JP2604403Y2 - 電流制限トランジスタ回路 - Google Patents

電流制限トランジスタ回路

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JP2604403Y2
JP2604403Y2 JP1991104123U JP10412391U JP2604403Y2 JP 2604403 Y2 JP2604403 Y2 JP 2604403Y2 JP 1991104123 U JP1991104123 U JP 1991104123U JP 10412391 U JP10412391 U JP 10412391U JP 2604403 Y2 JP2604403 Y2 JP 2604403Y2
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欣二 工藤
高昭 鯨井
勲 番作
繁樹 松崎
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、直流電源ラインにおけ
る過電流を防止するための電流制限トランジスタ回路に
関する。
【0002】
【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】電源ラ
インに流れる電流が過大になることを制限するために、
電流ラインに直列にトランジスタと電流検出抵抗とを接
続し、電流検出抵抗によって過電流が検出されたらトラ
ンジスタをオフ又はオフに近い状態に制御する方式があ
る。しかし、この方式では電源ラインに直列に電流検出
抵抗が接続されるので、電力損失が大きくなる。この欠
点を解決するために、トランジスタのベース電流に基づ
いてトランジスタのコレクタ電流即ち電源ラインの電流
を検出し、トランジスタのコレクタ電流が所定値以上に
増大することを制限する方式が提案されている。しか
し、この方式では過電流が制限された状態においても比
較的に大きなコレクタ電流が流れ続けるので、トランジ
スタが破壊に至る可能性がある。また、過電流時に電源
ラインのスイッチをオフにして過電流を遮断する回路が
あるが、負荷が正常に戻った時に自動復帰することがで
きない。
【0003】そこで、本考案の目的は電力損失を小さく
することができ且つトランジスタの、破壊を防ぐことが
可能であり且つ自動復帰が可能な電流制限トランジスタ
回路を破壊を防ぐことが可能であり且つ自動復帰が可能
な電流制限トランジスタ回路を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本考案は、実施例を示す図面の符号を参照して説明す
ると、直流電源ライン5に直列に接続された主トランジ
スタQ1 と、コレクタが前記主トランジスタQ1 のベー
スに接続され、エミッタが共通端子7に接続された駆動
用トランジスタQ2 と、前記主トランジスタQ1 を介さ
ないで前記直流電源ライン5と前記駆動用トランジスタ
Q2 のベースとの間に接続されたベース電流供給回路
と、前記主トランジスタQ1 のコレクタとエミッタに接
続され、前記主トランジスタQ1 のコレクタ・エミッタ
間の電圧が所定値以上になったか否かを示す信号を出力
するコレクタ・エミッタ間電圧検出回路(例えばトラン
ジスタQ4 、Q5 及び抵抗R2 から成る回路)と、前記
ベ−ス電流供給回路から前記駆動用トランジスタQ2 に
供給するベ−ス電流をバイパスするように前記駆動用ト
ランジスタQ2 のベ−スと前記共通端子7との間に接続
されたベ−ス電流制御用トランジスタQ8 と、前記コレ
クタ・エミッタ間電圧検出回路と前記ベ−ス電流制御用
トランジスタQ8 との間に接続され、前記主トランジス
タQ1 のコレクタ・エミッタ間の電圧が所定値以上にな
ったことを示す前記コレクタ・エミッタ間電圧検出回路
の出力に応答して前記ベ−ス電流制御用トランジスタQ
