JPS59198023A - トランジスタの過電流保護装置 - Google Patents
トランジスタの過電流保護装置Info
- Publication number
- JPS59198023A JPS59198023A JP58073190A JP7319083A JPS59198023A JP S59198023 A JPS59198023 A JP S59198023A JP 58073190 A JP58073190 A JP 58073190A JP 7319083 A JP7319083 A JP 7319083A JP S59198023 A JPS59198023 A JP S59198023A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- transistor
- overcurrent
- protection device
- overcurrent protection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Electronic Switches (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】
本発明はスイッチング回路に使用するパワトランジスタ
の過電流保護装置に関する。
の過電流保護装置に関する。
パワトランジスタはそのコレクタ電流をオン番オフのス
イッチング動作をさせるときは飽和状態で使用するが、
異常状態になると通常電流を大きく越える大電流になっ
て、パワトランジスタは電流増幅率が急激に低下する。
イッチング動作をさせるときは飽和状態で使用するが、
異常状態になると通常電流を大きく越える大電流になっ
て、パワトランジスタは電流増幅率が急激に低下する。
そしてこのような大電流が流れる状態ではベース電流が
不足して活性領域に入ってしまうから、このトランジス
タは高いコレクタ電圧が印加された状態で大きなコレク
タ電流を流すことになる。それ故トランジスタを過電流
による破損から守るためには、できる限り短時間でこの
過電流状態から解放してやる必要がある。
不足して活性領域に入ってしまうから、このトランジス
タは高いコレクタ電圧が印加された状態で大きなコレク
タ電流を流すことになる。それ故トランジスタを過電流
による破損から守るためには、できる限り短時間でこの
過電流状態から解放してやる必要がある。
このような過電流状暢を除去するための方法としてトラ
ンジスタをヒユーズで保護するのはほとんど不可能であ
り、通常はこの過電流をすみやかに検出してトランジス
タ自身を高速で遮断する保護方法が一般に用いられてい
る。しかしこの過電流を検出するさいに、ノイズによる
検出回路の誤動作を防ぐ必要があるなどのために、過電
流検出には多小の時間（一般に数マイクロ秒〜数１０マ
イクロ秒）を要する。それ故過電流検出信号によってこ
のトランジスタのコレクタ電流を遮断させる時点では電
流がオーバーシュートして過電流設定値を大きく越えた
電流になっていることが多い。
ンジスタをヒユーズで保護するのはほとんど不可能であ
り、通常はこの過電流をすみやかに検出してトランジス
タ自身を高速で遮断する保護方法が一般に用いられてい
る。しかしこの過電流を検出するさいに、ノイズによる
検出回路の誤動作を防ぐ必要があるなどのために、過電
流検出には多小の時間（一般に数マイクロ秒〜数１０マ
イクロ秒）を要する。それ故過電流検出信号によってこ
のトランジスタのコレクタ電流を遮断させる時点では電
流がオーバーシュートして過電流設定値を大きく越えた
電流になっていることが多い。
そしてこの過電流は一般に直流定格電流の２倍から３倍
程度のものとなっている。この大きな電流を遮断すると
きに発生するサージのエネルギーもまた大きいので、ト
ランジスタにはこの大きなサージエネルギーを吸収する
ことができる大きな容量のスナバ回路を附属させなけれ
ばならない。
程度のものとなっている。この大きな電流を遮断すると
きに発生するサージのエネルギーもまた大きいので、ト
ランジスタにはこの大きなサージエネルギーを吸収する
ことができる大きな容量のスナバ回路を附属させなけれ
ばならない。
第１図はパワトランジスタによるスイッチングの回路図
である。第１図において１は直流電源であって、この直
流電源から供給される電流はパワトランジスタ２のオン
