(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の供給電源に基づいて動作する第１の出力素子から出力される正の出力電流と、負の供給電源に基づいて動作する第２の出力素子から出力される負の出力電流の各過電流を検出する過電流検出回路において、
前記正の出力電流を検出して第１の検出電圧を出力する第１の出力電流検出素子と、
前記負の出力電流を検出して第２の検出電圧を出力する第２の出力電流検出素子と、
前記第１の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限するとともに、当該第１の検出電圧を後段に出力する第１のトランジスタ回路と、
前記第２の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限するとともに、当該第２の検出電圧を後段に出力する第２のトランジスタ回路と、
前記正の供給電源に基づいて動作し、前記第１のトランジスタ回路から出力された第１の検出電圧を電流に変換して第１の電流信号を出力する第３のトランジスタ回路と、
前記負の供給電源、及び前記第１のトランジスタ回路から出力された第１の検出電圧に基づいて動作し、前記第２のトランジスタ回路から出力された第２の検出電圧を電流に変換して第２の電流信号を出力する第４のトランジスタ回路と、
前記第３のトランジスタ回路から出力された第１の電流信号を電圧信号に変換して出力する電流電圧変換素子と、
前記電流電圧変換素子から出力された電圧信号に基づいて、前記正の出力電流、又は前記負の出力電流が過電流か否かを検出する検出回路と、を備え、
前記第１のトランジスタ回路は、前記正の供給電源がコレクタ電極に接続され、前記第１の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限する第１のベース抵抗素子がベース電極に接続され、前記第３のトランジスタ回路にエミッタ電極が接続され、当該ベース電極とエミッタ電極との間に印加された第１のベース−エミッタ間電圧と前記第１の検出電圧との差を第３の検出電圧として当該エミッタ電極に出力するトランジスタ回路であり、
前記第２のトランジスタ回路は、前記負の供給電源がコレクタ電極に接続され、前記第２の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限する第２のベース抵抗素子がベース電極に接続され、前記第４のトランジスタ回路にエミッタ電極が接続され、当該ベース電極とエミッタ電極との間に印加された第２のベース−エミッタ間電圧と前記第２の検出電圧との和を第４の検出電圧として当該エミッタ電極及び第４のトランジスタ回路のベース電極に出力するトランジスタ回路であり、
前記第３のトランジスタ回路は、前記正の供給電源が第１の電流設定抵抗素子を介してエミッタ電極が接続され、前記第１のトランジスタ回路のエミッタ電極にベース電極が接続され、電流電圧変換素子にコレクタ電極が接続され、当該ベース電極とエミッタ電極との間に印加された第３のベース−エミッタ間電圧と前記第３の検出電圧との和を前記第１の検出電圧として当該エミッタ電極に出力する前記第１のトランジスタ回路と逆極性のトランジスタ回路であり、
前記第４のトランジスタ回路は、前記負の供給電源が第２の電流設定抵抗素子を介してエミッタ電極が接続され、前記第２のトランジスタ回路のエミッタ電極にベース電極が接続され、前記第１のベース抵抗素子と前記第１のトランジスタ回路のベース電極との接続点にコレクタ電極が接続され、当該ベース電極に前記第４の検出電圧が印加され、当該ベース電極及びエミッタ電極との間に印加された第４のベース−エミッタ間電圧と前記第４の検出電圧との差を前記第２の検出電圧として当該エミッタ電極に出力する前記第２のトランジスタ回路と逆極性のトランジスタ回路であることを特徴とする過電流検出回路。
【請求項２】
前記第１の出力電流検出素子と前記第２の出力電流検出素子は、ともに同一の抵抗値を有する抵抗素子であり、
前記第１のベース抵抗素子と前記第２のベース抵抗素子は、同一の抵抗値であり、
前記第１のベース抵抗素子と前記第２の電流設定抵抗素子は、同一の抵抗値であることを特徴とする請求項１記載の過電流検出回路。
【請求項３】
