JPS5938762B2 - Ｏｔｌ回路の保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビジョン受像機の垂直偏向回路、テレビジ
ョン受像機およびステレオ、ラジオ受信機等の音声出力
回路等、Ｂ級ＯＴＬ回路で構成された回路の出力端子短
絡時の素子破壊の保護、および上記ＢＭＯＴＬ回路が集
積回路で構成された場合の相互端子間短絡時の素子破壊
の保護および集積回路の異常高温発生による機器の損傷
の保護に関するものである。

従来、用いられてきたテレビ受像機の準コンプリメンタ
リＢ級ＯＴＬ回路で構成された垂直偏向回路を第１図に
示す。

図中１は垂直発振回路で、ａ点に垂直同期信号がトリガ
信号として加わり、ｂ点に垂直発振出力パルスが現われ
る。

２は鋸歯状波発生回路で、ｃ点に現われた鋸歯状波電圧
信号は出力段バイアス安定化回路兼プリアンプ回路であ
るＱ、、Ｑ２、Ｄ、の回路で増巾される。

なお、Ｃｌは入力結合コンデンサ、３はトランジスタＱ
１、Ｑ２に電流を供給する定電流回路、Ｄ２、Ｄ３、Ｒ
１、Ｒ２の回路は出力段のバイアスを決めるバイアス基
準回路である。また、Ｑ３はドライブ段トランジスタ、
“はＮＰＮ出力トランジスタ、Ｑ５、Ｑ６は複合ダーリ
ントン接続された等価ＰＮＰトランジスタで、Ｑ５が信
号の極性を変換するトランジスタ、Ｑ６が出力トランジ
スタである。Ｄ４、Ｄ５はトランジスタＱ４、Ｑ５のベ
ース−エミッタ順方向電圧を補償するダイオードである
。Ｌｉは偏向コイル、Ｃ２は出力結合コンデンサ、Ｒ７
は直線性を改善するために偏向コイルＬ０に流れる電流
を検出して、鋸歯状波発生回路２に負帰還する抵抗、Ｒ
５、Ｒ６は出力点ｇの平均電圧が現われるれ点の電圧を
分割して出力段バイアス安定化回路に直流負帰還信号を
印加する負帰還用抵抗である。第１図の回路動作は一般
によく知られているのでその説明は省略する。（必要あ
らば、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＶＯｌＣＥ−２４１９７８
年１月゛ＡＪｕｍｂＯＩＣｆＯｒＶｅｒｔｉ−ＣａｌＤ
ｅｆｌｅｃｔｌＯｎａｒｌｄＶｉｄｅｅＳｌｇｎａｌＰ
ｒＯｃｅｓｓｌｎｇＣｉｒｃｕｉｔｓｉｎＴＶＲｅｃｅ
ｉｖｅビ参照）さて、ここで問題となるのが出力端子ｇ
がアース、および電源電圧Ｖｃｃ端子に誤つて短絡され
たときである。

まず、出力端子ｇがアースに短絡されたときを考える。
この場合、 トランジスタＱ，のベースであるｅ点の電
圧はアース電位となり、トランジスタＱ１が深く導通し
、トランジスタＱ２は遮断状態になり、したがつてドラ
イブトランジスタＱ３も遮断状態になる。その結果、Ｎ
ＰＮ出力トランジスタ４のエミツタはアース電位に、ベ
ースは抵抗Ｒ３を介して電源電圧Ｖｃｃに接続さへこの
ＮＰＮ出力トランジスタＱ４には大電流が流れ、コレク
タ損失が異常に大きくなり、異常に発熱し、破壊される
。次に出力端子ｇが電源電圧Ｖｃｃに短絡された場合を
考える。

このときｅ点は電源電圧Ｖｃｃが抵抗Ｒ５，Ｒ６で分割
された値（正常動作時の約２倍の電圧）になり、トラン
ジスタＱ，は遮断状態、トランジスタＱ２は深く導通さ
れた状態になる。その結果、 ドライブトランジスタＱ
３も深く導通さへ このトランジスタＱ３のコレクタｆ
点はほぼアース電位となり、等価ＰＮＰトランジスタ回
路Ｑ５，Ｑ６は深い導通状態となり、出力トランジスタ
Ｑ６に大電流が流れてコレクタ損失が異常に大きくなり
、異常に発熱しＱ６が破壊される。上記の様な不都合に
対して、従来は第２図の様な保護回路が用いられてきた
。

