JP2002058156A - Protection circuit - Google Patents

Protection circuit

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JP2002058156A
JP2002058156A JP2000239494A JP2000239494A JP2002058156A JP 2002058156 A JP2002058156 A JP 2002058156A JP 2000239494 A JP2000239494 A JP 2000239494A JP 2000239494 A JP2000239494 A JP 2000239494A JP 2002058156 A JP2002058156 A JP 2002058156A
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power supply
voltage
switching element
turned
protection circuit
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Kenji Hachisu
健司 蜂須
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a protection circuit, capable of preventing faults in a circuit or device, even in the case of wrong connections to power supply or overvoltage in the power supply at hot plug-in. SOLUTION: The protection circuit is provided with MOSFET Q1, whose drain is connected with the input terminal of a +5 V power supply and whose source is connected with the output of the +5 V power supply and a voltage- divider circuit, consisting of resistors R1 and R2, that divides the voltage of the +12 V power supply terminals and applies it to the gate of the MOSFET Q1. When a voltage within a specified range is applied to the +12 V power supply terminals, a FET-switching element is turned on to provide a first power supply to the output. When the voltage at the +12 V power supply terminals is outside the specified range, the MOSFET Q1 is turned off, to interrupt the +5 V power supply.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、保護回路に関し、
特に複数の電源の取り違え接続による事故を防止する保
護回路に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a protection circuit,
In particular, the present invention relates to a protection circuit for preventing an accident caused by incorrect connection of a plurality of power supplies.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディジタル回路とアナログ回路あるいは
ディジタル回路と機械系の制御回路などが混在する回路
や機器では+5Vとそれ以外の例えば+12Vなどの複
数の直流電源が利用されることが多い。このような複数
の直流電源電圧を使用する回路や電子機器において、電
源に関する保護回路がない場合には、その回路や電子機
器の動作チェック時などで+5Vと+12V電源を取り
違えて接続した場合には、ICを破壊したり、回路が高
熱を発生するなどの事故につながる虞があった。また、
電源に過電圧が発生した場合にも同様な事故が生まれる
虞があった。さらに、ホットプラグイン時には、電圧の
チャタリング等により、機器内部で使用しているICが
破壊に至る場合もあった。
2. Description of the Related Art In a circuit or a device in which a digital circuit and an analog circuit or a digital circuit and a mechanical control circuit are mixed, a plurality of DC power supplies of +5 V and other DC power supplies such as +12 V are often used. In a circuit or an electronic device using such a plurality of DC power supply voltages, if there is no protection circuit related to the power supply, when the + 5V and + 12V power supplies are interchanged and connected when checking the operation of the circuit or the electronic device, etc. There is a possibility that the IC may be destroyed or the circuit may generate high heat, which may lead to an accident. Also,
A similar accident may occur when an overvoltage occurs in the power supply. Furthermore, at the time of hot plug-in, there is a case where an IC used inside the device is destroyed due to voltage chattering or the like.

