JP3301461B2 - 電源の電流制限回路 - Google Patents

電源の電流制限回路

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JP3301461B2
JP3301461B2 JP03987194A JP3987194A JP3301461B2 JP 3301461 B2 JP3301461 B2 JP 3301461B2 JP 03987194 A JP03987194 A JP 03987194A JP 3987194 A JP3987194 A JP 3987194A JP 3301461 B2 JP3301461 B2 JP 3301461B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電圧レギュレータのよう
な電源から供給される電流をあらかじめ定められた第1
の値を越えないように制限するための電流制限回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】この種の電流制限回路の一例について図
4〜図6を参照して説明する。図4において、電源供給
端子VCCからの電源供給ラインL31と電圧レギュレー
タ(図5参照)の出力との間に、定電流源31が接続さ
れている。電源供給ラインL31にはトランジスタQ3
1のエミッターコレクタと抵抗R31とが挿入接続され
ている。電圧レギュレータの出力にはまた、トランジス
タQ32のベース端子が接続され、トランジスタQ32
のエミッタ端子はアース端子に、コレクタ端子はトラン
ジスタQ31のベース端子にそれぞれ接続されている。
トランジスタQ31のコレクタ端子とアース端子との間
には、基準電圧VS を得るために、抵抗R32と定電流
源32との直列回路が接続されている。
【0003】オペアンプ33には、電源供給ラインL3
1の負荷電流Iを抵抗R31により変換した電圧と基準
電圧VS とが入力される。オペアンプ33の出力はトラ
ンジスタQ33のベース端子に接続され、トランジスタ
Q33のエミッタ端子はアース端子に、コレクタ端子は
トランジスタQ32のベース端子にそれぞれ接続されて
いる。
【0004】図5を参照して、電圧レギュレータは、電
源供給ラインL31とアース端子との間に接続された、
定電流源41とツェナダイオード42との直列回路を有
する。抵抗R31の一端とアース端子との間には、抵抗
R41とR42とによる分圧回路が接続されている。オ
ペアンプ43の2つの入力には、定電流源41とツェナ
ダイオード42との接続点と、抵抗R41とR42との
接続点とが接続されている。オペアンプ43の出力はト
ランジスタQ41のベース端子に接続され、トランジス
タQ41のエミッタ端子はアース端子に、コレクタ端
子、すなわち電圧レギュレータの出力は定電流源31と
トランジスタQ32のベース端子とにそれぞれ接続され
ている。
【0005】図4に示す電流制限回路は、負荷電流Iが
あらかじめ定められた第1の値I1まで上昇すると、オ
ペアンプ33の2つの入力が等しくなってオペアンプ3
3はハイレベル信号を出力する。このことにより、トラ
ンジスタQ33がオン、トランジスタQ32はオフとな
る。この状態でトランジスタQ31は、負荷電流IがI
1となるように動作する。すなわち、オペアンプ33か
らトランジスタQ33を経由してトランジスタQ32へ
向かう経路は負帰還回路を構成し、オペアンプ33は2
つの入力電圧の差が大きくなるとこれを小さくするよう
に作用する。その結果、出力電圧VOUT と負荷電流Iと
の関係は、図6に示すような垂下特性を示すことにな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような電流制限
回路は、負荷電流が所定値を越えないようにする必要の
ある、例えばバッテリの充電回路に用いられる。ところ
が、バッテリの充電回路では、バッテリ電圧はあるレベ
ル以下にはならないのに対し、出力電圧VOUT がバッテ
リ電圧よりも低くなると発熱作用を起こし、動作不良や
故障等に至ることがある。
【0007】そこで、本発明の課題は、負荷電流が第1
の値I1で制限されている状態で出力電圧があらかじめ
定められた電圧まで低下した場合には、負荷電流を第1
の値I1よりも低い第2の値I2まで低下させるように
作用する保護機能を有する電流制限回路を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、電源供給ライ
ンL31に入力端子と出力端子とを挿入接続したトラン
ジスタQ31と、該トランジスタQ31の出力端子と回
路の出力端子Toutとの間に接続した抵抗R31とを
含み、前記電源供給ラインL31に流れる供給電流があ
らかじめ定められた第1の値まで上昇すると、出力電圧
を実質上ゼロにしつつ供給電流を前記第1の値に制限す
る電流制限回路において、前記トランジスタQ31の制
御入力端子とアース端子との間に入力端子と出力端子と
を挿入接続したトランジスタQ32と、抵抗R32と定
