JPH09307361A - 過電圧保護回路 - Google Patents
過電圧保護回路Info
- Publication number
- JPH09307361A JPH09307361A JP8120086A JP12008696A JPH09307361A JP H09307361 A JPH09307361 A JP H09307361A JP 8120086 A JP8120086 A JP 8120086A JP 12008696 A JP12008696 A JP 12008696A JP H09307361 A JPH09307361 A JP H09307361A
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- Japan
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- transistor
- voltage
- overvoltage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷素子を過電圧から保護するための過電圧
保護回路をフィードバック構成とすると、応答速度が遅
く、かつ保護回路の素子(ツェナーダイオード)が破壊
され易い。 【解決手段】 電源2と、この電源により駆動される負
荷6との間に、電源側から順序的に、負荷に印加される
電圧を検出する過電圧検出回路11と、この検出した電
圧が設定電圧よりも大きい場合に電源2と負荷6とを接
続する電源線VDを開放するスイッチ回路12とを接続
する。フィードフォワード方式であるために応答速度が
向上され、負荷へのストレスが緩和され、かつツェナー
ダイオードに過電圧が加わる時間が短縮されてその破壊
が防止される。
保護回路をフィードバック構成とすると、応答速度が遅
く、かつ保護回路の素子(ツェナーダイオード)が破壊
され易い。 【解決手段】 電源2と、この電源により駆動される負
荷6との間に、電源側から順序的に、負荷に印加される
電圧を検出する過電圧検出回路11と、この検出した電
圧が設定電圧よりも大きい場合に電源2と負荷6とを接
続する電源線VDを開放するスイッチ回路12とを接続
する。フィードフォワード方式であるために応答速度が
向上され、負荷へのストレスが緩和され、かつツェナー
ダイオードに過電圧が加わる時間が短縮されてその破壊
が防止される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は過電圧保護回路に関
し、特にマイクロ波FET等耐電圧の低い素子を使用し
ている機器へ流入する過電圧から素子を保護するための
保護回路に関する。
し、特にマイクロ波FET等耐電圧の低い素子を使用し
ている機器へ流入する過電圧から素子を保護するための
保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の過電圧保護回路の一例を
図3に示す。ここで、トランジスタ21が電源22によ
り駆動され、このトランジスタ21を過電圧から保護す
るものとする。前記トランジスタ21のバイアス線VD
と接地線VEとの間にツェナダイオードZD11とダイ
オードD11が直列に接続され、かつその中間点Mと負
電圧−Vの間に抵抗R11が接続されて電圧検出回路2
3が構成されている。ここで、ツェナダイオードZD1
1のツェナ電圧は中間点Mの電圧が0〜−1Vの値とな
るように選定される。また、ダイオードD11の順方向
電圧降下は0.6Vであるとする。また、前記電源22
とトランジスタ21との間のバイアス線VDにはリレー
等のスイッチ回路で構成されるバイアス制御回路24が
接続されており、このバイアス制御回路24はオペアン
プ等で構成される直流増幅器を含む制御信号変換回路2
5により前記中間点Mの電圧に基づいて制御される。
図3に示す。ここで、トランジスタ21が電源22によ
り駆動され、このトランジスタ21を過電圧から保護す
るものとする。前記トランジスタ21のバイアス線VD
と接地線VEとの間にツェナダイオードZD11とダイ
オードD11が直列に接続され、かつその中間点Mと負
電圧−Vの間に抵抗R11が接続されて電圧検出回路2
3が構成されている。ここで、ツェナダイオードZD1
1のツェナ電圧は中間点Mの電圧が0〜−1Vの値とな
るように選定される。また、ダイオードD11の順方向
電圧降下は0.6Vであるとする。また、前記電源22
