JP3779838B2

JP3779838B2 - Current limit circuit

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Publication number: JP3779838B2
Application number: JP07530799A
Authority: JP
Inventors: 直生青山
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000270469A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランジスタ等の半導体素子を用いてなる電源回路において、出力電流の制限を行うための電流制限回路に係り、特に、動作の安定化、信頼性の向上等を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電源回路には、種々のものがあるが、例えばその一つとして入力電圧を安定化して出力するいわゆる定電圧回路と称されるものが従来から種々提案されている（例えば特開平５−２０４４７７号公報等参照）。
このような定電圧回路においては、回路保護等のため、例えば出力電流を制限する電流制限回路が設けられることがある。
図３乃至図５には、このような従来の電流制限回路の構成例が示されており、以下、同図を参照しつつ従来の電流制限回路について説明する。
最初に、図３に示された電流制限回路は、電源回路の出力トランジスタＱ１に対して直列に電流検出用抵抗器３１ａが接続され、その電圧降下がスイッチ用トランジスタ３２ａのベースへ印加されるようにしてある。そして、電流検出用抵抗器３１ａにおいて所定以上の電圧降下が生じた際に、スイッチング用トランジスタ３２ａを導通させることで、出力トランジスタＱ１のベース電流を遮断して、電流制限が図られるように構成されてなるものである。
【０００３】
また、図４に示された電流制限回路は、出力トランジスタＱ１のベースとアース間に、ベース電流ドライブ用トランジスタＱ２と電流検出用抵抗器３１ｂとが直列接続され、電流検出用抵抗器３１ｂの電圧降下がスイッチ用トランジスタ３２ｂのベースに印加されるようになっている。そして、電流検出用抵抗器３１ｂにおける電圧降下が所定以上となると、スイッチ用トランジスタ３２ｂが導通し、ベース電流ドライブ用トランジスタＱ２のベース電流が遮断され、同時に出力トランジスタＱ１のベース電流が遮断されて、電流制限が図られるように構成されてなるものである。
【０００４】
さらに、図５に示された電流制限回路は、出力トランジスタＱ１に対していわゆるカレントミラー接続されたトランジスタＱ１´が設けられており、このトランジスタＱ１´のコレクタとアースとの間に電流検出用抵抗器３１ｃが接続されており、その電圧降下がスイッチ用トランジスタ３２ｃのベースに印加されるようになっている。一方、出力トランジスタＱ１及びトランジスタＱ１´のベースには、ベース電流ドライブ用トランジスタＱ２が接続されており、このベース電流ドライブ用トランジスタＱ２のべースには、制御用の入力信号が印加されると共に、スイッチ用トランジスタ３２ｃのコレクタが接続されている。そして、電流検出用抵抗器３１ｃにおける電圧降下が所定以上となると、スイッチ用トランジスタ３２ｃが導通し、ベース電流ドライブ用トランジスタＱ２のべース電流が遮断され、それにより、出力トランジスタＱ１のベース電流が遮断されて、電流制限が図られるように構成されてなるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来回路においては、それぞれ次述するような問題があった。
すなわち、図３に示された従来回路においては、出力電流の一部を電流検出用抵抗器３１ａへ流すような構成となっているために、電力損失が生じ、無駄な電力を消費するという問題があった。また、図４及び図５に示された回路においては、出力トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間電圧の低下による電流増幅率βの低下が存在し、さらに、図５においては、それに伴うカレントミラー接続部分における電流比のずれが発生し、電流制限がなされる際の設定値が不正確になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、無駄な電力損失が極力少なくて済み、しかも、設定された値において確実に電流制限が行える電流制限回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、出力トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧に影響されることなく、所定の設定値で出力電流の制限を行うことができ、動作の安定した信頼性の高い電流制限回路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記発明の課題を解決するため、本発明に係る電流制限回路は、
出力電圧が所定値となるようにベース電流が制御される出力トランジスタを有してなる電源回路において、前記出力トランジスタのベース電流を検出し、その検出結果に応じて前記出力トランジスタの出力電流の制限を行うよう構成されてなる電流制限回路であって、
前記出力トランジスタのベース電流を検出するベース電流検出手段と、
前記ベース電流検出部の検出結果に応じて、前記出力トランジスタのベース電流の供給を遮断するベース電流遮断手段と、
前記出力トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧を検出するコレクタ・エミッタ間電圧検出手段と、
前記コレクタ・エミッタ間電圧検出部の検出結果に応じた電流を前記ベース電流検出部へ供給するベース電流補正手段と、を具備してなるものである。
【０００８】
かかる構成においては、コレクタ・エミッタ間電圧検出手段によってコレクタ・エミッタ間電圧が検出され、ベース電流補正手段により、そのコレクタ・エミッタ間電圧に応じた電流がベース電流検出手段へ供給されるようにすることで、出力トランジスタの電流増幅率の変化に起因する出力電流の電流制限を行う設定値の変動が防止され、所定の出力電流で電流制限が確実に行われることとなるものである。
【０００９】
より具体的な構成としては、例えば、出力電圧が所定値となるようにベース電流が制御される出力トランジスタを有してなる電源回路において、前記出力トランジスタのベース電流を検出し、その検出結果に応じて前記出力トランジスタの出力電流の制限を行うよう構成されてなる電流制限回路であって、
前記出力トランジスタのベースとアースとの間には、ベース電流ドライブ用トランジスタと電流検出用抵抗器とが直列接続され、
前記電流検出用抵抗器における所定の電圧降下によって導通状態となり、前記ベース電流ドライブ用トランジスタのベース電流の入力を遮断するスイッチ用トランジスタが設けられ、
前記出力トランジスタのエミッタとアースとの間には、第１及び第２の電圧検出用抵抗器が直列接続され、
前記出力トランジスタのコレクタとアースとの間には、第３及び第４の電圧検出用抵抗器が直列接続され、
前記第１及び第２の電圧検出用抵抗器による分圧電圧と、前記第３及び第４の電圧検出用抵抗器による分圧電圧との差に応じた電流を出力するコンダクタンスアンプが設けられ、当該コンダクタンスアンプの出力端子は、前記ベース電流ドライブ用トランジスタと前記電流検出用抵抗器との接続点に接続されてなるものが好適である。
【００１０】
かかる構成において、特に、出力トランジスタとしては、ｐｎｐ形トランジスタを用いた場合には、そのエミッタに被安定化電圧が印加され、そのコレクタから安定化された出力電圧が得られるように設けられた構成とすると好適である。
また、この場合、ベース電流ドライブ用トランジスタは、ｎｐｎ形であって、そのコレクタが出力トランジスタのベースに、エミッタが電流検出用抵抗器に、それぞれ接続されてなるものが好適である。
さらに、この場合、スイッチ用トランジスタは、ｎｐｎ形であって、そのコレクタがベース電流ドライブ用トランジスタのベースに、エミッタがアースに、それぞれ接続されてなるものが好適である。
【００１１】
また、他の具体的な構成としては、例えば、出力電圧が所定値となるようにベース電流が制御される出力トランジスタを有してなる電源回路において、前記出力トランジスタのベース電流を検出し、その検出結果に応じて前記出力トランジスタの出力電流の制限を行うよう構成されてなる電流制限回路であって、
