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JP2731655B2 - 光結合型リレー回路 - Google Patents

光結合型リレー回路

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Publication number
JP2731655B2
JP2731655B2 JP4005236A JP523692A JP2731655B2 JP 2731655 B2 JP2731655 B2 JP 2731655B2 JP 4005236 A JP4005236 A JP 4005236A JP 523692 A JP523692 A JP 523692A JP 2731655 B2 JP2731655 B2 JP 2731655B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
source
control transistor
output
resistor
Prior art date
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Application number
JP4005236A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05191249A (ja
Inventor
義幸 杉浦
幸男 飯高
周一郎 山口
久和 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP4005236A priority Critical patent/JP2731655B2/ja
Publication of JPH05191249A publication Critical patent/JPH05191249A/ja
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Publication of JP2731655B2 publication Critical patent/JP2731655B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光結合方式を用いて入
出力間を絶縁した光結合型のリレー回路に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の光結合型リレー回路の回路
図である。この回路にあっては、入力端子間に接続され
た発光ダイオード1が発生する光信号を、光起電力ダイ
オードアレイ2が受光して、光起電力を発生する。この
光起電力は、抵抗5,7を介して出力用MOSFET3
のゲート・ソース間に印加される。制御用トランジスタ
4は出力用MOSFET3のゲート・ソース間に接続さ
れており、この制御用トランジスタ4は光起電力ダイオ
ードアレイ2の光起電力の発生時には、高インピーダン
ス状態となり、光起電力の消失時には低インピーダンス
状態となって、出力用MOSFET3のゲート・ソース
間の蓄積電荷の放電経路となる。この制御用トランジス
タ4のゲート・ソース間には抵抗5が接続されており、
この抵抗5は、光起電力の発生時には制御用トランジス
タ4をバイアスし、光起電力の消失時には、制御用トラ
ンジスタ4のゲート・ソース間蓄積電荷の放電経路とな
る。また、出力用MOSFET3のゲート・ソース間に
おける電荷の充電速度を加速するための制御用トランジ
スタ6が、抵抗8と整流素子9を介して出力用MOSF
ET3のドレイン・ゲート間に接続されている。この制
御用トランジスタ6のゲート・ソース間には抵抗7が接
続されており、この抵抗7は、光起電力の発生時には制
御用トランジスタ6をバイアスし、光起電力の消失時に
は、制御用トランジスタ6のゲート・ソース間蓄積電荷
の放電経路となる。この制御用トランジスタ6のソース
は、制御用トランジスタ4のドレインに接続されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例では、光
起電力が発生している定常状態においては、抵抗7と制
御用MOSFET4のドレイン・ソース間と抵抗5を介
して微弱な電流が流れるので、出力用MOSFET3の
ゲート・ソース間に印加される電圧は、第2の制御用ト
ランジスタ6が無い場合に比べて、抵抗7での電圧降下
分だけ小さくなるという欠点があった。
【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、発光ダイオードと
光結合された光起電力ダイオードアレイの光電流により
出力用MOSFETのゲート・ソース間を充電すると共
に、出力用MOSFETのゲート・ソース間の充放電を
加速するための制御用MOSFETを前記光電流により
抵抗に発生する電圧でバイアスするようにした光結合型
リレー回路において、光起電力が発生している定常状態
における出力用MOSFETのゲート・ソース間の印加
電圧の低下を防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光結合型リ
レー回路にあっては、上記の課題を解決するために、図
1に示すように、入力信号に応答して光信号を発生する
発光ダイオード1と、発光ダイオード1の光を受光して
