DE19830828A1

DE19830828A1 - Dauerstromkreis unter Verwendung eines Stromspiegelkreises und dessen Anwendung

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Publication number: DE19830828A1
Application number: DE19830828A
Authority: DE
Inventors: Tomohisa Yamamoto; Hiroyuki Ban
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 1999-02-04
Also published as: US6069520A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Dauerstromkreis unter Verwendung eines Stromspiegelkreises, welcher vorzugsweise in einem Komperator für Drosselklappen für eine elektronische Regeleinheit eines Verbrennungsmotors oder einer Rutschsicherungsregelvorrichtung bzw. Antiblockiersystem eines Fahrzeuges verwendet wird.

Die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 1-21616, welche dem US-Patent 4,897,614 entspricht, offenbart einen herkömmlichen Dauerstromkreis unter Verwendung eines Stromspiegelkreises. Fig. 8 zeigt eine grundsätzliche Kreis- bzw. Schaltungsanordnung des herkömmlichen Dauerstromkreises.

Dieser herkömmliche Dauerstromkreis enthält eine Dauerstromquelle 101, welche einen Dauerstrom bzw. konstanten Strom I1 liefert. Zwei NPN-Transistoren 102 und 103 bilden zusammen einen Stromspiegelkreis 104, welcher den Strom I1 empfängt, der von der Dauerstromquelle 102 geliefert wird. Der Strom I2, welcher von der Leistungsquelle 105 fließt, wird durch den Stromspiegelkreis 104 beständig bzw. konstant gemacht. Bei einem vorbestimmten Abschnitt des Kreises ist eine Referenzspannung Vref als ein Wert nachweisbar, der um einen konstanten Betrag, welcher äquivalent mit dem Spannungsabfall bei einem Widerstand 106 ist, kleiner als die Leistungsquellenspannung VB ist.

Gemäß diesem herkömmlichen Dauerstromkreis fließt der Strom I2 durch den Transistor 103, falls die Dauerstromquelle 101 den Dauerstrom I1 zu dem Transistor 102 liefert. Allerdings reagiert der Strom I2 auf eine Veränderung der Leistungsquellenspannung VB.

Die Fig. 9 zeigt eine Beziehung zwischen der Leistungsquellenspannung VB und den Strömen I1 und I2. Wie aus der in Fig. 9 gezeigten Charakteristik ersichtlich ist, erhöht sich der Strom I2 in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Leistungsquellenspannung VB aufgrund des sogenannten Early-Effekt des Transistors 102. Der Early-Effekt ist ein Phänomen, bei dem die Verarmungsschicht bzw. -zone eines Transistors in Abhängigkeit einer Basisspannung bzw. Grundspannung zwischen dem Kollektor- und Basis- Anschluß vergrößert wird. Falls sich die Kollektor-Emitter- Spannung erhöht, erhöht sich der Kollektorstrom, selbst wenn der Basisstrom konstant bzw. beständig bleibt. Beispielsweise erhöht sich der Strom I2 von 650 µA zu 850 µA, falls die Leistungsquellenspannung VB von 6V auf 20V verändert wird.

Der Spannungsabfall am Widerstand 106 variiert proportional zu bzw. mit der Änderung des Stroms I2. Dies ergibt einen ungünstigen Einfluß auf die nachweisbare Referenzspannung Vref.

In Anbetracht der Probleme beim Stand der Technik besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Dauerstromkreis bereitzustellen, der in der Lage ist, den Strom aufrechtzuerhalten bzw. beizubehalten, welcher von der Leistungsquelle mit einem konstanten Wert unabhängig von Veränderungen der Leistungsquellenspannung fließt, wodurch ein exakter Nachweis der Referenzspannung sichergestellt wird.

Zur Lösung dieser und anderen Aufgaben, stellt ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung einen Dauerstromkreis zur Verfügung, welcher einen Stromspiegelkreis aufweist, der einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor beinhaltet bzw. enthält. Ein Stromversorgungsweg bzw.-verlauf erstreckt sich von einer Leistungsquelle zu einem Ausgangstransistor über einen vorbestimmten Referenzabschnitt. Eine Buffer-Einheit ist in dem Stromversorgungsweg zur Eliminierung, Absorption, Dämpfung bzw. Kompensation einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem Referenzabschnitt und dem Ausgangsanschluß des Ausgangstransistors vorgesehen. Ein Klammer-Mittel bzw. Klemm-Mittel ist zum Festlegen bzw. Anbringen eines elektrischen Potentials an dem Ausgangsanschluß des Ausgangstransistors vorgesehen.

Vorzugsweise ist die Buffer-Einheit ein erster bipolarer Transistor mit Kollektor- und Emitter-Anschlüssen zum Absorbieren bzw. Dämpfen der elektrischen Potentialdifferenz zwischen dem Referenzabschnitt und dem Ausgangsanschluß des Ausgangstransistors.

