JPH02280370A - 電圧降下の小さい極性反転保護手段を有するブリッジ回路 - Google Patents

電圧降下の小さい極性反転保護手段を有するブリッジ回路

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JPH02280370A
JPH02280370A JP2069532A JP6953290A JPH02280370A JP H02280370 A JPH02280370 A JP H02280370A JP 2069532 A JP2069532 A JP 2069532A JP 6953290 A JP6953290 A JP 6953290A JP H02280370 A JPH02280370 A JP H02280370A
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ブルーノ ムラーリ
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    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • H02H9/047Free-wheeling circuits

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、外部負荷特に電気モータをDC駆動するため
のNPNパワートランジスタを使用しかつサプライ極性
の偶発的な反転に対する保護手段を有する集積回路に関
する。
(従来技術とその問題点) 集積されたパワースイッチによりモータを双方向DC駆
動するための接合分離技術を使用してモノリチフクに集
積された全ブリッジ又は半ブリツジ出力駆動段が知られ
かつ広く使用されている。
これらの集積されたパワー段ではN型トランジスタ(バ
イポーラNPN又はN−チャンネルMOSトランジスタ
)がP型トランジスタより温かに効果的である。実際に
高レベル電流用のブリッジ又は半ブリツジ回路はN型の
パワースイッチングトランジスタのときのみに集積形態
で経済的に実現することができる。
この種の典型的な集積ブリッジ回路が第1図に示されて
いる。それぞれ2個(ハイサイド)のNPNパワートラ
ンジスタTNI及びTN2によりサプライの正極がスイ
ッチされると、2個の出力ターミナル1及び2で、駆動
されるモータが該ターミナルを通して接続される。該ブ
リッジ回路は2個の(ローサイド)パワートランジスタ
TN3及びTN4により完成され、該トランジスタは駆
動されて出力ターミナル1及び2をそれぞれ負のサプラ
イ極(グラウンド)に接続する。前記2個のハイサイド
スイッチTNI及びTN2を、そのベースにそれぞれの
駆動シグナルが供給される2個の駆動PNP トランジ
スタTP5及びTP6によりそれぞれ駆動することも一
般的な技術である。
N型コレクタCと、集積回路のグラウンドに接続された
P型基板S間のバラスチックなダイオード(第1図の回
路ダイアグラム中のそれぞれDl及びD2)の存在は、
第3図に示したようなNPNトランジスタの接合型分離
を使用する集積構造に固有のものである。第3図のNP
N トランジスタの集積構造の断面斜視図では、このバ
ラスチックなダイオードDI  (D2)が対応する符
号により概略的に示されている。この断面図のハンチン
グの部分はP型領域を示し、一方ハッチングのない部分
はN型領域を示している。
サプライ極性が偶発的に反転すると、集積NPNトラン
ジスタTNI及びTN2のこれらのバラスチックなダイ
オードD1及びD2が直接バイアスし、これらのダイオ
ードを通る電流が破壊的なレベルに達する。
この問題を解決するために、第2図に示したような回路
を使用することが従来から知られ、ここでは逆極性でサ
プライが偶発的に加えられたときに逆バイアスのままに
維持されて電流の流れを防止する極性ガードダイオード
D3が使用されている。
この既知の解決法にも欠点がある。実際に第1図の回路
を見ると、負荷駆動ブリッジ回路の全電圧降下(ブリッ
ジの第1の対角)は次の式で与えられる。
VCEsat(TP5) + VBE(TNI) + 
VCEsat(TN4)又第2の対角については、 VCEsAt(TP6)  +  VBE(TN2) 
 +  VCEiA4(TN3)−力筒2図のガードダ
イオードが装着された回路の場合には回路の全電圧降下
は同様に次の式で与えられる(第1の対角)。
VF(D3) + VCEsAy (TP5) + V
BE(TNI) + VCEsav(TN4)又第2の
対角については、 VF(03)  +  VCESAT  (TP6) 
 十 VBE(TN2)  +  VCE3A?(TN
3)サプライの極性反転に対する保護のためのダイオー
ドD3の使用は、通常の動作条件で約600mVと1.
