JP2003035731A - 電圧監視回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路規模が小さく集積回路化が容易な電圧監
視回路を提供する。 【解決手段】 正常状態時に逆バイアスとなるように、
端子Ａ１，Ｂ１間に直列にダイオード１１，１２を接続
し、このダイオード１１にかかる電圧によって、ＰＮＰ
１４とＮＰＮ１６の導通状態を制御する。即ち、逆バイ
アスのときには、ＰＮＰ１４とＮＰＮ１６がいずれもオ
フ状態となり、順バイアスのときには、少なくとも一方
がオン状態となるように接続する。更に、ＰＮＰ１４と
ＮＰＮ１６に流れる電流をカレントミラー１７，１８で
検出する。これにより、端子Ａ１，Ｂ１間の電圧の逆転
を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部電源等の電圧
を監視する電圧監視回路、特に浮動電源回路の電圧監視
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２（ａ），（ｂ）は、従来の電圧監視
回路の例を示す構成図である。図２（ａ）の電圧監視回
路１は、フォトカプラを用いたもので、給電回路２から
加入者線を介して端末装置に給電を行う加入者回路内に
設けられ、加入者線が接続される端子Ａ１，Ｂ１間の電
圧の極性を監視するものである。

【０００３】電圧監視回路１は、フォトダイオード１
ａ、フォトトランジスタ１ｂ及び抵抗１ｃで構成され、
このフォトダイオード１ａの陽極と陰極が、それぞれ端
子Ａ１，Ｂ１に接続されている。フォトトランジスタ１
ｂのコレクタは電源電位ＶＣＣ（例えば、５Ｖ）に接続
され、エミッタは抵抗１ｃを介して接地電位ＧＮＤに接
続されている。また、フォトトランジスタ１ｂのエミッ
タには出力端子Ｔ１が接続されている。

【０００４】給電回路２は、端末装置側に必要な直流電
力を供給するもので、端子Ａ１に低電位側の電位ＶＡ
を、端子Ｂ１に高電位側の電位ＶＢを出力するように構
成されている。

【０００５】正常な状態では、ＶＡ＜ＶＢであるので、
電圧監視回路１のフォトダイオード１ａは逆バイアスと
なり、電流は流れない。このため、フォトトランジスタ
１ｂはオフ状態となり、出力端子Ｔ１は、ほぼ接地電位
ＧＮＤとなる。

【０００６】ここで、何らかの事故や工事ミス等によ
り、加入者線等に外部の電源が接触してＶＡ＞ＶＢにな
ると、フォトダイオード１ａが順バイアスとなって電流
が流れる。これにより、フォトトランジスタ１ｂはオン
状態となり、出力端子Ｔ１には、フォトダイオード１ａ
に流れる電流の大きさに対応した電圧が出力される。

【０００７】これにより、端子Ａ１，Ｂ１の電位の逆転
が検出され、異常状態から給電回路２等を保護するため
の措置をとることが可能になる。特に、この電圧監視回
路１では、被監視側の端子Ａ１，Ｂ１と監視側の電源電
位ＶＣＣとが、フォトカプラによって電気的に切り離さ
れているので、相互の電位差の影響を受けず、浮動電源
回路に適している。

【０００８】図２（ｂ）の電圧監視回路は、下記文献に
記載されたものである。 文献：「汎用リニアＩＣ 1994/1995 データブック」、
ＮＥＣ、p.1105

【０００９】この電圧監視回路は、端子Ｌ１，Ｌ２間の
電圧を監視するもので、２つのオペアンプ３，４を用い
た差動増幅型のものである。端子Ｌ１，Ｌ２は、それぞ
れオペアンプ３，４の正入力側に接続されている。オペ
アンプ３の負入力側は、抵抗５を介して接地電位ＧＮＤ
に接続されると共に、抵抗６を介してこのオペアンプ３
の出力側に接続されている。また、オペアンプ４の負入
力側は、抵抗７を介してオペアンプ３の出力側に接続さ
れると共に、抵抗８を介してこのオペアンプ４の出力側
に接続されている。オペアンプ４の出力側は、出力端子
ＴＸに接続されている。また、これらのオペアンプ３，
４は、共通の電源電位ＶＢ，ＶＣ（但し、ＶＢ＜ＶＣ）
で駆動されるようになっている。

