JPH02154159A - トランジスタ電流波形を検知するための回路 - Google Patents
トランジスタ電流波形を検知するための回路Info
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- JPH02154159A JPH02154159A JP1239757A JP23975789A JPH02154159A JP H02154159 A JPH02154159 A JP H02154159A JP 1239757 A JP1239757 A JP 1239757A JP 23975789 A JP23975789 A JP 23975789A JP H02154159 A JPH02154159 A JP H02154159A
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K4/00—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions
- H03K4/06—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape
- H03K4/08—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape
- H03K4/48—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
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- Dc-Dc Converters (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はトランジスタにおけるコレクタ電流の波形を検
知する回路に関し、特に電流モードで動作する調整され
た電源のスイッチングトランジスタに関する。
知する回路に関し、特に電流モードで動作する調整され
た電源のスイッチングトランジスタに関する。
スイッチングトランジスタのコレクタ電流の波形が抵抗
器手段によって制御されるいわゆる電流モード型の回路
におけるパワースイッチングトランジスタの使用は、当
該技術において周知である。
器手段によって制御されるいわゆる電流モード型の回路
におけるパワースイッチングトランジスタの使用は、当
該技術において周知である。
この型の電源は第1図で示され、エッセ・ジ・エッセ・
ミクロエレクトロニクスによって製造される素子UC1
,842またはUC1846に対応する。見てわかるよ
うに、電源はエラー増幅器EAを含むデュアルループを
含み、これは調整された電圧voを外部的に送られた基
準電圧V。
ミクロエレクトロニクスによって製造される素子UC1
,842またはUC1846に対応する。見てわかるよ
うに、電源はエラー増幅器EAを含むデュアルループを
含み、これは調整された電圧voを外部的に送られた基
準電圧V。
EFを比較してエラー信号ESを発生させる。比較器C
Pはエラー増幅器EAの下流に設けられ、比較器CPの
非反転入力に送られるエラー信号ESを、スイッチング
トランジスタT、のコレクタを介して流れる鋸歯状電流
と比例する鋸歯状信号RAと比較する。スイッチングト
ランジスタT。
Pはエラー増幅器EAの下流に設けられ、比較器CPの
非反転入力に送られるエラー信号ESを、スイッチング
トランジスタT、のコレクタを介して流れる鋸歯状電流
と比例する鋸歯状信号RAと比較する。スイッチングト
ランジスタT。
のエミッタおよび接地の間に接続される検知抵抗器R5
によって発生される前記鋸歯状信号RAは、比較器の反
転入力に送られ、フィードバックループを形成する。比
較器CPはC文字によって示されるスイッチング信号を
発生させる。
によって発生される前記鋸歯状信号RAは、比較器の反
転入力に送られ、フィードバックループを形成する。比
較器CPはC文字によって示されるスイッチング信号を
発生させる。
トランジスタT、のコレクタに接続されるブロック2は
調整された電源の一部であり、調整された出力電圧VO
を発生させるが、この技術において周知でありまた本発
