JPH11150461A - 高電圧スイッチ回路 - Google Patents
高電圧スイッチ回路Info
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- JPH11150461A JPH11150461A JP33127097A JP33127097A JPH11150461A JP H11150461 A JPH11150461 A JP H11150461A JP 33127097 A JP33127097 A JP 33127097A JP 33127097 A JP33127097 A JP 33127097A JP H11150461 A JPH11150461 A JP H11150461A
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- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 各トランジスタごとの故障を精度良く検出す
ることができ、かつ故障検出の耐ノイズ性能が高い高電
圧スイッチ回路を提供する。 【解決手段】 高電圧スイッチ回路を構成する各トラン
ジスタ４に対して故障検出回路１６をそれぞれ設けた。
故障検出回路１６は、電圧検出器を構成するものであっ
て、トランジスタ４のコレクタとエミッタ間の電圧の有
無を検出して電圧有無信号Ｓ3 を出力するホトカプラ２
０と、故障判定回路を構成するものであって、出力信号
Ｓ4 を出力する排他的論理和回路３２等を備えている。
制御信号Ｓ1 がトランジスタ４をオンさせる状態にあり
かつ電圧有無信号Ｓ3 が電圧有りを表す状態にある場合
および制御信号Ｓ1 がトランジスタ４をオフさせる状態
にありかつ電圧有無信号Ｓ3 が電圧無しを表す状態にあ
る場合に、発光ダイオード３８から故障状態を表す故障
検出信号Ｓ5 が出力される。
ることができ、かつ故障検出の耐ノイズ性能が高い高電
圧スイッチ回路を提供する。 【解決手段】 高電圧スイッチ回路を構成する各トラン
ジスタ４に対して故障検出回路１６をそれぞれ設けた。
故障検出回路１６は、電圧検出器を構成するものであっ
て、トランジスタ４のコレクタとエミッタ間の電圧の有
無を検出して電圧有無信号Ｓ3 を出力するホトカプラ２
０と、故障判定回路を構成するものであって、出力信号
Ｓ4 を出力する排他的論理和回路３２等を備えている。
制御信号Ｓ1 がトランジスタ４をオンさせる状態にあり
かつ電圧有無信号Ｓ3 が電圧有りを表す状態にある場合
および制御信号Ｓ1 がトランジスタ４をオフさせる状態
にありかつ電圧有無信号Ｓ3 が電圧無しを表す状態にあ
る場合に、発光ダイオード３８から故障状態を表す故障
検出信号Ｓ5 が出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばイオン注
入装置の加速電源、電子線照射装置の加速電源等の高電
圧電源の出力をオンオフするスイッチに用いられるもの
であって、複数のトランジスタを直列接続して成る高電
圧スイッチ回路に関し、より具体的には、そのトランジ
スタの故障を確実に検出する手段に関する。
入装置の加速電源、電子線照射装置の加速電源等の高電
圧電源の出力をオンオフするスイッチに用いられるもの
であって、複数のトランジスタを直列接続して成る高電
圧スイッチ回路に関し、より具体的には、そのトランジ
スタの故障を確実に検出する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の高電圧スイッチ回路の一
例を高電圧電源および負荷と共に示す概略回路図であ
る。
例を高電圧電源および負荷と共に示す概略回路図であ
る。
【０００３】直流の高電圧電源１０を、高電圧スイッチ
回路２を介して負荷１２に接続している。この高電圧電
源１０の出力電圧は、例えば数十ｋＶ〜数百ｋＶ程度の
高電圧である。負荷１２は、例えば、イオン注入装置に
おけるイオン源（より具体的にはその加速電極）や加速
管、電子線照射装置における電子線源や加速管等であ
る。
回路２を介して負荷１２に接続している。この高電圧電
源１０の出力電圧は、例えば数十ｋＶ〜数百ｋＶ程度の
高電圧である。負荷１２は、例えば、イオン注入装置に
おけるイオン源（より具体的にはその加速電極）や加速
管、電子線照射装置における電子線源や加速管等であ
る。
【０００４】高電圧スイッチ回路２は、１個のトランジ
スタで上記のような高電圧に耐える耐電圧を実現するこ
とはできないので、複数のトランジスタ４を直列接続し
て成り、各トランジスタ４のベースに与える共通の制御
信号Ｓ1 によって全てのトランジスタ４を一斉にオンオ
フさせる構成をしている。
スタで上記のような高電圧に耐える耐電圧を実現するこ
とはできないので、複数のトランジスタ４を直列接続し
て成り、各トランジスタ４のベースに与える共通の制御
信号Ｓ1 によって全てのトランジスタ４を一斉にオンオ
フさせる構成をしている。
【０００５】なお、各トランジスタ４のベース回路には
通常は増幅器等が設けられており、更に通常は各トラン
ジスタ４に並列に、分担電圧を均等にする均圧抵抗や、
サージ吸収用のスナバ回路が接続されているが、ここで
はそれらの図示を省略している。図１および図２に示す
実施例においても同様である。
通常は増幅器等が設けられており、更に通常は各トラン
ジスタ４に並列に、分担電圧を均等にする均圧抵抗や、
サージ吸収用のスナバ回路が接続されているが、ここで
はそれらの図示を省略している。図１および図２に示す
実施例においても同様である。
【０００６】このような高電圧スイッチ回路２において
