JPH05250054A - 定電流回路 - Google Patents

定電流回路

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JPH05250054A
JPH05250054A JP4967592A JP4967592A JPH05250054A JP H05250054 A JPH05250054 A JP H05250054A JP 4967592 A JP4967592 A JP 4967592A JP 4967592 A JP4967592 A JP 4967592A JP H05250054 A JPH05250054 A JP H05250054A
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JP
Japan
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current
ptc4
thermistor
voltage
curie point
Prior art date
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Pending
Application number
JP4967592A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Yamaguchi
哲生 山口
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Sekisui Kasei Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Plastics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sekisui Plastics Co Ltd filed Critical Sekisui Plastics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 相互にキュリー点が異なり、また、キュリー
点の高い素子ほど室温抵抗の大きい正特性サーミスタ素
子PTC1〜PTC4を互いに並列に接続する。 【効果】 電流−電圧特性は、所定の電圧範囲で、各素
子PTC1〜PTC4における個々の特性曲線での各キ
ューリ点近傍でのピーク部分を順次連ねたものとなっ
て、上記の電圧範囲で電流変動幅の小さな定電流回路と
して機能する。しかも、所定の電圧範囲を超える過電圧
印加時の過電流防止機能をも具備し、これによって、構
成の簡素化、製作費の低廉化を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機器を保護するため
に、電圧の変動に対する電流の変動を小さくすることが
できる定電流回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】純度の高いチタン酸バリウムの原料に、
例えばランタンのようなランタノイド等を添加して焼成
すると、温度上昇とともに抵抗値も増大する特性、いわ
ゆるPTC(positive temperature coefficient) 特性
を有するチタン酸バリウム系半導体磁器が得られる。ま
た、チタン酸バリウム系半導体磁器が強誘電体から常誘
電体へ相転移を起こすキュリー点近傍で、顕著なPTC
特性が出現することが従来より知られている。
【0003】このような正特性サーミスタを利用して、
例えば、エレセラ出版委員会編「チタバリ系半導体」
(1980年7月10日増補初版、株式会社技献発行)
の第5頁には、電圧とともに電流が増加する正性抵抗を
示す通常の抵抗体を、PTC領域で負性抵抗を示す正特
性サーミスタに並列に接続することによって、所定の電
圧範囲内で電流が電圧に依存しない定電流回路を構成し
得ることが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように正特性サーミスタと抵抗とを並列に接続して定電
流回路を構成する場合には、所定の電圧範囲を超える電
圧が印加された場合に、抵抗を主に流れる電流の増加は
抑制されず、したがって、過電流を生じてしまう。この
ため、別途、過電流防止回路を設けることが必要となっ
て、全体の回路が複雑になると共に、製作費が高くなる
という問題を有している。
【0005】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みな
されたものであって、その目的は、過電流防止をもより
簡単な構成でなし得、これによって、全体の製作費の低
廉化を図り得る定電流回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の定電流回路は、複数の正特性サーミスタ
