となるようになっている。

バイアス部１１は、トランジスタＱ９２のコレクタ電流
に比例した電流源を得るためのもので、トランジスタＱ
１１２でトランジス９Ｑ９２のコレクタ電流を検出し、
トランジスタＱ１１１および誤差増幅部２のトランジス
タＱ２１のコレクタ電流をトランジスタＱ９２のコレク
タ電流に比例させており、また、トランジスタＱ　１１
３　、Ｑ１１４はダイオード接続としたトランジスタで
、電流増幅部３のトランジスタＱ３１のコレクタ電流と
トランジスタＱ１１１のコレクタ電流との差を７２イバ
スする。逆の表現をすれば、トランジスタＱ１１３．Ｑ
１１４とＱ３１を流れる電流の和がトランジスタＱ１１
２を介してトランジスタＱ９２に流れるコレクタ電流に
比例するようにしである。

起動抵抗器１０は、トランジスタＱ３２のコレクタ・エ
ミッタ間に接続しである。

次に定常状態における動作について説明する。

基準電圧発生部１で発生した一定の基準電圧ＶＲと基準
抵抗器４における電圧降下との差を誤差増幅部２で検出
し、その差が零になるように電流増幅部３を制御する。

したがって、前述の（４）式が成立する。そして全電流
ＩＴは、 ＩＴ　−Ｌｔ　＋　Ｉ　ｌ１２＋　Ｉｏｓ　＋　ＩＯ２
＋　Ｔ１１４＋　Ｉ３１　＋　Ｉｚｔ　＋　Ｉ２ｓ・・
・・・・・・・（６） ここに、■。、〜Ｉ９４＋　ｌ１１４＋　ｌ３１＋　Ｉ
ｔ２＊　Ｉ２ｇはそれぞれトランジスタＱ９１〜Ｑ９４
゜ Ｑ１１４．Ｑ３１．Ｑ２２．Ｑ２３の コレクタ電流。

で表わすことができる。ここで、 １１１４＋ｌ３１＝Ｉｌ１１　　　　　　　　・・・・
・・・・・（７）■２□＋ｒｚｓ−Ｌ＋　　　　　　　
　・・・・・・・・・（８）ここに、ｒｌｌｌ＋　Ｉ２
１；それぞれトランジスタＱｌｌｌ、Ｑ２１のコレ クタ電流。

であり、トランジスタＱ１１１１．Ｑ１１２．Ｑ２１の
カレントミラー効果によりｌｌ１ｌ＋　ＩｎはＩ’ｌＨ
（トランジスタＱ９２のコレクタ電流）に比例するので
、 １１１ｔ”ＫＬ×Ｌｘ　　　　　　　　・・・・・・・
・・（９）Ｉ、、＝に、ＸＩ、２　　　　　　　　　　
・・・・・・・・・（１０）ここに％　Ｋ（＋　Ｋｆ　
　；それぞれ比例常数となる。したがって、（６）式は
、 Ｉｔ＝　Ｉｏｔ＋Ｌｔ　（１’＋に＋＋Ｋｔ　）＋ＩＱ
３　＋　１９４・・・・・・・・・ａυ となり、電流分配部９で全電流Ｉｔが定まる。

そしてｌ１１２〜ｌ１１４　は、トランジスタＱ９１の
コレクタ電流（＝Ｉ［！１に従属して定まるので、Ｔｓ
が一定値になるように制御すれｉｒ、■τも一定値に制
御される。したがって、高精度の定電流特性を達成でき
る。

また、電流投入時においては、起動抵抗器１０に直流電
源６の電圧ｖ８に近い電圧が印加され、Ｉｔ、　＝　Ｉ
Ｔ　＝Ｖｌｌ　／Ｒ＋ｏ、（Ｒｔｏは起動抵抗器１０の
抵抗値）の噴流が流れ、トランジスタＱ９１〜Ｑ９４の
コレクタにはＩｔに比例した電流が流れるので、各回路
部の電圧が上昇し、直ちに定常状態に入る。したがって
、起動不良を起す恐れがない。

