JPH03191612A - 過電圧保護回路 - Google Patents
過電圧保護回路Info
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- JPH03191612A JPH03191612A JP1329710A JP32971089A JPH03191612A JP H03191612 A JPH03191612 A JP H03191612A JP 1329710 A JP1329710 A JP 1329710A JP 32971089 A JP32971089 A JP 32971089A JP H03191612 A JPH03191612 A JP H03191612A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
- H02H9/043—Protection of over-voltage protection device by short-circuiting
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体集積回路に内蔵される過電圧保護回路
に係り、例えば自動車のバッテリーのロードダンプ対策
に使用されるものである。
に係り、例えば自動車のバッテリーのロードダンプ対策
に使用されるものである。
（従来の技術）
自動車用のバッテリーから電源電圧が供給される車載用
の半導体集積回路においては、バッテリーの電圧が所定
値以上に上昇した場合に内部回路を保護するため（ロー
ドダンプ対策）の過電圧偶護回路が内蔵されており、従
来は第３図中に示すように構成されている。即ち、半導
体集積回路３０には内部回路３１を保護するための過電
圧偶護回路３２が内蔵されており、ＶＣＣ電源端子３３
は配線３４により保護抵抗ＲＤを介して自動車用のバッ
テリー３５に接続されている。上記内部回路３１は、定
格電圧内で動作するように設計されており、上記過電圧
保護回路３２は、Ｖｃｅ電源端子３３と接地電位（ＧＮ
Ｄ）端子３６との間に１圧クランプ用のＮＰＮ トラン
ジスタＱのコレクタ・エミッタ間が接続され、上記Ｖ
ｃｃｉ源端Ｔ−３３とＮＰＮ トランジスタＱのベース
との間に所望のクランプ電圧を生成するための複数個の
ツェナーダイオードＤ、・・・が直列にそれぞれ逆方向
の向きで接続されている。
の半導体集積回路においては、バッテリーの電圧が所定
値以上に上昇した場合に内部回路を保護するため（ロー
ドダンプ対策）の過電圧偶護回路が内蔵されており、従
来は第３図中に示すように構成されている。即ち、半導
体集積回路３０には内部回路３１を保護するための過電
圧偶護回路３２が内蔵されており、ＶＣＣ電源端子３３
は配線３４により保護抵抗ＲＤを介して自動車用のバッ
テリー３５に接続されている。上記内部回路３１は、定
格電圧内で動作するように設計されており、上記過電圧
保護回路３２は、Ｖｃｅ電源端子３３と接地電位（ＧＮ
Ｄ）端子３６との間に１圧クランプ用のＮＰＮ トラン
ジスタＱのコレクタ・エミッタ間が接続され、上記Ｖ
ｃｃｉ源端Ｔ−３３とＮＰＮ トランジスタＱのベース
との間に所望のクランプ電圧を生成するための複数個の
ツェナーダイオードＤ、・・・が直列にそれぞれ逆方向
の向きで接続されている。
いま、バッテリー３５の電圧が上昇した場合、ツェナー
ダイオードＤｚ・・・に逆方向の電流が流れてＮＰＮ
トランジスタＱがオンになり、Ｖｃｅ電源端子３３の電
位が、ＮＰＮトランジスタＱのベースφエミッタ間電圧
ＶＦおよびツェナーダイオードＤ２・・・の各ツェナー
電圧ｖｚ・・・の和（定格電圧ｖ゛１）のレベルに抑え
られるので、内部回路３１を過電圧から保護する。
ダイオードＤｚ・・・に逆方向の電流が流れてＮＰＮ
トランジスタＱがオンになり、Ｖｃｅ電源端子３３の電
位が、ＮＰＮトランジスタＱのベースφエミッタ間電圧
ＶＦおよびツェナーダイオードＤ２・・・の各ツェナー
電圧ｖｚ・・・の和（定格電圧ｖ゛１）のレベルに抑え
られるので、内部回路３１を過電圧から保護する。
第４図の特性は、上記過電圧保護動作におけるＮＰＮト
ランジスタＱのコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＲとコレ
クタ電流■ｃとの関係を示している。
ランジスタＱのコレクタ・エミッタ間電圧ＶＣＲとコレ
クタ電流■ｃとの関係を示している。
しかし、上記したような過電圧保護に際して、Ｖｃｅ電
源端子３３と接地端子３６との間の電圧（ここでは、Ｎ
ＰＮトランジスタＱのコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｔ
ｔ）が定格電圧ｖ１にクランプされたとしても、このク
ランプに必要なＮＰＮトランジスタＱのコレクタ電流Ｉ
Ｃが大きくなる場合に、このコレクタ電流■ｃがある値
Ｉｔ （図示Ａ点）を越えてそのまま増加すると、点
線で図示する電圧クランプ用トランジスタＱの安全動作
領域（Ａ Ｓ Ｏ”）を越えてしまい、電圧クランプ用
トランジスタＱの破壊、あるいは信頼性の低下を招いて
しまうおそれがある。この電圧クランプ用トランジスタ
