JPS5853523B2 - ヒセンケイインピ−ダンスカイロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は等信置流抵抗がある電流から急激に増加する第
２端子の非線形インピーダンス回路に関する。

この種非線形インピーダンス回路は種々の非線形回路を
実現するのに利用される。

例えば、プロセス制御においては負荷側に短絡などの事
故が発生しても負荷側でのエネルギーが安全範囲内に収
捷るように電圧制限、電流制限を行なう安全保持器を設
けるが、この電流制限器として非線形インピーダンス回
路が用いられる。

第１図は従来の非線形インピーダンス回路の一例を示す
回路図であり、第１端子Ｔ１と第２端子Ｔ２間にエミッ
タに抵抗Ｒ７を有する電力トランジスタＱ１と、コレク
タに抵抗Ｒ２を有する制御トランジスタＱ２と、抵抗Ｒ
３，Ｒ４が直列接続された分圧器Ｄｉｖとが設けられ、
分圧器Ｄｉｖの分圧点の電圧が制御トランジスタＱ２の
ベース電圧とされ、制御トランジスタＱ２のコレクタ電
圧力電力トランジスタＱ１のベース電圧とされている。

この構成により、分圧器Ｄｉｖの電圧で制御トランジス
タＱ２のバイアスを与えてそのコレクタ電流を制御し、
抵抗Ｒ２の電圧下で電力トランジスタＱ１のエミッタ電
流を制御する。

そして、端子Ｔ１，７２間の電流が増大すると電力トラ
ンジスタＱ１のエミッタ電圧は下がり、ベース電圧が上
がシ、電流を制限する。

しかし、上記構成の非線形インピーダンス回路において
は電力トランジスタＱｔ’Ｉたは制御トランジスタＱ２
が破損した場合には端子Ｔ０．Ｔ２間には抵抗Ｒ１〜電
力トランジスタＱ１のエミッタ・ベース間−抵抗Ｒ２を
通して大きな電流が流れ、安全保持器としてはフェイル
セーフにならない。

ｌた、端子Ｔ１，７２間の最大インピーダンスは抵抗Ｒ
３，Ｒ４で制限され、定電流特性が悪くなり、かつ消費
電力も増加する。

従って、本発明の目的は上記問題点を解決した非線形イ
ンピーダンス回路を提供するにある。

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明による非線形インピーダンス回路の一実
施例を示す回路図である。

同図において、電力トランジスタＱ３はそのエミッタが
第１端子Ｔ１に接続され、コレクタが順方向に挿入され
た２つのダイオードＤ１．Ｄ２と抵抗Ｒ６の直列回路を
介して第２端子Ｔ２に接続されている。

制御トランジスタＱ４はそのコレクタが電力トランジス
タＱ３のベースに接続され、エミッタがダイオードＤ２
と抵抗Ｒ５の接続点に接続されている。

そして、抵抗Ｒ６，Ｒ７の分圧器Ｄｉｖは抵抗Ｒ６の一
端が電力トランジスタＱ３のコレクタに接続され、抵抗
Ｒ７の一端が端子Ｔ２に接続されている。

上記構成に卦いて、第１端子Ｔ、に供給される電流Ｉｏ
が少ない場合（安全保持器においては正常の電流が供給
される場合）には、電力トランジスタＱ３は完全にオン
状態であり、制御トランジスタＱ４はダイオードＤ１．
Ｄ２と抵抗Ｒ５と分圧器Ｄｉｖで決筐るバイアス点で動
作し、このトランジスタＱ４のコレクタ電流で電力トラ
ンジスタＱ３のベース電流を供給し、Ｑ３を飽和させて
いる。

従って、端子Ｔ１．Ｔ２間の電流Ｉｏと電圧Ｖｏの関係
は Ｖｏ ＝ ＶＤ ＋ Ｉ ｏＲ５ となり、電流Ｉｏの変化に対して電圧Ｖｏは抵抗Ｒ５で
決壕る傾斜で直線的に変化する。

ここで、■ はダイオードＤ１．Ｄ２の順方向電圧と電
力トランジスタＱ３のコレクタ・エミッタ間の飽和電圧
である。

つぎに、電流Ｉｏ、がある程度以上に増すと抵抗Ｒ５の
電圧降下は増加し、制御トランジスタＱ４のベース電位
は逆バイアスの方向になり、最終的にはある電流値以上
は流れなくなる。

これは、Ｉ。の変化に対する制御トランジスタＱ４のエ
ミッタ電圧変化がベース電圧変化より大きいことにより
生じ、最終的な電流値ＩｏはＱ４のコレクタ電流にＱ３
のβを乗じた値で回路がバランスし、定電流特性を呈す
るものとなる。

