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KR930007331B1 - 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치 - Google Patents

피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치 Download PDF

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KR930007331B1
KR930007331B1 KR1019900001830A KR900001830A KR930007331B1 KR 930007331 B1 KR930007331 B1 KR 930007331B1 KR 1019900001830 A KR1019900001830 A KR 1019900001830A KR 900001830 A KR900001830 A KR 900001830A KR 930007331 B1 KR930007331 B1 KR 930007331B1
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Abstract

내용 없음.

Description

피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치
제1도는 제1의 종래 기술의 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치의 회로도.
제2도는 제2의 종래 기술의 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치의 회로도.
제3도는 본 발명에 따른 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 제1바이폴라 트랜지스터 4 : 제2바이폴라 트랜지스터
6 : 제3바이폴라 트랜지스터 8 : 제너 다이오드
16 : 보호 다이오드
본 발명은 다알링턴 트랜지스터 회로 장치(Darlington tranistor arrangements)에 관한 것으로, 특히 과전압 보호 기능을 갖는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치에 관한 것이다. 이러한 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치는 예컨데, 자동화 분야의 점화, 솔레노이드 드라이브 또는 유도전압 스파이크 등에서 그 응용을 찾아볼 수 있다.
베이스, 콜렉터 및 에미터를 각각 갖는 제1 및 제2바이폴라 트랜지스터와, 베이스 및 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 콜렉터 및 에미터를 갖는 제3바이폴라 트랜지스터를 포함하는 피보호 다알링턴 회로 장치는 공지되어 있는데, 상기 제1트랜지스터의 콜렉터에 연결되며, 제1트랜지스터의 에미터는 제2트랜지스터의 베이스에 연결되고, 제2트랜지스터의 에미터는 다알링턴 트랜지스터의 에미터에 연결되어 있다.
이러한 회로 장치가 첨부된 도면중 제1도에 도시되어 있는데, 여기서 제3트랜지스터의 베이스는 다알링턴 트랜지스터의 베이스에 접속되고, 제3트랜지스터의 에미터는 제1트랜지스터의 베이스 및 제2트랜지스터의 에미터 사이에 직렬로 접속된 두개의 저항 사이의 점에 접속된다.
제1도의 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치는 여러가지 단점을 가지고 있는 바, 원하지 않는 발진이 일어나 본 기술분야에서의 신뢰성 문제를 야기시키고, 제3트랜지스터에 의해 제공되는 보호 기능이 효력을 발생하기 전에 500nsn이상의 지연이 통상적으로 나타나며 상기 제공된 보호 기능이 -40℃ 내지 +125℃의 동작 온도범위(working temperature range)에 걸쳐서 폭넓게 변화하는 문제점이 제기된다.
예컨데, 첨부한 도면중 제2도에 도시된 회로 장치를 이용하여 다알링턴 트랜지스터를 보호하기 위한 기술이 일본국 특허 제4293368호에 공지되어 있는데, 상기 회로 장치는 제3트랜지스터가 제1트랜지스터의 베이스 및 콜렉터 사이에 접속된 제너 다이오드로 대치된 것을 제외하고는 제1도의 장치와 유사하다. 이러한 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치는 다음과 같은 단점을 나타낸다. 즉, 제너 다이오드에 으해 제공된 보호 기능이 효력을 나타내기 전에 2㎲의 지연이 통상적으로 나타날 것이고, 제너 다이오드의 항복 전압이 통상적으로 -40℃ 내지 +125℃의 동작 온도 범위에 걸쳐서 60V이상까지 변화하게 될 것인데, 상기 보호 기능은 다알링턴 트랜지스터의 베이스 및 에미터 사이에 접속된 임피던스에 크게 영향을 받게 된다.
