(57)【要約】ＳＬＩＣ（２２）の損傷を防止するために、電話回線導体（１１、１３）にかかる電圧及び電流の過負荷を防止するための過電圧保護回路は、導体を基準電位（４２）に接続するための第１のＳＣＲ（４７）と、該ＳＣＲを第１のオフ状態から第２のオン状態へと切り替えるよう動作可能な第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）とを有する。トリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体にかかる第１の大きさを超える電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体に対する第２の大きさを超える電圧によって電流トリガされることにより、２つの別個の電圧の大きさにおいて過電圧保護が与えられる。
2004523151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体（１１、１３）用の過電圧保護回路であって、
前記導体を基準電位（４２）に接続するための第１のスイッチ手段（４７）と、
前記スイッチ手段を第１のオフ状態から第２のオン状態へと切り替えるよう動作可能な第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）と、
を含み、
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体にかかる第１の大きさを超える電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体にかかる第２の大きさを超える電圧によって電流トリガされることにより、２つの別個の電圧の大きさにおいて過電圧保護を与える、
回路。
【請求項２】
前記第１の大きさが前記第２の大きさより大きい、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体（１１、１３）にかかる前記電圧が前記第２の大きさを超える場合に前記第１のスイッチ手段（４７）を電流トリガするための電流トリガ素子（Ｒ１）を含む、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体（１１、１３）にかかる前記電圧が前記第１の大きさを超える場合に前記第１のスイッチ手段（４７）を電圧トリガするための電圧トリガ素子（Ｄ１、ＴＲ５）を含む、請求項２または３に記載の回路。
【請求項５】
前記電流トリガ素子（Ｒ１）が、前記導体（１１、１３）を通って流れる電流に応じてトリガ信号を生じることにより、予め選択されたレベルを超える前記電流に応答して前記スイッチ手段（４７）の通電をトリガするよう動作可能である、請求項３または４に記載の回路。
【請求項６】
前記電流トリガ素子が抵抗素子（Ｒ１）を含む、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記電流トリガ素子が第１及び第２の並列な抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２）を含む、請求項５に記載の回路。
【請求項８】
前記電流トリガ素子が前記導体（１１、１３）と直列に接続可能である、請求項６または７に記載の回路。
【請求項９】
導体（１１、１３）用の過電圧保護回路であって、
前記導体に接続するための陰極端子（４６）と、基準電位に接続するための陽極端子と、ゲート（４８）と、を有する第１のＳＣＲ（４７）と、
前記第１のＳＣＲを第１のオフ状態から第２のオン状態へと切り替えるよう動作可能な第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）と、
を含み、
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体にかかる第１の大きさを超える電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体にかかる第２の大きさを超える電圧によって電流トリガされることにより、２つの別個の電圧の大きさにおいて過電圧保護を与える、
