JPH0419679Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は例えばプログラマブル・ロジツク・
デイバイス（以下PLDと称す）に書込電流を与
えることに利用することができる電流駆動装置に
関する。

「従来の技術」 PLDは外部から書込信号を与えて内部の接続
状態に変化を与え、ロジツクの状態を希望する状
態にプログラムすることができる素子である。こ
の書込信号を与える駆動回路は通常の半導体集積
回路を駆動する駆動回路と比べて特殊な機能が要
求される。

つまり印加電圧は数10V程度の高電圧であり、
印加電流は数100mA程度の高電流である。電圧
印加モードでも電流印加モードでも正確なタイミ
ング・コントロール下で使用されるため高速性が
要求される。

しかも素子の形式によつて電圧印加モードで書
込みを行う素子と、電流印加モードで書込みを行
う素子とがある。

つまり端子から内部を見た特性が抵抗特性を有
し、この抵抗特性を持つ端子に一定電圧の尖頭値
を持つパルスを与えて内部回路の接続状態に変化
を与える素子の場合、内部の回路に過大な電流が
流入し、素子を破損させないように負過電流を一
定の範囲に制限する機能が要求される。

一方端子から内部を見た特性が非直線特性（ダ
イオードの特性）を有し、この非直線特性を持つ
端子に電流駆動回路から一定電流の尖頭値をもつ
パルス状の電流信号を与え、そのパルス電流によ
つて内部回路に変化を与える素子の場合、駆動パ
ルス電流を印加している状態で端子の電圧が過大
な電圧に達し、素子を破損させることを防止する
ために負荷電圧を一定範囲に制限する機能が要求
される。

この考案は電流印加モードでロジツクの状態を
書込む電流駆動回路の改良に関するものである。

第４図に従来の電流駆動回路を示す。図中１０
０電流駆動回路、２００はこの駆動回路１００か
ら与えられる書込電流によつてロジツクの状態が
書換えれるPLDつまり負荷を示す。３００はこ
の負荷２００に書込電流が与えられている状態で
端子２０１の電圧が規定値を越えて大きくなろう
とするとき、その電圧の上昇を抑えるクランプ回
路を示す。

電流駆動回路１００は例えば差動増幅回路１０
１と、この差動増幅回路１０１によつてオン・オ
フ駆動されるスイツチ回路１０２とによつて構成
される。

スイツチ回路１０２はPNP型トランジスタQ₁，
Q₂と、NPN型Q₃，Q₄と、電流制限動作を行なう
ダイオードD₁，D₂，D₃，D₅とによつて構成され
る。

PNP型トランジスタQ₂とNPN型トランジスタ
Q₄の双方のコレクタを接続した接続点１０３に
はコンデンサ１０４を接続し、このコンデンサ１
０４と、定電流回路１０６，１０７の電流値によ
つて負荷２００の端子２０１に与える電流I₀の立
上り及び立下りの傾斜を規定する。

またダイオードD₁〜D₄は負荷２００の端子２
０１に与える駆動電流の低レベル時の電流値I_Lと
高レベル時の電流値I_Hを規定する動作を行なう。
つまり入力端子１０８，１０９に電流値I_HとI_Lを
規定する電圧V_IHとV_ILを供給する。ここでトラン
ジスタQ₂とQ₃がオンに制御されると、トランジ
スタQ₂を流れる電流I_Aがコンデンサ１０４を充電
し、コンデンサ１０４の端子電圧を序々に上昇さ
せる。この電圧上昇を電圧−電流変換回路１０５
で電流信号に変換し、その電流出力を端子２０１
に与える。

コンデンサ１０４の端子電圧が入力端子１０８
に与えた電圧V_IHに達するとダイオードD₂が導通
し、トランジスタQ₂を流れる電流I_Aはダイオード
D₂を通じてトランジスタQ₃に流れる。よつてこ
の状態ではコンデンサ１０４の端子電圧は一定の
電圧V_IHに維持される。

