JP2655572B2 - 電圧衝撃保護回路 - Google Patents

電圧衝撃保護回路

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JP2655572B2
JP2655572B2 JP62271564A JP27156487A JP2655572B2 JP 2655572 B2 JP2655572 B2 JP 2655572B2 JP 62271564 A JP62271564 A JP 62271564A JP 27156487 A JP27156487 A JP 27156487A JP 2655572 B2 JP2655572 B2 JP 2655572B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一つには回路を導体に接続するために、ま
た一つにはその導体に起こる可能性がありかつその回路
に損傷を与えるおそれがある過剰な高電位又は低電位を
持つ電圧過度現象からその回路を保護するためにその回
路と導体との間に接続されるようにした電圧衝撃保護回
路に関する。本発明による保護回路は、特にしかし専用
的にではなく、加入者線に雷等によつて生起する電圧過
渡現象から保護されなくてはならない加入電話内の加入
者回線用に企図されたものである。
［従来の技術］ 加入者線に雷などにより生起する過電圧から電話交換
機を保護する装置を使用することは、従来からよく知ら
れている。多種多様な型式及び原理の保護装置が、この
目的のために提案されてきている。
二つの逆直列接続電界効果トランジスタをスイツチと
して、なかでも、加入電話内の回線を加入者線に接続す
る回路内に使用することは、周知である。このようなス
イツチを、加入者線に生起するおそれのある電圧過渡現
象による過剰損失作用から保護するために、これらのス
イツチに対する電子的遮断装置を回線に追加すること
は、周知である。
このような遮断装置は、欧州特許第0133789号に記載
されており、駆動電圧装置及び電子スイツチを含み、こ
れらによつて、加入者線と被保護回路との間に電流が双
方向に流れることができるように逆直列接続電界効果ト
ランジスタにそれらにソース電極とゲート電極との間に
共通駆動電圧を供給するように図り、並びに両逆直接接
続電界効果トランジスタを経由して加入者線と被保護回
路との間にどちらの方向にも電流が流れることができな
いようにソース電極とゲート電極との間に共通駆動電圧
を供給するように図つている。欧州特許第0133789号に
記載されている装置は、また、これらのトランジスタの
両端の電圧降下に感応するように、この導体と保護回路
とに接続された電圧感知装置を含んでいる。この電圧感
知装置は導通状態にあるトランジスタのどちらかの両端
間の電圧が所与の大きさを超えると、駆動電圧がこれら
の電界効果トランジスタのうちの一つを遮断するように
スイツチを動作させるようになされている。MOS電界効
果トランジスタがスイツチとして使用され、電圧官能装
置は、欧州特許第0133789号に記載されている。
米国特許第3369129号及び米国特許第3656025号の各々
には、例えば、医療目的用に、ある回路内電流を制御す
るために、二つの直列接続されたJFET形電界効果トラン
ジスタがこの回路に接続され、これらのトランジスタを
飽和導通状態にもたらすことによつてこの回路の電流を
制限できることが教示されている。
［発明が解決しようとする問題点］ 二つの逆直列接続電界効果トランジスタと充分に高速
かつ高信頼性の遮断装置の組合せの形をとるスイツチ
は、正しく形成され、接続されて、電話交換機内の回線
のような被保護回路を加入者線に起こる過剰な電圧過渡
現象から保護する回路として使用可能であり、これらの
過渡現象は、加入者線への雷などによつて生起する。
導体と回路との間の二つの逆直列接続電界効果トラン
ジスタを含むこのような保護回路において、特に、目的
がこの保護回路に含まれる構成要素に関する性能上の過
大な要求を回避することであるとき、被保護回路に損傷
を生起せしめるおそれのある高速電圧過渡現象から被保
護回路を保護するために、これらのトランジスタの一つ
を充分に高信頼性、高速かつ完全な遮断が行えるかとい
う問題が存在する。
意図するところが保護回路を集積回路の形で製造する
ことであるから、逆直列接続電界効果トランジスタ及び
この回路に含まれるさらに他の電界効果トランジスタが
同じ工程で製造される以上公称的に同じしきい電圧を有
するということに因る、ある種の回路解決に伴つて生起
する、特殊ないくつかの問題が存在する。
［発明の目的及び問題点の解決手段の要点］ かくして、本発明の一つの目的は、前述の問題を解決
しかつ逆直列接続電界効果トランジスタの高信頼性、高
速かつ充分な遮断を達成することにある。
本発明の第２の目的は、集積回路として製造されるに
適した問題の種類の保護回路を提供することにある。
要約して表現しかつ簡単化すると、本発明による保護
回路は、電界効果トランジスタの一つの遮断が逆直列接
