JPS63287209A - トランジスタのベ−ス駆動回路 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明はトランジスタのベース駆動回路に関し、更に
詳しくはパワートランジスタである主トランジスタをス
イッチングさけるためのベース駆動回路部の保護回路の
改良に関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に、トランジスタのベース駆動回路は第４図に示さ
れたものが提案されている（特開昭５８−８８９２７号
公報）。すなわち、第４図において、正および負の電源
１および２を介してＮＰＮ型順バイアス用およびＰＮＰ
型逆バイアス用の第１および第２の補助トランジスタ３
および４か直列に接続され、第１の補助トランジスタの
ベースは抵抗５を介して入力信号端子すに接続されてい
る。そして、コレクタキャッチャ−ダイオード６は両補
助トランジスタ３．４の共通エミッタと主トランジスタ
であるパワートランジスタ７のコレクタとの間に接続さ
れ、かつ第１の補助トランジスタ３のエミッタ回路に該
トランジスタ３のコレクタ端子に流れる順バイアス電流
を検出する抵抗８が挿入され、さらに第１の補助トラン
ジスタ３のベース・エミッタ区間と上記抵抗８との直列
回路部分にツェナーダイオード２０１が並列接続されて
電圧と上記抵抗８の電圧とが常に比較される。９は第２
の補助トランジスタ４のエミッタに接続された逆バイア
ス電流制限抵抗である。

従来、この種のベース駆動回路部の保護回路として第５
図に示す回路構成の乙のがあり、′ニ。

第５図において、保護回路１９は上述したベース駆動回
路部Ａおよび主回路であるエミッタ接地トランジスタ回
路８間に介装されているユ　すなわち、保護回路１９は
３つの直列接続さ７７７４ダイオード１３，１４．１５
と、このアノードとパワートランジスタ７のベース間に
接続されたヒユーズ１０とからなる。

次に保護回路の動作について説明する。

主トランジスタ７であるパワートランジスタが、順バイ
アス安全動作領域あるいは逆バイアス安全動作領域外で
動作し、破損する。この時コレクターベース間が短絡し
、ベースに主回路電圧１７ｈ（加わる。ベース電位が、
ダイオード１３．１４゜１５の順方向電圧降下ＶＦ：　
ＶＦ＝０．６Ｖ　Ｘ３＝１．８Ｖを上回った時、電流は
主回路電源１７のプラス側端子−コレクターベースーヒ
ューズＩＯ−ダイオード（１３，１４，１５）−Ｇ（グ
ランド）に流れ、ヒユーズｌＯを溶断する。これにより
、ベース駆動回路部Ａを保護する。

この回路構成では、通常ベース電位：ｖＢは、ベース電
流をＩａ、ヒユーズ１０の抵抗をＲ３，主トランジスタ
７のベース−エミッタ飽和電圧をＶ　ｅ！（ｓａｔ）と
すると、 ｖ、＞　（Ｉａ’　Ｒ１＋Ｖａｔ（Ｓａｔ））である。

通常、順方向電圧降下：■ｒがＶ　Ｆ　＞　Ｖ　ｅ になる様、ダイオードを直列接続する。

（ハ）発明が解決し°ようとする問題点従って、ベース
駆動回路部Ａのベース電位：■８が高くなれば、例えば
Ｖ　ａｔ（ｓａｔ）の高いダーリントントランジスタあ
るいは大容量トランジスタを駆動する場合、保護回路の
ダイオードが増え、コスト高になる欠点がある。

又、ダイオードのかわりにツェナーダイオードを使用し
ても、現状では許容電流か最大数Ａと限られており、容
量の大きな主回路電源１７に使用すればヒユーズＩＯと
共に破損する欠点がある。