明の理解のために必要ではないので詳細に示されていな
い。
調整された電源の一部であり、調整された出力電圧VO
を発生させるが、この技術において周知でありまた本発
明の理解のために必要ではないので詳細に示されていな
い。
この既知の素子において、検知抵抗器R6の寸法化は2
つの反する条件が満足させられなければならないので幾
分難しい、すなわち: 消散電力をできるだけ低く保つには、検知抵抗器R6は
低い抵抗値を有しなければならない:他方、前記抵抗器
R3の抵抗は、鋸歯状信号の動的振幅を最大にするため
に比較的高く保たれなければならない。
つの反する条件が満足させられなければならないので幾
分難しい、すなわち: 消散電力をできるだけ低く保つには、検知抵抗器R6は
低い抵抗値を有しなければならない:他方、前記抵抗器
R3の抵抗は、鋸歯状信号の動的振幅を最大にするため
に比較的高く保たれなければならない。
これは次には比較器CPによる鋸歯状信号RAのエラー
信号ESとの比較を容易にする。
信号ESとの比較を容易にする。
前述の問題に対する解決は論文「カレントミラーFET
のカットコス!・および検知損失J (Curran
t Mirror PET’s cut co
st and scnsing 1osses)
+EDNにおいてギャリー・フェイ(にarryFay
)1986年9月4日ベージ193−200)で開示さ
れている。
のカットコス!・および検知損失J (Curran
t Mirror PET’s cut co
st and scnsing 1osses)
+EDNにおいてギャリー・フェイ(にarryFay
)1986年9月4日ベージ193−200)で開示さ
れている。
前記論文はソースのセルの一部が電流検知目的のために
使われるFETセンサを説明し、電流負荷にハイパワー
の消散抵抗器を直列に交差させずに吸収された電流を監
視する。
使われるFETセンサを説明し、電流負荷にハイパワー
の消散抵抗器を直列に交差させずに吸収された電流を監
視する。
それは第1図で示される回路の相いれない問題を解決す
るが、前に説明した解決はMO3技術において排他的に
実現でき、バイポーラ技術においては行なうことができ
ない。
るが、前に説明した解決はMO3技術において排他的に
実現でき、バイポーラ技術においては行なうことができ
ない。
前述の説明した状況を考慮しで、本発明の狙いは種々の
技術、たとえばMO5技術またはバイポーラ技術におい
て簡単に実現することができる電流検知回路を提供する
ことである。
技術、たとえばMO5技術またはバイポーラ技術におい
て簡単に実現することができる電流検知回路を提供する
ことである。
上記の説明した狙いにおいて、本発明の特別の目的はフ
ィードバックループを介して比較器に送られる良い動的
鋸歯状信号を発生する検知回路を提供することであり、
これはスイッチングトランジスタを制御するのにもかか
わらず低い電力の消散を有する。
ィードバックループを介して比較器に送られる良い動的
鋸歯状信号を発生する検知回路を提供することであり、
これはスイッチングトランジスタを制御するのにもかか
わらず低い電力の消散を有する。
この発明のさらなる目的は、低いコストで実現すること
ができる集積化回路で使われる種類の検知回路構造を提
供することである。
ができる集積化回路で使われる種類の検知回路構造を提
供することである。
上記に説明した狙いおよび目的は、以下で明らかとなる
他のものと同様、請求項1に規定される回路によって達
成される。
他のものと同様、請求項1に規定される回路によって達
成される。
特徴および利点は以下の好ましいが排他的ではない実施
例の説明から明らかとなり、添付の図面の非制限例とし
て示される。
例の説明から明らかとなり、添付の図面の非制限例とし
て示される。
この発明に従って、第1図で参照番号1で示されるブロ
ックは第2図で示されるスイッチング回路によって置換
され、これは第1の人力においてスイッチング信号Cを
、また第2の人力において第4図で示されるような反転
遅延ブロック3によって発生される制御信号C1を受取
る。
ックは第2図で示されるスイッチング回路によって置換
され、これは第1の人力においてスイッチング信号Cを
