JPS6338692Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、ソレノイド等の負荷を作動する出力
トランジスタの、負荷シヨート時における破損を
防止するシヨート保護回路に関するものであり、
負荷シヨート時に発振回路を構成して、出力トラ
ンジスタの導通時間を破壊されない許容時間内に
設定することにより、過電流による出力トランジ
スタの破壊を確実に防止することを目的とするも
のである。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

一般に負荷シヨート時における出力トランジス
タの破壊を防止する装置としては、負荷の正側に
スイツチング素子の入力を接続し、負荷シヨート
時にこのスイツチング素子を導通せしめ、これに
より出力トランジスタの入力あるいは出力トラン
ジスタを制御する前段素子を短絡し、瞬時にして
出力トランジスタを遮断させるべく構成すること
で、過電流による破壊等を防止していた。

しかしながら、上記保護用のスイツチング素子
を付加することは、バイアス抵抗等の諸部品の増
加を余儀なくされ、コスト高になるばかりでな
く、素子の増加による電子装置の拡大あるいは故
障に対する信頼性の低下をも招くことになる。ま
た、出力トランジスタと負荷を接続する信号ライ
ンに内在するライン抵抗によつて負荷がシヨート
してもライン抵抗による電圧降下で保護作動が不
確実となる場合がある。

〔考案の目的〕

本考案は、電子装置とこれに制御される負荷の
設置箇所に隔たりがあり、この間に接続すべき信
号ラインが介在するとき、この信号ラインの微小
なライン抵抗を電子装置の一構成素子として利用
し、正常動作時には単なる増幅器として作動さ
せ、負荷シヨート時に信号ラインのライン抵抗を
含む発振回路として作動させることにより、極め
て簡易な回路構成で出力トランジスタの破壊を確
実に防止し得る保護回路を提供するものである。

〔考案の実施例〕

以下、添付図面に基づいて本考案の実施例を詳
述する。

図において、入力端子１はバイアス抵抗２を介
してスイツチングトランジスタ３のベースに接続
され、このトランジスタ３のコレクタ出力には抵
抗４を介してダーリントン接続された出力トラン
ジスタ５，６のベースが接続されている。またス
イツチングトランジスタ３のエミツタは抵抗７を
介して接地され、図示しない前段制御部からの制
御信号により導通する。上記出力トランジスタ６
の出力は、回路部が設置される機器内を引き回さ
れる信号ライン８を介してソレノイド等の負荷９
に接続されており、かつ上記出力トランジスタ６
の出力には、スイツチングトランジスタ３のベー
スと結ぶコンデンサ１０が接続されている。な
お、１１は上記バイアス抵抗２とともにスイツチ
ングトランジスタ３のベース電位を設定するバイ
アス抵抗、１２はサージ吸収用ダイオード、８ｒ
は上記信号ライン８に内在するライン抵抗であ
る。

上記構成において、入力端子１への入力信号が
Highになるとスイツチングトランジスタ３が導
通状態となり、抵抗４を介して出力トランジスタ
５，６が導通し、負荷９を作動せしめる。負荷９
が正常に作動される場合には、上記スイツチング
トランジスタ５，６を含む回路は増幅器としての
作用をなし、入力信号の有無により比較的容量の
大きい負荷９をも作動させ得る。

ここで、負荷９が何らかの原因でシヨートした
場合の回路動作を説明する。通常、上記回路部お
よびこれから負荷９へ接続する信号ライン８は容
易に触れられない部分に内蔵され、あるいは引き
回されるが、負荷９はそれ自体別個に露出されて
操作者に容易に操作し得るように設置されてお
り、何らかの操作ミスで負荷９をシヨートした場
合には、ライン抵抗８ｒ、コンデンサ１０を含む
発振回路が構成される。

すなわち、入力信号電圧V_ioを5V、負荷９の作
動電圧VDを10Vとした場合、Ａ点の電圧はバイ
アス抵抗２，１１でほぼ設定される電圧でトラン
ジスタ３のベースに加えられ、Ｂ点の電圧は10V
からトランジスタ６のV_CE（1V以下）だけ降下し
た電圧で負荷９に加えられるが、ここではＡ点電
圧を5V、Ｂ点電圧を10Vとして説明する。

負荷９の作動時には、コンデンサ１０はトラン
ジスタ３のベース接続側が5V、トランジスタ６
のコレクタ側が10Vで、その差5V電圧にて充電
されている。

この時、Ｃ点が接地されたとすれば、Ｂ点は瞬
時にほぼ零電位にまで下降するため、コンデンサ
１０を通してＡ点の電圧も追従して下降する。コ
ンデンサ１０は上述のように5V電圧にて充電状
態にあるため、Ｂ点側に直接接続された端子電圧
がほぼ零電位となると、正常時の電圧10Vから
10V近い電圧降下が生じ、それに伴つてＡ点側端
子電圧が−5Vにまで変化する。これにより、ト
ランジスタ３は瞬時にオフし、トランジスタ５，
６もオフする。コンデンサ１０の容量は極めて小
さくしてある（たとえば1000PF）ため、上記電
圧変化による帰還作用は瞬時に行われ、Ｃ点の接
地から瞬時のうちにトランジスタ３，５，６をオ
フする。

