(57)【要約】【課題】電流値を調整することが可能であり、かつ、回路面積を縮小することが可能な定電流回路を提供する。【解決手段】不揮発性メモリ１７は、電圧ＶＡを設定するためのデータＤ１を不揮発的に記憶する。電圧設定部１３は不揮発性メモリ１７に記憶されるデータＤ１に基づいて電圧ＶＡを設定する。そして電圧設定部１３はＭＯＳトランジスタ１１のゲートに電圧ＶＡを出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に一定の駆動電流を流す定電流回路であって、
第１の電極が前記負荷に接続され、第２の電極が固定電位ノードに電気的に接続され、制御電極に制御電圧を受けて前記駆動電流を流すトランジスタと、
前記トランジスタに制御電圧を与えて前記トランジスタを駆動する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、
前記制御電圧を設定するための第１の設定データを不揮発的に記憶する記憶部と、
前記第１の設定データに基づいて前記制御電圧を設定して、前記制御電極に前記制御電圧を出力する電圧設定部とを含む、定電流回路。
【請求項２】
前記電圧設定部は、
基準電圧を出力する基準電圧回路と、
前記制御電圧を分圧し、かつ、分圧比を変更可能な分圧回路と、
前記第１の設定データに応じて前記分圧回路の分圧比を設定する分圧比設定回路と、
前記基準電圧と前記分圧回路からの出力電圧との差に応じた前記制御電圧を出力する差動部とを有する、請求項１に記載の定電流回路。
【請求項３】
前記トランジスタは、ＭＯＳトランジスタであり、
前記定電流回路は、
前記第２の電極と、前記固定電位ノードとの間に接続される抵抗をさらに備え、
前記抵抗の抵抗値の温度特性の符号は、前記ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧の温度特性の符号に対して逆である、請求項２に記載の定電流回路。
【請求項４】
前記記憶部は、前記第１の設定データにより設定される前記分圧比と異なる分圧比を設定するための第２の設定データをさらに記憶する、請求項２に記載の定電流回路。
【請求項５】
前記分圧比設定回路は、外部からの指示に応じて、前記第１および第２の設定データの一方を選択して、選択したデータを前記記憶部から読出す、請求項４に記載の定電流回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定電流回路に関し、特に、回路面積を縮小することが可能な定電流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザあるいは発光ダイオード等の発光素子は、光源として広く用いられている。これらの発光素子は印加される電流に応じたパワーを有する光を発する。
【０００３】
発光素子を含む装置を製造する場合、発光素子から出力される光のパワーが所定の範囲内に収まるように、製品の検査時に調整が行なわれることが多い。この場合、発光素子に流れる電流を調整することが一般的に行なわれる。電流値を調整する方法としては、回路内に複数のトリミング抵抗を予め形成しておき、これらの抵抗の中から単数または複数の抵抗を切断することが行なわれる。
【０００４】
たとえば特開平５−１２９７３４号公報（特許文献１）は、半導体レーザから所定のパワーの光が出力されるときに、半導体レーザの強度をモニタするモニタ回路の電流値が所定値となるように、その電流値を調整する方法を開示する。この文献によれば、モニタ回路は複数のトリミング抵抗を有する。複数のトリミング抵抗の一部または全部をトリミングすることによって、モニタ回路の電流値を所定の値に調整することができる。
【特許文献１】特開平５−１２９７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トリミング抵抗を含む調整回路の場合、電流値や電圧値の調整を細かく行なおうとするほど抵抗の数を増やす必要があるので、回路面積が大きくなる。また、トリミング抵抗を切断する場合、通常は高いパワーの光を出力するレーザ装置が用いられる。このため、あるトリミング抵抗を切断するとその抵抗の周囲にもレーザ光の照射による影響が生じる。