Vorzugsweise ist das Klemm-Mittel ein zweiter bipolarer Transistor mit Basis- und Emitteranschlüssen zum Festlegen bzw. Fixieren des elektrischen Potentials des Ausgangsanschlusses des Ausgangstransistors auf eine Basis- Emitter-Spannung des zweiten bipolaren Transistors.

Vorzugsweise kompensiert ein Basisstrom, welcher von dem ersten bipolaren Transistor geliefert wird, einen Basisstrom, welcher zu dem zweiten bipolaren Transistor von dem Ausgangsanschluß des Ausgangstransistors fließt.

Vorzugsweise weist der Dauerstromkreis eine Dauerstromerzeugungseinheit bzw. eine den Dauerstrom erzeugende Einheit zur Erzeugung eines Dauerstroms auf, um den ersten bipolaren Transistor zu aktivieren, wobei der Dauerstrom, welcher von der Dauerstromerzeugungseinheit geliefert wird, im wesentlichen identisch mit einem Kollektorstrom des ersten bipolaren Transistors ist.

Vorzugsweise weist die Dauerstromerzeugungseinheit eine Dauerspannungsquelle und einen Widerstand auf.

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt einen Dauerstromkreis zur Verfügung, welcher einen Stromspiegelkreis aufweist, der einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor mit miteinander verbundenen Basisanschlüssen enthält. Ein erster bipolarer Transistor weist einen Kollektor- Anschluß, welcher mit einem vorbestimmten Referenzabschnitt eines Stromversorgungsweges einer Leistungsquelle verbunden ist, und einen Emitter- Anschluß auf, welcher mit einem Kollektor-Anschluß des Ausgangstransistors verbunden ist, um eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Differenzabschnitt und dem Kollektor-Anschluß des Ausgangstransistors zu absorbieren bzw. zu dämpfen. Ein zweiter bipolarer Transistor weist einen Basis-Anschluß, welcher mit dem Emitter- Anschluß des ersten polaren Transistors verbunden ist, und einen Kollektor-Anschluß auf, welcher mit einem Basis-Anschluß des ersten polaren Transistors verbunden ist, um ein elektrisches Potential zwischen Kollektoranschluß und dem Ausgangstransistor auf eine Basis-Emitter-Spannung des zweiten bipolaren Transistors anzulegen bzw. festzulegen.

Vorzugsweise ist ein Widerstand zwischen dem Referenzabschnitt und der Leistungsquelle in dem Stromversorgungsweg zwischengeschaltet, um eine Referenzspannung bei einem Referenzabschnitt als einen Wert nachzuweisen, der um einen Betrag, welcher äquivalent mit einem durch den Widerstand verursachten Spannungsabfall ist, kleiner als eine Leistungsquellenspannung ist, wenn ein konstanter Strom durch den Stromversorgungsweg fließt.

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, einen eine Last betätigenden Kreis bzw. Lastbetätigungskreis vorzusehen, welcher eine Schaltereinheit bzw. eine Umschalteinheit mit einem ersten Anschluß, welche eine Leistungsquellenspannung aufnimmt bzw. empfängt, einen zweiten Anschluß, welcher mit Masse über eine Last verbunden ist, und einen Steuer- bzw. Regel-Anschluß aufweist, welcher mit einem Regelkreis bzw. Steuerkreis verbunden ist. Ein Widerstand weist ein Ende auf, welches mit dem ersten Anschluß der Umschalteinheit verbunden ist, wobei das andere Ende mit einem Dauerstromkreis verbunden ist, um einen Dauerspannungsabfall zu verursachen. Ein Komperator weist einen Eingangsanschluß, welcher mit dem anderen Ende des Widerstandes verbunden ist, und einen anderen Eingangsanschluß auf, welcher mit dem zweiten Anschluß der Umschalteinheit verbunden ist, um einen Überschußstrom, welcher über die Last fließt, durch Vergleich des Dauerspannungsabfalls an dem Widerstand mit einem momentanen Spannungsabfall zwischen der ersten und zweiten Anschlüsse der Umschalteinheit nachzuweisen.

Der Dauerstromkreis, welcher in diesem eine Last betätigenden Kreis vorgesehen ist, weist einen Stromspiegelkreis auf, welcher einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthält. Eine Buffer-Einheit ist vorgesehen, um eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem anderen Ende des Widerstands und einem Ausgangsanschluß des Ausgangstransistors zu kompensieren bzw. zu absorbieren. Eine Klemmeinrichtung ist vorgesehen, um ein elektrisches Potential des Ausgangsanschlusses des Ausgangstransistors festzulegen bzw. anzulegen.

Vorzugsweise weist der Komperator ein Paar von Differentialtransistoren und einen Hilfsdauerstromkreis zur Aktivierung der gepaarten Differentialtransistoren auf. Der Hilfsdauerstromkreis enthält einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor, welche gemeinsam einen Stromspiegelkreis bilden, und eine Buffer-Einheit und Klemmeinrichtungen auf, welche in der gleichen Weise funktionieren bzw. arbeiten wie die in dem oben beschriebenen Dauerstromkreis.