続電界効果トランジスタの一つの両端間の過剰な電圧降
下によつてトリガされる、と云えるであろう。
要約して表現しかつ簡単化すると、本発明による保護
回路を特徴づけるものは、保護回路に含まれる一つ、二
つ又はさらに多くの電界効果トランジスタが問題の種類
の電圧過渡現象が生起した際に導通状態において飽和状
態に達するような寸法に形成されていることである、と
いえよう。
本発明による保護回路の好適実施例においては、その
特徴づけるものは、保護回路に損傷を与えるおそれのあ
る電位の電圧過渡現象が生起したときに飽和状態に達す
ることができるように形成された二つの逆直列接続電界
効果トランジスタである。それゆえ、これらの逆直列接
続トランジスタの各両端間の電圧降下に感応するように
接続された電圧感知装置は、電圧過渡現象をより簡単に
かつより高速に検出できる。これらの電界効果トランジ
スタのより高信頼性かつより高速の遮断は、したがっ
て、この電圧感知装置によつて得られる。
本発明による第２の好適実施例においては、逆直列接
続電界効果トランジスタの両端間の電圧に感応するよう
に接続されかつスイツチを動作させるように適合した第
３電界効果トランジスタがあり、この第３トランジスタ
は、問題の種類の電圧過渡現象が生起したときに飽和状
態に達するように形成されている。したがつて、サイリ
スタがスイツチとして使用され、このサイリスタは、第
３電界効果トランジスタ及び逆直列接続トランジスタの
各ソース電極と各ゲート電極との間に接続され、一方、
第３電界効果トランジスタのソース電極は、このサイリ
スタのゲート電極にこのサイリスタを損傷する危険を伴
うことなく接続されている。問題の種類の電圧過渡現象
が生起したときにその飽和状態に自動的に達することに
よつて、第３電界効果トランジスタは、すなわち、サイ
リスタのゲート電極を通って流れる可能性のある電流を
サイリスタに損傷を与えることのない大きさに制限する
ことができる。このように接続された第３電界効果トラ
ンジスタとサイリスタの組合わせは、逆直列接続トラン
ジスタを高速かつ高信頼性を以つて遮断するための条件
を整える。
本発明による保護回路の第３の好適実施例において
は、逆直列接続電界効果トランジスタ並びに上述した第
３電界効果トランジスタは、被保護回路を損傷するおそ
れのある電位を有する電圧過渡現象の発生に関連してそ
れらの飽和状態に達するように形成されている。
本発明による保護回路の種々の実施例の有するさらに
利点は、それぞれの実施例について次の説明を読んだ後
は、当業者にとつては明かであろう。
本発明による保護回路の種々の実施例に特徴づけるさ
らに完全なかつ正しい説明は、特許請求の範囲に開示さ
れている。
［実施例］ 本発明の一実施例を示す第１図において、電圧衝撃保
護回路は、導体LAと回路SLICとの間に接続されている。
保護回路は、回路SLICを導体LAに接続し、及びこの導体
上におそらく生起し、かつ、回路SLICに損傷を与えるお
それがあるほどに高く又は低い電位を有する電圧過渡現
象から回路SLICを保護する役割を果たす。この回路SLIC
は、電話交換機内の加入者電話の回線であつてもよく、
また導体は加入者線であつてもよい。
第１図による回路は、二つの逆直列接続電界効果トラ
ンジスタM1及びM2を含み、それらのソース電極Ｓは相互
に接続されかつそれらのゲート電極Ｇも相互に接続され
ている。第１トランジスタM1は、そのドレイン電極Ｄを
導体LAに直接、接続されている。第２トランジスタM2
は、そのドレイン電極Ｄを回路SLICに直接、接続されて
いる。さらに、二つのトランジスタM1及びM2は、それら
の基体をそれぞれのトランジスタのソース電極に接続さ
れている。
両トランジスタM1及びM2をオン又はオフにターニング
するために、第１図における回路は、電子スイツチＴに
よつて制御可能の駆動電圧装置を含んでいる。駆動電圧
装置は、二つの電流発生装置I+con、I-con、及びツエナ
ダイオードZGSを含む。第１電流発生装置I+conは、正電
流電圧（＋）と二つの逆直列接続電界効果トランジスタ
の各ゲート電極Ｇとの間に接続されており、またこのゲ
ート電極にツエナダイオードの一つの極が接続されてい
る。ツエナダイオードの他の極は、二つの逆直列接続電
界効果トランジスタの各ソース電極及び第２電流発生装
置I-conに接続され、後者はさらに負電源電圧（−）に
接続されている。電子スイツチＴは、二つのトランジス
タM1及びM2の各ソース電極Ｓと各ゲート電極Ｇとの間に
おいてツエナダイオードと並列に接続されている。
第１電流発生装置は、ゲート電極Ｇに接続されている
ツエナダイオードZGSの極に電流を供給するようになさ
れている。第２電流発生装置は、ソース電極に接続され
たツエナダイオードの極から電流を導出するようになさ
れている。この供給及び導出電流は、二つのトランジス
タM1及びM2に対して共通駆動電圧を供給するために、ス
イツチＴが開かれたときにツエナダイオードを通つて流
れるようになつている。したがつて、ツエナダイオード
の両端間の駆動電圧のために、二つの逆直列接続電界効