回路。
【請求項１０】
前記第１の大きさが前記第２の大きさより大きい、請求項９に記載の回路。
【請求項１１】
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体（１１、１３）にかかる前記電圧が前記第２の大きさを超える場合に前記第１のスイッチ手段（４７）を電流トリガするための電流トリガ素子（Ｒ１）を含む、請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記電流トリガ素子（Ｒ１）が、前記導体（１１、１３）を通って流れる電流に応じてトリガ信号を生じることにより、予め選択されたレベルを超える前記電流に応答して前記スイッチ手段（４７）の通電をトリガするよう動作可能である、請求項１０または１１に記載の回路。
【請求項１３】
前記電流トリガ素子（Ｒ１）が、前記ゲート（４６）と前記陰極端子との間に接続された、請求項１１または１２に記載の回路。
【請求項１４】
前記電流トリガ素子が抵抗素子（Ｒ１）を含む、請求項１２または１３に記載の回路。
【請求項１５】
前記電流トリガ素子が第１及び第２の並列な抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２）を含む、請求項１２または１３に記載の回路。
【請求項１６】
前記電流トリガ素子（Ｒ１）が前記導体（１１、１３）と直列に接続可能である、請求項１４または１５に記載の回路。
【請求項１７】
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体（１１、１３）にかかる前記電圧が前記第１の大きさを超える場合に前記第１のＳＣＲ（４７）を電圧トリガするための電圧トリガ素子（Ｄ１、ＴＲ５）を含む、請求項９〜１６のいずれかに記載の回路。
【請求項１８】
前記第１のＳＣＲが、第１のｎｐｎトランジスタデバイス（ＴＲ１）及び第２のｐｎｐトランジスタデバイス（ＴＲ２）を含み、
各前記トランジスタデバイスのベースが他方の素子のコレクタに電気的に接続され、
各前記デバイスのエミッタが前記陽極及び陰極端子（４４、４６）の一方にそれぞれ電気的に接続され、
前記デバイスの一方のベースが前記ＳＣＲのゲート（４６）に電気的に接続され、
前記電圧トリガ素子が、前記複数のデバイス（ＴＲ１、ＴＲ２）のベースを横断して電気的に接続されたツェナーダイオード手段（Ｄ１）であり、
前記ツェナーダイオード手段（Ｄ１）が、前記第１の大きさを超える前記導体にかかる前記電圧に応答して前記第１のＳＣＲの通電をトリガするための、予め選択された逆降伏電圧を有する、
請求項１７に記載の回路。
【請求項１９】
前記電圧トリガ素子が、前記ゲート（４８）と前記陽極端子（４４）との間に接続されたトランジスタデバイス（ＴＲ５）であり、前記トランジスタデバイス（ＴＲ５）のベース（２０２）が、前記第１の大きさの予め選択された基準電圧に接続された、請求項１７または１８に記載の回路。
【請求項２０】
前記電圧トリガ素子が第３のｎｐｎトランジスタデバイス（ＴＲ５）であり、該第３のｎｐｎトランジスタデバイス（ＴＲ５）のコレクタは前記第２のｐｎｐトランジスタデバイス（ＴＲ２）の前記エミッタに接続され、エミッタは前記ゲートに接続され、ベース（２０２）は前記第１の大きさの予め選択された基準電圧に接続された、請求項１８に記載の回路。
【請求項２１】
前記陽極及び陰極端子（４４、４６）間に逆並列に接続されたダイオード手段（Ｄ２）を更に含む、請求項９〜２０のいずれかに記載の回路。
【請求項２２】
前記第１のＳＣＲと逆並列に接続された第２のＳＣＲ（６４７）と、
第２のトリガ手段（Ｄ３）と、
を更に含み、
前記第１のトリガ手段が、前記第１の大きさを超える第１の極性の電圧によって電圧トリガされ、前記第２のトリガ手段が、前記第１の大きさを超える逆の極性の電圧によって電圧トリガされる（図６）、
請求項９〜２０のいずれかに記載の回路。
【請求項２３】
１対の相補的なＳＣＲを設けるように前記第１のＳＣＲ（４７）と並列に接続された補足的な第２のＳＣＲ（７４７）と、
