JPH0533071Y2 - - Google Patents
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- JPH0533071Y2 JPH0533071Y2 JP1987131518U JP13151887U JPH0533071Y2 JP H0533071 Y2 JPH0533071 Y2 JP H0533071Y2 JP 1987131518 U JP1987131518 U JP 1987131518U JP 13151887 U JP13151887 U JP 13151887U JP H0533071 Y2 JPH0533071 Y2 JP H0533071Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power transistor
- circuit
- power
- voltage
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の利用分野〕
この考案は、パワートランジスタを過電流によ
る破壊から保護する装置に関する。
る破壊から保護する装置に関する。
従来のパワートランジスタの保護装置として
は、例えば第３図に示すような装置がある。
は、例えば第３図に示すような装置がある。
第３図は、モトローラ社のいわゆるスマートパ
ワーICのブロツク図である。
ワーICのブロツク図である。
第３図において、３は負荷４に流す電流をスイ
ツチングするパワートランジスタ、１は上記のパ
ワートランジスタに流れる電流、すなわち負荷電
流を検出する電流検知回路、２はパワートランジ
スタ３を駆動制御する駆動回路である。
ツチングするパワートランジスタ、１は上記のパ
ワートランジスタに流れる電流、すなわち負荷電
流を検出する電流検知回路、２はパワートランジ
スタ３を駆動制御する駆動回路である。
以下、第４図に示すタイミングチヤートに基づ
いて第３図の装置の動作を説明する。
いて第３図の装置の動作を説明する。
電流検知回路１は、負荷４に流れる電流に対応
したモニタ電流I1を検出し、該モニタ電流I1が所
定の検知レベルI2に達するとリセツト信号S2を出
力する。このリセツト信号S2によつて駆動回路２
をリセツトし、その出力S1を低レベルにすること
により、パワートランジスタ３をオフにするよう
になつている。
したモニタ電流I1を検出し、該モニタ電流I1が所
定の検知レベルI2に達するとリセツト信号S2を出
力する。このリセツト信号S2によつて駆動回路２
をリセツトし、その出力S1を低レベルにすること
により、パワートランジスタ３をオフにするよう
になつている。
次に、第５図は従来の保護装置の他の一例図で
あり、検出用のトランジスタ５のベース・エミツ
タ間電圧の温度特性変化を利用したものである。
あり、検出用のトランジスタ５のベース・エミツ
タ間電圧の温度特性変化を利用したものである。
第６図において、半導体チツプに過電流が流れ
チツプ温度が上昇すると、トランジスタ５のベー
ス・エミツタ間電圧VBEが低下し、比較器６の＋
入力端子の電位が上昇する。比較器６の−入力端
子の電圧は常に一定（＝VRef）なので、比較器６
の＋入力電圧がVRefを超えると、比較器６は出力
信号を出力して駆動回路２を動作させ、パワート
ランジスタ３をオフにする。
チツプ温度が上昇すると、トランジスタ５のベー
ス・エミツタ間電圧VBEが低下し、比較器６の＋
入力端子の電位が上昇する。比較器６の−入力端
子の電圧は常に一定（＝VRef）なので、比較器６
の＋入力電圧がVRefを超えると、比較器６は出力
信号を出力して駆動回路２を動作させ、パワート
ランジスタ３をオフにする。
しかしながら、上記のごとき従来のパワートラ
ンジスタ保護装置にあつては、パワートランジス
タを保護する手段として、パワートランジスタに
流れる電流値のみを検出したり、あるいはパワー
トランジスタから、或る距離を隔てた場所での温
度上昇を検出したりするようになつていたため、
パワートランジスタが破壊しないような瞬間的
な過電流に対しても保護機能が働いてしまう場合
がある、大きな過電流によつてパワートランジ
スタが急速に発熱し破壊に到るような場合でも、
温度検出部がパワートランジスタから或る距離を
持つて配設されている為、パワートランジスタ部
の温度上昇を即座に検出することが出来ず、その
ため有効な保護が出来にくい、等の問題があつ
た。
ンジスタ保護装置にあつては、パワートランジス
タを保護する手段として、パワートランジスタに
流れる電流値のみを検出したり、あるいはパワー
トランジスタから、或る距離を隔てた場所での温
度上昇を検出したりするようになつていたため、
パワートランジスタが破壊しないような瞬間的
な過電流に対しても保護機能が働いてしまう場合
がある、大きな過電流によつてパワートランジ
スタが急速に発熱し破壊に到るような場合でも、
温度検出部がパワートランジスタから或る距離を
持つて配設されている為、パワートランジスタ部