【００１０】このような差動増幅型の電圧監視回路にお
いて、端子Ｌ１，Ｌ２の電位をＶＸ，ＶＹ、抵抗５〜８
の値をＲ５〜Ｒ８とし、更に、Ｒ５＝Ｒ８，Ｒ６＝Ｒ７
に設定すると、出力端子ＴＸの電圧ＶＴは、次式で表さ
れる。 ＶＴ＝（１＋Ｒ８／Ｒ７）×（ＶＹ−ＶＸ） Ｒ７，Ｒ８の値は既知であるので、この式を用いて端子
Ｌ１，Ｌ２間の電圧を検出して監視することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電圧監視回路では、次のような課題があった。即ち、図
２（ａ）の電圧監視回路は、フォトカプラを用いている
ため、他の制御回路等と共に１つの集積回路として構成
することが困難であるという問題があった。

【００１２】また、図２（ｂ）の電圧監視回路は、オペ
アンプを用いているため監視可能な電位範囲が、ＶＢ＜
ＶＸ＜ＶＣかつＶＢ＜ＶＹ＜ＶＣの範囲に限定されてい
る。更に、オペアンプの構成は複雑で、かつ位相補償用
のキャパシタを必要とするなど回路規模が大きくなり、
他の制御回路等と共に１つの集積回路として構成するこ
とが困難であるという問題があった。

【００１３】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
を解決し、回路規模が小さく集積回路化が容易な電圧監
視回路を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の内の第１の発明は、電圧監視回路におい
て、正常状態時に低電位が与えられる第１の端子に陽極
が接続され、検出ノードに陰極が接続された第１のダイ
オードと、正常状態時に高電位が与えられる第２の端子
に陰極が接続され、前記検出ノードに陽極が接続された
第２のダイオードと、前記第１の端子に接続された第１
の電極と第２の電極の間の導通状態が前記検出ノードの
電位によって制御される第１のトランジスタと、前記検
出ノードに接続された第１の電極と第２の電極の間の導
通状態が前記第１の端子の電位によって制御される第２
のトランジスタと、前記第１のトランジスタの第２の電
極と第１の電源電位の間、及び前記第２のトランジスタ
の第２の電極と第２の電源電位の間に接続され、該第１
及び第２のトランジスタに流れる電流を検出することに
よって前記第１及び第２の端子間の電圧の逆転を検出す
る電流検出手段とを備えている。

【００１５】第１の発明によれば、以上のように電圧監
視回路を構成したので、次のような作用が行われる。正
常状態で第２の端子の電位が第１の端子の電位よりも高
ければ、第１及び第２のダイオードは逆バイアスとな
り、第１及び第２のトランジスタもオフ状態となる。従
って電流検出手段では電流が検出されない。

【００１６】何らかの原因によって第１及び第２の端子
間の電圧が逆転し、第１の端子の電位が第２の端子の電
位よりも高くなると、第１及び第２のダイオードは順バ
イアスとなって電流が流れる。これにより、検出ノード
と第１のノード間に順方向電圧が発生し、第１と第２の
トランジスタの内の少なくとも１つはオン状態となる。
第１と第２のトランジスタに流れる電流は、電流検出手
段で監視され、第１及び第２の端子間の電圧の逆転が検
出される。

【００１７】第２の発明は、第１及び第２の端子間の電
圧を監視する電圧監視回路において、第１の電極が前記
第１の端子に接続され、第２の電極が第１の抵抗とこれ
に直列接続された第１のカレントミラーの入力側を介し
て前記第２の端子に接続されたトランジスタと、前記ト
ランジスタの第１の電極と制御電極の間に接続された第
２の抵抗と、前記トランジスタをオン状態にするための
起動電流を出力する第１の電流源と、前記起動電流と同
じ大きさの補正電流を前記第２の端子に出力する第２の
電流源と、入力側が前記第１の電流源に接続されると共
に出力側が前記トランジスタの制御電極に接続され、該
入力側に流れる電流に対応した電流を前記第２の抵抗を
介して該出力側に流す第２のカレントミラーと、入力側
が前記第１のカレントミラーの出力側に接続され、該入
力側に流れる電流に対応した電流を第１の出力側から前
記第２のカレントミラーの入力側に出力すると共に、第
２の出力側から監視用の電流を出力する第３のカレント
ミラーとを備えている。