2Vの間である付加的な電圧降下VF(D3)を導入し
て回路の電気的な効率を低下させることは明白である。
(発明の目的と構成) 本発明によると、極性ガードダイオードにより与えられ
る保護を完全に保持したままサプライの極性反転に対す
る保護のための前記ガードダイオードを横切る付加的な
電圧降下を減少させて殆ど零にすることを可能にする。
この目的は、2個のハイサイド出力パワースイッチ(N
PNトランジスタ)を駆動させるために使用される2個
のPNP トランジスタのエミッタを共通に接続しかつ
パワーサプライレールに直接接続することにより達成さ
れる。
本発明の回路の特徴と利点は、純粋に例示的にであり限
定することを意図しない添付図面に示された好ましい態
様の引き続く詳細な説明を通して明らかになるであろう
(図面の簡単な説明) 第1図は、接合型分離技術を利用してモノリチックに集
積されたN型スイッチを使用する従来技術のブリッジ回
路を示す。
第2図は、既知の技術に従って、極性ガードダイオード
が装着された第1図と同じブリッジ回路を示す。
第3図は、NPNトランジスタの接合分離された集積構
造の概略的な断面斜視図である。
第4図は、PNP トランジスタの接合分離された集積
構造の概略的な断面斜視図である。
第5図は、本発明に従って修正された出力ブリッジ回路
である。
第6図は、本発明の回路の異なった態様を示す。
(好ましい態様の説明) 第3図に示したNPN集積構造について前述したことに
関連して第4図を見ることにより容易に理解できるよう
に、N型構造とは逆に、図示の回路のPNP トランジ
スタTP5及びTP6のようなP型トランジスタの集積
構造は、エミッタ領域EがN型領域(両者ともN型領域
である埋設層とペースエピタキシャル領域Bにより構成
される)によりP型基板Sから分離されているP型領域
であるため、サプライの極性反転に対して本来的に保護
されている。従って、サプライレールを通して直接接続
されていても、サプライ電圧の極性にかかわらず電流の
通過を妨害する互いに逆の極性を有する直列接続された
ダイオードがある(適切な符号により断面上に概略的に
示されている)。
ブリッジ回路を第5図に示すようにすることにより、つ
まり集積されたNPNパワースイッチTN1及びTN2
を駆動する2個のPNP トランジスタTP5及びTP
6のエミッタを直接正のサプライレールに接続すること
により、極性ガードダイオードD3を横切る付加的な電
圧降下を実質的に零にすることが可能であることが理解
される。
実際に第5図のブリッジ回路の全電圧降下は、次の1対
の式の大きい方の式により与えられる(第1の対角)。
VCEsat(TP6) + VBE(TN2) + 
VCEsat(TN3)又他の対角については、 VCEsay(TP6)+  VBE(TN2)+  
VCESAT(TN3)及び第1の対角について、 V F(03) + VCEsat (TNI) + 
VCEsat(TN4)又他の対角については、 V F(03) + VCEsat (TN2)+νC
EsAt(TN3)サプライの極性の偶発的な反転に対
する保護はガードダイオードD3により確保され、一方
駆動ブリッジガードを横切る電圧降下は保護ダイオード
D3のない第1図のブリッジ回路の電圧降下と実質的に
類似した値のままとなる。
前記ブリッジ回路を構成する集積デバイスの構造のデイ
メンジョンを適切にすることにより、次の式の条件を容
易に確保することができる。
vr(D3) 〜νBE(TNI) 〜VBE(TN2
)(この値は0.6から1.2■として示される)及び
VCEsay(TP5及びTP6) 〜VCEsat(
TNI及びTN2)(この値は約0.3から1.Ovと
して示される)。
本発明により提案される簡単な解決法は、当業者には明
らかであるように、次のような異なった型の集積デバイ
スに適用することができる。
a)駆動回路に加えて、バイポーラNPNパワートラン
ジスタTNI、TN2、TN3及びTN4及び2個の駆
動PNP トランジスタTP5及びTP6を含んで成る
モノリチソクに集積された全ブリッジ回路。
b)それぞれがトランジスタTNI、TN3及びTP5
及びトランジスタTN2、TN4及びTP6を含んで成
る2個のモノリチックに集積された半ブリッジ回路。
C)パワーNPN トランジスタTNI及びTN2及び
対応する駆動PNP トランジスタTP5及びTP6を
含んで成る正のサプライレールに向かうダブルスインチ
。この回路はモノリチ7り又は個別のいずれかの形態の
既知の回路とカンプリングでき、これはバイポーラトラ
ンジスタ又はMOSトランジスタ又はSCR又は他の等
価のパワーデバイスのいずれかを利用するグラウンドに
向かうスイッチTN3及びTN4を使用する。
これらの集積された態様a)、b)及びC)のそれぞれ
につき、サプライ極性反転に対するガードダイオードD
3は、該集積回路の特定の製造プロセスがそれを許容す
るならばそれ自身モノリチックに集積されることができ
、あるいは全体の設計の経済性がそれを勧めるならば個
別の素子とすることもできる。
保護ダイオードD3は前記2個のパワートランジスタT
NI又はTN2の一方のみと同じ電流を流し後者の電流
の2倍の電流を流すことがないことは注目されるべきで
