JP5552813B2 - Current limiting circuit and electronic device - Google Patents

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本明細書で議論される実施態様は、負荷に流れる電流を所定量以下に制限する電流制限の技術に関する。   The embodiments discussed herein relate to current limiting techniques that limit the current through a load to a predetermined amount or less.

負荷に流れる電流を所定量以下に制限する電流制限回路として、各種の回路が知られている。
図10について説明する。図10は、従来の電流制限回路の一構成例である。
Various circuits are known as current limiting circuits that limit a current flowing through a load to a predetermined amount or less.
FIG. 10 will be described. FIG. 10 is a configuration example of a conventional current limiting circuit.

この回路は、出力Vout から流し出す出力電流iを所定量以下に制限する回路である。この回路における電流検出抵抗R11の抵抗値rは、トランジスタTR11のバイアス電流を制限するバイアス電流供給抵抗R12よりも十分小さいものとして、この回路の動作を簡単に説明する。 This circuit limits the output current i flowing from the output Vout to a predetermined amount or less. The operation of this circuit will be briefly described on the assumption that the resistance value r of the current detection resistor R11 in this circuit is sufficiently smaller than the bias current supply resistor R12 that limits the bias current of the transistor TR11.

図10の回路において、入力Vinから出力Vout に流れる出力電流i(すなわちTR11のコレクタ電流)が増加すると、電流検出抵抗R11両端の電位差(r×i)が上昇する。やがて、この電位差がトランジスタTR12のベース・エミッタ間導通閾値電圧Vth2 に達すると、TR12のコレクタ・エミッタ間がオフ状態からオン状態へと遷移して、TR11のベース・エミッタ間電圧VBE1 を低下させる。すると、TR11は、自身のコレクタ電流、すなわち出力電流iを低下させる。図10の電流制限回路では、このようにして、出力電流iを所定量以下に制限する。 In the circuit of FIG. 10, the output current i flowing from the input V in to an output V out (i.e. the collector current of the TR11) is increased, the current detection resistor R11 potential difference across (r × i) is increased. Eventually, when this potential difference reaches the base-emitter conduction threshold voltage V th2 of the transistor TR12, the collector-emitter of TR12 transitions from the OFF state to the ON state, and the base-emitter voltage V BE1 of TR11 decreases. Let Then, TR11 reduces its collector current, that is, output current i. In the current limiting circuit of FIG. 10, the output current i is limited to a predetermined amount or less in this way.

以上のように、この図10の回路では、R11両端の電位差(r×i)が閾値電圧Vth2 に達する範囲内で、出力電流iを出力Vout から流し出す。従って、
が成立し、出力電流iはVth2 /r以下に制限される。
As described above, in the circuit of FIG. 10, the output current i flows out from the output Vout within the range where the potential difference (r × i) across R11 reaches the threshold voltage Vth2 . Therefore,
The output current i is limited to V th2 / r or less.

また、出力電流値の温度依存性を低下させた定電流回路が幾つか知られている。
図11について説明する。図11は、従来の電流制限回路の第二の例としての、従来の定電流回路の一構成例である。
Some constant current circuits are known in which the temperature dependence of the output current value is reduced.
FIG. 11 will be described. FIG. 11 is a configuration example of a conventional constant current circuit as a second example of the conventional current limiting circuit.

この回路における電流検出抵抗R21の抵抗値rは、トランジスタTR21にバイアス電流を供給するバイアス電流供給抵抗R22よりも十分小さいものとして、この回路の動作を簡単に説明する。   The operation of this circuit will be briefly described on the assumption that the resistance value r of the current detection resistor R21 in this circuit is sufficiently smaller than the bias current supply resistor R22 that supplies a bias current to the transistor TR21.

図11の回路において、オペアンプ(演算増幅器)OP21は、R22を介してTR21のベース電圧を制御して、R21両端の電位差を常にViに維持する。従って、電圧Vccである電源からR21を流れるTR21のコレクタ電流(すなわち出力電流)ic は、
となる。この[数2]式から明らかなように、ic の値はトランジスタのベース・エミッタ間閾値電圧に依存せず、温度依存性は極めて低い。
In the circuit of FIG. 11, the operational amplifier (operational amplifier) OP21 controls the base voltage of TR21 via R22, and always maintains the potential difference across R21 at Vi. Therefore, the collector current (ie, output current) ic of TR21 flowing through R21 from the power source having the voltage Vcc is
It becomes. As is apparent from the equation [2], the value of ic does not depend on the base-emitter threshold voltage of the transistor, and the temperature dependency is extremely low.

次に図12について説明する。図12は、従来の電流制限回路の第三の例としての、従来の過熱保護回路の一構成例である。この回路は、サーミスタを使用して負荷の過熱状態の検出を行い、過熱時には負荷電流を一時的に制限し、過熱状態が解消して正常状態に復帰すると、その制限が解消されるというものである。   Next, FIG. 12 will be described. FIG. 12 is a configuration example of a conventional overheat protection circuit as a third example of the conventional current limiting circuit. This circuit uses a thermistor to detect the overheating condition of the load, temporarily limits the load current during overheating, and when the overheating condition disappears and returns to normal, the restriction is removed. is there.

図12において、スイッチSW31を閉じると、電源E31が負荷RL31に流す出力電流iは、トランジスタTR31及び抵抗R31により制限される。ここで、TR31のコレクタ電流(すなわち出力電流i)はTR31のベース電流により制御され、このベース電流はTR31のベース電位により決定される。このベース電位は、電源E31の電圧値を、抵抗モジュール31と抵抗R32とで分圧した値となる。ここで、抵抗モジュール31は、抵抗R33と抵抗ユニット32との直列接続により構成されており、抵抗ユニット32は、抵抗R34とサーミスタR35との並列接続により構成されている。   In FIG. 12, when the switch SW31 is closed, the output current i that the power source E31 passes through the load RL31 is limited by the transistor TR31 and the resistor R31. Here, the collector current of TR31 (ie, output current i) is controlled by the base current of TR31, and this base current is determined by the base potential of TR31. This base potential is a value obtained by dividing the voltage value of the power source E31 by the resistor module 31 and the resistor R32. Here, the resistor module 31 is configured by a series connection of a resistor R33 and a resistor unit 32, and the resistor unit 32 is configured by a parallel connection of a resistor R34 and a thermistor R35.

サーミスタR35は、負荷RL31(若しくはTR31)と熱的に結合させておく。この回路において、抵抗モジュール31の抵抗値が、正常状態ではR33の値とほぼ等しく、且つ、負荷RL31(若しくはTR31)の過熱状態では、R33とR34との直列合成抵抗値とほぼ等しくなるように、R33、R34、及びR35の値を設定しておく。このようにして、正常状態と過熱状態とでTR31のベース電位を変化させて出力電流iを制御することで、負荷RL31が過熱状態から保護される。   The thermistor R35 is thermally coupled to the load RL31 (or TR31). In this circuit, the resistance value of the resistance module 31 is substantially equal to the value of R33 in the normal state, and is substantially equal to the combined resistance value of R33 and R34 in the overheated state of the load RL31 (or TR31). , R33, R34, and R35 are set in advance. In this way, the load RL31 is protected from the overheated state by controlling the output current i by changing the base potential of the TR31 between the normal state and the overheated state.

また、この他の背景技術として、負荷への過電流に対する保護特性の、周囲温度による変化を抑制する技術も知られている。   As another background art, there is also known a technique for suppressing a change due to an ambient temperature of a protection characteristic against an overcurrent to a load.

