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発明の名称 過電流検出回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−34677
公開日 平成6年(1994)2月10日
出願番号 特願平4−190617
出願日 平成4年(1992)7月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 高橋 孝次
要約 目的
温度変化及びプロセスバラツキに影響されない高精度の過電流検出回路を提供する。

構成
負荷電流を検知する第1の抵抗素子の両端の電圧を同じ抵抗値のエミッタ抵抗を介して一対のトランジスタのエミッタに供給し、これら一対のトランジスタのベースに同じ電圧を供給するとともに、上記第1の抵抗素子の負荷側に設けられた一方のトランジスタに電流ミラー回路を設けて他方のトランジスタのコレクタと接続して差電流を形成して第2の抵抗素子に流して負荷電流に対応した電圧信号を形成し、これを用いて過電流の判定を行うようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】 負荷電流を検知する第1の抵抗素子の両端に同じ抵抗値のエミッタ抵抗を介してエミッタが接続され、ベースに同じ電位が与えられた一対のトランジスタと、上記第1の抵抗素子の負荷側に設けられた一方のトランジスタのコレクタ電流を受けて、それと同じ電流を出力する電流ミラー回路と、この電流ミラー回路の出力電流と上記他方のトランジスタのコレクタ電流の差電流が流れるようにされた第2の抵抗素子とを含み、上記第2の抵抗素子により形成された電圧を用いて過電流を判定することを特徴とする過電流検出回路。
【請求項2】 上記第2の抵抗素子の他端は回路の接地電位に接続され、その電圧はサイリスタのゲート,カソード間に供給して、そのオン電流に基づいて過電流検出信号を形成することを特徴とする請求項1の過電流検出回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、過電流検出回路に関し、例えば液晶表示装置に用いられるバックライトインバータに利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2には、液晶表示装置のバックライトインバータに用いられている従来の過電流検出回路の回路図が示されている。この回路は、負荷電流IDLを抵抗R1に流して、その両端の電圧をトランジスタQ1のベース,エミッタに供給するものである。このトランジスタQ1のコレクタには、抵抗R2とキャパシタC1が設けられ、サイリスタSCR1のゲート,カソード間に供給される制御電圧を形成する。上記負荷電流IDLの増大により、トランジスタQ1がオン状態になると抵抗R2により形成される電圧が大きくなり、サイリスタSCR1をオン状態にさせる。このサイリスタSCR1のオン状態により制御電圧Vcが入力電圧Vinのように大きくなってDC/DCインバータを制御して負荷回路を遮断させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】トランジスタQ1のベース,エミッタ間電圧VBEが温度特性を持つため、検知する電流値が温度により変化してしまうという欠点がある。すなわち、高温度になると同じコレクタ電流を流すために必要なVBEが小さくなり、負荷電流IDLの検知レベルが相対的に小さくなってしまう。また、トランジスタQ1のベース,エミッタ間電圧VBEのプロセスバラツキにも影響を受けて、上記同様に検知レベルにバラツキが生じてしまう。この発明の目的は、温度変化及びプロセスバラツキに影響されない高精度の過電流検出回路を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0004】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、負荷電流を検知する第1の抵抗素子の両端の電圧を同じ抵抗値のエミッタ抵抗を介して一対のトランジスタのエミッタに供給し、これら一対のトランジスタのベースに同じ電圧を供給するとともに、上記第1の抵抗素子の負荷側に設けられた一方のトランジスタに電流ミラー回路を設けて他方のトランジスタのコレクタと接続して差電流を形成して第2の抵抗素子に流して負荷電流に対応した電圧信号を形成し、これを用いて過電流の判定を行うようにする。
