JPH077400A - 一体的な保護機能をもつソリッドステートスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷を電源に接続するための一体的な保護機
能付きソリッドステートスイッチであって、分離ゲート
バイポーラトランジスタを備えたソリッドステートスイ
ッチを提供する。 【構成】 ソリッドステートスイッチは、電源の極にま
たがって負荷に直列に接続される。このスイッチは、分
離ゲートバイポーラトランジスタを備え、そのエミッタ
は内部の接地点及び負荷に接続されそしてコレクタは電
源の一方の極に接続され、減算器の入力を駆動する。減
算器の他方の入力は設定点電圧を受け取るように接続さ
れる。減算器の出力は、トランジスタのゲートに接続さ
れたフィードバックシステムを駆動する。ゲートの電圧
はスイッチの電流を表し、遮断手段に送られる。この遮
断手段は、ゲート電圧が（トリガー）スレッシュホール
ド値を越えた場合にターンオフ信号を送信する。このタ
ーンオフ信号はスイッチング回路にターンオフ電圧を送
り、これはターンオフバイアスを発生してフィードバッ
ク回路をディスエイブルする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、負荷を電源に接続する
ための一体的な保護機能をもつソリッドステートスイッ
チであって、少なくとも１つの分離ゲートバイポーラ型
トランジスタを備え、該トランジスタのエミッタ−コレ
クタスペースを経て単一方向性の電流が電源から負荷へ
流れ、該トランジスタは、（エミッタ電位を原点として
みなして）ゲート電圧の関数であって且つ飽和電圧を越
えるとコレクタ電圧とは実質的に独立したものとなるエ
ミッタ−コレクタ電流を有し、更に、スイッチに流れる
電流から導出した電気量に応答してゲートに接続される
遮断手段であって、特定の値を越える電流に応答してゲ
ートにターンオフバイアスを付与する遮断手段を備えた
ソリッドステートスイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】機械的に電流を遮断する従来の電磁制御
スイッチに比して、ソリッドステートスイッチは、可動
部を含まず、従って、静かで、高速で、実質的に摩耗が
なく、且つ動作時にスパークを発生することがなく、
又、交流電源ではそれらを電源に同期させてスイッチを
ゼロ電圧において閉じそしてゼロ電流において開くこと
が簡単であって、放射電磁障害を著しく低減するという
利点を有している。一方、ソリッドステートスイッチの
半導体デバイスは、特に内部電圧降下があるために過剰
電流に耐えることが通常はほとんどできず、遮断すべき
電流が増加するにつれて電流を阻止することが益々困難
になることがしばしばあり、従って、高い過電流を遮断
するのに充分適していない。更に、このような半導体デ
バイスの特性は、通常はそれらの内部温度に強く依存し
ており、スイッチングスレッシュホールドの調整に伴う
問題を生じる。

【０００３】技師は、流れる電流に対し制御された仕方
で動作することのできる種々の形式の半導体デバイスに
直面している。これらは、サイリスタ及びトライアッ
ク、ＧＴＯサイリスタ、ＭＯＳトランジスタ、従来のバ
イポーラトランジスタ及び分離ゲートバイポーラトラン
ジスタを含む。

【０００４】サイリスタ及びトライアックは、良好な耐
過電流特性を有すると共に、導通時に低い内部電圧降下
を有する。しかしながら、これらは、オフに切り換える
ことができず、それらに流れる電流が遮断された後にの
み導通を停止するという重大な欠点がある。これらは、
交流電源にしか使用できず、特に負荷又は電源がリアク
ティブ成分を含む場合には高速切り換えを得ることがで
きない。又、これらデバイスは、電流の通過後に電圧を
印加してそれらを再びオンに切り換えるための回復時間
を要する。この回復時間は、電流（アバランシェ電流）
の通流により生じた電荷の中性化に関連して、打ち消し
前の瞬間に流れる電流と共に増加する。それ故、これら
のデバイスは、一体的な保護を伴う用途には不向きであ
る。

【０００５】スイッチング時間が比較的長い場合には、
スイッチング時間と共に熱エネルギーロスが増大するた
めに、耐過電流特性に甚だしく影響が及ぶ。

【０００６】ＧＴＯサイリスタは、そのトリガーに電荷
を注入することによりオフに切り換えることができる
が、実際には、トリガーに注入すべき電荷の量が遮断さ
れるべき電流に比例して第１の近似値まで増加するため
に一体的な保護機能にはあまり適していない。従って、
一体的な保護機能は、特定のユーティリティのときのよ
うな高い過電流の場合に役立たないことになる。

