JPS6083418A - パワ−スイッチングトランジスタの保護回路 - Google Patents

パワ−スイッチングトランジスタの保護回路

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JPS6083418A
JPS6083418A JP58191511A JP19151183A JPS6083418A JP S6083418 A JPS6083418 A JP S6083418A JP 58191511 A JP58191511 A JP 58191511A JP 19151183 A JP19151183 A JP 19151183A JP S6083418 A JPS6083418 A JP S6083418A
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transistor
switching transistor
power switching
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Yorimichi Sasada
笹田 従通
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Toshiba Corp
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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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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】 〔発明の技術分野〕 本発明はモータ駆動用などのパワースイッチングトラン
ジスタの保護回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
モータ駆動トランジスタ回路においては、負荷短絡等の
異常時を検出して駆動用パワースイッチングトランジス
タをカットオフするだめの保護回路が設けられている。
この種の従来の保護回路としては、駆動トランジスタ回
路自体に電流検出用抵抗を挿入してその電圧降下から電
流検出を行なったシ、あるいは電流変成器を使用して電
流検出を行ない、このように検出された電流が過大であ
るか否かを判定処理して過大判定時に駆動用パワースイ
ッチングトランジスタのペース回路を制御するだめの検
出電流処理回路を用いていた。この場合、モータ駆動回
路においては、負荷に含まれる7リーホイーリングダイ
オードの動作に伴なう逆回復電流(Itr)などの正常
な大電流が短時間流れるので、このような短時間の大電
流を検出しないようにし、あるいは短時間の大電流を検
出したときには保護制御を行なわないように設定する必
要がある。
〔背景技術の問題点〕
ところで、上述したように過大電流検出信号によシ駆動
用パワースイッチングトランジスタのペース電流をカッ
トオフ制御する場合、検出電流処理回路と上記ペース回
路との間を安全性を考慮して電気的に絶縁するために7
オトカプラー等を介して行なっている。しかし、このよ
うに7オトカノラー等を介すると、制御動作の所要時間
(検出信号の発生からペース電流カットオフ壕での時間
。)が通常数十μS程度になシ、制御速度が遅いという
欠点があった。また、上記したように7オトカプラー等
を介することにより、それだけ回路動作が不安定になる
要因が増える。
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、A?クワ−
イツチングトランジスタの負荷短絡異常を検出してから
極く短時間で上記トランジスタのペース電流をカットオ
フ制御でき、女定な保護動作が可能なノ9ワースイツチ
ングトランジスタの保護回路を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明のパワースイッチングトランジスタの保護
回路は、ツヤワースイツチングトランジスタのコレクタ
・エミッタ間電圧を取り出し、この電圧が一定時間以上
高電圧状態であるときを検出し、この検出時点が上記ト
ランジスタをスイッチ制御するスイッチ信号のオン期間
であるときに負荷短絡異常であると判定して保護制御出
力を発生する手段を設け、この手段の上記保護制御出力
にょシ直接にオン駆動される保護用トランジスタを前記
パワースイッチングトランジスタのペース・エミッタ間
に並列に接続してなることを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図において、QoはNPN形の/?ワースイッチン
グトシンジスタであシ、そのコレクタは負荷回路1を介
