JPH0434585Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、半導体素子、特にトランジスタに
よつて負荷が駆動制御される近接スイツチの出力
回路の保護に関する。

（従来の技術） 第４図は従来の近接スイツチの出力保護回路の
回路図である。図において、１は検出コイル、２
は発振回路とその回路の出力を増幅する増幅器と
を含んだ検出回路である。３０は出力回路で、検
出回路２の出力信号は抵抗Ｒ１を介してトランジ
スタＱ１のベースに供給される。この出力トラン
ジスタＱ１は負荷PLに直列に接続されて、電源
Ｅからの負荷PLへの電流供給を制御する。４０
は保護回路で、これは負荷PLの短絡等の故障か
ら出力回路３０を保護する回路で、トランジスタ
Ｑ２，Ｑ３、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びコンデン
サＣから構成されている。

以上の構成からなる出力保護回路において、検
出回路２からの検出信号は抵抗Ｒ１を介して出力
トランジスタＱ１のベースに供給される。この出
力トランジスタＱ１のコレクタには負荷PLが接
続されており、出力トランジスタＱ１のオン、オ
フにより負荷PLの駆動制御が行われる。

ここで、例えば負荷PLが短絡すると、抵抗Ｒ
３の両端の電圧が上昇し、これに伴つて出力トラ
ンジスタＱ１のベースの電位も上昇する。この出
力トランジスタＱ１のベース電位はトランジスタ
Ｑ２のベース電位と共通であるから、トランジス
タＱ２がオンし、トランジスタＱ２のベース→エ
ミツタの経路で電流が流れ、コンデンサＣが充電
される。そして、コンデンサＣの電位が上昇して
所定の電位に達すると、トランジスタＱ３がオン
し、そのコレクタ−エミツタ間に電流が流れてそ
の間に短絡状態になり、出力トランジスタＱ１に
はベース電流が供給されなくなり、検出信号は抵
抗Ｒ４を介してアースに流れるので、カツトオフ
状態になる。以上の動作により、負荷PLの短絡
によつて生じる過電流から出力トランジスタＱ１
を保護している。

（考案が解決しようとする問題点） 上記のような従来の近接スイツチの出力保護回
路において、負荷の短絡時のコンデンサＣ（Ａ点
における）の電位（充放電の状態）及びトランジ
スタＱ３の動作状態（オン・オフ）は第５図Ａ，
Ｂに示されるようなものとなる。

コンデンサＣの充電電流は、負荷PLの短絡時
に検出回路２からの検出信号が抵抗Ｒ１、トラン
ジスタＱ２ベース及びエミツタを介してのみ流れ
ており小さいので、コンデンサＣへの充電時間は
図示のように長時間を要していた。

しかし、負荷PLが短絡したときはできるだけ
早く出力トランジスタＱ１をカツトオフ状態にし
て、過電流が流れるのを防止することが必要であ
り、上記の回路では、出力トランジスタＱ１をカ
ツトオフの状態にするのに時間遅れが生じて過電
流が出力トランジスタＱ１に長時間流れてしま
い、充分な保護ができないという問題点があつ
た。

この考案は、かかる問題点を解決するためにな
されたものであり、上記のコンデンサの充電時間
を短縮して迅速な保護を可能にした出力回路の保
護装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案に係る出力回路の保護装置は、制御信
号の送出端側にコレクタが接続され、出力トラン
ジスタのベースにベースが接続された第１のトラ
ンジスタと、該第１のトランジスタのエミツタに
接続されたコンデンサとからなるコンデンサ充電
回路、出力トランジスタのエミツタ側に直列に接
続された一対の抵抗、及び前記コンデンサの一端
にベースが接続され、制御信号の送出端側又は出
力トランジスタのベースにコレクタが接続され、
更に、エミツタが前記一対の抵抗の接続点に接続
された第２のトランジスタを有するものである。

［作用］ この考案においては、負荷が短絡すると短絡電
流が出力トランジスタを通して流れる。短絡電流
が流れると出力トランジスタのエミツタ側に接続
された抵抗の両端電圧が上昇し、これにより出力
トランジスタのベース電位が上昇するので、第１
のトランジスタのベース電位も上昇してオンし、
第１のトランジスタのエミツタ電流がコンデンサ
に流れて充電する。コンデンサの電位が所定の値
に達すると、次に、第２のトランジスタがオンし
て出力トランジスタのベース、エミツタ間を短絡
する。従つて、出力トランジスタはオフになり、
出力トランジスタに流れる短絡電流はカツトオフ
される。

