JPH06245366A - 過電圧保護回路 - Google Patents

過電圧保護回路

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JPH06245366A
JPH06245366A JP2703293A JP2703293A JPH06245366A JP H06245366 A JPH06245366 A JP H06245366A JP 2703293 A JP2703293 A JP 2703293A JP 2703293 A JP2703293 A JP 2703293A JP H06245366 A JPH06245366 A JP H06245366A
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JP
Japan
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transistor
zener diode
circuit
turned
integrated circuit
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Pending
Application number
JP2703293A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Fujimoto
英俊 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】内部損失や被保護回路への供給電圧低下が少な
く集積回路に組込める電源の過電圧保護回路を提供す
る。 【構成】電源過電圧時導通するツエナダイオードD1は
常時オフ、従ってNPNトランジスタQ2もオフ、従っ
てオペアンプOP1の出力電圧V3はグランドレベルと
なり、PチャネルFETQ1はオンし集積回路2には電
源Vinが供給される。電源に過電圧が発生するとツエ
ナダイオードD1がオン、よってトランジスタQ2がオ
ン、従ってオペアンプOP1の正,負入力端子間の差電
圧の極性が反転し、アンプOP1の出力V3のレベルは
電源VinのレベルとなりFETQ1はオフし集積回路
2への過電圧印加を阻止する。この回路はダイオードD
1が低損失、且つFETQ1の常時の電圧降下が少なく
集積回路に組込可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路などを電
源の過電圧から保護する回路であって、かつ半導体集積
回路の内部に組込み可能な過電圧保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路の電源入力に対す
る過電圧保護回路としては、ツエナダイオードやレギュ
レータ回路等の部品を集積回路の外部の電源入力部に挿
入することで、半導体集積回路内部の素子を保護するこ
とが一般に行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
従来技術においては、ツエナダイオード等での内部損失
が大きいという問題や、更にレギュレータ回路を挿入し
た場合にはレギュレータ回路部での電圧降下の発生によ
り正常時においても集積回路内部への供給電圧が低下す
るという問題があった。
【0004】そこで本発明の課題は耐圧の低い素子を含
む集積回路に対し、内部損失が少なく、かつ正常時にお
ける保護回路での電圧降下の少ない過電圧保護回路を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の過電圧保護回路は、電源(端子1な
ど)と基準電位部(グランドGNDなど)との間に設け
られ、前記電源の過電圧時に導通するツエナダイオード
(D1など)及び第1の抵抗(R1など)の直列回路
と、前記電源から被保護回路(集積回路2など)への電
源路に直列に挿入された第1のトランジスタと、前記ツ
エナダイオードの非導通時に前記第1のトランジスタを
オンさせ、前記ツエナダイオードの導通時に前記第1の
トランジスタをオフさせるトランジスタ制御手段とを備
えたものとする。
【0006】また請求項2の過電圧保護回路では、請求
項1に記載の過電圧保護回路において、前記トランジス
タ制御手段は、少なくとも前記ツエナダイオードと第1
の抵抗との接続点に制御電極が接続され、このツエナダ
イオードの導通,非導通に応じて夫々オン,オフする第
2のトランジスタと、この第2のトランジスタの制御電
極およびコレクタに、2つの入力端子が夫々接続され、
出力端子が前記第1のトランジスタの制御電極に接続さ
れたオペアンプ(OP1など)とを備えたものであるよ
うにする。
【0007】また請求項3の過電圧保護回路では、請求
項1または請求項2に記載の過電圧保護回路において、
前記第1のトランジスタはPチャネルMOSFET(Q
1など)であるようにする。また請求項4の過電圧保護
回路ては、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の
