JP2845654B2 - 電流検出回路 - Google Patents

電流検出回路

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JP2845654B2
JP2845654B2 JP4008853A JP885392A JP2845654B2 JP 2845654 B2 JP2845654 B2 JP 2845654B2 JP 4008853 A JP4008853 A JP 4008853A JP 885392 A JP885392 A JP 885392A JP 2845654 B2 JP2845654 B2 JP 2845654B2
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npn
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博一 塚本
和夫 徳田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電流検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電流検出回路は、図3に示される
ように、端子60より入力される被検出電流Iに対応し
て、NPNトランジスタ27および32〜36と、PN
Pトランジスタ28〜31と、抵抗37および38とを
備えて構成される。端子60より入力される被検出電流
Iが、エミッタ面積比が同一のNPNトランジスタ27
および32より成るカレントミラー回路に入力されて、
NPNトランジスタ32のコレクタに出力される。一
方、基準電流I03は、エミッタ面積比の異なる二つのN
PNトランジスタ34および35のベース・エミッタ間
に生じるバンドギャップ電圧と、抵抗37により生じた
定電流と、PNPトランジスタ28、29、30および
31により構成されるカレントミラー回路により与えら
れ、NPNトランジスタ32のコレクタに供給される。
この場合における被検出電流Iと基準電流I03との大小
関係がI<I03の時には、NPNトランジスタ33が導
通状態となり、また、I>I03の時には、NPNトラン
ジスタ33が遮断状態となり、被検出電流Iの大きさ
が、基準電流I03と比較されて検出される。
【0003】図4に示されるのは、この被検出電流Iと
基準電流I03との関係をグラフ化した図であるが、被検
出電流Iと基準電流I03との交点、即ちI=I03の点が
電流検出のしきい値となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電流検
出回路においては、被検出電流と基準電流を比較する回
路とは独立して、基準電流を発生させる回路が余分に必
要となり、これにより、回路素子数が多くなるという欠
点があるとともに、被検出電流の量には無関係に常時基
準電流が流れる状態となり、消費電流が増大するという
欠点がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の電流検出回路
は、コレクタとベースが連結されて被検出電流の入力端
子に接続され、エミッタが接地電位に接続される第1の
NPNトランジスタと、ベースが前記第1のNPNトラ
ンジスタのベースに接続され、エミッタが接地電位に接
続される第2のNPNトランジスタと、ベースが前記第
1のNPNトランジスタのベースに接続され、エミッタ
が第1の抵抗を介して接地電位に接続さ れる第3のN
PNトランジスタと、ベースが前記第1のNPNトラン
ジスタのベースに接続され、エミッタが第2の抵抗を介
して接地電位に接続される第4のNPNトランジスタ
と、ベースが前記第4のNPNトランジスタのコレクタ
に接続され、エミッタが接地電位に接続される第5のN
PNトランジスタと、コレクタが電流検出用の出力端子
に接続され、ベースが前記第5のNPNトランジスタの
コレクタに接続されて、エミッタが接地電位に接続され
る第6のNPNトランジスタと、エミッタが高電位電源
に接続され、ベースとコレクタが連結されて前記第2の
NPNトランジスタのコレクタに接続される第1のPN
Pトランジスタと、エミッタが高電位電源に接続され、
ベースが前記第1のPNPトランジスタのベースに接続
されて、コレクタが前記第3および第5のNPNトラン
ジスタのコレクタに接続される第2のPNPトランジス
タと、エミッタが高電位電源に接続され、ベースが前記
第1のPNPトランジスタのベースに接続されて、コレ
クタが前記第4のNPNトランジスタのコレクタならび
に前記第5のNPNトランジスタのベースに接続される
第3のPNPトランジスタとを備えて構成される。
【0006】
【0007】
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1(a)は本発明に関連する第1の技術
回路図である。図1(a)に示されるように、この技
術は、NPNトランジスタ1および4〜6と、PNPト
ランジスタ2および3と、抵抗7とを備えて構成され
る。
【0010】図1(a)において、端子51より入力さ
れる被検出電流Iに対応して、NPNトランジスタ1お
よび5と、PNPトランジスタ2および3のエミッタ面
積比を同一にすると、被検出電流Iは、NPNトランジ
スタ1および5より成る第1のカレントミラー回路に入
力されて、その出力としては、被検出電流Iと同一の電
流値を有する第1の出力電流I1 (I1 =I)として出
力される。一方、エミッタ面積比の異なるNPNトラン
ジスタ1および4より成るバンドギャップ回路に被検出
電流Iが入力されて、NPNトランジスタ4の出力電流