Die obengenannten und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung deutlich werden, welche im Zusammenhang mit den beigelegten Zeichnungen zu lesen ist, in denen:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm ist, welches eine erste Ausgestaltung des Dauerstromkreises gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 eine Darstellung ist, welche eine Beziehung zwischen der Leistungsquellenspannung und den Transistorenströmen in dem in Fig. 1 gezeigten Dauerstromkreis zeigt;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm ist, welche eine zweite Ausgestaltung des Dauerstromkreises gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm ist, welches eine praktische Anwendung des in Fig. 3 gezeigten Dauerstromkreises ist;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm ist, welche eine dritte Ausführungsform des Dauerstromkreises gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm ist, welches eine praktische Anwendung des in Fig. 5 gezeugten Dauerstromkreises ist;

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm ist, welches eine Stromquelle zeigt, welche in dem in Fig. 6 gezeigten Dauerstromkreis verwendet wird;

Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm ist, welches einen herkömmlichen Dauerstromkreis zeigt; und

Fig. 9 ein Diagramm bzw. Darstellung ist, welche eine Beziehung zwischen einer Leistungsquellenspannung und den Transistorenströmen bei dem herkömmlichen, in Fig. 8 gezeigten Dauerstromkreis zeigt.

Bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Identische Teile werden mit den gleichen Bezugszeichen durch die gesamten Ansichten hindurch gekennzeichnet.

Erste Ausgestaltung

Fig. 1 zeigt eine erste Ausgestaltung des Dauerstromkreises gemäß der vorliegenden Erfindung.

Der Dauerstromkreis dieser Ausgestaltung enthält eine Dauerstromquelle 1, einen Stromspiegelkreis 2 und einen Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis bzw. Early-Effekt- Auslösch-Kreis 3.

Der Stromspiegelkreis 2 weist zwei NPN-Transistoren auf, die jeweils als Eingangs- und Ausgangstransistoren 4 und 5 dienen, welche Basis-Anschlüsse aufweisen, welche direkt miteinander verbunden sind. Die Dauerstromquelle 1 liefert einen Dauerstrom bzw. konstanten Strom I1 zu dem Verbindungs- bzw. Kollektoranschluß des Eingangstransistors 4. Als Reaktion des gelieferten bzw. zugeführten Dauerstroms I1 fließt ein Kollektorstrom I2 über den Ausgangstransistor 5 in den Stromspiegelkreis 2.

Der Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 enthält eine Dauerstromquelle 6 und zwei NPN-Transistoren (beispielsweise bipolare Transistoren) 7 und 8. Eine Leistungsquelle 9 ist mit dem Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 über einen Widerstand 10 verbunden. Der Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 hat die Funktion, den Early-Effekt auszulöschen bzw. anzugleichen, um den Kollektorstrom I2 auf einen konstanten Wert ungeachtet einer Veränderung der Leistungsquellenspannung VB aufrechtzuerhalten bzw. beizubehalten. Aufgrund der Funktion des Early-Effekt-Ausgleichs-Kreises 3 bleibt der Strom, welcher in dem Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 (d. h. Kollektorstrom I3 des Transistor 7) von der Leistungsquelle 9 fließt, konstant. Dadurch ist der Spannungsabfall beim Widerstand 10 konstant. Eine Referenzspannung Vref ist an einem vorbestimmten Referenzabschnitt zwischen Widerstand 10 und dem Transistor 7 nachweisbar. Die Referenzspannung Vref ist um einen konstanten Betrag, welcher dem Spannungsabfall an dem Widerstand 10 äquivalent ist, kleiner als die Anschlußspannung VB.

Beispielsweise ist die nachweisbare Referenzspannung Vref 5V kleiner als die Leistungsquellenspannung VB, wenn der Dauerstrom I3 den Spannungsabfall von 5V beim Widerstand 10 verursacht.

Der oben beschriebene Dauerstromkreis arbeitet in der folgenden Art und Weise.

In dem Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 fließt ein Kollektorstrom I3 über den Transistor 7 als Reaktion auf den Basisstrom IB1, welcher von der Dauerstromquelle 6 geliefert wird. Falls der Transistor 7 anschaltet, fließt ein Basisstrom IB2 in einen Basisanschluß des Transistors 8, um den Transistor 8 zu aktivieren. Eine Basis-Emitter- Spannung V_BE, d. h. eine Spannung, welche zwischen dem Basis-Anschluß und dem Emitter-Anschluß des Transistors 8 angelegt wird, ist konstant. Der Emitter-Anschluß des Transistors 8 ist geerdet. Dadurch ist die Basis-Emitter-Spannung V_BE gleich bzw. äquivalent mit einem elektrischen Potential eines Verbindungspunktes 12 zwischen dem Emitter des Transistors 7 und dem Kollektor des Ausgangstransistors 5. Mit anderen Worten ausgedrückt, das elektrische Potential des Verbindungspunktes 12 ist auf V_BE festgelegt. Auf diese Weise besitzt der Transistor 8 die Funktion, das elektrische Potential des Kollektoranschlusses des Ausgangstransistors 5 (oder des Emitterausgangs des Transistors 7) zu klemmen.

