JPH04367116A - Short-circuit protecting circuit for output transistor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To completely protect an output transistor against the short-circuit of a load. CONSTITUTION:The collector voltage of an output transistor TR is higher than that of a reference voltage Vr, and the level of the output of a comparator COM is low. Accordingly, an input signal is applied to a photocoupler PHC, and the micro base current flows through a resistance R2 when it is turned on. This micro base current reduces the collector electric potential of the transistor TR when a load 2 is normal, and inverses the output of the comparator COM into high impedance. The input current flows through a resistor R1 and a diode D to turn the output transistor on completely. On the other hand, when the output is short-circuited, the collector voltage of the transistor TR is not reduced further than that of the reference voltage Vr even when the micro base current flows through the transistor TR. Therefore, the output of the comparator COM is kept at a low level as it is and the input current carries continuously the micro base current through the resistance R2 to the TR. Therefore, the TR is not be destructed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】この発明は、例えばリモートＩ／
Ｏターミナル等の出力ユニットに使用されるトランジス
タの短絡保護に関する。[Industrial Application Field] This invention is applicable to remote I/O, for example.
This article relates to short-circuit protection for transistors used in output units such as O terminals.

【０００２】0002

【従来の技術】従来、リモートＩ／Ｏターミナル等の出
力ユニットは、電源に負荷と出力トランジスタを直列に
接続し、負荷を駆動するようにしている。この種の出力
ユニットにおいて、負荷短絡等が生じた場合に、出力ト
ランジスタを短絡保護する回路としては、トランジスタ
の出力回路に小抵抗を挿入接続し、この抵抗間に発生す
る電位差により、そのトランジスタをカット又は電流制
限するようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, an output unit such as a remote I/O terminal connects a load and an output transistor in series to a power supply to drive the load. In this type of output unit, in order to protect the output transistor from a short circuit when a load short circuit occurs, a small resistor is inserted and connected to the output circuit of the transistor, and the potential difference generated between the resistors causes the transistor to be I try to cut or limit the current.

【０００３】0003

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の出力ト
ランジスタの短絡保護回路では、短絡電流が流れて、は
じめてトランジスタ回路をしゃ断又は電流制限するもの
であるから、トランジスタが破壊する速さとしゃ断する
速さとの関係で完全には保護できないという問題があっ
た。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional output transistor short-circuit protection circuit described above, the transistor circuit is cut off or the current is limited only after a short-circuit current flows. There was a problem that it could not be completely protected due to the relationship with

【０００４】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、初期時に小電流を回路に流し、負荷が
短絡していなければ、完全に出力をＯＮすることにより
、トランジスタを短絡保護する出力トランジスタの保護
回路を提供することを目的とする。[0004] The present invention was made in view of the above-mentioned problem. Initially, a small current is passed through the circuit, and if the load is not short-circuited, the output is completely turned on, thereby short-circuiting the transistor. An object of the present invention is to provide a protection circuit for an output transistor to be protected.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段及び作用】この発明の出力
トランジスタの短絡保護回路は、所定の基準電圧を発生
する基準電圧発生回路と、基準電圧と前記出力トランジ
スタのコレクタ電圧を入力に受け、基準電圧よりもコレ
クタ電圧が高い時に出力がローレベルとなり、基準電圧
よりもコレクタ電圧が低い時に出力をハイインピーダン
ス状態とするコンパレータと、このコンパレータの出力
がローレベルの時、入力信号を受けて出力トランジスタ
のベースに微少電流を流す第１の入力回路と、前記コン
パレータの出力がハイインピーダンス状態の時に入力状
態を受けて、前記のベースに前記微少電流よりも大なる
電流を流す第２の入力回路とを備えている。Means and Effects for Solving the Problems A short-circuit protection circuit for an output transistor of the present invention includes a reference voltage generation circuit that generates a predetermined reference voltage, a reference voltage and a collector voltage of the output transistor, which receives the reference voltage and the collector voltage of the output transistor as input, A comparator that outputs a low level when the collector voltage is higher than the reference voltage, and a high impedance state when the collector voltage is lower than the reference voltage, and an output transistor that receives the input signal when the output of this comparator is low level. a first input circuit that causes a minute current to flow through the base of the comparator; and a second input circuit that receives an input state when the output of the comparator is in a high impedance state and causes a current larger than the minute current to flow through the base of the comparator. It is equipped with

