JPH04332217A - 長寿命フォトモスリレー - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフォトモスリレーに関す
る。フォトモスリレーは機械式リレーに代わるものとし
て利用され始めている。例えば、監視装置等において、
入力信号と出力信号のアースを完全に切り離したい場合
、これまでは機械式リレーを用いている。

【０００２】しかし、機械式リレーでは、機械的に動作
することから、物理的にある有限の寿命があり、また、
電気信号の「オン」、「オフ」を行う接点は、接触不良
を起こす場合もあり信頼性が低いものもある。

【０００３】フォトモスリレーは機械的可動部がないこ
とから機械式リレーより高い信頼性を得ることができる
ものであるが、さらに高い信頼性をもつ長寿命フォトモ
スリレーが要求されている。

【０００４】

【従来の技術】図８は従来例を説明する図を示す。図中
の１０は発光ダイオードであり、２０は光起電ダイオー
ドであり、３０、４０はゲート、ソース同志を相互に接
続し、トレインを出力端子とするモス型電界効果トラン
ジスタ（以下ＦＥＴと称する）である。

【０００５】ここで、端子Ａ−Ｂ間に電流Ｉｆを流すと
発光ダイオード１０が発光し、その光出力で光起電ダイ
オード２０の両端に起電力が発生する。この起電力はＦ
ＥＴ３０、４０のゲート、ソース間に印加され、ＦＥＴ
３０、４０は「オン」となり、端子Ｃ−Ｄ間が導通する
。

【０００６】逆に、端子Ａ−Ｂ間に電流Ｉｆを流さない
と発光ダイオード１０は発光せず、ＦＥＴ３０、４０は
「オフ」となり、端子Ｃ−Ｄ間は開放する。図９は従来
例のタイムチャートであり、Ｉｆの「オン」、「オフ」
に対応して、発光ダイオード１０が発光し、ＦＥＴ３０
、４０に電圧Ｖｏが印加され端子Ｃ−Ｄ間が「オン」、
「オフ」を行う。図に示すＶｔｈはＦＥＴ３０、４０が
オンとなるゲート、ソース間のスレッショルド電圧であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例において
は、Ｉｆの「オン」、「オフ」に対応して端子Ｃ−Ｄ間
が「オン」、「オフ」を行う。

【０００８】このような、リレーの使用状態としては下
記の３通りがある。 ■　　「オン」状態で使用し、その状態が長い。 ■　　「オフ」状態で使用し、その状態が長い。

【０００９】■　　頻繁に「オン」、「オフ」を繰り返
す場合。 フォトモスリレーは■の状態で使用するのは問題がある
。これは、「オン」状態が長いと、発光ダイオード１０
が発光し続けるからである。

【００１０】一般的に、発光ダイオード１０の発光量は
時間とともに減少する特性をもっているので、一定の電
流Ｉｆを流すと時間の経過とともに光出力が徐々に低下
し、光起電ダイオード２０の出力が発生しなくなるか、
または次段のＦＥＴ３０、４０を「オン」とするスレッ
ショルド電圧Ｖｔｈ以下の電圧しか発生できなくなって
しまう。

【００１１】本発明は「オン」状態で長時間使用するフ
ォトモスリレーの長寿命化を実現しようとする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明するブロック図である。図中の１はフォトモスリレー
であり、１０は入力信号によりにより発光する第１の発
光ダイオードであり、２０は第１の発光ダイオード１０
の出力する光出力を受光し起電力を発生する第１の光起
電ダイオードであり、３０、４０は第１の光起電ダイオ
ード２０の出力により、「オン」、「オフ」する第１お
よび第２のモス型電界効果トランジスタである。

【００１３】また５０はフォトモスリレー１に設ける第
２の発光ダイオードであり、６０は第１の光起電ダイオ
ード２０とは逆向きに接続された、第２の発光ダイオー
ド５０の出力する光出力を受光し、起電力を発生する第
２の光起電ダイオードであり、７０は第１の光起電ダイ
オード２０の出力により「オン」状態を保持し、第２の
光起電ダイオード６０の出力により「オフ」状態を保持
する状態保持手段であり、「オン」、「オフ」時のみ第
１および第２の発光ダイオード１０、５０を単発パルス
電流で駆動する。

【００１４】

【作用】第１および第２の発光ダイオード１０、５０と
第１および第２の光起電ダイオード２０、６０を２組設
け、第１の光起電ダイオード２０の出力は状態保持手段
７０に正極性で入力し、第２の光起電ダイオード５０の
出力は状態保持手段７０に負極性で入力する。

