JP2599304B2 - Constant current circuit - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電源電圧変動に影響されずに、一定な電流を
出力することのできる定電流回路に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a constant current circuit capable of outputting a constant current without being affected by fluctuations in power supply voltage.
（従来技術） 電源電圧の値に依らない定電流を得る回路として、従
来より第３図又は第４図に示した回路がよく用いられて
いる。第３図と第４図でV1は正電圧源、Q1とQ2はNPNト
ランジスタ、D1とD2はダイオード、R1とR2は抵抗、T1は
電流出力端子である。(Prior Art) As a circuit for obtaining a constant current that does not depend on the value of the power supply voltage, the circuit shown in FIG. 3 or FIG. Figure 3 and V 1 was a positive voltage source in Figure 4, Q 1 and Q 2 are NPN transistors, D 1 and D 2 are diodes, R 1 and R 2 are resistors, T 1 is the current output terminal.
（発明が解決しようとする課題） この従来例はNPNトランジスタを用いて構成した場合
のものであり、出力電流（図中、IOUTで表示した）の向
きは、外部から引き込む方向となる。出力電流の向きを
外部へ流出する方向としたいのであれば、PNPトランジ
スタを用いて、第３図，第４図の相補な関係にある回路
を構成すればよい。これは、第１図と第２図で示した本
発明の実施例の場合も同じである。The direction of the prior art (problems to be Solved by the Invention) represents the case constructed by using the NPN transistor, the output current (in the figure, viewed in I OUT) is a direction to retract from the outside. If the direction of the output current is to be directed to the outside, a circuit having a complementary relationship between FIGS. 3 and 4 may be formed by using a PNP transistor. This is the same in the case of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and FIG.
第３図と第４図において、トランジスタQ1の電流増幅
率が充分大きければ、出力電流IOUTはトランジスタQ1の
エミッタ電流とほぼ等しい。この場合トランジスタQ1の
エミッタ電流IEは次式で与えられる。In Figure 3 and Figure 4, if the current amplification factor of the transistor Q 1 is large enough, the output current I OUT is substantially equal to the emitter current of the transistor Q 1. In this case the emitter current I E of the transistor Q 1 is given by the following equation.
VD1,VD2…D1,D2の導通電圧 VBE1,VBE2…Q1,Q2のベース・エミッタ電圧 そして、VD1,VD2,VBE1,VBE2はPN接合の導通電圧であ
り、この電圧値は該PN接合を流れる電流には影響され
ず、ほぼ一定値（通常、常温で800mV程度）を維持す
る。つまり、電源電圧V1が変動することにより抵抗R1,
ダイオードD1,D2,トランジスタQ2を流れる電流が変化し
ても出力電流IOUT（IE）は、ほぼ一定な値を維持でき
るのである。 In V D1, V D2 ... D 1 , D 2 of the conduction voltage V BE1, V BE2 ... base-emitter voltage of Q 1, Q 2 and, V D1, V D2, V BE1, V BE2 is conduction voltage of the PN junction This voltage value is not affected by the current flowing through the PN junction, and maintains a substantially constant value (generally, about 800 mV at normal temperature). That is, when the power supply voltage V 1 fluctuates, the resistances R 1 ,
Even if the current flowing through the diodes D 1 and D 2 and the transistor Q 2 changes, the output current I OUT (I E ) can maintain a substantially constant value.
