JPH0527129B2 - - Google Patents
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- JPH0527129B2 JPH0527129B2 JP18879283A JP18879283A JPH0527129B2 JP H0527129 B2 JPH0527129 B2 JP H0527129B2 JP 18879283 A JP18879283 A JP 18879283A JP 18879283 A JP18879283 A JP 18879283A JP H0527129 B2 JPH0527129 B2 JP H0527129B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〈技術分野〉
本発明は、トランジスタの出力回路において、
電源投入時に突入電流の流れる電球等の負荷を駆
動したり、出力端子が事故により短絡したりする
対策として、あるいは定電流出力を簡単に得る回
路として提案される、電流制限回路に関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] <Technical Field> The present invention provides a transistor output circuit that includes:
The present invention relates to a current limiting circuit proposed as a countermeasure for driving a load such as a light bulb through which an inrush current flows when the power is turned on, or as a countermeasure against short-circuiting of the output terminal due to an accident, or as a circuit for easily obtaining a constant current output.
〈従来技術〉
従来は第1図に示すような回路が使われた。例
えば、出力用トランジスタTR5のエミツタ電流が
大きくなると、抵抗R2の両端にエミツタ電流に
よつて発生する電圧が大きくなる。これによつ
て、トランジスタTR4をオンさせ、TR5のベース
電流を下げるという負帰還をかけ、一定電流値を
越える出力電流が発生しないようにされる。I3は
TR5のベースとTR4のコレクタの接続点に接続さ
れた定電流源、TR6は本回路のスイツチング用ト
ランジスタである。<Prior art> Conventionally, a circuit as shown in FIG. 1 was used. For example, when the emitter current of the output transistor TR 5 increases, the voltage generated by the emitter current across the resistor R 2 increases. As a result, negative feedback is applied by turning on the transistor TR 4 and lowering the base current of TR 5 , so that an output current exceeding a certain current value is not generated. I 3 is
A constant current source connected to the connection point between the base of TR 5 and the collector of TR 4 , and TR 6 is the switching transistor of this circuit.
本回路は負帰還を施した定電流回路であり、第
1図の具体的設計例、及び、その場合、各部に流
れる電流の具体的数値を以下に示す。TR5の出
力電流I6を1mAにしたい時、該トランジスタの
hFEを100とすると、ベース電流I5として10μA必要
になる。したがつて、I3は、それを充分供給し、
且つTR4にも安定した電流を供給する値が必要
になる。したがつて、今、I3=110μAに設定した
とする。TR4に流れる電流I4は100μAになる。
TR4のVBE≒0.72Vとなるため、TR5の出力電流
I6を1mAとしたい場合、R2の値は720Ωとなる。
上記、I4=100μA,I5=10μA,I6=1mAの安定状
態を定常状態という。 This circuit is a constant current circuit with negative feedback, and the specific design example shown in FIG. 1 and the specific numerical values of the current flowing through each part in that case are shown below. When you want the output current I6 of TR5 to be 1mA, the transistor
If hFE is 100, 10μA is required as base current I5 . Therefore, I 3 supplies enough of it,
In addition, TR4 also needs a value that supplies a stable current. Therefore, assume that I 3 is now set to 110 μA. The current I4 flowing through TR4 becomes 100μA.
Since TR4's V BE ≒0.72V, TR5's output current
If you want I 6 to be 1mA, the value of R 2 will be 720Ω.
The above stable state where I 4 = 100 μA, I 5 = 10 μA, and I 6 = 1 mA is called a steady state.
この従来回路は、上述した動作原理から明らか
なように、制限電流値に近くなる(TR5のベース
電流が下がる)と、接地レベルから見た出力飽和
電圧が極めて高くなつてしまうという欠点があ
る。 As is clear from the operating principle described above, this conventional circuit has the disadvantage that when the current gets close to the limit value (the base current of TR 5 decreases), the output saturation voltage as seen from the ground level becomes extremely high. .
また特にIC化した場合は、TR4のベース・エ
ミツタ電圧は負の温度特性を有するのに対し、
IC内の拡散抵抗で作つたR2は正の温度特性を持
つため、エミツタの制限電流として与えられる
VBE/R2は、大きい正の温度係数を持つてしまう
欠点があつた。 Also, especially when integrated into an IC, the base-emitter voltage of TR 4 has negative temperature characteristics;
Since R 2 created by the diffused resistance inside the IC has positive temperature characteristics, it is given as the limiting current of the emitter.
V BE /R 2 had the disadvantage of having a large positive temperature coefficient.
