JPS5946133B2 - スイツチング回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は安定に動作するスイッチング回路に関するもの
である。

従来、この種の代表的なスイッチング回路として第１図
の様な回路がある。

同図における回路の動作を説明すると、入力端子１に接
地電位に対し正の信号電圧が印加されると、トランジス
タ２が導通し、電源ライン１０に印加された電圧ＶＣＣ
と抵抗５とで決定される電流がコレクタ電流として流れ
、トランジスタ２は飽和する。

従って、トランジスタ３のベース・エミッタ間にはバイ
アス電圧が印加されないため、トランジスタ３は遮断し
負荷４には電流が流れない。

逆に、入力端子１にトランジスタ２のベース・エミッタ
間電圧以下の信号電圧が印加されるとトランジスタ２は
遮断するため、抵抗５を通してトランジスタ３のベース
にベース電流が供給されてトランジスタ３は導通し、負
荷４は電流が流れている状態となる。

従って入力端子１へ印加される信号電圧に応じて、負荷
４へ電流が流れなかったり流れたりするスイッチング動
作をする。

ところで、第１図の回路の場合、上述の様にトランジス
タ２が導通して飽和状態にある時、接合温度が高くなっ
て同トランジスタ２の飽和電圧が増加してくると、トラ
ンジスタ３が遮断状態から導通状態になる場合がある。

この状態では、入力端子１に印加される信号電圧とは無
関係にトランジスタ３は導通し、負荷４は電流が流れ放
しの状態になって誤動作をする。

このような現象を避けるため、使用温度範囲内でトラン
ジスタ２の飽和電圧が増加しても、トランジスタ３が導
通しない様にする必要がある。

そのための手段として、抵抗５の抵抗値を大きくしてト
ランジスタ２のコレクタ電流を小さくする方法と、トラ
ンジスタ２の飽和電圧降下環を小さくする方法が提案さ
れている。

前者の方法ではトランジスタ３が導通した時に、抵抗５
の抵抗値が大き過ぎるとトランジスタ３ヘベース電流を
充分供給されないことがあり、このような場合には負荷
４に十分な電流が供給されない欠点がある。

一方後者の方法では、トランジスタ２に飽和抵抗の温度
係数を考慮した大きな形状のトランジスタを使用せねば
ならず、このことは、特にスイッチング回路を集積回路
化した場合、チップサイズが大きくなり、コスト面等で
不利である。

さらにモノリシック集積回路化したトランジスタはコレ
クタ電極を表面から出しており、コレクタ抵抗が太きい
ものであるが、このコレクタ抵抗を小さくするため；こ
は形状をさらに大きくせねばならず、この回路は集積回
路には適さない欠点がある。

さらに従来の回路では電源ライン１０にサージ電圧等の
異常な高電圧が印加されると思わぬ誤動作を招くことに
なる。

すられち、トランジスタ２が導通している時に異常な高
電圧が印加されるとこのトランジスタ２に高電流が流れ
コレクタ電位が上ってトランジスタ３を導通せしめてし
まい誤動作を生じるおそれがある。

本発明は接合温度が上昇したり、電源線に異常電圧が加
わっても誤動作することのないスイッチング回路を得る
ことにある。

本発明によれば信号入力端子とこの信号入力端子に接続
された増巾部♂この増巾部の出力を受はコレクタは抵抗
を介して電源の一端に接続され、エミッタから出力電流
を得るトランジスタを含む駆動出力部と、この１駆動出
力部の出力電流で動作されるスイッチング部と、前記の
信号入力端子に接続されコレクタが前記の駆動出力部の
前記トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが電
源の他の一端に接続されたトランジスタを含む動作保護
部とを含むスイッチング回路を得る。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図において、回路構成を簡単に述べると、トランジ
スタ１２とトランジスタ１６とはベースを共通にし、そ
の共通接続点を入力端子とし、トランジスタ１２のコレ
クタと抵抗１７の接続点にトランジスタ１７のベースを
接続し、トランジスタ１７のエミッタをトランジスタ１
３のベースに接続し、更に、トランジスタ１６とトラン
ジスタ１７のコレクタは共通に接続し、その接続点は抵
抗１８を介して電源ライン２０へ接続し、トランジスタ
１２、トランジスタ１３、トランジスタ１６の各エミッ
タは接地されている。