して高電圧(たとえば5oov)の第1の直流電源2の
正極に接続され、エミッタは上記直流電源2の負極に接
続されている。
一方、第2の直流電源3を動作電源とする制御回路部に
おいては、スイッチ信号入力を分・配するスイッチ信号
分配回路4.ペース電流供給回路5 、 NPN形の保
護用スイッチングトランジスタQ1 +保護制御回路6
を有している。即ち、スイッチ信号分配回路4の第1の
出力端N1と前記パワートランジスタQoのペースとの
間にペース電流供給回路5が挿入され、上記パワートラ
ンジスタQoのペース・エミッタ間に並列に前記保護用
トランジスタQsのコレクタ・エミッタ間が接続され、
このトランジスタQ!のペースに保護制御回路6の出力
端が接続されている。この保護制御回路6においては、
スイッチ信号分配回路4の第2の出力端N2からのスイ
ッチ信号出力によシスイッチ制御されるスイッチ回路7
と、このスイッチ回路7の一端と前記第2の直流電源3
の正極との間に接続された抵抗R1と、上記スイッチ回
路7の他端に入力端が接続された第1の積分回路8と、
前記i4ワートランジスタQoのコレクタから抵抗R2
を介して取シ出したスイッチ状態信号を積分する第2の
積分回路9と、これらの積分回路8,9の各出力のたと
えば論理積処理を行ない、その論理出力を前記保護用ト
ランジスタQ1のペースに印加する論理回路10とを有
する。なお、上記各積分回路8,9はそれぞれ抵抗R0
およびコンデンサcoからなる。さらに、上記保護制御
回路6には、前記スイッチ信号入力がオフになる毎にス
イッチ信号分配回路4の第3の出力端N3からの第3の
スイッチ信号出力によって上記積分回路8,9をそれぞ
れリセットするためのリセット回路11.12が設けら
れている。
なお、第2図は上記第1図の回路の一具体例を示してい
る。ここでは、第1図のスイッチ回路7および抵抗R1
としてスイッチ信号分配回路4′の一部が利用されてお
シ、第1図中と同一部分には同一符号を何しておシ、Q
1〜Qttはトランジスタ、R3−R18は抵抗、C1
はコンデンサ、D1〜D8はl”イオ−)’、zDlオ
よびZD2はツェナーダイオードである。このツェナー
ダイオードZD1+ ZD2は、パワートランジスタQ
oのコレクタ・エミッタ間飽和電圧VcP、(SAT〕
に対して第2の積分回路9を応動(積分)させないで、
そのツェナー電圧以上のコレ°クタeエミッタ間電圧に
応動させるためのものである。
また、論理回路10の各トランジスタQ8〜Qllそれ
ぞれのエミッタ回路にダイオード、抵抗等を直列に挿入
して温度特性を改善することも可能である。
次に、第1図に示したパワースイッチングトランジスタ
の保護回路における動作を説明する。
スイッチ信号入力はスイッチ信号分配回路4によシ分配
され、第1のスイッチ信号出力S、のオン、オフに応じ
てベース電流供給回路5が・ぐワートランジスタQoへ
のペース電流供給をオン、オフ制御することによってパ
ワートランジスタQoがスイッチング駆動される。この
・ぐワートランジスタQoの負荷回路1が正常な場合、
パワートランジスタQoがオン状態のときそのコレクタ
・エミッタ間電圧は低く、パワートランジスタQoがオ
フ状態のときそのコレクタ・エミッタ間電圧は高い。し
たがって、上記ノ?ワートランジスタQoのコレクタか
ら抵抗R2を介して取シ出されるスイッチ状態信号は、
パワートランジスタQoのオン、オフに応じて低電位、
高電位になる。したがって、・母ワートランジスタQo
がオン状態のときには、第2の積分回路9の積分電圧は
低く、この低い電圧は論理回路10の一方の入力として
ロウレベルを与えるので、論理回路1oの出力はロウレ
ベルとなり、保咳用トランジスタQ1はオフになってい
る。なお、負荷回路1が正常な場合でも、モータ負荷に
おける7リーホイーリングダイオードの逆回復電流など
の正常な大電流が短時間流れることによってノぐワート
ランジスタQoがオンのときにそのコレクタ電圧が短時
間高くなることがある◇しかし、この短時間の高電圧に
よって第2の積分回路9の積分電圧が論理レベル゛1”
にならないようにその時定数を設定している。また、ス
イッチ信号入力がオフになる毎にリセット回路12から
の第3のスイッチ信号出力S3によって第2の積分回路
9がリセットされるので、上記短時間の高電圧による積
分電圧が累積されることはない。
上記正常時の動作に対して、負荷回路1の短絡異常時に
は次のような保護制御動作が行なわれる。即ち、このと
きにはノ々ワートランジスタQoのコレクタ電位は電源
2と同じ高電圧になシ、この高電圧が一定時間以上第2
の積分回路9に与えられるとその積分出力は論理レベル
″1”になる。一方、この短絡異常時がパワートランジ
スタQoのオシ時であるときには、スイッチ信号分配回
路4からの第2のスイッチ信号出力S2によってスイッ
