| 【発明の名称】 |
過電流保護装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】深澤 秀木
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| 【目的】 |
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| 【構成】 |
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【特許請求の範囲】
【請求項１】 発光素子を定電流駆動する駆動手段と、上記発光素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出部の検出結果に基づき上記発光素子に流れる電流を制限する電流制限手段とを備え、上記電流制限手段では、上記電流検出手段の検出結果に基づいて上記発光素子に流れる電流が所定の値を越えたか否かを判別する判別動作を行うと共に、この判別動作の温度特性による変動を補償するものとし、上記発光素子に流れる電流が上記所定の値を越えたことが判別された時には、上記発光素子に流れる電流を上記所定の値よりも小さい電流値に制限することを特徴とする過電流保護装置。
【請求項２】 上記電流制御手段では、上記発光素子に流れる電流の制限が行われた後、上記発光素子に流れる電流が所定の値を越えていないことが判別された時には、上記発光素子に流れる電流の制限を停止することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護装置。
【請求項３】 上記電流制限手段は記憶回路を備え、上記電流検出手段では、上記発光素子に流れる電流が上記所定の値を越えたことが判別された時には、この判別結果を上記記憶回路に記憶するものとし、この記憶回路に記憶された判別結果に基づいて上記発光素子に流れる電流を制限することを特徴とする請求項１に記載の過電流保護装置。
【請求項４】 上記電流検出手段は抵抗器で構成されると共に、上記電流制御手段は増幅器を有し、上記抵抗器の端子間には、上記発光素子に流れる電流に基づく電圧を発生させると共に、上記発光素子に流れる電流が所定の値を越えたときには、上記抵抗器の端子間に発生される電圧をトランジスタが導通状態とされるべース−エミッタ電圧よりも小さい電圧とし、上記電流制御手段では、上記抵抗器の端子間に発生される電圧を上記増幅器で増幅して、上記発光素子に流れる電流が上記所定の値を越えたか否かを判別することを特徴とする請求項２記載の過電流保護装置。
【請求項５】 上記電流検出手段は抵抗器で構成されると共に、上記電流制御手段は増幅器を有し、上記抵抗器の端子間には、上記発光素子に流れる電流に基づく電圧を発生させると共に、上記発光素子に流れる電流が所定の値を越えたときには、上記抵抗器の端子間に発生される電圧をトランジスタが導通状態とされるべース−エミッタ電圧よりも小さい電圧とし、上記電流制御手段では、上記抵抗器の端子間に発生される電圧を上記増幅器で増幅して、上記発光素子に流れる電流が上記所定の値を越えたか否かを判別することを特徴とする請求項３記載の過電流保護装置。
【請求項６】 上記発光素子と上記駆動手段を複数備え、上記電流検出手段では、上記複数の駆動手段から上記複数の発光素子に流れる合計の電流を検出することを特徴とする請求項１記載の過電流保護装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過電流保護装置に関する。詳しくは、発光素子を定電流駆動して、発光素子に流れる電流を電流検出手段で検出し、電流検出手段の検出結果に基づいて発光素子に流れる電流が所定の値を越えたか否かを判別すると共に、この判別動作の温度特性による変動を補償するものとし、所定の値を越える電流が流れたときには、流れる電流を所定の値よりも小さい電流値に制限することにより、温度の影響を受けることなく過電流保護動作を行うものである。また、電流検出手段の消費電力を少ないものとすると共に、所定の値すなわち故障時において電流制限を開始する電流値である制限電流値を正常時の電流値である正常電流値に近づけて良好な過電流検出感度を得るものである。
