JPS616715A - 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】 〔技術分野〕 本発明は定電流回路に関し、特に低電圧電源から安定し
た定電流を得る場合に適用して有効な技術に関する。

〔背景技術〕

昭和５８年４月３０日発行の「半導体集積回路ｆ２）Ｊ
　（コロナ社発行、Ｐ１７〜Ｐ２３）には、種々の定電
圧回路、定電流回路が提案されている。

一方、現在の技術的動向の一つに、電子機器の小型軽量
化があり、このため超低電圧電源を使用することが望ま
しい。本発明者は、上述の如き観点から定電圧回路、定
電流回路等について技術的検討を行ない、第１図に示す
如き回路構成の定電圧回路を提案した。その回路動作の
概略を述べると次のようなものである。

すなわち、トランジスタＱ＋ｓのコレクタ・エミッタ間
電圧■。Ｆ、をトランジスタＱ、のペース・エミッタ間
電圧ＶＢ］ｉ、によりクランプし、トランジスタＱ＋＋
　＋　Ｑ＋ｔのコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｇ　とを
等しくして、トランジスタＱ＋＋　＋　Ｑ＋ｔ　＋Ｑ＋
ｓ＋　Ｑ１０のアーリー効果による出力電圧Ｖ８の変動
を防止した超低電圧出力（Ｖ８キＩＶ）を得るものであ
る。

そして、本発明者は、上記定電圧回路から極めて安定し
た定電流を得ることのできる回路技術に想到した。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、低電圧電源を用いて安定した定電流を
供給することのできる定電流回路を提供することにある
。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明の概要を簡単に述べれば、
下記のとおりである。

すなわち、ＰＮＰ形トランジスタＱ、により出力電圧Ｖ
ｓの帰還を行ない、出方電流■。にょって電圧Ｖｓを安
定化するとともに、上記出カ電流工０・によって安定化
された電圧、更に・上記電圧■８によって出力トランジ
スタＱ１．Ｑ２．Ｑｓを駆動して安定化された出力電流
Ｉ、、Ｉ２．Ｉ、を得て、超低電圧源であっても電源依
存性のない定電流出力を得るという本発明の目的を達成
するものである。

〔実施例−１〕 次に、本発明を適用した定電流回路の第１実施例を第２
図を参照して説明する。なお、以下に述べる定電流回路
は負荷回路とともに半導体集積回路（以下においてＩＣ
という）化されているものであり、上記第１図に示す回
路部品と同一の回路動作をなるものには同一の符号を付
し、説明の重複をさけるものとする。

第２図に示す定電流回路は、第１図の場合と同様にトラ
ンジスタＱ、の挿入によってトランジスタＱ＋＋　＋　
Ｑ１０　＋　Ｑ１０　＋　Ｑ１０のアーリー効果が低減
され、＋■ｃｃ電源の変動にかかわらず、（１）式で与
えられる超低電圧電源の安定化出力電圧■６が与えられ
る。

但し、上記（］）式において、■　　　はトランジＥ　
Ｅ　Ｑ　１１　　　。

スタＱｌ＋のベース・エミッタ間電圧、Ｒ１，２＋　　
Ｒ１３は抵抗値、ｑは電子の電荷、Ｋはボルツマン定数
、Ｔは絶対温度、ｎはトランジスタＱ＋＋　＋　Ｑ１０
のエミツタ面積比である。

上記安定化出力電圧Ｖｆｉが与えられろ結果、抵抗Ｒ４
１の両端子間には、 の定電圧が＋■。０　電圧の変動にかかわらず一定に印
加されるため、抵抗Ｒ２゜、トランジスタＱａ＋Ｑ、。

、抵抗Ｒ１，の径路に流れる電流■。も一定になる。

そして、上記電流Ｉｎ　Ｋより、安定化された出力電流
ＩＩ、Ｉ２が得られるのであるが、起１動回路２１以下
の回路動作につき更に詳述する。

２１は起動回路である。＋Ｖｏｃ′ｔＩｉ、源が供給さ
れると、ダイオードＤ２０１　抵抗Ｒ２ｏを介して電流
ＩＩ＋が流れる。トランジスタＱ、。にバイアス電圧が
供給され、これがオン状態に動作する。従って、＋ｖｏ
ｃ　電源から抵抗Ｒ，，，）ランジスタＱ２０＋トラン
ジスタＱ＋ｏ＋抵抗Ｒ３１を介して起動電流■工が流れ
る。上記回路動作により、トランジスタＱ＋２１　　Ｑ
ｌｌが動作し、トランジスタＱ＋４１　Ｑ＋ｓが動作し
て電流Ｉ４．Ｉ、（Ｉ。）が流れ、トランジスタＱ、も
ＯＮする。