【００１５】状態保持手段７０は正極性の単発入力、負
極性の単発入力で、「オン」状態、「オフ」状態を保持
するものであり、第１および第２の発光ダイオード１０
、５０を単発のパルス電流駆動とすることにより、フォ
トモスリレー１の長寿命化が可能となる。

【００１６】また、光起電ダイオード２０とモス型電界
効果トランジスタ３０、４０の間に整流回路８０を設け
ることにより、発光ダイオード１０をパルス電流駆動と
することができ、フォトモスリレー１の長寿命化が可能
となる。

【００１７】さらに、スレッショルド電圧Ｖｔｈが負電
圧のＦＥＴ３１、４１を使用し、光起電ダイオード２０
の出力をＦＥＴ３１、４１のゲート、ソース間に負電位
となる向きに印加したすることにより、フォトモスリレ
ー１の「オン」状態で、発光ダイオード１０は発光しな
い状態としてフォトモスリレー１の長寿命化が可能とな
る。

【００１８】

【実施例】図２は本発明の実施例を説明する図である。 図中の１０、５０は発光ダイオード、２０、６０は光起
電ダイオード、３０、４０はＦＥＴ、７１は状態保持手
段７０としてのサイリスタ、Ｒ３、Ｒ４は抵抗、ＥＳは
電池である。

【００１９】ここで、端子Ａ−Ｂ間にパルス電流Ｉｆ１
を流すと発光ダイオード１０が発光し、その光が光起電
力ダイオード２０に達して、光起電力ダイオード２０に
パルス電圧が発生する。ｇ点の電位はｈ点を基準として
正電位の向きになっており、サイリスタ７１がオンとな
る。

【００２０】このとき、ｉ点の電位ｅはｅ＝〔Ｒ３／（
Ｒ３＋Ｒ４）〕×（５−０．７）Ｖとなり、ＦＥＴ３０
、４０を「オン」とする。

【００２１】５は電池ＥＳの電圧、０．７はサイリスタ
７１による電圧降下を示す。次いで、端子Ｅ−Ｆ間にパ
ルス電流Ｉｆ２を流すと発光ダイオード５０が発光し、
その光が光起電ダイオード６０に達して、光起電ダイオ
ード６０にパルス電圧が発生する。

【００２２】このときｇ点の電位はｈ点を基準として負
電位の向きになっており、サイリスタ７１が「オフ」と
なり、ＦＥＴ３０、４０を「オフ」とする。図２のよう
に構成して、ＦＥＴ３０、４０を「オン」、「オフ」の
状態変化時のみ、発光ダイオード１０、５０に単発パル
ス電流を通電するようにする。

【００２３】図３は本発明の実施例のタイムチャートを
示す。図４は本発明のその他の実施例（１）を説明する
図である。図８の従来例の構成に、抵抗Ｒ１、Ｒ２およ
びコンデンサＣよりなる整流回路８０を設け発光ダイオ
ード１０の駆動電流をパルス電流とした例である。

【００２４】図５は本発明のその他の実施例（１）のタ
イムチャートである。コンデンサＣの両端の電圧をＶｏ
とする。ここで、端子Ａ−Ｂ間に（Ａ）に示すパルス電
流Ｉｆを流すと発光ダイオード１０がパルス状に発光し
、その光パルスを受け、光起電ダイオード２０はパルス
電圧を発生する。

【００２５】コンデンサＣは時定数τ＝Ｒ１・Ｃで充電
され、時定数τ＝Ｒ２・Ｃで放電され、コンデンサＣの
両端の電圧は（Ｂ）に示す電圧波形となる。この平滑電
圧の最低値がＦＥＴ３０、４０のスレッショルド電圧Ｖ
ｔｈ以下にならないような抵抗Ｒ１、Ｒ２およびコンデ
ンサＣの値を選定することにより、発光ダイオード１０
がパルス状に発光しても、ＦＥＴ３０、４０は「オン」
状態を保持することができる。

【００２６】図６は本発明のその他の実施例（２）を説
明する図である。図８の従来例を構成するＦＥＴ３０、
４０に代わってスレッショルド電圧Ｖｔｈが−２Ｖのデ
プレッション型ＦＥＴ３１、４１を用いた例である。

【００２７】図７はデプレッション型ＦＥＴの特性を説
明する図である。図６に於いて、端子Ａ−Ｂ間に電流Ｉ
ｆを流すと発光ダイオード１０が発光し、その光を受け
光起電ダイオード２０は電圧を発生する。