さらに、起動抵抗器１０が電流増幅部３に対して並列的
に接続しであるので、電流増幅部３が起動時にオフ状態
にあっても、起動抵抗器１０を流れる電流値に比例して
他の回路へ電流分配部９より電流が配分される。この結
果、各回路部分の電流バランスが崩れることなく能動状
態に入ることができる。各回路部分が動作し始めると、
起動抵抗器１０と電流増幅部３を流れる和電流が他の回
路に電流分配部９より再配分されるので、確実な起動が
できる。この理由は、電流分配部９が定常状態よりも２
〜３桁低い電流値においても、電流値の配分比を保つ回
路構成（カレントミラー回路）となっているからである
。なお、確実に起動させる条件は、最初に起動抵抗器１
０を流れる電流がほぼ比例配分され、電流増幅部３が能
動状態になることであり、起動時には厳密に電流を維持
する必要はない。

さらに、電源％＋１圧が紙上とも動作するようになって
いる。すなわち、基準電圧発生部１で発生する基準電圧
ＶＲＯ値を約１，２■と低い値に選ぶとともに、抵抗器
Ｒ１１，Ｒ１２にかかる電圧が等しくなるようにトラン
ジスタＱｌｌ〜Ｑ１７よりなる増幅器で制御するように
しており、電流供給は電流分配部９の電流吸込み源から
行い、基準電圧発生部ｌを差動増幅構成とすることを可
能としており、また、電流増幅部３は、トランジスタＱ
３１のコレクタとトランジスタＱ３２のコレクタとを共
通接続とせず、ダイオード接続したトランジスタＱ１１
３．Ｑ１１４によりトランジスタの順方向電圧２個分だ
け高い電圧源から電圧を供給するようにしてあり、これ
らにより第５図に示すように、約２ｖの低い電源電圧か
ら良好な定電流特性が得られる。そして全電流Ｉｔの電
圧係数は数ｐｐｍ／Ｖとすることができる。

また、回路を構成する素子は、第４図に示すように、ト
ランジスタが大部分でアシ、シかも、絶対値を必要とす
る抵抗器は、基準抵抗器４のみであり、集積化に適１．
シた構成となっている。

上記したように、本発明の実施例によれば、すべての電
流経路を流れる電流の比が電流分配部９で定まるので、
基準抵抗器４での電圧時１が一定値になるように制御す
ることにより高精度の定電流特性をもつものとすること
ができる。また、起動抵抗器１０を電流増幅器３に対し
て並列的に接続しであるから、起動不良を起す恐れがな
い。さらに、低い電源電圧から定電流特性を得ることが
できる。

それに、２端子構成としであるから、一定電流で駆動し
たい負荷と単に直列接続すればよく、３端子構成の定電
流回路の如く、直流電源の極性を考慮する必要がなくな
る。

ナオ、起動抵抗器１ｏを電界効果トランジスタに代えて
もよく、同一の効果が得られる。

以−ト説明したように、本発明によれば、電源電圧や温
度の変動に影響されないので高精度の定電流特性のもの
とすることができ、また、低い１１Ｌｄ電圧から定電流
特性が得られ、さらに、二端子構成としであるから負荷
と単に直列接続すればよいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の３端子形定電流回路の１０２２図、第２
図は従来の接合形電界効果トランジスタを用いた２端子
形定電流回路の原理回路図、第３図は本発明の２端子形
定電流回路の一実施例を示すブロック図、第４図は第３
図の具体的回路の一実施例を示す回路図、第５図は第４
図による場合の電源電圧と全電流との関係線図である。 １・・・基準電圧発生部、２・・・誤差増幅部、３・・
・電流増幅部、４・・・基準抵抗器、８・・・２端子形
定電流回路、９・・・電流分配部、１０・−・起動抵抗
器、Ｒ１１゜Ｒ１２・・・抵抗器、Ｑ１１〜Ｑ１７．Ｑ
２１〜Ｑ２５゜Ｑ３１．Ｑ３２．Ｑ９１〜Ｑ９４．Ｑｌ
　１１〜（他１名） ＪＩＩ　！］ ５ 茅２目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基準抵抗器と、基準電圧発生部と、電流増幅部と、
   前記基準電圧発生部で発生した基準電圧と前記基準抵抗
   器での電圧降下が等しくなるように前配電流増幅部を制
   御する誤差増幅部とを備えた定電流回路において、前記
   基準抵抗器以外の各部回路に流れる電流を前記基準抵抗
   器を流れる電流値に比例するように定める電流分配部を
   具備することを特徴とする２端子形定電沫回路。 ２、前記電流分配部はベースを共通接続した複数のトラ
   ンジスタで構成しである特許請求の範囲第１項記載の２
   端子形定電流回路。 ３、　前記電流増幅部はトランジスタのコレクタ・エミ
   ッタ間に起動用素子を並列接続しである特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の２端子形定電流回路。