JPH05110403A - 車両用バツフア回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストを上げることなく、バッテリ電圧が出
力回路に印加されたとき焼損あるいは破壊を起こしにく
いバッファ回路を提供する。 【構成】 定電圧回路１１より供給される一定電圧Ｖｓ
により作動する２値制御回路から送出される２値信号を
複数の制御回路２１〜２３へ伝送するバッファ回路１０
Ａのトランジスタ１４のエミッタ１４ａと接地Ｅとの間
に保護用の抵抗器１５を挿入する。保護用の抵抗器１５
がトランジスタ１４のエミッタ１４ａと接地Ｅとの間に
ない場合と比べて、ベース電流が小さくなり、コレクタ
電流が小さくなるため、消費電力が小さくなり、発熱に
よる破壊を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に備えられた信号
源からの２値信号を複数の回路へ伝送するためのバッフ
ァ回路（緩衝回路）に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両においては、例えば、車速センサの
検出信号は、エンジン制御回路、ドアロック回路等の車
両の各部に設けられた複数の制御回路へ伝送され、各回
路において、それぞれ車速情報として利用される。この
ように車速信号が情報源として与えられる各制御回路
は、それぞれ異なった目的で作動するため、各制御回路
は必ずしも同じ電圧で作動するとは限らず、例えば、リ
レー等を駆動する回路は１２〔Ｖ〕で、また、車速に基
づいてエンジン制御を行うエンジン制御回路では、５
〔Ｖ〕で作動する。このため、図６に示すとおり、他の
制御回路２１〜２３の影響を受けることなく、車速セン
サ１の検出信号を各制御回路２１〜２３に確実に伝送す
るために、車速センサ１の検出信号は、波形整形回路１
２、分周回路等の２値制御回路１３を経た後に、トラン
ジスタ１４によるバッファ回路１００を介して、２値信
号として各制御回路２１〜２３へ伝送される。こうした
２値信号を伝送するバッファ回路１００では、多くの場
合、エミッタ接地されたトランジスタ１４によるオープ
ンコレクタのスイッチング回路が用いられ、コレクタ１
４ｃと各制御回路２１〜２３との間には、スイッチング
回路の出力回路に誤って負荷が接続された場合にトラン
ジスタ１４を保護するために、低抵抗値（１０Ω前後）
の抵抗器１５ａが挿入されている。

【０００３】しかし、バッファ回路１００には、必ずし
も同じ種類のあるいは同じ数の制御回路が接続されると
は限らず、車種毎あるいは車両毎に異なる制御回路が接
続される。バッファ回路１００は、こうした汎用性の要
求に対して対応することができるようにするために、２
値信号が伝送される制御回路の数が多い場合であって
も、十分にスイッチング機能するように、信号伝送能力
が大きく設定されている。具体的には、伝送される２値
信号のオン状態において、スイッチングするトランジス
タ１４がある程度大きなコレクタ電流を流すことができ
るようなベース電流が設定してある。また、このように
設定されるベース電流は、車両が置かれる様々な環境の
変化、特に低温時にトランジスタの増幅率が低下した場
合にも、確実に信号を各回路へ伝送させることができる
ようなコレクタ電流が得られるように、余裕を持たせて
大きめに設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、車両では、
信号源から離れた箇所に設けられた駆動回路への給電線
が誤ってバッファ回路の出力に直接接触したり、あるい
は、図６の破線Ｘに示すように、回路チェックにおいて
誤ってバッテリ電圧が直接バッファ回路の出力回路に接
続される虞があり、この場合には、本来では印加される
ことのないバッテリの電圧が直接スイッチング回路に印
加される。こうした場合に、従来のバッファ回路は、上
記のとおり、出力回路に大きな電圧が加わらないことを
前提としたオープンコレクタによるスイッチング回路に
対してベース電流が設定されているため、バッテリの電
圧が直接印加されると、バッファ回路におけるトランジ
スタのコレクタ電流が増大し、その結果、トランジスタ
の消費電力が増大して発熱し、保護用の抵抗器の焼損や
トランジスタの破壊などを引き起こす虞がある。

【０００５】本発明は、車両用のバッファ回路におい
て、バッファ回路の出力回路がバッテリ電源との接触を
おこした場合に、焼損あるいは破壊を起こしにくいバッ
ファ回路を、コストを上げることなく提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、車両に搭載さ
れた電源部の電圧を一定電圧にする定電圧回路より供給
される一定電圧により作動する２値制御回路から送出さ
れる２値信号を複数の回路へ伝送するための車両用バッ
ファ回路において、該バッファ回路はエミッタ接地され
たトランジスタにより構成されたオープンコレクタのス
イッチング回路からなり、前記トランジスタのエミッタ
と接地間に保護用の抵抗器を挿入したことを技術的手段
とする。

