JPH05146060A - 過電圧保護デバイス - Google Patents
過電圧保護デバイスInfo
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- JPH05146060A JPH05146060A JP3196027A JP19602791A JPH05146060A JP H05146060 A JPH05146060 A JP H05146060A JP 3196027 A JP3196027 A JP 3196027A JP 19602791 A JP19602791 A JP 19602791A JP H05146060 A JPH05146060 A JP H05146060A
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- Japan
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- thyristor
- protection device
- overvoltage
- voltage
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- 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
-
- 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
- H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 低いエネルギーの過電圧パルスの時はアタッ
プ動作を、高いエネルギーの過電圧パルスではショート
動作をする保護デバイスを提供する。 【構成】 ２つの供給端子Ａ，Ｂの間の過電圧に対する
保護デバイスに関し、２つの端子の間にサイリスタと直
列接続の第１及び第２のツェナーダイオードがもうけら
れる。第１のダイオードＤ１のアノードはサイリスタの
カソードに接続され、第２のダイオードＤ２のカソード
はサイリスタのアノードに接続され、第３のツェナーダ
イオードＤ３がサイリスタのゲートと第１及び第２のダ
イオードの接続点１０の間にもうけられる。第３のダイ
オードは第１のダイオードより高いアバランシェ電圧を
有する。
プ動作を、高いエネルギーの過電圧パルスではショート
動作をする保護デバイスを提供する。 【構成】 ２つの供給端子Ａ，Ｂの間の過電圧に対する
保護デバイスに関し、２つの端子の間にサイリスタと直
列接続の第１及び第２のツェナーダイオードがもうけら
れる。第１のダイオードＤ１のアノードはサイリスタの
カソードに接続され、第２のダイオードＤ２のカソード
はサイリスタのアノードに接続され、第３のツェナーダ
イオードＤ３がサイリスタのゲートと第１及び第２のダ
イオードの接続点１０の間にもうけられる。第３のダイ
オードは第１のダイオードより高いアバランシェ電圧を
有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過電圧の保護デバイス
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は、保護デバイス１の従来の構成を
示したものである。入力端子ＡＢ間に大きな電圧がかか
ったとき、電子回路２が保護されるのである。
示したものである。入力端子ＡＢ間に大きな電圧がかか
ったとき、電子回路２が保護されるのである。
【０００３】一般には、主に２種類の保護デバイスが使
われている。１つめはツェナーダイオードを用いたもの
で、ＡＢ端子間で発生する過電圧をクリップするように
設計したものである。この構成の電圧（Ｖ）−電流
（Ｉ）特性は、図２Ａに示したもので、ダイオードのブ
レークダウン電圧あるいはアバランシェ電圧ＶBRと呼ば
れるある定まった値を超えた電圧がツェナーダイオード
にかかると、瞬時に電流は急上昇し、電圧は一定であ
る。こうして図２Ｂに示したように、例えば全波整流電
圧に加わったパルスＰ１、Ｐ２がクリップされ、パルス
が終ると元の波形が現れ、デバイス２の端子が保護され
るのである。
われている。１つめはツェナーダイオードを用いたもの
で、ＡＢ端子間で発生する過電圧をクリップするように
設計したものである。この構成の電圧（Ｖ）−電流
（Ｉ）特性は、図２Ａに示したもので、ダイオードのブ
レークダウン電圧あるいはアバランシェ電圧ＶBRと呼ば
れるある定まった値を超えた電圧がツェナーダイオード
にかかると、瞬時に電流は急上昇し、電圧は一定であ
る。こうして図２Ｂに示したように、例えば全波整流電
圧に加わったパルスＰ１、Ｐ２がクリップされ、パルス
が終ると元の波形が現れ、デバイス２の端子が保護され
るのである。
【０００４】２つめは図３ＡのＩ−Ｖ特性が示すように
トリガによるアバランシェサイリスタを用いたものであ
る。ＶBO、つまりブレークオーバー電圧を超える電圧が
このデバイスに印加すると、瞬時に導通してデバイスの
端子間にかかる電圧は著しく低下する。このデバイスは
電源電流が保持電流ＩHよりも低くならない間は導通し
たままである。この場合、ＶBOはおよそ数１００ボルト
でＶH はおよそ１０ボルトである。全波整流電圧波形の
このデバイスによる効果を図３Ｂに示した。デバイス２
には、Ｐ１から次の半周期は電圧が供給されない。