【００２８】ここで、ｇ点の電位はｈ点を基準として負
電位の向きになっており、ＦＥＴ３１、４１のゲート／
ソース間電位は約−３Ｖとなる。デプレッション型ＦＥ
Ｔのドレイン電流−ゲート・ソース電圧特性を（Ａ）に
、ドレイン電流−ドレイン・ソース電圧特性を（Ｂ）に
示す。図より、ＶＧＳ＝３ＶではＦＥＴ３１、４１は「
オン」とならないことが分かる。

【００２９】逆に、端子Ａ−Ｂ間に電流Ｉｆ流さないと
発光ダイオード１０が発光しないので、光起電力ダイオ
ード２０の両端の電圧は「０」となり、ＦＥＴ３１、４
１は図より「オン」となることが分かる。

【００３０】したがって、Ｉｆ「オン」時にＦＥＴ３１
、４１が「オフ」、Ｉｆ「オフ」時にＦＥＴ３１、４１
が「オン」状態とすることができ、フォトモスリレー１
を「オン」状態で長時間しようするとき、発光ダイオー
ド１０を発光しない状態で使用できるので、長寿命化で
きる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、サイリスタを使用する
ことによりフォトモスリレーの「オン」、「オフ」時の
み単発パルス電流で発光ダイオードを駆動する、また、
光起電ダイオードの出力を整流回路で整流することによ
り、発光ダイオードをパルス電流で駆動する、さらに、
デプレッション型ＦＥＴを使用することによりフォトモ
スリレーの「オン」状態で発光ダイオードの駆動電流を
「オフ」とすることにより長寿命フォトモスリレーを実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の原理を説明するブロック図

【図２
】　　本発明の実施例を説明する図

【図３】　　本発明
の実施例のタイムチャート

【図４】　　本発明のその他
の実施例（１）を説明する図

【図５】　　本発明のその
他の実施例（１）のタイムチャート

【図６】　　本発明のその他の実施例（２）を説明する
図

【図７】　　デプレッション型ＦＥＴの特性を説明す
る図

【図８】　　従来例を説明する図

【図９】　　従来例のタイムチャート

【符号の説明】

１０、５０　　発光ダイオード ２０、６０　　光起電ダイオード ３０、４０　　ＦＥＴ ３１、４１　　デプレッション型ＦＥＴ７０　　状態保
持手段 ７１　　サイリスタ ８０　　平滑回路 ＥＳ　　電池 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４　　抵抗 Ｃ　　コンデンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力信号により発光する第１の発光ダ
   イオード（１０）と、前記第１の発光ダイオード（１０
   ）の出力する光出力を受光し、起電力を発生する第１の
   光起電ダイオード（２０）と、前記第１の光起電ダイオ
   ード（２０）の出力により、「オン」、「オフ」する第
   １および第２のモス型電界効果トランジスタ（３０、４
   ０）よりなるフォトモスリレー（１）において、第２の
   発光ダイオード（５０）と、前記第１の光起電ダイオー
   ド（２０）とは逆向きに接続された、前記第２の発光ダ
   イオード（５０）の出力する光出力を受光し、起電力を
   発生する第２の光起電ダイオード（６０）と、前記第１
   の光起電ダイオード（２０）の出力により「オン」状態
   を保持し、前記第２の光起電ダイオード（６０）の出力
   により「オフ」状態を保持する状態保持手段（７０）と
   を設け、「オン」、「オフ」時のみ前記第１および第２
   の発光ダイオード（１０、５０）を単発パルス電流で駆
   動することを特徴とする長寿命フォトモスリレー。
2. 【請求項２】発光ダイオード（１０）と、光起電ダイオ
   ード（２０）と、第１および第２のモス型電界効果トラ
   ンジスタ（３０、４０）よりなるフォトモスリレー（１
   ）において、光起電ダイオード（２０）の出力を整流す
   る第１および第２の抵抗（Ｒ１、Ｒ２）と、コンデンサ
   （Ｃ）よりなる整流回路（８０）を設け、前記発光ダイ
   オード（１０）をパルス電流で駆動することを特徴とす
   る長寿命フォトモスリレー。
3. 【請求項３】発光ダイオード（１０）と、光起電ダイオ
   ード（２０）と、前記光起電ダイオード（２０）の出力
   により、「オン」、「オフ」するカットオフスレッショ
   ルド電圧が負電位の第１および第２のモス型電界効果ト
   ランジスタ（３１、４１）とを備え、前記第１の光起電
   ダイオード（２０）の出力を前記第１および第２のモス
   型電界効果トランジスタ（３１、４１）のゲート、ソー
   ス間に負電位となる向きに印加したことを特徴とする長
   寿命フォトモスリレー。