果トランジスタM1及びM2が導通すると、これらのトラン
ジスタを経由して導体LAと回路SLICとの間を電流が両方
向に流れるようになる。代つて、スイツチＴが閉じられ
たとき、ツエナダイオードは短絡され、したがつて電流
を通さず、トランジスタM1及びM2を導通させる駆動電圧
はツエナダイオードの両端間に発生されない。この場
合、二つのトランジスタM1及びM2を経由して導体LAと回
路SLICとの間にどちらの方向にも電流は流れることがで
きない。
第１図における回路は、電圧感知装置を比較器
（Komp）の形で含み、この比較器は、ダイオードDM3及
びスイツチM3に経由して導体LAに、またダイオードDM3
及びスイツチM4を経由して回路SLICに結合されている。
さらに、比較器は、調節可能な基準電圧VREFを持つた基
準電圧装置を経由してトランジスタM1及びM2の各ソース
電極に接続されている。
比較器は、さらに、第３電流発生装置IKOMPを経由し
て負電源電圧（−）に、かつ抵抗器RM5、ダイオードDM
5,スイツチM5を含む直列回路を経由して導体LAに接続さ
れている。比較器はダイオードDM3及びDM4からの電圧を
基準電圧VREFと比較しかつこれらのダイオードからの電
圧が基準電圧VREFと比較して充分に高いとき、スイツチ
Ｔを閉じ、続いてスイツチM3,M4及びM5を開くようにな
されている。ダイオードDM3及びDM4は極性逆転の配置関
係にあるために、これらのダイオードからその共通接点
を通して比較器に供給される電圧は、導体LA及び回路SL
ICの電圧衝撃回路への各接続点における電位のうち最高
の電位に応答するのであろう。したがつて、比較器は、
二つの逆直列接続電界効果トランジスタの各両端間の電
圧降下のうちいずれかに感応するであろう。
第１図の回路は、次のような具合に機能しようとする
ものである。回路SLICに損傷を与える何らかの電圧過渡
現象が導体LAに起こる前、かつこの導体の電位が損傷を
与えることのない範囲内にある正規動作においては、ス
イツチＴは開きかつスイツチM3,M4及びM5は開かれてい
る。電流発生装置I+con及びI-conは電流をツエナダイオ
ードZGSを通して駆動し、このことによつてトランジス
タM1及びM2への駆動電圧が発生されてその結果、これら
のトランジスタがターンオンされる。もし導体LAのその
保護回路への接続点における電位が、回路SLICの保護回
路への接続点における電位よりも実質的に高ければ、そ
のときダイオードDM3は導通し、一方、ダイオードDM4は
遮断する。比較器は、したがつて、ドランジスタM1の両
端間の電圧降下に感応するが、しかし、この電圧降下は
正規動作においては充分に大きくないので、スイツチＴ
を閉じることはない。代つて、もし導体LAの保護回路へ
の接続点における電位が回路SLICの保護回路への接続点
における電位よりも実質的に低ければ、そのとき、ダイ
オードDM4は導通し、一方、ダイオードDM3は遮断する。
この場合、比較器は、トランジスタM3の両端間の伝圧降
下に感応するが、しかしこの電圧降下は正規動作におい
ては充分大きくないので、スイツチＴを閉じることはな
い。
もし導体LAの保護回路への接続点における電位が回路
SLICの保護回路への接続点における電位よりも高くかつ
立上りつつあるならば、トランジスタM1及びM2の各両端
間の電圧降下は減少する。増大するトランジスタＭ、両
端間の電圧降下に同期して、ダイオードDM3から比較器
に供給される電位は、基準電圧VREFから供給される電位
に関して上昇する。ダイオードDM3からの電位が基準電
圧VREFからの電位に関して充分に高くなると、比較器は
まずスイツチＴを閉じ、次いでスイツチM3,M4及びM5を
開く。スイツチＴが閉じられると、トランジスタM1及び
M2への駆動電圧は低下させられる。このようにして、ト
ランジスタM1に、導体LAから回路SLICへの電流を遮断さ
れることができる。一方、トランジスタM2は、その基板
ダイオードを経由して回路SLICへ向けて依然として電流
を導出することができる。
もし導体LAの保護回路への接続点の電位が回路SLICの
保護回路への接続点の電位よりも低くかつ降下しつつあ
るならば、そのとき、トランジスタM1及びM2の各両端間
の電圧降下は増大する。増大するトランジスタM2両端間
の電圧降下に同期して、基準電圧VREFから比較器に与え
られる電位は、ダイオードDM4から与えられる電位に関
して降下する。基準電圧VREFからの電位がダイオードDM
4からの電位に関して充分に低くなると、比較器はまず
スイツチＴを閉じ、次いでスイツチM3,M4及びM5を開
く。スイツチＴが閉じられると、トランジスタM1及びM2
への駆動電圧が低下させられる。このようにして、トラ
ンジスタM2に回路SLICから導体LAへの電流を遮断させる
ことができる。一方、トランジスタM1は、その基板ダイ
オードを通じて導体LAへ向けて依然として電流を導出す
ることができる。
上述の両方の場合において、保護回路内には、導体LA
が回路SLICから実質的に絶縁される状態が得られる。