【0003】これを防止するために、保護回路としてヒ
ューズを使用しているような場合でも、電源を取り違え
て接続した場合や、過電圧の発生時には、ICの破壊
や、ヒューズの断線等が発生する虞がある。また、ヒュ
ーズの容量設定によっては、接続時のインラッシュカレ
ントで断線してしまう場合も有る。
In order to prevent this, even if a fuse is used as a protection circuit, if the power supply is connected by mistake, or if an overvoltage occurs, IC destruction or fuse disconnection may occur. There is a fear. Further, depending on the setting of the capacity of the fuse, the disconnection may occur due to an inrush current at the time of connection.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、直流電
源を使用する電子機器において、保護回路が設けられて
ない場合や、単にヒューズだけを保護回路としている場
合には、電源を取り違えて接続した場合やホットプラグ
イン時の高電圧の発生時等に、ICの破壊や、高温の発
生、配線の焼け切れ、ヒューズの断線等が発生する虞が
ある。本発明は、比較的簡単な方法でこの問題を解決し
て、電源のつなぎ間違いや、ホットプラグイン時、電源
に過電圧が発生したような場合でも、回路や装置の故障
を防止することができる保護回路の実現を課題とする。
As described above, in an electronic device using a DC power supply, when a protection circuit is not provided or when only a fuse is used as a protection circuit, the power supply is connected by mistake. In such a case, when a high voltage is generated at the time of hot plug-in, there is a possibility that the IC may be broken, a high temperature may be generated, the wiring may be burned out, and the fuse may be disconnected. The present invention solves this problem in a relatively simple manner, and can prevent failure of a circuit or device even when a power supply is mistakenly connected or an overvoltage occurs in the power supply during hot plug-in. It is an object to realize a protection circuit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、複数の直流電源を用いる電子回路での電
源の過電圧や誤接続に対応する保護回路において、ドレ
インが第1の電源の入力端子に接続され、ソースがこの
第1の電源の出力側に接続されたFETスイッチング素
子と、第2の電源端子の電圧を分圧してこのFETスイ
ッチング素子のゲートに加える分圧回路とを具備し、前
記第2の電源端子に所定の範囲内の電圧が印加されたと
き、前記FETスイッチング素子はオンして前記第1の
電源が出力側に供給され、前記第2の電源端子に印加さ
れた電圧が所定の電圧以下のときは前記FETスイッチ
ング素子はオフして前記第1の電源の供給が断たれるこ
とを特徴とする。これにより、2種類の電源を用いる電
子回路において、相互の電源のつなぎ間違いを起こして
も電源の供給が断たれるため、回路や装置の故障を防止
することができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides a protection circuit against overvoltage or erroneous connection of a power supply in an electronic circuit using a plurality of DC power supplies. An FET switching element connected to the input terminal and having a source connected to the output side of the first power supply; and a voltage dividing circuit for dividing the voltage of the second power supply terminal and applying the divided voltage to the gate of the FET switching element. Then, when a voltage within a predetermined range is applied to the second power supply terminal, the FET switching element is turned on, the first power is supplied to the output side, and the first power is supplied to the second power supply terminal. When the applied voltage is equal to or lower than a predetermined voltage, the FET switching element is turned off and the supply of the first power is cut off. Accordingly, in an electronic circuit using two types of power supplies, even if an error occurs in connecting the power supplies to each other, the supply of power is cut off, so that a failure of the circuit or the device can be prevented.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】+5Vとその他の直流電源電圧を
有する電源に接続される機器、たとえばCD−ROMド
ライブやCD−RW(CD rewritable)ドライブ等を
含む機器などでは、+5Vと、それよりも高圧の+12
Vなどの電源を用いているため、電源を取り違えて接続
すると、機器内部で使用しているICなどの半導体部品
が簡単に破壊されてしまう。また、これらの電源は一般
的にはスイッチングレギュレーターが使用されているた
めに、外部からの妨害電波等が原因で、高電圧が発生す
ることがあり、ことに+5V電源の変動による影響が大
きく、+5V電源が高くなった場合もIC等の破壊を引
き起こしてしまうことがある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In a device connected to a power source having +5 V and another DC power source voltage, for example, a device including a CD-ROM drive and a CD-RW (CD rewritable) drive, etc. High pressure +12
Since a power supply such as V is used, if the power supply is mistakenly connected, a semiconductor component such as an IC used inside the device is easily destroyed. In addition, since these power supplies generally use a switching regulator, a high voltage may be generated due to external jamming radio waves and the like. When the + 5V power supply becomes high, there is a case where an IC or the like is destroyed.

【0007】そこで、このような2つの現象のどちらが
発生してもICの破壊を防止できるように、MOSFE
Tのスイッチング特性を利用した保護回路を考案した。
さらに、この回路はコンデンサを追加することにより、
電源電圧の立ち上がり時間をコントロールできるため
に、接続時のチャタリングも防止でき、ホットプラグイ
ン機器への応用が簡単に実現できる。
Therefore, in order to prevent the destruction of the IC regardless of which of the two phenomena occurs, the MOSFE
A protection circuit using the switching characteristics of T has been devised.
Furthermore, this circuit, by adding a capacitor,
Since the rise time of the power supply voltage can be controlled, chattering at the time of connection can be prevented, and application to a hot plug-in device can be easily realized.

