JP3069182B2 - 検出スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、センサ主回路の検出信
号に応じて出力用トランジスタをオンオフさせるように
した検出スイッチに係り、特に、出力用トランジスタに
流れる過電流を検出してオフさせるようにした検出スイ
ッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の検出スイッチとしては、
例えば、実公昭５８−４０５０１号公報に示されたよう
な近接スイッチがある。即ち、図７に示すように、ＩＣ
回路１は、入力端子に検出コイル２とコンデンサ３とに
よる検出部が接続され、出力端子に出力用トランジスタ
４のベースが接続され、検出コイル２からの入力信号に
応じてトランジスタ４に検出信号を出力して動作させ
る。

【０００３】また、ＩＣ回路１にはコンデンサ５が接続
されており、電源投入後コンデンサ５に充電が開始され
てその端子電圧が所定電圧に達するまでＩＣ回路１は検
出信号の出力を禁止している。出力用トランジスタ４の
通電電流は電流検出抵抗６により検出され、この電流検
出抵抗６の端子電圧により駆動される短絡保護用トラン
ジスタ７はコンデンサ５の放電経路を形成している。

【０００４】上記構成によれば、ＩＣ回路１が検出信号
を出力して出力用トランジスタ４を駆動しているとき
に、出力用トランジスタ４の負荷が短絡等して過電流が
流れると、電流検出抵抗６の端子電圧により短絡保護用
トランジスタ７をオンさせ、コンデンサ５の充電電荷を
放電する。これにより、ＩＣ回路１は検出信号の出力を
禁止して出力用トランジスタ４をオフさせる。この後、
出力用トランジスタ４はコンデンサ５が充電されてその
端子電圧が所定値に達するまで駆動されないので、この
ようなオンオフ動作を繰り返した場合でも出力用トラン
ジスタ４の平均電力損失を低減できて回路の保護が図ら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来構成のものでは、例えば、出力用トランジス
タ４の通電経路に外部から短時間のノイズが加わった場
合や、或は出力用トランジスタ４に容量性負荷が接続さ
れていて出力用トランジスタ４のオン時に瞬時的に過電
流が流れた場合においても短絡保護用トランジスタ７が
オンする。すると、コンデンサ５の電荷が瞬時に放電さ
れるので、上述の出力用トランジスタ４の負荷短絡時の
動作と同様に、ＩＣ回路１は検出信号の出力を禁止して
しまうことになり、誤動作をおこすことになる。

【０００６】また、一般に、ＩＣ回路１内部にコンデン
サ充電用の電流源を構成する場合に、最低でも１マイク
ロアンペア程度までしか安定した定電流を流すようにで
きないため、上述のような従来構成のものでは、逆にコ
ンデンサ５の容量を大きくする必要があり、従って、Ｉ
Ｃ回路１内にコンデンサを造り込むことができなくな
り、外部回路として接続する構成となる。この結果、部
品点数が増えて製作コストが高くなると共に小形化が困
難となる不具合がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、コンデンサを小容量化することがで
き、しかも、容量性負荷が出力用トランジスタに接続さ
れる場合や出力回路にノイズ等が加わった場合でも誤動
作を極力防止できる検出スイッチを提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、検出部からの
信号に応じて検出信号を出力するセンサ主回路と、この
センサ主回路からの検出信号に応じて動作される出力用
トランジスタを有する出力回路と、前記出力用トランジ
スタの通電電流が所定以上になったときに過電流検出信
号を出力する電流検出回路と、この電流検出回路から過
電流検出信号が与えられるとこれに基いて前記検出信号
を無効化する無効化信号を出力する制御回路とを具備し
た検出スイッチを対象とし、前記制御回路を、充電用ト
ランジスタと、この充電用トランジスタに定電流通電す
る第１の定電流源と、前記充電用トランジスタのベース
・コレクタ間に接続されそのベース電流により充電され
るコンデンサと、前記電流検出回路から過電流検出信号
が出力されると前記充電用トランジスタへの通電を停止
するスイッチ手段と、前記コンデンサの充電電荷を定電
流で放電する第２の定電流源と、前記コンデンサの端子
電圧に基いて前記無効化信号を発生する比較器とを設け
て構成したところに特徴を有する。

