JPS6260847B2 - - Google Patents
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- JPS6260847B2 JPS6260847B2 JP55009243A JP924380A JPS6260847B2 JP S6260847 B2 JPS6260847 B2 JP S6260847B2 JP 55009243 A JP55009243 A JP 55009243A JP 924380 A JP924380 A JP 924380A JP S6260847 B2 JPS6260847 B2 JP S6260847B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/34—Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電力トランジスタすなわち調整器ま
たは増幅器回路の負荷に電力を供給するために用
いるトランジスタ、並びに同様のトランジスタの
過電流保護回路、特に被保護トランジスタの主電
流導通路に直列に電流感知用抵抗を挿入しない過
電流保護回路に関する。
たは増幅器回路の負荷に電力を供給するために用
いるトランジスタ、並びに同様のトランジスタの
過電流保護回路、特に被保護トランジスタの主電
流導通路に直列に電流感知用抵抗を挿入しない過
電流保護回路に関する。
通常の過電流保護は一般に被保護トランジスタ
の主電流導通路に直列に電流感知用抵抗を挿入し
た2つの基本形の一方により行われる。非線形負
帰還型においては、被保護トランジスタのコレク
タ・エミツタ電路に直列接続した電流感知用抵抗
の両端間の電位降下が閾値検知器に印加され、こ
の検知器が所定の閾値を超える電位降下に応動し
て被保護トランジスタに対するベース駆動電流を
減少させる。また非線形クリツパ型においては、
被保護トランジスタのベース・エミツタ接合とこ
れに直列の電流感知用抵抗との両端間の組合せ電
圧がクリツパにより所定最大値に制限される。
の主電流導通路に直列に電流感知用抵抗を挿入し
た2つの基本形の一方により行われる。非線形負
帰還型においては、被保護トランジスタのコレク
タ・エミツタ電路に直列接続した電流感知用抵抗
の両端間の電位降下が閾値検知器に印加され、こ
の検知器が所定の閾値を超える電位降下に応動し
て被保護トランジスタに対するベース駆動電流を
減少させる。また非線形クリツパ型においては、
被保護トランジスタのベース・エミツタ接合とこ
れに直列の電流感知用抵抗との両端間の組合せ電
圧がクリツパにより所定最大値に制限される。
しかし被保護トランジスタのコレクタ・エミツ
タ電路に直列に電流感知用抵抗を挿入することは
電力増幅器用として好ましくない。それはこの感
知用抵抗による電位降下により被保護トランジス
タのコレクタ・エミツタ電路両端間の電圧変化の
範囲に従つて被保護トランジスタを使用する増幅
器から得られる電力が低下するからである。電力
のいくらかは被保護トランジスタの正規の電流レ
ベルが高いほど感知用抵抗で消費され、この電力
が増幅器の効率を不都合に低下させる損失とな
る。今1つの問題はその電流感知用抵抗が低い抵
抗値(一般に1Ω以下)を持ち、相当な電流(一
般に数アンペア)を導通する能力を有することを
要するため、その抵抗をモノリシツク型集積回路
の充分小さい部分に集積することができないこと
である。従つて被保護トランジスタのコレクタ・
エミツタ電路に直列に電流感知用抵抗を挿入する
必要のない過電流保護回路が極めて望ましい。
タ電路に直列に電流感知用抵抗を挿入することは
電力増幅器用として好ましくない。それはこの感
知用抵抗による電位降下により被保護トランジス
タのコレクタ・エミツタ電路両端間の電圧変化の
範囲に従つて被保護トランジスタを使用する増幅
器から得られる電力が低下するからである。電力
のいくらかは被保護トランジスタの正規の電流レ
ベルが高いほど感知用抵抗で消費され、この電力
が増幅器の効率を不都合に低下させる損失とな
る。今1つの問題はその電流感知用抵抗が低い抵
抗値(一般に1Ω以下)を持ち、相当な電流(一
般に数アンペア)を導通する能力を有することを
要するため、その抵抗をモノリシツク型集積回路
の充分小さい部分に集積することができないこと
である。従つて被保護トランジスタのコレクタ・
エミツタ電路に直列に電流感知用抵抗を挿入する
必要のない過電流保護回路が極めて望ましい。
この発明の発明者はトランジスタ自身の内部エ
ミツタ抵抗を過電流保護用の電流感知抵抗として
用い、他の電流感知用抵抗を省略し得ることを発
見した。この方法で遭遇する問題はその内部エミ
ツタ抵抗がその成分として持つ直線項、すなわち
電位降下が被保護トランジスタのエミツタ電流に
一定の比例関係にある項が比較的小さく、内部エ
ミツタ抵抗の大部分の成分は対数項すなわち電位
降下が被保護トランジスタのエミツタ電流の対数
に比例する項であることである。通常の閾値検知
器またはクリツパは一般に反対数型導電電流対印
加入力電圧特性を持つ半導体接合装置を用い、従
つて予言可能の過電流保護を行い得るほど充分な
感度または精度を持たないため、このような通常
の装置によつてこの内部エミツタ抵抗による電位
変化を感知することは極めて困難で、事実上不可
能である。正しい値に対して選択または調節され
た部品を用いることは可及的避けるべきであるた
め、モノリシツク型集積回路構成の過電流保護回
路においては予言可能性と再現可能性とが特に望
ましい。
ミツタ抵抗を過電流保護用の電流感知抵抗として
用い、他の電流感知用抵抗を省略し得ることを発
見した。この方法で遭遇する問題はその内部エミ
ツタ抵抗がその成分として持つ直線項、すなわち
電位降下が被保護トランジスタのエミツタ電流に
一定の比例関係にある項が比較的小さく、内部エ
ミツタ抵抗の大部分の成分は対数項すなわち電位
降下が被保護トランジスタのエミツタ電流の対数
に比例する項であることである。通常の閾値検知
