過電流保護回路
【課題】 電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現する。
【解決手段】 検出抵抗Ｒ３に流れる過電流を検出するカレントミラー回路９を構成する第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２は同じ温度特性を有する。第１および第２の制限抵抗Ｒ１，Ｒ２と、検出抵抗Ｒ３と、電流Ｉ１，Ｉ２とには、Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３の関係があり、過電流が流れる前はＩ１＞Ｉ２、過電流が流れた瞬間以降はＩ２＞Ｉ１となるように設定されている。上記の式には、ベースエミッタ間電圧など、温度特性によって変動するパラメータが存在しないため、環境温度が変化した場合であっても第２のトランジスタＴ２が第４のトランジスタＴ４をオンするタイミングが変動しない。
【解決手段】 検出抵抗Ｒ３に流れる過電流を検出するカレントミラー回路９を構成する第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２は同じ温度特性を有する。第１および第２の制限抵抗Ｒ１，Ｒ２と、検出抵抗Ｒ３と、電流Ｉ１，Ｉ２とには、Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３の関係があり、過電流が流れる前はＩ１＞Ｉ２、過電流が流れた瞬間以降はＩ２＞Ｉ１となるように設定されている。上記の式には、ベースエミッタ間電圧など、温度特性によって変動するパラメータが存在しないため、環境温度が変化した場合であっても第２のトランジスタＴ２が第４のトランジスタＴ４をオンするタイミングが変動しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の過電流保護回路を示す回路図である。従来の過電流保護回路７は、電流供給源側Ｐ１から電流供給対象側Ｐ２に供給される過電流を検出するための検出抵抗Ｒ３と、電流供給側Ｐ１から過電流が流れたときに電流供給対象側Ｐ２への電路５を遮断するためのＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴ３と、過電流が流れたときにトランジスタＴ３をオフするための電流カット回路８と、検出抵抗Ｒ３に流れる電流をモニタするＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＴ５と、トランジスタＴ５の動作電流を制限する制限抵抗Ｒ７と、トランジスタＴ５がオンしたときにオンするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴ６と、トランジスタＴ６の動作電流を制限する制限抵抗Ｒ６とを備える。
【０００３】
過電流が発生しない通常時は、トランジスタＴ５のベース・エミッタ間電圧Ｖｆが低くトランジスタＴ５がオンしないため、トランジスタＴ６はオフ状態を維持する。このため、電流カット回路８はハイレベル信号を出力してトランジスタＴ３がオン状態を維持し、電流供給対象側Ｐ２に電流が供給される。また、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れると、トランジスタＴ５がオンするため、トランジスタＴ６がオンし、電流カット回路８がローレベル信号を出力してトランジスタＴ３がオフになり、電路５が遮断され、電流供給対象側Ｐ２が過電流から保護される。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７０２９５号公報（第９〜１１段落、図１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、トランジスタには温度特性が存在するため、過電流保護回路７が置かれている環境温度が変化すると、トランジスタＴ５のベース・エミッタ間電圧Ｖｆが変動するので、過電流の検出精度が低下する。例えば、環境温度が室温（２５℃）よりも上昇した場合に、室温条件下の設計時に想定した過電流よりも小さい過電流が流れたときにトランジスタＴ５がオンして電路５が遮断されてしまうおそれがある。また、逆に、環境温度が室温よりも低下した場合に、想定過電流よりも大きい過電流が流れたときでもトランジスタＴ５がオンしないで電路５が遮断されず、電流供給対象が破壊されてしまうおそれがある。
つまり、従来の過電流保護回路は、電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下するという問題がある。
【０００６】
そこでこの発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電流供給源（Ｐ１）から電流供給対象（Ｐ２）に電流を供給する電路（５）に接続された、過電流を検出するための検出抵抗（Ｒ３）を備えており、前記過電流が検出されたときに前記電路を遮断する過電流保護回路（１）において、エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給対象側に接続されており、かつ、ベースおよびコレクタが結合された第１のトランジスタ（Ｔ１）と、前記第１のトランジスタのエミッタに接続された第１の制限抵抗（Ｒ１）と、前記第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の定電流源（１０）と、エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給源側に接続されており、前記第１のトランジスタと同一の温度特性を有する第２のトランジスタ（Ｔ２）と、前記第２のトランジスタのエミッタに接続された第２の制限抵抗（Ｒ２）と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の定電流源（１１）と、を備えており、かつ、前記第１および第２のトランジスタの各ベース間が接続されてなるカレントミラー回路（９）と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続されており、そのコレクタに流れるコレクタ電流が所定値以上になった場合に動作して前記電路を遮断する電流遮断回路（６）と、を備えており、前記第２のトランジスタのコレクタ電流が、前記検出抵抗に過電流が流れていないときには前記所定値未満を維持し、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときには前記所定値以上となるように前記カレントミラー回路が構成されてなるという技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の過電流保護回路（１）において、前記第１の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ１、前記第２の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ２とした場合に、前記検出抵抗に過電流が流れていない場合にはＩ１＞Ｉ２であり、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときにはＩ２＞Ｉ１となるように前記カレントミラー回路（９）が構成されてなるという技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の過電流保護回路（１）において、前記第１の制限抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２の制限抵抗の抵抗値をＲ２、前記検出抵抗の抵抗値をＲ３、前記検出抵抗に流れる電流の電流値をＩ３とし、前記検出抵抗に過電流が流れた瞬間にＩ１＝Ｉ２であるとした場合に、Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３の関係が成立するように前記カレントミラー回路（９）が構成されてなるという技術的手段を用いる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記電流遮断回路（６）は、前記電路（５）を遮断可能に前記電路に接続された第３のトランジスタ（Ｔ３）と、ベースが前記第２のトランジスタ（Ｔ２）のコレクタに接続されており、前記第２のトランジスタのコレクタ電流が前記所定値以上になったときにオンする第４のトランジスタ（Ｔ４）と、前記第４のトランジスタがオンしたときに前記第３のトランジスタをオフするトランジスタ駆動回路（２）と、を備えるという技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記第１および第２のトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）は、それぞれバイポーラトランジスタであるという技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記第１および第２のトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）は、それぞれＭＯＳトランジスタであるという技術的手段を用いる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記トランジスタ駆動回路（２）は、前記第４のトランジスタ（Ｔ４）の動作電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じた電圧を前記第３のトランジスタ（Ｔ３）のベースに印加する比較回路（４）であるという技術的手段を用いる。