본 발명의 목적은 상술된 여러가지 단점들을 해결하거나 적어도 경감시킬 수 있는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 베이스, 콜렉터 및 에미터를 각각 갖는 제1 및 제2바이폴라 트랜지스터와, 베이스, 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터에 연결된 콜렉터 및 에미터를 갖는 제3바이폴라 트랜지스터를 포함하는데, 상기 제1트랜지스터의 베이스가 다알링턴 트랜지스터의 베이스에 연결되고, 상기 제1및 제2트랜지스터의 콜렉터가 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터에 연결되며, 상기 제1트랜지스터의 에미터가 상기 제2트랜지스터의 베이스에 연결되고, 상기 제2트랜지스터의 에미터가 다알링턴 트랜지스터의 에미터에 연결되고 다알링턴 트랜지스터 회로 장치에 있어서, 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터 및 제3트랜지스터의 베이스 사이에 연결된 제너 다이오드를 더 포함하고, 상기 제3트랜지스터의 베이스가 상기 제2트랜지스터의 에미터에 연결되고, 상기 제3트랜지스터의 에미터가 상기 제2트랜지스터의 베이스에 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치를 첨부한 도면을 참조로 하여 단지 예로서 상세히 설명하기로 한다.
먼저 제1도를 참조하면, 제1의 공지된 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치는 종래의 다알링턴 구성에 접속된 제1 및 제2 바이폴라 트랜지스터(T1, T2)를 포함한다. 제3바이폴라 트랜지스터(T3)의 베이스 및 콜렉터는 각각 트랜지스터(T1)의 베이스 및 콜렉터에 연결되어 있고, 제3바이폴라 트랜지스터의 에미터는 트랜지스터(T1)의 베이스 및 트랜지스터(T2)의 에미터사이에 직렬 접속된 두개의 저항(R1, R2)의 공통점에 접속되어 있다. 상기 트랜지스터(T2)의 콜렉터 및 에미터 양단에 보호 다이오드(D)가 제공되어 트랜지스터(T2)에 나쁜 극성의 전압이 인가될 경우 트랜지스터(T2)를 보호한다. 상술된 바와같이, 이러한 공지된 회로장치에서 제3트랜지스터(T3)의 에미터를 저항(R1, R2)의 공통점에 연결함으로 인하여 원하지 않는 발진이 야기되어 본 기술에서의 신뢰성 문제가 발생될 수 있으며, 제3트랜지스터에 의해 제공된 보호기능이 효력을 발생하기 전에 500ns이상의 지연이 통상적으로 나타나며, 상기 제공된 보호 기능이 -40 내지 +250℃의 동작 온도 범위에 걸쳐 폭넓게 변화하게 된다.
이제 제2도를 참조하면, 제2의 공지된 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치는 종래의 다알링턴 구성에 접속된 제1및 제2바이폴라 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함한다. 제너 다이오드(D1)가 트랜지스터(Q1)의 베이스 및 콜렉터 양단에 접속되어 있고, 트랜지스터(Q1)의 에미터가 트랜지스터(Q1)의 베이스 및 트랜지스터(Q2)의 에미터 사이에 직렬 접속된 저항(r1, r2)으로 형성된 전위 분배기의 중앙에 접속된다. 보호 제너 다이오드(D2)가 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 및 에미터 양단에 제공되어 상기 트랜지스터에 나쁜 극성의 전압이 인가될 경우 트랜지스터(Q2)를 보호한다. 상술된 바와같이, 이러한 공지된 회로 장치에서, 제너 다이오드에 의해 제공된 보호 기능이 효력을 발생하기 전에 2㎲의 지연이 통상적으로 나타날 것이고, 제너 다이오드의 항복 전압이 -40℃ 내지 +125℃의 동작 온도 범위에 걸쳐서 60V이상까지 통상적으로 변할 것이고, 상기 보호 기능은 다알링턴 트랜지스터의 베이스대 에미터 임피던스에 영향을 받는다.
이제 제3도를 참조하면, 본 발명의 양호한 실시예에 다른 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치는 통상의 다알링턴 구성에 접속된 제1바이폴라 npn 트랜지스터(2)와 제2바이폴라 npn 트랜지스터(4)를 포함하는데, 상기 제1트랜지스터(2)의 베이스는 상기 다알링턴 트랜지스터의 베이스(B)에 접속되고, 제1 및 제2트랜지스터의 콜렉터는 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에 접속되며, 제1트랜지스터의 에미터는 제2트랜지스터의 베이스에 연결되고, 제2트랜지스터의 에미터는 다알링턴 트랜지스터의 에미터(E)에 연결된다.
