(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力用トランジスタをスイッチングさせて負荷に所定電流を供給し、且つ前記出力用トランジスタがオンした際に負荷に流れる一定電流を任意の値に設定する電流設定機能を有する定電流回路において、
前記出力用トランジスタがオンした際に、前記出力用トランジスタがオンして所望の出力定電流値に到達するまで、前記出力用トランジスタのベースにベース電流を別途供給するベース電流供給回路と、
前記ベース電流供給回路および出力用トランジスタのダミー回路と、
前記ダミー回路における所定ノードの電圧を検出し、前記所定ノードの電圧が所望状態となるまでの期間、前記出力用トランジスタのベースにベース電流を別途供給するように前記ベース電流供給回路を制御する制御回路と、
を具備することを特徴とする定電流回路。
【請求項２】
前記出力用トランジスタに接続される負荷は、発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の定電流回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電流を任意の値に設定できる設定電流可変式の定電流回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の設定電流可変式の定電流回路の構成例を示した回路図である。定電流回路は電流設定回路１と定電流出力回路２から構成されている。電流設定回路１の演算増幅器１２の入力端子（−）には基準電圧発生回路１１から発生される基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、演算増幅器１２の入力端子（＋）には端子１５の出力電圧ＲＥＸＴが入力される。
【０００３】
演算増幅器１２は出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低下すると、演算増幅器２の出力が低くなって、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ（以降、単にトランジスタと称する）１３のゲート電圧を下げるため、そのソース電流を増加させる。これにより、バイポーラトランジスタ（以降、単にトランジスタと称する）１４のベース電流が増大して、そのコレクタ電流ＩＲＥＦを増加させる。このため、端子１５に接続される抵抗Ｒ１の抵抗降下電圧が上昇して、端子１５の出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆまで上昇する。
【０００４】
上記とは逆に出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆよりも上昇すると、演算増幅器１２の出力が高くなるため、トランジスタ１３のゲート電圧が上昇して、そのソース電流を減少させる。これにより、トランジスタ１４のベース電流が減少して、そのコレクタ電流ＩＲＥＦを減少させる。このため、端子１５に接続される抵抗Ｒ１の抵抗降下電圧が下降して、端子１５の出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆまで下降する。このため、端子１５の出力電圧ＲＥＸＴは基準電圧Ｖｒｅｆになる。従って、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させることにより、出力電圧ＲＥＸＴを変化させることができる。
【０００５】
ところで、演算増幅器１２の出力は定電流出力回路２のＰ型のＭＯＳトランジスタ（以降単にトランジスタと称する）２１のゲートに接続されているため、スイッチＳＷ−ａがオンで、スイッチＳＷ−ｂがオフのとき、トランジスタ２１はバイポーラトランジスタ（以降、単にトランジスタと称する）２２のベース電流を、トランジスタ１３がトランジスタ１４のベース電流を制御するのと全く同様に制御する。
【０００６】
これにより、トランジスタ２２のコレクタ電流も基準電圧Ｖｒｅｆに対応した一定の電流になり、この一定の電流ＩＯＵＴが電源２６からＬＥＤ（発光素子）２５及び出力端子２０を通してトランジスタ２２側に流れることになる。従って、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させることにより、出力電流ＩＯＵＴを任意に設定でき、ＬＥＤ２５の輝度を調整することができる。
【０００７】
スイッチング制御信号１００及びインバータ２３によるその反転信号はスイッチＳＷ−ａ、ＳＷ−ｂを交互にオンオフする。これにより、トランジスタ２２をスイッチングさせて、ＬＥＤ２５に流れる電流を所定の値として、ＬＥＤ２５の点灯が制御される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記した従来の定電流回路で、設定された出力電流ＩＯＵＴが大きい時は、図５（Ａ）に示したスイッチング制御信号１００の入力に対して、図５（Ｂ）に示すようにトランジスタ２２が直ちにオンして定電流動作に移行することが分かる。しかし、設定された出力電流ＩＯＵＴが小さい時は、図５（Ｃ）に示したスイッチング制御信号１００の入力に対して、図５（Ｄ）に示すようにトランジスタ２２がなかなかオンせず、定電流動作に移行するまでに時間が掛かってしまう。これでは、スイッチング制御信号１００によりトランジスタ２２をスイッチングしてＬＥＤ２５を点灯させた場合、小電流時にその平均電流が設定よりも低くなり、ＬＥＤ２５が暗く点灯してしまうという欠点がある。