JP3113931B2 - Overcurrent protection device - Google Patents

Overcurrent protection device

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JP3113931B2
JP3113931B2 JP05160460A JP16046093A JP3113931B2 JP 3113931 B2 JP3113931 B2 JP 3113931B2 JP 05160460 A JP05160460 A JP 05160460A JP 16046093 A JP16046093 A JP 16046093A JP 3113931 B2 JP3113931 B2 JP 3113931B2
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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、負荷である回路を過電
流から保護する過電流保護装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overcurrent protection device for protecting a load circuit from overcurrent.

【0002】[0002]

【従来の技術】負荷に直列に接続して、過電流から負荷
を保護する装置として、ヒューズやブレーカ等が使用さ
れている。
2. Description of the Related Art Fuses, breakers, and the like are used as devices connected in series to a load to protect the load from overcurrent.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ヒューズやブレーカ
は、電源投入時のラッシュカレントを、そのまま負荷に
流す。また、過電流が流れる場合、短時間であっても、
過電流が負荷回路を流れる。ラッシュカレントや過電流
が流れると、その度に、正常な回路部品にストレスを与
え、部品を劣化させ、それが新たな負荷回路の故障の原
因になるという問題がある。
A fuse or a breaker causes a rush current when power is turned on to flow to a load as it is. Also, when an overcurrent flows, even for a short time,
Overcurrent flows through the load circuit. Whenever a rush current or an overcurrent flows, there is a problem that a stress is applied to a normal circuit component, the component is deteriorated, and this causes a failure of a new load circuit.

【0004】本発明者は、ラッシュカレントが流れよう
とする場合、電源投入時のラッシュカレント状態が終わ
るまで、定常電流の1.5〜2倍程度にラッシュカレン
トを抑え、その後、定常電流を流し、そして、また、過
電流が流れようとする場合、ある時間、定常電流の1.
5〜2倍程度に過電流を抑え、短時間で過電流状態が終
われば、その後、定常電流を流し、まだ、過電流状態が
続く時は、回路を遮断する過電流保護装置を、特願平4
−98351において提供した。
When the rush current is about to flow, the inventor suppresses the rush current to about 1.5 to 2 times the steady current until the rush current state at the time of turning on the power is completed. , And also, if an overcurrent is about to flow, for a period of time, 1.
An overcurrent protection device that suppresses overcurrent by about 5 to 2 times, and when the overcurrent state ends in a short time, then supplies a steady current, and when the overcurrent state continues, shuts off the circuit. Flat 4
-98351.

【0005】本発明者の先の発明は、エンハンスメント
形MOSのゲートとドレインの間に、過電流遮断回路を
接続した2端子の過電流保護装置であるが、ソース・ド
レイン間における電圧降下がゲート電圧になる構造の2
端子であるために、エンハンスメント形MOSのソース
とドレインの間に電圧が徐々に掛かった場合、ドレイン
電流は、最初は流れず、ソース・ドレイン間の電圧降下
(ゲート電圧)がシュレッショルド電圧以上になって、
流れ始める。そのために、定常電流(定格電流)が流れ
る時、ソース・ドレイン間の電圧降下が1.5V程度に
なった。
The inventor's earlier invention is a two-terminal overcurrent protection device in which an overcurrent cutoff circuit is connected between the gate and the drain of an enhancement type MOS. 2 of structure that becomes voltage
When a voltage is gradually applied between the source and the drain of the enhancement type MOS because it is a terminal, the drain current does not flow at first, and the voltage drop (gate voltage) between the source and the drain becomes higher than the threshold voltage. Become,
Start flowing. Therefore, when a steady current (rated current) flows, the voltage drop between the source and the drain becomes about 1.5 V.

【0006】本発明は、エンハンスメント形MOSのゲ
ートとドレインの間に、過電流遮断回路を接続した過電
流保護装置であるが、ゲート電圧を別のところから供給
する3端子構造とすることによって、ゲート電圧をシュ
レッショルド電圧以上にし、定常電流が流れる時のソー
ス・ドレイン間の電圧降下が0.8V程度の過電流保護
装置を提供する事を目的とする。
The present invention relates to an overcurrent protection device in which an overcurrent cutoff circuit is connected between the gate and the drain of an enhancement type MOS. The device has a three-terminal structure for supplying a gate voltage from another place. It is an object of the present invention to provide an overcurrent protection device in which a gate voltage is set to a threshold voltage or more and a voltage drop between a source and a drain when a steady current flows is about 0.8 V.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】 本発明の過電流保護装
置は、次のように構成されている。N型とP型のディプ
レッション形MOSで構成し、電圧が掛かると電流は流
れ始め、ある決まった大きさ以上の電流が流れると遮断
する過電流遮断回路の一端を、エンハンスメント形MO
Sのゲートに接続し、その過電流遮断回路の他端を、定
電流回路を通じて、エンハンスメント形MOSのゲート
電圧をシュレッショルド電圧以上の電圧にすることがで
きるゲート電圧の供給箇所に接続すると同時に、ダイオ
ードを通じて該エンハンスメント形MOSのドレインに
接続し、そして、該エンハンスメント形MOSのソース
とゲートの間に抵抗とツェナー・ダイオードを並列に接
続したものである。エンハンスメント形MOSのゲート
に接続した定電流回路の他端と、エンハンスメント形M
OSのソースとドレインを3端子とする。
Means for Solving the Problems The overcurrent protection device of the present invention is configured as follows. An N-type and P-type depletion-type MOS is formed. When a voltage is applied, a current starts flowing, and one end of an overcurrent cut-off circuit that cuts off when a current of a predetermined magnitude or more flows is connected to an enhancement-type MO.
The gate of the enhancement type MOS is connected to the gate of S through the other end of the overcurrent cutoff circuit through a constant current circuit.
The voltage can be higher than the threshold voltage.
And at the same time connected to a feed point of kill the gate voltage, connected to the drain of the enhancement type MOS through the diode, and is obtained by connecting a resistor and zener diode in parallel between the source and the gate of the enhancement type MOS. The other end of the constant current circuit connected to the gate of the enhancement type MOS and the enhancement type M
The source and drain of the OS are three terminals.