とトランジスタ21との間のバイアス線VDにはリレー
等のスイッチ回路で構成されるバイアス制御回路24が
接続されており、このバイアス制御回路24はオペアン
プ等で構成される直流増幅器を含む制御信号変換回路2
5により前記中間点Mの電圧に基づいて制御される。
【0003】この構成においては、トランジスタ21の
バイアスに過電圧が印加され、中間点Mの電圧が0.6
V以上になると、ダイオードD11に電流が流れて中間
点Mの電圧は0.6Vに保たれる。その結果、トランジ
スタ21のバイアス電圧は、(ツェナ電圧+0.6)V
に保たれ、トランジスタ21は過電圧から保護される。
一方、前記過電圧の印加により、前記中間点Mの電圧が
瞬時的に0.6Vを越えると、この電圧は制御信号変換
回路25で電圧信号に変換され、この制御信号変換回路
25から出力された信号はバイアス制御回路24へ伝達
され、バイアス制御回路24を制御してバイアス線VD
をオフ状態とし、トランジスタ21を電源22から切り
離すように動作する。
バイアスに過電圧が印加され、中間点Mの電圧が0.6
V以上になると、ダイオードD11に電流が流れて中間
点Mの電圧は0.6Vに保たれる。その結果、トランジ
スタ21のバイアス電圧は、(ツェナ電圧+0.6)V
に保たれ、トランジスタ21は過電圧から保護される。
一方、前記過電圧の印加により、前記中間点Mの電圧が
瞬時的に0.6Vを越えると、この電圧は制御信号変換
回路25で電圧信号に変換され、この制御信号変換回路
25から出力された信号はバイアス制御回路24へ伝達
され、バイアス制御回路24を制御してバイアス線VD
をオフ状態とし、トランジスタ21を電源22から切り
離すように動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の過電
圧保護回路においては、次のような問題が生じている。
第1の問題点は、応答速度が遅く、過電圧入力に対して
応答するまでの間に過電圧がトランジスタ21に印加さ
れてしまう。その理由は、オペアンプ等で構成される制
御信号変換回路25の直流増幅器の応答が遅いためであ
る。この場合、応答を速くすると制御信号変換回路2
5、バイアス制御回路24、電圧検出回路23で構成さ
れるフィードバックループが発振してしまい、安定な動
作が得られるなくなる。第2の問題点は、大きな過電圧
が入力された時にツェナダイオードZD11が破壊さ
れ、保護機能が働かないことがある。その理由は、バイ
アス制御回路24が応答するまでの間、ツェナダイオー
ドZD11には過電圧が印加され、そのエネルギでツェ
ナダイオードが破損してしまうためである。
圧保護回路においては、次のような問題が生じている。
第1の問題点は、応答速度が遅く、過電圧入力に対して
応答するまでの間に過電圧がトランジスタ21に印加さ
れてしまう。その理由は、オペアンプ等で構成される制
御信号変換回路25の直流増幅器の応答が遅いためであ
る。この場合、応答を速くすると制御信号変換回路2
5、バイアス制御回路24、電圧検出回路23で構成さ
れるフィードバックループが発振してしまい、安定な動
作が得られるなくなる。第2の問題点は、大きな過電圧
が入力された時にツェナダイオードZD11が破壊さ
れ、保護機能が働かないことがある。その理由は、バイ
アス制御回路24が応答するまでの間、ツェナダイオー
ドZD11には過電圧が印加され、そのエネルギでツェ
ナダイオードが破損してしまうためである。
【0005】本発明の目的は、過電圧に対する応答速度
を向上させ、かつ回路構成部品の破損を防止した過電圧
保護回路を提供することにある。
を向上させ、かつ回路構成部品の破損を防止した過電圧
保護回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の過電圧保護回路
は、電源と、この電源により駆動される負荷との間に、
電源側から順序的に、負荷に印加される電圧を検出する
過電圧検出回路と、この検出した電圧が設定電圧よりも
大きい場合に前記電源と負荷とを接続する電源線を開放
するスイッチ回路とを介挿接続したことを特徴とする。
ここで、過電圧検出回路は、ツェナーダイオードと抵抗
とを電源線と接地線との間に直列接続し、これらで分圧
された電圧を検出する構成とされる。また、スイッチ回
路は、過電圧検出回路で検出された電圧が設定電圧より
も大きいときに状態が変化される制御トランジスタと、
この制御トランジスタの状態変化に応じてオン,オフ動
