JPS584257Y2

JPS584257Y2 - ２線式アイソレ−タ

Info

Publication number: JPS584257Y2
Application number: JP1977154357U
Authority: JP
Inventors: 山崎弘郎; 須見彰
Original assignee: 株式会社横河電機製作所
Priority date: 1977-11-17
Filing date: 1977-11-17
Publication date: 1983-01-25
Also published as: JPS5380345U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、２線式のアイソレータに関するものである。

２線式のアイソレータを実現するための条件として、人
、出力間において電流或は電圧ロスが少ないことが望ま
れる。

本考案は相補性を有する一対の半導体スイッチ素子によ
り入力直流信号を変調したのちコンデンサを介して復調
することにより、上記の目的にかなった２線式のアイソ
レータを実現したものである。

第１図は本考案のアイソレータの一実施例を示す電気的
接続図である。

第１図において、ＩＮｌ。■Ｎ２は直流入力信号■１が
供給される端子０ＵＴ１゜０ＵＴ２は直流の出力信号Ｉ
２が取り出される端子である。

ＦＥＴ１．ＦＥＴ２はそれぞれスイッチング素子として
用いられる電界効果形トランジスタである。

ＦＥＴ１に例えばＭＯＳ形のＰチャンネルのものを用い
た場合には、ＦＥＴ２にはＦＥＴ１とコンブリメンタル
なＮチャンネルのものが用いられる。

Ｏ２０は発振器、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ絶縁用コンデン
サ、ＤｔｔＤ２は整流用ダイオード、Ｃ３はろ波用
コンデンサである。

Ｄｌ、Ｄ２と０３により復調回路が構成されている。

４ｔｌ１２は往復の接続線である。

入力端子■Ｎ１と出力端子０ＵＴ１間には接続線ｌ、を
介してＦＥＴ１、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１が直
列に接続されている。

また、入力端子工Ｎ２と出力端子０ＵＴ２間には接続線
１２を介して発振器Ｏ８ＣとコンデンサＣ２が直列
に接続されている。

ＦＥＴ１．ＦＥＴ２のゲート電極には発振器Ｏ８Ｃの出
力端子Ｏが接続され、ダイオードＤ２およびコンデンサ
Ｃ３はそれぞれライン１１゜１２間に並列に接続されて
いる。

このように構成した第１図のアイソレータの動作を説明
すると次のとおりである。

端子ＩＮ１からＤＣの入力信号■１を供給する。

そして発振器１Ｏ８Ｃを動作させると、コンプリメンタ
リ接続されているＦＥＴ１．ＦＥＴ２は発振器ＯＳＣの
発振出力によって交互に導通する。

このため、入力信号■１は発振器Ｏ８Ｃの発振出力によ
って矩形波信号ＩＡＣに変調される。

この矩形波信号ＩＡＣはコンデンサＣ１，Ｃ２を経た後
、ダイオードＤ１゜Ｄ２、コンデンサＣ３により復調さ
れてＤＣの出力信号Ｉ２となって出力端子０ＵＴ１より
取り出される。

すなわち、ＦＥＴ１がオンのとき入力電流■１は、ＦＥ
Ｔ１−Ｃ１−Ｄｌ−ＯＵＴｌ−ＯＵＴ２−Ｃ２と流れる
。

発振器Ｏ８Ｃの出力が逆相になってＦＥＴ２がオンにな
るとＣ１−ＦＥＴ２−Ｃ２−Ｄ２の回路が閉じ、コンデ
ンサＣ１，Ｃ２の充電電荷が放電される。

このようにしてコンデンサＣ１，Ｃ２は充放電をくり返
し、直流伝送をおこなう。

この場合、ＦＥＴ１゜ＦＥＴ２は交互に導通になるが、
その動作が理想的におこなわれるならば、ＦＥＴ１には
電流信号がバイパスしないので直流の入力電流■１に正
確に等しくコンデンサＣ１，Ｃ２により絶縁された直流
の電流Ｉ２を出力端子０ＵＴ１，０ＵＴ２より得ること
ができる。

このようなアイソレータは種々の用途が考えられるが、
その−例を第２図に示す。

第２図において、Ｅは電圧源、ＲＬは負荷、ＡＭは増幅
器、Ｔは検出端である。

一点鎖線ＩＳに第１図に示したアイソレータが挿入され
る。

このような第２図の回路においては、ラインｉ４．ｌ≦
は信号伝送と電源伝送に共用され、かつ検出端Ｔ側と電
圧源Ｅ側が絶縁されたいわゆる２線式の絶縁形伝送器が
実現できる。

入力信号と出力信号を直流的に絶縁する手段として、ト
ランスを用いる手法が＝般的である。

ところが、トランスは本質的に励磁電流が必要なため、
入力と出力の間に電流ロスがある。

第２図に示す伝送器で代表される工業計器において入出
力を絶縁させる場合に、出力信号の値は可及的に入力信
号の値に比例することが必要であり、トランスの励磁電
流のように入出力間の電流ロスがあっては困る。

