JPH09232928A - スイッチング回路、3端子スイッチング回路、スイ ッチング回路および3端子スイッチング回路 - Google Patents

スイッチング回路、3端子スイッチング回路、スイ ッチング回路および3端子スイッチング回路

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JPH09232928A
JPH09232928A JP7352468A JP35246895A JPH09232928A JP H09232928 A JPH09232928 A JP H09232928A JP 7352468 A JP7352468 A JP 7352468A JP 35246895 A JP35246895 A JP 35246895A JP H09232928 A JPH09232928 A JP H09232928A
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JP
Japan
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switching means
controllable switching
me1a
main electrode
controllable
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JP7352468A
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Toshiyasu Suzuki
利康 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば、コンデンサ11に駆動用電源の役割
を果たさせることによって直流電源の数を減らし、その
充電電圧の大きさを増大させることである。 【構成】 例えば、逆向きに直列接続したツェナー・ダ
イオード対がNMOS1のソース側に来てスイッチ2と
NMOS1で前記ツェナー・ダイオード対を挟む様にこ
れらを直流電源5、4の直列回路の両端間に直列接続
し、そのソース・ゲート間に前記ツェナー・ダイオード
対を接続し、スイッチ2がオンのとき上述の電源直列凹
路がコンデンサ11を充電する第1の閉回路を前記電源
直列回路、ダイオード7、抵抗12、コンデンサ11、
前記ツェナー・ダイオード対およびスイッチ2で形成
し、スイッチ2がオフのときコンデンサ11がそのゲー
ト・ソース間を順バイアスする第2の閉回路をコンデン
サ11、抵抗13及びNMOS1で形成したことを特徴
とする。これによって、上記目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技 術 分 野】第1、第2発明は、例えばコレクタ
接地、ドレイン接地あるいはアノード接地(マイナス・
ゲート電極を駆動信号入力用に使う場合はカソード接
地)した、つまり、駆動信号入力用に使う制御電極
(例:ベース電極、ゲート電極。)と対を成さない主電
極を接地した可制御スイッチング手段をオン制御時に順
バイアスし、オフ制御時に逆バイアスする際に直流電源
の数が少なくて済むスイッチング回路と、これを利用し
た3端子スイッチング回路に関する。
【0002】
【背 景 技 術】従来技術として例えばドレイン接地
したMOS・FETをオン制御時にゲート順バイアス
し、オフ制御時にゲート逆バイアスするスイッチング回
路を図2に示す。スイッチ2のオン、オフに従ってトラ
ンジスタ1はゲート逆バイアスあるいはゲート順バイア
スされて、オフ制御あるいはオン制御される。しかしな
がら、主電源の他に順バイアス用と逆バイアス用にも直
流電源が必要になるため、計3つの直流電源が必要とな
る。従って、『直流電源の数を少なくすることが望まれ
る』という問題点が有る。そこで、第1、第2発明は、
直流電源の数が少ないスイッチング回路を提供すること
を目的としている。
【0003】
【第 1 発 明 の 開 示】即ち、第1発明は、第
1の可制御スイッチング手段の制御電極、主電極を制御
電極ce1、主電極me1a、主電極me1bと呼び、
その駆動信号入力用に制御電極ce1と主電極me1a
が対を成すとしたときに、主電極me1a側に電圧降下