前記ＳＣＲを第１のオフ状態から第２のオン状態へと切り替えるよう動作可能な第２のトリガ手段（Ｒ３、Ｄ３）と、
を更に有し、
前記第１のトリガ手段（Ｄ１、ＴＲ５、Ｒ１）が、前記導体にかかる前記第１の大きさを超える第１の極性の電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体（１１、１３）にかかる前記第２の大きさを超える前記第１の極性の電圧によって電流トリガされ、且つ、前記第２のトリガ手段（Ｄ３、ＴＲ５、Ｒ３）が、前記導体にかかる前記第１の大きさを超える逆の極性の電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体（１１、１３）にかかる前記第２の大きさを超える前記逆の極性の電圧によって電流トリガされることにより、両方の極性の２つの別個の電圧の大きさにおいて過電圧保護を与える、
請求項９〜２２のいずれかに記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過電圧保護デバイス及び回路の分野に関する。詳細には、本発明は、集積回路として実施されるタイプの、電話回線に関連する電気機器での使用に特に好適な過電圧保護回路の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話アクセス回線網では、加入者に電話回線を供給する電子回路は、従来、ボルシット（ＢＯＲＳＣＨＴ）として知られる機能を提供する（ＢＯＲＳＣＨＴとは、Ｂａｔｔｅｒｙ  ｆｅｅｄ（給電）、Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（過電圧保護）、Ｒｉｎｇｉｎｇ（呼出信号）、Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ（信号送出）、Ｃｏｄｉｎｇ（符号化）、Ｈｙｂｒｉｄ（ハイブリッド）及びＴｅｓｔｉｎｇ（試験）を表す）。従来、ＢＯＲＳＣＨＴのＢ、Ｓ、Ｃ及びＨの機能を実行するために、加入者回線インタフェース回路（ＳＬＩＣ）として知られる単一の集積回路（ＩＣ）が設けられており、過電圧保護、呼出信号及び試験の機能を実行するには、付加的な回路を設ける必要がある。実際に、ＳＬＩＣは、呼出信号及び試験の機能を組み込むように製造されることが増えている。従って、過電圧保護のみが外部から組み込まれる必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、電話回線に関連する電気機器での使用に特に有利な、改良された過電圧保護回路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の好ましい実施形態によれば、本発明は、導体を基準電位に接続するための第１のスイッチ手段と、前記スイッチ手段を第１のオフ状態から第２のオン状態へと切り替えるよう動作可能な第１のトリガ手段と、を含む過電圧保護回路であって、前記第１のトリガ手段が、前記導体にかかる第１の大きさを超える電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体にかかる第２の大きさを超える電圧によって電流トリガされることにより、２つの別個の電圧の大きさにおいて過電圧保護を与える、過電圧保護回路を提供する。
【０００５】
本発明の好ましい形態では、前記第１の大きさが前記第２の大きさより大きい。
【０００６】
前記第１のトリガ手段は、前記導体にかかる前記電圧が前記第２の大きさを超える場合に前記第１のスイッチ手段を電流トリガするための電流トリガ素子と、前記導体にかかる前記電圧が前記第１の大きさを超える場合に前記第１のスイッチ手段を電圧トリガするための電圧トリガ素子とを含むのが好ましい。
【０００７】
前記電流トリガ素子は、前記導体を通って流れる電流に応じてトリガ信号を生じることにより、予め選択されたレベルを超える前記電流に応答して前記スイッチ手段の通電をトリガするよう動作可能であるのが好ましい。
【０００８】