【０００６】この短絡保護回路では、当初基準電圧より
も出力トランジスタのコレクタ電圧が高く、コンパレー
タはローレベル電位を出力している。そのため、入力信
号が加えられると、この入力電流は、第１の回路より、
トランジスタのベースに電流を流す。この電流は微少電
流である。この微少電流が流れることにより、負荷が短
絡していない場合には、出力トランジスタのコレクタ電
位が下がり、やがてコンパレータの出力が反転し、入力
信号は、第２の入力回路を通して、出力トランジスタの
ベースに流れ、出力トランジスタを完全にＯＮする。こ
れに対し、負荷が短絡していると、入力信号を加えると
、第１の入力回路を通して、ベースに電流が流れ、短絡
状態が続いていると、トランジスタのコレクタ電圧は、
略電源レベルにあり、したがってコンパレータは反転せ
ず、ローレベルを出力したままなので、第２の入力回路
に電流は流れず、したがって出力トランジスタの微少電
流が流れた状態となり、トランジスタが破壊されるには
いたらない。In this short circuit protection circuit, the collector voltage of the output transistor is initially higher than the reference voltage, and the comparator outputs a low level potential. Therefore, when an input signal is applied, this input current flows from the first circuit to
Allows current to flow through the base of the transistor. This current is a minute current. As this minute current flows, if the load is not short-circuited, the collector potential of the output transistor decreases, the output of the comparator is eventually inverted, and the input signal passes through the second input circuit to the base of the output transistor. current, completely turning on the output transistor. On the other hand, when the load is short-circuited, when an input signal is applied, current flows to the base through the first input circuit, and if the short-circuit condition continues, the collector voltage of the transistor is
Since it is almost at the power supply level, the comparator does not invert and continues to output a low level, so no current flows to the second input circuit, and therefore a small current flows through the output transistor, causing the transistor to be destroyed. I don't need it.

【０００７】[0007]

【実施例】以下、実施例によりこの発明をさらに詳細に
説明する。図１は、この発明の一実施例を示す出力トラ
ンジスタの短絡保護回路の回路接続図である。図１の回
路において、電源１に負荷２と出力トランジスタＴＲの
直列回路が接続されている。さらに、この電源１に負荷
２とトランジスタＴＲの直列回路に並列に抵抗Ｒ６　、
Ｒ３　の直列回路が並列に接続されている。この抵抗Ｒ
６　とＲ３　の直列回路は、両抵抗の接続点より基準電
圧Ｖｒを発生する基準電圧発生回路を構成している。こ
の抵抗Ｒ６とＲ３　の接続点の基準電圧Ｖｒは、コンパ
レータＣＯＭの＋入力端に加えられるように接続されて
いる。また、出力トランジスタＴＲのコレクタは、抵抗
抵抗Ｒ４　を介してコンパレータＣＯＭの−入力端に接
続されている。さらに、電源１の−電位と＋電位間には
、ホトカプラＰＨＣ、抵抗Ｒ２　、Ｒ５　の直列回路に
接続されており、さらにホトカプラＰＨＣのエミッタと
コンパレータＣＯＭの出力端に抵抗Ｒ１　が接続され、
一方、コンパレータＣＯＭの出力端とトランジスタＴＲ
のベース間にダイオードＤが接続され、また、抵抗Ｒ２
　とＲ５　の接続点がベースに接続されている。ここで
、抵抗Ｒ２　は、第１の入力回路、抵抗Ｒ１　、ダイオ
ードＤが第２の入力回路を構成しており、抵抗Ｒ１　よ
り抵抗Ｒ２　のほうが高抵抗に設定されている。[Examples] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. FIG. 1 is a circuit connection diagram of a short-circuit protection circuit for an output transistor showing an embodiment of the present invention. In the circuit of FIG. 1, a series circuit of a load 2 and an output transistor TR is connected to a power supply 1. Furthermore, a resistor R6 is connected to the power supply 1 in parallel to the series circuit of the load 2 and the transistor TR.
A series circuit of R3 is connected in parallel. This resistance R
The series circuit of 6 and R3 constitutes a reference voltage generation circuit that generates a reference voltage Vr from the connection point of both resistors. The reference voltage Vr at the connection point between the resistors R6 and R3 is connected to be applied to the +input terminal of the comparator COM. Further, the collector of the output transistor TR is connected to the negative input terminal of the comparator COM via a resistor R4. Furthermore, a series circuit of a photocoupler PHC and resistors R2 and R5 is connected between the - potential and the + potential of the power supply 1, and a resistor R1 is further connected to the emitter of the photocoupler PHC and the output terminal of the comparator COM.
On the other hand, the output terminal of the comparator COM and the transistor TR
A diode D is connected between the bases of R2 and R2.
and R5 are connected to the base. Here, the resistor R2 constitutes the first input circuit, and the resistor R1 and the diode D constitute the second input circuit, and the resistor R2 is set to have a higher resistance than the resistor R1.

