JPS5960368A - 電圧比較回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不明本発明非常灯の制御回路、更に詳しくは、非常灯電
源として用いられている蓄電池の電圧状態を監祝し、吾
屯池が異常状態になったとき警報を発する電圧監視回路
に用いる制御回路に関するものである。

非常灯は、通常は商用電源で点灯し、停電時に自動的に
内蔵の蓄％、池に切換えて非常点灯するものである。通
猟点灯時、非常時とも同一ランプを点灯する方式をとる
ので、ランプ等比較的短寿命の部品は通常時の点灯状態
を・見るだけで容易に寿酷の判断ができ、直ちに又挨で
きるが、内蔵蓄電池（１１ｕ當、ニツ′Ｊル、カドミウ
ム蓄電池を用いることが多い）は放電させてみない限り
、規定時間非常点灯できる’？ｔ’Ｊ　’ｔｉｉがある
かどうかは容易に判別ができない。このために、蓄電池
の容拓、をｆｆ１ｊ単に検出し、低下時に１１−報表示
できるように蓄電池電圧監視回路が開発され、バッテリ
七ニ夕という名で知られている。

非常点灯基準として、冗全充電後規定時間以上有効点灯
し、却、定の明るさを維持しなけれはならない吉勘定さ
れている冗全充電後の蓄ηＬ池の放電充亀酌゛性を第１
図に示す。蓄電池が正常なときは、Ａのようになり規定
同量１において規定′ｉ１【用具上である。規定電圧は
１セル当り約０．９■であるので、６セルで５．４Ｖと
なる。一方、不良又は寿命末期の蓄電池はＢのような放
Ｐｒ％４：特性を描き、規定時開′ｒにおいて電圧が規
定′ｉ１．圧以下あるいは殆んど零に達してしまう。一
方、充電時の特性は、不良又は寿命末期の蓄電池であっ
ても、電池内部短絡などの場合を除いて７１ｉ圧はほぼ
正常の蓄電池と同朽度の電圧（通′帛、約１．６Ｖ／セ
ルであるので６ｔルで？’Ｌｔ　９．６　Ｖ　）まで回
復する。よって、一定時間非常点灯した後の蓄電池電圧
を監視し、規定電圧以下であれは何らかの打報を発する
ための蓄′亀池監視装置が開発されたわけである。例え
ば、６ｔルのときは５２〜５．４Ｖ以下で警報を出す装
置となる。又、蓄電池の充放電特性より不良又は寿命末
期の蓄電池であっても、充電時に電圧だけは回復するこ
とから、電圧が上っても検出状態を維持する、いわゆる
ヒステリシ２　％性を有する回路方式としてシュ三ット
回路を用いることがあった第２図は従来の上述のような
蓄電池電圧す；Ｉ視装置に用いるｔｌｉｌｌ衛１回路で
、この回路は抵抗Ｒ７、■く。、Ｒ３によってしステリ
シスが決定され、その値は、で示される。」一式で示さ
れる」：うに、このスレシホールＦ′電圧には］・ラン
ジスタのＶＢＥが含まｔｌており、温度が変化するとこ
の′［１Ｌ圧値が変化する。

ＶＢＥの温度係数は約−２ｍ　ｖ　／　’Ｏであり、５
０′Ｃの変化で０．１■変化して好ましくない。丈に、
従来の非常灯のｆｆ１ｌＪ御回路は、小型化のためにチ
ップ部品を用いて高密度実装を行なっているが、チップ
部品は本来ディスクリートであり、個々の部品ばらつき
を考ｌ・λＩ、した設計がなされているが、部品のラン
ク分は等コストアップの要因が多く、かつチップ実装を
行なってもある程ハぢ以下の容積にならず、器、ｇ　ｌ
ｌｉ込みのとき器具の大きさに制約があるという欠点を
・有していた。

