DE69535090T2 - Optisch gekoppelte Vorrichtung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine optisch gekoppelte Vorrichtung wie Festkörperrelais, Fotokoppler und dergleichen und insbesondere betrifft diese eine optisch gekoppelte Vorrichtung mit einer Funktion zum Verhindern von Überhitzung und Rush-Strom.
  • 1 zeigt eine Ansicht des Aufbaus eines herkömmlichen Festkörperrelais (Solid-State-Relay, nachfolgendend als SSR bezeichnet). Das SSR weist eine Lichtemissionsdiode 10 an dessen Eingangsseite auf, während die Ausgangsseite des SSR ein Ansteuer-Triac 11 sowie ein Foto-Triac 12 aufweist und das Foto-Triac 12 Licht von der Lichteemissionsdiode 10 empfängt und das Ansteuer-Triac 11 zündet. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht.
  • 2 zeigt eine Ansicht der Anordnung eines herkömmlichen Fotokopplers. Der Fotokoppler weist eine Lichtemissionsdiode 20 an dessen Eingangsseite und einen Fototransistor 21 an dessen Ausgangsseite auf, wobei der Fototransistor 21 als Lichtempfangselement zur Lichtemissionsdiode 20 wirkt. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht.
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Rush-Strom-Verhinderungsschaltung unter Verwendung eines SSR. Um die Erzeugung von Rush-Strom zu verhindern, enthält diese Schaltung die folgenden Schaltkreise und ruft die folgenden Vorgänge hervor: eine Null-Volt Detektierschaltung 1 zum Empfangen eines Eingangssignals detektiert einen Null-Volt Pegel einer AC Leitung. Dann verzögert eine Leitungswinkel-Verzögerungsschaltung 2 im nächsten Schritt den Leitungswinkel des Eingangssignals. Das Eingangssignal mit dem verzögerten Leitungswinkel wird einem Transistor 3 zur Aktivierung des SSR bereitgestellt. Auf diese Weise verhindert die Schaltung das Auftreten von Rush-Strom.
  • 4A zeigt ein Beispiel der Messung von Rush-Strom bei dessen Erzeugung in einem Lüftungsmotor, wobei 4B ein Beispiel einer Messung erniedrigten Rush-Stroms zeigt. In diesen Diagrammen kann ein Rush-Strom (2.1 A in der Spitze), der bei Start des Eingangssignals bei einem Leitungswinkel von 0° erzeugt wird, auf 0.6 A in der Spitze reduziert werden, sofern das Signal bei einem Leitungswinkel von 90° startet.
  • 5A zeigt ein Beispiel der Messung von Rush-Strom in einem Lampenverbraucher, wobei 5B ein Beispiel der Messung des erniedrigten Rush-Stroms zeigt. Aus diesen Diagrammen ist zu erkennen, dass ein Rush-Strom (1.8 A in der Spitze), der bei Start des Eingangssignals bei einem Winkel von 90° erzeugt wird, auf 1.2 A in der Spitze reduziert werden kann, falls das Signal bei einem Leitungswinkel von 315° startet.
  • Da die herkömmliche optisch gekoppelte Vorrichtung keine Schutzfunktionen gegen die Erzeugung eines auf der Ausgangsseite fließenden Überstroms oder gegen einen extremen Temperaturanstieg in dessen Umgebung aufweist, erfordert diese benachbarte Schaltungen wie in 3, welche die Vorrichtung von den oben erwähnten Erscheinungen schützen sollen. Diese Notwendigkeit von zusätzlichen Schaltungen stellte bisher ein Hindernis dar, um die Komponenten auf der bestückten Leiterplatte zu verringern oder Platz auf der Platte einzusparen.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine optisch gekoppelte Vorrichtung anzugeben, die von sich aus das Auftreten von Rush-Strom verhindern kann und die Vorrichtung selbst vor einer Überhitzung aufgrund von Überstrom ohne Notwendigkeit jeglicher komplexer umgebender Elemente schützen kann.
  • JP-A-54 125 912 offenbart eine Foto-Thyristor-Kopplungsschaltung. Die Eingangsseite der Schaltung weist ein Lichtemissionselement auf und die Ausgangsseite der Kopplungsschaltung weist einen Foto-Thyristor als Lichtempfangselement auf. Ein Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten ist zwischen das Gate und die Kathode des Foto-Thyristors geschaltet.