、オフによって断続されて負荷３に供給される。４はフ
リーホイールダイオード、５はスナバ回路であってスナ
バコンデンサ５１とスナバ抵抗５２とスナバダイオード
５３で構成されている。６は主回路インダクタンスであ
る。金主回路に流れている′電流をパワトランジスタ２
でスイッチオフすると、このパワトランジスタ２に流れ
ている電流は極く短時間の間に減少して零となるが、こ
のときにフリーホイールダイオード４に流れる電流はパ
ワトランジスタ２に流れる電流の減少率の絶対値と同じ
こう配で増大し、パワトランジスタ２とスナバ回路５に
流れる電流ンジスタ２からフリーホイールダイオード４
への電流の移行が瞬時に行なわれるものとすると、パワ
トランジスタ２がスイッチオフする瞬間に主回路インダ
クタンス６に蓄えられていた電磁エネルギーは、すべて
スナバコンデンサ５１が吸収しなければならないので、
このパワトランジスタのコレクタとエミッタの間の電圧
が跳ね上がることになる。
である。第１図において１は直流電源であって、この直
流電源から供給される電流はパワトランジスタ２のオン
、オフによって断続されて負荷３に供給される。４はフ
リーホイールダイオード、５はスナバ回路であってスナ
バコンデンサ５１とスナバ抵抗５２とスナバダイオード
５３で構成されている。６は主回路インダクタンスであ
る。金主回路に流れている′電流をパワトランジスタ２
でスイッチオフすると、このパワトランジスタ２に流れ
ている電流は極く短時間の間に減少して零となるが、こ
のときにフリーホイールダイオード４に流れる電流はパ
ワトランジスタ２に流れる電流の減少率の絶対値と同じ
こう配で増大し、パワトランジスタ２とスナバ回路５に
流れる電流ンジスタ２からフリーホイールダイオード４
への電流の移行が瞬時に行なわれるものとすると、パワ
トランジスタ２がスイッチオフする瞬間に主回路インダ
クタンス６に蓄えられていた電磁エネルギーは、すべて
スナバコンデンサ５１が吸収しなければならないので、
このパワトランジスタのコレクタとエミッタの間の電圧
が跳ね上がることになる。
パワトランジスタ２がスイッチオフする電流を工、主回
路インダクタンス６のインダクタンスをり、スナバコン
デンサ５１の静電容量をＣ１直流畦源１の電圧をＥとす
ると、このパワトランジスタ２がスイッチオフした瞬間
にコレクタとエミッタの間の電圧のピーク値Ｖは、 となる。（１）式からあきらかなように、遮断する電流
が大きくなるほどパワトランジスタ２に印加される電圧
Ｖは高くなるが、この電圧が高いとパワトランジスタが
破損してしまうので、ある随以上の電圧が印加されない
ようにしなければならず、そのためにはスナバコンデン
サ５１の容量を大きくしなければならない。
路インダクタンス６のインダクタンスをり、スナバコン
デンサ５１の静電容量をＣ１直流畦源１の電圧をＥとす
ると、このパワトランジスタ２がスイッチオフした瞬間
にコレクタとエミッタの間の電圧のピーク値Ｖは、 となる。（１）式からあきらかなように、遮断する電流
が大きくなるほどパワトランジスタ２に印加される電圧
Ｖは高くなるが、この電圧が高いとパワトランジスタが
破損してしまうので、ある随以上の電圧が印加されない
ようにしなければならず、そのためにはスナバコンデン
サ５１の容量を大きくしなければならない。
なお第１図におけるスナバ抵抗５２は主回路インダクタ
ンスのＬとスナバコンデンサのＣとで振動系を構成する
のを防ぐためのダンピング抵抗であると共に、パワトラ
ンジスタ２がスイッチオンしたときにスナバコンデンサ
５１からパワトランジスタ２に流れる放電スパイク電流
を抑制する役割も果たしている。またスナバダイオード
５３は、上記のスナバ抵抗５２の抵抗値を大きくして放
電スパイク電流の抑制効果を大きくしたために、パワト
ランジスタ２がスイッチオフしたときの過電圧抑制効果
が損なわれないようにスナバ抵抗５２をバイパスするた
めのものである。
ンスのＬとスナバコンデンサのＣとで振動系を構成する
のを防ぐためのダンピング抵抗であると共に、パワトラ
ンジスタ２がスイッチオンしたときにスナバコンデンサ
５１からパワトランジスタ２に流れる放電スパイク電流
を抑制する役割も果たしている。またスナバダイオード
５３は、上記のスナバ抵抗５２の抵抗値を大きくして放
電スパイク電流の抑制効果を大きくしたために、パワト
ランジスタ２がスイッチオフしたときの過電圧抑制効果
