JPH02244907A - Photocoupling relay circuit - Google Patents

Photocoupling relay circuit

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JPH02244907A
JPH02244907A JP1066673A JP6667389A JPH02244907A JP H02244907 A JPH02244907 A JP H02244907A JP 1066673 A JP1066673 A JP 1066673A JP 6667389 A JP6667389 A JP 6667389A JP H02244907 A JPH02244907 A JP H02244907A
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gate
photodiode array
transistor
output
output mosfet
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Takeshi Matsumoto
武志 松本
Yukio Iitaka
幸男 飯高
Shuichiro Yamaguchi
周一郎 山口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PURPOSE:To attain rapid switching by photocoupling a photodiode array with a light emitting diode and supplying a gate current from the load side to an output MOSFET to which the photoelectromotive force of the photodiode array is impressed between the gate and source through a transistor(TR) to be driven by the optical current of the photodiode array. CONSTITUTION:The light emitting diode 1 is photocoupled with the photodiode array 2 and the positive and negative poles of the array 2 are respectively connected to the base of a TR 6 connected between the drain and gate of the output MOSFET 3 and the gate of a control TR 4 connected between the gate and source of the MOSFET 3. When an input signal is impressed to the diode 1, the TR 6 is turned to a conductive state by an optical current generated by the array 2, a gate current is allowed to flow from the negative side to the gate of the MOSFET 3 and the gate capacity can be rapidly charged. Thus, rapid switching can be attained.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optically coupled relay circuit that uses an optical coupling method to insulate input and output.

[従来の技術〕 第2図は従来の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8a。
[Prior Art] FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional optically coupled relay circuit. In this circuit, the input terminal 8a.

8b間に接続された発光ダイオード1が発生する光信号
をフォトダイオードアレイ2が受光して光起電力を発生
し、この光起電力を抵抗5を介して出力用MOS F 
ET 3のゲート・ソースに印加するものである、出力
用MOSFET3のゲート及びソースには、デプレッシ
ョン型のJFETよりなる制御用トランジスタ4のドレ
イン及びソースがそれぞれ接続されており、この制御用
トランジスタ4のゲート及びソースは抵抗5の両端にそ
れぞれ接続されている。
The photodiode array 2 receives the optical signal generated by the light emitting diode 1 connected between 8b and 8b, generates a photovoltaic force, and outputs this photovoltaic force via the resistor 5.
The drain and source of a control transistor 4 made of a depletion type JFET are connected to the gate and source of the output MOSFET 3, which applies the voltage to the gate and source of the ET 3, respectively. The gate and source are connected to both ends of the resistor 5, respectively.

かかる構成のリレー回路において、発光ダイオードエに
入力信号が印加されて、フォトダイオードアレイ2に光
起電力が発生すると、デプレッ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を介して光電流
が流れ、抵抗5の両端に電圧が発生する。この電圧によ
り、制御用トランジスタ4が高抵抗状態にバイアスされ
るので、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て出力用
MOS F ET 3がオン状態となる。
In the relay circuit having such a configuration, when an input signal is applied to the light emitting diode array 2 and a photovoltaic force is generated in the photodiode array 2, a photocurrent is generated between the drain and source of the depression type control transistor 4 and through the resistor 5. flows, and a voltage is generated across the resistor 5. This voltage biases the control transistor 4 to a high resistance state, so the photoelectromotive force of the photodiode array 2 is applied between the gate and source of the output MOSFET 3, turning the output MOSFET 3 on. .

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
電圧が消失するので、デプレッション型の制御用トラン
ジスタ3はオン状態に戻り、出力用MOS F ET 
3のゲート・ソース間の蓄積電荷を放電させので、出力
用MOS F ET 3はオフ状態となる。
When the input signal to the light emitting diode 1 is cut off, the photovoltaic force of the photodiode array 2 disappears, and the voltage across the resistor 5 disappears, so the depression type control transistor 3 returns to the on state and the output MOSFET
Since the accumulated charge between the gate and source of the output MOS FET 3 is discharged, the output MOS FET 3 is turned off.