  • Die Erfindung gibt eine optisch gekoppelte Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 an.
  • Mit einem solchen Aufbau können die folgenden Effekte erzielt werden:
    Zunächst wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Fall betrachtet, bei dem das Widerstandselement einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Fließt auf der Ausgangsseite der optisch gekoppelten Vorrichtung ein Rush-Strom von einer Last wie einem vom Ansteuerelement (einem Triac) angesteuerten Motor, Lampe oder desgleichen, so wird der Leitungswinkel, bei dem das Ansteuerelement eingeschaltet wird, verzögert, wodurch der Rush-Strom abnimmt. Falls das Widerstandselement im Gegensatz hierzu einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist, so steigt der Widerstandswert des Widerstandselements bei Erhitzung der Vorrichtung an, so dass der Leitungswinkel des Ansteuerelements verzögert wird. Folglich nimmt die Größe des durch das Ansteuerelement fließenden effektiven Stroms ab, wodurch eine Überhitzung vermieden wird. Wird der Anomaliezustand danach aufgehoben, um den normalen Zustand wiederherzustellen, sinkt die Gehäusetemperatur ab, so dass der Betrieb der Vorrichtung in den stationären Zustand übergeht.
  • 1 zeigt eine Ansicht des Aufbaus eines herkömmlichen Festkörperrelais;
  • 2 zeigt eine Ansicht des Aufbaus eines herkömmlichen Fotokopplers;
  • 3 zeigt eine herkömmliche Rush-Strom-Verhinderungsschaltung unter Verwendung eines Festkörperrelais;
  • 4A zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel einer Messung, in der ein Rush-Strom in einem Lüftungsmotor erzeugt wird;
  • 4B zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel einer Messung, in der der Rush-Strom erniedrigt ist;
  • 5A zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel einer Messung, bei der ein Rush-Strom in einem Lampenverbraucher erzeugt wird;
  • 5B zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel einer Messung, bei dem der Rush-Strom erniedrigt ist;
  • 6 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer ersten Ausführungsform einer optisch gekoppelten Vorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 7 zeigt eine Ansicht des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform einer optisch gekoppelten Vorrichtung gemäß der Erfindung;
  • 8 zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel der Kurvenverläufe von Spannung und Strom im Betrieb zur Verhinderung von Rush-Strom in einem in den ersten und zweiten Ausführungsformen gezeigten Festkörperrelais;
  • 9 zeigt ein Diagramm mit einem Beispiel der Kurvenverläufe von Spannung und Strom im Betrieb zur Verhinderung von Überhitzung in einem in den ersten und zweiten Ausführungsformen gezeigten Festkörperrelais;
  • 10A zeigt ein Diagramm mit einem Widerstands-Temperatur-Verlauf eines Thermistors mit negativer Charakteristik;
  • 10B zeigt ein Diagramm mit einem Widerstands-Temperatur-Verlauf eines Thermistors mit positiver Charakteristik;
  • 11 zeigt eine Ansicht einer optisch gekoppelten Vorrichtung zum Vergleich;
  • 12 zeigt eine Ansicht eines Beispiels von Kurvenverläufen von Spannung und Strom im Betrieb zur Verhinderung einer Überhitzung in einem in 11 gezeigten Festkörperrelais;
  • 13A zeigt eine Ansicht eines Festkörperrelais, das in einer vergleichenden optischen Vorrichtung eingesetzt wird;
  • 13B zeigt eine Ansicht eines in einer vergleichenden optischen Vorrichtung verwendeten Fotokopplers;
  • 14 zeigt eine Ansicht zur Struktur des Fotokopplers von 13B;
  • 15A zeigt eine Ansicht eines in einer vergleichenden optischen Vorrichtung verwendeten Festkörperrelais;
  • 15B zeigt eine Ansicht eines in einer vergleichenden optischen Vorrichtung verwendeten Fotokopplers.
  • 16 zeigt eine Ansicht zur Struktur des Fotokopplers von 15B;
  • 17 zeigt eine Ansicht einer vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtung;
  • 18 zeigt eine Ansicht zur Struktur der Vorrichtung von 17; 19 zeigt eine Ansicht einer vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtung; und
  • 20 zeigt eine Ansicht zur Struktur der Vorrichtung von 19.
