JPS61177515A - トランジスタの保護装置 - Google Patents
トランジスタの保護装置Info
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- JPS61177515A JPS61177515A JP1813785A JP1813785A JPS61177515A JP S61177515 A JPS61177515 A JP S61177515A JP 1813785 A JP1813785 A JP 1813785A JP 1813785 A JP1813785 A JP 1813785A JP S61177515 A JPS61177515 A JP S61177515A
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- loss
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- trs
- collector
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
- G05F1/573—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overcurrent detector
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、電源から負荷に供給される電圧または電流
を制御する目的でこの負荷に直列に挿入されるトランジ
スタを保護するためのトランジスタ保護装置に関する。
を制御する目的でこの負荷に直列に挿入されるトランジ
スタを保護するためのトランジスタ保護装置に関する。
第３図はトランジスタによシ直流負荷を制御する例を示
す回路図であって、交流電源１からの交流電力を整流器
２によシ直流電力に変換したのち、トランジスタ３によ
シ直流負荷４に供給する直流電力の電圧あるいは電流が
所望の値になるように制御しようとするものであって、
符号５はトランジスタ３を制御するトランジスタ制御装
置である〇このトランジスタ３を保護するために従来か
ら各種の方式が採用されている。たとえば電流を検出し
てこれが過電流になれば当該トランジスタの駆動を停止
させる方式、過電圧をスナバにより抑制して当該トラン
ジスタを安全動作領域内で運転させる方式、トランジス
タが水冷式の場合に冷却水の温度や水量が変動するとき
はトランジスタ冷却体温度を検出して異常値になれば停
止させる方式％式％ 第４図はトランジスタの安全動作領域を示すグラフであ
って、横軸はトランジスタのコレクタ・エミツタ間電圧
■ｃＥが対数目盛であられされており、縦軸にはコレク
タ電流Ｉ。が対数目盛であられされているのであるが、
この第４図からもあきらかなように、トランジスタが動
作できる領域はコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＩやコレ
クタ電流ＩＣで制限されるのみではなく、コレクタ損失
ＰＣによっても制限される。さらにこのトランジスタに
許容されるコレクタ損失ｐｃは、素子の温度、正確には
連続運転定格の場合はケース温度により、またパルス運
転の場合は接合部温度平均値によシ変化する。すなわち
低温時には第４図の実線で示す低温特性してあるものが
高温時には２点鎖線で示す高温特性Ｈとなってその許容
損失が減少する。
す回路図であって、交流電源１からの交流電力を整流器
２によシ直流電力に変換したのち、トランジスタ３によ
シ直流負荷４に供給する直流電力の電圧あるいは電流が
所望の値になるように制御しようとするものであって、
符号５はトランジスタ３を制御するトランジスタ制御装
置である〇このトランジスタ３を保護するために従来か
ら各種の方式が採用されている。たとえば電流を検出し
てこれが過電流になれば当該トランジスタの駆動を停止
させる方式、過電圧をスナバにより抑制して当該トラン
ジスタを安全動作領域内で運転させる方式、トランジス
タが水冷式の場合に冷却水の温度や水量が変動するとき
はトランジスタ冷却体温度を検出して異常値になれば停
止させる方式％式％ 第４図はトランジスタの安全動作領域を示すグラフであ
って、横軸はトランジスタのコレクタ・エミツタ間電圧
■ｃＥが対数目盛であられされており、縦軸にはコレク
タ電流Ｉ。が対数目盛であられされているのであるが、
この第４図からもあきらかなように、トランジスタが動
作できる領域はコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＩやコレ
クタ電流ＩＣで制限されるのみではなく、コレクタ損失
ＰＣによっても制限される。さらにこのトランジスタに
許容されるコレクタ損失ｐｃは、素子の温度、正確には
連続運転定格の場合はケース温度により、またパルス運
転の場合は接合部温度平均値によシ変化する。すなわち
低温時には第４図の実線で示す低温特性してあるものが
高温時には２点鎖線で示す高温特性Ｈとなってその許容
損失が減少する。
たとえば水冷却式のトランジスタでは冷却水量の不足な
どによシトランジスタの温度が上昇すれば当該トランジ
スタの使用可能範囲が狭くなるし、そのときに第３図の
回路における交流電源１の電圧変動や直流負荷４の変動
に対してトランジスタ３が所定の定−流あるいは定電圧
を出力するように制御されると、このトランジスタ３の
コレクタ電流ＩＣやコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＩＣ
が変化するので、安全動作領域を越えたところでこのト
ランジスタが運転される危険がある〇 そこでこのようなコレクタ電流工。の変動、コレクタ・
エミツタ間電圧ＶＣＩの変動あるいはトランジスタ温度
の変動が組合わされて発生し、その最悪条件でも当該ト
ランジスタが破壊しないようにするには、安全動作領域
が広いトランジスタ、すなわち定格に余裕のあるトラン
ジスタを使用しなければならないことになるので、トラ
ンジスタの能力を１００％発揮できないで不経済である
ばかりでなく、装置のコストを上昇させるという欠点を
有する。
どによシトランジスタの温度が上昇すれば当該トランジ
スタの使用可能範囲が狭くなるし、そのときに第３図の
回路における交流電源１の電圧変動や直流負荷４の変動
に対してトランジスタ３が所定の定−流あるいは定電圧
を出力するように制御されると、このトランジスタ３の
コレクタ電流ＩＣやコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＩＣ
が変化するので、安全動作領域を越えたところでこのト
ランジスタが運転される危険がある〇 そこでこのようなコレクタ電流工。の変動、コレクタ・
エミツタ間電圧ＶＣＩの変動あるいはトランジスタ温度
の変動が組合わされて発生し、その最悪条件でも当該ト
ランジスタが破壊しないようにするには、安全動作領域
が広いトランジスタ、すなわち定格に余裕のあるトラン
ジスタを使用しなければならないことになるので、トラ
ンジスタの能力を１００％発揮できないで不経済である
ばかりでなく、装置のコストを上昇させるという欠点を
有する。
この発明は、正常に運転中のトランジスタはその安全運
転領域を有効に利用し、故障などＫよシこの安全運転領
域を越えて運転するおそれがあるときはこれを速やかに
検出して当該トランジスタを保護することができるトラ
ンジスタの保護装置を提供することを目的とする。
転領域を有効に利用し、故障などＫよシこの安全運転領
域を越えて運転するおそれがあるときはこれを速やかに
検出して当該トランジスタを保護することができるトラ
ンジスタの保護装置を提供することを目的とする。
゛ この発明は、トランジスタが運転中のコレクタ損失
を検出し、この検出された損失が許容される安全運転領
域内にあるかどうかを判断するとともに、当該トランジ
スタの温度変化による許容安全動作領域の変化を求め、
コレクタ損失が運転中のトランジスタの温度に対応する
許容安全動作領域を越えるときは直ちにこれを検出して
保護装置に信号を送ることによりこのトランジスタを保
護しようとするものである〇 〔発明の実施例〕 第１図は本発明の実施例を示すブロック図であるが、こ
の実施例は３個のトランジスタ３Ａ、３Ｂ。
を検出し、この検出された損失が許容される安全運転領
域内にあるかどうかを判断するとともに、当該トランジ
スタの温度変化による許容安全動作領域の変化を求め、
コレクタ損失が運転中のトランジスタの温度に対応する
許容安全動作領域を越えるときは直ちにこれを検出して
保護装置に信号を送ることによりこのトランジスタを保
護しようとするものである〇 〔発明の実施例〕 第１図は本発明の実施例を示すブロック図であるが、こ
の実施例は３個のトランジスタ３Ａ、３Ｂ。
３Ｃが並列に接続されて運転する場合を示しているＯ
並列運転するトランジスタに流れる電流を平衡させる目
的で各トランジスタ３Ａ、３Ｂ、３０にはエミッタ抵抗
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃがそれぞれ直列に接続されてい
