JPS63253420A

JPS63253420A - 二線式スイツチ

Info

Publication number: JPS63253420A
Application number: JP8699587A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hatanaka; 浩畑中
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1988-10-20

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、スイッチング用電子回路を備えた二線式スイ
ッチに関するものである。

〔従来の技術〕

内部にスイッチング用電子回路を含む二線式スイッチと
して、光電スイッチや近接スイッチ等があり、その基本
構成を第３図に示す。二線式スイッチ１はセンサヘッド
２とスイッチング用電子回路３とで構成されており、負
荷４および外部電源５が接続されている。二線式スイッ
チｌは、外部電源５および負荷４を接続するための２個
の端子６．７を有しており、この２個の端子間電圧はス
イッチの０Ｎ１０ＦＦモードにより大きく変化する。そ
のため、スイッチング用電子回路３を駆動−するための
定電圧回路を内蔵する必要があり、かかる定電圧回路と
してツェナーダイオードがよく用いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、定電圧回路の出・力電圧値は、スイッチング
用電子回路を駆動するのに十分な値とすることは言うま
でもないが、同時に、スイッチがＯＮのときには前述の
２端子間の電圧ができるだけ低（なるようにする必要が
あり、そのために例えば、３■前後の値がよ（用いられ
る。

しかし、ＩＣプロセスでは、このような低い電圧のツェ
ナーダイオードを得ることは困難であるため、ディスク
リートなツェナーダイオードを使用しなければならず、
小型化の大きな妨げとなっていた。

かかる問題に対して、ツェナーダイオードを用いずに定
電圧回路を構成し、もってＩＣ化を図らんとする試みが
なされている。第４図はその一例を示すブロック図であ
り、定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏｕｔが所定の定電圧
Ｖｒｅｆより小さいときには、作動増幅器１１の出力に
よってトランジスタＱ５のコレクタ電流が増加し、これ
によってトランジスタＱ６のベース電流が増加する。ト
ランジスタＱ６のベース電流が増加すると、スイッチン
グ用電子回路３に流れる電流Ｉが増加して、出力電圧Ｖ
ｏｕｔを定電圧Ｖｒｅｆに近づけようと動作する。すな
わち、この定電圧回路１０は負の帰還をもって定電圧を
実現するものである。

ところが、このような定電圧回路１０は、電源投入時に
おいて、出力電圧Ｖｏｕｔを所期の定電圧値にに立ち上
がらせるために、定常時に比べてかなり大きな電流をス
イッチング用電子回路３に流そうとする。そのため、外
部電源５からスイッチング用電子回路３に流れ込む電流
が大きくなり、電源投入時からしばらくの間は、あたか
も二線式スイッチが「オン」しているかのように誤動作
してしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の二線式スイッチは上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、定電圧回路の出力電流を所定値以下に制限
する電流制限回路と、少なくとも起動時に前記電流制限
回路を動作させるスタートアップ回路とを備えたもので
ある。

〔作用〕

電源投入により、スタートアップ回路が動作して電流制
限回路が働き始め、これによって、定電圧回路からスイ
ッチング用電子回路へ供給される電流が所定値以下に抑
えられたまま定電圧回路の出力電圧が所期の定電圧に達
する。

〔実施例〕

以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、特に、
定電圧回路ｌＯの周辺部を示すものである。

定電圧回路１０は第４図に示す定電圧回路と同一の回路
であり、トランジスタＱ１〜Ｑ６により構成される公知
の回路である。そして、この定電圧回路１０にはスター
トアップ回路２０、電流制限回路２１およびレベル検出
回路２２が付加されている。

定電圧回路１０は公知の回路であるので、その詳しい動
作説明は省略するが、要するに第４図に概念的に示され
るように負帰還をもって定電圧■ｒｅｇを出力するよう
に動作する。

スタートアップ回路２０は、二線式スイッチの起動時で
ある電源投入時に電流■１および■４を流す機能を有す
る。一方、このスタートアップ回路２０の駆動を停止さ
せるのがレベル検出回路２２である。レベル検出回路２
２は例えばコンパレータ手段で構成されており、定電圧
回路１０の出力電圧Ｖｏｕｔが所期の定電圧値Ｖ　ｒｅ
ｇの近傍まで達したことを検出すると、スタートアップ
回路２０に対して停止信号を送出する。スタートアップ
回路２０は停止信号の入力により電流１１および■４の
供給を停止する。電流制限回路２１はトランジスタＱ７
および抵抗Ｒ６により構成されており、後述するように
、定電圧回路１０に対して制限値以上の電流を流さない
ように動作することができる。

つぎに、本実施例の動作を説明する。電源投入と共にス
タートアップ回路２０が動作を始め、電流Ｉ４によりト
ランジスタＱ８を「オン」させる。

それと同時に電流■１を流すことにより適当な値の電流
Ｉ２をトランジスタＱ６のベースに供給する。ただし、
ここではトランジスタＱ５は「オフ」しているため、１
２＝Ｉｌである。

いま仮に、電流制限回路２１のトランジスタＱ７が存在
しないとすると、トランジスタＱ６のコレクタ電流はβ
×Ｉ２　（但し、βはトランジスタＱ６の電流増幅率）
となり、βのばらつきにより変化する。そこで電流制限
回路２１のトランジスタＱ７を入れることにより、抵抗
Ｒ６の両端の電位差がトランジスタＱ７を「オン」させ
る電圧を越えたとき、トランジスタＱ７のコレクタから
電流が流れ、トランジスタＱ６のベース電流を減らして
トランジスタＱ６のコレクタ電流も減らすように働く。