Ferner agiert der Transistor 7 als ein Buffer zum Absorbieren einer elektrischen Potentialdifferenz in einem Stromweg bzw. -verlauf, welcher sich von der Leistungsquelle 9 bis zu dem Ausgangstransistor 5 erstreckt. Um den konstanten Strom bzw. Dauerstrom I3, welcher durch den Widerstand 10 fließt, aufrechtzuerhalten, ist es notwendig eine elektrische Potentialdifferenz VA, welche zwischen dem die Referenzspannung (Vref) nachzuweisenden Anschluß 11 und dem Kollektoranschluß (d. h. dem Verbindungspunkt) 12 des Ausgangstransistors 5 hervorgerufen wird, zu absorbieren. Der Transistor 7 absorbiert diese elektrische Potentialdifferenz VA.

Insbesondere variiert die Kollekter-Emitter-Spannung des Transistors 7 gemäß der Variation bzw. Veränderung der Leistungsquellenspannung VB. Allerdings fließt ein Dauerstrom über den Transistor 7, falls der Transistor 7 in einem aktiven Bereich ist, ungeachtet einer Veränderung der Kollekter-Emitter-Spannung. Durch Verwendung dieses Verhaltens kann der Transistor 7 die elektrische Potentialdifferenz absorbieren, wobei der Dauerstrom bzw. konstante Strom aufrechterhalten wird.

Auf diese Weise fixiert die erste Ausgestaltung das Kollektorpotential des Ausgangstransistors 5 auf einen konstanten Wert durch den Transistor 8 und absorbiert die elektrische Potentialdifferenz VA zwischen den Anschlüssen 11 und 12 durch den Transistor 7. Demgemäß bleibt der Strom, welcher durch den Widerstand 10 fließt, konstant. Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen der Leistungsquellenspannung VB und der Ströme I1 und I2. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bleibt der Kollektorstrom I2, welcher zwischen den Ausgangstransistoren 5 fließt, konstant, ungeachtet der Änderungen der Leistungsquellenspannung VB.

Demgemäß macht die Schaltungsanordnung der ersten Ausgestaltung den Spannungsabfall am Widerstand 10 konstant, selbst wenn die Leistungsquellenspannung VB sich ändert bzw. variiert. Die Referenzspannung Vref ist als ein Wert detektierbar bzw. nachweisbar, welcher genau die Veränderungen der Leistungsquellenspannung VB wiedergibt. Dadurch wird die nachgewiesene Referenzspannung Vref indirekt, aber gibt die Veränderungen der Leistungsquellenspannung VB exakt wieder.

Falls der Transistor 7 nicht der Versorgung des konstanten Kollektorstroms I2 zu dem Ausgangstransistor 5 unterworfen ist, würde ein übermäßig großer Basisstrom zu dem Transistor 8 geliefert. Vorausgesetzt, daß der Transistor als Buffer effektiv ist, wird der Transistor vor einer Schädigung geschützt.

Ferner, falls der Transistor nicht vorgesehen ist, fließen Teile des Stroms I3, welche von der Leistungsquelle 9 geliefert wird, als der Basisstrom IB2 in den Basisanschluß des Transistors 8. Dadurch wird der Kollektorstrom I2 des Ausgangstransistors 5 um den Betrag IB2 kleiner als der Strom I3, welcher von der Leistungsquelle 9 geliefert wird. Allerdings ermöglicht das Vorsehen bzw. Bereitstellen des Transistors 7, daß der Basisstrom IB1 des Transistors 7 zu dem Kollektorstrom I2 des Ausgangstransistors 5 addiert bzw. hinzugefügt wird. Der addierte Basisstrom IB1 kompensiert den verlorenen Basisstrom IB2.

Insbesondere wird unter Berücksichtigung, daß der Strom in und aus dem Transistor 7 fließt, die folgende Beziehung festgestellt.

I3+IB1=I2+IB2.

Ferner, falls "hfe" einen Stromverstärkungsfaktor des Transistors 7 und 8 darstellt, wird folgendes festgestellt.

IB1 = I3/hfe
IB2=(I4-IB1)/hfe.

Aus den obengenannten drei Gleichungen kann folgendes abgeleitet werden

I3 = I2+IB2-IB1
= I2+(I4-IB1)/hfe-IB1
= I2+I4/hfe-I3/hfe(1+1/hfe)
= I2+I4/hfe-I3/hfe-I3/(hfe)².

Bei der abgeleiteten Gleichung ist der Endterm "I3/(hfe)²" vernachlässigbar.

