JP2000270469A

JP2000270469A - 電流制限回路

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Publication number: JP2000270469A
Application number: JP11075307A
Authority: JP
Inventors: Tadao Aoyama; 直生青山
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-29
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP3779838B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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無駄な電力損失が極力少なくて
済み、しかも、設定値において確実に電流制限が行える
ようにする。【解決手段】コンダクタンスアンプ７は、第１乃至第
４の電圧検出用抵抗器３〜６により検出された出力トラ
ンジスタ１のコレクタ・エミッタ電圧が入力され、その
大きさに応じた電流が出力されるようになっており、そ
の出力電流が電流検出用抵抗器８へ供給されることで、
出力トランジスタ１の電流増幅率の変動によらず、所定
の電圧降下が生じた際に、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、さらに、出力トランジスタ１のベー
ス電流の供給が断たれることで、出力電流制限がなされ
るようになっている。

Description

【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３
２ａ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Ｖ_ＣＥ
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Ｖ_Ｅ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Ｖ_Ｃ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Ｖ_ＣＥ
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２
３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Ｉ _Ｂが供給されると共に、このベー
ス電流Ｉ_Ｂ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Ｉ_Ｂの供給により、出力トランジス
タ１には、ベース電流Ｉ_Ｂが電流増幅率β倍された出力
電流Ｉ_Ｏ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Ｖ_ＣＥ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Ｉ_Ｂ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Ｉ_Ｂ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・V_Ｅ／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ４・V_Ｃ／（Ｒ３＋Ｒ４）｝・・・（式１）

【００２３】ここで、gmは、ｇｍアンプ７のコンダクタ
ンス、Ｖ_Ｅは、出力トランジスタ１のエミッタ電圧、Ｖ
_Ｃは、出力トランジスタ１のコレクタ電圧であり、Ｒ
１,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
Ｖ_ＣＥ＝Ｖ_Ｅ−Ｖ_Ｃ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×Ｖ_ＣＥ／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Ｖ
_ＣＥ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Ｖ_ＣＥ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Ｖ_ＣＥ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Ｉ_ＯＦＦとし、出力トランジスタ１に流れる出力
電流Ｉ_Ｏを求めてみる。

【００２５】まず、出力電流Ｉ_Ｏ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。Ｉ_Ｂ＝Ｉ
_ＯＦＦ−Ｉ´の関係が成立することから、コレクタ・エ
ミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合の出力電流Ｉ_Ｏ
は、Ｉ_Ｏ＝β（Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´）と表される。一方、コ
レクタ・エミッタ間電圧Ｖ_ＣＥが小さい場合、Ｉ´は略
零であるとすれば、出力電流Ｉ_Ｏは、Ｉ_Ｏ＝β´（Ｉ
_ＯＦＦ）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Ｖ_ＣＥ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Ｖ_ＣＥ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（Ｉ_ＯＦＦ−
Ｉ´）＝β´（Ｉ_ＯＦＦ）となる必要がある。そして、
この式は整理すると、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−（β´／β）Ｉ
_ＯＦ _Ｆと表される。なお、ここで、β＞β´である。結
局、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−（β´／β）Ｉ_ＯＦＦ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２
３Ａ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Ｖ_ＣＥ
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Ｉ
_Ｂが供給されることとなる。このベース電流Ｉ_Ｂの供給
により、出力トランジスタ１には、ベース電流Ｉ_Ｂが電
流増幅率β倍された出力電流Ｉ_Ｏ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、Ｑ
１_Ｅ：Ｑ１_Ｅ´＝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、Ｑ１_Ｅは、出力トランジ
スタ１のエミッタサイズを、Ｑ１_Ｅ´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Ｖ_ＣＥ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Ｉ_Ｂ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Ｖ_ＣＥ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Ｖ_ＣＥ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Ｉ_ＯＦＦとし、出力トランジスタ１に流れる出
力電流Ｉ_Ｏ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Ｉ_Ｏ´とすると、次
のように表される。

【００３４】Ｉ_Ｏ´＝Ｉ_ＯＦＦ−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Ｖ_ＣＥが十分に大きい場合については、
出力電流Ｉ_ＯとＩ_Ｏ´との間には、Ｉ_Ｏ＝ｎ×Ｉ_Ｏ´の
関係が成立することから、出力電流Ｉ_Ｏは、さらに、Ｉ
_Ｏ＝ｎ（Ｉ_ＯＦＦ−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Ｖ_ＣＥが小さい
場合には、Ｉ_Ｏ＝ｎ´×Ｉ_Ｏ´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Ｉ
_Ｏは、Ｉ_Ｏ＝ｎ´（Ｉ_ＯＦＦ）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Ｖ_ＣＥ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Ｖ_ＣＥ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（Ｉ_ＯＦＦ−Ｉ´）＝ｎ´（Ｉ_ＯＦＦ）となる必要が
ある。そこで、この式は整理すると、Ｉ´＝Ｉ_ＯＦＦ−
（ｎ´／ｎ）Ｉ_ＯＦＦと表される。結局、Ｉ´＝Ｉ
_ＯＦＦ−（ｎ´／ｎ）Ｉ_ＯＦＦ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

Claims

【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。