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公開番号2024108518
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023012933
出願日2023-01-31
発明の名称基準電流源
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類G05F 3/26 20060101AFI20240805BHJP(制御;調整)
要約【課題】回路規模の増加を抑制しつつ、基準電流の精度を向上する。
【解決手段】基準電流源1は、1つのダイオード接続されたバイポーラトランジスタからなる第1半導体素子2と、複数のダイオード接続されたバイポーラトランジスタを並列接続してなる第2半導体素子3と、第1半導体素子2および第2半導体素子3の各ベース・エミッタ間電圧の差である差電圧ΔVbeを電流に変換する抵抗4と、一方の入力端子とグランドとの間に第1半導体素子2が接続されるとともに他方の入力端子とグランドとの間に抵抗4および第2半導体素子3が直列接続されるアンプ5と、アンプ5の出力により出力電流が制御されるカレントミラー回路6と、を備える。基準電流源1は、抵抗4により変換された電流に応じた電流を基準電流IREFとして出力する。抵抗4は、差電圧ΔVbeと同程度の温度特性を有する抵抗である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
１つのダイオードまたは１つのダイオード接続されたバイポーラトランジスタからなる第１半導体素子（２）と、
複数のダイオードまたは複数のダイオード接続されたバイポーラトランジスタを並列接続してなる第２半導体素子（３）と、
前記第１半導体素子および前記第２半導体素子の各順方向電圧または各ベース・エミッタ間電圧の差である差電圧を電流に変換する変換用抵抗（４、２２）と、
一方の入力端子とグランドとの間に前記第１半導体素子が接続されるとともに他方の入力端子とグランドとの間に前記変換用抵抗および前記第２半導体素子が直列接続されるアンプ（５、３２）と、
前記アンプの出力により出力電流が制御されるカレントミラー回路（６、３３）と、
を備え、
前記変換用抵抗により変換された電流に応じた電流を基準電流として出力し、
前記変換用抵抗は、前記差電圧と同程度の温度特性を有する抵抗である基準電流源。
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記変換用抵抗は、シリサイド化した抵抗により構成されている請求項１に記載の基準電流源。
【請求項３】
前記変換用抵抗（２２）は、前記差電圧と同程度の温度特性を有する少なくとも２つの抵抗（２２ａ、２２ｂ）の組み合わせからなり、
前記２つの抵抗のうち一方は、前記差電圧の温度特性に対して負方向に大きい温度特性を有し、
前記２つの抵抗のうち他方は、前記差電圧の温度特性に対して正方向に大きい温度特性を有している請求項１または２に記載の基準電流源。
【請求項４】
前記アンプ（３２）は、チョッピングの機能を有している請求項１または２に記載の基準電流源。
【請求項５】
さらに、
前記カレントミラー回路（３３）のばらつき成分を補正するダイナミックエレメントマッチング回路（４２）を備える請求項１または２に記載の基準電流源。
【請求項６】
さらに、
前記カレントミラー回路（３３）のばらつき成分を補正するダイナミックエレメントマッチング回路（４２）を備える請求項４に記載の基準電流源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電流を出力する基準電流源に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
基準電流源は、例えば電流センサに用いられるシャント抵抗に流す電流、Ａ／Ｄ変換器などにおけるアナログ回路の基準となる電流などを供給する用途に用いられることが多い。このような基準電流源は、温度に依存して変動することがない、つまり温度特性の無い一定の基準電流を出力できることが望ましい。特許文献１には、基準電流源における温度特性を小さく抑えるための構成が開示されている。なお、以下の説明では、特許文献１に開示された構成のことを従来技術と称することとする。
【０００３】
従来技術は、１つの第１ダイオードの順方向電圧ＶＦ１と、その順方向電圧ＶＦ１と電流密度を変えた第２ダイオード、具体的には複数の並列接続された第２ダイオードの順方向電圧ＶＦ２との差である差電圧ｄＶＦと、に基づいて、温度特性が略ゼロの基準電流Ｉｒｅｆを生成する構成となっている。差電圧ｄＶＦは、下記（Ａ）式により表される。ただし、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度であり、ｑは電子の電荷量であり、Ｎは第２ダイオードの並列接続数である。
【０００４】
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【０００５】
この場合、第１ダイオードに電流を供給するための第１ＰＭＯＳトランジスタ、第２ダイオードに電流を供給するための第２ＰＭＯＳトランジスタおよび基準電流Ｉｒｅｆを出力するための第３ＰＭＯＳトランジスタはカレントミラー回路を構成している。そのため、第１ＰＭＯＳトランジスタＰ１および第２ＰＭＯＳトランジスタＰ２のそれぞれに流れる電流Ｉ１、Ｉ２は、下記（Ｂ）式に示すように等しい値となる。また、この場合、基準電流Ｉｒｅｆは、下記（Ｃ）式により表される。ただし、Ｉ２Ａは第１抵抗と第１ダイオードとの直列回路に流れる電流であり、Ｉ２Ｂは上記直列回路に並列接続された第２抵抗に流れる電流であり、Ｒ１は第１抵抗の抵抗値であり、Ｒ２は第２抵抗の抵抗値である。
【０００６】
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【０００７】
ここで、素子の特性から下記（Ｄ）式および（Ｅ）式により表されるように、差電圧ｄＶｆが正の温度特性を持つとともに、順方向電圧ＶＦ１が負の温度特性を持つことが分かっている。
【０００８】
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【０００９】
これらを踏まえると、基準電流Ｉｒｅｆの温度特性は、下記（Ｆ）式のように表される。
【００１０】
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（【００１１】以降は省略されています）

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