JPH0832361A

JPH0832361A - 保護装置付き増幅回路

Info

Publication number: JPH0832361A
Application number: JP6161983A
Authority: JP
Inventors: Kimiya Nakamura; 公也中村; Hitoshi Maruyama; 均丸山
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】大きなヒートシンク（放熱板）を用いることな
くパワートランジスタの過熱を防止し、且つ負荷や回路
を破壊するような大電流が流れることを予防する。【構成】プリント基板２１に搭載されたパワートランジ
スタ２２、この一方の出力電極と負荷２４間及び他方の
出力電極と接地間に夫々接続された幅広な銅箔のプリン
ト配線パターンから成る通電伝導路２５及び接地伝導路
２３、分圧抵抗２９、パワートランジスタ２２の制御電
極と制御用電源間の適宜な位置に接続され通電伝導路２
５に対し適宜の距離内に配設されたＰＴＣ型感熱素子２
６からなる。パワートランジスタ２２と通電伝導路２５
とからの両発熱量が一定の量を越えて感熱素子２６の抵
抗値が一定値を越え、パワートランジスタ２２の制御電
極の電圧が閾値以下になってパワートランジスタ２２の
通電が遮断され、周囲の温度が下がると通電が再開され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力用増幅回路の過熱
又は大電流による基板の破壊を防止する保護装置付き増
幅回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電力を用いる回路や装置は供
給される電力に応じて仕事をすると共に内部抵抗による
電力損失に対応して発熱する。このような発熱からくる
過熱によって回路基板が破壊されることを防止するため
に、基板上に感熱素子を配置し、この感熱素子に温度を
検知させ、所定温度以上で基板回路の動作を停止させる
ようにしたものがある。例えば図７(a) はプリント基板
の過熱防止装置（実開平１−１８０８２２）であり、上
に回路図、下に外観図を示している。この装置は、電界
コンデンサ１の発熱により基板２が過熱して回路が破壊
されることを防止するために、サーミスタ３を上記電界
コンデンサ１に密着させて温度検知を行い、このサーミ
スタ３の異状過熱検知信号によりトランジスタ４を通電
させてフォトダイオード５を動作させ、これによって発
熱体である電界コンデンサ１への通電を遮断するように
している。また、同図(b) は感温素子の実装構造（実開
平１−１５９５４４）である。この構造は、金属基板６
上に配設された絶縁層７上に導電パターン８が形成さ
れ、これら導電パターン８に発熱体９及び感温素子１０
が、それぞれの電極９−１、９−２、１０−１、及び１
０−２により、半田を介して接続されており、発熱体９
の発熱を金属基板６を介して感温素子１０が検知できる
ようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の装置
や構造は、いずれも発熱のみに対して回路基板の保護を
行っており、過電流に対しての保護機能はまったく有し
ていない。

【０００４】しかしながら、通常、電力用に用いられる
パワートランジスタ等では、過電流が流れるときはトラ
ンジスタのオン電圧が低く、このため発熱は少なく、し
たがって基板が過熱する恐れはないものの、上記の大電
流によってトラジスタ内の配線が断線したり、トラジス
タ周辺の回路が破壊される恐れが多分にあった。これを
防止するためには、シャント抵抗を用いる方法や、電流
センサで過電流を検出する方法等の技術が実用化されて
いるが、いずれも部品の増加及び回路の複雑化を招き、
製品コストが上昇する一因となっていた。

【０００５】本発明は、上記従来の実情に鑑み、簡単な
構成を用いて過電流からの保護と過熱からの保護とを行
う保護装置付き増幅回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】先ず、請求項１
記載の発明の保護装置付き増幅回路は、トランジスタを
有する増幅回路を前提とし、上記トランジスタの出力電
極と負荷間、接地間、又は電源間に接続され、所定の電
流値に対応して所定の熱量を発するよう適宜の幅を有す
るプリント配線パターンと、該プリント配線パターンに
対し適度の熱量を受け取れるよう適宜の距離内に配設さ
れ、一方の端子を上記トランジスタの制御電極に接続す
るプリント配線パターンの上記トランジスタからの発熱
を適度に受け得る適宜の距離に接続され、他方の端子を
上記トランジスタを制御する制御用電源に接続された感
熱素子とを備えて構成される。