は、一つのトランジスタ４が故障した場合、スイッチと
しての機能を果たさなくなったり（故障したトランジス
タ４が開放状態になった場合）、故障していない残りの
トランジスタ４の耐圧的な負担増加を招いて最悪は全ト
ランジスタ４の故障を惹き起こしたりする（故障したト
ランジスタ４が短絡状態になった場合）可能性がある。
は、一つのトランジスタ４が故障した場合、スイッチと
しての機能を果たさなくなったり（故障したトランジス
タ４が開放状態になった場合）、故障していない残りの
トランジスタ４の耐圧的な負担増加を招いて最悪は全ト
ランジスタ４の故障を惹き起こしたりする（故障したト
ランジスタ４が短絡状態になった場合）可能性がある。
【０００７】そこでこのようなトランジスタ４の故障を
検出するために、従来の高電圧スイッチ回路２ではその
中間段の電圧を監視するようにしている。即ち、高電圧
スイッチ回路２の中間段に分圧器６を接続し、この分圧
器６によって中間段の電圧Ｖ1 （例えば前述したように
数十ｋＶ〜数百ｋＶ程度）を制御回路で使える低電圧Ｖ
2 （例えば数Ｖ〜数十Ｖ程度）に分圧し、この電圧Ｖ2
を比較回路８で所定の基準電圧Ｒと比較するようにして
いる。
検出するために、従来の高電圧スイッチ回路２ではその
中間段の電圧を監視するようにしている。即ち、高電圧
スイッチ回路２の中間段に分圧器６を接続し、この分圧
器６によって中間段の電圧Ｖ1 （例えば前述したように
数十ｋＶ〜数百ｋＶ程度）を制御回路で使える低電圧Ｖ
2 （例えば数Ｖ〜数十Ｖ程度）に分圧し、この電圧Ｖ2
を比較回路８で所定の基準電圧Ｒと比較するようにして
いる。
【０００８】一つ以上のトランジスタ４が故障すると、
残りのトランジスタ４の分担電圧が変化するので、自ず
と中間段の電圧Ｖ1 ひいてはそれを分圧した電圧Ｖ2 も
変化する。例えば、トランジスタ４の故障は通常は短絡
状態の故障であるので、電圧Ｖ1 およびＶ2 は正常時よ
りも上昇する。比較回路８はこれを検出して故障検出信
号Ｓ0 を出力する。これによって、高電圧スイッチ回路
２中のトランジスタ４の故障を検出することができる。
残りのトランジスタ４の分担電圧が変化するので、自ず
と中間段の電圧Ｖ1 ひいてはそれを分圧した電圧Ｖ2 も
変化する。例えば、トランジスタ４の故障は通常は短絡
状態の故障であるので、電圧Ｖ1 およびＶ2 は正常時よ
りも上昇する。比較回路８はこれを検出して故障検出信
号Ｓ0 を出力する。これによって、高電圧スイッチ回路
２中のトランジスタ４の故障を検出することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記高電圧
スイッチ回路２では、中間段の電圧Ｖ1 を検出するため
に分圧器６が必要であり、この分圧器６は電圧Ｖ1 が上
記のように高電圧でありそれに応じた高耐圧を必要とす
るため、非常に（例えば通常の制御回路用のトランジス
タ、増幅器、論理回路等に比べて３〜４桁程度）高価で
ある。
スイッチ回路２では、中間段の電圧Ｖ1 を検出するため
に分圧器６が必要であり、この分圧器６は電圧Ｖ1 が上
記のように高電圧でありそれに応じた高耐圧を必要とす
るため、非常に（例えば通常の制御回路用のトランジス
タ、増幅器、論理回路等に比べて３〜４桁程度）高価で
ある。
【００１０】また、比較回路８においてアナログ的なレ
ベル判定を行っており、しかも分圧器６で中間段の電圧
Ｖ1 を大きな分圧比（例えば１／数千〜１／数万）で分
圧しているので比較回路８において比較する電圧Ｖ2 の
変化が非常に小さくなるため、故障検出の精度が低い。
ベル判定を行っており、しかも分圧器６で中間段の電圧
Ｖ1 を大きな分圧比（例えば１／数千〜１／数万）で分
圧しているので比較回路８において比較する電圧Ｖ2 の
変化が非常に小さくなるため、故障検出の精度が低い。
【００１１】また、この高電圧スイッチ回路２は通常は
負荷１２において放電等によるノイズが発生しやすい状
況下で使用されるけれども、比較回路８においてアナロ
グ的なレベル判定を行っているので、耐ノイズ性能が低
く、従って故障検出の信頼性が低い。
負荷１２において放電等によるノイズが発生しやすい状
況下で使用されるけれども、比較回路８においてアナロ
グ的なレベル判定を行っているので、耐ノイズ性能が低
く、従って故障検出の信頼性が低い。
【００１２】更に、上記高電圧スイッチ回路２では、中
間段の電圧Ｖ1 によって一括して故障検出を行っている
ため、各トランジスタ４ごとに故障を検出することがで
きない。
間段の電圧Ｖ1 によって一括して故障検出を行っている
ため、各トランジスタ４ごとに故障を検出することがで
きない。
【００１３】そこでこの発明は、高電圧用の分圧器を用
いずに、各トランジスタごとの故障を精度良く検出する
ことができ、かつ故障検出の耐ノイズ性能が高い高電圧
スイッチ回路を提供することを主たる目的とする。
いずに、各トランジスタごとの故障を精度良く検出する
ことができ、かつ故障検出の耐ノイズ性能が高い高電圧
スイッチ回路を提供することを主たる目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明の高電圧スイッ
チ回路は、前記各トランジスタに対して、当該トランジ
スタの二つの導通電極間の電圧の有無を検出して電圧有
無信号を出力する電圧検出器と、この電圧検出器からの
電圧有無信号および前記制御信号が入力され、両信号を
比較し、制御信号がトランジスタをオンさせる状態にあ
りかつ電圧有無信号が電圧有りを表す状態にある場合お
よび制御信号がトランジスタをオフさせる状態にありか
つ電圧有無信号が電圧無しを表す状態にある場合に、故