【０００７】

【作用】本発明では、トランジスタを制御するための電
圧は２値制御回路の２値信号であり、２値制御回路は定
電圧回路により供給される一定電圧により作動するた
め、トランジスタをオンにするためにベースに印加され
るハイレベルの信号の電圧は、常に同じ電圧であって変
化しない。ハイレベルにおいてトランジスタのベースに
印加される電圧は、周囲の温度変化がある場合にも確実
にトランジスタがオンになって複数の回路に対して信号
を伝送できるように設定されているが、エミッタと接地
間には保護用の抵抗器があるため、抵抗器がない場合と
比べて抵抗器による電圧降下分だけエミッタの電位が高
くなり、その結果、ベース電流も小さくなっている。従
って、事故等の予期しない何らかの原因でバッテリ電源
がバッファ回路の出力回路に直接接触した場合には、コ
レクタ電流が増加するが、抵抗器がない場合に比べてベ
ース電流が小さいため、コレクタ電流が少なく、トラン
ジスタにおける消費電力が少ない。この結果、抵抗器が
ないためにトランジスタ等の焼損等を招くような場合で
あっても、抵抗器があれば消費電力が少ない分だけトラ
ンジスタの温度が低くなるため、焼損等が起こりにくく
なる。

【０００８】

【発明の効果】本発明では、エミッタ、接地間に抵抗器
が挿入されていない場合と比較して、ベース電流が小さ
いため、コレクタ電流も小さくなり、トランジスタの最
大消費電力が小さくなり、発熱温度が低くなる。この結
果、例えば、抵抗器がない場合には、温度が高くなりす
ぎてトランジスタの破壊を招くような場合でも、エミッ
タに抵抗器が接続されていることにより、消費電力を低
減させることができ、破壊を防止できる。

【０００９】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明する。図
１は、車両において車速センサ１の信号を伝送する車速
信号伝送回路１０を示す。図において、Ｂは車両に搭載
されたバッテリであり、図示しない車両用発電機とも接
続されている。車速センサ１は、例えば、車両のスピー
ドメータケーブルに備えられたマグネットにより接点が
開閉されるリードスイッチ、あるいは、フォトインタラ
プタの発光ダイオードとフォトトランジスタとの間に遮
光板を配したもの等であり、車速に応じた数のパルス信
号を発生する。１１は定電圧回路であり、バッテリＢか
ら供給される直流電圧Ｖｂを一定電圧Ｖｓに制御する。
１２は、車速センサ１から発せられるパルス信号の波形
整形を行う波形整形回路、１３は、波形整形されたパル
ス信号に対して、分周等の所定の処理を行うデジタルＩ
Ｃ等からなる２値制御回路であり、ハイレベルまたはロ
ーレベルのいずれかのみを出力信号とする。

【００１０】１４は、バッファ回路１０Ａの中心となる
スイッチング回路を構成するエミッタ接地されたトラン
ジスタであり、車両の各部に設けられた制御回路２１、
２２、２３を駆動するためにオープンコレクタのスイッ
チング回路をなしており、トランジスタ１４のエミッタ
１４ａと、接地Ｅとの間には、保護用の抵抗器１５が挿
入されている。２値制御回路１３の出力信号は、抵抗器
１６、１７によって構成された分圧回路によって分圧さ
れてトランジスタ１４のベース１４ｂに印加される。ト
ランジスタ１４のコレクタ１４ｃは、外部の回路と接続
するための端子１８を介して各制御回路２１〜２３と接
続されている。

【００１１】以上の構成からなる本実施例の車速信号伝
送回路１０において、正常動作時の負荷線は、図２の破
線Ａで示され、トランジスタ１４のオン動作点は、Ｂ点
で示される。この結果、異常発生によってバッテリＢの
電圧Ｖｂが端子１８に加わった場合の負荷線が、破線Ｃ
で示される場合であっても、ベース電流Ｉｂが小さいた
めに、コレクタ電流Ｉｃが、点Ｄで示される電流値に抑
えられる。