特開2005−51873号公報JP 2005-51873 A 特開2002−305840号公報JP 2002-305840 A

一般に、トランジスタのベース・エミッタ間導通閾値電圧は高い温度依存性を有しており、具体的には、−20℃から+70℃程度の温度範囲で閾値電圧が±20%程度も変動してしまうようなものも少なくない。このため、前述した図10の電流保護回路では、出力電流iの上限値(電流制限値)を厳密に設定することは極めて困難である。しかも、この閾値電圧の温度特性は非線形性が強いため、簡単な回路で温度特性の補償を行うことは難しい。   In general, the base-emitter conduction threshold voltage of a transistor has a high temperature dependency. Specifically, the threshold voltage fluctuates by about ± 20% in a temperature range of about −20 ° C. to + 70 ° C. There are many such things. For this reason, in the above-described current protection circuit of FIG. 10, it is extremely difficult to strictly set the upper limit value (current limit value) of the output current i. In addition, since the temperature characteristic of the threshold voltage is strongly nonlinear, it is difficult to compensate the temperature characteristic with a simple circuit.

この点に関し、図11の定電流回路は、前述したように、出力電流ic の値が、トランジスタのベース・エミッタ間閾値電圧に依存しないので、温度依存性は極めて低い。しかし、この回路はオペアンプを使用しているため、その駆動に十分な高さの電圧を供給する電源が必要であり、回路の消費電力も増加する。また、オペアンプの使用はコストの上昇にも繋がり、更には回路の過渡特性が問題となることもある。 In this regard, the constant current circuit of FIG. 11 has extremely low temperature dependence because the value of the output current ic does not depend on the base-emitter threshold voltage of the transistor, as described above. However, since this circuit uses an operational amplifier, a power supply that supplies a voltage high enough to drive the circuit is required, and the power consumption of the circuit also increases. Also, the use of an operational amplifier leads to an increase in cost, and circuit transient characteristics may become a problem.

一方、図12の過熱保護回路は、図11の回路のようなオペアンプは使用していないので、オペアンプを駆動するための電源は不要であり、また、比較的安価な部品で回路が構成されている。しかしながら、この回路における出力電流iの上限値の精度を数値計算したところ、−20℃から+70℃の温度範囲においての誤差が±10%以下程度に留めるのが精々であることが判明した。このため、電流制限回路の温度依存性のもう一段の低下が望まれる。   On the other hand, since the overheat protection circuit of FIG. 12 does not use an operational amplifier like the circuit of FIG. 11, a power source for driving the operational amplifier is unnecessary, and the circuit is composed of relatively inexpensive parts. Yes. However, when the accuracy of the upper limit value of the output current i in this circuit is numerically calculated, it has been found that the error in the temperature range of −20 ° C. to + 70 ° C. is limited to about ± 10% or less. For this reason, a further reduction in the temperature dependence of the current limiting circuit is desired.

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、簡単な回路構成で温度依存性の適切な補償を実現した電流制限回路を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a problem to be solved is to provide a current limiting circuit that realizes appropriate compensation for temperature dependence with a simple circuit configuration.

本明細書で後述する電流制限回路のひとつには、どちらもバイポーラトランジスタである第一トランジスタ及び第二トランジスタと、バイアス電流供給抵抗と、電流検出抵抗部とを有するというものがある。ここで、第一トランジスタは、エミッタが第二トランジスタのベースに接続されており、コレクタが回路出力端子に接続されており、ベースが第二トランジスタのコレクタに接続されている。第二トランジスタは、エミッタが回路入力端子に接続されており、コレクタが第一トランジスタのベースに接続されており、ベースが第一トランジスタのエミッタに接続されている。バイアス電流供給抵抗は、第一トランジスタのベースと第二トランジスタのコレクタとの節点と、回路接地端子との間に挿入されている。そして、電流検出抵抗部は、回路入力端子と第二トランジスタのエミッタとの節点と、第一トランジスタのエミッタと該第二トランジスタのベースとの節点との間に挿入されており、サーミスタと第一抵抗との直列接続に第二抵抗を並列接続して構成されており、回路出力端子から出力される電流を検出する。 One of the current limiting circuits described later in this specification includes a first transistor and a second transistor, both of which are bipolar transistors, a bias current supply resistor, and a current detection resistor unit. Here, the first transistor has an emitter connected to the base of the second transistor, a collector connected to the circuit output terminal, and a base connected to the collector of the second transistor. The second transistor has an emitter connected to the circuit input terminal, a collector connected to the base of the first transistor, and a base connected to the emitter of the first transistor. The bias current supply resistor is inserted between a node between the base of the first transistor and the collector of the second transistor and the circuit ground terminal. The current detection resistor section is inserted between a node between the circuit input terminal and the emitter of the second transistor, and a node between the emitter of the first transistor and the base of the second transistor. the series connection of the resistor and the second resistor is configured by parallel connection, it detect the current output from the circuit output terminal.

本明細書で後述する電流制限回路は、簡単な回路構成で温度依存性の適切な補償を実現している。   The current limiting circuit described later in this specification realizes appropriate compensation for temperature dependence with a simple circuit configuration.

本実施形態に係る電流制限回路の構成図である。It is a block diagram of the current limiting circuit which concerns on this embodiment. トランジスタのベース・エミッタ間電圧特性の一例を図解したグラフ(その1)である。3 is a graph (part 1) illustrating an example of a voltage characteristic between a base and an emitter of a transistor. トランジスタのベース・エミッタ間電圧特性の一例を図解したグラフ(その2)である。It is the graph (the 2) which illustrated an example of the base-emitter voltage characteristic of a transistor. サーミスタの温度−抵抗値特性の一例を図解したグラフである。It is the graph which illustrated an example of the temperature-resistance value characteristic of a thermistor. サーミスタの選択と電流上限値の誤差の変化との関係の一例を図解したグラフである。It is the graph which illustrated an example of the relationship between selection of a thermistor and the change of the error of an electric current upper limit. 電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の設定結果例である。It is an example of the setting result of the characteristic value with respect to the component of the current detection resistance part Ri. 図1とは異なる構成の電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の設定結果例である。It is an example of the setting result of the characteristic value with respect to the component of the current detection resistance part Ri of a structure different from FIG. サーミスタを2個直列接続して構成した電流検出抵抗部Riの構成図である。It is a block diagram of the current detection resistance part Ri comprised by connecting two thermistors in series. 図7のように構成した電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の設定結果例である。It is an example of the setting result of the characteristic value with respect to the component of the current detection resistance part Ri comprised as shown in FIG. 図1の電流制限回路を用いた電子機器の構成例である。It is a structural example of the electronic device using the current limiting circuit of FIG. 従来の電流制限回路の構成例である。It is a structural example of the conventional current limiting circuit. 従来の定電流回路の構成例である。It is a structural example of the conventional constant current circuit. 従来の過熱保護回路の構成例である。It is a structural example of the conventional overheat protection circuit.

まず図1について説明する。図1には、本実施形態に係る電流制限回路の構成が図解されている。
この図1の電流制限回路10は、どちらもPNPバイポーラトランジスタであるトランジスタTR1及びTR2と、電流検出抵抗部Riと、バイアス電流供給抵抗Rbとを備えて構成されている。この回路は、入力端子1、出力端子2、及び、接地端子3を有しており、入力電圧Vinが入力端子1に印加されると、出力電圧Voutを出力端子2から出力する。なお、接地端子3は、基準電位(グランド電位)に保たれる。
First, FIG. 1 will be described. FIG. 1 illustrates the configuration of a current limiting circuit according to the present embodiment.
The current limiting circuit 10 in FIG. 1 includes transistors TR1 and TR2, both of which are PNP bipolar transistors, a current detection resistor Ri, and a bias current supply resistor Rb. This circuit has an input terminal 1, an output terminal 2, and a ground terminal 3. When the input voltage Vin is applied to the input terminal 1, the circuit outputs the output voltage Vout from the output terminal 2. The ground terminal 3 is maintained at a reference potential (ground potential).