その上、この様な電力用ツェナーダイオードは、ダイオ
ードより高く入手も困難である。

この発明はベース駆動回路部をこの回路のベース電位が
高くなっても確実に保護できて、かつ安価に構成できる
保護回路を有するトランジスタのベース駆動回路を提供
することを目的の一つとするしのである。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明は順バイアス・逆バイアス補助トランジスタを
直列に接続し、両補助トランジスタのコレクタに正・負
電源部をそれぞれ接続し、同じく共通エミッタにヒユー
ズを介して主トランジスタのベースを接続し、両補助ト
ランジスタを共通な信号でベース駆動することによって
上記主トランジスタのスイッチングを行なうよう構成し
たトランジスタのベース駆動回路であって、上記圧・負
電源部が、コンデンサを有する平滑回路を備え、上記両
補助トランジスタの共通エミッタと各コレクタとの間に
１つのダイオードをそれぞれ順方向に接続してなるトラ
ンジスタのベース駆動回路である。

すなわち、この発明は１つのダイオードをそれぞれ両補
助トランジスタの共通エミッタと各コレクタとの間に順
方向に接続し、かつ共通エミッタおよび主トランジスタ
のベース間にヒユーズを接続して保護回路を構成すると
ともに、両補助トランジスタのコレクタにそれぞれ接続
した正・負電源部をコンデンサを有する平滑回路にて構
成したものである。

（ホ）作用 主トランジスタが破損し、このベース電位か所定電圧を
上回ると、主回路電源から電流が主トランジスタのコレ
クタ、ベースを介してヒユーズに流れ込み、さらに二の
電流は類バイアス補助トランジスタ側のダイオードを介
して正電源部のコンデンサに流れヒユーズを溶断する。

一方、主トランジスタが破損し、このベース電位が所定
電位を下回ると負電源部のコンデンサから電流が逆バイ
アス補助トランジスタ側のダイオードを介してヒユーズ
に流れ込み、さらにこの電流は主トランジスタのベース
、コレクタを介して主回路電源に流れヒユーズを溶断す
る。これによりベース駆動回路を従来のように主トラン
ジスタのベース・エミッタ飽和電圧を維持するためのダ
イオードを設ける必要はなく最小限のダイオードを使用
して保護できる。

（へ）実施例 以下図面を用いてこの発明の一実施例を説明するうなお
、これによってこの発明が限定されろことはない。

第１図において、トランジスタのベース駆動回路Ａは、
エミッタがそれぞれ第１の抵抗部８、第２の抵抗部９を
介して共通接続され共通ベースが第３の抵抗５を介して
入力端子すに接続された順バイアス用および逆バイアス
補助トランジスタ３および４と、この補助トランジスタ
の各コレクタにそれぞれ接続された第１の電解コンデン
サ２３を有する電源電圧が■、の正の電源＄１（第２図
参照）および第２の電解コンデンサ（図示什ず）を有す
る電源電圧が−Ｖ（（の負の電源部２と、アノードが上
記第！および第２の抵抗部８および９間の共通エミッタ
λに接続されたツェナーダイオード２０１と、アノード
が順バイアス補助トランジスタ３のベースを介してツェ
ナーダイオード２０１のカソードに接続されたコレクタ
キャッチャ−ダイオード６とからなる。

また、エミック接地トランジスタ回路Ｂ：よ、ベースが
ヒユーズ１０を介して上記第１および第２の抵抗８およ
び９間にコレクタが上記コレクタキャッチャ−ダイオー
ド６のカソードにそれぞれ接続され、からエミッタが接
地されたダーリントントランジスタあるいは大容量トラ
ンジスタである主トランジスタ７と、このトランジスタ
のコレクタに接続された抵抗１６と、この抵抗に正の端
子が接続された主回路電源１７とからなり、そして保護
回路Ｃは上記ヒユーズＩＯと、アノードか上記共通エミ
ッタａとヒユーズ１０間にカソードが順バイアス補助ト
ランジスタ３のコレクタにそれぞれ接続された第１のダ
イオード１８と、カソードが上記共通エミッタ゛ユと上
記ヒユーズ１０間にアノードが負の補助トランジスタ４
のコレクタにそれぞれ接続された第２のダイオード１９
とからなる。これらは順方向電圧降下が０．６ボルトの
通常のＰｎダイオードを使用している。