  • 6 zeigt eine Ansicht einer ersten Ausführungsform einer optisch gekoppelten Vorrichtung gemäß der Erfindung. Diese Ausführungsform enthält: eine Lichtemissionsdiode 10 als Lichtemissionselement auf der Eingangsseite; ein Triac 11 als Ansteuerelement sowie ein Foto-Triac 12 als Lichtempfangselement, welche beide auf der Ausgangsseite vorgesehen sind; und einen Thermistor 13, der zwischen das Triac 11 und das Foto-Triac 12 als Widerstandselement mit einem positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten angeordnet ist. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK zur Ausbildung eines SSR vorgesehen. Das Foto-Triac 12 als Lichtempfangselement zur Lichtemissionsdiode 10 zündet das Triac 11 zur Ansteuerung.
  • 7 zeigt eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer optisch gekoppelten Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform weist eine Lichtemissionsdiode 10 auf der Eingangsseite auf. Die Ausgangsseite dieser Schaltung enthält ein Triac 11, eine Abfolge eines Thermistors 13, eines Foto-Triacs 12 und eines Kondensators 14, welche parallel zum Triac 11 geschaltet sind und diese weist zusätzlich ein Triggerelement 15 auf, das mit seinem ersten Anschluss an den Übergang zwischen Foto-Triac 12 und Kondensator 14 und mit dem anderen Anschluss mit dem Triac 11 verbunden ist, um das Triac 11 zur Ansteuerung zu zünden. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK zur Ausbildung eines SSR vorgesehen.
  • Wird bei dem Aufbau der ersten und zweiten Ausführungsformen ein Thermistor 13 mit einem negativen Widerstandstemperaturkoeffizienten (als Thermistor mit negativer Charakteristik bezeichnet) verwendet, ist es möglich, einen Rush-Strom zu verhindern. Wie den Ergebnissen der oben in 4A und 4B und 5A und 5B gezeigten Messungen entnommen werden kann, ist es möglich, den Rush-Strom durch Verzögern des Zeitablaufs der Lastübertragung oder des Leitungswinkels zu verringern. Da ein Thermistor mit negativer Charakteristik verwendet wird, ist der Widerstand des Thermistors 13 zum Zeitpunkt des Einschaltens der Last hoch. Diese Höhe des Widerstandes erfordert eine gewisse Zeitspanne, um die Versorgungsspannung ausreichend zu erhöhen, damit der Gate-Triggerstrom IG T das Triac 11 einschaltet. Dadurch wird die Übertragung des Einganssignals zur Last verzögert, wodurch der Leitungswinkel beim Einschalten des SSR verzögert wird.
  • Im Falle der zweiten Ausführungsform erfordert das Hinzufügen des Kondensators 14 in Serie zum Thermistor 13 insbesondere eine zusätzliche Zeitspanne zum Aufladen des Kondensators 14 auf eine Triggerspannung des Triggerelements 15, das in der nächsten Stufe vorgesehen ist. Weist der Thermistor 13 deshalb einen großen Widerstand auf, so wird der Leitungswinkel, bei dem das SSR einschaltet, verzögert. Wurde das SSR während einer langen Zeitspanne durchgehend betrieben, steigt die Temperatur des Gehäuses aufgrund des Stromes durch das SSR an, wodurch der Widerstand des Thermistors 13 abnimmt. Folglich nimmt der Leitungswinkel bei dem das SSR einschaltet ab und dadurch wird das SSR in einen stationären Zustand stabilisiert.
  • 8 zeigt Kurvenverläufe. Falls der Leitungswinkel zum Zeitpunkt der Aktivierung der Eingabe nicht verzögert ist, fließt ein durch eine unterbrochene Linie gekennzeichneter Rush-Strom, wobei der Rush-Strom bei Verzögerung des Leitungswinkels reduziert wird, siehe die durchgezogene Linie. Da die Temperatur des SSR Gehäuses bei Fortsetzung des eingeschalteten Zustands ansteigt, sinkt der Widerstand des Thermistors 13 ab, wodurch die Verzögerung des Leitungswinkels aufgehoben wird, so dass der Betriebszustand des SSR in einen stationären Zustand übergeht.