前記出力トランジスタのベースとアースとの間には、ベース電流ドライブ用トランジスタが直列接続され、
前記出力トランジスタとカレントミラー接続される電流検出用トランジスタが設けられ、当該電流検出用トランジスタの出力端とアースとの間には、電流検出用抵抗器が接続され、
前記電流検出用抵抗器における所定の電圧降下によって導通状態となり、前記ベース電流ドライブ用トランジスタのベース電流の入力を遮断するスイッチ用トランジスタが設けられ、
前記出力トランジスタのエミッタとアースとの間には、第１及び第２の電圧検出用抵抗器が直列接続され、
前記出力トランジスタのコレクタとアースとの間には、第３及び第４の電圧検出用抵抗器が直列接続され、
前記第１及び第２の電圧検出用抵抗器による分圧電圧と、前記第３及び第４の電圧検出用抵抗器による分圧電圧との差に応じた電流を出力するコンダクタンスアンプが設けられ、当該コンダクタンスアンプの出力端子は、前記電流検出用トランジスタと前記電流検出用抵抗器との接続点に接続されてなるものが好適である。
【００１２】
かかる構成において、特に、出力トランジスタとしては、ｐｎｐ形トランジスタを用いた場合には、そのエミッタに被安定化電圧が印加され、そのコレクタから安定化された出力電圧が得られるように設けられた構成とすると好適である。
また、この場合、ベース電流ドライブ用トランジスタは、ｎｐｎ形であって、そのコレクタが出力トランジスタのベースに、エミッタがアースに、それぞれ接続されてなるものが好適である。
さらに、この場合、スイッチ用トランジスタは、ｎｐｎ形であって、そのコレクタがベース電流ドライブ用トランジスタのベースに、エミッタがアースに、それぞれ接続されてなるものが好適である。
またさらに、電流検出用トランジスタは、出力トランジスタがｐｎｐ形を用いてなる場合には、同様にｐｎｐ形であって、そのエミッタが出力トランジスタのエミッタに、ベースが出力トランジスタのベースに、それぞれ接続され、コレクタが出力端となるように設けられたものが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、図１を参照しつつ第１の回路構成例について説明する。
まず、この電流制限回路Ｓ１は、出力トランジスタ（図１においては「Ｑ１」と表記）１の電圧安定化動作が、ベース電流ドライブ用トランジスタ（図１においては「Ｑ２」と表記）２により制御されるよう構成されてなるいわゆるシリーズレギュレータと称される形式の定電圧回路において設けられた場合の構成例である。
出力トランジスタ１は、この回路構成例においては、ｐｎｐ形のものが用いられており、そのエミッタが被安定化電圧印加端子１１に、コレクタが安定化電圧出力端子１２に、それぞれ接続されている。そして、出力トランジスタ１のベースとアースとの間には、ベース電流ドライブ用トランジスタ２と、電流制限回路Ｓ１の構成要素の一つである電流検出用抵抗器８とが直列接続されたものとなっている。すなわち、ｎｐｎ形のベース電流ドライブ用トランジスタ２のコレクタは、出力トランジスタ１のベースに接続される一方、エミッタとアース間には、電流検出用抵抗器８が接続されている。そして、このベース電流ドライブ用トランジスタ２のベースには、図示されない回路から制御用の入力信号が入力されるようになっている。この制御用の入力信号は、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベース電流となるもので、その増減により出力トランジスタ１による出力電圧Ｖoutの調整がなされるようになっている。
【００１４】
電流制限回路Ｓ１は、コレクタ・エミッタ間電圧検出部２１と、制限電流補正部２２と、出力遮断部２３と、ベース電流検出部２４とに大別されて構成されたものとなっている。
コレクタ・エミッタ間電圧検出手段としてのコレクタ・エミッタ間電圧検出部２１は、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥを検出するもので、第１乃至第４の電圧検出用抵抗器３〜６を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
すなわち、第１及び第２の電圧検出用抵抗器（図１においてはそれぞれ「Ｒ１」、「Ｒ２」と表記）３，４は、出力トランジスタ１のエミッタとアース間に直列接続される一方、第３及び第４の電圧検出用抵抗器（図１においてはそれぞれ「Ｒ３」、「Ｒ４」と表記）５，６は、出力トランジスタ１のコレクタとアース間に、直列接続されたものとなっている。
【００１５】
第１及び第２の電圧検出用抵抗器３，４の相互の接続点には、第１及び第２の電圧検出用抵抗器３，４の抵抗値で定まる分圧比に応じた大きさで、出力トランジスタ１のエミッタ電圧Ｖ_Ｅに対応したいわゆる分圧電圧が得られるようになっている。また、第３及び第４の電圧検出用抵抗器５，６の相互の接続点には、第３及び第４の電圧検出用抵抗器５，６の抵抗値で定まる分圧比に応じた大きさで、出力トランジスタ１のコレクタ電圧Ｖ_Ｃに対応したいわゆる分圧電圧が得られるようになっている。
そして、第１及び第２の電圧検出用抵抗器３，４の相互の接続点と、第３及び第４の電圧検出用抵抗器５，６の相互の接続点との間に得られる電圧は、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥに対応した分圧電圧となっている。
【００１６】
ベース電流補正手段としての制限電流補正部２２は、電流制限が所定の値で行われるようにその設定値を補正するため、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧に応じた電流を電流検出用抵抗器８へ供給するようになっているもので、コンダクタンスアンプ（以下「ｇｍアンプ」と言う）７を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
ｇｍアンプ（図１においては「ｇｍ」と表記）７は、入力電圧に応じた電流を出力するよう構成された公知・周知のいわゆる演算増幅器であり、その非反転入力端子には、先の第１及び第２の電圧検出用抵抗器３，４の相互の接続点が、また、反転入力端子には、先の第３及び第４の電圧検出用抵抗器５，６の相互の接続点が、それぞれ接続されている。
一方、ｇｍアンプ７の出力端子は、出力遮断部２３の電流検出用抵抗器８とベース電流ドライブ用トランジスタ２のエミッタとの接続点に接続されており、このｇｍアンプ７に入力される出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧に対応した電圧に応じた電流が出力され、電流検出用抵抗器８へ流されるようになっている。
【００１７】
ベース電流遮断手段としての出力遮断部２３は、出力トランジスタ１において所定の電流制限値に対応する出力電流が流れる状態となった場合に、ベース電流ドライブ用トランジスタ２の動作を遮断することで、出力トランジスタ１の出力動作を停止させて、出力電流の制限を図るもので、スイッチ用トランジスタ９を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
ベース電流検出手段としてのベース電流検出部２４は、出力トランジスタ１のベース電流を検出し、その大きさに応じた電圧を発生するもので、この回路構成例においては、電流検出用抵抗器８を用いてなるものである。
電流検出用抵抗器８は、既に述べたようにベース電流ドライブ用トランジスタ２のエミッタとアースとの間に直列に接続されており、その接続点は、スイッチ用トランジスタ９のベースに接続されたものとなっている。
スイッチ用トランジスタ９は、この構成例においては、ｎｐｎ形のトランジスタが用いられており、そのコレクタがベース電流ドライブ用トランジスタ２のベースに接続される一方、エミッタは、アースに接続されたものとなっている。
【００１８】
そして、この電流検出用抵抗器８には、ベース電流ドライブ用トランジスタ２により、出力トランジスタ１のベース電流と、先の制限電流補正部２２からの電流とが流入するようになっており、所定の電圧降下が生ずるとスイッチ用トランジスタ９が導通して、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベース電流が遮断され、それにより、出力トランジスタ１のベース電流が遮断されるようになっている。
【００１９】
次に、上記構成における動作について説明する。
