JPS61182326A - スイツチング装置 - Google Patents
スイツチング装置Info
- Publication number
- 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
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- transistors
- transistor
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- Pending
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
■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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
) 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。
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。
(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。
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。
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。
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。
= 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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)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。
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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61182326A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6137631B2 (ja) * | 1978-06-12 | 1986-08-25 | Canon Kk |
-
1985
- 1985-02-08 JP JP2176985A patent/JPS61182326A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6137631B2 (ja) * | 1978-06-12 | 1986-08-25 | Canon Kk |
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