【０００９】

【作用】本発明の検出スイッチによれば、次のように動
作する。即ち、制御回路は、電源が投入されると第１の
定電流源により充電用トランジスタに通電されてコンデ
ンサに充電する。このとき、コンデンサの充電電流は、
充電用トランジスタのコレクタ電流に対応するベース電
流であり、このベース電流値はコレクタ電流値を充電用
トランジスタの直流電流増幅率で割算した電流値とな
る。つまり、第１の定電流源の電流値に対して非常に小
さい電流値のベース電流でコンデンサの充電が行なわれ
るようになっている。

【００１０】そして、比較器は、コンデンサが充電され
てその端子電圧が所定値に達すると、無効化信号の出力
を停止してセンサ主回路から出力回路に出力される検出
信号を有効化する。つまり、センサ主回路が不安定状態
にある電源投入時からコンデンサの端子電圧が所定値に
達するまでの一定時間は、検出信号を無効化して安定動
作状態が確保されるようになっている。

【００１１】この後、センサ主回路は、検出信号の出力
無効状態が解除されるので、検出部からの信号に応じて
出力回路の出力用トランジスタに検出信号を与えて動作
させる。従って、出力用トランジスタに接続された負荷
は検出信号の有無に応じて通断電動作される。

【００１２】さて、出力用トランジスタに接続された負
荷が短絡等して過電流が流れる場合には、その通電電流
が所定以上になると電流検出回路から過電流検出信号が
出力される。これにより、制御回路においては、スイッ
チ手段により充電用トランジスタへの通電を停止してコ
ンデンサの充電動作を停止すると共に、第２の定電流源
を介してコンデンサの充電電荷を定電流放電する。

【００１３】コンデンサの端子電圧は、時間の経過と共
に直線的に低下して行き、比較器の比較レベルを下回る
ようになると、比較器は無効化信号を出力する。この無
効化信号により、センサ主回路から出力される出力回路
の出力用トランジスタに対する検出信号は無効化され、
出力用トランジスタは動作が停止されて過電流の通電が
停止される。

【００１４】負荷への通電電流が断たれることにより、
電流検出回路は過電流検出信号の出力を停止する。する
と、制御回路においては、スイッチ手段により充電用ト
ランジスタに第１の定電流源から通電するようになり、
前述の電源投入時の動作と同様にして、コンデンサはそ
のベース電流により定電流充電が開始される。そして、
充電用トランジスタのベース電流つまりコンデンサの充
電電流は、第１の定電流源による全電流に対して非常に
小さい値に設定されるので、充電時間は前述の放電時間
よりも長い時間となる。

【００１５】これにより、コンデンサの端子電圧が比較
レベルに達するまでは、比較器から無効化信号が出力さ
れた状態であるので、出力用トランジスタはオフ状態が
保持されている。そして、コンデンサの端子電圧が比較
レベルに達すると、比較器からの無効化信号の出力が停
止されるので、このとき、センサ主回路から検出信号が
出力されていれば、出力用トランジスタが動作される。

【００１６】この場合、さらに負荷の短絡等による過電
流の通電状態が継続していれば、その過電流により再び
上述の動作即ちコンデンサの充電および放電動作により
無効化信号を出力して出力用トランジスタを動作停止さ
せるので、過電流の通電が継続しない。

【００１７】このように、負荷が短絡状態となって過電
流が流れる場合には、出力用トランジスタにセンサ主回
路から検出信号が与えられていても、制御回路からの無
効化信号により、出力用トランジスタのオフ期間を長く
とって過電流の通電による温度上昇を防止している。

【００１８】そして、このときの出力用トランジスタを
オンオフさせるデューティ比は、コンデンサの充電時間
と放電時間の調節をすることにより適切に設定すること
ができ、これにより、出力用トランジスタの温度上昇を
抑制するように設定することができる。

【００１９】しかして、出力用トランジスタの出力端子
に容量性負荷が接続されていてオン時に瞬時的に過電流
が流れる場合や、或は、外部から短時間のノイズ等が重
畳した場合のように出力用トランジスタの通電電流が瞬
時的に所定以上になる場合においては、次のように動作
する。

