JPH06283941A - 保護回路 - Google Patents

保護回路

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Publication number
JPH06283941A
JPH06283941A JP5069544A JP6954493A JPH06283941A JP H06283941 A JPH06283941 A JP H06283941A JP 5069544 A JP5069544 A JP 5069544A JP 6954493 A JP6954493 A JP 6954493A JP H06283941 A JPH06283941 A JP H06283941A
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JP
Japan
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circuit
sensitivity
ground fault
transistor
protection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5069544A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Oda
伸二 小田
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.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority to JP5069544A priority Critical patent/JPH06283941A/ja
Publication of JPH06283941A publication Critical patent/JPH06283941A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0826Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches

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  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 起動直後であっても地絡発生を確実に検出し
てパワートランジスタの破壊を未然に防止することにあ
る。 【構成】 出力用パワートランジスタ(6a)とブートス
トラップコンデンサ(16)とを有する出力回路(1)
と、電源投入後に所定時間だけ出力端子電圧を高位に保
持しその後中点電位に安定した時点で起動状態とする起
動回路(2)と、地絡発生によるパワートランジスタ(6
a)の異常電流を検出する過電流検出回路(3)と、前記
検出回路(3)の検出信号に基づいてパワートランジス
タ(6a)を遮断するオフドライバ回路(4)と、地絡発
生による検出回路(3)の検出信号に基づいてオフドラ
イバ回路(4)を作動させる地絡保護感度を設定する感
度設定回路(5)とからなり、起動開始後に感度設定回
路(5)で設定される地絡保護感度を切り替える感度切
り替え回路(35)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は保護回路に関し、詳しく
は、オーディオ用パワーアンプ等に使用され、ブートス
トラップコンデンサを有するパワーアンプの出力用パワ
ートランジスタが地絡発生時に破壊するのを防止する保
護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、B級プッシュプル方式などのオ
ーディオ用パワーアンプ等では、出力端子が接地電位に
短絡〔以下、地絡と称す〕した時、出力用パワートラン
ジスタに過電流が流れて破壊されることがある。従っ
て、地絡発生時に上記パワートランジスタが破壊される
のを未然に防止するために保護回路を具備することが一
般的である。
【0003】その保護回路の従来例を図5に示して説明
する。
【0004】図5に示す保護回路は、後述する出力回路
(1)、起動回路(2)、過電流検出回路(3)、オフド
ライバ回路(4)及び感度設定回路(5)でその主要部が
回路構成される。
【0005】出力回路(1)において、(6a)(6b)は
それぞれ出力用パワートランジスタで、電源端子(7)
とGND間に直列に配置されてB級プッシュプル動作す
る。(8a)(8b)は入力端子(9)にトランジスタ(1
0)を介してそれぞれ接続されたドライバトランジスタ
及びドライバで、上側及び下側パワートランジスタ(6
a)(6b)をそれぞれドライブし、出力端子(11)にB
級プッシュプル動作信号を出力する。また、このドライ
バトランジスタ(8a)は、トランジスタ(12)(13)及
