KR930003742Y1 - Protecting circuit for transistor - Google Patents

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

출력 트랜지스터 보호회로Output transistor protection circuit

제1도는 종래의 출력 트랜지스터 보호회로도.1 is a conventional output transistor protection circuit diagram.

제2도는 본 고안의 출력 트랜지스터 보호회로도.2 is an output transistor protection circuit diagram of the present invention.

제3도는 본 고안에 따른 각부 파형도.3 is a waveform diagram of each part according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 안전동작 영역 쇼트부 12 : 버퍼부11: safe operation area short part 12: buffer part

13 : 시정수 발생회로부 14 : 비교부13 time constant generator circuit 14 comparison unit

15 : 인버터부 16 : 집적회로 오프부15: inverter unit 16: integrated circuit off unit

CI1 : 바렉터 다이오드 Q13, Q18 : 피엔피 트랜지스터CI1: varistor diode Q13, Q18: PNP transistor

ZD1 : 제너다이오드ZD1: Zener Diode

Q11, Q12, Q13―Q17, Q19 : 엔피엔 트랜지스터Q11, Q12, Q13-Q17, Q19: Enfien transistor

본 고안은 출력트랜지스터의 안전동작을 위한 보호 회로에 관한 것으로 특히, 불안정한 쇼트 검출신호를 받아 이를 필터링하여 집적회로가 안전영역에서 동작하도록 하기 위한 출력 트랜지스타가 보호회로에 관한 것이다.The present invention relates to a protection circuit for safe operation of the output transistor, and more particularly, to an output transistor star protection circuit for receiving an unstable short detection signal and filtering the integrated circuit to operate in a safe area.

종래의 출력트랜지스터 보호회로를 첨부된 도면을 참조해 설명하면 다음과 같다.A conventional output transistor protection circuit will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 종래 출력트랜지스터 보호회로도록서, 이에 도시된 바와같이 안정영역 쇼트 검출부(1)의 출력단자가 전류원(IB), 트랜지스(Q1)과 콜렉터 및 출력트랜지스터(Q0)의 베이스에 공통접속됨과 아울러 이 접속점(a)이 저항(R1)을 통해서 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속된 후 이 접속점(b)이 저항(R2)을 통해서는 상기 출력트랜지스터(Q0)의 에미터 및 저항(Rsc)에, 저항(R3)을 통해서는 제너다이오드(ZD1)에 접속되어 구성되었다.1 shows a conventional output transistor protection circuit, in which an output terminal of the stable region short detection unit 1 is commonly connected to a current source I B , a transistor Q1 and a base of a collector and an output transistor Q0. In addition, after the connection point (a) is connected to the base of the transistor (Q1) through the resistor (R1), this connection point (b) through the resistor (R2) emitter and the resistance of the output transistor (Q0) ( Rsc is connected to the zener diode ZD1 via a resistor R3.

여기서 안정영역 쇼트 검출부(1)는 보호를 위한 출력트랜지스터가 사용되는 회로의 입력신호와 그 회로의 출력 신호를 비교하여 과전류가 발생될 경우 검출신호를 출력하도록 되어 있다.Here, the stable area short detection unit 1 compares an input signal of a circuit in which an output transistor for protection is used with an output signal of the circuit, and outputs a detection signal when an overcurrent occurs.

출력트랜지스터가 안전 동작영역에 있기 위해서는 그 출력 트랜지스터에서 소비되는 파워를 조절해야 한다. 먼저, 종래의 보호회로에서 출력트랜지스터(Q0)의 콜렉터와 에미터의 전위차(Vcs)는 입력(Vin)과 출력(Vo)차에 해당하며, 이때 그 출력트랜지스터(Q0)의 콜렉터에 흐르는 전류(Ic)와 상기 전위치(∇ce)의 곱이 소비 파워(P)로 일정해야 안전영역에서 동작한다.In order for an output transistor to be in a safe operating region, the power consumed by that output transistor must be adjusted. First, in the conventional protection circuit, the potential difference Vcs between the collector and the emitter of the output transistor Q0 corresponds to the difference between the input Vin and the output Vo, and at this time, the current flowing through the collector of the output transistor Q0 The product of Ic) and the previous position (∇ce) must be constant as the power consumption (P) to operate in the safe area.

