(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の電圧を負荷に供給するスイッチトランジスタと、コレクタが前記スイッチトランジスタのベースに接続され、コレクタとベースとの間に第三の抵抗が接続された第二のトランジスタと、コレクタが前記第二のトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第二のトランジスタのエミッタに接続された第一のトランジスタとを設け、前記第一のトランジスタのベースとエミッタとの間に第四の抵抗を接続し、前記第一のトランジスタのエミッタの電圧を一定値に維持すると共に、前記第一のトランジスタのベースの電圧を前記電源の電圧変動に対応して変化させ、前記スイッチトランジスタにコレクタ電流が流れている定常状態で前記電源の電圧が高くなったときに前記第二のトランジスタのコレクタ電流を減少させ、前記電源の電圧が低くなったときに前記第二のトランジスタのコレクタ電流を増加させたことを特徴とする電源スイッチ制御回路。
【請求項２】
前記第一のトランジスタのベースと前記スイッチトランジスタのエミッタとの間に第一の抵抗を接続したことを特徴とする請求項１に記載の電源スイッチ制御回路。
【請求項３】
前記第一のトランジスタのベースと前記スイッチトランジスタのコレクタとの間に第二の抵抗を接続したことを特徴とする請求項１に記載の電源スイッチ制御回路。
【請求項４】
前記第一のトランジスタのエミッタをスイッチ手段を介して接地し、前記スイッチ手段によって前記スイッチトランジスタのベース電流を通流状態又は非通流状態に切り替えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電源スイッチ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池等の電源からＤＣ−ＤＣコンバータ等へ電圧を供給するためのスイッチトランジスタを制御する電源スイッチ制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源スイッチ制御回路を図３に従って説明する。ＰＮＰ型のスイッチトランジスタ３１は電池等の電源３２とＤＣ−ＤＣコンバータ等の負荷（図示せず）との間に設けられ、そのエミッタが電源３２に接続され、そのコレクタには負荷が接続される。また、ベースとグランドとの間には、スイッチトランジスタ３１にベース電流を流すベース電流回路３３が設けられている。このベース電流回路３３は、定電流回路３４とＮＰＮ型のトランジスタ３５とが直列接続され、トランジスタ３５のエミッタがグランドに接続され、コレクタと定電流回路３４とが接続されている。
電源３２には、電池、ＡＣアダプタ又は自動車用電池等が用いられ、その電圧は、およそ４Ｖ（ボルト）〜１６Ｖの範囲に設定されている。
トランジスタ３５は、スイッチトランジスタ３１のエミッタ、コレクタ間を導通（ＯＮ）又は非導通（ＯＦＦ）に制御するものであり、そのベースに加える電圧によって定電流回路３４に定電流を流し、その定電流をスイッチトランジスタ３１のベースに流す。また、スイッチトランジスタ３１のベース、エミッタ間には抵抗３６が接続されている。
【０００３】
定電流回路３４は、ＮＰＮ型のトランジスタ３７、３８を有し、トランジスタ３７のエミッタがトランジスタ３５のコレクタに接続され、トランジスタ３８のコレクタがスイッチトランジスタ３１のベースに接続されている。
また、トランジスタ３７のベースとトランジスタ３８のエミッタとが互いに接続され、更に、トランジスタ３７のコレクタとトランジスタ３８のベースとが互いに接続されている。そして、トランジスタ３７のベース、エミッタ間にはトランジスタ３８のエミッタ電流を流すための抵抗３９が接続されている。さらに、トランジスタ３８のコレクタ、ベース間には、トランジスタ３８のベースにベース電流を与えると共に、トランジスタ３７のコレクタ電流を与えるための抵抗４０が接続されている。この構成によって、トランジスタ３７のコレクタとトランジスタ３８のベースには、抵抗４０を介して、スイッチトランジスタのベースから電圧が与えられる。
