JP2834939B2 - Power amplifier protection circuit - Google Patents

Power amplifier protection circuit

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JP2834939B2
JP2834939B2 JP4173397A JP17339792A JP2834939B2 JP 2834939 B2 JP2834939 B2 JP 2834939B2 JP 4173397 A JP4173397 A JP 4173397A JP 17339792 A JP17339792 A JP 17339792A JP 2834939 B2 JP2834939 B2 JP 2834939B2
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久 松島
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スピーカにオーディオ
信号を供給するパワーアンプにおける出力端の地絡時の
保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit for a power amplifier for supplying an audio signal to a speaker when an output terminal is grounded.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、オーディオ機器の最終段の増
幅に、パワーICが用いられており、このパワーICの
出力段には図2に示すように直列接続された一対の出力
トランジスタQ1,Q2が設けられている。そして、こ
の出力トランジスタQ1,Q2の中点が、出力端OU
T、外部の出力コンデンサCOUT を介しスピーカSPに
接続されている。このため、出力トランジスタQ1,Q
2を相補的に駆動することによって、交流のオーディオ
信号をスピーカSPに供給することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a power IC has been used for amplifying a final stage of audio equipment. A pair of output transistors Q1 and Q2 connected in series as shown in FIG. Is provided. The middle point between the output transistors Q1 and Q2 is the output terminal OU.
T, which is connected to the speaker SP via an external output capacitor COUT. Therefore, the output transistors Q1, Q
By driving 2 complementarily, an AC audio signal can be supplied to the speaker SP.

【0003】このようなパワーICを用いたオーディオ
機器において、電気的な接続を誤ると、中点出力端OU
Tがアースに接続されてしまう場合がある(地絡)。そ
して、このような出力中点の地絡がアンプの動作時にお
いて行われると、出力段の電源側のトランジスタQ1が
破壊されることとなる。すなわち、通常のアンプは出力
端OUTの電位がフィードバックされており、ここの電
位が0電位となった場合には、これについての直流帰還
が生じ、アンプは出力端OUTの電位を元の電位に戻す
べくトランジスタQ1を最大限にオンしようとする。そ
して、このような直流帰還が働いた場合にはトランジス
タQ1において大電流が電源Vccから出力端に向けて流
れ、トランジスタQ1が破壊されてしまう。そこで、こ
のような場合に備え保護回路を設けることが必要とな
る。
In an audio device using such a power IC, if the electrical connection is incorrect, the midpoint output terminal OU
T may be connected to ground (ground fault). If such a ground fault at the output midpoint occurs during the operation of the amplifier, the transistor Q1 on the power supply side of the output stage will be destroyed. That is, in a normal amplifier, the potential of the output terminal OUT is fed back. When the potential of the output terminal OUT becomes 0 potential, a DC feedback about this occurs, and the amplifier returns the potential of the output terminal OUT to the original potential. Attempt to turn on transistor Q1 as much as possible to return. When such a direct current feedback acts, a large current flows from the power supply Vcc to the output terminal in the transistor Q1, and the transistor Q1 is destroyed. Therefore, it is necessary to provide a protection circuit for such a case.

【0004】一方、ICの設計から完成に至るまでの過
程においては、ブレッドボード(B/B)の回路設計が
ある。これは、独立したトランジスタ等のディスクリー
ト部品を用い、設計された回路を作成し、この動作を確
認するものである。
[0004] On the other hand, in the process from IC design to completion, there is a breadboard (B / B) circuit design. This is to create a designed circuit using discrete components such as independent transistors, and to confirm this operation.

【0005】そこで、本発明者は、ブレッドボード上で
図3に示すような回路を作成し、この動作を確認してみ
た。すなわち、電源+Bとアースの間に、抵抗R1、ダ
イオードD1、D2の直列接続した回路を作成し、抵抗
R1の下側に2VBE相当の電圧を作成する。なお、抵抗
R1を大きな抵抗値とし、電流量を少なく設定してお
く。そして、この抵抗R1の下側を検出用のNPNトラ
ンジスタQ3のベースに接続する。このトランジスタQ
3のエミッタは、ダイオードD3を介し出力端OUTに
接続されている。一方、トランジスタQ3のコレクタは
抵抗R2を介し電源+Bに接続されている。そして、こ
の抵抗R2の下側が検出結果の出力となっておりこの点
の電位によりスイッチSW1をオンオフするようになっ
ている。
Therefore, the present inventor has created a circuit as shown in FIG. 3 on a breadboard and checked the operation. That is, a circuit in which the resistor R1 and the diodes D1 and D2 are connected in series is created between the power source + B and the ground, and a voltage equivalent to 2V BE is created below the resistor R1. Note that the resistance R1 is set to a large resistance value and the amount of current is set small. Then, the lower side of the resistor R1 is connected to the base of the NPN transistor Q3 for detection. This transistor Q
The emitter of No. 3 is connected to the output terminal OUT via a diode D3. On the other hand, the collector of the transistor Q3 is connected to the power supply + B via the resistor R2. The lower side of the resistor R2 is the output of the detection result, and the switch SW1 is turned on and off by the potential at this point.