제3바이폴라 npn 트랜지스터(6)의 콜렉터는 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에 접속되고, 상기 트랜지스터(6)의 에미터는 제1트랜지스터의 에미터와 함께 제2트랜지스터(4)의 베이스에 접속된다. 저항(10, 12)은 트랜지스터(2)의 베이스 및 트랜지스터(4)의 에미터 사이에 직렬로 접속된다. 제너 다이오드(8)의 캐소드는 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에 접속되고, 상기 다이오드의 애노드는 저항(14)을 통해 트랜지스터(6)의 베이스에 접속된다. 추가의 저항(15)은 트랜지스터(6)의 베이스 및 저항(10, 12)의 공통점 사이에 접속된다. 저항(10, 12)의 공통점은 트랜지스터(2)의 에미터에도 접속된다. 제2트랜지스터(4)의 콜렉터 및 에미터 양단에 보호 다이오드(16)가 제공되어 상기 제2트랜지스터에 나쁜 극성의 전압이 인가될 경우 상기 트랜지스터(4)를 보호한다. 저항(10, 12)값은 통상적으로 각각 약 500Ω 및 30Ω이며, 저항(14)값은 약 2KΩ~6KΩ 범위에 있고, 저항(15) 값은 약 80Ω이다.
제3도의 다알링된 트랜지스터 회로 장치의 사용에서, 제1트랜지스터(2)는 구동단으로서 동작하고 제2트랜지스터(4)는 통상의 다알링턴 방식에서 출력다능로서 동작한다. 제너 다이오드(8) 및 저항(14 및 15)과 더불어 제3트랜지스터(6)는 클램프 기능(clamp function)을 수행하여 상기 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에서 전압 스파이크가 나타나는 경우에 다알링턴쌍(2, 4)을 보호한다. 상술된 바와같이, 다알링턴 쌍(2, 4)을 보호하기 위해 클램프 기능을 제공하는 한편, 저항(14, 15)값이 저항(10, 12)값의 변화에 비례하여 온도에 따라 변화하기 때문에 클램프기능에 온도 보상을 제공하는 역할을 행함이 이해될 것이다.
제3트랜지스터(6)의 에미터를 제1도의 공지된 회로 장치에서와 같이 저항(10, 12)의 공통점에 간단히접속시키는 것보다는 오히려 제2트랜지스터(4)의 베이스에 연결시킴으로서 제3도의 회로 장치에서는 원하지 않는 발진을 피할 수 있음을 잘 알수 있을 것이다.
또한, 제3도의 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에서 과전압 스파이크(over-voltage spike)가 발생할 때, 클램프 기능 소자(6, 8, 14 및 15)로 제공된 보호 기능은 극히 짧은 지연만을 갖는 동작이 이루어짐을 잘 알수 있을 것이다. 상기 지연 시간은 제너 다이오드(8)의 지연 시간(통상적으로, 100ns 범위)및 제3트랜지스터(6)의 지연시간(통상적으로, 50ns 범위이므로, 제3트랜지스터(6)는 제1도의 회로 장치에서 보호기능을 제공하는데 필요한 대략 6A의 콜렉터 전류 보다 오히려 대략 100mA의 콜렉터 전류를 싱크시키기 위해 충분히 스위치 온되는데만 필요하다)의 누적 지연시간으로 형성된다. 따라서, 제3도의 회로 장치에서 과전압 보호 기능에 대해 효력을 발생하는데 총 지연 시간은 제1도 및 제2도의 각 회로 장치에서 각각500ns, 2㎲ 범위의 지연 시간과 비교하여 통상적으로 150ns의 범위에 있게 된다.
또한, 저항(14, 15)으로 제공된 온도 보상기능에 있어서, 클램프 회로장치(6, 8, 14 및 15)로 제공된 보호 기능은 제1도 및 제2도의 공지된 장치보다 더 큰 온도 안정성을 나타냄을 알 수 있을 것이다. 보호 소자(6, 8, 14 및 15)들이 다알링턴 트랜지스터의 베이스에 접속되지 않지만, 트랜지스터(4)의 베이스에 접속됨으로, 제공된 보호 기능은 다알링턴 트랜지스터의 베이스 및 에미터 사이에 접속된 임피던스에 영향을 받지 않으며, 다알링턴 트랜지스터의 베이스에 어떤 회로가 접속되더라도 효과적인 콜렉터 전압 클램프 동작이 이루어짐을 알 수 있을 것이다.