【０００６】
このためトリミング抵抗を含む調整回路においてはレーザ光の照射による回路動作への影響を防ぐために、たとえば抵抗間の距離をできるだけ大きくする必要がある。このような理由によっても回路面積が大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、電流値を調整することが可能であり、かつ、回路面積を縮小することが可能な定電流回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は要約すれば、負荷に一定の駆動電流を流す定電流回路であって、第１の電極が負荷に接続され、第２の電極が固定電位ノードに電気的に接続され、制御電極に制御電圧を受けて駆動電流を流すトランジスタと、トランジスタに制御電圧を与えてトランジスタを駆動する駆動回路とを備える。駆動回路は、制御電圧を設定するための第１の設定データを不揮発的に記憶する記憶部と、第１の設定データに基づいて制御電圧を設定して、制御電極に制御電圧を出力する電圧設定部とを含む。
【０００９】
好ましくは、電圧設定部は、基準電圧を出力する基準電圧回路と、制御電圧を分圧し、かつ、分圧比を変更可能な分圧回路と、第１の設定データに応じて分圧回路の分圧比を設定する分圧比設定回路と、基準電圧と分圧回路からの出力電圧との差に応じた制御電圧を出力する差動部とを有する。
【００１０】
より好ましくは、トランジスタは、ＭＯＳトランジスタである。定電流回路は、第２の電極と、固定電位ノードとの間に接続される抵抗をさらに備える。抵抗の抵抗値の温度特性の符号は、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧の温度特性の符号に対して逆である。
【００１１】
より好ましくは、記憶部は、第１の設定データにより設定される分圧比と異なる分圧比を設定するための第２の設定データをさらに記憶する。
【００１２】
さらに好ましくは、分圧比設定回路は、外部からの指示に応じて、第１および第２の設定データの一方を選択して、選択したデータを記憶部から読出す。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回路面積を縮小した定電流回路が実現可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の定電流回路を備える電子機器の概略図である。
【００１６】
図１を参照して、電子機器１００は、発光ダイオード１と、定電流回路２とを含む。発光ダイオード１のアノードは、電源ノードに接続される。電源ノードの電圧はＶｃｃである。
【００１７】
発光ダイオード１のカソードは定電流回路２に接続される。定電流回路２は発光ダイオード１に流れる電流Ｉｏｐを一定にする。これにより発光ダイオード１は所定のパワーの光を発する。
【００１８】
なお、図１に示す発光ダイオード１が発する光の波長は特に限定されない。たとえば発光ダイオード１は可視光を発してもよいし、赤外光を発してもよい。また、電子機器１００は発光ダイオード１に代えて半導体レーザを含んでもよい。さらに、一定の電流が印加されることにより動作する装置であれば、定電流回路２により駆動される負荷は発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子に限定されず、他の負荷（たとえばＤＣモータ等）でもよい。
【００１９】
図２は、図１に示す定電流回路２の構成図である。
図２を参照して、定電流回路２は、ＭＯＳトランジスタ１１と、抵抗１２と、電圧設定部１３と、不揮発性メモリ１７とを含む。
【００２０】
ＭＯＳトランジスタ１１は、たとえばＮ型のＭＯＳトランジスタである。ＭＯＳトランジスタ１１のドレイン（第１の電極）は発光ダイオード１のカソードに接続される。ＭＯＳトランジスタ１１のソース（第２の電極）は接地ノードＧＮＤに電気的に接続される。ＭＯＳトランジスタ１１のゲート（制御電極）は電圧ＶＡを受ける。これによりＭＯＳトランジスタ１１はオン状態となり、ドレインとソースとの間には電流Ｉｏｐが流れる。
