JPH0620174Y2 - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPH0620174Y2
JPH0620174Y2 JP14674886U JP14674886U JPH0620174Y2 JP H0620174 Y2 JPH0620174 Y2 JP H0620174Y2 JP 14674886 U JP14674886 U JP 14674886U JP 14674886 U JP14674886 U JP 14674886U JP H0620174 Y2 JPH0620174 Y2 JP H0620174Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 (技術分野) 本考案は、広範囲の入力電源電圧について使用できる過
電流保護機能付きの出力回路に関するものである。
(背景技術) 従来、光電スイッチの出力回路として、第5図に示され
るようなオープンコレクタ出力型の出力回路が用いられ
ている。入力端子I1,I2の間に印加された電源電圧
は、安定化電源回路4にて定電圧化されて、電圧Vccが
得られる。第6図(a)(b)は、安定化電源回路4の回路例
を示したものである。入力端子I1,I2の間にはツェナ
ーダイオードZDと抵抗R12との直列回路が接続されて
いる。ツェナーダイオードZDのアノード電位はトラン
ジスタQ4のベースに印加され、コンデンサC2の両端に
はツェナー電圧からトランジスタQ4のベース・エミッ
タ間電圧を減じた電圧Vccが得られる。この電圧Vccは
投光回路1、受光回路2、及び、処理演算回路3の動作
電源となっている。投光回路1からは対象物に光が投射
され、その反射光が受光回路2により受光される。受光
回路2による受光出力は処理演算回路3に入力されて、
その処理演算出力が抵抗R3,R4の直列回路に印加され
る。抵抗R4の両端電圧はトランジスタQ2のベース・エ
ミッタ間に印加され、トランジスタQ2のコレクタ・エ
ミッタ間には入力端子I1から抵抗R1と抵抗R2との直
列回路を介して電流が流れる。抵抗R1の両端電圧はト
ランジスタQ2のベース・エミッタ間に印加され、トラ
ンジスタQ1のエミッタ・コレクタ間を介して入力端子
1から出力端子Sに接続された負荷に出力電流が流れ
る。
この構成の場合、入力電源電圧が広範囲に亘ることで、
いろいろな問題が起こってくる。第5図中、グラウンド
Gの電位を基準として考えた時、ブラス側の入力端子I
1とグラウンドGとの電位差が一定でないと、トランジ
スタQ1のベース電流が変化し、最大入力電源電圧時に
抵抗R2の発熱の問題が生じたり、最低入力電源電圧時
にトランジスタQ1のドライブ能力不足の問題が生じた
りする。さらにまた、出力端子Sに接続された負荷側に
おいて短絡等が生じるトランジスタQ1が破壊されるお
それがあった。
第7図(a)(b)の回路は、負荷短絡時や過電流時の保護機
能を持つ出力回路である。第7図(a)における保護回路
8としては、第7図(b)に示すようなサイリスタQを用
いることができる。トランジスタQ1に流れる電流を抵
抗R5にて検出し、この検出電圧が所定のレベルを越え
ると、サイリスタQが導通して、抵抗R1,R2の直列回
路を短絡する。その後は、サイリスタQ、抵抗R6、ト
ランジスタQ2を介して、入力端子I1からグラウンドG
に電流が流れる。
この回路の場合、トランジスタQ2のベース・エミッタ
間電圧をVBE2、処理演算回路3の出力電圧をV0、トラ
ンジスタQ2のコレクタ電流値をIcとすると、コレクタ
電流値Icは次式で与えられる。
Ic=hfe×[{V0−VBE2)/R3}−VBE2/R4] ここで、コレクタ電流値Icの周囲温度Tによる変動率
を求めると、次式のようになる。
バイポーラトランジスタの使用温度条件を検討すると、
夏季と冬季では40℃も温度が上下することがあり、特
に、直流特性は温度に非常に敏感に影響されるという問
題がある。また、季節による温度変動にみならず、入力
電源電圧が変動すると、回路の発熱量が変化するので、
バイポーラトランジスタの使用温度条件は変動し、一般
的に温度上昇に伴い電流が増える負温度特性を示すこと
になる。このため、例えば、最大入力電源電圧時におい
ては、バイポーラトランジスタQ2に流れる電流が電力
損失による温度上昇に伴い増加し、これがさらになる温
度上昇を招くという悪循環に陥る傾向があり、熱暴走に