【0008】以下、本発明にかかる保護回路を添付図面
を参照にして詳細に説明する。
Hereinafter, a protection circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0009】図1に本発明にかかる保護回路の一実施の
形態のブロック図を示す。図1において、符号Q1はM
OSFET(電界効果トランジスタ)、符号Q2はトラ
ンジスタ、符号R1〜R3は抵抗、符号C1はコンデン
サ、符号+5V、符号+12Vはそれぞれ+5Vおよび
+12Vの外部電源である。また、図2にこの実施の形
態の具体的な回路の実施例を示す。さらに図3、図4お
よび図5にMOSFETの特性の一例を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a protection circuit according to the present invention. In FIG. 1, the code Q1 is M
OSFET (field effect transistor), Q2 is a transistor, R1 to R3 are resistors, C1 is a capacitor, + 5V and + 12V are + 5V and + 12V external power supplies, respectively. FIG. 2 shows an example of a specific circuit of this embodiment. FIGS. 3, 4 and 5 show examples of the characteristics of the MOSFET.

【0010】この回路はMOSFETのスイッチング特
性を利用し、最終的に出力電圧をコントロールするMO
SFETQ1と+5V、+12Vの接続が正しいかどう
かを検出する分圧回路R1およびR2、さらに+5Vが
意図した任意の電圧範囲内に入っているかを検出し、そ
の結果により、MOSFETQ1をコントロールする回
路トランジスタQ2、ツェナーダイオードZD1からな
る。
[0010] This circuit utilizes the switching characteristics of the MOSFET to finally control the output voltage.
Voltage dividing circuits R1 and R2 for detecting whether the connection between the SFET Q1 and + 5V, + 12V are correct, and further detecting whether + 5V is within an intended voltage range, and based on the result, a circuit transistor Q2 for controlling the MOSFET Q1. , And a Zener diode ZD1.

【0011】具体的には電源の入力側端子に外部から正
しく+5V、+12Vが印加されたときのみ、MOSF
ETQ1がONするようにR1、R2の分圧比を調整す
る。これらの抵抗は+5Vと+12Vが取り違えて接続
された場合に、MOSFETQ1がハイインピーダンス
状態になるような図4のカットオフ電圧以下の電圧をM
OSFETQ1のゲートに与える。
Specifically, only when +5 V and +12 V are correctly applied from the outside to the input terminal of the power supply, the MOSF
The partial pressure ratio between R1 and R2 is adjusted so that ETQ1 turns ON. These resistors set a voltage equal to or lower than the cut-off voltage of FIG. 4 to M so that MOSFET Q1 enters a high impedance state when +5 V and +12 V are connected by mistake.
This is applied to the gate of OSFET Q1.

【0012】また、基準電源ZD1とトランジスタQ2
のコントロール回路により、+5Vの電圧上昇を検出
し、電圧が設定した範囲を超えた場合にトランジスタQ
2がオンし、MOSFETQ1をハイインピーダンス状
態にする図4のカットオフ電圧以下の電圧をMOSFE
TQ1のゲートに与える。
The reference power supply ZD1 and the transistor Q2
Detects a voltage rise of + 5V, and when the voltage exceeds a set range, the transistor Q
2 is turned on, and the MOSFET Q1 is turned into a high impedance state.
Give to the gate of TQ1.