過電圧保護回路において、前記第2のトランジスタはN
PNトランジスタ(Q2など)であるようにする。
【0008】また請求項5の過電圧保護回路では、請求
項1ないし請求項4のいずれたに記載の過電圧保護回路
は前記被保護回路と共に集積回路内に組込まれたもので
あるようにする。
【0009】
【作用】電源とグランドの間に、電源の過電圧時に導通
するツエナダイオードD1と抵抗R1との直列回路を設
け、電源から被保護回路への電源路に直列にPチャネル
MOSFETQ1を挿入し、前記ツエナダイオードD1
のアノードにベースが接続され、このツエナダイオード
の導通,非導通によって夫々オン,オフするNPNトラ
ンジスタQ2と、このNPNトランジスタのベース,コ
レクタに2つの入力端子が夫々接続され、出力端子が前
記PチャネルMOSFETQ1のゲートに接続されたオ
ペアンプOP1とを介してツエナダイオードD1の非導
通時にはFETQ1をオンし、ツエナダイオードの導通
時にはFETQ1をオフして被保護回路に加わる過電圧
を阻止するようにする。
【0010】この場合、小容量のツエナダイオードD1
の後段にNPNトランジスタQ2を設けるようにしたの
でツエナダイオードD1の内部損失を小とすることがで
き、またPチャネルMOSFETQ1の常時の電圧降下
が小さいため被保護回路への供給電圧低下を防ぐことが
できる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例としての構成を示す
回路図である。同図において1は直流電源Vinの正電
圧の入力端子、GNDは基準電位部となるグランド、2
は保護対象の集積回路である。またQ1は電源端子1と
集積回路2との間に挿入された過電圧阻止用のPチャネ
ルMOSFET、OP1はこのFETQ1を開閉駆動す
るためのオペアンプ、D1は電源と並列に設けられた過
電圧検出用のツエナダイオード、Q2は過電圧時にツエ
ナダイオードD1の検出電流によってオンしオペアンプ
OP1への差動入力信号を反転させるNPNトランジス
タ、R1〜R4は抵抗である。
【0012】次に図1の回路の動作を説明する。ツエナ
ダイオードD1は保護すべき内部回路(この例では集積
回路2)の降伏電圧より低い電圧で降伏するツエナダイ
オードであるが、電源入力電圧Vinが正常入力電圧で
ある場合は動作しないため、NPNトランジスタQ2は
常時はOFFしており、オペアンプOP1負入力端子の
電圧V2は、Vinとほぼ等しい電圧である。更に、抵
抗R4によってオペアンプOP1の正入力端子の電圧V
1はグランドGNDのレベル(0V)である。ゆえにオ
ペアンプOP1の出力電圧V3はグランドGNDレベル
(0V)となり、電源入力端子1(電圧Vin)と集積
回路2の入力端子(電圧Vin’)の間に直列に挿入さ
れているPチャネルMOSFETQ1は充分ONしてお
り、ほぼVin=Vin’の電圧が集積回路2に供給さ
れる。
【0013】次に入力電源Vinに過電圧が印加された
場合、ツエナダイオードD1が導通することにより流れ
る電流及び抵抗R1により、NPNトランジスタQ2の
ベース電位が上がり、Q2はONする。それにより流れ
る電流が、抵抗R2を流れることでオペアンプOP1の
負入力端子の電圧V2は、
【0014】
【数1】V1−VBE=Vin−VZD1−VBE 但し VBE:NPNトランジスタQ2のベース・エミッタ間
電圧 VZD1:ツエナダイオードD1のツエナ電圧 まで低下する。
【0015】なおこのツエナダイオードD1の導通時点
でダイオードD1を流れる電流と抵抗R4によりオペア
ンプOP1の正入力端子の電圧V1はVin−VZD1
まで上昇する。これによりオペアンプOP1の出力電圧
V3は、ほぼVin=Vin’と等しくなることで、F
ETQ1はオフする。これにより集積回路2内の素子は
過電圧から保護される。
【0016】ここで、上記した回路部品D1,D2,R
1,R2,R3,R4,Q1,Q2,OP1において、
入力される電源電圧に対して充分な耐圧を有する素子を
形成することが可能であれば、集積回路内に集積するこ
とが可能である。このとき、ツエナダイオードD1はR
1とR4の並列抵抗を100kΩ〜200kΩとするこ
とで10V程度までの電源入力に対して、標準的な接合
面積をもつツエナダイオードとして形成することが可能
である。また抵抗R2,R3をそれぞれ100kΩ〜2
00kΩ程度とすることで、10V程度までの電源入力
に対し、本発明による内部損失は10mW程度にでき、
従来用いられていたツエナダイオードによる保護回路の
内部損失が数百mWであることに比べ、約1/10にす
ることが可能となる。
【0017】またスイッチとして用いるFETQ1は、
充分小さな動作抵抗(〜10Ω)とすることで、負荷と
なる集積回路2の消費電流が10mA程度であれば、本
発明の保護回路による電源入力電圧の降下分は、正常入
力時においても0.1V程度と、従来のレギュレータ回
路に比べ約1/10になる。なお図1のNPNトランジ