しかも、この欠点はスイッチング制御信号１００の周波数が高くトランジスタ２２が高速にスイッチングする場合に顕著に現れるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、出力電流の大小に拘りなく、高速スイッチングをしても常に設定通りの輝度でＬＥＤを点灯することができる定電流回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の特徴は、出力用トランジスタをスイッチングさせて負荷に所定電流を供給し、且つ前記出力用トランジスタがオンした際に負荷に流れる一定電流を任意の値に設定する電流設定機能を有する定電流回路において、前記出力用トランジスタがオンした際に、前記出力用トランジスタがオンして所望の出力定電流値に到達するまで、前記出力用トランジスタのベースにベース電流を別途供給するベース電流供給回路と、前記ベース電流供給回路および出力用トランジスタのダミー回路と、前記ダミー回路における所定ノードの電圧を検出し、前記所定ノードの電圧が所望状態となるまでの期間、前記出力用トランジスタのベースにベース電流を別途供給するように前記ベース電流供給回路を制御する制御回路と、を具備することにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の定電流回路の一実施の形態に係る構成を示したブロック図である。但し、従来例と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００１６】
定電流回路は、電流設定回路１と定電流出力回路２とスイッチング促進回路３とから構成されている。
【００１７】
電流設定回路１は、基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路１１、基準電圧Ｖｒｅｆと出力電圧ＲＥＸＴを比較して、その差分に対応する電圧を出力する演算増幅器１２、演算増幅器１２の出力電圧に応じたベース電流をバイポーラトランジスタ１４に供給するＰ型のＭＯＳトランジスタ１３、基準電圧Ｖｒｅｆに対応した電流を出力するバイポーラトランジスタ１４、バイポーラトランジスタ１４にコレクタ電流を供給するＰ型のＭＯＳトランジスタ１６、出力端子１５を有している。出力端子１５には抵抗Ｒ１が接続されている。
【００１８】
定電流出力回路２は、演算増幅器１２の出力電圧に応じたベース電流をトランジスタ２２に出力するＰ型のＭＯＳトランジスタ２１、出力端子２４に定電流を出力する出力用のバイポーラトランジスタ２２、スイッチング制御信号１００の反転信号を生成するインバータ２３、出力端子２４、バイポーラトランジスタ２２にベース電流を供給するＮ型、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ２７、２８、バイポーラトランジスタ２２のベース電圧の切替を行う一対のスイッチＳＷ−ａ、ＳＷ−ｂを有している。又、出力端子２４にはＬＥＤ２５と、このＬＥＤ２５に電流を供給する電源２６が接続される。
【００１９】
スイッチング促進回路３は、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ１６とカレントミラー回路を構成するＰ型のＭＯＳトランジスタ３１、スイッチング制御信号１００により制御信号Ａを出力する論理回路（ＬＯＧＩＣ）３２、スイッチング制御信号１００とその反転信号で動作するＮ型、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ３３、３４、スイッチング制御信号１００の反転信号を生成するインバータ３５及びトランジスタ３３、３４によりオンオフされるパイポーラトランジスタ３６を有している。また、上記したトランジスタはバイポーラ、ＭＯＳ及びその極性に拘りなく、以降、単にトランジスタと称する。
【００２０】
次に本実施形態の動作について説明する。電流設定回路１の演算増幅器１２の入力端子（−）には基準電圧発生回路１１から発生される基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、演算増幅器１２の入力端子（＋）には端子１５の出力電圧ＲＥＸＴが入力されている。出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低下すると、演算増幅器１２の出力は低くなってトランジスタ１３のゲート電圧が下がり、そのソース電流を増加させる。それ故、トランジスタ１４のベース電流が増大して、そのコレクタ電流ＩＲＥＦが増加するため、端子１５に接続される抵抗Ｒ１の抵抗降下電圧が上昇して、端子１５の出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆまで上昇する。  上記とは逆に出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆよりも上昇すると、演算増幅器１２の出力が高くなるため、トランジスタ１３のゲート電圧が上昇して、そのソース電流を減少させる。これにより、トランジスタ１４のベース電流が減少して、そのコレクタ電流ＩＲＥＦを減少させるため、端子１５に接続される抵抗Ｒ１の抵抗降下電圧が下降して、端子１５の出力電圧ＲＥＸＴが基準電圧Ｖｒｅｆまで下降する。このため、端子１５の出力電圧ＲＥＸＴは基準電圧Ｖｒｅｆになる。
【００２１】
本例では、トランジスタ１４のコレクタ電流はトランジスタ１６を介して電源ＶＤＤから供給されることになる。トランジスタ１６はスイッチング促進回路３のトランジスタ３１とカレントミラー回路を形成しているため、トランジスタ１６を流れる電流はトランジスタ３１を流れ、トランジスタ３６がオフであると、トランジスタ３６のコレクタ電圧はハイレベルになり、これが信号Ｂとなって論理回路３２に入力される。