【００１２】次に、以上の構成からなる本実施例の車速
信号伝送回路１０の効果について、従来のバッファ回路
１００と比較して数式により具体的に説明する。本実施
例の車速信号伝送回路１０において、２値制御回路１３
の信号がハイレベルの場合について、ハイレベルの電圧
をＶ１、抵抗器１６と抵抗器１７との接続点Ｐの電圧を
Ｖ２、抵抗器１６の抵抗値をＲ１、抵抗器１７の抵抗値
をＲ２、抵抗器１５の抵抗値をＲ３、抵抗器１６を流れ
る電流値をＩ１、抵抗器１７を流れる電流値をＩ２、抵
抗器１５を流れる電流値をＩ３とすると、Ｉ１は、ベー
ス電流Ｉｂにより、 Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉｂ 式１ で表される。ここで、各電流値Ｉ１、Ｉ２は、それぞ
れ、（Ｖ１−Ｖ２）／Ｒ１、Ｖ２／Ｒ２であるため、式
１は、 （Ｖ１−Ｖ２）／Ｒ１＝Ｖ２／Ｒ２＋Ｉｂ 式１１ となる。

【００１３】一方、接続点Ｐの電圧Ｖ２は、トランジス
タ１４におけるベース・エミッタ間電圧Ｖbeと抵抗器１
５における降下電圧Ｖ３とから、 Ｖ２＝Ｖbe＋Ｖ３ 式２ で表される。ここで、抵抗器１５における降下電圧Ｖ３
は、トランジスタ１４の電流増幅率ｈが大きく、コレク
タ電流Ｉｃに対してベース電流Ｉｂが非常に小さい場合
には、コレクタ電流Ｉｃによって Ｖ３＝Ｒ３×Ｉｃ 式３ で表される。

【００１４】この式３において、コレクタ電流Ｉｃは、
ベース電流Ｉｂがトランジスタ１４によって増幅された
結果であるため、トランジスタ１４の電流増幅率ｈによ
り Ｉｃ＝ｈ×Ｉｂ 式４ で表される。従って、式２の接続点Ｐの電圧Ｖ２は、式
４および式３により Ｖ２＝Ｖbe＋Ｒ３×ｈ×Ｉｂ 式１２ となる。

【００１５】本実施例の各定数を、抵抗器１６、１７の
各抵抗値Ｒ１、Ｒ２を１０ｋ〔Ω〕、Ｒ３を１０
〔Ω〕、２値制御回路１３の出力信号におけるハイレベ
ルの電圧Ｖ１を５〔Ｖ〕、トランジスタ１４のベース・
エミッタ間電圧Ｖbeを０．６〔Ｖ〕、トランジスタ１４
の電流増幅率ｈを２００、トランジスタ１４の最大許容
損失Ｐｃを１〔Ｗ〕とすると、式１２は、 Ｖ２＝０．６＋１０×２００×Ｉｂ ＝０．６＋２ｋ×Ｉｂ （但し、１ｋ＝１０
００） となる。

【００１６】一方、式１１は （５−Ｖ２）／１０ｋ＝Ｖ２／１０ｋ＋Ｉｂ ５−Ｖ２＝Ｖ２＋Ｉｂ×１０ｋ ここに式１２より求めたＶ２を代入すると、 ５−０．６−２ｋ×Ｉｂ＝０．６＋２ｋ×Ｉｂ＋Ｉｂ×１０ｋ ３．８＝Ｉｂ×１４ｋ Ｉｂ＝０．２７×（１／１０００） でベース電流Ｉｂは０．２７〔ｍＡ〕となり、コレクタ
電流Ｉｃは、Ｉｃ＝０．２７×２００＝５４〔ｍＡ〕と
なる。

【００１７】従ってバッテリＢの電圧Ｖｂが１２〔ｖ〕
の場合に、端子１８にバッテリ電圧が誤って印加された
とすると、コレクタ損失Ｐは、 Ｐ＝１２−（Ｒ３×Ｉｃ）×Ｉｃ ＝（１２−１０×０．０５４）×０．０５４ ＝０．６２〔Ｗ〕となる。 また、バッテリＢの電圧変動を考慮して１６〔Ｖ〕の場
合については、 Ｐ＝１６−（Ｒ３×Ｉｃ）×Ｉｃ ＝（１６−１０×０．０５４）×０．０５４ ＝０．８４〔Ｗ〕となる。 従って、トランジスタ１４の最大許容損失Ｐｃの１
〔Ｗ〕に対して、定格動作範囲になるため、トランジス
タ１４が破損することがない。

【００１８】これに対して、図６に示した従来のバッフ
ァ回路１００においては、接続点Ｐの電圧Ｖ２は、ベー
ス・エミッタ間の電圧Ｖｂｅと等しいため、式１１は、 （Ｖ１−Ｖｂｅ）／Ｒ１＝Ｖｂｅ／Ｒ２＋Ｉｂ 式２１ となる。これに、上記の本発明の実施例の場合と同じ定
数を適用すると、 （５−０．６）／１０ｋ＝０．６／１０ｋ＋Ｉｂ Ｉｂ＝（５−０．６−０．６）／１０ｋ ＝０．３８／１ｋ で、ベース電流Ｉｂは０．３８〔ｍＡ〕となり、コレク
タ電流Ｉｃは、Ｉｃ＝０．３８×２００＝７６〔ｍＡ〕
となる。