[発明が解決しようとする課題] 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ブ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。
[Problems to be Solved by the Invention] Generally, semiconductor relays are required to have high switching speed. Conventionally, photocouplers, in which a light emitting diode and a phototransistor are optically coupled, have been widely used as optically coupled relays capable of high-speed switching, but since this uses a bipolar transistor on the output side, When controlling signal switching,
There is a problem that the signal is distorted due to the influence of the offset.

そこで、微小信号をスイッチング制御する用途には、第
2図に示す従来回路のように、出力側にMOS F E
T 3を用いることが望まれる。ところが、上述の従来
例にあっては、MOSFET3のゲート容量をフォトダ
イオードアレイ2の光電流にて充電し、出力用MOSF
ET3をオンさせているため、このゲート容量に対し光
電流が小さいことにより、高速スイッチングは余り望め
ないという問題があった。
Therefore, for applications that control switching of minute signals, a MOS F E is used on the output side, as in the conventional circuit shown in Figure 2.
It is desirable to use T3. However, in the conventional example described above, the gate capacitance of MOSFET 3 is charged with the photocurrent of photodiode array 2, and the output MOSFET 3 is charged with the photocurrent of photodiode array 2.
Since the ET3 is turned on, the photocurrent is small relative to the gate capacitance, so there is a problem in that high-speed switching cannot be expected.

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
出力のリニアリティが良好な光結合型リレー回路を提供
することにある。
The present invention has been made in view of these points, and its object is to provide an optically coupled relay circuit that is capable of high-speed switching and has good output linearity.

[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
MOSFET3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。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the optically coupled relay circuit according to the present invention includes a light emitting diode 1 that generates an optical signal in response to an input signal, and a light emitting diode 1. a photodiode array 2 arranged to receive the optical signal;
The photovoltaic force of the photodiode array 2 is applied between the gate and source to switch between the conducting state and the non-conducting state between the drain and source of the output MOSFET 3, and the discharge of accumulated charge between the gate and source of the output MOSFET 3. Normally-on type control transistor 4 forming a path
Then, a photocurrent is applied to the photodiode array 2 via the control transistor 4 to bias the control transistor 4 to a high resistance state.

る電圧を発生するインピーダンス要素5と、出力用MO
SFET3のドレイン・ゲート間にそのコレクタ・エミ
ッタが接続され、フォトダイオードアレイ2の光電流を
ベースに受けて動作するトランジスタ6と、トランジス
タ6に直列に接続され、トランジスタ6のコレクタ側に
カソードを、出力用MOSFET3のドレイン側にアノ
ードを接続したダイオード7とから構成されたことを特
徴とするものである。
an impedance element 5 that generates a voltage, and an output MO
The collector and emitter of the SFET 3 are connected between the drain and gate, and the SFET 3 is connected in series with the transistor 6 which operates based on the photocurrent of the photodiode array 2, and the cathode is connected to the collector side of the transistor 6. It is characterized in that it is composed of a diode 7 whose anode is connected to the drain side of the output MOSFET 3.

[作 用] 本発明にあっては、出力用MOS F ET 3のドレ
イン・ゲート間にトランジスタ6を接続し、そのベース
を発光ダイオードlと光結合したフォトダイオードアレ
イ2と接続したので、発光ダイオード1に入力信号が印
加されると、フォトダイオードアレイ2によって発生し
た光電流にてトランジスタ6が導通状態となり、出力用
MOSFET3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M
OSFET3が高速スイッチングを行うものである。ま
た、制御用トランジスタ4が高抵抗状態にバイアスされ
、出力用MOSFET3のゲート・ソース間電圧が十分
に上昇すると、トランジスタ6のベースへの光電流が少
なくなるため、トランジスタ6は非導通状態になり、負
荷電流は出力用MOSFET3のみを通ることになり、
出力のりニアリティが確保されるものである。そして、
この状態にあっては、フォトダイオードアレイ2の電圧
が出力用MOS F ET 3のドレイン電圧より高く
なっているため、光電流の出力側への流入を防いでいる
。
[Function] In the present invention, the transistor 6 is connected between the drain and gate of the output MOS FET 3, and its base is connected to the photodiode array 2 which is optically coupled to the light emitting diode l. When an input signal is applied to the transistor 1, the photocurrent generated by the photodiode array 2 turns on the transistor 6, and a gate current flows from the load side to the gate of the output MOSFET 3, rapidly charging the gate capacitance. Therefore, M for output
OSFET 3 performs high-speed switching. Furthermore, when the control transistor 4 is biased to a high resistance state and the gate-source voltage of the output MOSFET 3 rises sufficiently, the photocurrent to the base of the transistor 6 decreases, so the transistor 6 becomes non-conductive. , the load current passes only through output MOSFET3,
This ensures output linearity. and,
In this state, the voltage of the photodiode array 2 is higher than the drain voltage of the output MOSFET 3, which prevents photocurrent from flowing into the output side.