前記したように、第１図に示すＦＥＴ１．ＦＥＴ２で構
成されるスイッチはトランスのように電流ロスがない。

このため、第１図のＤＣ−ＤＣコンバータを用いて構成
した第２図の絶縁形伝送器においては、検出端Ｔで得ら
れる信号に極めて正確に比例した絶縁された信号を負荷
ＲＬに供給することができる。

更に、トランスを用いて絶縁させる場合に、トランスは
他の電子部品に比較してふつりあいに大きいので、トラ
ンスは回路をＩＣ化する場合の１つのネックになるが、
第１図に示すＤＣ−ＤＣコンバータはこのような問題が
なく、容易にＩＣ化できる利点もある。

また、コンデンサは抵抗分による損失がないので、本考
案のアイソレータにおいては入力の直流パワーを減すい
させずに負荷に供給することができる利点がある。

第１図の回路は半波方式のアイソレータであるが第３図
に両波変調方式のアイソレータを示す。

この両波変調方式のアイソレータは、第１図に示す電界
効果形トランジスタＦＥＴ１．ＦＥＴ２とともに、電界
効果形トランジスタＦＥＴて、ＦＥＴ≦を発振器Ｏ８Ｃ
で駆動されるように設けて入力信号１１を両波で変調し
、得られた変調信号ＩＡＣ’をコンデンサＣ１，Ｃ２を
介してダイオードＤ１．Ｄ２およびこれと対称的に設け
たダイオードＢ／、１）２′に加えて両波整流し、
入力信号１１に対応した絶縁された直流出力信号Ｉ２を
得るようにしたものである。

このような第３図に示す両波方式のアイソレータはＦＥ
Ｔ１とＦＥＴ′２．ＦＥＴ；とＦＥＴ２とが対になって
動作する。

いま、ＦＥＴ１とＦＥＴらがオン、ＦＥＴ（とＦＥＴ２
がオフのとき回路に流れる電流ルートはＦＥＴ１−Ｃ１
−Ｄ、−０ＵＴ１−ＯＵＴ２−Ｄニーｃ２−ＦＥＴ４−
ｏｓｃとなる。

逆相になるとＦＥＴ’−Ｃ−Ｄ′−０ＵＴ−ＯＵＴ２−
Ｄ２−Ｃ１１２１１ＦＥＴ２−Ｏ８Ｃと流れる。

なお、第３図にお暁コンデンサＣ４，Ｃ′４およびダイ
オードＤａｔＤ４はＦＥＴとしてジャンクッション
形を用いたことに起因してレベルシフトを行なうために
、また、ツェナーダイオードＤＺは入力電圧や負荷条件
によって発振器Ｏ８Ｃにかかる電圧が大幅に変わるのを
防ぐために設けたものである。

第４図は本考案の更に別の実施例を示す電気的接続図で
ある。

第１図のアイソレータはＦＥＴ１゜ＦＥＴ２を駆動させ
るための発振器Ｏ８Ｃを往復の接続線１１．Ｉｔ２に対
して直列に設けたが、第４図のアイソレータは発振器Ｏ
８Ｃを接続線１３１，１３２に並列に接続するようにし
たものである。

このような発振器並列形の第４図のアイソレータにおい
ては、入力端子ＩＮ１．■Ｎ２に供給される電圧Ｖｉが
ＦＥＴ１．ＦＥＴ２より変調された後、コンデンサＣ１
，Ｃ２を経て復調器に加えられ、出力端子０ＵＴ１から
■１に比例した絶縁された電圧■。

が取り出される。

この第４図の発振器並列方式のコンバータは、例えば増
幅器の電源を絶縁して与える場合に、そのアイソレータ
に用いて好適である。

以上の説明から明らかなように、本考案によれば入出力
間において電流又は電圧ロスの少ない２線式のアイソレ
ータが極めて簡単な構成によって実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のアイソレータの一実施例を示す電気的
接続図、第２図は本考案のアイソレータの適用例を示す
図、第３図および第４図はそれぞれ本考案の他の実施例
を示す電気的接続図である。Ｏ２０・・・・・・発振器、ＦＥＴ・・・・・・電界効
果形トランジスタ、Ｃ１，Ｃ２・・・・・・絶縁用コン
デンサ、Ｄｌ。Ｄ２．Ｃ３・・・・・・復調器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

往復の接続線に直並列に接続された相補性を有する一対
の半導体スイッチ素子と、前記往復の接続線にそれぞれ
直列に接続された一対のコンデンサと、一対の整流用ダ
イオードとＦ波用コンデンサよりなる前記一対のコンデ
ンサの出力側に接続された復調回路とを具備し、入力の
直流信号を発振器によって駆動される前記一対の半導体
スイッチ素子によって変調し、該変調信号を前記両コン
デンサを介して復調回路により復調するようにした２線
式アイソレータ。