【００２０】即ち、まず、上述と同様にして電流検出回
路から過電流検出信号が出力され、これにより、スイッ
チ手段は第１の定電流源による充電用トランジスタへの
通電を停止し、コンデンサの充電電荷は第２の定電流源
を介して定電流放電されるようになる。しかし、この場
合においては、上述したように過電流が検出されるのは
瞬時的であり、電流検出回路による過電流検出信号の出
力はすぐに停止されるので、スイッチ手段は再び第１の
定電流源による充電用トランジスタへの通電を再開する
ようになる。

【００２１】従って、コンデンサの端子電圧が比較器の
比較レベルを下回るまでの時間が経過する前に充電動作
が再開されるので、比較器から無効化信号が出力される
ことはない。つまり、瞬時的な過電流に対してはセンサ
主回路の検出信号を有効な状態としたままとして出力用
トランジスタの動作状態を継続し、従って、前述の負荷
の短絡による過電流の継続状態のように通断電を繰り返
すことがなくなり、誤動作が防止される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１ないし
図６を参照しながら説明する。

【００２３】電気的なブロック構成を示す図２におい
て、検出部１１は、センサ主回路１２に接続され、例え
ば物体の有無を検出した信号を出力するようになってい
る。センサ主回路１２は、検出部１１からの信号に応じ
て検出信号を出力するもので、遮断回路１３を介して出
力回路１４のｎｐｎ形の出力用トランジスタ１５のベー
スに接続されている。出力用トランジスタ１５のコレク
タは出力端子Ｐに接続され、エミッタは電流検出回路１
６を介してグランド端子Ｇに接続されている。

【００２４】電流検出回路１６の信号出力端子は制御回
路たるタイマ回路１７に接続されている。タイマ回路１
７の信号出力端子は遮断回路１３に接続されている。ま
た、センサ主回路１２，タイマ回路１７の各電源端子は
直流電源端子Ｖおよびグランド端子Ｇに接続されてい
る。

【００２５】次に、図１を参照してタイマ回路１７の構
成を詳述する。即ち、電源線１８および１９はそれぞれ
直流電源端子Ｖおよびグランド端子Ｇに接続されてい
る。ｐｎｐ形の充電用トランジスタ２０のエミッタは第
１の定電流源２１およびスイッチ手段２２を介して電源
線１８に接続されると共に第２の定電流源２３を介して
電源線１９に接続されている。スイッチ手段２２はスイ
ッチング素子等により構成されるもので、常にはオン状
態で、電流検出回路１６の信号出力端子から過電流検出
信号を受けるとオフするようになっている。

【００２６】充電用トランジスタ２０のコレクタは電源
線１９に接続され、ベースはコンデンサ２４を介して電
源線１９に接続されると共にダイオード２５を順方向に
介して電源線１８に接続されている。また、充電用トラ
ンジスタ２０のベースはダイオード２６を順方向に介し
てエミッタにも接続されている。

【００２７】比較器２７の反転入力端子は抵抗２８を介
して電源線１８に接続されると共に抵抗２９を介して電
源線１９に接続されており、非反転入力端子は充電用ト
ランジスタ２０のベースつまりコンデンサ２４の一端子
に接続されている。比較器２７の出力端子は遮断回路１
３に接続されると共に反転入力端子に抵抗２７ａを介し
て接続されている。

【００２８】尚、上述のタイマ回路１７はＩＣ回路によ
り一体的に構成されているもので、第１および第２の定
電流源２１および２３は、それぞれ電流値Ｉ１およびＩ
２が数マイクロアンペア程度で、電流値Ｉ１は電流値Ｉ
２よりも大となるように設定されている。

【００２９】図３は電流検出回路１６の構成を示すもの
で、出力用トランジスタ１５のエミッタとグランド端子
Ｇとの間には電流検出抵抗３０および３１の直列回路が
接続されている。過電流検出信号を出力するｎｐｎ形の
トランジスタ３２のベースは抵抗３２ｂを介して出力用
トランジスタ１５のエミッタに接続され、エミッタはグ
ランド端子Ｇに接続され、コレクタは駆動回路３２ａを
介してタイマ回路１７のスイッチ手段２２に接続されて
いる（図１も参照）。