【０００２】
【従来の技術】赤外光を用いてデジタルデータを空間伝送する技術は、テレビやビデオのリモコン装置や電子手帳の光通信リンク、コンピュータ機器における光データ通信などで広く利用されている。また、赤外光を用いてアナログの音声信号、映像信号を空間伝送する技術は、コードレスヘッドホンやコードレスＡＶ伝送装置などで広く利用されている。
【０００３】これらの赤外光を用いた光空間伝送装置における送信機の発光部には、コスト面および安全面からインコヒーレントな光を発光する赤外発光ダイオードが通常用いられる。
【０００４】また、一般にデジタルデータ伝送では、例えば伝送するデータ信号に応じて赤外発光ダイオードをオン／オフさせたり、あるいは副搬送波による変調を行った上で赤外発光ダイオードをオン／オフさせてデータ伝送が行われる。アナログ信号伝送では副搬送波を信号で周波数変調し、さらに直流バイアスを加えて赤外発光ダイオードに変調電流が供給される。この変調電流によって赤外発光ダイオードが駆動されることによりアナログ信号の伝送が行われる。この場合、複数の周波数の異なる副搬送波を用いることにより、音声の右チャネルと左チャネル、映像信号といった異なる信号を周波数多重して同時に伝送することも可能とされる。
【０００５】このような光空間伝送装置において、伝送距離を伸ばすためには、送信機の赤外発光ダイオードから出力される赤外光が人体の目に影響のない光放射パワーの範囲とされると共に、赤外発光ダイオードに流れる電流は最大定格を越えることなく可能な限り大きいものとされる。
【０００６】然るに、何らかの原因で赤外発光ダイオードの定電流駆動装置が故障して流れる電流が増加した場合、光放射パワーは増大し、また赤外発光ダイオードに流れる電流が最大定格を越えて赤外発光ダイオードが破壊する恐れがある。これを解決するため、赤外発光ダイオードに流れる電流を制限する方法が提案されている。
【０００７】例えば特開昭５９−２０５８２０公報「定電流駆動回路」の如く、発光素子に定電流駆動装置としてのＭＯＳＦＥＴと電流制限用の抵抗器を直列に接続することにより、ＭＯＳＦＥＴのドレイン、ソース間が短絡した時に電流を抵抗器により制限する方法や、特開平３‐１７５７７８公報「発光素子駆動装置」の如く、発光素子と定電流駆動装置との間に発光素子の最大耐電流値以内に電流を制限する電流制限装置を設け、定電流駆動装置が故障した場合にも発光素子および定電流駆動装置に過電流が流れることを防止する方法等が用いられている。
【０００８】また、特開平５‐２９９７３９公報「発光素子の保護回路」の如く、電流検出用抵抗器の両端に生ずる電圧でホトカプラの発光素子を点灯させて過電流保護装置の動作を行うものや、特開平７−２２１３７７公報「発光素子駆動回路」の如く、電流供給手段と発光素子との間に電流制限手段を設置し、電流制限手段を構成する電流検出用抵抗器を回路に直列に挿入して通過電流により生ずる電圧ドロップによりトランジスタのベース−エミッタ間が導通することで、突入電流を含む異常電流を検出すると共に制限して発光素子を破壊から防ぐ方法等も用いられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭５９−２０５８２０公報「定電流駆動回路」では、正常時の電流値に対して短絡時の電流値の増分割合は、正常時におけるＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間電圧を抵抗器の両端の電圧で割った値であるため、その値を小さく抑えたい場合は正常時に多くの無駄な電力を抵抗器で消費させなければならい。
【００１０】また、特開平３‐１７５７７８公報「発光素子駆動装置」や特開平７−２２１３７７公報「発光素子駆動回路」の如く、電流検出用抵抗器を回路に直列に挿入して通過電流により生ずる電圧ドロップによりトランジスタのベース−エミッタ間が導通することで過電流を制限しているため、故障時において電流制限を開始する電流値である制限電流値と正常時の電流値である正常電流値の比を１に近付けようとすると、正常電流時の電流検出用抵抗器の両端に生じる電圧がべース−エミッタ間の導通電圧である約０．６５Ｖに接近し、正常時に無駄な電力を抵抗器で消費することになる。また、トランジスタのベース−エミッタ間電圧は温度特性を持ち、高温で小さくなるので、低温から高温までの範囲で誤動作を防止するために制限電流値と正常電流値の比を１に近付けることが困難である。