前記検出回路は、前記電流電圧変換素子から出力された電圧信号を一方の入力端子に入力し、基準電圧を他方の入力端子に入力し、当該各入力端子に入力された電圧信号と基準信号とを比較し、その比較結果に基づいて過電流検出信号を出力するコンパレータ回路であることを特徴とする請求項１記載の過電流検出回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電流の過電流を検出する過電流検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図２に示すような過電流検出回路１００では、出力端子Ｏ１から出力される出力電流は、出力トランジスタＴｒ１のオンにより電流検出抵抗Ｒ１に正電流として流れ、出力トランジスタＴｒ２のオンにより電流検出抵抗Ｒ２に負電流として流れる。この電流検出抵抗Ｒ１に流れる正電流により生じる電圧ＶＲ１を、電流値設定抵抗Ｒ３，Ｒ４で分圧し、また、電流検出抵抗Ｒ２に流れる負電流により生じる電圧ＶＲ２を、電流値設定抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧し、その各分圧値が０．６Ｖ以上になった時、電流検出トランジスタＴｒ３あるいは電流検出トランジスタＴｒ４がオンして、過電流検出信号が、検出端子Ｓ１あるいは検出端子Ｓ２から出力される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示した従来の過電流検出回路１００にあっては、過電流の検出を電流検出トランジスタＴｒ３または電流検出トランジスタＴｒ４のベース−エミッタ間電圧ＶBEの動作電圧を越えるか否かで検出しており、周囲温度の変化によってＶBEが変化し、過電流検出レベルが変動してしまうという現象が発生していた。
【０００４】
このため、例えば、過電流検出レベルが低くなると、出力電流がフルパワー時に誤検出する可能性があり、また、過電流検出レベルが高くなると、出力最終段素子である出力トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の最大定格を越えてから過電流を検出して、出力トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を破損させてしまう可能性があり、周囲温度の変化によって過電流検出動作が不安定になるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、周囲温度の変化によらず過電流検出動作を安定化した過電流検出回路を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、
正の供給電源に基づいて動作する第１の出力素子から出力される正の出力電流と、負の供給電源に基づいて動作する第２の出力素子から出力される負の出力電流の各過電流を検出する過電流検出回路において、
前記正の出力電流を検出して第１の検出電圧を出力する第１の出力電流検出素子と、
前記負の出力電流を検出して第２の検出電圧を出力する第２の出力電流検出素子と、
前記第１の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限するとともに、当該第１の検出電圧を後段に出力する第１のトランジスタ回路と、
前記第２の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限するとともに、当該第２の検出電圧を後段に出力する第２のトランジスタ回路と、
前記正の供給電源に基づいて動作し、前記第１のトランジスタ回路から出力された第１の検出電圧を電流に変換して第１の電流信号を出力する第３のトランジスタ回路と、
前記負の供給電源、及び前記第１のトランジスタ回路から出力された第１の検出電圧に基づいて動作し、前記第２のトランジスタ回路から出力された第２の検出電圧を電流に変換して第２の電流信号を出力する第４のトランジスタ回路と、
前記第３のトランジスタ回路から出力された第１の電流信号を電圧信号に変換して出力する電流電圧変換素子と、
前記電流電圧変換素子から出力された電圧信号に基づいて、前記正の出力電流、又は前記負の出力電流が過電流か否かを検出する検出回路と、を備え、
前記第１のトランジスタ回路は、前記正の供給電源がコレクタ電極に接続され、前記第１の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限する第１のベース抵抗素子がベース電極に接続され、前記第３のトランジスタ回路にエミッタ電極が接続され、当該ベース電極とエミッタ電極との間に印加された第１のベース−エミッタ間電圧と前記第１の検出電圧との差を第３の検出電圧として当該エミッタ電極に出力するトランジスタ回路であり、
