(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出抵抗（Ｒｓ  ）に正方向に流れる過電流を保護する回路において、
前記検出抵抗（Ｒｓ  ）の正電位側の一端にトランジスタ（Ｑ１）のコレクタを接続し、
該トランジスタ（Ｑ１）のコレクタとベース間を、抵抗（Ｒｂ  ）を介して接続し、
該トランジスタ（Ｑ１）のエミッタをダイオード（Ｄ１）のアノードに接続し、
該ダイオード（Ｄ１）のカソードを前記検出抵抗（Ｒｓ  ）の他端に接続し、
前記ダイオード（Ｄ１）自身に順方向バイアス電圧を与える抵抗（Ｒｄ  ）を接続し、
以上を具備していることを特徴とした過電流保護回路。
【請求項２】
検出抵抗（Ｒｓ  ）に負方向に流れる過電流を保護する回路において、
前記検出抵抗（Ｒｓ  ）の負電位側の一端にトランジスタ（Ｑ２）のエミッタを接続し、
該トランジスタ（Ｑ２）のコレクタとベース間を、抵抗（Ｒｉ  ）を介して接続し、
該トランジスタ（Ｑ２）のコレクタをダイオード（Ｄ２）のカソードに接続し、
該ダイオード（Ｄ２）のアノードを前記検出抵抗（Ｒｓ  ）の他端に接続し、
前記ダイオード（Ｄ２）自身に順方向バイアス電圧を与える抵抗（Ｒｊ  ）を接続し、
以上を具備していることを特徴とした過電流保護回路。
【請求項３】
請求項１と２の過電流保護回路を設けたことを特徴とした過電流保護回路。
【請求項４】
検出抵抗（Ｒｓ  ）に流れる過電流を保護する回路において、該検出抵抗（Ｒｓ  ）と並列に、過電流を流すトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）とダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）の直列回路を設け、
前記トランジスタ（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４）のコレクタとベース間にベース電流を制限する抵抗（Ｒｂ、Ｒｉ）を接続して設け、
前記ダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）に順方向のバイアス電流を印加する抵抗（  Ｒｄ  、Ｒｊ  ）  を接続して設け、
以上を具備していることを特徴とした過電流保護回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小電流から大電流まで測定する電流測定回路において、ＩＶ変換する基準となる電流検出抵抗を過大な電流ストレスから保護する過電流保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の例について、図８を参照して説明する。
図８に示すように、被測定電流１０の微小電流から比較的大電流までを測定する回路は、基準となる検出抵抗Ｒｓ  に電流を流してＩＶ変換し、その両端に発生する電圧を電圧測定器３０で測定し電流値に変換して求めている。
【０００３】
過電流防止回路は、被測定電流１０の電流が過大になったときに、検出抵抗Ｒｓ  の発熱ストレスが過大にならないように保護するために、ヒューズ２０を直列に挿入し、また極性を反対向きにしたダイオードＤ３、４を検出抵抗Ｒｓ  と並列に接続して保護する回路構成としている。
【０００４】
ヒューズ２０は許容以上の過電流が流れたときにダイオードＤ３、４の破損・劣化を防止する。また、ダイオードＤ３、４は検出抵抗Ｒｓ  の両端に発生する電圧が例えば０．７Ｖ以下に制限して検出抵抗Ｒｓ  を保護する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明のように、ダイオードＤ３、４は測定する最大電流よりも大きな電流容量のものを使用する。しかし、大電流容量のダイオードはリーク電流が大きく、微小電流測定を行う場合、そのリーク電流が数１００ｎＡ〜数μＡあるので、それによる測定誤差が問題となる場合が多く実用上の不便があった。
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、電流測定回路において、電流を検出する検出抵抗Ｒｓ  の保護としてリーク電流が少ない保護回路を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
即ち、上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、検出抵抗Ｒｓ  に正方向に流れる過電流を保護する回路において、前記検出抵抗Ｒｓ  の正電位側の一端にトランジスタＱ１のコレクタを接続し、該トランジスタＱ１のコレクタとベース間を、抵抗Ｒｂ  を介して接続し、該トランジスタＱ１のエミッタをダイオードＤ１のアノードに接続する。