【０００７】ＭＯＳトランジスタは、最小の制御エネル
ギー入力でオフに切り換えることができ、飽和（オン）
状態においては低いソース−ドレイン電圧を有し、この
電圧もこれらトランジスタに流れる電流にほぼ比例し、
従って、ＭＯＳトランジスタのソース−ドレインスペー
スは遮断手段の入力における過電流センサとして使用す
ることができる。しかしながら、ＭＯＳトランジスタは
過電流に充分に耐え、更に、スイッチング時間を非常に
短くすることができるが、公称電流密度が制限され、そ
の結果、それらを通る電力が低くない場合にはスイッチ
がかさばるものとなる。又、ＭＯＳトランジスタは、同
じ公称電力定格に対し上記した半導体デバイスの中で最
もコストのかかるものである。

【０００８】従来のバイポーラトランジスタは、コンパ
クトでコストが安く、容易にオフに切り換えることがで
きる。しかしながら、耐過電流特性は中程度に過ぎず、
定格アップすることが必要である。低い内部エミッタ−
コレクタ電圧降下が必要とされる場合には、このトラン
ジスタを飽和する（オンに切り換える）に要する制御電
力が比較的高く、通常動作のロスを低減するが、過電流
に応答してこれをオフに切り換えるに要する電力は無視
できないものである。エミッタとコレクタとの間の低い
電圧降下は、温度と共に著しく変動するので、過電流の
検出に用いることは困難である。

【０００９】分離ゲートバイポーラトランジスタは、コ
ストが低くサイズが小さいといったベース制御のバイポ
ーラトランジスタのほとんどの利点を有する。このトラ
ンジスタはその分離ゲートによって制御されるので、耐
過電流特性があり且つ制御が簡単であるという利点をＭ
ＯＳトランジスタと分担するものであり、そのゲートは
スイッチング中にのみエネルギーを吸収する。しかしな
がら、高い逆電圧に耐えることができず、これは、負荷
及び電源がスイッチングにより逆電圧が発生し易いもの
である場合には予防策（適当な特性をもつ逆並列ダイオ
ード）が必要とされることを意味する。

【００１０】この点について、トライアックを除く全て
の制御式半導体デバイスは、一方向導通装置であり、適
当な回路、即ち各デバイスが１つの半波において動作す
るような対構成であるか又はデバイスに流れる電流が両
半波とも同じ方向である回路において使用することを除
いて全波交流電源と共に使用することはできない。

【００１１】しかしながら、分離ゲートバイポーラトラ
ンジスタは、内部電圧降下がソース−ドレインスペース
に流れる電流に実質的に比例するという一体的な保護を
使用するのに好都合なＭＯＳの特性を有していない。エ
ミッタ電位を原点としてみなすと、エミッタ−コレクタ
電流はゲート電圧の関数であり、そして飽和電圧を越え
ると、コレクタ電圧とは実質的に独立したものとなる。

【００１２】コレクタ電圧は、ゲート電圧に依存するの
で、エミッタ−コレクタスペースに流れる電流を適切に
表すものではないことが容易に明らかである。又、飽和
電圧は半導体の温度と共に変化する。

【００１３】遮断手段の制御電圧を引き出すためにスイ
ッチに直列インピーダンスを使用することは、スイッチ
の電圧降下を増加させそして装置全体のサイズを増大す
るという欠点を招く。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明により解決しよ
うとする課題は、一体的な保護機能をもつソリッドステ
ートスイッチであって、分離ゲートバイポーラトランジ
スタを備えていて、スイッチに流れる電流から導出され
る量がトランジスタ自体においてサンプリングされ、そ
してそれを越えるとターンオフが生じるところの特定の
値が、遮断を生じさせるべき過電流スレッシュホールド
を適切に表し得るようにするソリッドステートスイッチ
を形成することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、負荷を電源に接続するための一体的な保
護機能をもつソリッドステートスイッチであって、少な
くとも１つの分離ゲートバイポーラトランジスタを備
え、該トランジスタのエミッタ−コレクタスペースを経
て単一方向性の電流が電源から負荷へ流れ、該トランジ
スタは、エミッタ電位を電圧原点としてみなして、ゲー
ト電圧の関数であって且つ飽和電圧を越えるとコレクタ
電圧とは実質的に独立したものとなるエミッタ−コレク
タ電流を有し、更に、スイッチに流れる電流から導出さ
れた量に応答してゲートに接続される遮断手段であっ
て、特定の値を越える電流に応答してゲートにターンオ
フバイアスを付与するための遮断手段を備えたソリッド
ステートスイッチにおいて、コレクタ電圧を第１入力に
受けそして設定点電圧を第２入力に受ける減算器を前に
有するフィードバック回路であって、これが平衡状態に
向かうようにフィードバック電圧を上記ゲートに供給す
るようなフィードバック回路を備えたことを特徴とする
ソリッドステートスイッチを提供する。