この図1の回路は、前述した図10の回路における電流検出抵抗R11を、電流検出抵抗部Riに置換した構成を有している。
図1において、トランジスタTR1は、エミッタがトランジスタTR2のベースに接続され、コレクタが出力端子2に接続され、ベースがトランジスタTR2のコレクタに接続されている。トランジスタTR2は、エミッタが入力端子1に接続され、コレクタがトランジスタTR1のベースに接続され、ベースがトランジスタTR1のエミッタに接続され、ている。
The circuit of FIG. 1 has a configuration in which the current detection resistor R11 in the circuit of FIG. 10 described above is replaced with a current detection resistor Ri.
In FIG. 1, the transistor TR1 has an emitter connected to the base of the transistor TR2, a collector connected to the output terminal 2, and a base connected to the collector of the transistor TR2. The transistor TR2 has an emitter connected to the input terminal 1, a collector connected to the base of the transistor TR1, and a base connected to the emitter of the transistor TR1.

バイアス電流供給抵抗Rbは、トランジスタTR1のベースとトランジスタTR2のコレクタとの節点と、接地端子3との間に挿入されており、トランジスタTR1のバイアス電流を制限する。   The bias current supply resistor Rb is inserted between the node between the base of the transistor TR1 and the collector of the transistor TR2 and the ground terminal 3, and limits the bias current of the transistor TR1.

電流検出抵抗部Riは、入力端子1から出力端子2へと流れる電流、すなわち、出力端子2から流れ出す出力電流iを検出するためのものである。この電流検出抵抗部Riは、入力端子1とトランジスタTR2のエミッタとの節点と、トランジスタTR1のエミッタとトランジスタTR2のベースとの節点との間に挿入されており、サーミスタRtと抵抗Rsとの直列接続に抵抗Rpを並列接続して構成されている。なお、以下の説明では、電流検出抵抗部Riの合成抵抗値をri とし、このri の値は、バイアス電流供給抵抗Rbの抵抗値rb に比べて十分小さいものとする。 The current detection resistor Ri is for detecting a current flowing from the input terminal 1 to the output terminal 2, that is, an output current i flowing from the output terminal 2. The current detection resistor Ri is inserted between a node between the input terminal 1 and the emitter of the transistor TR2 and a node between the emitter of the transistor TR1 and the base of the transistor TR2, and a series connection between the thermistor Rt and the resistor Rs. A resistor Rp is connected in parallel for connection. In the following description, the combined resistance value of the current detection resistor unit Ri and r i, the value of this r i shall be sufficiently small as compared with the resistance value r b of the bias current supply resistor Rb.

この図1の回路において、入力端子1から出力端子2へ流れる出力電流i(すなわちTR1のコレクタ電流)が増加すると、電流検出抵抗部Ri両端の電位差(ri ×i)が上昇する。やがて、この電位差がTR2のベース・エミッタ間導通閾値電圧Vth2 に達すると、TR2のコレクタ・エミッタ間がオフ状態からオン状態へと遷移して、TR1のベース・エミッタ間電圧VBE1 を低下させる。すると、TR1は、自身のコレクタ電流、すなわち出力電流iを低下させる。図1の電流制限回路10では、このようにして、出力電流iを所定量以下に制限する。 In the circuit of FIG. 1, when the output current i flowing from the input terminal 1 to the output terminal 2 (that is, the collector current of TR1) increases, the potential difference (r i × i) across the current detection resistor Ri increases. Eventually, when this potential difference reaches the base-emitter conduction threshold voltage V th2 of TR2, the collector-emitter of TR2 transitions from the off state to the on state, and the base-emitter voltage V BE1 of TR1 is lowered. . Then, TR1 decreases its collector current, that is, the output current i. In the current limiting circuit 10 of FIG. 1, the output current i is limited to a predetermined amount or less in this way.

以上のように、この図1の回路では、Ri両端の電位差(ri ×i)が閾値電圧Vth2 に達する範囲内で、出力電流iを出力Voutから流し出す。従って、
が成立し、出力電流iはVth2 /ri 以下に制限される。
As described above, in the circuit of FIG. 1, the output current i flows out from the output Vout within a range where the potential difference (r i × i) across Ri reaches the threshold voltage V th2 . Therefore,
There satisfied, the output current i is limited to less than V th2 / r i.

[バイアス電流供給抵抗Rbの抵抗値]
ところで、TR1のオン状態でのベース電流は、ほぼ(Vin/rb )である。よって、TR1の電流増幅率をhFEとすると、TR1のコレクタ電流(すなわち出力電流i)は、ほぼ、{hFE×(Vin/rb )}である。よって、図1の回路に使用するTR1の電流増幅率の最小値をhFE_minとすると、[数3]式より、バイアス電流供給抵抗Rbの抵抗値rb の満たすべき条件は、
となる。
[Resistance value of bias current supply resistor Rb]
By the way, the base current in the ON state of TR1 is approximately (Vin / r b ). Therefore, when the current amplification factor of the TR1 and h FE, the collector current (that is, the output current i) of TR1 is approximately, {h FE × (Vin / r b)}. Therefore, if the minimum value of the current amplification factor of TR1 used in the circuit of FIG. 1 is hFE_min , the condition to be satisfied by the resistance value rb of the bias current supply resistor Rb is as follows from the equation [3].
It becomes.

[トランジスタのベース・エミッタ間導通閾値電圧の温度依存性]
温度1℃当たりのベース・エミッタ間電圧Vjの変化の大きさ、すなわち温度係数αt は、絶対温度をTとし、その温度Tでのベース・エミッタ間のバンドギャップをEgとすると、下記の[数5]式で与えられる。
[Temperature dependency of transistor base-emitter conduction threshold voltage]
The magnitude of the change of the base-emitter voltage Vj per 1 ° C., that is, the temperature coefficient α t , where the absolute temperature is T and the base-emitter band gap at that temperature T is Eg, It is given by the equation (5).

なお、この式においては、拡散電流が主体であるか、あるいは再結合電流が主体であるかに依存して,Egの補整項が数十mV程度必要である。また、温度係数αt は、電流密度等によって変化し,通常−1.5〜−3.0[mV/℃]くらいの値である。 In this equation, depending on whether the diffusion current is the main component or the recombination current is the main component, an Eg compensation term of about several tens of mV is required. The temperature coefficient α t varies depending on the current density or the like, and is usually about −1.5 to −3.0 [mV / ° C.].

トランジスタのベース・エミッタ間導通閾値電圧は、コレクタ電流がほぼ0であるときにおけるベース・エミッタ間電圧Vjである。一般的な小信号トランジスタでは,品種間でのベース・エミッタ間導通閾値電圧の温度依存性の差は小さい。図2A及び図2Bは、トランジスタ(2SA1312)のベース・エミッタ間電圧特性の一例を図解したグラフであり、その温度依存性が表現されている。このトランジスタのベース・エミッタ間導通閾値電圧は、これらの図から以下のように読み取ることができる。
−25[℃]…………0.650[V]
−20[℃]…………0.640[V]
+25[℃]…………0.550[V]
+70[℃]…………0.442[V]
+100[℃]…………0.370[V]
The base-emitter conduction threshold voltage of the transistor is the base-emitter voltage Vj when the collector current is almost zero. In general small signal transistors, the difference in temperature dependence of the base-emitter conduction threshold voltage between the types is small. 2A and 2B are graphs illustrating an example of the base-emitter voltage characteristics of the transistor (2SA1312), in which the temperature dependency is expressed. The base-emitter conduction threshold voltage of this transistor can be read from these figures as follows.
-25 [℃] …… 0.650 [V]
-20 [℃] …… 0.640 [V]
+25 [℃] ………… 0.550 [V]
+70 [℃] …… 0.442 [V]
+100 [° C] ............ 0.370 [V]

[サーミスタ温度−抵抗値特性とB定数]
次に、サーミスタの温度特性について述べる。
[Thermistor temperature-resistance characteristics and B constant]
Next, the temperature characteristics of the thermistor will be described.