比較器がスイツチT1を閉じる場合の導体LAの電位は、
逆直列接続電界効果トランジスタの特性、ダイオードDM
3及びDM4の各両端間の順電圧降下、並びに基準電圧VREF
に対し応答性を有する。例えば、基準電圧VREFを変更す
ることによつて、比較器に、導体LA上の異なる電位差に
おいてスイツチＴを閉じさせることができる。好適に
は、スイツチＴは「自己保持」機能を有するか、又は比
較器がヒステリシス機能を有し、後者の機能は、もし導
体LAへの接続点の電位が損傷を生じない範囲内の値に復
帰するならば、スイツチＴが閉じられた後は、その後短
い時間、再び開かないようにする。
本発明によれば、比較器内に高速かつ高信頼性の反応
を得るために、逆直列接続電界効果トランジスタは、損
傷を与える電位を持つ電圧過渡現象が導体内に生起した
とき、飽和に達するように形成されている。さらに、比
較器は、本発明により、トランジスタM1及びM2のどちら
かの両端の電圧がこれらそれぞれのトランジスタが飽和
させられるほど高いときにこのスイツチを動作させるよ
うになされている。比較器反応がそれぞれのトランジス
タをその飽和状態に達せさせることに関してより高速で
かつより高信頼性であるということは、トランジスタが
その飽和状態にあるとき、そのトランジスタの両端間の
電圧降下がこのトランジスタを通る電流でもつてより高
速に増大することに関連する。
実用上の理由から、電圧衝撃保護回路は中位の供給電
圧でもまた充分に機能する能力があることが好ましい。
第１図の回路において、中位の負供給電圧では、トラン
ジスタのソース電極、並びに比較器の基準電圧VREF及び
ダイオードDM4からの各入力が、比較器がまずスイツチ
Ｔを閉じ次いでスイツチM3,M4及びM5を開くに要する時
間を経る前に、負電源電圧よりも低い電位に達するとい
う危険が存在する。もしこの事態が生起すると、電流発
生装置Ikompを経由する比較器Kompへの電流供給は停止
するであろう。中位の負電源電圧に関連する誤動作を回
避するために、第１図の保護回路は、比較器から抵抗器
RM5、ダイオードDM5及びスイツチM5を経由して導体LAに
至る回路を含み、この回路は、導体LAが負電源電圧より
も実質的に低い電位を突然与えられたときに電流発生装
置Ikompの機能を引き継ぐ。
第２図に示される電圧衝撃保護回路が、第１図に示さ
れたものと異なる点は、主として、それがいく分詳細に
示されているということである。さらに、第２図の回路
は、比較器によつて直接制御される第１図の３つのスイ
ツチM3,M4及びM5の代わりに、駆動電圧を経由して制御
されるように接続された２つの電界効果トランジスタM4
及びM5を有する。しかしながら、第２図に示された回路
の機能は、基本的には、第１図に示された回路のそれと
同じである。
第２図において、三つのpnpトランジスタQ5,Q6及びQ8
は、第１図の比較器Komp及び電流発生装置Ikompとが構
成するのと同じ機能を有する。逆直列接続電界効果トラ
ンジスタのソース電極とゲート電極との間の可逆抵抗器
RREFに直列に接続されたダイオードDREFは、基準電圧装
置として機能する。二つのトランジスタQ1及びQ2は、ツ
エナダイオードの一つの極に電流を供給する第１電流発
生装置として機能する。二つのトランジスタQ7,Q9及び
ダイオードDQ7はツエナダイオードの他の極からこれと
実質的に等しい電流を導出する第２電流発生装置として
機能する。第４電界効果トランジスタM4は、そのソース
電極ＳをトランジスタQ6のベースに接続され、そのドレ
イン電極ＤをダイオードDM3及びDM4の各陰極に接続さ
れ、さらにそのゲート電極ＧをトランジスタM1及びM2の
各ゲート電極に接続され、かつスイツチとして機能す
る。第５電界効果トランジスタM5は、そのソース電極を
ダイオードDM5の陽極に接続され、そのドレイン電極を
トランジスタQ5,Q6及びQ8に接続され、またそのゲート
電極をトランジスタM1及びM2のゲート電極に接続されて
いる。この第５電界効果トランジスタM5は、スイツチと
抵抗器の組合わせとして機能する。トランジスタQ5,Q6
及びQ8は、近似的に差働増幅器として働き、かつサイリ
スタＴをトランジスタQ6のコレクタによつて制御し、こ
のコレクタはサイリスタＴのゲート電極に接続され、こ
のサイリスタは、その制御がｎ形ベースを経由して行な
われるようにして実現される。
第１又は第２電流発生装置からそれぞれによつて供給
又は導出される電流は、サイリスタ保持電流よりも大き
い。このサイリスタがトランジスタQ6によつてターンオ
ンされているとき、サイリスタは電流発生装置を経由し
て充分な電流を得ている限り、トランジスタQ6にかかわ
らず、その後は、導通を続ける。このサイリスタは、し
たがつて、保護回路のこの実施例においては「自己保
持」電子スイツチとして機能する。
第３図による電圧衝撃保護回路が第１図及び第２図に
よる保護回路と異なるのは、主として、それがダイオー
ドDM3及びDM4それぞれを経由して導体LAの電圧衝撃保護
回路への接続点及び回路SLICの同保護回路への接続点へ