さて、入力端子１１へ信号電圧が印加されていない場合
トランジスタ１２が遮断されて同トランジスタ２のコレ
クタ電源は零になるため、トランジスタ１７のベースに
は電源ライン２０から抵抗１５を通ってベース電流が供
給されて、トランジスタ１７は導通する。

従って、トランジスタ１７のエミッタ電流がトランジス
タ１３のベースへ供給するため、トランジスタ１３は導
通し、負荷１４へはトランジスタ１３のコレクタ電流が
流れる。

この時、トランジスタ１６もトランジスタ１２と同様に
遮断状態であ丞ため抵抗１８とトランジスタ１７の飽和
抵抗できまる電流でトランジスタ１３が駆動される。

次に、入力端子１１へ正の信号電圧を印加してトランジ
スタ１２が導通すると、電源ライン２０へ印加された電
圧Ｖｃｃ（！：抵抗１５によって決定されるコレクタ電
流によりトランジスタ１２は飽和する。

トランジスタ１２の飽和電圧はトランジスタ１７のコレ
クタ電流のドライブ比分の１でよくそのために飽和抵抗
もトランジスタ１７より大きなもので充分低い飽和電圧
になりトランジスタ１７のベース・エミッタ間電圧は極
めて小さくなり、トランジスタ１７は遮断する。

従って、トランジスタ１３のベース電流が供給されない
ため、同トランジスタ１３は遮断状態になり、負荷１４
には電流が流れない。

この時、トランジスタ１６はトランジスタ１２同様に導
通状態であるから、トランジスタ１６へは電源ライン２
０から抵抗１８を通してコレクタ電流が流れ、トランジ
スタ１７のコレクタ電位を強制的に低く保持する。

ところで、第２図の様な回路構成の場合、抵抗１５はト
ランジスタ１７を導通させるに足る電流を即ちトランジ
スタ１７のコレクタ電流のドライブ比分の１の電流を同
トランジスタ１７のベース電流として供給すれば十分で
あり、トランジスタ１７はトランジスタ１３のベースに
トランジスタ１３を駆動させるに足るベース電流を流す
という使命を十分果たす。

従って、トランジスタ１７のベース電流を左程大きくす
る必要がないため、抵抗１５の抵抗値は比較的大きく選
ぶことが出来る。

それ故、トランジスタ１２が導通した時のコレクタ電流
を小さく設定出来るため、同トランジスタ１２の飽和電
圧は比較的容易に小さくでき、温度上昇に伴うトランジ
スタ１２の飽和電圧の増加は第１図の駆動回路における
トランジスタ２の飽和電圧の増加に比し、充分小さくで
きる。

従って、温度上昇に伴ってトランジスタ１２の飽和電圧
が増加して、トランジスタ１７及びトランジスタ１３が
導通状態になるという状態を飽和抵抗の低い大面積のト
ランジスタを用いずに防ぐことが出来る。

このため、本発明の駆動回路は第１図の駆動回路に比し
、より広い温度範囲に対して正常に動作するという利点
がある。

また、トランジスタ１７についても、抵抗１８とトラン
ジスタ１７の飽和抵抗の和でトランジスタ１３のベース
電流が決定できるため、トランジスタ１７の飽和抵抗も
比較的大きくてすむ。

一方、入力端子１１へ正の信号電圧が印加された場合、
前記の様に、トランジスタ１７は遮断するが、仮に、ト
ランジスタ１６が無い場合、トランジスタ１７のコレク
タ電圧は電源ライン２０迄上ってしまう。

そのため、電源ライン２０にサージ等の有害な高電圧パ
ルスが印加された場合、トランジスタ１７のコレクタ・
エミッタ間に高電圧が加わって、破壊される恐れがある
。

従って、トランジスタ１７の破壊を防止するため、トラ
ンジスタ１６を設け、トランジスタ１７が遮断状態の時
、トランジスタ１６を導通状態にし、トランジスタ１６
のコレクタ電流を電源ラインから抵抗１８を通して流す
ことにより、トランジスタ１７のコレクタ電圧が常に電
源電圧Ｖｃｃ迄上らない様にして低目に抑え、サージ等
の高電圧パルスが印加されても、トランジスタ１７が破
壊されない様にしている。