差動増幅回路１０１の状態が反転し、トランジ
スタQ₁とQ₄がオンの状態になると、コンデンサ
１０４に充電された電荷トランジスタQ₄を流れ
て放電する。このときその放電電流は定電流回路
１０７の電流値に従つて放電し、その端子電圧の
降下速度は定電流回路１０７の電流値によつて規
定された一定の速度で放電される。このようにし
て端子２０１に与えられる電流I₀の立下りの傾斜
が規定される。尚コンデンサ１０４の電荷がトラ
ンジスタQ₄を通じて放電している間トランジス
タQ₁を流れる電流I_BはダイオードD₃を通じて電
圧V_ILを与えている電圧源（特に図示しない）に
流れている。

コンデンサ１０４の端子電圧が入力端子１０９
に与えた電圧V_ILに達すると、ダイオードD₄がオ
ンとなり、トランジスタQ₁を流れる電流I_Bはダイ
オードD₄を通じてトランジスタQ₄に流れ、コン
デンサ１０４の放電電流はゼロとなる。よつてこ
のときコンデンサ１０４の端子電圧は電圧V_ILに
維持される。

このようにして負荷２００の端子２０１に振幅
値と立上り及び立下りの傾斜が規定された電流I₀
が与えられロジツクの状態が書換られる。

電流I₀が与えられている状態においてその振幅
値は電流駆動回路１００の電流制限動作によつて
所定値I_L及びI_Hに制限される。然し乍ら負荷２０
０の内部において異常が起きて例えば内部抵抗が
異常に上昇すると端子２０１の電圧が急上昇し、
この端子２０１の電圧が端子２０１に継ながる内
部回路の耐圧以上に上昇すると負荷２００を破損
させてしまうおそれがある。

このために端子２０１にクランプ回路３００が
接続され端子２０１の電圧がクランプ電圧E_cより
上昇するとダイオード３０１を導通させ、端子２
０１に流れ込んでいる電流の一部をダイオード３
０１を通じて増幅器３０２に吸い込んで端子２０
１の電圧の上昇を抑えるように動作する。

クランプダイオード３０１が導通するクランプ
電圧E_cは電圧源３０３の電圧によつて規定され、
端子２０１の電圧クランプ電圧E_cを越えるとクラ
ンプダイオード３０１が導通し、端子２０１の電
圧の上昇をクランプする。

「考案が解決しようとする問題点」 クランプダイオード３０１がクランプ動作のた
めにオン状態になると、導通電流によつて発熱
し、この熱によつてクランプダイオード３０１の
導通電圧V_dが大きくなる方向に変化する。導通
電圧V_dが序々に大きくなると、端子２０１の電
圧も上昇する。つまりクランプ中の端子２０１の
電圧が漸次高くなつていく。このためクランプ回
路３００の存在にもかかわらず端子２０１の電圧
が制限値を越えてしまうおそれがある。

「問題点を解決するための手段」 この考案ではクランプダイオードにクランプ電
圧を与える増幅器として演算増幅器を用いると共
に、この演算増幅器の一方の入力端子クランプ電
圧を規定する電圧源を接続し、他方の入力端子に
ダミーダイオードに発生する電圧を与える。

ダミーダイオードは常時オンの状態に維持さ
れ、常時発熱している状態に維持する。ダミーダ
イオードとクランプダイオードを熱結合してお
き、ダミーダイオードの熱をクランプダイオード
に与えておく。

このように構成することによつてクランプダイ
オードに与えられるクランプ電圧は電圧源から与
えられる本来のクランプ電圧E_cからダミーダイオ
ードの電圧V_ddを差し引いたE_c−V_ddとなる。こ
のクランプ電圧E_c−V_ddがクランプダイオードの
カソード側に与えられることにより、クランプダ
イオードのアノード側つまり負荷の端子にはクラ
ンプダイオードの導通電圧V_dが加算されたE_c−
V_dd＋V_dが与えられる。

ダミーダイオードとクランプダイオードを熱結
合させ、特性が合致したダイオードを用いること
によりV_dd＝V_dとなる。よつてクランプ中に負荷
の端子に与えられる電圧は本来のクランプ電圧E_c
だけとなり、このクランプ電圧E_cはクランプダイ
オードの導通電圧V_dが変化したとしても一定に
維持される。