【０００７】上記トランジスタは、例えば請求項２記載
のようにｎチャンネルのＭＯＳ型トランジスタであって
ドレインが負荷に接続しソースが接地し、ゲートとソー
ス間に分圧抵抗を備えて構成される。また、例えば請求
項３記載のように、ｐチャンネルのＭＯＳ型トランジス
タであってドレインが電源に接続しソースが負荷に接続
し、ゲートとソース間に分圧抵抗を備えて構成すること
もできる。また、例えば請求項４記載のように、ｎｐｎ
型バイポーラ・トランジスタであってコレクタが負荷に
接続しエミッタが接地する構成である。また更に、例え
ば請求項５記載にように、ｐｎｐ型バイポーラ・トラン
ジスタであってコレクタが電源に接続しエミッタが負荷
に接続する構成でもよい。

【０００８】そして、上記感熱素子は、例えば請求項６
記載にように、ＰＴＣ型感熱素子であって上記トランジ
スタの発熱と上記プリント配線パターンの発熱とに感熱
し、感熱量が所定の熱量を越えたとき抵抗が大きくなっ
て上記トランジスタへの制御電圧を遮断するように構成
される。

【０００９】次に、請求項７記載の発明の保護装置付き
増幅回路は、第１のトランジスタと該第１のトランジス
タの制御電極に制御電圧を出力するオペアンプとを有す
る増幅回路を前提とし、コレクタを上記第１のトランジ
スタの制御電極に接続されエミッタを接地されてベース
に上記制御電圧を入力される第２のトランジスタと、上
記第１のトランジスタの出力電極と負荷間、接地間、又
は電源間に接続された適宜の幅を有するプリント配線パ
ターンと、該プリント配線パターンに対し適宜の距離内
に配設され、上記オペアンプの出力端子と上記第２のト
ランジスタのベース間、又は上記第２のトランジスタの
ベースと該第２のトランジスタのエミッタ間のいずれか
一方に両端を接続された感熱素子と、他方に両端を接続
された分圧抵抗とを備えて構成される。

【００１０】上記感熱素子は、例えば請求項８記載のよ
うに、ＮＴＣ型感熱素子であって上記オペアンプの出力
端子と上記第２のトランジスタのベース間に接続され、
上記第１のトランジスタの発熱と上記プリント配線パタ
ーンの発熱とに感熱し、感熱量が所定の熱量をこえたと
き抵抗が小さくなって上記第２のトランジスタを導通さ
せることにより上記第１のトランジスタの通電を遮断す
るように構成される。また、例えば請求項９記載のよう
に、ＰＴＣ型感熱素子であって上記第２のトランジスタ
のベースと該第２のトランジスタのエミッタ間に接続さ
れ、上記第１のトランジスタの発熱と上記プリント配線
パターンの発熱とに感熱し、感熱量が所定の熱量をこえ
たとき抵抗が大きくなって上記第２のトランジスタを導
通させることにより上記第１のトランジスタの通電を遮
断するようにも構成できる。

【００１１】更に、請求項１０記載の発明の保護装置付
き増幅回路は、トランジスタと該トランジスタの制御電
極に制御電圧を出力するオペアンプとを有する増幅回路
に適用され、少なくとも２つのｐｎ接合から成り、ドレ
インを上記第１のトランジスタの制御電極に接続されソ
ースを接地されてゲートに上記制御電圧を入力されるサ
イリスタと、上記トランジスタの出力電極と負荷間、接
地間、又は電源間に接続された適宜の幅を有するプリン
ト配線パターンと、該プリント配線パターンに対し適宜
の距離内に配設され、上記オペアンプの出力端子と上記
サイリスタのゲート間、又は上記サイリスタのゲートと
該サイリスタのソース間のいずれか一方に両端を接続さ
れた感熱素子と、他方に両端を接続された分圧抵抗とを
備えて構成される。

【００１２】上記感熱素子は、例えば請求項１１記載の
ように、ＮＴＣ型感熱素子であって上記オペアンプの出
力端子と上記サイリスタのゲート間に接続され、上記ト
ランジスタの発熱と上記プリント配線パターンの発熱と
に感熱し、感熱量が所定の熱量をこえたとき抵抗が小さ
くなって上記サイリスタを導通させることにより上記ト
ランジスタの通電を遮断するように構成される。また、
例えば請求項１２記載のように、ＰＴＣ型感熱素子であ
って上記サイリスタのゲートと該サイリスタのソース間
に接続され、上記トランジスタの発熱と上記プリント配
線パターンの発熱とに感熱し、感熱量が所定の熱量をこ
えたとき抵抗が大きくなって上記サイリスタを導通させ
るように構成してもよい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１(a) は第１の実施例に係わる保護装置付
き増幅回路の構成を示す模式的な斜視図であり、同図
(b) には、その回路図を示している。尚、同図(a),(b)
には同一構成部分には同一の番号を付与して示してあ
る。