まず、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベースに、図示されない定電圧回路の他の回路部分から制御用の入力信号が印加されて、ベース電流ドライブ用トランジスタ２が動作すると、出力トランジスタ１のベースには、ベース電流Ｉ_Ｂが供給されると共に、このベース電流Ｉ_Ｂは、電流検出用抵抗器８にも流れることとなる。
このベース電流Ｉ_Ｂの供給により、出力トランジスタ１には、ベース電流Ｉ_Ｂが電流増幅率β倍された出力電流Ｉ_Ｏが流れることとなる。
【００２０】
一方、第１及び第２の電圧検出用抵抗器３，４の相互の接続点と、第３及び第４の電圧検出用抵抗器５，６の相互の接続点との間には、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧Ｖ_ＣＥに対応した電圧であって、第１乃至第４の電圧検出用抵抗器３〜６の抵抗値で定まるいわゆる分圧比の大きさの電圧が得られ、ｇｍアンプ７によりその電圧に応じた電流Ｉ´が出力されて、電流検出用抵抗器８へ供給されることとなる。
したがって、電流検出用抵抗器８においては、出力トランジスタ１のベース電流Ｉ_Ｂとｇｍアンプ７からの電流Ｉ´との和の電流が流れることとなる。
【００２１】
そして、このような電流の流れ込みにより電流検出用抵抗器８における電圧降下が所定以上となるとスイッチ用トランジスタ９が導通し、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベース電流の供給が遮断されると共に、同時に出力トランジスタ１のベース電流Ｉ_Ｂの供給が遮断されることとなる。
【００２２】
ここで、ｇｍアンプ７から電流検出用抵抗器８へ流入する電流Ｉ´は、次のように表される。
Ｉ´＝gm｛Ｒ２・V_Ｅ／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ４・V_Ｃ／（Ｒ３＋Ｒ４）｝・・・（式１）
【００２３】
ここで、gmは、ｇｍアンプ７のコンダクタンス、Ｖ_Ｅは、出力トランジスタ１のエミッタ電圧、Ｖ_Ｃは、出力トランジスタ１のコレクタ電圧であり、Ｒ１,Ｒ２,Ｒ３,Ｒ４は、それぞれ第１乃至第４の電圧検出用抵抗器３〜６の抵抗値であって、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４であるとする。
さらに、コレクタ・エミッタ電圧Ｖ_ＣＥ＝Ｖ_Ｅ−Ｖ_Ｃであるので、これより上述の式１を整理すると次のように表される。
Ｉ´＝gm×Ｖ_ＣＥ／２・・・（式２）
【００２４】
したがって、ｇｍアンプ７の出力電流Ｉ´は、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ電圧Ｖ_ＣＥが減少するに伴い減少するようになっているということができる。
次に、説明の便宜上、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合の出力トランジスタ１の電流増幅率をβと、一方、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合の出力トランジスタ１の電流増幅率をβ´と、それぞれ定義すると共に、さらに、電流制限がなされる（スイッチ用トランジスタ９が導通する）際に電流検出用抵抗器８に流れる電流をＩ_ＯＦＦとし、出力トランジスタ１に流れる出力電流Ｉ_Ｏを求めてみる。
【００２５】
まず、出力電流Ｉ_Ｏを、ベース電流と電流増幅率との関係で表すと、次のようになる。
Ｉ_Ｂ＝Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´の関係が成立することから、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合の出力電流Ｉ_Ｏは、Ｉ_Ｏ＝β（Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´）と表される。
一方、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合、Ｉ´は略零であるとすれば、出力電流Ｉ_Ｏは、Ｉ_Ｏ＝β´（Ｉ_ＯＦＦ）と表される。
そして、出力電流が所定の大きさとなった際に、電流制限が正確になされるようにするには、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合の出力電流とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合の出力電流とが等しくなる必要がある。
【００２６】
すなわち、そのためには、β（Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´）＝β´（Ｉ_ＯＦＦ）となる必要がある。そして、この式は整理すると、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−（β´／β）Ｉ_ＯＦＦと表される。なお、ここで、β＞β´である。
結局、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−（β´／β）Ｉ_ＯＦＦが成立するようにするためには、第１乃至第４の電圧検出用抵抗器３〜６の値を調整することとなる。
【００２７】
このようにして、この第１の回路構成例においては、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧の変化に起因する電流増幅率の変化によって、電流制限が行われる際の設定値の変動が生じないように、電流検出用抵抗器８に流れる電流をコレクタ・エミッタ間電圧検出部２１と制限電流補正部２２とで補正するようにすることで、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧の変化に起因する電流増幅率の変化が生じても所定の設定値で電流制限がなされることとなるものである。
【００２８】
次に、図２を参照しつつ第２の回路構成例について説明する。
なお、図１に示された構成要素と同一のものについては、同一の符号を付すこととする。
この第２の回路構成例における電流制限回路Ｓ２も、図１に示された回路構成例と同様にコレクタ・エミッタ間電圧検出部２１と、制限電流補正部２２と、出力遮断部２３Ａと、ベース電流検出部２４Ａとに大別されて構成されたものとなっている点は基本的に同一である。
以下、具体的な構成、動作について説明するが、第１の回路構成例と同一の構成部分については、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
まず、出力トランジスタ１のベースとアース間にベース電流ドライブ用トランジスタ２が直列接続されており、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベースに、図示されない回路から制御用の入力信号が入力されるようになっている点は、先の図１に示された回路構成例基本的に同一である。
【００２９】
コレクタ・エミッタ間電圧検出部２１は、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥを検出するもので、その構成は、図１に示された先の第１の回路構成例と変わるところはないものである。
制限電流補正部２２は、電流制限が所定の値で行われるようにその設定値を補正するもので、その構成は、図１に示された先の第１の回路構成例と変わるところはないものである。
出力遮断部２３Ａは、出力トランジスタ１において所定の電流制限値に対応する出力電流が流れる状態となった場合に、ベース電流ドライブ用トランジスタ２の動作を遮断することで、出力トランジスタ１の出力動作を停止させて、出力電流の制限を図るもので、スイッチ用トランジスタ９を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
ベース電流検出部２４Ａは、出力トランジスタ１のベース電流を検出し、その大きさに応じた電圧を発生するもので、この回路構成例においては、電流検出用抵抗器８と、電流検出用トランジスタ１０とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
【００３０】
まず、ｐｎｐ形の電流検出用トランジスタ１０は、出力トランジスタ１といわゆるカレントミラー接続されるものとなっているもので、そのエミッタは、出力トランジスタ１のエミッタに、ベースは、出力トランジスタ１のベースにそれぞれ接続される一方、コレクタは、電流検出用抵抗器８の一端に接続されており、電流検出用抵抗器８の他端は、アースに接続されている。
