JPH0725403U - トランジスタ温度保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】トランジスタの温度を一定に保って動作の安定
を保証すると共に、周囲温度の変化に対して安定な動作
が約束できるようなトランジスタ温度保護回路を実現す
る。 【構成】トランジスタの温度を測定し温度に対応した値
を出力する温度測定回路と、この温度測定回路からの信
号に応じて前記トランジスタのコレクタに印加する電圧
を制御する可変電圧源回路から成り、周囲温度が上昇し
前記トランジスタの温度が高くなる場合には前記コレク
タ電圧を下げトランジスタでの電力を低減する構成。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、トランジスタ回路に関し、特に電力増幅器などにおけるトランジス タ回路において周囲温度に影響されずトランジスタの温度を一定に保つ温度保護 回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

電力増幅器の最終段のトランジスタなどのように発熱量の大きいトランジスタ では波形特性を一定に保つためには温度を一定に保つ必要があるが、従来よりそ の手段として放熱板や恒温器が用いられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、放熱板はスペースファクタが悪くなり、恒温器についてはスペ ースファクタが悪くなるばかりでなく使用電力の増加も伴うという問題があった 。

【０００４】 本考案の目的は、トランジスタの温度を一定に保って動作の安定を保証すると 共に、周囲温度の変化に対して安定な動作が約束できるようなトランジスタ温度 保護回路を実現しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このような目的を達成するために本考案では、トランジスタの温度を測定し温 度に対応した値を出力する温度測定回路と、この温度測定回路からの信号に応じ て前記トランジスタのコレクタに印加する電圧を制御する可変電圧源回路から成 り、周囲温度が上昇し前記トランジスタの温度が高くなる場合には前記コレクタ 電圧を下げトランジスタでの電力を低減させるよう制御する構成としたことを特 徴とする。

【０００６】

【作用】

温度測定装置では常時トランジスタの温度を測定していて、可変電圧源回路は その測温結果に応じてトランジスタのコレクタ電圧を制御する。この場合、周囲 温度が上昇したときトランジスタにかかるパワーが減少するように制御する。 これにより、周囲温度の影響を受けずにトランジスタをほぼ一定の温度に保つ ことができ、安定な動作を保証することができる。周囲温度が特に高くなった場 合には、トランジスタのコレクタ電圧を大幅に低くしパワーを大きく減らすこと により、トランジスタの性能は犠牲にしても破壊から守ることができる。

【０００７】

【実施例】

以下図面を用いて本考案を詳しく説明する。図１は本考案に係るトランジスタ 温度保護回路の原理構成図である。図において、１は増幅回路の最終段に使用さ れ、発熱量の大きい、温度保護対象のトランジスタである。 １０はトランジスタ１のコレクタ電圧を制御する可変電圧源回路、２０はトラ ンジスタ１の温度を測定する温度測定回路である。 本考案は温度測定回路２０によりトランジスタ１の温度を測定し、その測定結 果に応じて可変電圧源回路１０がトランジスタ１のコレクタ電圧を制御し、トラ ンジスタでの電力消費を制御するもので、トランジスタの温度が上昇するとトラ ンジスタでの消費電力が減るようにする制御している。

【０００８】 図２は本考案の一具体例を示す構成図である。図２において、トランジスタ１ はそのエミッタが抵抗２（抵抗値をＲ_E とする）を介してコモンラインに接続さ れている。なお、トランジスタ１としては、そのベース・エミッタ間電圧が、 Δｖ_be＝−２．６ｍＶ／゜Ｃ で表わされるシリコンの物性による温度変化を呈するものであるとする。

【０００９】 可変電圧源回路１０は、演算増幅器１１と抵抗１３（抵抗値をＲ_C とする）か ら構成される。演算増幅器１１の非反転入力端（＋）には所定の電圧Ｖ₁ が印加 されており、また反転入力端（−）には入力抵抗１２（抵抗値をＲ_inとする）を 介して電圧Ｖ₂ が加えられている。 抵抗１３（抵抗値をＲ_C とする）はコレクタ抵抗としてトランジスタ１のコレ クタに接続されるもので、他端には電源電圧Ｖ_CCが印加されている。 なお、前記演算増幅器１１の出力端はこの抵抗１３とトランジスタ１のコレク タの共通接続点に接続されている。

【００１０】 温度測定回路２０としては、温度変化を抵抗値の変化に変換する測温抵抗体 ２１（抵抗値をＲ_t とする）が用いられる。この測温抵抗体２０はトランジスタ １と熱的に接触していて、演算増幅器１１の帰還抵抗として利用される。