【００１４】同図(a) 又は(b) に示すように、保護装置
付き増幅回路２０は、プリント基板２１に搭載されたＭ
ＯＳ型のパワートランジスタ２２と、このパワートラン
ジスタ２２のソースに接続された幅広な銅箔のプリント
配線パターンから成る接地伝導路２３と、一方で上記パ
ワートランジスタ２２のドレインと接続し、他方で負荷
２４に接続するこれも幅広な銅箔のプリント配線パター
ンから成る通電伝導路２５と、該通電伝導路２５に対し
適宜の距離内に配設され、一方の端子を上記パワートラ
ンジスタ２２のゲートに接続され、他方の端子を図外の
制御用電源に接続されたＰＴＣ型の感熱素子２６とを備
えている。そして、さらに、この感熱素子２６とパワー
トランジスタ２２のゲートとを接続する配線パターン２
７に、基板２１裏面の配線パターン２８を介して一端を
接続され、他端を上記接地伝導路２３を介してパワート
ランジスタ２２のソースに接続された分圧抵抗２９を備
えている。そして、上記パワートランジスタ２２には、
放熱板（シートシンク）３０が取り付けられている。

【００１５】尚、同図(b) に破線で示す２つの丸印は通
電伝導路２５の伝導抵抗２５−１による損失（発熱）と
パワートランジスタ２２の内部抵抗による損失（発熱）
とを夫々示しており、また、それらの丸印から感熱素子
２６に向かう破線で示す矢印は、上記発熱による熱が感
熱素子２６に伝達される状態を模式的に示している。す
なわち、感熱素子２６には、パワートランジスタ２２と
通電伝導路２５とから、それらの発熱による熱が伝導し
てくるように構成されている。

【００１６】図２に、上記のようにパワートランジスタ
２２の発熱のみでなく、通電伝導路２５の発熱をも感熱
素子２６に伝導させている理由を説明する。同図の左縦
軸に示すように、パワートランジスタ２２のドレイン電
流Ｉd （単位Ａ）は、ソース／ドレイン間電圧ＶDS（単
位Ｖ）が低いほど（図のＶDS-1）大きく流れ、ソース／
ドレイン間電圧ＶDSが高いほど小さくなる。一方、同図
の右縦軸に示すように、パワートランジスタ２２の損失
（ＭＯＳ損失）は、ソース／ドレイン間電圧ＶDSの最大
と最少の中間（図のＶDS-2）で最も大きくなる。ところ
で、自身の温度と周囲の温度との差であるパワートラン
ジスタ２２の発熱（ＭＯＳ発熱）と、上述のパワートラ
ンジスタ２２の損失（ＭＯＳ損失）及び熱抵抗（ＭＯＳ
熱抵抗）との間には、「ＭＯＳ発熱」＝「ＭＯＳ損失」
×「ＭＯＳ熱抵抗」の関係がある。したがって、上述し
たソース／ドレイン間電圧ＶDSの中間値においてＭＯＳ
損失が最大になるとＭＯＳ発熱も最大になって、パワー
トランジスタ２２を破壊する恐れがでてくる。一方、ソ
ース／ドレイン間電圧ＶDSが低いときは大電流が流れる
ときであり、このような大電流は回路や負荷を破損する
虞がある。

【００１７】本発明は、パワートランジスタ２２の過熱
による破損を防止すると共に、過大電流による回路や負
荷の破損をも防止しようとするものである。即ち、パワ
ートランジスタ２２の過熱の防止は、パワートランジス
タ２２の発熱そのものを検出（感熱）してこの熱に対応
する通電制御を行い、これによってソース／ドレイン間
電圧ＶDSを下げて（又は上げて）ＭＯＳ損失が低くなる
ようにしている。一方、過大電流の通電を防止するため
に、大電流の流れるプリント配線パターン（本例ではド
レイン電流の通電伝導路２５）を適宜な発熱体となる構
成としてこの発熱を検出（感熱）するようにしている。
このように、パワートランジスタ２２の発熱に対する通
電制御に加えてプリント配線パターンの発熱に対応する
通電制御をも行うことにより、パワートランジスタ２２
の過熱を防止し、且つ回路の過大電流の通電を防止して
いるものである。