【００１８】第２の発明によれば、次のような作用が行
われる。第１の電流源から第２のカレントミラーに起動
電流が出力されると、この第２のカレントミラーの出力
側に接続された第２の抵抗にも起動電流が流れ、トラン
ジスタがオン状態となる。これにより、第１と第２の端
子は、トランジスタと第１の抵抗と第１のカレントミラ
ーによる直列回路を介して接続され、端子間電圧に対応
する電流がこの第１のカレントミラーの入力側に流れ
る。第１のカレントミラーの出力側には、第３のカレン
トミラーの入力側が接続されているので、この第３のカ
レントミラーの第１及び第２の出力側にも、端子間電圧
に対応する電流が出力される。

【００１９】第１の端子から第２の抵抗を介して第２の
カレントミラーに流れ込んだ起動電流に対して、これと
同じ大きさの補正電流が第２の電流源から第２の端子に
出力される。これにより、第１の端子に流れ込む電流と
第２の端子から流れ出す電流は等しくなり、第３のカレ
ントミラーの第２の出力側から、正確に端子間電圧に対
応した電流が出力される。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の第１の実施形態を示す電圧監視回路の構成図であ
る。この電圧監視回路は、正常状態時に低電位側の加入
者線に接続される端子Ａ１と、高電位側の加入者線に接
続される端子Ｂ１を有している。端子Ａ１にはダイオー
ド１１の陽極が接続され、このダイオード１１の陰極が
ノードＮ１０に接続されている。ノードＮ１０にはダイ
オード１２の陽極が接続され、このダイオード１２の陰
極が端子Ｂ１に接続されている。

【００２１】端子Ａ１には、抵抗１３を介してＰＮＰ型
バイポーラ・トランジスタ（以下、単に「ＰＮＰ」とい
う）１４のエミッタが接続され、このＰＮＰ１４のベー
スがノードＮ１０に接続されている。また、ノードＮ１
０には、抵抗１５を介してＮＰＮ型バイポーラ・トラン
ジスタ（以下、単に「ＮＰＮ」という）１６のエミッタ
が接続され、このＮＰＮ１６のベースが端子Ａ１に接続
されている。

【００２２】ＰＮＰ１４のコレクタは、電流検出手段
（例えば、カレントミラー）１７を構成するＮＰＮ１７
ａのコレクタとベースに接続されている。カレントミラ
ー１７は、等しいディメンションを有する入力側のＮＰ
Ｎ１７ａと出力側のＮＰＮ１７ｂで構成され、これらの
ＮＰＮ１７ａ，１７ｂのエミッタとベースをそれぞれ共
通接続したものである。これにより、出力側のＮＰＮ１
７ｂには、入力側のＮＰＮ１７ａと同じ大きさのコレク
タ電流が流れるようになっている。

【００２３】ＮＰＮ１７ａ，１７ｂのエミッタは、低電
位側の電源電位ＶＢＢ（例えば、−４８Ｖ）に接続さ
れ、ＮＰＮ１７ｂのコレクタは、ＮＰＮ１６のコレクタ
に接続されている。

【００２４】ＮＰＮ１６のコレクタは、同じく電流検出
手段（例えば、カレントミラー）１８を構成するＰＮＰ
１８ａのコレクタとベースに接続されている。カレント
ミラー１８は、ディメンジョンが等しい２つのＰＮＰ１
８ａ，１８ｂで構成され、これらのＰＮＰ１８ａ，１８
ｂのエミッタとベースをそれぞれ共通接続したものであ
る。これにより、ＰＮＰ１８ｂには、ＰＮＰ１８ａと同
じ大きさのコレクタ電流が流れるようになっている。

【００２５】ＰＮＰ１８ａ，１８ｂのエミッタは、高電
位側の電源電位ＶＣＣ（例えば、５Ｖ）に接続され、Ｐ
ＮＰ１８ｂのコレクタは、抵抗１９を介して接地電位Ｇ
ＮＤに接続されると共に、出力端子Ｔ１に接続されてい
る。

【００２６】次に、図１の動作を、端子Ａ１，Ｂ１の電
位ＶＡ，ＶＢの関係に対応して説明する。なお、ここで
は、すべてのトランジスタのｈFE（エミッタ接地直流利
得）は十分大きいと仮定する。

