JPS58108922A - 耐短絡性出力段のための駆動回路 - Google Patents

耐短絡性出力段のための駆動回路

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JPS58108922A
JPS58108922A JP57222180A JP22218082A JPS58108922A JP S58108922 A JPS58108922 A JP S58108922A JP 57222180 A JP57222180 A JP 57222180A JP 22218082 A JP22218082 A JP 22218082A JP S58108922 A JPS58108922 A JP S58108922A
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JP57222180A
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クラウス−ユルゲン・クラウゼン
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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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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  • Electronic Switches (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数個の保護配線入出力を有する耐短絡性出
力段のための駆動回路に係り、電子制御技術の分野に属
するものである。
電子制御、調整およびデータ処理設備による電灯、継電
器、接触器、電磁弁の駆動は、堅固で短絡や過負荷に安
定な、汎用の安価な出力段を使用することを必要とする
2進入力信号のための複数個の保護配線入力と、複数個
の保膜配線出:、1刀とを有する汎用集積形耐短絡性電
力スイッチ回路のための回路構成が西独公開特許公報第
2825752号により公知でめる。このスイッチ回路
社業積形出力部によって電灯のほかに様々な種類のトラ
ンジスタ段を駆動することができ、スイッチ回路の一万
の出力で短絡や断線を監視することができ、またすべて
の対地誤電流や電源電圧を指示することができる。この
スイッチ回路は汎用的に使用できるが、出力部が熱に敏
感でおり、特殊な回路目的には必ずしも使用することが
できない。
[インターフェイス回路’rngt7s7および178
7JKlllするトムソンCBF社のカタログにより、
継電器および電灯駆動用スイッチ回路が公知である。こ
の場合、電力トランジスタ(出力段)が−緒に集積され
ている。このユニットは短絡または過負荷の場合に負荷
電流を遮断し、過大な電流がまだ存在するかどうか、を
足期的に検査する。大電流は外部測定抵抗器によって確
認される。このスイッチ回路は極めてコンノ9クトに構
成されており、非常の場合に使用者に大きな邑)・ 効用をもたらすが、しかし特殊な場合には適用が不可能
である。このユニットは当該のデータリストの指示に従
って便用されるから、用途が限られている。また、−緒
に集積場れる出力段によって付加的熱負荷が生じること
が欠点である。このスイッチ回路は多くの場合に使用で
きるが、汎用的に使用することはできず、特殊な目的の
ために拡張することはできない・そこで不発明の目的は
、多くの簡単な用途に対して十分であるが、必!!表ら
ば特殊な場合のために多面的に拡張することができ、適
応性をもつ耐短絡性出力段の駆動回路を提供することで
ある。
本発明による駆動回路によって電力トランジスタを外部
で接続しつるようにして、その代わりに市販の各種の電
力トランジスタを使用可能にすることでおる・ 不発明による駆動回路においては、特殊な目的にも汎用
的に使用される利点かめる。出力段が外部で接続てれる
という単に外見的な欠点によって、スイッチ回路の基本