電流検出用抵抗器８と電流検出用トランジスタ１０のコレクタとの接続点には、ｇｍアンプ７の出力端子が接続されると共に、スイッチ用トランジスタ９のベースが接続されている。
そして、このスイッチ用トランジスタ９は、そのコレクタがベース電流ドライブ用トランジスタ２のベースに、エミッタがアースに、それぞれ接続されたものとなっている。
【００３１】
次に、上記構成における動作について説明する。
まず、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベースに、図示されない定電圧回路の他の回路部分から制御用の入力信号が印加されて、ベース電流ドライブ用トランジスタ２が動作すると、出力トランジスタ１及び電流検出用トランジスタ１０のベースには、ベース電流Ｉ_Ｂが供給されることとなる。
このベース電流Ｉ_Ｂの供給により、出力トランジスタ１には、ベース電流Ｉ_Ｂが電流増幅率β倍された出力電流Ｉ_Ｏが流れることとなる。
また、電流検出用トランジスタ１０には、出力トランジスタ１とのエミッタサイズの比率に応じた電流が流れることとなる。
すなわち、出力トランジスタ１と電流検出用トランジスタ１０のエミッタサイズの比率を、Ｑ１_Ｅ：Ｑ１_Ｅ´＝ｎ：１とすると、電流検出用トランジスタ１０には、出力トランジスタ１を流れる電流の１／ｎのコレクタ電流が流れ、これが電流検出用抵抗器８へ供給されることとなる。なお、Ｑ１_Ｅは、出力トランジスタ１のエミッタサイズを、Ｑ１_Ｅ´は、電流検出用トランジスタ１０のエミッタサイズを、それぞれ意味するものとする。
【００３２】
一方、第１及び第２の電圧検出用抵抗器３，４の相互の接続点と、第３及び第４の電圧検出用抵抗器５，６の相互の接続点との間には、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧Ｖ_ＣＥに対応した電圧であって、第１乃至第４の電圧検出用抵抗器３〜６の抵抗値で定まるいわゆる分圧比の大きさの電圧が得られ、ｇｍアンプ７によりその電圧に応じた電流Ｉ´が出力されて、電流検出用抵抗器８へ供給されることとなる。
したがって、電流検出用抵抗器８においては、電流検出用トランジスタ１０から供給される電流とｇｍアンプ７からの電流Ｉ´との和の電流が流れることとなる。
そして、このような電流の流れ込みにより電流検出用抵抗器８における電圧降下が所定以上となるとスイッチ用トランジスタ９が導通し、ベース電流ドライブ用トランジスタ２のベース電流の供給が遮断されると共に、同時に出力トランジスタ１のベース電流Ｉ_Ｂの供給が遮断されることとなる。
【００３３】
ここで、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合の出力トランジスタ１と電流検出用トランジスタ１０とのエミッタ比率をｎ：１とし、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合の出力トランジスタ１と電流検出用トランジスタ１０とのエミッタ比率をｎ´：１とし、さらに、電流制限がなされる（スイッチ用トランジスタ９が導通する）際に電流検出用抵抗器８に流れる電流をＩ_ＯＦＦとし、出力トランジスタ１に流れる出力電流Ｉ_Ｏを求めてみる。
まず、電流検出用トランジスタ１０のコレクタ電流を、便宜的にＩ_Ｏ´とすると、次のように表される。
【００３４】
Ｉ_Ｏ´＝Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´
【００３５】
そして、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合については、出力電流Ｉ_ＯとＩ_Ｏ´との間には、Ｉ_Ｏ＝ｎ×Ｉ_Ｏ´の関係が成立することから、出力電流Ｉ_Ｏは、さらに、Ｉ_Ｏ＝ｎ（Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´）と表される。
一方、出力トランジスタ１のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合には、Ｉ_Ｏ＝ｎ´×Ｉ_Ｏ´の関係が成立し、また、この場合、Ｉ´は略零であるとすれば、出力電流Ｉ_Ｏは、Ｉ_Ｏ＝ｎ´（Ｉ_ＯＦＦ）と表されることとなる。
【００３６】
出力電流が所定の大きさとなった際に、電流制限が正確になされるようにするには、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合の出力電流とコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合の出力電流とが等しくなる必要がある。
すなわち、そのためには、ｎ（Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´）＝ｎ´（Ｉ_ＯＦＦ）となる必要がある。
そこで、この式は整理すると、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−（ｎ´／ｎ）Ｉ_ＯＦＦと表される。
結局、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−（ｎ´／ｎ）Ｉ_ＯＦＦが成立するようにするためには、第１乃至第４の電圧検出用抵抗器３〜６の値を調整することとなる。
【００３７】
このようにして、この第２の回路構成例においては、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧の変化に起因する電流増幅率の変化によって、電流制限が行われる際の設定値の変動が生じないように、電流検出用抵抗器８に流れる電流をコレクタ・エミッタ間電圧検出部２１と制限電流補正部２２とで補正するようにすることで、出力トランジスタ１のエミッタ・コレクタ間電圧の変化に起因する電流増幅率の変化が生じても所定の設定値で電流制限がなされることとなるものである。
【００３８】
なお、上述したいずれの回路構成例においても、半導体素子としてバイポーラトランジスタを用いたが、これに限定される必要はないことは勿論であり、他の種類の半導体素子、例えば電界効果トランジスタ等を用いてもよいものである。
また、スイッチ用トランジスタ９に代えて、電流検出用抵抗器８における電圧降下によって開閉成するような他のスイッチ素子や回路を用いるようにしてもよいものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、出力トランジスタの電流増幅率の変動に起因する電流制限動作の不安定さを解消すべく、出力トランジスタのベース電流検出手段における検出電流の変動を補償できるような構成とすることにより、出力トランジスタの電流増幅率の変動に拘わらず、従来と異なり、出力電流の無駄な消費を伴うことなく、設定値において確実に電流制限が行え、動作の安定した信頼性の高い電流制限回路を提供することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電流制限回路の第１の回路構成例を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態における電流制限回路の第２の回路構成例を示す回路図である。
【図３】従来の電流制限回路の第１の回路構成例を示す回路図である。
【図４】従来の電流制限回路の第２の回路構成例を示す回路図である。
【図５】従来の電流制限回路の第３の回路構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１…出力トランジスタ
２…ベース電流ドライブ用トランジスタ
７…コンダクタンスアンプ
８…電流検出用抵抗器
９…スイッチ用トランジスタ
１０…電流検出用トランジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a current limiting circuit for limiting an output current in a power supply circuit using a semiconductor element such as a transistor, and more particularly to a circuit that achieves stable operation and improved reliability.
