JPS58100565A - 直流極性切換回路 - Google Patents

直流極性切換回路

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JPS58100565A
JPS58100565A JP56198585A JP19858581A JPS58100565A JP S58100565 A JPS58100565 A JP S58100565A JP 56198585 A JP56198585 A JP 56198585A JP 19858581 A JP19858581 A JP 19858581A JP S58100565 A JPS58100565 A JP S58100565A
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switch
pnpn
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transistor
current
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JPH0320099B2 (ja
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Shinji Okuhara
奥原 真治
Yasuo Mikami
三上 靖夫
Yasunobu Inabe
井鍋 泰宣
Hiroyasu Uehara
上原 啓靖
Kanji Mukai
向井 幹二
Kenzo Hasegawa
長谷川 賢造
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Fujitsu Ltd
Hitachi Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Fujitsu Ltd
Hitachi Ltd
NEC Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q1/00—Details of selecting apparatus or arrangements
    • H04Q1/18—Electrical details
    • H04Q1/30—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents
    • H04Q1/38—Signalling arrangements; Manipulation of signalling currents using combinations of direct currents of different amplitudes or polarities over line conductors or combination of line conductors

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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】 本斃明は、PNPNスイッチを用いて直流回路の電流方
向を切り換えるようにした直流極性切換回路に関する。
pNpNスイッチは、正負に高耐圧が得られること、比
較的大電流が流れる回路Kt?いても小さな制御電流で
オン制御できること、オンインピーダンスが小さい事な
どの特徴をもち、牛導体スイッチとして有用なスイッチ
素子である。
しかし、これは、一度オン状11に入ると、直流電流が
流れつづける限りオン状態を保持する特性を持つために
、直流電流の切断には外部に特別の回路が必要であるこ
とと、オフ状lIKありても7ノード・カソード関の急
激な電圧変化によって点弧してしまうという性質(レイ
ト効果)1持ち、レイト効果に対する安定化を図る必要
があり、 PNPNスイッチを直流回路のスイッチング
に使用するに際しては、直流の切断・レイト効果防止の
ため1回路設計が複雑となる欠点を持っていた。
本尭明は、前記有用な特性を持ちながら前記欠点のため
に使いにくかったPNPNスイッチを用いて直流回路の
電流方向切換回路を実現するもので、特に前記欠点を改
良して動作が安定で互生導体集積回路化を容易とする直
流極性切換回路を提供することを目的とする。
本発明は、直流電源側と負荷回路側との関に設けた41
1のpNpNスイッチによりて負荷回路に流れる直流電
流の方向を切換制御する構成におい−C、4pNpNス
イNディゲート・カソード関にはpNpNスイッチのタ
ーンオフに用いようとするトランジスタを接続し、且つ
、対となりて作動する2つのpNpNスイッチの内の少
なくとも一方のpNpNスイッチに接続された該トラン
ジスタには、該トランジスタの制御端子と蟲該pNpN
スイッチのカソードの間を抵抗で短絡するように構成し
たことを特徴とする。
以下、図面によって本発明の詳細な説明する。
第1図は、公知の直流極性切換回路の回路図であり、直
流極性切換回路の代表的な応用例として電話交換IIK
使用している例を表わす、第1図において、1は適度に
設計された内部抵抗Ri、REを持つ電源、2は4個の
pNpNスイッチS、〜S、をたす11#にけに接続し
た直流極性切換回路、5は負荷回路となる電話機を表わ
す0図はpNPNスイッチ51〜54の点弧−御回路や
他の付のJIIWAにおいて2図示省略した点弧制御回
路方向は直流電源E−内部抵抗Rn一端子EB −PN
PN x イy f 5l−9s子j’  II電話機
−1m子ApNpNスイッチS、一端子AA−内部抵抗