しかしながら、ここで温度が変化した場合にはIOUTが
大きく変動してしまうという欠点がある。上述したよう
に、第３図，第４図とも、出力電流IOUTはPN接合１段分
の電圧を抵抗R2の値で割ったものとなるが、公知のよう
に該PN接合電圧は、−１〜−3mV/℃（温度が１度上昇す
るごとにPN接合電圧は１〜3mV程度減少する。）の温度
係数〔この温度係数の大きさは、PN接合の電流密度（単
位接合面積当たりの電流値）が小さいほど大きい。〕を
有するので、温度上昇にともなってIOUTが減少してしま
うのである。（たとえば、温度が50℃上昇したときのI
OUTの減少分はほぼ となり、６〜18％にもなる。） このように、従来の定電流回路では電源電圧変動に対
しては、出力電流の変化が小さいが温度変化に対しては
出力電流の変化が大きいという欠点があった。However, there is a disadvantage that if the temperature changes here, I OUT greatly fluctuates. As described above, Figure 3, with Figure 4, the output current I OUT is a obtained by dividing the voltage of the PN junction one stage by the value of resistor R 2, the PN junction voltage as is known, Temperature coefficient of -1 to -3 mV / ° C (the PN junction voltage decreases about 1 to 3 mV each time the temperature rises by 1 degree) [The magnitude of this temperature coefficient depends on the current density of the PN junction (per unit junction area) Is smaller, the larger the current value). Because it has a] is the I OUT with increasing temperature decreases. (For example, when the temperature rises by 50 ° C
OUT decrease almost And 6-18%. As described above, the conventional constant current circuit has a disadvantage that the output current changes little when the power supply voltage changes, but the output current changes greatly when the temperature changes.
本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもの
で、その目的は、温度変動がある場合にも、出力電流が
変化しない定電流回路を提供することにある。The present invention has been proposed to improve the above-described drawbacks, and an object of the present invention is to provide a constant current circuit in which the output current does not change even when there is a temperature change.
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため本発明は、第１のPN接合素
子の両端に生ずる負の温度係数を有する電圧を検出し、
第１の抵抗を用いて該電圧を電流に変換して電流を作成
し、エミッタが該第１の抵抗の一端に接続されたトラン
ジスタのコレクタより該電流を出力する電流回路におい
て、第２のPN接合素子と第２の抵抗を直列的に接続した
回路を前記第１の抵抗に並列接続し、上記トランジスタ
のコレクタから温度に依存しない電流を出力するように
したことを特徴とする定電流回路を発明の要旨とするも
のである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention detects a voltage having a negative temperature coefficient generated at both ends of a first PN junction element,
In a current circuit, the voltage is converted to a current using a first resistor to generate a current, and the emitter outputs the current from a collector of a transistor connected to one end of the first resistor. A constant current circuit, wherein a circuit in which a junction element and a second resistor are connected in series is connected in parallel to the first resistor, and a current independent of temperature is output from the collector of the transistor. This is the gist of the invention.
（作用） 本発明は、出力電流に対して従来のような負の温度係
数を有する電流成分に加え、正の温度係数を有する電流
成分を付加することにある。これによって本発明の回路
は温度変化の激しい場所においても、周囲の温度変化の
影響のない定電流回路とすることができる。(Function) The present invention is to add a current component having a positive temperature coefficient to an output current in addition to a current component having a negative temperature coefficient as in the related art. Thus, the circuit of the present invention can be a constant current circuit which is not affected by ambient temperature changes even in a place where temperature changes are drastic.
本発明は従来技術と異なる点は、電圧→電流変換を行
う抵抗（R2）に対して、PN接合と抵抗とを直列接続した
ものを並列追加接続した点にある。The present invention differs from the prior art in that a resistor in which a PN junction and a resistor are connected in series is added in parallel to a resistor (R 2 ) for performing voltage → current conversion.
（実施例） 次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例
は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲
で、種々の変更あるいは改良を行い得ることは言うまで
もない。(Example) Next, an example of the present invention will be described. The embodiment is merely an example, and it goes without saying that various changes or improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.
第１図は本発明の第１の実施例を示す。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
正電圧源V1と接地点との間に、抵抗R1,ダイオードD1,
D2の直列回路を挿入し、抵抗R1とダイオードD1との接続
点ａにNPNトランジスタQ1のベースを接続すると共に、
コレクタを電流出力端子T1に接続し、エミッタを抵抗R2
を介して接地し、さらにエミッタと接地との間にダイオ
ードD3,抵抗R3直列回路を挿入する。Between a positive voltage source V 1 and the ground point, resistor R 1, a diode D 1,
Insert the series circuit of the D 2, while connecting the base of the NPN transistor Q 1 to the connection point a between the resistor R 1 and a diode D 1,
Connect the collector to the current output terminal T 1 and connect the emitter to the resistor R 2
, And a series circuit of a diode D 3 and a resistor R 3 is inserted between the emitter and the ground.