としては、これらのNPNトランジスタ1および4のエ
ミッタ面積比を1:nとして、次式にて与えられる第2
の出力電流I2 が出力される。
【0011】 I2 =(kT/qR7 )ln (nI1 /I2 ) =(kT/qR7 )ln (nI/I2 )………………(1) ここで、kはポルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子
の電荷、R7 は抵抗7の抵抗値である。
【0012】上記の(1)式をグラフにて示した図が図
2(a)である。即ち、第2の出力電流I2 は、PNP
トランジスタ2および3より成るカレントミラー回路に
より反転されて、PNPトランジスタ3のコレクタ電流
として、NPNトランジスタ5のコレクタとNPNトラ
ンジスタ6のベースとの接続点に供給される。
【0013】図2(a)において、I1 =I2 となる点
の電流値をI12とすると、このI12は次式により与えら
れる。
【0014】 I12=(kT/qR7 )ln n …………………………(2) 上記の電流値I12を境界値として、被検出電流I(=I
1 )と第2の出力電流I2 との関係がI<I12の場合に
はI<I2 であり、また、I>I12の場合にはI>I2
であることが分かる。従って、図1におけるNPNトラ
ンジスタ6は、被検出電流IがI<I12の場合には導通
状態となり、被検出電流IがI>I12の場合には遮断状
態となって、上記の(2)式により表わされる基準電流
12と比較して電流値の検出を行うことができる。
【0015】次に、図1(b)は、本発明に関連する第
2の技術の回路図である。図1(b)に示されるよう
に、この技術は、NPNトランジスタ8および11〜1
3と、PNPトランジスタ9および10と、抵抗14と
を備えて構成される。
【0016】図1(b)において、端子54より入力さ
れる被検出電流Iに対応して、第1のカレントミラー回
路を形成するNPNトランジスタ8および11と、第2
のカレントミラー回路を形成するPNPトランジスタ9
および10のエミッタ面積比を同一にすると、被検出電
流I(=I1 )は、NPNトランジスタ8および11よ
り成る第1のカレントミラー回路と、PNPトランジス
タ9および10により形成される第2のカレントミラー
回路を介して、PNPトランジスタ10のコレクタ電流
として、NPNトランジスタ12のコレクタとNPNト
ランジスタ13のベースの接続点に供給される。一方、
異なるエミッタ面積比のNPNトランジスタ8および1
2より成るバンドギャップ回路に被検出電流Iが入力さ
れて、NPNトランジスタ12の出力電流としては、こ
れらのNPNトランジスタ8および12のエミッタ面積
比を1:nとして、第2の出力電流I2 が出力される。
【0017】これらの被検出電流I(=I1 )および第
2の出力電流I2 は、前述の(1)式および(2)式と
同様にして与えられる。従って、図1(b)におけるN
PNトランジスタ13は、被検出電流IがI>I12の場
合には導通状態となり、被検出電流IがI<I12の場合
には遮断状態となって、上記の(2)式により表わされ
る基準電流I12と比較して電流値の検出を行うことがで
きる。
【0018】次に、図1(c)は、本発明の実施例の回
路図である。図1(c)に示されるように、本実施例
は、抵抗15、25および26と、NPNトランジスタ
16および20〜24と、PNPトランジスタ17〜1
9とを備えて構成される。
【0019】図1(c)において、端子58に供給され
る電源電圧をVccとして、被検出電流Iは、NPNトラ
ンジスタ16のベース・エミッタ間電圧をVBE16、抵抗
15の抵抗値をR15とすると、次式にて与えられる。
【0020】 I=(Vcc−VBE16)/R15 …………………………(3) 従って、被検出電流Iは電源電圧Vccに比例し、図2
(b)のグラフに示されるように変化する。今、第1の
カレントミラー回路を形成するNPNトランジスタ16
および20と、第2のカレントミラー回路を形成するP
NPトランジスタ17、18および19のエミッタ面積
比を同一にすると、端子57より入力された被検出電流
Iは、NPNトランジスタ16および20より成る第1
のカレントミラー回路と、PNPトランジスタ17、1
8および19より成る第2のカレントミラー回路を介し
て、被検出電流Iと同一の電流値を有する第1の出電流
1 (I 1 =I)として、PNPトランジスタ18およ
PNPトランジスタ19のコレクタ電流として出力さ
れ、PNPトランジスタ18のコレクタ電流はNPNト
ランジスタ21および23のコレクタと、NPNトラン
ジスタ24のベースの接続点に供給され、また、PNP
トランジスタ19のコレクタ電流はNPNトランジスタ
22のコレクタとNPNトランジスタ23のベースの接
続点に供給される。一方、エミッタ面積比の異なるNP
Nトランジスタ16、21および22より成るバンドギ
ャップ回路に入力される被検出電流Iに対応して、NP
Nトランジスタ16、21および22のエミッタ面積比
を1:n1 :n2 とすると、NPNトランジスタ21の
コレクタに出力される第2の出力電流I2 と、NPNト
ランジスタ22のコレクタに出力される第3の出力電流
3 は、抵抗25および26の抵抗値をR25およびR26
として、それぞれ次式にて与えられる。
【0021】 I2 =(kT/qR25)ln (n1 1 /I2 ) =(kT/qR25)ln (n1 I/I2 )…………(4) I3 =(kT/qR26)ln (n2 1 /I3 ) =(kT/qR26)ln (n2 I/I3 )…………(5) 上式において、I1 =I2 の時の第1の基準電流I