機能が簡単力1つ安価に構成され、しかも通常の応用範
囲を満足し、様々な配線の可能性が加わり、かつ設計の
範囲が大きいので需要家に極めて好都合な、快適な使用
が可能になる。例えば任意のあらゆる電流の強さに対し
て出力段を駆動することができる。
本発明による駆動回路は集積方式で構成でれているから
、同じ構造の補助回路を規格化されたデュアル・インラ
イン・ケースに別の機能単位として格納することができ
た。このようにして集積スイッチ回路は不発明による回
路構成の二重配備と共通の電源部とから成る。コストの
点で極めて高価な出力部を集積スイッチ回路から取出し
九ことによりて、熱の問題はもはや生ぜず、動作データ
が着しく改善される。
不発明による駆会動回路は出力または低オーム負荷の短
絡の場合に、外部出力段またはスイ。
子回路の破損を防止する。本発明による回路はまた出力
段、の駆動のために入力信号を処理し、出力段の短絡ま
たは過負荷を監視する。過負荷の障害を記憶し、通報す
ることができる。消去人力によって記憶がリセ、トされ
る。消去入力の正の消去信号によって%出力段を再び接
続することができる。何らかの障害の場合に遮断と接続
の条件を補足的に遅らせることができるから、短時間の
過負荷、例えば投入電流サージが遮断を生じさせない。
この過負荷段階のろいだに、不発明による駆動回路では
電流制限が行われる利点かめる。
遮断の後に、負担のかかった部品の回復の九めの休止時
間(熱的回復時間)が通常必要でめる・その場合、遮断
の遅延と休止時間と消去信号の大きさは、外部に接続さ
れる1個のコンデンサによりて足められる。短絡または
過負荷の場合の消去蝶、部品の熱的回復時間が終了した
上で行うことができる。この時間は外部コンデンサの放
電によって実現される。障害警報から再接続に至るすべ
ての時間的条件が、1個の外部コンデンサと3個のシュ
ミットトリガの組合せによって解決される利点が:、、
ある・その他の利点は下記の説明で明らかでめる。
本発明による駆動回路の実施例を、次に図面に基づいて
詳述する。
本発明による駆動回路は、集積方式の堅固な双極駆動ス
イッチ回路(工obust@r bipolarerT
rslberschaltkr*ls −RBT)の機
能単位として構成されている。この集積スイッチ回路の
内部に、上記機能単位が二重に存在する。従ってRBT
は2個の同じ機能単位と1個の共通部分から成る。
簡単にするために、実施例の図面には第2の機能単位を
示唆するに留めた。
本発明による駆動回路は入力IJ、R(IJ上セツト、
In (禁止)およびUseHvを有する。出力をUR
IF e A(J e 8MJおよびAEで示す。負荷
電流の監視のために接続端子S1お上びRef8が使用
される。C1接続端子にコンデンサを接続することがで
きる。電源は接続端子UsおよびOvに接続される。実
際の用途で妨害電位を排除するために入力と出力に接竺
される保饅ダイオードは、図示の便宜上、図面に示さな
い。出力S1およびA(Jには電流測定抵抗器9と、コ
レクタ分岐に負荷として継電器がめる電力トランジスタ
T3とが、記号で示すように接続されている。
入力If 、 RおよびInはそれぞれ比較器1゜2.
3のプラス入力に通じている。比較器1,2゜3のマイ
ナス入力は共に入力端子UICMWに接続される。この
端子を介して外部から送られる限界電圧によって、比較
器のスイッチング閾値が確定される。
信号入力11に比較器1が、入力R(r・−・t=リセ
ット人力ま友は消去人力)に比較器2が、入力In (
Inhlbit =禁止)に比較器3が後置される。そ
の場合、人力Inはすべての信号チャネルの優先的遮断
のために使用される。3つのすべての入力11 、 R
およびInはl(1号に対して能動的に応答する。3個
の比較器1,2.3はシュミットトリガ特性を示す、す
なわちヒステリンスを伴なう固足スイ、チング閾値を有
する。
出力URIFに対する基準電圧の発生のために、円都電
#6が設けられている。出力U!LIFのこの基準電圧
は、例えばツェナーダイオードを介して接続端子Usに
