KR101075464B1 - constant current source circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간단한 구성의 트랜지스터만을 이용하여 입력 전압 변동에 대해서 각각 증가하는 전류를 갖는 경로와, 증가 전류를 보상할 수 있도록 감소 전류를 갖는 경로가 형성될 수 있도록 함에 의해, 각 경로 간의 상호 보상 동작을 통해서 넓은 구간에서 정밀한 정전류를 구현할 수 있도록 하는 정전류원 회로를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 입력 전압원으로부터 부하에 공급되는 입력 전압에 대해 정전류가 구현되도록 하는 정전류원 회로에 있어서, 상기 입력 전압원 및 부하에 대해 부부호 드라이버와 서로 병렬 연결되어, 상기 입력 전압원으로부터의 전압 변동에 대해 부하 전류가 증가되도록 구동되는 정부호 드라이버와, 상기 입력 전압원 및 부하에 대해 상기 정부호 드라이버와 서로 병렬 연결되어, 상기 정부호 드라이버의 구동에 의한 부하 전류의 증가를 보상하도록 전류를 감소시키는 부부호 드라이버 및, 상기 정부호 드라이버 및 부부호 드라이버에 의한 구동 전류를 설정할 수 있도록 하는 기준 전압을 제공하는 기준 전압부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
According to the present invention, a path having an increasing current with respect to an input voltage variation and a path having a decreasing current to compensate for an increasing current can be formed using only a transistor having a simple configuration, thereby making mutual compensation operation between the respective paths. By providing a constant current source circuit that can implement a precise constant current over a wide range.
To this end, the present invention is a constant current source circuit for implementing a constant current with respect to the input voltage supplied from the input voltage source to the load, the input voltage source and the load connected in parallel with the negative driver for the load, the voltage fluctuation from the input voltage source A definite call driver driven to increase the load current with respect to the input voltage source and the load and the definite call driver in parallel with each other to reduce the current to compensate for the increase in the load current by driving the definite call driver. And a reference voltage unit for providing a reference voltage for setting a driving current by the negative code driver and the negative code driver.

Description

정전류원 회로{Constant Current Source Circuit}Constant Current Source Circuit

본 발명은 드라이버 경로 간의 상호 보상 동작에 의해 광범위한 전압 영역에서 일정한 전류를 부하에 공급할 수 있도록 하는 정전류원 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a constant current source circuit capable of supplying a constant current to a load in a wide range of voltages by mutual compensation operation between driver paths.

일반적으로, 모든 전자 기기는 원하는 기능을 구현한 각 부분의 구성 소자, 부품의 특성에 맞은 안정적인 전압 혹은 전류를 주 입력 전원으로부터 생성하여 공급하여야 하고, 통상 주 입력 전원의 상태는 항상 일정하지 않아서 기기 외부 상황이나 기기 내부의 전력 소모 정도에 따라 가변하게 될 뿐만 아니라 응용되는 정도에 따라 상당히 넓은 입력 전원 범위의 사용이 요구되기도 한다. In general, all electronic devices must generate and supply a stable voltage or current from the main input power corresponding to the components and components of each part that implement the desired functions. In general, the state of the main input power is not always constant. Not only can it vary depending on external conditions or the power dissipation inside the device, but it also requires the use of a fairly wide input power range depending on the application.

이에, 최근에는 주 입력 전압의 변동에도 안정적인 전압 혹은 전류를 생성하여 각 기능부에 공급할 수 있는 기술이 필요하게 되는 바, 안정된 전압을 공급하기 위한 구성으로서 정전압 회로가 적용되고, 안정적인 전류를 공급하기 위한 구성으로서 정전류 회로가 적용되며, 전압 및 전류 모두를 안정적으로 공급하는 구성으로서 정전류/정전압 회로가 적용된다.Therefore, in recent years, there is a need for a technology capable of generating a stable voltage or current even when the main input voltage fluctuates and supplying it to each functional unit. As a configuration for supplying a stable voltage, a constant voltage circuit is applied and a stable current is supplied. A constant current circuit is applied as a configuration for the configuration, and a constant current / constant voltage circuit is applied as a configuration for stably supplying both voltage and current.

정전류 회로는 크게 소자의 고유 특성을 이용하여 정전류를 구현하는 방법과, 전계효과 트랜지스터(FET) 혹은 트랜지스터(TR)와 보조 소자의 조합으로 구현하는 방법, 그리고 OP AMP 혹은 레귤레이터 등 집적회로를 이용하는 방법 등이 있다.The constant current circuit is largely implemented using a unique characteristic of a device to implement a constant current, a field effect transistor (FET) or a combination of a transistor (TR) and an auxiliary device, and a method using an integrated circuit such as an OP AMP or a regulator. Etc.

소자의 고유 특성을 이용하는 대표적인 방법에는 다이오드 고유의 전압-전류 특성을 이용한 것으로서 CRD(Current Regulative Diode)가 있는데, CRD를 이용하는 방법에서는 정전류의 구현에 맞도록 핀치 오프(Pinch-Off) 전류를 조정한 것으로 하나의 소자로 정전류를 구현할 수 있는 장점이 있다. A typical method using the inherent characteristics of the device is the diode's inherent voltage-current characteristics, which include a current regulative diode (CRD). The method using the CRD adjusts the pinch-off current to match the constant current. As a result, it is possible to implement a constant current in one device.

하지만, CRD를 이용하는 방법의 경우는 선정된 하나의 품목에 대해 원하는 전류량을 외부 소자 등을 이용하여 조정할 수 없도록 되어 있어서 제조자가 준비한 정전류 값에 맞는 품목만을 선별적으로 사용해야 하며, 도 1에 도시된 바와 같이 넓은 입력 전압 범위에 대해 우수한 정전류 특성을 갖는 품종은 낮은 정전류 값을 갖는 것으로 국한되어 저전력의 응용에만 적합하다는 단점이 있다. 따라서, 발광 다이오드(LED) 등과 같이 일반적으로 많이 사용되는 수십 mA 대의 응용 회로에 대해서는 평탄한 전압 범위가 작아 고성능으로 구동할 수 있는 발광 다이오드의 개수가 제한될 수 밖에 없다는 문제점이 있다.However, in the case of using the CRD method, it is not possible to adjust a desired amount of current for one selected item by using an external device, so that only an item suitable for a constant current value prepared by the manufacturer should be used selectively, as shown in FIG. As shown, varieties having excellent constant current characteristics over a wide input voltage range are limited to those having a low constant current value, which is disadvantageous in that they are suitable only for low power applications. Therefore, there is a problem that the number of light emitting diodes that can be driven with high performance is limited because of a flat voltage range, which is generally used for several tens of mA applications such as light emitting diodes (LEDs).

한편, 전계효과 트랜지스터 혹은 트랜지스터와 부속 소자를 이용하는 방법으로는 대표적으로 2석 트랜지스터를 이용한 정전류 회로, 커런트미러(Current Mirror), 그리고 트랜지스터의 베이스단에 제너 다이오드(Zener Diode)와 같은 정전압 소자를 기준 전압으로 구성하는 방법 등이 주로 적용된다.On the other hand, a method using a field effect transistor or a transistor and an accessory element is typically based on a constant current circuit using a two-seat transistor, a current mirror, and a constant voltage element such as a zener diode at the base of the transistor. The method of constructing the voltage is mainly applied.