そして、コンデンサの放電が進んでその電位が
所定の電位以下になると、第２のトランジスタが
再びオフになつて出力トランジスタがオンして短
絡電流が流れるが、上記のコンデンサへの充電動
作が再び繰返されて出力トランジスタがオフにな
る。

以上のオン・オフ動作は負荷が短絡している間
繰返される。

（実施例） 第１図はこの考案の一実施例に係る近接スイツ
チの出力保護回路の回路図である。図において、
Ｍは被検出力物体、１は近接スイツチの検出回路
２の一部を構成する検出コイルである。検出回路
２の出力端Ｏは、抵抗Ｒ１を介して出力トランジ
スタＱ１のベースに接続されている。そして、こ
の出力トランジスタＱ１は負荷PLへの電流供給
を制御する。

３は出力保護回路であり、その中の発光ダイオ
ード４は検出回路２の出力端Ｏと出力トランジス
タＱ１のベースとの間に直列に接続されている。
発光ダイオード４は正常動作時においては、検出
回路２が被検出物体Ｍを検出した時発光表示す
る。また、トランジスタＱ２のベースは発光ダイ
オード４のカソード側に接続され、そのエミツタ
は、コンデンサＣを介して回路アースに接続され
ると共に、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ３の
ベースに接続されている。更に、そのコレクタ
は、検出回路２の出力端Ｏに接続されている。ト
ランジスタＱ３のコレクタは、抵抗Ｒ１と発光ダ
イオード４の接続点に接続されている。また、そ
のエミツタは、出力トランジスタＱ１のエミツタ
と回路アース間に直列に接続された抵抗Ｒ３とＲ
４との接続点に接続されている。

次に、上記の構成からなる実施例の動作につい
て説明する。

まず、検出回路２は被検出物体Ｍの有無に応じ
て、論理レベル「１」又は「０」を出力するので
各々論理レベル毎にその動作を説明する。

(1) 検出力回路２の出力が「０」の場合； この場合は、抵抗Ｒ１へは電流が流れず、出力
トランジスタＱ１のベースへも電流が流れない。
このため、出力トランジスタＱ１はオフ状態とな
り、負荷PLには電流は流れない。

(2) 検出回路２の出力が「１」で、負荷に流れる
電流が定格電流の場合； この場合は、検出信号は検出回路２の出力端Ｏ
から抵抗Ｒ１及び発光ダイオード４を介し出力ト
ランジスタＱ１にベース電流が流れる。これによ
り、発光ダイオード４が点灯すると共に出力トラ
ンジスタＱ１がオンとなり、負荷PLが駆動され
る。この状態において、抵抗Ｒ３は定格電流が流
れたときのその両端電圧（以下VR3）が、出力
トランジスタＱ１のベース・エミツタ電圧（以下
V_BE1という）より低い電圧になるようにその定数
が設定されているものとする。

従つて、出力トランジスタＱ１のV_BE1と抵抗Ｒ
３のV_R3の電圧との和（以下e1という）は、トラ
ンジスタＱ２，Ｑ３のベース・エミツタ電圧
VBE2，VBE3の和の電圧（以下２・VBE）より
小さい値となる。

ここで、トランジスタＱ３のコレクタ・エミツ
タ間の電圧はe1であり、トランジスタＱ３のベー
スに電流が流れるためには、e1が２・V_BEより高
い電圧（e1＞２・V_BE）にならなければならな
い。

しかし、この場合、e1＜２・V_BEであるから、
トランジスタＱ２，Ｑ３のベースには電流が流れ
ず、このため、トランジスタＱ２，Ｑ３はオフ状
態にあつてコンデンサＣも充電されないため、保
護回路３は動作しない。