【００１１】さらに、特開平５‐２９９７３９公報「発光素子の保護回路」では、通過電流による電圧ドロップは一層大きく、正常時の無駄な電力の消費は一層顕著となる。
【００１２】このように、発光素子に対する従来の過電流保護では、制限電流値と正常電流値の比が大きく、電流検出部分での消費電力も大きいものとされていた。
【００１３】しかしながら、光空間伝送装置の送信機は携帯可能なように電池で駆動される場合が多く、動作可能時間を長時間とするために消費電力が少ないことが望ましい。また、伝送距離を伸ばすために、赤外発光ダイオードから出力される赤外光が人体の目に影響のない光放射パワーの範囲であると共に流れる電流が最大定格を越えることなく可能な限り大きいものとすると、電流値が正常電流値よりも増加したときに、直ちに電流を制限できるように過電流検出感度を高めることが必要とされる。すなわち、制限電流値を正常電流値に近づけて制限電流値と正常電流値の比が１に近いことが必要とされる。
【００１４】そこで、この発明では、温度による過電流検出動作の特性の変動を補償すると共に制限電流値と正常電流値の比を１に近い値とすることで、温度に影響されず良好な過電流検出感度を有すると共に消費電力の少ない過電流保護装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る過電流保護装置は、発光素子を定電流駆動する駆動手段と、発光素子に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出部の検出結果に基づき発光素子に流れる電流を制限する電流制限手段とを備え、電流制限手段では、電流検出手段の検出結果に基づいて発光素子に流れる電流が所定の値を越えたか否かを判別する判別動作を行うと共に、この判別動作の温度特性による変動を補償するものとし、発光素子に流れる電流が所定の値を越えたことが判別された時には、発光素子に流れる電流を所定の値よりも小さい電流値に制限するものである。
【００１６】また、電流制御手段では、発光素子に流れる電流の制限が行われた後、発光素子に流れる電流が所定の値を越えていないことが判別された時には、発光素子に流れる電流の制限を停止するものである。
【００１７】また、電流制限手段は記憶回路を備え、電流検出手段では、発光素子に流れる電流が所定の値を越えたことが判別された時には、この判別結果を記憶回路に記憶するものとし、この記憶回路に記憶された判別結果に基づいて発光素子に流れる電流を制限するものである。
【００１８】さらに、電流検出手段は抵抗器で構成されると共に、電流制御手段は増幅器を有し、抵抗器の端子間には、発光素子に流れる電流に基づく電圧を発生させると共に、発光素子に流れる電流が所定の値を越えたときには、抵抗器の端子間に発生される電圧をトランジスタが導通状態とされるべース−エミッタ電圧よりも小さい電圧とし、電流制御手段では抵抗器の端子間に発生される電圧を増幅器で増幅して、発光素子に流れる電流が所定の値を越えたか否かを判別するものである。
【００１９】この発明においては、駆動手段で発光素子が定電流駆動されて、発光素子に流れる電流が電流検出手段で検出される。この電流検出手段での検出結果に基づき流れる電流が所定の値を越えたか否かが電流制限手段で判別される。また判別動作の温度特性による変動が補償されて、所定の値を越える電流が流れたときには、流れる電流を所定の値よりも小さい電流値に制限される。また、電流制限手段では電流検出手段での検出結果を増幅して電流が所定の値を越えたか否かが判別されるので、故障時において電流制限を開始する電流値である制限電流値を正常時の電流値である正常電流値に近づけることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る過電流保護装置について、図を用いて詳細に説明する。