도 2는 종래의 2석 트랜지스터를 이용한 정전류 회로의 구성을 나타낸 도면이다. Fig. 2 is a diagram showing the configuration of a constant current circuit using a conventional two-stone transistor.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 정전류 회로는 제2트랜지스터(Q2), 제2저항(R2)으로 이어지는 부하 전류 경로와 기준 전압용 제1저항(R1), 제1트랜지스터(Q1)의 경로로 이어지는 기준 전압 경로로 구성되고, 하기한 수학식과 같이 부하 전류를 설정한다As shown in FIG. 2, a conventional constant current circuit includes a load current path leading to a second transistor Q2 and a second resistor R2, and a path of a first resistor R1 and a first transistor Q1 for a reference voltage. It consists of a reference voltage path leading to and sets the load current as shown in the following equation.

I = Vbe1 / R2 I = Vbe1 / R2

여기서, I는 전류를 지시하고, Vbe1은 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스단-에미터단 간의 전압을 지시한다. Here, I denotes a current and Vbe1 denotes a voltage between the base terminal and the emitter terminal of the first transistor Q1.

상기 2석 트랜지스터를 이용한 정전류 회로는 간단하게 정전류를 구현할 수 있고 소자 특성을 이용한 것 보다는 유연성 있는 전류 설정이 가능하지만, 입력 전압원(V1)의 변동과 부하의 전류량에 따라 트랜지스터의 접합 특성이 기울기를 가지므로 부하 전류 또한 입력 전압원(V1)의 변동에 대해 기울기를 갖게 되기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대 20mA의 정전류를 목표로 설계된 경우에 2석 트랜지스터에 의한 정전류원이 전압에 대한 전류 변화가 커지게 되므로 정밀한 전류 제어를 요구하는 응용에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.The constant current circuit using the two-seat transistor can implement a constant current simply and a flexible current setting is possible than using the device characteristics, but the junction characteristic of the transistor is inclined according to the variation of the input voltage source V1 and the amount of load current. Since the load current also has a slope with respect to the fluctuation of the input voltage source V1, as shown in FIG. 3, the constant current source by the two-hole transistor changes the current with respect to the voltage when it is designed for a constant current of 20 mA, for example. Is large, which is not suitable for applications requiring precise current control.

즉, 전계효과 트랜지스터나 트랜지스터 등이 정전류 구현의 주도적인 역할을 하는 소자로서 사용되는 경우에는, 저가의 소자로 구성이 가능하여 비교적 간단하고 유연하게 정전류원을 구성할 수 있지만, 소자의 고유 특성에 의한 성능 저하 문제가 회로의 응용에 따라 제약 사항으로 작용할 수 있고, 이러한 특성을 보상하기는 매우 어렵게 되는 것이다.In other words, when a field effect transistor or a transistor is used as a device that plays a leading role in the implementation of a constant current, it is possible to construct a low cost device so that a constant current source can be configured relatively simply and flexibly. The performance degradation problem can be a limitation depending on the application of the circuit, and it becomes very difficult to compensate for this characteristic.

한편, 집적 회로를 이용하는 방법으로는 오피 앰프(OP AMP), 트랜지스터의 조합을 이용한 피드백 제어 정전류회로와, 정전압 소자인 각종 레귤레이터와 저항을 조합하는 방법, 그리고 발광 다이오드의 구동 등에 많이 사용되는 차지 펌프(Charge Pump) 등이 있다. On the other hand, a method using an integrated circuit includes a feedback control constant current circuit using an op amp and a combination of transistors, a combination of various regulators and resistors, which are constant voltage elements, and a charge pump which is widely used for driving a light emitting diode. (Charge Pump).

그러나, 이러한 종래의 직접 회로를 이용하는 정전류 방법은 고성능의 전류 제어를 구현할 수 있는 장점은 있지만, 상대적으로 고가이고 구성이 복잡할 뿐만 아니라 회로 부품의 크기가 비교적 크므로 공간의 제약이 따를 수 있기 때문에, 모든 면에서 비효율적이라는 문제점이 있다.However, the conventional constant current method using the conventional integrated circuit has the advantage of implementing high performance current control, but because it is relatively expensive and complicated in configuration, and the size of the circuit components is relatively large, space constraints may occur. The problem is that it is inefficient in all respects.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 간단한 구성의 트랜지스터만을 이용하여 입력 전압 변동에 대해서 각각 증가하는 전류를 갖는 경로와, 증가 전류를 보상할 수 있도록 감소 전류를 갖는 경로가 형성될 수 있도록 함에 의해, 각 경로 간의 상호 보상 동작을 통해서 넓은 구간에서 정밀한 정전류를 구현할 수 있도록 하는 정전류원 회로를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to use a transistor having a simple configuration, and a path having an increasing current for input voltage variations, and a decreasing current to compensate for the increasing current. It is to provide a constant current source circuit that can implement a precise constant current in a wide range through the mutual compensation operation between each path by allowing a path having a.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 입력 전압원으로부터 부하에 공급되는 입력 전압에 대해 정전류가 구현되도록 하는 정전류원 회로에 있어서, 상기 입력 전압원 및 부하에 대해 부부호 드라이버와 서로 병렬 연결되어, 상기 입력 전압원으로부터의 전압 변동에 대해 부하 전류가 증가되도록 구동되는 정부호 드라이버와, 상기 입력 전압원 및 부하에 대해 상기 정부호 드라이버와 서로 병렬 연결되어, 상기 정부호 드라이버의 구동에 의한 부하 전류의 증가를 보상하도록 전류를 감소시키는 부부호 드라이버 및, 상기 정부호 드라이버 및 부부호 드라이버에 의한 구동 전류를 설정할 수 있도록 하는 기준 전압을 제공하는 기준 전압부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 정전류원 회로를 제공한다.According to the present invention to achieve the above object, in the constant current source circuit for implementing a constant current for the input voltage supplied from the input voltage source to the load, the input voltage source and the load is connected in parallel with a negative driver, An increase of the load current by driving the definite call driver is connected in parallel with the definite call driver which is driven to increase the load current against the voltage variation from the input voltage source, and the definite call driver with respect to the input voltage source and the load. It provides a constant current source circuit comprising a reference driver for reducing the current to compensate the current, and a reference voltage section for providing a reference voltage for setting the drive current by the definite driver and the negative driver. .