、また第2の人力において第4図で示されるような反転
遅延ブロック3によって発生される制御信号C1を受取
る。
スイッチング信号Cは当該技術において知られているよ
うに、比較器CPによって発生される。
うに、比較器CPによって発生される。
第4図の回路では、前記スイッチング信号CはT^によ
って示される遅延ブロック4によって遅延され、反転は
NANDゲート5によって完成される。特に、結果の制
御信号C1は反転され第5図で示されるようにスイッチ
ング信号Cの前縁に関して遅延される立上かり端縁を自
゛する。遅延ブロックは従来の構造を有し、当該技術に
おいて周知であるように、たとえば抵抗器手段およびキ
ャパシタ手段を含む。
って示される遅延ブロック4によって遅延され、反転は
NANDゲート5によって完成される。特に、結果の制
御信号C1は反転され第5図で示されるようにスイッチ
ング信号Cの前縁に関して遅延される立上かり端縁を自
゛する。遅延ブロックは従来の構造を有し、当該技術に
おいて周知であるように、たとえば抵抗器手段およびキ
ャパシタ手段を含む。
制御信号CIIはスイッチング信号Cとともに、第2図
で示されるスイッチング回路を制御するために使われる
。
で示されるスイッチング回路を制御するために使われる
。
第1の電源電圧線VSSおよび第2の電源電圧線vec
はスイッチング回路に供給し、基準電位線を規定する前
記電圧線VSSとVCCは必ずしも互いに等しくない。
はスイッチング回路に供給し、基準電位線を規定する前
記電圧線VSSとVCCは必ずしも互いに等しくない。
スイッチングトランジスタはここでは第1のトランジス
タT、によって規定され、これは好ましくはパワートラ
ンジスタによって構成され、コレクタ電流I、を有し、
前記トランジスタはベースに与えられる前記スイッチン
グ信号Cによって制御される。
タT、によって規定され、これは好ましくはパワートラ
ンジスタによって構成され、コレクタ電流I、を有し、
前記トランジスタはベースに与えられる前記スイッチン
グ信号Cによって制御される。
前記第1のトランジスタT1のコレクタはインピーダン
スZ、を介して第2の電源電圧線VCCとダイオードD
のカソードに接続され、前記第1のトランジスタT、の
エミッタは接地Gに接続されてさらなる基準電位線を規
定する。インピーダンスZ、は、第2図のスイッチング
回路が第1図で示される型の電源で使イ〕れるのなら第
1図のブロック2を表わすが、トランジスタT、のコレ
クタ電流によって送られるいかなる負荷をも表わすこと
ができる。
スZ、を介して第2の電源電圧線VCCとダイオードD
のカソードに接続され、前記第1のトランジスタT、の
エミッタは接地Gに接続されてさらなる基準電位線を規
定する。インピーダンスZ、は、第2図のスイッチング
回路が第1図で示される型の電源で使イ〕れるのなら第
1図のブロック2を表わすが、トランジスタT、のコレ
クタ電流によって送られるいかなる負荷をも表わすこと
ができる。
スイッチング回路はスイッチエレメントを規定する第2
のトランジスタT2をさらに含み、これはそのベースに
与えられる制御信号C8によって制御される。見てわか
るように、第2のトランジスタT2のコレクタは前C己
ダイオードDのアノードと、定電流IFを発生する電流
源Sと、変換するトランジスタを規定する第3のトラン
ジスタT、のベースとに接続される。前記第2のトラン
ジスタのエミッタは接地に接続される。
のトランジスタT2をさらに含み、これはそのベースに
与えられる制御信号C8によって制御される。見てわか
るように、第2のトランジスタT2のコレクタは前C己
ダイオードDのアノードと、定電流IFを発生する電流
源Sと、変換するトランジスタを規定する第3のトラン
ジスタT、のベースとに接続される。前記第2のトラン
ジスタのエミッタは接地に接続される。
電流源Sは前記第1の電源電圧線VSSによって供給さ
れ、これも第3のトランジスタT、のコレクタに接続さ
れる。第3のトランジスタのエミッタは抵抗器Rを介し
て接地に接続される。
れ、これも第3のトランジスタT、のコレクタに接続さ
れる。第3のトランジスタのエミッタは抵抗器Rを介し
て接地に接続される。