サーミスタにおいて、温度範囲における抵抗値と温度の関係は,下記の[数6]式で近似的に与えられる。
In the thermistor, the relationship between the resistance value and the temperature in the temperature range is approximately given by the following [Equation 6].

なお、上記の[数6]式において、T1 及びT2 は絶対温度[K]であり、R1 及びR2 は、それぞれ温度T1 及びT2 におけるゼロ負荷抵抗値(自己発熱による変化が無視できるほどに十分に低い消費電力での抵抗値)[Ω]である。なお、Bは、個々のサーミスタの抵抗値の変化の大きさを示すB定数[K]である。 In the above [Expression 6], T 1 and T 2 are absolute temperatures [K], and R 1 and R 2 are zero load resistance values (changes due to self-heating) at temperatures T 1 and T 2 , respectively. Resistance value with sufficiently low power consumption to be negligible) [Ω]. B is a B constant [K] indicating the magnitude of the change in resistance value of each thermistor.

図3は、サーミスタの温度−抵抗値特性の一例を図解したグラフであり、公称抵抗値(+25℃での抵抗値)が150[Ω]のものの例である。サーミスタにおいて、例えば、公称抵抗値が30[Ω]〜150[kΩ]程度であって、B定数が抵抗値に依存して2150[K]〜4100[K]程度のものは、入手が容易である(例えば、三菱マテリアル社製、TN10シリーズ)。   FIG. 3 is a graph illustrating an example of the temperature-resistance value characteristic of the thermistor, in which the nominal resistance value (resistance value at + 25 ° C.) is 150 [Ω]. For example, a thermistor having a nominal resistance value of about 30 [Ω] to 150 [kΩ] and a B constant of about 2150 [K] to 4100 [K] depending on the resistance value is easily available. Yes (for example, TN10 series manufactured by Mitsubishi Materials Corporation).

[図1の電流検出抵抗部Riの構成部品の特性値の設定]
次に、電流検出抵抗部Riを構成する抵抗Rs及びRpとサーミスタRtとの各々の特性値の設定について述べる。
[Setting of characteristic values of components of current detection resistor Ri in FIG. 1]
Next, the setting of the characteristic values of the resistors Rs and Rp and the thermistor Rt constituting the current detection resistor unit Ri will be described.

なお、以下の説明では、下記の文字を用いることとする。
出力電流iの電流上限値:imax
図1の回路の使用が許容される下限温度:Tlow
図1の回路の使用が許容される上限温度:Thigh
サーミスタRtの公称抵抗値:rt
抵抗Rsの抵抗値:rs
抵抗Rpの抵抗値:rp
下限温度Tlow でのサーミスタの抵抗値:α×rt
上限温度Thighでのサーミスタの抵抗値:β×rt
下限温度Tlow でのTR2のベース・エミッタ間導通閾値電圧:Vth2_low
上限温度ThighでのTR2のベース・エミッタ間導通閾値電圧:Vth2_high
In the following description, the following characters are used.
Current upper limit of output current i: i max
Lower limit temperature at which the circuit of FIG. 1 is allowed to use: T low
Maximum allowable temperature for use of the circuit of FIG. 1: T high
Nominal resistance value of thermistor Rt: r t
Resistance value of resistor Rs: r s
Resistance value of resistor Rp: r p
The resistance of the thermistor at the lower limit temperature T low: α × r t
Resistance value of the thermistor at the upper limit temperature T high: β × r t
TR2 base-emitter conduction threshold voltage at the lower limit temperature T low : V th2_low
TR2 base-emitter conduction threshold voltage at the upper limit temperature T high : V th2_high

図1の回路において、前掲の[数3]式より、下記の[数7]式及び[数8]式が成立することは明らかである。
In the circuit of FIG. 1, it is clear that the following [Equation 7] and [Equation 8] are established from the above [Equation 3].

ここで、[数7]式をrp について整理すると、下記の[数9]式が得られる。
Here, when the formula [7] is arranged with respect to r p , the following [formula 9] is obtained.

この[数9]式を[数8]式に代入してrp を消去し、rs について整理すると、下記の[数10]式が得られる。
It clears r p by substituting this Equation 9] expression [Expression 8] expression and rearranging the r s, [Expression 10] the following equation is obtained.

この[数10]式はrs の二次方程式であり、その判別式Dは、
である。
The [Expression 10] where is a quadratic equation in r s, the discriminant D is
It is.

ところで、一般に、トランジスタのベース・エミッタ間導通閾値電圧は、温度が上昇すると低下する。また、一般に、サーミスタの抵抗値は、温度が上昇すると低下する。従って、下記の式が一般に成立する。
In general, the base-emitter conduction threshold voltage of a transistor decreases as the temperature increases. In general, the resistance value of the thermistor decreases as the temperature increases. Therefore, the following formula generally holds.

よって、
であるから、D>0が成立する。従って、[数10]式において、rs が実数解を持つことが分かる。
Therefore,
Therefore, D> 0 is established. Therefore, it can be seen that r s has a real solution in the equation [10].

次に、rs が正の値となる条件を求める。[数10]式をrs について解くと、
Next, a condition for obtaining a positive value for r s is obtained. Solving [Equation 10] for r s ,

[数12]式を考慮すると、この[数14]式の値が正となるには、[数14]式の右辺の分子の値が負となることが必要である。この分子の値をNと置き、Nの式を整理すると、
Considering the [Equation 12], in order for the value of the [Equation 14] to be positive, the value of the numerator on the right side of the [Equation 14] needs to be negative. If the value of this numerator is set as N and the formula of N is arranged,

但し、
である。
However,
It is.

ここで、[数12]式を考慮すると、γ>0であり、また、α−β>0であるから、Nが負となるには
の場合のみである。この条件をrt について解くと、
となる。そこで、この条件を満たすrt を選択すれば、rs の値は、[数17]式を考慮した[数14]式から、
により設定することができる。更に、このようにしてrt 及びrs の値を設定すれば、前掲した[数9]式から、rp を設定することができる。
Here, considering [Equation 12], since γ> 0 and α−β> 0, N is negative.
This is only the case. Solving this condition for r t,
It becomes. Therefore, if r t satisfying this condition is selected, the value of r s can be calculated from [Equation 14] considering [Equation 17].
Can be set. Furthermore, if the values of r t and r s are set in this way, r p can be set from the equation [9].

従って、電流検出抵抗部Riの各構成部品の特性値を、以下の手順で設定するようにする。
[ステップ1]まず、出力電流iの電流上限値imax を定めると共に、使用するトランジスタTR2についての温度Tlow 及びThigh各々でのベース・エミッタ間導通閾値電圧:Vth2_low 及びVth2_highの値の情報を得る。
Therefore, the characteristic value of each component of the current detection resistor Ri is set by the following procedure.
[Step 1] First, the current upper limit value i max of the output current i is determined, and the base-emitter conduction threshold voltages V th2_low and V th2_high at the temperatures T low and T high for the transistor TR2 to be used, respectively. get information.

