JPH0534690B2 - - Google Patents

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JPH0534690B2
JPH0534690B2 JP56031047A JP3104781A JPH0534690B2 JP H0534690 B2 JPH0534690 B2 JP H0534690B2 JP 56031047 A JP56031047 A JP 56031047A JP 3104781 A JP3104781 A JP 3104781A JP H0534690 B2 JPH0534690 B2 JP H0534690B2
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JP
Japan
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voltage
load
resistor
reference voltage
series
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Application number
JP56031047A
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English (en)
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JPS57146325A (en
Inventor
Hideo Sugyama
Hideharu Tezuka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP3104781A priority Critical patent/JPS57146325A/ja
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Publication of JPH0534690B2 publication Critical patent/JPH0534690B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
    • G05F1/567Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for temperature compensation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は特に温度変化による不安定な負荷電
流特性を改善した定電流回路に関する。
一般に電子装置には入力電圧の変動および負荷
変動に対して負荷電流をある一定の範囲内に保持
する定電流回路が必要なことが多い。このような
定電流回路は通常電源間に負荷側の負荷「RL
と直列にトランジスタを設け、このトランジスタ
のベース電流を制御して負荷電圧(出力電圧)
「VL」を一定にすることによつて定電流「IL
(VL/RL)を発生するものである。さらにトラン
ジスタのベース電流を制御して負荷電圧「VL
を一定にするには、所定の基準電圧と負荷電圧
「VL」を演算増幅器等に供給して、両者の電圧の
差が常に「0」になる様に制御する。この様にし
て、安定化された出力電圧および予め設定された
負荷の値によつて定電流である負荷電流を得るこ
とができるものであるが、通常この負荷には炭素
皮膜抵抗等が用いられ、この炭素皮膜抵抗はマイ
ナス数百PPM/℃(1°当たりの抵抗変化率)の
温度特性を有している。すなわち負荷が温度変化
によつて、その抵抗値が変動すれば、負荷電流は
変化することになる。従つて特に温度変化の激し
い環境等(例えば自動車)では、負荷電流が不安
定になる欠点がある。
この発明は上記の様な事情を鑑みなされたもの
で、温度変化による負荷抵抗値の変動に対して基
準電圧を補正することによつて、温度変化に対し
て負荷電流を得ることのできる定電流回路を提供
することを目的とする。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。図はその構成を示すもので、電源電圧VCC
間の入力側に直列接続の抵抗11,12が設けら
れ、この抵抗11,12と並列にトランジスタ1
3、抵抗R1,R2およびダイオード接続のトラン
ジスタ14が直列接続されて設けられる。このト
