JP2014086066A - Power supply protection circuit - Google Patents

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靖幸 永野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a circuit scale becomes large and leads to cost increase in order to avoid these problems that a B-CAS card may short-circuit since an insertion slot of the B-CAS card requiring power is open to the outside, and reliability of components for supplying the power is reduced when a certain period of time is required until the short circuit is reached, when the short circuit is a halfway layer short circuit or when short circuiting/open circuiting is repeated.SOLUTION: A voltage for shifting a transistor 2 to saturation is determined by voltages mostly divided by a resistor 1 and a resistor 9 when a high level voltage is applied to an on/off terminal, but a voltage for shifting the transistor 2 to interception can operate a short circuit protection circuit from a high voltage increased by only insertion of a resistor 3.

Description

本発明は、電源供給を制御する安価な制御回路で、電源を短絡から保護する回路に関する。The present invention relates to an inexpensive control circuit for controlling power supply and a circuit for protecting a power supply from a short circuit.

2011年でアナログでのテレビジョン放送が停波されることが決定された。2011年7月以降デジタルテレビジョン放送に移行する。デジタルテレビジョン放送方式は、効率的な帯域の有効利用が可能で、多くの情報を送信することが出来る。デジタルテレビジョン放送は著作権保護のため、視聴するにはB−CAS(登録商標)カードが必要である。  In 2011, it was decided that analog television broadcasting would be stopped. It shifts to digital television broadcasting after July 2011. The digital television broadcasting system can efficiently use an efficient band and can transmit a large amount of information. Digital television broadcasting requires a B-CAS (registered trademark) card in order to protect copyrights.

受信機のB−CASカードホルダーにB−CASカードを挿入すれば、デジタル放送の視聴が可能になる。B−CASカードは、視聴者自身が受信機に挿入しなければならないので、受信機に外部から挿入することが出来る挿入口が設けられている。  If the B-CAS card is inserted into the B-CAS card holder of the receiver, the digital broadcast can be viewed. Since the viewer himself / herself has to insert the B-CAS card into the receiver, the receiver is provided with an insertion slot that can be inserted from the outside.

また、B−CASカードを動作させるには、受信機側からカードに電源を供給する必要がある。B−CASカードホルダーにカードと接触する端子が設けられてあり、その端子にB−CASカード用の電源が供給されている。受信機にあるB−CASカード挿入口が外部に対して開いているので、コインなど誤って挿入すると電源が短絡し、部品を破損する欠点があった。  In order to operate the B-CAS card, it is necessary to supply power to the card from the receiver side. A terminal that contacts the card is provided in the B-CAS card holder, and power for the B-CAS card is supplied to the terminal. Since the B-CAS card insertion slot in the receiver is open to the outside, there is a disadvantage that the power supply is short-circuited and parts are damaged if a coin or the like is inserted by mistake.

特開2010−287196JP 2010-287196 A

B−CASカードホルダーにある電源端子には、制御された電源が印加される。B−CASカードが挿入されていることを認識して、放送を選局したときにB−CASカードに電源が供給される。  A controlled power supply is applied to a power supply terminal in the B-CAS card holder. Recognizing that a B-CAS card is inserted and selecting a broadcast, power is supplied to the B-CAS card.

上記従来回路例を図2に示す。電源を供給する電源回路は、トランジスター3個とダイオード1個と抵抗5個を使用した短絡保護機能付きである。  An example of the conventional circuit is shown in FIG. The power supply circuit for supplying power has a short-circuit protection function using three transistors, one diode, and five resistors.