Ｑの信頼性を十分保証するためにそのサイズを大きくし
ようとすると、経済的に不利になる。
源端子３３と接地端子３６との間の電圧（ここでは、Ｎ
ＰＮトランジスタＱのコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｔ
ｔ）が定格電圧ｖ１にクランプされたとしても、このク
ランプに必要なＮＰＮトランジスタＱのコレクタ電流Ｉ
Ｃが大きくなる場合に、このコレクタ電流■ｃがある値
Ｉｔ （図示Ａ点）を越えてそのまま増加すると、点
線で図示する電圧クランプ用トランジスタＱの安全動作
領域（Ａ Ｓ Ｏ”）を越えてしまい、電圧クランプ用
トランジスタＱの破壊、あるいは信頼性の低下を招いて
しまうおそれがある。この電圧クランプ用トランジスタ
Ｑの信頼性を十分保証するためにそのサイズを大きくし
ようとすると、経済的に不利になる。
（発明が解決しようとする課題）
上記したように従来の過電圧保護回路は、過電圧保護に
際して電圧クランプに必要な電流が大きくなる場合に、
電圧クランプ用トランジスタのコレクタ電流が安全動作
領域を越えてしまい、電圧クランプ用トランジスタの破
壊、あるいは信頼性の低下を招いてしまうおそれがある
。
際して電圧クランプに必要な電流が大きくなる場合に、
電圧クランプ用トランジスタのコレクタ電流が安全動作
領域を越えてしまい、電圧クランプ用トランジスタの破
壊、あるいは信頼性の低下を招いてしまうおそれがある
。
本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、そ
の目的は、過電圧保護に際して定格電圧以下にクランプ
するのに必要な電流が大きくなる場合でも、電圧クラン
プ用トランジスタの安全動作領域を越えない範囲内で大
きな電流を流すことが可能になり、電圧クランプ用トラ
ンジスタの破壊、あるいは信頼性の低下を招くことなく
内部回路を保護し得る過電圧保護回路を提供することに
ある。
の目的は、過電圧保護に際して定格電圧以下にクランプ
するのに必要な電流が大きくなる場合でも、電圧クラン
プ用トランジスタの安全動作領域を越えない範囲内で大
きな電流を流すことが可能になり、電圧クランプ用トラ
ンジスタの破壊、あるいは信頼性の低下を招くことなく
内部回路を保護し得る過電圧保護回路を提供することに
ある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、半導体集積回路に内蔵され、半導体集積回路
の外部から電源が供給される電源端子と接地端子との間
に接続され、上記電源端子と接地端子との間の電圧を所
望の定格電圧以下にクランプして半導体集積回路の内部
回路を過電圧から保護するための過電圧保護回路におい
て、前記電源端子と接地端子との間に直列に接続された
抵抗および電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタと、前
記電源端子と電圧クランプ用のＮＰＮ トランジスタの
ベースとの間でそれぞれ逆方向の向きで直列に接続され
た複数個の第１のツェナーダイオードと、同じく前記電
源端子と電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタのベース
との間に接続されたスイッチ素子と、同じく前記電源端
子と電圧クランプ用のＮＰＮ トランジスタのベースと
の間で上記スイッチ素子に直列に逆方向の向きで接続さ
れ、前記第１のツェナーダイオードの個数より少数の第
２のツェナーダイオードと、前記電源端子と接地端子と
の間に接続され、前記抵抗および電圧クランプ用のＮＰ
Ｎ トランジスタの接続点の電圧に応じて前記スイッチ
素子をオン／オフ制御するスイッチ制御回路とを具備す
ることを特徴とする。
の外部から電源が供給される電源端子と接地端子との間
に接続され、上記電源端子と接地端子との間の電圧を所
望の定格電圧以下にクランプして半導体集積回路の内部
回路を過電圧から保護するための過電圧保護回路におい
て、前記電源端子と接地端子との間に直列に接続された
抵抗および電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタと、前
記電源端子と電圧クランプ用のＮＰＮ トランジスタの
ベースとの間でそれぞれ逆方向の向きで直列に接続され
た複数個の第１のツェナーダイオードと、同じく前記電
源端子と電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタのベース
との間に接続されたスイッチ素子と、同じく前記電源端
子と電圧クランプ用のＮＰＮ トランジスタのベースと
の間で上記スイッチ素子に直列に逆方向の向きで接続さ
れ、前記第１のツェナーダイオードの個数より少数の第
２のツェナーダイオードと、前記電源端子と接地端子と
の間に接続され、前記抵抗および電圧クランプ用のＮＰ
Ｎ トランジスタの接続点の電圧に応じて前記スイッチ
素子をオン／オフ制御するスイッチ制御回路とを具備す
ることを特徴とする。
（作用）
外部電源電圧が上昇した場合、複数個の第１のツェナー
ダイオードに逆方向の電流が流れて電圧クランプ用ＮＰ