【００１６】公称電流及び通常動作温度における飽和電
圧に実質的に等しい電圧を設定点電圧とみなすと、最小
のロスに対応する定常動作状態が得られる。しかしなが
ら、公称電流を越えて電流が増加すると（フィードバッ
クがない場合にコレクタ電圧を著しく増加する作用を与
える）、存在する過電流に実質上係わりなく、ゲート電
圧を、その増加した電流においてトランジスタの飽和
（オン）状態を維持するための対応値に調整させる。公
称電流と生じ得るピーク電流との間の差に対応するゲー
ト電圧の範囲は広く、そしてそれを越えると遮断手段が
動作するところの特定値は、負荷にとって危険でない過
電流において遮断を生じさせないようにして必要な保護
を与えるために充分に正確なものである。

【００１７】設定点電圧は、トランジスタに接続された
温度センサによって与えられる成分を含むのが好まし
い。このように、設定点電圧は、飽和電圧に対する温度
と共に変化できるようにされる。

【００１８】遮断手段は、好ましくは、フィードバック
回路とトランジスタのゲートとの間のスイッチング手段
であって、電圧スレッシュホールドを越えるフィードバ
ック電圧に応答してターンオフバイアス電圧をフィード
バック電圧に置き換えるためのスイッチング手段を備
え、これは非常に高速なスイッチングを達成する。

【００１９】遮断手段は、好ましくは、電圧スレッシュ
ホールドが一定の法則に基づき時間と共に減少するよう
に電圧スレッシュホールド発生器に接続された時間遅延
手段を備えている。モータや白熱ランプのような負荷
は、それらがオンに切り換えられるときには定常電流よ
りはかなり大きな電流をしばしば引き出す。それ故、大
きさが時間巾に逆比例するような過渡的な過電流をスイ
ッチが受け入れることができれば有用である。従来の電
磁式の過電流センサ装備スイッチは、可動部の慣性を利
用してこの種の特性を得ており、完全に半導体をベース
とする構成においては、要件に対して厳密に調整された
減少法則を選択することができる。

【００２０】電源がＡＣライン電圧のような交流電源の
場合には、分離ゲートバイポーラトランジスタに整流器
部品を組み合わせて、先ず第１に、耐えることのできな
い高い逆電圧がトランジスタに印加されるのを回避する
と共に、第２に、交流の２つの半周期を使用して直流成
分が電源に送られないようにしなければならない。次の
２つの好ましい回路が存在する。

【００２１】即ち、各エミッタにより直列に接続された
２つの分離ゲートトランジスタと、２つのダイオードと
を使用し、各ダイオードのアノードは上記エミッタに接
続されそしてそのカソードは２つのトランジスタ各々の
コレクタに接続される。このように、各半波において、
一方のダイオードと、他方のダイオードに関連したトラ
ンジスタとに電流が流れる。

【００２２】或いは、４つのダイオードを含む整流ブリ
ッジの直流対角出力に１つの分離ゲートトランジスタの
みが使用され、その交流対角入力が電源と負荷との間に
接続される。このように、トランジスタは単一方向性の
電流を搬送し、これは電源のいずれかの半波中に遮断す
ることができる。しかしながら、この回路は、スイッチ
の内部電圧降下が、３つの半導体部品、即ちトランジス
タと２つのダイオードの内部電圧降下の和に対応するこ
とを意味することに注意されたい。

