JPH0262052B2 - - Google Patents
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- JPH0262052B2 JPH0262052B2 JP58205668A JP20566883A JPH0262052B2 JP H0262052 B2 JPH0262052 B2 JP H0262052B2 JP 58205668 A JP58205668 A JP 58205668A JP 20566883 A JP20566883 A JP 20566883A JP H0262052 B2 JPH0262052 B2 JP H0262052B2
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- Japan
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- circuit
- terminal
- resistor
- current
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電子スイツチたとえば近接スイツチ
の過電流検出回路に関するものである。
の過電流検出回路に関するものである。
従来この種の過電流検出回路は第１図および第
２図に示すように出力トランジスタTr1のエミツ
タにエミツタ抵抗R1を挿入し、この両端の電圧
Vr1を過電流検出用のトランジスタTr2によつて
検出し、これにより過電流を検出するのがもつと
も簡単な方法であり、かつひじように多くの用途
に使用されている。この方法は簡単に実現しうる
反面ON時の出力端子残り電圧がひじように大き
くなつてしまう欠点を有していた。すなわちトラ
ンジスタTr1のON時残り電圧Vonは出力電流値
とトランジスタTr1の出力電流容量によるが、今
仮にVonをVon＝0.2〔Ｖ〕、出力電流It＝150〔ｍ
Ａ〕とし、これに過電流検出回路を含め200〔ｍ
Ａ〕以上の電流が流れたとき、これを過電流とす
る。そしてトランジスタTr2のベース−エミツタ
間電圧Vbeが0.7〔Ｖ〕以上を検出されるとエミツ
タ抵抗R1の値は R1＝0.7〔Ｖ〕／0.2〔Ｖ〕＝3.5〔Ω〕 となる。また出力電流It＝150〔ｍＡ〕の時のエミ
ツタ抵抗R1の両端の電圧Vr1は Vr1＝3.5×0.15≒0.525〔Ｖ〕 となり、したがつてトランジスタTr1とエミツタ
抵抗R1の直列回路の電圧Vxは Vx＝Von＋Vr1＝0.2＋0.525＝0.725〔Ｖ〕 となる。このように過電流検出回路が挿入された
ことにより、電子スイツチとしてのON時出力残
り電圧は３倍以上となり、計算式から明らかなよ
うに出力トランジスタTr1の出力電力容量を大き
くして、そのON時出力残り電圧Vonをいくら小
さくしても過電流検出回路を含めたON時出力残
り電圧はほとんど低下しないという欠点があつ
た。
２図に示すように出力トランジスタTr1のエミツ
タにエミツタ抵抗R1を挿入し、この両端の電圧
Vr1を過電流検出用のトランジスタTr2によつて
検出し、これにより過電流を検出するのがもつと
も簡単な方法であり、かつひじように多くの用途
に使用されている。この方法は簡単に実現しうる
反面ON時の出力端子残り電圧がひじように大き
くなつてしまう欠点を有していた。すなわちトラ
ンジスタTr1のON時残り電圧Vonは出力電流値
とトランジスタTr1の出力電流容量によるが、今
仮にVonをVon＝0.2〔Ｖ〕、出力電流It＝150〔ｍ
Ａ〕とし、これに過電流検出回路を含め200〔ｍ
Ａ〕以上の電流が流れたとき、これを過電流とす
る。そしてトランジスタTr2のベース−エミツタ
間電圧Vbeが0.7〔Ｖ〕以上を検出されるとエミツ
タ抵抗R1の値は R1＝0.7〔Ｖ〕／0.2〔Ｖ〕＝3.5〔Ω〕 となる。また出力電流It＝150〔ｍＡ〕の時のエミ
ツタ抵抗R1の両端の電圧Vr1は Vr1＝3.5×0.15≒0.525〔Ｖ〕 となり、したがつてトランジスタTr1とエミツタ
抵抗R1の直列回路の電圧Vxは Vx＝Von＋Vr1＝0.2＋0.525＝0.725〔Ｖ〕 となる。このように過電流検出回路が挿入された
ことにより、電子スイツチとしてのON時出力残
り電圧は３倍以上となり、計算式から明らかなよ
うに出力トランジスタTr1の出力電力容量を大き
くして、そのON時出力残り電圧Vonをいくら小
さくしても過電流検出回路を含めたON時出力残
り電圧はほとんど低下しないという欠点があつ
た。
また従来の過電流検出回路においてはトランジ
スタTr1のベース−エミツタ間電圧が過電流検出
電圧であつたために大きな負の温度係数を有して
