JPS6093963A - 電子スイツチの過電流検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子スイッチたとえば近接スイッチの過電流
検出回路に関するものである。

従来この種の過電流検出回路は第１図および第２図に示
すように出力トランジスタＴ「、のエミッタにエミッタ
抵抗Ｒ５を挿入し、この両端の電圧ＶｒＩを過電流検出
用のトランジスタＴｒ２によって検出し、これにより過
電流を検出するのがもつとも簡単な方法であり、かつひ
じように多くの用途に使用されている。この方法は簡単
に実現しつる反面ＯＮ時の出力端子残り電圧がひじよう
に太きくなってしまう欠点を有していた。すなわちトラ
ンジスタＴｒ、のＯＮ時残り電圧Ｖｏｎは出力電流値と
トランジスタＴｒ１の出力電流容量によるが、今仮にＶ
ｏｎをＶｏｎ　＝　０．２　ＣＶ　）　、出力電流Ｔｔ
＝１５０〔ｍＡ）とし、これに過電流検出回路を含め２
０ｏ（ｍｘ〕以五の電流が流れたとき、これを過電流と
する。そしてトランジスタＴｒ２のベース−エミッタ間
電圧Ｖｂｅが０．７（Ｖ）以上を検出されるとエミッタ
抵抗Ｒ０の値は となる。また出力電流Ｔｔ＝１５０（ｍＡ）の時のエミ
ッタ抵抗Ｒ１，の両端の電圧Ｖｒ１はＶｒｌ　＝　３５
　Ｘ　Ｏ，１５”：；　０．５２５　（Ｖ　〕となり、
したがってトランジスタＴｒ、　、！：エミツタ抵抗Ｒ
８の直列回路の電圧Ｖｘは Ｖｘ　＝Ｖｏｎ　＋　Ｖｒｌ　＝　０．２　＋　０．５
２５　＝　０．７２５　（Ｖ）となる。このように過電
流検出回路が挿入されたことにより、電子スイッチとし
てのＯＮ時出力残り電圧は３倍以上となり、計算式から
明らかなように出力トランジスタＴｒｌの出力電力容量
を太きくして、そのＯＮ時出力残り雷、圧Ｖｏｎをいく
ら小さくしても過電流検出回路を含めたＯＮ時出力残り
電圧はほとんど低下しないという欠点があったまた従来
の過電流検出回路においてはトランジスタＴｒ、のベー
ス−エミッタ間電圧が過電流検出電圧であったために大
きな負の温度係数を有していた。

この発明はこのような従来の欠点を解消しようとするも
ので、この発明の第１の目的はトランジスタのベース−
エミッタ間電圧により過電流を検出するものに比し、検
出電圧を小さくし、これによって電子スイッチの過電流
横用用抵抗を小さくし、いきおい電子スイッチとしての
ＯＮ時残り電圧を小さくしようとするものである。

以下図によってこの発明の一実施例について説明する。

第３図はこの発明における過電流検出回路を近接スイッ
チに適用したげあいの回路図で、この近接スイッチ１０
は近接センサ用ＴＯ回路１と、このＩＣ回路の出力電流
容量を補うための電流スイッチング素子２６たとえば出
力トランジスタとで構成される。そしてそのＩ（３回路
１は内部に発振回路２、コンパレータ３、ｆｉ１回路４
．コンパレータ５、出力回路６、定電圧回路７、電源リ
セット回路８、出力コントローラ１４および過電流検出
回路１６を有しており、出力回路６、電源リセット回路
８および出力コントローラ１４により電子スイッチコン
トローラ１７が構成される。また検出コイルし３、共振
コンデンサＣ１、感度調整用可変抵抗１（’ｔｔ、側路
コンデンサ０２Ｂ、積分コンデンサ０２４、電源リセッ
ト用コンデンサＣｔｓおよび負荷９などが外付けされる
。

したがって検出コイルし、に対して金属体が接近または
離間することにより発振回路２が発振を開始または停止
し、出力回路６より論理しまたはＨの出力が得られる。

そして過電流検出回路１６は電流スイッチング素子２６
と出力コントローラ１４との間に設けられている。

第４図はこの発明の要部を示す回路図で、基本的に４個
のトランジスタすなわち第１のトランジスタ２２．第２
のトランジスタ２３．９１＜　３のトランジスタ２４お
よび第４のトランジスタ２５と、抵抗３１．３２と、電
流源２０とで構成されるブロックにより過電流検出回路
１６が構成される。