Ｎトランジスタがオン状態になり、電源端子の電位が、
電圧クランプ用ＮＰＮトランジスタのベース番エミッタ
間電圧および複数個の第１のツェナーダイオードの各ツ
ェナー電圧の電圧降下の和（定格電圧Ｖ＋）のレベルに
抑えられるので、内部回路を過電圧から保護する。外部
電源電圧がさらに上昇した場合、電源端子と接地端子と
の間の電圧を定格電圧Ｖ、にクランプするのに必要な電
圧クランプ用ＮＰＮ トランジスタのコレクタ電流が、
その安全動作領域内の電流より大きくなると、抵抗の電
圧降下が大きくなり、スイッチ制御回路がスイッチ素子
をオン状態に制御するので、第２のツェナーダイオード
に逆方向の電流が流れ、電源端子の電位が、電圧クラン
プ用ＮＰＮトランジスタのベース・エミッタ間電圧およ
び第２のツェナーダイオードのツェナー電圧の和のレベ
ルに抑えられるようになり、クランプ電圧は直ちに定格
電圧Ｖ、からｖ２へ移行する。この場合、第２のツェナ
ーダイオードは第１のツェナーダイオードの個数より少
数であるので、■２の値は定格電圧Ｖ、以下の値であり
、内部回路を過電圧から保護することが可能である。そ
して、クランプ電圧がｖ２へ移行した状態で電圧クラン
プ用ＮＰＮ トランジスタのコレクタ電流が大きくなる
が、この時のコレクタ電流は電圧クランプ用ＮＰＮ ト
ランジスタの安全動作領域内の電流である。
ダイオードに逆方向の電流が流れて電圧クランプ用ＮＰ
Ｎトランジスタがオン状態になり、電源端子の電位が、
電圧クランプ用ＮＰＮトランジスタのベース番エミッタ
間電圧および複数個の第１のツェナーダイオードの各ツ
ェナー電圧の電圧降下の和（定格電圧Ｖ＋）のレベルに
抑えられるので、内部回路を過電圧から保護する。外部
電源電圧がさらに上昇した場合、電源端子と接地端子と
の間の電圧を定格電圧Ｖ、にクランプするのに必要な電
圧クランプ用ＮＰＮ トランジスタのコレクタ電流が、
その安全動作領域内の電流より大きくなると、抵抗の電
圧降下が大きくなり、スイッチ制御回路がスイッチ素子
をオン状態に制御するので、第２のツェナーダイオード
に逆方向の電流が流れ、電源端子の電位が、電圧クラン
プ用ＮＰＮトランジスタのベース・エミッタ間電圧およ
び第２のツェナーダイオードのツェナー電圧の和のレベ
ルに抑えられるようになり、クランプ電圧は直ちに定格
電圧Ｖ、からｖ２へ移行する。この場合、第２のツェナ
ーダイオードは第１のツェナーダイオードの個数より少
数であるので、■２の値は定格電圧Ｖ、以下の値であり
、内部回路を過電圧から保護することが可能である。そ
して、クランプ電圧がｖ２へ移行した状態で電圧クラン
プ用ＮＰＮ トランジスタのコレクタ電流が大きくなる
が、この時のコレクタ電流は電圧クランプ用ＮＰＮ ト
ランジスタの安全動作領域内の電流である。
上記したような動作（サイリスタ動作）は可逆的であり
、外部電源電圧が低下して電圧クランプ用ＮＰＮ トラ
ンジスタのコレクタ電流が減少した場合には、０動的に
通常動作状態に戻るので、特別のリセット（電源遮断）
操作を必要としない。
、外部電源電圧が低下して電圧クランプ用ＮＰＮ トラ
ンジスタのコレクタ電流が減少した場合には、０動的に
通常動作状態に戻るので、特別のリセット（電源遮断）
操作を必要としない。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は、例えば自動車用のバッテリー１１およびこれ
から配線１２、保護抵抗ＲＤを通してｖＣＣ電源電圧が
供給される車載用の半導体集積回路１０の一部を示して
いる。
から配線１２、保護抵抗ＲＤを通してｖＣＣ電源電圧が
供給される車載用の半導体集積回路１０の一部を示して
いる。
上記半導体集積回路１０において、１３は外部から電源
が供給されるＶｃｃ電源端子、１４は接地端子、１５は
定格電圧内で動作するように設計された内部回路、１６
は上記Ｖｃｃ電源端子１３と接地端子１４との間の電圧
を所望の定格電圧以下にクランプして上記内部回路１５
を過電圧から保護するための過電圧保護回路である。
が供給されるＶｃｃ電源端子、１４は接地端子、１５は
定格電圧内で動作するように設計された内部回路、１６
は上記Ｖｃｃ電源端子１３と接地端子１４との間の電圧
を所望の定格電圧以下にクランプして上記内部回路１５
を過電圧から保護するための過電圧保護回路である。
上記過電圧保護回路１６は、前記Ｖｃｃ電源端子１３と
接地端１４子との間に直列に接続された微小抵抗である
第１の抵抗Ｒ１および電圧クランプ用のＮＰＮ トラン
ジスタ（例えばダーリントン接続された第１のＮＰＮト
ランジスタＱＮＩおよび第２のＮＰＮ トランジスタＱ
Ｎ２からなる。）と、前記Ｖｃｃ電源端子１３と第２の
ＮＰＮ トランジスタＱＮ２のベースとの間でそれぞれ
逆方向の向きで直列に接続された複数個（本例では２個
）の第１のツェナーダイオードＤ１１、Ｄ１２および第
２の抵抗Ｒ２と、同じく前記Ｖｃｃ電源端子１３と前記
第２のＮＰＮ トランジスタＱＮ２のベースとの間に接
続されたスイッチ素子（例えば第１のＰＮＰ トランジ
スタＱＰ １）と、同じく前記Ｖｅｃ電源端子１３と前
記第２のＮＰＮ トランジスタＱＮ２のベースとの間で