第２図は、保護回路を主眼にして書いた回路で、他の回
路は第１図と同様になる。第２図の回路を説明すると、
出力端子ｇがアースに短絡されたとき、出力トランジス
タＱ４に大電流が流れようとするが、エミツタと出力端
子ｇの間に接続された抵抗Ｒ８の端子間に現われる電圧
が保護トランジスタＱ７のベースーエミツタ順方向電圧
より大きくなるとトランジスタＱ７が導通し、ＮＰＮ出
力トランジスタＱ４をカツトオフ方向にバイアスし、Ｉ
ｇ》ＶＢＥ（Ｑ７ン↑８〔ＶＢＥ（Ｑ７）：トランジス
タＱ７のベース・エミツタ順方向電圧〕の短絡電流に抑
え、ＮＰＮ出力トランジスタＱ４に大電流が流れて発熱
し破壊されるのを防ぐ。

一方、出力端子ｇが電源ラインＣｃと短絡された場合も
保護トランジスタＱ８が、出力トランジスタＱ６に大電
流が流れようとするのを抑える働きをするのは上述の場
合と同じである。この様に出力端子がアース、電源電位
Ｃｃと短絡された場合、保護回路Ｒ８，Ｑ７，Ｒ９，Ｑ
８により出力トランジスタが保護されるのではあるが、
この場合次の様な欠点がある。

第１に、抵抗Ｒ８，Ｒ９を挿入することにより、出力段
の動作領域が狭くなり、必要とする出力電力を得るため
に負荷Ｌ１に多くの電流を流す必要がある。

その結果、電源電流も増え（出力電力）／（電源消費電
力）で示される効率が悪くなる。第２に出力端子がアー
ス、電源電位Ｖｃｃに短絡された場合、出力トランジス
タαにはｌ？ＶＢＥ（ロ）／Ｒ，、出力トランジスタα
にはＩ；ＢＯ（Ｑ８）／Ｒ９の電流が流れることになり
、この電流は抵抗Ｒ８，Ｒ９、ＶＢＥの値のバラツキに
より大きく変わり、場合によつては出力トランジスタを
一瞬のうちに破壊してしまう場合がある。特に抵抗Ｒ８
，Ｒ，は出力段の動作領域を出来る限り広くするため、
低抵抗値にする必要があり、集積回路で構成した場合、
抵抗値のバラツキは大きく、また抵抗体とアルミ配線間
の接続点の抵触抵抗のバラツキも入り、全体のバラツキ
は大きくなる。

上記の不都合を無くしたのが本発明の回路構成である。

その基本構成を第３図に示す。垂直偏向回路は第１図の
場合と同じである。プロツク４，５，６，７，ＶＲＥ，
，ＶＲＥ，が本発明の特徴とする保護回路である。以下
詳細に説明する。プロツク４，５はおのおの２端子入力
を持つた電圧比較回路で、一方の入力に加わる基準電圧
ＶＲＥＦ，ＶＲＥＦと、他方の入力１，ｊの電圧とを比
較しておのおの出力端子Ｋ，ｌに信号を発生する。人力
端子１，ｊに加える検出信号に垂直偏向出力信号の平均
電圧を用いている点が本発明の特徴の１つでもある。第
３図の動作原理について説明する。

電圧比較回路４は、一方の入力端子に加わる基準電圧Ｖ
ＲＥＦより、他方の入力端子１に加わる検出信号の電圧
が高くなつたときにその出力端子ｋに出力信号を発生す
る。

一方、電圧比較回路５は、一方の入力端子に加わる基準
電圧ＲＯＦより、他方の入力端子Ｊに加わる検出信号の
電圧が低くなつたときにその出力端子１に出力信号を発
生する。そして電圧比較回路４の基準電圧ＶＲＥＦｌρ
値を電源電圧Ｖ９Ｃ（！：ｈ点に現われる出力信号平均
電圧の値の間の適当な値に設定し、電圧比較回路５の基
準電圧ＶＲＥＦの値をアース電位とｈ点に現われる出力
信号平均電圧の値の間の適当な値に設定しておく。