【００１４】
なお、上記各括弧内の符号は、後述する発明の実施形態において示す具体例との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１５】
（請求項１に係る発明の作用）
電流供給源から電流供給対象に電流を供給する電路に接続された検出抵抗に流れる電流の変化は、その検出抵抗の両端に接続されたカレントミラー回路によって検出される。そして、第２のトランジスタのコレクタに流れるコレクタ電流は、検出抵抗に過電流が流れていないときには、電流遮断回路を動作させることのできる所定値未満に維持され、かつ、検出抵抗に過電流が流れたときには所定値以上になる。
ここで、カレントミラー回路を構成する第１および第２のトランジスタの温度特性は同一である。
従って、第２のトランジスタのコレクタ電流は、検出抵抗に過電流が流れていないときには、電流遮断回路を動作させることのできる所定値未満に環境温度に関係なく維持され、かつ、検出抵抗に過電流が流れたときには環境温度に関係なく所定値以上になる。
【００１６】
（請求項１に係る発明の効果）
電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現することができる。
【００１７】
（請求項３に係る発明の効果）
カレントミラー回路は、Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３の関係が成立するように構成されているため、第１および第２のトランジスタのベースエミッタ間電圧など、温度特性によって変化するパラメータとは無関係に検出抵抗、第１および第２の制限抵抗の各抵抗値を決定してカレントミラー回路を構成することができる。
従って、電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現することができる。
【００１８】
（請求項４に係る発明の作用）
検出抵抗に過電流が流れると、第２のトランジスタのコレクタ電流のうち、第２の定電流源によって吸収されない分のコレクタ電流が第４のトランジスタのベースに流れ、そのベース電流が所定値以上になると、第４のトランジスタがオンし、電路に接続された第３のトランジスタがトランジスタ駆動回路によってオフされ、電路が遮断される。
【００１９】
（請求項４に係る発明の効果）
検出抵抗に過電流が流れたときに初めて第４のトランジスタがオンし、電路が遮断されるため、検出抵抗に過電流が流れていないときに電路が遮断されるおそれがない。
しかも、カレントミラー回路を構成する第１および第２のトランジスタの温度特性が同一であるため、第４のトランジスタのベース電流が流れ始めるタイミングは環境温度の影響を受けて変動しないので、電路を遮断するタイミングの精度を高めることができる。
【００２０】
（請求項５に係る発明の効果）
第１および第２のトランジスタは、それぞれバイポーラトランジスタであるため、カレントミラー回路の耐圧を高めることができる。
【００２１】
（請求項６に係る発明の効果）
第１および第２のトランジスタは、それぞれＭＯＳトランジスタであるため、カレントミラー回路の応答速度を速くすることができる。
【００２２】
（請求項７に係る発明の効果）
比較回路の出力によって第３のトランジスタをオンまたはオフすることができるため、電路を応答性良くかつ瞬時に遮断することができる。また、この過電流保護回路をＩＣまたはＬＳＩにて製造する場合は、比較回路を同じ半導体基板上に作り込むことができるため、製造効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
この発明に係る実施形態について図１を参照して説明する。図１は、この実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す回路図である。
【００２４】
（概略構成）
過電流保護回路１は、電流供給源側Ｐ１から電流供給対象側Ｐ２へ電流を供給する電路５に直列に接続され、過電流を検出するための検出抵抗Ｒ３と、この検出抵抗Ｒ３の両端電圧を検出するカレントミラー回路９と、このカレントミラー回路９の動作によって電路５を遮断する電流遮断回路６とを備える。過電流保護回路１は、例えば、車両に備えられたＥＣＵ(電気制御装置)の電源を過電流から保護するために用いられ、電流供給源側Ｐ１は車両のバッテリに接続され、電流供給対象側Ｐ２はＥＣＵの電源に接続される。
【００２５】
カレントミラー回路９は、検出抵抗Ｒ３の電流供給対象側に一端が接続された第１の制限抵抗Ｒ１と、この第１の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続され、ベースおよびコレクタが結合された第１のバイポーラトランジスタＴ１と、この第１のバイポーラトランジスタＴ１のコレクタに一端が接続され、他端が接地された第１の定電流源１０と、検出抵抗Ｒ３の電流供給源側に一端が接続された第２の制限抵抗Ｒ２と、この第２の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続された第２のバイポーラトランジスタＴ２と、この第２のバイポーラトランジスタのコレクタに一端が接続され、他端が接地された第２の定電流源１１とを備える。第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２の各ベースは相互に接続されている。
【００２６】
過電流保護回路１は、同一の半導体基板に形成されたモノリシックＩＣまたはＬＳＩであり、第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２は、モノリシック・デュアルタイプである。このため、第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２は、同じ温度特性を有する。
【００２７】
電流遮断回路６は、電路５において検出抵抗Ｒ３の電流供給源側にコレクタが接続され、電流供給対象側にエミッタが接続された第３のバイポーラトランジスタＴ３と、この第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに出力が接続された電流カット回路２と、第２のバイポーラトランジスタＴ２のコレクタにベースが接続され、エミッタが接地された第４のバイポーラトランジスタＴ４と、この第４のバイポーラトランジスタＴ４のベースに一端が接続され、他端が接地されたプルダウン抵抗Ｒ５と、第４のバイポーラトランジスタＴ４のコレクタに直列に接続された制限抵抗Ｒ４とを備える。
【００２８】
なお、この実施形態では、第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２はそれぞれＰＮＰ型であり、第３および第４のバイポーラトランジスタＴ３，Ｔ４はそれぞれＮＰＮ型である。
【００２９】
図２は、図１に示す電流カット回路２の回路構成の一例である。この実施形態では、電流カット回路２は、比較回路（コンパレータ）を用いる。比較回路４の非反転入力は、第４のバイポーラトランジスタＴ４のコレクタと接続されており、反転入力には参照電圧Ｖｒｅｆが与えられている。比較回路４の出力は、第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに接続されている。また、過電流保護回路１をＩＣまたはＬＳＩにて製造する場合は、比較回路４を同じ半導体基板上に作り込むことができるため、製造効率を高めることができる。