ダイオード２７と抵抗３５により過電圧保護回路１８が
構成され、ノード４１に大きな電圧が加わったばあいに
過電流検出回路１６を保勲する。この過電圧保護回路は
カレントシンク用のものである。１９は電源である。な
お電流スイッチング素子２６は負荷９に流れる電流を制
御するものであればよくたとえばトランジスタにより構
成される。各トランジスタ２３．２５と各抵抗３１．３
２との接続点には接続端子ａｎ　ｂが引出され、トラン
ジスタ２４と２５との接続点に信号出力端子Ｇが設けら
れ、この出力端子はさらに電流スイッチング素子２６を
制御するコントローラ１７の入力端に接続され、これに
よってコントローラ１７の出力状態を制御するようにさ
れている。また第４図において、過電圧保護回路１８は
端子すに接続されている。なお第４図において過電流検
出回路１６および過電圧保護回路１８がＩＣ化される。

今、第４図において電流源２０からの電流■。を■ｏ−
５〔μＮ〕、抵抗３１．３２の抵抗値口３１．Ｒ’３！
をＢ、５ｔ＝ｆＬｓｔ”　１０　〔ＫΩ〕とするとノー
ド４１の電５−Ｖ４．が過電流検出電圧となりその値は
ｖ４１　＝Ｉｎ　ｘＲ３１＝　Ｉ（ＩＸＲ，３２＝　５
　Ｘ　１０　＝　５０　（ｍ　Ｖ　）となる。なぜなら
ばノード４１がオープンのばあい、トランジスタ２４と
２５がバランスしており、出力ノード４６は臨界状態に
ある。

今、ノード４１が出力電流検出用抵抗Ｒ１１に接続され
たばあい、この抵抗の両端に発生する電圧が５０　ｒｍ
　Ｖ　）より小さいと、抵抗３５を通じノード４１から
抵抗Ｒ１の方へ電流が流れ出し、このため抵抗３２に流
れる電流が減少し、トランジスタ２５のエミッタ電圧が
下がり、トランジスタ２４と２５のバランスがぐずれ、
ノード４６の電位はＬとなる。このとき電子スイッチコ
ントローラ１７の出力はたとえばＨとなり、電流スイッ
チング紫芋２６はオン状態にある。

また何らかの原因で電流スイッチング素子２６に流れる
電流が所定の値を越りると抵抗Ｒ１，の両端に生じる電
圧が５０（ｍＶ）を戟え、ノード４６の電圧はＨとなる
。このとき電子スイッチコントローラ１７の出力はたと
えばＬとなり、電流スイッチング紫芋２６に流れる電流
は減少し、実質的にオフ状態となる。このため抵抗Ｒ１
，に流れる電流は減少し、いきおいノード４１の電位が
下り、ノード４６の電位も下る。やがてノード４６の電
位がＬに反転すると電子スイッチコントローラ１７の出
力はＨとなり、電流スイッチング素子２６はオンとなる
。

さらに抵抗Ｒ１の電圧が５０ｒｍＶ）のときは抵抗３５
には電流が流れず、これがスレッシュホールド電圧とな
る。

このように抵抗亀の両端に生じる電圧が５０〔ｍＶ）を
越えたとき、過電流検出回路】６がその点を検出する。

第５図は過電圧保護回路１８を接続端子ａに接続したも
のでその動作は第４図に示すものと実質的に変らないの
でその説明を省略する。

以上の説明はカレントシンクの出力形式の例であるが、
カレントソースの出力形式のばあいにもノード４６は過
電流検出時にＨとなる。カレントソースの出力形式の例
を第６図に示す。

第６図に示す回路は第４図に示すものとは逆にカレント
ソース用の回路を示すもので、第１のトランジスタ２２
のエミッタは抵抗３３を介して電源１９の一方の端子に
接続され、また第３のトランジスタ２４のエミッタは抵
抗３４を介して電源の一方の端子に接続されている。さ
らにダイオード２８と抵抗３６により過電圧保護回路１
８が構成され、この回路は第１のトランジスタ２２のエ
ミッタと抵抗３３との接続点に設けた端子Ｃに接続され
ている。なおその過電圧保護回路は第３のトランジスタ
２４のエミッタと抵抗３４との接続点に設けた端子ｄに
接続してもよい。またトランジスタ２３．２４のベース
電流の影響を減少させるためにトランジスタ２９が設け
られている。