作されるスイッチトランジスタとで構成される。
は、電源と、この電源により駆動される負荷との間に、
電源側から順序的に、負荷に印加される電圧を検出する
過電圧検出回路と、この検出した電圧が設定電圧よりも
大きい場合に前記電源と負荷とを接続する電源線を開放
するスイッチ回路とを介挿接続したことを特徴とする。
ここで、過電圧検出回路は、ツェナーダイオードと抵抗
とを電源線と接地線との間に直列接続し、これらで分圧
された電圧を検出する構成とされる。また、スイッチ回
路は、過電圧検出回路で検出された電圧が設定電圧より
も大きいときに状態が変化される制御トランジスタと、
この制御トランジスタの状態変化に応じてオン,オフ動
作されるスイッチトランジスタとで構成される。
【0007】また、スイッチトランジスタは、コレクタ
・エミッタを電源線に直列接続し、ベースは抵抗を介し
て接地線に接続されたバイポーラトランジスタで構成さ
れ、制御トランジスタはコレクタ・エミッタを電源線と
スイッチトランジスタのベースとの間に接続し、ベース
に過電圧検出回路の出力電圧が入力されるバイポーラト
ランジスタで構成されることが好ましい。あるいは、ス
イッチトランジスタは、ソース・ドレインを電源線に直
列接続し、ゲートは抵抗を介して接地線に接続された電
界効果トランジスタで構成され、制御トランジスタはコ
レクタ・エミッタを電源線とスイッチトランジスタのベ
ースとの間に接続し、ベースに過電圧検出回路の出力電
圧が入力されるバイポーラトランジスタで構成されるこ
とが好ましい。さらに、スイッチ回路の出力側の電源線
と接地線との間にツェナーダイオードが接続されること
が好ましい。
・エミッタを電源線に直列接続し、ベースは抵抗を介し
て接地線に接続されたバイポーラトランジスタで構成さ
れ、制御トランジスタはコレクタ・エミッタを電源線と
スイッチトランジスタのベースとの間に接続し、ベース
に過電圧検出回路の出力電圧が入力されるバイポーラト
ランジスタで構成されることが好ましい。あるいは、ス
イッチトランジスタは、ソース・ドレインを電源線に直
列接続し、ゲートは抵抗を介して接地線に接続された電
界効果トランジスタで構成され、制御トランジスタはコ
レクタ・エミッタを電源線とスイッチトランジスタのベ
ースとの間に接続し、ベースに過電圧検出回路の出力電
圧が入力されるバイポーラトランジスタで構成されるこ
とが好ましい。さらに、スイッチ回路の出力側の電源線
と接地線との間にツェナーダイオードが接続されること
が好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態の
回路図である。ここでは屋内電源2から電源ラインとし
てのケーブル3を通して屋外装置1に電源が供給され、
この屋外装置1に過電圧保護回路が設けられている。す
なわち、屋内電源2のアース4と屋外装置1のアース5
の間には、アース電位の差からサージ電圧が生じるた
め、屋外装置1の通常供給電圧+10数Vに対して、+
50V程度の電圧が観測されることがある。この時屋外
装置1に設けられているマイクロ波用FET6は通常定
電圧回路7によって出力電圧一定に保たれているが、こ
の定電圧回路7は一般に+35V程度の耐圧であるた
め、+50V程度の電圧が印加されると破損する。その
ために過電圧保護回路が設けられる。
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態の
回路図である。ここでは屋内電源2から電源ラインとし
てのケーブル3を通して屋外装置1に電源が供給され、
この屋外装置1に過電圧保護回路が設けられている。す
なわち、屋内電源2のアース4と屋外装置1のアース5
の間には、アース電位の差からサージ電圧が生じるた
め、屋外装置1の通常供給電圧+10数Vに対して、+
50V程度の電圧が観測されることがある。この時屋外
装置1に設けられているマイクロ波用FET6は通常定
電圧回路7によって出力電圧一定に保たれているが、こ
の定電圧回路7は一般に+35V程度の耐圧であるた
め、+50V程度の電圧が印加されると破損する。その
ために過電圧保護回路が設けられる。
【0009】前記過電圧保護回路10は、過電圧検出回
路11とスイッチ回路12とで構成される。過電圧検出
回路11は、電源ラインVDとアースラインVEとの間
に接続される逆流防止ダイオードD1と、同様に両ライ
ン間に接続された抵抗R1,R2とツェナーダイオード
ZD1とで構成される。この抵抗R1,R2とツェナー