【００３０】この場合、トランジスタ３２がオフの状態
では、タイマ回路１７のスイッチ手段２２はオン状態で
あり、トランジスタ３２がオン状態になるとスイッチ手
段２２はオフ状態となる。

【００３１】保護用のｎｐｎ形のトランジスタ３３のベ
ースは抵抗３３ａを介して抵抗３０および３１の共通接
続点に接続され、コレクタは出力用トランジスタ１５の
ベースに接続され、エミッタはグランド端子Ｇに接続さ
れている。

【００３２】さて、本実施例の作用について、次の各場
合に分けて図４ないし図６をも参照して説明する。即
ち、（１）電源投入時のリセット動作，（２）通常の検
出動作，（３）短いノイズが入った場合の動作，（４）
過電流が流れ続ける場合の動作の４つの場合に分けて説
明する。

【００３３】（１）電源投入時のリセット動作 電源が投入されると、センサ主回路１２およびタイマ回
路１７に給電され、タイマ回路１７の第１および第２の
定電流源２１および２３が動作を開始する。この状態で
は、タイマ回路１７のコンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが
ゼロであるため、比較器２７は「Ｌ」レベルの無効化信
号を出力している。従って、遮断回路１３は、タイマ回
路１７からの無効化信号により、センサ主回路１２から
出力される検出信号を無効化して出力用トランジスタ１
５に与えないようになる。

【００３４】また、この状態で、タイマ回路１７のスイ
ッチ手段２２は常にはオン状態となっており、充電用ト
ランジスタ２０は、第１の定電流源２１の電流Ｉ１から
第２の定電流源２３の電流Ｉ２を差し引いた電流（Ｉ１
−Ｉ２）がエミッタ電流Ｉｅとして通電される。

【００３５】充電用トランジスタ２０の直流電流増幅率
をｈFEとすると、コレクタ電流Ｉｃはベース電流Ｉｂに
対して、 Ｉｃ＝ｈFE×Ｉｂ …（ａ） という関係があり、また、充電用トランジスタ２０の各
電流は、 Ｉｅ＝Ｉｃ＋Ｉｂ …（ｂ） という関係にあるので、充電用トランジスタ２０のベー
ス電流Ｉｂは、 Ｉｂ＝（Ｉ１−Ｉ２）／（１＋ｈFE） …（ｃ） と表わされる。

【００３６】ここで、充電用トランジスタ２０の直流電
流増幅率ｈFEが１に比べて十分に大きいとすると、式
（ｃ）は、 Ｉｂ＝（Ｉ１−Ｉ２）／ｈFE …（ｄ） としても差支えない。

【００３７】これにより、コンデンサ２４は、充電用ト
ランジスタ２０のベース電流Ｉｂである式（ｄ）に示さ
れる定電流で充電される。コンデンサ２４の端子電圧Ｖ
ｃは、容量をＣとすると、時間ｔに対して Ｖｃ＝（Ｉｂ／Ｃ）×ｔ …（ｅ） と表わされる。従って、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃ
が比較器２７の上限の比較電圧ＶTHH に達するまでの時
間Ｔｏは、式（ｄ），（ｅ）から、 Ｔｏ＝Ｃ×ＶTHH ×ｈFE／（Ｉ１−Ｉ２） …（ｆ） と表わすことができる。

【００３８】この結果、図４に示すように、電源が投入
された後、時間Ｔｏが経過してコンデンサ２４の端子電
圧ＶｃがＶTHH に達すると、比較器２７は「Ｈ」レベル
の信号を出力して無効化信号の出力を停止する。これに
より、遮断回路１３はセンサ主回路１２の検出信号を有
効化して出力回路１４に伝達する。センサ主回路１２
は、電源投入後の電源電圧が不安定となる所定時間（Ｔ
ｏ）だけ動作が停止されるので、誤動作するのを防止で
きる。

【００３９】この後、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが
一定の電圧Ｖｍに達すると、充電用トランジスタ２０は
オフし、コンデンサ２４への充電動作は停止する。そし
て、コンデンサ２４は電荷が蓄積されたままで端子電圧
ＶｃがＶｍに保持された状態となる。