従って、トランジスタ１６も低い飽和抵抗におさえる必
要はなくサージ電圧が加わったときに、トランジスタ１
６．１７の耐圧をこえない範囲であれば自由に設定でき
る。

さらにトランジスタ１２が導通状態の時電源ライン２０
にサージ電圧が加わって、トランジスタ１２のコレクタ
電位が上昇しても、トランジスタ１７のコレクタ電位は
トランジスタ１６の導通により強制的に低く保たれてい
るのでトランジスタ１２を導通してしまうという誤動作
を生じることがない。

尚、第２図において、トランジスタ１６のコレクタとト
ランジスタ１７のコレクタは共通に出来るので、本発明
を特に半導体集積回路で使用した場合、両トランジスタ
のコレクタを共通コレクタとして一個に節約出来ると同
時に、トランジスタ１７は次段のトランジスタ１３をエ
ミッタ電流で駆動しているので飽和電圧を強いて小さく
する必要はないし、トランジスタ１６に関しても飽和領
域で使う必要もないので、トランジスタ１６及びトラン
ジスタ１７は飽和抵抗が少々大きくても良く、パターン
を小さく出来る。

故に、本発明（ま、半導体集積回路で使用した場合、上
記理由により特に適していることがわかる。

第３図は本発明の他の実施例であり、抵抗２９及び抵抗
３０を適邑に選んで、トランジスタ２２及びトランジス
タ２６のコレクタ電流対ベース電流比を任意に選ぶこと
が出来る。

この回路に於いてトランジスタ２２の出力は抵抗２５と
の接続点に得この出力でコレクタに抵抗２８を有するト
ランジスタ２７を、駆動し、このエミッタ出力でトラン
ジスタ２３の状態を切換え負荷４に出力を得、一方抵抗
３０を通してトランジスタ２６からなる保護回路を駆動
し、トランジスタ２７のコレクタ電位を制御している。

第４図は本発明のもう一つの他の実施例でありトランジ
スタ３２とトランジスタ３６の各ベースを共通（こする
必要もなく、別々に駆動しても良いことを示している。

抵抗４２はトランジスタ３３のリーク防止用である。

この回路に於いては、入力端子３１の信号をトランジス
タ３９．３２で増申し、抵抗３５に出力を得、この出力
でトランジスタ３７を駆動し、負荷３４とベースバイア
ス抵抗４２を有するスイッチングトランジスタ３３を駆
動せしめている。

この回路にも、抵抗４１を介してトランジスタ３６を１
駆動する保護回路が設けられており、この保護回路の出
力でトランジスタ３７のコレクタと抵抗３８との接続点
の電位を誤動作しないように制御している。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来は代表的な、駆動回路の一実施例を示す回
路図、第２図は本発明における一実施例を示す回路図、
第３図は本発明における他の実施例を示した回路図、第
４図は本発明におけるもう一つの他の実施例を示した回
６略図である。 １．１１，２１，３１・・・・・・入力端子、２，３゜
１２．１３，１６，１７，２２，２３，２６゜２７．３
２，３３，３６，３７，３９．・・・・・・ｎｐｎトラ
ンジスタ、５，１５，１８，２５，２８゜２９．３０，
３５，３８，４０，４１，４２・・・・・・抵抗、４，
１４，２４，３４・・・・・・負荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 人力信号を受けるエミッタ接地型の第１トランジス
   タと、前記第１トランジスタの出力で１駆動され電源の
   一方に接続されたコレクタ抵抗を有するエミッタホロワ
   型の第２トランジスタと、前記第２トランジスタの出力
   で駆動されエミッタが前記電源の他方にコレクタが負荷
   にそれぞれ結合された第３トランジスタと、コレクタが
   前記第２トランジスタのコレクタにエミッタが前記電源
   の他方にそれぞれ接続され前記第１トランジスタが導通
   状態のときに導通状態となる第４トランジスタとを有す
   ることを特徴とするスイッチング回路。