만약 Vin－Vo가 증가할 때 소비파워(P)가 일정하려면 전류(Ic)가 감소해야 하는데, 전위차(Vin－Vo＝VŒ.Q0)가 증가할 때 전류(Ic)가 증가하면 출력트랜지스터(Q0)는 안전 동작영역을 벗어나 결국 파괴되게 된다. 그러므로 Vin－Vo가 증가하면 반비례해서 전류(Ic)가 감소해야 출력트랜지스터(Q0)는 안전동작영역에서 동작하게 된다.If the power consumption (P) is constant when Vin-Vo increases, the current (Ic) must decrease.If the current (Ic) increases when the potential difference (Vin-Vo = V Œ. Q0) increases, the output transistor ( Q0) leaves the safe operating area and is eventually destroyed. Therefore, as Vin-Vo increases, the current Ic decreases in inverse proportion to the output transistor Q0 to operate in the safe operating area.

종래의 출력트랜지스터 보호회로의 작용 및 문제점을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and problems of the conventional output transistor protection circuit is as follows.

입력(Vin)과 출력(Vo)과의 전위차가 커져 출력트랜지스터(Q0)에 흐르는 전류량이 증가하면 저항(Rsc)에 전압이 증가하여 트랜지스터(Q1)를 턴온시키게 된다. 트랜지스터(Q1)가 오프상태일 때 전류원(IB)의 전류는 출력트랜지스터(Q0)의 베이스에 인가되어 그 출력트랜지스터(Q0)를 동작시키는 전류인데, 트랜지스터(Q1)가 턴온됨에 따라 전류원(IB)의 전류가 접지측으로 흘러 출력트랜지스터(Q0)의 콜렉터 전류가 감소하여 의도한 바대로 출력트랜지스터(Q0)가 안전 영역에서 동작하게 된다.When the potential difference between the input Vin and the output Vo increases and the amount of current flowing through the output transistor Q0 increases, the voltage increases in the resistor Rsc to turn on the transistor Q1. The current of the current source I B when the transistor Q1 is off is a current applied to the base of the output transistor Q0 to operate the output transistor Q0. As the transistor Q1 is turned on, the current source I The current of B ) flows to the ground side, and the collector current of the output transistor Q0 decreases so that the output transistor Q0 operates in the safe region as intended.

그러나 이와같은 종래의 출력트랜지스터 보호회로는 입력대 출력의 변화가 급격한 변화없이 연속적으로 변할 때는 안전 동작영역에서 동작하지만, 만일 입력(Vin)이 강한 외부 잡음에 의해 진폭이 큰 불규칙한 전압이 되었다면 Vin－Vo의 변화에 의해 수시로 출력트랜지스터(Q0)의 콜렉터 전류(Ic)가 변하게 되는데, 이 전류를 한계치를 넘게되어 안전 동작영역을 벗어나 그 출력트랜지스터(Q0)가 위험하게 된다.However, such a conventional output transistor protection circuit operates in the safe operating region when the change of the input-to-output continuously changes without a sudden change, but if the input Vin becomes an irregular voltage having a large amplitude by strong external noise, Vin- The collector current Ic of the output transistor Q0 changes from time to time due to the change of Vo. The current exceeds the limit, and the output transistor Q0 is out of the safe operating area.

본 고안은 이와같은 결함을 감안하여 불규칙한 입력의 변화에도 괴전류가 한번 검출되면 그 전류를 래치(Latch)시켜 출력트랜지스터가 안전동작범위에서 동작되도록 하기 위한 출력트랜지스터 보호회로를 안출한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조해 상세히 설명하면 다음과 같다.In consideration of such defects, the present invention devised an output transistor protection circuit for latching the current once the current is detected even in the case of irregular input changes so that the output transistor can be operated in the safe operating range. Referring to the drawings in detail as follows.