が損なわれないようにスナバ抵抗５２をバイパスするた
めのものである。
（１）式からあきらかなように、異常時に発生する大電
流を遮断するときにも十分な電圧抑制効果を発揮できる
容量のスナバ回路を用意しておかないと、パワトランジ
スタ２を破損させるおそれがある。しかし発生頻度の少
ない大電流遮断に備えて大容着のスナバ回路を設けるの
は不経済である。
流を遮断するときにも十分な電圧抑制効果を発揮できる
容量のスナバ回路を用意しておかないと、パワトランジ
スタ２を破損させるおそれがある。しかし発生頻度の少
ない大電流遮断に備えて大容着のスナバ回路を設けるの
は不経済である。
本発明は上述の事情に鑑みテなされたものであって、異
常電流を素早く検出してこの異常電流が大電流になるの
を抑制してスナバ回路の容量を低減させてコストを引き
下げることを目的としている。
常電流を素早く検出してこの異常電流が大電流になるの
を抑制してスナバ回路の容量を低減させてコストを引き
下げることを目的としている。
本発明は異常電流を素早く検出遮断を行なうと共に、異
常電流検出後の電流オーバーシュートは、パワトランジ
スタのベース電流をバイパスさせることで抑制している
。
常電流検出後の電流オーバーシュートは、パワトランジ
スタのベース電流をバイパスさせることで抑制している
。
第２図は本発明の実施例を示す回路図である。
第２図において２はスイッチング動作を夢るパワトラン
ジスタ、２１はとのパワトランジスタ２を制御するため
のゲート制御信号であり、２２はこのゲート制御信号２
１を受けてパワトランジスタ２のゲートを制御するゲー
ト駆動回路である。２３はパワトランジスタ２のエミッ
タに直列に接続されている直列抵抗、２４は設定電圧、
２５はコンパレータであって、直列抵抗２３を流れるコ
レクタ電流の電圧降下と設定電圧２４の電圧とを比較し
ている。２６はこのコンパレータ２５から出力される遮
断信号であり、２７は定電圧ダイオードである。
ジスタ、２１はとのパワトランジスタ２を制御するため
のゲート制御信号であり、２２はこのゲート制御信号２
１を受けてパワトランジスタ２のゲートを制御するゲー
ト駆動回路である。２３はパワトランジスタ２のエミッ
タに直列に接続されている直列抵抗、２４は設定電圧、
２５はコンパレータであって、直列抵抗２３を流れるコ
レクタ電流の電圧降下と設定電圧２４の電圧とを比較し
ている。２６はこのコンパレータ２５から出力される遮
断信号であり、２７は定電圧ダイオードである。
第２図により本発明の詳細を以下に説明する。
パワトランジスタ２はゲート制御信号にもとづいてスイ
ッチオンとスイッチオフの動作を行ない、この動作によ
り断続されたコレクタ電流が負荷に供給されている。そ
してこのコレクタ電流は直列抵抗２３を流れるので電圧
を発生し、この電圧はコンパレータ２５に入力される。
ッチオンとスイッチオフの動作を行ない、この動作によ
り断続されたコレクタ電流が負荷に供給されている。そ
してこのコレクタ電流は直列抵抗２３を流れるので電圧
を発生し、この電圧はコンパレータ２５に入力される。
−力設定電圧２４の電圧もコンパレータ２５に入力され
ており、この両軍圧は常に比較されてい゛る、。
ており、この両軍圧は常に比較されてい゛る、。
パワトランジスタ２のコレクタ電流が通常の値であると
きは直列抵抗２３で発生する電圧の方が設定電圧２４の
電圧よりも低くなるようにしであるので、コンパレータ
２５の出力は零である。そしてパワトランジスタ２のコ
レクタ電流が通常電流の範囲をこえである大きさの値に
なると、その電流による直列抵抗２３の発生電圧の方が
設定電圧２４の電圧よりも高くなり、その瞬間にコン／
−、０レータ２５はベース駆動回路２２に対して遮断信
号２６を発してトランジスタ２を直ちにスイッチオフさ
せる。
きは直列抵抗２３で発生する電圧の方が設定電圧２４の
電圧よりも低くなるようにしであるので、コンパレータ
２５の出力は零である。そしてパワトランジスタ２のコ
レクタ電流が通常電流の範囲をこえである大きさの値に
なると、その電流による直列抵抗２３の発生電圧の方が
設定電圧２４の電圧よりも高くなり、その瞬間にコン／
−、０レータ２５はベース駆動回路２２に対して遮断信
号２６を発してトランジスタ２を直ちにスイッチオフさ
せる。
一方異常コレクタ電流により直列抵抗２３の電圧がある
程度の大きさになると、トランジスタ２のベースにカソ
