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可変レギュレータを使って定電流をつくり、2SC1815でカレントミラー回路を組んで ...

ryo********さん

2012/3/2704:05:11

可変レギュレータを使って定電流をつくり、2SC1815でカレントミラー回路を組んで
複数の車載LEDを点灯させようと思っています。

電流はすべて同じ値で30mAを考えています。

ここで質問なのですが、エミッタ抵抗は必要でしょうか?
必要でしたら、必要な理由と最低限必要な値を教えていただけますか。

電流を何倍とか、何分の一にするには必要なのはわかります。

エミッタ抵抗の必要性よろしくお願いします。

補足LEDは日亜のNSPWR60CSなのでVf3.4V,If30mAです。
抵抗はチップ抵抗で1/10W、1%品使用予定です。

照明用なので、電流ばらつきが10%程度に抑えられれば問題ないです。

この質問は、活躍中のチエリアン・専門家に回答をリクエストしました。

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ベストアンサーに選ばれた回答

m_t********さん

編集あり2012/3/2715:54:01

エミッタ抵抗を付けるかどうかは、どの程度電流を等しくしたいのか、その要求精度次第です。

カレントミラーは、「トランジスタのVbe + 抵抗の電圧」が一定になるように、電流バランスが働きます。
抵抗を0にした場合、「トランジスタのVbe」は一定になりますが、その時どれだけの電流が流れるかはトランジスタの特性次第です。
まったく特性にばらつきがなければ、電流も等しくなります。
ところが、実際の素子にはどうしても特性のばらつきがありますから、それによって電流のばらつきが出てきてしまいます。

抵抗を付けた場合、「抵抗にかかる電圧」の方は、オームの法則として電流に比例します。
ばらつきが少ない抵抗を選べば、それだけ電流のばらつきを抑えることができます。

抵抗を大きくすればそれだけ電流精度は高くなりますが、そのかわり、抵抗で消費する分エネルギーが無駄になってしまいます。
LEDを点灯させる程度でしたら、すこしぐらい電流ががばらついても問題ないでしょうから、
Vbeと同じぐらい、0.6Vぐらいの設計にするぐらいが無難でしょう。
例えば、大雑把なはなし、Vbe-Ice電流特性が10倍異なるトランジスタがあったとして、
抵抗なしだと、そのトランジスタに流れる電流は10倍になってしまいます。
ですが、抵抗がVbeと同じぐらいにしておくと、そういうトランジスタでも電流は1.9倍程度で抑えられます。
実際にはそこまで特性がばらつくことはないでしょうし、LEDを点灯させるといった目的なら、このぐらいの設計で問題ないと思います。

まとめると、30mAで点灯させる場合、0.6V/30mA=20Ωという計算になりますが、こういう数値の抵抗はありませんので、
22Ωの抵抗を使うぐらいでいいでしょう。この抵抗の消費電力は、30mA×0.6V=0.02W=1/50Wぐらいですから、
定格電力は1/4W、1/6W、1/8Wあたりのどれを使っても構いません。精度が重要ですから、
できれば、カーボン抵抗(精度5%)ではなく、金属被膜抵抗(精度1%)をつかってください。

追記:補足について

最大定格40mAで標準30mAですから、30mA設計で問題ないですね。
抵抗22オームで、1つのカレントミラーにLED3個直列はいけると思います。

あとは、チップ抵抗とFLUX LED を使うなら、トランジスタは2SC1815とほぼ同特性のチップトランジスタである 2SC2712 あたりの方がいいかもしれません。

http://tsubotsubochan.web.infoseek.co.jp/harrier/led_backdoorlamp.h...

これなんかはかなり参考になるんじゃないでしょうか。
20mA→30mAの変更で、R1は43Ω、R2以下を22Ωにする感じで。
(LM317を使った定電流回路は、1.25V÷43Ω=29mAになります)

質問した人からのコメント

2012/3/28 02:04:47

降参 皆様ありがとうございました。がんばって作ってみます。

ベストアンサー以外の回答

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ecl********さん

2012/3/2710:52:35

個別部品の場合はあったほうがよいでしょう。2SC1815が全て同一性能でも温度の違いでコレクタ電流に差が出ます。エミッタ抵抗で0.5~1V程度電圧降下するぐらいの値を使ってください。

amblewariaさん
>そんな面倒な事をしなくても、レギュレーター容量の大きな物を使えば外付けトランジスタ無しで必要な定電流特性が得られるのではないですか。
質問者さんの
>2SC1815でカレントミラー回路を組んで
>複数の車載LEDを点灯させようと思っています。
の文章が読めませんか?レギュレーターを複数使うのですか?

k_f********さん

リクエストマッチ

編集あり2012/3/2716:28:58

ryopoponさんへ

はい、必要でした。w

但し、炭素皮膜の5%(個人でセットを揃えたので)だと、意外にバラつきが多く出るので嫌に成りました。(苦笑)
会社だと1%の金皮を自由に使えてたので。
と言う位にバラつきに影響する事を知っておいて下さい。

厳密さを要求しないのであれば、C-Bを短絡するTrを省いたり小信号Diに置き換えたりしても構わない訳ですから、ご自分で何処を狙うかを明確にされた方がよろしいかと思います。

後、、、30mA本当に必要か、もですね。
φ5砲弾型の集中配置(円形に30個近く)を幾つか作ってみましたが、足の出っ張りを無視して基板ベタ付けしてあるからなのか、密集だからなのか、結局10mA迄減らして来てもヌルいです。
放熱は大事ですね。
個人的にはLM317LZが賢いと思っています(発振止Cが大事)


<追加>
あぁ、フレックスなら放熱は比較的良い方ですね。

抵抗に食わせる電力は、定格の1/3位迄にしておきましょう。

私は、0.6V発生させましたよ。20Ω位ですか。

amb********さん

2012/3/2708:11:01

そんな面倒な事をしなくても、レギュレーター容量の大きな物を使えば外付けトランジスタ無しで必要な定電流特性が得られるのではないですか。
http://www9.plala.or.jp/happyMaple/ikaring/Part1/newreg.htm

e_n********さん

2012/3/2707:33:18

2SC1815のような個別部品では、ばらつき、温度差が出るので、カレントミラー回路では、2つのトランジスタのバランスを取るためエミッタ抵抗をつかうことがあります。背中あわせに2SC1815の平坦な部分を接着します。
カレントミラー回路には有名な「ワイドラー」型と「ウィルソン」型があります。多分、2石の「ワイドラー カレントミラー」でしょう。
多くのLEDの電流定格は、20mAです。30mAは多すぎます。電源電圧、直列LEDの個数にも依りますが、使用トランジスタの電力定格はもっと大きな品種が必要です。
DC-DCコンバータで定電流回路を組むこともあります。
車の灯具に関しては、法規制がありますので、不法にならないようによく調べた方が良いでしょう。

xia********さん

2012/3/2706:05:53

感覚的で申し訳ありませんが無いと駄目でしょう。
1815に30mA、VCEをどの位を見込んでいるかによりますが
ref側VCEはたぶん低いので発熱の差で電流が流れすぎるでしょう。
抵抗を入れるとしてもでかい石を選んだほうがいいと思います。

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