器またはクリツパは一般に反対数型導電電流対印
加入力電圧特性を持つ半導体接合装置を用い、従
つて予言可能の過電流保護を行い得るほど充分な
感度または精度を持たないため、このような通常
の装置によつてこの内部エミツタ抵抗による電位
変化を感知することは極めて困難で、事実上不可
能である。正しい値に対して選択または調節され
た部品を用いることは可及的避けるべきであるた
め、モノリシツク型集積回路構成の過電流保護回
路においては予言可能性と再現可能性とが特に望
ましい。
さらに他の問題は被保護トランジスタの内部エ
ミツタ抵抗がそのトランジスタの動作温度に著し
く依存することである。この現象はトランジスタ
の過電流保護を行うべき閾値レベルを決めるとき
に考慮に入れる必要がある。
ミツタ抵抗がそのトランジスタの動作温度に著し
く依存することである。この現象はトランジスタ
の過電流保護を行うべき閾値レベルを決めるとき
に考慮に入れる必要がある。
この発明はこれらの問題を解決するもので、そ
の過電流保護回路は自身の動作温度を被保護トラ
ンジスタ(例えば後述のトランジスタQ2)のそ
れに追随させるように被保護トランジスタに熱的
に結合されると共に、そのコレクタ・エミツタ電
路に所定レベルの電路を流すように接続された基
準トランジスタ(例えば後述のトランジスタQ
7)と、被保護トランジスタおよび基準トランジ
スタのエミツタ・ベース間電圧を比較して被保護
トランジスタのエミツタ・ベース間電圧が基準ト
ランジスタのそれより所定量だけ増大したときそ
の被保護トランジスタに関する過電流状態を指示
する手段(例えば後述のトランジスタQ10,Q
11)と、その指示に応動して被保護トランジス
タに対するベース駆動電流のそれ以上の増大を制
限する手段(例えばトランジスタQ1)とを含ん
でいる。
の過電流保護回路は自身の動作温度を被保護トラ
ンジスタ(例えば後述のトランジスタQ2)のそ
れに追随させるように被保護トランジスタに熱的
に結合されると共に、そのコレクタ・エミツタ電
路に所定レベルの電路を流すように接続された基
準トランジスタ(例えば後述のトランジスタQ
7)と、被保護トランジスタおよび基準トランジ
スタのエミツタ・ベース間電圧を比較して被保護
トランジスタのエミツタ・ベース間電圧が基準ト
ランジスタのそれより所定量だけ増大したときそ
の被保護トランジスタに関する過電流状態を指示
する手段(例えば後述のトランジスタQ10,Q
11)と、その指示に応動して被保護トランジス
タに対するベース駆動電流のそれ以上の増大を制
限する手段(例えばトランジスタQ1)とを含ん
でいる。
以下添付図面を参照しつつこの発明をその実施
例について詳細に説明する。
例について詳細に説明する。
第1図の準線形増幅器は増幅すべき入力信号を
信号入力端子に受け、これを駆動段DSに印加す
る。駆動段DSは相等しい正の零入力成分を持つ
AB級電流I1,I2を生成する。I1はその正の零入力
成分に重畳される入力信号の一方の向きの変化に
対して正方向の応答を有し、I2はその正の零入力
成分に重畳される入力信号の他方の向きの変化に
対して正方向の応答を有する。駆動段DSは例え
ば米国特許第3573645号明細書記載の形式をとる
ことができる。
信号入力端子に受け、これを駆動段DSに印加す
る。駆動段DSは相等しい正の零入力成分を持つ
AB級電流I1,I2を生成する。I1はその正の零入力
成分に重畳される入力信号の一方の向きの変化に
対して正方向の応答を有し、I2はその正の零入力
成分に重畳される入力信号の他方の向きの変化に
対して正方向の応答を有する。駆動段DSは例え
ば米国特許第3573645号明細書記載の形式をとる
ことができる。
駆動段DSはI1を比較的高い電源インピーダン
スから共通コレクタ増幅器NPNトランジスタQ
1に供給して、Q1およびそのベース駆動電流I1
に対するエミツタ電流応答によりベース駆動され
るNPN電力トランジスタQ2に電流モードの駆
動を行う。駆動段DSはまたI2を比較的高い電源
インピーダンスから共通コレクタ増幅器NPNト
ランジスタQ3に供給して、Q3およびそのベー
ス駆動電流I2に対するエミツタ電流応答によりベ
ース駆動されるNPN電力トランジスタQ4に電
流モードの駆動を行う。
スから共通コレクタ増幅器NPNトランジスタQ
1に供給して、Q1およびそのベース駆動電流I1
に対するエミツタ電流応答によりベース駆動され
るNPN電力トランジスタQ2に電流モードの駆
動を行う。駆動段DSはまたI2を比較的高い電源
インピーダンスから共通コレクタ増幅器NPNト
ランジスタQ3に供給して、Q3およびそのベー
ス駆動電流I2に対するエミツタ電流応答によりベ
ース駆動されるNPN電力トランジスタQ4に電
流モードの駆動を行う。
Q2およびQ4のコレクタ・エミツタ電路は直
列に接続されて、接地端子とB+端子との間に印
加された動作電位を受けるようになつており、直
流阻止用コンデンサC1を介して負荷手段LMに
結合された信号出力端子にプツシユプル駆動を与
えるようになつている。信号出力端子とB+ブー
スト端子との間のブースタコンデンサC2および
B+端子とB+ブースト端子との間の抵抗R1と
を含むB+ブースト回路がQ1のコレクタおよび
駆動段DSに、信号出力の信号の正の振れよりB
+以上高くなつてQ4を飽和させ得るような電圧
を供給する。Q1のエミツタにQ3のコレクタを
接続することによりQ4を飽和させることができ
る。上述の増幅器の結線はこの発明の時点におい
て当業者に公知の種類のものである。
列に接続されて、接地端子とB+端子との間に印
加された動作電位を受けるようになつており、直
流阻止用コンデンサC1を介して負荷手段LMに
結合された信号出力端子にプツシユプル駆動を与
えるようになつている。信号出力端子とB+ブー
スト端子との間のブースタコンデンサC2および
B+端子とB+ブースト端子との間の抵抗R1と
を含むB+ブースト回路がQ1のコレクタおよび
駆動段DSに、信号出力の信号の正の振れよりB
