JPH03209509A - 出力モジュール - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は出力モジュールに関するもので、特に工場自動
化（ＦＡ）用の装置に好適なものである。

（従来の技術） 数値制御装置（ＮＣ）　、プログラマブルコントローラ
（Ｐ　Ｃ）において負荷をオン・オフするために出力モ
ジュールが用いられる。

駆動対象の負荷は各種の電源、例えば、ＡＣｌｏｏＶ、
ＡＣ２００Ｖ、ＤＣ２４Ｖ。

ＤＣｌｏｏＶなど多くの種類の電源で動作するようにな
っている。このため、従来の出力モジュールは駆動対象
に合わせてそれぞれ専用の出力回路で対応するようにし
ている。

第７図および第８図は従来の出力モジュールの構成を示
す回路図である。

第７図においては、出力信号ＯＮはドライバ１を通過し
てフォトカブラ２の発光ダイオード２ａに入力され、フ
ォトトランジスタ２ｂのコレクタ側およびエミッタ側に
はそれぞれ抵抗３および４が接続され、これらの他端側
は出力端子ＯＴ１およびＯＴ３となっている。また抵抗
２の前記エミッタ側にベースが、他端側にエミッタがそ
れぞれ接続されたトランジスタ５が設けられており、そ
のコレクタ側は接続端子ＯＴ２となっている。そして直
流負荷電源ＤＰＳの正極は端子ＯＴＩに接続されるとと
もに負荷ＬＤを介して端子ＯＴ２にそれぞれ接続され、
また、直流負荷電源ＤＰＳの負極は端子ＯＴ３に接続さ
れる。

このような構成では出力信号ＯＮのオンオフに応じてフ
ォトダイオード２ａが発光し、これによリフォトトラン
ジスタ２ｂがオンオフするため、抵抗３および４の分圧
比に応じてトランジスタ５のベース−エミッタ間電圧が
与えられてトランジスタ５がオンオフし、負荷ＬＤへの
直流給電が達成される。

同様に、第８図においてはドライバ１を通過した出力信
号ＯＮのオンオフは光トライアック６を経てトライアッ
ク７をオンオフさせるので、そのアノード、カソードに
接続された出力端子ＯＴ４、ＯＴ５間に接続されたソレ
ノイド等の負荷ＬＤが交流電源ＡＰＳにより駆動される
ようになっている。

このように、従来の出力モジュールは交流負荷に対して
はトライアック、直流負荷の場合にはトランジスタを用
いていることが一般的である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、トライアックは直流負荷をオンオフする
ことができず、また、トランジスタで直流負荷をオンオ
フするためには直流電源の極性によって、Ｎチャネルト
ランジスタとＰチャネルトランジスタを使い分ける必要
がある。

このため、従来用いられている出力モジュールは負荷の
駆動電源の種類に応じて専用のものが準備される。この
ため、メーカ例にとってはユーザの需要に応じて多品種
の出力モジュールを製作し、品揃えを行う必要があり、
製造ラインの複雑化、工程管理の複雑化、保管スペース
の確保などの問題を生じている。一方、出力モジュール
を用いてシステムを構築するＯＥＭメーカにとっては多
品種の出力モジュールを使い分け、各出力モジュールに
対して試験、認証などの工程を行う必要から製品の流れ
が複雑化するという問題がある。さらに、エンドユーザ
にとっても保守の観点から多品種の出力モジュールを保
有しなければならないという不都合がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、−機種で各種の駆動電源に対処できる出力モジュー
ルを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、駆動すべき負荷を制御装置に接続する
ために用いられる出力モジュールにおいて、前記制御装
置の出力によりオンオフされる制御素子と、出力モジュ
ールの出力端子間に接続され、前記制御素子がオンされ
ることにより前記出力端子間の双方向導通を可能とする
駆動素子と備えたことを特徴とする。

駆動素子は、その入力側が前記出力端子間に接続され、
出力側が前記制御素子により導通／遮断される全波整流
回路であると良い。

また、駆動素子が、エミッタおよびコレクタがそれぞれ
共通接続されて前記出力端子をなすＰチャネルトランジ
スタおよびＮチャネルトランジスタよりなり、前記制御
素子は前記制御装置の出力により、両トランジスタのベ
ースに必要な電圧を供給するトランジスタでなると良い
。

（作　用） 制御装置の出力が制御素子をオンオフすると、これに応
じて駆動素子は双方向の導通および遮断を行うので、負
荷電源が交流か直流かに関係なく、負荷の駆動のオンオ
フが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本願発明の実施例のいくつか
を詳細に説明する。