ランジスタ13のコレクタには電圧VCCが供給さ
れ、またそのベースには抵抗11を介して電圧
VCCに応じた電流が供給される。またトランジス
タ14のコレクタには抵抗R2が接続され、その
エミツタは接地(GND)される。そして抵抗
R1,R2の共通接続点から基準電圧V2が正(+)
側の入力に供給される演算増幅器15が設けら
れ、この演算増幅器15の出力電圧は負荷抵抗
RLと直列に接続されたトランジスタ16のベー
スに供給される。さらにこのトランジスタ16の
エミツタと接地(GND)間に負荷抵抗RLが設け
られ、またそのコレクタにはこの実施例では電流
計Aを介して電圧VCCが供給される。そしてこの
負荷抵抗RLの両端子間に発生する電圧VLが演算
増幅器15の負(−)側に入力に供給される。
この様に構成される定電流回路において、まず
抵抗11,12を所定の値に設定してトランジス
タ13のベースと抵抗11,12の共通接続点に
一定の電圧V1を発生させる。この電圧V1に応じ
て演算増幅器15の正(+)側入力に供給される
基準電圧V2が発生する。すなわち基準電圧V2は V2=V1−2VBE/R1+R2・R2+VBE ……(1) となる。ここで VBE…トランジスタ13,14のベースエミツタ
電圧 である。そしてこの基準電圧V2が供給される演
算増幅器15は基準電圧V2が負(−)側の入力
に供給される電圧VLよりも大きい場合(V2
VL)には出力電圧がハイレベル、すなわちトラ
ンジスタ16のベース電流が増大しトランジスタ
16のコレクタ電流が増大する。従つて負荷抵抗
RL、トランジスタ16を介して負荷電流が増大
する。この負荷電流をいま電流ILとすると、負荷
抵抗RLの両端子間に発生する電圧VLは VL=RL・IL ……(2) となる。そしてこの電圧VLは演算増幅器15の
負(−)側の入力に供給され、この演算増幅器1
5の出力電圧は基準電圧V2より電圧VLが大きく
なる(V2<VL)、とハイレベルからローレベルへ
変化し、それによつてトラランジスタ16のベー
ス電流が減少してそのコレクタ電流、すなわち負
荷電流ILが減少する。すなわち演算増幅器15に
よつて、電圧VLはほぼ基準電圧V2の値に保持さ
れることになる。このような負荷抵抗RLに発生
する出力電圧VLと負荷電流ILの特性において負荷
抵抗RLが温度変化によつて変動した場合、負荷
電流ILを一定に保持するには出力電圧VLをそれに
応じた値にする必要がある。すなわち基準電圧
V2が温度変化に対して一定の比率で変化するこ
とによつて、負荷電流ILの温度変化による変動を
補正できるものである。従つて基準電圧V2が温
度変化によつて変化した値をV2tとすれば上記式
(1)より、 V2t=V1−2VBEt/R1t+R2t・R2t+VBEt ……(3) となり、R1t、R2tおよびVBEtはそれぞれ温度変化
後の抵抗R1,R2およびトランジスタ13,14
の電圧VBEの値である。
さらに温度変化後の負荷抵抗RLの抵抗値をRLt
とすれば、 IL=V2/RL=V2t/RLt ……(4) となる式(4)が成立するように、基準電圧V2tを設
定する必要がある。すなわち基準電圧V2の温度
変化に対して基準電圧V2tはRLt/RLである変化率を 有するように設定され、この変化率は負荷抵抗の
材質によつて特定できるものである。ところで、
上記式(3)より基準電圧V2tは電圧V1が一定であ
り、さらにトランジスタ13,14の電圧VBEt
トランジスタの特性(通常−2〔mV〕/℃)に
よつて決定されるため、抵抗R1,R2の設定が大
きく影響されることになる。すなわち上記式(4)を
満足するような温度特性を有する抵抗R1,R2
設定するものであるが、具体的には上記式(3)およ
び(4)より V2t=V1−2(VBE+at)/R1(1+b/100t)+R2
1+b′/100t)・R2(1+b′/100t)+(VBE+at
)=RL(1+d/100t)/RL・V2……(5) となり、ここで a:トランジスタの温度係数〔mV/℃〕 b:抵抗R1の温度係数〔%/℃〕 b′:抵抗R2の温度係数〔%/℃〕 d:負荷抵抗RLの温度係数〔%/℃〕 t:温度変化値〔℃〕 である。従つて上記式(5)より負荷抵抗RLの温度
係数dが決定されるならば、温度変化に対して安
全な負荷電流IL=(V2/RL)を求めるには、温度係数 b,b′を有する抵抗R1,R2を設定することにな
る。
例えば、定電流回路をIC化した場合には、抵
抗R1,R2は拡散抵抗(例えばP型半導体)によ