【０００４】
ここで、トランジスタ３５のベースに電圧を与えて、このトランジスタ３５のコレクタ、エミッタ間が導通（ＯＮ）したときには、定電流回路３４のトランジスタ３８のコレクタ、ベース間に接続された抵抗４０を介してトランジスタ３８のベース、エミッタ間及びトランジスタ３７のベース、エミッタ間にそれぞれベース電流が流れる。その結果、トランジスタ３７とトランジスタ３８とがＯＮ状態になり、それぞれにコレクタ電流が流れる。そして、トランジスタ３７のベース、エミッタ間の電圧はほぼ０．６Ｖ（ボルト）となる。このトランジスタ３７のベース、エミッタ間に接続された抵抗３９には、抵抗３９とトランジスタ３７のベース、エミッタ間の電圧（０．６Ｖ）で決まる一定の電流（定電流）が流れる。この電流は、トランジスタ３８のコレクタ電流となり、スイッチトランジスタ３１のベースから流れることになる。
そして、例えば、スイッチトランジスタ３１の直流電流増幅率を５０と仮定し、エミッタ、コレクタ間に５Ａ（アンペア）の電流を流す場合、必要なベース電流は０．１Ａとなるので、トランジスタ３７のベース、エミッタ間に接続する抵抗３９の抵抗値は６Ω（オーム）となる。
一方、トランジスタ３８のコレクタ、エミッタ間の電圧は、電源３２の電圧に対応して変化する。例えば、電源３２の電圧が４Ｖの場合は、コレクタ、エミッタ間の電圧はほぼ２．４Ｖとなり、トランジスタ３８の消費電力は、０．２４Ｗとなる。又、電源３２の電圧が１６Ｖの時は、コレクタ、エミッタ間の電圧は、１４．４Ｖとなり、トランジスタ３８の消費電力は、１．４４Ｗとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、トランジスタ３８のコレクタ、エミッタ間の電圧は、電源３２の電圧に対応して変化する。例えば、電源３２の電圧が４Ｖの場合は、コレクタ、エミッタ間の電圧はほぼ２．４Ｖとなり、トランジスタ３８の消費電力は、０．２４Ｗとなる。又、電源３２の電圧が１６Ｖの時は、コレクタ、エミッタ間の電圧は、ほぼ１４．４Ｖとなり、消費電力は１．４４Ｗとなる。
従って、電源３２の電圧が１６Ｖの時に対応できるようにするためには、トランジスタ３８には大型のトランジスタを使用しなければならならず、また、トランジスタが発生する熱も多くなり、熱対策に注意を払わなければならなかった。さらに、大型のトランジスタは高価なため、コスト高になっていた。
【０００６】
そこで、本発明の電源スイッチ制御回路は、電源３２の電圧が高くなったときに、スイッチトランジスタ３１のベース電流を少なくすることでトランジスタ３８に流れる電流を減らし、トランジスタ３８で消費される電力を少なくするようにするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電源スイッチ制御回路は、電源の電圧を負荷に供給するスイッチトランジスタと、コレクタが前記スイッチトランジスタのベースに接続され、コレクタとベースとの間に第三の抵抗が接続された第二のトランジスタと、コレクタが前記第二のトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第二のトランジスタのエミッタに接続された第一のトランジスタとを設け、前記第一のトランジスタのベースとエミッタとの間に第四の抵抗を接続し、前記第一のトランジスタのエミッタの電圧を一定値に維持すると共に、前記第一のトランジスタのベースの電圧を前記電源の電圧変動に対応して変化させ、前記スイッチトランジスタにコレクタ電流が流れている定常状態で前記電源の電圧が高くなったときに前記第二のトランジスタのコレクタ電流を減少させ、前記電源の電圧が低くなったときに前記第二のトランジスタのコレクタ電流を増加させた。
【０００８】
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、前記第一のトランジスタのベースと前記スイッチトランジスタのエミッタとの間に第一の抵抗を接続した。
【０００９】