このときの大きな電圧変化は電力トランジスタＱ３、制
御トランジスタＱ４のコレクタ・ベース間電圧の変化と
なる。

この結果、非直線インピーダンス回路の静特性は第３図
に示すようなものとなり、電圧降下Ｖｏがある値以下の
電流ＩＡｆでか低インピーダンスとして動作し、■Ａ以
上では高インピーダンスとして動作する。

従って、このような構成にすれば、端子間Ｔ１゜Ｔ２に
高い電圧（ＩＡに相当する電圧以上）が印加されたとき
にはトランジスタＱａ ＝ Ｑ４共に一定電流の状態と
なり、エミッタ・コレクタ間の高インピーダンスを呈す
る定電流特性となる。

これに伴い、回路の電力消費は下がるとともに端子Ｔ２
側に接続される負荷に過大な電力を供給し破損させるこ
とはない。

寸た、トランジスタＱｓ 、Ｑ４の故障は一般に電極の
断線であるから、コレクタ・工□ツタ間ハオープン状態
となり、フェイルセーフを達成することができる。

なお、電流Ｉｏの流通開始時点においては、電力トラン
ジスタＱ３のコレクタ・ベース間に浮遊容量があるため
、同トランジスタＱ３の工□ツタ・ベース接合部による
順方向ダイオードおよびコレクタ・ベース間の浮遊容量
を介して突入電流が通じ、これによって制御トランジス
タＱ４に順方向バイアスが分圧器Ｄｉｖにより印加され
、同トランジスタＱ４がオンへ転じ、これのコレクタ電
流により電力トランジスタＱ３も定常状態のオンへ転す
るものとなる。

つぎに、第４図は本発明による非線形インピーダンス回
路の他の実施例を示す回路図であり、第２図と異なる部
分はダイオードＤ１．Ｄ２の代りに発光ダイオードＬＥ
Ｄを設けている。

この発光ダイオードＬＥＤはその順方向電圧（約１．Ｉ
Ｖ）が一般のダイオードより高いので、１つのダイオー
ドでトランジスタＱ４のＶＢＥを補償するとともに分圧
器Ｄｉｖへの印加電圧も得ることができる。

捷た正常時の電圧ドロップも小さくなる。

また、発光ダイオードＬＥＤは電流が流れていれば発光
するので、回路動作が正常（電流が流れている）である
表示も行な、える。

なお、他の動作は同様であり電圧により高インピーダン
スと低インピーダンスとを呈する非線形インピーダンス
回路となる。

以上間らかにしたように、本発明による非線形インピー
ダンス回路によれば、端子Ｔ１には電力トランジスタの
エミッタのみを接続し、分圧器に印加する電圧はコレク
タ電流による抵抗とダイオードの電圧降下で得、電力ト
ランジスタのベース電流はエミッタ電圧が上記抵抗の電
圧とされた制御トランジスタのコレクタ電流とするので
、端子間のインピーダンスは高インピーダンス領域では
トランジスタがオフ状態のコレクタ・エミッタ間の高イ
ンピーダンスとなる。

寸た、トランジスタが破損した場合にはフェイルセーフ
となる。

サラに、ダイオードの代りに発光ダイオードを使用する
ことにより回路の動作状態を発光の有無で判定できるな
ど種々の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非線形インピーダンス回路を示す回路図
、第２図は本発明による非線形インピーダンス回路の一
実施例を示す回路図、第３図は本発明を説明するための
特性図、第４図は本発明の他の実施例を示す回路図であ
る。 Ｑ３・・・・・・電力トランジスタ、Ｑ４・・・・・・
制御トランジスタ、Ｄｌ、Ｄ２・・・・・・ダイオード
、ＬＥＤ・・・・・・発光ダイオード、Ｄｉｖ・・・・
・・分圧器、Ｒ５，Ｒ６゜Ｒ７・・・・・・抵抗、Ｔ１
・・・・・・第１端子、Ｔ２・・・・・・第２端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エミッタが第１端子に接続されかつコレクタが順方
   向に挿入されたダイオードと抵抗の直列回路を介して第
   ２端子に接続された電力トランジスタと、前記電力トラ
   ンジスタのコレクタと前記第２端子間に接続された分圧
   器と、エミッタが前記直列回路の接続点に接続されかつ
   コレクタが前記電力トランジスタのベースに接続される
   と共にベースが前記分圧器の分圧点に接続された制御ト
   ランジスタとからなり、前記第１、第２端子間の電圧降
   下（電流）が所定値以下のときは低インピーダンスを呈
   し、所定値以上では高インピーダンスを呈することを特
   徴とする非線形インピーダンス回路。