[0002]
[Prior art]
There are various types of power supply circuits. For example, various so-called constant voltage circuits that stabilize and output an input voltage have been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-204477). (See publications).
In such a constant voltage circuit, for example, a current limiting circuit that limits an output current may be provided for circuit protection or the like.
FIGS. 3 to 5 show examples of the configuration of such a conventional current limiting circuit. Hereinafter, the conventional current limiting circuit will be described with reference to FIG.
First, in the current limiting circuit shown in FIG. 3, the current detecting resistor 31a is connected in series with the output transistor Q1 of the power supply circuit, and the voltage drop is applied to the base of the switching transistor 32a. It is. When a voltage drop of a predetermined value or more occurs in the current detection resistor 31a, the switching transistor 32a is turned on to cut off the base current of the output transistor Q1, thereby limiting the current. It will be.
[0003]
In the current limiting circuit shown in FIG. 4, a base current drive transistor Q2 and a current detection resistor 31b are connected in series between the base of the output transistor Q1 and the ground, and the voltage of the current detection resistor 31b is connected. The drop is applied to the base of the switching transistor 32b. When the voltage drop in the current detection resistor 31b becomes a predetermined value or more, the switching transistor 32b is turned on, the base current of the base current driving transistor Q2 is cut off, and at the same time, the base current of the output transistor Q1 is cut off, It is configured to be current limited.
[0004]
Further, in the current limiting circuit shown in FIG. 5, a so-called current mirror-connected transistor Q1 ′ is provided for the output transistor Q1, and a current detection resistor is provided between the collector of the transistor Q1 ′ and the ground. The device 31c is connected, and the voltage drop is applied to the base of the switching transistor 32c. On the other hand, a base current drive transistor Q2 is connected to the bases of the output transistor Q1 and the transistor Q1 ′, and a control input signal is applied to the base of the base current drive transistor Q2. The collector of the switching transistor 32c is connected. When the voltage drop in the current detection resistor 31c becomes equal to or greater than a predetermined value, the switch transistor 32c is turned on, and the base current of the base current drive transistor Q2 is cut off, whereby the base current of the output transistor Q1 is reduced. It is configured to be cut off and to limit the current.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional circuits have the following problems.
That is, the conventional circuit shown in FIG. 3 has a configuration in which a part of the output current flows to the current detection resistor 31a, so that power loss occurs and wasteful power is consumed. was there. In the circuits shown in FIGS. 4 and 5, there is a decrease in the current amplification factor β due to a decrease in the collector-emitter voltage of the output transistor Q1, and in FIG. There is a problem in that the current ratio shifts at, and the setting value when the current is limited becomes inaccurate.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a current limiting circuit that can reduce wasteful power loss as much as possible and can reliably limit current at a set value.
Another object of the present invention is to provide a current limiting circuit with stable operation and high reliability that can limit the output current at a predetermined set value without being affected by the collector-emitter voltage of the output transistor. It is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problems of the present invention, a current limiting circuit according to the present invention includes:
In a power supply circuit having an output transistor whose base current is controlled so that the output voltage becomes a predetermined value, the base current of the output transistor is detected, and the output current of the output transistor is limited according to the detection result A current limiting circuit configured to perform:
Base current detection means for detecting a base current of the output transistor;
In accordance with the detection result of the base current detection unit, base current cutoff means for cutting off the supply of the base current of the output transistor,
Collector-emitter voltage detection means for detecting the collector-emitter voltage of the output transistor;
Base current correction means for supplying a current corresponding to the detection result of the collector-emitter voltage detection unit to the base current detection unit.
[0008]
In such a configuration, the collector-emitter voltage detection means detects the collector-emitter voltage, and the base current correction means supplies a current corresponding to the collector-emitter voltage to the base current detection means. As a result, the fluctuation of the set value for limiting the current of the output current due to the change in the current amplification factor of the output transistor is prevented, and the current limitation is surely performed with a predetermined output current.
[0009]
As a more specific configuration, for example, in a power supply circuit having an output transistor whose base current is controlled so that the output voltage becomes a predetermined value, the base current of the output transistor is detected, and the detection result A current limiting circuit configured to limit the output current of the output transistor in response,
Between the base of the output transistor and the ground, a base current drive transistor and a current detection resistor are connected in series,
A switching transistor is provided which is rendered conductive by a predetermined voltage drop in the current detection resistor and blocks the input of the base current of the base current driving transistor;
First and second voltage detection resistors are connected in series between the emitter of the output transistor and the ground,
Third and fourth voltage detection resistors are connected in series between the collector of the output transistor and the ground,
A conductance amplifier that outputs a current corresponding to a difference between the divided voltage by the first and second voltage detection resistors and the divided voltage by the third and fourth voltage detection resistors; The output terminal of the conductance amplifier is preferably connected to a connection point between the base current drive transistor and the current detection resistor.
[0010]
In such a configuration, in particular, when a pnp transistor is used as the output transistor, a stabilized voltage is applied to the emitter, and a stabilized output voltage is obtained from the collector. This is preferable.
In this case, the base current drive transistor is preferably an npn type, and has a collector connected to the base of the output transistor and an emitter connected to the current detection resistor.
Further, in this case, the switch transistor is preferably an npn type, and its collector is connected to the base of the base current drive transistor and the emitter is connected to the ground.
[0011]
Further, as another specific configuration, for example, in a power supply circuit having an output transistor whose base current is controlled so that the output voltage becomes a predetermined value, the base current of the output transistor is detected, A current limiting circuit configured to limit the output current of the output transistor according to a detection result,
A base current drive transistor is connected in series between the base of the output transistor and the ground,
A current detection transistor connected to the output transistor in a current mirror connection is provided, and a current detection resistor is connected between the output terminal of the current detection transistor and the ground.