びダイオード(14)を介してスタンバイスイッチ〔図示
せず〕に接続される。更に、そのダイオード(14)とド
ライバトランジスタ(8a)との接続点をブートストラッ
プ端子(15)とし、出力端子(11)との間にブートスト
ラップコンデンサ(16)を接続する。
【0006】起動回路(2)は、リップルフィルタ電圧
が印加される差動アンプ(17)と、その差動アンプ(1
7)に接続された起動トランジスタ(18)等で回路構成
され、その起動トランジスタ(18)を入力端子(9)の
トランジスタ(10)のベースに接続する。
【0007】過電流検出回路(3)は、上側パワートラ
ンジスタ(6a)とベース共通に接続されたトランジスタ
(19)と抵抗(20)とで構成される。オフドライバ回路
(4)は、トランジスタ(19)に接続された差動アンプ
(21)及びトランジスタ(22)〜(24)からなり、過電
流検出回路(3)の検出信号に基づいてパワートランジ
スタ(6a)をOFFする。感度設定回路(5)は、電源
端子(7)に直列に接続された抵抗(25)、ツェナーダ
イオード(26)及びダイオード(27)と、カレントミラ
ー回路を構成するトランジスタ(28)〜(30)とで回路
構成される。
【0008】上記構成からなる保護回路の動作を以下に
説明する。
【0009】電源投入の直後、起動回路(2)に入力さ
れるリップルフィルタ電圧〔図5参照〕は低い電位にあ
るため、電源電圧Vccを分圧抵抗(31)(32)で分割し
た電位でもって起動トランジスタ(18)がONし、パワ
ートランジスタ(6a)(6b)への入力信号を遮断した状
態にある。その後、上記リップルフィルタ電圧が上昇す
ると、起動回路(4)の差動アンプ(17)が作動して起
動トランジスタ(18)がOFFし、入力信号がパワート
ランジスタ(6a)(6b)に送出されてそのパワートラン
ジスタ(6a)(6b)がB級プッシュプル動作する。
【0010】この起動回路(2)によるパワートランジ
スタ(6a)(6b)の起動時、出力端子(11)に現れる出
力電圧VOは、図6に示すように電源投入による起動直
後、所定時間だけ高位に保持され、その後、低下して中
点電位Va〔電源電圧Vccのほぼ半分〕に安定する。
【0011】パワートランジスタ(6a)(6b)の動作
中、何らかの異常により出力端子(11)が地絡した場
合、上側パワートランジスタ(6a)には大きなショート
電流が流れ、そのパワートランジスタ(6a)のエミッタ
−ベース間電圧が大きくなり、過電流検出回路(3)を
構成するトランジスタ(19)がONし、オフドライバ回
路(4)をトリガーする。このオフドライバ回路(4)で
は、過電流検出回路(3)のトランジスタ(19)のON
により、トランジスタ(22)〜(24)が順次ONし、そ
のトランジスタ(24)がONすると、パワートランジス
タ(6a)のベース電位を下げ、パワートランジスタ(6
a)をOFFさせてその破壊を防止する。
【0012】この時、オフドライバ回路(4)を作動さ
せる地絡保護感度を設定する感度設定回路(5)では、
図7に示すように過電流検出回路(3)の動作特性、即
ち、パワートランジスタ(6a)のコレクタ−エミッタ間
電圧VCEに対してパワートランジスタ(6a)が破壊され
るコレクタ電流ICを示す特性曲線〔ASO(安全動作
領域)曲線〕(a)に基づいて設定される。この場合、
感度曲線(b)をASO曲線(a)よりも図示左側に位置
させることが必要で、電源端子(7)との間に接続され
た抵抗(25)、ツェナーダイオード(26)及びダイオー
ド(27)に流れる電流I4によって設定する。従って、
図6に示す起動回路(2)によるパワートランジスタ(6
a)(6b)の起動時に出力端子(11)に現れる出力電圧
Oにおいて、電源投入による起動直後からそれ以降の
すべての期間(s)について、感度曲線(b)に基づく地
絡保護感度が設定されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の保護回路では、パワートランジスタ(6a)(6b)の
起動後、その出力電圧VOが中点電位Vaに到達した時点
以降に、何らかの原因により地絡が発生した場合、前述
したように感度設定回路(5)の感度曲線(b)に基づい
てオフドライバ回路(4)が作動し、パワートランジス
タ(6a)をOFFさせてその破壊を未然に防止できるの
で問題はない。
【0014】しかしながら、図8(a)に示すように出
力電圧VOが高位を保持した時点から中点電位Vaに到達
するまでの起動直後に地絡が発生すると、出力電位がG
NDレベルとなるため、出力端子(11)とブートストラ
ップ端子(15)間電位がそのGNDレベルを基準として
低下する。その結果、上側パワートランジスタ(6a)を
ドライブするドライバトランジスタ(8a)の能力が低下
するが、パワートランジスタ(6a)には、図8(b)に
示す感度曲線(b)に基づく地絡保護感度に達しない程
度の微小電流が流れ続けることになり、パワートランジ
スタ(6a)が破壊するという問題があった。
【0015】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、起動直後であ
っても地絡発生を確実に検出してパワートランジスタの
破壊を未然に防止し得る保護回路を提供することにあ
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、出力用パワートランジ
スタとブートストラップコンデンサとを有する出力回路
と、電源投入後に所定時間だけ出力端子電圧を高位に保
持しその後中点電位に安定した時点で起動状態とする起
動回路と、地絡発生によるパワートランジスタの異常電
流を検出する過電流検出回路と、前記検出回路の検出信
号に基づいてパワートランジスタを遮断するオフドライ
バ回路と、地絡発生による検出回路の検出信号に基づい
てオフドライバ回路を作動させる地絡保護感度を設定す
る感度設定回路とからなり、起動開始後に感度設定回路
で設定される地絡保護感度を切り替える感度切り替え回
路を設けたことを特徴とする。
【0017】尚、前記感度切り替え回路は、起動開始後
で中点電位に達するまでの起動直後、感度設定回路の地
絡保護感度を、中点電位に安定した時点以降の地絡保護
感度よりも高くすることが望ましい。
【0018】また、前記感度切り替え回路は、起動回路
と感度設定回路との間に接続されたスイッチングトラン
ジスタで構成することが望ましい。
【0019】
【作用】本発明に係る保護回路では、感度切り替え回路
により、起動開始後で中点電位に達するまでの起動直
後、感度設定回路の地絡保護感度を、中点電位に安定し
た時点以降の地絡保護感度よりも高くすることでもっ
て、その起動直後にパワートランジスタに流れる微小電
流を検出することができ、この検出信号に基づいてオフ
ドライバ回路を作動させることによってパワートランジ
スタを遮断してその破壊を防止する。
【0020】
【実施例】本発明に係る保護回路の実施例を図1乃至図
4に示して説明する。尚、図5乃至図8と同一又は相当
部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【0021】本発明の特徴は、図1に示すように起動開
始後に感度設定回路(5)で設定される地絡保護感度を
切り替える感度切り替え回路(35)を設けたことにあ
る。具体的に、この感度切り替え回路(35)は、スイッ
チングトランジスタ(36)で構成され、そのベースを起
動回路(2)の起動トランジスタ(18)とベース共通に
接続し、コレクタを感度設定回路(5)のツェナーダイ
オード(26)とダイオード(27)との接続点に接続す
る。
【0022】本発明では、感度切り替え回路(35)によ
り、感度設定回路(5)で設定される地絡保護感度の切
り替えをスイッチングトランジスタ(36)で行なう。即
ち、この感度切り替えは、スイッチングトランジスタ
(36)により感度設定回路(5)のダイオード(27)に
流れる電流I4を制御することによって行なわれる。
【0023】図2に示すように起動開始後で中点電位V
aに達するまでの起動直後では、出力端子(11)に現れ
る出力電圧VOが高位に保持されている。この場合、起
動回路(2)では、リップルフィルタ電圧が定常状態に
達しない低い状態にあるため、起動トランジスタ(18)
とスイッチングトランジスタ(36)とがともにONして
いるので、感度設定回路(5)のダイオード(27)に電
流I4が流れない。ここで、感度設定回路(5)の各トラ
ンジスタ(29)(30)(28)に流れる電流をそれぞれI
1、I2、I3とすると、I1=I2=I3+I4という関係
にある。
【0024】その結果、トランジスタ(28)のコレクタ
電流I3が大きく、図3(a)に示すように起動直後の
状態では、大きな傾きを有する感度曲線(b1)に基づき
高感度となる。このように、出力電圧VOが中点電位Va
に達するまでの起動直後の期間(s1)〔図2参照〕では
地絡保護感度が高感度であるため、その期間(s1)に地
絡が発生して〔図4(a)参照〕、パワートランジスタ
(6a)に微小電流が流れようとしても、その微小電流を
過電流検出回路(3)で検出することができ、その検出
信号に基づいてオフドライバ回路(4)を作動させるこ
とにより、図4(b)に示すようにパワートランジスタ
(6a)を即座にOFFさせてその破壊を防止することが
できる。
【0025】一方、出力電圧VOがその後、中点電位Va
に安定した時点以降では、起動回路(2)のリップルフ
ィルタ電圧は徐々に高くなり定常状態に達するため、起
動トランジスタ(18)とスイッチングトランジスタ(3
6)とがともにOFFするので、感度設定回路(5)のダ
イオード(27)に電流I4が流れる。
【0026】その結果、トランジスタ(28)のコレクタ
電流I3が小さくなり、図3(b)に示すように中点電
位Vaでの安定状態では、小さな傾きを有する感度曲線
(b2)に基づき低感度となる。このように、出力電圧V
Oが中点電位Vaに達した以降の安定期間(s2)〔図2参
照〕では地絡保護感度が低感度であるため、その期間
(s2)に地絡が発生した場合には、通常どおり、過電流
検出回路(5)の検出信号に基づいてオフドライバ回路
(4)を作動させることによりパワートランジスタ(6
a)をOFFさせてその破壊を防止する。
【0027】
【発明の効果】本発明に係る保護回路によれば、感度切
り替え回路により、起動開始後で中点電位に達するまで
の起動直後、感度設定回路の地絡保護感度を、中点電位
に安定した時点以降の地絡保護感度よりも高くすること
でもって、その起動直後にパワートランジスタに流れる
微小電流を検出することができ、この検出信号に基づい
てオフドライバ回路を作動させることによってパワート
ランジスタを有効に遮断してその破壊を未然に防止で
き、信頼性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る保護回路の実施例を示す回路図
【図2】図1のパワートランジスタの通常の出力電圧を
示す特性図
【図3】図1の保護回路でのASO曲線及び地絡保護感
度曲線を示す特性図で、(a)起動直後の状態、(b)
は中点電位到達以後の状態をそれぞれ示す。
【図4】地絡発生時の起動波形を示し、(a)はパワー
トランジスタの出力電圧を示す特性図、(b)はパワー
トランジスタの出力電流を示す特性図
【図5】従来の保護回路を示す回路図
【図6】図5のパワートランジスタの通常の出力電圧を
示す特性図
【図7】図5の保護回路でのASO曲線及び地絡保護感
度曲線を示す特性図
【図8】地絡発生時の起動波形を示し、(a)はパワー
トランジスタの出力電圧を示す特性図、(b)はパワー
トランジスタの出力電流を示す特性図
【符号の説明】
1 出力回路 2 起動回路 3 過電流検出回路 4 オフドライバ回路 5 感度設定回路 6a 出力用パワートランジスタ 16 ブートストラップコンデンサ 35 感度切り替え回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力用パワートランジスタとブートスト
    ラップコンデンサとを有する出力回路と、電源投入後に
    所定時間だけ出力端子電圧を高位に保持しその後中点電
    位に安定した時点で起動状態とする起動回路と、地絡発
    生によるパワートランジスタの異常電流を検出する過電
    流検出回路と、前記検出回路の検出信号に基づいてパワ
    ートランジスタを遮断するオフドライバ回路と、地絡発
    生による検出回路の検出信号に基づいてオフドライバ回
    路を作動させる地絡保護感度を設定する感度設定回路と
    からなり、起動開始後に感度設定回路で設定される地絡
    保護感度を切り替える感度切り替え回路を設けたことを
    特徴とする保護回路。
  2. 【請求項2】 前記感度切り替え回路は、起動開始後で
    中点電位に達するまでの起動直後、感度設定回路の地絡
    保護感度を、中点電位に安定した時点以降の地絡保護感
    度よりも高くすることを特徴とする請求項1記載の保護
    回路。
  3. 【請求項3】 前記感度切り替え回路は、起動回路と感
    度設定回路との間に接続されたスイッチングトランジス
    タであることを特徴とする請求項1記載の保護回路。
JP5069544A 1993-03-29 1993-03-29 保護回路 Withdrawn JPH06283941A (ja)

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JP5069544A JPH06283941A (ja) 1993-03-29 1993-03-29 保護回路

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JP5069544A JPH06283941A (ja) 1993-03-29 1993-03-29 保護回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108575108A (zh) * 2016-01-22 2018-09-25 三菱电机株式会社 控制电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108575108A (zh) * 2016-01-22 2018-09-25 三菱电机株式会社 控制电路
CN108575108B (zh) * 2016-01-22 2020-06-16 三菱电机株式会社 控制电路

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Effective date: 20000530