JPS6264120A

JPS6264120A - トランジスタの保護回路

Info

Publication number: JPS6264120A
Application number: JP60202843A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nozoe; 野添　実
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1985-09-13
Filing date: 1985-09-13
Publication date: 1987-03-23
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0659025B2

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】（産業上の利用分野〕この発明は、トランジスタを異常電流による破壊から保
護するトランジスタの保護回路に係り、特に、トランジ
スタの二次降伏破壊からの保護に関する。

〔従来の技術〕

第３図に示すトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧
ＶＣＥ−コレクタ電流１ｃ特性において、電圧降伏（−
次降伏：ａ領域）後、さらに電圧を増加させると、電圧
、電流点で低砥抗領域（ｂ領域）へ移行する現象（二次
降伏）が生じる（佐寝、吉田著ｒｆｃ）ランジスタ回路
の信頼性設計」日刊工業新聞社発行Ｐ９６〜Ｐ１１５に
記載）。

二次降伏現象は、トランジスタの一部が何等かの原因に
よって他の部分より温度が上昇すると、その部分に流れ
る電流が増加し、その結果、その部分の電力損失が増加
し、累積的に温度が上昇する。このような現象が持続的
に繰り返されると、局部的に高い温度の領域（ｈｏｔ　
５ｐｏｔ）ができ、トランジスタが破壊されることにな
る。なお、第３図において、ＩＣ＋は一次降伏以前のコ
レクタ電流、ＩＣ２は二次降伏以後のコレクタ電流を示
す。

そこで、トランジスタの安全動作領域を測定する場合、
第４図に示すように、トランジスタ２のコレクタ・エミ
ッタ間に可変直流電源４を、エミッタ抵抗６、トランジ
スタ２の保護回路としてスイッチ８および異常電流検出
回路（Ｄ）１０を直列に接続して行っている。そして、
可変直流電源４を可変して任意の電圧ＶＣＣを印加した
場合に、入力端子１２．１４間にパルス電圧Ｖ、を印加
するとともに、出力端子１６．１８間に発生するトラン
ジスタ２のコレクタ・エミッタ間電圧ＶｅＥを測定して
安全動作領域を判定する。この場合、異常電流検出回路
１０は、第３図の二次降伏に至る異常点Ｃの電流を検出
し、その検出結果によってスイッチ８を開くことにより
、トランジスタ２に流れる異常電流を遮断し、トランジ
スタ２を二次降伏による破壊から保護している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような二次降伏などの異常領域への突入による破壊
からトランジスタ２を保護する場合、異常電流検出回路
１０の異常点の検出精度が低い場合やスイッチ８の動作
速度が遅い場合には、トランジスター２を破壊に至らし
めるおそれがある。

そこで、この発明は、トランジスタの異常領域への突入
による破壊から確実に保護できるトランジスタの保護回
路の提供を目的とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕この発明のトランジスタの保護回路は、第１図に示すよ
うに、保護すべきトランジスタ（実施例のトランジスタ
２）に流れる電流を電圧に変換し−て検出する電流検出
手段（実施例の抵抗２０）と、この電流検出手段の出力
電圧が所定値以上か否かによって前記トランジスタの異
常領域への突入を判別し、異常領域への突入時、定電流
を発生させその定電流を抵抗に流し、電圧降下によって
異常領域への突入を表わす出力を発生する異常判別手段
（実施例の異常判別回路３０）と、この異常判別手段の
判別出力によって前記トランジスタに流れる電流を遮断
する前記トランジスタより大なる電流能力を持つスイッ
チング素子を設置してなる電流遮断手段（実施例の電流
遮断回路２４）とから構成したものである。

〔作　　　用〕

したがって、この発明のトランジスタの保護回路は、第
１図に示すように、保護すべきトランジスタに流れる電
流を電流検出手段によってネ食出し、異常判別手段によ
って、電流検出手段の出力電圧が所定値以上（たとえば
、二次降伏に至る異常点）か否かを判別し、異常領域へ
の突入時、定電流を発生させその定電流を抵抗に流し、
電圧降下によって異常領域への突入を表わす出力を発生
させ、この判別出力によってトランジスタを保護するた
めに設置したスイッチング素子からなる電流遮断手段を
動作させてトランジスタに流れる異常電流を遮断し、ト
ランジスタを保護する。