【0006】このような回路において、出力端OUTが
地絡されこの電位が0電位となった場合には、瞬時的に
トランジスタQ1に尖頭電流が流れるが、出力端OUT
の電位が0Vのために、トランジスタQ3のエミッタが
BEとなる。そして、このトランジスタQ3のベースは
2VBEとなっているため、このトランジスタQ3がオン
し、R2に流れる電流によってR2の下側の電位が降下
し、これによってスイッチSW1をオフすることができ
る。そこで、このような回路により、出力端OUTの地
絡の際のトランジスタQ1の破壊を防止することができ
る。
In such a circuit, when the output terminal OUT is grounded and the potential becomes zero, a peak current flows through the transistor Q1 instantaneously.
Is 0 V, the emitter of the transistor Q3 becomes V BE . Since the base of the transistor Q3 is at 2V BE , the transistor Q3 is turned on and the current flowing through R2 causes the lower potential of R2 to drop, thereby turning off the switch SW1. Thus, with such a circuit, it is possible to prevent the transistor Q1 from being destroyed when the output terminal OUT is grounded.

【0007】なお、図におけるRwは各素子の接続を行
うワイヤ(例えば、金線)の抵抗である。
In the drawing, Rw is the resistance of a wire (for example, a gold wire) for connecting each element.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図3の回路をIC上でそのまま実現すると図4に示すよ
うな回路となる。このようにIC上では、各素子間の接
続にワイヤーを用いないためこれらの接続はほぼ抵抗が
0となっている。一方、ICの出力はパッドを介しフレ
ームにワイヤー接続することによって行われる。そこ
で、電源+B用のパッドP1と電源用のフレームF1、
出力用のパッドP2と出力用のフレームF2、アース用
のパッドP3とアース用のフレームF3はそれぞれワイ
ヤーによって接続される。また、その他の回路構成は上
述の図3のものと全く同様である。
However, if the above-described circuit of FIG. 3 is realized as it is on an IC, a circuit as shown in FIG. 4 is obtained. As described above, since no wires are used for connection between the elements on the IC, these connections have almost zero resistance. On the other hand, the output of the IC is performed by wire connection to the frame via the pad. Therefore, the pad P1 for the power supply + B and the frame F1 for the power supply,
The output pad P2 and the output frame F2 are connected by wires, and the ground pad P3 and the ground frame F3 are connected by wires. The other circuit configurations are exactly the same as those in FIG.

【0009】このような回路において出力フレームが地
絡された場合について説明する。この場合、出力フレー
ムF2が0電位となるため、出力トランジスタQ1を介
し電流がこの出力フレームF2に向けて流れる。そし
て、この地絡の発生した場合の電流は尖頭電流として瞬
時的に流れるため、ここに流れる電流Icpと、パッドP
2とフレームf2の間に存在するワイヤーによる抵抗R
w に対応した電圧降下が発生する。ここで、ワイヤーの
抵抗RW は、一般に60mΩ付近と考えられ、また出力
を大きくとるパワーICにおけるトランジスタQ1に流
れる地絡時の電流Icpは、5A以上と考えられる。そこ
で、出力パッドP2の電位は、60×10-3×5=〜
0.3Vとなる。
A case where an output frame is grounded in such a circuit will be described. In this case, since the potential of the output frame F2 becomes 0, a current flows toward the output frame F2 via the output transistor Q1. Since the current when this ground fault occurs flows instantaneously as a peak current, the current Icp flowing here and the pad P
2 and the resistance R due to the wire present between the frame f2
A voltage drop corresponding to w occurs. Here, the resistance R W of the wire is generally considered to be around 60 mΩ, and the current Icp at the time of a ground fault flowing through the transistor Q1 in the power IC that increases the output is considered to be 5 A or more. Therefore, the potential of the output pad P2 is 60 × 10 −3 × 5 = 〜
0.3V.

【0010】従って、トランジスタQ3のエミッタ側電
位はダイオードD3の電圧降下0.7Vを加え1.0V
となる。一方、トランジスタQ3のベース電位は2VBE
(1.4V)であるため、ベースとエミッタの電位差
は、0.4Vしかなくなってしまう。そこで、このトラ
ンジスタQ3は出力フレームF2の地絡によってもオン
することができず、トランジスタQ1には5Aの電流が
流れ続け、これが破壊されることとなる。
Therefore, the emitter-side potential of the transistor Q3 is set to 1.0V by adding a voltage drop of 0.7V to the diode D3.
Becomes On the other hand, the base potential of the transistor Q3 is 2V BE
(1.4 V), the potential difference between the base and the emitter is only 0.4 V. Therefore, the transistor Q3 cannot be turned on due to a ground fault of the output frame F2, and a current of 5 A continues to flow through the transistor Q1, which is destroyed.

