JPH0521722A - 電源から電圧を供給される集積回路の入力を過電圧から保護する回路構成 - Google Patents
電源から電圧を供給される集積回路の入力を過電圧から保護する回路構成Info
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Abstract
の入力を過電圧から保護する回路構成は、保護すべき集
積回路の入力(12)に接続された入力(26)を有す
る。2個の制御端子を有する4層ダイオード(T1、T
2)は保護すべき入力(12)と並列に配設され、また
負帰還抵抗(R1)がこの4層ダイオードと直列に接続
される。この4層ダイオード(T1、T2)の一方の制
御端子と接続されるのは、制御可能電流ドレイン素子
(T4)の制御端子であり、この素子は4層ダイオード
(T1、T2)と並列に接続される。基準電圧を加える
ために、ダイオード(T3)と定電流源(S)によって
構成され、電源とアースとの間に配設された直列回路が
他方の制御端子に接続される。
Description
圧を供給される集積回路の入力を過電圧から保護する回
路構成に関し、この回路は保護するべき集積回路の入力
に接続される入力によって構成される。
回路では、入力端子における過電圧に対して非常に敏感
である。この種の回路を保護するために、入力端子にツ
ェナー・ダイオードを接続することができ、上記のダイ
オードはこのツェナー電圧を超えた場合即座に導通す
る。このツェナー電圧は、保護するべき集積回路の電源
電圧と等しいように選択される。この方法によって、保
護するべき集積回路の入力に電源電圧より高い電圧が供
給されることを防止することが可能である。しかし、保
護部品はしてツェナー・ダイオードを使用することは、
このツェナー・ダイオード電圧が固定されており、保護
するべき集積回路の電源電圧が変動する場合この電圧は
変化しない欠点を有する。例えば、もし、この集積回路
の電源電圧が5Vであると仮定すると、保護するべき入
力にもまた5Vのツェナー・ダイオード電圧のツェナー
・ダイオードが接続される。もしこの場合、例えば、電
源電圧が4.5Vに低下したならば、このツェナー電圧は
5Vのまま変化せず、その結果、保護するべき入力は電
源電圧より高くなる状況が発生する。このような状況で
は、一般的に集積回路は制御できない挙動を示しまたは
破壊されることもあるので、保護部品としてツェナー・
ダイオードを含む保護回路は全ての用途に適していると
は限らない。さらに、ツェナー・ダイオードは、これの
ツェナー電圧に関して温度に敏感であり、その結果、温
度が変動した場合、この保護機構はもはや希望通りには
機能しない。
回路構成を提供する問題に基づいており、この回路構成
によって、たとえ電源電圧の変動や温度変化が発生した
場合でも、集積回路の入力を確実に保護することができ
る。この問題は、4層ダイオードが保護するべき入力と
並列に接続され、負帰還抵抗が上記の4層ダイオードと
直列に接続され、電流を制御可能なドレイン素子の制御
端子が上記の4層ダイオード(T1、T2)の一方の制
御端子に接続され、上記のドレイン素子は4層ダイオー
ドと並列に接続され、電源とアースとの間に配設される
ダイオードと定電流源の直列回路4層ダイオードの他方
の制御端子に接続されて基準電圧を印加する本発明の構
成によって解決される。
から取り出した基準電圧を使用するので、保護機構が機
能する電圧が特定の電源電圧に対して自動的に適用され
る。回路構成を集積回路の形態にすることによって、こ
れらの部品は同じ温度特性を有する寸法にすることがで
き、選択された回路は温度の影響を補償し、したがって
上記の回路構成は温度変動に影響を受けないというその
意図した効果を有している。
請求の範囲によって特徴づけられる
する。図1にブロックで示した回路構成は、保護回路1
0を形成し、これによって、集積回路14の入力12を
過電圧から保護できる。集積回路14は線16を介して
接続端子18に接続され、この接続端子18は、電源電
圧VCCを供給する電源に接続される。線20を介して電
源電圧は、また保護回路10の端子21に加えられる。
集積回路14の端子22と保護回路10の端子24は、
アースに加えられる。保護回路10の端子26は、集積
回路14の入力12に接続される。集積回路14に供給
される入力信号は入力28に供給され、抵抗Rが上記の
入力28と入力12との間に配設される。
い電圧が集積回路14の入力12に発生した場合、端子
26とアースとの間の保護回路10はインピーダンスが
低く、これによって、入力12における電圧が電源電圧
VCCの値に保持されるように、保護回路10は構成され
ている。集積回路10の正確な構成は、図2の回路図か
ら理解できる。
PトランジスタT1とNPNトランジスタT2によって
構成される4層のダイオードを有する。この種類の4層
のダイオードが動作する方法は、例えば、1966年2
月2日付け「エレクトロ・テクニク」誌(Electro-Tech
nik)第4号60頁に説明されている。もしトランジスタ
T1のベース電圧よりも高い電圧が図2の回路図の端子
26とアースとの間の2個のトランジスタT1とトラン
ジスタT2で構成される上記の4層ダイオードに印加さ
れれば、この4層ダイオードを介して流れる電流は急激
に増加し、これはダイオードが順方向の導通状態になっ
たことを意味する。電圧が低下すると、ダイオードは非
導通状態に戻り、これらを介して流れる電流は所定の電
流値より低い値に低下する。トランジスタT2のエミッ
タ線にある負帰還抵抗R1によって、4層ダイオードを
介して流れる電流が制限される。
と定電流源Sによって構成される直列回路によって、基
準電圧トランジスタT1のベースに発生され、トランジ
スタT1とT2によって構成される4層ダイオードが導
通状態になる電圧値がこれによって決定される。トラン
ジスタT3は、自己のベースを自己のコレクタに接続す