そして、この発明のトランジスタの保護回路において、
電流検出手段は、たとえば、抵抗（実施例の抵抗２０）
で構成すれば、筒車な構成によってトランジスタに流れ
る電流を検出することができる。

また、この発明のトランジスタの保護回路において、異
常判別手段は、たとえば、電流検出手段の出力電圧が所
定値以上になったとき動作して定電流を発生する定電流
回路（実施例のトランジスタ３２、ダイオード３４．３
６および抵抗３８からなる回路）と、その定電流出力に
よって電圧降下を生じさせる抵抗（実施例の抵抗４０）
とによって構成すれば、異常領域への突入を速やかに判
別することができる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明のトランジスタの保護回路の実施例を
示す。

第１図において、任意の電圧を設定可能な可変直流電源
４の正・極側には、電流検出抵抗２０　（以下単に抵抗
２０という）、および抵抗２２を介してトランジスタ２
のコレクタが接続され、また、可変直流電源４の負極側
には、一定の条件によってトランジスタ２の電流を遮断
する電流遮断手段としての電流遮断回路２４を介してト
ランジスタ２のエミッタが接続されている。抵抗２０は
、トランジスタ２に流れる電流を電圧に変換して検出す
る電流検出手段として設置されたものである。

また、電流遮断回路２４は、トランジスタ２より大なる
電流能力を持つスイッチング素子で構成し、実施例では
トランジスタ２６．２８からなるベース、コレクタおよ
びエミッタをそれぞれ共通にしたトランジスタ対で構成
されている。

抵抗２０の両端に発生した電圧は１．その電圧値からト
ランジスタ２が異常領域に突入したことを判別する異常
判別手段として設置された異常判別回路３０に加えられ
る。実施例の異常判別回路３０は、トランジスタ３．２
、ダイオード３４．３６および抵抗３８からなる定電流
回路に、その出力定電流によって電圧降下を生じさせる
抵抗４０を付加したものである。すなわち、この異常判
別回路３０では、ダイオード３４．３６および抵抗３８
によってトランジスタ３２が導通ずる異常領域への突入
に対応したスレッシュホールド電圧が設定されている。

したがって、抵抗２ｏの電圧降下がスレッシュホールド
電圧を超えると、トランジスタ３２が動作し、その動作
によって定電流が抵抗４０に流れる。

定電流による抵抗４０に発生した電圧は、その電圧の発
生に応じて電流遮断回路２４の動作を切り換える動作切
換回路４２にトリガ入力として加えられる。動作切換回
路４２は、抵抗４０に電圧が発生した場合、電流遮断回
路２４のトランジスタ２６．２８を遮断状態に移行させ
るために、トランジスタ２６．２８のベース電流を解除
するとともに、そのベース電位を低レベルに移行し、ま
た、抵抗４０に電圧が発生していない場合、トランジス
タ２６．２８にベース電流を供給し、トランジスタ２６
．２８を導通状態にする。

以上説明したように、トランジスタ２は、可変直流電源
４による特定の駆動電圧ｖｅｃを設定するとともに、入
力端子１２にパルス電圧Ｖ、を加えることによって導通
状態となる。この場合、異常判別回路３０の抵抗４０に
電圧が生じていない場合、トランジスタ２６．２８を導
通状態に維持するベース電流が動作切換回路４２から与
えられ、トランジスタ２６．２８には、トランジスタ２
に流れる電流が同様に流れる。そして、トランジスタ２
に流れる電流が、たとえば、二次降伏などの異常領域に
突入し、その電流値が異常に増加すると、トランジスタ
３２の導通によって抵抗４０に定電流による電圧降下が
生じ、この電圧降下によって、動作切換回路４２は、ト
ランジスタ２６．２８のベース電流を解除する。この結
果、トランジスタ２６．２８が遮断状態となり、トラン
ジスタ２の電流を解除するため、トランジスタ２は二次
降伏による破壊から保護されることになる。したがって
、このような保護回路によれば、安全動作領域を測定す
るために、トランジスタ２を二次降伏などの異常領域に
突入させても、その異常状態からトランジスタ２の完全
破壊を防止することができる。