【００２１】
抵抗１２はＭＯＳトランジスタ１１のソースと接地ノードＧＮＤとの間に接続される。抵抗１２は電流Ｉｏｐの温度特性をキャンセルする機能を担う。これにより電流Ｉｏｐを温度によらずほぼ一定にすることが可能になる。なお、抵抗１２は、たとえば半導体基板内の拡散層を用いた抵抗である。
【００２２】
不揮発性メモリ１７は、電圧ＶＡを設定するためのデータＤ１を不揮発的に記憶する。電圧設定部１３は不揮発性メモリ１７に記憶されるデータＤ１に基づいて電圧ＶＡを設定する。そして電圧設定部１３はＭＯＳトランジスタ１１のゲートに電圧ＶＡを出力する。
【００２３】
電圧設定部１３は、差動回路１４と、分圧回路１５と、基準電圧回路１６と、分圧比設定回路１８とを含む。差動回路１４は電圧ＶＲＥＦと電圧ＶＢとを受ける。差動回路１４は電圧ＶＲＥＦと電圧ＶＢとの差に応じた電圧ＶＡを出力する。
【００２４】
分圧回路１５は電圧ＶＡを分圧して電圧ＶＢを出力する。基準電圧回路１６は電圧ＶＲＥＦを出力する。
【００２５】
電圧ＶＲＥＦは一定の電圧（たとえば１．１Ｖ）である。電圧ＶＢを適切に設定することによって電圧ＶＡを所望の電圧（たとえば１．３Ｖ）に設定することができる。
【００２６】
不揮発性メモリ１７は、論理回路１７Ａとデータ記憶部１７Ｂとを含む。データ記憶部１７ＢにはデータＤ１が記憶される。論理回路１７Ａは、たとえば図１に示す電子機器１００の電源投入時にデータ記憶部１７ＢからデータＤ１を読出して分圧比設定回路１８に出力する。たとえば不揮発性メモリ１７は、シリアルＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）である。
【００２７】
分圧比設定回路１８はデータＤ１に応じて分圧回路１５における分圧比を設定する。
従来の技術によれば、電圧ＶＡを細かく調整しようとするほど、多くのトリミング抵抗が必要になる。また、電圧ＶＡを調整するためには複数のトリミング抵抗の一部または全部を切断する必要がある。しかし、たとえば高いパワーの光を出力するレーザ装置によりトリミング抵抗を切断した場合には、その抵抗の周囲にもレーザ光の照射による影響が生じる。このためトリミング抵抗を含む回路においては抵抗間の距離をできるだけ大きくする必要がある。これらの理由により、トリミング抵抗を含む回路においては回路面積がある程度大きくなる。
【００２８】
これに対し、本実施の形態ではトリミング抵抗を用いなくても電圧ＶＡを調整することができる。よって、定電流回路の面積を縮小することができる。また、トリミング抵抗を切断するための装置（たとえばレーザ装置）が不要となる。よって図１に示す電子機器１００の検査工程におけるコスト上昇を抑えることが可能になる。
【００２９】
図３は、図２の分圧回路１５の構成の一例を示す図である。
図３を参照して、分圧回路１５は抵抗２１Ａ〜２１Ｅと、トランスミッションゲート２２Ａ〜２２Ｄとを含む。
【００３０】
抵抗２１Ａ〜２１Ｅは、差動回路１４の出力端子が接続されるノードＮ１と接地ノードとの間に直列に接続される。トランスミッションゲート２２Ａは、ノードＮＡとノードＮ２との間に接続される。ノードＮ２は、差動回路１４の２つの入力端子の一方が接続されるノードである。
【００３１】
トランスミッションゲート２２ＢはノードＮＢとノードＮ２との間に接続される。トランスミッションゲート２２Ｃは、ノードＮＣとノードＮ２との間に接続される。トランスミッションゲート２２Ｄは、ノードＮＤとノードＮ２との間に接続される。
【００３２】
分圧比設定回路１８は、レジスタ２５と、デコーダ２６とを含む。レジスタ２５は、不揮発性メモリ１７からのシリアルデータ（図２のデータＤ１）を受けて、そのシリアルデータをパラレルデータに変換する。デコーダ２６はレジスタ２５からのパラレルデータをデコードして、デコードした結果をトランスミッションゲート２２Ａ〜２２Ｄに出力する。
【００３３】