光起電力を発生する光起電力ダイオードアレイ2と、光
起電力ダイオードアレイ2の光起電力をゲート・ソース
間に印加されて、ドレイン・ソース間のインピーダンス
が切り替わるエンハンスメントモードの出力用MOSF
ET3と、起電力ダイオードアレイ2の正極にドレイン
を、負極にゲートをそれぞれ接続され、ソースを出力用
MOSFET3のソースに接続されて、出力用MOSF
ET3のゲート・ソース間の蓄積電荷の放電経路となる
第1の制御用トランジスタ4と、出力用MOSFET3
のドレイン・ゲート間に接続され、ゲートを第1の制御
用トランジスタ4のドレインに、ソースを出力用MOS
FET3のゲートにそれぞれ接続されて、出力用MOS
FET3のゲート・ソース間の電荷の充電速度を加速す
るための第2の制御用トランジスタ6と、一端を第1の
制御用トランジスタ4のゲートに、他端を第1の制御用
トランジスタ4のソースにそれぞれ接続されて、光起電
力の発生時に第1の制御用トランジスタ4のゲート・ソ
ース間にバイアスを印加して高インピーダンス状態に切
り替えると共に、光起電力の消失時にそのゲート・ソー
ス間蓄積電荷の放電経路となる第1の抵抗5と、一端を
第2の制御用トランジスタ6のゲートに、他端を第2の
制御用トランジスタ6のソースにそれぞれ接続されて、
光起電力の発生時に第2の制御用トランジスタ6のゲー
ト・ソース間にバイアスを印加して低インピーダンス状
態に切り替えると共に、光起電力の消失時にそのゲート
・ソース間蓄積電荷及び出力用MOSFET3のゲート
・ソース間蓄積電荷の放電経路となる第2の抵抗7を有
することを特徴とするものである。
【0006】また、図2に示すように、第2の抵抗7と
並列に、出力用MOSFET3のゲート・ソース間蓄積
電荷を放電させる方向に整流素子10を接続すれば、出
力用MOSFET3のゲート・ソース間蓄積電荷の放電
を速やかに行うことができ、スイッチング速度を高速化
することができる。
【0007】
【作用】本発明の回路では、上記の構成にすることによ
り、光起電力が発生している定常状態において、光起電
力ダイオードアレイ2の光電流は、第2の制御用トラン
ジスタ6のゲート・ソース間をバイアスするための抵抗
7には流れない。このため、抵抗7の両端の電位差は無
くなり、出力用MOSFET3のゲート・ソース間電圧
は第1の制御用トランジスタ4のドレイン・ソース間電
圧と同じになる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図である。発
光ダイオード1は入力信号に応答して光信号を発生す
る。この光信号は光起電力ダイオードアレイ2に受光さ
れる。光起電力ダイオードアレイ2は、光信号を受光す
ると、光起電力を発生する。この光起電力は、抵抗5,
7を介してNチャンネル型エンハンスメントモードの出
力用MOSFET3のゲート・ソース間に印加される。
また、Nチャンネル型デプレッションモードの制御用ト
ランジスタ4のゲートは光起電力ダイオードアレイ2と
抵抗5の接続点に、ドレインは光起電力ダイオードアレ
イ2と抵抗7の接続点に、ソースは抵抗5と出力用MO
SFET3のソースの接続点に、それぞれ接続されてい
る。さらに、Nチャンネル型エンハンスメントモードの
制御用トランジスタ6のゲートは光起電力ダイオードア
レイ2と抵抗7の接続点に、ソースは抵抗7と出力用M
OSFET3のゲートの接続点に、ドレインは抵抗8と
整流素子9を介して出力用MOSFET3のドレインに
接続されている。
【0009】以下、本実施例の動作について説明する。
発光ダイオード1に入力電流が流れると、発光ダイオー
ド1が光信号を発生する。この光信号を受けて、光起電
力ダイオードアレイ2が光電流を発生する。この電流
は、無バイアス時には、低インピーダンス状態にある制
御用トランジスタ4のソース・ドレインを介して抵抗5
に流れる。抵抗5で発生する電圧が制御用トランジスタ
4のゲート・ソース間に印加されると、制御用トランジ
スタ4が高インピーダンス状態になる。これによって、
光起電力ダイオードアレイ2からの電流は出力用MOS
FET3のゲート・ソース間を充電する。また、抵抗7
で発生する電圧が制御用トランジスタ6のしきい値電圧
を越えると、制御用トランジスタ6が低インピーダンス
状態となる。これによって、リレー出力端子から整流素
子9、抵抗8、制御用トランジスタ6を介して出力用M
OSFET3のゲートに充電電流が流れて、そのゲート
・ソース間電圧が速やかに上昇する。このゲート・ソー
ス間電圧が出力用MOSFET3のしきい値電圧を越え
ると、出力用MOSFET3はオン状態となり、リレー
はオンする。その後は、制御用トランジスタ4のドレイ
ン・ソース間を介してわずかな電流が抵抗5に流れ、こ
の抵抗5で生じるバイアス電圧によって、制御用トラン
ジスタ4が高インピーダンス状態に保持されるようにな
っている。この電流の経路に第2の制御用トランジスタ
6のバイアス抵抗7は無いので、リレーがオンしている
定常時には、この抵抗7における電圧降下は生じず、出
力用MOSFET3のゲート・ソース間には従来例に比
べて、より高い電圧が印加される。つまり、光起電力ダ
イオードアレイ2からの光電流は、定常時においては、
第1の制御用トランジスタ4と抵抗5を介してのみ流
れ、第2の抵抗7と出力用MOSFET3のゲート・ソ