【００２７】（１） ＶＡ＜ＶＢの場合 端子Ａ１，Ｂ１に接続される加入者線が正常な状態のと
きは、ＶＡ＜ＶＢであり、ダイオード１１，１２は逆バ
イアス状態となる。従って、ＰＮＰ１４とＮＰＮ１６の
エミッタ−ベース間電圧も逆バイアス状態であり、カレ
ントミラー１７，１８には電流は流れない。このため、
抵抗１９に電流は流れず、出力端子Ｔ１は、ほぼ接地電
位ＧＮＤとなる。

【００２８】（２） ＶＡ＞ＶＢの場合 何らかの事故や工事ミス等により、加入者線等に外部の
電源が接触して、ＶＡ＞ＶＢになると、ダイオード１
１，１２は順バイアス状態となる。

【００２９】ダイオード１１の順方向電圧をＶＦとする
と、ダイオード１２の陽極−陰極間電圧Ｖa-c は、次式
のようになる。 Ｖa-c ＝（ＶＡ−ＶＢ）−ＶＦ

【００３０】ＶＡ＞ＶＢのときには、これらの電位Ｖ
Ａ，ＶＢと、電源電位ＶＣＣ，ＶＢＢの関係により、電
圧監視回路の動作は、更に次の（２-1），（２-2），
（２-3）の３つに分けられる。

【００３１】（２-1） ＶＢＢ＜ＶＢ＜ＶＡ＜ＶＣＣ
で、ＰＮＰ１４とＮＰＮ１６が順バイアスの場合 ＰＮＰ１４に流れる電流Ｉ14は、このＰＮＰ１４のベー
ス−エミッタ間電圧をＶbe14、抵抗１３の値をＲ13（例
えば、１０ｋΩ）とすると、次式のようになる。 Ｉ14＝（Ｖa-c −Ｖbe14）／Ｒ13

【００３２】同様に、ＮＰＮ１６に流れる電流Ｉ16は、
このＮＰＮ１６のベース−エミッタ間電圧をＶbe16、抵
抗１５の値をＲ15（例えば、１０ｋΩ）とすると、次式
のようになる。 Ｉ16＝（Ｖa-c −Ｖbe16）／Ｒ15

【００３３】カレントミラー１７のＮＰＮ１７ｂには、
ＰＮＰ１４と同じ大きさの電流が流れる。一方、カレン
トミラー１８のＰＮＰ１８ａに流れる電流は、ＮＰＮ１
６に流れる電流とＮＰＮ１７ｂに流れる電流の和とな
る。

【００３４】従って、カレントミラー１８のＰＮＰ１８
ａ，１８ｂに流れる電流Ｉ18は、次式のようになる。 Ｉ18＝（Ｖa-c −Ｖbe14）／Ｒ13＋（Ｖa-c −Ｖbe16）
／Ｒ15

【００３５】従って、抵抗１９の値をＲ19（例えば、３
０ｋΩ）とすれば、出力端子Ｔ１の電圧ＶＴは、次式の
ようになる。 ＶＴ＝Ｒ19×｛（Ｖa-c −Ｖbe14）／Ｒ13＋（Ｖa-c −
Ｖbe16）／Ｒ15｝

【００３６】一般に、Ｖbe14，Ｖbe16は約０．６Ｖであ
り、Ｒ13，Ｒ15，Ｒ19は既知であるので、出力端子Ｔ１
の電圧ＶＴを比較器等で基準の電圧と比較することによ
り、加入者線の電位逆転を検出することができる。

【００３７】（２-2） ＶＢＢ＜ＶＢ＜ＶＡ＜ＶＣＣで
ＮＰＮ１６のみが順バイアスの場合、またはＶＢ＜ＶＡ
＜ＶＢＢ＜ＶＣＣの場合 ＮＰＮ１６に流れる電流Ｉ16は、前述したように次式で
表される。 Ｉ16＝（Ｖa-c −Ｖbe16）／Ｒ15

