JPH07273622A

JPH07273622A - スイッチ回路

Info

Publication number: JPH07273622A
Application number: JP6079522A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoshida; 健嗣吉田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体スイッチを用いた、定電圧源または定
電流源を、負荷ラインに断続するためのスイッチ回路に
おいて、オフ時に、端子間容量を小さくして、負荷ライ
ンの波形への影響をなくし、オン時には、直列抵抗成分
を小さくして、負荷ラインの負荷変動や、電圧・電流設
定値の変化に対し応答速度を上げるスイッチ回路。【構成】半導体スイッチSW１・５とSW２・６並びに、
互いに逆方向に配置したダイオードD１・10とD２・11よ
りなるシリーズ回路を、並列接続し、接続する場合は、
SW１・５とSW２・６をオンとする。切り離す場合には、
SW１・５とSW２・６をオフすると同時に、シリーズ回路
の半導体スイッチとダイオードの中点を、ダイオードが
逆バイアスとなるように別電源に接続した半導体スイッ
チSW３・８とSW４・９とを、オンすることで、ダイオー
ドD１・10とD２・11をオフする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定電圧源又は定電流源
を、負荷ラインに断続するためのスイッチ回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は、半導体スイッチを用いて、定電
圧源又は定電流源を、負荷ライン７に断続するためのス
イッチ回路を示し、半導体スイッチSW１・５及びSW２・
６を用いた従来技術による構成回路の方法である。しか
し、負荷ライン７の特性はシビアに維持されねばならな
いが、オペアンプA０・２などを含む回路網を負荷ライ
ン７に接続したり、切り離したりする場合には、半導体
SW１・５及びSW２・６が持つ端子間容量や、SW１・５の
直列抵抗成分が小さいことが要求される。

【０００３】ところが、従来技術によって、例えば、図
４に示すように、定電圧源を負荷ライン７に断続するた
めに、半導体スイッチSW１・５及びSW２・６を用いた場
合には、以下に記載する２つの特性を同時に両立させる
ことは困難であった。すなわち、 (1) SW１・５及びSW２・６で切り離すとき、つまり、オ
フ時に定電圧源の負荷ライン７への影響を減らすためSW
１・５及びSW２・６の端子間容量を小さくすること。 (2) SW１・５及びSW２・６で接続するとき、つまり、オ
ン時に定電圧源が、負荷ライン７に供給すべき電圧の変
化に応答する速度を落とさないために、SW１・５の直列
抵抗成分を小さくすることがそれである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体スイッチを用い
て、定電圧源の設定電圧を、あるいは、定電流源の設定
電流を、フォースライン及びセンスラインを通じて、負
荷ラインに接続したり、切り離したりする場合に、接続
時には、負荷ラインの変動に対し応答を速くするため
に、直列抵抗成分が小さいことが必要であり、また、切
り離し時には、負荷ラインへの影響を少なくするため
に、端子間容量も小さくすることが必要である。ところ
が、半導体スイッチにおいては、直列抵抗成分が小さく
て、端子間容量も小さい、という両方の特性を同時に満
足するものは存在せず、いずれか一方の特性のみを満足
するものしか存在せず、半導体スイッチを用いた、より
高機能なスイッチ回路の構成ができなかった。

【０００５】そこで、本発明においては、現存する半導
体スイッチの特性であっても、それらを用いて、定電圧
電源又は定電流源を、負荷ラインに断続するためのスイ
ッチ回路を構成するに際し、(1) 切り離し時には、被接
続ラインである負荷ラインに対する端子間容量を小さく
し、負荷ラインの波形への影響を少なくする。 (2) また、接続時には、直列抵抗成分を小さくし、負荷
の変動に対する応答速度を上げる。また、電圧及び電流
設定値の変化に対応する応答速度を上げることを可能と
する半導体スイッチを用いたスイッチ回路を実現するこ
とを目的とした。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、オペアンプによる帰還ループを持つ、すなわち、電
圧をセンシングして入力へ帰還させる定電圧源や、定電
流源を、負荷ラインに断続するスイッチ回路を並列に接
続して設けることとした。このとき、２ヶのダイオード
は互いに逆方向とし、当該スイッチ回路全体で機能する
フォースラインの断続スイッチとした。

【０００７】そして、 (1) 定電圧源又は定電流源を、負荷ラインに接続すると
きは、半導体スイッチをオンとする。また、センスライ
ンも別個の半導体スイッチでオンとする。 (2) また、定電圧源又は定電流源を、負荷ラインから切
り離すときは、当該半導体スイッチをオフとする。そし
て、同時に、別に設けた半導体スイッチにより、上記２
ヶのダイオードをオフとする。すなわち、シリーズ回路
として並列に接続した上記半導体スイッチをダイオード
が逆バイアスとなるように、別電源に接続する。