+以上高くなつてQ4を飽和させ得るような電圧
を供給する。Q1のエミツタにQ3のコレクタを
接続することによりQ4を飽和させることができ
る。上述の増幅器の結線はこの発明の時点におい
て当業者に公知の種類のものである。
NPNトランジスタQ5はこれとエミツタ電圧
の等しいQ4のエミツタ・ベース間オフセツト電
圧VBEQ4の比較対象となるエミツタ・ベース間オ
フセツト電圧VBEQ5を生成する基準トランジスタ
である。Q5はそのエミツタ・ベース間電圧を調
節する直結コレクタ・ベース帰還を有し、そのコ
レクタ電極が端子T1,T2を介して接続されてい
る回路点10に電流源IS1から供給される直流電
流I3と実質的に等しいコレクタ電流を流すように
なつている。
の等しいQ4のエミツタ・ベース間オフセツト電
圧VBEQ4の比較対象となるエミツタ・ベース間オ
フセツト電圧VBEQ5を生成する基準トランジスタ
である。Q5はそのエミツタ・ベース間電圧を調
節する直結コレクタ・ベース帰還を有し、そのコ
レクタ電極が端子T1,T2を介して接続されてい
る回路点10に電流源IS1から供給される直流電
流I3と実質的に等しいコレクタ電流を流すように
なつている。
NPNトランジスタQ7はこれとベース電位の
等しいQ2のエミツタ・ベース間電圧VBEQ2の比
較対象となるエミツタ・ベース間オフセツト電圧
VBEQ7を生成する基準トランジスタである。Q7
は共通コレクタ増幅トランジジスタで、そのエミ
ツタ電流は大部分端子T3,T4を介してNPNトラ
ンジスタQ8のコレクタ電流需要を満たすように
流れる。Q8およびNPNトランジスタQ9はQ
5を親ミラートランジスタとする2出力電流ミラ
ー増幅器の子ミラートランジスタで、入力接続部
11、出力接続部12,13および共通接続部1
4を有する。その各エミツタ電極の側にで示す
ようにその各エミツタ・ベース接合の有効面積が
等しくなつているとすると、Q7およびQ5のエ
ミツタ・ベース間オフセツト電圧VBEQ7およびV
BEQ5は相等しい。(これはQ5,Q8間の電流ミ
ラー作用およびQ7のエミツタをコレクタ負荷と
する8の共通エミツタ増幅器作用による。) 電力トランジスタQ2,Q4は何れも通常モノ
リシツク型集積回路構成の複数個の並列トランジ
スタであり、その電力トランジスタのエミツタ・
ベース接合の等価有効面積はその並列成分トラン
ジスタのエミツタ・ベース接合の有効面積の和で
ある。Q2,Q4のエミツタ・ベース接合の等価
有効面積は常に図示のごとくQ7,Q5のそれの
m倍で、mは正の数である。このためQ2,Q4
のエミツタ・ベース接合のオフセツト電位はQ
7,Q5のそれより同じ電流レベルにおいて、
(KT/q)ln mだけ小さい。この結論はトラン
ジスタ動作を表わす次の公知式を検討することに
より得られる。
等しいQ2のエミツタ・ベース間電圧VBEQ2の比
較対象となるエミツタ・ベース間オフセツト電圧
VBEQ7を生成する基準トランジスタである。Q7
は共通コレクタ増幅トランジジスタで、そのエミ
ツタ電流は大部分端子T3,T4を介してNPNトラ
ンジスタQ8のコレクタ電流需要を満たすように
流れる。Q8およびNPNトランジスタQ9はQ
5を親ミラートランジスタとする2出力電流ミラ
ー増幅器の子ミラートランジスタで、入力接続部
11、出力接続部12,13および共通接続部1
4を有する。その各エミツタ電極の側にで示す
ようにその各エミツタ・ベース接合の有効面積が
等しくなつているとすると、Q7およびQ5のエ
ミツタ・ベース間オフセツト電圧VBEQ7およびV
BEQ5は相等しい。(これはQ5,Q8間の電流ミ
ラー作用およびQ7のエミツタをコレクタ負荷と
する8の共通エミツタ増幅器作用による。) 電力トランジスタQ2,Q4は何れも通常モノ
リシツク型集積回路構成の複数個の並列トランジ
スタであり、その電力トランジスタのエミツタ・
ベース接合の等価有効面積はその並列成分トラン
ジスタのエミツタ・ベース接合の有効面積の和で
ある。Q2,Q4のエミツタ・ベース接合の等価
有効面積は常に図示のごとくQ7,Q5のそれの
m倍で、mは正の数である。このためQ2,Q4
のエミツタ・ベース接合のオフセツト電位はQ
7,Q5のそれより同じ電流レベルにおいて、
(KT/q)ln mだけ小さい。この結論はトラン
ジスタ動作を表わす次の公知式を検討することに
より得られる。
VBE(KT/q)ln(I/AJS)
但し、VBEはトランジスタのエミツタ・ベース
間電圧、Kはボルツマン常数、Tはトランジスタ
のエミツタ・ベース接合の絶対温度、qは電子電
荷、Iはトランジスタの出力電流、Aはトランジ
スタのエミツタ・ベース接合の有効面積、JSは
VBEが零のときトランジスタのエミツタ・ベース
接合を通る電流の平均密度である。Q5,Q7は
それぞれQ4,Q2と親密な熱的結合を施されて
いるため、Q5,Q7の動作温度はそれぞれれQ
4,Q2の動作温度を追跡する。
間電圧、Kはボルツマン常数、Tはトランジスタ
のエミツタ・ベース接合の絶対温度、qは電子電
荷、Iはトランジスタの出力電流、Aはトランジ
スタのエミツタ・ベース接合の有効面積、JSは
VBEが零のときトランジスタのエミツタ・ベース
接合を通る電流の平均密度である。Q5,Q7は
それぞれQ4,Q2と親密な熱的結合を施されて
いるため、Q5,Q7の動作温度はそれぞれれQ
4,Q2の動作温度を追跡する。
Q2,Q7の各エミツタ・ベース間電圧VBEQ2
VBEQ7はロングテールドペア構成のNPNトランジ
スタQ10,Q11により差動的に比較され、そ
のエミツタの相互接続点からQ9のコレクタにテ
ール電流が供給される。図示の回路ではこのテー
ル電流が実質的にI3に等しいが、他の回路構成に
よりこのテール電流を発生することもできる。出
力電流が正常なとき、VBEQ2はVBEQ7より実質的
に小さいから、Q11のベースに印加されるQ2
のエミツタ電位がQ10のベースに(端子T4,
T3を介して)印加されるQ7のエミツタ電位よ
り高ければ、Q11は導通してQ9がコレクタ電