Wenn I4 = I3 ist, wird der Kollektorstrom I3 im wesentlichen identisch mit dem Kollektorstrom I2. Dadurch wird die Differenz zwischen dem Kollektorstrom I2 und dem Kollektorstrom I3 minimiert.

Wie in der vorangehenden Beschreibung beschrieben wird, sieht die erste Ausgestaltung den Transistor 7 vor, der als Buffer fungiert, so daß dem Basisstrom IB1 die Möglichkeit gegeben wird, den Stromverlust (d. h. Basisstrom IB2) an dem Verbindungspunkt 12 zu kompensieren.

Zweite Ausgestaltung

Fig .3 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Dauerstromkreises gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis der zweiten Ausgestaltung enthält eine Leistungsquelle 21 (beispielsweise DC5V), welche als Dauerstromquelle dient. Der Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 weist ferner Transistoren 22, 23 und 24 auf, welche von der Leistungsquellenspannung VC der Spannungsquelle 21 aktiviert werden.

Der Transistor 24 wird mit dem Basisanschluß des Transistors 4 verbunden. Der Strom I1, welcher von der Dauerstromquelle 1 fließt, aktiviert den Transistor 4. Ein Kollektorstrom I5 des Transistors 24 fließt als Reaktion auf den Strom I1. Nachdem der Transistor 24 aktiv wird, fließen Ströme durch die Transistoren 22 und 23.

Der Emitterstrom des Transistors 23 wird I4. Die Transistoren 7 und 8 arbeiten in der gleichen Weise wie in der ersten Ausgestaltung beschrieben wurde. Der Transistor 8 klemmt den Ausgangstransistor 5. Das Kollektorpotential des Ausgangstransistors 5 wird mit der Basis-Emitter-Spannung V_BE des Transistors 8 identisch. Aufgrund der Klemmfunktion des Transistors 8 bleibt der Kollektorstrom I2 konstant. Dementsprechend bleibt der Spannungsabfall am Widerstand 10 gleich, selbst wenn die Leistungsquellenspannung VB variiert bzw. sich verändert. Dadurch wird es möglich, die Referenzspannung Vref nachzuweisen, welche exakt der variierten bzw. sich geänderten Leistungsquellenspannung VB entspricht.

Fig. 4 zeigt eine praktische Anwendung des in Fig. 3 gezeigten Dauerstromkreises. Gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Kreis bzw. Schaltung empfängt ein nicht-invertierender Eingangs-Anschluß eines Komperators 25 die Referenzspannung Vref von dem Anschluß 11 des Dauerstromkreises. Ein Inversions-Eingangs-Anschluß des Komperators 25 empfängt eine externe Spannung. Der Komperator 25 vergleicht die aufgenommene externe Spannung mit der Differenzspannung Vref.

Wie oben beschrieben ist, bestimmt der Strom I3, welcher über den Widerstand 10 fließt, die Referenzspannung Vref. Der Strom I3 wird nicht durch die Charakteristik der Leistungsquelle 9 beeinflußt. Dadurch ist es möglich, daß selbst wenn die Leistungsspannungsquelle VB variiert, die Referenzspannung Vref nachgewiesen wird, welche der variierten Leistungsquellenspannung VB entspricht. Dadurch ist der realisierte Komperationsvorgang extrem genau.

Ferner kann die Leistungsquellenspannung VB der Leistungsquelle 9 ein Referenzwert für die externe Spannung sein, welche in dem Inversions-Eingangs- Anschluß des Komperators 25 eingeht. Der realisierte Nachweis ist in der gleichen Art extrem genau wie die Referenzspannung Vref.

Die Leistungsquelle 9 führt ferner gemäß der in Fig. 4 gezeigten Schaltung die Leistungsquelle 9 die gleiche Funktion aus, wie die Dauerstromquelle, welche durch die in Fig. 3 gezeigte Leistungsquelle 21 realisiert wird. Aufgrund des Early-Effekts wird der Kollektor Strom I5 des Transistors 24 durch die Charakteristiken der Leistungsquelle 9 beeinflußt. Die Leistungsquellencharakteristiken können einen Einfluß auf den Basisstrom des Transistors 23 haben. Allerdings bewegt sich der Einfluß auf den Strom I4 innerhalb eines Pegels bzw. Bereichs von I4/hef. Der tatsächliche Einfluß auf den Early-Effekt ist sehr klein.

Dritte Ausführungsform

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Dauerstromkreises gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 der dritten Ausgestaltung weist eine Leistungsquelle 31 (beispielsweise DC5V) auf, welche als Dauerspannungsquelle dient. Der Early-Effekt-Ausgleichs-Kreis 3 weist ferner einen Widerstand 32 auf, über den ein konstanter Strom bzw. Dauerstrom von der Leistungsquelle 31 fließt. Die Leistungsquelle 31 und der Widerstand 32 fungieren gemeinsam bzw. zusammen in der Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Dauerstromquelle 6. Die Verwendung des Widerstandes 32 ist derart vorteilhaft, daß die Schaltungsanordnung vereinfacht wird.