12は、(4)式より次式にて与えられる。
【0022】 I12=(kT/qR25)ln (n1 )……………………(6) 同様に、I1 =I3 の時の第2の基準電流I13は、
(5)式より次式にて与えられる。
【0023】 I13=(kT/qR26)ln (n2 )……………………(7) 上式において、抵抗25および26の抵抗値に関してR
25>R26とし、NPNトランジスタ21のエミッタ面積
1 と、NPNトランジスタ22のエミッタ面積比n2
との大小関係についてn1 ≦n2 とすると、第1および
第2の基準電流 12 およびI 13 の関係についても、当然
12 <I 13 となる。これらの電流の関係をグラフにて示
したのが図2(c)である。
【0024】従って、I1 <I12の時には、NPNトラ
ンジスタ23および24は遮断状態となり、I12<I1
13 の時には、NPNトランジスタ23が遮断状態と
なり、NPNトランジスタ24は導通状態となって、
13 <I1 の時にはNPNトランジスタ23が導通状態で
NPNトランジスタ24が遮断状態となる。
【0025】このように、上記の(6)式および(7)
式にて表わされる第1および第2の基準電流I12および
13被検出電流Iとを比較することにより、電流値の
検出を行うことができる。また、被検出電流I(=
1 )は、上記の(3)式により示されるように、電源
電圧に比例するので、電源電圧がI12<I1 13 の関
係を満たす場合には、端子59において検出することが
可能となり、電源投入時におけるリセット・パルス発生
回路等に対して適用可能である。
【0026】なお、カレントミラー回路を形成するトラ
ンジスタのエミッタ面積比は、必ずしも1に設定する必
要はなく、任意の面積比においても、本発明が有効に適
用されることは云うまでもない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電流検
出の基準となる基準電流を、被検出電流と電流密度の異
なるトランジスタのベース・エミッタ間に生じたバンド
ギャップ電圧と抵抗とにより発生させることにより、単
独にて基準電流を発生させる回路が不要となり、少ない
回路素子数により構成することができるという効果があ
り、また、被検出電流が無い場合には回路電流が無為に
流れることがなくなり、消費電流を削減することができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例ならびに本発明に関連する第1
の技術および第2の技術を示す回路図で、分図(a)
は、本発明に関連する第1の技術の回路図、分図(b)
は、本発明に関連する第2の技術の回路図、分図(c)
は、本発明の実施例の回路図である。
【図2】図1の本発明の実施例ならびに本発明に関連す
る第1の技術および第2の技術における電流関係のグラ
フを示す図である。
【図3】従来例を示す回路図である。
【図4】従来例における電流関係のグラフを示す図であ
る。
【符号の説明】
1、4〜6、8、11〜13、16、20〜24、2
7、32〜36 NPNトランジスタ 2、3、9、10、17〜19、28〜31 PNP
トランジスタ 7、14、15、25、26、37、38 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−176680(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01R 19/00 - 19/32 H03K 5/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタとベースが連結されて被検出電
    流の入力端子に接続され、エミッタが接地電位に接続さ
    れる第1のNPNトランジスタと、 ベースが前記第1のNPNトランジスタのベースに接続
    され、エミッタが接地電位に接続される第2のNPNト
    ランジスタと、 ベースが前記第1のNPNトランジスタのベースに接続
    され、エミッタが第1の抵抗を介して接地電位に接続さ
    れる第3のNPNトランジスタと、 ベースが前記第1のNPNトランジスタのベースに接続
    され、エミッタが第2の抵抗を介して接地電位に接続さ
    れる第4のNPNトランジスタと、 ベースが前記第4のNPNトランジスタのコレクタに接
    続され、エミッタが接地電位に接続される第5のNPN
    トランジスタと、 コレクタが電流検出用の出力端子に接続され、ベースが
    前記第5のNPNトランジスタのコレクタに接続され
    て、エミッタが接地電位に接続される第6のNPNトラ
    ンジスタと、 エミッタが高電位電源に接続され、ベースとコレクタが
    連結されて前記第2のNPNトランジスタのコレクタに
    接続される第1のPNPトランジスタと、 エミッタが高電位電源に接続され、ベースが前記第1の
    PNPトランジスタのベースに接続されて、コレクタが
    前記第3および第5のNPNトランジスタのコレクタに
    接続される第2のPNPトランジスタと、 エミッタが高電位電源に接続され、ベースが前記第1の
    PNPトランジスタのベースに接続されて、コレクタが
    前記第4のNPNトランジスタのコレクタならびに前記
    第5のNPNトランジスタのベースに接続される第3の
    PNPトランジスタとを備えることを特徴とする電流検
    出回路。
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