障状態を表す故障検出信号を出力する故障判定回路とを
備える故障検出回路をそれぞれ設けたことを特徴として
いる。
チ回路は、前記各トランジスタに対して、当該トランジ
スタの二つの導通電極間の電圧の有無を検出して電圧有
無信号を出力する電圧検出器と、この電圧検出器からの
電圧有無信号および前記制御信号が入力され、両信号を
比較し、制御信号がトランジスタをオンさせる状態にあ
りかつ電圧有無信号が電圧有りを表す状態にある場合お
よび制御信号がトランジスタをオフさせる状態にありか
つ電圧有無信号が電圧無しを表す状態にある場合に、故
障状態を表す故障検出信号を出力する故障判定回路とを
備える故障検出回路をそれぞれ設けたことを特徴として
いる。
【００１５】上記構成によれば、各トランジスタが短絡
状態の故障になった場合、当該トランジスタの二つの導
通電極間には電圧が発生しないので、電圧検出器から出
力される電圧有無信号は電圧無しを表す状態にあり、こ
の状態で制御信号がトランジスタをオフさせる状態にあ
る間に、故障判定回路から故障検出信号が出力される。
これによって、各トランジスタが短絡状態の故障になっ
たことを各トランジスタごとに検出することができる。
状態の故障になった場合、当該トランジスタの二つの導
通電極間には電圧が発生しないので、電圧検出器から出
力される電圧有無信号は電圧無しを表す状態にあり、こ
の状態で制御信号がトランジスタをオフさせる状態にあ
る間に、故障判定回路から故障検出信号が出力される。
これによって、各トランジスタが短絡状態の故障になっ
たことを各トランジスタごとに検出することができる。
【００１６】また、各トランジスタが開放状態の故障に
なった場合、この故障したトランジスタの二つの導通電
極間には電圧が発生するので、電圧検出器から出力され
る電圧有無信号は電圧有りを表す状態になり、制御信号
がトランジスタをオンさせる状態になると、故障判定回
路から故障検出信号が出力される。これによって、各ト
ランジスタが開放状態の故障になったことを各トランジ
スタごとに検出することができる。
なった場合、この故障したトランジスタの二つの導通電
極間には電圧が発生するので、電圧検出器から出力され
る電圧有無信号は電圧有りを表す状態になり、制御信号
がトランジスタをオンさせる状態になると、故障判定回
路から故障検出信号が出力される。これによって、各ト
ランジスタが開放状態の故障になったことを各トランジ
スタごとに検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る高電圧ス
イッチ回路の一例を高電圧電源および負荷と共に示す概
略回路図である。図３の従来例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。
イッチ回路の一例を高電圧電源および負荷と共に示す概
略回路図である。図３の従来例と同一または相当する部
分には同一符号を付し、以下においては当該従来例との
相違点を主に説明する。
【００１８】この実施例の高電圧スイッチ回路２ａは、
従来例と同様、複数のトランジスタ４を直列接続して成
り、各トランジスタ４の制御電極（この例の場合はベー
ス）に与える共通の制御信号Ｓ1 によって全てのトラン
ジスタ４を一斉にオンオフさせる構成をしている。
従来例と同様、複数のトランジスタ４を直列接続して成
り、各トランジスタ４の制御電極（この例の場合はベー
ス）に与える共通の制御信号Ｓ1 によって全てのトラン
ジスタ４を一斉にオンオフさせる構成をしている。
【００１９】この各トランジスタ４周りの回路１４の具
体例を図２に示す。この回路１４は、トランジスタ４と
共に高電位部に設けられているので、大地電位部の機器
との間で上記制御信号Ｓ1 および後述する故障検出信号
Ｓ5 の受け渡しを行う場合の電気絶縁を容易にするため
に、両信号Ｓ1 およびＳ5 を光信号としている。
体例を図２に示す。この回路１４は、トランジスタ４と
共に高電位部に設けられているので、大地電位部の機器
との間で上記制御信号Ｓ1 および後述する故障検出信号
Ｓ5 の受け渡しを行う場合の電気絶縁を容易にするため
に、両信号Ｓ1 およびＳ5 を光信号としている。
【００２０】まず、トランジスタ４をオンオフさせる回
路について説明すると、上記制御信号Ｓ1 がホトダイオ
ード２４に入力され、そこで光信号が電気信号Ｓ2 に変
換される。この例の場合は、制御信号Ｓ1 が入力される
とホトダイオード２４からＨレベルの電気信号Ｓ2 が出
力される。この電気信号Ｓ2 は、増幅器２６および２８
によって増幅され、トランジスタ４の制御電極、即ちベ
ースＢに入力される。トランジスタ４は、ベースＢにＨ
レベルの電気信号Ｓ2 が入力されている間、その二つの
導通電極、即ちコレクタＣとエミッタＥとの間が導通し
てオン状態になる。制御信号Ｓ1 がなくなれば、ベース
Ｂへの電気信号Ｓ2 はＬレベルになり、トランジスタ４
は自己消弧機能によってそのコレクタＣとエミッタＥと
の間の導通がなくなりオフ状態になる。
路について説明すると、上記制御信号Ｓ1 がホトダイオ
ード２４に入力され、そこで光信号が電気信号Ｓ2 に変
換される。この例の場合は、制御信号Ｓ1 が入力される
とホトダイオード２４からＨレベルの電気信号Ｓ2 が出
力される。この電気信号Ｓ2 は、増幅器２６および２８
によって増幅され、トランジスタ４の制御電極、即ちベ
ースＢに入力される。トランジスタ４は、ベースＢにＨ
レベルの電気信号Ｓ2 が入力されている間、その二つの
導通電極、即ちコレクタＣとエミッタＥとの間が導通し
てオン状態になる。制御信号Ｓ1 がなくなれば、ベース