トリガによるアバランシェサイリスタを用いたものであ
る。ＶBO、つまりブレークオーバー電圧を超える電圧が
このデバイスに印加すると、瞬時に導通してデバイスの
端子間にかかる電圧は著しく低下する。このデバイスは
電源電流が保持電流ＩHよりも低くならない間は導通し
たままである。この場合、ＶBOはおよそ数１００ボルト
でＶH はおよそ１０ボルトである。全波整流電圧波形の
このデバイスによる効果を図３Ｂに示した。デバイス２
には、Ｐ１から次の半周期は電圧が供給されない。
【０００５】上述の各保護デバイスには長所があるが、
欠点もある。
欠点もある。
【０００６】ツェナーダイオードを用いたものの主な欠
点は、パルスの持続時間が長いときには、ダイオードの
端子には高い電圧（例えば主な保護デバイスの場合およ
そ４００ボルト）を保持しているのに、かなり高い電流
が流れ、そのためダイオードの温度が上昇してしまう。
そこで大型で高価なダイオードが必要となる。
点は、パルスの持続時間が長いときには、ダイオードの
端子には高い電圧（例えば主な保護デバイスの場合およ
そ４００ボルト）を保持しているのに、かなり高い電流
が流れ、そのためダイオードの温度が上昇してしまう。
そこで大型で高価なダイオードが必要となる。
【０００７】アバランシェサイリスタを用いたものの主
な欠点は、過電圧の後、電源電圧が元に戻るまでは電圧
が供給されないことである。そのため、デバイスの保護
に際して、電圧を加えられない、電圧降下を緩和する高
容量の入力タンクコンデンサを備えなければならない、
といった事態が生ずる。このことにもかかわらず、過電
圧による大きな振幅や持続時間といった高いエネルギー
を生じやすい場合、このデバイスを使いがちである。
な欠点は、過電圧の後、電源電圧が元に戻るまでは電圧
が供給されないことである。そのため、デバイスの保護
に際して、電圧を加えられない、電圧降下を緩和する高
容量の入力タンクコンデンサを備えなければならない、
といった事態が生ずる。このことにもかかわらず、過電
圧による大きな振幅や持続時間といった高いエネルギー
を生じやすい場合、このデバイスを使いがちである。
【０００８】しかしながら、実際には、この問題点は少
々異なっている。
々異なっている。
【０００９】図４はヨーロッパの電話加入者線で行った
統計調査の結果である。この調査は１１２日の加入者線
の調査で、１００９例の過電圧の発生を示している。更
に、図４では、過電圧の２９．４４％が２００〜３００
ボルトといった一般的な電圧と、１〜３マイクロ秒の持
続時間で、６００〜７００ボルトで３〜１０マイクロ秒
の持続時間のものは僅か０．４２％しか測定できなかっ
た。
統計調査の結果である。この調査は１１２日の加入者線
の調査で、１００９例の過電圧の発生を示している。更
に、図４では、過電圧の２９．４４％が２００〜３００
ボルトといった一般的な電圧と、１〜３マイクロ秒の持
続時間で、６００〜７００ボルトで３〜１０マイクロ秒
の持続時間のものは僅か０．４２％しか測定できなかっ
た。
【００１０】測定した過電圧は次の２種に分類できよ
う。即ち、高いエネルギーの過電圧と低いエネルギーの
過電圧である。高いエネルギーの過電圧は、比較的低い
振幅（例えば３００ボルト以下）でも持続時間が長い
（例えば１０マイクロ秒以上）、また、比較的短い持続
時間（例えば１マイクロ秒以下）でも振幅が高い（例え
ば６００ボルト以上）という特徴がある。低いエネルギ
ーの過電圧は、これらと相補的である。上述の例は、振
幅が６００ボルト以下で持続時間が１０マイクロ秒以下
のものである。
う。即ち、高いエネルギーの過電圧と低いエネルギーの
過電圧である。高いエネルギーの過電圧は、比較的低い
振幅（例えば３００ボルト以下）でも持続時間が長い
（例えば１０マイクロ秒以上）、また、比較的短い持続
時間（例えば１マイクロ秒以下）でも振幅が高い（例え
ば６００ボルト以上）という特徴がある。低いエネルギ
ーの過電圧は、これらと相補的である。上述の例は、振
幅が６００ボルト以下で持続時間が１０マイクロ秒以下
のものである。
【００１１】図４に関して、低いエネルギーパルスは９
６．３８％であるのに対して、高い電流の過電圧は僅か
３．６２％である。しかしながら、一般的に、また高い
エネルギーの過電圧を考慮すると、ツェナーダイオード
を用いるクリップ型の保護デバイスでは十分でなく、ア
バランシェサイリスタを用いるショート型の保護デバイ
スが望ましい。
６．３８％であるのに対して、高い電流の過電圧は僅か
３．６２％である。しかしながら、一般的に、また高い
エネルギーの過電圧を考慮すると、ツェナーダイオード
を用いるクリップ型の保護デバイスでは十分でなく、ア
バランシェサイリスタを用いるショート型の保護デバイ
スが望ましい。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】発明の目的は、低いエ
ネルギーの過電圧パルスのときはクリップ動作を、高い
エネルギーの過電圧パルスのみショート動作をする保護
デバイスを提供することにある。
ネルギーの過電圧パルスのときはクリップ動作を、高い
エネルギーの過電圧パルスのみショート動作をする保護
デバイスを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的の達成のため、