【0008】[0008]

【作用】上記のように構成された過電流保護装置を、負
荷回路の保護すべきところに接続し、負荷回路に電流を
流すと、過電流保護装置のエンハンスメント形MOSの
ゲートに接続した定電流回路による定電流が、エンハン
スメント形MOSのソースとゲートの間の抵抗とツェナ
ー・ダイオードを流れる。ツェナー・ダイオードのツェ
ナー電圧を、エンハンスメント形MOSのシュレッショ
ルド電圧以上に設定すると、ゲート電圧はシュレッショ
ルド電圧以上になるので、エンハンスメント形MOSの
ソース・ドレイン間の電圧降下が0.8V程度で、負荷
回路の定常電流を流すことができる。
The overcurrent protection device constructed as described above is connected to a portion of the load circuit to be protected, and when a current flows through the load circuit, the constant current connected to the gate of the enhancement type MOS of the overcurrent protection device. A constant current from the circuit flows through the resistance and the Zener diode between the source and the gate of the enhancement MOS. When the Zener voltage of the Zener diode is set to be equal to or higher than the threshold voltage of the enhancement type MOS, the gate voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage. A steady current of the circuit can flow.

【0009】負荷回路に過電流が流れると、エンハンス
メント形MOSのソース・ドレイン間の電圧降下が大き
くなるが、ソース・ドレイン間の電圧降下がゲート電圧
以上になると、過電流遮断回路からダイオードを通じ
て、エンハンスメント形MOSのドレインに電流が流れ
始める。そして、ダイオードを通じてドレインに流れる
電流が大きくなると、過電流遮断回路を流れる電流が大
きくなり、過電流遮断回路は遮断する。
When an overcurrent flows through the load circuit, the voltage drop between the source and the drain of the enhancement type MOS increases. When the voltage drop between the source and the drain exceeds the gate voltage, the overcurrent cutoff circuit supplies a diode through the diode. Current starts to flow to the drain of the enhancement type MOS. When the current flowing to the drain through the diode increases, the current flowing in the overcurrent cutoff circuit increases, and the overcurrent cutoff circuit is cut off.

【0010】過電流遮断回路が遮断すると、エンハンス
メント形MOSのソースとゲートの間の抵抗とツェナー
・ダイオードを流れる電流が遮断されるために、ゲート
電圧が0Vになり、エンハンスメント形MOSは遮断す
る。
When the overcurrent cutoff circuit is cut off, the resistance between the source and the gate of the enhancement type MOS and the current flowing through the Zener diode are cut off, so that the gate voltage becomes 0 V and the enhancement type MOS is cut off.

【0011】従って、負荷回路に、ある大きさ以上の過
電流が流れると、エンハンスメント形MOSが遮断する
ために、この装置は、過電流保護のはたらきをする。
Therefore, when an overcurrent of a certain magnitude or more flows through the load circuit, the enhancement-type MOS is cut off, so that this device functions as an overcurrent protection.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の過電流保護装置の実施例について、
図1により説明する。P型エンハンスメント形MOS
(以下、P型EMOSと略す)1のソースとゲートの間
にツェナー・ダイオード2と抵抗3を並列に接続する。
ツェナー・ダイオード2のアノードをゲートに、カソー
ドをソースに接続する。P型EMOS1のゲートに抵抗
4とP型ディプレッション形MOS(以下、P型DMO
Sと略す)5による定電流回路を接続する。P型DMO
S5のソースは、抵抗4を通じてP型EMOS1のゲー
トに接続し、P型DMOS5のゲートはP型EMOS1
のゲートに接続する。これからの説明がしやすいよう
に、この定電流回路を第2の定電流回路とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the overcurrent protection device of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIG. P-type enhancement type MOS
A Zener diode 2 and a resistor 3 are connected in parallel between a source and a gate of the PES 1 (hereinafter abbreviated as P-type EMOS).
The anode of the Zener diode 2 is connected to the gate and the cathode is connected to the source. A resistor 4 and a P-type depletion type MOS (hereinafter referred to as P-type DMO) are connected to the gate of the P-type EMOS 1.
S is abbreviated as S). P-type DMO
The source of S5 is connected to the gate of the P-type EMOS1 through the resistor 4, and the gate of the P-type DMOS5 is connected to the P-type EMOS1.
Connect to the gate of This constant current circuit will be referred to as a second constant current circuit for the sake of simplicity.