さらに、正の電源部１は、交流電源から交流入力端子ｄ
、ｅを介して必要な電圧を得るための電源トランス２０
と、交流を直流に変換するための整流素子（ダイオード
）を有するブリッジ形の整流回路２１と、整流された直
流′ｗｉ田・電流をこれに含まれるリプル分を少なくし
て出力端子ｆ、ｇから出力する平滑回路２４とからなり
、この平滑回路は周知のごとくコイル２２および電解コ
ンデンサ２３から構成されている。また、図示しないが
、負のＭｌ電源部も正の電源部ｌと同様に構成され、電
解コンデンサを有する。

而して、主トランジスタ７のスイッチングを行うには、
入力端子すに入力された入力信号が正転すると、補助ト
ランジスタ３がオンし、正・負電源部１，２からの一定
電流■８が主トランジスタ７のベースに流れ、トランジ
スタ７はオンする。

この際、トランジスタ３のベース電流ｌｉｔのうち余分
な分は、キャッチャ−ダイオード６を介して主トランジ
スタ７のコレクタに流れる。

コレクタキャッチャ−ダイオード６がらの電流は主トラ
ンジスタ７のターンオフを速めることになる。

次に、入力信号が反転するとトランジスタ３がオフし、
トランジスタ４がオンして、逆バイアス電流が流れ始め
、主トランジスタ７はターンオフタイム（蓄積時間＋下
降時間）後、オフする。

ところで、トランジスタ３のコレクタ端子に流れる順バ
イアス電流は第１の抵抗８で検出されツェナーダイオー
ド２０１の電圧と常に比較されている。

このようにして入力端子すに入力された共通な信号にて
補助トランジスタ３．４をベース駆動し、主トランジス
タ７のスイッチングを行う。

次に保護回路Ｃの動作について説明する。

まず、主トランジスタ７が破損し、ベース電位がＶ　ｃ
ｃ＋　０．６　（ボルト）を上回った場合（なお、０．
６ボルトはダイオード１８の順方向電圧降下である）、
ヒユーズ１０を溶断するまでバイパス電流■１により、
電解コンデンサ２３をチャージするから、電解コンデン
サ２３の耐圧か問題となる。

第３図にヒユーズｌＯのｔ−Ｂｔの関係を示す。ｔは時
間、ＩＦはヒユーズに流れる電流である。

通常ヒユーズ１０の１１を曲線が、ベース電流のＩｉｔ
直線を上回る様、ヒユーズＩＯの容量を決定する。ここ
で、主トランジスタ７が破損しバイパス電流１１が流れ
ると、Ｉｉｔ直線上の点から１？を直線上のＡ点に移行
する。このｌ；を曲線とＢｔ直線の交点ＢとＡ点までの
時間が、ヒユーズ１０の溶断時間である。ここで、ヒユ
ーズｌＯの溶断時間をΔＴ１ヒユーズが溶断するまでの
電解コンデンサ２３の電圧上昇をΔＶとすると、＝−二
一一・■１ΔＴ（Ｃ：電解コンデンサの容量）従ってヒ
ユーズは、２：１曲線がベース電流のｆｉｔ直線に近い
ものを選択し、ΔＴを小さくすればΔＶを小さくできろ
。

また、電解コンデンサ２３の容量は、第２図に示す実用
的な回路の場合、商用６０Ｈｚあるいは５０Ｈｚのリッ
プル電圧を吸収するため大きなものか必要となるからΔ
Ｖを小さくできろ。