第２図は、第１図に示した動作切換回路４２の具体的な
回路構成例を示す。

第２図において、動作切換回路４２は、異常判別回路３
０の抵抗４０の電圧発生に応じて動作が切り換えられる
スイッチング回路としてのフリップフロップ回路４４と
、このフリップフロップ回路４４の出力によってトラン
ジスタ２６．２８の駆動電流を出力する電流増幅器４６
とから構成されている。フリップフロップ回路４４は、
トランジスタ４８．５０，５２および抵抗５４．５６．
５８．６０で構成され、また、電流増幅器４６はダーリ
ントン接続されたトランジスタ６２．６４および抵抗６
６で構成され、フリップフロップ回路４４および電流増
幅器４６は、可変直流電源６８から加えられる駆動電圧
ｖ　ｃｃｚで駆動される。

したがって、このような動作切換回路４２によれば、抵
抗４０に電圧が発生していない場合、トランジスタ５２
が遮断状態となり、トランジスタ５０のコレクタ電位は
トランジスタ６２を導通するに必要な電位となる。トラ
ンジスタ５０．５２はＮＯＲ回路を構成しており、トラ
ンジスタ５２の遮断状態によって、トランジスタ６２が
導通すると、同様にトランジスタ６４も導通し、トラン
ジスタ６２．６４によって増幅された電流がトランジス
タ２６．２８のベースに加えられることにより、トラン
ジスタ２６．２８が導通ずる。このような正常領域での
動作に対し、トランジスタ２が二次降伏に到達すると、
抵抗４０に電圧が発生し、トランジスタ５２が導通する
ので、トランジスタ５０は遮断Ｍｅとなり、そのコレク
タ電位は負電位に移行することになる。この結果、トラ
ンジスタ６２．６４が遮断状態となって、トランジスタ
２６．２８のベースに加えられていたベース電流が解除
されるので、トランジスタ２６．２８が遮断状態となり
、トランジスタ２の電流が解除される。したがって、ト
ランジスタ２の二次降伏による破壊が防止される。

この場合、トランジスタ２の保護を実現するために、ト
ランジスタ２６．２８．３２．４８．５０．５２．６２
．６４はスイッチングスピードの速いものを用いる必要
があり、また、第１図に示した抵抗３８を第２図に示す
ように、可変抵抗にすれば、その抵抗値を変化させるこ
とによって、トランジスタ３２のスレッシュホールド電
圧を所望の異常電流に対応する電圧に設定することがで
きる。なお、トランジスタ３２のベース・エミッタ間電
圧を■□、抵抗２０の抵抗値をＲ２゜とすると、異常電
流の検出値■は、Ｉ＝Ｖ□／Ｒ２゜で決定される。

〔発明の効果〕以上説明したように、この発明によれば、保護すべきト
ランジスタに流れる電流を電流検出手段によって検出し
、異常判別手段によって、電流検出手段の出力電圧が所
定値以上（たとえば、二次降伏に至る異常点）か否かを
判別し、異常領域への突入時、定電流を発生させ、その
定電流を抵抗に流し、電圧降下によって異常領域への突
入を表わす出力を発生させ、この判別出力によってトラ
ンジスタを保護するために設置したスイッチング素子か
らなる電流遮断手段を動作させてトランジスタに流れる
異常電流を遮断するので、二次降伏など想定した異常領
域への突入時、トランジスタを破壊から保護することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のトランジスタの保護回路の実施例を
示す回路図、第２図はこの発明のトランジスタの保護回
路の具体的な回路構成例を示す回路図、第３図はトラン
ジスタのコレクタ・エミッタ間電圧−コレクタ電流特性
を示す図、第４図は従来のトランジスタの保護回路を示
す回路図である。２・・・トランジスタ、２０・・・電流検出手段として
の抵抗、２４・・・電流遮断回路、３０・・・異常判別
回路。電流遮断回路第１図

Claims

【特許請求の範囲】保護すべきトランジスタに流れる電流を電圧に変換して
検出する電流検出手段と、この電流検出手段の出力電圧が所定値以上か否かによっ
て前記トランジスタの異常領域への突入を判別し、異常
領域への突入時、定電流を発生させその定電流を抵抗に
流し、電圧降下によって異常領域への突入を表わす出力
を発生する異常判別手段と、この異常判別手段の判別出力によって前記トランジスタ
に流れる電流を遮断する前記トランジスタより大なる電
流能力を持つスイッチング素子を設置してなる電流遮断
手段とから構成したトランジスタの保護回路。