JPH0736551U - トランジスタの保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧供給用のトランジスタの異常をいち
早く検出して当該トランジスタの破壊を未然に防止でき
る保護回路を目的とする。 【構成】 制御信号により導通、非導通が制御され、制
御信号に基づいて電源電圧を負荷に供給するトランジス
タの保護回路であって、該トランジスタの入出力端子間
の電圧を検出し、該入出力端子間の電圧差が所定電圧を
超えているとき異常検出信号を出力する異常電圧検出手
段と、前記異常検出信号の発生時に前記制御信号をオフ
して前記トランジスタを非導通状態に設定する停止出力
手段とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は制御信号により導通、非導通が制御され、制御信号に基づいて電源電 圧をモータ等の負荷に供給するトランジスタの保護回路に関する。

【０００２】

【従来技術】

トランジスタの保護回路の従来例を図４に示す。マイクロコンピュータ４１よ りＣＯＮＴ端子へ高電位の制御信号が出力されると、トランジスタＴｒ２４がオ ンになり、続いてスイッチングトランジスタＴｒ２１がオンになるので、電源４ ０から負荷４２へ電源電圧が供給される。このとき、抵抗Ｒ３３のインピーダン スが負荷４２のそれに比べて非常に小さいので、抵抗Ｒ３３の両端の電位は略同 程度であるため、トランジスタＴｒ２２はオフになっている。トランジスタＴｒ ２２がオフであれば、トランジスタＴｒ２３もオフになり、Ｘ端子は高電位とな る。マイクロコンピュータ４１でＸ端子の電位を検出し、Ｘ端子が高電位の間は 、ＣＯＮＴ端子に高電位の制御信号を出力し続ける。

【０００３】 回路動作中、負荷４２に短絡等の異常が起こった場合、スイッチングトランジ スタＴｒ２１には過電流が流れるため、抵抗Ｒ３３の両端の電位差が大きくなる 。従って、この抵抗Ｒ３３の両端電位差の増大により、トランジスタＴｒ２２が オンになり、続いてトランジスタＴｒ２３もオンとなる。トランジスタＴｒ２３ がオンとなると、Ｘ端子は低電位となる。マイクロコンピュータ４１はＸ端子が 低電位になったことを検出すると、ＣＯＮＴ端子への制御信号を停止し、トラン ジスタＴｒ２４をオフにする。トランジスタＴｒ２４がオフなると、スイッチン グトランジスタＴｒ２１もオフとなるので当該スイッチングトランジスタＴｒ２ １の破壊が防止される。

【０００４】 また、スイッチングトランジスタＴｒ２１にサーミスタ等の温度検知素子を熱 結合させることにより、スイッチングトランジスタＴｒ２１に異常が生じたとき の異常加熱を検出することで、スイッチングトランジスタＴｒ２１の保護を行う 。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記従来の保護回路では、スイッチングトランジスタＴｒ２１に流れ る過電流を電源電圧の供給経路に挿入した抵抗Ｒ３３により検出してスイッチン グトランジスタＴｒ２１の保護を行う場合、電源が例えば自動車のバッテリなど 電源電圧が大きく変動するようなものでは、負荷４２が正常でも電源電圧の影響 で電流も大きく変動するため、その変動幅を見越して抵抗Ｒ３３の値を設定しな ければならず、回路設計上困難を伴うという問題があった。また、抵抗Ｒ３３に よる電力損失を伴うという問題もあった。

【０００６】 また、温度検出によりスイッチングトランジスタＴｒ２１の保護を行うもので は、ＩＣ等のモノリシック構造では有効であるが、個別部品で回路を構成する場 合には、部品配置の距離等によりスイッチングトランジスタＴｒ２１と温度検出 素子を密接に熱結合させることが困難であるという問題があった。 本考案はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、電源電圧の変 動にかかわらず電源電圧供給用のトランジスタの異常を確実且つ簡単に検出して 当該トランジスタの破壊を未然に防止できる保護回路を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案は、制御信号により導通、非導通が制御され 、制御信号に基づいて電源電圧を負荷に供給するトランジスタの保護回路であっ て、該トランジスタの入出力端子間の電圧を検出し、該入出力端子間の電圧差が 所定電圧を超えているとき異常検出信号を出力する異常電圧検出手段と、前記異 常検出信号の発生時に前記制御信号をオフして前記トランジスタを非導通状態に 設定する停止出力手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】 また、該電源供給用トランジスタの入力側にエミッタ端子が接続され、出力側 にベース端子が接続された異常電圧検出用トランジスタと、該異常電圧検出用ト ランジスタの出力を前記制御信号の供給経路に与えるスイッチング素子と、該異 常電圧検出用トランジスタの出力を積分する積分回路と、前記制御信号の供給経 路に接続され、該積分回路の出力が所定電圧以上となったことを検出したとき、 前記制御信号をオフする制御用トランジスタとを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】