スイッチング信号Cが活性て制御信号C8が低い間、第
1のトランジスタT1はオンで第2のトランジスタT2
はオフであり、第3のトランジスタT、は第2のトラン
ジスタによって短絡されないのでオンである。ダイオー
ドDを横切る電圧降ドVPは前記第3のトランジスタT
、を横切るベース・エミッタ電圧降下VIEとほぼ等し
いので、抵抗器Rを横切る電圧降下VR(比較器CPに
送られる第1図の信号RAに対応)は前記第1のトラン
ジスタT、を横切るコレクタ・エミッタ電圧降下と結果
的に等しい。実際に、第3のトランジスタT、とダイオ
ードDによって?+l?成されるエレメントの組は、信
号C5が高いときに差動増幅器をオフにスイッチするト
ランジスタT2によって制御される差動増幅器として作
用する。ROMが第1のトランジスタの!1(arの導
通抵抗率を示し、I、がそのコレクタ電流を示すなら、
VcE−R02・I、なので、v、= vCEは前記コ
レクタ電流ICの線形関数であり、IC3すなわち前記
第3のトランジスタT、のコレクタ電流もコレクタ電流
ICの線形関数である。
1のトランジスタT1はオンで第2のトランジスタT2
はオフであり、第3のトランジスタT、は第2のトラン
ジスタによって短絡されないのでオンである。ダイオー
ドDを横切る電圧降ドVPは前記第3のトランジスタT
、を横切るベース・エミッタ電圧降下VIEとほぼ等し
いので、抵抗器Rを横切る電圧降下VR(比較器CPに
送られる第1図の信号RAに対応)は前記第1のトラン
ジスタT、を横切るコレクタ・エミッタ電圧降下と結果
的に等しい。実際に、第3のトランジスタT、とダイオ
ードDによって?+l?成されるエレメントの組は、信
号C5が高いときに差動増幅器をオフにスイッチするト
ランジスタT2によって制御される差動増幅器として作
用する。ROMが第1のトランジスタの!1(arの導
通抵抗率を示し、I、がそのコレクタ電流を示すなら、
VcE−R02・I、なので、v、= vCEは前記コ
レクタ電流ICの線形関数であり、IC3すなわち前記
第3のトランジスタT、のコレクタ電流もコレクタ電流
ICの線形関数である。
第2のトランジスタか制御信号CRによってオンにスイ
ッチされ、スイッチング15号Cが不活性になると、第
1のトランジスタT、はオフにスイッチし、電流源Sは
トランジスタT2を介して接地に接続され、第3のトラ
ンジスタT、がオフにスイッチするのを引き起こす。
ッチされ、スイッチング15号Cが不活性になると、第
1のトランジスタT、はオフにスイッチし、電流源Sは
トランジスタT2を介して接地に接続され、第3のトラ
ンジスタT、がオフにスイッチするのを引き起こす。
第3図で示されるように、スイッチング信号Cと制御信
号C11はしたがってコレクタ電流■。とIC3の波形
を抽出するのを可能にする。
号C11はしたがってコレクタ電流■。とIC3の波形
を抽出するのを可能にする。
第1の電源トランジスタT1のスイッチング時間に従っ
て、信号C2の立下がり端縁はスイッチング信号Cの前
縁に関して時間Taによって遅延されなければならず、
したがって第3のトランジスタT3は第1のトランジス
タT、がオンにスイッチされてからオフにスイッチされ
る。
て、信号C2の立下がり端縁はスイッチング信号Cの前
縁に関して時間Taによって遅延されなければならず、
したがって第3のトランジスタT3は第1のトランジス
タT、がオンにスイッチされてからオフにスイッチされ
る。
第1図で示される抵抗器R8の電力消散と本発明の抵抗
器Rによる電力消散を比較する簡単な概算計算は、この
発明がその狙いを達成することを示す。
器Rによる電力消散を比較する簡単な概算計算は、この
発明がその狙いを達成することを示す。
第1図を参照して、導通状態のパワートランジスタT、
が1Ωの等価の抵抗を有するなら、抵抗器R5は1Ωの
値を何し、コレクタ電流ICはIAであり、R8によっ
て消散される電力はIWであり、T、によって消散され
る電力もI Wである。
が1Ωの等価の抵抗を有するなら、抵抗器R5は1Ωの
値を何し、コレクタ電流ICはIAであり、R8によっ
て消散される電力はIWであり、T、によって消散され
る電力もI Wである。