【００２１】図１はアナログの映像信号および音声信号を伝送する光空間アナログ伝送装置である。
【００２２】光空間アナログ伝送装置の送信機１０において、映像入力端子１１に入力された映像信号ＶINは、シンクチップクランプ部１２でシンクチップの直流電位が一定値にクランプされる。このシンクチップクランプ部１２でクランプ処理された映像信号ＶINは、ＦＭモジュレータ部１３によって、例えばシンクチップが１１．５ＭＨｚ、１００％白レベルが１３．５ＭＨｚのＦＭ信号に変調されて映像ＦＭ信号ＶTMとされる。ＦＭモジュレータ部１３で生成された映像ＦＭ信号ＶTMは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４で必要な帯域の信号が取り出されて、混合器１５に入力される。
【００２３】音声入力端子１６に入力された音声信号ＡINは、自動レベル調整器１７で信号レベルが調整される。この信号レベルが調整された音声信号ＡINは、ＦＭモジュレータ部１８で例えば中心周波数２．３ＭＨｚのＦＭ信号に変調されて音声ＦＭ信号ＡTMとされる。ＦＭモジュレータ部１８で生成された音声ＦＭ信号ＡTMは、バンドパスフィルタ１９で必要な帯域の信号が取り出されて混合器１５に入力される。
【００２４】混合器１５では、バンドパスフィルタ１４を介して供給された映像ＦＭ信号ＶTMとバンドパスフィルタ１９を介して供給された音声ＦＭ信号ＡTMが混合されて駆動制御信号ＤＲが生成される。この駆動制御信号ＤＲは駆動手段である定電流駆動装置２０に供給される。定電流駆動装置２０には発光素子部２１が接続されており、発光素子部２１には過電流保護装置７０を介して電源供給部２２から電源が供給される。この定電流駆動装置２０によって、発光素子部２１が混合器１５から供給された駆動制御信号ＤＲと、定電流駆動装置２０で加えられる直流バイアスに基づいて駆動されて、発光素子部２１から赤外線信号ＩＲＳが放射される。
【００２５】一方、受信機３０では赤外線信号ＩＲＳを受光素子３１で受けて、光電変換により受信信号ＲＳが生成される。この受信信号ＲＳは、プリアンプ３２で増幅されバンドパスフィルタ３３，３４に供給される。バンドパスフィルタ３３では、受信信号ＲＳから映像ＦＭ信号ＶRMが取り出される。映像ＦＭ信号ＶRMはリミッタアンプ３５で増幅されると共にリミッタ動作されて、さらにデモジュレータ部３６で復調されて、映像出力信号ＶOUTとして映像出力端子３７から出力される。
【００２６】バンドパスフィルタ３４では、受信信号ＲＳから音声ＦＭ信号ＡRMが取り出される。音声ＦＭ信号ＡRMもリミッタアンプ３８で増幅されると共にリミッタ動作されて、さらにデモジュレータ部３９で復調されて、音声出力信号ＡOUTとして音声出力端子４０から出力される。
【００２７】また、図２は赤外線通信の相互接続性を向上するために設けられた米国の標準化団体ｌｒＤＡで定めたｌｒＤＡ−１規格に準拠した光空間データ伝送装置である。
【００２８】図２において、光空間データ伝送装置の送信側情報端末機器である送信装置５０のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）５１から出力されたパラレルデータＤＴは、ユニバーサル・アシンクロナス・レシーバ／トランスミッタと呼ばれるパラレル−シリアル変換器（以下「ＵＡＲＴ」という）５２で非同期のシリアルデータＤＳTとされてモジュレータ部５３に供給される。
【００２９】モジュレータ部５３では、例えばデータが「０」の時はパルス幅が（３／１６）ビット周期の正パルス、「１」の時はパルスの発生を停止して変調信号ＤＭTが生成される。
【００３０】モジュレータ部５３で生成された変調信号ＤＭTは、ドライブ回路５４に供給される。ドライブ回路５４には発光素子５５が接続されており、発光素子５５には過電流保護装置７０を介して電源供給部５６から電源が供給される。このドライブ回路５４によって、発光素子５５がモジュレータ部５３から供給された変調信号ＤＭTに基づいて駆動されることにより、発光素子５５から赤外線信号ＩＲＴが放射される。