[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8a、8b間に接続され、発光ダイオ
ード1はフォトダイオードアレイ2と光結合されており
、フォトダイオードアレイ2の正極は出力用MOSFE
T3のドレイン・ゲート間に接続された(・ランジスタ
ロのベースニ、負極は出力用MOSFET3のゲート・
ソース間に接続された制御用トランジスタ4のゲートに
それぞれ接続されている。制御用トランジスタ4ばノー
マリ・オン型で、そのドレインは出力用MOSFET3
のゲートに、ソースは出力用MOSFET3のソースに
それぞれ接続され、ゲートは抵抗5を介して出力用MO
SFET3のソースに接続されている。出力用MOS 
F ET 3のドレインは一方の出力端子9aに、ソー
スは他方の出力端子9bに接続され、出力端子9a、9
b間には直流電源10と負荷11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、
ダイオード7のが接続されており、このダイオード7の
カソードはトランジスタ6のコレクタ・エミッタ間を介
して出力用MOSFET3のゲートに接続されている。
[Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, in which a light emitting diode 1 is connected between input terminals 8a and 8b, and the light emitting diode 1 is optically coupled to a photodiode array 2. The positive terminal of diode array 2 is an output MOSFE
Connected between the drain and gate of T3 (base terminal of transistor, negative terminal is connected to gate of output MOSFET3)
They are respectively connected to the gates of the control transistors 4 connected between the sources. Control transistor 4 is normally on type, and its drain is connected to output MOSFET 3.
The gate and source of the output MOSFET 3 are connected to each other, and the gate is connected to the output MOSFET 3 through a resistor 5.
Connected to the source of SFET3. Output MOS
The drain of FET 3 is connected to one output terminal 9a, the source is connected to the other output terminal 9b, and the output terminals 9a, 9
A series circuit of a DC power supply 10 and a load 11 is connected between the terminals b. In addition, the drain of output MOSFET3 is
A diode 7 is connected, and the cathode of the diode 7 is connected to the gate of the output MOSFET 3 via the collector and emitter of the transistor 6.

次に、上記実施例の動作を説明する。まず、入力端子1
3a、8b間に人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ダ
イオードアレイ2が光電流を発生し、この光電流がトラ
ンジスタ6を導通状態とするため、負荷11には負荷電
流が流れる。この電流は、ダイオード7からトランジス
タ6、制御用トランジスタ4を介して流れる。また、こ
の電流は、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MO
S F ET 3のゲート・ソース間電圧が急速に上昇
する。従って、出力用MOSFET3は速やかにオンさ
れる。一方、フォトダイオードアレイ2においては、光
信号の受光により光起電力が発生する。出力用MOSF
ET3がオン状態になれば、このドレイン電圧は前記光
起電力よりも低くなるが、この間にダイオード7がバイ
アスに対し逆方向に接続されているため、フォトダイオ
ードアレイ2からの光電流の流入を防ぎ、動作を安定な
ものにしている。さらに、フォトダイオードアレイ2の
光電流により、制御用トランジスタ4が高抵抗状態にバ
イアスされ、トランジスタ6へのベース電流が下がり、
トランジスタ6が非導通状態となるため、負荷電流は出
力用MOSFET3のみを流れることになり、出力のリ
ニアリティが確保されるものである。
Next, the operation of the above embodiment will be explained. First, input terminal 1
When a human power signal is applied between 3a and 8b, the light emitting diode 1 generates an optical signal, and upon receiving this optical signal, the photodiode array 2 generates a photocurrent, and this photocurrent turns the transistor 6 into a conductive state. Therefore, a load current flows through the load 11. This current flows from the diode 7 through the transistor 6 and the control transistor 4. In addition, this current is also shunted to the gate capacitance of the output MOSFET 3, and this gate capacitance is charged at high speed.
The gate-source voltage of S FET 3 rises rapidly. Therefore, the output MOSFET 3 is quickly turned on. On the other hand, in the photodiode array 2, a photovoltaic force is generated by receiving an optical signal. Output MOSF
When ET3 is turned on, this drain voltage becomes lower than the photovoltaic force, but during this time the diode 7 is connected in the opposite direction to the bias, so the inflow of photocurrent from the photodiode array 2 is prevented. This prevents this and makes the operation stable. Furthermore, the control transistor 4 is biased to a high resistance state by the photocurrent of the photodiode array 2, and the base current to the transistor 6 decreases.
Since the transistor 6 becomes non-conductive, the load current flows only through the output MOSFET 3, thereby ensuring output linearity.

[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
、フォトダイオードアレイの光電流によって動作するト
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、高速スイッチングが可能となるという効
果があり、また、フォトダイオードアレイの光電流によ
り、トランジスタと直列接続された制御用トランジスタ
をオフさせるようにしたので、定常状態においては、ト
ランジスタを介して流れる電流は遮断され、出力用MO
SFETを介してのみ負荷電流が流れるので、微弱信号
をスイッチング制御してもオフセットが小さく、信号の
りニアリティが損なわれ難いという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, a photodiode array is optically coupled to a light emitting diode that generates an optical signal in response to an input signal, and the photovoltaic force of the photodiode array is gate-sourced. Since the gate current is supplied from the load side to the output MOSFET applied between the two through the transistor operated by the photocurrent of the photodiode array, this has the effect of enabling high-speed switching. Since the control transistor connected in series with the transistor is turned off by the photocurrent of the diode array, the current flowing through the transistor is cut off in a steady state, and the output MO
Since the load current flows only through the SFET, even if a weak signal is controlled by switching, the offset is small and the signal linearity is not easily impaired.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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。 工・・・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・・・ト
ランジスタ、7・・・ダイオード。 第1図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example. Engineering...Light emitting diode, 2...Photodiode array, 3...Output MOSFET, 4...Control transistor, 5...Impedance element, 6...Transistor, 7...Diode. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (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・ゲート間にそのコレク
タ・エミッタが接続され、フォトダイオードアレイの光
電流をベースに受けて動作するトランジスタと、 前記トランジスタに直列に接続され、トランジスタのコ
レクタ側にカソードを、出力用MOSFETのドレイン
側にアノードを接続したダイオードと から構成されたことを特徴とする光結合型リレー回路。
(1) A light emitting diode that generates an optical signal in response to an input signal, a photodiode array arranged to receive the optical signal from the light emitting diode, and a photovoltaic force of the photodiode array applied between the gate and source. an output MOSFET whose drain and source are switched between conducting and non-conducting states; a normally-on control transistor which forms a discharge path for accumulated charge between the gate and source of the output MOSFET; The collector and emitter of the output MOSFET are connected between an impedance element that generates a voltage that biases the control transistor to a high resistance state when the photocurrent of the photodiode array is passed through the control transistor, and the drain and gate of the output MOSFET. It consists of a transistor that operates based on the photocurrent of a photodiode array, and a diode connected in series to the transistor, with a cathode connected to the collector side of the transistor and an anode connected to the drain side of the output MOSFET. An optically coupled relay circuit featuring:
JP1066673A 1989-03-17 1989-03-17 Optically coupled relay circuit Expired - Lifetime JP2757438B2 (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63153916A (en) * 1986-08-11 1988-06-27 Matsushita Electric Works Ltd Semiconductor switching circuit
JPS63114525U (en) * 1987-01-19 1988-07-23
JPS6433228A (en) * 1987-07-24 1989-02-03 Kanebo Ltd Composite yarn having three-layer structure and its production

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