이상과 같이 본 발명에 따르면, 두개의 트랜지스터를 병렬 구조로 배치함에 의해 외부에서 입력되는 직류 전압의 증가에 대해 각각 증가 및 감소하는 전류가 발생되도록 하고, 증가 및 감소하는 전류의 합성 전류에 의해 일정한 정전류원이 구현되도록 하고, 적절한 바이어스 구성으로 정전류 구간에 해당하는 입력 전압 범위와 전류의 증가, 감소율을 조정할 수 있도록 함과 더불어, 전류의 증가, 감소를 구현하기 위해 트랜지스터의 포화 영역을 이용할 수 있도록 함에 따라, 넓은 입력 전압 범위에 대해 정전류를 구현하는 것이 가능함과 더불어, 원하는 부하 전류량의 설정 범위가 넓으며 적용하고자 하는 회로 응용에 따라 입력 전압 변동에 따른 전류의 증가율 및 감소율을 용이하게 조정할 수 있게 되어, 정전류 회로의 효율을 전반적으로 증대시킬 수 있게 되고, 각종 전류 레퍼런스용 회로와, 전류 변화에 대해 민감하게 반응하는 광 소자인 발광 다이오드(LED)를 사용하는 모든 기기들에 광범위하게 적용 가능하다는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, by arranging two transistors in parallel, an increase and a decrease in current are generated with respect to an increase in the DC voltage input from the outside, and a constant by the combined current of the increase and decrease in current is generated. It allows the constant current source to be implemented and the proper bias configuration to adjust the input voltage range and current increase / decrease rate corresponding to the constant current section, and to use the saturation region of the transistor to implement the current increase and decrease. In addition, it is possible to realize constant current over a wide input voltage range, and to set a wide range of desired load current amounts, and to easily adjust the increase and decrease rates of the current according to the input voltage variation according to the circuit application to be applied. To increase the efficiency of the constant current circuit as a whole. And so, as the circuit for various current reference, there is an effect that can be broadly applied to all devices using a light emitting diode (LED) light-sensitive element for the current change.

도 1은 일반적인 CRD 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면,
도 2는 종래의 2석 트랜지스터를 이용한 정전류 회로의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 도 2에 도시된 회로의 정전류 특성을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 트랜지스터를 이용한 정전류원 회로에 대한 구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 회로에서의 입력 전압 변동시 부하전류 및 정부호, 부부호 구동 전류의 상태를 나타낸 도면,
도 6과 도 7 및 도 8은 도 4에 도시된 정전류원 회로의 저항값 변동에 따른 입력 전압 대 전류의 파형 상태를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 정전류원 회로를 통해서 정전류가 광범위하게 구현된 일예를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 발광 다이오드를 이용하여 바이어스를 구성한 정전류원 회로의 구성을 나타낸 도면,
도 11은 도 10의 정전류원 회로에 발광 다이오드를 연결하였을 때의 전류 및 전압 파형을 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따라 발광 다이오드를 이용하여 바이어스를 구성한 정전류원 회로의 구성을 나타낸 도면,
도 13은 도 12에 도시된 발광 다이오드를 이용한 정전류원 회로를 통해 효율이 증대된 상태를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따라 발광 다이오드를 이용하여 부부호 드라이버만을 사용하는 정전류원 회로의 구성을 나타낸 도면,
도 15는 도 14에 도시된 부부호 드라이버만을 사용하는 정전류원 회로에 의한 정전류 동작 상태를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing the voltage-current characteristics of a typical CRD device,
2 is a view showing the configuration of a constant current circuit using a conventional two-stone transistor;
3 is a view showing a constant current characteristic of the circuit shown in FIG.
4 is a diagram illustrating a configuration of a constant current source circuit using a plurality of transistors according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a view showing states of a load current, a definite code, and a negative drive current when an input voltage is changed in a circuit according to the first embodiment of the present invention; FIG.
6, 7, and 8 are views showing waveform states of input voltage versus current according to a change in resistance value of the constant current source circuit shown in FIG. 4;
9 is a view showing an example in which a constant current is widely implemented through a constant current source circuit according to the present invention;
10 is a view showing the configuration of a constant current source circuit in which a bias is formed using a light emitting diode according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a view showing current and voltage waveforms when a light emitting diode is connected to the constant current source circuit of FIG. 10; FIG.
12 is a diagram showing the configuration of a constant current source circuit in which a bias is formed using a light emitting diode according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which efficiency is increased through a constant current source circuit using the light emitting diode shown in FIG. 12;
14 is a view showing the configuration of a constant current source circuit using only a negative driver using a light emitting diode according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 15 is a diagram showing a constant current operating state by the constant current source circuit using only the negative driver shown in FIG.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

즉, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 복수의 트랜지스터를 이용한 정전류원 회로에 대한 구성을 나타낸 도면이다. That is, FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a constant current source circuit using a plurality of transistors according to the first embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 정전류원 회로는, 입력 전압원(V1)의 마이너스(-)단이 접지측과 연결됨과 더불어 그 플러스(+)단이 부하(10)와 연결되고, 상기 부하(10)는 일단이 상기 입력 전압원(V1)의 플러스(+)단과 연결됨과 더불어 그 타단이 제1트랜지스터(Q1)와 연결된다. As shown in FIG. 4, in the constant current source circuit according to the first embodiment of the present invention, the negative terminal of the input voltage source V1 is connected to the ground side and the positive terminal thereof is connected to the load 10. ), One end of the load 10 is connected to the plus (+) terminal of the input voltage source (V1), and the other end thereof is connected to the first transistor (Q1).

상기 부하(10)와 상기 제1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단 사이에는 제2 및 제3저항(R2,R3)을 매개로 제2트랜지스터(Q2) 및 제3트랜지스터(Q3)가 병렬로 연결되어 있는 바, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단은 상기 각 제2저항(R2)과 제3저항(R3)의 사이에 연결되고, 그 에미터단은 상기 제3트랜지스터(Q3)의 베이스단 및 컬렉터단과 각각 연결되어 있다. 또한, 상기 제3트랜지스터(Q3)는 베이스단과 컬렉터단이 상기 제2트랜지스터(Q2)의 에미터단과 공통 연결되고, 그 에미터단은 접지측과 연결되어 있다. A second transistor Q2 and a third transistor Q3 are connected in parallel between the load 10 and the collector terminal of the first transistor Q1 through second and third resistors R2 and R3. The base end of the second transistor Q2 is connected between the second resistor R2 and the third resistor R3, and the emitter end of the second transistor Q2 is connected to the base end of the third transistor Q3. It is connected to each collector stage. In addition, the third transistor Q3 has a base end and a collector end connected in common with the emitter end of the second transistor Q2, and the emitter end is connected with the ground side.

이에, 상기 제3트랜지스터(Q3)는 상기 제2트랜지스터(Q2)에 대한 기준 전압부로서 구성되고, 상기 제2트랜지스터(Q2)와 제2 및 제3저항(R2,R3)은 상기 부하(10)에 대한 정(定)부호 전류 드라이버로서 구성되며, 상기 제1트랜지스터(Q1) 및 제1저항(R1)은 상기 부하(10)에 대한 부(否)부호 전류 드라이버로서 구성된다. Accordingly, the third transistor Q3 is configured as a reference voltage portion for the second transistor Q2, and the second transistor Q2 and the second and third resistors R2 and R3 are connected to the load 10. The first transistor Q1 and the first resistor R1 are configured as a negative current driver for the load 10.

상기 기준 전압부는 정부호 전류 드라이버 및 부부호 전류 드라이버에 의해 구동되는 전류를 적절하게 설정할 수 기준 전압을 제공하는 기능을 하게 되는 바, 본 발명에서는 단일의 제3트랜지스터(Q3)만이 적용되고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지는 않는 것으로서 적어도 하나 이상의 트랜지스터, 다이오드를 직렬 연결하여 구성할 수 있다. The reference voltage unit functions to provide a reference voltage capable of appropriately setting the current driven by the definite current driver and the negative current driver. In the present invention, only a single third transistor Q3 is applied. The present invention is not limited thereto and may be configured by connecting at least one transistor or diode in series.