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、前記第一のトランジスタのベースと前記スイッチトランジスタのコレクタとの間に第二の抵抗を接続した。
【００１０】
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、前記第一のトランジスタのエミッタをスイッチ手段を介して接地し、前記スイッチ手段によって前記スイッチトランジスタのベース電流を通流状態又は非通流状態に切り替えた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の電源スイッチ制御回路を図１に従って説明する。ＰＮＰ型のスイッチトランジスタ１は電池等の電源２とＤＣ−ＤＣコンバータ等の、一定の電力を消費する負荷（図示せず）との間に設けられ、そのエミッタが電源２に接続され、そのコレクタには負荷が接続される。
また、スイッチトランジスタ１のベースとグランドとの間には、スイッチトランジスタ１にベース電流を流す、ベース電流回路３が設けられている。このベース電流回路３はスイッチ手段であるＮＰＮ型のトランジスタ４と第一のトランジスタ５と第二のトランジスタ６とが直列接続されている。
電源２には、電池、ＡＣアダプタ又は自動車用電池等が用いられ、その電圧は、およそ４Ｖ（ボルト）〜１６Ｖの範囲で設定されている。
トランジスタ４は、スイッチトランジスタ１のエミッタ、コレクタ間を導通（ＯＮ）又は非導通（ＯＦＦ）に制御するものであり、そのベースに加える電圧によって、ベース電流回路３に電流を流すようになっている。また、スイッチトランジスタ１のエミッタ、ベース間には抵抗７が接続されている。
【００１２】
次に、ベース電流回路３は、スイッチ手段であるＮＰＮ型のトランジスタ４と第一のトランジスタ５と第二のトランジスタ６とを有し、第一のトランジスタ５のエミッタがトランジスタ４のコレクタに接続され、第二のトランジスタ６のコレクタがスイッチトランジスタ１のベースに接続されている。
また、第一のトランジスタ５のベースと第二のトランジスタ６のエミッタとが互いに接続され、第一のトランジスタ５のコレクタと第二のトランジスタ６のベースとが互いに接続されている。
そして、第一のトランジスタ５のベース、エミッタ間には、第二のトランジスタ６のエミッタにエミッタ電流を流すための第四の抵抗８が接続されている。また、第二のトランジスタ６のコレクタ、ベース間には、第二のトランジスタ６のベースにベース電流を与えるとともに、第一のトランジスタ５のコレクタにコレクタ電流を与えるための第三の抵抗９が接続されている。
そして、第一のトランジスタ５のベースとスイッチトランジスタ１のエミッタとの間に、第一の抵抗１０が接続されている。
【００１３】
この結果、トランジスタ４のベースに電圧を与えて、トランジスタ４のコレクタ、エミッタ間が導通（ＯＮ）したときは、ベース電流回路３の第二のトランジスタ６のコレクタ、ベース間に接続された第三の抵抗９を介して第二のトランジスタ５のベース、エミッタ間及び第一のトランジスタ５のベース、エミッタ間にそれぞれベース電流が流れる。その結果、第一のトランジスタ５と第二のトランジスタ６とがＯＮ状態となり、それぞれにコレクタ電流が流れ、第一のトランジスタ５のエミッタの電圧はグランドよりもトランジスタ４のコレクタ・エミッタ間の飽和電圧だけ高い電圧に一定に維持される。これによってスイッチトランジスタ１には上記第一及び第二のトランジスタ５、６の各コレクタ電流の和に対応した定常状態のコレクタ電流が流れる。
また、スイッチトランジスタ１のエミッタと第一のトランジスタ５のベースとの間に接続された第一の抵抗１０にも電流が流れ、この電流は第一のトランジスタ５のベース、エミッタ間に接続された第四の抵抗８に流れる。ここで、第四の抵抗８は第一のトランジスタ５のベース、エミッタ間に設けられているので、第四の抵抗８の両端に加わる電圧は電源２の電圧の増減にかかわらず一定となる。従って、第二のトランジスタ６のエミッタの電圧はほぼ一定に押さえられ、第四の抵抗８に流れる電流も一定となる。