Ｂへの電気信号Ｓ2 はＬレベルになり、トランジスタ４
は自己消弧機能によってそのコレクタＣとエミッタＥと
の間の導通がなくなりオフ状態になる。
【００２１】更にこの実施例では、このような各トラン
ジスタ４に対して、当該各トランジスタ４の故障を検出
して故障検出信号Ｓ5 を出力する故障検出回路１６をそ
れぞれ設けている。
ジスタ４に対して、当該各トランジスタ４の故障を検出
して故障検出信号Ｓ5 を出力する故障検出回路１６をそ
れぞれ設けている。
【００２２】この故障検出回路１６は、前述した電圧検
出器を構成するものであって、トランジスタ４のコレク
タＣとエミッタＥ間の電圧の有無を検出して電圧有無信
号Ｓ3 を出力するホトカプラ２０と、前述した故障判定
回路を構成するものであって、ホトカプラ２０からの電
圧有無信号Ｓ3 および上記制御信号Ｓ1 を変換した電気
信号Ｓ2 が入力され、両信号Ｓ2 、Ｓ3 を比較して、以
下に述べるような論理で、出力信号Ｓ4 を出力する排他
的論理和回路３２等を備えている。
出器を構成するものであって、トランジスタ４のコレク
タＣとエミッタＥ間の電圧の有無を検出して電圧有無信
号Ｓ3 を出力するホトカプラ２０と、前述した故障判定
回路を構成するものであって、ホトカプラ２０からの電
圧有無信号Ｓ3 および上記制御信号Ｓ1 を変換した電気
信号Ｓ2 が入力され、両信号Ｓ2 、Ｓ3 を比較して、以
下に述べるような論理で、出力信号Ｓ4 を出力する排他
的論理和回路３２等を備えている。
【００２３】ホトカプラ２０は、発光ダイオード２０ａ
およびホトトランジスタ２０ｂを有しており、その発光
ダイオード２０ａが抵抗１８を介してトランジスタ４の
コレクタＣとエミッタＥとに順方向に並列接続されてい
る。抵抗１８は、発光ダイオード２０ａに流れる電流を
制限するためのものである。更にこの例では発光ダイオ
ード２０ａに並列に、発光ダイオード２０ａを逆電圧か
ら保護するためのダイオード２２を接続している。ただ
し、このような抵抗１８およびダイオード２２を設ける
か否かは、この発明の本質に影響するものではなく、任
意である。ホトカプラ２０のホトトランジスタ２０ｂに
は、この例では抵抗３０を介して、制御電源４０からの
制御電圧Ｖｃｃが印加される。このホトカプラ２０（よ
り具体的にはそのホトトランジスタ２０ｂ）の出力端か
ら、後述する作用によって、トランジスタ４のコレクタ
ＣとエミッタＥ間の電圧の有無を表す、即ち電圧有りの
ときはＬレベル、電圧無しのときはＨレベルの電圧有無
信号Ｓ3 が出力される。
およびホトトランジスタ２０ｂを有しており、その発光
ダイオード２０ａが抵抗１８を介してトランジスタ４の
コレクタＣとエミッタＥとに順方向に並列接続されてい
る。抵抗１８は、発光ダイオード２０ａに流れる電流を
制限するためのものである。更にこの例では発光ダイオ
ード２０ａに並列に、発光ダイオード２０ａを逆電圧か
ら保護するためのダイオード２２を接続している。ただ
し、このような抵抗１８およびダイオード２２を設ける
か否かは、この発明の本質に影響するものではなく、任
意である。ホトカプラ２０のホトトランジスタ２０ｂに
は、この例では抵抗３０を介して、制御電源４０からの
制御電圧Ｖｃｃが印加される。このホトカプラ２０（よ
り具体的にはそのホトトランジスタ２０ｂ）の出力端か
ら、後述する作用によって、トランジスタ４のコレクタ
ＣとエミッタＥ間の電圧の有無を表す、即ち電圧有りの
ときはＬレベル、電圧無しのときはＨレベルの電圧有無
信号Ｓ3 が出力される。
【００２４】このホトカプラ２０からの電圧有無信号Ｓ
3 と増幅器２６からの上記電気信号Ｓ2 が排他的論理和
回路３２に入力される。この排他的論理和回路３２は、
二つの入力信号間の論理が一致しているときはＬレベル
の出力信号Ｓ4 を出力し、一致していないときはＨレベ
ルの出力信号Ｓ4 を出力する。この排他的論理和回路３
２における真理値表を表１に示す。
3 と増幅器２６からの上記電気信号Ｓ2 が排他的論理和
回路３２に入力される。この排他的論理和回路３２は、
二つの入力信号間の論理が一致しているときはＬレベル
の出力信号Ｓ4 を出力し、一致していないときはＨレベ
ルの出力信号Ｓ4 を出力する。この排他的論理和回路３
２における真理値表を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】この排他的論理和回路３２からの出力信号
Ｓ4 は、この実施例では遅延回路３４を経由してトラン
ジスタ３６のベースに与えられる。トランジスタ３６は
発光ダイオード３８への通電のスイッチ用のものであ
り、当該トランジスタ３６が導通するとそれに直列接続
された発光ダイオード３８に電流が流れて発光し、当該
発光ダイオード３８から前述した光信号の故障検出信号
Ｓ5 が出力される。
Ｓ4 は、この実施例では遅延回路３４を経由してトラン
ジスタ３６のベースに与えられる。トランジスタ３６は
発光ダイオード３８への通電のスイッチ用のものであ
り、当該トランジスタ３６が導通するとそれに直列接続
された発光ダイオード３８に電流が流れて発光し、当該
発光ダイオード３８から前述した光信号の故障検出信号
Ｓ5 が出力される。
【００２７】遅延回路３４は、ノイズによる誤動作防止
用のものであり、必須ではないけれども、それを設けて
おくのが好ましい。即ち、この遅延回路３４は、一種の
ＣＲフィルタであり、排他的論理和回路３２からの出力
信号Ｓ4 は通すけれども、スパイク状のノイズはカット
するので、トランジスタ３６がノイズによって誤動作す
るのを防止することができる。
用のものであり、必須ではないけれども、それを設けて