本発明は、また、導体用の過電圧保護回路であって、前記導体に接続するための陰極端子と、基準電位に接続するための陽極端子と、ゲートと、を有する第１のＳＣＲと、前記第１のＳＣＲを第１のオフ状態から第２のオン状態へと切り替えるよう動作可能な第１のトリガ手段と、を含み、前記第１のトリガ手段が、前記導体にかかる第１の大きさを超える電圧によって電圧トリガされると共に、前記導体にかかる第２の大きさを超える電圧によって電流トリガされることにより、２つの別個の電圧の大きさにおいて過電圧保護を与える、過電圧保護回路も提供する。
【０００９】
前記第１の大きさは前記第２の大きさより大きいのが好ましい。
【００１０】
前記第１のＳＣＲは、前記導体にかかる前記電圧が前記第２の大きさを超える場合に前記ＳＣＲを電流トリガするための電流トリガ素子を含むのが好ましい。
【００１１】
前記電流トリガ素子は、前記導体を通って流れる電流に応じてトリガ信号を生じることにより、予め選択されたレベルを超える前記電流に応答して前記スイッチ手段の通電をトリガするよう動作可能であるのが好ましい。
【００１２】
前記電流トリガ素子は、前記ゲートと前記陰極端子との間に接続されるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、例として添付の図面を参照し、本発明を説明する。
【００１４】
図１ａは、ＳＬＩＣ２２の損傷を防止するために、電話回線導体１１及び１３にかかる電圧及び電流の過負荷を防止するための、公知の設計の、従来のＳＬＩＣ２２及び関連づけられた過電圧保護回路１９を、全体的に１０で示している。図１ｂは、保護回路１９の電気特性を示している。呼出信号機能は、ＳＬＩＣに対する負の給電よりも高い供給電圧を要するので、ＳＬＩＣに付加的な負の電圧源が設けられる。従って、ＳＬＩＣは、通常使用のための−７０ボルト及び呼出信号機能用の−１５０ボルトの２つの負の電圧源１２、１４を有する。電力消費及び散逸を最小限にするために、この２つの負の電圧源は、内部でスイッチ１７によって、呼出信号が必要な際に回線ドライバ増幅器１６、１８の電圧の振幅を高めるために、回線ドライバ増幅器１６、１８へと切り替えられる。
【００１５】
ＳＬＩＣ２２への電圧供給を−７０ボルトと−１５０ボルトとの間で切り替えることが可能なので、導体ライン１１、１３に適切な保護を与えるために、保護回路１９は、電圧が−１５０ボルトよりも低く降下した際に、回線にかかる電圧の制限を開始しなければならない。しかし、この保護は、回線ドライバ増幅器が−７０ボルトの供給に切り替えられる際には、過電圧が制限される前に回線電圧が−１５０ボルトまで下がることが許容されるので、不十分である。図１ｂに示されている回路１９の電圧−電流特性は、この状況では、回線ドライバ増幅器にほぼ１００ボルトの過電圧が印加されることを示している。このレベルの過電圧では破壊的にもなり得る高い電流が、回線ドライバ増幅器１６、１８によって生じ得る。
【００１６】
従来、これらの高い過電圧における電流の流れを制限するために、各ＳＬＩＣ回線ドライバ出力には直列抵抗器２０が直接接続されている。しかし、この抵抗器は高い電力散逸が可能でなければならず、従って、通常使用時には、回線供給電圧の実質的な降下を生じる。
【００１７】
図２ａは、ＳＬＩＣ２２に対する保護を与えるために用いられる、本発明による過電圧保護回路４０の、第１の好ましい実施形態を示している。各回線導体１１、１３には個別の保護回路４０が設けられている。これらの保護回路は全く同じであるので、明確化のために図２ａには一方のみが示されている。この実施形態では、ＳＬＩＣは、図１ａに示されているような、例えばＩｎｆｉｎｅｏｎ ＰＥＢ ４２６６という商品名で製造されている、従来のＳＬＩＣであってもよい。２つの供給電圧１２、１４は、スイッチ１７によって、回線ドライバ増幅器１６、１８の間で交互に切り替えられることも可能である。
【００１８】
保護回路４０は、導体ライン１１と保護結合及び接地ライン（ＰＧ）４２との間に接続される。この実施形態では、ＰＧ４２はゼロ地点（接地）電圧で表される。ＳＬＩＣ２２及び導体ライン１１への供給電圧は負であるので、ＰＧ４２は、実際には、過電圧が生じた際に導体ライン１１の電圧を増加させるために、導体ライン１１に電流を供給する電流源として作用する。