【0013】P型DMOS5のドレインに過電流遮断回
路を接続する。過電流遮断回路は、N型DMOS9のソ
ースをP型DMOS10のソースと接続し、N型DMOS
9のゲートは、コンデンサー7を通じてN型DMOS9
のドレインに接続し、抵抗8を通じてP型DMOS10の
ドレインに接続し、P型DMOS10のゲートは、抵抗6
を通じてN型DMOS9のドレインに接続したものであ
る。P型DMOS5のドレインとN型DMOS9のドレ
インを接続する。
An overcurrent cutoff circuit is connected to the drain of the P-type DMOS 5. The overcurrent cutoff circuit connects the source of the N-type DMOS 9 to the source of the P-type DMOS 10 and
9 is connected to the N-type DMOS 9 through the capacitor 7.
Connected to the drain of a P-type DMOS 10 through a resistor 8, and the gate of the P-type DMOS 10
Is connected to the drain of the N-type DMOS 9 through the gate. The drain of the P-type DMOS 5 and the drain of the N-type DMOS 9 are connected.

【0014】過電流遮断回路のP型DMOS10のドレイ
ンに定電流回路を接続する。P型DMOS13のソース
は、抵抗12を通じてP型DMOS10のドレインに接続
し、P型DMOS13のゲートは、P型DMOS10のドレ
インに接続する。この定電流回路を第1の定電流回路と
する。また、P型DMOS10のドレインは、ダイオード
11を通じてP型EMOS1のドレインに接続する。ダイ
オード11のアノードをP型DMOS10のドレインに、カ
ソードをP型EMOS1のドレインに接続する。
A constant current circuit is connected to the drain of the P-type DMOS 10 of the overcurrent cutoff circuit. The source of the P-type DMOS 13 is connected to the drain of the P-type DMOS 10 through the resistor 12, and the gate of the P-type DMOS 13 is connected to the drain of the P-type DMOS 10. This constant current circuit is referred to as a first constant current circuit. The drain of the P-type DMOS 10 is a diode
11 to the drain of the P-type EMOS1. The anode of the diode 11 is connected to the drain of the P-type DMOS 10, and the cathode is connected to the drain of the P-type EMOS 1.

【0015】P型EMOS1のソースを端子Sとし、P
型EMOS1のドレインを端子Dとし、第1の定電流回
路のP型DMOS13のドレインを端子Gとする3端子の
過電流保護装置である。
The source of the P-type EMOS 1 is a terminal S,
This is a three-terminal overcurrent protection device in which the drain of the type EMOS1 is the terminal D and the drain of the P-type DMOS13 of the first constant current circuit is the terminal G.

【0016】第2の定電流回路の定電流容量は、第1の
定電流回路の定電流容量の1.3〜5倍程度であり、過
電流遮断回路の遮断電流容量は、第1の定電流回路の定
電流容量より大きく、第2の定電流回路の定電流容量よ
り小さいものとする。
The constant current capacity of the second constant current circuit is about 1.3 to 5 times the constant current capacity of the first constant current circuit, and the breaking current capacity of the overcurrent breaking circuit is the first constant current circuit. It is larger than the constant current capacity of the current circuit and smaller than the constant current capacity of the second constant current circuit.

【0017】図1のように、この過電流保護装置の端子
Sをプラス(+)電源に接続し、端子Dを、保護する負
荷回路に接続し、端子Gをグランド(ゲート電圧供給箇
所)に接続する。負荷回路の他端は、グランドに接続す
る。
As shown in FIG. 1, the terminal S of this overcurrent protection device is connected to a positive (+) power supply, the terminal D is connected to a load circuit to be protected, and the terminal G is connected to ground (gate voltage supply point). Connecting. The other end of the load circuit is connected to the ground.

【0018】今、プラス電源が投入されたとすると、最
初に、P型EMOS1のゲート回路に電流が流れる。プ
ラス電源から電流が、ツェナー・ダイオード2と抵抗
3、第2の定電流回路、過電流遮断回路、そして、第1
の定電流回路を通ってグランドへ流れる。第1の定電流
回路の定電流により、抵抗3の両端に、P型EMOS1
のシュレッショルド電圧以上の一定の電位差が生じるよ
うに、第1の定電流回路の定電流容量と、ツェナー・ダ
イオード2と抵抗3の容量を設定すれば、この電位差が
P型EMOS1のゲート電圧になるため、P型EMOS
1は導通し、負荷回路に電流(ドレイン電流)を流す。
Assuming that the plus power supply is turned on, first, a current flows through the gate circuit of the P-type EMOS1. The current from the positive power supply is a Zener diode 2, a resistor 3, a second constant current circuit, an overcurrent cutoff circuit, and a first
Flows to the ground through the constant current circuit. With the constant current of the first constant current circuit, a P-type EMOS 1
If the constant current capacity of the first constant current circuit and the capacity of the Zener diode 2 and the resistor 3 are set so that a constant potential difference equal to or greater than the threshold voltage of the P-type EMOS 1 is obtained, this potential difference Become a P-type EMOS
1 conducts and causes a current (drain current) to flow through the load circuit.

