トランジスタの動きについて

質問

過電流や突入電流防止のため、電源ラインに二つのトランジスタを構成している回路を見ます。
例えば添付の回路になりますが、TR1のベースがONになり、TR2もONになってVoutすると思うのですが、何故TR1のベースがONになるのか理解出来ていません。
R1とR2で分圧していることが考えらるのでしょうか。

しかし、R2がない場合の回路もあります。（R1のみで構成した回路）
その場合の電気の流れ方を知りたいです。

無知ですみませんがよろしくお願いします。

回答No.5

m_and_dmp · ベストアンサー

この回路（R1とR2 がある回路)は電圧調整機能と、リップル低減機能を持つ回路です。突入電流を制限する機能もあります。
この回路の出力電圧はTR1のベース電圧からTR1 とTR2 のベースエミッタ間電圧(それぞれ約0.6V) を引いた値になります。
TR1のベース電圧は直流的には入力電圧をR1とR2で分配した値になりますので、たとえば入力電圧を24V、R1 とR2 の値が等しいとした場合、TR1のベース電圧は12V になりますので、回路の出力電圧は12V から1.2V を引いた、10.8V になります。
TR1 がどうしてオンになるのか検討してみましょう。
TR1 のベース電流は、入力→R1→TR1のベース→TR1のエミッタ→TR2のベース→TR2 のエミッタ→負荷→アースの順路で流れます。
負荷が接続されていない場合は、この順路が開いているのでTR1 にはベース電流は流れません。(TR1 はオフ)負荷を接続すると、接続した瞬間は出力電圧(TR2 のエミッタ電圧) はゼロなので、TR1のベース（電圧はゼロではない）から電圧がゼロのTR2 のエミッタに向かって電流が流れます。(TR1 はオン)
その結果、TR2 のエミッタ電圧が上昇し、負荷に電圧を供給します。しかし、その電圧は、TR1 のベース電圧から1.2V 引いた値を超えることはありません。
電圧調整機能はR1 とR2 によりTR1 のベース電圧を設定していることによるものです。出力電圧は入力電圧をR1 とR2 で按分した値から1.2V 低い値になります。よって、出力電圧は入力電圧に比例して変化し、安定化機能はありません。
突入電流制限機能は、C2 によるものです。この回路入力電圧を与えた瞬間はC2 の両端の電圧はゼロですから、TR 1 のベース電圧がゼロ、よってTR1のベース電流は流れず、TR1 のコレクタ電流もゼロ、したがってTR2 のコレクタ電流もゼロ、入力から流れ込む電流はわずかです。時間の経過とともにR1 を経由してC2 が充電され、徐々にTR1 のベース電流が流れるようになります。

回答No.4

ohkawa3

回答(1)(2)再出
抵抗器がR1だけの場合についても動作電流の「例」を推測してみました。
回答(2)の場合は、トランジスタを「能動領域」で動作させることを想定しましたが、今回は完全にオン状態にする「飽和領域」で動作させることを想定しました。
完全にオン状態にするには、能動領域で動作させるよりも何倍ものベース電流を流します。このような使い方を「オーバードライブ」するというような表現をします。

お礼

ありがとうございます😊

回答No.3

kantaro1985

質問文で「過電流や突入電流防止のため」と書かれていますが、なぜ、そう思われましたか？

この回路で過電流を防ぐ効果はありません。
突入電流は若干下がるかもしれませんが、この回路の目的が突入電流防止のためなのかと言えば、”No”です。

回路の動作は、既に完璧な図解をしてくださっているNo2の回答の通りです。

ここから、さらに負荷電流を増やしていくと、この回路では過電流防止の役目は果たしませんので、トランジスタが焼損するところまで流れてしまいます。

もしこれが試験問題で、「この回路の主な目的は何でしょうか」という問題に「過電流防止」と回答したらバツですね。

既に回答されているように、電圧調整とかリップル抑制を目的とした回路になります。

かなり精度の悪い、簡易定電圧回路と考えることもできます。
定電圧出力の値は、TR2ベース電流がR1,R2に流れる電流に対して無視出来るぐらい小さい場合は、Vin(R2/(R1+R1)-(TR2:Vbe+TR1:Vbe)になります。
実際は、TR2のベース電流は無視できるほど小さくもないので、もう少し計算は複雑になります。

もう少し出力電圧精度を良くする場合は、R2の所をツェナーダイオードに変えたりします。

また、R2が無い回路の場合は、供給電源電圧から、約1V弱程度下がった電圧を、若干リップル抑制しながら出力するような回路になります。
電圧低下の1V弱という値は、およそ(TR2:Vce(sat))+(TR1:Vbe)になります。

回答No.2

ohkawa3

負荷電流を1000mAと仮定し、トランジスタのｈFEに一般的な値を当てはめて、ざっくり電流の流れの例を試算してみましたので参考にしてください。コンデンサは、直流電流に影響を与えないので省いています。

回答No.1

ohkawa3

典型的な電源回路ですね。
回路の主目的は、電圧調整やリップルの低減と思います。
トランジスタの接続法は、ダーリントン接続と言って、直流電流増幅率（ｈFE）を高める典型的な接続方法です。物理的には2個のトランジスタで形成されていますが、ｈFEの極めて高い1個のトランジスタと等価の働きをします。
R1を通してトランジスタのベースに電流が流れ込み、エミッタに向かって流れだします。この際、ｈFE倍に増幅された電流が、コレクタからエミッタに向かって流れるのが動作原理です。

https://ana-dig.com/darlington/

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