A switching transistor is provided which is rendered conductive by a predetermined voltage drop in the current detection resistor and blocks the input of the base current of the base current driving transistor;
First and second voltage detection resistors are connected in series between the emitter of the output transistor and the ground,
Third and fourth voltage detection resistors are connected in series between the collector of the output transistor and the ground,
A conductance amplifier that outputs a current corresponding to a difference between the divided voltage by the first and second voltage detection resistors and the divided voltage by the third and fourth voltage detection resistors; The output terminal of the conductance amplifier is preferably connected to a connection point between the current detection transistor and the current detection resistor.
[0012]
In such a configuration, in particular, when a pnp transistor is used as the output transistor, a stabilized voltage is applied to the emitter, and a stabilized output voltage is obtained from the collector. This is preferable.
In this case, the base current driving transistor is preferably an npn type, and has a collector connected to the base of the output transistor and an emitter connected to the ground.
Further, in this case, the switch transistor is preferably an npn type, and its collector is connected to the base of the base current drive transistor and the emitter is connected to the ground.
Furthermore, when the output transistor is a pnp type, the current detection transistor is similarly a pnp type, with its emitter connected to the emitter of the output transistor and its base connected to the base of the output transistor. It is preferable that the collector is provided so as to be the output end.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a first circuit configuration example will be described with reference to FIG.
First, in the current limiting circuit S1, the voltage stabilizing operation of the output transistor (indicated as “Q1” in FIG. 1) 1 is controlled by the base current driving transistor (indicated as “Q2” in FIG. 1) 2. This is a configuration example in the case of being provided in a so-called series regulator type constant voltage circuit configured as described above.
In this circuit configuration example, the output transistor 1 is a pnp type, and its emitter is connected to the stabilized voltage application terminal 11 and its collector is connected to the stabilized voltage output terminal 12. Between the base of the output transistor 1 and the ground, a base current driving transistor 2 and a current detection resistor 8 which is one of the components of the current limiting circuit S1 are connected in series. ing. That is, the collector of the npn-type base current driving transistor 2 is connected to the base of the output transistor 1, while the current detection resistor 8 is connected between the emitter and the ground. A control input signal is input to a base of the base current drive transistor 2 from a circuit (not shown). This control input signal becomes the base current of the base current drive transistor 2, and the output voltage Vout by the output transistor 1 is adjusted by increasing or decreasing the input current.
[0014]
The current limiting circuit S1 is roughly divided into a collector-emitter voltage detecting unit 21, a limiting current correcting unit 22, an output cutoff unit 23, and a base current detecting unit 24.
The collector-emitter voltage detector 21 as a collector-emitter voltage detector is a collector-emitter voltage V of the output transistor 1. _CE The first to fourth voltage detection resistors 3 to 6 are configured as main components.
That is, the first and second voltage detection resistors (represented as “R1” and “R2” in FIG. 1, respectively) 3 and 4 are connected in series between the emitter of the output transistor 1 and the ground, The third and fourth voltage detection resistors (represented as “R3” and “R4” in FIG. 1, respectively) 5 and 6 are connected in series between the collector of the output transistor 1 and the ground. .
[0015]
The mutual connection point of the first and second voltage detection resistors 3 and 4 is a size corresponding to the voltage dividing ratio determined by the resistance value of the first and second voltage detection resistors 3 and 4. Emitter voltage V of output transistor 1 _E A so-called divided voltage corresponding to the above can be obtained. Further, the connection point between the third and fourth voltage detecting resistors 5 and 6 has a size corresponding to the voltage dividing ratio determined by the resistance values of the third and fourth voltage detecting resistors 5 and 6. The collector voltage V of the output transistor 1 _C A so-called divided voltage corresponding to the above can be obtained.
The voltage obtained between the connection point between the first and second voltage detection resistors 3 and 4 and the connection point between the third and fourth voltage detection resistors 5 and 6 is as follows. The collector-emitter voltage V of the output transistor 1 _CE The divided voltage corresponds to.
[0016]
The limit current correction unit 22 as the base current correction unit corrects the set value so that the current limit is performed at a predetermined value, and thus a current corresponding to the collector-emitter voltage of the output transistor 1 is used as a current detection resistor. It is configured to be supplied to the device 8 and is configured with a conductance amplifier (hereinafter referred to as “gm amplifier”) 7 as a main component.
The gm amplifier (denoted as “gm” in FIG. 1) 7 is a known and known so-called operational amplifier configured to output a current corresponding to an input voltage. The connection point between the first and second voltage detection resistors 3 and 4 is connected to each other, and the connection point between the previous third and fourth voltage detection resistors 5 and 6 is connected to the inverting input terminal. , Each connected.
On the other hand, the output terminal of the gm amplifier 7 is connected to the connection point between the current detection resistor 8 of the output cutoff unit 23 and the emitter of the base current drive transistor 2, and the output transistor input to the gm amplifier 7. A current corresponding to the voltage corresponding to the emitter-collector voltage of 1 is output and flows to the current detection resistor 8.
[0017]
The output cut-off unit 23 as the base current cut-off means cuts off the operation of the base current drive transistor 2 when an output current corresponding to a predetermined current limit value flows in the output transistor 1, thereby The output operation of the transistor 1 is stopped to limit the output current, and the switch transistor 9 is configured as a main component.
The base current detection unit 24 as a base current detection unit detects the base current of the output transistor 1 and generates a voltage corresponding to the magnitude thereof. In this circuit configuration example, the current detection resistor 8 is provided. It is used.
The current detection resistor 8 is connected in series between the emitter of the base current drive transistor 2 and the ground as described above, and the connection point is connected to the base of the switch transistor 9. It has become.
In this configuration example, the switch transistor 9 is an npn-type transistor, the collector of which is connected to the base of the base current drive transistor 2, and the emitter of which is connected to the ground. ing.
[0018]
Then, the base current drive transistor 2 causes the base current of the output transistor 1 and the current from the limit current correction unit 22 to flow into the current detection resistor 8. When a voltage drop occurs, the switching transistor 9 is turned on, and the base current of the base current driving transistor 2 is cut off, whereby the base current of the output transistor 1 is cut off.
[0019]
Next, the operation in the above configuration will be described.
First, when a control input signal is applied to the base of the base current drive transistor 2 from another circuit portion of the constant voltage circuit (not shown) and the base current drive transistor 2 operates, the base of the output transistor 1 , Base current I _B And the base current I _B Will also flow through the current detection resistor 8.
This base current I _B , The output transistor 1 has a base current I _B Is the output current I multiplied by the current amplification factor β _O Will flow.
