JPH0237234Y2 - - Google Patents

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JPH0237234Y2
JPH0237234Y2 JP1986003155U JP315586U JPH0237234Y2 JP H0237234 Y2 JPH0237234 Y2 JP H0237234Y2 JP 1986003155 U JP1986003155 U JP 1986003155U JP 315586 U JP315586 U JP 315586U JP H0237234 Y2 JPH0237234 Y2 JP H0237234Y2
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  • Electronic Switches (AREA)
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、半導体回路のための極性反転電圧お
よび過電圧からの保護装置に関する。
例えば誘導負荷の遮断によつて生ずる過電圧か
らの公知の保護装置は、フリーホイールダイオー
ドから構成され、このフリーホイールダイオード
は、ICの出力側に誘導負荷に並列に接続され、
そのカソードはプラス極へ接続されている。この
装置は次の欠点を有する、即ちこのリレーに直列
に通常は出力トランジスタのスイツチング区間が
接続されている。
集積回路においては、構成素子がサブストレー
トに対して常に障壁接合部を形成しており、これ
が寄生的にダイオードとして作用する。つまり電
圧の極性が反転すると、この構成素子である出力
段トランジスタが、カソードがプラス極に向つた
ダイオードのように作用する。従つて電圧の極性
が反転する場合には、ダイオードとして作用する
出力段トランジスタとフリーホイールダイオード
とを介して直接短絡が行なわれ、これは集積回路
を破壊する。これを阻止するためにマイナスの供
給電圧線に接続された集積回路の出力側とマイナ
スの供給電圧点との間に集積不可能な外部保護ダ
イオードを接続し、外部保護ダイオードを、スイ
ツチングトランジスタがサブストレートに対して
形成している寄生的ダイオードとは反対に極性付
けて短絡を防止することは公知である。
この公知の回路の欠点は、まず第１にこの保護
ダイオードが集積不可能であり従つてICの外部
接続のために付加的な個別構成部品が必要とされ
ることであり、第２に過電圧が供給電圧側から加
わり、スイツチングトランジスタのブレークダウ
ン電圧を越えた場合に回路が過電圧によつて大き
く影響されることである。
したがつて本考案の課題は例えば出力段トラン
ジスタを含む集積回路において、半導体回路およ
び出力段トランジスタを過電圧とさらに極性反転
電圧から保護する回路を提供し、同じ回路素子を
用いて回路のその他の部分も保護する装置を提供
することである。その際、回路素子を実質的に集
積可能にすることである。
この課題は本考案により次のように解決され
る。
即ち冒頭に述べた半導体回路のための極性反転
電圧および過電圧に対する保護装置において、該
半導体回路は集積された前置段および該前置段に
後置接続された出力段トランジスタを含み、該出
力段トランジスタの出力側に誘導負荷が該出力段
トランジスタのスイツチング区間と直列に設けら
れており、さらに該出力段トランジスタのスイツ
チング区間と並列に、電圧制限装置と第１整流素
子との直列接続体が並列に設けられており、該第
１整流素子と電圧制限装置との接続点に第２整流
素子の第１端子が接続れており、該第２整流素子
の第２端子が少なくとも１つの制限抵抗を介して
負荷の給電電圧と接続されており、該制限抵抗を
介して給電電圧が前記前置段に対して導出される
ように構成したのである。
リレーを遮断する場合にICの内部の動作電圧
が、電圧制限装置の制限電圧の大きさまで上昇す
るのを回避するために、本考案においては、IC
への電流に対する供給電圧に接続された制限抵抗
の供給電圧とは反対側の端子が、第２整流素子を
介して、第１整流素子と電圧制限装置との接続点
と接続されている。この第２整流素子により集積
回路のための動作電圧を、出力段トランジスタの
ための電圧制限装置に加わる電圧から遮断するこ
とが可能となる。
集積化のために、本考案の更に別の実施例にお