流として必要とするテール電流を流し、Q10は
非導通にバイアスされる。しかしQ2に過電流状
態が生じると、VBEQ2は上昇してQ11の導電度
を下げ、Q10を導通させる。従つてQ10の導
通はQ2の過電流状態を指示することになる。Q
10のコレクタはQ1のベースに結合され、この
Q2の過電流状態の指示に応じてQ1のベース駆
動電流を制限するようになつている。Q10の導
通時はそのコレクタ電流の需要がQ1従つてQ2
に対するベース駆動電流I1の一部の分流によつて
満足される。
VBEQ7はロングテールドペア構成のNPNトランジ
スタQ10,Q11により差動的に比較され、そ
のエミツタの相互接続点からQ9のコレクタにテ
ール電流が供給される。図示の回路ではこのテー
ル電流が実質的にI3に等しいが、他の回路構成に
よりこのテール電流を発生することもできる。出
力電流が正常なとき、VBEQ2はVBEQ7より実質的
に小さいから、Q11のベースに印加されるQ2
のエミツタ電位がQ10のベースに(端子T4,
T3を介して)印加されるQ7のエミツタ電位よ
り高ければ、Q11は導通してQ9がコレクタ電
流として必要とするテール電流を流し、Q10は
非導通にバイアスされる。しかしQ2に過電流状
態が生じると、VBEQ2は上昇してQ11の導電度
を下げ、Q10を導通させる。従つてQ10の導
通はQ2の過電流状態を指示することになる。Q
10のコレクタはQ1のベースに結合され、この
Q2の過電流状態の指示に応じてQ1のベース駆
動電流を制限するようになつている。Q10の導
通時はそのコレクタ電流の需要がQ1従つてQ2
に対するベース駆動電流I1の一部の分流によつて
満足される。
Q2,Q7,Q10,Q11の動作温度の追跡
によつてこれらの動作温度に対して過電流感知感
度が低下することに注意すべきである。これは
(KT/q)従つてTに比例するQ2,Q7のエ
ミツタ・ベース間電圧の特定の差がTの変動範囲
に亘つてそのQ2,Q7の出力電流間の特定の一
定比に関係するように、Q10,Q11のエミツ
タ・ベース間電圧の(KT/q)に比例する同じ
差がそのQ10,Q11の出力電流間の一定比に
関係するためである。
によつてこれらの動作温度に対して過電流感知感
度が低下することに注意すべきである。これは
(KT/q)従つてTに比例するQ2,Q7のエ
ミツタ・ベース間電圧の特定の差がTの変動範囲
に亘つてそのQ2,Q7の出力電流間の特定の一
定比に関係するように、Q10,Q11のエミツ
タ・ベース間電圧の(KT/q)に比例する同じ
差がそのQ10,Q11の出力電流間の一定比に
関係するためである。
VBEQ2とVBEQ7との差動的比較にNPNトランジ
スタQ10,Q11のロングテールドペア構成を
用いると、レベル移動回路の必要なく駆動段DS
の出力I1に直接Q10のコレクタ電流需要を適用
することが容易である。
スタQ10,Q11のロングテールドペア構成を
用いると、レベル移動回路の必要なく駆動段DS
の出力I1に直接Q10のコレクタ電流需要を適用
することが容易である。
Q4,Q5のエミツタ・ベース間電圧VBEQ4お
よびVBEQ5はロングテールドペア構成のPNPトラ
ンジスタQ12,Q13により差動的に比較され
る。Q12,Q13のエミツタ接続点には電流源
IS2から直流電流I4がテール電流として供給され
る。Q2,Q4を保護する回路の過電流保護特性の
整合を容易にするため、I3,I4の値を等しくする
ことができる。
よびVBEQ5はロングテールドペア構成のPNPトラ
ンジスタQ12,Q13により差動的に比較され
る。Q12,Q13のエミツタ接続点には電流源
IS2から直流電流I4がテール電流として供給され
る。Q2,Q4を保護する回路の過電流保護特性の
整合を容易にするため、I3,I4の値を等しくする
ことができる。
出力電流が正常なときVBEQ4はVBEQ5より実質
的に低いため、Q13のベースに印加されるQ4
のベース電位がQ12のベースに(端子T1,T2
を介して)印加されるQ5のベース電位よりも低
くなり、Q13は導通してテール電流I4を流し、
Q12は非導通にバイアスされる。しかしQ4に
過電流状態が起ると、VBEQ4が上昇してQ13の
導電度を下げ、Q12を導通させる。これによつ
て生ずるQ12のコレクタ電流はQ4の過電流状
態の指示となる。この指示はQ3のベースへの出
力接続部22および接地点への共通接続部23を
有するNPNトランジスタQ14,Q15電流ミ
ラー増幅器構成の入力接続部21に印加される。
Q12のコレクタ電流に応じて同じ大きさのコレ
クタ電流がQ15により接続部22に要求され
る。このQ12,Q15のコレクタ電流が相等し
いのは、Q14,Q15のエミツタ・ベース接合
の有効面積の比がその各エミツタ電極の側ので
示すように1:1であるため、Q14,Q15の
電流ミラー増幅器構成の電流利得が実質的に−1
に等しいからである。Q15のコレクタ電流の需
要はI2の一部により満され、これによつてQ3従
つてQ4のベース駆動電流の増大は抑制される。
的に低いため、Q13のベースに印加されるQ4
のベース電位がQ12のベースに(端子T1,T2
を介して)印加されるQ5のベース電位よりも低
くなり、Q13は導通してテール電流I4を流し、
Q12は非導通にバイアスされる。しかしQ4に
過電流状態が起ると、VBEQ4が上昇してQ13の
導電度を下げ、Q12を導通させる。これによつ
て生ずるQ12のコレクタ電流はQ4の過電流状
態の指示となる。この指示はQ3のベースへの出
力接続部22および接地点への共通接続部23を
有するNPNトランジスタQ14,Q15電流ミ
ラー増幅器構成の入力接続部21に印加される。
Q12のコレクタ電流に応じて同じ大きさのコレ
クタ電流がQ15により接続部22に要求され
る。このQ12,Q15のコレクタ電流が相等し
いのは、Q14,Q15のエミツタ・ベース接合
の有効面積の比がその各エミツタ電極の側ので
示すように1:1であるため、Q14,Q15の
電流ミラー増幅器構成の電流利得が実質的に−1