いた。
スタTr1のベース−エミツタ間電圧が過電流検出
電圧であつたために大きな負の温度係数を有して
いた。
この発明はこのような従来の欠点を解消しよう
とするもので、この発明の第１の目的はトランジ
スタのベース−エミツタ間電圧により過電流を検
出するものに比し、検出電圧を小さくし、これに
よつて電子スイツチの過電流検出用抵抗を小さく
し、いきおい電子スイツチとしてのON時残り電
圧を小さくしようとするものである。
とするもので、この発明の第１の目的はトランジ
スタのベース−エミツタ間電圧により過電流を検
出するものに比し、検出電圧を小さくし、これに
よつて電子スイツチの過電流検出用抵抗を小さく
し、いきおい電子スイツチとしてのON時残り電
圧を小さくしようとするものである。
またこの発明の第２の目的は同一の過電流検出
回路によりカレントシンクおよびカレントソース
両出力形式の過電流を検出しうるようにするもの
である。
回路によりカレントシンクおよびカレントソース
両出力形式の過電流を検出しうるようにするもの
である。
以下図によつてこの発明の一実施例について説
明する。
明する。
第３図はこの発明における過電流検出回路を近
接スイツチに適用したばあいの回路図で、この近
接スイツチ１０は近接センサ用IC回路１と、こ
のIC回路の出力電流容量を補うための電流スイ
ツチング素子２６たとえば出力トランジスタとで
構成される。そしてそのIC回路１は内部に発振
回路２、コンパレータ３、積分回路４、コンパレ
ータ５、出力回路６、定電源回路７、電源リセツ
ト回路８、出力コントローラ１４および過電流検
出回路１６を有しており、出力回路６、電源リセ
ツト回路８および出力コントローラ１４により電
子スイツチコントローラ１７が構成される。また
検出コイルL1、共振コンデンサC1、感度調整用
可変抵抗R22、側路コンデンサC23、積分コンデン
サC24、電源リセツト用コンデンサC25および負荷
９などが外付けされる。
接スイツチに適用したばあいの回路図で、この近
接スイツチ１０は近接センサ用IC回路１と、こ
のIC回路の出力電流容量を補うための電流スイ
ツチング素子２６たとえば出力トランジスタとで
構成される。そしてそのIC回路１は内部に発振
回路２、コンパレータ３、積分回路４、コンパレ
ータ５、出力回路６、定電源回路７、電源リセツ
ト回路８、出力コントローラ１４および過電流検
出回路１６を有しており、出力回路６、電源リセ
ツト回路８および出力コントローラ１４により電
子スイツチコントローラ１７が構成される。また
検出コイルL1、共振コンデンサC1、感度調整用
可変抵抗R22、側路コンデンサC23、積分コンデン
サC24、電源リセツト用コンデンサC25および負荷
９などが外付けされる。
したがつて検出コイルL1に対して金属体が接
近または離間することにより発振回路２が発振を
開始または停止し、出力回路６より論理Ｌまたは
Ｈの出力が得られる。
近または離間することにより発振回路２が発振を
開始または停止し、出力回路６より論理Ｌまたは
Ｈの出力が得られる。
そして後述する過電流検出回路１６は電流スイ
ツチング素子２６と出力コントローラ１７との間
に設けられている。
ツチング素子２６と出力コントローラ１７との間
に設けられている。
第４図はこの発明の要部を示す回路図で、基本
的に４個のトランジスタすなわち第１のトランジ
スタ２２、第２のトランジスタ２３、第３のトラ
ンジスタ２４および第４のトランジスタ２５と、
抵抗３２，３４と、電流源２０と、トランジスタ
２１とからなるブロツクにより過電流検出回路１
６が構成される。ダイオード２７と抵抗３５によ
り過電圧保護回路１８が構成され、ノード４１に
大きな電圧が加わつたばあいに過電流検出回路１
６を保護する。この過電圧保護回路はカレントシ
ンク用のものであるが、ダイオード２８および抵
抗３６で構成される回路はカレントソース用の過
電圧保護回路である。１９は電源である。なお電
流スイツチング素子２６は負荷９に流れる電流を
制御するものでたとえばトランジスタにより構成
される。各トランジスタ２４，２５と各抵抗３
２，３４との接続点には接続端子ｂ，ｄが引出さ
れ、トランジスタ２４と２５との接続点に信号出
力端子Ｇが設けられ、この出力端子はさらに電流
スイツチング素子２６を制御するコントローラ１
７の入力端に接続され、これによつてコントロー
ラ１７の出力状態を制御するようにされている。
なお第４図において過電流検出回路１６および過
電圧保護回路１８がIC化される。
的に４個のトランジスタすなわち第１のトランジ
スタ２２、第２のトランジスタ２３、第３のトラ
ンジスタ２４および第４のトランジスタ２５と、