보호를 위한 회로 출력트랜지스터의 과전류 검출을 하는 안정영역 쇼트 검출부(11)의 출력단자를 트랜지스터(Q11)의 베이스에 접속하고, 그 트랜지스터(Q11)의 콜렉터를 베이스에 접속한 트랜지스터(Q12)의 콜렉터를 피엔피 트랜지스터(Q13)의 베이스에 접속한 후 그 피엔피 트랜지스터(Q13)의 콜렉터를 출력단자로 하여 안정영역 쇼트 검출신호를 버퍼링하는 버퍼부(12)와, 상기 버퍼부(12)의 출력단자를 트랜지스터(Q14)의 베이스와 콜렉터 접속점, 바렉터 다이오드(C11), 제너다이오드(ZD1) 및 트랜지스터(Q15)의 베이스에 공통 접속하고, 상기 제너다이오드(ZD1)의 캐소우드를 저항(R13)에 접속하며, 상기 트랜지스터(Q14)의 에미터를 저항(R14)을 통한 후 상기 트랜지스터(Q15)의 에미터 및 전류원(I1)과 접속한 후 그 접속점을 출력단자로 하는 시정수 발생횔로부(13)와, 이시정수 발생회로부(13)의 출력단자를 트랜지스터(Q16)의 베이스에 접속하고, 저항(R16)과 저항(R17)의 접속점을 베이스에 접속하여 기준전압을 인가받는 트랜지스터(Q17)의 에미터와 상기 트랜지스터(Q16)의 에미터를 공통으로 전류원(12)에 집속한 후 저항(R16)과 상기 트랜지스터(Q17)의 콜렉터 접속점을 출력단자를 하는 비교부(14)와, 상기 비교부(14)의 출력단자를 피엔피 트랜지스터(Q18)의 베이스에 접속한 후 그의 콜렉터를 트랜지스터(Q19)의 베이스 및 저항(R18)에 접속하여 상기 트랜지스터(Q19)의 콜렉터를 출력단자로 보호를 위한 집적회로 오프 블록(16)에 연결한 인버터부(15)로 구성하였다.Collector of transistor Q12 having the output terminal of the stable region short detection section 11 for overcurrent detection of the circuit output transistor for protection connected to the base of the transistor Q11, and the collector of the transistor Q11 connected to the base. Is connected to the base of the PNP transistor Q13, and then the buffer unit 12 for buffering the stable region short detection signal using the collector of the PNP transistor Q13 as an output terminal, and the output of the buffer unit 12. A terminal is commonly connected to the base of the transistor Q14 and the collector connection point, the selector diode C11, the zener diode ZD1 and the base of the transistor Q15, and the cathode of the zener diode ZD1 is connected to the resistor R13. Is connected to the emitter of the transistor Q14 through the resistor R14, and then to the emitter and the current source I1 of the transistor Q15, and the time constant generator 13, The output terminal of the time constant generation circuit unit 13 is connected to the base of the transistor Q16, and the connection point of the resistor R16 and the resistor R17 is connected to the base to emitter of the transistor Q17 to which the reference voltage is applied. A comparator 14 which focuses the emitter of the transistor Q16 to the current source 12 and then outputs a collector connection point of the resistor R16 and the transistor Q17; and the comparator 14 The output terminal of the transistor Q19 is connected to the base of the PNP transistor Q18, and its collector is connected to the base of the transistor Q19 and the resistor R18 to turn off the integrated circuit for protecting the collector of the transistor Q19 as an output terminal. The inverter unit 15 connected to the block 16 was configured.

이와같이 구성한 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.

본 고안은 외부 잡음이나 내부 회로의 오동작으로 출력단에 과도한 전류가 흘러 결국 출력트랜지스터를 파괴할 수 있는 현상이 생길 때 내부회로의 과전류를 검출하여 불규칙적이고 급격한 변화의 과전류 검출시 시정수 발생 회로부를 통해 래치 시켰다가 그에 따른 제어를 하도록 함으로써, 출력트랜지스터가 안전동작 영역에서 동작할 수 있도록 내, 외부적인 충격을 흡수하도록 한 회로이다.The present invention detects the overcurrent of the internal circuit when excessive current flows to the output terminal due to external noise or malfunction of the internal circuit and eventually destroys the output transistor. It is a circuit that absorbs internal and external shocks so that the output transistor can operate in the safe operation area by latching and controlling accordingly.

먼저 안정동작 영역 쇼트 검출부(11)에서 보호를 위한 집적회로의 출력트랜지스터에 과도한 전류가 흐르는 요인이 생기면 고전위를 출력하여 버퍼부(12)에 입력시킨다. 만약 과전류가 검출되지 않는 안전동작 영역에서 보호를 위한 회로의 출력트랜지스터가 동작할때는 그 안정영역 쇼트 검출부(11)는 저전위 출력을 하므로 그 저전위 출력을 인가받는 버퍼부(12)는 트랜지스터(Q11)이 턴오프이고, 트랜지스터(Q12) 및 피엔피 트랜지스터(Q13)이 턴온되어 고전위를 출력한다.First, when a factor of excessive current flows in the output transistor of the integrated circuit for protection in the stable operation region short detection unit 11, a high potential is output and input to the buffer unit 12. When the output transistor of the circuit for protection is operated in a safe operation region in which no overcurrent is detected, the stable region short detection unit 11 outputs a low potential, so that the buffer unit 12 receiving the low potential output is a transistor Q11. ) Is turned off, and transistor Q12 and PNP transistor Q13 are turned on to output a high potential.