8 をオンに制御し、前記主トランジスタQ1 のコレクタ
・エミッタ間の電圧が前記所定値よりも低いことを示す
前記コレクタ・エミッタ間電圧検出回路の出力に応答し
て前記ベ−ス電流制御トランジスタQ8 をオフに制御
する制御回路(例えばトランジスタQ6 、Q7 から成る
回路)とを備えた電流制限トランジスタ回路であって、
前記ベ−ス電流供給回路は、前記直流電源ライン5と前
駆動用トランジスタQ2のベ−スとの間に接続された
ベ−ス電流供給用トランジスタQ3 と、前記直流電源ラ
イン5と前記ベ−ス電流供給用トランジスタQ3 のベ−
スとの間に接続された定電流源回路9とから成り、更
に、前記駆動用トランジスタQ2 のエミッタと前記共通
端子7との間に接続された第1の抵抗R1 と、前記ベ−
ス電流制御用トランジスタQ8 に直列に接続された第2
の抵抗R3 と、バイパス制御用トランジスタQ9 とを備
え、前記バイパス制御用トランジスタQ9 のコレクタは
前記ベ−ス電流供給用トランジスタQ3のベ−スに接続
され、前記バイパス制御用トランジスタQ9 のベ−スは
前記ベ−ス電流供給用トランジスタQ3のエミッタに接
続され、前記バイパス制御用トランジスタQ9 のエミッ
タは前記第2の抵抗R3及び前記ベ−ス電流制御用トラ
ンジスタQ8 を介して前記共通端子7に接続されている
ことを特徴とする電流制限トランジスタ回路に係わるも
のである。
【0005】
【作用】主トランジスタQ1のコレクタ・エミッタ間電
圧はコレクタ電流即ちライン電流の変化に対応して変化
する。従って、コレクタ・エミッタ間電圧によってライ
ン電流を検出することができる。駆動用トランジスタQ
2は主トランジスタQ1のベース電流を制御する。ベー
ス電流供給回路から駆動用トランジスタに供給されるベ
ース電流はコレクタ・ベース間電圧の検出値が所定値以
上になった時に実質的に零又は微小レベルに制限され
る。この結果、主トランジスタQ1のコレクタ電流も制
限される。
【0006】次に、図1を参照して本考案の実施例に係
わる電流制限トランジスタ回路について述べる。直流電
源1に接続された入力端子2と負荷3に接続された出力
端子4との間の電流ライン5に直列に主トランジスタQ
1が接続されている。この主トランジスタQ1はPNP
型であって、エミッタが入力端子2に接続され、コレク
タが出力端子4に接続されている。主トランジスタQ1
のベースと共通ライン即ちグランドライン6との間には
NPN型の駆動用トランジスタQ2と抵抗R1とが順に
接続されている。なお、駆動用トランジスタQ2のコレ
クタは主トランジスタQ1のベースに接続され、エミッ
タは抵抗R1を介してグランドライン6に接続されてい
る。グランドライン6は直流電源1のグランド端子7
(共通端子)及び負荷3のグランド端子8に接続されて
いる。
【0007】駆動用トランジスタQ2のベース電流供給
回路はベース電流供給用トランジスタQ3と定電流源
9とから成る。ベース電流供給用トランジスタQ3は
NPN型であり、このコレクタは入力端子2に接続さ
れ、このエミッタが駆動用トランジスタQ2のベースに
接続されている。定電流源回路9は入力端子2とベース
電流供給用トランジスタQ3のベースとの間に接続され
ている。
【0008】本考案に従って主トランジスタQ1 のコレ
クタ・エミッタ間電圧を検出し、これが所定値以上にな
ったか否かを示す信号によってトランジスタQ8 を制御
するコレクタ・エミッタ間電圧検出及びトランジスタ制
回路10及び駆動用トランジスタQ2 のベース電流
をバイパス制御するための制御回路11が設けられてい
る。コレクタ・エミッタ間電圧検出及びトランジスタ制
回路10は、4つのトランジスタQ4 、Q5 、Q6 、
Q7 と1つの抵抗R2 とから成る。PNP型トランジス
タQ4 のエミッタは主トランジスタQ1 のエミッタに接
続され、コククタは抵抗R2 を介して主トランジスタQ