【００１１】 このような構成における動作を次に説明する。例えば、トランジスタ１の温度 が２０゜Ｃと８０゜Ｃの場合におけるトランジスタにかかる電力を比較すると次 の通りである。なお、測温抵抗体の抵抗値Ｒ_t は２０゜Ｃのとき５５０Ω、８０ ゜Ｃのとき７００Ωであるとする。また、 Ｖ₁ ＝２９Ｖ Ｖ₂ ＝３０Ｖ Ｒ_in＝５６０Ω Ｒ_C ＝１０Ω とする。

【００１２】 ２０゜Ｃの場合 演算増幅器１１の入力抵抗１２に流れる電流ｉは、 ｉ＝１／５６０（Ａ） であり、この電流ｉは帰還抵抗である測温抵抗体２１（Ｒ_t ＝５５０Ω）に流れ るが、演算増幅器１１の出力端の電圧、換言すればトランジスタ１のコレクタの 電位Ｖ_C は、 Ｖ_C ＝２９−５５０／５６０≒２８．０１８（Ｖ） である。他方トランジスタ１のエミッタ電流Ｉ_E は、 Ｉ_E ＝Ｖ_E ／Ｒ_E である。したがって、トランジスタ１にかかる電力Ｗ₂₀は、 Ｗ₂₀＝（Ｖ_C −Ｖ_E ）×Ｉ_E ＝（２８．０１８−Ｖ_E ）×Ｖ_E ／Ｒ_E ……(1) である。

【００１３】 ８０゜Ｃの場合 この場合は、Ｒ_t ＝７００（Ω）であり、 Ｖ_C ＝２９−７００／５６０＝２７．７５（Ｖ） および Ｉ_E ＝（Ｖ_E ＋Δｖ_be×６０）／Ｒ_E ＝（Ｖ_E ＋０．１５６）／Ｒ_E である。したがって、トランジスタ１にかかる電力Ｗ₈₀は、 Ｗ₈₀＝Ｉ_E ×（Ｖ_C −Ｖ_E −０．１５６） ＝（２７．５９４−Ｖ_E ）×（Ｖ_E ＋０．１５６）／Ｒ_E ……(2) となる。

【００１４】 さて、ΔＷ（＝Ｗ₂₀−Ｗ₈₀）について調べてみると、上記(1) および(2) 式よ り、 ΔＷ＝（０．５８Ｖ_E −４．３０５）／Ｒ_E ≒０．５８×（Ｖ_E −７．４２）／Ｒ_E ……(3) である。この(3) 式の関係を図３に示す。図からも明らかなように、 Ｖ_E ＞７．４２（Ｖ） の場合には、Ｗ₂₀−Ｗ₈₀＞０となり、トランジスタ１の温度が高くなると負帰還 がかかってトランジスタでの電力が減少するよう作用している。 なお、Ｖ_E ＞７．４２（Ｖ）とするために、ベース電圧Ｖ_B は７．４２＋ｖ_be 以上とする。

【００１５】

【考案の効果】

以上述べたように本考案によれば、トランジスタの温度によってトランジスタ にかかる電力が変化するよう制御するため、通常の温度では回路の特性を最高の 状態で引き出すことができると共に、周囲温度が高くなってトランジスタの温度 も高くなる状態の場合にはトランジスタの電力を下げるように（トランジスタの コレクタ電圧を低くする）してトランジスタの温度を一定に保つことができる。 電力を下げた場合回路の性能は１００％引き出せないが、トランジスタの破壊 などの危険な状態を避けることができるという意味で、上記のような制御は効果 がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るトランジスタ温度保護回路の原理
構成図である。

【図２】本考案のトランジスタ温度保護回路の一具体例
を示す構成図である。

【図３】トランジスタの電力とエミッタ電圧の関係を示
す図である。

【符号の説明】

１ トランジスタ ２，１２，１３ 抵抗 １０ 可変電圧源回路 １１ 演算増幅器 ２０ 温度測定回路 ２１ 測温抵抗体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】トランジスタの温度を測定し温度に対応し
   た値を出力する温度測定回路と、 この温度測定回路からの信号に応じて前記トランジスタ
   のコレクタに印加する電圧を制御する可変電圧源回路か
   ら成り、周囲温度が上昇し前記トランジスタの温度が高
   くなる場合には前記コレクタ電圧を下げトランジスタで
   の電力を低減させるよう制御する構成としたことを特徴
   とするトランジスタ温度保護回路。