【００３８】一方、ＰＮＰ１４は逆バイアスとなるた
め、電流は流れない。従って、カレントミラー１８のＰ
ＮＰ１８ａ，１８ｂに流れる電流Ｉ18と、出力端子Ｔ１
の電圧ＶＴは、次式のようになる。 Ｉ18＝（Ｖa-c −Ｖbe16）／Ｒ15 ＶＴ＝Ｒ19×（Ｖa-c −Ｖbe16）／Ｒ15 これにより、出力端子Ｔ１の電圧ＶＴを基準の電圧と比
較することにより、加入者線の電位逆転を検出すること
ができる。

【００３９】（２-3） ＶＢＢ＜ＶＢ＜ＶＡ＜ＶＣＣで
ＰＮＰ１４のみが順バイアスの場合、またはＶＢＢ＜Ｖ
ＣＣ＜ＶＢ＜ＶＡの場合 ＰＮＰ１４に流れる電流Ｉ14は、前述したように次式で
表される。 Ｉ14＝（Ｖa-c −Ｖbe14）／Ｒ13

【００４０】一方、ＮＰＮ１６は逆バイアスとなるた
め、電流は流れない。従って、カレントミラー１８のＰ
ＮＰ１８ａ，１８ｂに流れる電流Ｉ18と、出力端子Ｔ１
の電圧ＶＴは、次式のようになる。 Ｉ18＝（Ｖa-c −Ｖbe14）／Ｒ13 ＶＴ＝Ｒ16×（Ｖa-c −Ｖbe14）／Ｒ13 これにより、出力端子Ｔ１の電圧ＶＴを基準の電圧と比
較することにより、加入者線の電位逆転を検出すること
ができる。

【００４１】以上のように、この第１の実施形態の電圧
監視回路は、ダイオード１１，１２が順バイアスとなっ
たときにオン状態となるＰＮＰ１４及びＮＰＮ１６と、
これらのＰＮＰ１４及びＮＰＮ１６に流れる電流を検出
するカレントミラー１７，１８を有している。これによ
り、端子Ａ１，Ｂ１の電位ＶＡ，ＶＢは、監視側の電源
電位ＶＣＣ，ＶＢＢに無関係に設定することができるの
で、浮動電源回路に適している。

【００４２】また、この電圧監視回路は、ダイオードと
バイポーラ・トランジスタを組み合わせて構成している
ので、回路構成が簡素化され集積回路化が容易である。

【００４３】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態を示す電圧監視回路の構成図である。この電
圧監視回路は、高電位側の端子Ｌ１と低電位側の端子Ｌ
２間の電圧を監視するものである。端子Ｌ１には、ＰＮ
Ｐ２１のエミッタと抵抗２２の一端が接続されている。
抵抗２２の他端はＰＮＰ２１のベースに接続され、この
ＰＮＰ２１のコレクタは抵抗２３を介して、カレントミ
ラー２４を構成するＮＰＮ２４ａのコレクタとベースに
接続されている。カレントミラー２４は、ディメンショ
ンが等しい２つのＮＰＮ２４ａ，２４ｂで構成され、こ
れらのＮＰＮ２４ａ，２４ｂのエミッタとベースをそれ
ぞれ共通接続したものである。これにより、ＮＰＮ２４
ｂには、ＮＰＮ２４ａと同じ大きさのコレクタ電流が流
れるようになっている。

【００４４】ＮＰＮ２４ａ，２４ｂのエミッタは、端子
Ｌ２に接続され、ＮＰＮ２４ｂのコレクタは、カレント
ミラー２５を構成するＰＮＰ２５ａのコレクタとベース
に接続されている。カレントミラー２５は、ディメンシ
ョンが等しい３つのＰＮＰ２５ａ，２５ｂ，２５ｃで構
成され、これらのＰＮＰ２５ａ〜２５ｃのエミッタとベ
ースをそれぞれ共通接続したものである。これにより、
ＰＮＰ２５ｂ，２５ｃには、それぞれＰＮＰ２５ａと同
じ大きさのコレクタ電流が流れるようになっている。Ｐ
ＮＰ２５ａ〜２５ｃのエミッタは、電源電位ＶＣ（例え
ば、５Ｖ）に接続されている。