ダイオードZD1は、電源ラインVDに予め設定した過
電圧が印加されたときに、抵抗R1.R2の接続点Xの
電位がスイッチ回路12の後述する制御トランジスタT
R1をオン動作させる電圧となるようにそれぞれの値が
設定されている。
路11とスイッチ回路12とで構成される。過電圧検出
回路11は、電源ラインVDとアースラインVEとの間
に接続される逆流防止ダイオードD1と、同様に両ライ
ン間に接続された抵抗R1,R2とツェナーダイオード
ZD1とで構成される。この抵抗R1,R2とツェナー
ダイオードZD1は、電源ラインVDに予め設定した過
電圧が印加されたときに、抵抗R1.R2の接続点Xの
電位がスイッチ回路12の後述する制御トランジスタT
R1をオン動作させる電圧となるようにそれぞれの値が
設定されている。
【0010】スイッチ回路12は、制御トランジスタT
R1とスイッチトランジスタTR2とで構成されてお
り、スイッチトランジスタTR2はコレクタ,エミッタ
が電源ラインVDに直列接続され、ベースが抵抗R3を
介してアースラインVEに接続され、スイッチトランジ
スタのオン,オフにより電源ラインを開閉し得るように
構成される。また、制御トランジスタTR1はベースが
前記抵抗R1,R2の接続点に接続され、エミッタが電
源ラインVDに、コレクタが前記スイッチトランジスタ
TR2のベースに接続される。さらに、スイッチ回路1
2の出力側には電源ラインVDとアースラインVEとの
間に定常電圧を保持するツェナーダイオードZD2が接
続され、さらに出力端には負荷として前記定電圧回路7
およびマイクロ波用FET6が接続されている。
R1とスイッチトランジスタTR2とで構成されてお
り、スイッチトランジスタTR2はコレクタ,エミッタ
が電源ラインVDに直列接続され、ベースが抵抗R3を
介してアースラインVEに接続され、スイッチトランジ
スタのオン,オフにより電源ラインを開閉し得るように
構成される。また、制御トランジスタTR1はベースが
前記抵抗R1,R2の接続点に接続され、エミッタが電
源ラインVDに、コレクタが前記スイッチトランジスタ
TR2のベースに接続される。さらに、スイッチ回路1
2の出力側には電源ラインVDとアースラインVEとの
間に定常電圧を保持するツェナーダイオードZD2が接
続され、さらに出力端には負荷として前記定電圧回路7
およびマイクロ波用FET6が接続されている。
【0011】この過電圧保護回路によれば、屋外装置1
にツェナダイオードZD1のツェナ電圧を越える過電圧
が加わると、過電圧検出回路11のツェナダイオードZ
D1に電流が流れ抵抗R1,R2の接続点の電圧が低下
する。これにより制御トランジスタTR1がオンとな
り、コレクタ電位が上がり、スイッチトランジスタTR
2がオフとなり、出力端からの出力が停止される。以上
の動作は数μsec以内に終了する。この間の過電圧は
ツェナダイオードZD2によって吸収される。一般にツ
ェナダイオード等は一定以上のエネルギを吸収すると破
壊するが、前記動作が非常に短時間で終了するために、
ツェナダイオードZD2は破壊されることはない。また
屋外装置1に負の過電圧が加わった場合はダイオード1
1で吸収する。なお、トランジスタTR1,TR2、ダ
イオードD1の耐電圧を100V以上の高耐圧のデバイ
スを用いることにより、耐電圧性を向上できる。また本
回路は、トランジスタTR2による通常運用時の電圧降
下は1V以下であり、電源効率の意味からも優れてい
る。
にツェナダイオードZD1のツェナ電圧を越える過電圧
が加わると、過電圧検出回路11のツェナダイオードZ
D1に電流が流れ抵抗R1,R2の接続点の電圧が低下
する。これにより制御トランジスタTR1がオンとな
り、コレクタ電位が上がり、スイッチトランジスタTR
2がオフとなり、出力端からの出力が停止される。以上
の動作は数μsec以内に終了する。この間の過電圧は
ツェナダイオードZD2によって吸収される。一般にツ
ェナダイオード等は一定以上のエネルギを吸収すると破
壊するが、前記動作が非常に短時間で終了するために、
ツェナダイオードZD2は破壊されることはない。また
屋外装置1に負の過電圧が加わった場合はダイオード1
1で吸収する。なお、トランジスタTR1,TR2、ダ
イオードD1の耐電圧を100V以上の高耐圧のデバイ
スを用いることにより、耐電圧性を向上できる。また本
回路は、トランジスタTR2による通常運用時の電圧降
下は1V以下であり、電源効率の意味からも優れてい
る。