【００３１】一方、受信側情報端末機器である受信装置６０においては、赤外線信号ＩＲＴを受光素子６１で受けて、光電変換により受信信号ＲＤが生成される。この受信信号ＲＤはプリアンプ６２で増幅されてバンドパスフィルタ６３に供給される。バンドパスフィルタ６３では受信信号ＲＤから変調信号ＤＭRが取り出されて、アンプ６４を介してデモジュレータ部６５に供給される。デモジュレータ部６５では、供給された変調信号ＤＭRのパルスのエッジ検出を行い、変調信号ＤＭRが復調されてシリアルデータＤＳRとされる。例えば、パルス幅が（３／１６）ビット周期の正パルスである時にはシリアルデータＤＳRの信号レベルは「０」、パルス無しの時は「１」される。このシリアルデータＤＳRは、ＵＡＲＴ６６でパラレルデータＤＴRに変換されてマイコン６７に供給される。
【００３２】図３は図２におけるモジュレータ部５３の入力であるシリアルデータＤＳTと変調信号ＤＭTの関係を示している。図３Ａに示すシリアルデータＤＳTは、例えばスタートビットが「０」、ストップビットが「１」、１ワードのデータのビット長が８ビットとされ、合計１０ビットでＵＡＲＴフレームが構成される。この各ビットに対応して図３Ｂに示すようにパルスが形成され、変調信号ＤＭTのＩＲフレームが形成される。すなわち、ＵＡＲＴフレームのビットが「０」の時は、パルス幅が（３／１６）ビット周期の正パルスが生成される。また、ビットが「１」の時はパルスの発生が停止されて変調信号ＤＭTが生成される。
【００３３】図４は図１に示す光空間アナログ伝送装置の過電流保護装置７０の構成を示した図である。なお、図４においては、定電流駆動装置２０と発光素子部２１の構成も示している。
【００３４】図４に示す過電流保護装置７０の電源端子７０１には、ＰＮＰ形トランジスタ７０２のエミッタと抵抗器７０３およびＮＰＮ形トランジスタ７０７のコレクタに接続される。トランジスタ７０２のコレクタは発光素子部２１に流れる電流を検出するための電流検出用抵抗器７０４を介して発光素子部２１の例えば赤外発光ダイオード２１ａのアノードに接続される。トランジスタ７０２のベースは、ＮＰＮ形トランジスタ７０８のコレクタに接続される。
【００３５】なお、発光素子部２１は、例えば４つの赤外発光ダイオード２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが直列に接続されているものとする。
【００３６】トランジスタ７０７，７０８のエミッタは互いに接続されて、抵抗器７０９を介して接地される。トランジスタ７０７のベースは抵抗器７０５を介してトランジスタ７０２のコレクタに接続されると共に、抵抗器７０６を介して接地される。トランジスタ７０８のベースは、発光素子部２１と接続されている電流検出用抵抗器７０４の端子（以下「接続点ＰＡ」という）に接続される。このトランジスタ７０７、７０８を用いて差動増幅器が構成される。
【００３７】また、接続点ＰＡにはコンデンサ７１０の一方の端子が接続され、コンデンサ７１０の他方の端子は接地される。
【００３８】定電流駆動装置２０の電源端子２０１は、ＮＰＮ形トランジスタ２０２のコレクタに接続される。トランジスタ２０２のコレクタとベース間には抵抗器２０３が接続される。また、トランジスタ２０２のベースには抵抗器２０４の一方の端子が接続されており、抵抗器２０４の他方の端子はダイオード２０６のアノードに接続される。ダイオード２０６のカソードはダイオード２０７のアノードに接続され、ダイオード２０７のカソードは接地される。このため、抵抗器２０３，２０４およびダイオード２０６，２０７によってトランジスタ２０２のベースにバイアスが印加される。さらに、トランジスタ２０２のベースは、コンデンサ２０４を介して混合器１５に接続されて、混合器１５から駆動制御信号ＤＲが供給される。
【００３９】トランジスタ２０２のエミッタは、ＮＰＮ形トランジスタ２０９のベースに接続されると共に、抵抗器２０８を介して接地される。トランジスタ２０９のコレクタは発光素子部２１の赤外発光ダイオード２１ｄのカソードに接続されると共に、エミッタは抵抗器２１０を介して接地される。