スイッチングトランジスタの駆動時において、負荷及び入力電圧に異常が生じ た場合、その異常はスイッチングトランジスタの入出力端子間の電圧異常となっ て現れる。よって、この入出力端子間の電圧を設定電圧と比較していれば、その 電圧異常が即座に検出され、トランジスタの破壊の原因となる上記のような各所 の異常を迅速に知ることができる。従って、このような異常検出により、トラン ジスタの破壊を未然に防止することが可能になる。また、スイッチングトランジ スタの入出力端子間の電位差を直接検出しているので電源電圧の変動にかかわら ずトランジスタの破壊の原因を即座に検出でき、回路設計上も簡略化できる。

【００１０】

【実施例】

以下、図面を用いて本考案の実施例について説明する。 図１は本考案の一実施例であるトランジスタの保護回路を示す回路図である。 図１に示すトランジスタの保護回路は出力短絡や入力電圧の変動などによるトラ ンジスタＴｒ１の破壊を防止する回路である。

【００１１】 図１において、１はマイクロコンピュータであり、スイッチングトランジスタ Ｔｒ１の導通、非導通状態を制御する制御信号を発生すると共に、Ｖｄ端子の電 圧を検出することにより予め定められた設定電圧と比較し、検出した電圧が設定 電圧を越えている場合には、前記制御信号をオフにしてスイッチングトランジス タＴｒ１を非導通状態に設定する。２はバッテリ電源、３はモータ、プランジャ 等の負荷である。トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２はＰＮＰ型トランジ スタ、トランジスタＴｒ３、トランジスタＴｒ４はＮＰＮ型トランジスタで構成 される。

【００１２】 この回路構成について説明すると、スイッチングトランジスタＴｒ１のエミッ タはこのスイッチングトランジスタＴｒ１の電圧を検出するトランジスタＴｒ２ のエミッタに接続されている一方、抵抗Ｒ９を介して電源２に接続されている。 スイッチングトランジスタＴｒ１のコレクタはトランジスタＴｒ２のベースに接 続されている一方、負荷３に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ１ のベースはスイッチングトランジスタＴｒ１の駆動用として設けられたトランジ スタＴｒ４のコレクタに接続されている。そして、トランジスタＴｒ４のベース にはマイクロコンピュータ１から制御信号が与えられ、スイッチングトランジス タＴｒ１はトランジスタＴｒ４を介してその導通、非導通状態が制御される。ト ランジスタＴｒ３はトランジスタＴｒ２が異常を検出した場合に作動し、マイク ロコンピュータ１へ異常を知らせるインターフェースの役割を持つ。

【００１３】 次に、上記のように構成されたスイッチングトランジスタの保護回路の動作説 明を行う。 マイクロコンピュータ１よりＣＯＮＴ端子に制御信号が与えられると、トラン ジスタＴｒ４はオンとなり、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースが低電位 となるため、スイッチングトランジスタＴｒ１はオンとなり、負荷３に電源電圧 が供給される。このとき、スイッチングトランジスタＴｒ１のエミッタ・コレク タ間の電位は略同程度になるため、トランジスタＴｒ２はオフになり導通しない 。トランジスタＴｒ２がオフであると、トランジスタＴｒ３のベースは低電位に なるため、トランジスタＴｒ３もオフになる。トランジスタＴｒ３がオフになる と、端子Ｖｄの電位が高電位となりマイクロコンピュータ１はこれを検出するこ とにより、端子Ｖｄが高電位の間はＣＯＮＴ端子に制御信号の出力を続ける。