本発明および第2図を参照し、抵抗器RがIKΩの値を
有するなら、そして第1のトランジスタT1がT、のし
のと類似した特性を有することを仮定すると、VeE”
Vllなので、結果的にIc、は1 mAである。
有するなら、そして第1のトランジスタT1がT、のし
のと類似した特性を有することを仮定すると、VeE”
Vllなので、結果的にIc、は1 mAである。
VSSは1.OVのオーダであるかもしれないので、第
3のトランジスタT、の電力消散は約10 V x
1 mA=10 niWである。第3のトラン
ジスタT、に供給する電流源Sによって送られ’+?1
[EIrは10 IAのオーダにあり、信号C6を供給
するNANDゲートも数mWの範囲の消費を有する。電
力消費概算のすべてはほぼ実際的な値に対応する。
3のトランジスタT、の電力消散は約10 V x
1 mA=10 niWである。第3のトラン
ジスタT、に供給する電流源Sによって送られ’+?1
[EIrは10 IAのオーダにあり、信号C6を供給
するNANDゲートも数mWの範囲の消費を有する。電
力消費概算のすべてはほぼ実際的な値に対応する。
上記の値で、第2図の回路の電力消費は10mWの範囲
にあり、したがってブロック1のものよりもはるかに小
さく、他方R5とRを横切る信号の動的エクスカーショ
ンは同一である。
にあり、したがってブロック1のものよりもはるかに小
さく、他方R5とRを横切る信号の動的エクスカーショ
ンは同一である。
既知の技術に関して使用されるコンポーネントの数の増
加は電力の節約によって完全に補償される。
加は電力の節約によって完全に補償される。
このように着想されるこの発明は多数の変更および修正
を受けることができ、すべてはこの発明の概念の範囲内
にある。特に、バイポーラ技術を使った特定の実施例が
示されているが、MO3技術の実現も可能であることは
注目するべきである。
を受けることができ、すべてはこの発明の概念の範囲内
にある。特に、バイポーラ技術を使った特定の実施例が
示されているが、MO3技術の実現も可能であることは
注目するべきである。
トランジスタは等価のスイッチング手段によってさらに
置換することができる。
置換することができる。
さらに、第2図の電流検知回路はT1のような制御され
たトランジスタを含むいかなる素子にも適応することが
でき、そのコレクタ電流は高いダイナミクスおよび低い
消散で制御されるべきであり、第1図で示される調整さ
れた電源に制限されない。
たトランジスタを含むいかなる素子にも適応することが
でき、そのコレクタ電流は高いダイナミクスおよび低い
消散で制御されるべきであり、第1図で示される調整さ
れた電源に制限されない。
参照記号が後ろに付いているクレームに述べられている
技術的特徴において、これらの参照記号は請求項の明瞭
さを増大させるためにのみ含まれており、したがってこ
のような参照記号は、−例としてこのような参照記号に
よって識別される各エレメントの範囲に制限的影響を有
するものではない。
技術的特徴において、これらの参照記号は請求項の明瞭
さを増大させるためにのみ含まれており、したがってこ
のような参照記号は、−例としてこのような参照記号に
よって識別される各エレメントの範囲に制限的影響を有
するものではない。
第1図はスイッチングトランジスタと検知抵抗器を含む
先行技術の、2!11整された電源のブロック図である
。 第2図は第1図のスイッチングトランジスタと検知抵抗
器を置換するこの発明に従ったスイッチング回路の一般
的図である。 第3図は第2図のスイッチング回路によって発生された
いくつかの電気的信号の波形図である。 第4図は第2図の回路に送られる制御信号C8を発生す
る反転および遅延ブロックの実施例の図である。 第5図は信号CとCRのタイミング図である。 図においてEAはエラー増幅器、voは調整された電圧
、ESはエラー信号、VREF は基準電圧、CPは比
較器、RAは鋸歯状信号、T、はスイッチングトランジ
スタ、R8は検知抵抗器、Cはスイッチング信号、C5
は制御信号、Vccは第2の電源電圧線、VSSは第1
の電源電圧線、!0はコレクタ電流、Z、はインピーダ
ンス、Dはダイオード、T1は第1のトランジスタ、T