スタQ2はバイポーラトランジスタに限定されるもので
はなくNチャネルFETのようなMOSFETであって
もよい。また図1の電源電圧,ツエナダイオードD1,
オペアンプOP1の入力端子の夫々の極性を反転し、且
つPチャネルFETをNチャネルFETに、NPNトラ
ンジスタをPNPトランジスタに夫々置換えても本発明
が適用し得ることは明らかである。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、電源とグランドの間に
電源の過電圧時に導通するツエナダイオードD1と抵抗
R1との直列回路を設け、電源から被保護回路への電源
路に直列にPチャネルMOSFETQ1を挿入し、前記
ツエナダイオードD1のアノードにベースが接続され、
このツエナダイオードの導通,非導通によって夫々オ
ン,オフするNPNトランジスタQ2と、このNPNト
ランジスタのベース,コレクタに2つの入力端子が夫々
接続され、出力端子が前記PチャネルMOSFETQ1
のゲートに接続されたオペアンプOP1とを介してツエ
ナダイオードD1の非導通時にはFETQ1をオンし、
ツエナダイオードの導通時にはFETQ1をオフして被
保護回路に加わる過電圧を阻止するようにしたので、内
部損失が少なく、正常入力電源電圧時の電圧降下が少な
い過電圧保護回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての構成を示す回路図
【符号の説明】
1 電源 2 集積回路 GND グランド Q1 PチャネルMOSFET Q2 NPNトランジスタ D1 ツエナダイオード OP1 オペアンプ R1〜R4 抵抗

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源と基準電位部との間に設けられ、前記
    電源の過電圧時に導通するツエナダイオード及び第1の
    抵抗の直列回路と、 前記電源から被保護回路への電源路に直列に挿入された
    第1のトランジスタと、 前記ツエナダイオードの非導
    通時に前記第1のトランジスタをオンさせ、前記ツエナ
    ダイオードの導通時に前記第1のトランジスタをオフさ
    せるトランジスタ制御手段とを備えたことを特徴とする
    過電圧保護回路。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の過電圧保護回路におい
    て、前記トランジスタ制御手段は、少なくとも前記ツエ
    ナダイオードと第1の抵抗との接続点に制御電極が接続
    され、このツエナダイオードの導通,非導通に応じて夫
    々オン,オフする第2のトランジスタと、 この第2のトランジスタの制御電極およびコレクタに、
    2つの入力端子が夫々接続され、手段端子が前記第1の
    トランジスタの制御電極に接続されたオペアンプとを備
    えたものであることを特徴とする過電圧保護回路。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の過電圧保
    護回路において、前記第1のトランジスタはPチャネル
    MOSFETであることを特徴とする過電圧保護回路。
  4. 【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
    の過電圧保護回路において、前記第2のトランジスタは
    NPNトランジスタであることを特徴とする過電圧保護
    回路。
  5. 【請求項5】請求項1ないし請求項4のいずれかに記載
    の過電圧保護回路は前記被保護回路と共に集積回路内に
    組込まれたものであることを特徴とする過電圧保護回
    路。
JP2703293A 1993-02-17 1993-02-17 過電圧保護回路 Pending JPH06245366A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7274543B2 (en) 2002-04-09 2007-09-25 Fuji Electric Co., Ltd. Over-voltage protection circuit
JP2008535459A (ja) * 2005-04-01 2008-08-28 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド 低電圧送受信器を保護するためのシステム及び方法
JP2009148097A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Nintendo Co Ltd 過電圧保護回路およびそれを備える電子機器
CN108366466A (zh) * 2018-04-24 2018-08-03 盘锦润富堂科技发展有限公司 一种新型机床节能照明灯

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