JPS6097280A - 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Ｔｒｉのエミッタにエミッタ
抵抗ａ１を挿入し、この両端の電圧Ｖ１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
実現しうる反面ＯＮ時の出力端子残り電圧がひじように
大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Ｔｒｉの０８時残り電圧Ｖｏｎは出力電流値とト
ランジスタ’Ｉ’　ｒ　１の出力電流容量によるが、今
仮にＶｏｎをＶｏｎ　：０．２　（Ｖ　）　、出力電流
１１＝１５０〔ｍ入〕とし、これに過電流検出回路を含
め２００（ｍＡ）以上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１を検出されるとエ
ミッタ抵抗Ｒ１の値は となる。また出力電流Ｉｔ：１５０［ｍＡ）の時のエミ
ッタ抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖ　ｒ　１はＶｒｌ二３５　
Ｘ　Ｏ，１５−０，５２５［：　Ｖ　）となり、したが
ってトランジスタＴｒ１トエミッタ抵抗Ｒ，１の直列回
路の電圧Ｖｘは Ｖｘ　＝　Ｖａｎ　＋　Ｖｒｌ　：Ｏ０２＋０．５２５
　＝　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時出方残り電圧は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Ｔｒ１の出方電力容量を大
きくして、そのＯＮ時出力残り電圧Ｖａｎをいくら小さ
くしても過電流検出回路を含めたＯＮ時出カ残り電圧は
ほとんど低下しないという欠点があった捷た従来の過電
流検出回路においてはトランジスタＴｒｌ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
検出用抵抗を小さくし、いきおい電子スイッチとしての
０８時残り電圧を小さくしようとするものである。

またこの発明の第２の目的は同一の過電流検出回路によ
りカレントシンクおよびカレントソース両出力形式の過
電流を検出しうるようにするものである。

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
チに適用したばあいの回路図で、この近接スイッチ１０
は近接センサ用ＩＣ回路１と、このＩＣ回路の出力電流
容量を輔うための電流スイッチング素子たとえば出力ト
ランジスタとで構成される。そしてそのＩＣ回路１は内
部に発振回路２、コンパレータ３、出力回路６、定電圧
回路７、電源リセット回路８、出方コントローラ１４お
よび過電流検出回路１６を有しており、出方回路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Ｌｌ、共振コンデンサ○ｌ、感度調整用可変抵抗１
’ｔ２２、側路コンデンサＣ２３、積分コンデンサｃ２
４．電源すセット用コンデンサ０２５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Ｌ１に対して金属体が接近捷たは
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、出方回路６より論理しまたはＨの出力が得られる。

そして後述する過電流検出回路１６１−１：電流スイッ
チング素子２６と電源リセット回路８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、第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３１〜３４と、電流源２
ｏと、トランジスタ２１と、抵抗３０とからなるブロッ
クにより過電流検出回路１６が構成される。そしてトラ
ンジスタ２２．２４のペース電流の影響を減少させるた
めトランジスタ２９が設けられている。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、
−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を保護する。この過電圧保護回路はカレントシン
ク用のものであるが、ダイオード２８および抵抗３６で
構成される回路はカレントソース用の過電圧保護回路で
ある。１９は電源である。なお電流スイッチング素子２
６は負荷９に流れる電流を制御するものでたとえばトラ
ンジスタにより構成される′１．各トランジスタ２２．
２３，２４．２５と各抵抗３１，３２．３３．３４との
接続点には接続端子ａｈ　ｂ＊　Ｃ＊　ｄ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１４７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。たお第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２ｏからの電流ＩＯをＴＯ＝
５（ｊｌＡ）、抵抗３０〜３４の抵抗値Ｒ３０−Ｒ３４
＝１０（ＫΩ〕とするとノード４１および４２の電圧Ｖ
４１およびＶ４２が過電流検出電圧となりその値はＶ４
１＝Ｖ４２＝ＩＯＸＲ。

３０−　Ｒ，３４＝　５　Ｘ　１０　＝　５０　（ｍ　
Ｖ　）となる。

なぜならばノード４１，４２ともにオーブンのばあい、
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Ｒ１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（ｍＶ）
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１　、＋。