上記第１のＰＮＰ トランジスタＱＰＩに直列に逆方向
の向きで接続され、前記第１のツェナーダイオードＤＩ
Ｓ 、ＤＩ□の個数より少数（本例では１個）の第２の
ツェナーダイオードＤ２と、前記第２のＮＰＮ トラン
ジスタＱＮ２のベースと接地端子１４との間に接続され
た第３の抵抗Ｒ３と、前記第１のＮＰＮ トランジスタ
ＱＮＩのベースと接地端子１４との間に接続された第４
の抵抗Ｒ４と、前記Ｖｅｃ電源端子１３と接地端子１４
との間に接続され、前記第１の抵抗Ｒ１および前記第２
のＮＰＮトランジスタＱＮ２の接続点の電圧に応じて前
記第１のＰＮＰトランジスタＱＰＩをオン／オフ制御す
るスイッチ制御回路１７とからなる。
接地端１４子との間に直列に接続された微小抵抗である
第１の抵抗Ｒ１および電圧クランプ用のＮＰＮ トラン
ジスタ（例えばダーリントン接続された第１のＮＰＮト
ランジスタＱＮＩおよび第２のＮＰＮ トランジスタＱ
Ｎ２からなる。）と、前記Ｖｃｃ電源端子１３と第２の
ＮＰＮ トランジスタＱＮ２のベースとの間でそれぞれ
逆方向の向きで直列に接続された複数個（本例では２個
）の第１のツェナーダイオードＤ１１、Ｄ１２および第
２の抵抗Ｒ２と、同じく前記Ｖｃｃ電源端子１３と前記
第２のＮＰＮ トランジスタＱＮ２のベースとの間に接
続されたスイッチ素子（例えば第１のＰＮＰ トランジ
スタＱＰ １）と、同じく前記Ｖｅｃ電源端子１３と前
記第２のＮＰＮ トランジスタＱＮ２のベースとの間で
上記第１のＰＮＰ トランジスタＱＰＩに直列に逆方向
の向きで接続され、前記第１のツェナーダイオードＤＩ
Ｓ 、ＤＩ□の個数より少数（本例では１個）の第２の
ツェナーダイオードＤ２と、前記第２のＮＰＮ トラン
ジスタＱＮ２のベースと接地端子１４との間に接続され
た第３の抵抗Ｒ３と、前記第１のＮＰＮ トランジスタ
ＱＮＩのベースと接地端子１４との間に接続された第４
の抵抗Ｒ４と、前記Ｖｅｃ電源端子１３と接地端子１４
との間に接続され、前記第１の抵抗Ｒ１および前記第２
のＮＰＮトランジスタＱＮ２の接続点の電圧に応じて前
記第１のＰＮＰトランジスタＱＰＩをオン／オフ制御す
るスイッチ制御回路１７とからなる。
上記スイッチ制御回路１７は、前記ＶＣＣ電源端子１３
にエミッタが接続され、ベース・コレクタ相互が接続さ
れた第２のＰＮＰトランジスタＱＰ２と、この第２のＰ
ＮＰトランジスタＱＰ２とベース相互が接続され、エミ
ッタが前記第１の抵抗Ｒ１を介して前記Ｖｃｅ電源端子
１３に接続点に接続されている第３のＰＮＰ トランジ
スタＱＰ３と、上記第２のＰＮＰ トランジスタＱＰ２
とコレクタ相互が接続され、コレクタ・ベース相互が接
続された第３のＮＰＮ トランジスタＱＮ３と、上記第
３のＰＮＰ トランジスタＱＰ３とコレクタ相互が接続
され、上記第３のＮＰＮ トランジスタＱＮ３とベース
相互およびエミッタ相互が接続された第４のＮＰＮ ト
ランジスタＱＮ４と、上記第３のＮＰＮ トランジスタ
ＱＮ３および第４のＮＰＮ トランジスタＱＮ４のエミ
ッタ共通接続点と接地端子との間に接続された定電流源
１８とからなり、上記第３のＰＮＰ トランジスタＱＰ
３および第４のＮＰＮ トランジスタＱＮ４のコレクタ
相互接続点が前記第１のＰＮＰ トランジスタＱＰＩの
ベースに接続されている。
にエミッタが接続され、ベース・コレクタ相互が接続さ
れた第２のＰＮＰトランジスタＱＰ２と、この第２のＰ
ＮＰトランジスタＱＰ２とベース相互が接続され、エミ
ッタが前記第１の抵抗Ｒ１を介して前記Ｖｃｅ電源端子
１３に接続点に接続されている第３のＰＮＰ トランジ
スタＱＰ３と、上記第２のＰＮＰ トランジスタＱＰ２
とコレクタ相互が接続され、コレクタ・ベース相互が接
続された第３のＮＰＮ トランジスタＱＮ３と、上記第
３のＰＮＰ トランジスタＱＰ３とコレクタ相互が接続
され、上記第３のＮＰＮ トランジスタＱＮ３とベース
相互およびエミッタ相互が接続された第４のＮＰＮ ト
ランジスタＱＮ４と、上記第３のＮＰＮ トランジスタ
ＱＮ３および第４のＮＰＮ トランジスタＱＮ４のエミ
ッタ共通接続点と接地端子との間に接続された定電流源
１８とからなり、上記第３のＰＮＰ トランジスタＱＰ
３および第４のＮＰＮ トランジスタＱＮ４のコレクタ
相互接続点が前記第１のＰＮＰ トランジスタＱＰＩの
ベースに接続されている。
次に、上記構成の過電圧保護回路１６における動作につ
いて、第２図を参照しながら説明する。
いて、第２図を参照しながら説明する。
通常動作状態では、第１のツェナーダイオードＤ １
＋ 、Ｄ １２はオフ状態であり、電圧クランプ用のＮ
ＰＮトランジスタ（ＱＮＩ、ＱＮ２）もオフ状態になっ
ている。この場合、第３のＰＮＰ トランジスタＱＰ３
はＶｃｃ電源端子１３から第１の抵抗Ｒ１を介して所要
のベース駆動電流が供給されてオン状態（コレクタ電流
は前記定電流源１８の電流の１７２である。）になり、
第１のＰＮＰトランジスタＱＰＩを駆動するベース電流
がないので、このトランジスタＱＰＩはオフ状態になっ
ている。
＋ 、Ｄ １２はオフ状態であり、電圧クランプ用のＮ
ＰＮトランジスタ（ＱＮＩ、ＱＮ２）もオフ状態になっ
ている。この場合、第３のＰＮＰ トランジスタＱＰ３
はＶｃｃ電源端子１３から第１の抵抗Ｒ１を介して所要
のベース駆動電流が供給されてオン状態（コレクタ電流
は前記定電流源１８の電流の１７２である。）になり、
第１のＰＮＰトランジスタＱＰＩを駆動するベース電流
がないので、このトランジスタＱＰＩはオフ状態になっ
ている。
いま、バッテリー１１の電圧が上昇した場合、第１のツ
ェナーダイオードＤ１１、Ｄ１２に逆方向の電流が流れ
て電圧クランプ用のＮＰＮ トランジスタ（ＱＮＩ、Ｑ
Ｎ２）がオン状態になり、Ｖｃｃ電源端子１３の電位が
、電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタ（ＱＮＩ、ＱＮ
２）のベース・エミッタ間電圧ｖＰおよび第１のツェナ
ーダイオードＤ１１、Ｄ１２の各ツェナー電圧ｖｚ・・
・および第２の抵抗Ｒ２の電圧降下の和（定格電圧ＶＳ
）のレベルに抑えられるので、内部回路１５を過電圧か
ら保護する。
ェナーダイオードＤ１１、Ｄ１２に逆方向の電流が流れ
て電圧クランプ用のＮＰＮ トランジスタ（ＱＮＩ、Ｑ
Ｎ２）がオン状態になり、Ｖｃｃ電源端子１３の電位が
、電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタ（ＱＮＩ、ＱＮ
２）のベース・エミッタ間電圧ｖＰおよび第１のツェナ
ーダイオードＤ１１、Ｄ１２の各ツェナー電圧ｖｚ・・
・および第２の抵抗Ｒ２の電圧降下の和（定格電圧ＶＳ
）のレベルに抑えられるので、内部回路１５を過電圧か
ら保護する。
そして、バッテリー１１の電圧がさらに上昇した場合、
ＶＣＣ電源端子１３と接地端子１４との間の電圧を定格
電圧Ｖ、にクランプするのに必要な′ＩＢ１のＮＰＮ
トランジスタＱＮＩのコレクタ電流！０が、第１のＮＰ
Ｎ トランジスタＱＮＩの安全動作領域内の電流１２
（図示Ｂ点）より大きくなると、第１の抵抗Ｒ１の電
圧降下が大きくなるので、第３のＰＮＰ トランジスタ
ＱＰ３はエミッタ・ベース間電圧が小さくなり、そのコ
レクタ電流が減少する。これにより、第１のＰＮＰ ト
ランジスタＱＰＩのベースに電流が流れ始め、この第１
のＰＮＰ トランジスタＱＰＩがオフ状態になり、第２
のツェナーダイオードＤ２に逆方向の電流が流れ、Ｖ
ＣＣｇ源端子１３の電位が、電圧クランプ用のＮＰＮト
ランジスタ（ＱＮｌ、ＱＮ２）のベース・エミッタ間電
圧ＶＦおよび第２のツェナーダイオードＤ２のツェナー
電圧ｖｚおよび第１のＰＮＰ トランジスタＱＰＩのコ
レクタ・エミッタ間電圧の和Ｖ２ （図示Ｃ点）のレ
ベルに抑えられるようになり、クランプ電圧は直ちに定
格電圧ｖ１からｖ２へ移行する。この場合、第２のツェ
ナーダイオードＤ２は第１のツェナーダイオードＤ １
＋ 、Ｄ １２の個数より少数であるので、ｖ２の値
は定格電圧ｖ１以下の値であり、内部回路１５を過電圧
から保護することが可能であり、この時の第１のＮＰＮ
トランジスタＱＮＩのコレクタ電流１ｃは前記Ｂ点の
コレクタ電流Ｉ２とほぼ等しい値である。そして、クラ
ンプ電圧がｖ２へ移行した状態で第１のＮＰＮトランジ
スタＱＮＩのコレクタ電流１ｃが大きくなるが、この時
のコレクタ電流■ｃは第１のＮＰＮ トランジスタＱ’
Ｎ１の安全動作領域内の電流である。
ＶＣＣ電源端子１３と接地端子１４との間の電圧を定格
電圧Ｖ、にクランプするのに必要な′ＩＢ１のＮＰＮ
トランジスタＱＮＩのコレクタ電流！０が、第１のＮＰ
Ｎ トランジスタＱＮＩの安全動作領域内の電流１２
（図示Ｂ点）より大きくなると、第１の抵抗Ｒ１の電
圧降下が大きくなるので、第３のＰＮＰ トランジスタ
ＱＰ３はエミッタ・ベース間電圧が小さくなり、そのコ
レクタ電流が減少する。これにより、第１のＰＮＰ ト
ランジスタＱＰＩのベースに電流が流れ始め、この第１
のＰＮＰ トランジスタＱＰＩがオフ状態になり、第２
のツェナーダイオードＤ２に逆方向の電流が流れ、Ｖ
ＣＣｇ源端子１３の電位が、電圧クランプ用のＮＰＮト
ランジスタ（ＱＮｌ、ＱＮ２）のベース・エミッタ間電
圧ＶＦおよび第２のツェナーダイオードＤ２のツェナー
電圧ｖｚおよび第１のＰＮＰ トランジスタＱＰＩのコ
レクタ・エミッタ間電圧の和Ｖ２ （図示Ｃ点）のレ
ベルに抑えられるようになり、クランプ電圧は直ちに定
格電圧ｖ１からｖ２へ移行する。この場合、第２のツェ
ナーダイオードＤ２は第１のツェナーダイオードＤ １
＋ 、Ｄ １２の個数より少数であるので、ｖ２の値
は定格電圧ｖ１以下の値であり、内部回路１５を過電圧
から保護することが可能であり、この時の第１のＮＰＮ
トランジスタＱＮＩのコレクタ電流１ｃは前記Ｂ点の
コレクタ電流Ｉ２とほぼ等しい値である。そして、クラ
ンプ電圧がｖ２へ移行した状態で第１のＮＰＮトランジ
スタＱＮＩのコレクタ電流１ｃが大きくなるが、この時
のコレクタ電流■ｃは第１のＮＰＮ トランジスタＱ’
Ｎ１の安全動作領域内の電流である。
上記したような動作（サイリスク動作）は可逆的であり
、バッテリー１１の電圧が低下して第１のＮＰＮ トラ
ンジスタＱＮＩのコレクタ電流ｌｃが減少した場合には
、動作点は前記０点からＢ点へ自動的に移行するので、
通常動作状態に戻すための特別なリセット（電源遮断）
操作を必要としない。