【0011】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、パワーICにおいて、出力フレームの地絡時にお
いて確実に出力トランジスタをオフすることができる保
護回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to provide a protection circuit in a power IC that can reliably turn off an output transistor when an output frame is grounded.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、電源側出力ト
ランジスタとグランド側出力トランジスタの中点が出力
パッドを介し、出力用のフレームに接続されている集積
回路において出力フレーム地絡時に前記電源側出力トラ
ンジスタを保護するパワーアンプの保護回路であって、
前記出力フレームにワイヤ接続されるダミーパッドと、
このダミーパッドの0電位を検出する0電位検出手段
と、この0電位検出手段による0電位検出時に、上記電
源側出力トランジスタをオフするスイッチと、を有する
ことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided an integrated circuit in which a midpoint between a power-supply-side output transistor and a ground-side output transistor is connected to an output frame via an output pad. A power amplifier protection circuit for protecting the side output transistor,
A dummy pad wire-connected to the output frame;
The semiconductor device is characterized by comprising: a zero potential detecting means for detecting the zero potential of the dummy pad; and a switch for turning off the power supply side output transistor when the zero potential is detected by the zero potential detecting means.

【0013】[0013]

【作用】このように、本発明においては、出力フレーム
ワイヤー接続されるダミーパッドを設けた。そこで、出
力フレームが0電位になった場合には、このダミーパッ
ドがすぐに0電位となる。このため、ダミーパッドの0
電位を検出する0電位検出手段によってスイッチをオフ
するため、電源側出力トランジスタを地絡時に瞬時にオ
フすることができる。そこで、この電源側出力トランジ
スタの破壊を確実に防止することができる。
As described above, in the present invention, the dummy pad connected to the output frame wire is provided. Therefore, when the output frame becomes zero potential, this dummy pad immediately becomes zero potential. Therefore, the dummy pad 0
Since the switch is turned off by the zero-potential detecting means for detecting the potential, the power-supply-side output transistor can be turned off instantaneously when a ground fault occurs. Therefore, the destruction of the power supply side output transistor can be reliably prevented.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1は、実施例の構成を示す回路図であ
り、従来例と同一部材には同一符号を付し説明を省略す
る。このように、本実施例の回路においては、ダミーパ
ッドP4を別に設け、これをワイヤーを介しフレームF
2に接続している。そして、このダミーパッドP4をダ
イオードD3を介しトランジスタQ3のエミッタに接続
している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment, and the same members as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. As described above, in the circuit of this embodiment, the dummy pad P4 is separately provided, and the dummy pad P4 is connected to the frame F via the wire.
2 connected. The dummy pad P4 is connected to the emitter of the transistor Q3 via the diode D3.

【0015】このため、出力フレームF2の地絡によっ
て、出力フレームF2の電位が0となった場合には、ト
ランジスタQ1に5A程度の尖頭電流が流れ、パッドP
2の電圧は尖頭電流×ワイヤーの抵抗分、すなわち0.
3V程度となる。しかしながら、ダミーパッドP4は、
もともと電流が流れておらず、出力フレームF2の地絡
によって瞬時に0電位となる。そして、パッドP4が0
電位となると、トランジスタQ3のエミッタ側電位は1
BE分高い電圧、すなわち0.7Vとなる。一方、トラ
ンジスタQ3のベース電位は、ダイオードD1、D2に
よって2VBE、すなわち1.4Vに保持されているた
め、このトランジスタQ3は、オンする。
Therefore, when the potential of the output frame F2 becomes 0 due to the ground fault of the output frame F2, a peak current of about 5 A flows through the transistor Q1 and the pad P
2 is the peak current times the resistance of the wire, that is, 0.
It is about 3V. However, the dummy pad P4 is
Originally, no current flows, and the potential instantaneously becomes zero due to the ground fault of the output frame F2. And pad P4 is 0
When the potential becomes the potential, the emitter side potential of the transistor Q3 becomes 1
The voltage becomes higher by V BE , that is, 0.7 V. On the other hand, since the base potential of the transistor Q3 is maintained at 2V BE , that is, 1.4V by the diodes D1 and D2, the transistor Q3 is turned on.