상기 기준 전압부를 형성하는 제3트랜지스터(Q3)에서는 컬렉터단의 전압(Vc3)가 넓은 입력 전압원(V1)의 범위에 대해서 거의 일정하게 공칭 다이오드 순방향 전압 값인, 약 0.7V를 유지하게 된다. 그리고, 동일한 바이어스 저항 세트에 대해 상기 제3트랜지스터(Q3)에 대한 총 부하 전류를 "1"로 보았을 때 직렬 기준 전압용 트랜지스터를 복수개로 구성한 경우 ( 1 × 트랜지스터 개수)의 부하 전류량을 갖게 한다.In the third transistor Q3 forming the reference voltage portion, the voltage Vc3 at the collector stage maintains approximately 0.7 V, which is a nominal diode forward voltage value, almost constant over the range of the wide input voltage source V1. When the total load current of the third transistor Q3 is "1" for the same set of bias resistors, a load current amount of (1 x number of transistors) is provided when a plurality of series reference voltage transistors are configured.

그 다음에, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 회로에서의 입력 전압 변동시 부하전류 및 정부호, 부부호 구동 전류의 상태를 나타낸 도면이다. Next, FIG. 5 is a diagram showing the states of the load current, the definite code, and the negative drive current when the input voltage is changed in the circuit according to the first embodiment of the present invention.

도 5에서는, 입력 전압원(V1)의 0 ∼ 400V 변동에 대한 부하 전류 -I(V1)와 정부호 드라이버 전류 IC(Q2) 및 부부호 드라이버 전류 IC(Q1)를 나타낸다.In Fig. 5, the load current -I (V1), the negative code driver current IC Q2, and the negative driver current IC Q1 with respect to the 0 to 400 V variation of the input voltage source V1 are shown.

본 발명의 제1실시예에 따른 정전류원 회로의 전류 흐름은, 입력 전압원(V1)으로부터 부하(10)와 구동 회로 전체에 부하 전류인 I(VI)가 흐르고, 상기 부하 전류 I(V1)는 정부호 드라이버 경로(즉, 제2트랜지스터(Q2)와 제2 및 제3저항(R2,R3))와 부부호 드라이버 경로(즉, 제1트랜지스터(Q1)와 제1저항(R1))의 전류로 각각 나누어 진다. In the current flow of the constant current source circuit according to the first embodiment of the present invention, the load current I (VI) flows from the input voltage source V1 to the load 10 and the entire driving circuit, and the load current I (V1) Current of the definite driver path (i.e., the second transistor Q2 and the second and third resistors R2 and R3) and the unsignal driver path (i.e., the first transistor Q1 and the first resistor R1) Each is divided into

따라서, 전체 부하 전류 I(V1)은 정부호 드라이버 전류(IC(Q2))와 부부호 드라이버 전류(IC(Q1))의 합이 되며, 정전류 구간에서 볼 때 부부호 드라이버의 전류 IC(Q1)은 감소되는 반면, 정부호 드라이버의 전류 IC(Q2)는 반대로 증가하므로 이에 대한 합인 I(V1)은 일정하게 유지되는 독특한 구조를 갖는다. 다시 말하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 정전류원 회로에서는 입력 전압원(V1)의 변동시 제2트랜지스터(Q2)에 의한 전류 증가를 제1트랜지스터(Q1)가 보상하는 형태의 메커니즘을 구현한 것이다.Therefore, the total load current I (V1) is the sum of the negative driver current IC (Q2) and the negative driver current IC (Q1), and the current IC (Q1) of the negative driver when viewed in the constant current section. Is reduced, while the current IC (Q2) of the definite-signal driver increases inversely so that the sum I (V1) is unique. In other words, the constant current source circuit according to the first embodiment of the present invention implements a mechanism in which the first transistor Q1 compensates for an increase in current caused by the second transistor Q2 when the input voltage source V1 changes. will be.

상기와 같이 정부호 드라이버와 부부호 드라이버가 전압 변동에 대해 반대 극성의 기울기를 갖는 것에 대한 설명은 다음과 같다.As described above, the description of the inclination of the opposite polarity with respect to the voltage fluctuation of the definite driver and the negative driver is as follows.

우선, 정부호 드라이버 경로에서 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단 전압(Vb2)은 항상 컬렉터단의 전압(Vc2)에 비해 높게 되어, 베이스단-컬렉터단 접합이 항상 순방향 바이어스가 걸리게 되므로 포화 영역에서만 동작하게 된다. First, the base terminal voltage Vb2 of the second transistor Q2 is always higher than the collector terminal voltage Vc2 in the definite-signal driver path, and the base-to-collector stage junction is always forward biased, so only in the saturation region. It will work.

상기 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단과 컬렉터단의 전압차(Vbc2)가 일반적인 공칭 다이오드의 순방향 전압보다 작을 때 즉, 입력 전압원(V1)이 작을 때에는 베이스단-컬렉터단 접합은 완전히 도통되지 못하게 되어 임피던스가 커지게 된다. 따라서, 컬렉터단과 에미터단의 전압차(Vce2)가 완전한 베이스단-컬렉터단 접합의 도통 상태보다 크게 나타나게 되는데, 입력 전압원(V1)이 커질수록 베이스단-컬렉터단 접합은 도통 상태에 가까워지고 이에 따라 컬렉터단과 에미터단 전압차(Vce2)는 감소하게 된다. When the voltage difference Vbc2 between the base terminal and the collector terminal of the second transistor Q2 is smaller than the forward voltage of a general nominal diode, that is, when the input voltage source V1 is small, the base-collector stage junction is not completely conducted. The impedance becomes large. Therefore, the voltage difference Vce2 between the collector stage and the emitter stage is larger than the conduction state of the complete base-collector stage junction. As the input voltage source V1 becomes larger, the base-collector stage junction becomes closer to the conduction state. The collector stage and emitter stage voltage differences Vce2 are reduced.

여기서, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 에미터단 전압(Ve2)은 상기 제3트랜지스터(Q3)의 컬렉터단 전압(Vc3)과 동일하므로, 기준 전압으로서 대략 0.7V의 값을 가지며 입력 전압의 전체 범위에 대해 거의 일정하다고 본다.Here, the emitter terminal voltage Ve2 of the second transistor Q2 is the same as the collector terminal voltage Vc3 of the third transistor Q3, and thus has a value of approximately 0.7 V as a reference voltage and has a full range of input voltages. I think it's almost constant for.

이와 반대로, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단과 컬렉터단 전압차(Vbc2)가 공칭 다이오드의 순방향 전압보다 크게 되는 경우(즉, 입력 전압원(V1)이 설정된 전압 이상으로 올라간 경우)에는 컬렉터단과 에미터단 전압차(Vce2)가 포화 상태에서의 낮은 컬렉터-에미터 간 전압인 약 0.1~0.2V의 Vce2(sat)에 도달하게 된다. On the contrary, when the base terminal and collector terminal voltage difference Vbc2 of the second transistor Q2 becomes larger than the forward voltage of the nominal diode (that is, when the input voltage source V1 rises above the set voltage), the collector terminal and the emi The terminal voltage difference Vce2 reaches Vce2 (sat) of about 0.1 to 0.2V, which is a low collector-emitter voltage under saturation.