手段が来て、オン・オフ可能な第2の可制御スイッチン
グ手段と前記第1の可制御スイッチング手段で前記電圧
降下手段を挟む様にこれらを第1、第2の直流電源の直
列回路の両端間に直列接続し、主電極me1a.制御電
極ce1間に前記電圧降下手段を接続し、前記第2の可
制御スイッチング手段がオンのとき前記第1、第2の直
流電源、キャパシタンス手段、前記電圧降下手段および
前記第2の可制御スイッチング手段と共に第1の閉回路
を形成し、前記第2の可制御スイッチング手段を流れる
電流を制限する第1の電流制限手段を設け、前記第2の
可制御スイッチング手段がオフのとき前記キャパシタン
ス手段が制御電極ce1・主電極me1a間を順バイア
スする第2の閉回路を制御電極ce1・主電極me1a
間に前記キャパシタンス手段と共に形成し、その放電電
流を制限する第2の電流制限手段を設けたスイッチング
回路である。
【0004】このことによって、前記第2の可制御スイ
ッチング手段がオンのとき前記キャパシタンス手段の充
電電流が前記電圧降下手段に流れて電圧降下を生じ、こ
の降下電圧が前記第1の可制御スイッチング手段の逆バ
イアス電圧となり、前記第1の可制御スイッチング手段
はオフ制御される。一方、前記第2の可制御スイッチン
グ手段がオフのとき前記キャパシタンス手段が順バイア
ス用電源の役割を果たし、前記第1の可制御スイッチン
グ手段の順バイアスし、前記第1の可制御スイッチング
手段はオン制御される。その結果、『直流電源の数が2
つと少なくなる』という効果が第1発明に有る。
( 第 1 発 明 の 効 果)
【0005】第1発明が請求項2記載のスイッチング回
路などの場合、前記第2の可制御スイッチング手段がオ
ンのとき、一方のスイッチ端子となる前記第1の非可制
御スイッチング手段の開放端子から電流が流入もしくは
流出するのを前記第1の非可制御スイッチング手段が阻
止する。
【0006】第1発明が請求項3記載のスイッチング回
路などの場合、前記第2の可制御スイッチング手段がオ
ンのとき、一方の前記直流電源が前記第2の非可制御ス
イッチング手段と前記第2の可制御スイッチング手段を
介して制御電極ce1・主電極me1a間を直接逆バイ
アスするので、その間の逆バイアスは強固になる。
【0007】第1発明が請求項4記載のスイッチング回
路などの場合、前記第1の可制御スイッチング手段、前
記第1の非可制御スイッチング手段および前記第3の可
制御スイッチング手段が一方の前記直流電源の両出力端
子間に直列接続された3端子スイッチング回路を構成す
る。
【0008】
【第 2 発 明 の 開 示】即ち、第2発明は、第
1の可制御スイッチング手段の制御電極、主電極を制御
電極ce1、主電極me1a、主電極me1bと呼び、
その駆動信号入力用に制御電極ce1と主電極me1a
が対を成すとしたときに、主電極me1a側に電圧降下
手段が来て、オン・オフ可能な第2の可制御スイッチン
グ手段と前記第1の可制御スイッチング手段で前記電圧
降下手段を挟む様にこれらを第1、第2の直流電源の直
列回路の両端間に直列接続し、主電極me1a・制御電
極ce1間に前記電圧降下手段を接続し、前記第2の可
制御スイッチング手段がオンのとき一方の前記直流電
源、キャパシタンス手段、前記電圧降下手段および前記
第2の可制御スイッチング手段と共に第1の閉回路を形
成し、前記第2の可制御スイッチング手段を流れる電流
を制限する第1の電流制限手段を設け、前記第2の可制
御スイッチング手段がオフのとき前記キャパシタンス手
段が制御電極ce1・主電極me1a間を順バイアスす
る第2の閉回路を制御電極ce1・主電極me1a間に
前記キャパシタンス手段と共に形成し、その放電電流を
制限する第2の電流制限手段を設けたスイッチング回路
である。
【0009】このことによって、前記第2の可制御スイ
ッチング手段がオンのとき前記キャパシタンス手段の充
電電流が前記電圧降下手段に流れて電圧降下を生じ、こ
の降下電圧が前記第1の可制御スイッチング手段の逆バ
イアス電圧となり、前記第1の可制御スイッチング手段
はオフ制御される。一方、前記第2の可制御スイッチン
グ手段がオフのとき前記キャパシタンス手段が順バイア
ス用電源の役割を果たし、前記第1の可制御スイッチン
グ手段の順バイアスし、前記第1の可制御スイッチング