【0019】先ず、この過電流保護装置の電流遮断の静
特性について説明する。ゲート電圧が、シュレッショル
ド電圧以上の一定の電圧になった導通状態のP型EMO
S1のソースにプラス、ドレインにマイナスの電圧をか
け、徐々に大きくした場合、P型EMOS1のドレイン
電流は、線形領域において徐々に大きくなるが、電圧を
もっと大きくすると、ドレイン電流は、飽和領域に入り
一定になる。続けて電圧を大きくすると、ドレイン電流
は一定であるが、P型EMOS1における電圧降下(ソ
ース・ドレイン電圧)が大きくなり、そして、そのソー
ス・ドレイン電圧がゲート電圧以上に大きくなると、ダ
イオード11が導通し、ゲート回路に大きな電流が流れる
ようになる。
First, a description will be given of the static characteristic of the current cutoff of the overcurrent protection device. P-type EMO in a conductive state in which the gate voltage has become a constant voltage equal to or higher than the threshold voltage
When a positive voltage is applied to the source of S1 and a negative voltage is applied to the drain and the voltage is gradually increased, the drain current of the P-type EMOS1 gradually increases in the linear region. However, when the voltage is further increased, the drain current increases in the saturation region. It becomes constant. When the voltage is continuously increased, the drain current is constant. However, when the voltage drop (source / drain voltage) in the P-type EMOS 1 increases, and when the source / drain voltage becomes higher than the gate voltage, the diode 11 becomes conductive. As a result, a large current flows through the gate circuit.

【0020】ゲート回路の電流が、N型DMOS9とP
型DMOS10の過電流遮断回路の遮断電流値より大きく
なると、N型DMOS9とP型DMOS10が遮断して、
ゲート回路の電流は遮断され、ゲート電圧は0Vにな
り、P型EMOS1は遮断する。
When the current of the gate circuit is N-type DMOS 9 and P-type
When the current exceeds the breaking current value of the overcurrent breaking circuit of the type DMOS 10, the N-type DMOS 9 and the P-type DMOS 10
The current of the gate circuit is cut off, the gate voltage becomes 0 V, and the P-type EMOS 1 is cut off.

【0021】電流遮断の静特性のようすを、図2と図3
に示す。P型EMOS1は、ソース・ドレイン電圧が約
0.8Vで、ドレイン電流は2A流れ、ソース・ドレイ
ン電圧が約1.6Vで、ドレイン電流は4A流れる。そ
して、ソース・ドレイン電圧が約1.6Vから約4.3
Vで、ドレイン電流は4Aで飽和し、ソース・ドレイン
電圧が約4.3V以上になって、ゲート電圧を越える
と、ダイオード11が導通し、ドレイン電流は遮断する。
FIGS. 2 and 3 show the static characteristics of the current interruption.
Shown in The P-type EMOS 1 has a source / drain voltage of about 0.8 V, a drain current of 2 A, a source / drain voltage of about 1.6 V, and a drain current of 4 A. Then, the source / drain voltage is increased from about 1.6V to about 4.3V.
At V, the drain current saturates at 4A, and when the source-drain voltage rises above about 4.3V and exceeds the gate voltage, diode 11 conducts and the drain current shuts off.

【0022】過電流遮断回路について説明する。N型D
MOS9のソースとP型DMOS10のソースを接続し、
N型DMOS9のゲートは、コンデンサー7を通じてN
型DMOS9のドレインに接続し、同時に、抵抗8を通
じてP型DMOS10のドレインに接続し、P型DMOS
10のゲートは、抵抗6を通じてN型DMOS9のドレイ
ンに接続しているので、P型DMOS10における電位差
が、N型DMOS9のゲート電圧になり、N型DMOS
9における電位差が、P型DMOS10のゲート電圧にな
る。
The overcurrent cutoff circuit will be described. N type D
Connect the source of MOS9 and the source of P-type DMOS10,
The gate of the N-type DMOS 9 is
Connected to the drain of a P-type DMOS 9 and simultaneously connected to the drain of a P-type
Since the gate of 10 is connected to the drain of the N-type DMOS 9 through the resistor 6, the potential difference in the P-type DMOS 10 becomes the gate voltage of the N-type DMOS 9 and the N-type DMOS 9
The potential difference at 9 becomes the gate voltage of the P-type DMOS 10.