２４と２５のバランスがくずれ、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、電流スイッチング素子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えると抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧
が５０〔ｍ■〕を越え、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、電流スイッチング素子２６は実質的にオフ
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２
６はオンとなる。

さらに抵抗Ｒ１の電圧が５０〔ｍ■〕のときは抵抗３５
に電流が流れず、これがスレッシュホールド電圧となる
。

このように抵抗Ｒ１の両端に生じる電・圧が５０（ｍ　
Ｖ　）を越えたとき、過電流検出回路１６がその点を検
出する。

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５図に示す。この図において外部接続用端子Ｃは第
４図に示したものに対して対角線りの接続点から引出さ
れている。

また第６図に示すものは第４図と同様にカレントシンク
の出力形式の回路であるが、第４図に示す回路と異なる
点は電流源２０．トランジスタ２１および抵抗３０から
なる直列回路の電源１９に対する接続方向が逆であるこ
とである。

さらに第７図に示すものは第５図に示すものと同様にカ
レントソースの出力形式の回路であるが、第５図と異方
る点は電流源２０、トランジスタ２１および抵抗３０か
らなる直列回路の電源１９に対する接続方向が逆である
ことと、電流スイッチング素子２６としてＰＮＰ形トラ
ンジスタを用いている点である。

第４図において検出電圧を５０（ｍＶ）とし、−過電流
を２００　（ｍ　ｐ−）とすると抵抗Ｒ１は５０ｍＶ となり、したがって出力電流Ｉ　ｔ＝１５０　ＣｍＡ〕
における出力端子におけるＯ　Ｎ時残り電圧ＶＸは Ｖｘ　：Ｖｏｎ　＋Ｖｒｌ＝０．２　＋０．２５　Ｘ　
０．１５＝　０．２　＋０．０３７５二〇、２３７５　
（Ｖ　）となり、従来のものに比し大きな改善が見られ
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Ｔｒｌの０８時残り電圧Ｙｏｎに比し抵抗Ｒ１の両端
電圧Ｖｒｌ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Ｖｒｌ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時残り電圧Ｖｏｎ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ＯＮ
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図はこの発明の第２の実施例を示す回路図、第６図は
この発明の第３の実施例を示す回路図、第７図はこの発
明の第４の実施例を示す回路図である。 １・・・ＩＯ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、Ｌｌ
・・・検出コイル、Ｒ２２・・・可変抵抗、Ｃ１・・・
共振コンデンサ、０２４・・・積分コンデンサ、Ｃ２５
・・・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、２１〜２５
・・・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、３０〜３６・・・抵抗、Ｒ１・・
・過電流検出抵抗、４１．４２・・・ノード、４６・・
・出力ノード。 −閣−−一一一一■ 第６図 第７０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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抵抗を介して接Ｒ１７，かつそ
   のコレクタを電流源を介して電源の他方の端子に接続し
   、また電源の一方の端子に対して第２のトランジスタの
   エミッタを抵抗を介して接続し、かつ電源の他方の端子
   に対して第３のトランジスタのエミッタを抵抗を介して
   接続し、さらに両トランジスタのコレクタをたがいに接
   続し、また電源の一方の端子に対して第４のトランジス
   タのエミッタを抵抗を介して接続し、かつ電源の他方の
   端子に対して第５のトランジスタのエミッタを抵抗を介
   して接続し、さらに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、第２のトランジス
   タおよび第４のトランジスタを、また上記第３のトラン
   ジスタと第５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、第３、第
   ４および第５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
   素子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４のトランジスタと上記第５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。
2. （２）上記各接を；Ｌ端子の中の１つと、上記過電流検
   出抵抗と上記電流スイッチング素子との接続点間に過電
   圧保護回路を接続した特許請求の範囲第１小記載の電子
   スイッチの過電流検出回路。
3. （３）上記各接続端子の中、たがいに対角線上の接続点
   から外部接続用の端子を引出した特許請求の範囲第１項
   記載の電子スイッチの過電流検出回路