JPH0139303B2 - - Google Patents

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JPH0139303B2
JPH0139303B2 JP53079638A JP7963878A JPH0139303B2 JP H0139303 B2 JPH0139303 B2 JP H0139303B2 JP 53079638 A JP53079638 A JP 53079638A JP 7963878 A JP7963878 A JP 7963878A JP H0139303 B2 JPH0139303 B2 JP H0139303B2
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JP
Japan
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transistor
overcurrent
detection device
current
overcurrent detection
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JP53079638A
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JPS558232A (en
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Shigeo Yoshinaga
Hideo Iwamoto
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトランジスタを過電流から保護する
回路装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit device that protects a transistor from overcurrent.

一般にトランジスタは過電流に対して弱く、十
分保護しないと、回復不能な破損を招く。従つ
て、過電流のおそれのある場合には何らかの過電
流保護回路装置を必要とする。
Transistors are generally sensitive to overcurrents, and unless they are adequately protected, they can be irreparably damaged. Therefore, if there is a risk of overcurrent, some kind of overcurrent protection circuit device is required.

第1図はこのようなトランジスタ過電流保護回
路装置の従来例を示す回路構成図で、図におい
て、1はトランジスタ、2はトランジスタ1を制
御するためのゲート制御装置、3は過電流検出装
置である。定常の通電状態ではトランジスタ1は
ベース制御装置2からベース電流の供給を受けて
導通を保持している。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a conventional example of such a transistor overcurrent protection circuit device. In the figure, 1 is a transistor, 2 is a gate control device for controlling transistor 1, and 3 is an overcurrent detection device. be. In a steady energized state, the transistor 1 receives a base current from the base control device 2 and maintains conduction.

このような構成において、トランジスタ1に流
れる電流が所定値を超えると、これを過電流検出
装置3で検出し、ベース制御装置2から供給され
ているトランジスタ1のベース電流をしや断し
て、トランジスタ1をターンオフさせて過電流か
ら保護するようになつている。
In such a configuration, when the current flowing through the transistor 1 exceeds a predetermined value, the overcurrent detection device 3 detects this, and the base current of the transistor 1 supplied from the base control device 2 is cut off. Transistor 1 is turned off to protect against overcurrent.

しかし、単にベース電流をしや断するだけで
は、大きな過電流に対してトランジスタ1を保護
するのは困難で、コレクタ電流が増加すると、コ
レクタ・エミツタ間電圧が増大し、このとき発生
する電力損失によつて破損してしまうことが多か
つた。
However, it is difficult to protect transistor 1 from large overcurrents simply by cutting off the base current, and as the collector current increases, the collector-emitter voltage increases, resulting in power loss. It was often damaged by

この発明は以上のような点に鑑みてなされたも
ので、過電流を検出するとトランジスタに流れる
電流の一部もしくは全部を外部回路に一時的に分
流させることによつて、トランジスタを容易にタ
ーンオフできようにして過電流をしや断し、トラ
ンジスタの破壊を防止できる過電流保護回路装置
を提供せんとするものである。
This invention was made in view of the above points, and it is possible to easily turn off the transistor by temporarily shunting part or all of the current flowing through the transistor to an external circuit when an overcurrent is detected. It is an object of the present invention to provide an overcurrent protection circuit device that can cut off overcurrent and prevent destruction of transistors.

第2図はこの発明の第1の実施例を示す回路図
で、図において4は逆阻止3端子サイリスタ(以
下「サイリスタ」と略称する。)、5は前述のベー
ス制御装置2と共通に過電流検出装置3によつて
駆動されサイリスタ4のゲートを制御するゲート
制御装置、6および7はそれぞれコンデンサおよ
び抵抗でともにサイリスタ4と直列に接続されて
いる。8はトランジスタ1に直列接続されたダイ
オード、9はコンデンサ6の充電装置である。サ
イリスタ4とコンデンサ6と抵抗7との直列接続
体はトランジスタ1と過電流検出装置3とダイオ
ード8との直列接続体と並列に接続されている。
なお、ここでも電源回路および負荷回路は省略し
てある。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 4 is a reverse blocking three-terminal thyristor (hereinafter abbreviated as "thyristor"), and 5 is a reverse blocking three-terminal thyristor (hereinafter abbreviated as "thyristor"); Gate control devices 6 and 7, which are driven by the current detection device 3 and control the gate of the thyristor 4, are connected in series with the thyristor 4 through a capacitor and a resistor, respectively. 8 is a diode connected in series to the transistor 1, and 9 is a charging device for the capacitor 6. The series connection of the thyristor 4, capacitor 6, and resistor 7 is connected in parallel with the series connection of the transistor 1, overcurrent detection device 3, and diode 8.
Note that the power supply circuit and load circuit are also omitted here.