【0023】従って、N型DMOS9のドレインにプラ
スに、P型DMOS10のドレインにマイナスの電圧を掛
け、徐々に大きくすると、電流は少しづつ大きくなる
が、電流が大きくなると、N型DMOS9とP型DMO
S10における電位差が大きくなり、そして、それによ
り、P型DMOS10とN型DMOS9のそれぞれのゲー
ト電圧が大きくなる。そのために、電流は、ある値まで
は直線的に大きくなるが、ある値以上になると、ゲート
電圧が大きくなって、N型DMOS9とP型DMOS10
は電流を抑えるようになって、電位差はより大きくな
る。そして、個々の電位差がより大きくなると、それに
より、それぞれのゲート電圧がより大きくなることを繰
り返して、N型DMOS9とP型DMOS10は電流を遮
断する。
Therefore, when a positive voltage is applied to the drain of the N-type DMOS 9 and a negative voltage is applied to the drain of the P-type DMOS 10 and the voltage is gradually increased, the current gradually increases, but when the current increases, the N-type DMOS 9 and the P-type DMO
The potential difference at S10 increases, and thereby the respective gate voltages of P-type DMOS 10 and N-type DMOS 9 increase. Therefore, the current increases linearly up to a certain value, but when the current exceeds a certain value, the gate voltage increases and the N-type DMOS 9 and the P-type DMOS 10
Comes to suppress the current, and the potential difference becomes larger. When the individual potential difference becomes larger, the respective gate voltages are repeatedly increased, whereby the N-type DMOS 9 and the P-type DMOS 10 cut off the current.

【0024】この過電流遮断回路には、ある程度の遅延
性が必要であるが、N型DMOS9のゲートにコンデン
サー7と抵抗8を直列に接続しているので、コンデンサ
ー7と抵抗8による時定数に比例した時間だけ、遮断を
遅らせることができる。コンデンサー7と抵抗8の大き
さを変えることにより、遮断時間(遅延性)を調整する
ことができる。そして、この過電流遮断回路が遮断する
電流値は、第1の定電流回路の定常電流容量より大き
く、第2の定電流回路の定常電流容量より小さく設定す
る。
Although this overcurrent cutoff circuit requires a certain degree of delay, since the capacitor 7 and the resistor 8 are connected in series to the gate of the N-type DMOS 9, the time constant of the capacitor 7 and the resistor 8 is reduced. The blocking can be delayed for a proportional amount of time. By changing the size of the capacitor 7 and the resistance 8, the cutoff time (delay) can be adjusted. The current value cut off by the overcurrent cutoff circuit is set to be larger than the steady current capacity of the first constant current circuit and smaller than the steady current capacity of the second constant current circuit.

【0025】ラッシュカレントが流れる場合について説
明する。電源が投入され、負荷回路にラッシュカレント
が流れようとする場合、最初はまだ、P型EMOS1の
ソース・ドレイン電圧が大きいので、P型EMOS1の
ゲート回路には、第1の定電流回路を通じて流れる定常
電流と同時に、ダイオード11を通じて、大きな電流が流
れようとするが、その電流を、第2の定電流回路は、そ
の定電流の大きさに抑える。
A case where a rush current flows will be described. When the power is turned on and a rush current is about to flow in the load circuit, the source / drain voltage of the P-type EMOS1 is still large at first, so that the current flows to the gate circuit of the P-type EMOS1 through the first constant current circuit. At the same time as the steady current, a large current tends to flow through the diode 11, and the second constant current circuit suppresses the current to the magnitude of the constant current.

【0026】従って、並列に接続したツェナー・ダイオ
ード2と抵抗3には、第2の定電流回路による定電流よ
り大きい電流は流れないので、ゲート電圧を、ツェナー
・ダイオード2のツェナー電圧に、ラッシュカレント時
も、ほぼ一定に保持することができ、P型EMOS1
は、飽和領域のドレイン電流4Aをラッシュカレントと
して流す。そして、負荷回路のラッシュカレント状態が
終わり、定常電流になると、P型EMOS1のソース・
ドレイン電圧は、0.8V程度になり、ダイオード11も
不導通になり、P型EMOS1のゲート回路の電流は、
第1の定電流回路の定電流になる。
Therefore, since a current larger than the constant current by the second constant current circuit does not flow through the Zener diode 2 and the resistor 3 connected in parallel, the gate voltage is changed to the Zener voltage of the Zener diode 2 by a rush current. It can be kept almost constant even at the time of current.
Flows the drain current 4A in the saturation region as a rush current. When the rush current state of the load circuit ends and a steady current is reached, the source of the P-type EMOS 1
The drain voltage becomes about 0.8 V, the diode 11 also becomes non-conductive, and the current of the gate circuit of the P-type EMOS 1 becomes
It becomes the constant current of the first constant current circuit.

【0027】ラッシュカレントのようすを図4に示す。
実線が、この過電流保護装置のラッシュカレントであ
る。電源投入時、ラッシュカレントは4Aまで立ち上が
り、4Aのまま約0.3mS間流れ、その後、徐々に下
がって、約2mSで定常電流の2Aになる。破線は、こ
の過電流保護装置を使用しない負荷回路のラッシュカレ
ントである。電源投入時、約10Aまで立ち上がり、約
0.2mSで4Aまで下がり、そして、約1mSで定常
電流の2Aになる。
FIG. 4 shows the state of the rush current.
The solid line is the rush current of this overcurrent protection device. When the power is turned on, the rush current rises to 4 A, flows for about 0.3 mS at 4 A, and then gradually decreases to about 2 mS, a steady current of 2 A. The dashed line is the rush current of the load circuit not using this overcurrent protection device. When the power is turned on, it rises to about 10 A, drops to 4 A at about 0.2 mS, and reaches a steady current of 2 A at about 1 mS.