前記第２のトランジスタ回路は、前記負の供給電源がコレクタ電極に接続され、前記第２の検出電圧に基づいて流れる電流値を制限する第２のベース抵抗素子がベース電極に接続され、前記第４のトランジスタ回路にエミッタ電極が接続され、当該ベース電極とエミッタ電極との間に印加された第２のベース−エミッタ間電圧と前記第２の検出電圧との和を第４の検出電圧として当該エミッタ電極及び第４のトランジスタ回路のベース電極に出力するトランジスタ回路であり、
前記第３のトランジスタ回路は、前記正の供給電源が第１の電流設定抵抗素子を介してエミッタ電極が接続され、前記第１のトランジスタ回路のエミッタ電極にベース電極が接続され、電流電圧変換素子にコレクタ電極が接続され、当該ベース電極とエミッタ電極との間に印加された第３のベース−エミッタ間電圧と前記第３の検出電圧との和を前記第１の検出電圧として当該エミッタ電極に出力する前記第１のトランジスタ回路と逆極性のトランジスタ回路であり、
前記第４のトランジスタ回路は、前記負の供給電源が第２の電流設定抵抗素子を介してエミッタ電極が接続され、前記第２のトランジスタ回路のエミッタ電極にベース電極が接続され、前記第１のベース抵抗素子と前記第１のトランジスタ回路のベース電極との接続点にコレクタ電極が接続され、当該ベース電極に前記第４の検出電圧が印加され、当該ベース電極及びエミッタ電極との間に印加された第４のベース−エミッタ間電圧と前記第４の検出電圧との差を前記第２の検出電圧として当該エミッタ電極に出力する前記第２のトランジスタ回路と逆極性のトランジスタ回路であることが好ましい。
【０００７】
更に、本発明は、前記第１の出力電流検出素子と前記第２の出力電流検出素子は、ともに同一の抵抗値を有する抵抗素子であり、
前記第１のベース抵抗素子と前記第２のベース抵抗素子は、同一の抵抗値であり、
前記第１のベース抵抗素子と前記第２の電流設定抵抗素子は、同一の抵抗値であることが好ましい。
【０００８】
更に、本発明は、前記検出回路は、前記電流電圧変換素子から出力された電圧信号を一方の入力端子に入力し、基準電圧を他方の入力端子に入力し、当該各入力端子に入力された電圧信号と基準信号とを比較し、その比較結果に基づいて過電流検出信号を出力するコンパレータ回路であることことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した過電流検出回路の一実施の形態を示す図である。
まず、構成を説明する。
図１は、本実施の形態における過電流検出回路２００の回路構成を示す図である。図１において、過電流検出回路２００は、出力トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２、バッファトランジスタＴｒ２１，Ｔｒ２２、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３，Ｔｒ２４、電流検出抵抗Ｒ２１，Ｒ２２、ベース抵抗Ｒ２３，２４、バイアス抵抗Ｒ２５、電流値設定抵抗Ｒ２６，Ｒ２７、電流電圧変換抵抗Ｒ２８、プルアップ抵抗Ｒ２９、及びコンパレータＩＣ１により構成される。
【００１１】
なお、図１の過電流検出回路２００において、電流検出抵抗Ｒ２１，Ｒ２２の抵抗値はＲ２１＝Ｒ２２であり、ベース抵抗Ｒ２３及び電流値設定抵抗Ｒ２７の抵抗値はＲ２３＝Ｒ２７であり、電流検出抵抗Ｒ２１及びベース抵抗Ｒ２３の各抵抗値の関係はＲ２１≪Ｒ２３であるものとする。
【００１２】
出力トランジスタＦＥＴ１は、ゲート電極に入力された出力制御信号（図示せず）によりオンし、供給電圧＋Ｂにより電流検出抵抗Ｒ２１を介した正電流を出力端子Ｏ２から出力する。出力トランジスタＦＥＴ２は、ゲート電極に入力された出力制御信号（図示せず）によりオンし、供給電圧−Ｂにより電流検出抵抗Ｒ２２を介した負電流を出力端子Ｏ２から出力する。
【００１３】
電流検出抵抗Ｒ２１は、正電流が出力される際に、電圧ＶＲ２１をベース抵抗Ｒ２３を介してバッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に出力する。電流検出抵抗Ｒ２２は、負電流が出力される際に、電圧ＶＲ２２をベース抵抗Ｒ２４を介してバッファトランジスタＴｒ２２のベース電極に出力する。
【００１４】
バッファトランジスタＴｒ２１は、ベース抵抗Ｒ２３を介してベース電極に入力された電圧ＶＲ２１によりオンし、その入力電圧ＶＲ２１を電圧電流変換トランジスタＴｒ２３のベース電極、及び電圧電流変換トランジスタＴｒ２４のコレクタ電極に出力する。バッファトランジスタＴｒ２２は、ベース抵抗Ｒ２４を介してベース電極に入力された電圧ＶＲ２２によりオンし、その入力電圧ＶＲ２２を電圧電流変換トランジスタＴｒ２４のベース電極に出力する。