至る可能性がある。その場合、例えば、保護機能が働い
ているにもかかわらず、サイリスタQと抵抗R6での無
駄な消費電流による発熱が増大するという問題があっ
た。
第8図(a)(b)に示す回路は、負荷短絡時や過電流時の保
護機能を持つ出力回路の他の回路例である。第8図(a)
における保護回路8としては、第8図(b)に示すような
サイリスタQと、サイリスタQの通電時に導通制御され
るトランジスタQ3とを含む回路を用いることができ
る。この回路例においては、過電流検出時にサイリスタ
Qがオンすることにより、抵抗R7,R8の直列回路に電
流が流れ、トランジスタQ3が導通することによりトラ
ンジスタQ2のベース・エミッタ間が短絡されるように
なっている。これによって、トランジスタQ1のベース
電流が遮断され、トランジスタQ1を保護することがで
きる。この回路の場合において、保護動作時において
は、サイリスタQ、抵抗R7、抵抗R8を介して、入力端
子I1からグラウンドGに電流が流れ、第7図(a)の回路
と比較してみると、サイリスタQに流れる電流はトラン
ジスタQ2のインピーダンスには影響されないが、入力
電源電圧の変動には影響されるので、第7図(a)の回路
と同様の問題がある。
以上のことから明らかなように、広範囲の入力電源電圧
に対して過電流保護機能を有する出力回路に要求される
ことは、出力電流に必要十分なベース電流を出力用のト
ランジスタQ1に供給し、また、保護動作時においてサ
イリスタQに流れる電流の一定化を実現することであ
る。
(考案の目的) 本考案は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、広範囲の入力電源電圧で動作
する出力回路において、パワーロスや発熱、保護動作の
不安定などの問題を解消し、且つ簡単な構成で安価な出
力回路を提供するにある。
(考案の開示) 構成 本考案の出力回路は、第1図に示すように、一対の入力
端子I1,I2間に印加される広範囲の入力電源電圧を定
電圧化して出力する安定化電源回路4と、安定化電源回
路4の出力電圧にて動作する処理演算回路3と、処理演
算回路3の出力に応じて定電流を流す定電流回路と、一
方の入力端子と出力端子の間に接続されて常時は定電流
回路に流れる定電流に応じた出力電流を出力端子に接続
された負荷に通電する負荷駆動回路と、負荷駆動回路か
ら負荷に通電される出力電流を検出する出力電流検出回
路と、出力電流検出回路にて検出された出力電流が所定
のレベル以上であるときには負荷駆動回路を介して定電
流回路に流れる定電流をバイパスする保護回路とを備
え、前記定電流回路は第2図に示すように、前記処理演
算回路の出力に一端を接続された第1の抵抗と、第1の
抵抗の他端と他方の入力端子の間に接続された第2の抵
抗と、第1及び第2の抵抗の接続点にベースを接続され
たバイポーラトランジスタと、バイポーラトランジスタ
のコレクタを負荷駆動回路及び保護回路に接続する第3
の抵抗と、バイポーラトランジスタのエミッタと前記他
方の入力端子の間に接続された第4の抵抗とから構成さ
れていることを特徴とするものである。
作用 第1図において、点線の枠内の動作について説明する。
定電流回路5は、グラウンドGの電位を基準とし、処理
演算回路3の出力との間の電位差に比例する一定の電流
を入力電源電圧に関係なく、吸い込む。この定電流は、
負荷駆動回路6の出力電流を得るのに必要な駆動電流と
して負荷駆動回路6を介して流れる。保護回路8は、出
力電流検出回路7からの過電流検出信号により導通状態
となり、負荷駆動回路6に代わって、定電流回路5に定
電流を流す経路を形成し、負荷駆動回路6の駆動能力を
なくさせる。このときも入力電源電圧に関係なく定電流
が保護回路8に流れるため、極めて安定な動作が保持で
きる。
本考案において使用している定電流回路5は、例えば、
第2図に示すように、処理演算回路3の出力に一端を接
続された抵抗R3と、抵抗R3の他端と入力端子I2の間
に接続された抵抗R4と、抵抗R3,R4の接続点にベー
スを接続されたトランジスタQ2と、トランジスタQ2
コレクタを負荷駆動回路6及び保護回路8に接続する抵
抗R6と、トランジスタQ2のエミッタと前記入力端子I
2の間に接続された抵抗R9とから構成されており、トラ
ンジスタQ2のベース・エミッタ間電圧をVBE2、処理演
算回路3の出力電圧をV0、コレクタ電流値をIcとする
と、コレクタ電流値Icは次式で示される。