抵抗３２，３４と、電流源２０と、トランジスタ
２１とからなるブロツクにより過電流検出回路１
６が構成される。ダイオード２７と抵抗３５によ
り過電圧保護回路１８が構成され、ノード４１に
大きな電圧が加わつたばあいに過電流検出回路１
６を保護する。この過電圧保護回路はカレントシ
ンク用のものであるが、ダイオード２８および抵
抗３６で構成される回路はカレントソース用の過
電圧保護回路である。１９は電源である。なお電
流スイツチング素子２６は負荷９に流れる電流を
制御するものでたとえばトランジスタにより構成
される。各トランジスタ２４，２５と各抵抗３
２，３４との接続点には接続端子ｂ，ｄが引出さ
れ、トランジスタ２４と２５との接続点に信号出
力端子Ｇが設けられ、この出力端子はさらに電流
スイツチング素子２６を制御するコントローラ１
７の入力端に接続され、これによつてコントロー
ラ１７の出力状態を制御するようにされている。
なお第４図において過電流検出回路１６および過
電圧保護回路１８がIC化される。
今、第４図において電流源２０からの電流I0を
I0＝５〔μA〕、抵抗３２，３４の抵抗値R32，R34
をR32＝R34＝10〔ＫΩ〕とするとノード４１およ
び４２の電圧V41およびV42が過電流検出電圧と
なりその値はV41＝V42＝I0×R32＝I0×R34＝５×
10＝50〔ｍＶ〕となる。なぜならばノード４１，
４２ともにオープンのばあい、トランジスタ２４
と２５がバランスしており、出力ノード４６は臨
界状態にある。
I0＝５〔μA〕、抵抗３２，３４の抵抗値R32，R34
をR32＝R34＝10〔ＫΩ〕とするとノード４１およ
び４２の電圧V41およびV42が過電流検出電圧と
なりその値はV41＝V42＝I0×R32＝I0×R34＝５×
10＝50〔ｍＶ〕となる。なぜならばノード４１，
４２ともにオープンのばあい、トランジスタ２４
と２５がバランスしており、出力ノード４６は臨
界状態にある。
今、ノード４１が出力電流検出用抵抗R1に接
続されたばあい、この抵抗の両端に発生する電圧
が50〔ｍＡ〕より小さいと、抵抗３５を通じノー
ド４１から抵抗R1の方へ電流が流れ出し、この
ため抵抗３２に流れる電流が少し、トランジスタ
２５のエミツタ電圧が下がり、トランジスタ２４
と２５のバランスがくずれ、ノード４６の電位は
Ｌとなる。このとき電子スイツチコントローラ１
７の出力はたとえばＨとなり、電流スイツチング
素子２６はオン状態にある。
続されたばあい、この抵抗の両端に発生する電圧
が50〔ｍＡ〕より小さいと、抵抗３５を通じノー
ド４１から抵抗R1の方へ電流が流れ出し、この
ため抵抗３２に流れる電流が少し、トランジスタ
２５のエミツタ電圧が下がり、トランジスタ２４
と２５のバランスがくずれ、ノード４６の電位は
Ｌとなる。このとき電子スイツチコントローラ１
７の出力はたとえばＨとなり、電流スイツチング
素子２６はオン状態にある。
また何らかの原因で電流スイツチング素子２６
に流れる電流が所定の値を越えると抵抗R1の両
端に生じる電圧が50〔ｍＡ〕を越え、ノード４６
の電圧はＨとなる。このとき電子スイツチコント
ローラ１７の出力はたとえばＬとなり、電流スイ
ツチング素子２６は実質的にオフ状態となる。こ
のため抵抗R1に流れる電流は減少し、いきおい
ノード４１の電位が下り、ノード４６の電位も下
る。やがてノード４６の電位がＬに反転すると電
子スイツチコントローラ１７の出力はＨとなり、
電流スイツチング素子２６はオンとなる。
に流れる電流が所定の値を越えると抵抗R1の両
端に生じる電圧が50〔ｍＡ〕を越え、ノード４６
の電圧はＨとなる。このとき電子スイツチコント
ローラ１７の出力はたとえばＬとなり、電流スイ
ツチング素子２６は実質的にオフ状態となる。こ
のため抵抗R1に流れる電流は減少し、いきおい
ノード４１の電位が下り、ノード４６の電位も下
る。やがてノード４６の電位がＬに反転すると電
子スイツチコントローラ１７の出力はＨとなり、
電流スイツチング素子２６はオンとなる。
さらに抵抗R1の電圧が50〔ｍＡ〕のときは抵抗
３５には電流が流れず、これがスレツシユホール
ド電圧となる。
３５には電流が流れず、これがスレツシユホール
ド電圧となる。
このように抵抗R1の両端に生じる電圧が50〔ｍ
Ｖ〕を越えたとき、過電流検出回路１６がその点
を検出する。
Ｖ〕を越えたとき、過電流検出回路１６がその点
を検出する。
以上の説明はカレントシンクの出力形式の例で
あるが、カレントソースの出力形式のばあいにも
ノード４６は過電流検出時にＨとなる。カレント
ソースの出力形式の例を第５図に示す。この図に
おいては外部接続用端子ｄが使用される。
あるが、カレントソースの出力形式のばあいにも