【００３０】
（抵抗値および電流値の決定）
第１の制限抵抗Ｒ１、第２の制限抵抗Ｒ２および検出抵抗Ｒ３の各抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とし、各抵抗を流れる各電流値をそれぞれＩ１、Ｉ２、Ｉ３とする。
また、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときは、Ｉ１＞Ｉ２、過電流が流れた瞬間は、Ｉ１＝Ｉ２、過電流が流れた後は、Ｉ２＞Ｉ１となるように各抵抗値を決定する。
Ｉ１、Ｉ２は、それぞれ周知の次式（１）、（２）によって求めることができる。
【００３１】
Ｉ１＝Ｉｓ・ｅｘｐ（ｑ・ＶＢＥ１／ｋＴ） ・・・（１）
【００３２】
Ｉ２＝Ｉｓ・ｅｘｐ（ｑ・ＶＢＥ２／ｋＴ） ・・・（２）
【００３３】
ここで、Ｉｓは飽和電流、ｑは電荷量、ＶＢＥ１は第１のバイポーラトランジスタＴ１のベースエミッタ間電圧、ＶＢＥ２は第２のバイポーラトランジスタＴ２のベースエミッタ間電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
また、図１から、次式（３）が成立する。
【００３４】
Ｒ３・Ｉ３＋Ｒ１・Ｉ１＋ＶＢＥ１＝Ｒ２・Ｉ２＋ＶＢＥ２ ・・・（３）
【００３５】
ここで、過電流検出時は、Ｉ１＝Ｉ２と設定するため、式（１）および式（２）から、次式（４）が成立する。
【００３６】
ＶＢＥ１＝ＶＢＥ２ ・・・（４）
【００３７】
式（４）を式（３）に代入し、Ｉ２にＩ１を代入すると、次式（５）が成立する。
【００３８】
Ｒ３・Ｉ３＋Ｒ１・Ｉ１＝Ｒ２・Ｉ１ ・・・（５）
【００３９】
この式（５）からＲ１を求めると、次式（６）が成立する。
【００４０】
Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３ ・・・（６）
【００４１】
つまり、カレントミラー回路９を構成する第１および第２の制限抵抗Ｒ１，Ｒ２の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、上記の式（６）を満足するように決定すればよい。また、式（６）には、ベースエミッタ間電圧ＶＢＥが含まれていないため、各抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、トランジスタの温度特性などに影響を受けることなく決定することができる。
【００４２】
（主な動作）
検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときは、Ｉ１がＩ２よりも大きくなるため、電流Ｉ２はバイポーラトランジスタＴ２を通じて定電流源１１に吸収され、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流（Ｉ２−Ｉ）は流れないので（Ｉ２−Ｉ＝０）、第４のバイポーラトランジスタＴ４はオフの状態を維持する。
【００４３】
このため、第４のバイポーラトランジスタＴ４はオフの状態を維持し、比較回路４の非反転入力に与えられる電圧は参照電圧Ｖｒｅｆよりも低いため、比較回路４はハイレベル信号を第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに出力する。これにより、第３のバイポーラトランジスタＴ３はオン状態を維持し、電流Ｉ３が電流供給対象側Ｐ２へ供給される。
【００４４】
また、過電流保護回路１が置かれている環境温度が変化した場合であっても、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流は流れないので、過電流が流れていないときに環境温度の変化によって電路５が遮断されてしまうという事態が発生するおそれがない。
【００４５】
次に、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れた瞬間は、Ｉ１＝Ｉ２となるが、第４のトランジスタＴ４のベース電流（Ｉ２−Ｉ）は流れないため、第４のトランジスタＴ４はオンせず、電路５は遮断されない。
【００４６】
そして、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れた瞬間以降は、Ｉ２がＩ１よりも大きくなり、第２のトランジスタＴ２のコレクタ電流が、第４のトランジスタＴ４をオンさせることのできる大きさ（本願の請求項１に記載の所定値に対応）以上に増加する。このため、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流（Ｉ２−Ｉ）が増加し、第４のバイポーラトランジスタＴ４がオンする。
【００４７】
このため、比較回路４の非反転入力に与えられる電圧が参照電圧Ｖｒｅｆよりも高くなり、比較回路４がローレベル信号を第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに出力する。これにより、第３のバイポーラトランジスタＴ３がオフし、電路５が遮断され、過電流が電流供給対象側Ｐ２へ供給されない。また、比較回路４の出力は、２値的（デジタル的）であるため、電路５を応答性良くかつ瞬時に遮断することができる。
【００４８】
また、過電流保護回路１が置かれている環境温度が変化した場合であっても、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流の変化は極めて小さいので、過電流が流れているときに環境温度の変化によって電路５が遮断されないという事態が発生するおそれがない。
【００４９】
なお、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときに、第２のバイポーラトランジスタＴ２のコレクタ電流が第４のバイポーラトランジスタＴ４のベースに漏れても、その漏れ電流は、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベースに接続されたプルダウン抵抗Ｒ５に吸収される。このため、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときに第４のバイポーラトランジスタＴ４が誤動作して電路５が遮断されてしまうおそれはない。
また、第４のバイポーラトランジスタＴ４がオンするために必要なベース電流値を上記の漏れ電流の電流値よりも十分大きな値に設定しておくことにより、プルダウン抵抗Ｒ５を省略することもできる。
【００５０】
（実施形態の効果）
（１）上述したように、上記実施形態の過電流保護回路１によれば、環境温度の変化に関係なく過電流の検出精度を高めることができるため、電流供給対象を過電流から確実に保護することができる。
【００５１】
（２）しかも、カレントミラー回路９を構成する第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２の温度特性が同一であるため、第４のトランジスタＴ４のベース電流が流れ始めるタイミングは環境温度の影響を受けて変動しないので、電路５を遮断するタイミングの精度を高めることができる。
【００５２】
（３）また、第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２は、それぞれバイポーラトランジスタであるため、カレントミラー回路９の耐圧を高めることができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
次に、この発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。
図３は、この第２実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。図３に示す過電流保護回路３は、バイポーラトランジスタに代えてＭＯＳトランジスタ（Metal Oxide Semiconductor FET）を用いたことを特徴とする。過電流保護回路３は、第１実施形態の過電流保護回路１の各バイポーラトランジスタをＭＯＳトランジスタに代えた以外は、同一の構成であるため、同一の構成および動作については説明を省略する。
【００５４】