おくのが好ましい。即ち、この遅延回路３４は、一種の
ＣＲフィルタであり、排他的論理和回路３２からの出力
信号Ｓ4 は通すけれども、スパイク状のノイズはカット
するので、トランジスタ３６がノイズによって誤動作す
るのを防止することができる。
【００２８】上記故障検出回路１６の全体的な動作を説
明すると、制御信号Ｓ1 が入力されていない場合、正常
時は上述した作用によってトランジスタ４はオフ状態に
あり、そのコレクタＣとエミッタＥ間に電源から、例え
ば図３に示した高電圧電源１０から直流電圧が印加され
るため、この電圧によってホトカプラ２０の発光ダイオ
ード２０ａに電流が流れて発光してホトトランジスタ２
０ｂが導通し、この例ではホトカプラ２０の出力端から
出力される電圧有無信号Ｓ3 はＬレベルとなる。このと
き、ホトダイオード２４から出力される電気信号Ｓ2 も
Ｌレベルにあるから、排他的論理和回路３２からの出力
信号Ｓ4 はＬレベルとなり、トランジスタ３６は導通し
ないので発光ダイオード３８は発光せず、従って故障検
出信号Ｓ5 は出力されない。
明すると、制御信号Ｓ1 が入力されていない場合、正常
時は上述した作用によってトランジスタ４はオフ状態に
あり、そのコレクタＣとエミッタＥ間に電源から、例え
ば図３に示した高電圧電源１０から直流電圧が印加され
るため、この電圧によってホトカプラ２０の発光ダイオ
ード２０ａに電流が流れて発光してホトトランジスタ２
０ｂが導通し、この例ではホトカプラ２０の出力端から
出力される電圧有無信号Ｓ3 はＬレベルとなる。このと
き、ホトダイオード２４から出力される電気信号Ｓ2 も
Ｌレベルにあるから、排他的論理和回路３２からの出力
信号Ｓ4 はＬレベルとなり、トランジスタ３６は導通し
ないので発光ダイオード３８は発光せず、従って故障検
出信号Ｓ5 は出力されない。
【００２９】制御信号Ｓ1 が入力されると、正常時は上
述した作用によってトランジスタ４はオン状態になり、
そのコレクタＣとエミッタＥ間の電圧はほぼ０Ｖになる
ため、ホトカプラ２０の発光ダイオード２０ａには電流
が流れないのでホトトランジスタ２０ｂは導通せず、ホ
トカプラ２０の出力端から出力される電圧有無信号Ｓ3
はＨレベルとなる。このとき、ホトダイオード２４から
出力される電気信号Ｓ2 もＨレベルになるから、排他的
論理和回路３２からの出力信号Ｓ4 はＬレベルとなり、
トランジスタ３６は導通しないので発光ダイオード３８
は発光せず、従って故障検出信号Ｓ5 は出力されない。
述した作用によってトランジスタ４はオン状態になり、
そのコレクタＣとエミッタＥ間の電圧はほぼ０Ｖになる
ため、ホトカプラ２０の発光ダイオード２０ａには電流
が流れないのでホトトランジスタ２０ｂは導通せず、ホ
トカプラ２０の出力端から出力される電圧有無信号Ｓ3
はＨレベルとなる。このとき、ホトダイオード２４から
出力される電気信号Ｓ2 もＨレベルになるから、排他的
論理和回路３２からの出力信号Ｓ4 はＬレベルとなり、
トランジスタ３６は導通しないので発光ダイオード３８
は発光せず、従って故障検出信号Ｓ5 は出力されない。
【００３０】トランジスタ４のコレクタＣとエミッタＥ
間が短絡状態の故障になった場合、制御信号Ｓ1 が入力
されていなくても、トランジスタ４のコレクタＣとエミ
ッタＥ間の電圧は０Ｖになるため、ホトカプラ２０のホ
トトランジスタ２０ｂは導通せず、ホトカプラ２０の出
力端から出力される電圧有無信号Ｓ3 はＨレベルとな
る。このとき、ホトダイオード２４から出力される電気
信号Ｓ2 は制御信号Ｓ1が入力されていないためにＬレ
ベルにあるから、排他的論理和回路３２からの出力信号
Ｓ4 はＨレベルとなり、トランジスタ３６が導通して発
光ダイオード３８が発光し、故障検出信号Ｓ5 が出力さ
れる。このようにして、制御信号Ｓ1 が入力されていな
い間に、トランジスタ４の短絡状態の故障を検出するこ
とができる。
間が短絡状態の故障になった場合、制御信号Ｓ1 が入力
されていなくても、トランジスタ４のコレクタＣとエミ
ッタＥ間の電圧は０Ｖになるため、ホトカプラ２０のホ
トトランジスタ２０ｂは導通せず、ホトカプラ２０の出
力端から出力される電圧有無信号Ｓ3 はＨレベルとな
る。このとき、ホトダイオード２４から出力される電気
信号Ｓ2 は制御信号Ｓ1が入力されていないためにＬレ
ベルにあるから、排他的論理和回路３２からの出力信号
Ｓ4 はＨレベルとなり、トランジスタ３６が導通して発
光ダイオード３８が発光し、故障検出信号Ｓ5 が出力さ
れる。このようにして、制御信号Ｓ1 が入力されていな
い間に、トランジスタ４の短絡状態の故障を検出するこ
とができる。
【００３１】トランジスタ４のコレクタＣとエミッタＥ
間が開放状態の故障になった場合、制御信号Ｓ1 が入力
されても、トランジスタ４のコレクタＣとエミッタＥ間
には当該トランジスタ４が分担する電圧が発生するた
め、その電圧によって発光ダイオード２０ａが発光して
ホトカプラ２０のホトトランジスタ２０ｂが導通し、ホ
トカプラ２０の出力端から出力される電圧有無信号Ｓ3
はＬレベルとなる。このとき、ホトダイオード２４から
出力される電気信号Ｓ2 は制御信号Ｓ1 が入力されてい
るためにＨレベルにあるから、排他的論理和回路３２か
らの出力信号Ｓ4はＨレベルとなり、トランジスタ３６
が導通して発光ダイオード３８が発光し、故障検出信号
Ｓ5 が出力される。このようにして、制御信号Ｓ1 が入
力されたときに、トランジスタ４の開放状態の故障を検
出することができる。
間が開放状態の故障になった場合、制御信号Ｓ1 が入力
されても、トランジスタ４のコレクタＣとエミッタＥ間