の温度上昇を即座に検出することが出来ず、その
ため有効な保護が出来にくい、等の問題があつ
た。
本考案は、上記のごとき従来技術の問題を解決
するためになされたものであり、パワートランジ
スタが破壊に至らない瞬間的な過電流に対しては
不必要な保護動作を行なわず、また破壊に至るよ
うな場合は確実に保護機能を作動させることの出
来る保護装置を提供することを目的とするもので
ある。
するためになされたものであり、パワートランジ
スタが破壊に至らない瞬間的な過電流に対しては
不必要な保護動作を行なわず、また破壊に至るよ
うな場合は確実に保護機能を作動させることの出
来る保護装置を提供することを目的とするもので
ある。
実用新案登録請求の範囲に記載するごとく、本
考案においては、過電流時における発熱量を推定
するためにパワートランジスタで消費している電
力を求め、その電力が所定の閾値以上のときにタ
イマ回路を動作させる。このタイマ回路は、時間
の経過に従つて所定の特性で低下する基準値を出
力するものであり、この基準値と上記消費電力と
が比較され、消費電力の方が大きい場合、すなわ
ち経過時間に応じて低下する基準値よりも発熱量
が大きい場合にパワートランジスタをオフにする
ように構成している。
考案においては、過電流時における発熱量を推定
するためにパワートランジスタで消費している電
力を求め、その電力が所定の閾値以上のときにタ
イマ回路を動作させる。このタイマ回路は、時間
の経過に従つて所定の特性で低下する基準値を出
力するものであり、この基準値と上記消費電力と
が比較され、消費電力の方が大きい場合、すなわ
ち経過時間に応じて低下する基準値よりも発熱量
が大きい場合にパワートランジスタをオフにする
ように構成している。
したがつて本考案においては、パワートランジ
スタにおける消費電力が正常時よりも大幅に大き
い場合、すなわち発熱量が大幅に大きい場合には
短時間でパワートランジスタをオフにし、過電流
時であつても発熱量が比較的小さい場合にはパワ
ートランジスタをオフにするまでの遅れ時間が長
くなる。また、瞬間的な過電流であつてパワート
ランジスタが破壊されないような場合、すなわち
基準値が低下する以前に消費電力の値が低下した
場合には、消費電力が基準値を上回らないので、
パワートランジスタがオフにされることはない。
このように実際の動作状態に適合した保護動作が
行なわれる。
スタにおける消費電力が正常時よりも大幅に大き
い場合、すなわち発熱量が大幅に大きい場合には
短時間でパワートランジスタをオフにし、過電流
時であつても発熱量が比較的小さい場合にはパワ
ートランジスタをオフにするまでの遅れ時間が長
くなる。また、瞬間的な過電流であつてパワート
ランジスタが破壊されないような場合、すなわち
基準値が低下する以前に消費電力の値が低下した
場合には、消費電力が基準値を上回らないので、
パワートランジスタがオフにされることはない。
このように実際の動作状態に適合した保護動作が
行なわれる。
以下、この考案を図面に基づいて説明する。
第１図は、この考案の一実施例の回路図であ
る。
る。
第１図において、１０は電流モニタ用トランジ
スタであり、例えば、パワートランジスタ３１が
数千個の単位セルを並列に接続したMOSFETで
ある場合は、電流モニタ用トランジスタ１０とし
て上記と同じ単位セルを１個用いれば良い。この
ようにすれば、電流モニタ用トランジスタ１０に
流れる電流に個数比を乗算したものがパワートラ
ンジスタ３１に流れる電流Ｉとなるから、電流モ
ニタ用トランジスタ１０と直列に接続した抵抗１
１の端子電圧を検出することによつてパワートラ
ンジスタ３１に流れる電流を容易に検出すること
が出来る。
スタであり、例えば、パワートランジスタ３１が
数千個の単位セルを並列に接続したMOSFETで
ある場合は、電流モニタ用トランジスタ１０とし
て上記と同じ単位セルを１個用いれば良い。この
ようにすれば、電流モニタ用トランジスタ１０に
流れる電流に個数比を乗算したものがパワートラ
ンジスタ３１に流れる電流Ｉとなるから、電流モ
ニタ用トランジスタ１０と直列に接続した抵抗１
１の端子電圧を検出することによつてパワートラ
ンジスタ３１に流れる電流を容易に検出すること
が出来る。
また、１２はパワートランジスタ３１の電圧Ｖ
（ソース・ドレイン電圧）と上記の電流Ｉとの積
を演算する演算器、１６は電源電圧VBを抵抗１
３と１４とで分圧した基準電圧と演算器１２の出
力とを比較する比較器、抵抗１５とコンデンサ１
８とで構成する回路は所定の時定数を持つ充放電
回路である。また、１７はスイツチング用のトラ
ンジスタ、１９は比較器、２０はパワートランジ
スタ３１のゲートを駆動し、パワートランジスタ
３１をオン・オフするトランジスタである。な
お、上記の抵抗１５とコンデンサ１８の充放電回
路およびトランジスタ１７の部分はタイマ回路を
構成してる。
（ソース・ドレイン電圧）と上記の電流Ｉとの積
を演算する演算器、１６は電源電圧VBを抵抗１
３と１４とで分圧した基準電圧と演算器１２の出
力とを比較する比較器、抵抗１５とコンデンサ１
