JPS59114615A - プログラマブル電源装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は出力電流を異なる値に切り換えることができる
プログラマブル電源装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 第１図は従来からよく用いられている定電圧回路の出力
電圧の切シ換え方法を示したものである。

同図において、端子Ｂはプラス側給電端子であり、端子
Ｐが安定化電圧出力端子である。

第１図の定電圧ダイオード１０両端には一定の電圧が現
われているものとすると、トランジスタ２のエミッタ電
流は、そのエミッタとマイナス側給電線路Ｃの間に接続
される抵抗回路の抵抗値に依存し、抵抗３に供給される
電流は前記トランシタ２のエミッタ電流に等しい（ここ
では便宜上、各トランジスタの直流電流増幅率は十分太
きいものとしている。）ので、出力トランジスタ４のエ
ミッタすなわち出力端子Ｐとマイナス側給電線路Ｃの間
に接続される負荷（図示せず）には前記トランジスタ２
のエミッタ電流に依存した出力電圧が供給され、る。

したがって、第１図のように切換スイッチ５によって前
記トランジスタ２のエミッタ側［接続される抵抗回路を
切り換えることによって出力電圧の切り換えができるし
、出力電圧の微調整も併せて行なうことができる。

ところで、この種の回路はシステムの一部として他の回
路とともにモノリシック１０化されることが多く、その
場合には次に述べるような問題が発生する。

第１図の回路において、出力電圧設定用の抵抗６および
抵抗７、可変抵抗器８および可変抵抗器９の切換スイッ
チ５を除いた部分はすべてモノリシックＩＣのチップ上
に形成することができるが、その場合、外付部品となる
前記抵抗６，７、前記可変抵抗器８，９の抵抗値の温度
係数に比べてＩＣのチップ上に形成する抵抗３の抵抗値
の温度係数が極端に大きくなって出力電圧の温度特性が
かなシ悪くなってしまう。

ちなみに、ＩＣチップ上に形成される拡散抵抗の抵抗値
の温度係数はほぼ＋２０００　ｐｐｍであるのに対して
、一般の炭素皮膜抵抗の抵抗値の温度係数は−２５０ｐ
ｐｍ程度であシ、金属皮膜抵抗ではそれが±５０ｐｐｍ
以下となる。

仮りに外付の抵抗回路に、それぞれの温度係数がいずれ
も−２５０ｐｐｍの抵抗と可変抵抗器を用いたとすると
、たとえ定電圧ダイオード１の端子電圧の温度係数が零
であったとしても、出力端子Ｐに現われる出力電圧の温
度係数は＋２２６０ｐｐｍになってしまう。

このような不都合を解消するには、抵抗３ｉＩｃチツプ
上で形成せずに抵抗６，７と同一の温度係数を有する個
別素子が構成すればよいが、その場合には部品点数が増
加するだけでなく、ＩＣの端子数までもが増加し、問題
があった。

発明の目的 本発明は出力電流を異なる値に切り換えることができ、
しかも異なる出力電流値においてそれぞれ優れた温度特
性が得られ、かつ唯一のプログラム端子によって任意の
出力電流値の設定が可能なプログラマブル電源装置を提
供せんとするものである。

発明の構成 本発明のプログラマブル電源装置は、第１のトランジス
タのコレクタ・エミッタ間に定電流を供給する第１の電
流供給手段と、前記第１のトランジスタとともにカレン
トミラー回路を構成する第２のトランジスタと、前記第
１および第２のトランジスタのエミッタと一方の給電線
路の間に接続された抵抗手段と、前記抵抗手段に定電流
を供給する第２の電流供給手段と、前記第１の電流供給
手段の出力電流を前記第１のトランジスタからノくイパ
スさせる可変抵抗手段と、前記第２のトランジスタのコ
レクタ電流に依存した出力電流を取り出す出力手段を備
えたことを特徴とするもので、これによって異なる出力
電流値においてそれぞれ優れた温度特性を得るとともに
、唯一のプログラム端子によって出力電流値の調節を可
能ならしめるものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第２図は本発明に係るプログラマブル電源装置の一実施
例を示す回路結線図で、第２図では本発明の効果がよシ
わかシ易く理解できるように意識的に第１図の回路構成
に対応した構成をと−ており、第１図と同一部分につい
ては同一図番にて示されている。

第２図において、トランジスタ１ｏのエミッタとマイナ
ス側給電線路Ｃの間には定電圧ダイオード１が接続され
、前記トランジスタ１ｏのコレクタは同ベースに接続さ
れているとともに抵抗１１を介してプラス側給電線路す
に接続され、前記トランジスタ１０のベースにはトラン
ジスタ１２のベースが接続されている。前記トランジス
タ１２のエミッタは、抵抗１３を介してマイナス側給電
線路Ｃに接続され、前記トランジスタ１２のコレクタは
トランジスタ１４のベースおよびコレクタさらにはトラ
ンジスタ１６および１６のベースに接続され、前記トラ
ンジスタ１４および１５．１６のエミッタはプラス側給
電線路すに接続され、前記トランジスタ１６のコレクタ
はトランジスタ１７のベースおよびコレクタ、さらには
、前記トランジスタ１７とともにカレントミラー回路を
構成するトランジスタ１８のベースに接続され、前記ト
ランジスタ１７および１８のエミッタは抵抗１９を介し
てマイナス側給電線路Ｃに接続されている。

また、前記トランジスタ１６のコレクタは前記トランジ
スタ１７，１８のエミッタに接続され、前記トランジス
タ１８のコレクタはトランジぶり２ｏのベースおよびコ
レクタ、さらにはトランジスタ２１のベースに接続され
、前記トランジスタ２ｏおよび２１のエミッタはプラス
側給電線路すに接続され、前記トランジスタ２１のコレ
クタはトランジスタ２２のベースおよびコレクタ、さら
にはトランジスタ４のベースに接続され、前記トランジ
スタ２２のエミッタは抵抗３を介してマイナス側給電線
路Ｃに接続され、前記トランジスタ４のコレクタはプラ
ス側給電線路すに接続され、同エミッタは出力端子Ｐに
接続されている。

一方、前記トランジスタ１７のコレクタ・エミッタ間と
前記抵抗１９の直列回路に対して並列に切換スイジチ６
を介して抵抗６と可変抵抗器８からなる第１の可変抵抗
回路と、可変抵抗器９からなる第２の可変抵抗回路が接
続されている。

さて、第２図の回路において、定電圧ダイオード１の両
端の電圧が電源電圧や周囲温度の変動に関シなく一定で
あると仮定すると（定電圧ダイオードを用いないでも、
例えばよく知られた）（ンドギャップ基準電圧源などに
よって、安定な基準電圧を容易に得ることが出来るので
、この仮定は現実に即している。）、トランジスタ１２
のコレクタ電流の温度係数は抵抗１３の抵抗値の温度係
数によ−て支配される。

前記トランジスタ１２のコレクタ電流の殆んどがトラン
ジスタ１４のエミッタ電流となり、トランジスタ１６に
は前記トランジスタ１４のエミッタ電流の２倍のエミッ
タ電流が流れ（前記トランジスタ１６のエミッタ面積は
前記トランジスタ１４のエミッタ面積の２倍に設定され
ている。）、例えば前記抵抗１３の抵抗値の温度係数を
＋２ｏｏ。

ｐｐｍとすると、前記トランジスタ１６のエミッタ電流
の温度係数は一２０００ｐｐｍとなり、各トランジスタ
の直流電流増幅率が十分に大きいものとするとエミッタ
電流とコレクタ電流は等しくなるので、前記トランジス
タ１６のコレクタ電流の温度係数も一２０００ｐｐｍと
なる。

同様に、トランジスタ１６のエミッタ電流は前記トラン
ジスタ１４のエミッタ電流と等しくなシ、同コレクタ電
流の温度係数は−２０００ｐｐｎｌとなる〇 一方、トランジスタ１７のベース・エミッタ間順方向電
圧はよく知られている様に、はぼ３０００ｐｐｍの負の
温度係数を有しているので、抵抗１９０両端の電圧が常
温における前記トランジスタ１７のベース・エミッタ間
電圧の約半分になる様に設定しておけば、可変抵抗回路
の両端の電圧の温度係数はほぼ一２ｏｏｏｐｐｍとなる
。

その結果、可変抵抗回路に分流する電流の温度係数も、
トランジスタ１７のエミッタ電流の温度係数も同じ値と
なり、トランジスタ１８のコレクタ電流の温度係数もほ
ぼ一２０００ｐｐｍとなるので、トランジスタ２１のエ
ミッタ電流密度をトランジスタ２０のそれと同じにして
おくことによシ、前記トランジスタ２１から流し出され
る電流の温度係数もほぼ一２０００ｐｐｍとなり、抵抗
３６両端には零温度係数の電圧が発生する。

切換スイッチ６の接点位置を切り換えたシ、可変抵抗器
８，９の抵抗値を変化させて出力端子Ｐに現われる出力
電圧を変化させたとしても、抵抗回路に分流する電流の
温度係数は殆んど変化しないので、常に出力電圧の温度
係数を零に近い値に維持することが出来る。

これらのもようを数式を用いて説明すると、常温Ｔｓ　
（例えば、５ｏｏ０Ｋ）［おけるトランジスタ１５，１
６のコレクタ電流をそれぞれ２　Ｉｏ。

工０とし、抵抗１９の抵抗値ｋ”＋可変抵抗回路の抵抗
値をＲｏ（温度係数が零であるものとする。）。

トランジスタ１７のベース・エミッタ間電圧２ｖＢ。

抵抗１３．−１９の温度係数’ｚｘとすると、任意の温
度Ｔにおける前記トランジスタ１７のエミッタ電流１１
７は以下のようにして求めることができる。

・・・・・（１） ただし、△Ｔ＝（Ｔ−Ｔｓ）であって、斗うンジスタ１
８にはトランジスタ１７のエミッタ電流の半分のエミッ
タ電流が流れるものとする。

（１）式を変形すると、 ｎｏ＋１，５Ｒ１（１−４−△Ｔ−ｘ）なお、ボルノマ
ノ定数をに、電子の電荷ヲｑ。

トランジスタ１７の接合部の飽和電流をＩｓ　　とする
と、 トランジスタ１８からトランジスタ２０．２１を介して
トランジスタ２２に供給される電流をＩｐとすると、 （４）式からも明らかなように、分子の第２項の温度係
数が−Ｘになるように抵抗１９の抵抗値Ｒ１を設定する
ことによって、分子の温度係数を−Ｘとすることができ
、分母の第１項が第２項に比べて十分大きい場合にはＩ
ｐの温度係数も−Ｘとなる。

なお、以上の説明では、抵抗６．可変抵抗器８゜９の抵
抗値の温度係数が零であると仮定したが、実際に最も多
く用いられている抵抗器の温度係数は先に説明した様に
一２６０ｐＩ）ｍ程度であるので可変抵抗回路の両端の
電圧がほぼ２２５０ｐｐｍの負の温度係数を有する様に
抵抗１９の抵抗値を選ぶことによって出力電圧の温度係
数は零に近づく。

また、第２図の実施例では定電圧電源回路に本発明を適
用して優れた温度特性を有する出力電圧を取り出す例を
示したが、電圧出力だけでなく、必要に応じて電流出力
を取勺出す場合にも本発明を適用することができるのは
いうまでもない。

例えば、第３図のようにトランジスタ１８のコレクタか
ら直接電流出力を取シ出すこともできる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のプログラマブ
ル電源装置は、第１のトランジスタ（前記実施例の１７
に相当）のコレクタ・エミッタ間に定電流を供給する第
１の電流供給手段（前記実施例のトランジスタ１６に相
当）と、前記第１のトランジスタとともにカレントミラ
ー回路全構成する第２のトランジスタ（前記実施例のト
ランジスタ１８に相当）と、前記第１．第２のトランジ
スタのエミッタと一方の給電線路の間に接続された抵抗
手段（同抵抗１９に相当）と、前記抵抗手段に定電流を
供給する第２の電流供給手段（同トランジスタ１５に相
当）と、前記第１の電流供給手段の出力電流を前記第１
のトランジスタからノ（イパスさせる可変抵抗手段と、
前記第２のトランジスタのコレクタ電流に依存した出力
電流を取り出す出力手段（第２図の実施例においてはト
ランジスタ２０，２１，２２．第３図の実施例において
はトランジスタ１８のコレクタから出力端子Ｐに至る線
路に相当）を具備した構成になっているので、異なる出
力電流値においてほぼ同じ温度係数の出力を得ることが
でき、しかも唯一のプログラム端子によって出力電流値
（出力電圧値）を変えることができるなど、その効果は
大きい０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路結線図、第２図および第３図
はいずれも本発明の実施例を示す回路結線図である。 ４．１０．　１２，１４，１６，１６，１７，１８゜２
０．２１．２２・・・・・°トランジスタ、１９・・・
・・抵抗。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 １１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１のトランジスタのコレクタ・エミッタ間に定電流を
   供給する第１の電流供給手段と、前記第１のトランジス
   タとともにカレントミラー回路を構成する第２のトラン
   ジスタと、前記第１および第２のトランジスタのエミッ
   タと一方の給電線路の間に接続された抵抗手段と、前記
   抵抗手段に定電流を供給する第２の電流供給手段と、前
   記第１の電流供給手段の出力電流を前記第１のトランジ
   スタからバイパスさせる可変抵抗手段と、前記第２のト
   ランジスタのコレクタ電流に依存した出力電流を取シ出
   す出力手段を備えてなるプログラマブル電源装置。