には当該トランジスタ４が分担する電圧が発生するた
め、その電圧によって発光ダイオード２０ａが発光して
ホトカプラ２０のホトトランジスタ２０ｂが導通し、ホ
トカプラ２０の出力端から出力される電圧有無信号Ｓ3
はＬレベルとなる。このとき、ホトダイオード２４から
出力される電気信号Ｓ2 は制御信号Ｓ1 が入力されてい
るためにＨレベルにあるから、排他的論理和回路３２か
らの出力信号Ｓ4はＨレベルとなり、トランジスタ３６
が導通して発光ダイオード３８が発光し、故障検出信号
Ｓ5 が出力される。このようにして、制御信号Ｓ1 が入
力されたときに、トランジスタ４の開放状態の故障を検
出することができる。
【００３２】なお、各故障検出回路１６から出力される
故障検出信号Ｓ5 は、大地電位部において、個別に処理
（例えば何番目のトランジスタ４の故障であるかが分か
るように処理）しても良いし、一括して処理（例えば複
数のトランジスタ４の内のどれか一つが故障したことを
表すように処理）しても良いし、両者を併用しても良
い。
故障検出信号Ｓ5 は、大地電位部において、個別に処理
（例えば何番目のトランジスタ４の故障であるかが分か
るように処理）しても良いし、一括して処理（例えば複
数のトランジスタ４の内のどれか一つが故障したことを
表すように処理）しても良いし、両者を併用しても良
い。
【００３３】以上のようにこの高電圧スイッチ回路２ａ
では、上記のような故障検出回路１６を各トランジスタ
４ごとに設けているので、各トランジスタ４ごとにその
故障を検出することができる。
では、上記のような故障検出回路１６を各トランジスタ
４ごとに設けているので、各トランジスタ４ごとにその
故障を検出することができる。
【００３４】しかも、従来例で必要としていた高電圧用
の高価な分圧器を用いずに済む。従って、ホトカプラ２
０や排他的論理和回路３２等を用いているけれども、そ
れらは通常の制御部品であるので、従来例の分圧器６を
用いる場合に比べて遙かに安価になる。なお、従来例に
おいても、トランジスタ４の駆動用に、通常は上記増幅
器２８（または２６）および制御電源４０に相当する増
幅器および制御電源が設けられているので、それらを使
用することができ、それによって新たに追加する制御用
の部品をより少なくすることも可能である。
の高価な分圧器を用いずに済む。従って、ホトカプラ２
０や排他的論理和回路３２等を用いているけれども、そ
れらは通常の制御部品であるので、従来例の分圧器６を
用いる場合に比べて遙かに安価になる。なお、従来例に
おいても、トランジスタ４の駆動用に、通常は上記増幅
器２８（または２６）および制御電源４０に相当する増
幅器および制御電源が設けられているので、それらを使
用することができ、それによって新たに追加する制御用
の部品をより少なくすることも可能である。
【００３５】更に、排他的論理和回路３２において二つ
の信号間の論理演算を行っていて、従来例のようなアナ
ログ的なレベル判定を用いていないので、故障検出の精
度が高く、かつ耐ノイズ性能も高い。従って故障検出の
信頼性も高い。
の信号間の論理演算を行っていて、従来例のようなアナ
ログ的なレベル判定を用いていないので、故障検出の精
度が高く、かつ耐ノイズ性能も高い。従って故障検出の
信頼性も高い。
【００３６】また、従来例では分圧器６に中間段の高電
圧Ｖ1 を直接導く必要があるため、このラインには光フ
ァイバーを使用することができず、このラインの絶縁耐
圧を確保するのが難しかったけれども、上記故障検出回
路１６ではその全ての構成要素を高電位部に設けること
ができ、しかもこの実施例のように制御信号Ｓ1 および
故障検出信号Ｓ5 を光信号としてそれらの大地電位部と
の間の受け渡しは光ファイバーを使用して行うことがで
きるため、これらの信号ラインの絶縁耐圧を確保するの
は容易である。
圧Ｖ1 を直接導く必要があるため、このラインには光フ
ァイバーを使用することができず、このラインの絶縁耐
圧を確保するのが難しかったけれども、上記故障検出回
路１６ではその全ての構成要素を高電位部に設けること
ができ、しかもこの実施例のように制御信号Ｓ1 および
故障検出信号Ｓ5 を光信号としてそれらの大地電位部と
の間の受け渡しは光ファイバーを使用して行うことがで
きるため、これらの信号ラインの絶縁耐圧を確保するの
は容易である。
【００３７】なお、高電圧スイッチ回路２ａを構成する
トランジスタ４には、絶縁ゲートバイポーラトランジス
タ（ＩＧＢＴ）等のバイポーラトランジスタの他に、Ｍ
ＯＳ形電界効果トランジスタ（ＭＯＳ ＦＥＴ）等の電
界効果トランジスタ、その他のトランジスタを用いても
良い。バイポーラトランジスタの場合は、ＰＮＰ形であ
るかＮＰＮ形であるかを問わない。電界効果トランジス
タの場合は、Ｐチャネル形であるかＮチャネル形である
かを問わない。電界効果トランジスタの場合は、ゲート
が前述した制御電極であり、ドレインとソースが前述し
た二つの導通電極である。
トランジスタ４には、絶縁ゲートバイポーラトランジス
タ（ＩＧＢＴ）等のバイポーラトランジスタの他に、Ｍ
ＯＳ形電界効果トランジスタ（ＭＯＳ ＦＥＴ）等の電
界効果トランジスタ、その他のトランジスタを用いても
良い。バイポーラトランジスタの場合は、ＰＮＰ形であ
るかＮＰＮ形であるかを問わない。電界効果トランジス
タの場合は、Ｐチャネル形であるかＮチャネル形である
かを問わない。電界効果トランジスタの場合は、ゲート
が前述した制御電極であり、ドレインとソースが前述し
た二つの導通電極である。
【００３８】排他的論理和回路３２に入力する信号の
Ｈ、Ｌレベルの取り方は、必ずしも上記実施例のものに