すなわち第６図に示す回路が第４図および第５図に示す
回路と大きく異なる点は過電流検出回路１６の電源１９
に対する接続方向が実質的に逆であることである。

なお電流スイッチング素子２６としてＰＮＰ形トランジ
スタを用いることも可能である。

なお第７図はカレン）１ラ一回路の変形例を示すもので
同図１ａｌに対して同図（ｂｌおよびｌｅｔ　Ｋ示す変
形例がよく知られている。

第４図および第５図において検出電圧を５０ｒｍＶ）と
し、過電流を２００［ｍＡ）とすると抵抗Ｒ８は 亀＝５０　ｍ　Ｖ＝、２５〔Ω〕 ０ｍＡ となり、したがって出力電流Ｉｔ＝＝１５０（ｍＡ）に
おける出力端子におけるＯＮ時残り電圧ＶｘはＶｘ　：
Ｖｏｎ　＋　Ｖｒ、：０．２　＋　０．２５　Ｘ　Ｏ，
１５＝　０．２　＋　０，０３７５　：０，２３７５　
（Ｖ　）と々す、従来のものに比し大きな教養が見られ
るこの計算例から明らかなように従来例ではトランジス
タＴｒ１の０８時残り電圧Ｖｏｎに比し抵抗Ｒ１の両端
電圧Ｖｒ、がかなり大きかったが、この発明によれば抵
抗Ｒ１の両端電圧Ｖｒ、の方が電流スイッチング素子２
６の０８時残り電圧Ｖｏｎに比しかなり小さくなり、し
たがって０８時残り電ＩＥＶｏｎを小さくするように容
量の大きなトランジスタを使用すればさらに出力端子Ｏ
Ｎ時残り電圧Ｖｘを小さくすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の過電流検出回路を示す回路
図、第３図はこの発明における過電流検出回路を近接ス
イッチに適用したばあいのブロック図、第４図はこの発
明における過電流検出回路の一実施例を示す回路図、第
５図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第６図はこ
の発明のさらに他の実施例を示す回路図、第７図はカレ
ントミラー回路の変形例を示す回路図である。 １・・・ＩＣ回路、２・・・発振回路、３・・・コンパ
レータ、４・・・積分回路、５・・・コンパレータ、６
・・・出力回路、７・・・定電圧回路、８・・・電源リ
セット回路、９・・・負荷、１０・・・スイッチ、し、
・・・検出コイル、ｎ、。 ・・・可変抵抗、１４・・・出力コントローラ、Ｃ２３
・・・共振コンデンサ、Ｃ１４・・・積分コンデンサ％
　０２１１山コンデンサ、１６・・・過電流検出回路、
１７・・・電子スイッチコントローラ、１８・・・過電
圧保護回路、１９・・・電源、２０・・・電流源、２２
〜２５・・・トランジスタ、２６・・・電流スイッチン
グ素子、２７・・・ダイオード、２８・・・ダイオード
％　２９・・・トランジスタ％　３１．３２．３５．３
６・・・抵抗、ＲｌＩ・・・抵抗、４１，４２・・・ノ
ード、４６・・・出力ノード。 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 代理人　弁理士　１）　澤　博　昭 同　同　石　橋　信　離 開　同　加　藤　公　延 第６図 第６図 １８ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　特願昭５８−２０３０５４号２、発明
の名称 電子スイッチの過電流検出回路 ３、補正をする者 ５、補正命令の日付 昭和５９年１月３１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電源に対して負荷と、この負荷に流れる電流を制御する
   電流スイッチング素子と、過電流検出抵抗を順次直列に
   接続し、また電源の一方の端子に対して第１のトランジ
   スタのエミッタを接続するとともに、第２のトランジス
   タのエミッタを電源の他方の端子に対して抵抗を介して
   接続し、かつ両トランジスタのコレクタを電流源を介し
   てたがいに接続し、また電源の一方の端子に対して第３
   のトランジスタのエミッタを接続するとともに、第４の
   トランジスタのエミッタを電源の他方の端子に対して抵
   抗を介して接続し、かつ両トランジスタのコレクタをた
   がいに接続し、上記第１のトランジスタと上記第３のト
   ランジスタとを、また上記第２のトランジスタと上記第
   ４のトランジスタとをそれぞれカレントミラー回路を構
   成するように接続し、上記第２および第４のトランジス
   タと上記各抵抗との接続点から接続端子を引出し、この
   端子を上記電流スイッチング紫芋と上記過電流検出抵抗
   との接続点に選択的に接続するとともに、上記第３のト
   ランジスタと上記第４のトランジスタとの接続点に信号
   出力端子を設け、この出力端子を上記電流スイッチング
   素子を制御するコントローラの入力端に接続し、このコ
   ントローラの出力状態を制御することを特徴とする電子
   スイッチの過電流検出回路。