本発明では、一方がサイリスタで、もう一方が直列に接
続した２つのツェナーダイオードで包含した、２つの供
給端子間で発生する過電圧に関する保護デバイスを開発
した。これは、第１ツェナーダイオードのアノードをサ
イリスタのカソードに、第２ツェナーダイオードのカソ
ードをサイリスタのアノードに接続しており、更に第３
ツェナーダイオードがサイリスタのゲートと、第１と第
２ツェナーダイオードの接続部との間にある。第３ツェ
ナーダイオードのアバランシェ電圧は第１ツェナーダイ
オードのそれよりも高い。
本発明では、一方がサイリスタで、もう一方が直列に接
続した２つのツェナーダイオードで包含した、２つの供
給端子間で発生する過電圧に関する保護デバイスを開発
した。これは、第１ツェナーダイオードのアノードをサ
イリスタのカソードに、第２ツェナーダイオードのカソ
ードをサイリスタのアノードに接続しており、更に第３
ツェナーダイオードがサイリスタのゲートと、第１と第
２ツェナーダイオードの接続部との間にある。第３ツェ
ナーダイオードのアバランシェ電圧は第１ツェナーダイ
オードのそれよりも高い。
【００１４】
【実施例】本発明によるデバイスは図５に示すように、
過電圧のかかりやすい端子ＡＢ間に、直列接続した２つ
のツェナーダイオードＤ１、Ｄ２が、Ｄ２のカソードは
端子Ａへ、Ｄ１のアノードは端子Ｂへ接続してある。端
子ＡＢ間にはまた、サイリスタ（Ｔｈ）があり、アノー
ドは端子Ａへ、カソードは端子Ｂへ接続してある。Ｔｈ
はカソード、ゲートが第３ツェナーダイオードを通して
Ｄ１、Ｄ２の接続部１０と接続している。Ｔｈのブレー
クオーバー電圧ＶBOは、Ｄ１とＤ２のアバランシェ電圧
の合計よりも大幅に高くしてある。それ由故、本発明で
はＴｈはゲートを制御することのみで導通できる。
過電圧のかかりやすい端子ＡＢ間に、直列接続した２つ
のツェナーダイオードＤ１、Ｄ２が、Ｄ２のカソードは
端子Ａへ、Ｄ１のアノードは端子Ｂへ接続してある。端
子ＡＢ間にはまた、サイリスタ（Ｔｈ）があり、アノー
ドは端子Ａへ、カソードは端子Ｂへ接続してある。Ｔｈ
はカソード、ゲートが第３ツェナーダイオードを通して
Ｄ１、Ｄ２の接続部１０と接続している。Ｔｈのブレー
クオーバー電圧ＶBOは、Ｄ１とＤ２のアバランシェ電圧
の合計よりも大幅に高くしてある。それ由故、本発明で
はＴｈはゲートを制御することのみで導通できる。
【００１５】Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３のアバランシェ電圧はそ
れぞれＶBR1 、ＶBR2 、ＶBR3 とする。本発明では、Ｖ
BR3 はＶBR1 よりも高く選んである。保護デバイスに、
印加される電圧値（およそ数１００ボルト）が加わる
と、サイリスタのゲート−カソード間の電圧降下は無視
できるほどの小さな値である（およそ１ボルト）。
れぞれＶBR1 、ＶBR2 、ＶBR3 とする。本発明では、Ｖ
BR3 はＶBR1 よりも高く選んである。保護デバイスに、
印加される電圧値（およそ数１００ボルト）が加わる
と、サイリスタのゲート−カソード間の電圧降下は無視
できるほどの小さな値である（およそ１ボルト）。
【００１６】図６Ａは、低いエネルギーの過電圧の、本
発明の保護デバイスのＩ−Ｖ特性の動きを示したもので
ある。過電圧の値がＶBR1 ＋ＶBR2 の値よりも大きくな
るとＤ２およびＤ１はアバランシェ状態になり、端子間
電圧は事実上ＶBR1 ＋ＶBR2 のままとなる。しかしなが
ら、点線２１および２２が示すように、端子にかかる電
圧は僅かだが上昇し、一方電流もそれに応じて流れる。
その結果、ＶABは実線で示すようになる。
発明の保護デバイスのＩ−Ｖ特性の動きを示したもので
ある。過電圧の値がＶBR1 ＋ＶBR2 の値よりも大きくな
るとＤ２およびＤ１はアバランシェ状態になり、端子間
電圧は事実上ＶBR1 ＋ＶBR2 のままとなる。しかしなが
ら、点線２１および２２が示すように、端子にかかる電
圧は僅かだが上昇し、一方電流もそれに応じて流れる。
その結果、ＶABは実線で示すようになる。
【００１７】図６Ｂは、高い電流または長い（持続時間
の）過電圧のＩ−Ｖ特性である。一旦ダイオードがアバ
ランシェ状態になると、比較的高い電流が流れ、もし高
い振幅で持続時間の長い過電圧であれば、各ダイオード
の端子にかかる電圧は点線３１および３２が示すよう
に、特に温度上昇により、上昇する。その結果ＶABは曲
線３３のように図示される。Ｄ１にかかる電圧がＤ３の
アバランシェ電圧ＶBR3 に達すると瞬時にＴｈは導通
し、そのためＶABは線３４−３５をたどる。そして、流
れる電流がＴｈの保持電流ＩH よりも低くなるまで導通
状態のままとなる。
の）過電圧のＩ−Ｖ特性である。一旦ダイオードがアバ
ランシェ状態になると、比較的高い電流が流れ、もし高
い振幅で持続時間の長い過電圧であれば、各ダイオード
の端子にかかる電圧は点線３１および３２が示すよう
に、特に温度上昇により、上昇する。その結果ＶABは曲
線３３のように図示される。Ｄ１にかかる電圧がＤ３の
アバランシェ電圧ＶBR3 に達すると瞬時にＴｈは導通
し、そのためＶABは線３４−３５をたどる。そして、流
れる電流がＴｈの保持電流ＩH よりも低くなるまで導通
状態のままとなる。
【００１８】こうして、低いパルス電流ではクリッパ回
路として、高いパルス電流ではショート回路として動作