に等しいからである。Q15のコレクタ電流の需
要はI2の一部により満され、これによつてQ3従
つてQ4のベース駆動電流の増大は抑制される。
第2図は第1図のプツシユプル増幅器の電力ト
ランジスタQ2の過電流保護回路の変形で、VBE
Q2とVBEQ7との差動的比較にロングテールドペア
構成のNPNトランジスタQ10,Q11の代り
にPNPトランジスタQ16,Q17を用いたもの
である。例えば図示のようにPNPトランジスタQ
18,Q19の電流ミラー増幅器構成を用いてQ
9のコレクタ電流を反転することにより、Q1
6,Q17のエミツタ電極の接続点に正のテール
電流が供給される。出力電流が正常なとき、低い
VBEQ2はQ17のベースを高いVBEQ7がQ16の
ベースをバイアスするより相当正にバイアスする
から、Q16はQ19のコレクタからのテール電
流を全部導通し、Q17は非導通になる。しかし
Q2に過電流状態が生じると、VBEQ2が低下して
Q16の導電度が低下し、Q17が導通する。こ
のQ17のコレクタ電流は出力接続部32がQ1
のベース電極に接続され、共通接続部33が接地
されたNPNトランジスタQ20,Q21の電流
ミラー回路の入力接続部31に印加される。Q1
7のコレクタ電流に応じてQ21がコレクタ電流
を要求するが、この要求はI1によつて満たされ、
これによつてQ1従つてQ2のベース駆動電流の
増加が抑制される。
ランジスタQ2の過電流保護回路の変形で、VBE
Q2とVBEQ7との差動的比較にロングテールドペア
構成のNPNトランジスタQ10,Q11の代り
にPNPトランジスタQ16,Q17を用いたもの
である。例えば図示のようにPNPトランジスタQ
18,Q19の電流ミラー増幅器構成を用いてQ
9のコレクタ電流を反転することにより、Q1
6,Q17のエミツタ電極の接続点に正のテール
電流が供給される。出力電流が正常なとき、低い
VBEQ2はQ17のベースを高いVBEQ7がQ16の
ベースをバイアスするより相当正にバイアスする
から、Q16はQ19のコレクタからのテール電
流を全部導通し、Q17は非導通になる。しかし
Q2に過電流状態が生じると、VBEQ2が低下して
Q16の導電度が低下し、Q17が導通する。こ
のQ17のコレクタ電流は出力接続部32がQ1
のベース電極に接続され、共通接続部33が接地
されたNPNトランジスタQ20,Q21の電流
ミラー回路の入力接続部31に印加される。Q1
7のコレクタ電流に応じてQ21がコレクタ電流
を要求するが、この要求はI1によつて満たされ、
これによつてQ1従つてQ2のベース駆動電流の
増加が抑制される。
第3図は第1図のプツシユプル増幅器のQ2の
ような電力トランジスタ用の他の過電流保護回路
を示す。トランジスタQ22,Q23は第1図の
Q10,Q11と同様NPN型で、被保護トラン
ジスタQ2のエミツタ・ベース間電圧VBEQ2をダ
イオード結合NPN基準トランジスタQ24のエ
ミツタ・ベース間電圧に比較するのに用いられる
が、Q22,Q23はエミツタ電位でなくベース
電位を比較する。Q2,Q24はそのエミツタ電
極間に挿間素子がなく直結されているため同じエ
ミツタ電位を有する。PNPトランジスタ25,2
6の電流ミラー増幅器構成は、Q8のコレクタ電
流需要を受ける入力接続部41、ダイオード接続
基準トランジスタQ24にQ8のコレクタ電流需
要に比例する)順方向バイアス電流を供給する出
力接続部42およびB+電源に対する共通接続部
を有する。Q2の電流レベルが正常なとき、Q2
2は導通してQ9のコレクタに要求されるテール
電流をすべて流し、そのコレクタはB+電源に接
続される。Q2が過電流状態のときはVBEQ2が上
昇してQ23を導通させ、Q22は導電度が低下
する。Q23のコレクタ電極はQ1のベースに接
続され、そのコレクタ電流需要がI1の一部をQ1
従つてQ2のベース駆動電流から分配することに
より満たされる。
ような電力トランジスタ用の他の過電流保護回路
を示す。トランジスタQ22,Q23は第1図の
Q10,Q11と同様NPN型で、被保護トラン
ジスタQ2のエミツタ・ベース間電圧VBEQ2をダ
イオード結合NPN基準トランジスタQ24のエ
ミツタ・ベース間電圧に比較するのに用いられる
が、Q22,Q23はエミツタ電位でなくベース
電位を比較する。Q2,Q24はそのエミツタ電
極間に挿間素子がなく直結されているため同じエ
ミツタ電位を有する。PNPトランジスタ25,2
6の電流ミラー増幅器構成は、Q8のコレクタ電
流需要を受ける入力接続部41、ダイオード接続
基準トランジスタQ24にQ8のコレクタ電流需
要に比例する)順方向バイアス電流を供給する出
力接続部42およびB+電源に対する共通接続部
を有する。Q2の電流レベルが正常なとき、Q2
2は導通してQ9のコレクタに要求されるテール
電流をすべて流し、そのコレクタはB+電源に接
続される。Q2が過電流状態のときはVBEQ2が上
昇してQ23を導通させ、Q22は導電度が低下
する。Q23のコレクタ電極はQ1のベースに接
続され、そのコレクタ電流需要がI1の一部をQ1
従つてQ2のベース駆動電流から分配することに
より満たされる。
第4図は第3図の変形で、基準トランジスタと
してダイオード接続NPNトランジスタQ24の
代りにPNPエミツタホロワトランジスタQ28が
用いられている。この回路はQ26のコレクタ電
流の信号出力端子に流れる部分を減じる。Q28
はコレクタが接地されているから、必要に応じて
横型トランジスタの代りに、回路素子間に逆バイ
アス接合分離を用いる通常のモノリシツク型集積
回路の基板をコレクタとした縦型トランジスタと
することができる。
してダイオード接続NPNトランジスタQ24の
代りにPNPエミツタホロワトランジスタQ28が
用いられている。この回路はQ26のコレクタ電
流の信号出力端子に流れる部分を減じる。Q28
はコレクタが接地されているから、必要に応じて
横型トランジスタの代りに、回路素子間に逆バイ
アス接合分離を用いる通常のモノリシツク型集積