電流源32との直列回路から成り、基準電圧V S を発生
するための回路と、前記抵抗R31の出力側と前記基準
電圧V S とを入力とするオペアンプ33と、該オペアン
プ33の出力に制御入力端子が接続され、入力端子がア
ース端子に、出力端子が前記トランジスタQ32の制御
入力端子にそれぞれ接続されたトランジスタQ33とを
含む制限回路と、前記出力電圧をあらかじめ定められた
値に維持しつつ前記供給電流を前記第1の値よりも小さ
い第2の値に制限する保護回路と、前記供給電流が前記
第1の値に制限された状態になると前記保護回路を動作
させる切換え回路とを備え、前記保護回路は、入力端子
を前記電源供給ラインL31に、出力端子を抵抗R11
を介してアース端子に、制御入力端子を前記トランジス
タQ31の制御入力端子及び前記トランジスタQ32の
出力端子にそれぞれ接続したトランジスタQ11と、制
御入力端子を前記トランジスタQ11の出力端子に、入
力端子をアース端子に、出力端子を前記トランジスタQ
32の制御入力端子にそれぞれ接続したトランジスタQ
12とを含み、前記切換え回路は、定電流源14−1と
ツェナダイオード14−2との直列回路から成る基準電
圧源と、前記出力端子Toutとアース端子との間に接
続された抵抗R12とR13とによる分圧回路と、前記
基準電圧源からの基準電圧と前記分圧回路からの分圧と
を入力とするオペアンプ14−3と、該オペアンプの出
力に制御入力端子を、出力端子を前記トランジスタQ1
2の制御入力端子に、入力端子をアース端子にそれぞれ
接続したトランジスタQ13とを含むことを特徴とす
る。
【0009】
【実施例】図1〜図3を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。図1は本発明の構成を概略的にブロック
図で示し、図4、図5で説明した電圧レギュレータ11
と電流制限回路に対応する制限回路12に、保護回路1
3と切換え回路14とを加えたものである。保護回路1
3は、制限回路12が負荷電流Iを第1の値I1に制限
する動作を行なった後に、出力電圧VOUT があらかじめ
定められた値V2になった時に負荷電流Iを第1の値I
1よりも小さい第2の値I2に制限する回路である。ま
た、切換え回路14は、制限回路12が負荷電流Iを第
1の値I1に制限する動作を行なった後、保護回路13
を動作状態にする回路である。
【0010】図2は本発明による電流制限回路の具体的
な回路図であり、保護回路13、切換え回路14以外の
部分は、図4、図5の回路と同じである。図2におい
て、保護回路13は、電源供給ラインL31に接続した
トランジスタQ11と制限回路12のフィードバックラ
インに接続したトランジスタQ12とを含む。すなわ
ち、トランジスタQ11は、そのエミッタ端子を電源供
給ラインL31に、コレクタ端子は抵抗R11を介して
アース端子に、ベース端子はトランジスタQ31のベー
ス端子とトランジスタQ32のコレクタ端子とにそれぞ
れ接続している。また、トランジスタQ12は、そのエ
ミッタ端子をアース端子に、コレクタ端子は制限回路1
2のフィードバックラインに、ベース端子はトランジス
タQ11のコレクタ端子にそれぞれ接続している。
【0011】一方、切換え回路14は、定電流源14−
1とツェナダイオード14−2とによる基準電圧源から
得られる基準電圧と、出力端子TOUT とアース端子との
間に接続した抵抗R12とR13とによる分圧回路から
得られる分圧とを入力とするオペアンプ14−3と、こ
のオペアンプ14−3の出力にベース端子を接続したト
ランジスタQ13とを有する。トランジスタQ13は、
そのエミッタ端子をアース端子に、コレクタ端子を保護
回路13におけるトランジスタQ12のベース端子に接
続している。
【0012】本発明による電流制限回路は、負荷電流I
が第1の値I1まで上昇すると、図4で説明したよう
に、制限回路12が動作して負荷電流Iは第1の値I1
のままで出力電圧VOUT がV1から低下する。前記した
ように、この状態ではトランジスタQ33がオン、トラ
ンジスタQ32はオフとなっている。一方、トランジス
タQ11がオフになっていることにより、トランジスタ
Q12もオフとなっている。そして、出力電圧VOUT
V1からあらかじめ定められた値V2まで低下すると、
オペアンプ14−3の出力がローレベルとなり、トラン
ジスタQ13がオフとなる。その結果、トランジスタQ
12がオンとなり、オフ状態にあるトランジスタQ32
が制限回路12の出力にかかわらずオフとなる。すなわ
ち、トランジスタQ32の動作は、制限回路12の出力
よりも保護回路13の出力の方が優先する。この状態で
は、トランジスタQ31は、負荷電流Iが第1の値I1
よりも低い第2の値I2を維持するように作用する。
【0013】以上の動作を、図3を参照して説明すれ
ば、負荷電流Iを第1の値I1で制限する制限回路12
が動作して、出力電圧VOUT が値V1からあらかじめ定
められた値V2まで低下した場合、切換え回路14によ
り保護回路13が動作して負荷電流Iは第2の値I2ま