【００２３】２つのトランジスタ及び２つのダイオード
をもつ回路が使用される場合には、トランジスタの各コ
レクタを各順方向バイアスダイオードによって減算器の
第１入力に接続するのが好ましい。この回路はオアゲー
トに等しく、そして減算器の第１入力は高いコレクタ電
圧を受け取る。ターンオンされたトランジスタのコレク
タ電圧は、飽和電圧より低いことはあり得ない。ターン
オフされたトランジスタのコレクタ電圧は、関連ダイオ
ードにおける電圧降下であり、これは飽和電圧より低
い。それ故、１つの減算器と１つのフィードバック回路
のみを両トランジスタに対して使用することができる。

【００２４】スイッチはしばしばオン及びオフ制御器を
有する。分離ゲートバイポーラトランジスタの制御回路
は、スイッチとは独立したそれ自身の直流電源を必要と
し、そしてこの電源は交流電源から導出されるので、ゼ
ロ電圧検出器及び電流検出器が設けられて、ゼロ電圧に
おいてオン制御をイネーブルし、ゼロ電流においてオフ
制御をイネーブルすることができる。これらの構成は、
オン又はオフコマンドに応答して時間遅延を導入するが
これは全ての場合に５０Ｈｚ電源に対して１０ミリ秒未
満であり、そして更に、これらの構成は、電源へフィー
ドバックされる障害を制限する。

【００２５】本発明の更に別の特徴及び効果は、添付図
面を参照した以下の詳細な説明より明らかとなろう。

【００２６】

【実施例】図１に示す実施例において、スイッチ１は、
直流電源の正の極１０と負の極１１との間に、モータ或
いは従来の白熱ランプ又はハロゲンランプのような負荷
１２と直列に分離ゲートバイポーラトランジスタ２を備
えている。この分離ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉ
ＧＢＴ）２は、コレクタ２ａと、エミッタ２ｂと、エミ
ッタ−コレクタ接合から分離されたゲート２ｃとを有し
ている。この形式のトランジスタは本来逆ブレークダウ
ン電圧が低いので、ダイオード３はそのアノードがエミ
ッタ２ｂに接続されそしてそのカソードコネクタがコレ
クタ２ａに接続されている。このスイッチの内部接地点
はエミッタ２ｂに接続され、その電位は電圧原点とみな
される。

【００２７】導体４０は、コレクタ２ａを、減算器とし
て構成された演算増幅器４１の反転第１入力に接続し、
該演算増幅器の非反転第２入力は、ＩＧＢＴ２が取り付
けられたヒートシンクに接触する熱センサ４３を有する
電源４２から基準電圧を受け取る。図１を簡単化するた
めに、この熱接触は図示されていない。

【００２８】減算器４１の出力は、第２の演算増幅器４
４の非反転入力を駆動し、該第２の演算増幅器は、正の
スレッシュホールド電圧４４ａを減算器４１の出力電圧
に加えることによりシフタとして動作し、その結果、そ
の出力信号は、ゼロと正の値との間で変化する減算器の
出力信号に応答してこのスレッシュホールド電圧と正の
最大電圧との間で変化する。これは、ＩＧＢＴ２のエミ
ッタ−コレクタ電流がゼロに向かう傾向であってもＩＧ
ＢＴ２が飽和されるよう確保する。

【００２９】シフタ増幅器の出力電圧は、増幅器４５の
直接入力に加えられる。ＩＧＢＴ２を制御するように特
に設計されたターンオフ信号発生回路５１からの正のタ
ーンオフ信号は、この増幅器の反転入力に加えられる。
ターンオフ信号とは、増幅器４５の非反転入力に正の電
圧が印加されるにも係わらず、増幅器４５の出力電圧を
ＩＧＢＴ２をターンオフするに足る負の即ちターンオフ
バイアス値まで減少するに充分な振幅の正の信号であ
る。それ故、増幅器４５はスイッチング機能を有し、減
算器４１からの信号は、ターンオフ信号がない場合には
増幅器４５の出力に得られ、増幅されそしてシフトさ
れ、そしてターンオフバイアスの形態のこのターンオフ
信号は、減算器４１のこの増幅及びシフトされた出力電
圧に勝る優先順位を有する。