  • Wird bei den Aufbauten der ersten und zweiten Ausführungsformen ein Thermistor 13 mit einem positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten (nachfolgend als Thermistor mit positiver Charakteristik bezeichnet) verwendet, ist es möglich, eine Überhitzung des SSR Gehäuses PK zu vermeiden. Da der Thermistor mit positiver Temperaturcharakteristik bei Überhitzung einen größeren Widerstand aufweist, wird der Leitungswinkel, bei dem das SSR einschaltet, verzögert. Folglich sinkt der durch das SSR fließende effektive Strom ab, wodurch eine Überhitzung vermieden wird. Wird danach der Anomaliezustand aufgehoben oder kehrt der Betrieb zum normalen Zustand zurück, sinkt die Temperatur des Gehäuses ab, so dass der Betrieb des SSR in seinem stationären Zustand wiederhergestellt wird.
  • 9 zeigt Kurvenformen. Fließt, aus welchem Grund auch immer, ein durch eine unterbrochene Linie gekennzeichneter Überstrom, der vom stationären Zustand abweicht, steigt die Temperatur des SSR Gehäuses an. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Widerstand des Thermistors an und dies verzögert den Leitungswinkel und erniedrigt den Strom, wodurch eine Überhitzung des SSR vermieden wird.
  • 10A und 10B zeigen typische Beispiele von Widerstands-Temperatur-Charakteristiken von Thermistoren. Ein Thermistor stellt einen Temperatursensor dar, in dem der Widerstand linear über einen breiten Temperaturbereich variiert. 10A zeigt eine typische Widerstands-Temperatur-Charakteristik eines Thermistors mit negativer Charakteristik und das Änderungsverhältnis aufgrund einer Temperaturänderung beträgt –4,500 ppm/°C. 10B zeigt eine typische Widerstands-Temperatur-Charakteristiken eines Thermistors mit positiver Charakteristik und das Änderungsverhältnis aufgrund einer Temperaturänderung beträgt +4,500 ppm/°C.
  • 11 zeigt eine Ansicht zum Aufbau einer vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtung. Die Vorrichtung in 11 weist auf deren Ein gangsseite eine Abfolge einer Lichtemissionsdiode 10 und eines Thermistors 13 auf. Die Ausgangsseite enthält ein Triac 11 zur Ansteuerung sowie ein Foto-Triac 12, das Licht von der Lichtemissionsdiode 10 empfängt, um das Triac 11 zum Ansteuern zu zünden. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht und bilden ein SSR aus.
  • Die Vorrichtung von 11 verwendet einen Thermistor mit positiver Charakteristik als Thermistor 13. Wird das SSR überhitzt, steigt der Widerstand des Thermistors 13 an. Sinkt der Strom durch die Eingangsseite zu diesem Zeitpunkt auf einen SSR Triggerstrom IFT oder darunter ab, schaltet das Triac 11 auf der Ausgangsseite aus und verhindert einen überhöhten Anstieg der Gehäusetemperatur. Falls die Gehäusetemperatur danach absinkt und der Anomaliezustand aufgehoben wird, schaltet das Triac 11 auf der Ausgangsseite erneut ein, so dass der Betrieb in einen normalen Zustand zurückversetzt wird.
  • 12 zeigt Kurvenformen. Falls, aus welchen Gründen auch immer, ein durch eine unterbrochene Linie gekennzeichneter Überstrom fließt, der vom stationären Zustand abweicht, steigt die Temperatur des SSR Gehäuses PK an. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Widerstand des Thermistors 13 an und dies senkt den Strom IF auf der Eingangsseite ab. Gelangt der Strom bis zum SSR Triggerstrom oder darunter, schaltet das Triac 11 auf der Ausgangsseite aus. Dadurch wird der Ausgangsstrom abgeschaltet und eine übermäßige Erhöhung der Gehäusetemperatur verhindert. Falls die Gehäusetemperatur absinkt und der Anomaliezustand aufgehoben wird, schaltet das Triac 11 auf der Ausgangsseite erneut ein, so dass der Vorgang den normalen Zustand wiederherstellt.
  • 13A und 13B zeigen Ansichten zum Aufbau von weiteren vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtungen. Die in 13A gezeigte Vorrichtung weist eine Lichtemissionsdiode 10 und einen Thermistor 13 mit negativer Charakteristik auf der Eingangsseite auf, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Ausgangsseite enthält ein Ansteuer-Triac 11 und ein Foto-Triac 12, das Licht von der Lichtemissionsdiode 10 zum Zünden des Ansteuer-Triacs 11 empfängt. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht und bilden ein SSR aus.