こうして、トランジスタ３，５，６がオフした
時点ではコンデンサ１０のＡ点側端子電圧が−
5Vであるが、入力端子１へは入力信号が継続し
て印加されているため、抵抗２を通して次第にコ
ンデンサ１０が充電され、Ａ点側端子電圧を5V
にまで上昇させようとする。

Ａ点電圧がコンデンサ１０の充電によつて上昇
するとトランジスタ３がオンとなり、これに伴つ
てトランジスタ５，６もオンとなる。

トランジスタ６がオンすると、Ｃ点が接地され
ておりコレクタの出力負荷は微小なライン抵抗８
ｒだけであるため、瞬時に過大電流が流れＢ点電
圧も急峻に上昇する。このＢ点の電圧上昇はコン
デンサ１０を通してＡ点に帰還されるため、コン
デンサ１０の抵抗２を通して充電されていた電荷
が抵抗１１を通して放電される。

ライン抵抗８ｒが微小抵抗であるため、トラン
ジスタ６からコレクタ負荷へ流れる電流も無限大
となろうとするが、トランジスタ自体の一般的な
電流特性により無限大の電流が流れることはな
く、コレクタ電流の増大はV_CEの上昇となる（通
常はこれによる発熱での熱破壊が生ずる。）ため、
トランジスタ６のコレクタ電流が瞬間的に過大と
なるとそのV_CEがオン初期の1V以下から急峻に大
きくなる。

このため、Ｂ点電圧が下降し、コンデンサ１０
を通してＡ点の電圧を下降させるが、この時コン
デンサ１０のＡ点側端子への充電電荷が上記トラ
ンジスタ６のオン作動によるＢ点電圧の上昇によ
り抵抗１１を通して放電されているため、Ｂ点電
圧の下降すなわち5V以上の変化を有する急峻な
下降によつてＡ点電圧もトランジスタ３のオフレ
ベルにまで下降する。

従つて、トランジスタ３がオフし、これに伴つ
てトランジスタ５，６もオフし、Ｂ点電圧は零電
位となる。

以上のトランジスタ６のオン動作は、極めて短
い時間（出願人による実験で10μsec以下であつ
た。）瞬間的になされるとともに、オフとなつて
から再びコンデンサ１０が入力信号により抵抗２
を通して充電されるまでオフが維持され、コンデ
ンサ１０の充電により再びトランジスタ３がオン
となつて上記同様の動作が繰り返され、Ｂ点電圧
波形として第２図に示すような発振動作がなされ
る。

この発振動作においてトランジスタ６の導通時
間ｔは10μsec以下の極めて短い時間に抑えること
ができるため、トランジスタ６が発熱することも
なく、熱破壊も生ずることがない。また、負荷９
が正常のときに発振動作がなされず単なる増幅器
として働くのは、負荷９の抵抗値が大きく、トラ
ンジスタ６のコレクタ電流も定格値で安定するた
めであり、負荷９がソレノイドのごとくインダク
タンス素子であつても、トランジスタ６のコレク
タ電流の変化に対してＢ点の電圧は変化せず、従
つて発振は生じない。

〔考案の効果〕

以上のように本考案はスイツチングトランジス
タのベースと出力トランジスタの出力間に帰還用
のコンデンサを接続し、出力トランジスタの出力
にライン抵抗等の微小抵抗を介してインダクタン
ス負荷を接続するだけの簡易な回路構成により、
負荷正常時には単なる増幅器としての作用をな
し、負荷シヨート時には上記微小抵抗、コンデン
サを含む発振回路として動作せしめ、負荷シヨー
ト時における出力トランジスタの過電流による破
壊を防止することができ、部品点数の増加もな
く、極めて安価にして確実な保護回路を提供し得
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す保護回路の電気
結線図、第２図は第１図の保護回路の発振時にお
けるＢ点の電圧波形図である。 ３……スイツチングトランジスタ、５，６……
ダーリントン接続された出力トランジスタ、８…
…信号ライン、８ｒ……ライン抵抗、９……イン
ダクタンス負荷、１０……コンデンサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 制御信号入力端子にバイアス抵抗を介して接続
   され、入力信号により導通するスイツチングトラ
   ンジスタと、このトランジスタのコレクタ出力に
   ベース接続され、微小なライン抵抗が内在する信
   号ラインを通してコレクタ出力に接続した負荷を
   作動する出力トランジスタと、上記スイツチング
   トランジスタのベースと出力トランジスタのコレ
   クタ出力間に接続され、スイツチングトランジス
   タのバイアス抵抗とで上記入力端子からの充電回
   路を形成しかつ出力トランジスタのコレクタ出力
   からスイツチングトランジスタのベースへの帰還
   をなすコンデンサとからなり、負荷シヨート時に
   は、上記出力トランジスタから負荷へ接続する信
   号ラインの微小抵抗を含む発振回路として作動さ
   せ、かつ出力トランジスタの導通を短時間の発振
   状態とすることにより、出力トランジスタの過電
   流破壊を防止するようにしたことを特徴とするシ
   ヨート保護回路。