【００４０】尚、電源がオフされたときには、第１およ
び第２の定電流源２１および２３による通電経路が遮断
され、コンデンサ２４に蓄積された電荷はダイオード２
５，電源線１８および図示しない抵抗を介してグランド
端子Ｇ側に放電される。従って、再度電源を投入した際
にも、上述と同様の電源投入時のリセット動作が実施さ
れるようになっている。

【００４１】（２）通常の検出動作 さて、電源投入時のリセット動作が終了すると、検出部
１１からの信号に応じてセンサ主回路１２から出力され
る検出信号は有効状態とされているので、この検出信号
に応じて出力回路１４の出力用トランジスタ１５がオン
オフ動作をするようになる。出力用トランジスタ１５が
オンすると、これに接続されている図示しない負荷に通
電されるようになる。

【００４２】（３）短いノイズが入った場合の動作 次に、出力用トランジスタ１５がオンした状態で、短い
時間だけ過電流が流れた場合について説明する。即ち、
出力用トランジスタ１５に容量性の負荷が接続されてい
てオンした瞬間に過電流が流れる場合や、或は、ノイズ
等が重畳されて短時間の過電流が流れる場合である。

【００４３】この場合には、まず、出力用トランジスタ
１５に瞬時的な過電流が流れると、電流検出回路１６に
おいては、電流検出抵抗３０および３１の直列回路に流
れる電流により出力用トランジスタ１５のエミッタ電位
が上昇してトランジスタ３２の駆動電圧ＶBEに達する。
これにより、トランジスタ３２がオンして「Ｌ」レベル
の信号を過電流検出信号として出力し、タイマ回路１７
に与える。

【００４４】尚、このとき、電流検出回路１６が過電流
検出信号を出力するための出力用トランジスタ１５の通
電電流Ｉｏは、電流検出抵抗３０および３１の各抵抗値
をｒ１およびｒ２とすると、 Ｉｏ＝ＶBE／（ｒ１＋ｒ２） …（ｇ） と表わされる。つまり、過電流検出信号を出力する条件
は、電流検出抵抗３０および３１の直列合成抵抗値（ｒ
１＋ｒ２）の大きさで設定することができるのである。

【００４５】さて、このようにして電流検出回路１６か
ら過電流検出信号が出力されると、タイマ回路１７にお
いては、スイッチ手段２２がオフされ、これにより、第
１の定電流源２１による充電用トランジスタ２０への通
電が停止される。すると、充電用トランジスタ２０のベ
ース電流Ｉｂにより定電流で充電されいていたコンデン
サ２４は、ダイオード２６および第２の定電流源２３を
介して充電電荷を放電するようになる。

【００４６】このとき、コンデンサの充電電荷は第２の
定電流源２３により定電流Ｉ２で放電されるので、その
端子電圧Ｖｃは時間の経過と共にＶｍから直線的に低下
していく（図５（ａ）参照）。そして、第２の定電流源
２３の電流値Ｉ２は前述のように数マイクロアンペアで
あるので、充電時に比べると速い速度で端子電圧Ｖｃが
低下する。

【００４７】従って、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが
Ｖｍから低下して比較器２７の下限の比較電圧ＶTHL に
達するまでの時間Ｔｏｎ１は、時間Ｔｏの式（ｆ）と同
じようにして求めると、 Ｔｏｎ１＝Ｃ×（Ｖｍ−ＶTHL ）／Ｉ２ …（ｈ） となる。

【００４８】この時間Ｔｏｎ１の長さは、この場合のよ
うな過電流の通電状態の継続時間よりも長くなるように
設定されているので、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが
比較器２７の下限の比較電圧ＶTHL に達する前に、電流
検出回路１６からの過電流検出信号が消失する。従っ
て、スイッチ手段２２は第１の定電流源２１により充電
用トランジスタ２０へ通電を開始させ、これにより、コ
ンデンサ２４は再び充電用トランジスタ２０のベース電
流により充電動作が行なわれる。