限定されるものではなく、要は、制御信号Ｓ1 がトラ
ンジスタ４をオンさせる状態にありかつホトカプラ２０
からの電圧有無信号Ｓ3 が電圧有りを表す状態にある場
合、および制御信号Ｓ1 がトランジスタ４をオフさせ
る状態にありかつホトカプラ２０からの電圧有無信号Ｓ
3 が電圧無しを表す状態にある場合に、故障検出回路１
６から故障を表す故障検出信号Ｓ5 が出力されるように
すれば良い。
Ｈ、Ｌレベルの取り方は、必ずしも上記実施例のものに
限定されるものではなく、要は、制御信号Ｓ1 がトラ
ンジスタ４をオンさせる状態にありかつホトカプラ２０
からの電圧有無信号Ｓ3 が電圧有りを表す状態にある場
合、および制御信号Ｓ1 がトランジスタ４をオフさせ
る状態にありかつホトカプラ２０からの電圧有無信号Ｓ
3 が電圧無しを表す状態にある場合に、故障検出回路１
６から故障を表す故障検出信号Ｓ5 が出力されるように
すれば良い。
【００３９】トランジスタ４の二つの導通電極間の電圧
の有無を検出する電圧検出器としては、上記ホトカプラ
２０の他に、分圧抵抗とツェナダイオードとを組み合わ
せたもの等を用いても良い。
の有無を検出する電圧検出器としては、上記ホトカプラ
２０の他に、分圧抵抗とツェナダイオードとを組み合わ
せたもの等を用いても良い。
【００４０】故障判定回路としては、上記排他的論理和
回路３２の他に、他の論理回路を組み合わせたもの等を
用いても良い。
回路３２の他に、他の論理回路を組み合わせたもの等を
用いても良い。
【００４１】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、上記の
ような故障検出回路を各トランジスタごとに設けている
ので、各トランジスタごとにその故障を検出することが
できる。しかも、従来例で必要としていた高電圧用の分
圧器を用いずに済む。更に、故障判定回路において二つ
の信号間の論理判断を行っていて、従来例のようなアナ
ログ的なレベル判定を用いていないので、故障検出の精
度が高く、かつ耐ノイズ性能も高い。従って故障検出の
信頼性も高い。
ような故障検出回路を各トランジスタごとに設けている
ので、各トランジスタごとにその故障を検出することが
できる。しかも、従来例で必要としていた高電圧用の分
圧器を用いずに済む。更に、故障判定回路において二つ
の信号間の論理判断を行っていて、従来例のようなアナ
ログ的なレベル判定を用いていないので、故障検出の精
度が高く、かつ耐ノイズ性能も高い。従って故障検出の
信頼性も高い。
【図１】この発明に係る高電圧スイッチ回路の一例を高
電圧電源および負荷と共に示す概略回路図である。
電圧電源および負荷と共に示す概略回路図である。
【図２】図１中の各トランジスタ周りの回路の具体例を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図３】従来の高電圧スイッチ回路の一例を高電圧電源
および負荷と共に示す概略回路図である。
および負荷と共に示す概略回路図である。
２ａ 高電圧スイッチ回路 ４ トランジスタ １６ 故障検出回路 ２０ ホトカプラ ３２ 排他的論理和回路 Ｓ1 制御信号 Ｓ3 電圧有無信号 Ｓ5 故障検出信号
Claims (1)
- 【請求項１】 複数のトランジスタを直列接続して成
り、各トランジスタの制御電極に与える共通の制御信号
によって全てのトランジスタを一斉にオンオフさせる構
成の高電圧スイッチ回路において、前記各トランジスタ
に対して、当該トランジスタの二つの導通電極間の電圧
の有無を検出して電圧有無信号を出力する電圧検出器
と、この電圧検出器からの電圧有無信号および前記制御
信号が入力され、両信号を比較し、制御信号がトランジ
スタをオンさせる状態にありかつ電圧有無信号が電圧有
りを表す状態にある場合および制御信号がトランジスタ
をオフさせる状態にありかつ電圧有無信号が電圧無しを
表す状態にある場合に、故障状態を表す故障検出信号を
出力する故障判定回路とを備える故障検出回路をそれぞ
れ設けたことを特徴とする高電圧スイッチ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33127097A JPH11150461A (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | 高電圧スイッチ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33127097A JPH11150461A (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | 高電圧スイッチ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150461A true JPH11150461A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18241821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33127097A Pending JPH11150461A (ja) | 1997-11-13 | 1997-11-13 | 高電圧スイッチ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11150461A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010010762A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Rohm Co Ltd | パワー半導体の駆動回路装置およびそれに用いる信号伝達回路装置 |