る◇また電圧検出器１１がトランジスタ３Ｃのコレクタ
とエミッタとの間に接続されてコレクタ・エミツタ間電
圧ＶＣ］ｉｉを検出しているが、一般にエミッタ抵抗３
１Ａ〜３１Ｃの電圧は上記のコレクタ・エミツタ間電圧
ＶｃＥｘＤも小であシ、各トランジスタ３Ａ〜３Ｃに流
れる電流も平衡していることから、各エミッタ抵抗３１
Ａ〜３１Ｃの分担電圧はほぼ等しく、それ故トランジス
タ３Ｃのコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＥは他のトラン
ジスタ３Ａ、３Ｂのコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＩ！
と同じであると考えてよい。
的で各トランジスタ３Ａ、３Ｂ、３０にはエミッタ抵抗
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃがそれぞれ直列に接続されてい
る◇また電圧検出器１１がトランジスタ３Ｃのコレクタ
とエミッタとの間に接続されてコレクタ・エミツタ間電
圧ＶＣ］ｉｉを検出しているが、一般にエミッタ抵抗３
１Ａ〜３１Ｃの電圧は上記のコレクタ・エミツタ間電圧
ＶｃＥｘＤも小であシ、各トランジスタ３Ａ〜３Ｃに流
れる電流も平衡していることから、各エミッタ抵抗３１
Ａ〜３１Ｃの分担電圧はほぼ等しく、それ故トランジス
タ３Ｃのコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＥは他のトラン
ジスタ３Ａ、３Ｂのコレクタ・エミツタ間電圧ＶＣＩ！
と同じであると考えてよい。
エミッタ抵抗３１Ａ〜３１Ｃの電圧の最大値が検出でき
るように、ダイオード３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを介して
電圧検出器１２が接続されることによシエミツタ抵抗３
１Ａ〜３１Ｃに流れる電流の最大値すなわちトランジス
タ３Ａ〜３Ｃのコレクタ電流Ｉｃの最大値を検出するこ
とができる。ただしこの電流値はダイオード３２Ａ〜３
２Ｃの電圧降下分だけの誤差を有するので、電圧検出器
１２の出力信号とダイオード補正電圧発生器１３の出力
信号とを加算器１４に入力させることＫよ）、上記の誤
差を修正している０このようにして加算器１４で得られ
るコレクタ電流■、と、電圧検出器１１から得られるコ
レクタ・エミツタ間電圧ＶＣＫとを掛算器１５に入力さ
せて掛合わせることによシミ力信号が得られる。
るように、ダイオード３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを介して
電圧検出器１２が接続されることによシエミツタ抵抗３
１Ａ〜３１Ｃに流れる電流の最大値すなわちトランジス
タ３Ａ〜３Ｃのコレクタ電流Ｉｃの最大値を検出するこ
とができる。ただしこの電流値はダイオード３２Ａ〜３
２Ｃの電圧降下分だけの誤差を有するので、電圧検出器
１２の出力信号とダイオード補正電圧発生器１３の出力
信号とを加算器１４に入力させることＫよ）、上記の誤
差を修正している０このようにして加算器１４で得られ
るコレクタ電流■、と、電圧検出器１１から得られるコ
レクタ・エミツタ間電圧ＶＣＫとを掛算器１５に入力さ
せて掛合わせることによシミ力信号が得られる。
一方トランジスタ３Ａ、３Ｂ、３Ｃからの発熱を放散さ
せるための冷却体には、たとえばサーミスタなどで構成
される温度検出器１６が取付けられ、これＫよシ得られ
る検出温度は温度検出用増幅器１７によシ当該トランジ
スタ３Ａ〜３ｃに許容される損失の温度依存分に対応す
る数値に変換される。
せるための冷却体には、たとえばサーミスタなどで構成
される温度検出器１６が取付けられ、これＫよシ得られ
る検出温度は温度検出用増幅器１７によシ当該トランジ
スタ３Ａ〜３ｃに許容される損失の温度依存分に対応す
る数値に変換される。
この温度検出用増幅器１７の出力信号と許容損失設定器
１９からの設定信号とを加算器１８で結合すれば、実際
のトランジスタの運転条件に対応する許容損失を求める
ことができるので、この加算器１８から得られる許容損
失と、掛算器１５から得られる発生損失とをコンパレー
タ２−０において比較し、発生損失の方が許容損失を上
廻ることになればこのコンパレータ２０から保護用ロジ
ック回路２１に信号が選出されてトランジスタ３八〜３
Ｃの運転を停止させるなど適宜な処置がなされる〇第２
図はトランジスタの定格低減の例を示すグラフであって
、横軸はトランジスタのケース温度をあられし、縦軸は
このトランジスタの許容損失を百分率であられしている