第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、この実
施例が、第１の実施例と異なる点は、第１の実施例のダ
イオードD3及び抵抗R3の代わりにNPNトランジスタQ3を
用い、このトランジスタのベースを、トランジスタQ1の
エミッタに接続し、このエミッタにトランジスタQ3のコ
レクタを接続し、さらにトランジスタQ3のエミッタを抵
抗R3を介して接地した点である。FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, this embodiment is different from the first embodiment, NPN transistor instead of the first embodiment of the diode D 3 and resistor R 3 with Q 3, the base of this transistor is connected to the emitter of the transistor Q 1, the emitter connected to the collector of the transistor Q 3, in that further the emitter grounded transistor Q 3 via the resistor R 3 .
本発明では、出力電流（Q1のエミッタ電流）とし
て、抵抗R2を流れる電流I1の他に、ダイオードD3,トラ
ンジスタQ3を流れる電流I2が追加されている。In the present invention, as the output current (emitter current of Q 1), in addition to the resistance R 2 of the current flowing I 1, diode D 3, the current I 2 flowing through the transistor Q 3 is added.
本発明では、PN接合電圧とPN接合電流との関係、およ
びPN接合電圧と温度との関係に関する。以下の２点の公
知の性質及びを利用している。The present invention relates to a relationship between a PN junction voltage and a PN junction current and a relationship between a PN junction voltage and a temperature. The following two known properties are used.
PN接合電圧はPN接合電流に依らずにほぼ一定ではあ
るが、詳細に見ると、PN接合電流（あるいはPN接合電流
密度）が大きいほど、PN接合電圧は大きい。Although the PN junction voltage is almost constant irrespective of the PN junction current, in detail, as the PN junction current (or PN junction current density) increases, the PN junction voltage increases.
PN接合電圧の負の温度係数の大きさは、PN接合電流
密度が小さいほど大きい。The magnitude of the negative temperature coefficient of the PN junction voltage increases as the PN junction current density decreases.
すなわち、ここに同じ値の電流が流れるPN接合A,Bが
あり、しかもＡの接合面積がＢの接合面積よりも大きい
場合、Ａの接合電圧VAはＢの接合電圧VBよりも小さく、
しかも温度上昇によるVAの減り方はVBの減り方よりも大
きい。That is, if there are PN junctions A and B through which the same value of current flows, and the junction area of A is larger than the junction area of B, the junction voltage VA of A is smaller than the junction voltage VB of B ,
Moreover decrease how V A due to the temperature increase is greater than the decrease how V B.
という事実である。That is the fact.
（第１の実施例）…第１図の場合では トランジスタQ1のエミッタ接地電流増幅率が充分大き
いとすると、出力電流IOUTはトランジスタQ1のエミッタ
電流とほぼ等しい。さらに該エミッタ電流は、抵抗R2を
流れる電流I1と、ダイオードD3,抵抗R3を流れる電流I2
の和である。これらは夫々次式で与えられる。If in the case of (the first embodiment) ... first view emitter ground current amplification factor of the transistor Q 1 is a sufficiently large, the output current I OUT is substantially equal to the emitter current of the transistor Q 1. Furthermore the emitter current, the current I 1 flowing through the resistor R 2, a diode D 3, the current flowing through the resistor R 3 I 2
Is the sum of These are given by the following equations, respectively.
VD3…D3の導通電圧 ここで、上式が成り立つように、 VD1＋VD2−VBE1−VD3＞０ となるように、ダイオードD1,D2,トランジスタQ1の接合
面積よりも、ダイオードD3の接合面積を大きくする。 Here conduction voltage V D3 ... D 3, so the above equation is satisfied, so that the V D1 + V D2 -V BE1 -V D3> 0, the diodes D 1, D 2, than the junction area of the transistor Q 1 , to increase the junction area of the diode D 3.