【００１９】
保護回路４０は、ＰＧ４２の陽極４４と導体ライン１１の陰極４６との間に接続されたシリコン制御整流素子（ＳＣＲ）４７の形態の保護デバイス４７を有する。ＳＣＲ４７は従来の形態であり、２つの共通電極を有する２つのバイポーラトランジスタＴＲ１、ＴＲ２の組み合わせによって表すことができる。従って、保護回路４０の陽極４４は、第２のトランジスタＴＲ２のエミッタ電極によって構成され、保護回路４０の陰極４６は、第１のトランジスタＴＲ１のエミッタによって構成される。各トランジスタＴＲ１、ＴＲ２のベース電極は、他のトランジスタのコレクタに接続される。
【００２０】
導体ライン１１に適切な保護を与えるために、保護回路４０は、他の多くの回路コンポーネントを含む。第１に、第１トランジスタＴＲ１のベース電極（第２トランジスタＴＲ２のコレクタ電極でもある）は、第１抵抗器Ｒ１によって導体ライン１１に接続されている。第２に、第１トランジスタＴＲ１のベース電極は、アバランシェダイオード又はツェナーダイオードＤ１によって第２トランジスタＴＲ２のベース電極（第１トランジスタＴＲ１のコレクタ電極でもある）にも接続されている。ダイオードＤ１は、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のコレクタ−ベースダイオードと同方向の極性であり、逆バイアス電圧が所定のレベルを超えると電子なだれ降伏を示す。更に、第１トランジスタＴＲ１のベース電極は、抵抗器Ｒ１と並列の短絡回路４８によって導体ライン１１に直接接続されている。
【００２１】
図２ａの実施形態は、更に２つの回路素子も含む。これらの素子の第１のものは従来の半導体ダイオードＤ２であり、これは、ＳＣＲ４７と逆並列に（即ち、ダイオードＤ２の陽極がＳＣＲ４７の陰極に、及び、ダイオードＤ２の陰極がＳＣＲ４７の陽極に）接続されている。第２の（オプションの）素子は、導体ライン１１の途中に直列接続された第２抵抗器Ｒ２である。第２抵抗器Ｒ２によって設けられる接続は、第２抵抗器Ｒ２が省略される場合には開回路となることは勿論である。
【００２２】
図２ｂは、図２ａの保護回路４０の電気特性の図である。以下に、図２ａの回路の作用を説明する。
【００２３】
電圧トリガ
呼出信号モードでは、スイッチ１７は、−１５０ボルトの電源を回線ドライバ１８に接続するよう作用する。従って、保護回路４０は、導体ライン１１に−１５０ボルトより低い電圧を加え得るいかなる過電圧からも、導体ライン１１を保護するよう動作可能である。導体ラインにかかる電圧の大きさが−１５０ボルト以下の場合には、保護回路４０のＳＣＲ４７は「オフ」状態になり、非通電となる。
【００２４】
第２トランジスタＴＲ２のベース−エミッタ接合は順バイアスされており、第２トランジスタＴＲ２のベース電極は略０ボルトでフローティングである。しかし、ツェナーダイオードＤ１の降伏電圧はまだ超えていないので、第１トランジスタＴＲ１のベース電極は、第１抵抗器Ｒ１を介してライン１１の電圧に保たれる。導体ライン１１に、−１５０ボルトより低い（即ち大きさが１５０ボルトより大きい）ライン電圧を帯びる過電圧が生じると、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のベース電極間の（即ち、ツェナーダイオードＤ１の両端の）電圧差が増加する。この差がツェナーダイオードＤ１の降伏電圧まで増加すると、ツェナーダイオードＤ１は降伏し、通電を開始する。
【００２５】
その結果、第２トランジスタＴＲ２のベース電極の電圧が降下し、それによって第２トランジスタＴＲ２が通す電流が増加する。これにより、第１抵抗器Ｒ１を通って流れる電流が増加し、第１トランジスタＴＲ１のベース−エミッタ接合の両端の順電圧が増加することにより、第１トランジスタＴＲ１が通電を開始する。両方のトランジスタが通電すると、再生成が生じ、これらのトランジスタを通って流れる電流が急激に増加する。保護回路４０の陽極４４と陰極４６との間の接続が閉じられるので、ゼロ地点と導体ライン１１との間の接続が閉じられる。従って、ゼロ地点から導体ライン１１まで電流が流れ、導体ライン１１の電圧が増加する。同時に、その結果のツェナーダイオードＤ１の両端の電圧降下の減少により、ツェナーダイオードＤ１がオフになる。過電圧の原因が除去される等の時まで、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２は完全な導電状態を保つ。この時点で、ＳＣＲ４７は、導電性のオン状態から非導電性のオフ状態に戻る。