【００１４】 しかし、回路動作中に負荷３に短絡等の異常、或いは電源電圧が大きく変動し て、スイッチングトランジスタＴｒ１に異常が生じた場合は、スイッチングトラ ンジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間の電位差が大きくなり、トランジスタＴ ｒ２がオンになる。このため、トランジスタＴｒ３のベースが高電位となりトラ ンジスタＴｒ３もオンになるため、端子Ｖｄは低電位となり、マイクロコンピュ ータ１はこれを検出することにより、スイッチングトランジスタＴｒ１が異常で あるとことを検出する。そして、マイクロコンピュータ１は、スイッチングトラ ンジスタＴｒ１を非導通状態に設定するために、ＣＯＮＴ端子への制御信号の出 力を停止し、トランジスタＴｒ４をオフにしてスイッチングトランジスタＴｒ１ をオフにし、スイッチングトランジスタＴｒ１の破壊を防止する。

【００１５】 一定時間経過後、マイクロコンピュータ１よりＣＯＮＴ端子に、再び制御信号 を供給し、回路の動作を復帰させる。ここで、負荷３の短絡、電源電圧の大きな 変動等のスイッチングトランジスタＴｒ１の異常原因が手当てされていれば、上 記と同様に端子Ｖｄは即座に低電圧となるので、マイクロコンピュータ１はこれ を検出してＣＯＮＴ端子への制御信号の出力を再びオフとする。このようなＣＯ ＮＴ端子への出力のオン、オフの繰り返しが頻繁に起こる場合にはマイクロコン ピュータは図示せぬスイッチにより要求があるまでＣＯＮＴ端子への信号出力を オフ状態に維持する。

【００１６】 図２は本考案の他の実施例であるスイッチングトランジスタの保護回路を示す 回路図であり、図１と同等なものには同一符号を付した。Ｄ１はダイオードであ り、Ｃ１はコンデンサである。 この回路構成について説明すると、スイッチングトランジスタＴｒ１のエミッ タはこのスイッチングトランジスタＴｒ１の電圧を検出するトランジスタＴｒ２ のエミッタに接続されている一方、抵抗Ｒ９を介して電源２に接続されている。 スイッチングトランジスタＴｒ１のコレクタはトランジスタＴｒ２のベースに接 続されている一方、負荷に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ１の ベースはスイッチングトランジスタＴｒ１の駆動用として設けられたトランジス タＴｒ４のコレクタに接続されている。そして、トランジスタＴｒ４のベースに は制御信号が与えられ、スイッチングトランジスタＴｒ１はトランジスタＴｒ４ を介してその導通・非導通状態が制御される。トランジスタＴｒ２のコレクタは 抵抗Ｒ１１、ダイオードＤ１を介して、制御信号の供給経路であるＣＯＮＴ端子 に接続される一方、抵抗Ｒ１１、Ｒ４及びコンデンサＣ１、抵抗Ｒ５で構成され た積分回路を介してトランジスタＴｒ３のベースに接続される。トランジスタＴ ｒ３のエミッタは接地され、コレクタは制御信号の供給経路である抵抗Ｒ６、Ｒ １０間に接続される。

【００１７】 次に、上記のように構成されたスイッチングトランジスタの保護回路の動作を 図３のタイムチャートを用いて説明する。 回路を動作させるためにＣＯＮＴ端子に制御信号が与えられると、トランジス タＴｒ４はオンとなり、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースが低電位とな るため、スイッチングトランジスタＴｒ１はオンとなり、電源２より負荷３に電 源電圧が供給される。このとき、スイッチングトランジスタＴｒ１のエミッタ・ コレクタ間の電位は略同程度になるため、トランジスタＴｒ２はオフになり、導 通しない。トランジスタＴｒ２がオフのとき、Ｖ２は低電位であるためトランジ スタＴｒ３のベースは低電位になり、トランジスタＴｒ３もオフするが、実際に はＣＯＮＴ端子が高電圧になった後スイッチングトランジスタＴｒ１とトランジ スタＴｒ２が瞬時には動作しないため、一瞬、Ｖ２が高電位で且つダイオードＤ １がオフになる期間が発生し、トランジスタＴｒ３がオンとなり、トランジスタ Ｔｒ４がオフになってしまう。即ち、ＣＯＮＴ端子が低電位の場合スイッチング トランジスタＴｒ１はオフであり、トランジスタＴｒ３がオンの状態にある。こ のとき、ＣＯＮＴ端子が低電圧である間はダイオードＤ１がオン状態であり、Ｖ ２の電位は低電位を維持するが、ＣＯＮＴ端子が高電圧になるとダイオードＤ１ がオフとなりＶ２の電位は高電位となる。これを防ぐため、コンデンサＣ１及び 抵抗Ｒ５からなる積分回路を設け、Ｖ３の電位がすぐに高電位になるのを防ぎ、 スイッチングトランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２の応答遅れによるＣＯＮ Ｔ端子に制御信号を与えた瞬間の誤動作を防止する。