【００２２】
一方、演算増幅器１２の出力は定電流出力回路２のトランジスタ２１のゲートに接続されているため、スイッチＳＷ−ａがオンで、スイッチＳＷ−ｂがオフのとき、トランジスタ２１はパイポーラトランジスタ２２のベース電流を、トランジスタ１３がトランジスタ１４のベース電流を制御するのと全く同様に制御する。これにより、トランジスタ２２のコレクタ電流もＶｒｅｆに対応した一定の電流ＩＯＵＴになる。この一定の出力電流ＩＯＵＴが電源２６からＬＥＤ２５を通してトランジスタ２２側に流れることになる。
【００２３】
ここで、スイッチング制御信号１００が図２（Ａ）に示すようにハイレベルになると、スイッチＳＷ−ａがオンになり、スイッチＳＷ−ｂがオフになって、トランジスタ２２がオンになり、所定の電流がＬＥＤ２５に流れる。この時、少し遅れて論理回路３２の制御信号Ａが図２（Ｂ）に示すようにハイレベルになる。これにより、トランジスタ３３、３４がオンとなってトランジスタ３６のベースにベース電流を供給するため、トランジスタ３６がオンする。これと同時に、定電流出力回路２のトランジスタ２７、２８もオンし、過剰のベース電流をトランジスタ２２に流す。このため、トランジスタ２２の出力電流が小レベルに設定されていても、トランジスタ２２は急速にオンすることになる。
【００２４】
トランジスタ３６がオンすると、そのコレクタ電圧、即ち、信号Ｂが図２（Ｃ）に示すようにローレベルになる。論理回路３２は、信号Ｂがローレベルなって多少の遅延時間後に制御信号Ａを図２（Ｂ）に示すようにローレベルにする。制御信号Ａがローレベルになると、トランジスタ３３、３４がオフしてトランジスタ３６がオフすると同時に、トランジスタ２７、２８がオフして、トランジスタ２２のベースに過剰な電流を供給する動作が停止される。
【００２５】
トランジスタ２２は前記過剰なベース電流の供給が停止されても、トランジスタ２１から供給されるベース電流によりオンし続け、定電流動作を継続する。その後、スイッチング制御信号１００が図２（Ａ）に示すようにローレベルになると、スイッチＳＷ−ａがオフになり、スイッチＳＷ−ｂがオンになって、トランジスタ２２がオフになる。以降、上記動作の繰り返しである。
【００２６】
図３（Ａ）、（Ｂ）は、トランジスタ２２の出力が大電流に設定されている時のトランジスタ２２の出力電流ＩＯＵＴであり、図３（Ａ）に示したようにスイッチング制御信号１００に同期して、図３（Ｂ）に示すようにトランジスタ２２が直ちに定電流動作に移行している。図３（Ｃ）、（Ｄ）は、トランジスタ２２の出力が小電流に設定されている時のトランジスタ２２の出力電流ＩＯＵＴであり、図３（Ｃ）に示すようにスイッチング制御信号１００に同期して、図３（Ｄ）に示すようにトランジスタ２２が直ちに定電流動作に移行している。
【００２７】
本実施形態によれば、スイッチＳＷ−ａがオンでスイッチＳＷ−ｂがオフになった時、スイッチング促進回路３によりトランジスタ２７、２８がオンになって、トランジスタ２２に過剰のベース電流を別途供給するため、トランジスタ２２の出力が小電流に設定されている時でも、スイッチング制御信号１００に同期してトランジスタ２２が直ちに定電流動作に移行することができる。これにより、出力電流の大小に拘りなく、高速スイッチングをしても常に設定通りの電流をＬＥＤ２５に流すことができ、所定の輝度でＬＥＤ２５を点灯することができる。
【００２８】
尚、トランジスタ２２と３６の電流密度は等しく、また、トランジスタ３４／トランジスタ３３と、トランジスタ２８／トランジスタ２７のオン抵抗比も等しいため、トランジスタ２２でのオーバーシュート等の問題は生じない。
【００２９】
また、本例は、ＬＥＤ２５を点灯させる出力用のトランジスタが複数ある多ビットの回路でも、同様の構成にて、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
更に、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の定電流回路によれば、出力電流の大小に拘りなく、高速スイッチングをしても常に設定通りの輝度でＬＥＤを点灯することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定電流回路の一実施の形態に係る構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示したスイッチング促進回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】図１に示したスイッチング制御信号とトランジスタ２２の出力電流との関係を示した波形図である。
【図４】従来の設定電流可変式の定電流回路の構成例を示した回路図である。
【図５】図４に示したスイッチング制御信号とトランジスタ２２の出力電流との関係を示した波形図である。
【符号の説明】
１  電流設定回路
２  定電流出力回路
３  スイッチング促進回路
１１  基準電圧発生回路
１２  演算増幅器
１３、１６、２１、２８、３１、３４  Ｐ型のＭＯＳトランジスタ
１４、２２、３６  バイポーラトランジスタ
１５  端子
２７、３３  Ｎ型のＭＯＳトランジスタ
２３、３５  インバータ
２４  出力端子
２５  ＬＥＤ
２６  電源
３２  論理回路
【図１】
0003640892.tif 000002
【図２】
0003640892.tif 000003
【図３】
0003640892.tif 000004
【図４】
0003640892.tif 000005
【図５】
0003640892.tif 000006