【００２６】
電流トリガ
呼出信号モードではない場合は、スイッチ１７は、−７０ボルトの供給ラインを回線ドライバ１６に向けて切り替える。このモードでは、回線ドライバは、２つの回線導体１１、１３にかかる電圧バイアスを維持する。ライン電流は、抵抗器Ｒ１及びそれと並列のＲ２（存在する場合）を通って流れる。Ｒ１及びＲ２の値を正しく選択すると、生じる電圧は、第１トランジスタＴＲ１による通電を生じるには低過ぎる。
【００２７】
しかし、導体ライン１１に、ラインを−７０ボルトより低くする過電圧が生じると、実質的なライン電流が抵抗器Ｒ１、Ｒ２を通って流れる。その結果の、抵抗器の両端の電圧降下により、ベース電流が第１トランジスタＴＲ１に流れ込む。これにより、第２トランジスタＴＲ２が電流を通し、第２トランジスタＴＲ２に対するベース電流が増加して、両方のトランジスタが完全に導電性になり、ＳＣＲ４７をオンに切り替える。
【００２８】
図２ａの過電圧保護回路は、ＳＬＩＣの動作モードに応じて、導体ライン１１を−７０ボルト及び−１５０ボルトの両方の過電圧から保護できることがわかる。
【００２９】
ダイオードＤ２の目的は、導体ライン１１に生じ得る逆方向のあらゆる過電圧、即ち、正の極性の過電圧を切り取ることである。正の過電圧が生じると、回線ドライバ１８は、電流を下げることにより、この正のエクスカーション（逸脱）を低減しようとする傾向がある。第１抵抗器Ｒ１（及び存在する場合には第２抵抗器Ｒ２）を通って電流が流れると、第１トランジスタＴＲ１のベース−エミッタ接合が逆バイアスされる。この電圧は、第１トランジスタＴＲ１を損傷するに十分なものとなり得るので、この逆バイアス電圧を切り取るためにダイオードＤ２が設けられる。ダイオードＤ２は、保護回路４０の外部にあっても、又は保護回路４０に統合されてもよい。
【００３０】
トリガ電流の温度感受性を下げるために、又は、トリガ電流のレベルを高めるために、第２抵抗器Ｒ２が設けられてもよい。この抵抗器の値は数オームの範囲内にあり、図１ａの従来技術の回路内の保護抵抗器よりも、電力及び電圧の損失がかなり低い。
【００３１】
尚、上述したように、導体ライン１３も、同一の保護回路４０によって同様に保護される。
【００３２】
図３は、上述した保護回路４０として可能なシリコン構造３００を示している。シリコン構造３００は、上面及び下面にメタライゼーション３０２、３０４がそれぞれ形成されたＮ-基板３０１を含む。下部のメタライゼーション３０４は保護回路４０の陽極４４を構成し、上部のメタライゼーション３０２は保護回路４０の陰極４６を構成する。Ｎ-基板の各側のＮ+及びＰドープ領域３０６、３０８により、ダイオードＤ２が構成され、Ｐ+、Ｎ及びＮ+領域３１０、３１２及び３１６、Ｐ領域３０８並びにＮ-基板３０１により、ＳＣＲ４７及びツェナーダイオードＤ１が構成される。Ｎ及びＮ+領域間の端子３１８から上部のメタライゼーション３０２までＰ領域３０８を通るパスにより、抵抗器Ｒ１が構成される。
【００３３】
図４ａは、本発明による保護回路４４０の、第２の好ましい実施形態を示している。ここでは、保護回路４４０はゲートで制御されており、供給電圧を保護基準電圧として用いる。この実施形態では、保護回路４４０は付加的なトランジスタトリガＴＲ５を有し、トランジスタトリガＴＲ５のコレクタは陽極４４に接続されており、エミッタは第２トランジスタＴＲ２のコレクタ及び第１トランジスタＴＲ１のベース電極に接続されている。付加的なトランジスタＴＲ５のベース電極は、ライン４０２によって−１５０ボルトの電源に直接接続されている。付加的なトランジスタＴＲ５は、エミッタフォロワとして接続されている。
【００３４】