ードが接続されていてこの直列抵抗２３に並列している
定電圧ダイオード２７が動作してパワトランジスタ２の
順方向ベース成流をバイパスしてしまう。そのために、
ｆワトランジスタ２はベース電流が不足してコレクタ電
流が増力口しようとするのを抑制してしまう。前述のコ
ンパレータ２５が動作を開始するコレクタ電流と同じか
またはそれよりも僅かに多い電流が直列抵抗２３に流れ
たときの発生電圧で定電圧ダイオード２７が動作を開始
するようにこの定電圧ダイオード２７のツェナ電圧を定
めておけば、通常の値をこえるコレクタ電流が流れると
、先ずコンパレータ２５が動作をしてパワトランジスタ
２をスイッチオフする指令を出す。しかしこの異常電流
検出から、ｆワトランジスタ２が実際にスイッチオフす
るまでには異常確認時間や動作遅れ時間などが累積され
るので、その間に異常電流は増大する。そこでコンパレ
ータ２５で検出された異常電流値よりも僅かに大きい電
流で動作するように選定されている定電圧ダイオード２
７が動作して順方向ベース電流がバイパスされるので異
常電流の増大が抑制され、パワトランジスタ２は通常電
流よりも少し大きい電流をスイッチオフすることになる
。
程度の大きさになると、トランジスタ２のベースにカソ
ードが接続されていてこの直列抵抗２３に並列している
定電圧ダイオード２７が動作してパワトランジスタ２の
順方向ベース成流をバイパスしてしまう。そのために、
ｆワトランジスタ２はベース電流が不足してコレクタ電
流が増力口しようとするのを抑制してしまう。前述のコ
ンパレータ２５が動作を開始するコレクタ電流と同じか
またはそれよりも僅かに多い電流が直列抵抗２３に流れ
たときの発生電圧で定電圧ダイオード２７が動作を開始
するようにこの定電圧ダイオード２７のツェナ電圧を定
めておけば、通常の値をこえるコレクタ電流が流れると
、先ずコンパレータ２５が動作をしてパワトランジスタ
２をスイッチオフする指令を出す。しかしこの異常電流
検出から、ｆワトランジスタ２が実際にスイッチオフす
るまでには異常確認時間や動作遅れ時間などが累積され
るので、その間に異常電流は増大する。そこでコンパレ
ータ２５で検出された異常電流値よりも僅かに大きい電
流で動作するように選定されている定電圧ダイオード２
７が動作して順方向ベース電流がバイパスされるので異
常電流の増大が抑制され、パワトランジスタ２は通常電
流よりも少し大きい電流をスイッチオフすることになる
。
すなわち本発明によれば異常電流のためにノくワトラン
ジスタ２を遮断する場合でも、その遮断電流は通常電流
より少し大きい電流値であるから、パワトランジスタ２
のスナバ回路の容量もそれに見合って小さくすることが
できるのである。
ジスタ２を遮断する場合でも、その遮断電流は通常電流
より少し大きい電流値であるから、パワトランジスタ２
のスナバ回路の容量もそれに見合って小さくすることが
できるのである。
第１図はパワトランジスタの回路図であり、第２図は本
発明の実施例を示す回路図である。 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・パワトランジ
スタ、３・・・・・・負荷、４・・・・・・フリーホイ
ールダイオード、５・・・・・・スナバ回路、６・・・
・・・主回路インダクタンス、２１・・・・・・ゲート
制御信号、２２・曲・ゲート駆動回路、２３・・・・・
・直列抵抗、２４・・・・・・設定電圧、 ２５・・・
・・・コンパレータ、２６・・・・・・Ｍ断信号、２７
・・・画定電圧ダイオード。
発明の実施例を示す回路図である。 １・・・・・・直流電源、２・・・・・・パワトランジ
スタ、３・・・・・・負荷、４・・・・・・フリーホイ
ールダイオード、５・・・・・・スナバ回路、６・・・
・・・主回路インダクタンス、２１・・・・・・ゲート
制御信号、２２・曲・ゲート駆動回路、２３・・・・・
・直列抵抗、２４・・・・・・設定電圧、 ２５・・・
・・・コンパレータ、２６・・・・・・Ｍ断信号、２７
・・・画定電圧ダイオード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）コレクタ電流をオン・オフして使用するトランジス
タにおいて、トランジスタの正常コレクタ電流を上廻る
電流に対して第１の過電流設定値と、該第１過電流設定
値以上の電流に対して第２の過電流設定値を設け、トラ
ンジスタのコレクタ電流が第１過電流設定匝を越えたこ