1 のコレクタに接続されている。PNP型トランジスタ
Q5 のエミッタはトランジスタQ4 及びQ6 のベースに
夫々接続され、コレクタはグランドライン6に接続さ
れ、ベースはトランジスタQ4 のコレクタに接続されて
いる。PNP型トランジスタQ6 のエミッタは入力端子
2に接続され、コレクタはNPN型トランジスタQ7 を
介してグランドライン6に接続されている。トランジス
タQ7 のコレクタはトランジスタQ6 のコレクタに接続
され、エミッタはグランドライン6に接続され、ベース
はコレクタに接続されている。トランジスタQ4 、Q5
と抵抗R2 はコレクタ・エミッタ間電圧検出回路として
機能し、トランジスタQ6 、Q7 はトランジスタQ8 の
制御回路として機能する。
【0009】ベース電流制御回路11は2つのNPN型
のベース電流制御用トランジスタQ8と、バイパス制御
用トランジスタQ9と、抵抗R3とから成る。トランジ
スタQ8のベースはトランジスタQ7のベースに接続さ
れ、エミッタはグランドライン6に接続され、コレクタ
は抵抗R3を介してトランジスタQ9のエミッタに接続
されている。トランジスタQ9のコレクタは定電流源9
に接続され、ベースは駆動用トランジスタQ2のベース
に接続されている。
【0010】
【動作】定常状態においては、主トランジスタQ1のベ
ース電流IBが入力端子2と主トランジスタQ1のエミ
ッタ・ベース間と駆動用トランジスタQ2と抵抗R1と
グランドライン6とから成る回路で流れる。このため、
直流電源1から負荷3に主トランジスタQ1を介して電
流Ioutが供給される。なお、定常状態ではトランジ
スタQ8、Q9が非導通状態にあるので、定電流源9の
電流がトランジスタQ3のベース電流となり、駆動用ト
ランジスタQ2には入力端子2からトランジスタQ3を
介してベース電流が供給され、駆動用トランジスタQ2
はオン状態にある。
【0011】ところで、主トランジスタQ1 のコレクタ
・エミッタ間電圧VCEは、出力電流Iout の大きさに応
じて変化する。従って、このコレクタ・エミッタ間電圧
VCEを検出することによって出力電流Iout が所定値以
上になっか否かを判定することができる。図1のコレク
タ・エミッタ間電圧検出及びトランジスタ制御回路10
は、コレクタ・エミッタ間電圧VCEが出力電流Iout の
所定値に対応する所定電圧Vx になったか否かを検出す
る。この回路10においては、所定電圧Vx 未満ではト
ランジスタQ5 がオフに保たれ、所定電圧Vx 以上でト
ランジスタQ5がオンになる。所定電圧Vx とトランジ
スタQ4 、Q5 及び抵抗R2 とは次の条件を満足するよ
うに設定されている。 Vx =VBE4 +VBE5 +I1 R2 但し、ここでVBE4 はトランジスタQ4 のベース・エミ
ッタ間電圧、VBE5 はトランジスタQ5 のベース・エミ
ッタ間電圧、I1 は抵抗R1 を流れる電流である。主ト
ランジスタQ1 のコレクタ・エミッタ間電圧VCEがVx
以上になると、トランジスタQ5 がオンになるため、入
力端子2とトランジスタQ6 のエミッタ・ベース間とト
ランジスタQ5 とグランドライン6とから成る回路でト
ランジスタQ6 のベース電流が流れ、これがオンにな
る。この結果、トランジスタQ6 を介してトランジスタ
Q7 、Q8 のベースに電流が流れ込み、これ等がオンに
なる。トランジスタQ8 がオンになると、トランジスタ
Q9 もオンになり、トランジスタQ3 から駆動用トラン
ジスタQ2 に供給していたベース電流のバイパスが形成
され、駆動用トランジスタQ2 のコレクタ電流即ち主ト
ランジスタQ1 のベース電流IB が図2に示すように電
圧Vx で減少し、主トランジスタQ1 を通って流れる電
流Iout も例えば2.2Aから0.3〜0.5Aに減少
する。出力電流Iout の制限を開始する電圧Vx は抵抗
R2 によって調整する。また、出力電流Iout の制限後