ることによってダイオードとして接続されている。定電
流源Sは、トランジスタT1とT2によって構成ささる
4層ダイオードが導通状態を維持する電流を正確に供給
するように構成される。端子26と端子24との間に、
NPNトランジスタT4と抵抗R2によって構成される
直列回路があり、上記の直列回路はトランジスタT1と
T2および負帰還抵抗R1と並列である。
動作する。電源電圧VCCが端子21に加えられていると
仮定すると、電圧値、 Vref =VBE(T3) が基準電圧としてトランジスタT1のベースに発生す
る。VBE(T3)は、トランジスタT3のベース・エミッタ
間電圧である。電子26の電圧がトランジスタT1のベ
ースにおける基準電圧より高くなると、即座にトランジ
スタT1とT2によって構成される4層ダイオードが導
通状態となり、これらを介して流れる電流は急激に上昇
する。この電流上昇は負帰還抵抗R1によって制限さ
れ、電流が増加するにしたがってますます大きくなる電
圧降下がこの抵抗の両端に発生し、端子26の過電圧の
結果生じる電流が流れるのを防止する。したがって、他
のステップを取らなければ、所望の保護動作を得ること
ができない。しかし、負帰還抵抗R1を介して流れる電
流のため、トランジスタT4もまた導通し、その結果、
そうでなければトランジスタT1とT2を介して流れる
しかない電流の一部をこれが分担する。負帰還抵抗R1
の値は、実質的に抵抗R2の値より大きく、したがって
4層ダイオードが導通した後、電流の大部分はトランジ
スタT4を介して端子26からアースに流れる。ここ
で、4層ダイオードを介して流れる電流のみがこれを導
通状態を保つ電流であり、したがって、過電圧が端子2
6に存在する限り保護機構は効果的に持続する。4層ダ
イオードが導通状態であるため、保護回路10は電圧の
ピークに非常に高速で応答し、したがって端子26に接
続した集積回路12の入力の効果的な保護が実際に実現
する。
の保持電流と等しい電流を供給する定電流電圧Sは、非
常に高い値の抵抗によって形成される。保護回路10が
集積回路の一部として形成される場合、トランジスタT
1とトランジスタT3は同じ条件と同じ製造段階で作ら
れ、その結果、上記の2個のトランジスタは完全に同一
の温度特性を有する。その結果、電圧に依存する2個の
トランジスタのベース・エミッタ間電圧が、一方ではト
ランジスタT1のベースと端子26との間、および他方
では電源電圧VCCが供給される端子21との間の両方に
存在するので、保護回路の応答しきい値は、温度変化の
影響を受けず、その結果、保護回路の応答にとって決定
的である(decisive) 電源電圧VCCと端子26における
電圧との差は温度変動と無関係に一定に保たれる。
力12は正の過電圧、すなわち電源電圧VCCより高い電
圧から保護される。負の過電圧からも同様の保護を行う
ように回路を拡張することも容易に可能である。この目
的のためには、各トランジスタを逆導電型のトランジス
タによって置き換えた横方向に反転させた複製回路によ
って図2の回路を増幅することのみが必要となる。この
回路は端子26に関して電位が対称であり、その結果、
正の過電圧と負の過電圧の両方から保護ができる。この
増幅の正確な構成は当業者に容易に理解されるので、詳
細に説明しない。
する。 1. 保護すべき集積回路の入力に接続される入力によっ
て構成された電源から電圧を供給される上記の集積回路
の入力を過電圧から保護する回路構成において、上記の
回路構成は:4層ダイオード(T1、T2)が保護する
べき入力と並列に接続され、負帰還抵抗(R1)が上記
の4層ダイオード(T1、T2)と直列に接続され、電
流を制御可能なドレイン素子(T4)の制御端子が上記
の4層ダイオード(T1、T2)の一方の制御端子に接
続され、上記のドレイン素子(T4)は4層ダイオード
(T1、T2)と並列に接続され、電源とアースとの間
に配設されるダイオード(T3)と定電流源(S)の直
列回路は4層ダイオード(T1、T2)の他方の制御端
子に接続されて基準電圧を印加することを特徴とする回
路構成。
(T4)であり、上記のトランジスタ(T4)のベース
は上記の4層ダイオード(T1、T2)の上記の制御端
子に接続され、上記のトランジスタ(T4)のコレクタ
・エミッタ経路は保護するべき入力(12)とアースと
の間の接続部に配設されることを特徴とする前記項1記
載の回路構成。
ランジスタ(T4)のエミッタ線中に負帰還抵抗(R
1)の値よりはるかに小さい値を有する抵抗を配設する
ことを特徴とする前記項2記載の回路構成。 4. 上記のダイオードは、トランジスタ(T3)によっ
て形成され、上記のトランジスタ(T3)のコレクタと
ベースは共に電源に接続され、上記のトランジスタ(T
3)のエミッタは上記の4層ダイオード(T1、T2)
の他方の制御端子に接続されることを特徴とする前記項
のいずれかに記載の回路構成。
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 保護すべき集積回路の入力に接続される
入力によって構成された電源から電圧を供給される上記
の集積回路の入力を過電圧から保護する回路構成におい
て、上記の回路構成は:4層ダイオード(T1、T2)
が保護するべき入力と並列に接続され、負帰還抵抗(R
1)が上記の4層ダイオード(T1、T2)と直列に接
続され、電流を制御可能なドレイン素子(T4)の制御
端子が上記の4層ダイオード(T1、T2)の一方の制
御端子に接続され、上記のドレイン素子(T4)は4層
ダイオード(T1、T2)と並列に接続され、電源とア
ースとの間に配設されるダイオード(T3)と定電流源
(S)の直列回路は4層ダイオード(T1、T2)の他
方の制御端子に接続されて基準電圧を印加することを特
徴とする回路構成。
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