印加される電源電圧から形成され、電線ブリ、ジを介し
て入力IJscstwに送るととができる。
比較器1および3の出力は、阻止入力を有するAND素
子4に通じる。その場合、比較器1がこの駒素子の真入
力に、比較器3が逆入力に接続される。比較器2の出力
は別のAND累子5の一方の逆入力に接続される。C1
接続端子(外部コンデンサ)には3個のシュミットトリ
ガ8MTJ 、 8MT2 、SMTJ +7)入力が
接続される。これらのシュミットトリガはそれぞれ異な
るスイッチング閾値を有する。シュミ、 ) トリ力8
MTJの出力は一方ではシュミットトリガ8MT2のセ
ット入力に(、S′MT2は上限スイッチング閾値がな
く、記憶装置のようにセット入力を介してセットされる
)、−万ではAND素子5の真入力に、−万では剌素子
4の逆入力に通じる。シーミツトトリガがSMTJの出
力はトラフジ22段T2を介して、障害警報出力SMJ
に接続される。
シュミ、トトリガS■ツの出力11n■素子5の逆入力
と結合される。シ、ミ、トトリガ5MT1゛。
SMTj 、 SMTjの入力に更に排流装置IC2が
、またスイッチ謂2を介して電源ICJが接続される。
その場合、スイッチflW2はOR素子1によりて駆動
され、OR素子1の入力は謄の素子6の出力と結合され
る。
AND素子4の出力はスイッチ8W1を駆動する。
スイッチSWJは電源IA、9を負電位に置く。電源の
正側はダーリントン・トランジスタ〒1のペースに接続
される。また電源は一万で負電位に置かれた電源IAj
に、一方で動作電圧U−に置かれた電源IA1に通じて
いる。2つの電源IAIおよびIA2は解析回路8によ
って制御される。解析回路8は正常表場合に受動的でろ
るが、過負荷の場合はIAlおよび1に2に作用し、O
R素子1を1信号で駆動する。
ダーリントン段T1はペースが電源IA1. IjlJ
 。
IA3によって駆動され、占しクタが電力出力A(Jに
通じる。この出力によりて後置の電力トランジスタT3
を駆動することができる。ダーリントン段T1のエミッ
タは出力AIに通じている。
この接続端子AEによりてダーリントン段T1へのエミ
ッタ電圧の供給が行われる(場合によりてはエミッータ
を高位に置く一損失電力の節約)。
短絡または過負荷の場合の電流の増加を解析する九めに
、“′解析回路8が設けられている。この回路は分圧器
RJ 、 Rjによって得た基準電圧R@f8と、負荷
電流回路にある外部電流測置抵抗器(Roeλの、接続
端子81を介して送られる電圧降下とを比較する。従っ
て解析回路の入力は接続端子R@f8およびSlと結合
されている。
解析回路8杖例えば比較器から成る。その入力に適当な
電圧が印加でれると、重要な動作を遂行するのでめる。
一方では素子1のOR条件を満足し、それによって電圧
IC1と閉じたスイッチEIW2を介して、接続端子C
3に接続する外部コンデンサが充電される。これは、例
えば過大な負荷電流が流れる時に行われる。このように
して電源I(Jによって外部コンデンサが充電され、電
力出力Aclが遅延時間の後に速断される。排流装置I
C2li循環的再接続テストのもとて熱的回復時間また
は休止時間を定める・解析回路8はそのほか更に電源I
AI及びIA、?を介してダーリントン・トランジスタ
T1のペース電流に作用し、トランジスタT1およびT
3に電流制限の働きをさせる。その場合、IAIの電流
が弱められ、IA、?の電流が強められる。こうしてペ
ースを制御技術的に極めてよく制御することができる。
機能単位と(ての本発明による駆動回路を集積回路に、
好適な形で二重に格納することができた。図面には第2
の同じ駆動回路を示唆するにとどめた。この第2の機能
単位(駆動回路)は入力接続端子U8CHW e比較器
2の出力、比較器3の出力、電源接続端子AIおよび接
続端子R@f8を介して、第1の部分または鎖線で囲ん
だ共通の部分と結合される。URIFは両方の機能単位
に利用可能である。
本発明による駆動回路は次のように動作する。
信号入力■1が出力ACJの駆動の九めに設けられてい
る。入力■1の電圧(l信号としての)が、接続端子U
3C5tWに印加される基準電圧を所足の値だけ超過す