ここで、VD1〜VD3,VQ1はPN接合電圧であって、その値
は該当するPN接合を流れる電流値には、ほとんど依存せ
ず、ほぼ一定な値をとる。すなわち、電源V1の電圧値が
変動し、抵抗R1,ダイオードD1,D2を流れる電流が変化し
ても電流I1とI2、従ってそれらの和である出力電流IOUT
は、ほぼ一定な値を維持する。Here, V D1 to V D3 and V Q1 are PN junction voltages, and their values hardly depend on the current value flowing through the corresponding PN junction, and take a substantially constant value. That is, the power supply V 1 of the voltage value fluctuates, resistors R 1, diodes D 1, D 2 current I 1 even when the current is changed to flow and I 2, so that the output current I OUT is their sum
Maintain a nearly constant value.
一方、温度が変化した場合には、電流I1は従来例の場
合と同様、負の温度係数を示す。（温度上昇に伴ない減
少する。）さて、ここでダイオードD3の接合面積をダイ
オードD1,D2,トランジスタQ1の接合面積よりも大きくし
てあるから、VD3の温度係数の大きさは、VD1,VD2,VQ1の
温度係数よりも大きい。すなわち、VD1＋VD2−VBE1−V
D3は正の温度係数を持つ。On the other hand, when the temperature changes, the current I 1 is similar to the conventional example, shows a negative temperature coefficient. (Reduced In conjunction to the temperature rise.) Well, here diodes D 1, D 2 the junction area of the diode D 3, since is made larger than the junction area of the transistor Q 1, the temperature coefficient of V D3 size Is larger than the temperature coefficients of V D1 , V D2 , and V Q1 . That is, V D1 + V D2 −V BE1 −V
D3 has a positive temperature coefficient.
一方、VD1＋VD2−VBE1に関してはPN接合１段相当の電
圧となり、負の温度係数を持つ。従って、 （ｉ） ダイオードD1,D2,トランジスタQ1に対するダイ
オードD3の接合面積の比 （ii） 抵抗R2とR3の値 を選択することにより、出力電流IOUTの大きさを、任意
の値に設定するとともに、その温度係数の大きさを極め
て小さく（式の上からは零にすることも可能）設定する
ことができるのである。On the other hand, V D1 + V D2 −V BE1 has a voltage equivalent to one stage of the PN junction and has a negative temperature coefficient. Therefore, by selecting (i) the ratio of the junction area of the diode D 3 to the diodes D 1 and D 2 and the transistor Q 1, and (ii) the value of the resistors R 2 and R 3 , the magnitude of the output current I OUT can be While being set to an arbitrary value, the magnitude of the temperature coefficient can be set to be extremely small (it can be set to zero from the equation).
（第２の実施例）…第２図の場合 トランジスタQ1のエミッタ接地電流増幅率が充分大き
いとすると、出力電流IOUTはトランジスタQ1のエミッタ
電流とほぼ等しく、電流I1とI2の和となる。When (the second embodiment) ... grounded emitter current amplification factor when the transistor to Q 1 second view is sufficiently large, the output current I OUT is substantially equal to the emitter current of the transistor Q 1, the current I 1 and I 2 It becomes sum.
ここで、 VBE3…Q3のベース・エミッタ電圧 ただし、VBE2＞VBE3が成り立つように、トランジスタ
Q3のベース・エミッタ接合面積を、トランジスタQ2のベ
ース・エミッタ接合面積よりも大きくする。here, V BE3 … base-emitter voltage of Q 3 However, the transistor should be such that V BE2 > V BE3
The base-emitter junction area of the Q 3, larger than the base-emitter junction area of the transistor Q 2.