手段はオン制御される。その結果、『直流電源の数が2
つと少なくなる』という効果が第2発明に有る。
(第 2 発 明 の 効 果)
【0010】第1発明が請求項6記載のスイッチング回
路などの場合、前記第2の可制御スイッチング手段がオ
ンのとき、一方のスイッチ端子となる前記第1の非可制
御スイッチング手段の開放端子から電流が流入もしくは
流出するのを前記第1の非可制御スイッチング手段が阻
止する。
【0011】第1発明が請求項7記載のスイッチング回
路などの場合、前記第1の可制御スイッチング手段、前
記第1の非可制御スイッチング手段および前記第3の可
制御スイッチング手段が一方の前記直流電源の両出力端
子間に直列接続された3端子スイッチング回路を構成す
る。
【0012】
【発明を実施するための最良の形態】第1、第2発明を
より詳細に説明するために以下添付図面に従ってこれら
を説明する。図1に第1発明の実施例を示す。次の通り
それぞれが前述した各構成要素に相当する。 a)直流電源4、5が前述した第1、第2の直流電源
に。 b)トランジスタ1とスイッチ2が前述した第1、第2
の可制御スイッチング手段に。 c)逆向きに接続した両ツェナー・ダイオード10が前
述した電圧降下手段に。 d)コンデンサ11が前述したキャパシタンス手段に。 e)抵抗2、13が前述した第1、第2の電流制限手段
に。 f)トランジスタ1のゲート電極、ソース電極およびド
レイン電極が前述した制御電極ce1、主電極me1a
および主電極me1bに。
【0013】また、ダイオード8が有れば図1の実施例
は請求項2記載のスイッチング回路などにも対応し、ダ
イオード8が同項記載中の第1の非可制御スイッチング
手段に相当する。それから、ダイオード9が有れば図1
の実施例は請求項3記載のスイッチング回などにも対応
し、ダイオード9が同項記載中の第2の非可制御スイッ
チング手段に相当する。そして、トランジスタ3が有れ
ば図1の実施例は請求項4記載の3端子スイッチング回
などにも対応し、トランジスタ3が同項記載中の第3の
可制御スイッチング手段に相当する。
【0014】尚、ダイオード7はコンデンサ11がトラ
ンジスタ1を順バイアスしている時にコンデンサ11の
放電電流が電源側へ逆流するのを阻止するために接続し
たものであるが、ダイオード7の両端を短絡してダイオ
ード7を取り除いても構わない。また、抵抗14が有れ
ば、スイッチ2のオン期間中にコンデンサ11の充電が
完了しても、抵抗14の電流が両ツェナー・ダイオード
10に流れて電圧降下を生じ、トランジスタ1の逆バイ
アスを安定化させる。さらに、抵抗13の代わりに抵抗
とコイルの直列回路を使うと、スイッチ2がオフの時コ
ンデンサ11とそのコイルの直列回路がトランジスタ1
を順バイアスするので、コンデンサ11の充電電圧がそ
のゲート順バイアス電圧に対して不足しても大丈夫であ
る。それから、スイッチ2の接触抵抗あるいはオン抵抗
(あるいはバイポーラ・トランジスタの場合ならコレク
タ電流の飽和特性)などを利用でき、しかも、ダイオー
ド7が有るならば、抵抗12の値はゼロでも良い。この
場合スイッチ2が前述した第1の電流制限手段の役割も
果たすことになる。そして、抵抗13をコンデンサ11
の一方端とトランジスタ1のゲートの間に接続している
けれども、抵抗13をコンデンサ11の他方端とトラン
ジスタ1のソースの間に接続しても良い。
【0015】図3に示す第1発明の実施例ではコンデン
サ11が必要以上に充電されない様に定電圧回路を使
い、コンデンサ11による順バイアス電流を大きくでき
る様にコレクタ接地のトランジスタを使っている。ツェ
ナー・ダイオード15が接続されている場合、ゲート電
圧がゲート順バイアス電圧に達した後コンデンサ11か
ら両ツェナー・ダイオード10に無駄な電流を流さずに
済むので、消費電流の節約になる。この場合ツェナー・
ダイオード10のツェナー電圧と順電圧の和はゲート順
バイアス電圧より大きくゲート・エミッタ間耐圧より小
さく設定される。
【0016】図4に示す第1発明の実施例は図1の実施
例においてP、NチャネルのIGBTを使用する等した
3端子スイッチング回路である。両ゲートとコレクタを
直結しないのは同時オンによる電源短絡を防止するため
であるが、直結した実施例も可能である。同様に図3の
実施例においてP、NチャネルのIGBT、MOS・F