第１図から第３図は本発明の一実施例を示す回路図であ
り、回路は同じものであるが、接続される負荷が異なっ
ている場合を示している。

まず、この回路の構成を説明すると、出力信号ＯＮがド
ライバ１１を介してフォトカブラ１２のフォトダイオー
ド１２ａのアノードに与えられるようになっており、フ
ォトダイオード１２ｂのカソードは接地され、ドライバ
１１とフォトダイオード１２ａのアノードの接続点は電
流制限抵抗Ｒ１を介して＋５ｖの電源に接続されている
。

フォトカブラ１２のフォトトランジスタ１２ｂのコレク
タは直流電源１３の正極と接続され、エミッタは抵抗Ｒ
２を介してＭＯＳ）ランジスタＴＲのゲートに接続され
ている。このトランジスタＴＨのオン抵抗は低く選択さ
れており、ソース、ドレイン間にはブリッジ全波整流回
路１４の出力側が接続されている。また、この全波整流
回路１４の入力側は負荷用の接続端子Ｔ１、Ｔ２となっ
ている。端子Ｔ２側は直流電源１３の負極側と接続され
、この負極とトランジスタＴＨのゲート間には抵抗Ｒ３
とコンデンサＣ１が並列に接続されている。抵抗Ｒ２お
よびＲ３は直流電源１３の電圧を分圧して適性なゲート
電圧をトランジスタＴＲのゲートに印加するための分割
抵抗である。

また、端子Ｔ１と１２間にはコンデンサＣ２と抵抗Ｒ４
とが直列接続されたものが接続されているが、これはト
ランジスタＴＲがオンオフしたときに負荷で発生するノ
イズを吸収するためのスナバ回路をなす。

次に、この回路の動作を説明する。

まず、第１図に示すように、端子Ｔ１と１２間には交流
負荷１５とこの負荷を駆動するための交流電源１６が直
列接続されたものが接続されているものとする。

出力信号ＯＮがローレベルになると、フォトカブラ１２
のフォトダイオード１２ａは電源から電流が供給される
ことにより発光する。この光によって、フォトカブラ１
２のフォトトランジスタ１２ｂはオンして導通状態とな
るため、トランジスタＴＨのゲートには直流電源電圧を
抵抗Ｒ２とＲ３の比で分割した電圧値が印加される。こ
の電圧値はトランジスタＴＲがオンするのに必要な電圧
となっているため、トランジスタＴＲはオンとなって導
通し、整流回路１４の直流出力がトランジスタＴＲのソ
ース、ドレイン間を流れ得る状態になる。したがって、
整流回路１４の入力側に接続された負荷１５には交流電
源１６から電流が供給される。

これに対し、出力信号ＯＮがハイレベルになると、フォ
トカブラ１２のフォトダイオード１２ａは発光せず、フ
ォトカブラ１２のフォトトランジスタ１２ｂは非導通状
態になる。したがって、トランジスタＴＲはオフとなり
、整流回路１４の２次側が開放状態となるため、交流負
荷１５には電力供給がなされない。

第２図は端子Ｔ１．１２間にマイナスコモンの直流電源
１８と直流負荷１７が接続された例、第３図は同様にプ
ラスコモンの直流電源１９と直流負荷１７が接続された
例をそれぞれ示している。

これらの場合、整流回路１４が全波整流回路となってい
るため、トランジスタＴＲがオンになったときには一次
側に印加される直流がいずれの極性を有していても、負
荷に電流を流すことができる。これらの詳細な動作は第
１図の場合と全く同様であるので省略する。

第４図は本発明の他の実施例を示す回路図である。この
実施例では第１図〜第３図に示した実施例のように出力
信号による制御回路と整流回路を有する駆動回路とをフ
ォトカブラを用いて絶縁するようにしてはおらず、ドラ
イバ１１の出力はそのままトランジスタＴＨのゲートに
入力されている点のみが異なっている。この実施例の他
の部分の構成および動作は第１図の場合と同じであるの
で詳細な説明は省略する。

この実施例は、ノイズに対して充分に強い用途に適して
おり、フォトカブラを用いないため、安価に製作するこ
とができる点で優れている。

第５図は本発明のさらに他の実施例を示す回路図である
。

この実施例ではこれまでの実施例とは異なり、整流回路
を用いない形式のものである。　出力信号ＯＮはドライ
バ２１を経てフォトカブラ２２のフォトダイオード２２
ａのアノードに接続され、そのカソードはフォトカブラ
２３のフォトダイオード２３ａのアノードに接続され、
そのカソードは接地されている。ドライバ２１の出力点
とフォトダイオード２２ａのアノードの接続点は電流制
限抵抗Ｒ１１を介して＋５ｖの電源に接続されている。