이 고전이 출력에 의해 시정수 발생회로부(13)의 트랜지스터(Q14), (Q15)가 턴온되어 비교부(14)의 트랜지스터(Q16)를 턴온시키므로 트랜지스터(Q17)는 턴오프되고 비교부(14)의 출력은 고전위로서, 인버터부(15)의 피엔피 트랜지스터(Q18)을 턴오프시켜 트랜지스터(Q19)가 턴오프되어 집적회로 오프부(16)에 고전위를 인가하게 되므로 집적회로는 정상동작을 한다.The transistor Q17 is turned off and the comparator 14 is turned on because the transistors Q14 and Q15 of the time constant generator circuit 13 are turned on by the high-output output, thereby turning on the transistor Q16 of the comparator 14. ) Output is high potential, and the transistor Q19 of the inverter unit 15 is turned off, so that the transistor Q19 is turned off to apply the high potential to the integrated circuit off unit 16. It works.

그러나 과전류가 안정영역 쇼트 검출부(11)에 검출되면 검출신호로 100㎲이상인 펄스파형을 발생시켜 고전위로 버퍼부(12)의 트랜지스터(Q11)를 턴오프시킨다. 이 트랜지스터(Q11)이 턴온되면 트랜지스터(Q12) 및 피엔피 트랜지스터(Q13)이 턴오프되고, 이에따라 시정수 발생회로부(13)의 바렉터 다이오드(C11)는 충전되고, 제너다이오드(ZD1)는 도통되어 트랜지스터(Q15)가 턴온되나 제너다이오드(ZD1)의 도통전압(5.4V)을 전원전압(Vcc＝7.2V)에서 뺀 만큼 바이어스되기 때문에, 비교부(14)의 트랜지스터(Q16)의 베이스에는 트랜지스터(Q17)의 베이스에 인가되는 기준전압(약 2.16V)보다 낮은 바이어스 전압(약 0.9V)이 인가되므로 트랜지스터(Q17)이 턴온되고, 그에따라 인버터부(15)의 피엔피 트랜지스터(Q18)이 턴온되므로 트랜지스터(Q19)도 턴온되어 집적회로 오프부(16)에 저전위신호를 보내 집적회로를 오프시킨다.However, when overcurrent is detected by the stable region short detection section 11, a pulse waveform of 100 Hz or more is generated as a detection signal to turn off the transistor Q11 of the buffer section 12 at high potential. When the transistor Q11 is turned on, the transistor Q12 and the PNP transistor Q13 are turned off, so that the selector diode C11 of the time constant generation circuit portion 13 is charged and the zener diode ZD1 is turned on. The transistor Q15 is turned on, but is biased by subtracting the conduction voltage (5.4V) of the zener diode ZD1 from the power supply voltage (Vcc = 7.2V), so that the transistor is provided at the base of the transistor Q16 of the comparator 14. Since a bias voltage (about 0.9V) lower than the reference voltage (about 2.16V) applied to the base of (Q17) is applied, the transistor Q17 is turned on, so that the PNP transistor Q18 of the inverter unit 15 is turned on. Since the transistor Q19 is turned on, the transistor Q19 is turned on to send the low potential signal to the integrated circuit off unit 16 to turn off the integrated circuit.

이렇게 함으로써 순간적인 과전류에 의한 집적회로의 파괴를 방지하고 과전류를 발생시킨 요인이 없어지면 안전 동작영역 쇼특출부(11)의 출력이 저전위가 되면서 집적 회로를 정상동작으로 환원시킨다. 이때 정상상태의 과전류가 불규칙하게 변할 때 과전류 상태시 바렉터 다이오드(C11)가 충전되므로 정상상태시 시정수 발생회로부(12)에 입력되는 고전위가 바렉터 다이오드(C11)를 통해 방전되어 과전류 상태시와 같은 동작을 하여 출력트랜지스터를 보호한다.This prevents the destruction of the integrated circuit due to instantaneous overcurrent, and when the factor causing the overcurrent is eliminated, the output of the safe operation region show extraction section 11 becomes low potential and reduces the integrated circuit to normal operation. At this time, when the overcurrent in the normal state changes irregularly, the varistor diode C11 is charged in the overcurrent state, so the high potential input to the time constant generating circuit unit 12 in the steady state is discharged through the varactor diode C11, thereby overcurrent state. The output transistor is protected by the same operation.