、バッテリー１１の電圧が低下して第１のＮＰＮ トラ
ンジスタＱＮＩのコレクタ電流ｌｃが減少した場合には
、動作点は前記０点からＢ点へ自動的に移行するので、
通常動作状態に戻すための特別なリセット（電源遮断）
操作を必要としない。
即ち、上記実施例の過電圧保護回路１６によれば、従来
例の過電圧保護回路ではクランプできないレベルまで外
部電源電圧が上昇しても、従来例の過電圧保護回路と同
じサイズの電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタＱＮＩ
の破壊、あるいは信頼性の低下を招くことなく内部回路
１５を保護することができる。この場合、電圧クランプ
用のＮＰＮ トランジスタＱＮ１のサイズを大きくする
ことなくその信頼性を保証できるので、経済的にも有利
である。
例の過電圧保護回路ではクランプできないレベルまで外
部電源電圧が上昇しても、従来例の過電圧保護回路と同
じサイズの電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタＱＮＩ
の破壊、あるいは信頼性の低下を招くことなく内部回路
１５を保護することができる。この場合、電圧クランプ
用のＮＰＮ トランジスタＱＮ１のサイズを大きくする
ことなくその信頼性を保証できるので、経済的にも有利
である。
［発明の効果］
上述したように本発明の過電圧保護回路によれば、過電
圧保護に際して定格電圧以下にクランプするのに必要な
電流が大きくなる場合でも、電圧クランプ用トランジス
タの安全動作領域を越えない範囲内で大きな電流を流す
ことが可能になり、電圧クランプ用トランジスタの破壊
、あるいは信頼性の低下を招くことなく内部回路を保護
することができるので、例えば自動車のバッテリーのロ
ードダンプ対策に使用して好適である。
圧保護に際して定格電圧以下にクランプするのに必要な
電流が大きくなる場合でも、電圧クランプ用トランジス
タの安全動作領域を越えない範囲内で大きな電流を流す
ことが可能になり、電圧クランプ用トランジスタの破壊
、あるいは信頼性の低下を招くことなく内部回路を保護
することができるので、例えば自動車のバッテリーのロ
ードダンプ対策に使用して好適である。
第１図は本発明の過電圧保護回路の一実施例を示す回路
図、第２図は第１図中の過電圧保護回路の過電圧保護動
作を示す特性図、第３図は従来の過電圧保護回路を示す
回路図、第４図は第３図中の過電圧保護回路の過電圧保
護動作を示す特性図である。 １０・・・半導体集積回路、１１・・・バッテリー１２
・・・配線、１３・・・ＶＣＣ電源端子、１４・・・接
地端子、１５・・・内部回路、１６・・・過電圧保護回
路、１７・・・スイッチ制御回路、Ｒ１・・・抵抗、Ｑ
Ｎｌ。 ＱＮ２・・・電圧クランプ用のＮＰＮ ）ランリスク、
Ｄｌｌ、Ｄ１２・・・第１のツェナーダイオード、Ｄ２
・・・第２のツェナーダイオー ド、 ＱＰＩ・・・スイ ッチ素子 （ＰＮＰトランジスタ） Ｄ ・・・保護紙 抗。
図、第２図は第１図中の過電圧保護回路の過電圧保護動
作を示す特性図、第３図は従来の過電圧保護回路を示す
回路図、第４図は第３図中の過電圧保護回路の過電圧保
護動作を示す特性図である。 １０・・・半導体集積回路、１１・・・バッテリー１２
・・・配線、１３・・・ＶＣＣ電源端子、１４・・・接
地端子、１５・・・内部回路、１６・・・過電圧保護回
路、１７・・・スイッチ制御回路、Ｒ１・・・抵抗、Ｑ
Ｎｌ。 ＱＮ２・・・電圧クランプ用のＮＰＮ ）ランリスク、
Ｄｌｌ、Ｄ１２・・・第１のツェナーダイオード、Ｄ２
・・・第２のツェナーダイオー ド、 ＱＰＩ・・・スイ ッチ素子 （ＰＮＰトランジスタ） Ｄ ・・・保護紙 抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体集積回路に内蔵され、半導体集積回路の外部から
電源が供給される電源端子と接地端子との間に接続され
、上記電源端子と接地端子との間の電圧を所望の定格電
圧以下にクランプして半導体集積回路の内部回路を過電
圧から保護するための過電圧保護回路において、 前記電源端子と接地端子との間に直列に接続された抵抗
および電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタと、 前記電源端子と電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタの
ベースとの間でそれぞれ逆方向の向きで直列に接続され
た複数個の第１のツェナーダイオードと、 同じく前記電源端子と電圧クランプ用のＮＰＮトランジ
スタのベースとの間に接続されたスイッチ素子と、 同じく前記電源端子と電圧クランプ用のＮＰＮトランジ
スタのベースとの間で上記スイッチ素子に直列に逆方向
の向きで接続され、前記第１のツェナーダイオードの個
数より少数の第２のツェナーダイオードと、 前記電源端子と接地端子との間に接続され、前記抵抗お
よび電圧クランプ用のＮＰＮトランジスタの接続点の電
圧に応じて前記スイッチ素子をオン／オフ制御するスイ