ース間を介しては流れないので、抵抗7の両端の電位差
は無くなり、出力用MOSFET3のゲート・ソース間
電圧は第1の制御用トランジスタ4のドレイン・ソース
間電圧と同じになる。
【0010】図2は本発明の他の実施例の回路図であ
る。本実施例では、第2の抵抗7と並列に、出力用MO
SFET3のゲート・ソース間蓄積電荷を放電させる方
向に整流素子10を接続したものである。入力信号が遮
断されて、光起電力ダイオードアレイ2の光起電力が消
失し、第1の制御用トランジスタ4が低インピーダンス
状態に戻ると、出力用MOSFET3のゲート・ソース
間蓄積電荷は抵抗7で制限されることなく、整流素子1
0を介して速やかに放電される。
【0011】
【発明の効果】請求項1記載の発明にあっては、上述の
ように、出力用MOSFETのゲート・ソース間容量の
放電用の第1の制御用トランジスタをバイアスするため
の第1の抵抗と、出力用MOSFETのゲート・ソース
間容量の充電用の第2の制御用トランジスタをバイアス
するための第2の抵抗とを備える光結合型リレー回路に
おいて、光起電力が発生している定常時には、第1の抵
抗と第1の制御用トランジスタにのみ微弱な電流が流れ
るようにしたので、第2の抵抗には電圧降下が生じず、
光起電力ダイオードアレイの光起電力を有効に出力用M
OSFETのゲート・ソース間に印加することができる
という効果がある。したがって、同じバイアス電圧で
は、従来例に比べて、光起電力ダイオードアレイの面積
を小さくすることができるという効果がある。
【0012】請求項2記載の発明にあっては、光起電力
の消失時に出力用MOSFETのゲート・ソース間蓄積
電荷を放電させる方向の整流素子を第2の抵抗に並列接
続したので、光起電力の消失時に出力用MOSFETの
ゲート・ソース間蓄積電荷を速やかに放電させることが
でき、スイッチング速度を高速化することができるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本発明の他の実施例の回路図である。
【図3】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1 発光ダイオード 2 光起電力ダイオードアレイ 3 出力用MOSFET 4 第1の制御用トランジスタ 5 第1の抵抗 6 第2の制御用トランジスタ 7 第2の抵抗 8 第3の抵抗 9 整流素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 久和 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−65816(JP,A) 特開 平3−96011(JP,A) 特開 平3−88419(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応答して光信号を発生する
    発光ダイオードと、 発光ダイオードの光を受光して光起電力を発生する光起
    電力ダイオードアレイと、 光起電力ダイオードアレイの光起電力をゲート・ソース
    間に印加されて、ドレイン・ソース間のインピーダンス
    が切り替わるエンハンスメントモードの出力用MOSF
    ETと、起電力ダイオードアレイの正極にドレインを、負極にゲ
    ートをそれぞれ接続され、ソースを出力用MOSFET
    のソースに接続されて、 出力用MOSFETのゲート・
    ソース間の蓄積電荷の放電経路となる第1の制御用トラ
    ンジスタと、 出力用MOSFETのドレイン・ゲート間に接続され、
    ゲートを第1の制御用トランジスタのドレインに、ソー
    スを出力用MOSFETのゲートにそれぞれ接続され
    て、出力用MOSFETのゲート・ソース間の電荷の充
    電速度を加速するための第2の制御用トランジスタと、一端を第1の制御用トランジスタのゲートに、他端を第
    1の制御用トランジスタのソースにそれぞれ接続され
    て、 光起電力の発生時に第1の制御用トランジスタのゲ
    ート・ソース間にバイアスを印加して高インピーダンス
    状態に切り替えると共に、光起電力の消失時にそのゲー
    ト・ソース間蓄積電荷の放電経路となる第1の抵抗と、一端を第2の制御用トランジスタのゲートに、他端を第
    2の制御用トランジスタのソースにそれぞれ接続され
    て、 光起電力の発生時に第2の制御用トランジスタのゲ
    ート・ソース間にバイアスを印加して低インピーダンス
    状態に切り替えると共に、光起電力の消失時にそのゲー
    ト・ソース間蓄積電荷及び出力用MOSFETのゲート
    ・ソース間蓄積電荷の放電経路となる第2の抵抗を有す
    ることを特徴とする光結合型リレー回路。
  2. 【請求項2】 第2の抵抗と並列に、出力用MOSF
    ETのゲート・ソース間蓄積電荷を放電させる方向に整
    流素子を接続したことを特徴とする請求項1記載の光結
    合型リレー回路。
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JPH05191249A JPH05191249A (ja) 1993-07-30
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