従つてこの考案によればクランプダイオードの
導通電圧V_dが変動しても負荷の端子電圧は本来
のクランプ電圧E_cに維持され負荷を確実に保護す
ることができる。

「実施例」 第１図にこの考案の一実施例を示す。第１図に
おいて１００は電流駆動回路、２００は負荷、３
００はクランプ回路を示す点は第４図の説明と同
じである。電流駆動回路１００は従来と同じ構成
であるから、ここではその重複説明は省略する。

この考案においてはクランプダイオード３０１
のカソードにクランプ電圧E_cを与える増幅器とし
て演算増幅器３０２を用いる。この演算増幅器３
０２の非反転入力端子にクランプ電圧E_cを設定す
る電圧源３０３を接続し、演算増幅器３０２の反
転入力端子の補償電圧発生回路３０４を接続す
る。

補償電圧発生回路３０４はダミーダイオード３
０５と、このダミーダイオード３０５に電流を流
すために設けた増幅器３０６と、ダミーダイオー
ド３０５に発生する導通電圧V_ddを取出す演算増
幅器３０７とによつて構成することができる。

ダミーダイオード３０５とクランプダイオード
３０１は熱結合手段３０８によつて熱的に結合す
る。尚ダミーダイオード３０５に流す電流はこの
例ではクランプ中にクランプダイオード３０１に
流れる電流と同等の電流となるように設定した例
を示す。つまり増幅器３０６は演算増幅器を用
い、演算増幅器の非反転入力端子に電流駆動波形
の高電流値I_Hを与える電圧V_IHを与え、反転入力
端子にはクランプ動作時に端子２０１に流れ込む
電流I_cの値を規定した電圧V_ICを与える。この結
果ダミーダイオードにはその差の電圧値V_IH−V_IC
を持つ電圧が与えられ、この電圧値によつてクラ
ンプ中にクランプダイオード３０１に流れる電流
と同等の電流をダミーダイオード３０５に流すよ
うにしている。

上述の構成において電流駆動回路１００の差動
増幅器１０１に第２図Ａに示す入力信号P_WSが入
力されると、スイツチ回路１０２を構成するトラ
ンジスタQ₂とQ₃がオンに制御される。トランジ
スタQ₂がオンに制御されることによつてこのト
ランジスタQ₂を流れる電流I_Aがコンデンサ１０４
に流れ込み、定電流回路１０６の定電流値に従つ
てコンデンサ１０４を充電する。この結果電圧−
電流変換回路１０５の入力電圧V_Iは第２図Ｂに
示すように一定の傾斜を持つて上昇する。

コンデンサ１０４の充電電圧がV_IHに達すると
ダイオードD₂が導通し、電流I_AはダイオードD₂
とトランジスタQ₃を通つて負電源に流れる。よ
つてこのときはコンデンサ１０４の電圧V_Iは一
定値に維持される。

電圧−電流変換回路１０５に第２図Ｂに示す電
圧波形が入力されると電圧−電流変換回路１０５
は第２図Ｃに示す電流I_cを負荷２００の端子２０
１に入力する。

このとき負荷２００の端子２０１の電圧V₀が
第２図に示すように時点t₁で異常上昇し、この電
圧V₀クランプ電圧E_cを越えるとクランプダイオ
ード３０１が導通し、端子２０１に流れ込む電流
I_cの一部を吸い込む。クランプ回路３００が電流
駆動回路１００の出力電流I₀の一部を吸い込むこ
とによつて負荷２００の端子２０１に流れ込む電
流I₀をI_cに減少させ、端子２０１の電圧V₀をクラ
ンプ電圧E_cに維持する。

このときこの考案によればクランプ回路３００
を構成する演算増幅器３０２の非反転入力端子に
電圧源３０３の電圧E_cを与え、反転入力端子に補
償電圧発生回路３０４の補償電圧V_ddを与えてい
るから、クランプダイオード３０５のカソードに
クランプ電圧E_cと補償電圧V_ddの差、E_c−V_ddが
与えられる。