RA −直流電源Eを巡る第1図内布回り方向となる。
一方、PNPNスイッチS1.Stがオフの状態でpN
pNスイッチS、 、 S、を点弧させれば、直流電源
E−内部抵抗R11一端子BB −pNpNスイッチS
、一端子A−電話機墨一端子E ++ pNpNスイッ
デS4−#l子AA−内部抵抗RA−直流電@Eを巡し
、一度PNPMスイッチS重、SIをオン状11KII
御すると、pNpNスイッチは前述の通りオン状態を保
持してしまう性質があり、直流を一時遮断するために電
源1側に余分なスイッチSF1゜SW’2が必要である
。もしスイッチSW1.SIF’2を開かぬま\pNp
NスイッチS1. S4を点弧させるた状態となり、機
能不能に陥る。従って第1図の構成では、直流ti性切
換回路の外に電流を遮断するスイッチが必要となり、ス
イッチの実値スペース、電圧降下、経済性等の改棗が必
要でありた。
第1WAの公知例の欠点を改曹するため、 pNpNス
イッチ自身に電流切断機能を加えた方法として第2図の
構成が考えられる。第2図において101は電源、10
2は直流極性切換回路であるが電源101の中には 3
11図の電源1に設けた電流遮断スイッチSFF’1.
SF2 を持たない、また直流極性切換回路102は、
一方の直流電流路に相幽するPNPNスイッチS山eS
11111とその周辺回路を示し、電流を反転畜せるス
イッチ(第1図のpNpNスイッチS、、S4相嶺)は
図示省略しである。第2図においては、直流極性切換回
路102に使用するPNPNスイッチ51111 書5
10ffi o ”の。
ゲート・カソード関にはそれぞれトランジスタQIOI
 @ Q…、・・を接続し、該トランジスタQll)I
sQ1et*・・の制御端子は、容量性素子C101・
C1・!・・・を介してそれぞれのpNpNスイッチの
アノードと接続しである。そして、PNPNスイッチS
  S  ・・のゲート端子は、それぞれ逆流防1@1
 争  重・意 ・ 止ダイオードD1.馬・・を通してゲート駆動回路D 
   ・・K接続しである。更に、トランジスtel 
 ・ie寵 ・ りQl。lellml・・の各制御端子は、それぞれ逆
流防止ダイオードD、、D、を介してオフ駆動−路F、
・、。
F…、・・と4h接続しである。かかる構成は、オフ状
mKあるpNpNスイッチS、。1.S、書1.・・に
外来の急激な電圧変化が加わりても、容量性素子C1・
1 m C1el @・・の充電電流によってトランジ
スタQ、。B * Ql@* @・・を過渡的に動作さ
せて、 pNpNスイッチS山” 161 * ・・の
ゲートカソード間を短絡することによりて、レイト効果
を防止しようとなしたもので、又、オン状11にあるP
NPNスイッデS、・1ISIH@・・をオフに移行さ
せたいと奮。
オフ駆動回路F、。1.Fl。1.・・を制御してトラ
ンジスタQ山、Q1・宜、・・を直流的に動作させ、P
NPNスイ、デSI”l ”5tls @ ’・のゲー
ト・カンード関が短絡されたことKよる自己保持能力を
低下(保持電流特性の増加)させ、アノードカソード関
に流れていた直流電流を実効的K111rLようとする
ものである。つまり、トランジスタQ、・、。
l・宜、・・は、PNPNスイッチのレイト効果に対す
る安定化と直流の切断機能付与の両方を受は持たせたも
のであり、第1図の公知例のような外部の電流遮断スイ
ッチを不要とする上で有効である。
しかし第2図の構成では、オフ駆動囲路F8.。
F、・雪、・・に存在する寄生容量の影響で、 pNp
NスイッチSI・l 、5Ill @・・のオン状lを
阻害される場合があることが判明した。これを第5図、
第4図で説明する。
項 第3図において、記号Hは第2図の電話器の中に設けら
れているフックスイッチを模擬シたスイッチ、”III
 I Pl@tは第2図中オフ駆動回路F、、、 、 
!、。、の寄生容量を示し、他は第2Eの記号と同一で
ある。第4図は1lis図の回路の動作状態の時間的変
化を示したもので、横軸は時間、縦軸は電圧又はスイッ
チの状態を表わし、Iは第3図の7ツクスイツデHの状
態、AA、BBは第3図の端子AA、BBの電位を意味
する。
lIs図、1114図において、ゲート駆動回路り、o
、 、 D、・嘗を駆動状態(定電流をPNPNスイッ
チS1・1*Sl@1のゲー)K供給している状態)K
保ちながらフックスイッチHな閉じたとすると予めゲー
ト駆動状]1mKあったPNPNスイッチS川I 用l
Gmを通して直流電流が流れはじめるため、内部抵抗R
i、REKは電圧降下が生じ、端子BE及びBの電位は
、第4図のBBの如くアース電位(OV)かも負方向に
計っていく、この時、寄生容量P、・1な充電する電流
がトランジスタQl@1の制御端子に流れ込み、オン状
mKありたpNpNスイッチS1゜8を遮断に追いヤリ
、l1lI子BBは再びアース電位に戻ってしまう、ス
イッチ5161が遮断した事によりて端子AIの電位は
再び負電位(−asV)に戻っていくが、この時には寄
生容量!+61を充電することになり、トランジスタQ
…が導通してスイッチS1@mまでも遮断させられる。
寄生容量P、、、 、 ?、。、の充電が終了しても、
しばらくはトランジスタQ1・1.Q、・雪カ飽和状曹
を維持するが、やがてトランジスタQ+etQ、・鵞が
オフに向う、ゲート駆動回路り、、1. D、、。
は駆動状11に保たれているので、やがてPNPNスイ
ッチS、・1.Sl。宣は再び点弧に移るが、前述の動
作を繰り返すことになり、 PNPNスイッチ5101
1 SlGmは安定したオン状態が得られない。
このような不安定状−を防止するために、寄生容量PI
all?1゜、の充放電電流をトランジスタQl@1 