トランスミッションゲート２２Ａ〜２２Ｄの各々はＬ（論理ロー）レベルの信号を受けると導通状態となり、Ｈ（論理ハイ）レベルの信号を受けると非導通状態となる。デコーダ２６からの信号によりトランスミッションゲート２２Ａ〜２２Ｄの各々が導通状態または非導通状態に設定されることで、分圧回路１５における分圧比が決定される。
【００３４】
次に、定電流回路２における電流Ｉｏｐの温度特性をキャンセルする機能について説明する。
【００３５】
図４は、図２のＭＯＳトランジスタ１１および抵抗１２に流れる電流を説明するための回路図である。
【００３６】
図４を参照して、ＭＯＳトランジスタ１１のドレインは電源回路に接続され、ドレインの電圧は電圧ＶＤに設定される。ＭＯＳトランジスタ１１のソースは抵抗１２を介して接地される。ＭＯＳトランジスタ１１のゲートには電圧ＶＡが与えられる。ＭＯＳトランジスタ１１に流れる電流を電流ＩＤとする。電圧ＶＤを変化させると電流ＩＤは変化する。また電流ＩＤはＭＯＳトランジスタ１１の温度に応じて変化する。
【００３７】
図５は、図４に示す電流ＩＤと電圧ＶＤとの関係を説明する図である。
図５および図４を参照して、曲線ｋ１はＭＯＳトランジスタ１１の周囲温度Ｔが温度Ｔ０に等しいときの電流ＩＤと電圧ＶＤとの関係を示す曲線である。曲線ｋ２は、周囲温度Ｔが温度Ｔ０より大きい場合における電流ＩＤと電圧ＶＤとの関係を示す曲線である。なお、曲線ｋ１，ｋ２は、ともに、ＭＯＳトランジスタ１１のソースが接地ノードに直接接続されている場合における電流ＩＤと電圧ＶＤとの関係を示す。
【００３８】
ＭＯＳトランジスタ１１のしきい値電圧を電圧Ｖｔｈとする。ＭＯＳトランジスタ１１のソースが直接接地ノードに接続されている場合、電流ＩＤは（ＶＡ−Ｖｔｈ）2に比例する。ここで電圧Ｖｔｈは負の温度特性を有する。つまり電圧Ｖｔｈは温度が高くなるにつれて小さくなる。よって電圧ＶＡが周囲温度Ｔによらず一定であるとすると、周囲温度Ｔが高くなるに従って電流ＩＤが増加する。
【００３９】
本実施の形態では、ＭＯＳトランジスタ１１のソースと接地ノードとの間に抵抗１２が接続される。抵抗１２の抵抗値をＲとすると、電流ＩＤは、｛（ＶＡ−ＩＤ×Ｒ）−Ｖｔｈ｝2に比例する。ここで、抵抗値Ｒは正の温度特性（温度が高くなるにつれて抵抗値が増加する特性）を有するので、温度上昇により（ＶＡ−ＩＤ×Ｒ）および電圧Ｖｔｈがともに低下する。よって曲線ｋ２と曲線ｋ３とを比較すればわかるように、本実施の形態では周囲温度Ｔが温度Ｔ０より高くなっても電流ＩＤの増加を抑えることが可能になる。さらに、抵抗値Ｒを適切に設定することによって曲線ｋ３と曲線ｋ１とを重ねることが可能になる。すなわち、電流ＩＤの温度依存性を小さくすることが可能になる。
【００４０】
なお、周囲温度Ｔが低下した場合にも、上述した作用と同様の作用が生じる。これにより電流ＩＤの温度依存性を小さくすることが可能になる。
【００４１】
以上のように、実施の形態１によれば定電流回路における回路面積を縮小することが可能になる。また、実施の形態１によれば温度ばらつきの少ない定電流回路を実現することができる。
【００４２】
［実施の形態２］
図６は、実施の形態２の定電流回路の構成図である。
【００４３】
図６を参照して、実施の形態２では不揮発性メモリ１７のデータ記憶部１７ＢにデータＤ１，Ｄ２が記憶される点で実施の形態１と異なる。データＤ２はデータＤ１と同様に分圧回路１５における分圧比を設定するためのデータである。ただしデータＤ１により定められる分圧比とデータＤ２により定められる分圧比とは異なる。
【００４４】
分圧比設定回路１８は不揮発性メモリ１７からデータＤ１およびデータＤ２のいずれかを読出す。なお、実施の形態２においては分圧比設定回路１８が読出すデータはデータＤ１，Ｄ２のいずれか一方のみに固定される。
【００４５】
分圧比設定回路１８がデータＤ２に基づいて分圧回路１５の分圧比を設定した場合、分圧回路１５からは電圧ＶＢ１が出力され、差動回路１４からは電圧ＶＡ１が出力される。電圧ＶＢ１は電圧ＶＢと異なる電圧であり、電圧ＶＡ１は電圧ＶＡと異なる電圧である。
【００４６】