素子が互いに並列に接続され、これら正特性サーミスタ
素子は、相互にキュリー点が異なると共にキュリー点の
高い素子ほど室温抵抗が大きいことを特徴とするもので
ある。
【0007】
【作用】正特性サーミスタ素子の温度に対する抵抗率
は、低温からキュリー点近傍までの温度範囲で減少した
のち、キュリー点近傍から高温の温度範囲で急激に増大
する。このため、正特性サーミスタ素子を流れる電流
は、印加電圧の増加に伴って、所定の値まで単調増加し
た後、ピーク値に達し、その後、所定の値以上で単調減
少するように推移する。なお、電流のピーク値に対応す
る電圧は、キュリー点が大きい正特性サーミスタ素子ほ
ど大きくなる。
【0008】そして、キュリー点が相互に異なる複数の
正特性サーミスタ素子を並列に接続した場合、その電流
−電圧特性は、あたかも各正特性サーミスタ素子の個々
の電流−電圧特性のピーク部分を単純に連続させたよう
になるという事実を発明者らは究明した。
【0009】この結果、相互にキュリー点が異なり、か
つ、キュリー点の高い素子ほど室温抵抗が大きい正特性
サーミスタ素子を並列に接続することによって、電圧変
動に対する電流安定化領域の幅、および電流の変動率を
適正化して定電流回路として機能させることができる。
そして、この構成においては、印加電圧が所定の範囲を
超えて過電圧となるような場合には、全ての正特性サー
ミスタ素子がキュリー点を超えて高抵抗となることによ
って、出力電流の増加が抑えられ、これによって、自動
的に過電流が防止される。このため、過電流防止のため
の回路を別途付設する必要がないので、全体の構成が簡
単になり、これによって、製作費の低廉化を図ることが
できる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図7に
基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0011】本実施例の定電流回路1は、図1(a)に
示すように、それぞれ、チタン酸バリウム系半導体磁器
から成る第1〜第4の4種の正特性サーミスタ素子(以
下、サーミスタと略記する)PTC1〜PTC4を互い
に並列に接続して構成されている。この定電流回路1
を、電源2に接続された負荷3に直列に接続すること
で、電源2からの供給電圧が変動する場合でも、負荷3
に流れる電流がほぼ一定に維持されるようになってお
り、このような定電流化をなし得る上記定電流回路1に
ついて、以下に詳述する。
【0012】上記4種のサーミスタPTC1〜PTC4
は、表1に示すような組成にてそれぞれ作製されてお
り、それらのキュリー点Tc1 〜Tc4 は、図1(b)
にも示すように互いに異なり、また、キュリー点Tc1
〜Tc4 が高い素子ほど、室温(RT)での抵抗値R1
〜R4 が順次大きなものとなっている。
【0013】
【表1】
【0014】上記の各サーミスタPTC1〜PTC4の
個々の電流−電圧特性(I−V特性)を図2に示してい
る。これらI−V特性は、各サーミスタPTC1〜PT
C4への印加電圧を徐々に増加させながら、それぞれに
流れる電流値を測定することによって得られたものであ
る。各サーミスタPTC1〜PTC4に電流が流れると
自己発熱によって温度の上昇を伴うが、各素子の温度に
対する抵抗率は、キュリー点近傍までの温度範囲で幾分
減少したのち、キュリー点近傍から高温の温度範囲で急
激に増大するため、各々に流れる電流は、印加電圧の増
加に伴って単調増加した後、ピーク値に達し、その後、
単調減少するように推移している。なお、この場合、キ
ュリー点Tcが高いものほど、I−V特性曲線は急峻に
なっている。
【0015】また、各サーミスタPTC1〜PTC4に
おいて電流が各々ピーク値に達するときの電圧値は、キ
ュリー点Tc1 〜Tc4 が大きい素子ほど大きく、第1
サーミスタPTC1(キュリー点Tc1 =60℃)では
ほぼ3V、第2サーミスタPTC2(キュリー点Tc2
=100℃)ではほぼ5V、第3サーミスタPTC3
(キュリー点Tc3 =150℃)ではほぼ10V、第4
サーミスタPTC4(キュリー点Tc4 =230℃)で
はほぼ20Vである。
【0016】さらに、印加電圧が、第1サーミスタPT
C1でのピーク値をやや超えた4V程度以下の範囲で
は、第2〜第4サーミスタPTC2〜PTC4に流れる
電流は、第1サーミスタPTC1に流れる電流よりも小
さい。この間、第2〜第4サーミスタPTC2〜PTC
4はそれぞれキュリー点に達しておらず、したがって、
これらに流れる電流は各室温時での抵抗値にほぼ依存す
る。そして、これらの室温抵抗は、第1サーミスタPT
C1よりもキュリー点が高いほど、順次大きなものとな
っているため、上記のように、第1サーミスタPTC1