【０００８】この実施例回路において、常時は抵抗Ｒ６
　、Ｒ３　の基準電圧Ｖｒに対し、出力トランジスタＴ
Ｒのコレクタの電圧が高く、ほぼ電源電圧ＶＣＣに等し
いので、コンパレータＣＯＭは出力がローレベル状態に
ある。したがって入力信号が加えられホトカプラＰＨＣ
がオンすると、このホトカプラＰＨＣを通じて抵抗Ｒ２
　を介し、トランジスタＴＲに微少な電流ＩＢ　が流れ
る。この状態で、負荷２が正常に接続されている場合に
は、微少電流がベース電流に流れることにより、出力ト
ランジスタＴＲにも電流が流れ、トランジスタＴＲのコ
レクタ電流は、低くなり基準電圧Ｖｒより小さくなるた
め、コンパレータＣＯＭの出力は反転し、ハイインピー
ダンス状態になる。そのため、それまで抵抗Ｒ２　を介
して流れたベース電流ＩＢ　で抵抗Ｒ１　、ダイオード
Ｄ１　を介して流れることなり、この電流は、抵抗Ｒ２
　を流れる電流より大であるため、出力トランジスタは
完全にＯＮし、出力の負荷２を駆動することになる。し
かしながら、負荷２が短絡状態、誤配線により端子Ｐ１
　、Ｐ２　が短絡状態になっていると、入力信号が加え
られた時に、抵抗Ｒ２　を流れた微少電流によって、ト
ランジスタＴＲに電流が流れても、トランジスタＴＲの
電位は、略電源電圧に近い状態であり、したがってコン
パレータＣＯＭは反転せず、ローレベルを出力したまま
であり、入力信号が加えられて、ホトカプラＰＨＣがＯ
Ｎしている状態時、抵抗Ｒ２　を介して、トランジスタ
ＴＲに微少なベース電流が流れつづけることになる。そ
のため、トランジスタＴＲは、完全にＯＮせず、その状
態を維持したままになる。 この状態は、図２のＶＣＥ−ＩＣ特性の電源電圧ＶＣＣ
に対する微少な電流領域（図の斜線部分）での動作状態
となり、出力トランジスタＴＲは若干発熱する程度で完
全に破壊されることはなく、保護される。In this embodiment circuit, the resistor R6 is normally
, R3, the output transistor T
Since the voltage at the collector of R is high and approximately equal to the power supply voltage VCC, the output of the comparator COM is at a low level. Therefore, the input signal is applied to the photocoupler PHC.
When turned on, resistor R2 is connected through this photocoupler PHC.
A small current IB flows through the transistor TR. In this state, if the load 2 is normally connected, a small current flows to the base current, and a current also flows to the output transistor TR, and the collector current of the transistor TR becomes low and becomes smaller than the reference voltage Vr. Therefore, the output of the comparator COM is inverted and becomes a high impedance state. Therefore, the base current IB that had previously flowed through the resistor R2 now flows through the resistor R1 and the diode D1, and this current flows through the resistor R2.
The output transistor is completely turned on and drives the output load 2. However, due to the load 2 being short-circuited and incorrect wiring, the terminal P1
, P2 are short-circuited, even if current flows through the transistor TR due to the minute current flowing through the resistor R2 when an input signal is applied, the potential of the transistor TR remains approximately close to the power supply voltage. Therefore, the comparator COM does not invert and continues to output a low level, and when the input signal is added, the photocoupler PHC turns O.
In the N state, a small base current continues to flow through the transistor TR via the resistor R2. Therefore, the transistor TR does not turn on completely and remains in that state. In this state, the power supply voltage VCC of the VCE-IC characteristic in FIG.
The output transistor TR is in an operating state in a very small current region (the shaded area in the figure) relative to the output transistor TR, and the output transistor TR is protected without being completely destroyed, although it generates a little heat.