  • Die in 13B gezeigte Vorrichtung enthält eine Lichtemissionsdiode 20 und einen Thermistor 22 mit negativer Charakteristik, die auf der Eingangsseite parallel zueinander geschaltet sind. Die Ausgangsseite enthält einen Fototransistor 21 als weiteres Ansteuerelement, der durch Licht von der Lichtemissionsdiode 20 eingeschaltet wird. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht und bilden einen Fotokoppler aus.
  • Wird das Gehäuse PK in beiden dieser Anordnungen überhitzt, sinkt der Widerstand des Thermistors 13 (oder 20) mit negativer Charakteristik ab und dadurch fließt ein erhöhter Strom. Folglich sinkt der durch die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20) fließende Strom ab. Wird dieser Strom gleich groß wie der SSR Triggerstrom IFT oder noch kleiner, wird das Triac 12 ausgeschaltet. Wird alternativ hierzu der Strom winzig, wird der Transistor 21 auf der Ausgangsseite ausgeschaltet. Somit ist es in beiden dieser Konfigurationen möglich, einen Anomaliebetrieb während der Hochtemperaturzustände zu verhindern.
  • 14 zeigt eine strukturelle Ansicht der Eingangsseite eines SSR (oder Fototransistors), das mit einem Chip-ähnlichen Thermistor 13 (oder 22) verbaut ist. Der Thermistor 13 (22) kann zusammen mit der Lichtemissionsdiode 10 (20) auf Trägersubstrate LA und LK montiert werden und über einen Kleber-Die-Bond-Prozess innerhalb des Gehäuses fixiert werden.
  • 15A und 15B zeigen Darstellungen zum Aufbau von weiteren vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtungen.
  • Die in 15A gezeigte Vorrichtung weist eine Lichtemissionsdiode 10 und eine Abfolge von zwei Siliziumdioden 16 auf, welche auf der Eingangsseite parallel zueinander geschaltet sind. Die Ausgangsseite enthält ein Ansteuer-Triac 11 und ein Foto-Triac 12, das Licht von der Lichtempfangsdiode 10 zum Zünden des Ansteuer-Triacs 11 empfängt. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht und bilden ein SSR aus.
  • Die in 15B gezeigte Vorrichtung weist eine Lichtemissionsdiode 20 sowie eine Abfolge von zwei Siliziumdioden 23 auf, die auf der Eingangsseite parallel zueinander geschaltet sind. Die Ausgangsseite enthält einen Fototransistor 21, der durch Licht von der Lichtemissionsdiode 20 eingeschaltet wird. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht und bilden einen Fotokoppler aus.
  • Da die Flussspannung über der Lichtemissionsdiode 10 (oder 20) in beiden Anordnungen bei gewöhnlicher Betriebstemperatur kleiner ist als die Summe der Flussspannungen über der Abfolge der Siliziumdioden 16 (oder 23), fließt ein Strom durch die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20), so dass die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20) Licht emittiert. Dadurch schaltet das Triac 11 (oder der Fototransistor 21) auf der Ausgangsseite ein.
  • Da im Gegensatz hierzu die Summe der Flussspannungen über der Abfolge der Siliziumdioden 16 (oder 23) bei Erwärmung der Vorrichtung kleiner wird als die Flussspannung über der Lichtemissionsdiode 10 (oder 20), fließt Strom durch die Abfolge von Siliziumdioden 16 (oder 23), während kein Strom durch die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20) fließt. Folglich emit tiert die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20) kein Licht, so dass die Ausgangsseite ausgeschaltet werden kann. Somit ist es möglich, während Hochtemperaturzuständen Anomalie-Betriebsvorgänge zu verhindern.
  • Im Folgenden wird auf ein spezifisches Beispiel Bezug genommen, bei dem ein Paar von Siliziumdioden mit jeweils einer Flussspannung von 0.7 V und eine Lichtemissionsdiode mit einer Flussspannung von 1.2 V verwendet werden. In diesem Falle beträgt die Summe der Flussspannungen der beiden Siliziumdioden 0.7 × 2 = 1.4 V. Folglich fließt Strom durch die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20), die eine geringere Flussspannung aufweist, so dass die Lichtemissionsdiode 10 (oder 20) Licht emittiert. Dadurch schaltet das Triac 11 oder der Fototransistor 21 auf der Ausgangsseite ein.