따라서 본 고안은 바렉터 다이오드(C11)의 시정수를 이용하여 일단 과전류 상태가 발생되면 순간적으로 정상상태로 돌아왔다가 다시 과전류상태가 될 때에도 계속 집적 회로의 동작을 오프시켜 집적회로를 완전하게 보호할 수 있다.Therefore, the present invention uses the time constant of the varactor diode (C11), once the overcurrent condition occurs, it returns to the normal state momentarily and continues to turn off the operation of the integrated circuit even when the overcurrent state again, to completely protect the integrated circuit. Can be.

첨부한 제3도는 본 고안에 따른 각부 타이밍도이다.3 is a timing diagram of each part according to the present invention.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 시정수를 이용하여 일단 과전류 상태가 발생하면 보호를 위한 집적회로를 오프시키며, 짧은 순간 정상상태로 돌아왔다가 다시 과전류 상태로 되돌아 가는 과정이 불규칙할 때 이러한 상태를 모두 과전류 상태로 판단하여 집적회로를 오프시키기 때문에 불규칙한 과전류 상태에서도 집적회로의 출력트랜지스터가 안전 동작 영역에서 동작되도록 하는 효과가 있다.As described above, the present invention uses a time constant to turn off the integrated circuit for protection once an overcurrent condition occurs, and all of these states are irregular when the process of returning to the overcurrent state after a short time is returned to the normal state again. Since the integrated circuit is turned off by judging as the overcurrent state, the output transistor of the integrated circuit can be operated in a safe operation region even in an irregular overcurrent state.

Claims (1)

보호를 위한 집적회로에서 과전류를 감지하는 안전동작 영역 쇼트 검출부(11)의 출력단자를 트랜지스터(Q11)의 베이스에 접속한 후 그 트랜지스터(Q11)의 콜렉터를 베이스에 접속한 트랜지스터(Q12)의 콜렉터를 피엔피 트랜지스터(Q13)의 베이스에 접속한 버퍼부(12)와, 상기 버퍼부(12) 피엔피 트랜지스터(Q13)의 콜렉터를 바렉터 다이오드(C11), 트랜지스터(Q14)의 베이스와 콜렉터의 접속점, 제너다이오드(ZD1) 및 트랜지스터(Q15)의 베이스에 공통 접속한 후 그 트랜지스터(Q15)(Q14)를 직접 및 저항(R14)을 통한 후 전류원(I1)에 공통 접속함과 아울러 그 접속점을 출력단자로 하는 시정수 발생회로부(13)와, 상기 시정수 발생회로부(13)의 출력단자를 베이스에 접속한 트랜지스터(Q16)의 에미터와 저항(R16), (R17)에 의해 설정된 기준전압을 베이스에 인가받는 트랜지스터(Q17)의 에미터를 공통으로 전류원(I2)에 접속한 비교부(14)와, 상기 비교부(14) 트랜지스터(Q17)의 콜렉터를 베이스에 접속한 피엔피 트랜지스터(Q18)의 콜렉터를 트랜지스터(Q19)의 베이스 및 저항(R18)에 접속하고, 그 트랜지스터(Q19)의 콜렉터를 보호를 위한 출력트랜지스터가 있는 집적회로오프부(16)에 연결한 인버터부(15)로 구성한 것을 특징으로 하는 출력트랜지스터 보호 회로.The collector of the transistor Q12 connected to the base of the transistor Q11 after connecting the output terminal of the safe operation region short detector 11 for detecting overcurrent in the integrated circuit for protection to the base of the transistor Q11. Is connected to the base of the PNP transistor Q13, and the collector of the buffer unit 12 PNP transistor Q13 is connected to the collector diode C11, the base of the transistor Q14 and the collector. The common connection is made to the connection point, the zener diode ZD1 and the base of the transistor Q15, and then the transistors Q15 and Q14 are directly connected to the current source I1 directly and through the resistor R14, and the connection point is also connected. The reference voltage set by the emitter, resistors R16 and R17 of the time constant generator circuit 13 serving as the output terminal and the transistor Q16 connected to the base of the time constant generator circuit 13 as the output terminal. Transistors that are applied to the base (Q17) The comparator 14 having the emitter connected to the current source I2 in common, and the collector of the PNP transistor Q18 having the collector of the transistor Q17 of the comparator 14 connected to the base. An output transistor comprising an inverter section 15 connected to a base and a resistor (R18), and connected to an integrated circuit-off section (16) with an output transistor for protection. Protection circuit.
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