【００１８】上記プリント配線パターンの通電伝導路２
５の発熱（銅箔発熱）には、「銅箔発熱」＝「銅箔損
失」×「銅箔熱抵抗」の関係がある。また、この銅箔損
失は銅箔の配線パターンが電流によって加熱されること
によるものであり、「銅箔損失」＝「ドレイン電流ＩD
」×「銅箔抵抗」の関係がある。そして、この銅箔抵
抗には、「銅箔抵抗」＝「銅箔電気抵抗率」×「長さ」
÷「厚さ×幅」の関係がある。これらの関係から、通電
伝導路２５の構成及びこの通電伝導路２５からの感熱素
子２６の配設距離等を適宜に設定する。すなわち、予め
予測し得る危険な大電流に対応する発熱量が、感熱素子
２６が感熱して閾抵抗値を超えるような適宜な発熱量に
なるよう通電伝導路２５を構成し、且つこれに対応でき
るよう感熱素子２６を適宜な距離に配設する。また、感
熱素子２６は、上記にように通電伝導路２５から適宜な
距離に配設するとともにパワートランジスタ２２からも
適宜な距離に配置するようにする。

【００１９】この構成において、上記感熱素子２６は、
パワートランジスタ２２の発熱と通電伝導路２５の発熱
とに感熱して抵抗値が変動する。一方、分圧抵抗２９の
抵抗値は一定である。したがって、感熱素子２６の抵抗
値変動に対応して、パワートランジスタ２２のゲートに
接続している配線パターン２７に加わる制御電圧の感熱
素子２６と分圧抵抗２９との分圧が変動し、この分圧の
変動に応じてパワートランジスタ２２の通電量が制御さ
れる。そして、パワートランジスタ２２と通電伝導路２
５とからの両発熱量が一定の量をこえたとき、感熱素子
２６の抵抗値が閾値を超え、パワートランジスタ２２の
ゲートへ入力する制御電圧が閾値以下に低下してパワー
トランジスタ２２の通電を遮断する。

【００２０】図３(a) は、上記感熱素子２６の温度特性
の一例を示している。また、同図(b) は、その温度特性
に基づいて変化する上記感熱素子２６の抵抗値に応じて
制御されるパワートランジスタ２２のゲート／ソース間
電圧の様子を示している。尚、同図(a) の温度特性図
は、縦軸に抵抗値「Ω」を示し横軸に温度「℃」を示し
ており、その縦軸の抵抗値は対数尺度で示している。同
図(a) に示すように、この例における感熱素子２６は、
温度約５０℃までは抵抗値の変化は殆どなく、温度が５
０℃を超えたあたりから急激に上昇する様子を示してい
る。そして、これに対応して、つまりパワートランジス
タ２２と通電伝導路２５とからの両発熱量に対応して、
図(b) に示すように、その発熱による温度が或る一定の
値を超えたとき、パワートランジスタ２２のゲート／ソ
ース間電圧がほぼゼロになる様子を示している。これに
より、ゲート印加電圧がゼロになってパワートランジス
タ２２の通電が遮断される。

【００２１】尚、上述した例では、パワートランジスタ
にｎチャンネルのＭＯＳ型トランジスタを用いている
が、他のタイプのトラジスタを用いてもよい。図４(a)
は、パワートランジスタにｎｐｎ型バイポーラ・トラン
ジスタを用いた場合の例を示している。同図に示すよう
に、ｎｐｎ型バイポーラ・トランジスタ３０のコレクタ
が負荷２４に接続し、エミッタが接地している。他の部
分の構成は上記実施例と同様である。この場合も、上述
したと全く同様に過熱、及び過電流の発生を防止する。