該ダイオードＤ１のカソードを前記検出抵抗Ｒｓ  の他端に接続し、前記ダイオードＤ１自身に順方向バイアス電圧を与える抵抗Ｒｄ  を接続していることを特徴とした過電流保護回路を要旨としている。
【０００７】
更に、上記目的を達成するためになされた請求項２に記載の発明は、検出抵抗Ｒｓ  に負方向に流れる過電流を保護する回路において、前記検出抵抗Ｒｓ  の負電位側の一端にトランジスタＱ２のエミッタを接続し、該トランジスタＱ２のコレクタとベース間を、抵抗Ｒｉ  を介して接続し、該トランジスタＱ２のコレクタをダイオードＤ２のカソードに接続し、該ダイオードＤ２のアノードを前記検出抵抗Ｒｓ  の他端に接続する。
前記ダイオードＤ２自身に順方向バイアス電圧を与える抵抗Ｒｊ  を接続していることを特徴とした過電流保護回路を要旨としている。
【０００８】
また更に、上記目的を達成するためになされた請求項３に記載の発明は、請求項１と２の過電流保護回路を設けたことを特徴とした過電流保護回路を要旨としている。
【０００９】
そして更に、上記目的を達成するためになされた請求項４に記載の発明は、検出抵抗Ｒｓ  に流れる過電流を保護する回路において、該検出抵抗Ｒｓ  と並列に、過電流を流すトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４とダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の直列回路を設ける。
前記トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のコレクタとベース間にベース電流を制限する抵抗Ｒｂ、Ｒｉを接続して設け、前記ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４に順方向のバイアス電流を印加する抵抗Ｒｄ  、Ｒｊ  を接続して設けたことを特徴とした過電流保護回路を要旨としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、下記の実施例において説明する。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１について、図１〜図４を参照して説明する。
図１は本発明の電流測定回路において、一方の＋側電流に対する過電流保護回路の構成を示す回路図である。
図１において、被測定電流１０を測定する回路は、検出抵抗Ｒｓ  に電流を流してその両端に発生する電圧を電圧測定器３０で測定し電流値を変換して求める。
【００１２】
過電流保護回路は、被測定電流１０に直列に挿入された過電流が流れたときに溶断するヒューズ２０と、過電流をバイパスさせるトランジスタＱ１と、ダイオードＤ１と、トランジスタＱ１のベース電流を制限する抵抗Ｒｂ  と、ダイオードＤ１に順方向電圧を発生させるためのバイアス電流を流す抵抗Ｒｄ  とで構成される。
【００１３】
ダイオードＤ１と抵抗Ｒｄ  は、検出抵抗Ｒｓ  の両端に発生する電圧が測定電流範囲内においてはトランジスタＱ１をオフにして動作させず、またトランジスタＱ１のリーク電流を低くするためトランジスタＱ１に逆バイアスを印加する動作をする。
【００１４】
ここで、被測定電流Ｉｘ  が非常に小さく、トランジスタＱ１が動作状態でない場合について説明を分かりやすくするために簡略した図２を参照して説明する。
【００１５】
トランジスタＱ１のエミッタ電圧Ｖ２は、＋Ｖｄ  に接続された抵抗Ｒｄ  により順方向の電流がダイオードＤ１に印加されるのでダイオードＤ１の順方向電圧ＶＦ  と同じになる。
【００１６】
従って、Ｖ２＝ＶＦ
また、被測定電流Ｉｘ  が非常に小さく、Ｉｘ  ≒０ｎＡとすると、
トランジスタＱ１のコレクタ電圧Ｖ１≒０Ｖとなるので、トランジスタＱ１のＶｂｅは逆バイアスがかかっている状態となる。
【００１７】
この状態において、トランジスタＱ１のコレクタ電圧とベース電圧は、ともに０Ｖであり、トランジスタＱ１とダイオードＤ１に流れるリーク電流は、トランジスタＱ１のベースとエミッタ間の逆バイアス電圧Ｖｂｅ＝−Ｖ２＝−ＶＦ  によるリーク電流で決定される。
【００１８】
一般的に大容量のトランジスタでも、このリーク電流は極めて小さく、数ｐＡ〜数ｎＡのものが容易に入手できる。