電流ＩｏｐはＭＯＳトランジスタ１１のゲートに入力される電圧に応じて変化する。実施の形態２においては、不揮発性メモリ１７に複数のデータを記憶させることで負荷に流れる定電流の大きさを様々に設定できる。よって、実施の形態２によれば、駆動電流が異なる様々な負荷に対しても容易に対応可能な定電流回路を実現することができる。
【００４７】
なお、不揮発性メモリに記憶されるデータの種類は２種類に限られず、より多くの種類のデータが記憶されてもよい。
【００４８】
［実施の形態３］
図７は、実施の形態３の定電流回路を備える電子機器の概略図である。
【００４９】
図７および図１を参照して、実施の形態３では、電子機器１００は、定電流回路２に変えて定電流回路２Ａを含む。また、実施の形態３では、電子機器１００は、キー入力部４およびキー入力判定部５をさらに含む。
【００５０】
キー入力部４はユーザからの入力を受付ける部分である。キー入力判定部５は、ユーザがキー入力部４を操作した結果（たとえばキーを押した回数あるいは特定のキーが押されたか否か等）に応じて定電流回路２Ａに信号ＳＩＧを送る。定電流回路２Ａは信号ＳＩＧに応じて電流Ｉｏｐを変化させる。これにより、発光ダイオード１から出力される光のパワーを変化させることが可能になる。
【００５１】
たとえば発光ダイオード１がディスプレイのバックライトである場合には、ユーザのキー操作に応じて発光ダイオード１から出力される光の明るさを変えることができるので、ディスプレイの明るさを変えることができる。また、電子機器１００が赤外線通信に用いられる通信装置であり、発光ダイオード１が赤外線を発する発光ダイオードである場合には、ユーザによるキー操作内容に応じて発光ダイオード１から出力される赤外線の強度を強めることが可能になる。
【００５２】
図８は、図７の定電流回路２Ａの構成図である。
図８および図６を参照して、定電流回路２Ａは、電圧設定部１３に代えて電圧設定部１３Ａを含む。電圧設定部１３Ａは分圧比設定回路１８に代えて、分圧比設定回路１８Ａを含む。なお、定電流回路２Ａの他の部分における構成は、定電流回路２の対応する部分の構成と同様である。
【００５３】
分圧比設定回路１８Ａは信号ＳＩＧに応じてデータＤ１，Ｄ２の一方を選択して、選択したデータを不揮発性メモリ１７から読出す。たとえば信号ＳＩＧのレベルがＬレベルであれば分圧比設定回路１８ＡはデータＤ１を読出し、信号ＳＩＧのレベルがＨレベルであれば分圧比設定回路１８ＡはデータＤ２を読出す。
【００５４】
以上のように、実施の形態３によれば、外部からの指示（信号ＳＩＧ）に応じて定電流の値を変えることができるので、定電流回路およびそれを備える電子機器の高機能化を実現することが可能になる。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施の形態１の定電流回路を備える電子機器の概略図である。
【図２】図１に示す定電流回路２の構成図である。
【図３】図２の分圧回路１５の構成の一例を示す図である。
【図４】図２のＭＯＳトランジスタ１１および抵抗１２に流れる電流を説明するための回路図である。
【図５】図４に示す電流ＩＤと電圧ＶＤとの関係を説明する図である。
【図６】実施の形態２の定電流回路の構成図である。
【図７】実施の形態３の定電流回路を備える電子機器の概略図である。
【図８】図７の定電流回路２Ａの構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  発光ダイオード、２，２Ａ  定電流回路、４  キー入力部、５  キー入力判定部、１１  トランジスタ、１２  抵抗、１３，１３Ａ  電圧設定部、１４  差動回路、１５  分圧回路、１６  基準電圧回路、１７  不揮発性メモリ、１７Ａ  論理回路、１７Ｂ  データ記憶部、１８，１８Ａ  分圧比設定回路、２１Ａ〜２１Ｅ  抵抗、２２Ａ〜２２Ｄ  トランスミッションゲート、２５  レジスタ、２６  デコーダ、１００  電子機器、ＧＮＤ  接地ノード、Ｎ１，Ｎ２，ＮＡ〜ＮＤ  ノード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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