いては、整流素子をトランジスタとしてダイオー
ド接続し、電圧制限装置として少くとも１つのツ
エナダイオードを設ける。
本考案の利点は、アースに対する集積できない
ダイオードを省略でき、外部抵抗までも集積可能
な装置が得られることである。その結果、個別構
成素子を省くことによつて、一層簡単で安価かつ
コンパクトになり、極性反転電圧および過電圧か
らの保護作用が得られる。内部過電圧保護を行な
うことによつて、同時にリレー遮断電流を阻止す
ることができる。さらに本考案において、制限抵
抗の、供給電圧とは反対側の端子と、第１整流素
子と電圧制限装置との接続点の間に接続される第
２整流素子によつて、制限電圧のIC内部動作電
圧への伝送が阻止される。即ちこの有利にはダイ
オードから形成される第２整流素子は、電圧極性
反転の際に終段トランジスタのエミツタから端子
に電流が流れるのを阻止する。従つてこのダイオ
ードは、制限抵抗を経由する回路を、電圧極性反
転時に他の回路から遮断する。
次に図面を用いて本考案を実施例につき詳述す
る。
第１図に示した公知技術による保護装置は、入
力段１０と出力段１１とから成る集積回路を示
す。入力段１０は、任意の入力段から構成でき、
ここでは詳述しない。出力段１１としては、
NPNトランジスタが設けられており、そのベー
スは、入力段１０と接続されている。入力段１０
と出力段トランジスタ１１のエミツタは、外部に
配置され個別構成部品の保護ダイオード１２を介
してアースに接続されている。出力段トランジス
タ１１のコレクタは、リレーの磁石巻線１３とフ
リーホイールダイオード１４との並列接続を介し
て電圧源のプラス極１５と接続されている。プラ
ス極１５は、電流制限抵抗１６を介してIC１０
ないし１１と接続されている。この制限抵抗１６
は、普通集積化されない。回路の動作を明確にす
るためには、集積回路において、すべての構成素
子がサブストレート基板に対して寄生的にダイオ
ードを形成しているという事実から出発しなけれ
ばならない。この寄生的ダイオードは図にダイオ
ード１１０，１１１で表わされており、それらは
各々入力段１０または出力段１１を橋絡する。リ
レー１３の遮断の際に生ずる過電圧は、フリーホ
イールダイオード１４によつて短絡される。IC
を、誤つた極性での接続または遮断過程によつて
生じる電圧源の極性反転から保護するために保護
ダイオード１２が設けられている。保護ダイオー
ド１２を設けない場合は、誤極性での接続の際に
ダイオード１１１とフリーホイールダイオード１
４を介して直接短絡が生ずる。サブストレートに
対してやはりダイオード１１０を寄生的に有して
いる入力段１０は、極性反転の際に制限抵抗１６
により保護される。
第２図に示した本考案の第１の実施例は、公知
技術を示した第１の実施例と類似している。同じ
構成素子は、同じ記号で示してある。保護ダイオ
ード１２とフリーホイールダイオード１４は省略
されている。出力段トランジスタ１１のコレクタ
ーエミツタ区間に並列に、ダイオード１７とツエ
ナダイオード１８との直列接続体が接続されてい
る。ダイオード１７とツエナダイオード１８との
接続点は、電圧極性反転時に出力段トランジスタ
１１のエミツタから端子１５に電流が流れるのを
阻止するダイオード１９を介して電流制限抵抗１
６と入力段１０との接続点と接続されている。こ
の場合、３つのダイオード１７〜１９のカソード
が相互に接続されている。
第２図に示した実施例の回路は、電源の極性が
反転する際に制限抵抗１６と磁石巻線１３の抵抗
とによつて保護が行なわれる。これは回路におい
てフリーホイールダイオード１４を省略すること
によつて、保証される。この回路は次のように動
作する。まず、遮断過程によつて磁石巻線１３に
おける電圧が上昇すると、この電圧はダイオード
１７を介してツエナダイオード１８へ加わる。こ
の電圧がツエナダイオード１８のブレークダウン
電圧を越えて上昇すると（通常値約8V）、ツエナ
ダイオード１８はブレークダウンし、電圧はダイ
オード１７を介してツエナダイオード１８によつ
て制限される。ダイオード１９によつてICの内
部動作電圧の制限電圧の高さへの上昇は阻止され
る。ダイオード１７〜１９は、完全に集積可能で
あるので、集積回路には外部から抵抗１６と磁石
巻線１３だけが接続される。
第３図に示した実施例は、その構成および動作
において第２図に示した実施例に相応する。集積