【００２２】また、上記実施例及び変形例ともに、負荷
を電源側に接続しているが、これに限ることなく、同図
(b),(c) の変形例に示すように、負荷を接地側に接続し
てよい。同図(b) はパワートランジスタにｐチャンネル
のＭＯＳ型トランジスタを用いた場合を示している。同
図に示すように、ｐチャンネルのＭＯＳ型トランジスタ
３１のドレインが電源に接続し、そのトランジスタ３１
のソースと接地間に負荷２４が接続している。また、ト
ランジスタ３１のゲートとソース間に分圧抵抗２９が設
けられている。また、同図(c) はパワートランジスタに
ｐｎｐ型バイポーラ・トランジスタを用いて負荷を接地
側に接続した例である。同図に示すように、ｐｎｐ型バ
イポーラ・トランジスタ３２のコレクタが電源に接続
し、エミッタと接地間に負荷に接続している。上記図４
(b),(c) のいずれも他の部分の構成は上述した実施例と
同様であり、上述したと同様に過熱、及び過電流の発生
を防止する。

【００２３】上記第１の実施例（変形例も）では、感熱
素子としてＰＴＣ型感熱素子を用いているが、これに限
ることなく、ＮＴＣ型感熱素子を用いても同様に保護装
置付き増幅回路を作ることができる。これを第２の実施
例として下記に説明する。

【００２４】図５(a) は、第２の実施例に係わる保護装
置付き増幅回路の構成図である。同図に示す構成部分に
は、図１(b) に示した構成と同一の構成部分には図１
(b) の番号と同一の番号を付与して示している。

【００２５】同図に示すように、ＭＯＳ型パワートラン
ジスタ２２は、図１(b) の場合と同様に、ソースを接地
伝導路２３によって接地され、ドレインを通電伝導路２
５によって負荷２４に接続されて、ゲートには制御電圧
を入力される。

【００２６】このゲートへの制御電圧ＶG は、オペアン
プ３５から出力され、抵抗３６を介して入力される。オ
ペアンプ３５の非反転入力端子はパワートランジスタ２
２のドレインに接続され、反転入力端子は基準電圧電源
３７のプラス側に接続されている。そしてパワートラン
ジスタ２２のゲートには、スイッチング用のトランジス
タ３８のコレクタが接続されており、そのトランジスタ
３８のエミッタは接地されている。これにより、パワー
トランジスタ２２のゲートには、上記オペアンプ３５の
出力が、抵抗３６とトランジスタ３８により分圧されて
入力する。

【００２７】また、上記トランジスタ３８のベースと上
記オペアンプ３５の出力端子間には、ＮＴＣ型感熱素子
３９が接続されている。このＮＴＣ型感熱素子３９とト
ランジスタ３８のベースとの接点とトランジスタ３８の
エミッタ間には分圧抵抗２９が接続されている。これに
より、上記トランジスタ３８のベースには、オペアンプ
３５の出力の、ＮＴＣ型感熱素子３９と分圧抵抗２９に
よる分圧ＶB が入力する。この場合も、ＮＴＣ型感熱素
子３９は、パワートランジスタ２２及び接地伝導路２３
又は通電伝導路２５から、適宜な距離に配設される。こ
のＮＴＣ型感熱素子３９は、パワートランジスタ２２の
発熱と通電伝導路２５の発熱とに感熱して抵抗値が変動
する。この場合は、感熱量が多くなるに従って（ＮＴＣ
型感熱素子３９の温度が上がるに伴って）抵抗値が低下
する。

【００２８】図５(b) は、上記構成における保護装置付
き増幅回路の動作状態を示す図である。同図に示す上か
ら４つの状態グラフは、同図(a) のＶD 、ＶO 、ＶB 、
及びＶG で示す各配線接点位置の電圧の変化の状態を示
している。同図(b) （同図(a) も参照）に示すように、
周囲の発熱に感熱してＮＴＣ型感熱素子３９の温度が上
がると同感熱素子の抵抗値が低下し、この抵抗の低下に
対応して、トランジスタ３８のベースに加わる分圧ＶB
（印加電圧）が増大する。

【００２９】この増大する印加電圧ＶB がトランジスタ
３８のベース電圧の閾値を越えるとトランジスタ３８が
オンして同図の矢印Ｂで示すコレクタからエミッタ方向
に通電が開始され、パワートランジスタ２２へ印加され
るゲート電圧ＶG が急激に低下して、パワートランジス
タ２２はオフとなり、ドレイン、ソース間の通電、すな
わち通電伝導路２５及び接地伝導路２３の通電が遮断さ
れる。

【００３０】上記パワートランジスタ２２がオフするこ
とにより、負荷２４とオペアンプ３５との配線接点の電
圧ＶD が負荷駆動電圧Ｖｃｃまで上昇する。このためオ
ペアンプ３５の出力が更に上昇、すなわちトランジスタ
３８のベース印加電圧ＶB が更に増大する。