付加的なトランジスタＴＲ５のエミッタが−１５０Ｖの供給レベルより約０．７Ｖ低く引き下げられると、付加的なトランジスタＴＲ５は、エミッタとコレクタとの間に大量の電流を通す。付加的なトランジスタＴＲ５のエミッタにより、第１トランジスタＴＲ１のベースが−１５０Ｖの供給レールに近接して保持されると、第１トランジスタＴＲ１は通電を開始し、トランジスタＴＲ２にベース電流を供給する。すると、第２トランジスタＴＲ２は通電を開始し、ＳＣＲ４７をオンに切り替える。−７０ボルト未満の過電圧に対する保護の作動機構は、図２ａについて説明したものと同様である。図４ｂは、図４ａの保護回路の電気特性の図である。
【００３５】
図２ａのように、ライン１３は、回路４４０と同一の保護回路によって保護される。
【００３６】
図５は、図４の回路として可能なシリコン構造５００を示している。この構造の左手の部分は図３の構造と同様であるが、２つの更なるＮ+領域５０４、５０６、Ｐ領域５０８並びに−基板３０１により、付加的なトランジスタＴＲ５が構成されている。ベース領域５０８は、端子５１０を介して−１５０ボルトのラインに接続される。
【００３７】
上述の実施形態は、特に、通常使用及び呼出信号機能用の２つの負の電圧源を有する図１ａに示されているタイプのＳＬＩＣに適用可能であるが、それに限定されない。しかし、３つの電圧源が設けられたＳＬＩＣもあり、図６は、スイッチ回路６０２によって切り替えられる３つの電圧源を有すると共に保護回路６４０によって保護されるＳＬＩＣ６２２を示している。この実施形態では、ＳＬＩＣは、通常使用時に回線ドライバ増幅器１６、１８に向けて切り替えられる−５０ボルトの電源と、呼出信号機能を実施するための、一方が負の極性で他方が正の極性の２つの７０ボルトの電源とを有する。
【００３８】
正及び負の両方の極性においてＳＬＩＣを保護するために、保護回路は、双方向の切替を備えなければならない。これは、２つのＳＣＲを逆並列の配列に設けることによって達成されてもよい。実際上は、図６に示されるように、図２ａの実施形態のダイオードＤ２が、既存の（第１の）ＳＣＲ４７と逆並列の第２のＳＣＲ６４７に置き換えられる。しかし、電流トリガのために第１トランジスタＴＲ１のベースにアクセスすることはできるが、ＳＣＲ６４７の第３トランジスタＴＲ３のベースにはアクセスできない。
【００３９】
図７ａには、３つの電圧源を設けたＳＬＩＣに用いるための保護回路７４０の更に好ましい実施形態が示されている。この実施形態では、図２ａの実施形態のダイオードＤ２が、第１のＳＣＲ４７に対して補足的なＳＣＲ回路７４７と置き換えられる。その結果は、両方の極性の過電圧下で電圧及び電流の両方のトリガを可能にする、相補的なＳＣＲ対構成（ｐゲート及びｎゲート）４７、７４７を含む保護回路７４０である。この回路は、過電圧の極性に対応する電流方向のみをトリガする。
【００４０】
図７ｂは、図７ａの保護回路の電気特性の図である。
【００４１】
図８には、図７ａの実施形態に適したシリコン構造が示されている。図８の右手側の構造は図３の構造と同様であるが、Ｐ+領域３１０が、第１ＳＣＲ４７用の分離領域を構成している。Ｐ+、Ｎ、Ｐ-、-及びＮ+領域７０２、７０４、７０６及び７１０により、補足的なＳＣＲ７４７が構成される。
【００４２】
図９ａは、図４ａの実施形態の変形である、３つの電圧源を設けたＳＬＩＣで用いるための保護回路９４０の実施形態を示している。ここでは、ダイオードＤ２は、ゲートにより制御された補足的なＳＣＲ回路７４７で置き換えられている。後者も、供給電圧を保護基準電圧として用いる。この実施形態では、保護回路９４０は、付加的なトランジスタＴＲ６を有する。トランジスタＴＲ６のコレクタは陽極４４に接続されており、エミッタは第３トランジスタＴＲ３のコレクタ及び第４トランジスタＴＲ４のベース電極に接続されている。付加的なトランジスタＴＲ６のベース電極は、ライン７０４によって＋７０ボルトの電源に直接接続されており、トランジスタＴＲ５のベースは、ライン２０２によって−７０ボルトのラインに接続されている。図９ａの回路は、実際上は、図４ａ及び図７ａの回路の組み合わせである。
【００４３】
図９ｂは、図９ａの保護回路の電気特性の図であり、図１０は、図９ａの保護回路として可能なシリコン構造である。