接続される第３電界効果トランジスタM3の形で電圧感知
装置を有する点である。第３電界効果トランジスタM3
は、そのゲート電極G3をトランジスタM1及びM2の各ゲー
ト電極に接続され、そのソース電極ＳをサイリスタＴの
ゲート電極に接続される。保護回路のこの実施例におい
て、サイリスタのゲート電極は、このサイリスタのＰ形
ベースに接続される。第３図において、トランジスタQ
1,Q2、ダイオードDQ1及びDQ2は、第２図における第１電
流発生装置又は第１図における電流発生装置I+conと同
様な種類かつ同様な役を果す第１電流発生装置を構成す
る。さらに、トランジスタQ7,Q9及びダイオードDQ7は、
第２図における第２電流発生装置又は第１図における電
流発生装置I-conと同様な種類かつ同様な役を果す第２
電流発生装置を構成する。第１電流発生装置トランジス
タQ1,Q2をツエナダイオード等に接続するダイオードDQ1
及びDQ2は、トランジスタQ1が逆バイアスされたときの
問題を防止する役をする。この問題は、導体LAに充分に
過剰な正電圧を発生する。第２電流発生装置トランジス
タQ7,Q9をツエナダイオード等に接続するダイオードDQ7
は、導体LA上の充分に過剰な負電圧からトランジスタQ7
を保護する役をする。
第３図における第３電界効果トランジスタM3は、逆直
列接続電界効果トランジスタM1及びM2の各両端間の各電
圧降下のどちらにも感応し、かつこれらそれぞれの電圧
降下がサイリスタＴとダイオードDM3又はダイオードDM4
のどちらかとに渡る両端間の順電圧降下に関して充分に
大きいとき、導通する結果、サイリスタＴをターンオン
するのに適合している。第１電流発生装置によつて供給
される又は第２電流発生装置によつて導出される電流
は、サイリスタ保持電流よりも大きい。サイリスタがト
ランジスタM3によつてターンオンされたとき、このサイ
リスタが電流発生装置を経由して充分な電流を得る限
り、トランジスタM3にかかわらず、その後、導通を続け
る。
第３図における電圧衝撃保護回路が、サイリスタを援
用してツエナダイオード両端の駆動電圧を短絡すること
によつて導体LA内の充分に過剰な高電位又は低電位を持
つ電圧過渡現象に反応するとき、トランジスタM1及びM2
の一つはピンチオフして遮断状態となり、一方、残つた
方のトランジスタは基板ダイオードを経由して導通す
る。トランジスタM3のゲート電極は、また、ツエナダイ
オードに接続されているので、サイリスタが導通してし
まつて、駆動電圧をトランジスタM1及びM2へ短絡してし
まつたとき、トランジスタM3もまたピンチオフして遮断
状態となる。トランジスタM3が導通状態になりつつあり
かつサイリスタを制御しつつある時間中かつ駆動電圧が
トランジスタM3を遮断状態にいたらすに充分にピンチオ
フさせるに要する時間を経過してしまう前、導体LAから
ダイオードDM3、トランジスタM3、サイリスタのゲート
電極及びトランジスタM2の基板ダイオードを経由して回
路SLICに至る又は回路SLICからダイオードDM4、トラン
ジスタM3、サイリスタのゲート電極及びトランジスタM1
の基板ダイオードを経由して導体LAに至るどちらかの電
流径路が存在するであろう。サイリスタは、できるだけ
高速かつ高信頼性をもつてターンオフされることが望し
い、しかし、サイリスタの制御入力端子はその限定され
た耐電流能力のために過電流に対いて実質的に保護され
なければならない。適当なサイリスタを使用しまたこれ
を高速かつ高信頼性を以つてターンオンするために、第
３電界効果トランジスタM3は、その飽和状態になること
によつて、このサイリスタのゲートを通る電流をこのサ
イリスタに損傷を与えない大きさに自動的に制限するよ
うに形成される。第３電界効果トランジスタM3のこの電
流制限により、トランジスタM3及びサイリスタは、ダイ
オード達とは別として、電圧衝撃保護を低速かつ低信頼
性に対するおそれがあり、このトランジスタとサイリス
タに直列に接続されることを必要とするようなさらに他
の要素を伴うことなく、保護回路内で、それぞれ電圧感
知装置及びスイツチとして使用される。前述した時間中
の第３電界効果トランジスタの電流制限は、また、回路
SLICをこの時間中のサイリスタを経由する過電流から保
護することができる。
第３図による保護回路において、逆直列接続電界効果
トランジスタM1及びM2は、また、回路SLICに損傷を与え
るおそれのある電位を有する導体LA内の電圧過渡現象の
発生の際にそれらの飽和状態に達するように形成される
ことが好ましい。しかしながら、あらゆる操作の場合及
び応用を通じて、トランジスタM1及びM2がこのように形
成されることは必ずしも絶対的に必要ではなく、個々の
場合において、トランジスタM3自体がその飽和状態に達
するように形成されれば充分であると云える。
トランジスタM1,M2及びM3正確にいかに形成されるか
は、場合、場合によつて異なり、回路SLICの耐電圧、使
用されるサイリスタ、等に依存する。さらに、電界効果
トランジスタの寸法の違いがいかにその電気的パラメー