カレントミラー回路９を構成する第１のＭＯＳトランジスタＴ１のソースは第１の制限抵抗Ｒ１に接続されており、ドレインは第１の定電流源１０に接続されており、ゲートおよびドレインが結合されている。第２のＭＯＳトランジスタＴ２のソースは第２の制限抵抗Ｒ２に接続されており、ドレインは第２の定電流源１１に接続されている。また、第１および第２のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２のゲートが相互に接続されている。
【００５５】
第３のＭＯＳトランジスタＴ３のソースは検出抵抗Ｒ３に接続されており、ドレインは電流供給対象側Ｐ２に接続されており、ゲートは電流カット回路２の出力に接続されている。第４のＭＯＳトランジスタＴ４のベースは第２のＭＯＳトランジスタＴ２のドレインに接続されており、ソースは電流カット回路２に接続されている。第１および第２のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２は同じ温度特性を有する。
【００５６】
以上のように、過電流保護回路３は、各トランジスタがＭＯＳトランジスタである以外は第１実施形態の過電流保護回路１と同じ構成であり、同じ動作をするため、第１実施形態の効果（１）および（２）と同じ効果を奏することができる。また、各トランジスタがＭＯＳトランジスタであるため、過電流の検出から電路５の遮断までの応答性をバイポーラトランジスタで構成した場合よりも良くすることができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
次に、この発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。
図４は、この第３実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。図４に示す過電流保護回路１は、第１実施形態の過電流保護回路１を構成する各ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタに代えてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いたことを特徴とする。過電流保護回路１は、第１実施形態の過電流保護回路１の各ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタをＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに代えた以外は、同一の構成であるため、同一の構成および動作については説明を省略する。
【００５８】
カレントミラー回路９は、検出抵抗Ｒ３の電流供給対象側に一端が接続された第１の制限抵抗Ｒ１と、この第１の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続され、ベースおよびコレクタが結合された第１のバイポーラトランジスタＴ１と、この第１のバイポーラトランジスタＴ１のコレクタに一端が接続され、他端が電流供給源側に接続された第１の定電流源１０と、検出抵抗Ｒ３の接地側に一端が接続された第２の制限抵抗Ｒ２と、この第２の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続された第２のバイポーラトランジスタＴ２と、この第２のバイポーラトランジスタのコレクタに一端が接続され、他端が電流供給源側に接続された第２の定電流源１１とを備える。第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２の各ベースは相互に接続されている。
【００５９】
各トランジスタＴ１〜Ｔ４は、それぞれＮＰＮ型のトランジスタである。トランジスタＴ１，Ｔ２は同じ温度特性を有する。
以上のように、過電流保護回路１は、各トランジスタがＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである以外は第１実施形態の過電流保護回路１と同じ構成であり、同じ動作をするため、第１実施形態の効果（１）ないし（３）と同じ効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す電流カット回路２の回路構成の一例である。
【図３】第２実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。
【図４】第３実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。
【図５】従来の過電流保護回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・過電流保護回路、２・・電流カット回路、５・・電路、６・・電流遮断回路、
９・・カレントミラー回路、１０・・第１の定電流源、１１・・第２の定電流源、
Ｐ１・・電流供給源側、Ｐ２・・電流供給対象側、Ｒ１・・第１の制限抵抗、
Ｒ２・・第２の制限抵抗、Ｒ３・・検出抵抗、Ｔ１・・第１のトランジスタ、
Ｔ２・・第２のトランジスタ、Ｔ３・・第３のトランジスタ、
Ｔ４・・第４のトランジスタ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来の過電流保護回路を示す回路図である。従来の過電流保護回路７は、電流供給源側Ｐ１から電流供給対象側Ｐ２に供給される過電流を検出するための検出抵抗Ｒ３と、電流供給側Ｐ１から過電流が流れたときに電流供給対象側Ｐ２への電路５を遮断するためのＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴ３と、過電流が流れたときにトランジスタＴ３をオフするための電流カット回路８と、検出抵抗Ｒ３に流れる電流をモニタするＰＮＰ型のバイポーラトランジスタＴ５と、トランジスタＴ５の動作電流を制限する制限抵抗Ｒ７と、トランジスタＴ５がオンしたときにオンするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタＴ６と、トランジスタＴ６の動作電流を制限する制限抵抗Ｒ６とを備える。
【０００３】
過電流が発生しない通常時は、トランジスタＴ５のベース・エミッタ間電圧Ｖｆが低くトランジスタＴ５がオンしないため、トランジスタＴ６はオフ状態を維持する。このため、電流カット回路８はハイレベル信号を出力してトランジスタＴ３がオン状態を維持し、電流供給対象側Ｐ２に電流が供給される。また、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れると、トランジスタＴ５がオンするため、トランジスタＴ６がオンし、電流カット回路８がローレベル信号を出力してトランジスタＴ３がオフになり、電路５が遮断され、電流供給対象側Ｐ２が過電流から保護される。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７０２９５号公報（第９〜１１段落、図１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、トランジスタには温度特性が存在するため、過電流保護回路７が置かれている環境温度が変化すると、トランジスタＴ５のベース・エミッタ間電圧Ｖｆが変動するので、過電流の検出精度が低下する。例えば、環境温度が室温（２５℃）よりも上昇した場合に、室温条件下の設計時に想定した過電流よりも小さい過電流が流れたときにトランジスタＴ５がオンして電路５が遮断されてしまうおそれがある。また、逆に、環境温度が室温よりも低下した場合に、想定過電流よりも大きい過電流が流れたときでもトランジスタＴ５がオンしないで電路５が遮断されず、電流供給対象が破壊されてしまうおそれがある。
つまり、従来の過電流保護回路は、電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下するという問題がある。
【０００６】