(3) 検出回路２の出力が「１」で、負荷の電流が
過電流の場合； 検出回路２から検出信号が出力され、負荷PL
に定格電流が流れていた状態で負荷が短絡する
と、出力トランジスタＱ１に流れる電流が増えて
抵抗Ｒ３の両端電圧VR3が増加してe1＞２・
VBEになると、トランジスタＱ２がオンし、電
流がトランジスタＱ２のベース→エミツタ及びコ
レクタ→エミツタ（コレクタからは増幅された電
流が流れる）の２系統からコンデンサＣに流れ込
んで充電し始める。これにより、コンデンサＣの
電位が上昇してトランジスタＱ３のベース電位が
所定電位になると、トランジスタＱ３はオンす
る。従つて、検出信号はトランジスタＱ３のコレ
クタ・エミツタ→抵抗Ｒ４の経路でアースに流れ
るため、出力トランジスタＱ１にはベース電流は
流れず、出力トランジスタＱ１はオフになり、短
絡電流はカツトオフされる。なお、発光ダイオー
ド４は、トランジスタＱ３がオンすると消灯して
異常があつたことを表示する。

第４図Ａ，Ｂは、第３図中のＡ点におけるコン
デンサの電位（充放電状態）及びトランジスタＱ
３の出力状態を示すものであり、トランジスタＱ
３のオフ時間が極めて短くなり、出力トランジス
タＱ１に短絡電流が流れる時間も極めて短く、確
実に短絡保護が行なえていることが分る。即ち、
コンデンサＣが放電してその電位がトランジスタ
Ｑ３のベース・エミツタ間の電圧VBE3より低く
なると、トランジスタＱ３は瞬時オフ状態となり
これに伴なつて出力トランジスタＱ１はオン状態
になるが、コンデンサＣの充電時間が非常に早い
ので負荷電流がその時過電流状態であると、再び
出力トランジスタＱ１のベース・エミツタ電圧
VBEと抵抗Ｒ３の両端の電圧VR3との和e1が、
トランジスタＱ３，Ｑ３のベース・エミツタ電圧
VBE2，VBE3との和２・VBEより大きく（e1＞
２・VBE）なると、上記の場合と同様に出力ト
ランジスタＱ１がオフ状態となり、出力トランジ
スタＱ１が保護される。そして、過電流から定格
電流に復帰した場合はe1＜２・V_BEとなるため、
正常時（定格電流時）の動作に自動的に復帰す
る。

なお、上述の実施例はトランジスタにNPN型
を用いた例であるが、第３図に示すようにPNP
型のトランジスタＱ１′，Ｑ２′，Ｑ３′を用いて
も同様にこの考案が適用される。また、この考案
は近接スイツチだけでなく他の出力回路にも同様
に適用されることはいうまでもない。

（考案の効果） 以上のようにこの考案によれば、過電流を出力
トランジスタに直列接続された抵抗の電位変化と
してとらえて、第１のトランジスタにより検出信
号を増幅した後、コンデンサに充電電流を供給す
るようにしたので、充電電流が従来に比べて極め
て大きくなり迅速に充電でき、このためコンデン
サの電位に依存して動作する第２のトランジスタ
がオンするまでの時間が短くなり、その結果負荷
短絡時の出力トランジスタのオン・オフ周期の
内、オン状態の時間が短くなり、オフ状態が長く
なつて出力トランジスタの保護が確実なものとな
つている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る近接スイツ
チの出力保護回路の回路図、第２図は第１図の回
路の動作を示すタイムチヤート、第３図はこの考
案の他の実施例に係る近接スイツチの出力保護回
路の回路図、第４図は近接スイツチの出力保護回
路の回路図、第５図は第４図の回路の動作を示す
タイムチヤートである。 １……検出コイル、２……検出回路、Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４……抵抗、Ｑ１……出力トランジ
スタ、Ｑ２，Ｑ３……トランジスタ、PL……負
荷、Ｅ……電源、Ｃ……コンデンサ、３……出力
保護回路、４……発光ダイオード。なお、図中同
一符号は同一又は相当部を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 制御信号に基づいて負荷を駆動する出力トラン
   ジスタに所定値以上の電流が流れたとき、前記出
   力トランジスタを周期的にオン・オフ制御する出
   力回路の保護装置において、 制御信号の送出端側にコレクタが接続され、出
   力トランジスタのベースにベースが接続された第
   １のトランジスタと、該第１のトランジスタのエ
   ミツタに接続されたコンデンサとからなるコンデ
   ンサ充電回路、前記出力トランジスタのエミツタ
   側に直列に接続された一対の抵抗、及び前記コン
   デンサにベースが接続され、制御信号の送出端側
   又は出力トランジスタのベースにコレクタが接続
   され、更に、エミツタが前記一対の抵抗の接続点
   に接続された第２のトランジスタを有することを
   特徴とする近接スイツチの出力保護回路。