JPH03136111A - 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】 （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。

（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■１は正電圧源、Ｑ、とＱ２はＮ
ＰＮ）ランジスタ、ＤｌとＤｔはダイオード、Ｒ８とＲ
２は抵抗、Ｔ１は電流出力端子である。

（発明が解決しようとする課題） この従来例はＮＰＮ）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、■ｏＬＩ７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
　）ランジスタを用いて、第３図、第４図と相補な関係
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。

第３図と第４図において、トランジスタＱ、の電流増幅
率が充分大きければ、出力電流ｌ。ｕｌはトランジスタ
Ｑ、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■□は次式で
与えられる。

２ Ｒ２ ＶＩＩｌ＋　Ｖ１１２　　・・・Ｄｌ、Ｄ２の導通電圧
ＶＢＥｌ＋ＶＢ！□・・・Ｑ、、Ｑ２のベース・エミッ
タ電圧そして、Ｖ　Ｄ　ｌ　＋　Ｖ　Ｄ　２　＋　Ｖ　
Ｂ　Ｅ　ｌ　＋　Ｖ　Ｂ　Ｅ　Ｚ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、はぼ一定値（通常、常温で８００ｍＶ程度）を
維持する。つまり、電源電圧■１が変動することにより
抵抗Ｒ１，ダイオードＤ、、Ｄ、、）ランジスタＱ２を
流れる電流が変化しても出力電流Ｉ。ｕｔにＩＥ）は、
はぼ−定な値を維持できるのである。

しかしながら、ここで温度が変化した場合には１０ＬＩ
７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回とも、出力電流１０Ｌ
ＩＴ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／”Ｃ（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Ｉ。ＬＩＴが減少してしまうのであ
る。（たとえば、温度が５０°Ｃ上昇したときのＩ。Ｌ
ＩＴの減少分　００ｍＶ 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。

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。

（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
子の両端に住する電圧を検出し、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、トランジスタを介
して該電流を出力する定電波回路において、第２のＰＮ
接合素子と第２の抵抗と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。

（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。

本発明が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。

（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。

第１図は本発明の第１の実施例を示す。

正電圧源■１と接地点との間に、抵抗Ｒ１，ダイオード
Ｄ、、Ｄｚの直列回路を挿入し、抵抗ＲとダイオードＤ
１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の直列回路を挿
入する。

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　Ｉ−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Ｑ、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Ｑ
３のエミッタを抵抗Ｒ３を介して接地した点である。

本発明では、出力電流にＱ、のエミッタ電流）として、
抵抗Ｒ２を流れる電流１１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。

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。

■　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。

■　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。

すなわち、ここに同じ値の電流が流れるＰＮＮ接合、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■。

はＢの接合電圧■８よりも小さく、しかも温度上昇によ
る■、の減り方は■、の減り方よりも大きい。

という事実である。

（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Ｉ。Ｕ、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■１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。

２ ３ ＶＯ２・・・Ｄ３の導通電圧 ここで、上式が成り立つように、 ＶＤｌ＋ＶＤＺ　　ＶＩＥＩ　　　ＶＩ１３＞０となる
ように、ダイオードＤ、、Ｄ、、）ランジスタＱ、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
。

ここで、■ゎ、〜ＶＤ３＋　　ＶＱＩ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
、はとんど依存せず、はぼ一定な値をとる。

すなわち、電源■１の電圧値が変動し、抵抗Ｒ１゜ダイ
オードＤＩ、Ｄ２を流れる電流が変化しても電流１．と
１２、従ってそれらの和である出力型流Ｉ。Ｕアは、は
ぼ一定な値を維持する。

一方、温度が変化した場合には、電流１．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ＤＩ＋　　Ｄ２＋　　トランジスタＱ１の接合
面積よりも大きくしであるから、ＶＯ２の温度係数の大
きさは、■。１ｌＶＤ２１ＶＱｌの温度係数よりも大き
い。すなわち、Ｖｎ＋＋ＶｎｚＶ　！ＩＩ　　Ｖ　Ｄ：
ｌは正の温度係数を持つ。

一方、■。Ｉ＋ＶＤ２　　ＶＲＥＩ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Ｄ、、Ｄ、、トランジスタＱ。

に対するダイオードＤ３の接合面積の比Ｇｉ）　　抵抗
Ｒ２とＲ８の値 を選択することにより、出力電流Ｉ。ｌＪｒ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。

（第２の実施例）・・・第２図の場合 トランジスタＱ、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Ｉ。Ｒ１７はトランジスタＱ、の
エミッタ電流とほぼ等しく、電流１１と１２の和となる
。

ここで、 　ＩＩＥ２ １、− ２ ＶＩＥ２　　　Ｖ□３ Ｔ、− ３ Ｖ　８１！３・・・Ｑ３のベース・エミッタ電圧ただし
、ｖＩＩＥ２〉■ＢＥ３が成り立つように、トランジス
タＱ、のベース・エミッタ接合面積を、トランジスタＱ
２のベース・エミッタ接合面積よりも大きくする。

すなわち、電圧■。２が負の温度係数を示すのに対して
、（トランジスタＱ、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であるので）電圧Ｖ　Ｂ　Ｅ　
２　　Ｖ　Ｉ　Ｅ　３は正の温度係数を示す。

従って、 Ｑλ （１）トランジスタ躯に対するトランジスタＱ３の接合
面積の比 ６Ｄ　　抵抗ＲｔとＲ３の値 を選択することにより、電流Ｉ　Ｉ＋　Ｉ　ｔ　（≧１
ｏｕｔ）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。

この外に注意すべきは、 ■　第１図のダイオードＤ１〜Ｄ、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Ｑ、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。

（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。

【図面の簡単な説明】

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。 ■１　・・・・・正電圧源 Ｑ、−Ｑ、　　・・ＮＰＮ　）ランジスタＤ、〜Ｄ、・
・ダイオード Ｒ，−Ｒ３・・抵抗 Ｔ、・・・・・電流出力端子 ｌ０１ｊＴ　　・・・・出力電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　第１のＰＮ接合素子の両端に生ずる電圧を検出し、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
   、トランジスタを介して該電流を出力する定電流回路に
   おいて、 第２のＰＮ接合素子と第２の抵抗と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たことを特徴とする
   定電流回路。