ッチ制御回路 とを具備することを特徴とする過電圧保護回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329710A JPH0697739B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 過電圧保護回路 |
| KR1019900020569A KR950001309B1 (ko) | 1989-12-21 | 1990-12-14 | 과전압 보호회로 |
| US07/631,425 US5091818A (en) | 1989-12-21 | 1990-12-21 | Overvoltage protecting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329710A JPH0697739B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 過電圧保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191612A true JPH03191612A (ja) | 1991-08-21 |
| JPH0697739B2 JPH0697739B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=18224407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1329710A Expired - Fee Related JPH0697739B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 過電圧保護回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5091818A (ja) |
| JP (1) | JPH0697739B2 (ja) |
| KR (1) | KR950001309B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532467A (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | ２次電池保護装置及び方法 |
| US8233252B2 (en) * | 2005-03-18 | 2012-07-31 | Atmel Corporation | ESD protection circuit for low voltages |
| JP2013128386A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Lextar Electronics Corp | 過電圧保護回路及びそれを使用する駆動回路 |
| JP2016518806A (ja) * | 2013-10-28 | 2016-06-23 | フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー | 本質安全電圧クランプ装置 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5309076A (en) * | 1992-06-02 | 1994-05-03 | Nidec Corporation | Drive and control circuit for a brushless DC motor |
| EP0782236A1 (en) * | 1995-12-29 | 1997-07-02 | Co.Ri.M.Me. Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Circuit for the protection against overcurrents in power electronic devices, and corresponding method |
| US6300750B1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-10-09 | National Semiconductor Corporation | Shunt voltage regulator with self-contained thermal crowbar safety protection |
| US6429489B1 (en) | 2001-05-18 | 2002-08-06 | International Business Machines Corporation | Electrostatic discharge power clamp circuit |
| JP2003078361A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Fujitsu Ltd | 電源回路及び半導体装置 |
| US6731486B2 (en) | 2001-12-19 | 2004-05-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Output-powered over-voltage protection circuit |