ここで、コレクタ電流値Icの周囲温度Tによる変動率
を求めると、次式のようになる。
したがって、トランジスタQ2のVBE2の温度係数に拘わ
らず、抵抗R9を適切な大きさに設定することにより、
コレクタ電流値Icを実用上差し支えない程度に、定電
流化することができる。これを第7図(a)の従来例に比
べると、従来例では、上式において、分母の抵抗R9
限りなくゼロに近い回路であるということになり、コレ
クタ電流Icの温度変動率∂Ic/∂Tは顕著に大きいこ
とは明らかである。このように、本考案の定電流回路で
は、第7図(a)の従来例に比べて電流の安定性が優れて
おり、極めて安定な動作が保持できるものである。
実施例 第2図及び第3図に出力トランジスタQ1がPNPタイ
プの場合とNPNタイプの場合の実施例をそれぞれ示し
た。まず、出力トランジスタQ1がPNPタイプの場合
について説明する。抵抗R3,抵抗R4,抵抗R9,トラ
ンジスタQ2,抵抗R6で構成される部分が定電流回路5
である。抵抗R6はトランジスタQ2のコレクタ損失を抑
える働きをする。抵抗R9は定電流を得るためのエミッ
タ抵抗である。トランジスタQ2のベース・エミッタ間
電圧をVBE2、処理演算回路3の出力電圧をV0、定電流
値をIsとすると、定電流値Isは式で示される。
次に、抵抗R1,抵抗R2,トランジスタQ1で構成され
る部分が負荷駆動回路6である。また、抵抗R5は出力
電流検出用の抵抗である。トランジスタQ1のベース・
エミッタ間電圧をVBE1、ベース電流をIb、コレクタ
電流(出力電流)をI0とすると、ベース電流Ibは式
で示される。
また、トランジスタのhfeを考慮し、式を満たすよう
にすると、サイリスタQよりなる保護回路8が導通する
寸前のトランジスタQの出力電流値I0maxを得るのに
十分なベース電流値が決まる。
トランジスタQ1にコレクタ電流(出力電流)が流れる
と、抵抗R5には電圧が発生し、その電圧値がI0max×
5を越えると、サイリスタQが導通し、サイリスタQ
は自己保持状態となる。このときのサイリスタQのアノ
ードとカソード間の電圧をVACとし、トランジスタQ1
のベース・エミッタ間電圧VBEを示すと、式のように
なる。
BE≒R1・VAC/(R1+R2)… サイリスタQが導通状態の時に、トランジスタQ1のベ
ース・エミッタ間電圧VBEはトランジスタQ1の負荷駆
動能力がなくなるぐらいの値となるように、抵抗R1
2の値を決める。なお、電圧VACはサイリスタQを流
れる電流の大きさに関係し、電流が増えると電流VAC
増大する。抵抗R11や抵抗R10はサイリスタQが保護動
作時に自己保持できるような値に決める。そして、抵抗
11,抵抗R10に加え、コンデンサC1によってサイリ
スタQがオンする際の時定数を決めて、ノイズによるサ
イリスタQの誤動作を防ぐ。なお、抵抗R2と抵抗R
6は、入力電源電圧が最低値のときに、トランジスタQ2
が飽和状態にならないように決める。
第4図はサイリスタQの詳細な構成を示す図であり、第
4図(a)に示す回路は等価的に第4図(b)に示すように、
PNPトランジスタとNPNトランジスタの組み合わせ
によって実現できる。すなわちPNPトランジスタのベ
ース・コレクタ電極をNPNトランジスタのコレクタ・
ベース電極にそれぞれ接続し、PNPトランジスタのエ
ミッタをアノードA、NPNトランジスタのエミッタを
カソードKとしている。また、NPNトランジスタのベ
ース電極をゲートG1、コレクタ電極をゲートG2として
いる。
なお、第3図に示すように、出力トランジスタQ1がN
PNタイプである場合においても、出力回路内の各素子
間に前述のPNPタイプの場合と同様の関係が成り立
つ。第3図の回路において、抵抗R10に対応する抵抗が
ない理由は、サイリスタQのゲートG2(コレクタ端
子)がゲートG1(ベース端子)よりも感度がにぶく、
必要でないということである。
(考案の効果) 以上のように本考案にあっては、広範囲の入力電源電圧
について動作する過電流保護機能付きの出力回路におい
て、処理演算回路の出力に応じて定電流を入力端子から
取り込む定電流回路を設け、常時は負荷駆動回路を介し
て定電流回路に取り込まれる定電流に応じた出力電流を
出力端子に接続された負荷に通電するようにしたから、
入力電源電圧に拘わらず負荷駆動回路に必要十分な駆動
電流を供給し、パワーロスや発熱などの問題がなく、ま
た、過電流検出時には入力端子から負荷駆動回路を介し
て定電流回路に取り込まれる定電流をバイパスする保護