すなわち、電圧VBE2が負の温度係数を示すのに対し
て、（トランジスタQ3の電流密度をトランジスタQ2の電
流密度よりも小さくしてあるので）電圧VBE2−VBE3は正
の温度係数を示す。従って、 （ｉ） トランジスタQ2に対するトランジスタQ3の接合
面積の比 （ii） 抵抗R2とR3の値 を選択することにより、電流I1＋I2（IOUT）の大きさ
を任意の値に設定するとともに、その温度係数の大きさ
を極めて小さくすることができるのである。That is, while the voltage V BE2 exhibits a negative temperature coefficient, the voltage V BE2 −V BE3 has a positive temperature coefficient (because the current density of the transistor Q 3 is smaller than the current density of the transistor Q 2 ). Is shown. Therefore, (i) by selecting a value of the ratio (ii) the resistance R 2 and R 3 of the junction area of the transistor Q 3 for the transistor Q 2, the current I 1 + I 2 (I OUT ) of the magnitude of any value And the magnitude of the temperature coefficient can be made extremely small.
この外に注意すべきは、 第１図のダイオードD1〜D3はPN接合であればよく、
たとえば第２図におけるトランジスタQ3のように、コレ
クタ・ベースを接続したトランジスタでもよい。（ベー
ス・エミッタ接合を利用する。） 第２図のトランジスタQ3はトランジスタでなくて、
単なるダイオードでもよい。It should be noted that the diodes D 1 to D 3 in FIG.
For example as in the transistor Q 3 in Figure 2, it may be a transistor connected collector-base. (Using the base-emitter junction.) Transistor Q 3 of FIG. 2 is not a transistor,
It may be a simple diode.
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、電源電圧変動
に対して一定な値を維持しつつ、温度変動に対しても一
定の値を維持することのできる定電流回路を実現するこ
とができるので、特に温度変動の激しい環境下に置かれ
る各種電子装置の定電流回路として適用すれば、それら
電子装置の特性（温度変動に対する特性）を一定に保つ
ことができるようになるという効果を有する。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a constant current circuit that can maintain a constant value with respect to temperature fluctuations while maintaining a constant value with respect to power supply voltage fluctuations. Since the present invention can be realized, if it is applied as a constant current circuit of various electronic devices particularly placed in an environment where the temperature fluctuates greatly, the characteristics (the characteristics with respect to the temperature fluctuation) of those electronic devices can be kept constant. It has the effect of.
第１図と第２図は本発明の定電流回路の第１と第２の実
施例を示し、第３図と第４図は従来の定電流回路の構成
を示す。 V1……正電圧源 Q1〜Q3……NPNトランジスタ D1〜D3……ダイオード R1〜R3……抵抗 T1……電流出力端子 IOUT……出力電流1 and 2 show the first and second embodiments of the constant current circuit of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show the configuration of a conventional constant current circuit. V 1 … Positive voltage source Q 1 to Q 3 … NPN transistor D 1 to D 3 … Diode R 1 to R 3 … Resistance T 1 …… Current output terminal I OUT …… Output current
Claims (1)
係数を有する電圧を検出し、第１の抵抗を用いて該電圧
を電流に変換して電流を作成し、エミッタが該第１の抵
抗の一端に接続されたトランジスタのコレクタより該電
流を出力する電流回路において、 第２のPN接合素子と第２の抵抗を直列的に接続した回路
を前記第１の抵抗に並列接続し、上記トランジスタのコ
レクタから温度に依存しない電流を出力するようにした
ことを特徴とする定電流回路。1. A voltage having a negative temperature coefficient generated at both ends of a first PN junction element is detected, and the voltage is converted to a current using a first resistor to generate a current. A current circuit for outputting the current from the collector of a transistor connected to one end of the first resistor, a circuit in which a second PN junction element and a second resistor are connected in series, and a circuit connected in parallel to the first resistor; A constant current circuit wherein a current independent of temperature is output from the collector of the transistor.
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| JPH03136111A JPH03136111A (en) | 1991-06-10 |
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1989
- 1989-10-23 JP JP1275641A patent/JP2599304B2/en not_active Expired - Fee Related
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