【００４９】この結果、出力用トランジスタ１５は、セ
ンサ主回路１２からの検出信号が有効な状態のままであ
り、また、このような短時間の過電流ではそのままの状
態が継続されるため、負荷の種類による誤動作やノイズ
等による誤動作を極力防止することができる。尚、この
ような短時間の過電流では出力用トランジスタ１５が過
電流による破壊を起こすには至らない。

【００５０】さらに、このＴｏｎ１の期間中に、さらに
過電流が流れその電流値ＩOBが出力用トランジスタ１５
の安全動作領域を超える程度である場合には、保護用ト
ランジスタ３３が動作して出力用トランジスタ１５の負
荷電流を制限するようになっている。

【００５１】即ち、出力用トランジスタ１５の通電電流
が電流値ＩOBに達すると、電流検出回路１６の電流検出
抵抗３１の端子電圧がトランジスタ３３を動作させるベ
ース電圧ＶBEに達する。これにより、トランジスタ３３
が動作すると、出力用トランジスタ１５のベース電位が
低下して負荷電流を低減するように作用する。

【００５２】尚、このときの電流値ＩOBは、 ＩOB＝ＶBE／ｒ２ …（ｉ） として表わされるので、出力用トランジスタ１５の定格
に応じて電流検出抵抗３１の抵抗値ｒ２を設定するよう
にすれば良い。

【００５３】この結果、出力用トランジスタ１５に過電
流が流れ始めてから時間Ｔｏｎ１が経過するまでの期間
中に、さらに負荷電流が増加した場合でも、出力用トラ
ンジスタ１５が安全動作領域を超えて破壊に至ることを
防止できる。

【００５４】（４）過電流が流れ続ける場合の動作 さて、上述の場合には、過電流の通電時間が短い状態で
あったので、誤動作が防止されるように出力用トランジ
スタ１５がオン状態が保持されたが、負荷が短絡等して
いる場合には、過電流の通電が継続する。従って、前述
の式（ｈ）に示した時間Ｔｏｎ１に達しても電流検出回
路１６からの過電流検出信号が消失することはない（図
５（ｃ）参照）。

【００５５】この場合には、時間Ｔｏｎ１が経過する
と、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが比較器２７の下限
の比較電圧ＶTHL に達する（図５（ａ）参照）。比較器
２７が無効化信号を出力すると（図５（ｂ）参照）、セ
ンサ主回路１２から出力されている検出信号は無効化さ
れ、出力用トランジスタ１５はオフする。

【００５６】これにより、負荷への通電電流が停止する
ので、電流検出回路１６は過電流検出信号の出力を停止
する（図５（ｃ）参照）。すると、タイマ回路１７にお
いては、スイッチ手段２２がオンして第１の定電流源２
１により充電用トランジスタ２０に通電するようにな
る。コンデンサ２４は、再び充電用トランジスタ２０の
ベース電流Ｉｂ（式（ｄ）参照）により定電流充電が行
なわれ、その端子電圧Ｖｃは徐々に上昇していく。

【００５７】いま、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが比
較器２７の下限の比較電圧ＶTHL から上限の比較電圧Ｖ
THH に達するまでの時間、即ち出力用トランジスタ１５
がオフしている時間Ｔｏｆｆは、前述同様にして求める
と、 Ｔｏｆｆ＝Ｃ×（ＶTHH −ＶTHL ）×ｈFE／（Ｉ１−Ｉ２） …（ｊ） となる。そして、この時間Ｔｏｆｆが経過すると、コン
デンサ２４の端子電圧Ｖｃが比較器２７の上限の比較電
圧ＶTHH に達し、比較器２７は無効化信号の出力を停止
する。これにより、センサ主回路１２から出力される検
出信号が有効となるので、出力用トランジスタ１５が動
作可能な状態となる。

【００５８】このとき、センサ主回路１２から検出信号
が出力されている場合には、出力用トランジスタ１５が
すぐにオンして再び過電流が流れるようになり、電流検
出回路１６がこれを検出して過電流検出信号を出力す
る。すると、上述と同様にして、再びスイッチ手段２２
により第１の定電流源２１から充電用トランジスタ２０
への通電を停止するようになる。