電源を供給するためon/off端子がハイレベルになるとトランジスター105のエミッタ電圧がそれに応じて高くなり、抵抗器106を通して流れた電流により抵抗器101に電圧が掛かり、抵抗器109で分圧されトランジスター102のベースに電圧が掛かる。トランジスター105のエミッタに接続されている抵抗器110と抵抗器101を通り抵抗器109で分圧されトランジスター102のベースがハイレベルになり、トランジスター102が飽和する。トランジスター102が飽和すると抵抗器103を通してトランジスター104のベースをGNDの方に引っ張り、トランジスター104は飽和する。飽和したトランジスター104のコレクターに接続してある抵抗器107から電源が供給される。  When the on / off terminal becomes high level to supply power, the emitter voltage of the transistor 105 is increased accordingly, and a voltage is applied to the resistor 101 by the current flowing through the resistor 106, and the voltage is divided by the resistor 109 to be A voltage is applied to the base of 102. The voltage is divided by the resistor 109 through the resistors 110 and 101 connected to the emitter of the transistor 105 and the base of the transistor 102 becomes high level, and the transistor 102 is saturated. When the transistor 102 is saturated, the base of the transistor 104 is pulled toward GND through the resistor 103, and the transistor 104 is saturated. Power is supplied from a resistor 107 connected to the collector of the saturated transistor 104.

この電源を供給している状態で、Voutが短絡されるとVoutの電圧が低下。それに伴いダイオード108により抵抗器110を通して抵抗器101に掛かっている電圧が下がりトランジスター102が遮断し電源供給が停止する。Voutと抵抗器110と抵抗器101に挿入されているダイオード108は、負荷側がカソード、抵抗器110と抵抗器101間がアノードになるようにそれぞれ接続されている。  When Vout is short-circuited with this power supply, the voltage of Vout decreases. Along with this, the voltage applied to the resistor 101 through the resistor 110 is lowered by the diode 108, the transistor 102 is cut off, and the power supply is stopped. The diode 108 inserted into Vout, the resistor 110, and the resistor 101 is connected such that the load side is a cathode and the resistor 110 and the resistor 101 are anodes.

Voutが瞬時に短絡されたら、ダイオードが挿入された保護回路が直ちに働き信頼性的に大きな問題が発生しない。しかし、保護回路を働かせるには負荷が重くなりVout電圧が下がってトランジスター102が飽和した電圧より低くなるまで、ダイオード108のアノードに掛かる電圧が下がらなければならない。  If Vout is short-circuited instantaneously, the protection circuit in which the diode is inserted immediately works and no significant problem occurs in terms of reliability. However, to activate the protection circuit, the voltage applied to the anode of the diode 108 must decrease until the load becomes heavy and the Vout voltage decreases and the transistor 102 becomes lower than the saturated voltage.

したがって、短絡状態がレアショートの場合やゆっくり短絡に至った場合、及び短絡・開放が繰り返された場合などを想定して、許容損失を考慮し設計を行うとトランジスター104と抵抗器107は、実際に必要とする電力よりも電力容量の大きな部品を採用する必要があった。  Therefore, assuming that the short-circuit state is a rare short, slowly short-circuiting, repeated short-circuiting / opening, and the like, the transistor 104 and the resistor 107 are actually Therefore, it was necessary to adopt a component having a larger power capacity than that required for power.

上記従来回路例は、B−CASカード挿入口が外部に対して開いているので、電源の供給を制御し短絡に対する保護機能を備えているが、上記のような負荷側の短絡に至るまでの状態を考慮する場合、回路規模の増加やコストアップの原因になる欠点があった。  In the above conventional circuit example, since the B-CAS card insertion slot is open to the outside, the supply of power is controlled and a protection function against a short circuit is provided. When the state is taken into account, there is a drawback that increases the circuit scale and increases the cost.

本発明は、上記従来の実情に鑑みて提案されたものであり、安全で信頼性が高いB−CASカードに供給する電源の制御回路を提供することを目的とする。  The present invention has been proposed in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to provide a control circuit for a power source that supplies a safe and highly reliable B-CAS card.

B−CASカードに供給している電源の電圧を検出し、制御回路にフィードバックして電源の供給を停止する短絡保護回路を設けた電源回路において、短絡時保護を働かせる閾値を任意に設定できるようにして、供給電流が過多にならない状態で保護を働かせてトランジスターや抵抗に掛かる負荷を軽減させる。  In a power supply circuit provided with a short-circuit protection circuit that detects the voltage of the power supply supplied to the B-CAS card and feeds back to the control circuit to stop the supply of power, the threshold value that activates the short-circuit protection can be arbitrarily set. Thus, the protection is activated in a state where the supply current is not excessive, and the load on the transistor and the resistor is reduced.