보통, 제3도의 회로 장치는 집적 회로 형태로 만들어질 수 있는데, 그 경우 제너 다이오드(8)는 공지된 방법으로 p+및 n+층의 래터럴 핀치 오프(lateral pinch off)로 편리하게 형성될 수 있다. 이러한 방법으로 집접 회로가 만들어질 때, 제너 다이오드의 온도에 따른 항복 전압의 변화는 낮아지게 된다. 상술된 바와 같이 래터럴 핀치 오프로 형성된 제너 다이오드(8)를 갖춘 제3도 회로 장치의 통상적인 집적 회로 구현에 있어서, 제너 다이오드의 항복 전압은 -40 내지 +125℃의 동작 온도 범위에 걸쳐 대략 10V까지 변화한다.
어떤 응용, 예컨데 TTL 회로를 이용하는 경우, 저항(10)값은 제거해도 회로의 고유 기능에 영향을 주지 않게 무한대로 만들어질 수도 있다. 즉, 상기 저항이 제거될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
또한, 제3도 회로의 변형에서 제1트랜지스터(2)의 에미터는 저항(15) 및 저항(10, 12)의 공통점에 접속되지 않아도 되며, 대신에 트랜지스터(2)의 에미터가 트랜지스터(4)의 베이스 및 트랜지스터(6)의 에미터에 접속될 수 있고, 저항(15)은 저항(10, 12)의 공통점에 직접 접속될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
비록 본 발명의 실시예가 npn 트랜지스터를 포함하는 것으로 제3도와 관련하여 상술되었더라도, 본 발명의 회로 장치는 대안으로 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 범위에서 pnp 트랜지스터를 포함하는 등가 형태(도시 않음)로 쉽게 형성될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 베이스 콜렉터 및 에미터를 각각 갖는 제1바이폴라 트랜지스터(2) 및 제2바이폴라 트랜지스터(4)와, 베이스, 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에 연결된 콜렉터 및 에미터를 갖는 제3바이폴라 트랜지스터(6)를 포함하는데, 상기 제1트랜지스터의 베이스가 다알링턴 트랜지스터의 베이스(B)에 연결되고, 상기 제1및 제2트랜지스터의 콜렉터가 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C)에 연결되며, 상기 제1트랜지스터의 에미터가 상기 제2트랜지스터의 베이스에 연결되고, 상기 제2트랜지스터의 에미터가 다알링턴 트랜지스터의 에미터(E)에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치에 있어서, 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C) 및 상기 제3트랜지스터의 베이스 사이에 연결된 제너 다이오드(8)를 더 포함하고, 상기 제3트랜지스터의 베이스가 상기 제2트랜지스터의 에미터에 연결되고, 상기 제3트랜지스터의 에미터가 상기 제2트랜지스터의 베이스에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3트랜지스터(6)의 베이스가 제1저항(12)을 통해 제2트랜지스터(4)의 에미터에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1트랜지스터(2)의 에미터가 제1저항(12)을 통해 제2트랜지스터의 에미터에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1트랜지스터(2)의 에미터가 제2항(10)을 통해 제1트랜지스터의 베이스에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제3트랜지스터(6)의 베이스가 제3저항(15)을 통해 제1저항에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제너다이오드(8)가 제4저항(14)을 통해 제3트랜지스터의 베이스에 연결되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  7. 제1항에 있어서, 다알링턴 트랜지스터의 콜렉터(C) 및 에미터(E) 사이에 연결된 보호 다이오드(16)을 더 포함하는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제너다이오드가 p+및 n+도전층의 래터럴핀치에 으해 형성되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  9. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 트랜지스터가 npn 트랜지스터인 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
  10. 제1항에 또는 제2항에 있어서, 상기 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로 장치가 집적 회로 형태로 제조되는 피보호 다알링턴 트랜지스터 회로장치.
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