| WO2015029833A1 (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 半導体装置 |
| JP2017092684A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | セイコーエプソン株式会社 | 複合スイッチ回路、物理量検出装置、電子機器および移動体 |
| JP2017147751A (ja) * | 2017-04-21 | 2017-08-24 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 半導体装置 |
| WO2021177975A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Monitoring circuitry including level shifters and analog pass gates |
| CN114586284A (zh) * | 2019-10-15 | 2022-06-03 | 莱尼电气系统有限公司 | 用于识别非切换半导体开关的系统和方法 |
| JP2023514298A (ja) * | 2020-02-17 | 2023-04-05 | レオニ ボルトネッツ‐ジステーメ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 非スイッチング状態にある半導体スイッチの識別システムおよび方法 |
-
1997
- 1997-11-13 JP JP33127097A patent/JPH11150461A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010010762A (ja) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Rohm Co Ltd | パワー半導体の駆動回路装置およびそれに用いる信号伝達回路装置 |
| WO2015029833A1 (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-05 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 半導体装置 |
| JP2015050553A (ja) * | 2013-08-30 | 2015-03-16 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 半導体装置 |
| US10038316B2 (en) | 2013-08-30 | 2018-07-31 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Semiconductor device |
| JP2017092684A (ja) * | 2015-11-09 | 2017-05-25 | セイコーエプソン株式会社 | 複合スイッチ回路、物理量検出装置、電子機器および移動体 |
| JP2017147751A (ja) * | 2017-04-21 | 2017-08-24 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 半導体装置 |
| CN114586284A (zh) * | 2019-10-15 | 2022-06-03 | 莱尼电气系统有限公司 | 用于识别非切换半导体开关的系统和方法 |
| JP2022552977A (ja) * | 2019-10-15 | 2022-12-21 | レオニ ボルトネッツ‐ジステーメ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 非スイッチング状態にある半導体スイッチの識別システムおよび方法 |
| US12218658B2 (en) | 2019-10-15 | 2025-02-04 | Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh | System and method for identifying non-switching semiconductor switches |
| JP2023514298A (ja) * | 2020-02-17 | 2023-04-05 | レオニ ボルトネッツ‐ジステーメ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 非スイッチング状態にある半導体スイッチの識別システムおよび方法 |
| WO2021177975A1 (en) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Monitoring circuitry including level shifters and analog pass gates |
| US20230085502A1 (en) * | 2020-03-06 | 2023-03-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Monitoring circuitry including level shifters and analog pass gates |
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