[ステップ2]次に、上記(1)で得た値を[数18]式の右辺に代入し、この式を満たすサーミスタRtを1つずつ選択する。
入手の容易なサーミスタの多くは、公称抵抗値が、標準数列におけるE6系列で揃えられており、このステップでは、これらの公称抵抗値から選択される。
なお、[数18]式の右辺におけるα及びβの値は、[数6]式を用いて算出する。但し、一般的なサーミスタは、公称B定数が、その公称抵抗値に応じて異なるものである。そこで、まず、暫定値(例えばB=3000)を用いて算出したα及びβを[数18]式に適用する。そして、使用するサーミスタRtの選択後には、選択されたサーミスタRtの公称B定数を用いてα及びβを改めて算出し、[数18]式が成立することを確認するようにする。
[Step 2] Next, the value obtained in the above (1) is substituted into the right side of the equation [18], and the thermistors Rt satisfying this equation are selected one by one.
Many of the readily available thermistors have their nominal resistance values aligned with the E6 series in a standard number sequence, and this step selects from these nominal resistance values.
The values of α and β on the right side of [Formula 18] are calculated using Formula [6]. However, in the general thermistor, the nominal B constant differs depending on the nominal resistance value. Therefore, first, α and β calculated using provisional values (for example, B = 3000) are applied to the formula [18]. Then, after selecting the thermistor Rt to be used, α and β are calculated again using the nominal B constant of the selected thermistor Rt, and it is confirmed that [Formula 18] is satisfied.

[ステップ3]次に、上記[ステップ1]で得た値と上記[ステップ2]で選択したサーミスタRtの各値rt 、α、及びβとを[数19]式に代入して、選択したサーミスタRtに対応する抵抗Rsの抵抗値rs を設定する。但し、[数19]式におけるDの値は、[数11]式を用いて求める。 [Step 3] Next, the value obtained in the above [Step 1] and each value r t , α, and β of the thermistor Rt selected in the above [Step 2] are substituted into the [Equation 19] and selected. setting the resistance value r s of the corresponding resistor Rs to the thermistor Rt. However, the value of D in [Equation 19] is obtained using [Equation 11].

[ステップ4]次に、上記[ステップ1]で得た値と、上記[ステップ2]で選択したサーミスタRtの特性値rt 、α、及びβと、上記[ステップ3]で設定した抵抗Rsの抵抗値rs とを[数9]式に代入して計算する。こうして、選択したサーミスタRtに対応する抵抗Rpの抵抗値rp が設定される。 [Step 4] Next, the value obtained in [Step 1], the characteristic values r t , α, and β of the thermistor Rt selected in [Step 2], and the resistance Rs set in [Step 3]. Substituting the resistance value r s in the equation (9) for calculation. Thus, the resistance value r p of the resistor Rp corresponding to the selected thermistor Rt is set.

[ステップ5]次に、以上のようにして選択したサーミスタRtと、その選択に応じて設定された抵抗Rs及びRpの値とで図1の回路を構成した場合の温度Tlow からThighの範囲での電流上限値imax の変動量を、[数6]式及び[数7]式を用いて算出する。そして、この算出結果と、最初に定めた電流上限値imax との誤差を算出し、この誤差が許容範囲内であるときのサーミスタRtと抵抗Rs及びRpとの組み合わせを、電流検出抵抗部Riの構成部品の特性値として最終的に設定する。 [Step 5] Next, the temperature T low to T high when the circuit of FIG. 1 is constituted by the thermistor Rt selected as described above and the values of the resistors Rs and Rp set in accordance with the selection. The amount of fluctuation of the current upper limit value i max in the range is calculated using the formulas [6] and [7]. Then, an error between this calculation result and the initially determined current upper limit value i max is calculated, and the combination of the thermistor Rt and the resistors Rs and Rp when this error is within the allowable range is determined as the current detection resistor Ri. This is finally set as the characteristic value of the component.

図4は、図1の電流制限回路10における、サーミスタの選択と電流上限値の誤差の変化との関係の一例を図解したグラフである。このグラフにおいて、横軸は[数18]式の右辺のrtmaxに対するサーミスタRtの公称抵抗値rt の割合(rt /rtmax)を表しており、縦軸は電流上限値imax に対する誤差を表している。このグラフより、電流制限回路10において、例えば、電流上限値imax に対する誤差が2%以内にすることを所望する場合には、公称抵抗値rt の値が、0.41×rtmax≦rt ≦0.78×rtmaxの範囲内であるサーミスタRtを選択すればよいことが分かる。 FIG. 4 is a graph illustrating an example of the relationship between the selection of the thermistor and the change in the error of the current upper limit value in the current limiting circuit 10 of FIG. In this graph, the horizontal axis represents the ratio of the nominal resistance value r t of the thermistor Rt for [Equation 18] where the right side of r tmax of (r t / r tmax), the vertical axis represents the error for the current upper limit value i max Represents. From this graph, in the current limiting circuit 10, for example, when it is desired that the error with respect to the current upper limit value i max be within 2%, the value of the nominal resistance value r t is 0.41 × rt max ≦ r. It can be seen that the thermistor Rt in the range of t ≦ 0.78 × rtmax may be selected.

以上の手順で設定を行うと、電流検出抵抗部Riの構成部品に対し、図1の電流制限回路10の温度依存性の補償が適切に行える特性値の設定を行うことができる。   When the setting is performed according to the above procedure, it is possible to set a characteristic value that can appropriately compensate for the temperature dependence of the current limiting circuit 10 of FIG. 1 for the components of the current detection resistor Ri.

次に、図1の電流制限回路10における、電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の具体的な設定結果を提示する。   Next, specific setting results of characteristic values for the components of the current detection resistor Ri in the current limiting circuit 10 of FIG. 1 will be presented.

図5の表は、電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の設定結果例である。
この表は、図1の電流制限回路10において、電流上限値imax を「理論値」の欄に示されている値としたときに、前述の手順によってサーミスタRtを選択し、抵抗Rs及びRpの抵抗値を設定することで算出される誤差の一覧を提示するものである。
The table of FIG. 5 is an example of setting results of characteristic values for the components of the current detection resistor Ri.
This table shows that in the current limiting circuit 10 of FIG. 1, when the current upper limit value i max is set to the value shown in the column “theoretical value”, the thermistor Rt is selected by the above-described procedure, and the resistors Rs and Rp are selected. A list of errors calculated by setting the resistance value is provided.

なお、この表により提示した数値の算出においては、下限温度Tlow を−20[℃]とし、上限温度:Thigh を+70[℃]とした。また、このときの、下限温度Tlow 及び上限温度ThighそれぞれでのTR2のベース・エミッタ間導通閾値電圧Vth2_low 及びVth2_highは、図2A及び図2Bから読み取った値、すなわち、それぞれ、0.640[V]と0.442[V]とした。また、サーミスタは、前掲した、三菱マテリアル社製、TN10シリーズの公称抵抗値及び公称B定数を使用した。 In the calculation of the numerical values presented in this table, the lower limit temperature T low was set to −20 [° C.], and the upper limit temperature: T high was set to +70 [° C.]. At this time, the base-emitter conduction threshold voltages V th2_low and V th2_high of TR2 at the lower limit temperature T low and the upper limit temperature T high are values read from FIG. 2A and FIG. It was set to 640 [V] and 0.442 [V]. Moreover, the thermistor used the nominal resistance value and nominal B constant of the TN10 series made by Mitsubishi Materials Corporation mentioned above.

この表では、電流上限値imax を1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8、10.0、15.0、及び22.0[mA]の各値としたときの誤差を提示している。また、各電流上限値では、その誤差が正側負側各々で最小となったときのサーミスタRtと抵抗Rs及びRpとの組み合わせを提示している。 In this table, the current upper limit value i max is 1.0, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8, 10.0, 15.0, and 22.0 [mA]. The error when each value is used is presented. In each current upper limit value, a combination of the thermistor Rt and the resistances Rs and Rp when the error is minimized on each of the positive side and the negative side is presented.