回路内のダイオードは通常はトランジスタとして
作られるのでダイオード１７，１９は、ダイオー
ド接続のトランジスタ１７０，１９０として構成
されている。そのためにダイオードのアノードー
カソード区間の代りにpnpトランジスタのエミツ
ターコレクタ区間が設けられており、各トランジ
スタのベースとコレクタは互いに接続されてい
る。電圧制限装置としてツエナダイオード１８で
はなく回路２０が設けられている。この回路２０
においてツエナダイオード１８は、ツエナダイオ
ード１８と抵抗２１との直列接続およびそれに並
列接続されたNPNトランジスタ２２のコレクタ
エミツタ区間によつて置換されており、その際ト
ランジスタ２２のベースは、抵抗２１のツエナダ
イオード１８との接続点に接続されている。この
回路は次のように動作する。即ちツエナダイオー
ド１８がブレークダウン電圧に達すると、ベース
を介してトランジスタ２２は導通する。ツエナダ
イオード２３、抵抗２４およびトランジスタ２５
から成る第２の同様な回路が、第１の回路に直列
に接続されている。第２の回路によつて電圧制限
装置２０のブレークダウン電圧は、２倍になる。
この種の回路がさらに直列に接続されると、ブレ
ークダウン電圧は更に高くなる。これに類似して
第２図において多数のツエナダイオードを直列に
接続することもできる。出力段トランジスタとサ
ブストレートとのPN接合において寄生的に形成
されるダイオードは好ましくないダイオードなの
で、この出力段トランジスタの寄生的ダイオード
による負担を軽くするために、出力段トランジス
タ１１のスイツチング区間に並列に付加的な誤極
性防止ダイオード２６が設けられている。この誤
極性防止ダイオード２６は、他の実施例において
も設けることができる。付加的な誤極性防止ダイ
オード２７についても同じことが言える。
第４図は、電圧制限装置２０の別の実施例を示
す。回路２０のトランジスタ２５に代つて４層ト
ライオード２８が設けられている。その際抵抗２
４の回路定数は、通常の動作電圧において磁石巻
線の遮断過程中に４層トライオード２８がトリガ
されないように決められている。これに反し外部
から比較的高い過電圧が加えられて、抵抗２４を
経て所定の電流値に達すると、４層トライオード
２８が点孤し、４層トライオードにおける電圧は
その順方向において消失する。この回路の利点
は、外部過電圧が高い場合にトランジスタを有す
る回路に比してIC内の損失電力が著しく低減さ
れることである。
電圧制限装置２０の第５図に示した実施例は、
第３図の素子組合せ２３，２４，２５の原理的な
構成を有するものであるが、トランジスタ２５は
４層トライオード２８に置換されている。この回
路にさらに直列にもう１つのツエナダイオード１
８が接続されている。この回路の有利な特性は、
外部動作電圧が所定の値を上回つた場合、全回路
のブレークダウン電圧が、電圧が２倍のツエナ電
圧の値を下回つて降下した際４層トライオードで
電流導通状態にとどまることである。抵抗２４の
説明は、第４図について述べた通りである。
誘導負荷が供給電圧のマイナス極と接続されて
いる回路も前述の実施例と等価である。この場合
に、保護抵抗１６はICのマイナスの給電導線内
に接続しなければならない。スイツチトランジス
タは、pnpトランジスタとして構成される。更に
過電圧保護回路２０は、ダイオード１９によつて
置換され、ダイオード１７の極性は反転される。
３つのダイオード１７，１８，１９は、それらの
アノードが接続されている。
本考案により次の効果が得られる。即ち例えば
リレーなどの誘導負荷を有し、出力段トランジス
タを含む集積回路において、本考案の回路装置に
より半導体回路および出力段トランジスタに過電
圧が加わるのを防止することができる。さらに極
性反転電圧からの保護作用も得られる。また、回
路素子を集積化することにより容易かつ安価に製
造することができ、しかもコンパクトにまとめる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、公知技術による保護装置、第２図
は、本考案の集積化された保護装置の第１の実施
例、第３図は集積化された保護装置の第２の実施
例、第４図は、第３の実施例としての電圧制限装
置の実施例、第５図は、電圧制限装置の別の実施