また、スイッチトランジスタ４を設けることで、負荷への電源供給又は非供給が可能となっている。
【００１４】
そして、例えば、スイッチトランジスタ１の直流電流増幅率を５０と仮定し、電源２によって本発明の電源スイッチ制御回路に４Ｖ（ボルト）の電圧を与えるとする。
ここで、スイッチトランジスタ１のエミッタ、コレクタ間に５Ａ（アンペア）の電流を流す場合、スイッチトランジスタ１に必要となるベース電流は０．１Ａとなる。そして、第四の抵抗８に流れる電流を０．１１Ａ（アンペア）となるようにすると、第四の抵抗８に流れる電流は一定となるので、第一の抵抗１０に流れる電流は０．０１Ａとなる。また、第一の抵抗１０の両端にかかる電圧は３Ｖ（ボルト）となるので（スイッチトランジスタ４のコレクタ、エミッタ間の電圧を０．４Ｖ（ボルト）、第一のトランジスタ５のベース、エミッタ間の電圧を０．６Ｖとする）、第一の抵抗１０の抵抗値は３００Ω（オーム）となり、第一の抵抗１０による消費電力は、０．０３Ｗ（ワット）となる。
また、第四の抵抗８の両端にかかる電圧は、第一のトランジスタ５のベース、エミッタ間の電圧なので、０．６Ｖとなる。従って、第四の抵抗８の抵抗値は５．４５Ω（オーム）となる。
また、第二のトランジスタ６のコレクタ、エミッタ間にかかる電圧は、ほぼ２．４Ｖ（ボルト）なので（スイッチトランジスタ１のエミッタ、ベース間の電圧を０．６Ｖ（ボルト）とする）、その消費電力は０．２４Ｗになる。
【００１５】
次に、電源２によって本発明の電源スイッチ制御回路に１６Ｖ（ボルト）の電圧を与えたときは、第一の抵抗１０にかかる電圧は１５Ｖとなり、流れる電流はおよそ０．０５Ａとなる。従って、第一の抵抗１０による消費電力は、０．７５Ｗ（ワット）となる。
また、スイッチトランジスタ１のベース電流、すなわち第二のトランジスタ６のコレクタ電流は０．０６Ａとなり、第二のトランジスタ６にかかる電圧は１４．４Ｖとなる。従って、第二のトランジスタ６による消費電力は０．８６４Ｗとなる。
なお、電源２の電圧が４Ｖの時にスイッチトランジスタ１に５Ａを流すような負荷の消費電力を１８Ｗ（スイッチトランジスタ１のエミッタ、コレクタ間の電圧降下を０．４Ｖとして、３．６（Ｖ）×５（Ａ）＝１８（Ｗ））とすれば、電源２の電圧が１６Ｖとなったときは、負荷には１５．６Ｖの電圧が印加される。
このとき、スイッチトランジスタ１のエミッタ、コレクタ間には１．１５Ａの電流が流れれば充分である。しかるに、スイッチトランジスタ１のベースには、０．０６Ａの電流が流れるので、スイッチトランジスタ１には３Ａまで流せることになり、問題はない。
以上のように、安価である第一の抵抗１０を付加することで、電源２の電圧を上げたときに、第二のトランジスタ６のエミッタ電流が減少するので、消費電力も少なくなる。また、スイッチトランジスタ１のベース電流が減少する分の電流を第一の抵抗１０に流すことで、第二のトランジスタ６によって発生する熱が減少し、第一の抵抗１０に発生する。従って、熱の発生源が分散されるので、熱設計が容易になる。さらに、第二のトランジスタ６は容量の小さいものを使用することができるので、より安価に回路を構成することができる。
【００１６】
次に、本発明の電源スイッチ制御回路の他の実施例を図２に示す。
図２は、図１において、第一のトランジスタ５のベースとスイッチトランジスタ１のエミッタとの間に接続した第一の抵抗１０の代わりに、第一のトランジスタ５のベースとスイッチトランジスタ１のコレクタとの間に、第二の抵抗１１を接続している。
ここで、電源２によって本発明の電源スイッチ制御回路に４Ｖ（ボルト）の電圧を与えたときは、図１の場合と同様に、第四の抵抗８に流れる電流（０．１１Ａ）は一定なので、第二の抵抗１１に流れる電流は０．０１Ａとなる。
また、第二の抵抗１１は、スイッチトランジスタ１のコレクタと接続されているので、第二の抵抗１１の両端にかかる電圧は２．６Ｖとなるので（スイッチトランジスタ１のエミッタ、コレクタ間の電圧を０．４Ｖとする）、第二の抵抗１１の抵抗値は、２６０Ω（オーム）となる。従って、第二の抵抗１１による消費電力は０．０２６Ｗとなる。