【0013】さらにコンデンサC1を追加し、MOSF
ETQ1のゲートバイアス電圧の立ち上がり時間をコン
トロールする。これにより+5VCONTROL出力端
子電圧の立ち上がり時間をコントロールできるために、
ホットプラグイン対応機器の電源部に組み込むと、接続
時のチャタリングによる誤動作、破壊を防止することが
できる。
Further, a capacitor C1 is added and MOSF
The rise time of the gate bias voltage of ETQ1 is controlled. As a result, the rise time of the + 5V CONTROL output terminal voltage can be controlled.
When incorporated in the power supply unit of the hot plug-in compatible device, malfunction and destruction due to chattering at the time of connection can be prevented.

【0014】この場合、MOSFETQ1は、VGS≒2
VでON状態となるために、コンデンサC1には比較的
大きな容量が必要となる。この場合立ち上がり時定数T
は、擬似的に T=C1・R1 であらわせる。
In this case, the MOSFET Q1 has VGS ≒ 2
In order to be turned on at V, a relatively large capacitance is required for the capacitor C1. In this case, the rise time constant T
Is expressed as T = C1 · R1 in a pseudo manner.

【0015】この回路の利点は、特別なコントロール回
路が不必要なために、後から容易に既存回路に追加して
用いることが可能な点である。CD−ROM、CD−R
W、HD(Hard Disk )、FD(Floppy Dis)ドライブ
等がコンピュータと共に組み込まれる機器では、電源コ
ネクタの接続間違いによる機器の破壊を防止することが
できる。
The advantage of this circuit is that a special control circuit is not required, and it can be easily added to an existing circuit later. CD-ROM, CD-R
In a device in which a W, HD (Hard Disk), FD (Floppy Dis) drive or the like is incorporated together with a computer, it is possible to prevent damage to the device due to incorrect connection of the power connector.

【0016】また、MOSFETQ1は、図5に示した
ように、ドレイン−ソース間のON抵抗が約20mΩと
非常に小さいため、トランジスタを使用した場合と比較
すると、電圧ロスを無視できるくらいに小さくすること
ができる。
Further, as shown in FIG. 5, the MOSFET Q1 has a very low ON resistance between the drain and the source of about 20 mΩ, so that the voltage loss is made negligibly small as compared with the case where a transistor is used. be able to.

【0017】電源にスイッチングレギュレーターを用い
た場合、スイッチングレギュレーターは、外部からの電
波輻射により、電圧が上昇する誤動作を起こす場合があ
るが、その場合でも、電圧上昇の上限値を5.6V付近
に設定しておくことにより、自動的に電圧を下げること
ができるので、ICの破壊が防止できる。
When a switching regulator is used as a power supply, the switching regulator may malfunction due to an increase in voltage due to radiation of radio waves from the outside. Even in such a case, the upper limit of the voltage rise is set at about 5.6V. By setting the voltage, the voltage can be automatically reduced, so that destruction of the IC can be prevented.

【0018】さらに、誤って電源ON状態で接続してし
まった場合、電圧の上昇時間を遅延させられるので、誤
動作、あるいは破壊防止となる。これはホットプラグイ
ン対応機器へ、この回路を搭載することにより、同様な
効果が期待できる。
Furthermore, if the connection is made by mistake while the power is on, the rise time of the voltage can be delayed, thereby preventing malfunction or destruction. A similar effect can be expected by mounting this circuit on a hot plug-in compatible device.