〈発明の目的〉
本発明は、出力飽和電圧に与える影響が少な
く、かつIC化した場合でも温度係数の小さい、
従来欠点を解消した電流制限回路を提供するもの
である。<Objective of the Invention> The present invention has a structure that has little influence on the output saturation voltage and has a small temperature coefficient even when integrated into an IC.
The present invention provides a current limiting circuit that eliminates the conventional drawbacks.
〈実施例〉
以下第2図に従つて本発明の一実施例を説明す
る。<Example> An example of the present invention will be described below with reference to FIG.
第2図は本実施例を示す回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing this embodiment.
TR2は出力用トランジスタで、コレクタを出力
端子とし、エミツタを抵抗R1を介して接地して
いる。I1は定電流源(電流値もI1で説明する)
で、出力用トランジスタTR2のベースに接続され
る。D1はトランジスタをダイオード接続したも
のであり、カソードは出力用トランジスタTR2の
エミツタに接続される。I2はダイオードD1のアノ
ードに接続される定電流源(電流値I2)である。
TR1はエミツタを接地し、ベースをダイオード
D1のアノードに接続し、またコクレタを出力用
トランジスタTR2のベースに接続したトランジス
タである。TR3は上記回路のスイツチング用トラ
ンジスタで、エミツタを接地し、コレクタを定流
電源I1に接続している。 TR 2 is an output transistor whose collector is used as an output terminal and whose emitter is grounded via resistor R 1 . I 1 is a constant current source (current value is also explained using I 1 )
and is connected to the base of output transistor TR2 . D1 is a diode-connected transistor, and its cathode is connected to the emitter of the output transistor TR2 . I2 is a constant current source (current value I2 ) connected to the anode of the diode D1 .
TR 1 has the emitter grounded and the base diode
This transistor is connected to the anode of D1 , and its collector is connected to the base of the output transistor TR2 . TR3 is a switching transistor in the circuit described above, and its emitter is grounded and its collector is connected to the constant current power supply I1 .
今、D1はTR1と同様な特性のトランジスタを
ダイオード接続したものとする。また定電流源
I1,I2の電流値の比はI1/I2=nとする。各トラ
ンジスタのhFEが充分大きいものと仮定すると、
I1は定常状態においてTR1のコレクタ電流にほぼ
等しく、I2はD1の順方向電流(D1をトランジス
タと考えるならコレクタ電流)にほぼ等しい。従
つて、トランジスタのベース・エミツタ電圧対コ
レクタ電流特性から、TR1のベース・エミツタ電
圧VBE(TR1)およびD1の順方向電圧VF(D1)は、
VBE(TR1)=KT/q・oI1/I0
VE(D1)=KT/q・oI2/I0
(ただし、I0は暗電流、トランジスタではコレ
クタ遮断電流とも呼ばれる。)
故に
VBE(TR1)−VF(D1)
=KT/qoI1/I2=KT/qon
となるので、この場合、R1の両端にKT/qonの
電圧が発生するような出力電流で定常状態とな
る。この電圧は例えばn=10程度では約
60mVat25℃となり、TR2の飽和電圧に与える影
響は小さい。 Now, assume that D 1 is a diode-connected transistor with the same characteristics as TR 1 . Also constant current source
The ratio of the current values of I 1 and I 2 is I 1 /I 2 =n. Assuming that h FE of each transistor is large enough,
I 1 is approximately equal to the collector current of TR 1 in steady state, and I 2 is approximately equal to the forward current of D 1 (collector current if D 1 is considered as a transistor). Therefore, from the base-emitter voltage vs. collector current characteristics of the transistor, the base-emitter voltage V BE (TR 1 ) of TR 1 and the forward voltage V F (D 1 ) of D 1 are as follows: V BE (TR 1 )= KT/q・o I 1 /I 0 V E (D 1 )=KT/q・o I 2 /I 0 (However, I 0 is the dark current, also called the collector cut-off current in transistors.) Therefore, V BE (TR 1 ) −V F (D 1 ) = KT/q o I 1 / I 2 = KT/q o n, so in this case, the output will generate a voltage of KT/q o n across R 1 . A steady state is achieved with current. For example, when n=10, this voltage is approximately
60mVat25℃, which has little effect on the saturation voltage of TR 2 .