【０００８】

【作用】本発明の断続スイッチ回路を構成する各素子に
は、それぞれに必要な特性があり、また、回路条件が必
要である。 (1) 先ず、現存する半導体スイッチでは、端子間容量が
小さく、直列抵抗成分も小さいという両方の特性を、同
時に満足するものはない。いずれか一方の満足なら可能
なので、当該スイッチ回路を構成する上で、直列抵抗成
分の小さい特性を必要とする部分への素子と、端子間容
量が小さい特性を必要とする部分への素子とを、選択し
て充当し、組み合わせた上で、スイッチ回路として機能
させることとした。 (2) また、ダイオードにおいては、端子間容量が小さい
ものが選択される。 (3) また、シリーズに接続した半導体スイッチとダイオ
ードの中点に接続する別電源からの電圧は、一方には負
荷ラインの電圧より高いもの、もう一方にはそれより低
いものを加える。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明による実施例で、定電圧源の
設定電圧 V１・１を、負荷ライン７へ接続したり、切り
離したりする場合のスイッチ回路の概念を示すブロック
図である。 (1)設定電圧V１・１を負荷ライン７に接続するときは、
各スイッチは、図１に示す状態とする。半導体スイッチ
SW１・５及びSW２・６は、直列抵抗成分の小さいもので
構成し、設定電圧 V１・１をフォースライン３を通じて
負荷ライン７にオンする。このとき、オペアンプ A０・
２出力と負荷ライン７との間の電位差は、ダイオードD
１・10及びD２・11の順方向電圧分であるため、負荷ラ
イン７の変動に対する応答は十分に速いものとすること
ができる。なお、センスライン４も同時にオンされる。
この半導体スイッチSW５・12は、端子間容量の小さいも
ので構成されるが、電流が流れないので直列抵抗成分が
大きいことでの悪影響はない。

【００１０】(2)また、設定電圧V１・１を負荷ライン７
から切り離すときは、各スイッチは、図１中に（）内
に示す状態とする。すなわち、半導体スイッチSW３・８
及びSW４・９をオンし、他の半導体スイッチはオフの状
態となる。端子間容量が小さいSW３・８及びSW４・９が
オンされることで、ダイオードD１・10とD２・11には逆
バイアスが加えられオフされる。そして、センスライン
４のSW５・12と共に、いずれも端子間容量の小さなもの
によってオフとなって、負荷ライン７から切り離される
ので、負荷ライン７の波形には悪影響を与えない。

【００１１】(3) 図２は、本発明による実施例で、定電
流源の設定電流13が、オペアンプA１・14及びオペアン
プA２・15から出力され、フォースライン３を通じて負
荷ライン７へ接続されたり、切り離されたりする場合の
スイッチ回路の概念を示すブロック図である。図２に示
すように、センスライン４はないが、フォースライン３
を断続するスイッチ回路としては、定電圧源の場合と全
く同じ構成であり、オン、オフ時における動作原理は変
わらない。

【００１２】(4) 図３は、本発明による他の実施例の概
念を示すスイッチ回路の構成である。本発明のスイッチ
回路がオンのとき、フォースライン３の電流が少ないと
き、ダイオードD１・10及びD２・11のインピーダンスが
上昇してしまうのを防止するため、図３に示すように、
フォースライン３のスイッチ回路内に並列に、半導体ス
イッチSW６・16を追加した。SW６・16は、定電圧源及び
定電流源を負荷ライン７へ接続するときにオンとする。
SW６ 16は端子間容量が小さく、例えば約１PFであり、
直列抵抗成分は大きく、例えば約100Ωであるが、上昇
するD１・10及びD２・11のインピーダンスに比べれば十
分に小さく、しかも、電流が少ないので目的が十分に達
せられる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。 (1) 負荷ラインに、定電圧源や定電流源を接続すると
き、すなわちスイッチオン時に、高速動作であっても、
直列抵抗成分が小さいスイッチング回路として動作する
ので、負荷ラインの負荷変動に対し応答速度を上げるこ
とができ、また、設定電圧・電流値の変化に対し応答速
度を上げることができた。 (2) また、切り離しするとき、すなわち、スイッチオフ
時には、端子間容量の小さいスイッチング回路として動
作するので、負荷ラインの波形への影響を減少させるこ
とができた。

【００１４】(3) 本発明においては、直列抵抗成分が小
さいことと、端子間容量が小さいこととの、どちらか一
方しか満足しないという現存する半導体スイッチ使用上
の欠点が見えなくなるように、長所だけを組み合わせる
方法で実現できたので、半導体スイッチの小型・高速・
高機能・高信頼性・長寿命という優れた特性を持つ、断
続スイッチ回路が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による、定電圧源に対応する断
続スイッチ回路の概念を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例による、定電流源に対応する断
続スイッチ回路の概念を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施例による、フォースラインの電流
が少ないときに対応できる断続スイッチ回路の概念を示
すブロック図である。

【図４】従来技術による断続スイッチ回路の概念を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１設定電圧V１２オペアンプA０３フォースライン４センスライン５ SW１６ SW２７負荷ライン８ SW３９ SW４ 10 D１ 11 D２ 12 SW５ 13 設定電流 14 オペアンプA１ 15 オペアンプA２ 16 SW６

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｋ 17/74 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定電圧源又は定電流源を、負荷ライン
（７）へ断続するスイッチ回路において、オペアンプの
フォースライン出力（３）と、負荷ライン（７）との間
に、（Ａ）直列接続した、半導体スイッチであるSW１（５）
とダイオードであるD１（１０）とを設け、（Ｂ）直列接続した、半導体スイッチであるSW２（６）
と、当該ダイオードD１（１０）とは逆極性のダイオー
ドであるD２（１１）とを設け、（Ｃ）当該SW１（５）と当該ダイオードD１（１０）と
の中点に、逆バイアス電源に接続した半導体スイッチで
あるSW３（８）を設け、（Ｄ）当該SW２（６）と当該ダイオードD２（１１）と
の中点に、逆バイアス電源に接続した半導体スイッチで
あるSW４（９）を設け、以上の構成を具備することを特徴とする、スイッチ回
路。
【請求項２】オペアンプのフォースライン出力（３）
と、負荷ライン（７）との間に、半導体スイッチSW６
（16）をも接続して設けた請求項１記載のスイッチ回
路。