本発明はかかる点にＮみてなされたもので、その目的と
するＬころは、温度ＩＦヶ性を改善し、１チツ″ｊＩＣ
化できるようにして小型高密度実装を可能にし、大＋１
３なコストダウン全はかることにあり、他の目的とする
七ころは、鋭俊な切換特性を得ることにあり、丈に他の
目的とするところは、ｌチップＩＣ化を一層容易にする
ことにある。以下実施例により本発明の詳細な説明する
。

第８図において、（１）は差動増巾器で、トランジスタ
Ｑ１、Ｑ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により形成されるも
のである。ｆ２）　／ｒＪ：　システリシス回路で、ト
ランジスタＱ、Ｉ抵抗Ｒ，，１＜６で形成され、（３）
は出方回路で、トランジスタＱ４％抵抗Ｒ２、Ｒ８で形
成する。

今、差動増巾器＋１）の一方のトランジスタ。２のベー
スに基準電圧ＶＲｅｆを印加し、他方のトランジスタＱ
１のベース（ては比較すべき電圧ＶＩＮを抵抗Ｒ，、■
＜６で分圧されブこ電圧が印加される。もし、トランジ
スタＱ１のベース荀、位がＱ２のベース〜５位より低い
ときは、Ｑ２がオンするため１〜ランジスタ（４がオシ
し、抵抗Ｒ７、Ｒ８に′川流が流れる。よって抵抗Ｒ８
に１Ｌ圧が発生し、トう、７ジスタ暗が１ンし、抵抗Ｒ
。

が抵抗Ｒ６と並列に入ることになり、合成抵抗はＩ（６
単体より下がる。よってトランジスタリ、のベースに加
わる電圧はＩく。単体のときより士がることになる０そ
こで・　トランジスタＱＩのベース１１．、圧がＱ２の
ペース′電圧より上昇し、差」−ψ」シー７　＋ｌｊ器
＋１）が反転すると、ｌ−ランジスタＱ、がオフし、（
４３のベースが接地されるためオフとなり、抵抗Ｒ，が
Ｉ＜６より切り離されてトランジスタＱ１のベース↑）
］、圧は同じ入力電圧ＶＩＮに対して抵抗Ｐ、が入って
いたときより」−昇する。しかして、入力電圧ＶＩＮが
下降してくると入力１１ｉ、ＬｆＶｘＮが上昇のときよ
りも低い…７圧にならな・）と走動増１↑Ｊ器（＋）が
反転しない。これをクラフ化すると第４図のようになり
、第４図において、低い方の電圧を表示素子オン電圧（
５，２ｖ）、高い方のｔｌｆ　Ｉｆ　を表示素子オフ電
圧（９，６■）とすれば、ＩＩ′ｉ、圧監視回路がｔｊ
４成できる。

磐５８図の回路で以下の定数でシ三ニレ−ジョンを行な
った。

Ｒ＋　　”　　Ｒ，−二　２Ｋ　Ω　、　　Ｒｓ　”　
　Ｉ　　Ｋ　Ω　、　　Ｒ，＝８Ｋ　Ω　、　　Ｉ＜５
−１０Ｋ　Ω　、　　Ｒ，：３Ｋ　Ω　、　　Ｒ，＝＋
＜、＝５Ｋ　Ω　、　　（Ｊ＋　　”　　ＣＪ２　　”
Ｑ、＝Ｅ１１、Ｑ、＝Ｅ２８Ａ その結果は第５図のようになり、切換りのときの変化が
鈍い。即ち、２つのスレシホールド電圧での回路の反応
が遅いため、例えは、入力電圧ＶＩＮが徐々に下がり、
５．８■より５．ＯＶにかけて回路が徐々に反転してい
る。このような状態では、電圧が５．４Ｖ程度では回路
の状態が不安定となり、好祉しくない。よって、この切
換りをシセーづにする工夫が必要である。この切換りの
悪い現象は、トランジスタＣＪ３がオフよりオン′＼の
切換りの悪さより起り、その原因は、抵抗Ｒ，，Ｒ２が
小さく、トランジスタＱ４のオン、オフ特性の悪化、ふ
・よひトランジスタ９２．のベース電流が小さく、コレ
クタ電流が充分流れないため、オン、オフ特性の悪化等
が挙けられる。