ある。これは集積スイッチTNI及びTN2の同時通電
が駆動回路により排除されているからである。
高レベルスパイクや「ダンプ」電圧条件がサプライ上に
生じ易い自動車の装置や同様の環境で使用される集積デ
バイス用として特に好ましい本発明の代替の態様が第6
図に示されている。
第6図に示すように、ダイオードD3を等価の第1のツ
ェナーダイオードDZ3と置換しかつ第2のツェナーダ
イオードZPをグラウンドレールとツェナーダイオード
DZ3のカソード間に接続することにより、トランジス
タTP5及びTP6はサプライ上の負及び正の電圧スパ
イクから効率的に保護される。
通常の動作条件では順方向にバイアスされたツェナーダ
イオードDZ3は通常のダイオード(第5図のD3)と
等価である。サプライ上に負のスパイクが存在する場合
には、電流はZP、TNI及びTN2を順方向に流れ、
かつ逆バイアスされたツェナーダイオードDZ3を流れ
、トランジスタTP5及びTP6を横切る電圧をツェナ
ーブレークダウン電圧に制限する。正の電圧スパイクの
場合には、電流はDZ3を順通電条件で流れかつツェナ
ーダイオードzPを流れ、電圧を、ツェナーブレークダ
ウン電圧又はツェナーブレークダウン電圧にツェナーダ
イオードDZ3を横切る順方向の電圧降下を加えた値に
制限する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、接合型分離技術を利用してモノリチックに集
積されたN型スイッチを使用する従来技術のブリッジ回
路を示し、第2図は、既知の技術に従って、極性ガード
ダイオードが装着された第1図と同じブリッジ回路を示
し、第3図は、NPNトランジスタの接合分離された集
積構造の概略的や断面斜視図であり、第4図は、PNP
 トランジスタの接合分離された集積構造の概略的や断
面斜視図であり、第5図は、本発明に従って修正された
出力ブリッジ回路であり、第6図は、本発明の回路の異
なった態様である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の出力ピンに接続されたエミッタを有し該第
    1の出力ピンを正のサプライレールにスイッチにより接
    続できる第1のNPNトランジスタ、第2の出力ピンに
    接続されたエミッタを有し該第2の出力ピンを正のサプ
    ライレールにスイッチにより接続できる第2のNPNト
    ランジスタ、前記第1のNPNトランジスタのベースに
    接続されたコレクタを有しかつその第1のPNPトラン
    ジスタのベースに供給される駆動シグナルの関数として
    前記第1のNPNトランジスタを駆動できる第1のPN
    Pトランジスタ、 前記第2のNPNトランジスタのベースに接続されたコ
    レクタを有しかつその第2のPNPトランジスタのベー
    スに供給される駆動シグナルの関数として前記第2のN
    PNトランジスタを駆動できる第2のPNPトランジス
    タ、 を有する集積デバイスを含んで成り、接合型分離技術に
    よりモノリチックに集積された集積回路の前記2個の出
    力ピンを介して接続された負荷を駆動するための集積さ
    れたブリッジ回路であって、該ブリッジ回路が更に、前
    記駆動シグナルにより駆動され前記2個の出力ピンと負
    のサプライレール間に接続されたスイッチ手段、及び前
    記第1及び第2の集積NPNトランジスタの共通接続さ
    れたそれぞれのコレクタに接続されたカソードと正のサ
    プライレールに接続されたアノードを有する偶発的なサ
    プライ極性反転に対するガードダイオードを含んで成り
    、 前記第1及び第2のPNPトランジスタのそれぞれのエ
    ミッタが、前記ブリッジ回路を横切る電圧降下を減少さ
    せるために正のサプライレールに共通接続されているこ
    とを特徴とする集積ブリッジ回路。
  2. (2)ガードダイオードが、NPNトランジスタのベー
    ス−エミッタ電圧に実質的に等しいガードダイオードを
    横切る電圧降下を生じさせる、ブリッジ回路の動作条件
    下での直接抵抗を有し、第1及び第2のPNPトランジ
    スタのコレクタ−エミッタ飽和電圧が、第1及び第2の
    NPNトランジスタのコレクタ−エミッタ飽和電圧に実
    質的に等しい請求項1に記載の回路。
  3. (3)ガードダイオードがツェナーダイオードであり、
    サプライレール上の電圧スパイクから回路素子を保護す
    るために、第2のツェナーダイオードが、前記ダイオー
    ドと逆方向に、前記第1のツエナーダイオードのカソー
    ドと負のサプライレール間に接続されている請求項1に
    記載の回路。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5287047A (en) * 1991-03-15 1994-02-15 Rohm Co., Ltd. Motor drive circuit and motor drive system using the same
JP2716105B2 (ja) * 1991-06-24 1998-02-18 株式会社日立製作所 交番定電流回路