【００５９】これにより、コンデンサ２４の充電電荷は
再びダイオード２６および第２の定電流源２３を介して
定電流Ｉ２で放電されるようになる。この状態では、ま
だ出力用トランジスタ１５はオン状態が継続されてお
り、（３）の項で述べたように、ノイズなどの誤動作を
防止するようにしている。

【００６０】さて、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃは、
今度は、上述したように比較器２７の上限の比較電圧Ｖ
THH から放電が始まって、下限の比較電圧ＶTHL に達す
るまで変動する。従って、その間の時間Ｔｏｎ２は、前
述同様にして、 Ｔｏｎ２＝Ｃ×（ＶTHH −ＶTHL ）／Ｉ２ …（ｋ） として表わされ、この時間Ｔｏｎ２は、前述した時間Ｔ
ｏｎ１よりも短い時間となる。

【００６１】この後、コンデンサ２４の端子電圧Ｖｃが
比較器２７の下限の比較電圧ＶTHLに達すると、比較器
２７は無効化信号を出力して出力用トランジスタ１５を
オフさせる。以下、出力用トランジスタ１５の負荷が短
絡状態となっている期間中は、上述と同様にして出力用
トランジスタ１５のオンオフ動作が繰り返される。そし
て、このとき出力用トランジスタ１５のオンオフ動作
は、図６に示すように、式（ｋ）で表わされるオン時間
Ｔｏｎ２および式（ｊ）で表わされるオフ時間Ｔｏｆｆ
の周期で行なわれる。

【００６２】さて、この場合に、出力用トランジスタ１
５がオンオフを繰り返す場合の、オンオフ時間の比は、
式（ｋ）および式（ｊ）の比をとれば良いから、 Ｔｏｎ２：Ｔｏｆｆ＝１：ｈFE×Ｉ２／（Ｉ１−Ｉ２） …（ｌ） となる。従って、第１の定電流源２１の電流値Ｉ１およ
び第２の定電流源２３の電流値Ｉ２を適当に設定するこ
とにより、出力用トランジスタ１５のオンオフの比、即
ち、デューティ比を自由に設定することができるので、
消費電力が許容範囲に入るように設定して熱破壊から防
止することができる。

【００６３】一方、出力用トランジスタ１５がオンして
いるときの過電流の大きさが定格を超えて通電される場
合には、前述のようにトランジスタ３３が動作して出力
用トランジスタ１５のベース電流を側路して負荷電流を
制限する。これにより、出力用トランジスタ１５の通電
電流を安全動作領域内に制御するように設定しておけ
ば、出力用トランジスタ１５を過電流破壊から防止する
ことができる。

【００６４】このような本実施例によれば、つぎのよう
な効果が得られる。

【００６５】即ち、第１に、タイマ回路１７により、出
力用トランジスタ１５に瞬時的な過電流が流れたときに
は、すぐにセンサ主回路１２の検出信号を無効化しない
ようにすると共に、過電流がＴｏｎ１の時間以上継続し
たときに無効化するようにしたので、出力用トランジス
タ１５に容量性負荷が接続されてオン時に流れる瞬時的
な過電流や、或はノイズ等が加わって流れる瞬時的な過
電流に対する誤動作を確実に防止することができる。

【００６６】第２に、タイマ回路１７において、第１お
よび第２の定電流源２１および２３の電流値Ｉ１，Ｉ２
の差の電流を充電用トランジスタ２０に流し、式（ｄ）
で示すベース電流Ｉｂでコンデンサ２４に定電流充電す
るようにしたので、定電流源２１，２３の電流値Ｉ１お
よびＩ２をＩＣ回路で作りやすい数マイクロアンペアの
設定としたままでコンデンサ２４の容量を小さくするこ
とができる。従って、タイマ回路１７をコンデンサ２４
を含めたＩＣ回路に一体的に形成することができ、小形
軽量化が可能になると共に製作コストを低減することが
できる。

【００６７】第３に、定電流源２１，２３の電流値Ｉ
１，Ｉ２および充電用トランジスタ２０の直流電流増幅
率ｈFEを適切に設定することにより、過電流が継続する
ときの出力用トランジスタ１５のオンオフのデューティ
比（Ｔｏｎ２：Ｔｏｆｆ）を小さく設定することができ
るので、出力用トランジスタ１５の温度上昇を抑制でき
る。