Fig. 6 zeigt eine praktische Anwendung des Dauerstromkreises, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Der in Fig. 6 gezeigte Kreis ist ein eine Last betätigender bzw. schaltender Kreis, welcher in der Lage ist, eine Last 41 vor jedem überschüssigen Strom bzw. Überschußstrom zu schützen. Falls die Last 41 kurzgeschlossen wird, fließt ein Überschußstrom über die Last 41. Als Reaktion auf den Überschußstrom schaltet der Regelkreis bzw. Steuerkreis 42 einen Leistungs-MOS-Transistor 43, wodurch verhindert wird, daß die Last 41 in fataler Weise beschädigt wird.

Ein Drain-Anschluß des Leistungs-MOS-Transistors 43 weist ein elektrisches Potential VIN2 auf. Ein Inversions-Eingangs-Anschluß 45 des Komperators 100 empfängt die Drain-Spannung VIN2 des Leistungs-MOS-Transistors 43. Ein nicht invertierender Eingangsanschluß 44 des Komperators 100 nimmt eine Spannung VIN1 auf, welche um einen Betrag, der gleich einem Spannungsabfall V_TH am Widerstand 100 ist, kleiner ist, als das Quellenpotential des Leistungs-MOS-Transistors 43. Der Komperator 100 weist ein Paar von Differentialtransistoren 46 und 47 auf, um die eingehenden Spannungen VIN1 und VIN2 zu vergleichen. Der Regelkreis 42 empfängt das Vergleichsergebnis von dem Komperator 100, um den Leistungs-MOS-Transistors 43 an- und auszuregeln.

Wenn kein Überschußstrom fließt, verursacht der Leistungs-MOS-Transistor 43 eine Offset-Spannung V_D aufgrund eines AN-Widerstandes zwischen den Quellen- und Drain-Anschlüssen des Leistungs-MOS-Transistors 43. Das elektrische Potential der Drain wird kleiner als das elektrische Potential des Quellenanschlusses. Allerdings ist die Spannung VIN2 größer als die Spannung VIN1, weil der Widerstand 10 den Spannungsabfall V_TH (d. h. V_D < V_TH) hervorruft.

Demgemäß aktiviert der Strom IIN2 den Transistor 46 und deaktiviert andere Transistoren 47 bis 49. Dies aktiviert einen Transistor 50. Der Transistor 50 weist einen Emitter-Anschluß auf, welcher mit der Masse und dem Kollektor-Anschluß verbunden ist, welcher über den Widerstand 41 mit einem Anschluß 61 und ebenso einem Ausgangsanschluß VOUT verbunden ist. Dadurch erzeugt der Komperator 100 ein Niedrig-Niveau-Signal bzw. Niederspannungs-Signal von dessen Ausgangsanschluß VOUT, welcher mit dem Kollektoranschluß des Transistors 50 verbunden ist. Das erzeugte Signal mit Niedrigniveau wird zu dem Regelkreis 42 geschickt.

Falls der Strom IIN1, der über den Widerstand 10 fließt, als Reaktion auf die Änderung der Leistungsquellenspannung VB variiert, wird der Vergleich zwischen den Spannungen VIN1 und VIN2 ungenau. Um diesen Nachteil zu vermeiden, stellt diese Ausgestaltung den in Fig. 6 gezeigten Dauerstromkreis zur Verfügung. Die zur Verfügung gestellte Schaltungsanordnung verhindert sicher die Änderungen des Strom IIN1.

Wie oben beschrieben ist, kann der Dauerstromkreis der vorliegenden Erfindung in den Komperator 100 eingefügt bzw. integriert werden, welcher zum Nachweis eines Überschußstromes bzw. überschüssigen Strom in der Last 41 verwendet wird.

Gemäß einem in Fig. 6 gezeigten Dauerstromkreis 30 ist der Anschluß 61 funktionsmäßig gleich mit der Leistungsquelle 31, welche in Fig. 5 gezeigt ist, so daß er die Leistungsquellenspannung VC an den Widerstand 32a anlegt. Der Strom, welcher über einen Transistor 8a fließt, wird konstant. Ferner aktiviert die Leistungsquellenspannung VC des Anschluß 61 einen Eingangstransistor 4a. Der Strom, welcher über den Eingangstransistor 4a über einen Widerstand 62 fließt, wird konstant. Mit anderen Worten, der Anschluß 61 ist funktionsmäßig gleich mit der Dauerstromquelle 1, wie in Fig. 5 gezeigt ist.

Wie oben beschrieben ist, ist es möglich, eine einzige Leistungsquellenspannung VC zu verwenden, um beide Transistoren 8a und 4a zu aktivieren. Ferner kann durch Verwendung der Widerstände 32a und 63 die Schaltungsanordnung des Dauerstromkreises 30 vereinfachen.

Fig. 7 zeigt eine detaillierte Anordnung eines Dauerstromkreises 20, welche den Strom I3 liefert, der über den Widerstand 10 in den eine Last auslösenden bzw. betätigenden Kreis, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, fließt.