ET又はSITを使用する等した3端子スイッチング回
路もまた可能である。
【0017】図5に示す第2発明の実施例は図1の実施
例においてダイオード7のアノードを直流電源4、5の
接続点に接続し直したものである。ダイオード8が有れ
ば図5の実施例は請求項6記載のスイッチング回路など
にも対応し、ダイオード8が同項記載中の第1の非可制
御スイッチング手段に相当する。トランジスタ3が有れ
ば図5の実施例は請求項7記載の3端子スイッチング回
路などにも対応し、トランジスタ3が同項記載中の第3
の可制御スイッチング手段に相当する。
【0018】図6に示す第2発明の実施例ではコンデン
サ11が必要以上に充電されない様に定電圧回路を使
い、コンデンサ11による順バイアス電流を大きくでき
る様にコレクタ接地のトランジスタ等を使って3端子ス
イッチング手段を構成している。図5、図6の各実施例
において上述と同様にP、Nチャネルの相補トランジス
タなどを使用する等した3端子スイッチング回路もまた
可能である。
【0019】尚、図5、図6各図の様にダイオード10
7と抵抗112を追加接続しても良い。「この追加接続
が有る図5、図6の各実施例」と「図1、図3、図4の
各実施例を含め第1発明」には「この追加接続が無い図
5、図6の各実施例」に比べて直流電源4、5の直列回
路がコンデンサ11を充電するため『その充電電圧を大
きくできる』という利点が有る。つまり、直流電源5の
電圧がゲート順バイアス電圧に比べて小さい時でも、直
流電源4の電圧が充分で有れば、充分なゲート順バイア
ス電圧を供給できるのである。
【0020】図7〜図10各図に第3発明の実施例を1
つずつ示し、図11〜図13各図に第4発明の実施例を
1つずつ示す。いずれもインダクタンス手段を用いてい
る。
【0021】最後に、各実施例では主スイッチにMOS
・FET、IGBTもしくはバイポーラ・トランジスタ
を主に使っているが、それぞれの代わりにバイポーラ・
トランジスタ、接合型FET、SIT、IGBT、サイ
リスタ、GTOサイリスタあるいはSIサイリスタな
ど、可制御スイッチング手段ならノーマリィ・オン、ノ
ーマリィ・オフに関係無く何でも使うことができる。ス
イッチ2の代わりにもオン、オフ可能な可制御スイッチ
ング手段なら何でも使うことができる。また、逆向きに
直列接続した2つのツェナー・ダイオード10の代わり
に抵抗など電圧降下手段なら何でも使うことができる。
さらに、抵抗12又は13等の代わりにそのゲートとド
レインを接続したノーマリィ・オフ型MOS・FET、
そのゲートとソースを接続したノーマリィ・オン型FE
T、他の抵抗手段あるいは定電流手段など電流制限手段
なら何でも使うことができる。それぞれの置換えによっ
て新しい実施例(派生実施例)が派生する。それから、
各実施例あるいはそれから派生する各派生実施例におい
て各可制御スイッチング手段をそれと相補関係にある可
制御スイッチング手段(例:Nチャネル型FETに対し
てPチャネル型FET。)で1つずつ置換え、電圧極性
もしくは電圧方向の有る各構成要素(例:直流電源、ダ
イオード。)の向きを逆にした「元の実施例に対し電圧
極性もしくは電圧方向に関して対称的な関係に有る実施
例」もまた可能である。
【0022】
【先 行 技 術】 a)特開平3−179815号 b)実開平4−44737号 c)特開平4−170813号 d)特開平5−15144号 e)特開平5−268037号 f)特開平5−304453号
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明の1実施例を示す回路図である。
【図2】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図3〜図4】第1発明の実施例を1つずつ示す回路図
である。
【図5〜図6】第2発明の実施例を1つずつ示す回路図
である。
【図7〜図13】第3又は第4発明の実施例を1つずつ
示す回路図である。
【図14〜図15】第1発明の実施例を1つずつ示す回
路図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の可制御スイッチング手段の制御電
    極、主電極を制御電極ce1、主電極me1a、主電極