第６図は本発１ル」の他の実施例で、第３図の実施例に
おける上述のような問題点を力・を決するものであり、
トランジスタＱ５、Ｑ６で能動負荷を構成して差！ｌＩ
ｂ増巾器（１）の負荷とし、しステリシス回路（２）を
トランジスタ嗜と抵抗１＜、の並列回路で構成している
。したがって、トランジスタＱ、のオンにより抵抗に４
全短絡したとき、トランジスタＱ１のペース電比ＶＢは ｌく。

Ｖｎ　　ξ−−−□　・　　ＶＩＮ Ｒｓ　＋ｒ＜。

となり、トランジスタＱ３がオフで抵抗１＜、が挿入さ
れたときは、 Ｒ４＋　Ｒ５＋ＲＲ となる。−力、このトランジスタ轄のオン、オフを１ｌ
ｉｌ］御できる信号は、出力回路（３）であり差動増ｒ
９器（１）において、トランジスタＱ２がオン、即ち、
ＶＲｅｆ）Ｖ　Ｂのとき、トランジスタＱ４がオンし、
トランジスタＱ７がオンすることによってトランジスタ
（、Ｊ３がオシとなる。１〜ランジスタＱ７を抵抗にし
ないのは、トランジスタＱ３のＶＢＥの温反特性全考慮
したためで、このように構成することによりトランジス
タＱ３のＶＢＥの温度係数を打ち消すことができる。

しステリシス特性は、ｌ・ランジスタＱ、が１ンのとき
の１−ランジスタＣＩ！＋のベース市、圧がトランジス
タＱ３がオフのときより低いため、入力電圧ＶＩＮが上
昇するときのトランジスタＱＩのベース電圧が入力電圧
ＶＩＮが下降するときより高くなるように抵抗１〈４、
Ｒ５、Ｒ６をＪｘ択することによって得られる。

第６図の回路で以下の定数でシ三ニレ−ジョンを行なっ
た。

Ｒ＊　＝　　Ｉ　Ｋ　Ω　、　　Ｒ１＝　８にΩ、　　
Ｒａ　”　１８　Ｋ　Ω　、　　Ｒ，＝　　２．４にΩ
、Ｒ，＝５にΩ、ＱＩ”　Ｑｚ　＝　（Ｊ７　＝　Ｅ　
１１、ＱＩ　＝　Ｑｓ　＝　Ｑ６＝Ｅ２８Ａ、Ｑ３＝Ｅ
１２ その結果は第７図のように、シ１２−プな遷移特性（±
０．１ｖ以内）を示す結果が得られた。又、スレシホー
ル＋ｆ：電圧も５２■（下限）、９．６Ｖ（上限）が得
られている。しかるに、この第６図の実施例に心っても
着士の問題点があることが判った。

それは、抵抗ｌ＜４をバイパスするｌ・ランジスタＱ３
の鋤きは、トランジスタＱ３とＱＩがバレントミラーを
形成していることにより、１〜ラシジスタＱ７に流れ込
んだ電６【１分だけトランジスタＱ１のコレクタに電流
を引き込むことにより、抵抗Ｒ５，１く。に流れてきた
電流全トランジスタＱ３の力へ引き込んで、抵抗Ｒ４を
バイパスさぜるという思想に基づいている。