【0028】過電流が流れる場合について説明する。
今、定常電流が流れていて、急に過電流が流れた場合、
P型EMOS1のドレイン電流は、線形領域の2Aか
ら、飽和領域の4Aになり、そして、許容される遅延時
間以内に過電流が終わると、定常電流の2Aに戻るが、
許容される遅延時間以上に過電流が続くと、P型EMO
S1は、許容される遅延時間後、過電流を遮断する。
A case where an overcurrent flows will be described.
Now, if a steady current is flowing and an overcurrent suddenly flows,
The drain current of the P-type EMOS 1 changes from 2A in the linear region to 4A in the saturation region, and returns to 2A of the steady current when the overcurrent ends within the allowable delay time.
If overcurrent continues for longer than the allowable delay time, P-type EMO
S1 cuts off the overcurrent after an allowable delay time.

【0029】過電流のようすを、図5に示す。実線が、
この過電流保護装置が過電流を遮断した場合である。過
電流が流れると、定常電流の2Aから、4Aに立ち上が
り、許容される遅延時間の間、4Aを流し、約1mS
後、過電流を遮断する。破線は、この過電流保護装置を
使用せずに、ヒューズ、または、ブレーカ等で負荷回路
の過電流を遮断した場合である。定常電流の2Aから、
8Aに立ち上がり、そのまま8Aを流し、1mS後、ヒ
ューズ、または、ブレーカ等が遮断して、過電流を遮断
する。
FIG. 5 shows the state of the overcurrent. The solid line is
This is the case where the overcurrent protection device cuts off the overcurrent. When an overcurrent flows, it rises from 2A of the steady current to 4A, flows 4A for an allowable delay time, and
Later, the overcurrent is shut off. The broken line indicates a case where the overcurrent of the load circuit is cut off by a fuse or a breaker without using the overcurrent protection device. From 2A of steady current,
After rising to 8A, 8A flows as it is, and after 1 mS, a fuse or a breaker or the like is cut off to cut off an overcurrent.

【0030】実施例は、P型EMOSで構成している
が、N型EMOSで構成し、第1の定電流回路、過電流
遮断回路、第2の定電流回路等を逆向きにして、端子S
にマイナス電圧を、端子D,Gにプラスの電圧を接続す
る過電流保護装置とすることもできる。
In this embodiment, a P-type EMOS is used, but an N-type EMOS is used. The first constant current circuit, the overcurrent cutoff circuit, the second constant current circuit, etc. S
The overcurrent protection device may be configured to connect a negative voltage to the terminal and a positive voltage to the terminals D and G.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、以上に説明したように構成さ
れているので、以下に記載するような効果を示す。
Since the present invention is configured as described above, it exhibits the following effects.

【0032】定常電流のドレイン電流が流れる時、この
過電流保護装置における電圧降下は、0.8V程度、あ
るいは、それ以下であるので、保護の必要な負荷回路に
直列に接続しても、負荷回路の電圧に影響を与えず、容
易にいろいろなところに使用することができる。
When a steady-state drain current flows, the voltage drop in this overcurrent protection device is about 0.8 V or less, so even if it is connected in series to a load circuit requiring protection, It can be easily used in various places without affecting the voltage of the circuit.

【0033】定常電流の5倍、10倍のラッシュカレン
トが流れる負荷回路に、直列にこの過電流保護装置を接
続すると、ラッシュカレントを定常電流の2倍程度に抑
えることができる。また、負荷回路に、定常電流の4
倍、あるいは、それ以上の過電流が流れる場合、その負
荷回路に直列に、この過電流保護装置を接続すると、過
電流を定常電流の2倍程度に抑え、そして、遮断するこ
とができる。従って、この過電流保護装置により、ラッ
シュカレントや過電流が、正常な回路部品にストレスを
与え、部品を劣化させるのを防ぐことができるので、負
荷回路の故障率は非常に下がり、装置、製品の信頼性を
大きく高めることができる。
When this overcurrent protection device is connected in series to a load circuit through which a rush current of 5 times and 10 times the steady current flows, the rush current can be suppressed to about twice the steady current. In addition, the steady-state current of 4
When the overcurrent flows twice or more times, if this overcurrent protection device is connected in series with the load circuit, the overcurrent can be suppressed to about twice as much as the steady-state current and cut off. Therefore, this overcurrent protection device can prevent a rush current or an overcurrent from stressing normal circuit components and deteriorating the components. Reliability can be greatly improved.

【0034】過電流遮断回路のコンデンサー7と抵抗8
の大きさを変えることにより、過電流保護装置の遮断時
間(遅延性)を、負荷回路の特性に合わせて、調整する
ことができる。
Capacitor 7 and resistor 8 of overcurrent cutoff circuit
By changing the size of the overcurrent protection device, the cutoff time (delay) of the overcurrent protection device can be adjusted according to the characteristics of the load circuit.

【0035】P型EMOS1のゲート回路の、ツェナー
・ダイオードのツェナー電圧や、第1と第2の定電流回
路の定電流容量を変えることにより、ラッシュカレント
や過電流の大きさを、負荷回路に合わせて、定常電流の
1.5倍、2倍、あるいは、3倍という具合に調整する
ことができる。
By changing the Zener voltage of the Zener diode of the gate circuit of the P-type EMOS 1 and the constant current capacity of the first and second constant current circuits, the magnitude of the rush current or overcurrent can be changed to the load circuit. In addition, it can be adjusted to 1.5 times, 2 times, or 3 times the steady state current.