する保護デバイスが得られる。
路として、高いパルス電流ではショート回路として動作
する保護デバイスが得られる。
【００１９】この技術では、特定の応用のための保護デ
バイスの特性は、クリップ型からショート型デバイスの
移行を決定するＤ１とＤ３のアバランシェ電圧の差で選
択できる。
バイスの特性は、クリップ型からショート型デバイスの
移行を決定するＤ１とＤ３のアバランシェ電圧の差で選
択できる。
【００２０】また、Ｉ−Ｖ図の傾斜および形状は、本発
明の図の説明と要旨の簡便さのため任意に描いてあるこ
とに注意されたい。
明の図の説明と要旨の簡便さのため任意に描いてあるこ
とに注意されたい。
【００２１】実際には、Ｄ１とＤ２のアバランシェ電圧
の合計はおよそ４００ボルトに選んでおり、両ダイオー
ドとも同じもので、Ｄ３のアバランシェ電圧はおよそ２
５０ボルトにしてある。
の合計はおよそ４００ボルトに選んでおり、両ダイオー
ドとも同じもので、Ｄ３のアバランシェ電圧はおよそ２
５０ボルトにしてある。
【００２２】本発明は一般的な方法で説明し、好ましい
実施例を示した。この技術をもとに、色々な変更や調整
が可能である。とりわけ、ツェナーダイオードとサイリ
スタ以外でも同様の機能をもつものを用いることができ
る。本発明は、双向性の保護デバイスにも適用できる。
つまり、双向性の保護デバイスの作製には、本発明の技
術により知られる単向性の保護デバイスから当業者にと
って容易である。
実施例を示した。この技術をもとに、色々な変更や調整
が可能である。とりわけ、ツェナーダイオードとサイリ
スタ以外でも同様の機能をもつものを用いることができ
る。本発明は、双向性の保護デバイスにも適用できる。
つまり、双向性の保護デバイスの作製には、本発明の技
術により知られる単向性の保護デバイスから当業者にと
って容易である。
【図１】従来の保護デバイスを示す。
【図２】従来の保護デバイスの特性図である。
【図３】従来の保護デバイスの特性図である。
【図４】加入者線に対する過電圧の調査結果を示す。
【図５】本発明による保護デバイスの回路を示す。
【図６】本発明による回路の動作特性を示す。
フロントページの続き (72)発明者 ロベール ペザーニ フランス国， 37210 ボブレー， パル セー メズレー， レジダンス ラ テイ ボデイエール ４番地 (72)発明者 アルベール シーヌ フランス国， 37540 サン シール シ ユール ロワール， リユ デユ ドクタ ー ラモン 35番地
Claims (1)
- 【請求項１】 ２つの供給端子（Ａ，Ｂ）の過電圧に対
する保護デバイスにおいて、 前記端子の間に、サイリスタ（Ｔｈ）と、直列接続の第
１及び第２のツェナーダイオードとがもうけられ、 第１ダイオード（Ｄ１）のアノードはサイリスタのカソ
ードに接続され、第２ダイオード（Ｄ２）のカソードは
サイリスタのアノードに接続され、 第３のダイオード（Ｄ３）が、サイリスタのゲートと第
１及び第２のダイオードの接続点（１０）の間にもうけ
られ、 第３のダイオードは第１のダイオードより高いアバラン
シェ電圧を有することを特徴とする過電圧保護デバイ
ス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9009264 | 1990-07-13 | ||
| FR9009264A FR2664759B1 (fr) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | Dispositif de protection contre des surtensions. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146060A true JPH05146060A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=9398921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3196027A Withdrawn JPH05146060A (ja) | 1990-07-13 | 1991-07-11 | 過電圧保護デバイス |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5233497A (ja) |
| EP (1) | EP0466619B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05146060A (ja) |
| DE (1) | DE69122447T2 (ja) |
| FR (1) | FR2664759B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100386483B1 (ko) * | 1994-09-16 | 2003-08-14 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 전자장치 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532894A (en) | 1994-07-11 | 1996-07-02 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Overvoltage protection circuit |