この結果、前記（１）式に示した出力電圧■８が得られ
る。文士■。０電源から抵抗Ｒ１゜、トランジスタＱ、
を介し、トランジスタＱ＋ｏ＋抵抗Ｒ７１に電流■。が
供給される。

ここで、動作下限電圧■。０Ｖ工、を求めると、抵抗Ｒ
１ｏの電圧降下を無視すれば、 ＶＣＣＭＩＮ＝−■Ｓ＋■ＣＫＱｓＳａｊ　　’・・・
・・・・・（２）で決定される。ここでｖＣＥＱ９ｓａ
ｆ　　はトランジスタＱ、の飽和電圧である。ｖ８＝ｏ
、ｓｖ、■ＣＥＱ　ｓ　８ａｔ　＝　０．２とすれば、
■ｃｏＭＩＮ中ＩＶになる。また安定化電圧ｖ８のレベ
ル変化があった場合、例えば増大した場合を考えろとラ
テラルＰＮＰ　）ランジスタＱ、のペース電位が上昇し
、そのコレクタ電流は減少するため出力電圧■８は低下
し、正常な値に保たれることになる。すなわち負帰還が
かかったことになる。故に、１Ｖ程度の超低電圧電源で
あっても、０．８Ｖの安定化された安定化電圧■８を得
ることができる。

以上の如く電圧■８が安定化され、更に電流Ｉｏが安定
される結果、この電流■。により抵抗Ｒ１ｏとトランジ
スタＱ、のエミッタ・ベース間に安定な電圧降下が発生
する。この安定な電圧降下により、定電流出力トランジ
スタＱ、、Ｑ２のエミッタ・ベース接合及び土ミ、ツク
抵抗Ｒ，、Ｒ。

がバイアスされるため、負荷ｚ１１．ｚｚ２に供給され
る出力定電流ＩＩ、Ｉ２　も＋Ｖ０ｃ変動にかかわらず
極めて安定した状態に保持される。

なお、負荷ｚｌ、、Ｚ１２としては、特に図示しないが
差動増幅器などの各種回路が使用される。

また、本実施例によれば下記の如き利点もある。

第１に、安定化電圧Ｖ８に電源電圧依存性カーなくなる
というものである。すなわちトランジスタＱｎ〜Ｑ＋４
の各コｌ／クタ・エミ・ツタ間電圧をそれぞれ■０ＫＱ
１１　’＋ｖＣＦ５１２９．■（Ｂ。Ｑ１４’＊　ＶＣ
ＥＱ、１３とすイ）。本実施例に示す回路構成によれば
、＋■０ｃ　１！源の電圧レベルが例えば低下するよう
に変動しても、ラテラルＰＮＰ）ランジスタＱ＋ａσ）
コレクターエミッタ間電圧がトランジスタＱ、のベース
・エミッタ間電圧でクランプされているため前記■。Ｅ
ＱＩ、〜■ｏＦ、Ｑ□４につ℃・てみると、」−■０゜
電源力玉変動（、、てもＶＣＥＱＩＩ”■ＣＥＱ１２？
　Ｖ（ｌＱ１４”ＶＣＥＱ１３の関係が成立する。従っ
て、トランジスタＱｌｌ〜Ｑ＋４のアーリー効果による
電圧変動がキャンセルされ、電源依存性がなくなる。

更にまた、本発明によれば、トランジスタのペース電流
補正ができろという効果が得られる。すなわち、トラン
ジスタＱｕを流れる電流Ｉ、（Ｉ０’）は、トランジス
タＱ＋ｓを流れる電流Ｋ　　ＣＩ　Ｃ）抗Ｒ１＋の調整
により工。＝２Ｉ。と設定すると、トランジスタＱ、の
ベースから電流■、に加算されることになる。従って、
電流Ｉ３．Ｉ４＆末）ｌぼ同一の電流値になり、カレン
トミラー回路を構成するトランジスタＱ、４＋　Ｑ１３
のペース電流のＭ正が行なわれる。従って、本実施例に
おける定電流回路では、トランジスタＱ＋４　＋　ＱＣ
ｓの電流増幅率ｈＦｚ　　ＫＷＪｋ差があっても、その
誤差をトランジスタＱ９のベース電流により補正し得ろ
ことになり、ｈＦＥ　の依存性を除去することができろ
。