Ein Spannungsteilungskreis 63 ist zwischen dem Anschluß 61 und der Masse zwischengeschaltet, um die Leistungsquellenspannung VC zu teilen. Ein Transistor 52 weist einen Basis-Anschluß auf, welcher die geteilte Spannung von dem Spannungsteilungskreis 63 empfängt. Ein Widerstand 53 ist zwischen dem Anschluß 61 und einem Kollektor des Transistors 52 zwischengeschaltet. Ein Transistor 54 weist einen Basisanschluß auf, welcher mit dem Kollektor des Transistors 52 verbunden ist. Ein Widerstand 56 ist zwischen einem Emitter des Transistors 54 und der Masse zwischengeschaltet. Der Widerstand 56 weist ein elektrisches Potential auf, welches dem am geteilten Punkt des Spanungsteilungskreises 63 entspricht. Ein Stromwert, welcher über den Transistor 54 fließt, wird durch Teilung des elektrischen Potential des Widerstandes 54 mit dem Widerstandswert des Widerstands 65 erhalten.

Ein Transistor 55 und ein Transistor 57 bilden zusammen einen Stromspiegelkreis, welcher auf den Transistor 54 reagiert. Wenn der Transistor 57 angeschaltet wird, klemmt der Transistor 8 den Ausgangstransistor 5. Das Kollektorpotential des Ausgangstransistor 5 wird mit der Basis-Emitter-Spannung VB des Transistors 8 identisch. Der Kollektorstrom I2 des Ausgangstransistors 5 bleibt konstant. Der Transistor 7 fungiert als Buffer, welcher den Basisstrom IB1 hat, der in der Lage ist, den verlorenen Strom (d. h. den Basisstrom IB2) an dem Verbindungspunkt 12 zu kompensieren.

Demgemäß bleibt der Spannungsabfall an dem Widerstand 10 konstant, selbst wenn die Leistungsquellenspannung VB variiert bzw. sich verändert. Es wird somit möglich, die Referenzspannung Vref nachzuweisen, welche exakt der geänderten Leistungsquellenspannung VB entspricht.

Andere Ausgestaltungen

Entsprechend der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausgestaltungen verwenden der Stromspiegelkreis und der Early-Effekt-Ausgleichskreis NPN- Transistoren. Allerdings können die im wesentlichen gleichen Funktionen und Effekte durch Austausch dieser NPN-Transistoren durch PNP-Transistoren realisiert werden.

Die Erfindung kann in mehreren Formen ausgestaltet sein, ohne den Gedanken der wesentlichen Charakteristiken davon zu verlassen. Die vorliegenden, wie oben beschriebenen Ausgestaltungen sind demnach lediglich illustrativ und nicht beschränkend, da der Erfindungsgedanke vielmehr von den abhängigen Ansprüchen definiert wird als durch die ihnen vorangehenden Beschreibungen. Es wird deshalb für alle Änderungen, welche innerhalb des den Zugeteilten und Grenzen der Ansprüche, oder Äquivalente derartiger Zugeteilten und Grenzen fallen, beabsichtigt, daß sie von den Ansprüchen umfaßt werden.

Claims

1. Dauerstromkreis mit einem Stromspiegelkreis (2), welcher einen Eingangstransistor (4) und einen Ausgangstransistor (5) enthält, und einem Stromversorgungsweg, der sich von einer Leistungsquelle (9) zu dem Ausgangstransistor (5) über einen vorbestimmten Referenzabschnitt (11) erstreckt, gekennzeichnet durch
eine Buffer-Einheit (7), welche in dem Stromversorgungsweg zur Kompensation bzw. Absorbierung einer elektrischen Potentialdifferenz (VA) zwischen dem Referenzabschnitt (11) und einem Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5) vorgesehen ist; und ein
Klemm-Mittel (8) zum Festlegen eines elektrischen Potentials des Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5).

2. Dauerstromkreis gemäß Anspruch 1, wobei die Buffer-Einheit ein erster bipolarer Transistor (7) ist, welcher Kollektor- und Emitter-Anschlüsse zum Kompensieren bzw. Absorbieren der elektrischen Potentialdifferenz (VA) zwischen dem Referenzabschnitt (11) und dem Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5) aufweist.

3. Dauerstromkreis gemäß Anspruch 2, wobei das Klemm-Mittel ein zweiter bipolarer Transistor (8) ist, welcher Basis- und Emitter-Anschlüsse zum Fixieren bzw. Festlegen des elektrischen Potentials des Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5) auf eine Basis-Emitter-Spannung des zweiten bipolaren Transistors (8) aufweist.

4. Dauerstromkreis gemäß Anspruch 3, wobei ein Basisstrom, welcher von dem ersten bipolaren Transistor (7) geliefert wird, einen Basisstrom kompensiert, welcher in den zweiten bipolaren Transistor (8) von dem Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5) fließt.