図5の表において、「サーミスタR at 25℃==RT」の欄には、選択されたサーミスタRtの公称抵抗値が示されている。また、「α」及び「β」の各欄には、選択されたサーミスタRtの公称抵抗値及び公称B定数を用いて[数6]式により算出した、前述のα及びβの値がそれぞれ示されている。   In the table of FIG. 5, the column of “Thermistor R at 25 ° C. == RT” shows the nominal resistance value of the selected thermistor Rt. In addition, in each of the columns “α” and “β”, the values of α and β calculated by the equation [6] using the nominal resistance value and the nominal B constant of the selected thermistor Rt are shown, respectively. Has been.

更に、「Rs」及び「Rp」の各欄には、前述した[ステップ3]及び[ステップ4]の手順により算出される、抵抗Rs及びRpの抵抗値rs 及びrp がそれぞれ示されている。そして、「誤差(%)」の欄には、選択されたサーミスタRtと、算出したrs 及びrp に抵抗値が設定された抵抗Rs及びRpとを用いて電流検出抵抗部Rを構成した場合における電流上限値の、当初に定めた電流上限値imax に対する誤差を示している。 Further, in each column of “Rs” and “Rp”, resistance values r s and r p of the resistors Rs and Rp calculated by the procedure of [Step 3] and [Step 4] described above are shown, respectively. Yes. Then, in the column "Error (%)", to constitute a current detecting resistor portion R by using the thermistor Rt that is selected, and the calculated r s and r resistor resistance value p is set Rs and Rp In this case, the error of the current upper limit value with respect to the initially determined current upper limit value i max is shown.

なお、この表において、特に説明をしていない各行の欄には、以上の計算の途中で得られた各数値が示されている。   In this table, each numerical value obtained in the middle of the above calculation is shown in the column of each row not specifically described.

図5の表において、一例として、「理論値(1mA)」の列を参照する。
この列の左側には、公称抵抗値「2200.0」[Ω]のサーミスタRtを選択した場合には、抵抗Rs及びRpの抵抗値rs 及びrp がそれぞれ「853.1」[Ω]及び「663.2」[Ω]に設定されることが示されている。そして、この選択されたサーミスタRtと、算出したrs 及びrp に抵抗値が設定された抵抗Rs及びRpとを用いて電流検出抵抗部Rを構成すると、電流上限値の誤差が、当初に定めた電流上限値imax に対し「−0.94」[%]となることが示されている。
In the table of FIG. 5, as an example, a column of “theoretical value (1 mA)” is referred to.
The left side of the column, if you select the thermistor Rt nominal resistance value "2200.0" [Omega], the resistance value r s and r p of the resistor Rs and Rp are "853.1" [Omega] And “663.2” [Ω]. Then, a the selected thermistor Rt, the resistance value of the calculated r s and r p are forming the current detection resistor portion R by using the set resistor Rs and Rp, the error of the current upper limit value, the initial It is shown that the current upper limit value i max is “−0.94” [%].

一方、この列の右側には、公称抵抗値「3300.0」[Ω]のサーミスタRtを選択した場合には、抵抗Rs及びRpの抵抗値rs 及びrp がそれぞれ「697.7」[Ω]及び「654.2」[Ω]に設定されることが示されている。そして、この選択されたサーミスタRtと、算出したrs 及びrp に抵抗値が設定された抵抗Rs及びRpとを用いて電流検出抵抗部Rを構成すると、電流上限値の誤差が、当初に定めた電流上限値imax に対し「2.22」[%]となることが示されている。この誤差の値は、上述した「−0.94」[%]よりも絶対値が大きい。つまり、図1の電流検出回路において、電流上限値imax を「1mA」とする場合には、サーミスタRtとして、公称抵抗値「2200.0」[Ω]のものを選択すると、誤差を最小にできることが、図5の表より判明する。 On the other hand, when the thermistor Rt having the nominal resistance value “3300.0” [Ω] is selected, the resistance values r s and r p of the resistors Rs and Rp are “697.7” [ Ω] and “654.2” [Ω]. Then, a the selected thermistor Rt, the resistance value of the calculated r s and r p are forming the current detection resistor portion R by using the set resistor Rs and Rp, the error of the current upper limit value, the initial It is shown that the current upper limit value i max is “2.22” [%]. The value of this error is larger in absolute value than “−0.94” [%] described above. That is, in the current detection circuit of FIG. 1, when the current upper limit value i max is set to “1 mA”, the error is minimized by selecting the thermistor Rt having the nominal resistance value “2200.0” [Ω]. It can be seen from the table of FIG.

図5の表を参照すると、提示された電流上限値imax の範囲内で、誤差の絶対値が最大でも0.94[%]である。つまり、図1の電流制限回路10では、電流上限値imax が1〜22mAの範囲において、電流上限値の温度依存性を、−20〜+70[℃]の範囲で±1%程度にできることが、図5の表から分かる。 Referring to the table of FIG. 5, the absolute value of the error is 0.94 [%] at the maximum within the range of the presented current upper limit value i max . In other words, in the current limiting circuit 10 of FIG. 1, the temperature dependence of the current upper limit value can be set to about ± 1% in the range of −20 to +70 [° C.] when the current upper limit value i max is in the range of 1 to 22 mA. From the table in FIG.

ここで、参考のため、図6の表を提示する。この表は、図1とは異なる構成の電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の設定結果例である。
図6の設定結果例は、電流検出抵抗部Riを、図12に示した過熱保護回路における抵抗ユニット32と同様の構成(サーミスタRtと抵抗Rpとの並列接続に抵抗Rsを直列接続した構成)とした場合におけるものである。なお、この場合におけるサーミスタRtの選択、並びに抵抗Rp及びRsの設定は、図1の回路と同様にしてサーミスタRtの公称抵抗値の選択条件式並びに抵抗Rp及びRsの抵抗値の導出式を導いて行ったものである。
Here, the table of FIG. 6 is presented for reference. This table is an example of setting results of characteristic values for the components of the current detection resistor Ri having a configuration different from that in FIG.
In the setting result example of FIG. 6, the current detection resistor Ri is configured similarly to the resistor unit 32 in the overheat protection circuit shown in FIG. 12 (configuration in which a resistor Rs is connected in series to a parallel connection of a thermistor Rt and a resistor Rp). It is a case. In this case, the selection of the thermistor Rt and the setting of the resistors Rp and Rs are derived in the same manner as in the circuit of FIG. 1 using the selection condition equation for the nominal resistance value of the thermistor Rt and the derivation equation for the resistance values of the resistors Rp and Rs. It was done.

この図6の表の見方は、図5の表の見方と同様である。この図6を参照すると、電流検出抵抗部Riを上述のように構成した電流制限回路10では、電流上限値imax が10mAとする場合において、電流上限値の温度依存性を、−20〜+70[℃]の範囲で±6.30%までにしかすることができていない。このことから、電流検出抵抗部Riの構成を図1のように構成した電流制限回路10では、その電流上限値の温度依存性が、顕著に低下していることが分かる。 The way of viewing the table of FIG. 6 is the same as the way of viewing the table of FIG. Referring to FIG. 6, in the current limiting circuit 10 in which the current detection resistor Ri is configured as described above, when the current upper limit value i max is 10 mA, the temperature dependence of the current upper limit value is −20 to +70. In the range of [° C.], only 6.30% can be achieved. From this, it can be seen that in the current limiting circuit 10 in which the configuration of the current detection resistor Ri is configured as shown in FIG. 1, the temperature dependence of the current upper limit value is significantly reduced.

なお、図1の電流制限回路10における電流検出抵抗部RiのサーミスタRtを、図7に示すように、公称抵抗値が互いに異なる複数(図7では2個)のサーミスタRt1及びRt2の直列接続により構成するようにしてもよい。   Note that the thermistor Rt of the current detection resistor Ri in the current limiting circuit 10 of FIG. 1 is formed by connecting a plurality of (two in FIG. 7) thermistors Rt1 and Rt2 having different nominal resistance values as shown in FIG. You may make it comprise.

