JPS61182326A - スイツチング装置 - Google Patents

スイツチング装置

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JPS61182326A
JPS61182326A JP2176985A JP2176985A JPS61182326A JP S61182326 A JPS61182326 A JP S61182326A JP 2176985 A JP2176985 A JP 2176985A JP 2176985 A JP2176985 A JP 2176985A JP S61182326 A JPS61182326 A JP S61182326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
transistors
transistor
emitter
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2176985A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Fushimi
伏見 郁夫
Kosei Sakuragi
孝正 桜木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPS61182326A publication Critical patent/JPS61182326A/ja
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は入力端子に流れる電流の大きさに従って動作す
るスイッチング装置に係り、特に入力電流のしきい値を
設け、このしきい値を境にして負荷回路への電流供給を
制御するスイッチング装置に関する。
[従来技術およびその問題点] 従来のスイッチング装置は、入力端子に電流が流れ始め
ると、負荷へ微小な電流が供給されてしまうという問題
点を有していた。
また、入力電流のしきい値を自由に設定することができ
なかったために、汎用性がなかった。
[問題点を解決するための手段] 本発明によるスイッチング装置は、 入力端子に流れる電流があるしきい値に達した時又は該
しきい値を超えた時にのみ負荷に電流を供給するスイッ
チング装置において、 エミッタ面積の異なる2個のトランジスタと、エミッタ
面積の大きいトランジスタのエミッタ面積比された第一
の抵抗器と、エミッタ面積の小さいトランジスタのコレ
クタ側に制御電極が接続された駆動トランジスタと、前
記2個のトランジスタへ等しい電流を供給しようとする
定電流回路とを有し、前記2個のトランジスタのベース
は同等に一定バイアスされ、前記2個のトランジスタの
エミッタに流れる電流が上記入力端子に流れる電流であ
り、該電流が上記しきい値を超えることで、前記2個の
トランジスタの各コレクタ電流特性の大小関係が変化し
、該変化に基づいて前記エミッタ面積の小さいトランジ
スタのコレクタ側での電位変化によって前記駆動トラン
ジスタを動作させて上記負荷への電流供給を制御するこ
とを特徴とする。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第1図は、本発明によるスイッチング装置の一実施例の
回路図である。
同図において、PNP )ランジスタQ1およびQ2は
電流ミラー型定電流回路を形成し、QlおよびQ2の各
コレクタ電極はNPNトランジスタQ3およびQ4のコ
レクタ電極に各々接続されている。ただし、Q3および
Q4のエミッタ面積の比率はn:lである。Q3および
Q4の各ベース電極は共に抵抗R1を介して電源lの正
電極に接続され、Q3およびQ4が一定にバイアスされ
ている。抵抗R1は高抵抗であればよいが、FET等の
定電流性素子を用いてもよい。Q3のエミッタ電極は抵
抗R2を介して、Q4のエミッタ電極は直接、Q5のベ
ース電極に接続されている。さらに、Q5のベース電極
は抵抗R3を介して入力端子2に接続され、Q5のエミ
ッタ電極も入力端子2に接続されている。
また、Q2のコレクタ電極はPNP)ランジスタQ6の
ベース電極に接続され、Q6のエミッタ電極は電源1の
正電極に、Q6のコレクタ電極は負荷回路3を介して接
地線GNDに、各々接続されている。電源1の負電極は
接地線GNDに接続されているから、負荷回路3はQ6
のオン会オフ動作によって駆動される。また、Qlおよ
びQ2のエミッタ電極は共に電源lの正電極に接続され
、電流が供給される。
このような回路構成において、入力端子2に流れる電流
■がしきい値Ithを超える毎にQ6のオン番オフ状態
が変化することになるが、そのしきい値Ithは、後述
するように、Q4に対するQ3のエミッタ面積比nと、
Q3のエミッタ電極に接続された抵抗R2とによって設
定される。また、電流Iに上限はQ5とR3とによって
設定される。
次に、このような構成を有する本実施例のスイッチ動作
を説明する。
まず電流工が小さい場合は、Q3のエミッタ面積がQ4
のそれより大きいために、Q3のコレクタ電流Ic3は
Q4のコレクタ電流Ic4より大きくなる(IC3>I
C4)、L/かし、QlおよびQ2は電流ミラー型定電
流回路を形成しているために、Qlによりバイアスされ
たQ2は、Q3のコレクタ電流Ic3と同等の電流が流
れる状態となり、その結果Q4のコレクタ電位は電源l