の値は抵抗R3 によって調整する。主トランジスタQ1
のベース電流IB が急激に低下すると、出力電圧Vout
も図3に示すように低下する。
【0012】以上のように本実施例によれば、過電流時
に主トランジスタQ1の電流を大幅に低減させてこの破
壊を防ぐことができる。また、出力電流Ioutの流れ
る経路に電流検出用抵抗が接続されていないので、電力
損失が小さい。また、抵抗R2によって電流の制限開始
点を容易に可変することができる。また、本実施例によ
れば、自動復帰が可能になる。即ち、負荷3が正常負荷
状態に戻ると、負荷電圧が高くなり、主トランジスタQ
1のコレクタ・エミッタ間電圧が低下し、これが所定値
よりも低くなる。この結果、ベース電流制御用トランジ
スタQ8がオフになり、駆動用トランジスタQ2に正常
なベース電流が流れ、主トランジスタQ1がオンにな
る。
【0013】
【変形例】本考案は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 図1におけるトランジスタQ4を省いて図4に
示すように構成することができる。なお、図4及び後述
する図5、図6において、図1と共通する部分には同一
の符号を付してその説明を省略する。 (2) 図1のPNP型トランジスタQ6を図5に示す
ようにNPN型トランジスタQ6に置き換えることがで
きる。この場合にはトランジスタQ5を省き、ダイオー
ドD1をトランジスタQ4のコレクタに接続し、トラン
ジスタQ4のコレクタとベースとの間を接続する。 (3) 図1のトランジスタQ7の代りに図6に示すよ
うに抵抗R4、R5を接続することができる。 (4) 図1の定電流源9の場所に抵抗を接続すること
ができる。 (5) 主トランジスタQ1を電力供給のスイッチとし
て兼用すること、又は定電圧制御素子として兼用するこ
とができる。
【0014】
【考案の効果】上述から明らかなように、本願考案によ
れば、電力損失が少なく且つ自動復帰可能な電流制限ト
ランジスタ回路を提供することができる。即ち、主トラ
ンジスタQ1 のコレクタ・エミッタ間電圧で電流を検出
するので、電力損失が小さくなる。また、主トランジス
タQ1 の出力段の負荷が正常状態に戻り、過電流状態が
解消すると、負荷電圧即ち主トランジスタQ1 の出力段
の電圧が上昇し、主トランジスタQ1 のコレクタ・エミ
ッタ間電圧が所定値よりも低くなり、ベ−ス電流制御用
トランジスタQ8 がオフになる。即ち、コレクタ・エミ
ッタ間電圧検出回路とベ−ス電流制御用トランジスタQ
8 との間の制御回路の助けを借りてベ−ス電流制御用ト
ランジスタQ8 が主トランジスタQ1 のコレクタ・エミ
ッタ間電圧の大小に対応してオン・オフする。この結
果、過電流状態の解消時にベ−ス電流制御用トランジス
タQ8 がオフになり、駆動用トランジスタQ2 にベ−ス
電流が供給され、また、主トランジスタQ1 にベ−ス電
流が流れ、主トランジスタQ1が正常状態に自動復帰す
る。また、駆動用トランジスタQ5 及び主トランジスタ
Q1 のベ−ス電流の制御を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の実施例に係わる電流制限トランジスタ
回路を示す回路図である。
【図2】図1の回路における主トランジスタのコレクタ
・エミッタ間電圧の変化とこのベース電流の関係を示す
図である。
【図3】図1の回路の主トランジスタのベース電流と出
力電圧の関係を示す図である。
【図4】変形例の電流制限トランジスタ回路の一部を示
す回路図である。
【図5】別の変形例の電流制限トランジスタ回路の一部
を示す回路図である。
【図6】更に別の変形例の電流制限トランジスタ回路の
一部を示す回路図である。
【符号の説明】
Q1 主トランジスタ Q2 駆動用トランジスタ 10 コレクタ・エミッタ間電圧検出及びトランジスタ