【００４０】次に過電流保護装置７０の動作について説明する。例えば過電流保護装置７０の電源供給端子７０１に９ボルトの電圧を印加し、定電流駆動装置２０の電源端子２０１に５ボルトを印加すると、抵抗器２０３，２０４とダイオード２０６，２０７からなるバイアス回路によりエミッタホロワとしてのトランジスタ２０２を通してトランジスタ２０９のエミッタが所定の直流電圧となり、抵抗器２１０によって定まる直流電流がトランジスタ２０９のエミッタ電流となる。トランジスタ２０９は非飽和動作状態であるから、エミッタ電流とコレクタ電流は略同じ大きさであり、このコレクタ電流が発光素子部２１の赤外発光ダイオード２１ａ〜２１ｄを流れる直流電流となる。
【００４１】接続点ＰＡの電圧は、正常動作時の直流電流に基づき電流検出用抵抗器７０４で発生する電圧降下によって、トランジスタ７０２のコレクタの電圧（以下「接続点ＰＢの電圧」とする）に比べて低いものとなる。ここで、トランジスタ７０７,７０８で構成される差動増幅器では、接続点ＰＡの電圧と接続点ＰＢの電圧を抵抗器７０５と抵抗器７０６で分圧した電圧が比較されるので、トランジスタ７０７のベースの電圧は接続点ＰＡの電圧よりも低い電圧とされる。このため、トランジスタ７０８はオン状態とされて電流が流れ、トランジスタ７０７はオフ状態されて電流が流れない。このトランジスタ７０８に流れる電流により、抵抗器７０３の端子間にはトランジスタ７０２をオン状態とするのに充分な電圧が生じるので、トランジスタ７０２にべース電流が流れてオン状態となって飽和動作とされる。
【００４２】このとき、過電流保護装置７０は非動作状態であり、過電流保護装置７０の電源端子７０１に印加された電圧はトランジスタ７０２のエミッタ−コレクタ間飽和電圧分だけ電圧が降下されると共に、電流検出用抵抗器７０４によって電圧降下されて赤外発光ダイオード２１ａのアノードに供給される。
【００４３】ここで、トランジスタ２０２のベースに混合器１５から駆動制御信号ＤＲが入力されると、トランジスタ２０２，２０９が駆動制御信号ＤＲに基づいて駆動されることにより発光素子部２１に流れる電流は時間的に変化される。しかし、この電流の変化分は、コンデンサ７１０から供給されるので、電流検出用抵抗器７０４を流れる平均直流電流は変化せず、過電流保護装置７０での電流制限動作が行われることはない。
【００４４】次に、例えばトランジスタ２０９のコレクタ−エミッタ間の短絡等が生じて発光素子部２１に流れる電流が増加すると、電流検出用抵抗器７０４の電圧降下が大きくなる。ここで、流れる電流が制限電流値に達して接続点ＰＡの電圧が低下し、差動増幅器のトランジスタ７０７に電流が流れ始めると、トランジスタ７０８の電流が減少されて、トランジスタ７０２に流れていたべース電流が減少される。このため、トランジスタ７０２は非飽和動作状態となり、エミッタ−コレクタ間の電圧降下が大きくなって、接続点ＰＢの電圧が低下することになる。さらに、差動増幅器が動作状態であることから、トランジスタ７０７とトランジスタ７０８の両ベース電圧差は微小な範囲に保たれるように電流制限が働く。ここで、制限電流値はトランジスタ７０７のベース電圧、すなわち抵抗器７０５の抵抗値と抵抗器７０６の抵抗値の比でもって設定されるので、抵抗器７０５と抵抗器７０６によって制限電流値と正常電流値の比を１に近づけることができる。
【００４５】トランジスタ７０７のべースの電圧降下は、接続点ＰＢの電圧低下を抵抗器７０５，７０６で分圧した大きさになるので、接続点ＰＡの電圧も分圧した電圧とほぼ同じとなるように電流検出用抵抗器７０４の電圧降下が小さくされる。つまり、電流制限が働くと制限電流値が小さくなるので発光素子部２１の赤外発光ダイオード２１ａ〜２１ｄに流れる電流も小さくされる。すなわち、より多くの電流が流れるような重い負荷になるに従い、流れる電流が小さくなるように電流制限動作が行われる。
【００４６】また、差動増幅器で接続点ＰＡと接続点ＰＢの電圧を比較、増幅しているから、トランジスタのべース、エミッタ間電圧の温度特性の影響を受けないと同時に、電流検出用抵抗器７０４の電圧降下を小さく設定しても過電流の検出、保護動作が可能であり、電流検出用抵抗器７０４の電圧降下とトランジスタ７０２のエミッタ−コレクタ間飽和電圧を合わせても、トランジスタ７０２のべース−エミッタ間を導通させるのに必要な約０．６５Ｖ以下の電圧とすることが可能である。
