(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
を具備してなることを特徴とする電流制限回路。
【請求項２】
ベース電流補正手段は、コレクタ・エミッタ間電圧の増加に伴い出力電流が増加するよう構成されてなるものであることを特徴とする請求項１記載の電流制限回路。
【請求項３】
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ことを特徴とする電流制限回路。
【請求項４】
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ことを特徴とする電流制限回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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ＶＣＥ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ＶＥ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ＶＣ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ＶＣＥ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ＩＢが供給されると共に、このベース電流ＩＢ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ＩＢの供給により、出力トランジスタ１には、ベース電流ＩＢが電流増幅率β倍された出力電流ＩＯ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ＶＣＥ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ＩＢ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ＩＢ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・VＥ／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ４・VＣ／（Ｒ３＋Ｒ４）｝・・・（式１）
【００２３】
ここで、gmは、ｇｍアンプ７のコンダクタンス、ＶＥは、出力トランジスタ１のエミッタ電圧、ＶＣ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ＶＣＥ＝ＶＥ−ＶＣ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×ＶＣＥ／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ＶＣＥ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ＶＣＥ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ＶＣＥ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ＩＯＦＦとし、出力トランジスタ１に流れる出力電流ＩＯを求めてみる。
【００２５】
まず、出力電流ＩＯ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。
ＩＢ＝ＩＯＦＦ−Ｉ´の関係が成立することから、コレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥが十分に大きい場合の出力電流ＩＯは、ＩＯ＝β（ＩＯＦＦ−Ｉ´）と表される。
一方、コレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＥが小さい場合、Ｉ´は略零であるとすれば、出力電流ＩＯは、ＩＯ＝β´（ＩＯＦＦ）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ＶＣＥ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ＶＣＥ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（ＩＯＦＦ−Ｉ´）＝β´（ＩＯＦＦ）となる必要がある。そして、この式は整理すると、Ｉ´＝ＩＯＦＦ−（β´／β）ＩＯＦＦと表される。なお、ここで、β＞β´である。
結局、Ｉ´＝ＩＯＦＦ−（β´／β）ＩＯＦＦ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ＶＣＥ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ＩＢが供給されることとなる。
このベース電流ＩＢの供給により、出力トランジスタ１には、ベース電流ＩＢが電流増幅率β倍された出力電流ＩＯ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、Ｑ１Ｅ：Ｑ１Ｅ´＝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、Ｑ１Ｅは、出力トランジスタ１のエミッタサイズを、Ｑ１Ｅ´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ＶＣＥ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ＩＢ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ＶＣＥ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ＶＣＥ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ＩＯＦＦとし、出力トランジスタ１に流れる出力電流ＩＯ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ＩＯ´とすると、次のように表される。
【００３４】
ＩＯ´＝ＩＯＦＦ−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ＶＣＥが十分に大きい場合については、出力電流ＩＯとＩＯ´との間には、ＩＯ＝ｎ×ＩＯ´の関係が成立することから、出力電流ＩＯは、さらに、ＩＯ＝ｎ（ＩＯＦＦ−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ＶＣＥが小さい場合には、ＩＯ＝ｎ´×ＩＯ´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ＩＯは、ＩＯ＝ｎ´（ＩＯＦＦ）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ＶＣＥ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ＶＣＥ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（ＩＯＦＦ−Ｉ´）＝ｎ´（ＩＯＦＦ）となる必要がある。
そこで、この式は整理すると、Ｉ´＝ＩＯＦＦ−（ｎ´／ｎ）ＩＯＦＦと表される。
結局、Ｉ´＝ＩＯＦＦ−（ｎ´／ｎ）ＩＯＦＦ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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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