JPS6243210A - トランジスタの過電流検出回路 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、スイッチング素子として使用されるトラン
ジスタの過電流検出回路に関する。

〔従来技術とその問題点〕

電流容量が等しいトランジスタとサイリスタとを比較す
ると、トランジスタの過電流耐量はサイリスタのそれに
くらべて小であるため、トランジスタをヒユーズにより
過電流から保護するのは困難である。またトランジスタ
をブリッジ接続してオンφオフ動作させることにより、
直流電力を交流電力に変換するインバータなどでは、同
一相の上下アームを構成しているトランジスタが何らか
の故障で同時にオンとなる期間、いわゆるアーム短絡と
なる期間があると、このときの短絡電流はきわめて大き
な時間的変化（ｄｉ／ｄｔ）で立上がるため、通常の過
電流保護方法たとえば変流器などでトランジスタの過電
流を検出し、この検出信号で当該トランジスタのベース
信号回路を遮断するなどの方法では保護できないので、
他の健全なトランジスタまでも破損させてしまうことに
なる。

そこで、トランジスタに過電流が流れるとこのトランジ
スタのコレクタ会エミッタ間電圧が上昇する特性を利用
し、当該トランジスタのベース会エミッタ間に並列接続
された制御スイッチング素子としての制御トランジスタ
によりトランジスタの過電流を遮断するようにしたトラ
ンジスタの過［流保護回路が特開昭５９−１０３５６７
号公報に紹介されている。

第３図はこの公開公報に記載されたトランジスタの過電
流保護回路を示す回路図であり、その動作の概要は下記
のとおりである。すなわちａｇａ図において、オン・オ
フ信号回路１の出力端Ａからオン信号が出力されると、
主トランジスタ４のベースからエミッタへは抵抗２を介
して順バイアス電流が流れてこの主トランジスタ４をオ
ン状態にするので・このとき主トランジスタ４のコレク
タ・エミッタ間電圧は十分に小さい値となる０また抵抗
１０とコンデンサ１１とで構成されている遅延回路によ
り、コンデンサ１１の両端電圧はごく短い遅延時間（た
とえば数マイクロ秒）の後にオン・オフ信号回路１の出
力端Ａにあられれる電圧１こ近い値すで充電される。こ
のときダイオード６の順方向電圧、定電圧ダイオード８
のツェナ電圧、制御トランジスタ５のベース・エミッタ
間電圧と上述の主トランジスタ４がオン状態のときのコ
レクタ・エミッタ間電圧との関係を適正に選定するなら
ば、抵抗９を流れる電流はすべてダイオード６を経て主
トランジスタ４のコレクタに流れ込み、制御トランジス
タ５のベースには電流が流れないので、この制御トラン
ジスタ５はオフ状態となっている。

ここで主トランジスタ４のコレクタ電流が規定値以上の
過電流になって、コレクタ・エミッタ間電圧が大となる
と、制御トランジスタ５が導通し、主トランジスタ４の
ベースからエミッタへ流れていた順バイアス電流はこの
制御トランジスタ５に転流するので、はとんど時間遅れ
を生じることなく主トランジスタ４をオフ状態にするこ
とができる。なお保護ダイオード３は主トランジスタ４
の保護用であり、抵抗７は定電圧ダイオード８のツェナ
電圧補償用である０またオン−オフ信号回路１の出力端
Ｂからは主トランジスタ４をターンオフさせるための逆
バイアス電流が出力される。

上述のように第３図に示す従来例回路は、簡単な回路構
成であるにも拘らず主トランジスタ４の過電流に対して
高速かつ確実な保護をすることができるのであるが、過
電流発生時に自動的に保護動作がなされる反面、過電流
が解消されれば保護動作も自動的に解放されてしまう。

それ故このような過電流保護回路を備えたトランジスタ
を組合わせてインバー゛夕装置やチョッパ装置を構成す
る場合には、装置全体の保護システムとして、別の過電
流判定回路を用意し、装置全体の停止や警報をさせる必
要があり、過電流保護回路の２重装備となって、回路を
複雑化させ、かつコストを上昇させるという欠点を有す
る。

〔発明の目的〕

この発明は、主トランジスタの過電流保護回路にの主ト
ランジスタを使用する装置の過電流保護回路にも利用す
るようにしたトランジスタの過電流像１１回路を提供す
ることを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、主トランジスタのベース・エミッタ間に橋
絡用の制御トランジスタを設け、主トランジスタが順バ
イアス状態にあるとき、これに過電流が流れれば当該主
トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧が上昇するの
で、この電圧上昇を検出して制御トランジスタを作動さ
せること１こより、ごく短時間で主トランジスタの過電
流を遮断するとともにこの制御トランジスタの作動状態
を検出し、この検出信号を生トランジスタの過電流検出
信号とみなしてこれを各種の制御信号に利用しようとす
るものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図である。こ
の第１図において、符号１はオン・オフ信号回路であっ
て、出力端Ａからは主トランジスタ４をオン状態にする
順バイアス電流が、また出力端Ｂからは主トランジスタ
４をオフ状態にする逆バイアス電流が出力されるように
なっている０オン・オフ信号回路１の出力端Ａにあられ
れる電圧は、抵抗１０とコンデンサ１１とで構成される
遅延回路により、抵抗９と定電圧ダイオード８を介して
ごく僅かの時間遅れで制御トランジスタ５のベースにも
与えられるのであるが、前述の従来例と同じく、ダイオ
ード６の順方向電圧ｖ６、定電圧ダイオード８のツェナ
電圧ｖ１、制御トランジスタ５のベース・エミッタ間電
圧Ｖ、ならびｉこ主トランジスタ４のコレクタ・エミッ
タ間電圧ｖ４の関係を適正に、すなわち下記の（１）式
の関係を満足するように選定するならば、抵抗９を流れ
る電流はすべてダイオード６を経て生トランジスタ４の
コレクタに流れるので、制御トランジスタ５はオフ状態
を維持するＯ Ｖ４＋　Ｖａ　＜　Ｖｓ　＋　ＶＷ　　・・・−・・・
・・・・・・・・・・曲・・叩・・・　（１）ここで王
トランジスタ４のコレクタ電流が規定値以上の過電流に
なると、この主トランジスタ４のコレクタ・エミッタ間
電圧ｖ４の値がｖ４１に増大するので（１）式に示す各
電圧の関係が（２）式に示す関係に変化する。