【0012】図2は本発明による第2の実施形態例の回
路図である。この実施形態ではスイッチトランジスタと
して電界効果トランジスタFET1を使用したものであ
る。なお、同図の回路において、図1と等価な部分には
同一符号を付してある。このように、スイッチトランジ
スタに電界効果トランジスタFET1を利用しても、第
1の実施形態と同様に過電圧の印加時に電源ラインVD
を開放し、負荷トランジスタ6を過電圧から保護するこ
とが可能となる。
路図である。この実施形態ではスイッチトランジスタと
して電界効果トランジスタFET1を使用したものであ
る。なお、同図の回路において、図1と等価な部分には
同一符号を付してある。このように、スイッチトランジ
スタに電界効果トランジスタFET1を利用しても、第
1の実施形態と同様に過電圧の印加時に電源ラインVD
を開放し、負荷トランジスタ6を過電圧から保護するこ
とが可能となる。
【0013】なお、前記各実施形態では制御トランジス
タをバイポーラトランジスタで形成しているが、この制
御トランジスタを電界効果トランジスタで構成すること
も可能である。
タをバイポーラトランジスタで形成しているが、この制
御トランジスタを電界効果トランジスタで構成すること
も可能である。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電源側か
ら負荷側に向けて、過電圧検出回路と、この過電圧検出
回路で検出された過電圧に基づいて電源線を開放するス
イッチ回路を設けたことにより、次のような効果を得る
ことができる。第1の効果は、過電圧に対する遮断まで
の応答速度ガ速く、負荷へのストレスが少なくなる。そ
の理由は、本発明ではフィードバック方式でないため、
過電圧が印加された場合、瞬時に電源と負荷を遮断でき
るからである。第2の効果は、大電流の場合にも効率が
良くなる。その理由は、スイッチ回路のスイッチング用
トランジスタの電圧降下が小さく、コレクタやドレイン
における損失が小さいからである。さらに、第3の効果
は回路が簡単で信頼性が高いことである。
ら負荷側に向けて、過電圧検出回路と、この過電圧検出
回路で検出された過電圧に基づいて電源線を開放するス
イッチ回路を設けたことにより、次のような効果を得る
ことができる。第1の効果は、過電圧に対する遮断まで
の応答速度ガ速く、負荷へのストレスが少なくなる。そ
の理由は、本発明ではフィードバック方式でないため、
過電圧が印加された場合、瞬時に電源と負荷を遮断でき
るからである。第2の効果は、大電流の場合にも効率が
良くなる。その理由は、スイッチ回路のスイッチング用
トランジスタの電圧降下が小さく、コレクタやドレイン
における損失が小さいからである。さらに、第3の効果
は回路が簡単で信頼性が高いことである。
【図1】本発明の第1の実施形態の回路図である。
【図2】本発明の第2の実施形態の回路図である。
【図3】従来の過電圧保護回路の回路図である。
1 屋外装置 2 屋内電源 3 電源ケーブル 4,5 アース 6 マイクロ波用FET 7 定電圧回路 10 過電圧保護回路 11 過電圧検出回路 12 スイッチ回路 TR1 制御トランジスタ TR2 スイッチトランジスタ ZD1,ZD2 ツェナーダイオード D1 ダイオード R1,R2,R3 抵抗 VD 電源ライン VE アースライン
Claims (6)
- 【請求項1】 電源と、この電源により駆動される負荷
との間に、電源側から順序的に、負荷に印加される電圧
を検出する過電圧検出回路と、この検出した電圧が設定
電圧よりも大きい場合に前記電源と負荷とを接続する電
源線を開放するスイッチ回路とを介挿接続したことを特
徴とする過電圧保護回路。 - 【請求項2】 過電圧検出回路は、ツェナーダイオード
と抵抗とを電源線と接地線との間に直列接続し、これら
で分圧された電圧を検出する請求項1の過電圧保護回
路。 - 【請求項3】 スイッチ回路は、過電圧検出回路で検出
された電圧が設定電圧よりも大きいときに状態が変化さ
れる制御トランジスタと、この制御トランジスタの状態
変化に応じてオン,オフ動作されるスイッチトランジス
タとで構成される請求項1または2の過電圧保護回路。 - 【請求項4】 スイッチトランジスタは、コレクタ・エ
ミッタを電源線に直列接続し、ベースは抵抗を介して接
地線に接続されたバイポーラトランジスタで構成され、
制御トランジスタはコレクタ・エミッタを電源線とスイ
ッチトランジスタのベースとの間に接続し、ベースに過