回路の基板をコレクタとした縦型トランジスタと
することができる。
第5図はさらに他の変形で、NPNトランジス
タQ22,Q23の代りにPNP差動比較トランジ
スタQ29,Q30を用いたものである。Q2
9,Q30の相互接続エミツタ電極には第2図の
Q16,Q17の相互接続エミツタ電極と同様に
して電流を供給され、過電流状態のときQ1のベ
ースにQ29のコレクタ電流需要を供給するため
にQ20,Q21の電流ミラー増幅器構成が用い
られる。
タQ22,Q23の代りにPNP差動比較トランジ
スタQ29,Q30を用いたものである。Q2
9,Q30の相互接続エミツタ電極には第2図の
Q16,Q17の相互接続エミツタ電極と同様に
して電流を供給され、過電流状態のときQ1のベ
ースにQ29のコレクタ電流需要を供給するため
にQ20,Q21の電流ミラー増幅器構成が用い
られる。
差動増幅器として用いられるロングテールドペ
ア構成はそれぞれ整合トランジスタから成るQ1
0とQ11,Q12とQ13,Q16とQ17お
よびQ22とQ23の各対を含む平衡型として示
されているが、Q11のエミツタ・ベース接合の
有効面積を、nを1より大きい数として、Q10
のエミツタ・ベース接合のそれのn倍にして、基
準トランジスタQ7のコレクタ・エミツタ電流の
レベルに対し被保護トランジスタQ2に過電流保
護が付されるレベルを上げるような不平衡ロング
テールドペア構成を得ることもできる。同様の理
由で他のロングテールドペアも同様に不平衡対と
することができる。
ア構成はそれぞれ整合トランジスタから成るQ1
0とQ11,Q12とQ13,Q16とQ17お
よびQ22とQ23の各対を含む平衡型として示
されているが、Q11のエミツタ・ベース接合の
有効面積を、nを1より大きい数として、Q10
のエミツタ・ベース接合のそれのn倍にして、基
準トランジスタQ7のコレクタ・エミツタ電流の
レベルに対し被保護トランジスタQ2に過電流保
護が付されるレベルを上げるような不平衡ロング
テールドペア構成を得ることもできる。同様の理
由で他のロングテールドペアも同様に不平衡対と
することができる。
被保護トランジスタに過電流保護が付与される
レベルを基準トランジスタを流れる電流のレベル
より上げる他の方法は、基準トランジスタの面積
が減少に相当する状態を作ることで、これはその
基準トランジスタのエミツタ・ベース間電圧に抵
抗による降下を加えることにより達し得る。第6
図は第1図の基準トランジスタQ5のエミツタ・
ベース間電圧VBEQ5を上昇させるため端子T1,
T2間に抵抗R1を挿入したもの、第7図は第1
図または第2図の基準トランジスタQ7のエミツ
タ・ベース間電圧VBEQ7を上昇させるため端子T
3,T4間に抵抗R2を挿入したもの、第8図は
第3図の基準トランジスタQ24のエミツタ・ベ
ース間電圧VBEQ24を上昇させるため、または第
4図または第5図の基準トランジスタQ28のエ
ミツタ・ベース間電圧VBEQ28を上昇させるため
端子T5,T6間に抵抗R3を挿入したものをそ
れぞれ示す。過電流保護の動作温度からの独立性
は、R1,R2,R3のような抵抗の両端間の電
位降下が被保護トランジスタおよび基準トランジ
スタが動作する絶対温度に比例して変るような温
度係数をI3に与えることにより維持される。
レベルを基準トランジスタを流れる電流のレベル
より上げる他の方法は、基準トランジスタの面積
が減少に相当する状態を作ることで、これはその
基準トランジスタのエミツタ・ベース間電圧に抵
抗による降下を加えることにより達し得る。第6
図は第1図の基準トランジスタQ5のエミツタ・
ベース間電圧VBEQ5を上昇させるため端子T1,
T2間に抵抗R1を挿入したもの、第7図は第1
図または第2図の基準トランジスタQ7のエミツ
タ・ベース間電圧VBEQ7を上昇させるため端子T
3,T4間に抵抗R2を挿入したもの、第8図は
第3図の基準トランジスタQ24のエミツタ・ベ
ース間電圧VBEQ24を上昇させるため、または第
4図または第5図の基準トランジスタQ28のエ
ミツタ・ベース間電圧VBEQ28を上昇させるため
端子T5,T6間に抵抗R3を挿入したものをそ
れぞれ示す。過電流保護の動作温度からの独立性
は、R1,R2,R3のような抵抗の両端間の電
位降下が被保護トランジスタおよび基準トランジ
スタが動作する絶対温度に比例して変るような温
度係数をI3に与えることにより維持される。
これを行うよい方法は、供給する電流I3が抵抗
を流れる電流に比例するような電流源IS1を用
い、その抵抗の両端間の電圧を同じ温度で動作す
る2つのトランジスタのエミツタ・ベース間電圧
の差に等しくなるようにしてKT/qに比例する
ように保ち、その抵抗をR1,R2またはR3と
同じ温度で働かせ、また同じ抵抗温度係数を持た
せることである。この一般形式の2端子電流調整
器は米国特許第3629691号、同第3911353号、同第
3930172号および同第4063149号の各明細書に詳述
されている。
を流れる電流に比例するような電流源IS1を用
い、その抵抗の両端間の電圧を同じ温度で動作す
る2つのトランジスタのエミツタ・ベース間電圧
の差に等しくなるようにしてKT/qに比例する
ように保ち、その抵抗をR1,R2またはR3と
同じ温度で働かせ、また同じ抵抗温度係数を持た
せることである。この一般形式の2端子電流調整
器は米国特許第3629691号、同第3911353号、同第
3930172号および同第4063149号の各明細書に詳述
されている。
第9図は一方の端子が第1図の準線形増幅器の
端子T2に接続され、他方の端子が電流ミラー増
幅器CMAの入力接続部51に、さらにCMAの入
力回路を介してその共通接続部53およびB+動
作電位源に接続された上記2端子電流調整器
IREGの任意の1つを示す。CMAの出力接続部5
2はI3に比例するテール電流I4をQ12,Q13
のエミツタ電極の接続点に供給する。
端子T2に接続され、他方の端子が電流ミラー増
幅器CMAの入力接続部51に、さらにCMAの入