タに影響するかは当業者にとつて周知であるから、ここ
に、いかなる寸法の場合をも記述する必要はない。しか
しながら、当業者に対し云えることは、第１図から第３
図における電界効果トランジスタは、ｎチヤンネルDMOS
型であつて、典型的しきい電圧VTO＝2Vを有するという
ことである。このような場合、トランジスタM1及びM2に
対する駆動電圧は、約5,2Vであつてよく、これは、適当
に選択された幾何学的寸法と共にトランジスタM1及びM2
に約7.5Ωの直線範囲で電気抵抗を与える。したがつ
て、飽和による電流制限は、トランジスタM1又はM2を通
して約230mAの電流に対して起こる。この電圧衝撃保護
回路は、要素間に絶縁を施す集積回路に対する周知の処
理を使用して製造される。
第１図から第３図による電圧衝撃保護回路は、本発明
の範囲内で、様々に変更可能である。例えば、幾分異な
つた電流発生装置を使用することもできる。第１電界効
果トランジスタのドレイン電極を直接に導体に接続し、
また第２電界効果トランジスタのドレイン電極を直接に
被保護回路に接続するのが好適であるけれども、ある場
合には、これらのドレイン電極を中継要素を経由して導
体及び被保護回路に接続することが可能であるかも知れ
ない。このような場合、ダイオードDM3及びDM4の各陽極
を、第１電界効果トランジスタ及び第２電界効果トラン
ジスタ又は導体及び被保護回路に直接に、もしくは中継
要素を経由してのいずれかで接続することも、ある場合
には、可能であるかも知れない。しかしながら、これは
好適ではない。他の変更は、当業者にとつて、おそらく
想像できるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、導体と被保護回路との間に接続された本発明
による電圧衝撃保護回路の第１実施例の簡単化回路図、 第２図は、導体と被保護回路との間に接続された本発明
による電圧衝撃保護回路の第２実施例の回路図、 第３図は、導体と被保護回路との間に接続された本発明
による電圧衝撃保護回路の第３実施例の回路図、 である。 ［記号の説明］ LA:導体 SLIC:被保護回路 M1,M2:逆直列接続電界効果トランジスタ I+con,I-con:電流発生装置 Ikom:電流発生装置 Iomp:比較器 RM5:抵抗器 M3〜M5:スイツチ又は電界効果トランジスタ T:電子スイツチ VREF:基準電圧

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被保護回路（SLIC）を導体（LA）に接続
    し、かつ、前記導体内に生起する可能性があって前記被
    保護回路に損傷を与えるおそれのある過剰な高電位又は
    低電位の電圧過渡現像から前記被保護回路を保護するた
    めに前記導体と前記被保護回路との間に接続されるよう
    になっており、さらに、２つの逆直列接続電界効果トラ
    ンジスタ（M1,M2）と電子スイッチ（Ｔ）によって制御
    可能な駆動電圧装置（I+con,I-con,ZGS,T）を備え、前
    記電界効果トランジスタ（M1,M2）は相互に接続された
    該トランジスタのソース電極（Ｓ）と相互に接続された
    該トランジスタのゲート電極（Ｇ）とそれぞれのトラン
    ジスタのソース電極に接続された基板を有し、前記駆動
    電圧装置は、第１動作状態にあって該状態において、前
    記導体（LA）と前記被保護回路（SLIC）との間で前記２
    つの電界効果トランジスタを経由して電流が双方向に流
    れることができるように、前記２つの電界効果トランジ
    スタ（M1,M2）の前記ゲート電極（Ｇ）と前記ソース電
    極（Ｓ）との間で共通駆動電圧を維持するように働く前
    記第１動作状態へと制御可能であるとともに、第２動作
    状態であって該状態において、前記導体（LA）と前記被
    保護回路（SLIC）との間で電流がどちらの方向にも流れ
    ることができないように前記駆動電圧装置が前記２つの
    電界効果トランジスタ（M1,M2）の前記ゲート電極
    （Ｇ）と前記ソース電極（Ｓ）との間で共通駆動電圧を
    維持するように働く前記第２動作状態へと制御可能であ
    り、さらに前記保護回路は前記２つの電界効果トランジ
    スタ（M1,M2）の各両端間の電圧降下に感応するように
    前記導体（LA）と前記被保護回路に接続されかつ前記２
    つの電界効果トランジスタのどちらかの両端の電圧降下
    が所定の大きさを超えるとき前記駆動電圧装置を前記第
    ２動作状態へ制御するために前記電子スイツチ（Ｔ）を
    動作させるようにしている電圧感知装置（M3又はQ5及び
    Q6）を備える前記保護回路において、前記２つの逆直列
    接続電界効果トランジスタ（M1,M2）は、前記被保護回
    路（SLIC）に損傷を与えるおそれのある電位において前
    記導体（LA）内に電圧過渡現象が生起した場合には、前
    記電界効果トランジスタの１つが飽和導通状態に達する