B−CASカードに供給する電源の電圧を検出フィードバックし、保護を働かせる短絡電圧の閾値を高く任意に設定することで、レアショートや短絡、及び短絡・開放の繰り返しによる部品の劣化を防止することが出来、回路規模の小型化、低コスト化、及び高信頼性回路の実現が可能である。  By detecting and feeding back the voltage of the power supply supplied to the B-CAS card, and setting the threshold value of the short-circuit voltage that activates the protection arbitrarily, prevent deterioration of parts due to rare shorts, short-circuits, and repeated short-circuits / opens. Therefore, the circuit scale can be reduced, the cost can be reduced, and a highly reliable circuit can be realized.

;本発明の回路図を示す。Shows a circuit diagram of the present invention. ;従来の回路図を示す。Shows a conventional circuit diagram. ;従来回路の負荷に対する負荷電流増加時の電流−電圧特性図を示す。The current-voltage characteristic diagram when the load current increases with respect to the load of the conventional circuit is shown. ;本発明の負荷に対する負荷電流増加時の電流−電圧特性図を示す。The current-voltage characteristic diagram when the load current increases with respect to the load of the present invention is shown. ;図4の回路より抵抗器3の値を大きくした電流−電圧特性図を示す。A current-voltage characteristic diagram in which the value of the resistor 3 is made larger than that of the circuit of FIG.

本発明具体例として図1に示す。電源を供給するためon/off端子がハイレベルになるとトランジスター5のエミッタ電圧がそれに応じて高くなり、抵抗器6を通して流れた電流により抵抗器1に電圧が掛かり、抵抗器9で分圧されトランジスター2のベースに電圧が掛かる。トランジスター2は飽和して、抵抗器3を通してトランジスター4のベースがGNDに引っ張られ、トランジスター4は飽和し抵抗器7を通してVoutに電源が供給される。  A specific example of the present invention is shown in FIG. When the on / off terminal becomes high level to supply power, the emitter voltage of the transistor 5 is increased accordingly, and a voltage is applied to the resistor 1 by the current flowing through the resistor 6, and the voltage is divided by the resistor 9 and the transistor A voltage is applied to the base of 2. Transistor 2 is saturated and the base of transistor 4 is pulled to GND through resistor 3, transistor 4 is saturated and power is supplied to Vout through resistor 7.

この電源を供給している状態で、Voutが短絡されるとVoutの電圧が低下。それに伴いダイオード8により抵抗器1に掛かる電圧が下がりトランジスター2が遮断、そしてトランジスター4が遮断し電源供給が停止する。Voutとトランジスター5のエミッタ間に挿入されているダイオード8は、負荷側がカソードでトランジスター5のエミッタ側にアノードになるようにそれぞれ接続されている。  When Vout is short-circuited with this power supply, the voltage of Vout decreases. Accordingly, the voltage applied to the resistor 1 is lowered by the diode 8 and the transistor 2 is cut off, and the transistor 4 is cut off and the power supply is stopped. The diodes 8 inserted between Vout and the emitter of the transistor 5 are connected such that the load side is a cathode and the emitter side of the transistor 5 is an anode.

on/off端子がローレベルであるときは、トランジスター2のベース電圧は、抵抗器1と抵抗器9で分圧されているため飽和時のベース−エミッタ電圧以下であり、トランジスター2を飽和することはない。  When the on / off terminal is at a low level, the base voltage of the transistor 2 is divided by the resistor 1 and the resistor 9 and is therefore equal to or lower than the base-emitter voltage at the time of saturation, and the transistor 2 is saturated. There is no.

on/off端子に掛かる電圧が充分にハイレベルとなり、トランジスター2が飽和した状態では、抵抗器3がトランジスター2のエミッタに接続されているため、トランジスター2のエミッタに流れるエミッタ電流により、トランジスター2のエミッタ電圧は、高くなり抵抗器3の値に応じ変化する。  When the voltage applied to the on / off terminal is sufficiently high and the transistor 2 is saturated, the resistor 3 is connected to the emitter of the transistor 2, so that the emitter current flowing through the emitter of the transistor 2 causes the transistor 2 to The emitter voltage increases and changes according to the value of the resistor 3.