この結果クランプダイオード３０１のアノード
側の電圧E_Mは、この差の電圧E_c−V_ddにクランプ
ダイオード３０１の電圧降下V_dを加えた。

E_M＝E_c−V_dd＋V_d ……(1) となる。

クランプダイオード３０１とダミーダイオード
３０５の特性を類似なものに選定し、更にクラン
プ中にクランプダイオード３０１に流れる電流
と、ダミーダイオード３０５に流れる電流をほぼ
等しくなるようにダミーダイオード３０５に流れ
る電流を設定しておくことによりV_d＝V_ddとなる
から、クランプダイオード３０１の導通電圧V_d
が変動してもその導通電圧V_dは補償電圧V_ddによ
つて打消され、クランプダイオード３０１のアノ
ードの電圧、つまり負荷２００の端子２０１は常
にクランプ電圧E_cに維持される。

時点t₂で異常が解消されたとすると、端子２０
１の電圧V₀がクランプ電圧E_cより低下し、クラ
ンプダイオード３０１はオフに戻り、電流I₀は元
の高電流I_Hに戻る。

入力信号P_SWが立下ると今度がスイツチ回路１
０２を構成するトランジスタQ₁とQ₄がオンとな
り、トランジスタ１０４の電荷はトランジスタ
Q₄を通じて定電流回路１０７の定電流値に従つ
て定量値を維持して放電される。よつて負荷２０
０の端子２０１に与えられる電流I₀は一定の傾斜
を保つて減少する。また端子２０１の電圧V₀も
一定の傾斜を保つて減少し、元の値に戻される。

「考案の効果」 以上説明したようにこの考案によれば負荷２０
０の端子に書込のための駆動電流を与えている状
態において、その端子の電圧が異常上昇し、この
電圧上昇をクランプ回路３００でクランプしてい
る状態において、クランプダイオード３０１の導
通電圧V_dが上昇したとしても、この導通電圧V_d
は常にダミーダイオード３０５の導通電圧V_ddに
よつて除去される構造としたから、クランプダイ
オード３０１の導通電圧V_dが温度変化等によつ
て大きくなつてもその影響を受けることはない。
よつてPLD等の素子を確実に保護することがで
できる。

尚上述ではダミーダイオード３０５に電流を流
す増幅器３０６として演算増幅器を用いてV_IH−
V_ICに対応した電流をダミーダイオード３０５に
流す場合を説明したが、クランプ時にクランプダ
イオード３０１に流れ電流が充分大きく、端子２
０１に流れ込む電流が充分小さい場合は第３図に
示すように単なる電圧−電流変換回路構造の増幅
器３０８に置換えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を説明するための
接続図、第２図はこの考案の動作を説明するため
の波形図、第３図はこの考案の要部の変形実施例
を示す接続図、第４図は従来の技術を説明するた
めの接続図である。 １００……電流駆動回路、２００……負荷、３
００……クランプ回路、３０１……クランプダイ
オード、３０２……演算増幅器、３０３……電圧
源、３０４……補償電圧発生回路、３０５……ダ
ミーダイオード、３０６……ダミーダイオードに
電流を与える電流源、３０７……ダミーダイオー
ドの電圧降下を演算増幅器に与える増幅器、３０
３……熱結合手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ａ 負荷に所定の電流を与える電流駆動回路と、 Ｂ この電流駆動回路から電流が与えられる負荷
   の端子電圧が所定値以上に上昇すつと導通する
   クランプダイオードと、 Ｃ このクランプダイオードにクランプ電圧を与
   える演算増幅器と、 Ｄ この演算増幅器の一方の入力端子に上記クラ
   ンプ電圧を決定する電圧を与える電圧源と、 Ｅ 上記クランプダイオードと類似の特性を有
   し、クランプダイオードと熱結合されたダミー
   ダイオードと、 Ｆ このダミーダイオードに電流を流して電圧降
   下を発生させる電流源と、 Ｇ ダミーダイオードに発生する電圧を上記演算
   増幅器の他方の入力端子に与える増幅器と、 から成る電流駆動装置。