そこでこの発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電流供給源（Ｐ１）から電流供給対象（Ｐ２）に電流を供給する電路（５）に接続された、過電流を検出するための検出抵抗（Ｒ３）を備えており、前記過電流が検出されたときに前記電路を遮断する過電流保護回路（１）において、エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給対象側に接続されており、かつ、ベースおよびコレクタが結合された第１のトランジスタ（Ｔ１）と、前記第１のトランジスタのエミッタに接続された第１の制限抵抗（Ｒ１）と、前記第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の定電流源（１０）と、エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給源側に接続されており、前記第１のトランジスタと同一の温度特性を有する第２のトランジスタ（Ｔ２）と、前記第２のトランジスタのエミッタに接続された第２の制限抵抗（Ｒ２）と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の定電流源（１１）と、を備えており、かつ、前記第１および第２のトランジスタの各ベース間が接続されてなるカレントミラー回路（９）と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続されており、そのコレクタに流れるコレクタ電流が所定値以上になった場合に動作して前記電路を遮断する電流遮断回路（６）と、を備えており、前記第２のトランジスタのコレクタ電流が、前記検出抵抗に過電流が流れていないときには前記所定値未満を維持し、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときには前記所定値以上となるように前記カレントミラー回路が構成されてなるという技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の過電流保護回路（１）において、前記第１の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ１、前記第２の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ２とした場合に、前記検出抵抗に過電流が流れていない場合にはＩ１＞Ｉ２であり、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときにはＩ２＞Ｉ１となるように前記カレントミラー回路（９）が構成されてなるという技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の過電流保護回路（１）において、前記第１の制限抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２の制限抵抗の抵抗値をＲ２、前記検出抵抗の抵抗値をＲ３、前記検出抵抗に流れる電流の電流値をＩ３とし、前記検出抵抗に過電流が流れた瞬間にＩ１＝Ｉ２であるとした場合に、Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３の関係が成立するように前記カレントミラー回路（９）が構成されてなるという技術的手段を用いる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記電流遮断回路（６）は、前記電路（５）を遮断可能に前記電路に接続された第３のトランジスタ（Ｔ３）と、ベースが前記第２のトランジスタ（Ｔ２）のコレクタに接続されており、前記第２のトランジスタのコレクタ電流が前記所定値以上になったときにオンする第４のトランジスタ（Ｔ４）と、前記第４のトランジスタがオンしたときに前記第３のトランジスタをオフするトランジスタ駆動回路（２）と、を備えるという技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記第１および第２のトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）は、それぞれバイポーラトランジスタであるという技術的手段を用いる。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記第１および第２のトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）は、それぞれＭＯＳトランジスタであるという技術的手段を用いる。
【００１３】
請求項７に記載の発明では、請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の過電流保護回路（１）において、前記トランジスタ駆動回路（２）は、前記第４のトランジスタ（Ｔ４）の動作電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じた電圧を前記第３のトランジスタ（Ｔ３）のベースに印加する比較回路（４）であるという技術的手段を用いる。
【００１４】
なお、上記各括弧内の符号は、後述する発明の実施形態において示す具体例との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１５】
（請求項１に係る発明の作用）
電流供給源から電流供給対象に電流を供給する電路に接続された検出抵抗に流れる電流の変化は、その検出抵抗の両端に接続されたカレントミラー回路によって検出される。そして、第２のトランジスタのコレクタに流れるコレクタ電流は、検出抵抗に過電流が流れていないときには、電流遮断回路を動作させることのできる所定値未満に維持され、かつ、検出抵抗に過電流が流れたときには所定値以上になる。
ここで、カレントミラー回路を構成する第１および第２のトランジスタの温度特性は同一である。
従って、第２のトランジスタのコレクタ電流は、検出抵抗に過電流が流れていないときには、電流遮断回路を動作させることのできる所定値未満に環境温度に関係なく維持され、かつ、検出抵抗に過電流が流れたときには環境温度に関係なく所定値以上になる。
【００１６】
（請求項１に係る発明の効果）
電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現することができる。
【００１７】
（請求項３に係る発明の効果）
カレントミラー回路は、Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３の関係が成立するように構成されているため、第１および第２のトランジスタのベースエミッタ間電圧など、温度特性によって変化するパラメータとは無関係に検出抵抗、第１および第２の制限抵抗の各抵抗値を決定してカレントミラー回路を構成することができる。
従って、電路を遮断する精度が環境温度の変化によって低下しない過電流保護回路を実現することができる。
【００１８】
（請求項４に係る発明の作用）
検出抵抗に過電流が流れると、第２のトランジスタのコレクタ電流のうち、第２の定電流源によって吸収されない分のコレクタ電流が第４のトランジスタのベースに流れ、そのベース電流が所定値以上になると、第４のトランジスタがオンし、電路に接続された第３のトランジスタがトランジスタ駆動回路によってオフされ、電路が遮断される。
【００１９】
（請求項４に係る発明の効果）
検出抵抗に過電流が流れたときに初めて第４のトランジスタがオンし、電路が遮断されるため、検出抵抗に過電流が流れていないときに電路が遮断されるおそれがない。
しかも、カレントミラー回路を構成する第１および第２のトランジスタの温度特性が同一であるため、第４のトランジスタのベース電流が流れ始めるタイミングは環境温度の影響を受けて変動しないので、電路を遮断するタイミングの精度を高めることができる。
【００２０】
（請求項５に係る発明の効果）
第１および第２のトランジスタは、それぞれバイポーラトランジスタであるため、カレントミラー回路の耐圧を高めることができる。
【００２１】
（請求項６に係る発明の効果）
第１および第２のトランジスタは、それぞれＭＯＳトランジスタであるため、カレントミラー回路の応答速度を速くすることができる。
【００２２】
（請求項７に係る発明の効果）
比較回路の出力によって第３のトランジスタをオンまたはオフすることができるため、電路を応答性良くかつ瞬時に遮断することができる。また、この過電流保護回路をＩＣまたはＬＳＩにて製造する場合は、比較回路を同じ半導体基板上に作り込むことができるため、製造効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
この発明に係る実施形態について図１を参照して説明する。図１は、この実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す回路図である。
【００２４】
（概略構成）