【0036】P型EMOS1の電圧電流容量(特性)を
変え、それに合わせて、ゲート回路の各部の電圧電流容
量を変えることにより、定格電圧を数十Vから数千V、
定格電流を数mAから数十Aの、いろいろな容量の過電
流保護装置を形成することができる。
By changing the voltage / current capacity (characteristic) of the P-type EMOS 1 and changing the voltage / current capacity of each part of the gate circuit in accordance with the change, the rated voltage can be changed from several tens of volts to several thousand volts.
Overcurrent protection devices of various capacities having a rated current of several mA to several tens A can be formed.

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

【図1】過電流保護装置の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an overcurrent protection device.

【図2】過電流保護装置の電流遮断の静特性のドレイン
電流を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a drain current of static characteristics of a current interruption of the overcurrent protection device.

【図3】過電流保護装置の電流遮断の静特性のドレイン
電圧を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a drain voltage of a static characteristic of a current interruption of the overcurrent protection device.

【図4】過電流保護装置のラッシュカレント特性を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a rush current characteristic of the overcurrent protection device.

【図5】過電流保護装置の過電流の遮断を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing interruption of overcurrent by the overcurrent protection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型EMOS 5,10,13 P型DMOS 9 N型DMOS 2 ツェナー・ダイオード 3,4,6,8,12 抵抗 7 コンデンサー 11 ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type EMOS 5, 10, 13 P-type DMOS 9 N-type DMOS 2 Zener diode 3, 4, 6, 8, 12 Resistance 7 Capacitor 11 Diode

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/04 H01L 27/06 - 27/06 101 H01L 27/08 - 27/08 101 H02H 3/08 - 3/253 H02H 7/20 H02H 9/00 - 9/08 H03K 17/00 - 17/70 Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/04 H01L 27/06-27/06 101 H01L 27/08-27/08 101 H02H 3/08-3/253 H02H 7/20 H02H 9/00-9/08 H03K 17/00-17/70