【００３１】このように、ＮＴＣ型感熱素子３９に加わ
るオペアンプ３５からの出力ＶO には、シャットダウン
（保護装置付き増幅回路によるパワートランジスタ２２
の通電遮断）が働いた（行われた）ときの出力よりも高
い電圧の状態が維持される。したがって、この回路にお
いて、再びパワートランジスタ２２をオンさせて負荷に
電流を流すために、トランジスタ３８をオフさせるに
は、つまり、ＮＴＣ型感熱素子３９と抵抗２９による分
圧ＶB が、上記シャットダウン時よりも高くなったオペ
アンプ３５の出力電圧ＶO に抗してトランジスタ３８の
ベース電圧の閾値以下まで下がるためには、ＮＴＣ型感
熱素子３９の抵抗値がシャットダウンが働いたときより
も大幅に上がる必要がある。そして、このためには、上
記シャットダウンにより発熱を停止して放熱のみを開始
した周囲の温度（パワートランジスタ２２及び通電伝導
路２５の温度）が、シャットダウンが働いたときの温度
よりも充分に低くなり、ＮＴＣ型感熱素子３９への熱伝
達量が充分に低下しなければならない。そうして周囲の
温度がシャットダウン時よりも大きく低下したとき遮断
された通電が再開される状態に復帰する。

【００３２】このように、この保護装置付き増幅回路に
おける再通電は、シャットダウンが働いて周囲の温度が
低下しても直ちに回復するわけではなく、周囲の温度
が、シャットダウンが働いたときの温度よりも大幅に低
下するまでは回復しない。すなわち、この保護装置付き
増幅回路は通電遮断から再通電開始までにヒステリシス
を有している。したがって、シャットダウン時の温度を
中心にして、その上下で遮断と通電が頻繁に繰り返され
るような不都合なことは生じない。

【００３３】上記第２の実施例では、感熱素子にＮＴＣ
型感熱素子を用いているが、第１の実施例と同様なＰＴ
Ｃ型感熱素子を用いていも上記と同様なヒステリシスを
有する保護装置付き増幅回路を構成することができる。

【００３４】図６(a) は、ＰＴＣ型感熱素子を用いて温
度ヒステリシスを有するような保護装置付き増幅回路の
第３の実施例に構成を示す図である。同図(a) に示す構
成部分には、図５(a) に示した構成と同一の構成部分に
は図５(a) の番号と同一の番号を付与して示している。
図６(a) では、図５(a) におけるＮＴＣ型感熱素子３９
及び分圧抵抗２９の位置に、それらと入れ代わって、分
圧抵抗２９−１及びＰＴＣ型感熱素子４０が夫々配設さ
れる。前述の図５(a) のＮＴＣ型感熱素子３９が、温度
上昇に伴って抵抗値が下がり、トランジスタ３８のベー
スとの配線接点上流に配設されていることによりベース
電圧を上昇させたと同様に、この図６(a) のＰＴＣ感熱
素子４０は、感熱による温度上昇により抵抗が上がり、
トランジスタ３８のベースとの配線接点下流に配設され
ていることによりベース電圧を上昇させる。そして、こ
の場合も各配線接点における電圧ＶD 、ＶO 、ＶB 及び
ＶG の値の変化は、図５(a) の構成の場合と同様に、図
５(b) で説明した通りに変化する。

【００３５】上記の第１〜第３の実施例は、いずれも温
度低下により再通電状態に復帰可能な構成、さらに加え
て温度ヒステリシスを有する例について説明したが、通
電遮断後は例え温度が如何に低下しても、駆動電源スイ
ッチを一旦切断してから再投入しない限り通電が再開さ
れない保護装置付き増幅回路とすることもできる。これ
を第４の実施例として説明する。