[0020]
On the other hand, there is an output transistor between the connection point between the first and second voltage detection resistors 3 and 4 and the connection point between the third and fourth voltage detection resistors 5 and 6. 1 Emitter-collector voltage V _CE , And a voltage having a so-called voltage dividing ratio determined by the resistance values of the first to fourth voltage detecting resistors 3 to 6 is obtained, and a current I corresponding to the voltage is obtained by the gm amplifier 7. 'Is output and supplied to the resistor 8 for current detection.
Therefore, in the current detection resistor 8, the base current I of the output transistor 1 _B And a current I ′ from the gm amplifier 7 flows.
[0021]
When the voltage drop in the current detection resistor 8 exceeds a predetermined value due to such current flow, the switch transistor 9 is turned on, the supply of the base current of the base current drive transistor 2 is shut off, and at the same time the output Base current I of transistor 1 _B Will be cut off.
[0022]
Here, the current I ′ flowing from the gm amplifier 7 to the current detection resistor 8 is expressed as follows.
I '= gm {R2 ・ V _E / (R1 + R2) -R4 · V _C / (R3 + R4)} (Formula 1)
[0023]
Here, gm is the conductance of the gm amplifier 7, V _E Is the emitter voltage of the output transistor 1, V _C Is the collector voltage of the output transistor 1, and R1, R2, R3 and R4 are the resistance values of the first to fourth voltage detecting resistors 3 to 6, respectively, and R1 = R2 = R3 = R4 Suppose there is.
Furthermore, collector-emitter voltage V _CE = V _E -V _C Therefore, the above equation 1 can be rearranged as follows.
I ′ = gm × V _CE / 2 ... (Formula 2)
[0024]
Therefore, the output current I ′ of the gm amplifier 7 is the emitter-collector voltage V of the output transistor 1. _CE It can be said that it decreases with decreasing.
Next, for convenience of explanation, the collector-emitter voltage V of the output transistor 1 _CE Is the current amplification factor of the output transistor 1 when the current is sufficiently large, while the collector-emitter voltage V _CE Is defined as β ′, and the current flowing through the current detection resistor 8 when the current is limited (the switching transistor 9 becomes conductive) is defined as β ′. _OFF And the output current I flowing through the output transistor 1 _O Ask for.
[0025]
First, the output current I _O Is expressed by the relationship between the base current and the current amplification factor as follows.
I _B = I _OFF −I ′ is established, the collector-emitter voltage V _CE Output current I when is sufficiently large _O I _O = Β (I _OFF -I ').
On the other hand, collector-emitter voltage V _CE If I ′ is small, if I ′ is substantially zero, the output current I _O I _O = Β '(I _OFF ).
In order to accurately limit the current when the output current reaches a predetermined magnitude, the collector-emitter voltage V _CE Output current and collector-emitter voltage V when V is sufficiently large _CE Must be equal to the output current when.
[0026]
That is, β (I _OFF −I ′) = β ′ (I _OFF ) Is necessary. And this equation can be summarized as I ′ = I _OFF − (Β ′ / β) I _OFF It is expressed. Here, β> β ′.
After all, I '= I _OFF − (Β ′ / β) I _OFF In order to satisfy this, the values of the first to fourth voltage detection resistors 3 to 6 are adjusted.
[0027]
In this way, in this first circuit configuration example, the change in the set value when the current is limited does not occur due to the change in the current amplification factor caused by the change in the emitter-collector voltage of the output transistor 1. As described above, the current flowing through the current detection resistor 8 is corrected by the collector-emitter voltage detection unit 21 and the limiting current correction unit 22, thereby causing a change in the emitter-collector voltage of the output transistor 1. Even if a change in the current amplification factor occurs, the current is limited at a predetermined set value.
[0028]
Next, a second circuit configuration example will be described with reference to FIG.
In addition, the same code | symbol shall be attached | subjected about the same thing as the component shown by FIG.
Similarly to the circuit configuration example shown in FIG. 1, the current limiting circuit S2 in the second circuit configuration example also includes a collector-emitter voltage detection unit 21, a limiting current correction unit 22, an output cutoff unit 23A, a base The point of being roughly divided into the current detector 24A is basically the same.
The specific configuration and operation will be described below, but the detailed description of the same components as those in the first circuit configuration example will be omitted, and the following description will focus on the differences.
First, a base current drive transistor 2 is connected in series between the base of the output transistor 1 and the ground, and a control input signal is input to the base of the base current drive transistor 2 from a circuit (not shown). The circuit configuration example shown in FIG. 1 is basically the same.
[0029]
The collector-emitter voltage detector 21 is a collector-emitter voltage V of the output transistor 1. _CE The configuration is the same as the previous first circuit configuration example shown in FIG.
The limit current correction unit 22 corrects the set value so that the current limit is performed at a predetermined value, and the configuration thereof is not different from the first circuit configuration example shown in FIG. Is.
The output cut-off unit 23A cuts off the operation of the base current drive transistor 2 when the output current corresponding to the predetermined current limit value flows in the output transistor 1, thereby preventing the output operation of the output transistor 1 from occurring. In order to limit the output current by stopping, the switch transistor 9 is configured as a main component.
The base current detection unit 24A detects the base current of the output transistor 1 and generates a voltage corresponding to the magnitude thereof. In this circuit configuration example, the current detection resistor 8 and the current detection transistor 10 And are configured as main components.
[0030]
First, the pnp-type current detection transistor 10 is connected to the output transistor 1 in a so-called current mirror connection. The emitter is the emitter of the output transistor 1 and the base is the base of the output transistor 1. While being connected, the collector is connected to one end of the current detection resistor 8, and the other end of the current detection resistor 8 is connected to the ground.
An output terminal of the gm amplifier 7 and a base of the switch transistor 9 are connected to a connection point between the current detection resistor 8 and the collector of the current detection transistor 10.
The switch transistor 9 has a collector connected to the base of the base current drive transistor 2 and an emitter connected to the ground.
[0031]
Next, the operation in the above configuration will be described.
First, when a control input signal is applied to the base of the base current drive transistor 2 from another circuit portion of the constant voltage circuit (not shown) and the base current drive transistor 2 operates, the output transistor 1 and the current detection transistor The base of the transistor 10 has a base current I _B Will be supplied.
This base current I _B , The output transistor 1 has a base current I _B Is the output current I multiplied by the current amplification factor β _O Will flow.
In addition, a current corresponding to the ratio of the emitter size to the output transistor 1 flows through the current detection transistor 10.
That is, the ratio of the emitter sizes of the output transistor 1 and the current detection transistor 10 is defined as Q1. _E : Q1 _E Assuming that ′ = n: 1, a collector current that is 1 / n of the current flowing through the output transistor 1 flows through the current detection transistor 10 and is supplied to the current detection resistor 8. Q1 _E Is the emitter size of the output transistor 1, Q1 _E “′” Means the emitter size of the current detection transistor 10.