IT1251205B (it) * 1991-09-18 1995-05-04 St Microelectronics Srl Circuito a ponte ad h con protezione contro la conduzione incrociata durante l'inversione della corrente nel carico.
US5701010A (en) * 1995-12-18 1997-12-23 Martin Marietta Corporation Dual band polarity reversing multiplexer
US5859519A (en) * 1997-05-29 1999-01-12 General Electric Company Single phase motor drive
DE19725835A1 (de) * 1997-06-18 1999-01-21 Siemens Ag Integrierte Vollbrückenschaltung mit vier Transistoren
US6738239B2 (en) * 2001-02-26 2004-05-18 Woodward Governor Company Active snubber circuit for electrical rotary actuator
US7023004B2 (en) * 2003-10-23 2006-04-04 Timothy Ford Multi-mode electromagnetic radiation emitting device
US7315036B2 (en) * 2003-10-23 2008-01-01 The Flewelling Ford Family Trust Multifunction multi-spectrum signalling device
FR2873850B1 (fr) * 2004-07-27 2007-11-16 Valeo Electronique Sys Liaison Dispositif de pilotage d'un moteur electrique d'entrainement d'un organe d'interrupteur de puissance et module formant interrupteur muni de ce dispositif
WO2006136034A1 (en) * 2005-06-24 2006-12-28 The Flewelling Ford Family Trust A method and device for lowering the impedance of a fet (field effect transistor)
CN108122908A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 上海岭芯微电子有限公司 一种高耐压pnp型防反灌功率驱动器及其制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3940785A (en) * 1974-05-06 1976-02-24 Sprague Electric Company Semiconductor I.C. with protection against reversed power supply
US4426658A (en) * 1980-12-29 1984-01-17 Sprague Electric Company IC With protection against reversed power supply
US4336562A (en) * 1981-02-23 1982-06-22 General Motors Corporation H-Switch having short to plus protection
US4654568A (en) * 1986-08-21 1987-03-31 Motorola, Inc. MOSFET "H" switch with current sensing

Also Published As

Publication number Publication date
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EP0389452B1 (en) 1994-07-20
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EP0389452A2 (en) 1990-09-26
JP3006845B2 (ja) 2000-02-07
DE69010724D1 (de) 1994-08-25
IT8983615A0 (it) 1989-03-22
KR100195542B1 (ko) 1999-06-15
IT1235688B (it) 1992-09-21
US4989114A (en) 1991-01-29
DE69010724T2 (de) 1994-10-27

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