【0016】そして、このトランジスタQ3のオンに従
ってスイッチSW1が動作し、出力トランジスタQ1を
強制的にオフする。そこで、出力フレームF2の地絡時
において瞬時的に5A程度の尖頭電流が出力トランジス
タQ1に流れるが、トランジスタQ3の速やかなオンに
よって、トランジスタQ1がオフされる。そこで、この
トランジスタQ1の破壊を効果的に防止することができ
る。なお、スイッチSW1は、例えばNPNトランジス
タで構成できる。すなわち、通常時はこのトランジスタ
に電源電圧を供給することで、オンさせておき、トラン
ジスタQ3がオンしたときに抵抗R2における電圧降下
に従いオフし、トランジスタQ1に対するベース電流供
給を断ち、トランジスタQ1をオフすればよい。
When the transistor Q3 is turned on, the switch SW1 operates to forcibly turn off the output transistor Q1. Therefore, a peak current of about 5 A flows instantaneously to the output transistor Q1 at the time of the ground fault of the output frame F2, but the transistor Q1 is quickly turned on to turn off the transistor Q1. Therefore, the destruction of the transistor Q1 can be effectively prevented. Note that the switch SW1 can be configured by, for example, an NPN transistor. That is, the transistor is normally turned on by supplying a power supply voltage to the transistor, and when the transistor Q3 is turned on, the transistor is turned off according to the voltage drop in the resistor R2, the base current supply to the transistor Q1 is cut off, and the transistor Q1 is turned off. do it.

【0017】一方、トランジスタQ3のベースは電源と
アースの間に接続された抵抗R1、ダイオードD1、D
2の直列回路の抵抗R1の下側に接続されている。この
ため、通常時はトランジスタQ3のベースは2VBEの電
圧となっている。そして、出力フレームF2は、電源電
圧の1/2の電圧を中心に振動しており、アース電位よ
り十分に高い。そこで、トランジスタQ3のエミッタ側
電位は、この出力側の電圧よりVBE分だけ高くなってお
り、このトランジスタQ3がオンすることはない。
On the other hand, the base of the transistor Q3 is connected to a resistor R1, a diode D1 and a diode D1 connected between the power supply and the ground.
2 are connected to the lower side of the resistor R1 of the series circuit. Therefore, the base of the transistor Q3 is normally at a voltage of 2V BE . The output frame F2 oscillates around a half of the power supply voltage, and is sufficiently higher than the ground potential. Therefore, the emitter-side potential of the transistor Q3 is higher than the output-side voltage by V BE, and the transistor Q3 does not turn on.

【0018】このように、本実施例においては、ダミー
パッドP4を設け、このパッドを出力フレームF2に接
続することによって、ICチップ内において、出力フレ
ームF2の0電位を検出できるようにした。そこで非常
に簡単な部材の付加のみによって、効果的な保護回路を
構成することができる。
As described above, in this embodiment, the dummy pad P4 is provided, and this pad is connected to the output frame F2 so that the zero potential of the output frame F2 can be detected in the IC chip. Therefore, an effective protection circuit can be formed only by adding a very simple member.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るパワ
ーアンプの保護回路によれば、出力フレームにワイヤー
接続するダミーパッドの付加によって、効果的に出力フ
レームの地絡を検出することができ、これに応じて出力
トランジスタをオフすることによってこの破壊を防止す
ることができる。
As described above, according to the power amplifier protection circuit of the present invention, the ground fault of the output frame can be effectively detected by adding the dummy pad connected to the output frame by wire. The destruction can be prevented by turning off the output transistor accordingly.

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

【図1】実施例の全体構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an overall configuration of an embodiment.

【図2】従来例の出力段の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a conventional output stage.

【図3】ブレッドボードを用いた関連技術の回路例を示
す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit example of a related technique using a breadboard.

【図4】図3に対応するIC上での回路例を示す回路図
である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit example on an IC corresponding to FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

F2 出力フレーム P4 ダミーパッド Q3 検出用トランジスタ F2 Output frame P4 Dummy pad Q3 Detection transistor

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電源側出力トランジスタとグランド側出
力トランジスタの中点が出力パッドを介し、出力用のフ
レームに接続されている集積回路において出力フレーム
地絡時に前記電源側出力トランジスタを保護するパワー
アンプの保護回路であって、 前記出力フレームにワイヤ接続されるダミーパッドと、 このダミーパッドの0電位を検出する0電位検出手段
と、 この0電位検出手段による0電位検出時に、上記電源側
出力トランジスタをオフする手段と、 を有することを特徴とするパワーアンプの保護回路。
1. A power amplifier for protecting a power supply side output transistor when an output frame ground fault occurs in an integrated circuit in which an intermediate point between a power supply side output transistor and a ground side output transistor is connected to an output frame via an output pad. A dummy pad wire-connected to the output frame; zero potential detection means for detecting zero potential of the dummy pad; and a power supply side output transistor when the zero potential detection means detects the zero potential. Means for turning off a power amplifier, and a protection circuit for a power amplifier.
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