この様な回路構成にしておくと、出力端子ｇが電源電圧
αのラインと短絡された場合は、電圧比較回路４が動作
し、その出力端子ｋに出力信号が、また出力端子ｇがア
ースと短絡された場合は他方の電圧比較回路５が動作し
、その出力端子１に出力信号が各々現われる。

出力端子Ｋ，Ｉに現われた信号は制御回路６に伝達さ粍
その出力信号によりスイツチ回路７を動作させる。ス
イツチ回路７を構成するスイツチ８，９は同時に動作し
、ドライブトランジスタＱ３のコレクタとアース間、複
合トランジスタ回路の極性変換トランジスタＱ５のコレ
クタとアース間を短絡する。

ドライブトランジスタＱ３のコレクタがアースに短絡さ
れると、一方の出力トランジスタＱ４はカツトオフ状態
になり、一方極性変換トランジスタＱ，のコレクタがア
ースに短絡されると他方の出力トランジスタＱ６はカツ
トオフ状態になる。その結果、出力端子ｇがＶｃｃライ
ンまたはアースに短絡されると電圧比較回路４または５
と制御回路６、スイツチ回路７が動作し、出力トランジ
スタＱ４，Ｑ６をカツトオフ状態にし保護する。さて、
ここで検出信号として偏向出力信号の平均電圧を用いた
ことの特徴について述べる。今、検出信号として偏向出
力端子ｇの出力信号を用いると、ｇ点の信号はほぼアー
ス電位から電源電圧Ｖｃｃの電位の間の電圧信号が現わ
れるため正常時と、出力端とアースおよび電源電位点と
の短絡との差を検出するための基準電位ＶＲＥＦ，ｌＶ
ＲＥＦの値に精度を要することとなり、基準電位ＲＯＦ
ｌ，Ｒ．ＯＦｓの値のバラツキが大きいと誤動作すると
いつた欠点がある。

そのため、出力信号の平均電圧値が現われるｈ点の信号
を用いている。このｈ点の信号はほぼ直流電圧となつて
おり、その値はほぼ電源電圧Ｃｃの１／２になつており
、端子短絡時の値であるＯ（至），Ｖｃｃ（Ｖ）との差
力伏きく、したがつてＲＥＦ，ＶＲＥＦの値に多少のバ
ラツキがあつでも誤動作をする恐れのない値に設定出来
るし、また完全短絡だけでなく、あるインピーダンスを
介して短絡されたり、構成素子の破壊や劣化により回路
動作が異常になり出力トランジスタＱ４，Ｑ６に大電流
が流れ破壊されるのを防ぐことも出来る、といつた利点
を有する。第４図に本発明回路の具体的な実施例を示す
。第３図に該当するプロツクには同じ符号を付している
。図中、トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９、ダイオードＤ
６で構成された回路が電圧比較回路４、トランジスタＱ
ｌＯ，Ｑｌｌ，Ｑｌ２、ダイオードＤ７で構成された回
路が電圧比較回路５、抵抗Ｒ９，ＲｌＯ，Ｒｌｌのバイ
アス回路が基準電圧ＲＥＦｌ，ＲＢＦ２を供給する回路
、トランジスタＱｌ３，Ｑｌ４，Ｑｌ５，Ｑｌ６および
抵抗Ｒｌ２，Ｒｌ３，Ｒｌ４で構成された回路が制御回
路６、トランジスタＱｌ７，Ｑｌ８で構成された回路が
スイツチ回路７である。

第４図の回路動作について説明する。

定常動作時はトランジスタＱ７，Ｑ，Ｏはカツトオフ、
トランジスタＱ８，Ｑ９はオン、トランジスタＱｌｌ，
Ｑｌ２はオン、したがつてトランジスタＱｌ３，Ｑｌ４
，Ｑｌ５，Ｑｌ６はオフ状態であり、トランジスタＱｌ
７，Ｑｌ８もオフとなり、垂直偏向回路は正常に動作し
ている。