フォトカブラ２２のフォトトランジスタ２２ｂのコレク
タは抵抗Ｒ１２を介して十の電源に接続され、そのエミ
ッタはＮＰＮトランジスタ２４のベースと接続されてい
る。また、同様に、フォトカブラ２３のフォトトランジ
スタ２３ｂのコレクタは抵抗Ｒ１３を介して−の電源に
接続され、そのエミッタはＰＮＰ　）ランジスタ２５の
ベースと接続されている。トランジスタ２４および２５
のエミッタは共通接続され、出力端子Ｔ２に接続されて
いる。このエミッタ共通接続点とトランジスタ２４のベ
ース間にベース側をカソードとするダイオード２６が、
エミッタ共通接続点とトランジスタ２５のベース間にベ
ース側をアノードとするダイオード２７がそれぞれ接続
されている。

また、トランジスタ２４および２５のコレクタも共通接
続されており、出力端子Ｔ１となっている。

この出力端子Ｔ１および１２間には第５図に示すように
、交流電源に接続された負荷、正逆いずれの極性を有す
る直流電源に接続された負荷のいずれをも接続すること
ができる。

交流電源および負荷を接続した場合の動作を説明する。

出力信号ＯＮがローレベルとなるとフォトカブラ２２お
よび２３のフォトトランジスタ２２ｂおよび２３ｂがオ
ンとなり、トランジスタ２４および２５がオンとなる。

これらのトランジスタ２４および２５はＮＰＮ型とＰＮ
Ｐ型であるため、第６図に示すように交流電源のサイク
ルに応じていずれかのトランジスタが交互に導通する。

一方、出力信号ＯＮがハイレベルであるときにはトラン
ジスタ２４および２５はオフのままであるので、出力端
子Ｔ１および１２間が導通することはなく、負荷の駆動
は行われない。

このようにトランジスタ２４および２５を用意すること
によりいずれの極性の電源に対しても導通／遮断可能と
なるので、第５図に示す直流電源３１．３２に対しても
同様に出力制御が可能である。

以上の実施例ではオン抵抗の低いトランジスタと金波整
流回路の組合わせ、導電型の異なる２つのトランジスタ
の組合わせなどにより負荷の駆動回路を構成していたが
、これに限られるものではなく、双方向の導通を制御で
きる素子や回路であれば本発明に適用することができる
。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、制御出力により制御素
子をオンオフし、この制御素子の出力によって双方向導
通が可能な駆動素子の導通／遮断を行うようにしている
ため、出力端子間に接続される負荷は交流直流のいずれ
で駆動されるものであっても接続が可能である。このた
め、少ない品種で広い用途に対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明にかかる出力モジュールの一実施例を
示す回路図、第２因および第３図は第１図の実施例にお
ける接続負荷を変えた様子を示す回路図、第４図は第１
図に示した出力モジュールの変形例を示す回路図、第５
図は本発明にかかる出力モジュールの変形例を示す回路
図、第６図は第５図における動作を示す波形図、第７図
および第８図は従来の出力モジュールの構成を示す回路
図である。 １１．２１・・・ドライバ、１２，２２．２３・・・フ
オドカブラ、１４・・・全波整流回路、１５．１７゜２
８．３０・・・負荷、１６．２９・・・交流電源、１８
゜１９．３１．３２・・・直流電源、２４・・・ＮＰＮ
トランジスタ、２５・・・ＰＮＰ）ランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動すべき負荷を制御装置に接続するために用いら
   れる出力モジュールにおいて、 前記制御装置の出力によりオンオフされる制御素子と、 出力モジュールの出力端子間に接続され、前記制御素子
   がオンされることにより前記出力端子間の双方向導通を
   可能とする駆動素子とを備えた出力モジュール。 ２、制御素子がオン抵抗の低いトランジスタであり、駆
   動素子が、その入力側が前記出力端子間に接続され、出
   力側が前記制御素子により導通／遮断される全波整流回
   路であることを特徴とする請求項１記載の出力モジュー
   ル。 ３、駆動素子が、エミッタおよびコレクタがそれぞれ共
   通接続されて前記出力端子をなすＰチャネルトランジス
   タおよびＮチャネルトランジスタよりなり、 前記制御素子は前記制御装置の出力により、両トランジ
   スタのベースに必要な電圧を供給するトランジスタでな
   ることを特徴とする請求項１記載の出力モジュール。