第2図の具体的設計例、および、その場合、各
部に流れる電流の具体的数値を以下に示す。
TR2の出力電流I10を1mAにしたいとき、該トラ
ンジスタのhFEを100とすると、ベース電流I8とし
て10μA必要になる。今、I1=110μAに設定した
とする。この時、TR1に流れる電流I7は100μAと
なる。また、I2=10μAに設定したとすると、両
トランジスタTR1,D1のΔVBE、すなわち、R1の
両端に発生する電圧は、KT/qn10となり、T=
25℃においては約60mVとなる。したがつて、R1
の値を60Ωに設定すれば、TR2には1mAを流す
ことができ、且つ、第2図に示す各電流(I7=
100μA,I8=I9=10μA,I10=1mA)が各部に流
れ、安定する。この安定状態が定常状態である。 A specific design example of FIG. 2 and, in that case, specific numerical values of the current flowing through each part are shown below.
When the output current I 10 of TR2 is desired to be 1 mA and the h FE of the transistor is 100, 10 μA is required as the base current I 8 . Suppose now that I 1 is set to 110 μA. At this time, the current I7 flowing through TR1 is 100 μA. Further, if I 2 is set to 10 μA, ΔV BE of both transistors TR1 and D1, that is, the voltage generated across R1 is KT/qn10, which is about 60 mV at T=25°C. Therefore, R1
If the value of is set to 60Ω, 1mA can be passed through TR2, and each current (I 7 =
100 μA, I 8 = I 9 = 10 μA, I 10 = 1 mA) flows to each part and becomes stable. This stable state is the steady state.
また、R1の両端に発生するKT/qonの電圧は
正の温度係数となるので、R1をIC内に拡散抵抗
で作つた場合の抵抗の正の温度係数を打ち消す。
この電圧は1/298/℃≒3300ppM/℃となるので、
拡散抵抗の2000〜3000ppM/℃の温度特性に対
し、制限電流は+300〜1300ppM/℃の温度特性
となる。 Furthermore, since the voltage KT/q o n generated across R 1 has a positive temperature coefficient, it cancels out the positive temperature coefficient of the resistance when R 1 is made of a diffused resistor within the IC.
Since this voltage is 1/298/°C≒3300ppM/°C, the limiting current has a temperature characteristic of +300 to 1300ppM/°C, whereas the diffused resistance has a temperature characteristic of 2000 to 3000ppM/°C.
一般的に、電流密度差を持つた2つのトランジ
スタのVBE電圧の差の温度係数は+3300ppm/℃
となり、その条件は、同一プロセスで同一チツプ
上に作られた、物性的に同条件のトランジスタで
あることのみである。 Generally, the temperature coefficient of the difference in V BE voltage between two transistors with different current densities is +3300ppm/℃
The only condition is that the transistors be manufactured in the same process on the same chip and have the same physical properties.
トランジスタのVBEは次式で表わされる。 The V BE of the transistor is expressed by the following equation.
VBE=KT/q・n(Ic/Io)
このn倍の電流密度を持つトランジスタのVBE
は、次式で表わされる。 V BE = KT/q・n (Ic/Io) V BE of a transistor with a current density that is n times higher than this
is expressed by the following formula.
VBE(n)=KT/q・n(n・Ic/Io)
この両トランジスタのVBEの差、ΔVBEは次の通
りである。 V BE (n)=KT/q・n (n・Ic/Io) The difference in V BE between these two transistors, ΔV BE , is as follows.
ΔVBE=VBE(n)−VBE=KT/q・on
このΔVBEの温度係数は、ΔVBEをTで微分して
求められる。すなわち、
dΔVBE/dT=K/q・on=1/TΔVBE
よつて、ΔVBEは、25℃(=298°K)で、+1/
298≒+3300ppm/℃の温度係数をもつことにな
る。 ΔV BE =V BE (n)−V BE =KT/q· o n The temperature coefficient of ΔV BE is obtained by differentiating ΔV BE with respect to T. That is, dΔV BE /dT=K/q・o n=1/TΔV BE Therefore, ΔV BE is +1/at 25°C (=298°K).
It has a temperature coefficient of 298≒+3300ppm/℃.
なお、ちなみに電流制限の動作は、基本的には
従来回路とほぼ同様で、TR2のエミツタ電流が大
きくなると、R1の両端に発生する電圧によりダ
イオードD1を介してTR1をオンし、TR2のベー
ス電流を下げるという負帰還により、一定電流値
を越える出力電流が発生しないようにされる。こ
のとき、R1の両端電圧は通常でも約60mVat25℃
程度であつて、接地レベルから見た出力飽和電圧
を高くすることはない。 By the way, the current limiting operation is basically the same as the conventional circuit; when the emitter current of TR 2 becomes large, the voltage generated across R 1 turns on TR 1 via diode D 1 . Negative feedback that lowers the base current of TR 2 prevents the output current from exceeding a certain current value. At this time, the voltage across R1 is usually about 60mVat25℃
It does not increase the output saturation voltage as seen from the ground level.