の電圧近くまで上昇する。このために、Q6はオフ状態
を保持し、負荷回路3へ電流は供給されない。
電流工が次第に大きくなると、電流Ic3も増大してR
2における電圧降下分が増大する。そのために、Q4の
ベース・エミッタ間電圧がQ3のベース・エミッタ間電
圧に比べて次第に大きくなる。しかし、電流工がQ3と
Q4とのエミッタ面積比nとR2とで決定されるしきい
値Ithに達しない限り、I c3 >I c4の状態
が続き、Q6はオフ状態を保持する。
次に、電流Iがしきい値Ithを超えると、Q3および
Q4のコレクタ電流に関してはIc3<Ic4の状態と
なる。しかし、QlによりバイアスされたQ2のコレク
タ電流状態はIc3であるために、Q4のコレクタ電位
は低下し、Q6はオン状態となって負荷回路3へ電源1
から電流が供給される。
以上のスイッチ動作におけるしきい値Ithの決定方法
を電流関係式および第2図を用いて説明する。
第2図は、エミッタ面積の異なる2個のトランジスタの
ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との関係を示す
グラフである。
Q3のエミッタ面積はQ4のそれのn倍であるから、Q
3およびQ4のコレクタ電流Ic3およびIc4は、次
式で表わされる。
I c3 = n Is exp(qVbe3 /kT
)  e * e (1)I c4 =  Is ex
p(qVbe4 /kT)  11 @ 11 (2)
ただし、kはポルツマン定数、qは単位電荷、Tは絶対
温度、Vbe3およびV be4は各々Q3およびQ4
のベース・エミッタ間電圧である。
ところで、Q3のエミッタには抵抗R2が接続されてい
るために、V be3とVbe4との間には次式の関係
がある。
Vbe3 + I c3 * R2=Vbe4 ・―・
(3)したがって、(3)式を(1)式へ代入して次式
を得る。
I c3  = nls exp (q(Vbe4 −
I c3  * R2)/ kT)  ・ ・ ・(4
) 上式(2)および(4)の関係式をグラフに表わしたも
のが第2図における曲vi101および曲!1ii10
2である。ただし、曲線103はVbe3を横軸とした
場合の式(1)を表わしている。
同グラフから明らかなように、Q3のコレクタIc3を
表わす曲線102とQ4のコレクタ電流Ic4を表わす
曲線101とは、V be4 = V tの時交わって
いる。すなわち、このときを境にしてIc3とIc4と
の大小関係が逆転している。この時、IC3=IC4=
Itであるから、式(2)と(4)を連立させることで
次の関係式を得る。
したがって、電流IC3およびIc4の大小関係が変化
するVbe4 =Vtの時の電流Itの2倍をしきい値
Ithとすることができる。すなわち、しきい値Ith
は、上式(5)の関係式を用いて、エミッタ面積比nお
よび抵抗R2の抵抗値を定めることで所望のレベルに設
定することができる。
なお、式(5)から明らかなように、しきい値I th
= 2 I tは温度Tの関数である。したかって、電
流■を一定にすれば、温度変化によってQ6のオン・オ
フ動作を行わせる温度スイッチとして用いることもでき
る。
また、本実施例の消費電力を抑えるには、Q3およびQ
4を駆動するのに必要な電流を与える程度に抵抗R1を
大きくすればよい、また、電源lの電圧および入力端子
2の電圧に依存することなく本実施例の消費電流を決定
するためには、抵抗R1の代わりにJFET等を用いた
定電流素子又は定電流回路を用いればよい。
第3図は、本実施例の使用方法の一例を示すブロック図
である。
同図において、スイッチング装置10a、10b等は第
1図に示す回路構成を有し、複数個設けられている。各
スイッチング装置lOには第1図における負荷回路3と
して負荷3a 、 3b 、・・・等が接続され、これ
らの負荷は、たとえばアンプ等の電子回路、モータ等の
電動装置などである。また、第1図における電源lとし
て電圧Vccが各スイッチング装置に印加され、CPU
 11からの制御信号が各スイッチング装置の入力端子
2a、2b、・・・に入力している。
すでに述べた動作説明かられかるように、CPu11か
らハイレベル又はローレベルの制御信号が入力すること
で各入力端子2a 、 2b 、・・・に流れる電流が
変化し、その電流が設定されたしきい値Ithより下で
あるか、又はしきい値Ith以上であるかによって、各
スイッチング装置のオン又はオフ動作が行われる。
このように構成することで、たとえば負荷3aとしての
アンプを動作させず、負荷3bとしてのモータ。みを動
作させるモードの時、 CPU 11はスイッチング装
置10aをオフ、スイッチング装置10bをオンとして
電流をモータ3bにのみ供給することができる。したが
って、目的とする機能に必要な回路および装置だけに電
流を供給することができ。
全体として消費電力を節約することができる。
さらに、各スイッチング装置は、入力端子を流れる電流
が設定されたしきい値に達しない限り、負荷回路を通し
て接地線GNDへ電流が流れないために、C:PUll
にリーク電流等が存在しても負荷回路に電流が流れるこ
とがなく、確実なスイッチ動作が行われるとともに、消
費電力の節約にもなる。
また、しきい値Ithが容易に設定可能であるために、
制御信号の電流レベルが異なるCPUに対しても互換性
があり、スイッチ手段として広く用いることができる。