【００３０】減算器４１とシフト増幅器４４とスイッチ
ング増幅器４５は、フィードバック回路４を構成し、こ
れは、ライン４０のコレクタ電圧２ａと電源４２からの
設定点電圧との間の差の関数であるフィードバック信号
即ち電圧をＩＧＢＴ２のゲート２ｃに付与する。このフ
ィードバック電圧は、ＩＧＢＴを経てそのエミッタ２ｂ
からコレクタ２ａへと流れる電流を変化させてコレクタ
電圧が基準電圧とバランスするようにするものであり、
基準電圧は、飽和電圧に到達せずにＩＧＢＴ２の直線動
作領域に実質的に対応するように選択される。過剰な電
流が生じた場合には、フィードバック回路はそれに反応
してゲート電圧を増加しコレクタ電圧を設定点電圧に向
かってシフトする。

【００３１】ゲート電圧２ｃは、ＩＧＢＴ２のエミッタ
−コレクタスペースに流れる電流を表す。

【００３２】スイッチ１は、スレッシュホールド回路５
０及びターンオフ信号発生器５１によって構成された遮
断手段５を備えている。ゲート電圧２ｃはスレッシュホ
ールド回路５０に印加され、この回路は、ゲート電圧２
ｃが許容限界においてトランジスタに流れる電流に対応
する特定の値を越えた場合に、ターンオフ信号発生器５
１に遮断信号を送る。

【００３３】ターンオフ信号発生器５１は双安定回路の
ように動作し、ターンオン信号の送信に応答してコマン
ド５２によってセットされて増幅器４５の反転入力への
正のターンオフ信号を打ち消すと共に、ターンオフ信号
（コマンド５３）に応答するか又は遮断信号（スレッシ
ュホールド５０）に応答してリセットされて正のターン
オフ信号を送信する。

【００３４】スレッシュホールド回路５０は、スレッシ
ュホールド電圧が時間と共に減少するように時間遅延手
段に関連された複数のスレッシュホールドを含む。例え
ば、３つの食い違ったターンオフスレッシュホールド
が、各スレッシュホールドに対応する各電流を許容でき
る対応時間遅延と共に設けられる。最も低いスレッシュ
ホールドを越えた場合に時間遅延がスタートされ、関連
時間遅延の終わりにいずれかのスレッシュホールドを依
然として越える場合にはターンオフ信号が送られる。タ
ーンオフ信号の送信は時間遅延をクリアし、ターンオフ
信号が送られない場合には最も長い時間遅延の終わりに
クリアする。

【００３５】図１は、直流電圧源に負荷を接続するよう
設計されたスイッチを示しており、この構成は簡単であ
るので最初に説明するが、ＡＣライン電圧のような交流
電源に使用するように設計されたスイッチに対しても有
用である。

【００３６】図２は、活きた極１５と中性の極１６とを
有する交流電源に負荷１２を接続するための第１回路を
示している。負荷１２は、スイッチと中性の極との間に
接続される。

【００３７】このスイッチは、２つのＩＧＢＴ２０及び
２１を備え、各々コレクタ２０ａ、２１ａ、エミッタ２
０ｂ、２１ｂ及びゲート２０ｃ、２１ｃを有している。
ＩＧＢＴ２０及び２１は、活きた極１５と負荷１２との
間に直列に接続され、それらのエミッタ２０ｂ、２１ｂ
は一緒に接続されてスイッチの内部接地点に接続され
る。２つのダイオード３０及び３１は、それらのアノー
ドがエミッタ２０ｂ及び２１ｂに接続されそしてそれら
のカソードが各々トランジスタ２０及び２１のコレクタ
２０ａ及び２１ａに接続される。１つの半波中に、活き
た極１５からＩＧＢＴ２０、ダイオード３１及び負荷１
２を経て中性の極１６へ電流が流れる。他の半波中に、
中性の極１６から負荷１２、ＩＧＢＴ２１及びダイオー
ド３０を経て活きた極１５へ電流が流れる。第１の半波
中にはトランジスタ２１がダイオード３１によって短絡
されそして第２の半波中にはトランジスタ２０がダイオ
ード３０によって短絡され、その結果、ＩＧＢＴに印加
される逆電圧は、順方向バイアスされたダイオードの電
圧降下まで減少されることに注意されたい。