。すなわち保護しようとしているトランジスタは、ケー
ス温度がＴｌよシ低いときはその許容損失が１００％で
あるものが、ケース温度の上昇とともに低減され、Ｔｍ
なる温度では許容損失は零チすなわち使用不可となるし
、ケース温度がＴ２であるときは許容損失が最大値の４
０％であるように運転しなければならない。それ故第１
図に示す許容損失設定器１９の設定値が許容損失１００
％に設定されているときに、トランジスタのケース温
度すなわち冷却体のトランジスタ取付部温度が第２図に
示すようにＴ２なる値にあれば、加算器１８が出力する
許容損失が４０チになるように、温度検出増幅器１７は
冷却体温度Ｔ２に対応して許容損失を６０−低減させる
ような値を出力する。
１９からの設定信号とを加算器１８で結合すれば、実際
のトランジスタの運転条件に対応する許容損失を求める
ことができるので、この加算器１８から得られる許容損
失と、掛算器１５から得られる発生損失とをコンパレー
タ２−０において比較し、発生損失の方が許容損失を上
廻ることになればこのコンパレータ２０から保護用ロジ
ック回路２１に信号が選出されてトランジスタ３八〜３
Ｃの運転を停止させるなど適宜な処置がなされる〇第２
図はトランジスタの定格低減の例を示すグラフであって
、横軸はトランジスタのケース温度をあられし、縦軸は
このトランジスタの許容損失を百分率であられしている
。すなわち保護しようとしているトランジスタは、ケー
ス温度がＴｌよシ低いときはその許容損失が１００％で
あるものが、ケース温度の上昇とともに低減され、Ｔｍ
なる温度では許容損失は零チすなわち使用不可となるし
、ケース温度がＴ２であるときは許容損失が最大値の４
０％であるように運転しなければならない。それ故第１
図に示す許容損失設定器１９の設定値が許容損失１００
％に設定されているときに、トランジスタのケース温
度すなわち冷却体のトランジスタ取付部温度が第２図に
示すようにＴ２なる値にあれば、加算器１８が出力する
許容損失が４０チになるように、温度検出増幅器１７は
冷却体温度Ｔ２に対応して許容損失を６０−低減させる
ような値を出力する。
上述の第１図に示す実施例における掛算器１５による電
力演算は瞬時演算を行うものであるから、インバータや
チョッパなどのスイッチング電源を構成するトランジス
タにも適用できる保護装置である。ただしこの場合には
エミッタ抵抗による電流検出方式よシも損失の少ない電
流検出器を使用し、許容損失の設定を逆バイアス安全動
作領域の短時間定格から求めるなどの変更を必要とする
。
力演算は瞬時演算を行うものであるから、インバータや
チョッパなどのスイッチング電源を構成するトランジス
タにも適用できる保護装置である。ただしこの場合には
エミッタ抵抗による電流検出方式よシも損失の少ない電
流検出器を使用し、許容損失の設定を逆バイアス安全動
作領域の短時間定格から求めるなどの変更を必要とする
。
この発明によれば、使用しているトランジスタに温度検
出器を設け、その温度変化に対応して安全動作領域を変
化させるような演算回路からの出力と実際に発生する損
失とを比較し、その両信号の大小関係から当該トランジ
スタを保護するようにしているので、トランジスタをそ
の能力限界まで信用して利用率を向上させることによＪ
）ランジスタの使用個数あるいは定格を低減させて装置
のコストを低下させることができるし、冷却水を使用す
る場合には適宜この冷却水量を増減させることで運転費
用を低減させながら、確実にこのトランジスタを保護す
ることができる効果を有する０
出器を設け、その温度変化に対応して安全動作領域を変
化させるような演算回路からの出力と実際に発生する損
失とを比較し、その両信号の大小関係から当該トランジ
スタを保護するようにしているので、トランジスタをそ
の能力限界まで信用して利用率を向上させることによＪ
）ランジスタの使用個数あるいは定格を低減させて装置
のコストを低下させることができるし、冷却水を使用す
る場合には適宜この冷却水量を増減させることで運転費
用を低減させながら、確実にこのトランジスタを保護す
ることができる効果を有する０
第１図は本発明の実施例を示すブロック図であシ、第２
図はトランジスタの定格低減例を示すグラフである。第
３図はトランジスタによシ直流負荷を制御する例を示す
回路図、第４図はトランジスタの安全動作領域を示すグ
ラフである。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・整流器、３．
３Ａ、 ３Ｂ。 ３Ｃ・・・・・・トランジスタ、４・・・・・・直流負
荷、５・・・・・・トランジスタ制御装置、１１．１２