【００１９】従ってバッテリＢの電圧Ｖｂが１２〔ｖ〕
の場合に、端子１８にバッテリ電圧が誤って印加された
とすると、コレクタ損失Ｐは、 Ｐ＝１２−（Ｒ３×Ｉｃ）×Ｉｃ ＝（１２−１０×０．０７６）×０．０７６ ＝０．８５〔Ｗ〕となる。 また、バッテリＢの電圧変動を考慮して１６〔Ｖ〕の場
合については、 Ｐ＝１６−（Ｒ３×Ｉｃ）×Ｉｃ ＝（１６−１０×０．０７６）×０．０７６ ＝１．１６〔Ｗ〕となる。 このため、トランジスタ１４の最大許容損失Ｐｃの１
〔Ｗ〕に対して、定格動作範囲外になるため、トランジ
スタ１４が破損する。

【００２０】以上の比較で明らかなとおり、本発明のバ
ッファ回路１０Ａでは、従来のものと同じ定数を用いた
回路構成であっても、抵抗器１５がトランジスタ１４の
エミッタ１４ａと接地Ｅ間に挿入されているため、従来
の場合に比べて消費電力を低減することができる。この
結果、バッテリＢの電圧が変動した場合に、従来ではト
ランジスタ１４の破壊等の虞がある場合であっても、本
発明においてはトランジスタ１４の定格内の動作となる
ため、トランジスタ１４を保護することができる。

【００２１】上記の実施例における各定数に代えて、ベ
ース電流Ｉｂを設定する各抵抗器１６、１７を、抵抗値
Ｒ１＝１０ｋ〔Ω〕、抵抗値Ｒ２＝４．７ｋ〔Ω〕とし
た場合には、ベース電流Ｉｂ＝０．２３３〔ｍＡ〕とな
り、この結果、コレクタ電流Ｉｃ＝４６．６〔ｍＡ〕、
コレクタ損失Ｐ＝０．５４〔Ｗ〕となる。従って、抵抗
器１６、１７の設定によってさらに大きな効果を得るこ
とができる。以上のとおり、本発明によれば、従来の回
路の構成部品が変更されないため、コストアップするこ
となくトランジスタの保護を図ることができる。

【００２２】図３、図４にそれぞれ本発明の他の実施例
を示す。図３の実施例では、バッファ回路１０Ａとし
て、上記の単一のトランジスタ１４よるスイッチング回
路に代えて、ダーリントン接続した２つのトランジスタ
２４、２５をスイッチング回路として用いており、図４
の実施例では、スイッチング回路としてオープンドレイ
ンのＭＯＳ−ＦＥＴ２６を用いており、ソース２６ａと
接地Ｅ間に抵抗器１５が挿入されている。

【００２３】以上の各実施例においては、トランジスタ
２５のコレクタ２５ｃあるいはＭＯＳ−ＦＥＴのドレイ
ン２６ｃが端子１８に直接接続されたものを示したが、
図５に示すように、従来の場合と同様に、コレクタ１４
ｃと外部回路へ接続される端子１８との間に抵抗器１９
を備えたものに、本発明を適用して、さらに抵抗器１５
を設けたバッファ回路１０Ａとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す車速信号伝送回路の回路
図である。

【図２】本発明の実施例のバッファ回路におけるトラン
ジスタのコレクタ・エミッタ間電圧とコレクタ電流との
特性図である。

【図３】本発明の他の実施例を示すバッファ回路の回路
図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すバッファ回路の回路
図である。

【図５】本発明の他の実施例を示すバッファ回路の回路
図である。

【図６】従来のバッファ回路を示す回路図である。

【符号の説明】

Ｂ バッテリ（電源部） １０Ａ バッファ回路（車両用バッファ回路） １１ 定電圧回路 １３ ２値制御回路 １４ トランジスタ １５ 抵抗器（保護用の抵抗器）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に搭載された電源部の電圧を一定電
   圧にする定電圧回路より供給される一定電圧により作動
   する２値制御回路から送出される２値信号を複数の回路
   へ伝送するための車両用バッファ回路において、 該バッファ回路はエミッタ接地されたトランジスタによ
   り構成されたオープンコレクタのスイッチング回路から
   なり、前記トランジスタのエミッタと接地間に保護用の
   抵抗器を挿入したことを特徴とする車両用バッファ回
   路。