第3図はこの実施例の動作を説明するための各
部電圧、電流の波形図で、波形aはトランジスタ
1のコレクタ電流I1、波形bはトランジスタ1の
コレクタ・エミツタ間電圧VCE、波形cはベース
制御装置2の出力電流I2、波形dはサイリスタ4
の陽極電流I4、波形eはゲート制御装置5の出力
電圧V5、波形fはダイオード8の端子電圧V8
示す。以下これを用いて第2図の実施例回路の動
作を説明する。
FIG. 3 is a waveform diagram of voltages and currents at various parts to explain the operation of this embodiment. Waveform a is the collector current I 1 of transistor 1, waveform b is the collector-emitter voltage V CE of transistor 1, and waveform c is is the output current I 2 of the base control device 2, and waveform d is the output current of the thyristor 4.
The anode current I 4 , the waveform e represents the output voltage V 5 of the gate control device 5, and the waveform f represents the terminal voltage V 8 of the diode 8. Hereinafter, the operation of the embodiment circuit of FIG. 2 will be explained using this.

定常運転状態(図の時点t1以前)では、ベース
制御装置2の出力電流I2の制御の下にトランジス
タ1は所定のコレクタ電流I1を流している。この
とき、コンデンサ6は図示の極性に充電されてい
る。いま、時点t1において何らかの事故によつて
トランジスタ1のコレクタ電流I1が増大しはじめ
ると、この電流増大は過電流検出装置3によつて
検出され、その検出値が時点t2において予め設定
された所定値に達すると、ベース制御装置2およ
びゲート制御装置5に信号が送られる。これによ
つて、時点t2において、トランジスタ1のベース
へ供給されていたベース制御装置2の出力電力I2
はしや断され、同時にゲート制御装置5から出力
電圧V5が出てサイリスタ4のゲートをトリガす
る。
In the steady state of operation (before time t 1 in the figure), the transistor 1 conducts a predetermined collector current I 1 under the control of the output current I 2 of the base control device 2 . At this time, the capacitor 6 is charged to the illustrated polarity. Now, when the collector current I1 of the transistor 1 starts to increase due to some kind of accident at time t1, this current increase is detected by the overcurrent detection device 3, and the detected value is set in advance at time t2 . When the predetermined value is reached, a signal is sent to the base control device 2 and the gate control device 5. This results in the output power I 2 of the base control device 2 being supplied to the base of the transistor 1 at the time t 2
At the same time, the output voltage V 5 is output from the gate control device 5 and triggers the gate of the thyristor 4 .

前述のように、コンデンサ6は図示の極性に充
電されているから、サイリスタ4のゲートがトリ
ガされると、コンデンサ6の電荷は抵抗7、サイ
リスタ4並びに図示しない電源回路および負荷回
路を通して放電し、トランジスタ1の過電流を側
路する。このようにして、トランジスタ1のコレ
クタ電流I1は時点t3で零となる。そして、その後
時点t4までは主回路の過電流はコンデンサ6、抵
抗7およびサイリスタ4からなる通路を通つて流
れ、トランジスタ1には流れない。
As described above, since the capacitor 6 is charged to the polarity shown, when the gate of the thyristor 4 is triggered, the charge in the capacitor 6 is discharged through the resistor 7, the thyristor 4, and the power supply circuit and load circuit (not shown). The overcurrent of transistor 1 is bypassed. In this way, the collector current I 1 of transistor 1 becomes zero at time t 3 . Thereafter, until time t 4 , the overcurrent in the main circuit flows through the path consisting of capacitor 6 , resistor 7 and thyristor 4 and does not flow through transistor 1 .