ノード４６は過電流検出時にＨとなる。カレント
ソースの出力形式の例を第５図に示す。この図に
おいては外部接続用端子ｄが使用される。
また第６図に示すものは第５図と同様にカレン
トソースの出力形式の回路であるが、第５図に示
す回路と異なる点は電流スイツチング素子２６を
PNP形トランジスタにより構成したことである。
トソースの出力形式の回路であるが、第５図に示
す回路と異なる点は電流スイツチング素子２６を
PNP形トランジスタにより構成したことである。
なお第７図はカレントミラー回路の変形例を示
すもので同図ａに対して同図ｂおよびｃに示す変
形例がよく知られている。
すもので同図ａに対して同図ｂおよびｃに示す変
形例がよく知られている。
第４図において検出電圧を500〔ｍＶ〕とし、過
電流を200〔ｍＡ〕とすると抵抗R1は R1＝50ｍＶ／200ｍＡ＝0.25〔Ω〕 となり、したがつて出力電流It＝150〔ｍＡ〕にお
ける出力端子におけるON時残り電圧Vxは Vx＝Von＋Vr1＝0.2＋0.25×0.15 ＝0.2＋0.0375＝0.2375〔Ｖ〕 となり、従来のものに比し大きな改善が見られ
る。
電流を200〔ｍＡ〕とすると抵抗R1は R1＝50ｍＶ／200ｍＡ＝0.25〔Ω〕 となり、したがつて出力電流It＝150〔ｍＡ〕にお
ける出力端子におけるON時残り電圧Vxは Vx＝Von＋Vr1＝0.2＋0.25×0.15 ＝0.2＋0.0375＝0.2375〔Ｖ〕 となり、従来のものに比し大きな改善が見られ
る。
この計算例から明らかなように従来例ではトラ
ンジスタTr1のON時残り電圧Vonに比し抵抗R1
の両端電圧Vr1がかなり大きかつたが、この発明
によれば抵抗R1の両端電圧Vr1の方が電流スイツ
チング素子２６のON時残り電圧Vonに比しかな
り小さくなり、したがつてON時残り電圧Vonを
小さくするように容量の大きなトランジスタを使
用すればさらに出力端子ON時残り電圧Vxを小
さくすることも可能である。
ンジスタTr1のON時残り電圧Vonに比し抵抗R1
の両端電圧Vr1がかなり大きかつたが、この発明
によれば抵抗R1の両端電圧Vr1の方が電流スイツ
チング素子２６のON時残り電圧Vonに比しかな
り小さくなり、したがつてON時残り電圧Vonを
小さくするように容量の大きなトランジスタを使
用すればさらに出力端子ON時残り電圧Vxを小
さくすることも可能である。
第１図および第２図は従来の過電流検出回路を
示す回路図、第３図はこの発明における過電流検
出回路を近接スイツチに適用したばあいのブロツ
ク図、第４図はこの発明における過電流検出回路
の一実施例を示す回路図、第５図はこの発明の第
２の実施例を示す回路図、第６図はこの発明の第
３の実施例を示す回路図、第７図はカレントミラ
ー回路の変形例を示す回路図である。 １……IC回路、２……発振回路、３……コン
パレータ、４……積分回路、５……コンパレー
タ、６……出力回路、７……定電圧回路、８……
電源リセツト回路、９……負荷、１０……スイツ
チ、１４……出力コントローラ、L1……検出コ
イル、R22……可変抵抗、C1……共振コンデン
サ、C24……積分コンデンサ、C25……コンデン
サ、１６……過電流検出回路、１７……電子スイ
ツチコントローラ、１８……過電圧保護回路、１
９……電源、２０……電流源、２１〜２５……ト
ランジスタ、２６……電流スイツチング素子、２
７……ダイオード、２８……ダイオード、３２，
３４，３５……抵抗、R1……抵抗、４１，４２
……ノード、４６……出力ノード。
示す回路図、第３図はこの発明における過電流検
出回路を近接スイツチに適用したばあいのブロツ
ク図、第４図はこの発明における過電流検出回路
の一実施例を示す回路図、第５図はこの発明の第
２の実施例を示す回路図、第６図はこの発明の第
３の実施例を示す回路図、第７図はカレントミラ
ー回路の変形例を示す回路図である。 １……IC回路、２……発振回路、３……コン
パレータ、４……積分回路、５……コンパレー
タ、６……出力回路、７……定電圧回路、８……
電源リセツト回路、９……負荷、１０……スイツ
チ、１４……出力コントローラ、L1……検出コ
イル、R22……可変抵抗、C1……共振コンデン
サ、C24……積分コンデンサ、C25……コンデン
サ、１６……過電流検出回路、１７……電子スイ
ツチコントローラ、１８……過電圧保護回路、１
９……電源、２０……電流源、２１〜２５……ト
ランジスタ、２６……電流スイツチング素子、２
７……ダイオード、２８……ダイオード、３２，
３４，３５……抵抗、R1……抵抗、４１，４２