で大幅に下げられる。なお、この保護回路13の動作
は、出力電圧VOUT がV2以上になることでリセットさ
れる。
【0014】このような保護回路13の動作は、次のよ
うな使用例で効果を発揮する。例えばバッテリの充電回
路においては、充電電流を一定にしたいという要求があ
るが、バッテリの電圧はあるレベル以下には低下しない
のに対し、出力電圧VOUT があるレベル以下に低下した
状態で充電電流が第1の値I1に維持されると異常発熱
が生ずる。このような場合、本発明の保護回路13は出
力電圧VOUT がV2まで低下した時には、異常発生と判
定して負荷電流Iを第1の値I1から第2の値I2まで
減少させてバッテリの異常発熱を防止する。
【0015】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば負荷電流が第1の値で制限されている状態で出力電圧
があらかじめ定められた値まで低下すると、負荷電流を
大幅に制限する保護機能を持たせることができ、負荷側
における異常発熱等の障害発生を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を概略的に示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示された構成を具体的に示した回路図で
ある。
【図3】本発明による電流制限及び保護機能を説明する
ための出力電圧−負荷電流特性図である。
【図4】従来の電流制限回路の一例を示す回路図であ
る。
【図5】図1,図4の回路に接続される電圧レギュレー
タの一例を示した回路図である。
【図6】図4の回路の電流制限機能を説明するための出
力電圧−負荷電流特性図である。
【符号の説明】
14−1,31,32,41 定電流源 14−3,33,43 オペアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/445,1/56 G05F 1/613,1/618 H02M 3/00 - 3/44

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源供給ラインL31に入力端子と出力
    端子とを挿入接続したトランジスタQ31と、該トラン
    ジスタQ31の出力端子と回路の出力端子Toutとの
    間に接続した抵抗R31とを含み、前記電源供給ライン
    L31に流れる供給電流があらかじめ定められた第1の
    値まで上昇すると、出力電圧を実質上ゼロにしつつ供給
    電流を前記第1の値に制限する電流制限回路において、前記トランジスタQ31の制御入力端子とアース端子と
    の間に入力端子と出力端子とを挿入接続したトランジス
    タQ32と、抵抗R32と定電流源32との直列回路か
    ら成り、基準電圧V S を発生するための回路と、前記抵
    抗R31の出力側と前記基準電圧V S とを入力とするオ
    ペアンプ33と、該オペアンプ33の出力に制御入力端
    子が接続され、入力端子がアース端子に、出力端子が前
    記トランジスタQ32の制御入力端子にそれぞれ接続さ
    れたトランジスタQ33とを含む制限回路と、 記出力電圧をあらかじめ定められた値に維持しつつ前
    記供給電流を前記第1の値よりも小さい第2の値に制限
    する保護回路と 記供給電流が前記第1の値に制限された状態になると
    前記保護回路を動作させる切換え回路とを備え 前記保護回路は、入力端子を前記電源供給ラインL31
    に、出力端子を抵抗R11を介してアース端子に、制御
    入力端子を前記トランジスタQ31の制御入力端子及び
    前記トランジスタQ32の出力端子にそれぞれ接続した
    トランジスタQ11と、制御入力端子を前記トランジス
    タQ11の出力端子に、入力端子をアース端子に、出力
    端子を前記トランジスタQ32の制御入力端子にそれぞ
    れ接続したトランジスタQ12とを含み、 前記切換え回路は、定電流源14−1とツェナダイオー
    ド14−2との直列回路から成る基準電圧源と、前記出
    力端子Toutとアース端子との間に接続された抵抗R
    12とR13とによる分圧回路と、前記基準電圧源から
    の基準電圧と前記分圧回路からの分圧とを入力とするオ
    ペアンプ14−3と、該オペアンプの出力に制御入力端
    子を、出力端子を前記トランジスタQ12の制御入力端
    子に、入力端子をアース端子にそれぞれ接続したトラン
    ジスタQ13とを含む ことを特徴とする電源の電流制限
    回路。
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JP4772980B2 (ja) * 2001-04-19 2011-09-14 セイコーインスツル株式会社 ボルテージレギュレータ
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