以上より、主トランジスタ７の破損時、溶断時間の小さ
なヒユーズを選択すれば、電解コンデンサ２３の耐圧も
従来と同程度のむので良い。

次に、主トランジスタ７の破損時ベース電位が負、すな
わち、−Ｖ。−０，６（ボルト）を下回った場合（なお
、０．６ボルトはダイオード１９の順方向電圧降下であ
る）、順バイアス補助トランジスタ３はツェナーダイオ
ード２０１で規定される電流しか流さないため、ヒユー
ズ１０を溶断することができない。ベース電位が（Ｖｃ
ｃ−０，６）ボルトを下回った時のみ、負の電源部２の
電解コンデンサ（図示せず）→ダイオード１９→ヒユー
ズ１０→ベース→コレクタ→主回路電源１７に電流が流
れ、ヒユーズＩＯを溶断する。

このように本実施例では、保護回路に、従来におけるよ
うな主トランジスタ７のベース・エミッタ飽和電圧を維
持するための余分なダイオードを設ける必要はなく新た
に補助トランジスタ３および４の共通エミッタａと電解
コンデンサをそれぞれ有する正・負電源部ｌおよび２と
の間に１つのダイオード１８および１９をそれぞれ接続
したので、ベース電位Ｖ８の異常時、各ダイオード１８
゜１９を介してバイパス電流ｌ、か流れてヒユーズｌＯ
を溶断てき、これによりベース駆動回路を経済的に保護
できる。

なお、本実施例では保護回路のダイオードとして通常の
Ｐｎダイオードを使用したちのを示したが、順方向電圧
降下が小さく、かつ応答時間の速いショットキーバリヤ
ダイオードを使用すれば、より確実な保護ができる。

（ト）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、正・負電源用コンデン
サと、共通な信号でベース駆動される順バイアス・逆バ
イアス補助トランジスタを直列に接続し、補助トランジ
スタの共通エミッタをヒユーズを介して主トランジスタ
のベースに接続するトランジスタのベース駆動回路にお
いて、補助トランジスタの共通エミッタと正・負電源間
に接続されたそれぞれ１つのダイオードと上記ヒユーズ
とから保護回路を構成したので、ベース電位の異常時に
上記各ダイオードを介してバイパス電流によりヒユーズ
を溶断てきるとともに、従来の保護回路のように主トラ
ンジスタのベース・エミッタ飽和電圧を維持するための
余分なダイオードを設ける必要はなく、部品点数を少な
くできることから、コスト安に構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
は正の電源部を示す回路構成図、第３図はヒユーズ、ベ
ース電流及びバイパス電流における１”ｔ−ｔの関係を
説明した特性図、第４図は従来の保護回路を有しないベ
ース駆動回路部を示す回路構成図、第５図は従来のトラ
ンジスタのベース駆動回路を示す回路構成図である。 １・・・・・・正の電源部、　　　　２・・・・・・負
の、電源部、３・・・・・・順バイアス補助トランジス
タ、４・・・・・・逆バイアス補助トランジスタ、７・
・・・・・主トランジスタ、　　ｌＯ・・・・・・ヒユ
ーズ、１８．１９・・・・・・ダイオード、 ２０・・・・・・電源トランス、　　２１・・・・・・
整流素子、２３・・・・・・電解コンデンサ、２４・・
・・・・平滑回路、Ａ・・・・・・ベース駆動回路部、 Ｂ・・・・・・エミッタ接地トランジスタ回路、Ｃ・・
・・・・保護回路。 第４図 ■ 一−−−−−−−−−」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、順バイアス・逆バイアス補助トランジスタを直列に
   接続し、両補助トランジスタのコレクタに正・負電源部
   をそれぞれ接続し、同じく共通エミッタにヒューズを介
   して主トランジスタのベースを接続し、両補助トランジ
   スタを共通な信号でベース駆動することによって上記主
   トランジスタのスイッチングを行なうよう構成したトラ
   ンジスタのベース駆動回路であって、上記正・負電源部
   が、コンデンサを有する平滑回路を備え、上記両補助ト
   ランジスタの、共通エミッタと各コレクタとの間に１つ
   のダイオードをそれぞれ順方向に接続してなるトランジ
   スタのベース駆動回路。