なお、第1図におけるNPN )ランジスタQ3、Q4
をPNP )ランジスタに、PNP )ランジスタQ1
.Q2およびQ6をNPN )ランジスタに置きかえ、
さらに電源lの極性を逆にして入力端子2に流れる電流
を逆方向としたスイッチング装置は、第1図における回
路から極めて容易に想到するものである。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明によるスイッチング
装置は、入力端子に流れる電流の大きさが設定されたし
きい値に達した時又はそれより大きくなった時のみ負荷
回路へ電流を供給するために、入力端子にリーク電流等
の微小電流が存在しても、また雑音等による電流が発生
しても、負荷回路へ電流が供給されることがなく、確実
なスイッチ動作を行うことができるとともに、消費電力
を抑えることができる。
また、しきい値を所望レベルに設定できるために、入力
端子に接続する外部装置の電流レベルを考慮する必要が
なく、スイッチング手段として広い範囲で用いることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるスイッチング装置の一実施例の
回路図、 第2図は、エミッタ面積の異なる2個のトランジスタの
ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との関係を示す
グラフ。 83図は1本実施例の使用方法の一例を示すブロック図
である。 2・・・入力端子  3・・拳負荷回路Ql、Q2・・
・命電流ミラー型回路を構成するPNP )ランジスタ Q3、Q4Φ・・・エミッタ面積の異なる2個のNPN
 )ランジスタ R1、R2・#−抵抗 代理人  弁理士 山 下 積 子 弟1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力端子に流れる電流があるしきい値に達した時
    又は該しきい値を超えた時にのみ負荷に電流を供給する
    スイッチング装置において、エミッタ面積の異なる2個
    のトランジス タと、エミッタ面積の大きいトランジスタのエミッタに
    接続された第一の抵抗器と、エミッタ面積の小さいトラ
    ンジスタのコレクタ側に制御電極が接続された駆動トラ
    ンジスタと、前記2個のトランジスタへ等しい電流を供
    給しようとする定電流回路とを有し、前記2個のトラン
    ジスタのベースは同等に一定バイアスされ、前記2個の
    トランジスタのエミッタに流れる電流が上記入力端子に
    流れる電流であり、該電流が上記しきい値を超えること
    で、前記2個のトランジスタの各コレクタ電流特性の大
    小関係が変化し、該変化に基づいて前記エミッタ面積の
    小さいトランジスタのコレクタ側での電位変化によって
    前記駆動トランジスタを動作させて上記負荷への電流供
    給を制御することを特徴とするスイッチング装置。
  2. (2)上記しきい値は、上記2個のトランジスタのエミ
    ッタ面積比および上記第一の抵抗器の抵抗値によって所
    望のレベルに設定されたことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のスイッチング装置。
JP2176985A 1985-02-08 1985-02-08 スイツチング装置 Pending JPS61182326A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2176985A JPS61182326A (ja) 1985-02-08 1985-02-08 スイツチング装置
US07/026,476 US4758773A (en) 1985-02-08 1987-03-16 Switching device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2176985A JPS61182326A (ja) 1985-02-08 1985-02-08 スイツチング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61182326A true JPS61182326A (ja) 1986-08-15

Family

ID=12064279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2176985A Pending JPS61182326A (ja) 1985-02-08 1985-02-08 スイツチング装置

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JP (1) JPS61182326A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6137631B2 (ja) * 1978-06-12 1986-08-25 Canon Kk

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6137631B2 (ja) * 1978-06-12 1986-08-25 Canon Kk

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