電圧検出回路の出力電圧が入力されるバイポーラトラン
ジスタで構成される請求項3の過電圧保護回路。 - 【請求項5】 スイッチトランジスタは、ソース・ドレ
インを電源線に直列接続し、ゲートは抵抗を介して接地
線に接続された電界効果トランジスタで構成され、制御
トランジスタはコレクタ・エミッタを電源線とスイッチ
トランジスタのベースとの間に接続し、ベースに過電圧
検出回路の出力電圧が入力されるバイポーラトランジス
タで構成される請求項3の過電圧保護回路。 - 【請求項6】 スイッチ回路の出力側の電源線と接地線
との間にツェナーダイオードが接続される請求項1ない
し5のいずれかの過電圧保護回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8120086A JPH09307361A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 過電圧保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8120086A JPH09307361A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 過電圧保護回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09307361A true JPH09307361A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14777569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8120086A Pending JPH09307361A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 過電圧保護回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09307361A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6538866B1 (en) | 1999-05-25 | 2003-03-25 | Hitachi, Ltd. | Circuit for protecting a load from an overvoltage |
US6810345B2 (en) | 2001-04-11 | 2004-10-26 | Hitachi, Ltd. | Gas flow meter |
JP2006340253A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | アナログ入力の過電圧保護回路 |
US7274543B2 (en) | 2002-04-09 | 2007-09-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Over-voltage protection circuit |
JP2008211940A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Kyocera Corp | 過電圧保護回路および無線通信装置 |
JP2014519798A (ja) * | 2011-05-13 | 2014-08-14 | サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド | 無線電力送信システムにおける送信機及び受信機、前記装置らの無線電力送受信方法 |
JP2016039657A (ja) * | 2014-08-05 | 2016-03-22 | 株式会社タムラ製作所 | スイッチング電源装置 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP8120086A patent/JPH09307361A/ja active Pending
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EP1972904A2 (en) | 2001-04-11 | 2008-09-24 | Hitachi Ltd. | Gas flow meter |
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