상술한 바와 같이, 특정 입력 전압 이하에서는 상기 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단과 에미터단 간의 전압차(Vce2)가 Vce2(sat) 이상의 높은 전압이 되도록 하고, 상기 전압차(Vce2)가 입력 전압원(V1)의 증가에 따라 점차 감소될 수 있도록 하기 위해서는, 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)의 비율을 적절히 조절해야 하며 제2저항(R2)을 제3저항(R3)에 비해 작게 할수록 그 범위를 넓게 할 수 있다. As described above, below the specific input voltage, the voltage difference Vce2 between the collector terminal and the emitter terminal of the second transistor Q2 is set to a voltage higher than Vce2 (sat), and the voltage difference Vce2 is the input voltage source ( In order to be gradually decreased with increasing V1), the ratio of the second resistor R2 and the third resistor R3 must be properly adjusted, and the second resistor R2 is smaller than the third resistor R3. The more you can expand the range.

이는 입력 전압원(V1)의 제2저항(R2)에 대한 분배 전압(Vr2)이 해당 제2저항(R2)이 작을수록 작으며, 입력 전압원(V1)의 증가에 대한 분배 전압(Vr2)의 증가율 또한 제2저항(R2)이 작을수록 작아지기 때문에, 더 넓은 입력 전압원(V1)의 범위에 대해 정부호 드라이버 전류의 증가를 보상할 수 있는 부부호 드라이버 전류를 가질 수 있도록 하게 되는 것이다.This is because the smaller the second resistor R2 is, the smaller the distribution voltage Vr2 of the second resistor R2 of the input voltage source V1 is, and the increase rate of the distribution voltage Vr2 with respect to the increase of the input voltage source V1 is obtained. In addition, since the second resistor R2 is smaller, the second resistor R2 becomes smaller, so that it is possible to have a negative driver current capable of compensating for an increase in the negative driver current for a wider input voltage source V1.

이러한 정부호 전류 드라이버에서의 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단과 에미터단 간의 전압차(Vce2) 또는 컬렉터단 전압(Vc2)은 입력 전압원(V1)이 낮은 전압을 갖게 되면 전압이 높아지는 특성을 갖게 되고, 입력 전압원(V1)이 높은 전압을 갖게 되면 낮고 일정한 Vce2(sat)로 수렴하는 특성을 갖게 되므로, 상기 전압 특성이 그대로 부부호 전류 드라이버의 제1트랜지스터(Q1)에 대한 경로 전류에 직접적으로 영향을 줄 수 있다.The voltage difference Vce2 or collector terminal voltage Vc2 between the collector terminal and the emitter terminal of the second transistor Q2 in the definite arc current driver has a characteristic that the voltage becomes high when the input voltage source V1 has a low voltage. When the input voltage source V1 has a high voltage, it has a characteristic of converging to a low and constant Vce2 (sat), and thus the voltage characteristic directly affects the path current of the first transistor Q1 of the negative current driver. Can give

한편, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단은 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스단과 직접 연결되므로 부부호 드라이버 전류 IC(Q1)은 하기한 수학식1과 같이 나타난다.Meanwhile, since the collector terminal of the second transistor Q2 is directly connected to the base terminal of the first transistor Q1, the negative driver current IC Q1 is represented by Equation 1 below.

Figure 112011074395510-pat00001
Figure 112011074395510-pat00001

여기서, Vbe1 = Vc3 ≒ 0.7VWhere Vbe1 = Vc3 ≒ 0.7 V

따라서, 상기 부부호 드라이버 전류 IC(Q1)는 특정한 낮은 입력 전압원(V1)의 범위에서는 상기 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단과 에미터단 간의 전압차(Vce2)가 감소하는 특성을 그대로 갖기 때문에 부부호 드라이버로서 동작하게 된다.Accordingly, the negative driver current IC Q1 has the characteristic that the voltage difference Vce2 between the collector terminal and the emitter terminal of the second transistor Q2 is reduced in the range of the specific low input voltage source V1, so It acts as a driver.

또한, 정부호 드라이버 경로의 전류 IC(Q2)는 하기한 수학식 2와 같이 구할 수 있다In addition, the current IC Q2 of the definite code driver path can be obtained as shown in Equation 2 below.

Figure 112011074395510-pat00002
Figure 112011074395510-pat00002

Figure 112011074395510-pat00003
Figure 112011074395510-pat00003

상술한 바와 같이, 상기 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단과 컬렉터단 사이의 전압차(Vbc2)는 컬렉터단과 에미터단 사이의 전압차(Vce2)가 Vce2(sat)에 도달하기 전인 낮은 입력 전압 범위(정전류 영역)에서는 입력 전압원(V1)에 따라 낮은 전압에서부터 서서히 증가하는 경향을 가지며, 상기 전압차(Vce2)가 포화 전압에 도달할 수 있을 정도로 입력 전압 이상이 되면 입력 전압원(V1)의 증가에도 불구하고 일정한 전압을 유지할 수 있게 된다.As described above, the voltage difference Vbc2 between the base terminal and the collector terminal of the second transistor Q2 has a low input voltage range (before the voltage difference Vce2 between the collector terminal and the emitter terminal reaches Vce2 (sat)). In the constant current region), the voltage tends to gradually increase from a low voltage according to the input voltage source V1, and if the voltage difference Vce2 becomes higher than the input voltage to reach a saturation voltage, despite the increase of the input voltage source V1, And maintain a constant voltage.

따라서, 상기 제2트랜지스터(Q2)는 정전류 영역에서 컬렉터단과 에미터단 간의 전압차(Vce2) 또는 부부호 드라이버 전류 IC(Q1)과 상반되는 정부호 전압 및 정부호 전류 변화 특성을 갖게 됨에 따라 정부호 드라이버로서 동작할 수 있는 것이다.Accordingly, the second transistor Q2 has a negative voltage and a negative current change characteristic opposite to the voltage difference Vce2 or the negative driver current IC Q1 between the collector terminal and the emitter terminal in the constant current region. It can act as a driver.

결론적으로 상기 정부호 드라이버 전류인 IC(Q1)와 부부호 드라이버 전류인 IC(Q2)의 합성 전류는 각각의 상반된 전류 특성 때문에 정전류 범위에서 일정하게 된다.In conclusion, the synthesized currents of the IC driver Q1 and the IC driver Q2 are constant in the constant current range due to their opposite current characteristics.

그 다음에, 도 6과 도 7 및 도 8은 도 4에 도시된 정전류원 회로의 저항값 변동에 따른 입력 전압 대 전류의 파형 상태를 나타낸 도면으로서, 각 도면에서는 저항값을 각각 변동하는데 따른 부하 전류(I(V1))와 정부호 드라이버 전류(IC(Q2)), 부부호 드라이버 전류(IC(Q1))의 전류 파형을 보여 준다.Next, FIGS. 6, 7, and 8 are diagrams showing waveform states of input voltage versus current according to resistance value variation of the constant current source circuit shown in FIG. The current waveforms of the current I (V1), the definite driver current (IC (Q2)) and the unsigned driver current (IC (Q1)) are shown.