【0005】
【作用】上記した手段によれば、一対のトランジスタの差電流を形成してそれを抵抗に流して負荷電流に対応した電圧信号を得るものであるので、トランジスタのベース,エミッタ間電圧VBEの温度特性とプロセスバラツキとを相殺させることによって高精度化の過電圧検出を行うことができる。
【0006】
【実施例】図1には、この発明に係る過電流検出回路の一実施例の回路図が示されている。特に制限されないが、この過電流検出回路は、液晶表示装置用に搭載されるバックライトインバータが構成される実装基板上において組み立てられる。
【0007】ツェナーダイオードZD1と抵抗R4からなる直列回路は、入力電圧Vinを受けてPNP形トランジスタQ1とQ2のベースに供給されるバイアス電圧を形成する。すなわち、入力電圧Vinを基準にしたツェナー電圧VzがトランジスタQ1とQ2のベースに供給される。
【0008】抵抗R1は、負荷電流IDLを検出するためのものであり、その両端の電圧はエミッタ抵抗R2とR3を介して上記トランジスタQ1とQ2のエミッタに供給される。負荷側のトランジスタQ2のコレクタ電流は、NPN形トランジスタQ3とQ4により構成された電流ミラー回路に供給される。すなわち、トランジスタQ4は、ベースとコレクタが接続されてダイオード形態にされ、そのトランジスタのベース,エミッタ間電圧を受けるトランジスタQ3により出力電流が形成される。上記トランジスタQ3とQ4は、そのエミッタ面積が等しく形成されることにより、同じ電流を流すようにされる。
【0009】上記トランジスタQ3のコレクタと、他方のトランジスタQ1のコレクタとは共通接続される。これにより、共通接続点にはトランジスタQ1とトランジスタQ2のコレクタ電流の差電流を取り出すことができる。この差電流は、抵抗R5に流すようにされる。この抵抗R5は、他端が回路の接地電位点に接続されている。
【0010】上記抵抗R5により形成された電圧信号は、抵抗R6を通してサイリスタSCR1のゲート電極に供給される。このサイリスタSCR1のゲートと回路の接地電位点との間には、抵抗R7とキャパシタC1が設けられる。これらの抵抗R7とキャパシタC1は、上記抵抗R5により形成される電圧信号に含まれる交流信号の平滑して直流電圧を形成するものである。上記抵抗R6は、抵抗R5に比べて大きな抵抗値にされ、上記差電流の大半が抵抗R5に流れるようにされる。
【0011】上記サイリスタSCR1のカソード側は、抵抗R8を介して回路の接地電位に接続される。サイリスタSCR1のアノード側は、入力電圧Vinが供給される。上記サイリスタSCR1がオン状態にされると、抵抗R8にほぼ入力電圧Vinのような高電圧にされる。この電圧Vcは、DC/DCインバータに供給され、それに含まれスイッチ回路を制御して、上記過大と判定された負荷電流IDLを遮断させる。
【0012】トランジスタQ1に流れるコレクタ電流IC1は、次式(1)により求められる。Vzは、ツェナーダイオードZD1のツェナー電圧であり、VBE1 はトランジスタQ1のベース, エミッタ間電圧である。
IC1=(Vz−VBE1 )/R2 ・・・・・・・・・・・(1)
【0013】トランジスタQ2に流れるコレクタ電流IC2は、次式(1)により求められる。VBE2 はトランジスタQ2のベース, エミッタ間電圧である。
IC2=(Vz−VBE2 −R1・IDL)/R3 ・・・・・・・・・(2)
【0014】上記のようにトランジスタQ3とQ4をエミッタ面積を等しいようなペアトランジスタを用いることにより、抵抗R5にはIC1−IC2のような差電流を流すことができる。そして、トランジスタQ1とQ2もペアトランジスタを用いてVBE1 =VBE2 とし、R2=R3=REとおくと、上記抵抗R5に次式(3)のような電流IR5を流すことができる。
R5=IDL・R1/RE ・・・・・・・・・・・・・・・(3)