【0019】本発明の回路は+5V、+12V電源機器
に限らず、定数の設定を変えることにより、他の電圧の
機器に対しても同様な効果が期待できる。さらに、この
ような回路を複数設けることにより、2つ以上の多電源
電圧の機器へ応用することもできる。また、本発明の回
路は、印加電圧が正常範囲内に戻った場合には、常にC
ONTROL電圧出力端子の電圧は自動的に正常状態
(+5V)に復帰するという利点がある。図6にCD−
ROM、CD−RWドライブを有する回路への本発明の
応用例を示す。
The circuit of the present invention is not limited to the +5 V and +12 V power supply devices, and similar effects can be expected for devices of other voltages by changing the setting of the constant. Further, by providing a plurality of such circuits, the present invention can be applied to two or more multi-supply voltage devices. In addition, the circuit of the present invention always operates when the applied voltage returns to within the normal range.
There is an advantage that the voltage of the ONCONTROL voltage output terminal automatically returns to the normal state (+5 V). FIG. 6 shows CD-
An application example of the present invention to a circuit having a ROM and a CD-RW drive will be described.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、複数の直流電源を用いる電子回路での電源の過
電圧や誤接続に対応する保護回路において、ドレインが
第1の電源の入力端子に接続され、ソースがこの第1の
電源の出力側に接続されたFETスイッチング素子と、
第2の電源端子の電圧を分圧してこのFETスイッチン
グ素子のゲートに加える分圧回路とを具備し、第2の電
源端子に所定の範囲内の電圧が印加されたとき、FET
スイッチング素子はオンして第1の電源が出力側に供給
され、第2の電源端子に印加された電圧が所定の電圧以
下のときは、FETスイッチング素子はオフとなって第
1の電源の供給が断たれることを特徴とする。これによ
り、2つの電源が取り違えて接続された場合に、FET
スイッチング素子がハイインピーダンス状態になるた
め、出力側に誤って高い電圧が印加されることを防止す
ることができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, in a protection circuit against overvoltage or erroneous connection of a power supply in an electronic circuit using a plurality of DC power supplies, a drain of the first power supply is provided. An FET switching element connected to the input terminal and having a source connected to the output side of the first power supply;
A voltage dividing circuit for dividing the voltage of the second power supply terminal and applying the divided voltage to the gate of the FET switching element, wherein when a voltage within a predetermined range is applied to the second power supply terminal,
The switching element is turned on, the first power is supplied to the output side, and when the voltage applied to the second power terminal is equal to or lower than a predetermined voltage, the FET switching element is turned off to supply the first power. Is cut off. By this, when two power supplies are connected by mistake, FET
Since the switching element enters the high impedance state, it is possible to prevent a high voltage from being applied to the output side by mistake.

【0021】本発明の請求項2の発明は、FETスイッ
チング素子のゲートにコレクタが接続され、エミッタが
所定の基準電圧に接続され、ベースが抵抗を介して第1
の電源の入力端子されたトランジスタを有し、第1の電
源の入力端子にかかる電圧が所定の値を超えたとき、こ
のトランジスタがオンして基準電圧がFETスイッチン
グ素子のゲートに印加され、FETスイッチング素子が
オフとなって第1の電源の供給が断たれることを特徴と
する。これにより、第1の電源電圧の上昇を検出し、第
1の電源電圧が設定した範囲を超えた場合にはFETス
イッチング素子がハイインピーダンス状態になるため、
出力側に高い電圧が印加されることを防止することがで
きる。
According to a second aspect of the present invention, the collector is connected to the gate of the FET switching element, the emitter is connected to a predetermined reference voltage, and the base is connected to the first through a resistor.
When the voltage applied to the input terminal of the first power supply exceeds a predetermined value, the transistor is turned on and a reference voltage is applied to the gate of the FET switching element, The switching element is turned off and supply of the first power is cut off. Thereby, the rise of the first power supply voltage is detected, and when the first power supply voltage exceeds the set range, the FET switching element enters a high impedance state.
It is possible to prevent a high voltage from being applied to the output side.

【0022】本発明の請求項3の発明は、FETスイッ
チング素子のゲートと接地間にコンデンサを有し、FE
Tスイッチング素子の導通までの時間を制御することを
特徴とする。これにより、第1の電源の出力端子電圧の
立ち上がり時間をコントロールすることができ、ホット
プラグイン対応機器で接続時のチャタリングによる誤動
作、破壊を防止することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the FE having a capacitor between the gate of the FET switching element and ground.
It is characterized in that the time until conduction of the T switching element is controlled. As a result, the rise time of the output terminal voltage of the first power supply can be controlled, and malfunction and destruction due to chattering at the time of connection with a hot plug-in compatible device can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる保護回路の一実施の形態のブロ
ック図。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a protection circuit according to the present invention.

【図2】本発明にかかる保護回路の実施例の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a protection circuit according to the present invention.