Ｖａ１　＋Ｖ・＞Ｖ、　＋Ｖｓ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（２）よって制御トランジスタ５はオフからオン状態
に変化するのであるが、本発明にあっては、この制御ト
ランジスタ５には直列にホトカブラ１２の発光ダイオー
ド部が接続されているので、主トランジスタ４のベース
・エミッタ関電流にの制御トランジスタ５に転流させて
主トランジスタ４をオフ状態にするとともに、ホトカプ
ラ１２のホトトランジスタ側からは絶縁された過電流検
出信号を外部基こ取り出すことができる。それ故、主ト
ランジスタ４を複数組み合わせてインバータ装置を構成
した場合に、それぞれのトランジスタは過電流で自動遮
断されるとともに、インバータ装置もネトカブラ１２か
らの過電流検出信号により、装置の過電流処理を行うこ
とができる。

なお第１図における抵抗２は主トランジスタ４のベース
電流を制限するためのもの、保護ダイオード３は主トラ
ンジスタ４の保護用であり、抵抗７は定電圧ダイオード
８のツェナ電圧補償用であることは、第３図の従来例回
路の場合と同じである。

第２図は本発明の第２の実施例を示す回路図である。こ
の第２図においては、ＷＪ１図に示した部分と同一機能
を有する部分には同一番号が付されているので、それら
の説明は省略する。

第２図に示す第２の実施例においては、過電流時に主ト
ランジスタ４の電流を遮断する制御トランジスタ５とま
ったく同じ動作をする第２制御スイツチング素子として
の過電流検出トランジスタ１４が設けられており、主ト
ランジスタ４が過電流になると制御トランジスタ５なら
びに過電流検出トランジスタ１４がオン状態となり、直
流電源１６から保護抵抗１５とホトカプラ１２とを介し
てこの過電流検出トランジスタ１４に電流が流れるため
、ホトカプラ１２の出力側に絶縁された過電流検出信号
があられれるので、この信号を使用して過電流保護装置
を作動させることができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、主トランジスタが過電流になったと
き、この主トランジスタのベース電流を素早く転流させ
て主回路電流を遮断させる制御トランジスタがオン状態
になるとき、あるいはこの制御トランジスタとまったく
同じオン・オフ動作をする過電流検出トランジスタがオ
ン状態になるとき、その状態を絶縁して検出するように
過電流検出回路を構成しているので、この主トランジス
タの組み合わせで構成される電力変換装置（たとえばイ
ンバータなど）も上述の過電流検出信号を利用して当該
電力変換装置の過電流保護システムを作動させることが
できる。よって別途に過電流検出回路を設ける必要がな
く、簡素でかつ吐価格な過電流保護装置を実現できる効
果を有する０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図であり、第
２図は本発明の第２の実施例を示す回路図、第３図はト
ランジスタの過電流保護回路の従来例を示す回路図であ
る０ １　オン・オフ信号回路、２・・・抵抗、３・・・保護
ダイオード、４・・主トランジスタ、５・・・制御スイ
ッチング素子としての制御トランジスタ、６・・・ダイ
オード、７，９．１０・・・抵抗、８・・・定電圧ダイ
オード、１１・　コンデンサ、１２　ホトカプラ、１４
・第２制御スイツチング素子としての過電流検出トラン
ジスタ、１５・・・保護抵抗、１６・・・直流電源。 ｌｈ＋＋１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）スイッチング素子たる主トランジスタのベース・エ
   ミッタ間と、この主トランジスタを制御するオン・オフ
   信号回路との間に介在し、主トランジスタの順バイアス
   電流の遮断を可能にすべく、主トランジスタのベース・
   エミッタ間を直接的に橋絡するか、もしくは主トランジ
   スタにベース順バイアス電流を導く補助トランジスタの
   ベース・エミッタ間を橋絡する制御スイッチング素子を
   有し、前記主トランジスタのベース電流が順バイアス方
   向にあるときに主トランジスタのコレクタ・エミッタ間
   電圧が所定の限界値以上になれば前記制御スイッチング
   素子を導通させるように構成されたトランジスタの駆動
   回路において、前記制御スイッチング素子の動作を検出
   する手段が備えられていることを特徴とするトランジス
   タの過電流検出回路。 ２）特許請求の範囲第１項記載の過電流検出回路におい
   て、前記制御スイッチング素子の動作検出手段は、この
   制御スイッチング素子と同時に同じ動作をする第２の制
   御スイッチング素子と、当該第２制御スイッチング素子
   の動作を検出する手段とで構成されていることを特徴と
   するトランジスタの過電流検出回路。