【００４４】
本明細書で、多くの具体的な実施形態を説明したが、関連技術の当業者には、様々な変形及び変更が自ずと明らかとなることが認識されよう。例えば、これらの回路内のスイッチ素子としてＳＣＲが開示されたが、様々な用途に適した又は好ましい他のタイプのスイッチ素子が見出され得る。更に、上述の実施形態は単一の集積回路として最良に実施されるが、全体的に又は部分的に孤立した構成要素として実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１ａ】公知の過電圧保護回路の概略的なブロック図である。
【図１ｂ】図１ａの保護回路の電気特性の図である。
【図２ａ】本発明による過電圧保護回路の第１の好ましい実施形態の概略的な回路図である。
【図２ｂ】図２ａの保護回路の電気特性の図である。
【図３】図２ａの保護回路に好ましいシリコン構造を示す図である。
【図４ａ】本発明による保護回路の第２の好ましい実施形態の概略的な回路図である。
【図４ｂ】図４ａの保護回路の電気特性の図である。
【図５】図４ａの保護回路として可能なシリコン構造を示す図である。
【図６】本発明による保護回路の第３の実施形態の概略的な回路図である。
【図７ａ】本発明による保護回路の第４の実施形態の概略的な回路図である。
【図７ｂ】図７の保護回路の電気特性の図である。
【図８】図７ａの保護回路として可能なシリコン構造を示す図である。
【図９ａ】本発明による保護回路の第５の実施形態の概略的な回路図である。
【図９ｂ】図９ａの保護回路の電気特性の図である。
【図１０】図９ａの保護回路として可能なシリコン構造を示す図である。
【図１ａ】
2004523151.tif 000003
【図１ｂ】
2004523151.tif 000004
【図２ａ】
2004523151.tif 000005
【図２ｂ】
2004523151.tif 000006
【図３】
2004523151.tif 000007
【図４ａ】
2004523151.tif 000008
【図４ｂ】
2004523151.tif 000009
【図５】
2004523151.tif 000010
【図６】
2004523151.tif 000011
【図７ａ】
2004523151.tif 000012
【図７ｂ】
2004523151.tif 000013
【図８】
2004523151.tif 000014
【図９ｂ】
2004523151.tif 000015
【図１０】
2004523151.tif 000016
【国際公開パンフレット】
2004523151.tif 000017
2004523151.tif 000018
2004523151.tif 000019
2004523151.tif 000020
2004523151.tif 000021
2004523151.tif 000022
2004523151.tif 000023
2004523151.tif 000024
2004523151.tif 000025
2004523151.tif 000026
2004523151.tif 000027
2004523151.tif 000028
2004523151.tif 000029
2004523151.tif 000030
2004523151.tif 000031
2004523151.tif 000032
2004523151.tif 000033
2004523151.tif 000034
2004523151.tif 000035
2004523151.tif 000036
2004523151.tif 000037
2004523151.tif 000038
2004523151.tif 000039
2004523151.tif 000040
2004523151.tif 000041
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004523151.tif 000042
2004523151.tif 000043
【国際調査報告】
2004523151.tif 000044
2004523151.tif 000045