チ回路7(第3図のダイオードD1に相当する。)がオ
ン状態になっておシ、第2の直流電源3から抵抗R1お
よび上記スイッチ回路7を介して第1の積分回路8に充
電電流が流れ、一定時間以上の積分によシ積分出力は論
理レベル″1”になる。したがって、論理回路10は2
人力とも1”レベルとなるので′1”レベルを出力し、
これによシ保護用トランジスタQ1がオン状態ニなり、
パワートランジスタQoはケ9−ト・エミッタ間電圧が
低くなってカットオフされる。
上述したようなパワースイッチングトランジスタの保護
回路によれば、パワートランジスタQoの負荷回路1の
短絡異常時をパワートランジスタQoのコレクタ・エミ
ッタ間電圧を積分することによって検出し、かつこの検
出時がパワートランジスタQoのオン時であるか否かを
スイッチ信号がオン状態であるか否かによって検出し、
これらの検出出力の論理処理を行々ってスイッチ信号が
オンのときでかつ短絡異常を検出したときに保護制御出
力を発生し、パワートランジスタQoのペースφエミッ
タ間に並列接続された保護用トランジスタQ1を上記保
護制御出力によジオン駆動するようにしている。
この場合、短絡異常検出系、保護制御回路系および保護
用トランジスタQ1を直結しているので、異常検出から
保護制御動作までの所要時間が非常に短かくなシ、制御
動作も安定に行なわれる。因みに、第2図の回路におい
て、短絡異常時におけるパワートランジスタQoの電流
ICの波形を観測すると、第3図に示すようになり、短
絡による立ち上シから保護制御動作による立ち下りまで
の波形幅が保護制御の動作時間に対応している。この時
間は、Rz=116にΩ。
Ro=7.5にΩ、 co=Q、947μ”、M2の直
流電源3の電圧が15Vとすれば、R1=3.6にΩ。
7.5にΩ、15にΩと変えたときにそれぞれ対応して
5〜27μBに設定することが可能であることが波形観
測によシ確認されておシ、これは従来例における数十μ
Sに比べて著しく短縮されている。
〔発明の効果〕
上述したように本発明のパワースイッチングトランジス
タの保護回路によれば、パワースイッチングトラン・ゾ
スタのオン期間にそのエミッタ電位を基準にしてコレク
タに過大電圧が一定時間以上加わったときを負荷短絡異
常として検出してから、極く短時間で上記トランジスタ
のペース電流をカットオフ制御して保護できるので、保
護能力が向上しておシ、その応用範囲が拡大する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るパワースイッチングトランジスタ
の保護回路の一実施例を示す構成説明図、第2図は第1
図の回路の一具体例を示す回路図、第3図は第2図の回
路における負荷短絡異常時のパワースイッチングトラン
ジスタの保護動作を説明するためにノJ?ワースイッチ
ングトランソスタのコレクダ電流波形を示す波形図であ
る。 2.3・・・直流電源、6・・・保護制御回路、8゜9
・・・積分回路、10.11・・・リセット回路、Qo
・・りやワースイツチングトランジスタ、Ql・・・保
護用トランジスタ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第、1図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. パワースイッチングトランジスタのペース・エミッタ間
    に並列に接続された保護用トランジスタと、上記パワー
    スイッチングトランジスタをスイッチ制御するだめのス
    イッチ信号がオンのときに電源から入力が与えられ所定
    の時定数を有する第1の積分回路と、前記パワースイッ
    チングトランジスタのコレクタから取シ出された電圧が
    入力として与えられ所定の時定数を有する第2の積分回
    路と、これらの第1.第2の積分回路の各出力が論理入
    力として導かれ、スイッチ信号がオンのときの第1の積
    分回路の出力およびパワースイッチングトランジスタの
    コレクタ電圧が一定時間以上所定の高電圧であるときの
    fA2の積分回路の出力が共に入力したときに前記保護
    用トランジスタをオン駆動するための出力信号を供給す
    る論理回路とを具備することを特徴とする・臂ワースイ
    ツチングトランジスタの保護回路。
JP58191511A 1983-10-13 1983-10-13 パワ−スイッチングトランジスタの保護回路 Granted JPS6083418A (ja)

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JPH0473327B2 JPH0473327B2 (ja) 1992-11-20

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