2は第2のトランジスタ、T、は第3のトランジスタ、
V[lEはベース・エミッタ電圧降下、4は遅延手段、
5はNANDゲート、T、:1は遅延時間である。
先行技術の、2!11整された電源のブロック図である
。 第2図は第1図のスイッチングトランジスタと検知抵抗
器を置換するこの発明に従ったスイッチング回路の一般
的図である。 第3図は第2図のスイッチング回路によって発生された
いくつかの電気的信号の波形図である。 第4図は第2図の回路に送られる制御信号C8を発生す
る反転および遅延ブロックの実施例の図である。 第5図は信号CとCRのタイミング図である。 図においてEAはエラー増幅器、voは調整された電圧
、ESはエラー信号、VREF は基準電圧、CPは比
較器、RAは鋸歯状信号、T、はスイッチングトランジ
スタ、R8は検知抵抗器、Cはスイッチング信号、C5
は制御信号、Vccは第2の電源電圧線、VSSは第1
の電源電圧線、!0はコレクタ電流、Z、はインピーダ
ンス、Dはダイオード、T1は第1のトランジスタ、T
2は第2のトランジスタ、T、は第3のトランジスタ、
V[lEはベース・エミッタ電圧降下、4は遅延手段、
5はNANDゲート、T、:1は遅延時間である。
Claims (9)
- (1)トランジスタ電流波形を検知するための回路であ
って、第1の基準電位線(V_C_C)と第2の基準電
位線(G)の間に接続されるコレクタおよびエミッタ端
子と、スイッチング信号(C)を受取るベース端子とを
有するスイッチングトランジスタ(T_1)を含み、 前記スイッチングトランジスタの前記コレクタおよびエ
ミッタ端子に入力が接続される変換する差動増幅器回路
(T_3、D)において、前記スイッチングトランジス
タ(T_1)のエミッタ、コレクタ電圧(V_C_E)
に比例する変換する電圧(V_R)を発生し、前記変換
する差動増幅器回路の出力と前記第2の基準電位線(G
)の間に配置される検知抵抗器(R)に送られ、前記ス
イッチングトランジスタのコレクタ電流(I_C)に比
例する検知電流(I_C_3)を発生することを特徴と
する、回路。 - (2)前記変換する差動増幅器回路はコレクタ端子が第
3の基準電位線(V_S_S)に接続され、エミッタ端
子は前記検知抵抗器(R)に接続され、ベース端子はス
イッチエレメント(T_2)に接続される変換するトラ
ンジスタ(T_3)を含み、前記変換する差動増幅器回
路は前記変換するトランジスタの前記ベースターミナル
と前記スイッチングトランジスタ(T_1)の前記コレ
クタ端子の間に接続されるダイオード(D)をさらに含
むことを特徴とする、請求項1に記載の回路。 - (3)前記スイッチエレメントはコレクタ端子が前記変
換するトランジスタ(T_1)の前記ベース端子に接続
され、エミッタ端子は前記第2の基準電位線(G)に接
続され、ベース端子は前記スイッチング信号(R)と反
対の制御信号(C_R)を受取る制御トランジスタ(T
_2)であることを特徴とする、請求項2に記載の回路
。 - (4)前記制御信号(C_R)は前記スイッチング信号
(C)の前縁に関して遅延される立下がり端縁を有 することを特徴とする、請求項3に記 載の回路。 - (5)遅延手段(4)が前記スイッチング信号(C)を
受取り遅延信号(T_a)を発生させ、NANDゲート
(5)が前記スイッチング信号を受取る第1の入力を有
し、第2の入力が前記遅延信号を受取り出力が前記制御
信号(C_R)を発生させることを特徴とする、請求項
3に記載の回路。 - (6)前記遅延手段(4)は前記スイッチングトランジ
スタ(T_1)の反応時間に対応する遅延時間(T_a
)を規定することを特徴とする、請求項5に記載の回路
。 - (7)前記第3の基準電位線(V_S_S)と前記変換
するトランジスタ(T_3)の前記ベース端子の間に接
続される電流源(S)を特徴とする、請求項2に記載の
回路。 - (8)前記スイッチングトランジスタ(T_1)はパワ
ートランジスタであることを特徴とする、請求項1に記
載の回路。 - (9)前記第2の基準電位線(G)は接地であることを
特徴とする、請求項1に記載の回路。
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