さて、垂直偏向回路の出力ｇ点がアースに短絡されたと
きを考える。

電圧比較回路４の動作は定常状態時と変化は無いが、電
圧比較回路５の動作が反転する。すなわち、ｊ点の電圧
がアース電位となるためトランジスタＱｌＯがオン、ト
ランジスタＱｌｌがオフ状態となり、さらにトランジス
タＱｌ２がオフ、 トランジスタＱｌ４がオンとなり、
トランジスタＱｌ５，Ｑ，６もオンとなり、スイツチ回
路７の両トランジスタＱｌ７，Ｑｌ８がオンとなる。そ
の結果、前述した様に出力トランジスタＱ４，Ｑ６はオ
フ状態となり、大電流が流れて破壊されるのを防ぐ。次
に垂直偏向回路の出力ｇ点がＣｃラインに短絡された場
合を考える。

このとき電圧比較回路５の動作は定常状態時と変化は無
いが、電圧比較回路４の動作が反転する。すなわち、ｉ
点の電圧がＶｃｃ電位となり、トランジスタＱ７が不ン
、トランジスタＱ８，Ｑ９がオフとなるためトランジス
タＱｌ３もオン、トランジスタＱｌ６もオンとなり、し
たがつてスイツチ回路７のトランジスタＱｌ７，Ｑｌ８
はオンとなる。その結果、上記と同様、出力トランジス
タＱ４，Ｑ６に大電流が流れて破壊されるのを防ぐ。こ
の様に本発明の回路は、出力段の動作領域を全く狭くす
ること無しに、かつ第２図の様に異常電流を全く流すこ
となく、出力トランジスタを保護することが出来るもの
である。

なお、上述した回路は垂直偏回路について述べたが、同
じ様に準コンプリメンタリ０ＴＬ出力回路構成をもつ音
声出力回路にも適用出来ることは明白である。

このとき負荷Ｌ１はスピーカとなる。また検出信号取り
出し点として出力端子に直結された負荷と出力結合コン
デンサの接続点を用いているため、直流成分の検出のた
めにあらためてコンデンサ、その他フイルタ回路を用い
る必要がなく経済的である。また、電圧比較回路、制御
回路の出力により出力回路の駆動段を制御しているため
小電力制御ができ集積回路化に適するものである。さら
に出力回路の出力トランジスタはダーリントン接続され
ていても同様の効果は得られることは明白である。また
、第４図に明示したトランジスタの極性を逆にしてＮＰ
ＮトランジスタとＰＮＰトランジスタを入れ換えても同
様の効果が得られることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】 第１図は垂直偏向回路の従来例を示す図、第２図は出力
段保護回路の従来例を示す図、第３図は本発明の一実施
例における０ＴＬ回路の保護回路のプロツク図、第４図
は本発明回路の具体例を示す図である。 Ｑ３・・・・・・ドライブトランジスタ、Ｑ４，Ｑ６・
・・・・・出力トランジスタ、Ｑ５・・・・・・極性変
換トランジスタ、４，５・・・・・・電圧比較回路、６
・・・・・・制御回路、７・・・・・・スイツチ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出力端子に直結された負荷とこの負荷に直列に接続
   された出力結合コンデンサとを有するＯＴＬ出力回路を
   備え、一方の入力端子が前記負荷と出力結合コンデンサ
   の接続点に接続され、他方の入力端子が前記接続点に得
   られる出力信号の平均電圧と電源電圧との間の基準電圧
   値をもつ基準電圧源に接続された第１の電圧比較回路と
   、一方の入力端子が前記負荷と出力結合コンデンサの接
   続点に接続され、他方の入力端子が前記平均電圧とアー
   ス電位の間の基準電圧値をもつ基準電圧源に接続された
   第２の電圧比較回路と、前記第１、第２の電圧比較回路
   の出力信号によつて動作する制御回路と、ＯＴＬ回路を
   構成するドライブトランジスタのコレクタとアース電位
   点との間、ドライブ信号を極性反転して出力トランジス
   タに供給する極性反転用トランジスタのコレクタとアー
   ス電位点との間におのおのコレクタ・エミッタを接続し
   たスイッチングトランジスタを設け、この両スイッチン
   グトランジスタのベースに前記制御回路の出力信号を加
   えるようにしたＯＴＬ回路の保護回路。 ２ 第１、第２の電圧比較回路として差動増幅器を用い
   た特許請求の範囲第１項記載のＯＴＬ回路の保護回路。