力回路を介してその共通接続部53およびB+動
作電位源に接続された上記2端子電流調整器
IREGの任意の1つを示す。CMAの出力接続部5
2はI3に比例するテール電流I4をQ12,Q13
のエミツタ電極の接続点に供給する。
また2つのトランジスタのエミツタ・ベース間
電圧の差に等しい電圧を抵抗R1,R2またはR
3の両端間に印加することにより、その両端間に
KT/qに比例する電圧を生成することもでき
る。第10図は米国特許第3629691号明細書記載
のものと同様の回路で、NPNトランジスタQ
5,Q6の各エミツタ・ベース電圧VBEQ5,VBE
Q6間の差に等しい電圧をR1の両端間に印加する
ものである。
電圧の差に等しい電圧を抵抗R1,R2またはR
3の両端間に印加することにより、その両端間に
KT/qに比例する電圧を生成することもでき
る。第10図は米国特許第3629691号明細書記載
のものと同様の回路で、NPNトランジスタQ
5,Q6の各エミツタ・ベース電圧VBEQ5,VBE
Q6間の差に等しい電圧をR1の両端間に印加する
ものである。
当業者は上述の説明によつて容易にこの発明の
他の種々の変形を設計することができ、この発明
の原理によるこのような過電流保護装置はすべて
特許請求の範囲に限定するこの発明の技術的範囲
に属する筈である。
他の種々の変形を設計することができ、この発明
の原理によるこのような過電流保護装置はすべて
特許請求の範囲に限定するこの発明の技術的範囲
に属する筈である。
第1図はこの発明を実施した各過電流保護回路
により過電流保護が付与される1対のAB級プツ
シユプル型負荷駆動用出力トランジスタを持つ準
線形増幅器の回路図、第2図ないし第5図は第1
図の過電流保護回路の一方または他方に置換し得
るこの発明を実施した他の過電流保護回路の回路
図、第6図ないし第8図は第1図ないし第5図に
示すこの発明の実施例に加え得る変形の回路図、
第9図はこの発明の実施例に用いて有利な電流源
構成のブロツク回路図、第10図はこの発明の実
施例に用いて有利な他の電流源構成の回路図であ
る。 Q2,Q4……被保護トランジスタ、Q5,Q
7……基準トランジスタ、IS1,Q8……所定レ
ベルの電流を流す手段、Q10,Q11,Q1
2,Q13……差動比較手段、Q1,Q3……過
電流指示応動手段。
により過電流保護が付与される1対のAB級プツ
シユプル型負荷駆動用出力トランジスタを持つ準
線形増幅器の回路図、第2図ないし第5図は第1
図の過電流保護回路の一方または他方に置換し得
るこの発明を実施した他の過電流保護回路の回路
図、第6図ないし第8図は第1図ないし第5図に
示すこの発明の実施例に加え得る変形の回路図、
第9図はこの発明の実施例に用いて有利な電流源
構成のブロツク回路図、第10図はこの発明の実
施例に用いて有利な他の電流源構成の回路図であ
る。 Q2,Q4……被保護トランジスタ、Q5,Q
7……基準トランジスタ、IS1,Q8……所定レ
ベルの電流を流す手段、Q10,Q11,Q1
2,Q13……差動比較手段、Q1,Q3……過
電流指示応動手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ベース、エミツタ、コレクタの各電極および
エミツタ・ベース間のエミツタ・ベース接合を有
し、ベース駆動電流およびエミツタ・コレクタ間
電圧を受入れるように接続された被保護トランジ
スタを持つ電子回路において、 ベース、エミツタ、コレクタの各電極およびエ
ミツタ・ベース間のエミツタ・ベース接合を有
し、上記被保護トランジスタと熱的に結合されて
自身の動作温度をその被保護トランジスタの動作
温度に追随させる基準トランジスタと、 上記基準トランジスタがそのコレクタ・エミツ
タ電路に所定レベルの電流を流すようにする手段
と、 上記被保護トランジスタのエミツタ・ベース間
電圧を上記基準トランジスタのエミツタ・ベース
間電圧と比較し、上記被保護トランジスタのエミ
ツタ・ベース間電圧が上記基準トランジスタのエ
ミツタ・ベース間電圧より所定値だけ増大したと
き上記被保護トランジスタに関する過電流状態を
指示するように上記被保護トランジスタ及び上記
基準トランジスタに電気的に接続された差動比較
手段と、 上記過電流状態の指示に応動して上記被保護ト
ランジスタに対するベース駆動電流のそれ以上の
増大を制限する手段と、 を含むトランジスタ用過電流保護回路。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/007,499 US4225897A (en) | 1979-01-29 | 1979-01-29 | Overcurrent protection circuit for power transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55102911A JPS55102911A (en) | 1980-08-06 |
| JPS6260847B2 true JPS6260847B2 (ja) | 1987-12-18 |
Family
ID=21726554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP924380A Granted JPS55102911A (en) | 1979-01-29 | 1980-01-28 | Overcurrent protecting circuit for transistor |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4225897A (ja) |
| JP (1) | JPS55102911A (ja) |
| KR (1) | KR830001456B1 (ja) |
| AT (1) | AT392375B (ja) |
| AU (1) | AU527758B2 (ja) |
| DE (1) | DE3003123A1 (ja) |