このトランジスタＱ６のコレクタ電流の上限値（電流制
限値）Ｉｍａｘは、トランジスタＱ７のベース・エミッ
タ間電圧をＶ　ＢＨ３とすると、となる。すなわち、ト
ランジスタＱ６のコレクタ電流はこの値で制限される。

このように、電流制限回路２１は、電源投入時に定電圧
回路１０が出力電圧Ｖｏｕｔを所期の定電圧Ｖ　ｒｅｇ
にするために大電流を要求することに対して、その電流
を制限し、二線式スイッチが誤動作により「オン」状態
となるのを防止する。

トランジスタＱ６のコレクタ電流により、スイッチング
用電子回路３に電流が供給され、出力電圧Ｖｏｕｔが上
昇して定電圧回路１０が安定な動作を行う領域すなわち
定電圧値Ｖ　ｒｅｇの近傍の値に達したとき、レベル検
出回路２２がそれを検知して停止信号を出力する。停止
信号はスタートアップ回路２０に与えられ、これによっ
てスタートアップ回路２０は「オフ」し、電流ＩＩ、１
４を零にする。電流Ｉ４が零となるとトランジスタＱ８
が「オフ」し、同時に電流ｒｌも零となるため、１２＝
Ｉ３となり、定電圧回路１０は通常の動作に入る。なお
、トランジスタＱ８は、スタートアップ時にトランジス
タＱ５を「オフ」させるように動作するものであり、ス
タートアップ時にトランジスタＱ５のコレクタに大きな
電流が流れて回路自身の消費電流が増加するのを防ぐた
めに挿入されている。

なお、本実施例では、レベル検出回路２２によって出力
電圧Ｖｏｕｔが定常値であるＶ　ｒｅｇに近づいたこと
を検出してスタートアップ回路２０の駆動を停止するよ
うにしているが、本発明はこれに限定されるものではな
く、レベル検出回路２２を用いずに、たとえば、タイマ
手段によってスタートアップ回路２０の駆動時間を制限
し、スタートアンプから定常状態になるまでの電流を制
限するものであってもよい。

第２図は本発明の他の実施例である。第１図の実施例と
の相違点は、電流制限回路３０がカレントミラー回路を
構成している点と、トランジスタＱ６のオン・オフ制御
を、トランジスタＱ５のオン・オフにより直接制御して
いる点である。

電源の投入と共にスタートアンプ回路２０は動作を開始
し、電流■４によりトランジスタＱ８を「オン」させる
。同時に、スタートアップ回路２０から所定の電流１１
をトランジスタＱ７のコレクタに供給する。このとき、
トランジスタＱ８が「オン」しているため、トランジス
タＱ５はベース電流が供給されずに「オフ」しており、
そのために、トランジスタＱ６にもベース電流が流れず
に「オフ」している。

一方、電流制限回路３０のカレント・ミラー回路では、
トランジスタＱ９のエミッタ面積をトランジスタＱ７の
ｎ倍としたとき、トランジスタＱ９のコレクタに流れる
電流■２は、トランジスタＱ７およびＱ９の電流増幅率
が十分大きいとして、次式を満足する。

よって、Ｉ　２＝ｎｘ　Ｉ　１と表され、スイッチング
用電子回路３にはスタートアップ期間中は定電流が流れ
る。この定電流により定電圧回路１０の出力電圧Ｖｏｕ
ｔは上昇して電圧Ｖ　ｒｅｇに近づこうとする。出力電
圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖ　ｒｅｇまたはその近傍に達したと
き、レベル検出回路２２がそれを検知して停止信号を出
力する。停止信号は第１図の実施例と同様に、スタート
アップ回路２ｏに供給され、スタートアップ回路２０が
その出力電流１１およびＩ４を零にし、それぞれトラン
ジスタＱ７およびＱ８を「オフ」する。これにより、ス
タートアップ回路２０は機能を停止したわけで、これ以
後は定電圧回路１０の通常の動作に入る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の二線式スイッチによれば、
電源投入により、スタートアップ回路が動作して電流制
限回路が働き始め、これによって、定電圧回路からスイ
ッチング用電子回路へ供給される電流が所定値以下に抑
えられたまま定電圧回路の出力電圧が所期の定電圧に達
するので、電源投入時に定電圧回路に流れる過大電流を
制限することができる。そのため、電源投入時の過大電
流による誤動作を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を回路図、第２図は本発明の
他の実施例を示す回路図、第３図は二線式スイッチの一
般的構成を示すブロック図、第４図は従来の定電圧回路
を示すブロック図である。１・・・二線式スイッチ、２・・・センサヘッド、３・
・・スイッチング用電子回路、１０・・・定電圧回路、
２０・・・スタートアップ回路、２１．３０・・・電流
制限回路。

Claims

【特許請求の範囲】

センサ出力に応じてオンオフ制御を行うスイッチング用
電子回路を備え、このスイッチング用電子回路の電源回
路として負帰還により定電圧出力を実現する定電圧回路
を内蔵した二線式スイッチにおいて、前記定電圧回路の
出力電流を所定値以下に制限する電流制限回路と、少な
くとも起動時に前記電流制限回路を動作させるスタート
アップ回路とを具備する二線式スイッチ。