トランジスタ1のベースへの電流I2が時点t2
しや断されてからは、このトランジスタ1はコレ
クタ・エミツタ間の電流阻止能力を回復し始め、
コレクタ電流I1が減少して、時点t3〜t4の間はト
ランジスタ1のコレクタ電流I1はしや断されるた
め、コレクタ・エミツタ間の電流阻止能力は急速
に回復する。時点t4で電荷の放電を終つたコンデ
ンサ6は、時点t4以後は主回路の過電流によつて
図示とは逆の極性に充電されていく。従つて、ト
ランジスタ1のコレクタ・エミツタ間には電圧
VCEが再び印加されるが、この時点では電流阻止
能力は回復しているので、コレクタ電流はI1は流
れない。そして、時点t5でコンデンサ6は図示と
は逆の極性にほぼ電源電圧に等しい値にまで充電
され、時点t6で過電流は零になる。このようにし
て、トランジスタ1は容易に電流阻止能力を回復
するので、過電流を完全にしや断することができ
る。抵抗7はサイリスタ4の電流I4を抑制するも
ので、場合によつては省略してもよい。
After the current I 2 to the base of transistor 1 is cut off at time t 2 , transistor 1 begins to regain its collector-emitter current blocking ability,
Since the collector current I 1 decreases and the collector current I 1 of the transistor 1 is briefly cut off between time points t 3 and t 4 , the current blocking ability between the collector and emitter is quickly restored. After time t4 , the capacitor 6, which has finished discharging its charge at time t4 , is charged to a polarity opposite to that shown in the figure due to the overcurrent of the main circuit. Therefore, there is a voltage between the collector and emitter of transistor 1.
V CE is applied again, but at this point the current blocking ability has been restored, so the collector current I 1 does not flow. Then, at time t5 , capacitor 6 is charged to a value substantially equal to the power supply voltage with the polarity opposite to that shown in the figure, and at time t6, the overcurrent becomes zero. In this way, the transistor 1 easily recovers its current blocking ability, so that the overcurrent can be completely cut off. The resistor 7 suppresses the current I 4 of the thyristor 4, and may be omitted depending on the case.

ここで、上記ダイオード8のはたらきは、サイ
リスタ4等からなる分流回路からの過電圧がトラ
ンジスタ1に直接印加されるのを防ぐようにはた
らくものであり、いわゆる過電圧防止用ダイオー
ドである。また、上記分流回路に分流するのは、
上記トランジスタ1が過電流を検出したときに、
これに並列されたサイリスタ4を導通させ、上記
トランジスタの電流阻止能力の回復を助長させる
ためである。
Here, the diode 8 functions to prevent an overvoltage from being directly applied to the transistor 1 from the shunt circuit including the thyristor 4, and is a so-called overvoltage prevention diode. In addition, the current that is shunted to the above shunt circuit is
When the transistor 1 detects an overcurrent,
This is to make the thyristor 4 connected in parallel conductive, thereby promoting recovery of the current blocking ability of the transistor.

第4図はこの発明の第2の実施例を示す回路構
成図で、10は負荷、11は電源を示す。この実
施例ではトランジスタ1が正常に動作していると
きに、負荷10の両端の電圧でコンデンサ6を所
要極性に充電しておくようになつており、第1の
実施例における充電装置9を必要としない。この
回路の過電流しや断動作は第1の実施例と同様で
ある。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention, in which 10 represents a load and 11 represents a power source. In this embodiment, when the transistor 1 is operating normally, the capacitor 6 is charged to the required polarity with the voltage across the load 10, and the charging device 9 in the first embodiment is not required. I don't. The overcurrent cutting operation of this circuit is similar to that of the first embodiment.

第5図はこの発明の第3の実施例を示す回路構
成図で、いわゆるインバータ回路にこの発明を適
用したもので、1a,1b,1cおよび1dはト
ランジスタ、12は回路インピーダンスである。
すなわち、直流電源11の直流電力を交流に変換
して負荷10に供給するもので、このインバータ
の動作は、あらためて説明の必要はないであろ
う。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a so-called inverter circuit, in which 1a, 1b, 1c and 1d are transistors, and 12 is a circuit impedance.
That is, the inverter converts the DC power from the DC power supply 11 into AC power and supplies the AC power to the load 10, and the operation of this inverter does not require further explanation.

この第3の実施例において、トランジスタ1a
〜1dに過電流が流れると、過電流検出装置3は
これを検出して、ベース電流制御装置2によつて
トランジスタ1a〜1dのベース電流をしや断す
るとともに、ゲート制御装置5によつてサイリス
タ4のゲートをトリガして、このサイリスタ4を
導通させる。以下第1の実施例で説明したよう
に、コンデンサ6、抵抗7およびサイリスタ4の
回路で電源11を一時的に短絡して、トランジス
タ1a〜1dの電流阻止能力を回復させ、もつて
各トランジスタ1a〜1dを過電流から保護する
ものである。
In this third embodiment, transistor 1a
When an overcurrent flows through the transistors 1a to 1d, the overcurrent detection device 3 detects this and causes the base current control device 2 to cut off the base current of the transistors 1a to 1d, and the gate control device 5 The gate of thyristor 4 is triggered to make it conductive. As explained in the first embodiment, the power supply 11 is temporarily short-circuited by the circuit including the capacitor 6, the resistor 7, and the thyristor 4 to restore the current blocking ability of the transistors 1a to 1d, and then each transistor 1a ~1d from overcurrent.

上記実施例ではコンデンサ6への電流制御にサ
イリスタを用いたが、サイリスタに限らず他のス
イツチング素子であつてもよい。
In the above embodiment, a thyristor is used to control the current to the capacitor 6, but the switching element is not limited to a thyristor, and other switching elements may be used.