前述したように、入手の容易なサーミスタの多くは、公称抵抗値が、標準数列におけるE6系列で揃えられている。このため、1個のみのサーミスタRtの選択では、電流上限値imax の誤差を低減させきれない場合がある。これに対し、図7のように電流検出抵抗部Riを構成するようにすると、より適切なサーミスタの抵抗値の選択が可能になるので、電流上限値imax の誤差を更に低減させることができるようになる。 As described above, in many of the thermistors that are readily available, the nominal resistance values are aligned in the E6 series in the standard number sequence. For this reason, the selection of only one thermistor Rt may not be able to reduce the error of the current upper limit value i max . On the other hand, when the current detection resistor Ri is configured as shown in FIG. 7, it is possible to select a more appropriate resistance value of the thermistor, so that the error of the current upper limit value i max can be further reduced. It becomes like this.

ここで図8の表を提示する。この表は、図7のように構成した電流検出抵抗部Riの構成部品に対する特性値の設定結果例である。
この図8の表の見方は、図5の表の見方と同様である。
Here, the table of FIG. 8 is presented. This table is an example of the result of setting the characteristic values for the components of the current detection resistor Ri configured as shown in FIG.
The way of viewing the table of FIG. 8 is the same as the way of viewing the table of FIG.

図8の表において、一例として、「理論値(1mA)」の列を参照する。
この列の左側には、公称抵抗値2200.0[Ω]のサーミスタRt1と公称抵抗値220.0[Ω]のサーミスタRt2とを選択して直列接続した場合(合成抵抗値が「2420.0」[Ω]の場合)を提示している。この場合、抵抗Rs及びRpの抵抗値rs 及びrp がそれぞれ「797.5」[Ω]及び「661.8」[Ω]に設定されることが示されている。そして、この選択されたサーミスタRtと、算出したrs 及びrp に抵抗値が設定された抵抗Rs及びRpとを用いて電流検出抵抗部Rを構成すると、電流上限値の誤差が、当初に定めた電流上限値imax に対し「−0.20」[%]となることが示されている。
In the table of FIG. 8, the column of “theoretical value (1 mA)” is referred to as an example.
On the left side of this column, a thermistor Rt1 having a nominal resistance value of 2200.0 [Ω] and a thermistor Rt2 having a nominal resistance value of 220.0 [Ω] are selected and connected in series (the combined resistance value is “2420.0”). “[Ω]”). In this case, the resistance value r s and r p of the resistor Rs and Rp are shown to be set to the respective "797.5" [Omega] and "661.8" [Omega]. Then, a the selected thermistor Rt, the resistance value of the calculated r s and r p are forming the current detection resistor portion R by using the set resistor Rs and Rp, the error of the current upper limit value, the initial It is shown that the current upper limit value i max is “−0.20” [%].

一方、この列の右側には、公称抵抗値2200.0[Ω]のサーミスタRt1と公称抵抗値330.0[Ω]のサーミスタRt2とを選択して直列接続した場合(合成抵抗値が「2530.0」[Ω]の場合)を提示している。この場合、抵抗Rs及びRpの抵抗値rs 及びrp がそれぞれ「774.2」[Ω]及び「661.0」[Ω]に設定されることが示されている。そして、この選択されたサーミスタRtと、算出したrs 及びrp に抵抗値が設定された抵抗Rs及びRpとを用いて電流検出抵抗部Rを構成すると、電流上限値の誤差が、当初に定めた電流上限値imax に対し「0.15」[%]となることが示されている。従って、図1の電流検出回路において、電流上限値imax を「1mA」とする場合には、公称抵抗値2200.0[Ω]と330.0[Ω]とのサーミスタを直列接続して構成すると、誤差を最小にできることが、図8の表より判明する。 On the other hand, the thermistor Rt1 having a nominal resistance value of 2200.0 [Ω] and the thermistor Rt2 having a nominal resistance value of 330.0 [Ω] are selected and connected in series on the right side of this column (the combined resistance value is “2530”). .0 ”[Ω]). In this case, the resistance values r s and r p of the resistors Rs and Rp are set to “774.2” [Ω] and “661.0” [Ω], respectively. Then, a the selected thermistor Rt, the resistance value of the calculated r s and r p are forming the current detection resistor portion R by using the set resistor Rs and Rp, the error of the current upper limit value, the initial It is shown that the current upper limit value i max is “0.15” [%]. Therefore, in the current detection circuit of FIG. 1, when the current upper limit value i max is set to “1 mA”, a thermistor having a nominal resistance value of 2200.0 [Ω] and 330.0 [Ω] is connected in series. Then, it can be seen from the table of FIG. 8 that the error can be minimized.

この図8の表を図5の表と対比すると分かるように、電流検出抵抗部Riを図7のように構成することで、表に提示した全ての電流上限値imax において、電流上限値の誤差が、図1の構成の電流検出抵抗部Riを使用する場合から改善している。また、電流検出抵抗部Riを図7のように構成すると、電流上限値imax が1〜22mAの範囲において、電流上限値の温度依存性を、−20〜+70[℃]の範囲で±0.3%程度に留められることが、図8の表から分かる。 As can be seen by comparing the table of FIG. 8 with the table of FIG. 5, by configuring the current detection resistor Ri as shown in FIG. 7, the current upper limit value of all current upper limit values i max presented in the table is The error is improved from the case where the current detection resistor Ri having the configuration of FIG. 1 is used. When the current detection resistor Ri is configured as shown in FIG. 7, the temperature dependence of the current upper limit value is ± 0 in the range of −20 to +70 [° C.] when the current upper limit value i max is in the range of 1 to 22 mA. It can be seen from the table in FIG.

次に図9について説明する。図9は、図1の電流制限回路10を用いた電子機器の構成例である。
この電子機器100は、電流制限回路10(電流検出抵抗部Riは図7の構成でもよい)、電池11、MPU12、ブザー13、発光ダイオード14、抵抗15、並びにスイッチ16a及び16bを有して構成されている。
Next, FIG. 9 will be described. FIG. 9 is a configuration example of an electronic device using the current limiting circuit 10 of FIG.
The electronic device 100 includes a current limiting circuit 10 (the current detection resistor Ri may have the configuration shown in FIG. 7), a battery 11, an MPU 12, a buzzer 13, a light emitting diode 14, a resistor 15, and switches 16a and 16b. Has been.

電池11は、電流制限回路10の入力端子1に接続されている。
ブザー13は負荷のひとつであり、スイッチ16aが閉じられると、電流制限回路10の出力端子2から電力の供給を受けて動作し、音を発する。
The battery 11 is connected to the input terminal 1 of the current limiting circuit 10.
The buzzer 13 is one of the loads. When the switch 16a is closed, the buzzer 13 operates by receiving power from the output terminal 2 of the current limiting circuit 10 and emits a sound.

発光ダイオード14も負荷のひとつであり、スイッチ16bが閉じられると、電流制限回路10の出力端子2から電力の供給を受けて動作し、光を発する。
抵抗15は、発光ダイオード14を流れる電流の大きさを決定する。
The light-emitting diode 14 is also one of the loads. When the switch 16b is closed, the light-emitting diode 14 operates by receiving power from the output terminal 2 of the current limiting circuit 10, and emits light.
The resistor 15 determines the magnitude of the current flowing through the light emitting diode 14.

MPU(マイクロプロセッサユニット)12は、この電子機器100全体の動作を制御する制御部である。このMPU12は、電力の供給を電池11から直接(すなわち、電流制限回路10を経由することなく)受けて動作してスイッチ16a及び16bの開閉を制御することで、ブザー13及び発光ダイオード14の駆動制御を行う。   The MPU (microprocessor unit) 12 is a control unit that controls the operation of the entire electronic device 100. The MPU 12 operates by receiving power supply directly from the battery 11 (that is, without going through the current limiting circuit 10) and controls the opening and closing of the switches 16a and 16b, thereby driving the buzzer 13 and the light emitting diode 14. Take control.