以上の如く、電圧ｖＳ、更に電流■。が電源依存性を有
しないため、出力電流Ｉ、、Ｉ２も電源電圧の変動に依
存することなく、極めて安定した出力電流となり、この
電流Ｉ、、Ｉ２にもとづき動作する負荷回路も安定し、
た回路動作を行うようになる。

〔実施例−２〕 次に、本発明の第２実施例を第３図につき説明する。

なお、上記第１実施例と同一の回路動作をなす部品につ
いては同一の符号を付し、その説明を省略する。

出力電流１１は、上記回路動作により安定化される。

一方、電圧■８が上述の如く安定化されるσ）で、トラ
ンジスタＱｓ　＋　Ｑ４１Ｆ−も安定したバイアス電圧
が供給されろことになる。従って、負荷Ｚ７１！３゜ト
ランジスタＱ３　＋抵抗Ｒ９を流れる出力電流■８、更
に負荷Ｚ１４、トランジスタＱ４、抵抗Ｒ４を流れろ出
力電流Ｉ４も安定される。

なお、上記各実施例におけるトランジスタＱ＋＋Ｑ２は
ＰチャンネルＭＯ８ＦＥＴ（を界効果トランジスタ）に
置換えることが可能であり、トランジスタＱ、、Ｑ４は
ＮチャンネルＭＯ８ＦＥＴに置換えることができろ。な
おこＱ）場合、他のトランジスタ、例えばダイオードＤ
２Ｑ、トランジスタＱ２０　＋　Ｑｏ　＋　Ｑ＋。等も
ＭＯＳＦＥＴに置換える必要がある。

また、抵抗Ｒ＋　＋　Ｒｔ　＋　Ｒｓ　Ｉ　　’Ｒ４１
Ｒ＋ｏ　＋Ｉ’ｔ＋＋　＋　Ｒ，２，Ｒｔ４１　Ｒ１５
は各トランジスタのベース・エミッタ間電圧ＶＢＥ　　
の誤差が小であれば、それぞれ省略することが可能であ
る。

〔効果〕

（１１超低電圧電源から電源依存性のな℃・安定化電圧
を得て、この安定化電圧により出力トランジスタを駆動
して安定化された出力電流を得るように構成したので、
超低電圧電源を用いて安定した出力電流を得ろことがで
きる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されろ
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、起動回路については、上記回路構成に限定され
ず、他の起動方法を適用してよい。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である定電流回路につい
て説明したが、それに限定されるものではない。

例えば、ボータプルラジオ、小形テープレコーダ等の如
く、低電圧電源の電池を使用する各種電子機器に利用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明に先立ち本発明者によって提案された
定電圧回路の回路図を示し、 第２図は本発明を適用した定電流回路の第１実施例を示
す回路図を示し、 第３図は上記定電流回路の第２実施例を示す回路図を示
す。 ２１・・・起動回路、Ｑ＋　＋　Ｑ２　ｔ　Ｑ３　＋　
Ｑ４　＋Ｑｏ　＋　ＱｌｌＩ　Ｑ＋２１　Ｑ＋ｓ＋　Ｑ
＋４１　Ｑ２ｏ”’トランジスタ、Ｌ　、Ｉ２　＋　　
Ｉｓ　、Ｉ４　、Ｉ＋＋、Ｉｚ＋Ｉｎ・・・電流、Ｖ８
・・・安定化電圧、Ｚｌ、ｓ’　ｚｌ、。 Ｚ　ｌｓ　、　Ｚ　Ａ！　４　”’負荷、＋Ｖｃｏ−・
・電源電圧、ＩＣ・・・半導体集積回路。 第　　１　　図 乞’　　　　　　　　　　　　　ｘｃ 第　　３　　図 ２、′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＰＮＰ形トランジスタにより出力電圧の帰還を行な
   って安定化された電圧を得るとともに、上記安定化され
   た電圧をバイアス電圧として出力用トランジスタを駆動
   し、上記出力用トランジスタから安定化された出力電流
   を得るように構成したことを特徴とする定電流回路。