８とで構成する回路は所定の時定数を持つ充放電
回路である。また、１７はスイツチング用のトラ
ンジスタ、１９は比較器、２０はパワートランジ
スタ３１のゲートを駆動し、パワートランジスタ
３１をオン・オフするトランジスタである。な
お、上記の抵抗１５とコンデンサ１８の充放電回
路およびトランジスタ１７の部分はタイマ回路を
構成してる。
次に作用を説明する。
第１図の回路において、通常時は、トランジス
タ２０がオフになつており、パワートランジスタ
３１は入力端子Ｓから与えられる制御信号に応じ
てオン・オフされる。
タ２０がオフになつており、パワートランジスタ
３１は入力端子Ｓから与えられる制御信号に応じ
てオン・オフされる。
一方、パワートランジスタ３１に過電流が流れ
ると、電流モニタ用トランジスタ１０にもそれに
比例した電流が流れる。この電流を抵抗１１の端
子電圧として検知し、またパワートランジスタ３
１に印加されている電圧も同時に検知し、演算回
路１２でこの電圧と電流との積を計算する。
ると、電流モニタ用トランジスタ１０にもそれに
比例した電流が流れる。この電流を抵抗１１の端
子電圧として検知し、またパワートランジスタ３
１に印加されている電圧も同時に検知し、演算回
路１２でこの電圧と電流との積を計算する。
パワートランジスタ３１で発生する熱量は、パ
ワートランジスタ３１に印加されている電圧とド
レイン電流との積に比例する。したがつて、上記
演算回路１２の出力電圧と抵抗１３，１４で設定
した所定の基準電圧とを比較器１６で比較するこ
とにより、所定の発熱量を超えたか否かを検出す
ることが出来る。すなわち、比較器１６の出力が
“１”のときは発熱量が上記の所定値を越えたこ
とになる。
ワートランジスタ３１に印加されている電圧とド
レイン電流との積に比例する。したがつて、上記
演算回路１２の出力電圧と抵抗１３，１４で設定
した所定の基準電圧とを比較器１６で比較するこ
とにより、所定の発熱量を超えたか否かを検出す
ることが出来る。すなわち、比較器１６の出力が
“１”のときは発熱量が上記の所定値を越えたこ
とになる。
比較器１６の出力が“１”になると、それまで
はオンであつたトランジスタ１７がオフとなり、
コンデンサ１８の電荷は抵抗１５を介して放電さ
れる。この放電は、抵抗１５とコンデンサ１８の
値によつて決まる一定の時定数で行われるので、
比較器１９の−入力端子の電圧はほぼ電源電圧
VBからOVに向かつて減少して行く。一方、比較
器１９の＋入力端子は演算器１２の出力に接続さ
れており、前記の電圧と電流との積に対応した電
圧値が与えられている。
はオンであつたトランジスタ１７がオフとなり、
コンデンサ１８の電荷は抵抗１５を介して放電さ
れる。この放電は、抵抗１５とコンデンサ１８の
値によつて決まる一定の時定数で行われるので、
比較器１９の−入力端子の電圧はほぼ電源電圧
VBからOVに向かつて減少して行く。一方、比較
器１９の＋入力端子は演算器１２の出力に接続さ
れており、前記の電圧と電流との積に対応した電
圧値が与えられている。
したがつて、上記のように次第に減衰する−入
力端の電圧値が、＋入力端子の電圧値よりも高い
間は、比較器１９は“０”を出力するのでトラン
ジスタ２０はオフ状態を保ち、パワートランジス
タ３１には電流が流れている。しかし、或る時間
が経過すると比較器１９の−入力端子電圧は＋入
力端子電圧以下となり、比較器１９は“１”を出
力するのでトランジスタ２０はオンとなり、パワ
ートランジスタ３１はオフとなる。
力端の電圧値が、＋入力端子の電圧値よりも高い
間は、比較器１９は“０”を出力するのでトラン
ジスタ２０はオフ状態を保ち、パワートランジス
タ３１には電流が流れている。しかし、或る時間
が経過すると比較器１９の−入力端子電圧は＋入
力端子電圧以下となり、比較器１９は“１”を出
力するのでトランジスタ２０はオンとなり、パワ
ートランジスタ３１はオフとなる。
上記のように、電圧と電流の積の値が大きい時
は、より早くパワートランジスタ３１をオフに
し、電圧と電流の積の値が小さくなるに従つてパ
ワートランジスタ３１をオフにするまでの時間を
長くするように制御している。すなわち、電圧と
電流との積の値から予想した発熱量が大きいとき
は短時間に温度が上昇するので速やかにパワート
ランジスタ３１をオフにし、上記の発熱量が小さ
いときは温度の上昇も比較的緩慢であると予想さ
れるので、上記の遅れ時間を長くするように構成
している。
は、より早くパワートランジスタ３１をオフに
し、電圧と電流の積の値が小さくなるに従つてパ
ワートランジスタ３１をオフにするまでの時間を
長くするように制御している。すなわち、電圧と
電流との積の値から予想した発熱量が大きいとき
は短時間に温度が上昇するので速やかにパワート
ランジスタ３１をオフにし、上記の発熱量が小さ
いときは温度の上昇も比較的緩慢であると予想さ
れるので、上記の遅れ時間を長くするように構成
している。
なお、上記の遅れ時間内に演算器１２の出力が
基準値以下に低下した場合には、比較器１６の出