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 P型エンハンスメント形MOS(1)のソ
ースとゲートの間に、逆方向のツェナー・ダイオード
(2)と抵抗(3)を並列に接続し、ラッシュ・カレン
トが流れる場合に、ツェナー・ダイオード(2)と抵抗
(3)を流れるP型エンハンスメント形MOS(1)の
ゲート電流を一定にする第2の定電流回路の一方の端を
P型エンハンスメント形MOS(1)のゲートに接続
し、前記第2の定電流回路の他方の端に、ある決められ
た大きさ以上の電流が流れると遮断する過電流遮断回路
の一方の端を接続し、前記過電流遮断回路の他方の端を
過電流が流れる時に導通する順方向のダイオード(11)
を通じて、P型エンハンスメント形(1)のドレインに
接続し、同時に、正常電流が流れる時に、P型エンハン
スメント形(1)のゲート電圧をシュレッショルド電圧
以上の一定電圧にするための定電流を流す第1の定電流
回路の一方の端に接続し、前記第1の定電流回路の他方
の端(端子G)をグランド(−)に接続し、 P型エンハンスメント形(1)のソース(端子S)をプ
ラス(+)電源に接続し、ドレイン(端子D)を負荷回
路の一方の端に接続し、負荷回路の他方の端は、グラン
ド(−)に接続し、 P型エンハンスメント形MOS(1)のソースから負荷
回路に過電流が流れる時、前記第2の定電流回路によっ
てP型エンハンスメント形MOS(1)のゲート電流が
一定になりゲート電圧がツェナー・ダイオード(11)の
ツェナー電圧に保持されてP型エンハンスメント形MO
S(1)が過電流を抑え、過電流が長く続く時、ダイオ
ード(11)の導通により大きくなったP型エンハンスメ
ント形MOS(1)のゲート電流を前記過電流遮断回路
が遮断してP型エンハンスメント形MOS(1)が過電
流を遮断する過電流保護装置。
1. A zener diode (2) and a resistor (3) having opposite directions connected in parallel between a source and a gate of a P-type enhancement type MOS (1). -One end of a second constant current circuit for keeping the gate current of the P-type enhancement MOS (1) flowing through the diode (2) and the resistor (3) constant.
The other end of the second constant current circuit is connected to the gate of the P-type enhancement type MOS (1), and the other end of the overcurrent cutoff circuit that cuts off when a current of a predetermined magnitude or more flows. A forward diode (11) connected to conduct when the overcurrent flows through the other end of the overcurrent cutoff circuit (11)
Through the gate, and at the same time, when a normal current flows, a constant current for making the gate voltage of the P-type enhancement type (1) a constant voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied. 1, the other end (terminal G) of the first constant current circuit is connected to the ground (-), and the source (terminal S) of the P-type enhancement type (1) is connected. Is connected to a plus (+) power supply, the drain (terminal D) is connected to one end of the load circuit, the other end of the load circuit is connected to ground (-), and a P-type enhancement MOS (1) When an overcurrent flows from the source to the load circuit, the gate current of the P-type enhancement MOS (1) becomes constant by the second constant current circuit, and the gate voltage becomes the Zener current of the Zener diode (11). It is held in the P-type enhancement type MO
When S (1) suppresses the overcurrent and the overcurrent continues for a long time, the overcurrent cutoff circuit cuts off the gate current of the P-type enhancement type MOS (1) which is increased by the conduction of the diode (11) and the P-type. An overcurrent protection device in which the enhancement type MOS (1) blocks overcurrent.
【請求項2】 P型ディプレッション形MOS(5)の
ソースを、抵抗(4)を通じてP型エンハンスメント形
MOS(1)のゲートに接続し、P型ディプレッション
形MOS(5)のゲートをP型エンハンスメント形MO
S(1)のゲートに接続したものを第2の定電流回路と
する請求項1記載の過電流保護装置。
2. The source of a P-type depletion type MOS (5) is connected to the gate of a P-type enhancement type MOS (1) via a resistor (4), and the gate of the P-type depletion type MOS (5) is connected to the P-type enhancement type. MO
2. The overcurrent protection device according to claim 1, wherein a circuit connected to the gate of S (1) is a second constant current circuit.
【請求項3】 N型ディプレッション形MOS(9)の
ソースをP型ディプレッション形MOS(10)のソース
に接続し、N型ディプレッション形MOS(9)のゲー
トは、コンデンサー(7)を通じてN型ディプレッショ
ン形MOS(9)のドレインに接続し、抵抗(8)を通
じてP型ディプレッション形MOS(10)のドレインに
接続し、P型ディプレッション形MOS(10)のゲート
は、抵抗(6)を通じてN型ディプレッション形MOS
(9)のドレインに接続し、N型ディプレッション形M
OS(9)のドレインを、第2の定電流回路のP型ディ
プレッション形MOS(5)のドレインに接続したもの
を過電流遮断回路とする請求項1記載の過電流保護装
置。
3. The source of an N-type depletion type MOS (9) is connected to the source of a P-type depletion type MOS (10), and the gate of the N-type depletion type MOS (9) is connected to the N-type depletion type MOS through a capacitor (7). It is connected to the drain of a MOS (9), connected to the drain of a P-type depletion MOS (10) through a resistor (8), and the gate of the P-depletion MOS (10) is connected to the N-depletion through a resistor (6). MOS
N-type depletion type M connected to the drain of (9)
2. The overcurrent protection device according to claim 1, wherein the drain of the OS (9) is connected to the drain of the P-type depletion type MOS (5) of the second constant current circuit to form an overcurrent cutoff circuit.
【請求項4】 P型ディプレッション形MOS(13)の
ソースを、抵抗(12)を通じて過電流遮断回路のP型デ
ィプレッション形MOS(10)のドレインに接続し、P
型ディプレッション形MOS(13)のゲートを、過電流
遮断回路のP型ディプレッション形MOS(10)のドレ
インに接続し、P型ディプレッション形MOS(13)の
ドレイン(端子G)をグランド(−)に接続したものを
第1の定電流回路とする請求項1記載の過電流保護装
置。
4. A source of a P-type depletion type MOS (13) is connected to a drain of a P-type depletion type MOS (10) of an overcurrent cutoff circuit through a resistor (12).
The gate of the depletion type MOS (13) is connected to the drain of the P type depletion type MOS (10) of the overcurrent cutoff circuit, and the drain (terminal G) of the P type depletion type MOS (13) is connected to the ground (-). The overcurrent protection device according to claim 1, wherein the connected one is a first constant current circuit.
【請求項5】 ダイオード(11)のアノードを、過電流
遮断回路のP型ディプレッション形MOS(10)のドレ
インに、カソードをP型エンハンスメント形MOS
(1)のドレインに接続し、ツェナー・ダイオード
(2)のアノードをP型エンハンスメント形MOS
(1)ゲートに、カソードをP型エンハンスメント形M
OS(1)のソースに接続した請求項1記載の過電流保
護回路。
5. An anode of a diode (11) is a drain of a P-type depletion type MOS (10) of an overcurrent cutoff circuit, and a cathode is a P-type enhancement type MOS (10).
Connected to the drain of (1), the anode of the Zener diode (2) is a P-type enhancement type MOS
(1) P-type enhancement type M for gate and cathode
2. The overcurrent protection circuit according to claim 1, wherein the overcurrent protection circuit is connected to a source of the OS (1).
【請求項6】 第2の定電流回路の定電流容量は、第1
の定電流回路の定電流容量の1.3〜5倍程度であり、
過電流遮断回路の遮断電流容量は、第1の定電流回路の
定電流容量より大きく、第2の定電流容量より小さい請
求項1記載の過電流保護装置。
6. The constant current capacity of the second constant current circuit is equal to the first constant current circuit.
1.3 to 5 times the constant current capacity of the constant current circuit of
The overcurrent protection device according to claim 1, wherein a breaking current capacity of the overcurrent cutoff circuit is larger than a constant current capacity of the first constant current circuit and smaller than a second constant current capacity.
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