도 6의 경우에는 제1 및 제2저항(R1,R2)이 고정 되어 있는 상태에서 제3저항(R3)을 변동시켰을 때의 입력 전압 대 전류 파형을 나타내는 바, 정부호 드라이버 전류(IC(Q2))와 부부호 드라이버 전류(IC(Q1))의 파형 경향은 상술한 바와 동일 하게 나타나지만 제3저항(R3) 값의 변동에 따라 각 전류의 기울기가 달라질 수 있다. 6 shows an input voltage versus current waveform when the third resistor R3 is changed while the first and second resistors R1 and R2 are fixed. The waveform trends of)) and the negative driver current IC (Q1) are the same as described above, but the slope of each current may vary according to the change in the value of the third resistor R3.

도 6에서, 부하 전류(I(V1)와, 정부호 드라이버 전류(IC(Q2)), 부부호 드라이버 전류(IC(Q1))는, 모두 "ㅁ 마커"가 표시된 녹색선이 제3저항(R3)을 가장 작은 저항값으로 변동하였을때에 나타나는 것으로서, 가장 좁은 정전류 영역 및 급격한 기울기 변화를 보이고 있고, 상기 제3저항(R3)의 저항값이 커질수록 넓은 정전류 영역과 완만한 기울기 변화를 갖게 된다.In Fig. 6, the load current I (V1), the definite-signal driver current IC (Q2), and the unsignal driver current IC (Q1) all have a green line marked with the " It appears when R3) is changed to the smallest resistance value, and shows the narrowest constant current region and the sudden slope change, and the larger the resistance value of the third resistor R3, the wider constant current region and the gentle slope change. do.

이는 전체적인 전류 특성의 결정에 주도적인 역할을 하는 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터단 전압 및 전류의 크기와 기울기를 결정하는 제2 및 제3저항(R2,R3)의 전압 분배 비율에 따른 것이다. This is in accordance with the voltage distribution ratios of the second and third resistors R2 and R3 that determine the magnitude and the slope of the collector stage voltage and the current of the second transistor Q2 that play a leading role in determining the overall current characteristics.

즉, 저항값이 고정된 제2저항(R2)에 대해 제3저항(R3)의 저항값이 커질수록 제2저항(R2)에는 더 작은 전압이 걸려 상기 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단-컬렉터단 접합이 완전히 도통되어 정전류 영역을 빠져 나가는 입력 전압이 높아지게 되므로, 이를 이용하여 정전류 영역을 종래 방식에 비해 간단하게 넓은 범위로 조정할 수 있다.That is, as the resistance value of the third resistor R3 increases with respect to the second resistor R2 having a fixed resistance value, a smaller voltage is applied to the second resistor R2 so that the base end of the second transistor Q2 − Since the collector stage junction is completely conducting, the input voltage exiting the constant current region becomes high, so that the constant current region can be easily adjusted to a wider range than the conventional method.

도 7에서, 부하 전류(I(V1)와, 정부호 드라이버 전류(IC(Q2)), 부부호 드라이버 전류(IC(Q1))는, 제1저항(R1)과 제3저항(R3)을 고정하고 제2저항(R2)을 변동시켰을때 나타나는 것으로서, "ㅁ 마커"가 표시된 녹색선부터 제2저항(R2)의 저항값을 가장 작게 변동했을 때의 파형 변화를 나타낸다. In Fig. 7, the load current I (V1), the negative driver current IC (Q2) and the negative driver current IC (Q1) represent the first resistor R1 and the third resistor R3. Appears when the second resistor R2 is fixed and the second resistor R2 is changed. The waveform changes when the resistance value of the second resistor R2 is changed to the smallest value from the green line on which the "

도 7에서의 전류 파형 변화는 상기 도 6에서의 제3저항(R3) 변동시와 동일 하게 나타나지만, 특별히 상기 제2저항(R2)의 저항값을 과도하게 크게 설정한 경우에는 정전류 영역이 존재하지 않게 될 수 있다는 차이점이 있다. The change in the current waveform in FIG. 7 is the same as in the variation of the third resistor R3 in FIG. 6, but there is no constant current region when the resistance value of the second resistor R2 is excessively set. The difference is that it can be turned off.

이는 상기 제2트랜지스터(Q2)의 포화 영역 진입과 연관된 것으로서 상기 제2저항(R2)의 저항값을 지나치게 크게 변동하게 되면 큰 전압을 분배 받게 되어 입력 전압원(V1)의 작은 변동에도 쉽게 컬렉터단과 에미터단 간의 전압차(Vce2)가 Vce2(sat)으로 진입하고 그 기울기도 너무 급격하게 변동될 수 있는 것이다. 따라서, 상기 제2저항(R2)은 제3저항(R3)에 비해 충분히 작게 하여 Vce2(sat)으로의 진입을 비교적 높은 입력 전압에서 가능하도록 하는 것이 바람직하다.This is related to entering the saturation region of the second transistor Q2. When the resistance value of the second resistor R2 is changed too large, a large voltage is distributed and the collector stage and the emitter are easily subjected to the small change of the input voltage source V1. The voltage difference Vce2 between terminals enters Vce2 (sat) and its slope may change too rapidly. Therefore, it is preferable that the second resistor R2 is sufficiently small compared to the third resistor R3 to allow entry into Vce2 (sat) at a relatively high input voltage.

도 8에서, 부하 전류(I(V1)와, 정부호 드라이버 전류(IC(Q2)), 부부호 드라이버 전류(IC(Q1))는, 제2 및 제3저항(R2,R3)을 고정하고 제1저항(R1)을 변동시키는 경우에 나타나는 것으로서, "ㅁ 마커"가 표시된 녹색선이 제1저항(R1)을 가장 낮게 변동한 경우에 나타나는 파형 변화에 해당한다. 상기 수학식2에서 유추한 것처럼 IC(Q1) = Vce2 / R1이므로 제1저항(R1)의 저항값이 작아질수록 IC(Q1)은 커지고, 부부호 드라이버 측의 제1트랜지스터(Q1)에 대한 마이너스 보상 기울기 또한 커지게 된다. In Fig. 8, the load current I (V1), the negative driver current IC (Q2) and the negative driver current IC (Q1) fix the second and third resistors R2 and R3. Appears when the first resistor R1 is varied, and corresponds to a waveform change that occurs when the green line marked with the ㅁ marker is the lowest variation in the first resistor R1. As IC (Q1) = Vce2 / R1, as the resistance value of the first resistor R1 decreases, the IC Q1 increases, and the negative compensation slope with respect to the first transistor Q1 on the negative driver side also increases. .

따라서, 제1저항(R1)의 저항값도 상기 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)과 연동하여 평탄한 영역을 확보할 수 있는 적당한 값으로 설정해야 하며, 그에 따라 부하 전류의 기울기 및 정전류 범위 뿐만 아니라 그 크기까지 원하는 수준으로 조절 할 수 있다.Therefore, the resistance value of the first resistor R1 should also be set to a suitable value to secure a flat area in conjunction with the second resistor R2 and the third resistor R3, and accordingly, the slope of the load current and Not only the constant current range but also its size can be adjusted to the desired level.

그 다음에, 도 9는 본 발명에 따른 정전류원 회로를 통해서 정전류가 광범위하게 구현된 일예를 나타낸 도면으로서, 동 도면에서는 제1∼제3저항(R1∼R3의 저항값을 각각 조절하여 넓은 입력 전압 범위에서 정전류를 구현한 결과를 나타낸 것이다.Next, FIG. 9 is a view showing an example in which a constant current is widely implemented through a constant current source circuit according to the present invention, in which the first to third resistors R1 to R3 are each adjusted to adjust wide resistances. The result of implementing constant current in the voltage range is shown.