ると、比較器1が応答し、AND素子4の真入力を1電
位にしく条件二人力Inに04[4が送られ、シュミッ
トトリガ8MT1が出力0信号を有する)、膳素子4が
導通し、スイッチSWJを開くから、電源IAIからの
電flLはもはや1kBを介して負電位に向かって導出
されない。
そこでIAlがダーリントン・トランジスタT1を駆動
するから、該ダーリントン・トランジスタは導通になり
、出力Ac1を接続する。ACJを介して外部電力トラ
ンジスタ〒3が駆動されるOダーリントン・トランジス
タT1のエミッタに対する給電は接続熾子AIを介して
行われる。すなわちAEが定電位に置かれる。
本発明による駆動回路は短絡または過負荷の場合に次の
よ、う表挙動を示す、す表わち過大な負荷電流は電流測
定抵抗器9に電圧降下の増加をもたらす。この電圧降下
の増加が電流感知入力S1を介して解析回路8に送られ
、端子R@f8で抵抗R1およびR2から形成された基
準電圧と比較器れる。端子S1の電圧が増加すると、駆
勤口l@ 8 扛IAJに対して減少作用を、IAjに
対して増加作用を働かせるから、トランジスタTノの駆
動の低下によってダーリントン・トランジスタT1およ
び出力トランジスタ〒1に対して特定の電流制限をもた
らす。
接続端子S1の電圧降下が過大でめれば、解析回路8が
OR素子7を介してスイッチ8wxを閉じる。そこで電
源ICJが、接続端子C1に接続されたコンデンサを充
電する。過負荷の場合の不発明駆動回路による、AC7
に接続された出力段のjll#?ti、次のようにして
行われる。すなわちシュミットトリガ8MTJの上限ス
イッチング閾値(例えば3vンよび7.5vの閾値)を
超えると。
外部接続コンデンサからの電圧がシ、ミ、))リガSM
TJを駆動する。そこで1信号が後置のAND素子4に
送られ(AND素子が遮断する)、こ11 のためAND素子4が閉じ喪スイ、チBWIと電源IA
J を介してダーリントン・トランジスタT1または電
力出力ACJを遮断する。こや速断によってスイッチS
W2が素子8および7によって開放される。こうして過
大な負荷電流がもはや流れない。
上限スイッチング閾値(7,5V)に到達すると、シュ
ミットトリガaMTJが同時に1信号をシュミットトリ
ガ8MT!のセット入力に送るから、これも導通する。
そこでトランジスタ〒2が導通するように制御されるか
ら、田刀SMJに障害警報(ブデー、電灯のための)が
発生する。
スイッチ8W2の開放によりて、 CJのコンデンサの
充電が阻止される。その代わりにコンデンサが排流装置
ICjによって再び放電される。この放電はゆるやかに
行われなければならない。
なぜなら電力トランジスタT3は電流制限の期間中に高
い損失電力をこうむったため、大きな熱的回復時間゛誉
必要とするからである。コンデンサ宵1圧が3vの値、
すカわち゛シュミットトリがBMTIO量限の閾値”k
達しないならば、信号路がAND素子4を介して再び開
放嘔れる(AND素子4がスイッチsw1を開き、段T
1が再び導通する)、なお過負荷かめれば、その直後に
再度の遮断が行われる。この循環的接続テスト(サイク
ル)は、過負荷が除かれるまで、繰返し反復すれる。接
続テストの九めの条件は、リセ。
ト入力Rが1信号t−有することである(持続的消去)
。この接続テストの際に、8MTjの下限スイッチング
閾値(2,5V)以下に低下しないから、障害警報出力
8MZは絶えず導通状態で娶る。
リセット入力Rが0信号を有するならば、コンデンサ電
圧が3.5vに低下すると共に、シュミ、トトリガ8M
Tjが0償号に切換えられ、AND素子5とOR素子1
を介して、スイッチ8W’を新たに閉鎖させるーすなわ
ちコンデンサの充電。
4vのコンデンサ電圧で充電が再び中断される。
なぜならシュミットトリガsyt’rsが幻Φ素子5を
再び遮断するからでめる。つまりシュミットトリガ8M
T1が出力の過負荷のため一旦!信号に接続され、消去
入力RがO信号を有するならば、8MT3のスイッチン
グ#[が、コンデ/す電圧を常に3.5vないし4vの
あいだで変動させ、5MIr1の下限スイ、チングl!