【００１５】
電圧電流変換トランジスタＴｒ２３は、ベース電極に入力された入力電圧ＶＲ２１によりオンし、その入力電圧ＶＲ２１を電流値設定抵抗Ｒ２６を介して入力されるエミッタ電流により電圧→電流変換し、その変換した電流信号Ｉ１を電流電圧変換抵抗Ｒ２８に出力する。
【００１６】
電圧電流変換トランジスタＴｒ２４は、ベース電極に入力された入力電圧ＶＲ２２によりオンし、その入力電圧ＶＲ２２をベース抵抗Ｒ２３を介してコレクタ電極に入力されるコレクタ電流により電圧→電流変換し、その変換した電流信号Ｉ２を電流値設定抵抗Ｒ２７に出力する。この時、電圧電流変換トランジスタＴｒ２４のコレクタ電極は、バッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に接続されているため、（Ｉ２×Ｒ２３）の電圧が、バッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に印加され、電流検出抵抗Ｒ２１に生じる電圧ＶＲ２１が印加されるため、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３をオンさせ、電流信号Ｉ１を電流電圧変換抵抗Ｒ２８に出力させる。
【００１７】
電流電圧変換抵抗Ｒ２８は、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３から入力された電流信号Ｉ１を電流→電圧変換し、その変換電圧ＶＲ２８をコンパレータＩＣ１の反転入力端子（−）に出力する。
【００１８】
コンパレータＩＣ１は、非反転入力端子（＋）に入力された基準電圧Ｖｒｅｆと、反転入力端子（−）に入力された変換電圧ＶＲ２８とを比較し、Ｖｒｅｆ＜ＶＲ２８の場合に、過電流検出を示す“Ｌｏ”信号を検出端子Ｏ２に出力する。
【００１９】
次に、本実施の形態の動作について、図１を参照して説明する。
まず、出力トランジスタＦＥＴ１のゲート電極に、外部の制御系（図示せず）から出力制御信号（オン信号）が入力されると、出力トランジスタＦＥＴ１がオンし、供給電圧＋Ｂにより電流検出抵抗Ｒ２１を介した正電流が出力端子Ｏ２から出力される。
【００２０】
この時、電流検出抵抗Ｒ２１に正電流が流れることにより電圧ＶＲ２１が発生すると、ベース抵抗Ｒ２３を介してバッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に印加されて、バッファトランジスタＴｒ２１がオンされ、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３のベース電極に電圧ＶＲ２１が印加される。
【００２１】
電圧電流変換トランジスタＴｒ２３では、ベース電極に入力された入力電圧ＶＲ２１が、電流値設定抵抗Ｒ２６を介して入力されるエミッタ電流により電圧→電流変換され、その変換された電流信号Ｉ１が電流電圧変換抵抗Ｒ２８に出力される。
【００２２】
電流電圧変換抵抗Ｒ２８では、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３から入力された電流信号Ｉ１が電流→電圧変換され、その変換電圧ＶＲ２８がコンパレータＩＣ１の反転入力端子（−）に出力される。
【００２３】
コンパレータＩＣ１では、非反転入力端子（＋）に入力された基準電圧Ｖｒｅｆと、反転入力端子（−）に入力された変換電圧ＶＲ２８とが比較され、Ｖｒｅｆ＜ＶＲ２８の場合に、過電流検出を示す“Ｌｏ”信号が検出端子Ｓ３に出力される。
【００２４】
また、出力トランジスタＦＥＴ２のゲート電極に、外部の制御系（図示せず）から出力制御信号（オン信号）が入力されると、出力トランジスタＦＥＴ２がオンし、供給電圧−Ｂにより電流検出抵抗Ｒ２２を介した負電流が出力端子Ｏ２から出力される。
【００２５】
この時、電流検出抵抗Ｒ２２に負電流が流れることにより電圧ＶＲ２２が発生すると、ベース抵抗Ｒ２４を介してバッファトランジスタＴｒ２２のベース電極に印加されて、バッファトランジスタＴｒ２２がオンされ、電圧電流変換トランジスタＴｒ２４のベース電極に電圧ＶＲ２２が印加される。
【００２６】
電圧電流変換トランジスタＴｒ２４では、ベース電極に入力された入力電圧Ｖ２２が、ベース抵抗Ｒ２３を介してコレクタ電極に入力されるコレクタ電流により電圧→電流変換され、その変換された電流信号Ｉ２が電流値設定抵抗Ｒ２７に出力される。