しかし、この回路をＩＣ化した場合、つぎのような問題
点がある。即ち、ＰＮＰトランジスタＱ４は、通常のＩ
Ｃプ０１！スにおいてはラテラルＰＮＰトランジスタで
あり、コレクタ１（）７流に対するｈＦＥ特性は、コレ
クタ電流の増加とともに急激にｈｐａが減少するという
問題がある。もちろん、パーティカルＰ　Ｎ　Ｐ　ｌ−
ランジスタをＬ目いることができるプロセスもあるが、
処理回数が増加するためプロ七スが複頼、になりコスト
高となる。又、ラテラルＰ　Ｎ　Ｐ　Ｉ−ランジスタを
複数個用いてＩＡＥすことのできる〕レクタ亀流を増加
させるという考え方もあるが、もともとＰＮＰＩ−ラン
ジスタよりＩＩＦＥが小さいため、ベース電流が増加し
、ひいては能動負荷Ｑ６に員担をかけることになり、回
路動作上不安定となる。又、Ｐ　Ｎ　Ｐ　ｌ−ランジス
タ開積を大きくすることは、ひいてはチップ面積の増大
にもつながり、好ましくない。

り５８図は本発明の丈に他の実施例で、第６図に示す実
施例の」―述の問題点を解消するもので、ＰＮＰ）ラン
ジスタＱｓ、Ｑ、ｌで能動負荷を構成し、差動増巾器（
３）の負荷とする。トランジスタＱ、のベースには、入
力電圧ＶＩＮを抵抗夏り１、Ｒ，、Ｒ６で分圧し、抵抗
Ｒ６とＲ，の叉点の電圧を供給する。トランジスタＱ２
のベースにに、基準電圧Ｖｉｉ６ｆを入力する。トラン
ジスタＱ２とＱ６のコレクタ同志の接続点よりトランジ
スタＱ４により出力をとり出し、トランジスタＱ８の１
三ツタフォロワにて出力をとり出す。トランジスタロ３
ハしステリシス回路（２）を形成するトランジスタで、
出力がＩ］レベルのとき抵抗Ｒ，を短絡する。トランジ
スタＱ２はトランジスタＱ３のベース、１三ツタ間の温
度係数を相殺するだめのものである。−ここで、基準電
圧■Ｒｅｆには安定化電源金利用する。温度、入力電圧
に安定な安定化電源回路が数多く公知であるので、これ
を利用する。

今、トラ、７ジスタＱｌのベース電圧かトランジスタＱ
２のベース′ｒ：、圧より低いときは、トランジスタＱ
＋オフ、Ｑ２オシのため、トランジスタＱ、がオンし、
トラ、、／ジメタ０８がオンで、トランジスタＱ３がオ
ンとなり、抵抗１＜４はトランジスタ（Ｊ３によってバ
イパスされる。したがってトう、１．／ジスタ賄が反転
するベース電圧ＶＢＨは、トランジスタＱ３のＶｃａ（
ｓａｔ）を無視すると、 で示される。−たん反転すると、ｌ・ランジスタＱ３が
オフとなり、抵抗１く。が回路に挿入されるため反転電
圧ＶＢｔ、は、 となる。この実施例によるとトラ、、７ジスタ（、Ｊ４
の出力はトランジスタ匂、により１段バ・ンファされ、
出力もトランジスタＱ８のエミッタフォロワでトリ川さ
れるため、第６図の実施例による問題点がなく、良好に
動作し得る。動作例として、 Ｒ，＝３Ｋ　Ω　、　　Ｒ，＝１８にΩ　、　　Ｒ６＝
　２゜４にΩ　、　　Ｖｕｅｆ＝１．２Ｖ を用いたときのＶＢＨ％　ＶＢＬを実験的に求めたとこ
ろ、 ＶＢＨ＝　９．７　Ｖ　（計算値１０．２Ｖ）Ｖｎｔ、
＝　　５．２　　Ｖ　　（ｆＪ士算　値　５．２Ｖ）と
なった。

叙上のように本発明は、２個のトランジスタで形成した
差動増［１］器の一方の入力に基１ｓ電圧を印加し、他
方の入力に非常灯の蓄電池より得た比較すべき電圧を抵
抗で分圧して印加し、前記差動増巾器の基準電圧を印加
したトランジスタのコレクタ全出力回路に接続し、前記
差動増巾器の他方の入力回路に接続したしステリシス回
路の入力に１「１記出力回路を接続したから、温度特性
を教官できる上、１チツプＩＣ化が可能で、小型高密度
実装ができて大巾なコストタウンができ、又、差動増ｒ
ｉＪ器に能動負荷を接続し、しステリシス回路をトラン
ジスタにより分圧抵抗を短絡するｌ１１１＜シたから１
、鋭俊な切ルさ特性を復ることができて安定に動作でき
、丈に又、出力１［４ｉ路に１三・ンタフツロワ回路を
接続しだから、■チップＩＣ化を一層容易にできるとい
う効果全奏するものである０