これに対し、従来のダイオード方式保護回路における大容量のダイオードの逆バイアスによるリーク電流は大きく、数百ｎＡ〜数μＡである。従って、リーク電流の大幅な改善が実現できる。
【００１９】
次に、被測定電流Ｉｘ  が大きくなり、検出抵抗ＲＳ  の両端の発生電圧がトランジスタＱ１が動作状態になった場合について、簡単化した図３を参照して基本の動作について先ず説明する。ここで、ヒューズ２０の等価抵抗をＲｆとする。
【００２０】
また、被測定電流側から負荷側をみたときの電圧をＶｘ  とし、トランジスタＱ１のコレクタ電圧をＶｙ  、ベース電流をＩｂ  、コレクタ電流をＩｃ  、電流増幅率をｈＦＥ、ベース・エミッタ間の電圧をＶｂｅとすると下式が成り立つ。
【００２１】
Ｖｘ  ＝Ｒｆ  ・Ｉｘ  ＋Ｖｙ          ・・・（１）
Ｖｙ  ＝Ｒｂ  ・Ｉｂ  ＋Ｖｂｅ        ・・・（２）
Ｉｃ  ＝ｈＦＥ・Ｉｂ                ・・・（３）
Ｉｘ  ＝Ｉｂ  ＋Ｉｃ                ・・・（４）
【００２２】
（１）〜（４）の連立方程式をＶｙ  について解くと、
Ｖｙ  ＝Ｒｂ  ・Ｖｘ  ／（  Ｒｆ  （１＋ｈＦＥ）＋Ｒｂ  ）＋Ｒｆ  （１＋ｈＦＥ）Ｖｂｅ／（Ｒｆ  （１＋ｈＦＥ）＋Ｒｂ  ）となる。
【００２３】
ここでＲｂ    Ｒｆ  （１＋ｈＦＥ）とすると、
Ｖｙ  ≒Ｒｂ  ・Ｖｘ  ／Ｒｆ  （１＋ｈＦＥ）＋Ｖｂｅ
≒Ｖｂｅ
となる。
【００２４】
すなわち、トランジスタＱ１が動作状態になった場合、トランジスタＱ１のコレクタとエミッタ間の電圧Ｖｃｅは、ベースとエミッタ間の電圧Ｖｂｅと同じになる。
【００２５】
従って、図１に示す回路における被測定電流Ｉｘ  とＶ１との関係をグラフにすると図４に示すようになる。図４に示すように被測定電流Ｉｘ  が大電流になったとき、トランジスタＱ１がオンしてＶ１が（Ｖｂｅ＋ＶＦ  ）の一定電圧にクランプされ、検出抵抗Ｒｓ  が保護される。さらに、被測定電流Ｉｘ  が過大になったときは、ヒューズ２０が溶断してトランジスタＱ１とダイオードＤ１を保護する。従って、トランジスタＱ１とダイオードＤ１はヒューズ２０が溶断するまでの電力に耐えられればよい。
【００２６】
（実施例２）
本発明の実施例２においては、被測定電流Ｉｘ  が図２に示す＋の場合についての保護回路の構成に対して、被測定電流Ｉｘ  が＋または−の両方向に対して検出抵抗Ｒｓ  を保護する回路を図５に示す。
【００２７】
実施例２においては、実施例１の保護回路に追加して、トランジスタＱ１と、ダイオードＤ１とに流れる電流と反対極性となるようにトランジスタＱ２と、ダイオードＤ２とを直列に接続し、トランジスタＱ２のコレクタとベース間にベース電流を制限する抵抗Ｒｉ  を接続し、ダイオードＤ２の順方向電圧を発生させるバイアス電流を流す抵抗Ｒｊ  を介して−Ｖｄ  に接続することで同様に実現できる。
【００２８】
（実施例３）
本発明の実施例１と実施例２において、トランジスタＱ１、Ｑ２はｎｐｎトランジスタで構成したが、図６に示すようにｐｎｐトランジスタＱ３、Ｑ４でも同様に実現できる。
【００２９】
（実施例４）
本発明の実施例１〜実施例３において、被測定電流Ｉｘ  の入力電流制限器としてヒューズ２０で構成したが、図７に示すようにポジスタ２１等の熱により抵抗値が大きくなる素子を使用しても同様に実現できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
検出抵抗Ｒｓ  の過電流保護回路をリーク電流の少ないトランジスタで構成したので、電流測定における測定精度が向上でき、特に微小電流測定における測定精度を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の保護回路である。
【図２】被測定電流Ｉｘ  が小さい場合の動作説明の回路である。
【図３】被測定電流Ｉｘ  が大きい場合の基本動作説明の簡略回路である。
【図４】被測定電流Ｉｘ  とＶ１の特性図である。
【図５】本発明の被測定電流を両極性とした場合の保護回路である。
【図６】トランジスタにｐｎｐタイプを使用した場合の保護回路である。
【図７】入力制限器にポジスタを使用した場合の保護回路である。
【図８】従来の保護回路である。
【符号の説明】
１０  被測定電流
２０  ヒューズ
２１  ポジスタ
３０  電圧測定器
【図１】
0003623589.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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