よって、抵抗器3が挿入されていない場合に比べトランジスター2のベース電圧が、高くなった分だけトランジスター2が飽和から遮断に移行する閾値が高くなったことになり、トランジスター2を遮断から飽和に移行させる電圧よりも飽和から遮断に移行する電圧が高くなることになる。  Therefore, compared with the case where the resistor 3 is not inserted, the threshold value at which the transistor 2 shifts from saturation to cutoff is increased by the increase in the base voltage of the transistor 2, and the transistor 2 is switched from cutoff to saturation. The voltage that shifts from saturation to cutoff is higher than the voltage that shifts.

ここで、高い電圧から保護が働く副作用として、容量性の負荷が大きい場合に電源回路が立ち上がらないことがある。容量性の負荷に対して、ある程度充電を行い、負荷を軽くする必要があるが、この電源回路は、定電圧電源でありトランジスター4、及び抵抗器7が挿入されているので電流を流し過ぎると電圧が下がってしまい保護が働き電源として機能しない。  Here, as a side effect of protection from a high voltage, the power supply circuit may not start up when the capacitive load is large. It is necessary to charge the capacitive load to some extent and lighten the load. However, since this power supply circuit is a constant voltage power supply and the transistor 4 and the resistor 7 are inserted, if a current flows too much. The voltage drops and the protection works and does not function as a power source.

しかし、トランジスター5がエミッタフォロアとして挿入されているため、定電流源となり、容量性負荷に対してダイオード8を通して充電が行われる。また、トランジスター5は、ハイインピーダンスで受けているので、on/off端子のハイレベルは保存されたままであり、必要なだけ充電されれば、負荷が軽くなり電源回路として機能することが出来る。  However, since the transistor 5 is inserted as an emitter follower, it becomes a constant current source, and the capacitive load is charged through the diode 8. Further, since the transistor 5 is received with high impedance, the high level of the on / off terminal remains preserved, and if charged as much as necessary, the load becomes light and can function as a power supply circuit.

従来回路例での負荷に対する負荷電流増加時の電流−電圧特性を図3に示し、図3に示す特性の回路よりも抵抗器3を挿入した本発明の特性を図4に示す。また、図4に示す特性の回路よりも抵抗器3の値を大きくした特性を図5に示す。  FIG. 3 shows the current-voltage characteristics when the load current increases with respect to the load in the conventional circuit example, and FIG. 4 shows the characteristics of the present invention in which the resistor 3 is inserted rather than the circuit having the characteristics shown in FIG. FIG. 5 shows a characteristic in which the value of the resistor 3 is larger than that of the circuit having the characteristic shown in FIG.

図3に示す従来回路では、電流が340mA程度流れた時点で、電圧が1.2V程度で短絡保護回路が働き電源供給を停止するのに対して、抵抗器3を挿入した図4に示す本発明では、電流が240mA程度流れた時点で、電圧が2.4V程度で短絡保護回路が働き電源供給を停止する。  In the conventional circuit shown in FIG. 3, when the current flows about 340 mA, the voltage is about 1.2 V and the short circuit protection circuit works to stop the power supply, whereas the resistor 3 is inserted in the main circuit shown in FIG. In the invention, when the current flows about 240 mA, the voltage is about 2.4 V and the short circuit protection circuit is activated to stop the power supply.

なお、図4に示す回路の抵抗器3の値より大きくした特性を図5に示す。抵抗器3を大きくすると電流が180mA程度流れた時点で、電圧が3.0V程度で短絡保護回路が働き電源供給を停止する。実際には、4.5Vから5.0Vの間で、20mA以上流れれば動作が保証されるので、50mA程度流せれば問題はない。  In addition, the characteristic made larger than the value of the resistor 3 of the circuit shown in FIG. 4 is shown in FIG. When the resistor 3 is enlarged, when the current flows about 180 mA, the short circuit protection circuit is activated and the power supply is stopped when the voltage is about 3.0V. Actually, the operation is guaranteed if a current of 20 mA or more flows between 4.5 V and 5.0 V, so there is no problem if a current of about 50 mA flows.