【図3】本発明に用いられるMOSFETの特性の一
例。
FIG. 3 shows an example of characteristics of a MOSFET used in the present invention.

【図4】本発明に用いられるMOSFETの特性の一
例。
FIG. 4 shows an example of characteristics of a MOSFET used in the present invention.

【図5】本発明に用いられるMOSFETの特性の一
例。
FIG. 5 shows an example of characteristics of a MOSFET used in the present invention.

【図6】本発明の保護回路の応用例を示す回路ブロック
図。
FIG. 6 is a circuit block diagram showing an application example of the protection circuit of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

C1…コンデンサ、Q1…MOSFET(電界効果トラ
ンジスタ)、Q2…トランジスタ、R1〜R3…抵抗、
+5V…+5V外部電源、+12V…+12V外部電
源。
C1: capacitor, Q1: MOSFET (field effect transistor), Q2: transistor, R1 to R3: resistor,
+ 5V ... + 5V external power supply, + 12V ... + 12V external power supply.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の直流電源を用いる電子回路での電
源の過電圧や誤接続に対応する保護回路において、 ドレインが第1の電源の入力端子に接続され、ソースが
この第1の電源の出力側に接続されたFETスイッチン
グ素子と、 第2の電源端子の電圧を分圧してこのFETスイッチン
グ素子のゲートに加える分圧回路とを具備し、 前記第2の電源端子に所定の範囲内の電圧が印加された
とき、前記FETスイッチング素子はオンして前記第1
の電源が出力側に供給され、前記第2の電源端子に印加
された電圧が所定の電圧以下のときは前記FETスイッ
チング素子はオフして前記第1の電源の供給が断たれる
ことを特徴とする保護回路。
An electronic circuit using a plurality of DC power supplies, the protection circuit corresponding to overvoltage or erroneous connection of a power supply, wherein a drain is connected to an input terminal of the first power supply, and a source is an output of the first power supply. And a voltage dividing circuit that divides the voltage of the second power supply terminal and applies the divided voltage to the gate of the FET switching element, wherein a voltage within a predetermined range is applied to the second power supply terminal. Is applied, the FET switching element is turned on and the first
Is supplied to the output side, and when the voltage applied to the second power supply terminal is equal to or lower than a predetermined voltage, the FET switching element is turned off and the supply of the first power supply is cut off. And protection circuit.
【請求項2】 前記FETスイッチング素子のゲートに
コレクタが接続され、エミッタが所定の基準電圧に接続
され、ベースが抵抗を介して前記第1の電源の入力端子
されたトランジスタを有し、 前記第1の電源の入力端子にかかる電圧が所定の値を超
えたとき、このトランジスタがオンして前記基準電圧が
前記FETスイッチング素子のゲートに印加され、前記
FETスイッチング素子がオフとなって前記第1の電源
の供給が断たれることを特徴とする請求項1に記載の保
護回路。
2. A transistor having a collector connected to a gate of the FET switching element, an emitter connected to a predetermined reference voltage, and a base connected to an input terminal of the first power supply via a resistor, When the voltage applied to the input terminal of the first power supply exceeds a predetermined value, the transistor is turned on, the reference voltage is applied to the gate of the FET switching element, and the FET switching element is turned off, and the first switching element is turned off. The protection circuit according to claim 1, wherein the supply of the power is cut off.
【請求項3】 前記FETスイッチング素子のゲートと
接地間にコンデンサを有し、前記FETスイッチング素
子の導通までの時間を制御することを特徴とする請求項
1に記載の保護回路。
3. The protection circuit according to claim 1, further comprising a capacitor between a gate of the FET switching element and ground, and controlling a time until the FET switching element is turned on.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011036051A (en) * 2009-08-03 2011-02-17 Ricoh Co Ltd Overvoltage protection circuit
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CN106129980A (en) * 2016-06-30 2016-11-16 山东超越数控电子有限公司 A kind of hot-swappable circuit with Power Limitation function

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