【００４７】従って、赤外発光ダイオードから出力される赤外光が人体の目に影響のない光放射パワーの範囲であると共に流れる電流が最大定格を越えることなく可能な限り大きいものとしても、制限電流値が正常電流値よりも小さいものとされるので、赤外光が所望の光放射パワーの範囲を越えて大きくされることを防止できる。また、トランジスタの温度特性の影響を受けることなく安定した電流制限動作を行うことができる。さらに、電流検出用抵抗器７０４の電圧降下を小さく設定しても過電流の検出や保護動作が可能であるので、電流検出部分の消費電力を減少させて、長時間の電池動作を行うことができる。
【００４８】また、過電流保護装置は、図５に示す構成としてもよい。なお、図５において図１と対応する部分については同一符号を付している。
【００４９】図５に示す過電流保護装置７０ａの電源端子７０１には、電流検出用抵抗器７０４を介してＰＮＰ形トランジスタ７１３，７１６，７１８のエミッタが接続される。また抵抗器７１１を介してＰＮＰ形トランジスタ７１２のエミッタが接続される。
【００５０】トランジスタ７１２，７１３のベースは互いに接続されると共に、トランジスタ７１２，７１３のベースはトランジスタ７１２のコレクタに接続される。また、トランジスタ７１２のコレクタは抵抗器７１４を介して接地される。このトランジスタ７１２，７１３を用いてカレントミラー回路が構成される。
【００５１】トランジスタ７１３のコレクタは、トランジスタ７１８のベースに接続されると共に、抵抗器７１５を介してＮＰＮ形トランジスタ７２２のコレクタに接続される。さらに、抵抗器７１５，７２１を介してＮＰＮ形トランジスタ７２５のベースに接続される。このトランジスタ７２２のベースはコンデンサ７２３を介して接地される。またトランジスタ７２２，７２５のエミッタも接地される。
【００５２】トランジスタ７１８のコレクタは抵抗器７１９を介してトランジスタ７２２のベースに接続されると共に抵抗器７２４を介してトランジスタ７２５のコレクタに接続される。このトランジスタ７２２，７２５を用いて記憶回路であるフリップフロップ回路が構成される。
【００５３】トランジスタ７１６のエミッタ−ベース間には抵抗器７１７が接続される。トランジスタ７１６のベースは、抵抗器７２０を介してトランジスタ７２５のコレクタに接続される。またトランジスタ７１６のコレクタと接地間にはコンデンサ７１０が接続される。なお、トランジスタ７１６のコレクタとコンデンサ７１０の接続点は接続点ＰＡとする。
【００５４】次に過電流保護装置７０ａの動作について説明する。例えば過電流保護装置７０ａの電源投入と同時に電源端子７０１に電源、例えば９ボルトが印加されると、トランジスタ７２２，７２５で構成されるフリッププロップは、コンデンサ７２３の電圧の初期値が接地レベルであるため、トランジスタ７２２がオフ状態、トランジスタ７２５がオン状態とされる。トランジスタ７２５がオン状態であるからトランジスタ７１６にはベース電流が流れてオン状態とされる。このトランジスタ７１６がオン状態とされることにより、過電流保護装置７０ａの電源端子７０１に印加された電圧が、トランジスタ７１６のエミッタ−コレクタ間飽和電圧分だけ降下されて発光素子部２１に供給される。
【００５５】ここで、発光素子部２１に電圧が印加されて、流れる電流が正常値であるときに電流検出用抵抗器７０４で生じる電圧降下は、抵抗器７１１による電圧降下に比べて小さいものとされて、トランジスタ７１２とトランジスタ７１３からなる検出電流値の温度補償を兼ねたカレントミラー回路のトランジスタ７１３はオン状態、かつ飽和動作状態とされる。従って、トランジスタ７１８はオフ状態とされて、トランジスタ７２２，７２５を用いて構成されるフリップフロップは初期状態が保持される。
【００５６】次に発光素子部２１に流れる電流が増加して制限電流値に達すると、トランジスタ７１３が飽和動作状態から非飽和動作状態へと変わり、トランジスタ７１３のコレクタ−エミッタ間電圧が増えるのでトランジスタ７１８がオン状態とされる。その結果トランジスタ７２２がオン状態とされると共に、トランジスタ７２５がオフ状態とされてフリップフロップの状態が反転される。このトランジスタ７２５がオフ状態とされると、トランジスタ７１６のベース電流が流れなくなる。従って、トランジスタ７１６はオフ状態とされて発光素子部２１への電流の供給が停止される。