@ Ql(Imの制御端子からpNpN スイッチ51
61S1.1のカソードに直接流すようなバイパス回路
を設けることが考えられるが、その場合はpNpNスイ
ッチSl@l @ 51@1のレイト効果の防止ができ
なくなる。
かかる検討の結果、本Jim@看らはlIs図の回路構
成を得た。第5図中、202は本発明の直流極性切換回
路のlIsで、第2図と同様電流な反転させる側のたす
き掛けになっているPNPNスイッチ及びその周辺回路
は図示を省略した。
第5図において、一方のオフ駆動回路F、。、に接続さ
れたトランジスタQ*atは、その制御端子とPNPN
スイッチS、。、のカンード関は、比較的低い値の抵抗
R1゜、を設けている。そして、トランジスタQ1..
とは別のトランジスタQ *e a t’PNPNスイ
ッチ5filのゲートカソードに並列接続し、その制御
端子は図示の如く容量性素子C3゜、を介してpNpN
スイッデ5I6Iのアノードに接続したものである。他
方のオフ駆動回路F1..の接続は第2WJの場合と同
様である。かかる構成とすれば、オフ制御を分担するト
ランジスタQ、。、は、その制御端子がカソードと低抵
抗で短絡されているため、オフ駆動囲路の寄生容量の充
電電流の影響を受けなくなり、第5図、第4図で説明し
た振動を防止することができ、安定なオン状−が得られ
る。一方しイト効呆に対しては独立したトランジスタQ
、。、を設けたので安定である。
ここで、トランジスタをPNPNスイッチ201儒のみ
独立にさせた理由は、先に説明した振動に入るきりかけ
が、 PNPNスイッチS、。、側からであったためで
ある。両PNPNスイ、テS、。、。
S got ヲfjl III K独立した2個ずつの
トランジスタを設ける構成としてもよいが1回路構成、
デバイス数が増加する点で得策ではない。電流方向を逆
にするpNpNスイッチについても同様な構成が適用さ
れること勿論である。
以上r>実施例において、トランジスタはバイポーラN
pN )ランジスタとして図示して来たが電界効果トラ
ンジスタなど他の適尚なスイッチ素子に置きかえてもよ
い。そこで先きの実施例のNPN )ランジスタのベー
ス端子を制御端子と述べてあり、電界効果トランジスタ
ではゲート端子を制御端子とすればよい。
以上説明した如く、本発gAKより、動作が安定で集積
回路化が容易な直流電流の極性切換回路構成が得られる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1111は公知の直流極性極性切換回踏を會んだ回路
図、第2図は本発明の発明過程で得られた直流極性切換
回路を含む回路図、第5図は第2図の回路の成る動作状
態を表わす等価回路、第4図は#I2図の回路が振動状
態になりた時の時間的変化を示した要部波形図。第5図
は本発明の直流極性切換回路の一実施例を含む回路図を
示す。 101  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
−・・・・・・・・電源102.202・・・・・・・
・−・・・・−・・・・・直流極性切換回路ト・・・・
・・−・・・・・−・・・・・−・・・・・・・・電話
−5寓・1+S!I11・・−・・・・−・・・・・・
・・pNpN 、* (ッチQl@t I Ql@l 
I Qtss ・・”・・)ランジスタR3@1・・−
・・・・−・・・・−・・・・・・・−・・・・・抵抗
D1@、 、馬・會・・−・・・・・・・・・・・・・
・ゲート駆動回路’1@l I Fl・、・・・・・−
・・・・・・・−・・オフ駆動回路第 1 η 夷20 脩4図 泰 Cri!J 20Z 第1頁の続き ■出 願 人 日本電信電話公社 号 ■出 願 人 日本電気株式会社 東京都港区芝五丁目33番1号 @出 願 人 富士通株式会社 川崎市中原区上小田中1015番地

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 直流電源側と負荷回路側との閲に設けた4個のPNPN
    スイッチによって負荷回路に流れる直流電流の方向を切
    換制御するようKなした回路において、各PNPNスイ
    ッチのゲート・カソード関にはpNpNスイッチのター
    ンオフに用いるトランジスタを接続するとともK、対と
    なって作動する2つのpNpNスイッチの内の少なくと
    も一方のPNPNスイッチKm続された該トランジスタ
    の制御端子とそのPNPNスイッチのカソードの間を抵
    抗で短絡して構成したことを特徴とする直流極性切換回
    路。
JP56198585A 1981-12-11 1981-12-11 直流極性切換回路 Granted JPS58100565A (ja)

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JPS58100565A true JPS58100565A (ja) 1983-06-15
JPH0320099B2 JPH0320099B2 (ja) 1991-03-18

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5114276A (ja) * 1974-07-26 1976-02-04 Hitachi Ltd

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5114276A (ja) * 1974-07-26 1976-02-04 Hitachi Ltd

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