| US6097583A (en) * | 1998-09-23 | 2000-08-01 | International Business Machines Corporation | Rapid short circuit protection for a multiple output power supply |
| US6639779B2 (en) | 2001-12-19 | 2003-10-28 | Oneac Corporation | Frequency selective transient voltage protector |
| US6765787B2 (en) * | 2002-09-30 | 2004-07-20 | Basic Resources Inc. | Device and method for providing electric service |
| US20050174708A1 (en) * | 2002-09-30 | 2005-08-11 | Price Linda G.K. | Device and method for providing electric service |
| US20050122650A1 (en) * | 2003-12-03 | 2005-06-09 | Beasley Max H.Iii | Portable power supply with safety switch |
| US10243356B2 (en) * | 2015-03-19 | 2019-03-26 | Stmicroelectronics (Tours) Sas | Overvoltage protection device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3454860A (en) * | 1966-02-25 | 1969-07-08 | Mcculloch Corp | Voltage cut-off circuits |
| GB1424512A (en) * | 1972-02-19 | 1976-02-11 | Lucas Electrical Co Ltd | Battery charging system for road vehicles |
| US4068281A (en) * | 1976-09-15 | 1978-01-10 | General Electric Company | Thermally responsive metal oxide varistor transient suppression circuit |
| DE2811440A1 (de) * | 1978-03-16 | 1979-09-20 | Bosch Gmbh Robert | Elektrischer generator |
| US4322767A (en) * | 1980-02-11 | 1982-03-30 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Bidirectional solid-state protector circuitry using gated diode switches |
-
1990
- 1990-07-13 FR FR9009264A patent/FR2664759B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-09 EP EP91420236A patent/EP0466619B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-07-09 DE DE69122447T patent/DE69122447T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-11 JP JP3196027A patent/JPH05146060A/ja not_active Withdrawn
- 1991-07-12 US US07/728,227 patent/US5233497A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| KR100386483B1 (ko) * | 1994-09-16 | 2003-08-14 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 전자장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69122447T2 (de) | 1997-04-30 |
| FR2664759A1 (fr) | 1992-01-17 |
| EP0466619B1 (fr) | 1996-10-02 |
| DE69122447D1 (de) | 1996-11-07 |
| US5233497A (en) | 1993-08-03 |
| EP0466619A1 (fr) | 1992-01-15 |
| FR2664759B1 (fr) | 1996-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |