JPH02244906A - 光結合型リレー回路 - Google Patents

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］ 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。

〔従来の技術］ 第２図は本願に先行する光結合型リレー回路を示す回路
図である。この回路にあっては、入力端子９ａ、９ｂ間
に接続された発光ダイオード１が発生する光信号を受光
したフォトトランジスタ６が導通状態となり、出力用Ｍ
ＯＳＦＥＴ３のゲートに対してｉ薄側からゲート電流が
流れてゲート容量が急速に充電されるため、出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ３が高速にターンオンする。一方、発光ダイオ
ード１が発生した光信号はフォトダイオードアレイ２に
対しても印加され、フォトダイオードアレイ２において
光電流が発生する。この光電流は、デブレフション型の
制御用トランジスタ４のドレイン・ソース間と抵抗５を
介して流れ、抵抗５の両端に発生した電圧により制御用
トランジスタ４を高抵抗状態にバイアスする。従って、
出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲート・ソース間にフォトダイ
オードアレイ２の光起電力が印加され、出力用ＭＯＳＦ
ＥＴ３をオフ状態に保つため、負荷電源１１の電圧、電
流によらずリレー動作を安定としている。

発光ダイオード１への入力信号が遮断されると、フォト
ダイオードアレイ２の光起電力が消失し、抵抗５の両端
重圧が消失するので、デプレッシッン型の制御用トラン
ジスタ３はオン状態に戻り、出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲ
ート・ソース間の蓄積電荷を放電させる。また、フォト
トランジスタ６もオフ状態に復帰するため、出力用ＭＯ
ＳＦＥＴ３はオフ状態となる。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 一般に、半導体リレーにはスイッチング速度の高速性が
要求される。従来、高速スイッチングが可能な光結合型
のリレーとしては、発光ダイオードとフォトトランジス
タとを光結合せしめたフォトカプラが広く用いられてい
るが、これは出力側にバイポーラトランジスタを用いて
いるので、微小信号をスイッチング制御する場合には、
オフセットの影響により信号が歪むという問題がある。

そこで、微小信号をスイッチング制御する用途には、第
２図に示す回路のように、出力側にＭＯＳＦＥＴ３を用
いることが望まれる。ところが、上述の先行例にあって
は、バイポーラトランジスタ及びＭＯＳＦＥＴの優れた
ところを組み合わせ、高速ターンオンが可能で且つ微小
信号もスイッチング制御可能としているが、ターンオフ
が遅いという欠点がある。これは、フォトトランジスタ
６に直列につながる回路が、ターンオフ時に高抵抗とな
っているため、フォトトランジスタ６の復帰が遅くなり
、出力側にＭＯＳＦＥＴ３のゲート電荷が放電しにくく
なることによる。

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、高速スイッチングが可能で且つ
微小信号もスイッチング制御可能な光結合型リレー回路
を提供することにある。

［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、上記課題
を解決するために、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の光信号を受
光するように配置されたフォトダイオードアレイ２と、
フォトダイオードアレイ２の光起電力をゲート・ソース
間に印加されてドレイン・ソース間の導通状態と非導通
状態が切り替わる出力用のＭＯＳＦＥＴ３と、出力用の
ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ　３のゲート・ソース間の蓄積電荷の
放電径路を構成するノーマリ・オン型の制御用トランジ
スタ４と、制御用トランジスタ４を介してフォトダイオ
ードアレイ２の光電流を通電されて制御用トランジスタ
４を高抵抗状態にバイアスする電圧を発生するインピー
ダンス要素５と、出力用ＭＯＳＦＥＴ３のドレイン・ゲ
ート間に接続され、発光ダイオード１の光信号を受光す
るように配置されたフォトトランジスタ６と、フォトト
ランジスタ６のエミッタと出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲー
ト間に接続されたダイオード７と、フォトトランジスタ
６のエミッタと出力用ＭＯＳＦＥＴ３のソース間に接続
された第２のインピーダンス要素８とから構成されたこ
とを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明にあっては、出力用ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ　３のドレ
イン・ゲート間にフォトトランジスタ６を接続すると共
に、発光ダイオード１と光結合させたので、発光ダイオ
ード１に入力信号が印加されると、フォトトランジスタ
６が導通状態となり、出力用ＭＯＳ　Ｆ　ＥＴ　３のゲ
ートに対して負荷側からゲート電流が流れてゲート容量
が急速に充電されるため、出力用ＭＯＳＦＥＴ３が高速
にターンオンする、一方、ターンオフ時は、フォトトラ
ンジスタ６には第２のインピーダンス要素８が接続され
ているため、フォトトランジスタ６は高速にターンオフ
し、負荷側からの充電電流が遮断され、また、フォトダ
イオードアレイ２の光起電力が消失することにより、イ
ンピーダンス要素５の両端のバイアス電圧が消失し、ノ
ーマリ・オン型の制御用トランジスタ４がオン状態とな
り、出力用ＭＯＳＦＥＴ３がターンオフする。さらに、
負荷が微小電圧となった場合は、ダイオード７がフォト
ダイオードアレイ２の光電流の流入を防ぐため、リレー
が安定に動作し、微小信号もスイッチング制御できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す回路図で、発光ダイオ
ード１は入力端子９ａ、９ｂ間に接続され、発光ダイオ
ードｌはフォトダイオードアレイ２及びフォトトランジ
スタ６と光結合されており、フォトダイオードアレイ２
の正極は制御用トランジスタ４のためのバイアス抵抗５
を介して出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲートに、負極は出力
用ＭＯＳＦＥＴ３のソースにそれぞれ接続されている。

出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲートには、デプレッション型
のＰチャネルＭＯＳ　Ｆ　ＥＴよりなるノーマリ・オン
型の制御用トランジスタ４のソースが接続され、制御用
トランジスタ４のドレインには出力用ＭＯＳＦＥＴ３の
ソースが接続され、ゲートにはフォトダイオードアレイ
２の正極が接続されている。出力用ＭＯＳＦＥＴ３のド
レインは一方の出力端子１０ａに、ソースは他方の出力
端子ＩＱｂに接続され、出力端子１０ａ、１０ｂ間には
直流電源１１と負荷１２の直列回路が接続されている。

また、出力用ＭＯＳＦＥＴ３のドレインには、フォトト
ランジスタ６のコレクタが接続されており、このフォト
トランジスタ６のエミッタと出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲ
ートとの間にはダイオード７が、ソースとの間には抵抗
８がそれぞれ接続されている。

次に、上記実施例の動作を説明する。まず、入力端子９
ａ、９ｂ間に入力信号が通電されると、発光ダイオード
１が光信号を発生し、この光信号を受光してフォトトラ
ンジスタ６が導通状態となるため、負荷１２には負荷電
流が流れる。この電流は、フォトトランジスタ６及び抵
抗８を介して流れる。また、この電流は、ダイオード７
を介して出力用ＭＯＳＦＥＴ３のゲート容量にも分流し
て、このゲート容量を高速充電するので、出力用ＭＯＳ
ＦＥＴ３のゲート電圧が急速に上昇する。

従って、出力用ＭＯＳＦＥＴ３は速やかにオンされる。

一方、オフ時は、フォトトランジスタ６に直列に比較的
低い抵抗８が接続されているため、フォトトランジスタ
６は高速にターンオフし、負荷側からの充電主流が遮断
され、また、フォトダイオードアレイ２の光起電力消失
により、抵抗５０両端のバイアス電圧が消失するため、
デプレッション型の制御用トランジスタ４がオン状態と
なり、出力用ＭＯＳＦＥＴ３が急速にターンオフする。

さらに、負荷が微小電圧となった場合は、ダイオード７
がフォトダイオードアレイ２の光電流の流入を防ぐため
、リレーは安定に動作し、微小信号もスイッチング制御
できる。

［発明の効果］ 本発明にあっては、上述のように、入力信号に応答して
光信号を発生する発光ダイオードにフォトダイオードア
レイとフォトトランジスタを光結合させ、フォトダイオ
ードアレイの光起電力をゲート・ソース間に印加される
出力用ＭＯＳＦＥＴに、フォトトランジスタを介して負
荷側からゲート電流を供給するようにしたので、高速タ
ーンオンが可能となるという効果があり、また、フォト
トランジスタと直列に低インピーダンス要素を接続して
いるため、上記先行例に比ベターンオフが著しく改善さ
れるという効果があり、さらに、出力用ＭＯＳＦＥＴの
ゲートとフォトトランジスタのエミッタ間にダイオード
を接続しているため、フォトダイオードアレイからの光
電流の流入を防ぎ、リレーを負荷に印加される信号によ
ることなく安定動作させられるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
例を示す回路図である。 ｌ・・・発光ダイオード、２・・・フォトダイオードア
レイ、３・・・出力用ＭＯＳＦＥＴ、４・・・制御用ト
ランジスタ、５・・・インピーダンス要素、６・・・フ
ォトトランジスタ、７・・・ダイオード、８・・・第２
のインピーダンス要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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信号を受光するように配置されたフ
   ォトダイオードアレイと、 フォト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・ソース間の導通状態と非導通状
   態が切り替わる出力用のＭＯＳＦＥＴと、 出力用のＭＯＳＦＥＴのゲート・ソース間の蓄積電荷の
   放電径路を構成するノーマリ・オン型の制御用トランジ
   スタと、 制御用トランジスタを介してフォトダイオードアレイの
   光電流を通電されて制御用トランジスタを高抵抗状態に
   バイアスする電圧を発生するインピーダンス要素と、 出力用ＭＯＳＦＥＴのドレイン・ゲート間に接続され、
   発光ダイオードの光信号を受光するように配置されたフ
   ォトトランジスタと、 フォトトランジスタのエミッタと出力用ＭＯＳＦＥＴの
   ゲート間に接続されたダイオードと、フォトトランジス
   タのエミッタと出力用ＭＯＳＦＥＴのソース間に接続さ
   れた第２のインピーダンス要素と から構成されたことを特徴とする光結合型リレー回路。