【００２７】
この時、電圧電流変換トランジスタＴｒ２４のコレクタ電極は、バッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に接続されているため、（Ｉ２×Ｒ２３）の電圧が、バッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に印加され、電流検出抵抗Ｒ２１に生じる電圧ＶＲ２１が印加されるため、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３がオンされ、電流信号Ｉ１が電流電圧変換抵抗Ｒ２８に出力される。
【００２８】
そして、同様に、電流電圧変換抵抗Ｒ２８では、電圧電流変換トランジスタＴｒ２３から入力された電流信号Ｉ１が電流→電圧変換され、その変換電圧ＶＲ２８がコンパレータＩＣ１の反転入力端子（−）に出力される。
【００２９】
このため、コンパレータＩＣ１では、非反転入力端子（＋）に入力された基準電圧Ｖｒｅｆと、反転入力端子（−）に入力された変換電圧ＶＲ２８とが比較され、Ｖｒｅｆ＜ＶＲ２８の場合に、過電流検出を示す“Ｌｏ”信号が検出端子Ｓ３に出力される。
【００３０】
以上のように、本実施の形態の過電流検出回路２００では、バッファトランジスタＴｒ２１と電圧電流変換トランジスタＴｒ２３の各ベース−エミッタ間電圧ＶBE、又はバッファトランジスタＴｒ２２と電圧電流変換トランジスタＴｒ２４の各ベース−エミッタ間電圧ＶBEが打ち消し合うように動作し、正電流出力時、及び負電流出力時も電流信号Ｉ１に基づいて過電流を検出するようにした。
【００３１】
このため、従来の過電流検出回路１００における電流検出トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のように、周囲温度の変化により各ベース−エミッタ間電圧ＶBEが変動して、過電流検出レベルが変動するという現象を回避でき、一定の過電流検出レベルを維持できる。その結果、過電流検出回路の信頼性を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の過電流検出回路２００では、電圧電流変換トランジスタＴｒ２４のコレクタ電極を、バッファトランジスタＴｒ２１のベース電極に接続したため、出力トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が同時にオンし、供給電圧＋Ｂから−Ｂに貫通電流が流れても、電流検出抵抗Ｒ２１に生じる電圧と、ベース抵抗Ｒ２３に生じる電圧が足されて、過電流検出感度が２倍になるように動作するため、貫通電流による過電流を早急に検出することができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態の過電流検出回路２００では、供給電圧値や抵抗値などは、具体的な数値を示していないが、適用される回路の動作条件に応じて適宜設定可能であることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、極性の異なるトランジスタ回路を配置させることにより、各トランジスタのベース−エミッタ間電圧ＶBEを打ち消しあう動作が可能となり、周囲温度の変化により、過電流検出回路に適用されるトランジスタ回路の各ベース−エミッタ間電圧ＶBEが変動して、過電流検出レベルが変動するという現象を回避でき、一定の過電流検出レベルを維持でき、過電流検出回路の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態における過電流検出回路２００の回路構成を示す図である。
【図２】従来の過電流検出回路１００の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
２００    過電流検出回路
ＦＥＴ１，ＦＥＴ２  出力トランジスタ
Ｔｒ２１，Ｔｒ２２  バッファトランジスタ
Ｔｒ２３，Ｔｒ２４  電圧電流変換トランジスタ
ＩＣ１              コンパレータ
Ｒ２１，Ｒ２２      電流検出抵抗
Ｒ２３，Ｒ２４      ベース抵抗
Ｒ２５              バイアス抵抗
Ｒ２６，Ｒ２７      電流値設定抵抗
Ｒ２８              電流電圧変換抵抗
Ｏ２                出力端子
Ｓ３                検出端子
【図１】
0003798718.tif 000002
【図２】
0003798718.tif 000003