    こと、ならびに、前記電界効果トランジスタのどちらか
    の両端の電圧降下が、当座、前記１つの電界効果トラン
    ジスタを導通時に該トランジスタの飽和状態にとどめる
    程に大きいとき前記電圧感知装置（M1又はQ5及びQ6）は
    前記スイッチを動作するようにすること、を特徴とする
    電圧衝撃保護回路。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の電圧衝撃保護
    回路において、前記電圧感知装置は前記保護回路の前記
    導体（LA）への又は前記被保護回路（SLIC）への接続点
    における電圧に感応するように接続されたドレイン電極
    を有しかつ前記電子スイッチ（Ｔ）を経由して前記２つ
    の逆直列接続電界効果トランジスタ（M1,M2）の各ソー
    ス電極（Ｓ）に接続されたソース電極を有する第３電界
    効果トランジスタ（M3）を含むこと、及び、前記第３電
    界効果トランジスタ（M3）のゲート電極は前記共通駆動
    電圧を受けるために前記２つの逆直列接続電界効果トラ
    ンジスタ（M1,M2）の各ゲート電極に接続されているこ
    と、を特徴とする電圧衝撃保護回路。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の電圧衝撃保護
    回路において、前記電子スイッチは前記２つの逆直列接
    続電界効果トランジスタ（M1,M2）の各ゲート電極
    （Ｇ）に接続された陽極と前記２つの逆直列接続電界効
    果トランジスタの各ソース電極（Ｓ）に接続された陰極
    とを有するサイリスタ（Ｔ）を含むこと、前記第３電界
    効果トランジスタ（M3）のソース電極は前記サイリスタ
    のゲート電極に接続されていること、及び、前記第３電
    界効果トランジスタ（M3）は、電圧過渡現象が生起した
    ときに前記第３電界効果トランジスタの飽和導通状態に
    達することによって、前記サイリスタ（Ｔ）のゲート電
    極へ流れる可能性のある電流が、前記第３電界効果トラ
    ンジスタを経由して前記サイリスタまたは前記被保護回
    路（SLIC）を損傷しないような大きさに自動的に制限さ
    れるように形成したことを特徴とする電圧衝撃保護回
    路。
  4. 【請求項４】被保護回路（SLIC）を導体（LA）に接続し
    かつ前記導体内に生起する可能性があって前記被保護回
    路に損傷を与えるおそれのある過剰な高い電位又は低電
    位の電圧過渡現象から前記被保護回路を保護するため
    に、前記導体と前記被保護回路との間に接続されるよう
    になっており、さらに、２つの逆直列接続電界効果のト
    ランジスタ（M1,M2）と電子スイッチ（Ｔ）によって制
    御可能な駆動電圧装置（I+con,I-con,ZGS,T）を備え、
    前記電界効果トランジスタ（M1,M2）は相互に接続され
    た該トランジスタのソース電極（Ｓ）と相互に接続され
    た該トランジスタのゲート電極（Ｇ）並びに該それぞれ
    のトランジスタのソース電極に接続された該トランジス
    タの基板を有し、前記駆動電圧装置は第１動作状態であ
    って該状態において前記導体（LA）と前記被保護回路
    （SLIC）との間で電流が双方向に流れることができるよ
    うに前記駆動装置が前記２つの電界効果トランジスタ
    （M1,M2）の前記ゲート電極（Ｇ）と前記ソース電極
    （Ｓ）との間で共通駆動電圧を維持するように働く前記
    第１動作状態へ、並びに第２動作状態であって該状態に
    おいて前記導体（LA）と前記被保護回路（SLIC）との間
    で電流がどちらの方向にも流れることができないように
    前記駆動装置が前記２つの電界効果トランジスタ（M1,M
    2）の前記ゲート電極（Ｇ）と前記ソース電極（Ｓ）と
    の間で共通駆動電圧を維持するように働く前記第２動作
    状態へ制御可能であり、さらに前記保護回路は第３電界
    効果トランジスタ（M3）であって該トランジスタのドレ
    イン電極は前記保護回路の前記導体（LA）への又は前記
    被保護回路（SLIC）への接続点における電圧に感応する
    ように接続されかつ前記第３電界効果トランジスタ（M
    3）のソース電極は該トランジスタが前記２つの逆直列
    接続電界効果トランジスタ（M1,M2）の各両端の電圧降
    下に感応するように電子スイッチ（Ｔ）を経由して前記
    ２つの逆直列接続電界効果トランジスタ（M1,M2）の各
    ソース電極に接続されている前記第３電界効果トランジ
    スタを備え、前記第３電界効果トランジスタは、前記２
    つの逆直列接続電界効果トランジスタのどちらかの両端
    間の電圧降下が所与の大きさを超えたとき前記電圧駆動
    装置を前記第２動作状態へ制御するために前記スイッチ