[0032]
On the other hand, there is an output transistor between the connection point between the first and second voltage detection resistors 3 and 4 and the connection point between the third and fourth voltage detection resistors 5 and 6. 1 Emitter-collector voltage V _CE , And a voltage having a so-called voltage dividing ratio determined by the resistance values of the first to fourth voltage detecting resistors 3 to 6 is obtained, and a current I corresponding to the voltage is obtained by the gm amplifier 7. 'Is output and supplied to the resistor 8 for current detection.
Therefore, in the current detection resistor 8, the sum of the current supplied from the current detection transistor 10 and the current I ′ from the gm amplifier 7 flows.
When the voltage drop in the current detection resistor 8 exceeds a predetermined value due to such current flow, the switch transistor 9 is turned on, the supply of the base current of the base current drive transistor 2 is shut off, and at the same time the output Base current I of transistor 1 _B Will be cut off.
[0033]
Here, the collector-emitter voltage V of the output transistor 1 _CE Where the emitter ratio between the output transistor 1 and the current detection transistor 10 is n: 1, and the collector-emitter voltage V of the output transistor 1 _CE The emitter ratio of the output transistor 1 and the current detection transistor 10 when n is small is n ′: 1, and further flows through the current detection resistor 8 when the current is limited (the switch transistor 9 is turned on). The current I _OFF And the output current I flowing through the output transistor 1 _O Ask for.
First, the collector current of the current detection transistor 10 is expressed as I for convenience. _O When ′, it is expressed as follows.
[0034]
I _O '= I _OFF −I ′
[0035]
And the collector-emitter voltage V of the output transistor 1 _CE Is sufficiently large, the output current I _O And I _O Between ′ and I _O = N × I _O Since the relationship of ′ is established, the output current I _O In addition, I _O = N (I _OFF -I ').
On the other hand, the collector-emitter voltage V of the output transistor 1 _CE Is small, I _O = N ′ × I _O If the relationship of ′ is satisfied and I ′ is substantially zero in this case, the output current I _O I _O = N '(I _OFF ).
[0036]
In order to accurately limit the current when the output current reaches a predetermined level, the collector-emitter voltage V _CE Output current and collector-emitter voltage V when V is sufficiently large _CE Must be equal to the output current when.
That is, for this purpose, n (I _OFF −I ′) = n ′ (I _OFF ) Is necessary.
Therefore, when this expression is rearranged, I ′ = I _OFF -(N '/ n) I _OFF It is expressed.
After all, I '= I _OFF -(N '/ n) I _OFF In order to satisfy this, the values of the first to fourth voltage detection resistors 3 to 6 are adjusted.
[0037]
In this way, in this second circuit configuration example, the change in the set value when the current is limited does not occur due to the change in the current amplification factor caused by the change in the emitter-collector voltage of the output transistor 1. As described above, the current flowing through the current detection resistor 8 is corrected by the collector-emitter voltage detection unit 21 and the limiting current correction unit 22, thereby causing a change in the emitter-collector voltage of the output transistor 1. Even if a change in the current amplification factor occurs, the current is limited at a predetermined set value.
[0038]
In any of the circuit configuration examples described above, a bipolar transistor is used as a semiconductor element. However, the present invention is not limited to this, and other types of semiconductor elements such as field effect transistors are used. It may be.
Further, instead of the switching transistor 9, another switching element or circuit that opens and closes due to a voltage drop in the current detection resistor 8 may be used.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the fluctuation of the detection current in the base current detection means of the output transistor is compensated to eliminate the instability of the current limiting operation due to the fluctuation of the current amplification factor of the output transistor. By adopting such a configuration, unlike the conventional case, regardless of fluctuations in the current amplification factor of the output transistor, current can be reliably limited at the set value without wasteful consumption of the output current, and the operation is stable. This provides an effect that a highly reliable current limiting circuit can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first circuit configuration example of a current limiting circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second circuit configuration example of the current limiting circuit in the embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a first circuit configuration example of a conventional current limiting circuit;
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second circuit configuration example of a conventional current limiting circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third circuit configuration example of a conventional current limiting circuit;
[Explanation of symbols]
1 ... Output transistor
2 ... Base current drive transistor
7 ... Conductance amplifier
8 ... Current detection resistor
9 ... Switch transistor
10 ... Current detection transistor

Claims

In a power supply circuit having an output transistor whose base current is controlled so that the output voltage becomes a predetermined value, the base current of the output transistor is detected, and the output current of the output transistor is limited according to the detection result A current limiting circuit configured to perform:
Base current detection means for detecting a base current of the output transistor;
In accordance with the detection result of the base current detection unit, base current cutoff means for cutting off the supply of the base current of the output transistor,
Collector-emitter voltage detection means for detecting the collector-emitter voltage of the output transistor;
Base current correction means for supplying a current corresponding to the detection result of the collector-emitter voltage detection unit to the base current detection unit;
A current limiting circuit comprising:

2. The current limiting circuit according to claim 1, wherein the base current correcting means is configured to increase the output current as the collector-emitter voltage increases.

In a power supply circuit having an output transistor whose base current is controlled so that the output voltage becomes a predetermined value, the base current of the output transistor is detected, and the output current of the output transistor is limited according to the detection result A current limiting circuit configured to perform:
Between the base of the output transistor and the ground, a base current drive transistor and a current detection resistor are connected in series,
A switching transistor is provided which is rendered conductive by a predetermined voltage drop in the current detection resistor and blocks the input of the base current of the base current driving transistor;
First and second voltage detection resistors are connected in series between the emitter of the output transistor and the ground,
Third and fourth voltage detection resistors are connected in series between the collector of the output transistor and the ground,
A conductance amplifier that outputs a current corresponding to a difference between the divided voltage by the first and second voltage detecting resistors and the divided voltage by the third and fourth voltage detecting resistors; An output terminal of the conductance amplifier is connected to a connection point between the base current drive transistor and the current detection resistor.

In a power supply circuit having an output transistor whose base current is controlled so that the output voltage becomes a predetermined value, the base current of the output transistor is detected, and the output current of the output transistor is limited according to the detection result A current limiting circuit configured to perform:
A base current drive transistor is connected in series between the base of the output transistor and the ground,
A current detection transistor connected to the output transistor in a current mirror connection is provided, and a current detection resistor is connected between the output terminal of the current detection transistor and the ground.
A switching transistor is provided which is rendered conductive by a predetermined voltage drop in the current detection resistor and blocks the input of the base current of the base current driving transistor;
First and second voltage detection resistors are connected in series between the emitter of the output transistor and the ground,
Third and fourth voltage detection resistors are connected in series between the collector of the output transistor and the ground,
A conductance amplifier that outputs a current corresponding to a difference between the divided voltage by the first and second voltage detecting resistors and the divided voltage by the third and fourth voltage detecting resistors; An output terminal of the conductance amplifier is connected to a connection point between the current detection transistor and the current detection resistor.