1厘以下に低下させないのでめる。このようにして再接
続を再び行うことはできず、障害が引続き記憶される。
係員が干渉して、消去人力RKI信号を送ると、比較器
2と幻Φ素子5を介して0信号がOR素子7に送られる
。こうしてスイッチ8w2が開放され、C1のコンデン
サは排流装置IC2を介して放電することができる。シ
ュミットトリガBMTIの下限スイッチング閾値(3v
)に達しない時は、AND素子4、スイy + BWI
 、ダーリントン・トランジスタT1を介して電力出力
ACJが再び接続される。
障害が記憶された場合にコンデンサ電圧を3.5ないし
4vに保持することは、入力Rによる消去の際に消去の
遅れが生じ、これが3.5ないし4vかう3Vへのコン
デンサの放電時間に相当し、従って7.5vから3vへ
の放電時間に相当する休止期間または回復時間より遥か
に短いという利点がめる・ 実際の用途のために、例えば5秒の回復時間が必要にな
る場合があるかもしれない。しかしこのように長い消去
の遅れは妥当で表いようでめる、なぜなら消去に対して
即座に対応しよりと考える係員を、状況によってはいら
立たせるからである。
接続端子C1に接続されたコンデンサは唯一の構成要素
として、5種類の異なる遅延時間を可能にする。これら
の遅延時間はスイッチ回路に基づき相互に一足の関係に
るる。すなわち1、 短絡または過負荷の発生の際の出
力段の遮断の遅延。この遅延の持続時間は、スイッチS
W2が閉じた時に、電源IC1による(差引:IC2を
流れる電流)例えばOvないし7.5vのコンデンサ電
圧像のろいだのコンデンサ充電時間に相当する(SMT
Jが担当)。
2、 外部電力トランジスタT3の回復時間。回復時間
は短絡または過負荷により遮断を行った後の待機時間で
ある。この時間中は決して再接続を行うことができない
し、哲ってはならない。回、ζ・ − 復時間の持続時間は排流装置IC2による、C1のコン
デンサの例えば7.5vないし3vのコンデンサ電圧値
のあいだの放電時間に相当する(8kITlが担当)。
持続的過負荷と同時に持続的消去(入力R=1信号)の
場合は、回復時間は再接続テストのあいだの休止時間に
相当する。
3、持続的消去または手動消去と未解消の過負荷の場合
の再接続テストの・譬ルス持続時間。
このノヤルス持続時間はスイッチ請2を閉じて電源IC
I Kよる(差引: IC!電流)例えば3vないし7
.5vのコンデンサ電圧値のあいだのコンデンサ充電時
間に相当する( 8MT1が担当)。
4、手動消去の場合の消去信号の応答の遅れ。
これは入力RのO−1過渡から電力出力ACJの再接続
までの時間間隔である。持続時間は排流装置I(JKよ
る、例えば3.5vないし4vと3vのコンデンサ電圧
値のあいだの、C1のコンデンサの放電時間に相当する
。消去は、コンデンサで3.5vないし4vのあいだで
変動する電圧に同期して行われる−でないから、コンデ
ンサの放電は3.5vな・いし4vの任意のコンデンサ
電圧値で始まる。シ、ンットトリガ8MT1が信号路を
再び開放する時、すなわち例えば3vに到達した時に、
応答の遅れは完了している(BMTI 、 8MT3が
担当)。
5、 電力出力ACJが支障&<(を尾よく)再接続さ
れた後の出力8MT Jの障害警報の遮断の遅れ。過負
荷が解消した後、持続的または手動的消去により電力出
力の再接続を行うことができたならば、出刃SMJが続
いて直ちに再び遮断状態に移行する(障害警報が消滅す
る)。遅延の持続時間は、例えば3Vないし2.5vの
コンデンサ電圧1のろいだの、排流装置IC2によるコ
ンデンサ放電時間に相当する(8MT1と8MT2が担
当)1この遅延時間は、出力kc1に誘導性過負荷がお
る場合に特に効果的である。例えば再接続テストの時に
誘導性負荷が表お存在するならば、接続の後にインダク
タンスによりて、電流がゼロから上昇し、遂には過大に
なり、過負荷を力す。ところがその間に障害がなかった
かのように見えるのでおる。通常はここで障害警報が発
せられた後、原状に復する訳でらる。遅延によりてこれ
が防止される。なぜなら誘導性負荷のもとての電流上昇
の時間がカバーされるからである。かくして仁の場合も