    （Ｔ）を動作するように適合してなされた電圧衝撃保護
    回路において、前記第３電界効果トランジスタ（M3）の
    ゲート電極は前記共通駆動電圧を受けるために前記駆動
    電圧装置に接続されていること、前記電子スイッチはサ
    イリスタ（Ｔ）であって該サイリスタの陽極が前記２つ
    の逆直列接続電界効果トランジスタ（M1,M2）の各ゲー
    ト電極（Ｇ）に接続されかつ前記サイリスタの陰極が前
    記２つの逆直列接続電界効果トランジスタ（M1,M2）の
    各ソース電極（Ｓ）に接続される前記サイリスタを含む
    こと、及び、前記第３電界効果トランジスタ（M3）は電
    圧過渡現象が起こったときに前記第３電界効果トランジ
    スタの飽和状態に達することによって、前記サイリスタ
    （Ｔ）のゲートへ流れる可能性のある電流を前記第３電
    界効果トランジスタを経由して前記サイリスタ又は前記
    被保護回路（SLIC）を損傷することのないであろう大き
    さに自動的に制限できるように形成されていること、を
    特徴とする電圧衝撃保護回路。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項記載の電圧衝撃保護
    回路において、前記２つの逆直列接続電界効果トランジ
    スタ（M1,M2）は、前記被保護回路（SLIC）へ損傷を与
    えるおそれのある電位を有する過渡電圧現象が前記導体
    （LA）内に生起したときに前記２つの逆直列接続電界効
    果トランジスタの１つが飽和すること、及び、前記２つ
    の逆直列接続電界効果トランジスタのどちらかの両端の
    電圧降下が、当座、前記１つの電界効果トランジスタを
    導通時に該トランジスタの飽和状態に置く程大きいとき
    前記第３電界効果トランジスタ（M3）は前記スイッチ
    （Ｔ）を動作するようにすること、を特徴とする電圧衝
    撃保護回路。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第３項から第６項のうちい
    ずれか１つに記載の電圧衝撃保護回路において、前記第
    ３電界効果トランジスタ（M3）のゲート電極は、前記導
    体（LA）から前記第３電界効果トランジスタへの方向の
    電流を導通しかつ前記と逆方向の電流を阻止するように
    バイアスされたダイオード（DM3）を経由して前記導体
    に接続されていること、及び、前記第３電界効果トラン
    ジスタ（M3）のドレイン電極は前記被保護回路（SLIC）
    から前記第３電界効果トランジスタへの方向の電流を導
    通しかつ前記方向と逆方向の電流を阻止するようにした
    別のダイオード（DM4）を経由して前記被保護回路に接
    続されていること、を特徴とする電圧衝撃保護回路。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第３項から第６項のうちい
    ずれか１つに記載の電圧衝撃保護回路において、前記駆
    動電圧装置は、ツエナダイオード（ZGS）の１つの極が
    前記２つの逆直列接続電界効果トランジスタ（M1,M2）
    の各ソース電極（Ｓ）に接続されかつ前記ツエナダイオ
    ードの他の極が前記２つの逆直列接続電界効果トランジ
    スタ（M1,M2）のゲート電極（Ｇ）に接続される前記ツ
    エナダイオードを有すること、前記駆動電圧装置は、前
    記ゲート電極（Ｇ）に接続された前記ツエナダイオード
    （ZGS）の前記極に電流を供給する第１電流発生装置（I
    +con）を有すること、前記駆動電圧装置は、前記ソース
    電極に接続された前記ツエナダイオードの前記極から前
    記供給する電流と実質的に等しい電流を導出する第２電
    流発生装置（I-con）を有し、前記２つの逆直列接続電
    界効果トランジスタ（M1,M2）及び前記第３電界効果ト
    ランジスタ（M3）に対する共通駆動電圧を達成するため
    に、前記サイリスタが不導通のとき前記電流は前記ツエ
    ナダイオードを通過し、前記サイリスタが導通のとき前
    記サイリスタを概ね通過し、かつ、前記電流発生装置へ
    入出する前記電流は前記サイリスタの保持電流を超える
    ような大きさを有すること、を特徴とする電圧衝撃保護
    回路。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載の電圧衝撃保護
    回路において、前記駆動電圧装置の前記電流発生装置は
    別々のダイオード（DQ1,DQ2,DQ3）を経由して前記ツエ
    ナダイオードの（ZGS）の極の１つに各々接続された２
    つの電流発生器（Q1,Q2及びQ7,Q9）を含むことを特徴と
    する電圧衝撃保護回路。
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