    me1bと呼び、その駆動信号入力用に制御電極ce1
    と主電極me1aが対を成すとしたときに、主電極me
    1a側に電圧降下手段が来て、オン・オフ可能な第2の
    可制御スイッチング手段と前記第1の可制御スイッチン
    グ手段で前記電圧降下手段を挟む様にこれらを第1、第
    2の直流電源の直列回路の両端間に直列接続し、主電極
    me1a・制御電極ce1間に前記電圧降下手段を接続
    し、前記第2の可制御スイッチング手段がオンのとき前
    記第1、第2の直流電源、キャパシタンス手段、前記電
    圧降下手段および前記第2の可制御スイッチング手段と
    共に第1の閉回路を形成し、前記第2の可制御スイッチ
    ング手段を流れる電流を制限する第1の電流制限手段を
    設け、前記第2の可制御スイッチング手段がオフのとき
    前記キャパシタンス手段が制御電極ce1・主電極me
    1a間を順バイアスする第2の閉回路を制御電極ce1
    ・主電極me1a間に前記キャパシタンス手段と共に形
    成し、その放電電流を制限する第2の電流制限手段を設
    けたことを特徴とするスイッチング回路。
  2. 【請求項2】 主電極me1aに第1の非可制御スイッ
    チング手段を接続して、前記第1の可制御スイッチング
    手段と前記第1の非可制御スイッチング手段で1方向性
    可制御スイッチング手段を形成したことを特徴とする請
    求項1記載のスイッチング回路。
  3. 【請求項3】 前記第1、第2の直流電源の接続点と主
    電極me1aの間に第2の非可制御スイッチング手段を
    制御電極ce1・主電極me1a間の逆バイアス方向に
    接続したことを特徴とする請求項1又は2記載のスイッ
    チング回路。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載のスイッチング
    回路において、前記第1の非可制御スイッチング手段の
    開放端と前記第1、第2の直流電源の接続点の間に第3
    の可制御スイッチング手段を接続したことを特徴とする
    3端子スイッチング回路。
  5. 【請求項5】 第1の可制御スイッチング手段の制御電
    極、主電極を制御電極ce1、主電極me1a、主電極
    me1bと呼び、その駆動信号入力用に制御電極ce1
    と主電極me1aが対を成すとしたときに、主電極me
    1a側に電圧降下手段が来て、オン・オフ可能な第2の
    可制御スイッチング手段と前記第1の可制御スイッチン
    グ手段で前記電圧降下手段を挟む様にこれらを第1、第
    2の直流電源の直列回路の両端間に直列接続し、主電極
    me1a・制御電極ce1間に前記電圧降下手段を接続
    し、前記第2の可制御スイッチング手段がオンのとき一
    方の前記直流電源、キャパシタンス手段、前記電圧降下
    手段および前記第2の可制御スイッチング手段と共に第
    1の閉回路を形成し、前記第2の可制御スイッチング手
    段を流れる電流を制限する第1の電流制限手段を設け、
    前記第2の可制御スイッチング手段がオフのとき前記キ
    ャパシタンス手段が制御電極ce1・主電極me1a間
    を順バイアスする第2の閉回路を制御電極ce1・主電
    極me1a間に前記キャパシタンス手段と共に形成し、
    その放電電流を制限する第2の電流制限手段を設けたこ
    とを特徴とするスイッチング回路。
  6. 【請求項6】 主電極me1aに第1の非可制御スイッ
    チング手段を接続して、前記第1の可制御スイッチング
    手段と前記第1の非可制御スイッチング手段で1方向性
    可制御スイッチング手段を形成したことを特徴とする請
    求項5記載のスイッチング回路。
  7. 【請求項7】 請求項5又は6記載のスイッチング回路
    において、前記第1の非可制御スイッチング手段の開放
    端と前記第1、第2の直流電源の接続点の間に第3の可
    制御スイッチング手段を接続したことを特徴とする3端
    子スイッチング回路。
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