【００４５】ＰＮＰ２５ｂのコレクタは、カレントミラ
ー２６を構成するＮＰＮ２６ａのコレクタとベースに接
続されている。カレントミラー２６は、ディメンション
が等しい２つのＮＰＮ２６ａ，２６ｂで構成され、ＮＰ
Ｎ２６ｂには、ＮＰＮ２６ａと同じ大きさのコレクタ電
流が流れるようになっている。ＮＰＮ２６ａ，２６ｂの
エミッタは電源電位ＶＢ（例えば、−４８Ｖ）に接続さ
れ、ＮＰＮ２６ｂのコレクタは、抵抗２２の他端（即
ち、ＰＮＰ２１のベース）に接続されている。

【００４６】また、ＰＮＰ２５ｃのコレクタは、出力端
子ＴＸに接続されると共に、抵抗２７を介して電源電位
ＶＡ（例えば、１Ｖ）に接続されている。更に、ＮＰＮ
２６ａのコレクタには、スイッチ２８を介して起動用の
電流源２９が接続され、端子Ｌ２には、スイッチ３０を
介して補正用の電流源３１が接続されている。これらの
電流源２９，３１は、同じ大きさの微少電流を供給する
ものである。

【００４７】次に、図３の電圧監視回路の動作を説明す
る。なお、ここでは、すべてのトランジスタのｈFEは十
分大きいと仮定し、各トランジスタのエミッタ−コレク
タ間電圧をＶceとする。また、端子Ｌ１，Ｌ２の電位を
それぞれＶＸ，ＶＹとすると、端子間電圧ＶXYは、次式
で表される。 ＶXY＝ＶＸ−ＶＹ

【００４８】この電圧監視回路は、スイッチ２８，３０
をオンにすることにより、動作状態となる。スイッチ２
８を介して、電流源２９から起動電流ｉ29が、ＮＰＮ２
６ａに供給される。また、スイッチ３０を介して、電流
源３１から補正電流ｉ31が端子Ｌ２に供給される。な
お、補正電流ｉ31は、起動電流ｉ29と同じ大きさに設定
されている。

【００４９】ＮＰＮ２６ａに起動電流ｉ29が流れること
により、ＮＰＮ２６ｂにもこれと同じ大きさの電流ｉ26
が流れる。この電流ｉ26は、端子Ｌ１から抵抗２２を通
して流れ込む。これにより、抵抗２２の端子間に電圧が
生じ、この電圧によってＰＮＰ２１がオン状態となる
（なお、起動電流ｉ29と抵抗２２の値（例えば、３０ｋ
Ω）は、ＰＮＰ２１がオン状態となるように予め設定し
ておく）。

【００５０】端子Ｌ１から、ＮＰＮ２１、抵抗２３及び
ＮＰＮ２４ａを通して端子Ｌ２に流れる電流Ｉ21は、抵
抗２３の値をＲ23（例えば、１ＭΩ）とすると、次式で
表される。 Ｉ21＝（ＶXY−２×Ｖce）／Ｒ23 これにより、カレントミラーを構成するＮＰＮ２４ｂ，
ＰＮＰ２５ａ〜２５ｃにも、電流Ｉ21と同じ大きさの電
流が流れる。

【００５１】この結果、ＮＰＮ２６ａ，２６ｂに流れる
電流Ｉ26は、当初の起動電流ｉ29に対応する電流ｉ26
に、ＰＮＰ２５ｂに流れる電流が重畳され、次式のよう
になる。 Ｉ26＝ｉ26＋（ＶXY−２×Ｖce）／Ｒ23

【００５２】端子Ｌ２から流れ出す電流ＩＹは、ＮＰＮ
２４ａ，２４ｂに流れる電流と、電流源３１から供給さ
れる補正電流ｉ31の和であるので、次式のようになる。 ＩＹ＝２×（ＶXY−２×Ｖce）／Ｒ23＋ｉ31

【００５３】一方、端子Ｌ１に流れ込む電流ＩＸは、Ｐ
ＮＰ２１に流れる電流Ｉ21と、ＮＰＮ２６ｂに流れる電
流Ｉ26の和であるので、次式のようになる。 ＩＸ＝ｉ26＋２×（ＶXY−２×Ｖce）／Ｒ23 ここで、ｉ31＝ｉ26であるので、ＩＸ＝ＩＹとなる。従
って、端子Ｌ１に流れ込む電流ＩＸは、すべて端子Ｌ２
から流れ出し、監視側の電源電位ＶＢ，ＶＣの影響を受
けることがない。