以上詳述したように、この発明では、コンデン
サとスイツチング素子との直列接続体を被保護ト
ランジスタに並列に接続し、上記トランジスタの
過電流を検出したときに、上記トランジスタのベ
ース電流をしや断するとともに、上記スイツチン
グ素子を導通させ、上記トランジスタの電流を上
記直列接続体へ分流するようにしたので、トラン
ジスタの電流阻止能力は急速に回復し、過電流を
安全にしや断し、トランジスタの破壊を防止する
ことができる。
As detailed above, in the present invention, a series connection body of a capacitor and a switching element is connected in parallel to a protected transistor, and when an overcurrent of the transistor is detected, the base current of the transistor is quickly cut off. At the same time, since the switching element is made conductive and the current of the transistor is shunted to the series connection body, the current blocking ability of the transistor is rapidly restored, the overcurrent is safely cut off, and the transistor is prevented from being destroyed. can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来装置の回路構成図、第2図はこの
発明の第1の実施例を示す回路構成図、第3図は
この第1の実施例の動作を説明するための各部電
圧、電流波形図、第4図および第5図はこの発明
のそれぞれ第2および第3の実施例を示す回路構
成図である。 図において、1はトランジスタ、2はベース制
御装置、3は過電流検出装置、4はサイリスタ
(スイツチング素子)、5はゲート制御装置、6は
コンデンサ、11は電源、12は負荷である。な
お、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示
す。
Fig. 1 is a circuit diagram of a conventional device, Fig. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing voltages and currents at various parts to explain the operation of the first embodiment. The waveform diagram, FIGS. 4 and 5 are circuit configuration diagrams showing second and third embodiments of the present invention, respectively. In the figure, 1 is a transistor, 2 is a base control device, 3 is an overcurrent detection device, 4 is a thyristor (switching element), 5 is a gate control device, 6 is a capacitor, 11 is a power supply, and 12 is a load. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被保護トランジスタ、このトランジスタに直
列接続された順方向のダイオード、上記被保護ト
ランジスタに直列に接続された過電流検出装置、
この過電流検出装置によつて過電流が検出された
とき、この過電流検出装置からの信号により被保
護トランジスタのベース電流をしや断するベース
制御装置、上記被保護トランジスタおよび上記ダ
イオードと並列に接続されかつ互いに直列接続さ
れたコンデンサとスイツチング素子、このスイツ
チング素子に直列接続された抵抗、上記被保護ト
ランジスタの両端に加えられる電圧と逆極性の電
圧を、上記コンデンサに充電する充電装置、上記
過電流検出装置によつて過電流が検出されたとき
この過電流検出装置からの信号により上記スイツ
チング素子のゲートをトリガするゲート制御装置
とから成るトランジスタの過電流保護回路装置。 2 負荷と過電流検出装置と被保護トランジスタ
及び順方向のダイオードとを直列に接続し、抵抗
とスイツチング素子とを直列に接続し、これら2
つの直列回路を互いに並列に接続するとともに、
上記抵抗とスイツチング素子との接続点と、負荷
と過電流検出装置との接続点との間に、コンデン
サを接続し、上記過電流検出装置からの信号によ
り被保護トランジスタのベース電流をしや断する
ベース制御装置を設け、かつ上記過電流検出装置
によつて過電流が検出されたときこの過電流検出
装置からの信号により上記スイツチング素子のゲ
ートとトリガするゲート制御装置を設けて成るト
ランジスタの過電流保護回路装置。
[Claims] 1. A protected transistor, a forward diode connected in series with the transistor, an overcurrent detection device connected in series with the protected transistor,
A base control device that cuts off the base current of the protected transistor by a signal from the overcurrent detection device when an overcurrent is detected by the overcurrent detection device; A capacitor and a switching element connected to each other in series, a resistor connected in series to the switching element, a charging device that charges the capacitor with a voltage of opposite polarity to the voltage applied across the protected transistor, and 1. A transistor overcurrent protection circuit device comprising: a gate control device that triggers the gate of the switching element by a signal from the overcurrent detection device when an overcurrent is detected by the current detection device. 2 The load, the overcurrent detection device, the protected transistor and the forward diode are connected in series, the resistor and the switching element are connected in series, and these two
By connecting two series circuits in parallel with each other,
A capacitor is connected between the connection point between the resistor and the switching element and the connection point between the load and the overcurrent detection device, and the base current of the protected transistor is interrupted by the signal from the overcurrent detection device. and a gate control device that triggers the gate of the switching element by a signal from the overcurrent detection device when an overcurrent is detected by the overcurrent detection device. Current protection circuit device.
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