【００３６】図６(b) は、第４の実施例に係わる保護装
置付き増幅回路の構成図である。同図(b) に示す構成部
分には、同図(a) に示した構成と同一の構成部分には同
図(a) の番号と同一の番号を付与して示している。同図
(b) では、同図(a) におけるトランジスタ３８の位置
に、それと代わって、サイリスタ４１の構成が配設され
る。サイリスタ４１のゲートへの印加電圧ＶG の上昇と
通電開始及びその通電開始によるパワートランジスタ２
２の通電遮断までの経過は、上記第３の実施例の通電遮
断までの経過と同様である。サイリスタ４１は、一旦通
電すると、オペアンプ３５からの出力、つまり駆動電源
Ｖｃｃが切断されるまでは状態が変化しない。すなわ
ち、この保護装置付き増幅回路は、一旦過熱すると、駆
動電源Ｖｃｃを切るまでは、シャットダウン状態を維持
するようになっている。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
温度に対し可逆的特性を持った感熱素子を用い、増幅素
子の発熱とプリント配線パターンの発熱とに対応できる
ように回路を形成しているので、過熱による増幅素子の
破損ばかりでなく過大電流による基板回路の破損をも防
止することができる。また、プリント配線パターンによ
る発熱体の形成と感熱素子の配設位置とを適宜に設定す
ることで保護回路を実現しているので、増幅素子が小型
化し且つ回路全体が簡略化し、したがって、装置全体の
小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は第１の実施例に係わる保護装置付き増幅
回路の構成を示す模式的な斜視図、(b) はその回路構成
図である。

【図２】パワートランジスタの発熱のみでなく通電伝導
路の発熱をも感熱素子に伝導させている理由を説明する
図である。

【図３】(a) は感熱素子の温度特性図、(b) は感熱素子
の温度に応じて制御されるパワートランジスタのゲート
／ソース間電圧の様子を示す図である

【図４】(a),(b),(c) は第１実施例の変形例を示す図で
ある。

【図５】(a) は第２の実施例に係わる保護装置付き増幅
回路の構成図、(b) はその動作状態を示す図である。

【図６】(a) は第３の実施例のＰＴＣ型感熱素子を用い
て温度ヒステリシスを有する保護装置付き増幅回路の構
成を示す図、(b) は第４の実施例に係わる保護装置付き
増幅回路の構成図である。