【００５４】一方、出力端子ＴＸの電圧ＶＴは、抵抗２
７の値をＲ27（例えば、２０ｋΩ）とすると、次式のよ
うになる。 ＶＴ＝Ｒ27×（ＶXY−２×Ｖce）／Ｒ23＋ＶＡ これにより、ＶXYは次式で表される。 ＶXY＝Ｒ23×（ＶＴ−ＶＡ）／Ｒ27＋２×Ｖce

【００５５】上式において、Ｒ23，Ｒ27及びＶＡは既知
であり、Ｖceはトランジスタが飽和しているとすると一
般的に０．２Ｖ程度である。従って、出力端子ＴＸの電
圧ＶＴを検出することにより、端子Ｌ１，Ｌ２間の電圧
を監視することができる。

【００５６】なお、この電圧監視回路は、スイッチ２
８，３０がオフの場合、電流源２９，３１が切り離さ
れ、起動電流ｉ29及び補正電流ｉ31が供給されない。従
って、抵抗２２に電流が流れず、この抵抗２２の端子間
に電圧が生じない。これにより、ＰＮＰ２１はオフ状態
となり、この電圧監視回路は、端子Ｌ１，Ｌ２から切り
離される。

【００５７】以上のように、この第２の実施形態の電圧
監視回路は、端子Ｌ１，Ｌ２間に流れる電流を、カレン
トミラー２４〜２６によって検出するようにしている。
これにより、カレントミラー２４〜２６が正常に動作す
る範囲であれば、端子Ｌ１，Ｌ２の電位ＶＸ，ＶＹが監
視側の電源電位ＶＢ，ＶＣの範囲を越えていても、端子
間電圧ＶXYを正確に監視することができる。

【００５８】また、オペアンプを用いず、バイポーラ・
トランジスタによる簡単な回路構成となっているので、
集積回路化が容易である。

【００５９】更に、電流源２９，３１からの起動電流ｉ
29及び補正電流ｉ31をオン／オフするためのスイッチ２
８，３０を有している。これにより、必要に応じて被監
視側の回路から、電圧監視回路を切り離すことができ
る。この電圧監視回路を切り離した場合、カレントミラ
ー２４〜２６にバイアス電流が流れないので、無駄な消
費電流を抑制することができる。

【００６０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次のようなものがある。 （ａ） 加入者回路における加入者線の電圧を監視する
場合について説明したが、このような用途に限定される
ものではない。 （ｂ） 浮動電源回路の電圧監視に最適なものである
が、通常の電源回路の電源監視にも同様に適用できる。

【００６１】（ｃ） 単独のパイポーラ・トランジスタ
を用いた回路について説明したが、ダーリントン接続し
たトランジスタを用いても良い。 （ｄ） 単独のダイオード１１，１２を用いた回路につ
いて説明したが、複数のダイオードを直列に接続した回
路を用いても良い。

【００６２】（ｅ） バイポーラ・トランジスタを用い
た回路について説明したが、ＭＯＳトランジスタや、Ｇ
ａＡｓトランジスタを用いて構成しても良い。 （ｆ） 電源電位ＶＡ，ＶＢ，ＶＣの極性や値は、例示
したものに限定されない。例えば、電源電位ＶＡを接地
電位ＧＮＤとしても良い。

【００６３】（ｇ） カレントミラーの構成は、ウイル
ソン型や電流増幅補償型でも良い。また、エミッタ側に
抵抗を挿入しても良い。更に、説明の簡素化のため、カ
レントミラーのミラー比を１：１として説明したが、こ
れに限定されるものではない。 （ｈ） 電圧検出結果を電源電位を基準として出力して
いるが、電流の大きさとして出力しても良い。

【００６４】（ｉ） スイッチ２８，３０は機械的スイ
ッチや、トランジスタ等の半導体スイッチで構成するこ
とができる。また、この電圧監視回路を切り離す必要が
ない場合には、スイッチ２８，３０を省略しても良い。 （ｊ） ＰＮＰ２１に代えてＮＰＮを用いることもでき
る。