【００３８】コレクタ２０ａ及び２１ａは、オアゲート
に等価な各ダイオード４０ａ及び４０ｂによってフィー
ドバックライン４０に接続される。ターンオンされたト
ランジスタのコレクタ電圧は、順方向バイアスされたダ
イオードの電圧降下よりも大きく、その結果、常にライ
ン４０はターンオンされたＩＧＢＴのコレクタ電圧にあ
る。回路４、５は、図１について述べたフィードバック
回路４及び遮断回路５に等価であり、従って、２つのト
ランジスタ２０及び２１のゲート電圧は、ターンオンさ
れたトランジスタの電流を変えてそのコレクタ電圧を設
定点電圧に向かわせることが必要であるか又は電源の半
波に基づいてトランジスタを導通方向に対してターンオ
フすることが必要であるかに係わりなく、常に同じであ
る。

【００３９】スイッチが閉じたとき、即ち電源から負荷
へ電流を通流できるときには、１つの半波に対してター
ンオフ方向にあるトランジスタがそのゲートに正の電圧
を受け取るが、ゲートは分離されておりそしてエミッタ
とコレクタとの間の電圧はこれら電極間に順バイアス方
向に接続されたダイオードによって制限されるので、こ
れが欠点とはならないことに注意されたい。

【００４０】図３に示す変形態様は、コレクタ２２ａ
と、スイッチの内部接地点に接続されたエミッタ２２ｂ
と、ゲート２２ｃとを有する単一のＩＧＢＴ２２を使用
している。フィードバック及び遮断回路４、５は、コレ
クタ２２ａへの接続４０と、ゲート２２ｃへの接続を、
図１と同じ構成で有している。

【００４１】４つのダイオード３２、３３、３４、３５
をもつ整流ブリッジは、ダイオード３２のアノードとダ
イオード３３のカソードとの接続点であって交流電源の
活きた極１５に接続された頂点と、ダイオード３４のア
ノードとダイオード３５のカソードとの接続点であって
負荷１２に接続されこれが次いで交流電源の中性の極１
６に接続された頂点との間に交流対角入力を有してい
る。又、この整流ブリッジは、ダイオード３３及び３５
のアノードが接続されそしてＩＧＢＴのエミッタ２２ｂ
及び内部接地点に接続された頂点と、ダイオード３２及
び３４のカソードが接続されそしてコレクタ２２ａに接
続された頂点との間に直流対角出力を有している。電源
１５、１６から負荷１２へ流れる電流は交流であるが、
トランジスタ２２に流れる電流は単一方向性の電流であ
ることが直ちに明らかであろう。

【００４２】図２に示す回路に比して、図３の回路は１
つのＩＧＢＴしか使用しないという利点があるが、２つ
ではなく４つのダイオードを必要とし且つ電流が２つ
（１つのＩＧＢＴ及び１つのダイオード）ではなくて３
つの半導体部品（１つのＩＧＢＴ及び２つのダイオー
ド）に流れることになる。ロスを最小にする必要によ
り、内部の電圧降下の小さいダイオードが選択されるこ
とになる。しかしながら、ダイオードの所要の逆電圧は
半分に減少されることに注意されたい。

【００４３】フィードバック回路４及び遮断回路５の部
品は、当然、負荷に給電するのと同じ交流電源１５、１
６から低電力の直流電源を引き出すことを必要とする。
ターンオン及びターンオフ制御器５２、５３は、各々、
ゼロ電圧においてスイッチを閉じると共にゼロ電流にお
いてスイッチを開き、負荷１２及び電源１５、１６のリ
アクティブ部品による過渡状態を制限するのが有用であ
る。

【００４４】このため、ターンオフ信号発生器５１に
は、電圧がゼロを通過するときにターンオン制御器５２
をイネーブルするゼロ電圧検出器と、電流がゼロを通過
するときにターンオフ制御器５３をイネーブルするゼロ
電流検出器とが設けられる。

【００４５】これらのゼロ電圧及び電流検出器は、当業
者に知られた種類のものでよい。ゼロ電圧検出器の場合
には、例えば、ピークリミッタ増幅器を平滑フィルタの
入力側で全波整流器の出力に接続してオプトカプラーの
発光ダイオードを駆動し、このＬＥＤのターンオフに応
答してその出力にパルスが現れるようにすることができ
る。このパルスをアンドゲートの入力に付与し、このア
ンドゲートの第２入力にターンオン制御器が接続され
る。