【００６８】第４に、電流検出回路１６に保護用トラン
ジスタ３３を設け、過電流が流れ続けるＴｏｎ２の期間
中に出力用トランジスタ１５の安全動作領域を超える過
電流が流れないようにしたので、出力用トランジスタ１
５を過電流破壊から防止できる。

【００６９】尚、上記実施例においては、本発明を三線
式の検出スイッチについて適用した場合について説明し
たが、これに限らず、二線式の検出スイッチにももちろ
ん適用できる。

【００７０】また、上記実施例においては、出力回路１
４を出力用トランジスタ１５のみで構成する場合につい
て説明したが、これに限らず、複数のトランジスタで構
成する出力回路に適用することもできる。

【００７１】さらに、上記実施例においては、充電用ト
ランジスタ２０に対して第１の定電流源２１から直接通
電する構成としているが、複数のトランジスタを用いて
同じ機能を得るように構成しても良い。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の検出スイ
ッチによれば、出力用トランジスタに過電流が流れたと
きには電流検出回路からの過電流検出信号に基づいて、
制御回路により、コンデンサの充電電荷を放電させてそ
の端子電圧が所定電圧以下に達したときに検出信号を無
効化するようにしたので、短時間の過電流、例えば、出
力用トランジスタに容量性負荷が接続されているときに
オン時に瞬時的に流れる過電流やノイズが加わって流れ
る瞬時的な過電流等に対して検出信号を無効化すること
がなくなり、極力誤動作を防止でき、また、短絡等によ
り過電流が継続する場合には、出力用トランジスタのオ
ンオフの比率を小さく設定できるので、過熱を防止する
ことができるるという優れた効果を奏する。

【００７３】また、本発明の検出スイッチによれば、充
電用トランジスタに第１の定電流源で通電してそのベー
ス電流でコンデンサに充電するようにしたので、定電流
源の電流値を小さく設定することなくコンデンサの容量
を小さく設定することができ、従って、制御回路全体を
例えばＩＣ回路に一体的に構成することが可能となり、
小形化が図れると共に製作コストを低減させることがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すタイマ回路の電気的構
成図

【図２】全体の概略的な電気的構成図

【図３】電流検出回路の電気的構成図

【図４】電源投入時の各部の出力波形図

【図５】過電流検出時の各部の出力波形図

【図６】出力用トランジスタの出力波形図

【図７】従来例を示す図２相当図

【符号の説明】

１１は検出部、１２はセンサ主回路、１３は遮断回路、
１４は出力回路、１５は出力用トランジスタ、１６は電
流検出回路、１７はタイマ回路（制御回路）、１８，１
９は電源線、２０は充電用トランジスタ、２１は第１の
定電流源、２２はスイッチ手段、２３は第２の定電流
源、２４はコンデンサ、２５，２６はダイオード、２７
は比較器、２８，２９は抵抗、３０，３１は電流検出抵
抗、３２，３３はトランジスタである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 17/00 - 17/70

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出部からの信号に応じて検出信号を出
   力するセンサ主回路と、このセンサ主回路からの検出信
   号に応じて動作される出力用トランジスタを有する出力
   回路と、前記出力用トランジスタの通電電流が所定以上
   になったときに過電流検出信号を出力する電流検出回路
   と、この電流検出回路から過電流検出信号が与えられる
   とこれに基いて前記検出信号を無効化する無効化信号を
   出力する制御回路とを具備したものにおいて、前記制御
   回路は、充電用トランジスタと、この充電用トランジス
   タに定電流通電する第１の定電流源と、前記充電用トラ
   ンジスタのベース・コレクタ間に接続されそのベース電
   流により充電されるコンデンサと、前記電流検出回路か
   ら過電流検出信号が出力されると前記充電用トランジス
   タへの通電を停止するスイッチ手段と、前記コンデンサ
   の充電電荷を定電流で放電する第２の定電流源と、前記
   コンデンサの端子電圧に基いて前記無効化信号を発生す
   る比較器とを有することを特徴とする検出スイッチ。