上述の実施例では定電流源I1とI2の電流比I1/
I2=nとしたが、TR1とD1のサイズ(エミツタ面
積)を変えることでもnを変えるのと同様の効果
が得られる。すなわち、D1のサイズをTR1のn
倍とすると、D1の暗電流I0もn倍になり、仮に定
電流源I1とI2の電流値が同じ場合(I1=I2)であ
つても、
VBE(TR1)−VF(D1)=KT/qon
とすることができる。 In the above embodiment, the current ratio of constant current sources I 1 and I 2 is I 1 /
Although I 2 =n, the same effect as changing n can be obtained by changing the sizes of TR 1 and D 1 (emitter area). In other words, the size of D 1 is set to n of TR 1
If it is doubled, the dark current I 0 of D 1 will also be multiplied by n, and even if the current values of constant current sources I 1 and I 2 are the same (I 1 = I 2 ), V BE (TR 1 ) −V F (D 1 )=KT/ qon .
つまり、TR1のエミツタ電流密度をD1の電流
密度より大きく(n倍に)すればよいのであつ
て、いずれか一方または両者を並用して何ら差支
えない。 That is, it is sufficient to make the emitter current density of TR 1 larger (n times) than the current density of D 1 , and there is no problem in using either one or both together.
スイツチング用トランジスタTR3(第1図では
TR6)は電球等のオン・オフ動作のために入れら
れたものであつて、定電流動作のみに使用する場
合等は不要である。 Switching transistor TR 3 (in Fig. 1
TR 6 ) is inserted to turn on and off light bulbs, etc., and is not necessary when used only for constant current operation.
〈発明の効果〉
以上のように本発明は、出力飽和電圧に影響が
少なく、またIC化した場合でも温度係数の小さ
い有用な電流制限回路が提供できる。<Effects of the Invention> As described above, the present invention can provide a useful current limiting circuit that has little influence on the output saturation voltage and has a small temperature coefficient even when implemented as an IC.
第1図は従来例を示す回路図、第2図は本発明
の一実施例を示す回路図である。
TR1……トランジスタ、D1……ダイオード、
TR2……出力用トランジスタ、I1,I2……定電流
源。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional example, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. TR 1 ...transistor, D1 ...diode,
TR 2 ... Output transistor, I 1 , I 2 ... Constant current source.
Claims (1)
に定電流源I1を接続し、コレクタを出力端子とし
た出力用トランジスタTR2と、該出力トランジス
タTR2のエミツタにカソードを接続し、アノード
に定電流源I2を接続したダイオードD1と、該ダイ
オードD1のアノードにベースを接続し、エミツ
タを接地し、コレクタを前記出力用トランジスタ
TR2のベースに接続したトランジスタTR1を備
え、該トランジスタTR1および前記ダイオード
D1に前記トランジスタTR1のエミツタ電流密度
を前記ダイオードD1の電流密度より大にして電
流を流す構成としたことを特徴とする電流制限回
路。1. The emitter is grounded through a resistor R1 , the constant current source I1 is connected to the base, the output transistor TR2 has its collector as an output terminal, the cathode is connected to the emitter of the output transistor TR2, and the anode is connected to the output transistor TR2 . A diode D1 is connected to a constant current source I2 , the base is connected to the anode of the diode D1 , the emitter is grounded, and the collector is connected to the output transistor.
a transistor TR 1 connected to the base of TR 2 , said transistor TR 1 and said diode;
1. A current limiting circuit characterized in that the emitter current density of the transistor TR 1 is made larger than the current density of the diode D 1 so that a current flows through D 1 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18879283A JPS6081621A (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Current limiting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18879283A JPS6081621A (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Current limiting circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6081621A JPS6081621A (en) | 1985-05-09 |
| JPH0527129B2 true JPH0527129B2 (en) | 1993-04-20 |
Family
ID=16229874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18879283A Granted JPS6081621A (en) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | Current limiting circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6081621A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4772980B2 (en) * | 2001-04-19 | 2011-09-14 | セイコーインスツル株式会社 | Voltage regulator |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP18879283A patent/JPS6081621A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6081621A (en) | 1985-05-09 |
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