力が“０”となるのでトランジスタ１７がオンに
なり、充放電回路のコンデンサ１８の電位は直ち
にほぼ電源電圧VBまで上昇するので、パワート
ランジスタ３１はオフにされない。すなわち、極
めて瞬間的な過電流であつて、パワートランジス
タが破壊されるおそれのないときは、保護機能を
作動させないように構成している。
基準値以下に低下した場合には、比較器１６の出
力が“０”となるのでトランジスタ１７がオンに
なり、充放電回路のコンデンサ１８の電位は直ち
にほぼ電源電圧VBまで上昇するので、パワート
ランジスタ３１はオフにされない。すなわち、極
めて瞬間的な過電流であつて、パワートランジス
タが破壊されるおそれのないときは、保護機能を
作動させないように構成している。
第２図は、上記の特性を示す図である。
第２図から判るように、電圧と電流の積の値が
大きいとき、すなわちパワートランジスタ３１の
発熱量が大きいと予想される時は、τHという短い
遅れ時間でパワートランジスタ３をオフにし、ま
た、発熱量は比較的小さいが或る時間が経過する
とパワートランジスタ３１の温度が上昇して破壊
に至ると予想される時は、τLという比較的長い遅
れ時間が経過した後にパワートランジスタ３１を
オフにするように制御する。したがつて、大きな
過電流によつてパワートランジスタが急速に発熱
し破壊に到るような場合には速やかにパワートラ
ンジスタをオフにして保護し、かつ、パワートラ
ンジスタが破壊しないような瞬間的な過電流に対
しては保護機能を作動させないようにし、また、
発熱量は比較的小さいが或る時間が経過するとパ
ワートランジスタの温度が上昇して破壊に至ると
予想される時にも確実に保護機能を作動させるこ
とが出来る。
大きいとき、すなわちパワートランジスタ３１の
発熱量が大きいと予想される時は、τHという短い
遅れ時間でパワートランジスタ３をオフにし、ま
た、発熱量は比較的小さいが或る時間が経過する
とパワートランジスタ３１の温度が上昇して破壊
に至ると予想される時は、τLという比較的長い遅
れ時間が経過した後にパワートランジスタ３１を
オフにするように制御する。したがつて、大きな
過電流によつてパワートランジスタが急速に発熱
し破壊に到るような場合には速やかにパワートラ
ンジスタをオフにして保護し、かつ、パワートラ
ンジスタが破壊しないような瞬間的な過電流に対
しては保護機能を作動させないようにし、また、
発熱量は比較的小さいが或る時間が経過するとパ
ワートランジスタの温度が上昇して破壊に至ると
予想される時にも確実に保護機能を作動させるこ
とが出来る。
なお、第１図の実施例はアナログ回路を用いた
場合を例示しているが、同様な機能をデジタル回
路で構成することも勿論可能である。すなわち、
パワートランジスタに流れる電流と電圧の積から
発熱量を計算し、パワートランジスタの温度上昇
を予想し、或る時間後にパワートランジスタをオ
フする処理を行うデジタル回路を用いてもよい。
場合を例示しているが、同様な機能をデジタル回
路で構成することも勿論可能である。すなわち、
パワートランジスタに流れる電流と電圧の積から
発熱量を計算し、パワートランジスタの温度上昇
を予想し、或る時間後にパワートランジスタをオ
フする処理を行うデジタル回路を用いてもよい。
〔考案の効果〕
以上説明してきたように、この考案によれば、
パワートランジスタに流れる電流と印加されてい
る電圧を検出し、その積の値からパワートランジ
スタの発熱量を計算し、また経過時間から温度上
昇を予想して、パワートランジスタをオフにする
ように構成しているので、瞬間的な過電流に対し
ても有効な保護を行い、かつパワーデバイスを安
全動作領域（ASO＝Area of Safety
Operation）の限界まで使用できるという効果が
得られる。
パワートランジスタに流れる電流と印加されてい
る電圧を検出し、その積の値からパワートランジ
スタの発熱量を計算し、また経過時間から温度上
昇を予想して、パワートランジスタをオフにする
ように構成しているので、瞬間的な過電流に対し
ても有効な保護を行い、かつパワーデバイスを安
全動作領域（ASO＝Area of Safety
Operation）の限界まで使用できるという効果が
得られる。
第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図は
第１図の回路の動作特性図、第３図は従来装置の
一例図、第４図は第３図の装置の特性図、第５図
は従来装置の他の一例図である。 符号の説明、３１……パワートランジスタ、３
２……負荷、１２……演算器、１６，１９……比
較器。
第１図の回路の動作特性図、第３図は従来装置の
一例図、第４図は第３図の装置の特性図、第５図
は従来装置の他の一例図である。 符号の説明、３１……パワートランジスタ、３
２……負荷、１２……演算器、１６，１９……比
較器。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 負荷をスイツチングするパワートランジスタ