つて形成する。いま仮に温度20℃の状態で負荷抵
抗RLの抵抗値を50〔Ω〕および負荷電流ILを約
20.4〔mA〕とする。従つてV2≒VLより基準電圧
V2は約1.02〔V〕となり、これに応じて電圧V1
2.22〔V〕(VCC=7〔V〕)に設定し、さらに抵抗
R1,R2の抵抗値をそれぞれ2.7〔kΩ〕、1.8〔kΩ〕
およびトランジスタ13,14の電圧VBEを0.65
〔V〕に設定するものである。そして負荷抵抗RL
の温度係数dが−5×102/104〔%/℃〕(− 500PPM/℃)であり、温度が20〔℃〕から120
〔℃〕に変化(t=100〔℃〕)した場合、負荷抵抗
RLtは約47.5〔Ω〕となる。また、トランジスタ1
3,14の温度係数aは、通常−2〔mV〕/℃
である。従つて上記式(5)より V2t=2.22−2(0.65−2×10-3×t)/R1(1+
b/100t)+R2(1+b′/100t)・R2(1+b′/10
0t)+(0.65−2×10-3×t) =(1−5×102/104×102t)(1.02)……(6) となり、この式(6)および不純物濃度等の製造条件
等から抵抗R1,R2は温度係数b,b′がそれぞれ
+0.25〔%/℃〕(+2500PPM/℃)とする拡散
抵抗であれば、tが100〔℃〕の場合、抵抗値はそ
れぞれ約3.375〔kΩ〕、2.25〔kΩ〕となる。また
トランジスタ13,14の各電圧VBEt(t=100
〔℃〕)は約0.45〔V〕となる。従つて温度変化後
の基準電圧V2tは約0.979〔V〕となり、負荷電流IL
は約20.5〔mA〕となる。すなわち、100℃の温度
変化によつて負荷抵抗RLの抵抗値が約5%変動
しても負荷電流ILは、ほぼ一定にすることができ
る。なお、上記拡散抵抗の抵抗値は通常層抵抗
(抵抗率/厚味)に対して長さと幅の比率(l/
ω)を変えることによつて設定でき、抵抗率は温
度が−10℃〜100℃程度の範囲では温度の上昇に
伴つて増大する傾向を示し、その温度係数は不純
物の濃度、分布、および形状(特に低抗体の幅)
などによつて影響を受けるが、上記の温度範囲付
近では+0.1〜0.25〔%/℃〕程度である。
以上詳述したように、この発明によれば、温度
変化による負荷抵抗値の変動に対して基準電圧を
補正することから出力電圧を補正できることによ
つて、温度変化に対して安定な負荷電流を得るこ
とのできる定電流回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明の一実施例に係る定電流回路の概
略的構成図である。 11,12,R1,R2,R4……抵抗、13,1
4,16……トランジスタ、15……演算増幅
器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電源間に直列接続して設けられる負荷抵抗お
    よびその負荷抵抗に流れる負荷電流を制御電圧に
    応じて一定に保持するように制御する電流制御素
    子と、 前記負荷抵抗の両端子間に発生する負荷電圧を
    一方の入力電圧とし、他方の入力電圧として与え
    られる基準電圧と前記一方の入力電圧とを比較
    し、その比較結果に応じて前記電流制御素子に前
    記制御電圧を供給する電圧比較手段と、 電源間に直列接続して設けられて、前記負荷抵
    抗の温度変化による抵抗値の変動に対して前記負
    荷電流を一定としたときの前記負荷電圧の変化に
    応じて前記基準電圧が一定比率で変化するように
    予め設定された抵抗値及びほぼ同一の温度係数を
    有する第1の抵抗と第2の抵抗を有し、この第1
    及び第2の各抵抗に直列接続されて、前記第1及
    び第2の各抵抗の抵抗値と共に前記基準電圧を設
    定するためのベース・エミツタ間電圧を発生し、
    前記第1及び第2の各抵抗の前記温度係数とは異
    なる温度係数を有する複数のトランジスタとから
    なり、前記第1及び第2の各抵抗の接続点から発
    生する前記基準電圧を前記電圧比較手段の前記他
    方の入力電圧として供給する基準電圧発生手段と
    を具備したことを特徴とする定電流回路。
JP3104781A 1981-03-04 1981-03-04 Constant current circuit Granted JPS57146325A (en)

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