回路を設けたものであるから、保護動作時においても入
力電源電圧に関係なく定電流が保護回路に流れるもので
あり、特に、従来例に比べると、使用温度条件の変動に
対しても安定した定電流を保護回路に流すことができる
ため、極めて安定した動作を実現できるものであり、さ
らにまた、従来例の出力回路に簡単な改良を加えるだけ
で安価に実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の基本構成を示すブロック図、第2図は
本考案の一実施例の回路図、第3図は本考案の他の実施
例の回路図、第4図(a)(b)は同上に用いるサイリスタの
詳細な構成を示す回路図、第5図は従来例の回路図、第
6図(a)(b)は同上に用いる安定化電源回路の回路図、第
7図(a)(b)は他の従来例の回路図、第8図(a)(b)はさら
に他の従来例の回路図である。 I1,I2はは入力端子、Sは出力端子、3は処理演算回
路、4は安定化電源回路、5は定電流回路、6は負荷駆
動回路、7は出力電流検出回路、8は保護回路である。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の入力端子間に印加される広範囲の入
    力電源電圧を定電圧化して出力する安定化電源回路と、
    安定化電源回路の出力電圧にて動作する処理演算回路
    と、処理演算回路の出力に応じて定電流を流す定電流回
    路と、一方の入力端子と出力端子の間に接続されて常時
    は定電流回路に流れる定電流に応じた出力電流を出力端
    子に接続された負荷に通電する負荷駆動回路と、負荷駆
    動回路から負荷に通電される出力電流を検出する出力電
    流検出回路と、出力電流検出回路にて検出された出力電
    流が所定のレベル以上であるときには負荷駆動回路を介
    して定電流回路に流れる定電流をバイパスする保護回路
    とを備え、前記定電流回路は前記処理演算回路の出力に
    一端を接続された第1の抵抗と、第1の抵抗の他端と他
    方の入力端子の間に接続された第2の抵抗と、第1及び
    第2の抵抗の接続点にベースを接続されたバイポーラト
    ランジスタと、バイポーラトランジスタのコレクタを負
    荷駆動回路及び保護回路に接続する第3の抵抗と、バイ
    ポーラトランジスタのエミッタと前記他方の入力端子の
    間に接続された第4の抵抗とから構成されていることを
    特徴とする出力回路。
JP14674886U 1986-09-25 1986-09-25 出力回路 Expired - Lifetime JPH0620174Y2 (ja)

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JPS6353114U JPS6353114U (ja) 1988-04-09
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012526381A (ja) * 2009-05-08 2012-10-25 クリー インコーポレイテッド 非負の温度係数及び関連した制御回路を有するワイド・バンドギャップ・バイポーラ・ターンオフ・サイリスタ
US9598019B2 (en) * 2015-03-13 2017-03-21 Hyundai Motor Company Variable deflector apparatus for side step of vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012526381A (ja) * 2009-05-08 2012-10-25 クリー インコーポレイテッド 非負の温度係数及び関連した制御回路を有するワイド・バンドギャップ・バイポーラ・ターンオフ・サイリスタ
US9598019B2 (en) * 2015-03-13 2017-03-21 Hyundai Motor Company Variable deflector apparatus for side step of vehicle

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JPS6353114U (ja) 1988-04-09

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