と、 上記パワートランジスタに流れる電流を検出す
る電流検出回路と、 上記パワートランジスタに印加されている電圧
を検出する電圧検出回路と、 上記電流検出回路で検出した電流と上記電圧検
出回路で検出した電圧とに基づいて上記パワート
ランジスタで消費している電力を演算し、それに
対応した信号を出力する電力演算回路と、 上記電力演算回路の出力信号と所定の閾値とを
比較し、出力信号の方が大きいときに第１の信号
を出力する第１の比較回路と、 抵抗とコンデンサからなる充放電回路と上記第
１の信号で動作するスイツチング素子とからな
り、所定の基準値を出力し、上記第１の信号が与
えられると、その時点からの時間の経過に従つて
上記基準値を所定の特性で低下させるタイマ回路
と、 上記電力演算回路の出力信号と上記タイマ回路
の基準値とを比較し、出力信号の方が大きい場合
に第２の信号を出力する第２の比較回路と、 上記第２の信号が与えられると上記パワートラ
ンジスタをオフにするスイツチング回路と、 を備えたことを特徴とするパワートランジスタの
保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987131518U JPH0533071Y2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987131518U JPH0533071Y2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6437135U JPS6437135U (ja) | 1989-03-06 |
| JPH0533071Y2 true JPH0533071Y2 (ja) | 1993-08-24 |
Family
ID=31387663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987131518U Expired - Lifetime JPH0533071Y2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0533071Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004120754A (ja) * | 2002-09-23 | 2004-04-15 | Harman Internatl Industries Inc | 増幅器の出力段のための熱保護システム |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4643331B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-03-02 | 株式会社日立国際電気 | 送信増幅器 |
| JP5054928B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2012-10-24 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 電力供給制御装置 |
| US8326234B2 (en) * | 2010-02-12 | 2012-12-04 | Infineon Technologies Ag | High frequency switching circuit and method for determining a power of a high frequency signal |
| JP6365119B2 (ja) * | 2014-08-26 | 2018-08-01 | オンキヨー株式会社 | 保護回路 |
| WO2017119126A1 (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5750093A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-24 | Hochiki Co | Information transmission member |
| JPS57212825A (en) * | 1981-06-24 | 1982-12-27 | Nec Corp | Protective device |
-
1987
- 1987-08-31 JP JP1987131518U patent/JPH0533071Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004120754A (ja) * | 2002-09-23 | 2004-04-15 | Harman Internatl Industries Inc | 増幅器の出力段のための熱保護システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6437135U (ja) | 1989-03-06 |
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