……ノード、４６……出力ノード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電源に対して負荷と、この負荷に流れる電流
を制御する電流スイツチング素子と、過電流検出
抵抗を順次直列に接続し、また電源の一方の端子
に対して第１のトランジスタのエミツタを抵抗を
介して接続し、かつそのコレクタを電流源を介し
て電源の他方の端子に接続し、また電源の一方の
端子に対して第２のトランジスタのエミツタを接
続し、かつ電源の他方の端子に対して第３のトラ
ンジスタのエミツタを接続し、さらに両トランジ
スタのコレクタをたがいに接続し、また電源の一
方の端子に対して第４のトランジスタのエミツタ
を抵抗を介して接続し、かつ電源の他方の端子に
対して第５のトランジスタのエミツタを抵抗を介
して接続し、さらに両トランジスタのコレクタを
たがいに接続し、上記第１のトランジスタ、第２
のトランジスタおよび第４のトランジスタを、ま
た上記第３のトランジスタと第５のトランジスタ
とを、それぞれカレントミラー回路を構成するよ
うに接続し、上記第４および第５のトランジスタ
と上記各抵抗との接続点から接続端子を引出し、
この端子を上記電流スイツチング素子と上記過電
流検出抵抗との接続点に選択的に接続するととも
に上記第４のトランジスタと上記第５のトランジ
スタとの接続点に信号出力端子を設け、この出力
端子を上記電流スイツチング素子を制御するコン
トローラの入力端に接続し、このコントローラの
出力状態を制御することを特徴とする電子スイツ
チの過電流検出回路。 ２ 上記各接続端子の中の１つと、上記過電流検
出抵抗と上記電流スイツチング素子との接続点間
に過電圧保護回路を接続した特許請求の範囲第１
項記載の電子スイツチの過電流検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205668A JPS6096921A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 電子スイツチの過電流検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205668A JPS6096921A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 電子スイツチの過電流検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096921A JPS6096921A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0262052B2 true JPH0262052B2 (ja) | 1990-12-21 |
Family
ID=16510710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58205668A Granted JPS6096921A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 電子スイツチの過電流検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096921A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03221673A (ja) * | 1990-01-24 | 1991-09-30 | Nippon Steel Corp | ボート用立体倉庫 |
| US8866143B2 (en) | 1999-04-12 | 2014-10-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP58205668A patent/JPS6096921A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03221673A (ja) * | 1990-01-24 | 1991-09-30 | Nippon Steel Corp | ボート用立体倉庫 |
| US8866143B2 (en) | 1999-04-12 | 2014-10-21 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6096921A (ja) | 1985-05-30 |
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| JPH0262052B2 (ja) | ||
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