【００６５】（ｋ） カレントミラー２４〜２６や電流
源２９，３１の極性をすべて逆にしても実現可能であ
る。 （ｌ） カレントミラー２４〜２６等の出力側に保護ダ
イオードを付加し、過電圧や逆電位等に対する保護を行
うようにしても良い。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、第１の端子と検出ノードとの間に接続され、
第１と第２の端子間に正常状態とは逆の電圧が印加され
たときに順方向の電圧を発生する第１のダイオードと、
この第１のダイオードの両端に発生した順方向の電圧に
よって導通状態となる第１及び第２のトランジスタと、
これらの第１及び第２のトランジスタに流れる電流を検
出する電流検出手段を有している。これにより、第１及
び第２の端子の電位と、電流検出手段の電源電位に影響
されず、これらの第１及び第２の端子間の電圧の逆転を
検出することができる。従って、フォトカプラ等の回路
部品を用いず、トランジスタによる回路で構成している
ので、回路構成が簡素化されて集積回路化が容易であ
る。

【００６７】第２の発明によれば、第１と第２の端子間
に直列接続されたトランジスタと第２の抵抗に流れる電
流に対応した電流を出力するための第１、第２及び第３
のカレントミラーと、このトランジスタを起動するため
の起動電流を出力する第１の電流源と、この起動電流の
影響を除去するための補正電流を出力する第２の電流源
を有している。これにより、第１及び第２の端子の電位
に影響されず、これらの第１及び第２の端子間の電圧を
正確に監視することができる。

【００６８】また、オペアンプ等の複雑な回路素子を用
いず、トランジスタによるカレントミラーで構成してい
るので、回路構成が簡素化されて集積回路化が容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す電圧監視回路の
構成図である。

【図２】従来の電圧監視回路の例を示す構成図である。

【図３】本発明の第２の実施形態を示す電圧監視回路の
構成図である。

【符号の説明】

１１，１２ ダイオード １３，１５，１９，２２，２３，２７ 抵抗 １４，２１ ＰＮＰ １６ ＮＰＮ １７，１８，２４〜２６ カレントミラー ２８，３０ スイッチ ２９，３１ 電流源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 雅博 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 神尾 雅夫 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G035 AA00 AB02 AC01 AC16 AD02 AD04 AD10 AD20 AD39 AD43 AD44 AD56 5H410 CC02 DD02 EA10 FF03 FF22 LL01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正常状態時に低電位が与えられる第１の
   端子に陽極が接続され、検出ノードに陰極が接続された
   第１のダイオードと、 正常状態時に高電位が与えられる第２の端子に陰極が接
   続され、前記検出ノードに陽極が接続された第２のダイ
   オードと、 前記第１の端子に接続された第１の電極と第２の電極の
   間の導通状態が前記検出ノードの電位によって制御され
   る第１のトランジスタと、 前記検出ノードに接続された第１の電極と第２の電極の
   間の導通状態が前記第１の端子の電位によって制御され
   る第２のトランジスタと、 前記第１のトランジスタの第２の電極と第１の電源電位
   の間、及び前記第２のトランジスタの第２の電極と第２
   の電源電位の間に接続され、該第１及び第２のトランジ
   スタに流れる電流を検出することによって前記第１及び
   第２の端子間の電圧の逆転を検出する電流検出手段と
   を、 備えたことを特徴とする電圧監視回路。
2. 【請求項２】 第１及び第２の端子間の電圧を監視する
   電圧監視回路であって、 第１の電極が前記第１の端子に接続され、第２の電極が
   第１の抵抗とこれに直列接続された第１のカレントミラ
   ーの入力側を介して前記第２の端子に接続されたトラン
   ジスタと、 前記トランジスタの第１の電極と制御電極の間に接続さ
   れた第２の抵抗と、 前記トランジスタをオン状態にするための起動電流を出
   力する第１の電流源と、 前記起動電流と同じ大きさの補正電流を前記第２の端子
   に出力する第２の電流源と、 入力側が前記第１の電流源に接続されると共に出力側が
   前記トランジスタの制御電極に接続され、該入力側に流
   れる電流に対応した電流を前記第２の抵抗を介して該出
   力側に流す第２のカレントミラーと、 入力側が前記第１のカレントミラーの出力側に接続さ
   れ、該入力側に流れる電流に対応した電流を第１の出力
   側から前記第２のカレントミラーの入力側に出力すると
   共に、第２の出力側から監視用の電流を出力する第３の
   カレントミラーとを、 備えたことを特徴とする電圧監視回路。