【００１８】 尚、ダイオードＤ１を含む経路は、ＣＯＮＴ端子に制御信号が与えられていな いときにトランジスタＴｒ３をオフ状態に維持することによって、ＣＯＮＴ端子 に制御信号が与えられたときに回路が正常に動作するように設けられている。即 ち、ダイオードＤ１の経路がないと、ＣＯＮＴ端子に制御信号が与えられていな いときに、トランジスタＴｒ２、トランジスタＴｒ３がオン状態となって、端子 Ｖｄが常時低電位になってしまう。このため、ＣＯＮＴ端子に制御信号を与えて も端子Ｖｄが常に低電位であるため、トランジスタＴｒ４がオン状態にならず負 荷３へ電源電圧供給が行われない。このため、ダイオートＤ１の経路を設けＣＯ ＮＴ端子に制御信号が与えられていないときに、Ｖ２を低電位に保つことにより トランジスタＴｒ３をオフ状態に維持し、ＣＯＮＴ端子に制御信号が与えられた ときに、トランジスタＴｒ４がオン状態になるようにしている。

【００１９】 そして、トランジスタＴｒ３がオフになると、端子ＶｄはＣＯＮＴ端子に制御 信号が供給されているため高電位となりトランジスタＴｒ４はオフすることがな いので、回路は停止せず電源電圧の供給動作を続ける。 しかし、回路動作中に負荷３に短絡等の異常、或いは電源電圧が大きく変動し て、スイッチングトランジスタＴｒ１に異常が生じた場合は、スイッチングトラ ンジスタＴｒ１のエミッタ・コレクタ間の電位差が大きくなり、トランジスタＴ ｒ２がオンになる。このとき、Ｖ２の電位は高電位であり、ＣＯＮＴ端子にも制 御信号が供給されているためダイオードＤ１は動作せず、トランジスタＴｒ３は コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５からなる積分回路により、そのベース電位が徐々に 上昇してオンになる。トランジスタＴｒ３がオンになると、端子Ｖｄは低電位に なる。端子Ｖｄが低電位になるとトランジスタＴｒ４がオフになり、続いてスイ ッチングトランジスタＴｒ１もオフになるのでスイッチングトランジスタＴｒ１ の破壊が防止される。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、スイッチングトランジスタの入出力電圧の異常 を検出するトランジスタを設けたので、電源電圧の変動にかかわらず、電源電圧 供給用のトランジスタの異常を確実且つ簡単に検出して、当該トランジスタの破 壊を未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例であるスイッチングトランジ
スタの保護回路を示す回路図である。

【図２】本考案の他の実施例であるスイッチングトラン
ジスタの保護回路を示す回路図である。

【図３】図２の動作状態を示すタイムチャートである。

【図４】従来のスイッチングトランジスタの保護回路を
示す回路図である。

【符号の説明】

１・・・マイクロコンピュータ ２・・・電源 ３・・・負荷 Ｔｒ１・・・スイッチングトランジスタ Ｔｒ２・・・トランジスタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号により導通、非導通が制御さ
   れ、制御信号に基づいて電源電圧を負荷に供給するトラ
   ンジスタの保護回路であって、 該トランジスタの入出力端子間の電圧を検出し、該入出
   力端子間の電圧差が所定電圧を超えているとき異常検出
   信号を出力する異常電圧検出手段と、 前記異常検出信号の発生時に前記制御信号をオフして前
   記トランジスタを非導通状態に設定する停止出力手段と
   を備えることを特徴とするトランジスタの保護回路。
2. 【請求項２】 制御信号により導通、非導通が制御さ
   れ、制御信号に基づいて電源電圧を負荷に供給するトラ
   ンジスタの保護回路であって、 該電源供給用トランジスタの入力側にエミッタ端子が接
   続され、出力側にベース端子が接続された異常電圧検出
   用トランジスタと、 該異常電圧検出用トランジスタの出力を前記制御信号の
   供給経路に与えるスイッチング素子と、 該異常電圧検出用トランジスタの出力を積分する積分回
   路と、 前記制御信号の供給経路に接続され、該積分回路の出力
   が所定電圧以上となったことを検出したとき、前記制御
   信号をオフする制御用トランジスタとを備えたことを特
   徴とするトランジスタの保護回路。