不断の障害警報が存在するのでめる。
5yrrxと出力8MJのあいだに配設されたトランジ
スタT2は[オープン・コレクタ出力]を有し、その場
合トランジスタは障害の場合に導通になる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による駆動回路の回路図を示す。 1.2.3・・・比較器、4,5・・・鉤素子、1・・
・OR素子、8・・・解析回路、11・・・信号人力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基準電圧(Uscuw)を基準とする第1の比較器(わ
    が信号入力(11)に後置され、一方では後置の第1の
    昨素子(4)を駆動し、咳AND素子が正の比較器出力
    電圧で導通し%また導通する駒素子(4)は予め負電位
    に置かれたスイッチ(vIll)を開き、このスイッチ
    (8W1)に接続され丸亀源(IAJ)がそれによって
    もはや負電位になく、動作電圧(Us )に接続された
    第1の制御可能な電源(IAI)が後置の駆動段(T1
    )の給電を担当し、また2つの電源(IAIおよびIA
    J)のあいだにダーリントン段(T1)のペースが接続
    され、この段のコレクタ出力線電力出力(ACJ)に、
    エミッタは電圧供給出力(AI)に接続され、別の制御
    可能な電源(IAj)が、接続された電源(!ムS)と
    並列にダーリントン段(T1)のペースに作用し、また
    電源(IAlおよびIAI)が解析回路(8)によって
    駆動され、該解析回路が一方では電流感知入力(Sl)
    と限界電圧出力(R@f8)の作用を受け、また解析回
    路(1)がOR素子(吟に作用して、入力端子(C〕)
    に接続された外部コンデンサに対して電源(Ice)が
    充電し、あるいは電源(ICりが放電するようにスイッ
    チ装置(8Wt)を介して作用させ、またコンデンサの
    電荷がそれぞれ異なるスイッチング閾値を有する3個の
    シ、ミ、トトリf (SMTj 、 SMTj 。 8Mりに送られ、1lEIDシx#y))すff(8M
    T?)の出力は団素子(4)の入力と第2のにΦ素子(
    6)の一方の入力と第2のシ、t、))リガ(SMTj
    )のセ、ト入力とに接続され、第3のシJLZ ’lト
    トリが(SMTj)の出力は第2のにΦ素子(、S)の
    他方の入力に接続され、第2のシ、 i y ) )リ
    ガ(8M’r、? )の出力はトランジスタ段(T2)
    を介して障害善報出力(8MJ )に接続され、また同
    じく基準電圧(Usehv)を基準とする第2の比較a
     <Z>が消去入力(6)K接続され、この比較器(2
    )の出力が草2のml素子(菊の別の入力と結合され、
    かつ同じく基準電圧(Usehw)を基準とする第3の
    比較器(3)が入力(In)に接続され、峡比較器の出
    力が第1のAND素子(4)の別の大力に通じており、
    第2の駒素子(5)の出力もまたOR素子(7)に作用
    し、それによって外部コンデンサを充電または放電する
    ように制御することを特徴とする、複数個の保護配線入
    出力を有する耐短絡性出力段のための駆動回路。
JP57222180A 1981-12-21 1982-12-20 耐短絡性出力段のための駆動回路 Pending JPS58108922A (ja)

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DE31507034 1981-12-21

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JP57222180A Pending JPS58108922A (ja) 1981-12-21 1982-12-20 耐短絡性出力段のための駆動回路

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