【図面の簡単な説明】 ガ５１図Ｑ」非′帛灯に便用する砥１１１．池の充放電
特性図、第２図は従来の非常幻のＮｉす御回路の回路図
。 第３図は本発明の一実Ｍ１１例の回路１ス１、第４図は
同」−の特４を図、第５図は同上の去１、倹結果による
特性図、第（１図は不発す」の他の去於１例の回路図、
第７図は同」−の実験結果による！ｔＴ性図、第８図は
不発り］の丈に他の実施例の回路図である。 ｆｌ＋−差励増＋ｌＪ器、（２）・しステリシス回路、
（３）・・・出力回路、Ｑ３、Ｑ２、Ｑ、・・・トラン
ジスタ、Ｒ６、ｒ＜、・・・分圧抵抗、Ｖｎｅｆ・・・
基準電圧、ＶＩＮ・・・入力′！Ｊ、圧、す５、Ｑ６・
・・能虫υｉ’Ｌ　’ｍとしてのトランジスタｓ　Ｑｓ
・・・エミッタフォロワを形成するトランジスタ。 代理人　弁理士　　石　ＬＩＪ　　長　七ｌｌ　図 ｔ！に３図 慎４図 Ｑ３オフ　　　　　　　　　　Ｑ３オン雄５［４ 第６図 ＠５７図 ５．２Ｖ　　　　　　　　　　９．６Ｖ　　　　　　Ｖ
ＩＮ手続補正書（自宅） 昭和５８年４　月４１１ 特許庁長官殿 １、事件の表示 ＋１Ｕ和５７　？４ｆｆｒｌ’ｄｆｆｉ　１７１９４１
　Ｑ２、発　リｊ　の名称 非常灯の利御回路 ３、補ｉ、ｌＥをする者 事件との関係　　　　　　特許出願人 住　　所　　人販府門真市大字門真１０４８番地名　Ｍ
ｉ　　（５８３）松下電工株式会社代表者小　林　　郁 ４、代理人 郵便番号　５３０ ５、補正命令の日付 自　　　発 ７、補正の対象 別紙の通り 訂　　　　　ＩＥ　　　　　　書 願身番号　　　特願昭５７−１７１９４１す１、末頼１
．ｌ’］細市第凸貝２行目の「期定」を１規定」と削Ｉ
Ｅ致します。 ２、同上第７頁７行目の全文を削除し、以下の丈を挿入
致します。 「Ｑｓ（小イｎり用ＮＰＮ）５−／、；ス５）、Ｑ４（
小（ｆｆｉ　”Ｊ用ＰＮＰｈ５７／、；ス５１　）Ｊ３
゜　同上第９貢１５行目乃至１０行目の全文を１１す除
し、以Ｆの文全挿入致します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）２個のトランジスタで形成した差動増巾器の一方
   の入力に基準電圧を印加し、他方の入力に非常灯の蓄電
   池電圧より得た比較すべき電圧を抵抗で分圧して印加し
   、前記差動増巾器の基準電圧を印加したトランジスタの
   コレクタを出力回路に接続し、前記差動増巾器の他方の
   入力回路に接続したしステリシス回路の入力に前記出力
   回路を接続して成ることを％徴とする非常灯の制御回路
   。 （２）差動増巾器に能動負荷を接続し、しステリシス回
   路をトランジスタにより分圧抵抗を短絡する如く構成し
   て成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非
   常灯の制御回路。 （８）出力回路にｌ：ツタフオＤワ回路を接続して成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の非常灯の制御回路。