上記のように抵抗器3の抵抗値に応じて、保護回路が動作する閾値に変化が見られる。しかし、この電源回路が電源を供給する動作に移行する閾値に変化はない。  As described above, the threshold value at which the protection circuit operates is changed according to the resistance value of the resistor 3. However, there is no change in the threshold value at which the power supply circuit shifts to the operation of supplying power.

また、短絡負荷が取り除かれた場合は,抵抗器6とトランジスター5によって供給される電流による電圧上昇をトランジスター2のベースへ入力することで、自動復帰が可能になる。  When the short-circuit load is removed, the voltage can be automatically restored by inputting the voltage increase due to the current supplied by the resistor 6 and the transistor 5 to the base of the transistor 2.

したがって、本発明は、電源を供給するトランジスターの飽和・遮断を制御するトラジスターのエミッタに抵抗器を挿入し抵抗値を設定することで、トランジスターが飽和から遮断に移行する電圧を任意に高く設定することを可能にしている。よって、遮断に移行する電圧を上げることにより、余分な電流を流すことを押さえられるために電源を供給するトランジスター、及び抵抗器の電力的な容量を軽くすることができ、回路規模の小型化やコスト低減が可能になり、信頼性は維持される。  Therefore, according to the present invention, by setting a resistance value by inserting a resistor in the emitter of a transistor that controls saturation / cutoff of a transistor that supplies power, the voltage at which the transistor shifts from saturation to cutoff is set arbitrarily high. It is possible to do. Therefore, by increasing the voltage to shift to shut-off, it is possible to reduce the power capacity of the transistors and resistors that supply power to suppress the flow of excess current, and the circuit scale can be reduced. Cost reduction is possible and reliability is maintained.

1,3,6,7,9,101,103,107,109,110 抵抗器、
2,4,5,102,104 トランジスター、
8,108 ダイオード
1, 3, 6, 7, 9, 101, 103, 107, 109, 110 resistors,
2, 4, 5, 102, 104 transistors,
8,108 diode

Claims (2)

電源の供給を制御する第一のトランジスターと上記第一のトランジスターのコレクターから出力される電源の電流を制限する電流制限抵抗器と、
上記第一のトランジスターの飽和・遮断を制御する第二のトランジスターのコレクターは、上記第一のトランジスターのベースに接続されていて、
上記第二のトランジスターのベースに接続されている第一の抵抗器と上記第二のトランジスターのベースとエミッタに挿入されている第二の抵抗器と上記第二のトランジスターのエミッタとGND間に挿入されている第三の抵抗器と、
電源回路を制御する信号をベースに入力する第三のトランジスターと上記第三のトランジスターのエミッタに接続されて電源に接続されているエミッタ抵抗器と、
上記第三のトランジスターのエミッタと上記第二のトランジスターのベースは、第一の抵抗器で接続されていて、上記電流制限抵抗の負荷側と第三のトランジスターのエミッタ間に挿入されているダイオードで構成され、
上記第三のトランジスターをエミッタフォロアで使用することを特徴とする電源保護回路。
A first transistor for controlling the supply of power and a current limiting resistor for limiting the current of the power output from the collector of the first transistor;
The collector of the second transistor that controls the saturation / cutoff of the first transistor is connected to the base of the first transistor,
Inserted between the first resistor connected to the base of the second transistor, the second resistor inserted in the base and emitter of the second transistor, and the emitter and GND of the second transistor. A third resistor,
A third transistor for inputting a signal for controlling the power supply circuit to the base, an emitter resistor connected to the power supply connected to the emitter of the third transistor;
The emitter of the third transistor and the base of the second transistor are connected by a first resistor, and are a diode inserted between the load side of the current limiting resistor and the emitter of the third transistor. Configured,
A power supply protection circuit using the third transistor as an emitter follower.
請求項1において、上記第二のトランジスターを遮断から飽和に移行する閾値と飽和から遮断に移行する閾値を違う値にすることを特徴とした電源保護回路。  2. The power protection circuit according to claim 1, wherein a threshold value for shifting the second transistor from cutoff to saturation and a threshold value for shifting from saturation to cutoff are set to different values.
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