過電流保護回路１は、電流供給源側Ｐ１から電流供給対象側Ｐ２へ電流を供給する電路５に直列に接続され、過電流を検出するための検出抵抗Ｒ３と、この検出抵抗Ｒ３の両端電圧を検出するカレントミラー回路９と、このカレントミラー回路９の動作によって電路５を遮断する電流遮断回路６とを備える。過電流保護回路１は、例えば、車両に備えられたＥＣＵ(電気制御装置)の電源を過電流から保護するために用いられ、電流供給源側Ｐ１は車両のバッテリに接続され、電流供給対象側Ｐ２はＥＣＵの電源に接続される。
【００２５】
カレントミラー回路９は、検出抵抗Ｒ３の電流供給対象側に一端が接続された第１の制限抵抗Ｒ１と、この第１の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続され、ベースおよびコレクタが結合された第１のバイポーラトランジスタＴ１と、この第１のバイポーラトランジスタＴ１のコレクタに一端が接続され、他端が接地された第１の定電流源１０と、検出抵抗Ｒ３の電流供給源側に一端が接続された第２の制限抵抗Ｒ２と、この第２の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続された第２のバイポーラトランジスタＴ２と、この第２のバイポーラトランジスタのコレクタに一端が接続され、他端が接地された第２の定電流源１１とを備える。第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２の各ベースは相互に接続されている。
【００２６】
過電流保護回路１は、同一の半導体基板に形成されたモノリシックＩＣまたはＬＳＩであり、第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２は、モノリシック・デュアルタイプである。このため、第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２は、同じ温度特性を有する。
【００２７】
電流遮断回路６は、電路５において検出抵抗Ｒ３の電流供給源側にコレクタが接続され、電流供給対象側にエミッタが接続された第３のバイポーラトランジスタＴ３と、この第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに出力が接続された電流カット回路２と、第２のバイポーラトランジスタＴ２のコレクタにベースが接続され、エミッタが接地された第４のバイポーラトランジスタＴ４と、この第４のバイポーラトランジスタＴ４のベースに一端が接続され、他端が接地されたプルダウン抵抗Ｒ５と、第４のバイポーラトランジスタＴ４のコレクタに直列に接続された制限抵抗Ｒ４とを備える。
【００２８】
なお、この実施形態では、第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２はそれぞれＰＮＰ型であり、第３および第４のバイポーラトランジスタＴ３，Ｔ４はそれぞれＮＰＮ型である。
【００２９】
図２は、図１に示す電流カット回路２の回路構成の一例である。この実施形態では、電流カット回路２は、比較回路（コンパレータ）を用いる。比較回路４の非反転入力は、第４のバイポーラトランジスタＴ４のコレクタと接続されており、反転入力には参照電圧Ｖｒｅｆが与えられている。比較回路４の出力は、第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに接続されている。また、過電流保護回路１をＩＣまたはＬＳＩにて製造する場合は、比較回路４を同じ半導体基板上に作り込むことができるため、製造効率を高めることができる。
【００３０】
（抵抗値および電流値の決定）
第１の制限抵抗Ｒ１、第２の制限抵抗Ｒ２および検出抵抗Ｒ３の各抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３とし、各抵抗を流れる各電流値をそれぞれＩ１、Ｉ２、Ｉ３とする。
また、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときは、Ｉ１＞Ｉ２、過電流が流れた瞬間は、Ｉ１＝Ｉ２、過電流が流れた後は、Ｉ２＞Ｉ１となるように各抵抗値を決定する。
Ｉ１、Ｉ２は、それぞれ周知の次式（１）、（２）によって求めることができる。
【００３１】
Ｉ１＝Ｉｓ・ｅｘｐ（ｑ・ＶＢＥ１／ｋＴ） ・・・（１）
【００３２】
Ｉ２＝Ｉｓ・ｅｘｐ（ｑ・ＶＢＥ２／ｋＴ） ・・・（２）
【００３３】
ここで、Ｉｓは飽和電流、ｑは電荷量、ＶＢＥ１は第１のバイポーラトランジスタＴ１のベースエミッタ間電圧、ＶＢＥ２は第２のバイポーラトランジスタＴ２のベースエミッタ間電圧、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
また、図１から、次式（３）が成立する。
【００３４】
Ｒ３・Ｉ３＋Ｒ１・Ｉ１＋ＶＢＥ１＝Ｒ２・Ｉ２＋ＶＢＥ２ ・・・（３）
【００３５】
ここで、過電流検出時は、Ｉ１＝Ｉ２と設定するため、式（１）および式（２）から、次式（４）が成立する。
【００３６】
ＶＢＥ１＝ＶＢＥ２ ・・・（４）
【００３７】
式（４）を式（３）に代入し、Ｉ２にＩ１を代入すると、次式（５）が成立する。
【００３８】
Ｒ３・Ｉ３＋Ｒ１・Ｉ１＝Ｒ２・Ｉ１ ・・・（５）
【００３９】
この式（５）からＲ１を求めると、次式（６）が成立する。
【００４０】
Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３ ・・・（６）
【００４１】
つまり、カレントミラー回路９を構成する第１および第２の制限抵抗Ｒ１，Ｒ２の各抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、上記の式（６）を満足するように決定すればよい。また、式（６）には、ベースエミッタ間電圧ＶＢＥが含まれていないため、各抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、トランジスタの温度特性などに影響を受けることなく決定することができる。
【００４２】
（主な動作）
検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときは、Ｉ１がＩ２よりも大きくなるため、電流Ｉ２はバイポーラトランジスタＴ２を通じて定電流源１１に吸収され、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流（Ｉ２−Ｉ）は流れないので（Ｉ２−Ｉ＝０）、第４のバイポーラトランジスタＴ４はオフの状態を維持する。
【００４３】
このため、第４のバイポーラトランジスタＴ４はオフの状態を維持し、比較回路４の非反転入力に与えられる電圧は参照電圧Ｖｒｅｆよりも低いため、比較回路４はハイレベル信号を第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに出力する。これにより、第３のバイポーラトランジスタＴ３はオン状態を維持し、電流Ｉ３が電流供給対象側Ｐ２へ供給される。
【００４４】
また、過電流保護回路１が置かれている環境温度が変化した場合であっても、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流は流れないので、過電流が流れていないときに環境温度の変化によって電路５が遮断されてしまうという事態が発生するおそれがない。
【００４５】
次に、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れた瞬間は、Ｉ１＝Ｉ２となるが、第４のトランジスタＴ４のベース電流（Ｉ２−Ｉ）は流れないため、第４のトランジスタＴ４はオンせず、電路５は遮断されない。
【００４６】
そして、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れた瞬間以降は、Ｉ２がＩ１よりも大きくなり、第２のトランジスタＴ２のコレクタ電流が、第４のトランジスタＴ４をオンさせることのできる大きさ（本願の請求項１に記載の所定値に対応）以上に増加する。このため、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流（Ｉ２−Ｉ）が増加し、第４のバイポーラトランジスタＴ４がオンする。
【００４７】
このため、比較回路４の非反転入力に与えられる電圧が参照電圧Ｖｒｅｆよりも高くなり、比較回路４がローレベル信号を第３のバイポーラトランジスタＴ３のベースに出力する。これにより、第３のバイポーラトランジスタＴ３がオフし、電路５が遮断され、過電流が電流供給対象側Ｐ２へ供給されない。また、比較回路４の出力は、２値的（デジタル的）であるため、電路５を応答性良くかつ瞬時に遮断することができる。
【００４８】
また、過電流保護回路１が置かれている環境温度が変化した場合であっても、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベース電流の変化は極めて小さいので、過電流が流れているときに環境温度の変化によって電路５が遮断されないという事態が発生するおそれがない。
【００４９】
なお、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときに、第２のバイポーラトランジスタＴ２のコレクタ電流が第４のバイポーラトランジスタＴ４のベースに漏れても、その漏れ電流は、第４のバイポーラトランジスタＴ４のベースに接続されたプルダウン抵抗Ｒ５に吸収される。このため、検出抵抗Ｒ３に過電流が流れていないときに第４のバイポーラトランジスタＴ４が誤動作して電路５が遮断されてしまうおそれはない。
また、第４のバイポーラトランジスタＴ４がオンするために必要なベース電流値を上記の漏れ電流の電流値よりも十分大きな値に設定しておくことにより、プルダウン抵抗Ｒ５を省略することもできる。
【００５０】
（実施形態の効果）
（１）上述したように、上記実施形態の過電流保護回路１によれば、環境温度の変化に関係なく過電流の検出精度を高めることができるため、電流供給対象を過電流から確実に保護することができる。
【００５１】
（２）しかも、カレントミラー回路９を構成する第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２の温度特性が同一であるため、第４のトランジスタＴ４のベース電流が流れ始めるタイミングは環境温度の影響を受けて変動しないので、電路５を遮断するタイミングの精度を高めることができる。
【００５２】
（３）また、第１および第２のトランジスタＴ１，Ｔ２は、それぞれバイポーラトランジスタであるため、カレントミラー回路９の耐圧を高めることができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
次に、この発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。
図３は、この第２実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。図３に示す過電流保護回路３は、バイポーラトランジスタに代えてＭＯＳトランジスタ（Metal Oxide Semiconductor FET）を用いたことを特徴とする。過電流保護回路３は、第１実施形態の過電流保護回路１の各バイポーラトランジスタをＭＯＳトランジスタに代えた以外は、同一の構成であるため、同一の構成および動作については説明を省略する。
【００５４】
カレントミラー回路９を構成する第１のＭＯＳトランジスタＴ１のソースは第１の制限抵抗Ｒ１に接続されており、ドレインは第１の定電流源１０に接続されており、ゲートおよびドレインが結合されている。第２のＭＯＳトランジスタＴ２のソースは第２の制限抵抗Ｒ２に接続されており、ドレインは第２の定電流源１１に接続されている。また、第１および第２のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２のゲートが相互に接続されている。
【００５５】
第３のＭＯＳトランジスタＴ３のソースは検出抵抗Ｒ３に接続されており、ドレインは電流供給対象側Ｐ２に接続されており、ゲートは電流カット回路２の出力に接続されている。第４のＭＯＳトランジスタＴ４のベースは第２のＭＯＳトランジスタＴ２のドレインに接続されており、ソースは電流カット回路２に接続されている。第１および第２のＭＯＳトランジスタＴ１，Ｔ２は同じ温度特性を有する。
【００５６】
以上のように、過電流保護回路３は、各トランジスタがＭＯＳトランジスタである以外は第１実施形態の過電流保護回路１と同じ構成であり、同じ動作をするため、第１実施形態の効果（１）および（２）と同じ効果を奏することができる。また、各トランジスタがＭＯＳトランジスタであるため、過電流の検出から電路５の遮断までの応答性をバイポーラトランジスタで構成した場合よりも良くすることができる。
【００５７】
＜第３実施形態＞
次に、この発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。
図４は、この第３実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。図４に示す過電流保護回路１は、第１実施形態の過電流保護回路１を構成する各ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタに代えてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いたことを特徴とする。過電流保護回路１は、第１実施形態の過電流保護回路１の各ＰＮＰ型のバイポーラトランジスタをＮＰＮ型のバイポーラトランジスタに代えた以外は、同一の構成であるため、同一の構成および動作については説明を省略する。
【００５８】
カレントミラー回路９は、検出抵抗Ｒ３の電流供給対象側に一端が接続された第１の制限抵抗Ｒ１と、この第１の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続され、ベースおよびコレクタが結合された第１のバイポーラトランジスタＴ１と、この第１のバイポーラトランジスタＴ１のコレクタに一端が接続され、他端が電流供給源側に接続された第１の定電流源１０と、検出抵抗Ｒ３の接地側に一端が接続された第２の制限抵抗Ｒ２と、この第２の制限抵抗Ｒ２の他端にエミッタが接続された第２のバイポーラトランジスタＴ２と、この第２のバイポーラトランジスタのコレクタに一端が接続され、他端が電流供給源側に接続された第２の定電流源１１とを備える。第１および第２のバイポーラトランジスタＴ１，Ｔ２の各ベースは相互に接続されている。
【００５９】
各トランジスタＴ１〜Ｔ４は、それぞれＮＰＮ型のトランジスタである。トランジスタＴ１，Ｔ２は同じ温度特性を有する。
以上のように、過電流保護回路１は、各トランジスタがＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである以外は第１実施形態の過電流保護回路１と同じ構成であり、同じ動作をするため、第１実施形態の効果（１）ないし（３）と同じ効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施形態に係る過電流保護回路の概略構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す電流カット回路２の回路構成の一例である。
【図３】第２実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。
【図４】第３実施形態に係る過電流保護回路を示す回路図である。
【図５】従来の過電流保護回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・過電流保護回路、２・・電流カット回路、５・・電路、６・・電流遮断回路、
９・・カレントミラー回路、１０・・第１の定電流源、１１・・第２の定電流源、
Ｐ１・・電流供給源側、Ｐ２・・電流供給対象側、Ｒ１・・第１の制限抵抗、
Ｒ２・・第２の制限抵抗、Ｒ３・・検出抵抗、Ｔ１・・第１のトランジスタ、
Ｔ２・・第２のトランジスタ、Ｔ３・・第３のトランジスタ、
Ｔ４・・第４のトランジスタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流供給源から電流供給対象に電流を供給する電路に接続された、過電流を検出するための検出抵抗を備えており、前記過電流が検出されたときに前記電路を遮断する過電流保護回路において、
エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給対象側に接続されており、かつ、ベースおよびコレクタが結合された第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのエミッタに接続された第１の制限抵抗と、前記第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の定電流源と、エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給源側に接続されており、前記第１のトランジスタと同一の温度特性を有する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタのエミッタに接続された第２の制限抵抗と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の定電流源と、を備えており、かつ、前記第１および第２のトランジスタの各ベース間が接続されてなるカレントミラー回路と、
前記第２のトランジスタのコレクタに接続されており、そのコレクタに流れるコレクタ電流が所定値以上になった場合に動作して前記電路を遮断する電流遮断回路と、を備えており、
前記第２のトランジスタのコレクタ電流が、前記検出抵抗に過電流が流れていないときには前記所定値未満を維持し、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときには前記所定値以上となるように前記カレントミラー回路が構成されてなることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
前記第１の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ１、前記第２の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ２とした場合に、
前記検出抵抗に過電流が流れていないときにはＩ１＞Ｉ２であり、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときにはＩ２＞Ｉ１となるように前記カレントミラー回路が構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路。
【請求項３】
前記第１の制限抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２の制限抵抗の抵抗値をＲ２、前記検出抵抗の抵抗値をＲ３、前記検出抵抗に流れる電流の電流値をＩ３とし、前記検出抵抗に過電流が流れた瞬間にＩ１＝Ｉ２であるとした場合に、
Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３
の関係が成立するように前記カレントミラー回路が構成されてなることを特徴とする請求項２に記載の過電流保護回路。
【請求項４】
前記電流遮断回路は、
前記電路を遮断可能に前記電路に接続された第３のトランジスタと、
ベースが前記第２のトランジスタのコレクタに接続されており、前記第２のトランジスタのコレクタ電流が前記所定値以上になったときにオンする第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタがオンしたときに前記第３のトランジスタをオフするトランジスタ駆動回路と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項５】
前記第１および第２のトランジスタは、それぞれバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項６】
前記第１および第２のトランジスタは、それぞれＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項７】
前記トランジスタ駆動回路は、前記第４のトランジスタの動作電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じた電圧を前記第３のトランジスタのベースに印加する比較回路であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項１】
電流供給源から電流供給対象に電流を供給する電路に接続された、過電流を検出するための検出抵抗を備えており、前記過電流が検出されたときに前記電路を遮断する過電流保護回路において、
エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給対象側に接続されており、かつ、ベースおよびコレクタが結合された第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタのエミッタに接続された第１の制限抵抗と、前記第１のトランジスタのコレクタに接続された第１の定電流源と、エミッタが前記検出抵抗の前記電流供給源側に接続されており、前記第１のトランジスタと同一の温度特性を有する第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタのエミッタに接続された第２の制限抵抗と、前記第２のトランジスタのコレクタに接続された第２の定電流源と、を備えており、かつ、前記第１および第２のトランジスタの各ベース間が接続されてなるカレントミラー回路と、
前記第２のトランジスタのコレクタに接続されており、そのコレクタに流れるコレクタ電流が所定値以上になった場合に動作して前記電路を遮断する電流遮断回路と、を備えており、
前記第２のトランジスタのコレクタ電流が、前記検出抵抗に過電流が流れていないときには前記所定値未満を維持し、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときには前記所定値以上となるように前記カレントミラー回路が構成されてなることを特徴とする過電流保護回路。
【請求項２】
前記第１の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ１、前記第２の制限抵抗に流れる電流の電流値をＩ２とした場合に、
前記検出抵抗に過電流が流れていないときにはＩ１＞Ｉ２であり、かつ、前記検出抵抗に過電流が流れたときにはＩ２＞Ｉ１となるように前記カレントミラー回路が構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の過電流保護回路。
【請求項３】
前記第１の制限抵抗の抵抗値をＲ１、前記第２の制限抵抗の抵抗値をＲ２、前記検出抵抗の抵抗値をＲ３、前記検出抵抗に流れる電流の電流値をＩ３とし、前記検出抵抗に過電流が流れた瞬間にＩ１＝Ｉ２であるとした場合に、
Ｒ１＝Ｒ２−（Ｉ３／Ｉ１）Ｒ３
の関係が成立するように前記カレントミラー回路が構成されてなることを特徴とする請求項２に記載の過電流保護回路。
【請求項４】
前記電流遮断回路は、
前記電路を遮断可能に前記電路に接続された第３のトランジスタと、
ベースが前記第２のトランジスタのコレクタに接続されており、前記第２のトランジスタのコレクタ電流が前記所定値以上になったときにオンする第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタがオンしたときに前記第３のトランジスタをオフするトランジスタ駆動回路と、を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項５】
前記第１および第２のトランジスタは、それぞれバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項６】
前記第１および第２のトランジスタは、それぞれＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【請求項７】
前記トランジスタ駆動回路は、前記第４のトランジスタの動作電圧と基準電圧とを比較し、その比較結果に応じた電圧を前記第３のトランジスタのベースに印加する比較回路であることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載の過電流保護回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２２５０８７（Ｐ２００９−２２５０８７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６７０６２（Ｐ２００８−６７０６２）
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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