・・・・・・電圧検出器、１３・・・・・・ダイオード
補正電圧発生器、１４．１８・・・・・・加算器、１５
・・・・・・掛算器、１６・・・・・・温度検出器、１
７・・・・・・温度検出用増幅器、１９・・・・・・許
容損失設定器、２０・・・・・・コンパレータ、２１・
・・・・・保良用ロジック回路、３１Ａ、３１Ｂ、３１
Ｃ・・・・・・エミッタ抵抗、３２Ａ。 ３２Ｂ、３２Ｃ・・・・・・ダイオード。 Ｊｌ（ ？＋：理λ舟収士占口 第２図
図はトランジスタの定格低減例を示すグラフである。第
３図はトランジスタによシ直流負荷を制御する例を示す
回路図、第４図はトランジスタの安全動作領域を示すグ
ラフである。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・整流器、３．
３Ａ、 ３Ｂ。 ３Ｃ・・・・・・トランジスタ、４・・・・・・直流負
荷、５・・・・・・トランジスタ制御装置、１１．１２
・・・・・・電圧検出器、１３・・・・・・ダイオード
補正電圧発生器、１４．１８・・・・・・加算器、１５
・・・・・・掛算器、１６・・・・・・温度検出器、１
７・・・・・・温度検出用増幅器、１９・・・・・・許
容損失設定器、２０・・・・・・コンパレータ、２１・
・・・・・保良用ロジック回路、３１Ａ、３１Ｂ、３１
Ｃ・・・・・・エミッタ抵抗、３２Ａ。 ３２Ｂ、３２Ｃ・・・・・・ダイオード。 Ｊｌ（ ？＋：理λ舟収士占口 第２図
Claims (1)
- 負荷に直列に接続されているトランジスタのコレクタ・
エミツタ間電圧を制御することにより、電源から前記負
荷に供給する電圧または電流を制御するトランジスタに
おいて、前記トランジスタのコレクタ損失を検出する手
段と、このトランジスタの温度を検出する手段と、この
検出温度の変化に対応して当該トランジスタに許容され
るコレクタ損失を変化させる手段と、検出されたコレク
タ損失が許容コレクタ損失を上廻るときにこのトランジ
スタを保護する信号を出力する手段とを備えていること
を特徴とするトランジスタの保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1813785A JPS61177515A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | トランジスタの保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1813785A JPS61177515A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | トランジスタの保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61177515A true JPS61177515A (ja) | 1986-08-09 |
Family
ID=11963214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1813785A Pending JPS61177515A (ja) | 1985-02-01 | 1985-02-01 | トランジスタの保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61177515A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018007563A (ja) * | 2014-06-13 | 2018-01-11 | 日本精工株式会社 | モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
-
1985
- 1985-02-01 JP JP1813785A patent/JPS61177515A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018007563A (ja) * | 2014-06-13 | 2018-01-11 | 日本精工株式会社 | モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
| JP2018007562A (ja) * | 2014-06-13 | 2018-01-11 | 日本精工株式会社 | モータ制御装置及びそれを搭載した電動パワーステアリング装置 |
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