【０００９】[0009]

【発明の効果】この発明によれば、出力トランジスタの
ベース電流を流す入力回路を第１と第２の複数にし、動
作初期時は、第１の入力回路として微少な電流を流し、
負荷が正常であれば、第２の入力回路を通してベース電
流を流して、完全に出力トランジスタをＯＮするもので
あり、負荷が短絡状態である場合には、そのまま微少電
流を流しつづけるので、短絡状態時に出力トランジスタ
を破壊することを避けることができる。According to the present invention, the input circuits that flow the base current of the output transistor are made into a plurality of first and second input circuits, and at the initial stage of operation, as the first input circuit, a small current flows.
If the load is normal, the base current flows through the second input circuit to completely turn on the output transistor, but if the load is short-circuited, a small current continues to flow, so the short-circuit condition does not occur. It is possible to avoid destroying the output transistor at times.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図１】この発明の一実施例を示す出力トランジスタの
短絡保護回路を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a short-circuit protection circuit for an output transistor according to an embodiment of the present invention.

【図２】出力トランジスタのＶＣＥ−ＩＣ特性を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing VCE-IC characteristics of an output transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１　　　　　　　　　　電源 ２　　　　　　　　　　負荷 Ｒ３　、Ｒ６　　　基準電圧発生用抵抗ＣＯＭ　　　　
　　コンパレータ1 Power supply 2 Load R3, R6 Reference voltage generation resistor COM
comparator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】電源に、負荷とこの負荷を駆動する出力ト
ランジスタが直列に接続される出力トランジスタの短絡
保護回路であって、所定の基準電圧を発生する基準電圧
発生回路と、基準電圧と前記出力トランジスタのコレク
タ電圧を入力に受け、基準電圧よりもコレクタ電圧が高
い時に出力がローレベルとなり、基準電圧よりもコレク
タ電圧が低い時に出力をハイインピーダンス状態とする
コンパレータと、このコンパレータの出力がローレベル
の時、入力信号を受けて前記出力トランジスタのベース
に微少電流を流す第１の入力回路と、前記コンパレータ
の出力がハイインピーダンス状態の時に入力状態を受け
て、前記のベースに前記微少電流よりも大なる電流を流
す第２の入力回路とを備えたことを特徴とする出力トラ
ンジスタの短絡保護回路。1. A short-circuit protection circuit for an output transistor, in which a load and an output transistor for driving the load are connected in series to a power supply, the circuit comprising: a reference voltage generation circuit for generating a predetermined reference voltage; There is a comparator that receives the collector voltage of the output transistor as an input, and outputs a low level when the collector voltage is higher than the reference voltage, and a high impedance state when the collector voltage is lower than the reference voltage. a first input circuit that receives an input signal and flows a minute current to the base of the output transistor when the output transistor is at a high impedance state; and a second input circuit through which a large current flows.