【図７】(a) は従来のプリント基板の過熱防止装置を説
明する図、(b) は従来の感温素子の実装構造を示す図で
ある。

【符号の説明】

１電界コンデンサ２基板３サーミスタ４トランジスタ５フォトダイオード６金属基板７絶縁層８導電パターン９発熱体９−１、９−２、１０−１、１０−２電極１０感温素子２０保護装置付き増幅回路２１プリント基板２２パワートランジスタ２２−１放熱板（シートシンク）２３接地伝導路２４負荷２５通電伝導路２５−１伝導抵抗２６感熱素子２７、２８配線パターン２９、２９−１分圧抵抗３０ｎｐｎ型バイポーラ・トランジスタ３１ｐチャンネルＭＯＳ型トランジスタ３２ｐｎｐ型バイポーラ・トランジスタ３５オペアンプ３６抵抗３７基準電圧電源３８スイッチング用トランジスタ３９ＮＴＣ型感熱素子４０ＰＴＣ型感熱素子４１サイリスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｋ 17/08 Ｃ 9184−5Ｋ 17/567 Ｈ０５Ｋ 1/18 Ｊ 8718−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トランジスタを有する増幅回路におい
て、前記トランジスタの出力電極と負荷間、接地間、又は電
源間に接続され、所定の電流値に対応して所定の熱量を
発するよう適宜の幅を有するプリント配線パターンと、該プリント配線パターンに対し適度の熱量を受け取れる
よう適宜の距離内に配設され、一方の端子を前記トラン
ジスタの制御電極に接続するプリント配線パターンの前
記トランジスタからの発熱を適度に受け得る適宜の距離
に接続され、他方の端子を前記トランジスタを制御する
制御用電源に接続された感熱素子と、を備えたことを特徴とする保護装置付き増幅回路。
【請求項２】前記トランジスタは、ｎチャンネルのＭ
ＯＳ型トランジスタであり、ドレインが負荷に接続し、
ソースが接地し、ゲートとソース間に分圧抵抗を備える
ことを特徴とする請求項１記載の保護装置付き増幅回
路。
【請求項３】前記トランジスタは、ｐチャンネルのＭ
ＯＳ型トランジスタであり、ドレインが電源に接続し、
ソースが負荷に接続し、ゲートとソース間に分圧抵抗を
備えることを特徴とする請求項１記載の保護装置付き増
幅回路。
【請求項４】前記トランジスタは、ｎｐｎ型バイポー
ラ・トランジスタであり、コレクタが負荷に接続し、エ
ミッタが接地することを特徴とする請求項１記載の保護
装置付き増幅回路。
【請求項５】前記トランジスタは、ｐｎｐ型バイポー
ラ・トランジスタであり、コレクタが電源に接続し、エ
ミッタが負荷に接続することを特徴とする請求項１記載
の保護装置付き増幅回路。
【請求項６】前記感熱素子は、ＰＴＣ（positive tem
perature coefficient) 型感熱素子であり、前記トラン
ジスタの発熱と前記プリント配線パターンの発熱とに感
熱し、感熱量が所定の熱量を越えたとき抵抗が大きくな
って前記トランジスタへの制御電圧を遮断することを特
徴とする請求項１、２、３又は４記載の保護装置付き増
幅回路。
【請求項７】第１のトランジスタと該第１のトランジ
スタの制御電極に制御電圧を出力するオペアンプとを有
する増幅回路において、コレクタを前記第１のトランジスタの制御電極に接続さ
れエミッタを接地されてベースに前記制御電圧を入力さ
れる第２のトランジスタと、前記第１のトランジスタの出力電極と負荷間、接地間、
又は電源間に接続された適宜の幅を有するプリント配線
パターンと、該プリント配線パターンに対し適宜の距離内に配設さ
れ、前記オペアンプの出力端子と前記第２のトランジス
タのベース間、又は前記第２のトランジスタのベースと
該第２のトランジスタのエミッタ間のいずれか一方に両
端を接続された感熱素子と、他方に両端を接続された分圧抵抗と、を備えたことを特徴とする保護装置付き増幅回路。
【請求項８】前記感熱素子は、ＮＴＣ（negative tem
perature coefficient) 型感熱素子であり、前記オペア
ンプの出力端子と前記第２のトランジスタのベース間に
接続され、前記第１のトランジスタの発熱と前記プリン
ト配線パターンの発熱とに感熱し、感熱量が所定の熱量
をこえたとき抵抗が小さくなって前記第２のトランジス
タを導通させることにより前記第１のトランジスタの通
電を遮断することを特徴とする請求項７記載の保護装置
付き増幅回路。
【請求項９】前記感熱素子は、ＰＴＣ型感熱素子であ
り、前記第２のトランジスタのベースと該第２のトラン
ジスタのエミッタ間に接続され、前記第１のトランジス
タの発熱と前記プリント配線パターンの発熱とに感熱
し、感熱量が所定の熱量をこえたとき抵抗が大きくなっ
て前記第２のトランジスタを導通させることにより前記
第１のトランジスタの通電を遮断することを特徴とする
請求項７記載の保護装置付き増幅回路。
【請求項１０】トランジスタと該トランジスタの制御
電極に制御電圧を出力するオペアンプとを有する増幅回
路において、少なくとも２つのｐｎ接合から成り、ドレインを前記第
１のトランジスタの制御電極に接続されソースを接地さ
れてゲートに前記制御電圧を入力されるサイリスタと、前記トランジスタの出力電極と負荷間、接地間、又は電
源間に接続された適宜の幅を有するプリント配線パター
ンと、該プリント配線パターンに対し適宜の距離内に配設さ
れ、前記オペアンプの出力端子と前記サイリスタのゲー
ト間、又は前記サイリスタのゲートと該サイリスタのソ
ース間のいずれか一方に両端を接続された感熱素子と、他方に両端を接続された分圧抵抗と、を備えたことを特徴とする保護装置付き増幅回路。
【請求項１１】前記感熱素子は、ＮＴＣ型感熱素子で
あって前記オペアンプの出力端子と前記サイリスタのゲ
ート間に接続され、前記トランジスタの発熱と前記プリ
ント配線パターンの発熱とに感熱し、感熱量が所定の熱
量をこえたとき抵抗が小さくなって前記サイリスタを導
通させることにより前記トランジスタの通電を遮断する
ことを特徴とする請求項１０記載の保護装置付き増幅回
路。
【請求項１２】前記感熱素子は、ＰＴＣ型感熱素子で
あって前記サイリスタのゲートと該サイリスタのソース
間に接続され、前記トランジスタの発熱と前記プリント
配線パターンの発熱とに感熱し、感熱量が所定の熱量を
こえたとき抵抗が大きくなって前記サイリスタを導通さ
せることにより前記トランジスタの通電を遮断すること
を特徴とする請求項１０記載の保護装置付き増幅回路。