例を示す。 １０……IC、１３……負荷。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 半導体回路のための極性反転電圧および過電
    圧に対する保護装置において、該半導体回路は
    集積された前置段１０および該前置段１０に後
    置接続された出力段トランジスタ１１を含み、
    該出力段トランジスタの出力側に誘導負荷１３
    が該出力段トランジスタ１１のスイツチング区
    間と直列に設けられており、さらに該出力段ト
    ランジスタ１１のスイツチング区間と並列に、
    電圧制限装置１８，２０と第１整流素子１７と
    の直列接続体が並列に設けられており、該第１
    整流素子１７と電圧制限装置１８，２０との接
    続点に第２整流素子１９の第１端子が接続れて
    おり、該第２整流素子の第２端子が少なくとも
    １つの制限抵抗１６を介して負荷１３の給電電
    圧と接続されており、該制限抵抗１６を介して
    給電電圧が前記前置段１０に対して導出される
    ようにして成る、半導体回路のための極性反転
    電圧および過電圧に対する保護装置。 ２ 整流素子１７としてダイオードを設けた実用
    新案登録請求の範囲第１項記載の保護装置。 ３ 電圧制限装置１８，２０として少くとも１つ
    のツエナダイオードを設けた実用新案登録請求
    の範囲第１項記載の保護装置。 ４ 電圧制限装置２０として少くとも１つの４層
    トライオード２８を設けた実用新案登録請求の
    範囲第１項記載の保護装置。 ５ 電圧制限装置２０として少くとも１つの半導
    体スイツチ２２，２５，２８を設け、その制御
    電極をツエナダイオード１８，２３によつて制
    御可能とした実用新案登録請求の範囲第３項記
    載の保護装置。 ６ ツエナダイオード１８，２３と抵抗２１，２
    ４との直列接続が、半導体スイツチ２２，２
    ５，２８のスイツチ区間を橋絡し、ツエナダイ
    オード１８，２３と抵抗２１，２４との接続点
    を半導体スイツチ２２，２５，２８の制御電極
    に接続した実用新案登録請求の範囲第５項記載
    の保護装置。 ７ 半導体スイツチをトランジスタ２２，２５と
    した実用新案登録請求の範囲第６項記載の保護
    装置。 ８ 半導体スイツチを４層トライオード２８とし
    た実用新案登録請求の範囲第５項から第７項ま
    でのいずれか１項記載の保護装置。 ９ ４層トライオード２８に直列に少くとも１つ
    の別の電圧制限装置１８を接続した実用新案登
    録請求の範囲第８項記載の保護装置。 10 第２の整流素子１９をダイオードとして構成
    した実用新案登録請求の範囲第１項記載の保護
    装置。 11 集積化のためにダイオード１７，１９を、ダ
    イオード接続のトランジスタ１７０，１９０と
    して構成した実用新案登録請求の範囲第10項記
    載の保護装置。
JP1986003155U 1976-08-25 1986-01-16 Expired JPH0237234Y2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

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Publications (2)

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JPS61189732U JPS61189732U (ja) 1986-11-26
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JP10149477A Pending JPS5326946A (en) 1976-08-25 1977-08-24 Protection circuit for polarity reversed voltage and overvoltage in integrated circuit
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GB (1) GB1582764A (ja)
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