また、第二のトランジスタ６による消費電力は図１の場合と同様に、０．２４Ｗになる。
次に、電源２によって本発明の電源スイッチ制御回路に１６Ｖ（ボルト）の電圧を与えたときは、第二の抵抗１１にかかる電圧は１４．６Ｖとなる。従って、第二の抵抗１１に流れる電流は０．０５６Ａとなるので、第二の抵抗１１による消費電力は、０．８１８Ｗとなる。
また、第二のトランジスタ６に流れる電流は０．０５４Ａとなり、第二のトランジスタ６にかかる電圧は１４．４Ｖとなるので、第二のトランジスタ６による消費電力は０．７７８Ｗとなる。
従って、図１の場合よりも第二のトランジスタ６による消費電力を少なくすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電源スイッチ制御回路は、第一のトランジスタのベースとエミッタとの間に第四の抵抗を接続し、第一のトランジスタのエミッタの電圧を一定値に維持すると共に、第一のトランジスタのベースの電圧を電源の電圧変動に対応して変化させ、前記スイッチトランジスタにコレクタ電流が流れている定常状態で前記電源の電圧が高くなったときに前記第二のトランジスタのコレクタ電流を減少させ、前記電源の電圧が低くなったときに前記第二のトランジスタのコレクタ電流を増加させたたので、電源の電圧が高いときに、第二のトランジスタのコレクタとエミッタとの間の電圧が大きくなってもコレクタ電流が減少するので、第二のトランジスタで消費される電力の増加が抑えられる。従って、第二のトランジスタには小電力用のトランジスタを使用することができる。
【００１８】
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、第一のトランジスタのベースとスイッチトランジスタのエミッタとの間に第一の抵抗を接続したので、スイッチトランジスタのベース電流が減少する分だけ第一の抵抗に流れる。よって、第二のトランジスタによって発生する熱が減少し、第一の抵抗に分散されて発生することにより、熱の発生源が分散されるので熱設計が容易になる。
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、第二のトランジスタに小電力用のトランジスタを使用することができるので、より安価に回路を構成することが可能になった。
【００１９】
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、第一のトランジスタのベースとスイッチトランジスタのコレクタとの間に第二の抵抗を接続したので、スイッチトランジスタのベース電流が減少する分だけ第二の抵抗に流れる。よって、第二のトランジスタによって発生する熱が減少し、第二の抵抗に分散されて発生することにより、熱の発生源が分散されるので熱設計が容易になる。
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、第二のトランジスタに小電力用のトランジスタを使用することができるので、より安価に回路を構成することが可能になった。
【００２０】
また、本発明の電源スイッチ制御回路は、第一のトランジスタのエミッタをスイッチ手段を介して接地し、スイッチ手段によってスイッチトランジスタのベース電流を通流状態又は非通流状態に切り替えたので、負荷への電源供給又は非供給が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電源スイッチ制御回路の回路図である。
【図２】本発明の電源スイッチ制御回路の他の実施例の回路図である。
【図３】従来の電源スイッチ制御回路の回路図である。
【符号の説明】
１  スイッチトランジスタ
２  電源
３  ベース電流回路
４  トランジスタ
５  第一のトランジスタ
６  第二のトランジスタ
７  抵抗
８  第四の抵抗
９  第三の抵抗
１０  第一の抵抗
１１  第二の抵抗
【図１】
0003549386.tif 000002
【図２】
0003549386.tif 000003
【図３】
0003549386.tif 000004