図9の構成において、電流制限回路10が無い場合(ブザー13及び発光ダイオード14が電池11から直接電力の供給を受けて動作する場合)に、MPU12がスイッチ16a及び16bを閉じてブザー13及び発光ダイオード14を駆動させた場合を考える。この場合、ブザー13及び発光ダイオード14に流れる電流と電池11の内部抵抗とにより、電池11は電圧降下を起こす。このときに、電池11の内部抵抗が高く、出力電圧がMPU12の動作に必要な値を下回ってしまうとMPU12が正常な制御動作を行えなくなってしまうことがある。   In the configuration of FIG. 9, when there is no current limiting circuit 10 (when the buzzer 13 and the light-emitting diode 14 operate by receiving power directly from the battery 11), the MPU 12 closes the switches 16a and 16b and the buzzer 13 and the light-emission. Consider the case where the diode 14 is driven. In this case, the battery 11 causes a voltage drop due to the current flowing through the buzzer 13 and the light emitting diode 14 and the internal resistance of the battery 11. At this time, if the internal resistance of the battery 11 is high and the output voltage falls below a value necessary for the operation of the MPU 12, the MPU 12 may not be able to perform a normal control operation.

これに対し、図9の構成の電子機器100では、電流制限回路10がブザー13及び発光ダイオード14に流れる電流を所定値以下に制限することができる。従って、電流制限回路10における電流上限値imax の設定を、MPU12の動作に必要な値を下回らない値としておくことで、ブザー13及び発光ダイオード14を駆動させても、MPU12を正常に制御動作させることができるようになる。 On the other hand, in the electronic device 100 configured as shown in FIG. 9, the current limiting circuit 10 can limit the current flowing through the buzzer 13 and the light emitting diode 14 to a predetermined value or less. Therefore, by setting the current upper limit value i max in the current limiting circuit 10 to a value that does not fall below the value necessary for the operation of the MPU 12, the MPU 12 can be controlled normally even if the buzzer 13 and the light emitting diode 14 are driven. To be able to.

1 入力端子
2 出力端子
3 接地端子
10 電流制限回路
11 電池
12 MPU
13 ブザー
14 発光ダイオード
15 抵抗
16a、16b、SW31 スイッチ
31 抵抗モジュール
32 抵抗ユニット
E31 電源
OP21 オペアンプ
R11、R21 電流検出抵抗
R12、R22、Rb バイアス電流供給抵抗
RL31 負荷
Ri 電流検出抵抗部
R31、R32、R33、R34、Rp、Rs 抵抗
R35、Rt、Rt1、Rt2 サーミスタ
TR1、TR2、TR11、TR12、TR21、TR31 トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2 Output terminal 3 Ground terminal 10 Current limiting circuit 11 Battery 12 MPU
13 Buzzer 14 Light emitting diode 15 Resistor 16a, 16b, SW31 Switch 31 Resistor module 32 Resistor unit E31 Power supply OP21 Operational amplifier R11, R21 Current detection resistor R12, R22, Rb Bias current supply resistor RL31 Load Ri Current detection resistor R31, R32, R33 , R34, Rp, Rs Resistance R35, Rt, Rt1, Rt2 Thermistors TR1, TR2, TR11, TR12, TR21, TR31 Transistors

Claims (5)

どちらもバイポーラトランジスタである、第一トランジスタ及び第二トランジスタを有しており、
該第一トランジスタは、エミッタが該第二トランジスタのベースに接続されており、コレクタが回路出力端子に接続されており、ベースが該第二トランジスタのコレクタに接続されており、
該第二トランジスタは、エミッタが回路入力端子に接続されており、コレクタが該第一トランジスタのベースに接続されており、ベースが該第一トランジスタのエミッタに接続されており、
該第一トランジスタのベースと該第二トランジスタのコレクタとの節点と、回路接地端子との間に挿入されているバイアス電流供給抵抗、及び
該回路入力端子と該第二トランジスタのエミッタとの節点と、該第一トランジスタのエミッタと該第二トランジスタのベースとの節点との間に挿入されており、サーミスタと第一抵抗との直列接続に第二抵抗を並列接続して構成されており、該回路出力端子から出力される電流を検出する電流検出抵抗部、
を更に有することを特徴とする電流制限回路。
Both have bipolar transistors, a first transistor and a second transistor,
The first transistor has an emitter connected to the base of the second transistor, a collector connected to a circuit output terminal, and a base connected to the collector of the second transistor;
The second transistor has an emitter connected to the circuit input terminal, a collector connected to the base of the first transistor, a base connected to the emitter of the first transistor,
A bias current supply resistor inserted between a node between the base of the first transistor and the collector of the second transistor and a circuit ground terminal; and a node between the circuit input terminal and the emitter of the second transistor; , Inserted between the node of the emitter of the first transistor and the base of the second transistor, and is configured by connecting a second resistor in parallel to a series connection of the thermistor and the first resistor , current detecting resistor section that detect the current output from the circuit output terminal,
And a current limiting circuit.
請求項1に記載の電流制限回路において、
該回路出力端子から出力させる電流の上限値をimax とし、
該サーミスタの公称抵抗値をrt とし、
該電流制限回路の使用が許容される下限の温度での該サーミスタの抵抗値をα×rt と表し、
該電流制限回路の使用が許容される上限の温度での該サーミスタの抵抗値をβ×rt と表し、
該第二トランジスタの該下限の温度でのベース・エミッタ間導通閾値電圧をVth2_low とし、
該第二トランジスタの該上限の温度でのベース・エミッタ間導通閾値電圧をVth2_highとしたときに、
該公称抵抗値rt が、
を満たしていることを特徴とする電流制限回路。
The current limiting circuit according to claim 1,
The upper limit value of the current output from the circuit output terminal is i max ,
Let the nominal resistance of the thermistor be r t ,
The resistance value of the thermistor at temperature lower limit use of the current limiting circuit is permitted expressed as α × r t,
The resistance value of the thermistor at a temperature below which use of the current limiting circuit is allowed represents a β × r t,
The base-emitter conduction threshold voltage at the lower limit temperature of the second transistor is V th2_low ,
When the base-emitter conduction threshold voltage at the upper limit temperature of the second transistor is V th2_high ,
The nominal resistance value r t is
A current limiting circuit characterized by satisfying
該第一抵抗の抵抗値rs 及び該第二抵抗の抵抗値rp が、
但し、
の関係をそれぞれ有していることを特徴とする請求項2に記載の電流制限回路。
The resistance value r s of the first resistor and the resistance value r p of the second resistor are
However,
The current limiting circuit according to claim 2, wherein:
該サーミスタが、公称抵抗値の異なる複数のサーミスタの直列接続により構成されていることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の電流制限回路。   4. The current limiting circuit according to claim 1, wherein the thermistor is constituted by a series connection of a plurality of thermistors having different nominal resistance values. 5. 請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の電流制限回路と、
該電流制限回路の回路入力端子に接続されている電池と、
該電流制限回路の回路出力端子から電力の供給を受ける負荷と、
電力の供給を該電池から受けて動作し、該負荷の駆動を制御するマイクロプロセッサと、
を有することを特徴とする電子機器。
A current limiting circuit according to any one of claims 1 to 4;
A battery connected to the circuit input terminal of the current limiting circuit;
A load receiving power supply from a circuit output terminal of the current limiting circuit;
A microprocessor that receives power from the battery and operates to control driving of the load;
An electronic device comprising:
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