とを検出して該コレクタ電流を遮断する過電流遮断手段
と、コレクタ電流が第２過電流設定値に到達したことを
検出して該コレクタ電流が第２過電流設定値を越えない
ように制限する電流制限手段を備えてなることを特徴と
するトランジスタの過電流保護装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の過電流保護装置におい
て、過電流遮断手段はトランジスタのエミッタに直列接
続せる抵抗に流れるコレクタ電流による電圧降下が第１
過電流設定値電流による電圧降下より大であることを検
出して、該トランジスタのベース駆動回路にトランジス
タオフ信号を送出する回路でなることを特徴とするトラ
ンジスタの過電流保護装置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の過電流保護装置におい
て、電流制限手段はトランジスタのコレクタ電流が第２
過電流設定値に到達すると、該トランジスタの順方向ベ
ース電流を減少させる回路でなることを特徴とするトラ
ンジスタの過電流保護装置。 ４）特許請求の範囲第１項または第３項のいずれかに記
載の過電流保護装置において、電流制限手段はトランジ
スタのエミッタに直列に抵抗器を接続し、該トランジス
タのベースと該抵抗器の反エミッタ側端子との間に定電
圧ダイオードをトランジスタの順方向ブース電流の電流
方向と逆極性に接続せる回路でなることを特徴とするト
ランジスタの過電流保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58073190A JPS59198023A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | トランジスタの過電流保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58073190A JPS59198023A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | トランジスタの過電流保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198023A true JPS59198023A (ja) | 1984-11-09 |
Family
ID=13510969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58073190A Pending JPS59198023A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | トランジスタの過電流保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59198023A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02156721A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Omron Tateisi Electron Co | 短絡保護回路 |
| JP2009201347A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-09-03 | Schneider Electric Industries Sas | 自動化装置の負論理出力の制御保護システム |
-
1983
- 1983-04-26 JP JP58073190A patent/JPS59198023A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02156721A (ja) * | 1988-12-09 | 1990-06-15 | Omron Tateisi Electron Co | 短絡保護回路 |
| JP2009201347A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-09-03 | Schneider Electric Industries Sas | 自動化装置の負論理出力の制御保護システム |
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