본 발명에서는 다양한 전류량을 설정할 수 있도록 되어 있지만, 도 9에 도시된 바와 같이 원하는 전류를 20mA로 가정한 경우에, 20mA의 10% 이내의 정전류를 입력 전압 50V 내지 400V의 범위에서 생성할 수 있으며, 특히 입력 전압 200V 내지 400V 까지의 넓은 범위에서는 기울기가 거의 존재하지 않는 고성능의 정전류 특성을 보이고 있는 것을 알수 있다. 즉, 본 발명에서는 제1∼제3저항(R1∼R3)의 저항값만을 조합적으로 조정하는 것만으로도 정전류 동작 전압 범위와 그에 대한 전류 변화율을 탄력적으로 조정 가능하므로 본 발명에 대한 응용 분야가 그 만큼 넓어지게 된다.In the present invention, various current amounts can be set, but as shown in FIG. 9, when a desired current is assumed as 20 mA, a constant current within 10% of 20 mA can be generated in the range of 50 V to 400 V input voltage. In particular, it can be seen that a high-performance constant current characteristic with almost no slope exists over a wide range of input voltages from 200V to 400V. That is, in the present invention, it is possible to flexibly adjust the constant current operating voltage range and the rate of change of current thereof by merely adjusting the resistance values of the first to third resistors R1 to R3 in combination. That widens.

한편, 통상적인 전원 구동 회로는 안정적인 전원 공급뿐만 아니라 구동을 위한 전력소모는 최소화 하고 부하 측으로 최대한 많은 전력을 전달하여 무효 전력을 최소화함에 의해 전력의 효율을 향상시킬 필요성이 있다. 이는 2차 전지를 응용하는 경우에 전지의 소모 시간에 영향을 주고 상용 전원을 이용하는 경우에는 전력 사용 비용에도 영향을 주며, 발열에 의한 기기의 수명 감소에까지 영향을 주므로 효율 증대 또한 전원 기술에서 빼 놓은 수 없는 요소이다.On the other hand, the conventional power supply driving circuit needs to improve power efficiency by minimizing reactive power by minimizing reactive power and delivering as much power as possible to the load side as well as supplying stable power. This affects the consumption time of the battery in the case of the application of secondary battery, and also affects the power usage cost in case of using commercial power and increases the efficiency of the device due to the heat generation. It can't be.

이에, 본 발명에서는 상기 도 4에 도시된 제1실시예에 따른 정전류원 회로의 기본 구성을 근거로 하여 조명 기기에 사용되는 발광 다이오드를 이용하여 효율을 향상시킬 수 있는 바이어스 방식을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes a bias method that can improve the efficiency by using a light emitting diode used in a lighting device based on the basic configuration of the constant current source circuit according to the first embodiment shown in FIG.

즉, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따라 발광 다이오드를 이용하여 바이어스를 구성한 정전류원 회로의 구성을 나타낸 도면이다. That is, FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a constant current source circuit in which a bias is formed using a light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 정전류원 회로는, 상기 입력 전압원(V1)과 정부호 드라이버 경로 및 부부호 드라이버 경로 연결점의 사이에 4개의 제1∼제4발광 다이오드(D1∼D4)가 직렬 연결되어 있다. As shown in FIG. 10, the constant current source circuit according to the second embodiment of the present invention includes four first through fourth light emitting devices between the input voltage source V1 and the connection point of the negative driver path and the negative driver path. Diodes D1 to D4 are connected in series.

상기 발광 다이오드(D1∼D4)의 구동용 정전류원 회로의 각 부에 대한 전류와 전압 파형은, 도 11에 도시된 바와 같이 4개의 발광 다이오드(D1∼D4)의 직렬 연결에 대해 원하는 부하 전류를 20mA로 하고 각 발광 다이오드(D1∼D4)의 공칭 Vf @ 20mA는 약 3.0V로 하며, 효율 증대에 대한 평가는 20mA의 -10%에 해당하는 18mA에서의 제1트랜지스터(Q1) 컬렉터의 전압(Vdrop)으로 한다The current and voltage waveforms of the respective portions of the constant current source circuits for driving the light emitting diodes D1 to D4 represent load currents desired for the series connection of the four light emitting diodes D1 to D4, as shown in FIG. The nominal Vf @ 20mA of each light emitting diode D1 to D4 is about 3.0V, and the evaluation of the increase in efficiency is the voltage of the first transistor Q1 collector at 18mA, corresponding to -10% of 20mA. Vdrop)

도 11에서는, 결과적으로 4개의 발광 다이오드(D1∼D4)를 원하는 구동 전류의 10% 이내에서 안정적으로 구동하기 위한 입력 전압은 15.5V이며, 발광 다이오드의 Vf에 해당하는 12V를 제외한 나머지 전압 약 3.5V는 모두 구동 회로인 제1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단에 인가되어 3.5V × 18mA = 63mW의 손실이 제1트랜지스터(Q1)에 의해 발생하게 된다.In FIG. 11, as a result, the input voltage for stably driving the four light emitting diodes D1 to D4 within 10% of the desired driving current is 15.5V, and the remaining voltage is approximately 3.5 except 12V corresponding to Vf of the light emitting diode. V is applied to the collector terminal of the first transistor Q1, which is a driving circuit, so that a loss of 3.5 V x 18 mA = 63 mW is generated by the first transistor Q1.

여기서는 입력 전압이 증가할수록 4개의 직렬 연결된 발광 다이오드(D1∼ㅇ4)의 총 Vf도 증가하게 되지만 제1트랜지스터(Q1)의 컬렉터 전압(Vc)도 작은 입력 전압부터 증가하게 되므로 원하는 부하 전류에 도달하였을 때는 컬렉터 전압(Vc)도 큰 값에 도달한 상태에 이르게 된다. In this case, as the input voltage increases, the total Vf of the four series-connected light emitting diodes D1-4 also increases, but the collector voltage Vc of the first transistor Q1 also increases from a small input voltage to reach a desired load current. In this case, the collector voltage Vc also reaches a large value.

도 12에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 정전류원 회로는 상기 제1트랜지스터(Q1)의 컬렉터 전압(Vc)이 큰값으로 도달함에 따라 발생되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도 11에 도시된 제2실시예의 회로와 마찬가지로 4개의 발광 다이오드를 구동하되, 서로 직렬 연결된 3개의 발광 다이오드(D1∼D3)는 정부호 드라이버 경로 및 부부호 드라이버 경로의 연결점과 상기 입력 전압원(V1)과의 사이에 연결하고, 나머지 하나의 제4발광 다이오드(D4)는 정부호 드라이버 경로와 부부호 드라이버 경로의 사이에 배치할 수 있도록 한다. The constant current source circuit according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 12 is to solve the problem caused when the collector voltage Vc of the first transistor Q1 reaches a large value. As in the circuit of the second embodiment of the present invention, four light emitting diodes are driven, and the three light emitting diodes D1 to D3 connected in series are connected between the connection point of the negative driver path and the negative driver path and the input voltage source V1. The fourth light emitting diode D4 may be disposed between the definite driver path and the subsignal driver path.