制御回路 11 ベース電流制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 松崎 繁樹 埼玉県新座市北野三丁目6番3号 サン ケン電気株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−107727(JP,A) 実開 昭59−129343(JP,U) 実開 昭56−9115(JP,U) 実開 昭58−133822(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 9/02 H02H 7/12 H02H 3/08 H02H 3/087

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源ライン(5)に直列に接続され
    た主トランジスタ(Q1 )と、 コレクタが前記主トランジスタ(Q1 )のベースに接続
    され、エミッタが共通端子(7)に接続された駆動用ト
    ランジスタ(Q2 )と、 前記主トランジスタ(Q1 )を介さないで前記直流電源
    ライン(5)と前記駆動用トランジスタ(Q2 )のベー
    スとの間に接続されたベース電流供給回路と、 前記主トランジスタ(Q1 )のコレクタとエミッタに接
    続され、前記主トランジスタ(Q1 )のコレクタ・エミ
    ッタ間の電圧が所定値以上になったか否かを示す信号を
    出力するコレクタ・エミッタ間電圧検出回路と、 前記ベ−ス電流供給回路から前記駆動用トランジスタ
    (Q2 )に供給するベ−ス電流をバイパスするように前
    記駆動用トランジスタ(Q2 )のベ−スと前記共通端子
    (7)との間に接続されたベ−ス電流制御用トランジス
    タ(Q8 )と、 前記コレクタ・エミッタ間電圧検出回路と前記ベ−ス電
    流制御用トランジスタ(Q8 )との間に接続され、前記
    主トランジスタ(Q1 )のコレクタ・エミッタ間の電圧
    が所定値以上になったことを示す前記コレクタ・エミッ
    タ間電圧検出回路の出力に応答して前記ベ−ス電流制御
    用トランジスタ(Q8 )をオンに制御し、前記主トラン
    ジスタ(Q1 )のコレクタ・エミッタ間の電圧が前記所
    定値よりも低いことを示す前記コレクタ・エミッタ間電
    圧検出回路の出力に応答して前記ベ−ス電流制御トラ
    ンジスタ(Q8 )をオフに制御する制御回路と、 を備えた電流制限トランジスタ回路であって、 前記ベ−ス電流供給回路は、前記直流電源ライン(5)
    と前記駆動用トランジスタ(Q2)のベ−スとの間に接
    続されたベ−ス電流供給用トランジスタ(Q3)と、前
    記直流電源ライン(5)と前記ベ−ス電流供給用トラン
    ジスタ(Q3 )のベ−スとの間に接続された定電流源回
    路(9)とから成り、 更に、前記駆動用トランジスタ(Q2 )のエミッタと前
    記共通端子(7)との間に接続された第1の抵抗(R1
    )と、 前記ベ−ス電流制御用トランジスタ(Q8 )に直列に接
    続された第2の抵抗(R3 )と、 バイパス制御用トランジスタ(Q9 )とを備え、前記バ
    イパス制御用トランジスタ(Q9 )のコレクタは前記ベ
    −ス電流供給用トランジスタ(Q3)のベ−スに接続さ
    れ、前記バイパス制御用トランジスタ(Q9 )のベ−ス
    は前記ベ−ス電流供給用トランジスタ(Q3)のエミッ
    タに接続され、前記バイパス制御用トランジスタ(Q9
    )のエミッタは前記第2の抵抗(R3)及び前記ベ−
    ス電流制御用トランジスタ(Q8 )を介して前記共通端
    子(7)に接続されていることを特徴とする電流制限ト
    ランジスタ回路。
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