【００４６】フィードバックライン４０と接地点との間
のアナログ回路はゼロ電流を検出しそしてこれがターン
オフ制御器５３とアンドされてこの制御器がイネーブル
される。ターンオフ制御器５３は、電磁スイッチを制御
する従来の手段と同様の常閉プッシュボタンによって記
号で表されている。しかしながら、このターンオフ制御
器は、実際にいかなる種類のものでもよく、そしてアン
ドゲートと組み合わされて、スイッチの開成を指令する
ための高レベル状態を供給する。

【００４７】本発明は、当然、上記の例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内に入る全ての変更を包含
するものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要旨を示すブロック図である。

【図２】交流電源用として２つのトランジスタを有する
回路のブロック図である。

【図３】整流ブリッジに関連して単一のトランジスタを
使用した交流電源用の別の回路を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ スイッチ ２ 分離ゲートのバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ） ３ ダイオード ４ フィードバック回路 ５ 遮断手段 １０ 正の極 １１ 負の極 １２ 負荷 ４０ 導体 ４１ 減算器 ４２ 電源 ４３ 熱センサ ４４ シフト増幅器 ４５ スイッチング増幅器 ５０ スレッシュホールド回路 ５１ ターンオフ信号発生器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を電源に接続するための一体的な保
   護機能をもつソリッドステートスイッチであって、少な
   くとも１つの分離ゲートバイポーラトランジスタを備
   え、該トランジスタのエミッタ−コレクタスペースを経
   て単一方向性の電流が電源から負荷へ流れ、該トランジ
   スタは、エミッタ電位を電圧原点としてみなして、ゲー
   ト電圧の関数であって且つ飽和電圧を越えるとコレクタ
   電圧とは実質的に独立したものとなるエミッタ−コレク
   タ電流を有し、更に、スイッチに流れる電流から導出さ
   れた量に応答してゲートに接続される遮断手段であっ
   て、特定の値を越える電流に応答してゲートにターンオ
   フバイアスを付与するための遮断手段を備えたソリッド
   ステートスイッチにおいて、コレクタ電圧を第１入力に
   受けそして設定点電圧を第２入力に受ける減算器を前に
   有するフィードバック回路であって、これが平衡状態に
   向かうようにフィードバック電圧を上記ゲートに供給す
   るようなフィードバック回路を備えたことを特徴とする
   ソリッドステートスイッチ。
2. 【請求項２】 上記設定点電圧は、上記トランジスタに
   熱的に結合された温度センサによって供給される成分を
   含む請求項１に記載のスイッチ。
3. 【請求項３】 上記遮断手段は、上記フィードバック回
   路と上記トランジスタのゲートとの間にあるスイッチン
   グ手段であって、電圧スレッシュホールドを越える上記
   フィードバック電圧に応答して上記ターンオフバイアス
   を上記フィードバック電圧に置き換えるためのスイッチ
   ング手段を備えた請求項１に記載のスイッチ。
4. 【請求項４】 上記遮断手段は、電圧スレッシュホール
   ドが一定の法則に基づいて時間と共に減少するように電
   圧スレッシュホールド発生器に接続された時間遅延手段
   を備えている請求項３に記載のスイッチ。
5. 【請求項５】 交流電源用のスイッチであって、エミッ
   タにより直列に接続された２つの分離ゲートトランジス
   タと、２つのダイオードとを備え、各ダイオードはその
   アノードが上記エミッタに接続されそしてそのカソード
   が上記２つのトランジスタ各々のコレクタに接続される
   請求項１に記載のスイッチ。
6. 【請求項６】 上記２つのトランジスタの上記コレクタ
   各々は、各順方向バイアスダイオードにより上記減算器
   の上記第１入力に接続される請求項５に記載のスイッ
   チ。
7. 【請求項７】 交流電源用のスイッチであって、単一の
   分離ゲートトランジスタに関連して４つのダイオードを
   含む整流ブリッジを備え、これは、上記電源と負荷との
   間に交流対角入力を有すると共に、上記トランジスタを
   含む直流対角出力を有する請求項１に記載のスイッチ。
8. 【請求項８】 ターンオン及びターンオフ制御器と、ゼ
   ロ電圧においてこのターンオン制御器をイネーブルする
   ゼロ供給電圧検出器と、ゼロ電流において上記ターンオ
   フ制御器をイネーブルする電流検出器とを備えた請求項
   ５に記載のスイッチ。