이 경우에는 도 13에 도시된 바와 같이, 4개의 발광 다이오드(D1∼D4)를 원하는 구동 전류의 10% 이내에서 안정적으로 구동하기 위한 입력 전압으로서 12.8V가 인가되고, 발광 다이오드의 Vf에 해당하는 12V를 제외한 나머지 전압 약 0.8V 만이 구동 회로인 제1트랜지스터(Q1)의 컬렉터단에 인가되어 0.8V × 18mA = 14.4mW의 작은 손실이 제1트랜지스터(Q1)에 의해 발생하게 된다.In this case, as shown in FIG. 13, 12.8 V is applied as an input voltage for stably driving the four light emitting diodes D1 to D4 within 10% of a desired driving current, and corresponds to Vf of the light emitting diode. Only about 0.8V other than 12V is applied to the collector terminal of the first transistor Q1, which is a driving circuit, so that a small loss of 0.8V × 18mA = 14.4mW is generated by the first transistor Q1.

상기한 바와 같이 상기 제1트랜지스터(Q1)에 의한 손실이 감소되는 이유는, 상기 제4발광 다이오드(D4)가 부부하 드라이버단의 바이어스로 작용을 하여 다이오드의 특성에 의해 낮은 Vf에서는 전류를 거의 흘리지 않으므로 제4발광 다이오드(D4)의 Vf가 공칭 순방향 전압인 3.0V에 도달하기 전까지는 상기 제1트랜지스터(Q1)가 동작하지 않아 컬렉터 전압(Vc1)이 증가하지 않게 되기 때문이다. 따라서, 18mA의 안정적인 부하 전류 확보 시점에서 부부하 드라이버단의 전압 강하는 거의 모두 제4발광 다이오드(D4)의 양단에서 나타나며 이는 손실이 아닌 제4발광 다이오드(D4)의 발광에 사용이 되며, 부부하 드라이버 단의 전력 손실은 아주 작아지게 된다.The reason why the loss caused by the first transistor Q1 is reduced as described above is that the fourth light emitting diode D4 acts as a bias of the coupler driver stage, so that the current is almost reduced at low Vf due to the characteristics of the diode. This is because the first transistor Q1 does not operate until the Vf of the fourth light emitting diode D4 reaches 3.0 V, which is the nominal forward voltage, so that the collector voltage Vc1 does not increase. Therefore, at the time of securing a stable load current of 18 mA, almost all voltage drops of the unloading driver stage appear at both ends of the fourth light emitting diode D4, which is used for light emission of the fourth light emitting diode D4, not a loss. The power loss of the lower driver stage becomes very small.

한편, 도 4의 제1실시예에 따른 정전류원 회로와 같이 부하를 입력 전압원(V1)과 정부하 드라이버/부부하 드라이버의 전단에 배치한 방식을 이용하여, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 발광 다이오드를 배치함에 의해 정부하 드라이버 및 부부하 드라이버로부터의 합성 전류가 정전류인 구성을 만들 수 있도록 하고 있지만, 본 발명에서는 또 다른 방식으로서 도 14에 도시된 바와 같이 부하인 제1발광 다이오드(D1)를 정부호 드라이버 경로와 부부호 드라이버 경로의 사이에만 배치할 수 있도록 한다.On the other hand, as shown in Figs. 12 and 13 by using a method in which the load is placed in front of the input voltage source V1 and the stationary driver / load driver as in the constant current source circuit according to the first embodiment of Fig. By arranging the light emitting diodes as described above, a configuration in which the composite currents from the stationary driver and the coupler driver is a constant current can be made. However, according to the present invention, as shown in FIG. D1) should be placed only between the definite driver path and the definite driver path.

본 발명의 제4실시예에서는 제1발광 다이오드(D1)를 정부호 드라이버 경로와 부부호 드라이버 경로 사이에 배치하여 부부호 드라이버 전류만을 이용해서 정전류원을 구성할 수 있도록 한다. In the fourth embodiment of the present invention, the first light emitting diode D1 is disposed between the decoded driver path and the decoded driver path so that the constant current source can be configured using only the decoded driver current.

상기 부부호 드라이버 경로의 정전류는 본 발명의 제1실시예에 따른 구성과 마찬가지로 바이어스 저항의 조정에 의해 조절이 가능하며, 도 15는 그 결과로서 제1트랜지스터(Q1)의 전류가 넓은 범위에서 정전류로 동작하고 있음을 보여 주고 있다.The constant current of the negative driver path can be adjusted by adjusting the bias resistor as in the configuration according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 15 as a result shows that the constant current is in a wide range in which the current of the first transistor Q1 is wide. It is showing that it is working.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.

10:부하, Q1∼Q3:트랜지스터,
R1∼R3:저항, V1:입력 전압,
D1∼D4:발광 다이오드.
10: Load, Q1 to Q3: Transistor,
R1 to R3: resistance, V1: input voltage,
D1 to D4: Light emitting diodes.

Claims (2)

입력 전압원으로부터 부하에 공급되는 입력 전압에 대해 정전류가 구현되도록 하는 정전류원 회로에 있어서,
상기 입력 전압원 및 부하에 대해 부부호 드라이버와 서로 병렬 연결되어, 상기 입력 전압원으로부터의 전압 변동에 대해 부하 전류가 증가되도록 구동되는 정부호 드라이버와;
상기 입력 전압원 및 부하에 대해 상기 정부호 드라이버와 서로 병렬 연결되어, 상기 정부호 드라이버의 구동에 의한 부하 전류의 증가를 보상하도록 전류를 감소시키는 부부호 드라이버; 및
상기 정부호 드라이버 및 부부호 드라이버에 의한 구동 전류를 설정할 수 있도록 하는 기준 전압을 제공하는 기준 전압부를 포함하여 구성되고,
상기 정부호 드라이버는 베이스단이 복수의 분배 저항 사이에 연결되어 있는 트랜지스터와, 일단이 상기 부하와 병렬 연결되고 상기 트랜지스터의 베이스단이 각 저항 사이에 연결되어 있는 복수의 분배 저항을 포함하며,
상기 부부호 드라이버는 베이스단이 상기 정부호 드라이버에 연결되고 컬렉터단이 상기 부하와 병렬 연결된 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 에미터단과 접지단 사이에 연결된 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전류원 회로.
A constant current source circuit for causing a constant current to be implemented for an input voltage supplied from an input voltage source to a load,
A definite code driver connected in parallel with a negative driver for the input voltage source and the load, and driven to increase the load current against a voltage change from the input voltage source;
A minus driver coupled in parallel with the minus code driver for the input voltage source and the load to reduce the current to compensate for an increase in load current by driving the minus code driver; And
It comprises a reference voltage portion for providing a reference voltage for setting the drive current by the definite code driver and the negative code driver,
The definite driver includes a transistor having a base end coupled between a plurality of distribution resistors, and a plurality of distribution resistors having one end connected in parallel with the load and a base end of the transistor connected between each resistor,
The negative current driver includes a transistor having a base end connected to the definite code driver and a collector end connected in parallel with the load, and a resistor connected between the emitter end and the ground end of the transistor.
제 1 항에 있어서,
상기 부하는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 정전류원 회로.
The method of claim 1,
The load is a constant current source circuit, characterized in that at least one light emitting diode (LED).
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