| ES (1) | ES8204565A1 (ja) |
| FI (1) | FI73548C (ja) |
| FR (1) | FR2447629B1 (ja) |
| GB (1) | GB2042297B (ja) |
| IT (1) | IT1130234B (ja) |
| NZ (1) | NZ192727A (ja) |
| SE (1) | SE441881B (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57124909A (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-04 | Toshiba Corp | Output transistor protection circuit |
| US4321648A (en) * | 1981-02-25 | 1982-03-23 | Rca Corporation | Over-current protection circuits for power transistors |
| US4481553A (en) * | 1982-04-05 | 1984-11-06 | General Electric Company | Protection circuit |
| DE3238880A1 (de) * | 1982-10-21 | 1984-04-26 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung |
| JPH0630543B2 (ja) * | 1987-01-13 | 1994-04-20 | 株式会社東芝 | 出力回路の異常検出報知回路 |
| JPS63268432A (ja) * | 1987-04-27 | 1988-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 短絡保護回路 |
| US5061902A (en) * | 1990-10-03 | 1991-10-29 | International Business Machines Corp. | Linear amplifier |
| IT1244209B (it) * | 1990-12-20 | 1994-07-08 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuito di controllo di caratteristiche tensione/corrente particolarmente per la protezione di transistori di potenza |
| US5485341A (en) * | 1992-09-21 | 1996-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power transistor overcurrent protection circuit |
| EP0782236A1 (en) * | 1995-12-29 | 1997-07-02 | Co.Ri.M.Me. Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Circuit for the protection against overcurrents in power electronic devices, and corresponding method |
| DE10128772B4 (de) * | 2001-06-13 | 2009-10-15 | Infineon Technologies Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Einschaltstrombegrenzung in Gegentaktverstärkerendstufen |
| CN102497093A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-06-13 | 无锡华润上华科技有限公司 | 一种应用于功率因数校正器中的输出过压保护电路 |
| WO2015080599A1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-04 | Powerbyproxi Limited | Overcurrent protection circuit |
| EP3909127B1 (en) | 2019-01-10 | 2024-05-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Bias circuit and power amplifier circuit |
| US12113558B2 (en) | 2020-06-22 | 2024-10-08 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Transmitter circuit |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1265157A (ja) * | 1968-09-27 | 1972-03-01 | ||
| GB1467057A (en) * | 1973-05-24 | 1977-03-16 | Rca Corp | Amplifier with over-current protection |
| US3938008A (en) * | 1974-09-18 | 1976-02-10 | International Business Machines Corporation | Common bus driver complementary protect circuit |
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