5. Dauerstromkreis gemäß Anspruch 3 oder 4, welcher ferner aufweist eine Dauerstromerzeugungseinheit (6) zur Erzeugung eines Dauerstroms bzw.

konstanten Stroms, um den bipolaren Transistor (7) zu aktivieren, wobei der Dauerstrom, welcher von der Dauerstromerzeugungseinheit (6) geliefert wird, im wesentlichen identisch mit einem Kollektorstrom des ersten bipolaren Transistors (7) ist.

6. Dauerstromkreis gemäß Anspruch 5, wobei die Dauerstromerzeugungseinheit (6) eine Dauerspannungsquelle (31) und einen Widerstand (32) aufweist.

7. Dauerstromkreis, welcher einen Stromspiegelkreis (2) aufweist, der einen Eingangstransistor (4) und einen Ausgangstransistor (5) mit Basis-Anschlüssen, welche miteinander verbunden sind, enthält, gekennzeichnet durch
einen ersten bipolaren Transistor (7) mit einem Kollektor-Anschluß, welcher mit einem vorbestimmten Referenzabschnitt (11) eines Stromversorgungsweges einer Leistungsquelle (9) verbunden ist, und einem Emitter-Anschluß, welcher mit einem Kollektor-Anschluß (12) des Ausgangstransistors (5) verbunden ist, zum Absorbieren bzw. Kompensieren einer elektrischen Potentialdifferenz (VA) zwischen dem Referenz:abschnitt (11) und dem Kollektor-Anschluß (12) des Ausganstransistors (5) und
einen zweiten bipolaren Transistor (8) mit einem Basis-Anschluß, welcher mit dem Emitter-Anschluß des ersten bipolaren Transistors (7) verbunden ist, und einem Kollektor-Anschluß, welcher mit einem Basis-Anschluß des ersten bipolaren Transistors (7) verbunden ist, um ein elektrisches Potential des Kollektor-Anschlusses (12) des Ausgangstransistors (5) auf eine Basis-Emitter- Spannung des zweiten bipolaren Transistors (8) zu fixieren bzw. zu festzulegen.

8. Dauerstromkreis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Widerstand (12) zwischen dem Referenzabschnitt (11) und der Leistungsquelle (9) in dem Stromversorgungsweg zwischengeschaltet ist, um eine Referenzspannung (Vref) an dem Referenzabschnitt (11) als einen Wert nachzuweisen, welcher um einen Betrag, welcher gleich einem an dem Widerstand (10) hervorgerufenen Spannungsabfall ist, kleiner ist als eine Leistungsquellenspannung (VB), wenn ein Dauerstrom entlang des Stromversorgungsweges fließt.

9. Lastbetätigungskreis welcher aufweist:
ein Umschaltmittel (43) mit einem ersten Anschluß, welcher eine Leistungsquellenspannung (VB) empfängt, einen zweiten Anschluß, welcher mit einer Masse (GND) über eine Last (41) verbunden ist, und einem Regelanschluß, der mit einem Regelkreis (42) verbunden ist;
einen Widerstand (10), welcher ein Ende, welches mit dem ersten Anschluß des Umschaltmittels verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, welches mit einem Dauerstromkreis (20) verbunden ist, um einen konstanten Spannungsabfall zu verursachen;
einen Komperator (100) mit einem Eingangs-Anschluß (44), welcher mit dem anderen Ende des Widerstandes verbunden ist, und dem anderen Eingangsanschluß (45), welcher mit zweiten Anschluß des Umschaltmittels verbunden ist, um einen Überschußstrom nachzuweisen, der über die Last fließt, indem der konstante Spannungsabfall am Widerstand (10) mit einem Momentanspannungsabfall zwischen dem ersten und zweiten Anschluß des Umschaltmittels (43) verglichen wird; und
der Dauerstromkreis (20) aufweist:
einen Stromspiegelkreis, welcher einen Eingangstransistor (4) und einen Ausgangstransistor (5) enthält;
eine Buffer-Einheit (7) zum Absorbieren einer elektrischen Potentialdifferenz (VA) zwischen dem anderen Ende (11) des Widerstandes (10) und einem Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5); und
ein Klemm-Mittel (8) zum Festlegen eines elektrischen Potentials des Ausgangsanschluß (12) des Ausgangstransistors (5).

10. Lastbetätigungskreis gemäß Anspruch 9, wobei der Komperator (100) ein Paar von Differentialtransistoren (46, 47) und einen Hilfsdauerstromkreis zum Aktivieren der gepaarten Differentialtransistoren aufweist, wobei der Hilfsdauerstromkreis einen Eingangstransistor (4a) und einen Ausgangstransistor (5), welche zusammen einen Stromspiegelkreis bilden, und eine Buffer-Einheit (7a) und ein Klemm-Mittel (8a) enthält, welche in der gleichen Weise wie diejenigen in dem Dauerstromkreis (20) funktionieren.