【００５７】その後、電源端子７０１への電源供給が一度停止されて再び電源供給が開始されることによりフリップフロップが初期状態とされるまでは、トランジスタ７１６のオフ状態が保持されて発光素子部２１への電流の供給が停止される。
【００５８】このように、電流検出用抵抗器７０４によって得られる検出電圧は増幅されるので、電流検出用抵抗器７０４の電圧降下を小さく設定しても過電流の検出、保護動作が可能であり、トランジスタ７１６のエミッタ−コレクタ間飽和電圧と電流検出用抵抗器７０４の電圧降下を合わせてもトランジスタを導通させるのに必要な約０．６５Ｖ以下の電圧とすることができる。
【００５９】従って、赤外発光ダイオードから出力される赤外光が人体の目に影響のない光放射パワーの範囲であると共に流れる電流が最大定格を越えることなく可能な限り大きいものとしても、電流検出用抵抗器７０４によって得られる検出電圧が増幅されるので、電流値が正常電流値よりも増加したときに、直ちに電流を制限することができる。さらに、電流検出用抵抗器７０４の電圧降下を小さく設定しても過電流の検出や保護動作が可能であるので、電流検出部分の消費電力を小さくすることが可能となり、電池動作での動作可能時間を長時間とすることができる。
【００６０】なお、上述の実施の形態では、過電流保護装置を光空間アナログ伝送装置に用いる場合について説明したが、光空間データ伝送装置にも過電流保護装置７０，７０ａを用いることができる。
【００６１】さらに、上述の実施の形態では１つの定電流駆動装置を用いるものとし、発光素子部２１は複数の赤外発光ダイオードを直列接続して構成するものとしたが、これらを複数個設けて、それぞれに供給される電流の合計値に基づき過電流を検出を行うものとしても良いことは勿論である。また、発光素子だけでなく他の素子や装置等に流れる電流を、この過電流保護装置で制限することもできる。
【００６２】
【発明の効果】この発明によれば、電流検出手段で発光素子に流れる電流が検出されて、電流制限手段によって電流検出手段の検出結果に基づき発光素子に流れる電流が所定の値を越えたか否か判別されて電流制限動作が行われると共に、判別動作の温度特性による変動が補償される。このため、温度特性の影響を受けることなく安定して電流制限動作を行うことができる。
【００６３】また、電流制限手段では電流検出手段での検出結果を増幅して電流が所定の値を越えたか否かが判別されるので、故障時において電流制限を開始する電流値である制限電流値を正常時の電流値である正常電流値に近づけることが可能となる。このため、良好な過電流検出感度を得ることができ、故障時には直ちに電流制限が行われて、発光素子から出力される赤外光が所望の光放射パワーの範囲を越えて大きくされることを防止できる。また、制限電流値を正常電流値に近づけることにより電流検出手段の消費電力を小さくできるので、電池で駆動される装置に好適である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
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| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）６月７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 邦夫 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平９−３３１０１７ |
| 【公開日】 |
平成９年（１９９７）１２月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−１４６００１ |
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