| JP3848265B2 (ja) * | 2003-01-21 | 2006-11-22 | ローム株式会社 | 電子装置 |
| US7420355B2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-09-02 | Artesyn Technologies, Inc. | DC-DC converter with over-voltage protection |
| US20080211438A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-04 | Textron Inc. | Fully Charged Battery Protection |
| US9343899B2 (en) * | 2013-10-03 | 2016-05-17 | Fisher Controls International Llc | Intrinsically safe voltage limiting shunt regulator circuit |
| US9203236B2 (en) | 2013-10-28 | 2015-12-01 | Fisher Controls International Llc | Intrinsically safe voltage clamping device |
| US10431974B2 (en) * | 2016-08-22 | 2019-10-01 | Ge Aviation Systems, Llc | Surge protection circuit |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4334256A (en) * | 1980-04-04 | 1982-06-08 | Texas Instruments Incorporated | Automotive surge suppressor |
| IT1226438B (it) * | 1988-07-05 | 1991-01-15 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuito elettronico con dispositivo di protezione da variazioni di tensione della batteria di alimentazione. |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP1329710A patent/JPH0697739B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-12-14 KR KR1019900020569A patent/KR950001309B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-12-21 US US07/631,425 patent/US5091818A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008532467A (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | ２次電池保護装置及び方法 |
| US7589501B2 (en) | 2005-02-25 | 2009-09-15 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus and method for protecting secondary battery |
| US8233252B2 (en) * | 2005-03-18 | 2012-07-31 | Atmel Corporation | ESD protection circuit for low voltages |
| JP2013128386A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Lextar Electronics Corp | 過電圧保護回路及びそれを使用する駆動回路 |
| JP2016518806A (ja) * | 2013-10-28 | 2016-06-23 | フィッシャー コントロールズ インターナショナル リミテッド ライアビリティー カンパニー | 本質安全電圧クランプ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0697739B2 (ja) | 1994-11-30 |
| KR910013720A (ko) | 1991-08-08 |
| KR950001309B1 (ko) | 1995-02-15 |
| US5091818A (en) | 1992-02-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |