JPH07239722A - アバランシダイオードによって形成される過電圧保護回路 - Google Patents
アバランシダイオードによって形成される過電圧保護回路Info
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- JPH07239722A JPH07239722A JP6166451A JP16645194A JPH07239722A JP H07239722 A JPH07239722 A JP H07239722A JP 6166451 A JP6166451 A JP 6166451A JP 16645194 A JP16645194 A JP 16645194A JP H07239722 A JPH07239722 A JP H07239722A
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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
- H02H9/042—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 過電圧のしきい値が選択されたクリッピング
構成要素の特性の関数として明らかに定義される過電圧
保護回路を提供する。 【構成】 過電圧保護回路は、保護されるべき回路の２
つの入力Ｅ１，Ｅ２の間に位置された電圧クリッピング
構成要素、および電圧クリッピング構成要素と直列にか
つ入力のうちの１つとバイアスの接続端子Ｔ１との間に
接続される電流制限装置ＣＬＤによって、形成される。
構成要素の特性の関数として明らかに定義される過電圧
保護回路を提供する。 【構成】 過電圧保護回路は、保護されるべき回路の２
つの入力Ｅ１，Ｅ２の間に位置された電圧クリッピング
構成要素、および電圧クリッピング構成要素と直列にか
つ入力のうちの１つとバイアスの接続端子Ｔ１との間に
接続される電流制限装置ＣＬＤによって、形成される。
Description
【０００１】
【発明の背景】この発明は、偶発過電圧に対する電気回
路の保護に関する。
路の保護に関する。
【０００２】
【関連技術の議論】回路の２つの端子の間で起こりやす
い偶発過電圧に対して回路を保護する単純な従来の方法
は、２つの入力端子の間にクリッピング装置を配置する
ことであり、その最も簡単な装置は通常はツェナーダイ
オードと呼ばれる、アバランシダイオードである。
い偶発過電圧に対して回路を保護する単純な従来の方法
は、２つの入力端子の間にクリッピング装置を配置する
ことであり、その最も簡単な装置は通常はツェナーダイ
オードと呼ばれる、アバランシダイオードである。
【０００３】そのような従来の保護回路の図面が、図１
で表わされており、保護されるべき回路が１の参照符号
を付されており、保護されるべき入力、Ｅ１およびＥ２
を含む。ツェナーダイオードＺ１は、入力Ｅ１およびＥ
２の間に配置されている。入力Ｅ１およびＥ２は、過電
圧が発生するかもしれない外部接続端子Ｔ１およびＴ２
に接続されている。抵抗器Ｒが接続回路にあり、一般的
に非常に低いかつ決定されない値を有する場合もある。
で表わされており、保護されるべき回路が１の参照符号
を付されており、保護されるべき入力、Ｅ１およびＥ２
を含む。ツェナーダイオードＺ１は、入力Ｅ１およびＥ
２の間に配置されている。入力Ｅ１およびＥ２は、過電
圧が発生するかもしれない外部接続端子Ｔ１およびＴ２
に接続されている。抵抗器Ｒが接続回路にあり、一般的
に非常に低いかつ決定されない値を有する場合もある。
【０００４】過電圧の発生は、非常に小さな値を有する
抵抗器Ｒと直列につながる、電圧源ＶP によってシミュ
レートされ得る。通常認められる標準に従って、この電
圧源ＶP は、５０マイクロ秒後には５００ボルトに降下
する１０００−ボルト過電圧を提供すると考えられ得
る。短絡回路では、この源は５００−Ａ電流を提供し得
る。
抵抗器Ｒと直列につながる、電圧源ＶP によってシミュ
レートされ得る。通常認められる標準に従って、この電
圧源ＶP は、５０マイクロ秒後には５００ボルトに降下
する１０００−ボルト過電圧を提供すると考えられ得
る。短絡回路では、この源は５００−Ａ電流を提供し得
る。
【０００５】ツェナーダイオードのようなクリッピング
構成要素の、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の曲線が、概略
的に図２で示されている。構成要素の公称のアバランシ
電圧はＶＺ１である。しかし、このアバランシ電圧は一
定にとどまらず、曲線１０に追従せず、曲線１１に従っ
て、ツェナーダイオードを通って流れる電流とともに変
化する。したがって、ツェナーダイオードを介する電圧
は、アバランシ段階の間、ツェナーダイオードの電流Ｉ
の値によって、値ＶＺ１（Ｉ）、たとえばＶ１またはＶ
２をとる。実際、クリッピング構成要素の動的抵抗は無
視し得ず、公称のアバランシ電圧ＶＺ１が５００ボルト
であるクリッピング構成要素にとって、端子にかかる真
の電圧Ｖ２は、たとえば、４０−Ａパルス電流に対して
６００ボルトである。
構成要素の、電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の曲線が、概略
的に図２で示されている。構成要素の公称のアバランシ
電圧はＶＺ１である。しかし、このアバランシ電圧は一
定にとどまらず、曲線１０に追従せず、曲線１１に従っ
て、ツェナーダイオードを通って流れる電流とともに変
化する。したがって、ツェナーダイオードを介する電圧
は、アバランシ段階の間、ツェナーダイオードの電流Ｉ
の値によって、値ＶＺ１（Ｉ）、たとえばＶ１またはＶ
２をとる。実際、クリッピング構成要素の動的抵抗は無
視し得ず、公称のアバランシ電圧ＶＺ１が５００ボルト
であるクリッピング構成要素にとって、端子にかかる真
の電圧Ｖ２は、たとえば、４０−Ａパルス電流に対して
６００ボルトである。
【０００６】公称アバランシ電圧が回路１がそれに対し
て保護されるべき最大電圧値よりも実質的に低いクリッ
ピング構成要素を、回路を保護するためのこの装置は選
択する必要がある。過電圧の間ツェナーダイオードを流
れる電流ＩPPが正確に知られているときだけ、この値は
決定され得る。この電流ＩPPは次のとおりである。
て保護されるべき最大電圧値よりも実質的に低いクリッ
ピング構成要素を、回路を保護するためのこの装置は選
択する必要がある。過電圧の間ツェナーダイオードを流
れる電流ＩPPが正確に知られているときだけ、この値は
決定され得る。この電流ＩPPは次のとおりである。
【０００７】ＩPP＝［ＶP −ＶＺＩ（１）］／（ｒ＋
Ｒ） さらに、クリッピング構成要素で放散されるピーク電力
は、このクリッピング構成要素を介する電圧ＶＺ１
（Ｉ）と電流ＩPPとの積に等しい。ツェナーダイオード
のサイズ、したがってそのコストは、このクリッピング
電力および過電圧の持続時間に依存する。
Ｒ） さらに、クリッピング構成要素で放散されるピーク電力
は、このクリッピング構成要素を介する電圧ＶＺ１
（Ｉ）と電流ＩPPとの積に等しい。ツェナーダイオード
のサイズ、したがってそのコストは、このクリッピング
電力および過電圧の持続時間に依存する。
【０００８】このように、実際、所与の回路のＲの値が
一般的に決定されないということを考慮すると、保護ツ
ェナーダイオードが過電圧によって破壊されないことを
確実にし、効果的に回路１を保護するためには、それら
は大きめに作られなければならない。回路がそれに対し
て保護されるべき電圧よりも公称電圧が実質的に低い、
ツェナーダイオードを使用し、ツェナーダイオードを通
る電流の流れによって引き起こされるクリッピングの値
の増加を考慮することもまた必要である。
一般的に決定されないということを考慮すると、保護ツ
ェナーダイオードが過電圧によって破壊されないことを
確実にし、効果的に回路１を保護するためには、それら
は大きめに作られなければならない。回路がそれに対し
て保護されるべき電圧よりも公称電圧が実質的に低い、
ツェナーダイオードを使用し、ツェナーダイオードを通
る電流の流れによって引き起こされるクリッピングの値
の増加を考慮することもまた必要である。
【０００９】上の説明は、ツェナーダイオードのような
クリッピング構成要素に関してなされてきた。同じ現象
が他のクリッピング要素、たとえば酸化亜鉛からなるバ
リスタに起こるかもしれないということ、また上の説明
は双方向性クリッピング構成要素にも当てはまるという
ことは当業者に明らかであろう。
クリッピング構成要素に関してなされてきた。同じ現象
が他のクリッピング要素、たとえば酸化亜鉛からなるバ
リスタに起こるかもしれないということ、また上の説明
は双方向性クリッピング構成要素にも当てはまるという
ことは当業者に明らかであろう。
【００１０】
【発明の概要】この発明の目的は、過電圧しきい値が、
選択されたクリッピング構成要素の特性の関数として明
らかに定義される、過電圧に対する保護回路を提供する
ことである。
選択されたクリッピング構成要素の特性の関数として明
らかに定義される、過電圧に対する保護回路を提供する
ことである。
【００１１】発明の別の目的は、過電圧が発生する間、
ピーク電流を制限し、それによってクリッピング構成要
素のサイズおよびコストを削減することを可能にするよ
うな回路を提供することである。
ピーク電流を制限し、それによってクリッピング構成要
素のサイズおよびコストを削減することを可能にするよ
うな回路を提供することである。
【００１２】これらの目的を達成するために、この発明
は、過電圧保護回路であって前記回路の２つの入力の間
に配置される電圧クリッピング構成要素によって形成さ
れ、さらに、入力のうちの１つとこの入力に接続するた
めの端子との間に接続される電流制限装置を含む、過電
圧保護回路を提供することである。
は、過電圧保護回路であって前記回路の２つの入力の間
に配置される電圧クリッピング構成要素によって形成さ
れ、さらに、入力のうちの１つとこの入力に接続するた
めの端子との間に接続される電流制限装置を含む、過電
圧保護回路を提供することである。
【００１３】この発明の実施例に従えば、電流制限装置
は、過電圧の最大値とクリッピング構成要素のクリッピ
ング電圧との間の差よりも高い電圧に、抗することが可
能である。
は、過電圧の最大値とクリッピング構成要素のクリッピ
ング電圧との間の差よりも高い電圧に、抗することが可
能である。
【００１４】発明の実施例に従えば、電流制限装置は、
そのゲートとそのソースと互いに接続される、ＭＯＳト
ランジスタであり、そのソースとそのドレインとの間で
使用される。
そのゲートとそのソースと互いに接続される、ＭＯＳト
ランジスタであり、そのソースとそのドレインとの間で
使用される。
【００１５】この発明の、前述のおよび他の目的、特
徴、局面、および利点は、添付図面に関連づけられると
き、次のこの発明の詳しい説明から明らかになるだろ
う。
徴、局面、および利点は、添付図面に関連づけられると
き、次のこの発明の詳しい説明から明らかになるだろ
う。
【００１６】
【詳しい説明】図３で示されているように、クリッピン
グ構成要素Ｚ１と同じように配置されているクリッピン
グ構成要素Ｚ２、および保護されるべき回路の入力Ｅ１
とこの回路の外部接続端子Ｔ１との間に接続される電流
制限装置ＣＬＤの組合せによって、この発明は図１のク
リッピング構成要素Ｚ１にとって代わる。
グ構成要素Ｚ１と同じように配置されているクリッピン
グ構成要素Ｚ２、および保護されるべき回路の入力Ｅ１
とこの回路の外部接続端子Ｔ１との間に接続される電流
制限装置ＣＬＤの組合せによって、この発明は図１のク
リッピング構成要素Ｚ１にとって代わる。
【００１７】電流制限装置の電圧−電流特性は、図４で
示されている。電流制限装置は電流を値ＩO に制限し、
回路１の公称動作電流Ｉn では、非常に低い電圧降下Ｖ
n を有する。そのような構成要素は、たとえば、そのソ
ースおよびそのゲートが相互接続される空乏ＭＯＳまた
はＩＧＢＴトランジスタによって形成されることがで
き、この構成要素は、そのドレイン端子およびソース端
子の間に使用される。そのような構成要素は、１９９３
年５月１０日に出願されたＦＲＡ−９３／０５，８８６
で説明されている。さらに、図４で表わされているよう
に、そのような構成要素は、電圧ブレークダウンＶＢの
値を超えてブレークダウンし得る。このブレークダウン
電圧は、保護されるべき回路の最大可能過電圧値Ｖｐか
らクリッピング構成要素Ｚ２のクリッピング電圧ＶＣＬ
を引いた差よりも高くなるように選択されるだろう。
示されている。電流制限装置は電流を値ＩO に制限し、
回路１の公称動作電流Ｉn では、非常に低い電圧降下Ｖ
n を有する。そのような構成要素は、たとえば、そのソ
ースおよびそのゲートが相互接続される空乏ＭＯＳまた
はＩＧＢＴトランジスタによって形成されることがで
き、この構成要素は、そのドレイン端子およびソース端
子の間に使用される。そのような構成要素は、１９９３
年５月１０日に出願されたＦＲＡ−９３／０５，８８６
で説明されている。さらに、図４で表わされているよう
に、そのような構成要素は、電圧ブレークダウンＶＢの
値を超えてブレークダウンし得る。このブレークダウン
電圧は、保護されるべき回路の最大可能過電圧値Ｖｐか
らクリッピング構成要素Ｚ２のクリッピング電圧ＶＣＬ
を引いた差よりも高くなるように選択されるだろう。
【００１８】このような回路で、過電圧の発生の間のク
リッピング構成要素Ｚ２の最大電流はＩO に等しい。結
果として、図５で示されているように、クリッピング構
成要素Ｚ２のクリッピング電圧は、予め定められ得る値
ＶＣＬ（ＩO ）に固定される。したがって、過電圧の間
のクリッピング構成要素Ｚ２における放散されるべきピ
ーク電流は次のとおりである。
リッピング構成要素Ｚ２の最大電流はＩO に等しい。結
果として、図５で示されているように、クリッピング構
成要素Ｚ２のクリッピング電圧は、予め定められ得る値
ＶＣＬ（ＩO ）に固定される。したがって、過電圧の間
のクリッピング構成要素Ｚ２における放散されるべきピ
ーク電流は次のとおりである。
【００１９】 Ｐ（Ｚ２）＝ＶＣＬ（ＩO ）×ＩO （１） 電流制限装置ＣＬＤによって吸収されるべきピーク電流
は次のとおりである。
は次のとおりである。
【００２０】 Ｐ（ＣＬＤ）＝［Ｖp −ＶＣＬ（ＩO ）］ＩO （２） 全電流は次のとおりである。
【００２１】Ｐt ＝Ｖp ×ＩO （３） この発明の利点がさらに理解されるように、保護される
べき回路が整流主電圧が与えられるコンバータであると
いう、具体例がここで与えられる。このコンバータは、
たとえば５００ボルトに耐えかつ１０００ボルトに達す
るかもしれない過電圧に対して保護されなければならな
いということが仮定される。また全抵抗ｒ＋Ｒは約１２
ｏｈｎであるということも仮定される。
べき回路が整流主電圧が与えられるコンバータであると
いう、具体例がここで与えられる。このコンバータは、
たとえば５００ボルトに耐えかつ１０００ボルトに達す
るかもしれない過電圧に対して保護されなければならな
いということが仮定される。また全抵抗ｒ＋Ｒは約１２
ｏｈｎであるということも仮定される。
【００２２】図１の従来の回路を使うと、電流Ｉppは次
のとおりになる。 Ｉpp＝（Ｖp −ＶＣＬ）／（Ｒ＋ｒ）＝（１０００−５
００）／１２ ＝４０Ａ クリッピング構成要素Ｚ１のピーク電流は次のとおりに
なる。
のとおりになる。 Ｉpp＝（Ｖp −ＶＣＬ）／（Ｒ＋ｒ）＝（１０００−５
００）／１２ ＝４０Ａ クリッピング構成要素Ｚ１のピーク電流は次のとおりに
なる。
【００２３】 Ｐ（Ｚ１）＝ＶＣＬ・Ｉpp＝５００×４０＝２０ｋＷ 対照的に、この発明に従って、電流を０．５Ａにクリッ
プする電流制限装置を使用すると、クリッピング装置で
起こる過電圧の間に消費される電力は次のとおりであ
る。
プする電流制限装置を使用すると、クリッピング装置で
起こる過電圧の間に消費される電力は次のとおりであ
る。
【００２４】 Ｐ（Ｚ２）＝ＶＣＬ・ＩO ＝５００×０．５＝２５０Ｗ また電流制限装置のピーク電力は次のとおりである。
【００２５】 Ｐ（ＣＬＤ）＝［Ｖpp−ＶＣＬ（ＩO ）］・ＩO ＝（１０００−５００）０．５＝２５０Ｗ したがって、構成要素Ｚ２および構成要素ＣＬＤで吸収
される全電力は、従来のシステムの構成要素Ｚ１での２
０キロワットの代わりに、５００ワットである。発明に
従って過電圧保護回路を形成する構成要素Ｚ２および構
成要素ＣＬＤで放散される電力の制限およびクリッピン
グ電圧の正確な決定が、こうして達成される。
される全電力は、従来のシステムの構成要素Ｚ１での２
０キロワットの代わりに、５００ワットである。発明に
従って過電圧保護回路を形成する構成要素Ｚ２および構
成要素ＣＬＤで放散される電力の制限およびクリッピン
グ電圧の正確な決定が、こうして達成される。
【００２６】発明の１つの特定の実施例をこのように述
べたが、様々な変更、修正および改良は当業者にはすぐ
思い浮かぶであろう。そのような変更、修正および改良
は、この開示の一部分となるように意図されており、発
明の精神および範囲内であるように意図されている。し
たがって、前の説明は単なる例であって、制限するよう
には意図されていない。
べたが、様々な変更、修正および改良は当業者にはすぐ
思い浮かぶであろう。そのような変更、修正および改良
は、この開示の一部分となるように意図されており、発
明の精神および範囲内であるように意図されている。し
たがって、前の説明は単なる例であって、制限するよう
には意図されていない。
【００２７】発明は、請求項およびそれに均等のものの
中で定義されるものとしてのみ限定される。
中で定義されるものとしてのみ限定される。
【図１】回路を保護するために意図される先行技術のク
リッピング構成要素および関連の摂動源の概略図であ
る。
リッピング構成要素および関連の摂動源の概略図であ
る。
【図２】クリッピング構成要素の電流−電流曲線を示す
図である。
図である。
【図３】発明に従った、保護回路を示す図である。
【図４】この発明で使用される電流制限装置の、電流−
電圧曲線を表わす図である。
電圧曲線を表わす図である。
【図５】発明に従って使用される、電圧クリッピング構
成要素の電流−電圧曲線を表わす図である。
成要素の電流−電圧曲線を表わす図である。
Ｉ 電流 Ｚ２ アバランシダイオード Ｅ１ 入力 Ｅ２ 入力 Ｔ１ 接続端子 Ｔ２ 接続端子 ＣＬＤ 電流制限装置
Claims (3)
- 【請求項１】 過電圧保護回路であって、前記回路の２
つの入力（Ｅ１，Ｅ２）の間に配置されるアバランシダ
イオード（Ｚ２）によって形成され、さらに、入力のう
ちの１つ（Ｅ１）と前記入力への接続端子（Ｔ１）との
間に接続され、定められた値の電流を制限する装置（Ｃ
ＬＤ）を含む、回路。 - 【請求項２】 前記電流制限装置（ＣＬＤ）は、過電圧
の最大電圧（Ｖp ）とアバランシダイオードのクリッピ
ング電圧（ＶＣＬ）との間の差よりも高い電圧に耐え
る、請求項１に記載の保護回路。 - 【請求項３】 電流制限装置（ＣＬＤ）は、そのゲート
およびそのソースが互いに接続される、ＭＯＳトランジ
スタであって、そのソースとそのドレインとの間で使用
される、請求項１に記載の保護回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9309139A FR2708156B1 (fr) | 1993-07-19 | 1993-07-19 | Circuit de protection contre des surtensions à forte énergie à tension d'écretage contrôlée. |
| FR9309139 | 1993-07-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239722A true JPH07239722A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=9449600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6166451A Withdrawn JPH07239722A (ja) | 1993-07-19 | 1994-07-19 | アバランシダイオードによって形成される過電圧保護回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5751531A (ja) |
| EP (1) | EP0635923A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07239722A (ja) |
| FR (1) | FR2708156B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015139364A (ja) * | 2014-01-21 | 2015-07-30 | メルセン フランス エスベー ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | 過電圧に対して回路を保護する保護装置および当該装置を有する電力供給メンバ |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100256609B1 (ko) * | 1997-06-03 | 2000-05-15 | 윤종용 | 하드디스크드라이브에서과전압및서어지보호회로 |
| DE19837820C2 (de) * | 1998-08-20 | 2002-07-18 | Tenovis Gmbh & Co Kg | Vorrichtung zum Schutz einer Spannungsversorgungseinheit vor Überspannungen |
| FR2803143B1 (fr) * | 1999-12-28 | 2002-04-12 | St Microelectronics Sa | Dispositif ecreteur a resistance negative |
| US20020071231A1 (en) * | 2000-12-12 | 2002-06-13 | Chloupek James E | Hard disk drive (HDD) electrical over voltage stress (EOS) systems and methods |
| US6731486B2 (en) | 2001-12-19 | 2004-05-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Output-powered over-voltage protection circuit |
| US6728084B2 (en) | 2002-03-08 | 2004-04-27 | Kevin W. Ziemer | System and method for overvoltage protection of an integrated circuit |
| US7420355B2 (en) * | 2006-07-11 | 2008-09-02 | Artesyn Technologies, Inc. | DC-DC converter with over-voltage protection |
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| US8165475B2 (en) * | 2007-05-24 | 2012-04-24 | Applied Optoelectronics | Systems and methods for reducing clipping in multichannel modulated optical systems |
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| US8891974B2 (en) | 2012-03-30 | 2014-11-18 | Applied Optoelectronics, Inc. | Distortion compensation circuit including tunable phase path |
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| DE58906591D1 (de) * | 1989-06-08 | 1994-02-10 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zum Schutz elektronischer Schaltungen vor Überspannung. |
-
1993
- 1993-07-19 FR FR9309139A patent/FR2708156B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-15 EP EP94410049A patent/EP0635923A1/fr not_active Withdrawn
- 1994-07-19 JP JP6166451A patent/JPH07239722A/ja not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-12-16 US US08/767,522 patent/US5751531A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5751531A (en) | 1998-05-12 |
| FR2708156A1 (fr) | 1995-01-27 |
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