がピーク電流をやや超えるまで、この第1サーミスタP
TC1に流れる電流値よりも小さなものに抑えられる。
【0017】また、第2サーミスタPTC2にピーク電
流が流れる5V前後の電圧が印加されるときには、上記
同様に、これよりも室温抵抗の高い第3・第4サーミス
タPTC3・PTC4に流れる電流は、第2サーミスタ
PTC2に流れるピーク電流よりも小さく、かつ、第1
サーミスタPTC1に流れる電流も、これが、キュリー
点を超えて電流減少領域にあるために、第2サーミスタ
PTC2でのピーク電流よりも小さくなっている。同様
に、印加電圧が10V前後では、第3サーミスタPTC
3に流れる電流が他の素子に比べて最大となり、また、
20V程度を超えると、第4サーミスタPTC4に流れ
る電流が最大となっている。
【0018】このように、4種のサーミスタPTC1〜
PTC4への印加電圧が互いに同一のときの電流の大小
を比べると、最大電流が流れる素子は、特に印加電圧が
ほぼ2Vから30V程度までの範囲においては、サーミ
スタPTC1からPTC2・PTC3・PTC4へと各
ピーク部の連なり領域で順次切換わり、そして、この連
なり領域での各ピーク電流値は、120〜150mA程
度の範囲内にそれぞれ位置するものとなっている。
【0019】次に、上記の4種のサーミスタPTC1〜
PTC4を並列接続したときの特性について、初めに、
キュリー点の最も低い第1サーミスタPTC1と、最も
高い第4サーミスタPTC4とを、図3に示すように互
いに並列に接続し、直流可変電源5を用いて上記同様に
測定した結果について説明する。
【0020】このときのI−V特性の測定結果を図4に
示しており、この特性曲線は、図2における第1サーミ
スタPTC1と第4サーミスタPTC4との個々の特性
曲線の算術的な重ね合わせにはなっておらず、各ピーク
部分を単純に連続させたような形状となっていることが
わかる。つまり、ほぼ5V以下の範囲では、第1サーミ
スタPTC1に比べて、前述したように、第4サーミス
タPTC4の抵抗値が充分大きいので、この第4サーミ
スタPTC4は動作していないのとほぼ同様であり、第
1サーミスタPTC1のI−V特性が支配的となる。こ
のため、第1サーミスタPTC1の特性曲線におけるピ
ーク部にほぼ相当する形状のピーク部が、第1・第4サ
ーミスタPTC1・PTC4の並列接続構成の場合にも
現れている。
【0021】一方、印加電圧が15V程度を超えると、
温度がキュリー点Tc1 を超えている第1サーミスタP
TC1を流れる電流は電圧の増加と共に急激に低下する
ため、第4サーミスタPTC4のI−V特性が支配的と
なって、第1サーミスタPTC1には殆ど影響されな
い。このため、第4サーミスタPTC4の特性曲線にお
けるピーク部にほぼ相当する形状のピーク部が、第1・
第4サーミスタPTC1・PTC4の並列接続構成の場
合にも現れている。しかも、両ピーク部間の印加電圧範
囲(5V〜15V)においても、両サーミスタPTC1
・PTC4の個々の特性曲線の算術的な重ね合わせには
ならず、図2における両特性曲線を、その交点付近で単
純に連ねたような特性曲線となっている。したがって、
この場合、3〜40V程度の電圧範囲内では、両ピーク
部分を連ねた特性曲線に沿って、電流値は、80〜15
0mA程度の変動範囲内に保持される。
【0022】上記のように、2種の正特性サーミスタP
TC1・PTC4を並列接続した場合のI−V特性が、
各素子における個々の特性曲線のピーク部分を単純に連
ねたものとなることは、上記の第1・第4サーミスタP
TC1・PTC4に、さらにこれらの間のキュリー点お
よび室温抵抗を有する前記第2・第3正特性サーミスタ
PTC2・PTC3を並列に接続した構成の前記定電流
回路1においても同様に得られ、この定電流回路1のI
−V特性を、図5に示している。すなわち、この場合に
も、I−V特性は、図2における個々の特性曲線のう
ち、各印加電圧での最大電流値を与える点を順次連ね、
したがって、各ピーク部においては、第1サーミスタP
TC1のピーク部から第2・第3・第4サーミスタPT
C2・PTC3・PTC4の各ピーク部を順次連ねて得
られる形状にほぼ合致するものとなっている。このよう
なI−V特性を有する定電流回路1では、3〜40V程
度の電圧範囲において、電流変動範囲はおよそ120〜
160mAであって、さらに、電流が安定化している。
【0023】このように、特性の異なる複数のサーミス
タPTC1〜PTC4を並列に接続することによって、
所定の印加電圧範囲に対して定電流回路として機能させ
ることが可能であり、しかも、この構成では、印加電圧
が所定の範囲を超えて過電圧となるような場合には、全
てのサーミスタPTC1〜PTC4がキュリー点を超え
て高抵抗となることによって、出力電流の増加が抑えら