【0015】上記電流IR5には、トランジスタのベース,エミッタ間電圧VBEを含まれないため、その温度依存性やプロセスバラツキに影響されないものにすることができる。この電流電流IR5が流れる抵抗R5により形成される電圧も、必然的に上記のような温度依存性やプロセスバラツキに影響されないものにできる。
【0016】上記抵抗R5に形成された電圧VR5(IDL・R1・R5/RE)は、抵抗R6を通してサイリスタSCR1のゲートとカソードに供給される。すなわち、サイリスタSCR1がオフ状態のときには、そのカソードには抵抗R8により回路の接地電位が与えられているから、ゲートとカソード間には上記抵抗R5により形成された電圧VR5が供給されることになる。
【0017】上記電圧VR5がサイリスタSCR1のオン電圧(VGKON)に達すると、抵抗R8に電流が流れてハイレベルの制御信号Vcを形成する。これにより、DC/DCインバータに含まれるスイッチ回路がオフして、負荷電流IDLを手段させる。負荷電流IDLが1A(アンペア)のときに、過電流として検知させる場合の各定数の一例は次のようにされる。抵抗R1は1Ω、抵抗R2とR3は100Ω、抵抗R5は500Ω、抵抗R6は10KΩ、抵抗R7は1.6KΩ、ツェナー電圧Vzは2.7V、サイリスタのオン電圧VGKONは0.7V、入力電圧Vinは12Vのようにそれぞれ設定すればよい。
【0018】上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、(1) 負荷電流を検知する第1の抵抗素子の両端の電圧を同じ抵抗値のエミッタ抵抗を介して一対のトランジスタのエミッタに供給し、これら一対のトランジスタのベースに同じ電圧を供給するとともに、上記第1の抵抗素子の負荷側に設けられた一方のトランジスタに電流ミラー回路を設けて他方のトランジスタのコレクタと接続して差電流を形成して第2の抵抗素子に流して負荷電流に対応した電圧信号を形成して過電流の判定を行うようにする。この構成では、一対のトランジスタの差電流を形成してそれを抵抗に流して負荷電流に対応した電圧信号を得るものであるので、トランジスタのベース,エミッタ間電圧VBEの温度特性とプロセスバラツキとを相殺させることによって高精度化の過電圧検出を行うことができるという効果が得られる。
【0019】以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、トランジスタQ1とQ2のベースに供給される電圧は、ツェナーダイオードのような定電圧素子を他に、ダイオード接続されたトランジスタ又はダイオードにより形成される定電圧であってもよい。この場合には、上記のように差電流を採るので必要ないがトランジスタQ1とQ2のベース,エミッタ間電圧の温度補償を行うことができる。このような定電圧素子を用いることの他、定電流を形成してそれを抵抗に流すことにより形成されるもの等種々の実施形態を採ることができる。トランジスタや抵抗回路は、1つの半導体集積回路に形成されてもよい。
【0020】上記抵抗R5により形成された電圧は、サイリスタ素子を用いるものに代えて所定の基準電圧を受ける電圧比較回路に入力して過電流の判定を行うようにしてもよい。この発明は、過電流検出回路として、各種電源回路に広く利用できるものであり、電源回路が半導体集積回路に内蔵される場合にはその半導体集積回路に形成してもよい。
【0021】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、負荷電流を検知する第1の抵抗素子の両端の電圧を同じ抵抗値のエミッタ抵抗を介して一対のトランジスタのエミッタに供給し、これら一対のトランジスタのベースに同じ電圧を供給するとともに、上記第1の抵抗素子の負荷側に設けられた一方のトランジスタに電流ミラー回路を設けて他方のトランジスタのコレクタと接続して差電流を形成して第2の抵抗素子に流して負荷電流に対応した電圧信号を形成して過電流の判定を行うようにすることによトランジスタのベース,エミッタ間電圧VBEの温度特性とプロセスバラツキとを相殺させることができるから高精度化の過電圧検出を行うことができる。




 

 


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