れる。このため、過電流防止のために、専用の回路を別
途付設する必要がないので、構成が簡単になり、これに
よって、より安価な定電流回路として構成することがで
きる。このような回路によって、電圧が変動し易い地域
で使用される機器の保護、および電圧が不所望に変動す
る事故に対する機器の保護を行うことができる。
【0024】なお、上記のような正特性サーミスタPT
C1〜PTC4としては、図6に示すラジアルタイプの
素子や、図7に示すチップタイプの素子等、任意の外形
形状の素子を採用して構成することが可能である。
【0025】
【発明の効果】本発明の定電流回路は、以上のように、
複数の正特性サーミスタ素子が互いに並列に接続され、
これら正特性サーミスタ素子は、相互にキュリー点が異
なると共にキュリー点の高い素子ほど室温抵抗が大きい
構成である。
【0026】それゆえ、過電流防止機能をも具備する定
電流回路を簡単な構成で、また、より安価に製作するこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における定電流回路を示すも
のであって、同図(a)は上記定電流回路を介装して構
成される電気回路の模式図、同図(b)は上記定電流回
路を構成する正特性サーミスタ素子の各抵抗−温度特性
を示すグラフである。
【図2】上記各正特性サーミスタ素子の個々の電流−電
圧特性の測定結果を示すグラフである。
【図3】上記正特性サーミスタ素子のうちの第1・第4
正特性サーミスタ素子を互いに並列に接続した場合の電
流−電圧特性を測定するときの回路図である。
【図4】上記第1・第4正特性サーミスタ素子を互いに
並列に接続した場合の電流−電圧特性の測定結果を示す
グラフである。
【図5】上記第1・第4正特性サーミスタ素子にさらに
特性の異なる第2・第3正特性サーミスタ素子を互いに
並列に接続して構成された上記定電流回路の電流−電圧
特性の測定結果を示すグラフである。
【図6】上記各正特性サーミスタ素子として各々ラジア
ルタイプの形状部品を用いた第1形態の定電流回路の模
式図である。
【図7】上記各正特性サーミスタ素子として各々チップ
タイプの形状部品を用いた第2形態の定電流回路を示す
ものであって、同図(a)は平面図、同図(b)は正面
図である。
【符号の説明】
1 定電流回路 PTC1〜PTC4 サーミスタ(正特性サーミスタ
素子)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の正特性サーミスタ素子が互いに並列
    に接続され、これら正特性サーミスタ素子は、相互にキ
    ュリー点が異なると共にキュリー点の高い素子ほど室温
    抵抗が大きいことを特徴とする定電流回路。
JP4967592A 1992-03-06 1992-03-06 定電流回路 Pending JPH05250054A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4967592A JPH05250054A (ja) 1992-03-06 1992-03-06 定電流回路

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JP4967592A JPH05250054A (ja) 1992-03-06 1992-03-06 定電流回路

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JPH05250054A true JPH05250054A (ja) 1993-09-28

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ID=12837753

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JP4967592A Pending JPH05250054A (ja) 1992-03-06 1992-03-06 定電流回路

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JP (1) JPH05250054A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007207940A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Sanyo Electric Co Ltd 保護素子とこの保護素子を備えるパック電池
JP2019061791A (ja) * 2017-09-25 2019-04-18 東芝ライテック株式会社 車両用照明装置、および車両用灯具

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