  • Es sei angenommen, dass die hierbei verwendete Diode einen Temperaturkoeffizienten von –2 mV/°C aufweist. Beträgt die Temperatur der Vorrichtung 125°C, kann die Flussspannung über den beiden Siliziumdioden wie folgt berechnet werden: {0.7 – 0.002 × (125 – 25)} × 2 = 1.0 V.
  • Damit errechnet sich die Flussspannung über der Lichtemissionsdiode wie folgt: 1.2 – 0.002 × (125 – 25) = 1.0 V.
  • Die beiden Flussspannungen entsprechen sich somit bei dieser Temperatur. Übersteigt die Temperatur in der Vorrichtung 125°C, so wird die Flussspannung über den Siliziumdioden kleiner und der durch die Lichtemissionsdiode 10 (20) fließende Strom wird begrenzt, so dass das Triac 11 oder der Fototransistor 21 ausgeschaltet werden.
  • 16 zeigt eine strukturelle Ansicht der Eingangsseite eines SSR (oder Fototransistors), das aus zwei Siliziumdioden 16 (23) aufgebaut ist. Die Siliziumdiode 16 (23) kann zusammen mit der Lichtemissionsdiode 10 (20) auf Trägersubstrate LA und LK aufgebracht werden und über einen Kleber-Die-Bond-Prozess innerhalb des Gehäuses fixiert werden.
  • 17 zeigt eine Ansicht einer weiteren vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtung. Die Vorrichtung weist eine Lichtemissionsdiode 20 auf deren Eingangsseite auf. Die Ausgangsseite enthält einen Fototransistor 21, der durch Licht von der Lichtemissionsdiode 20 eingeschaltet wird, sowie einen Thermistor 22 mit negativer Temperaturcharakteristik, der zwischen Basis und Emitter des Fototransistors 21 geschaltet ist. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK untergebracht und bilden einen Fotokoppler aus.
  • Wird das Gehäuse PK mit diesem Aufbau überhitzt, sinkt der Widerstand des Thermistors 22 mit negativer Charakteristik ab, so dass der Ba sisstrom aus dem Transistor 21 zu fließen beginnt. Somit wirkt der Transistor nicht länger als Transistor. Dadurch kann der Transistor 21 ausgeschaltet werden, wodurch es möglich wird, Anomalie-Betriebsvorgänge während Hochtemperaturzuständen zu vermeiden. 18 zeigt eine strukturelle Ansicht eines Fotokopplers mit dem auf der Ausgangsseite eingebauten Thermistor 22. Der Thermistor 22 kann zusammen mit dem Fototransistor 21 auf Trägersubstrate LB, LC und LE montiert werden und über einen Kleber-Die-Bond-Prozess innerhalb des Gehäuses fixiert werden.
  • 19 zeigt eine strukturelle Ansicht einer weiteren vergleichenden optisch gekoppelten Vorrichtung. Die Vorrichtung von 19 weist eine Lichtemissionsdiode 20 auf deren Eingangsseite auf. Die Ausgangsseite enthält einen Fototransistor 21, der durch Licht von der Lichtemissionsdiode 20 eingeschaltet wird, einen zwischen Basis und Emitter des Fototransistors 21 geschalteten Thyristor 24 und einen auf der Kollektorseite des Fototransistors 21 zum Zünden des Thyristors 24 angeschlossenen Thermistor 22 mit negativer Charakteristik. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse PK vorgesehen und bilden einen Fotokoppler aus. Um eine zum Ansteuern des Thyristors 24 geeignete Spannung bereitzustellen, kann ein Fototransistor 21 verwendet werden, der auf dessen Basisseite eine eingebaute Diode aufweist.
  • Wird das Gehäuse PK bei diesem Aufbau überhitzt, so sinkt der Widerstand des Thermistors 22 mit negativer Charakteristik ab und schaltet den Thyristor 24 ein, wodurch der Basisstrom aus dem Transistor 21 zu fließen beginnt. Folglich wirkt der Transistor nicht länger als Transistor. Dadurch kann der Transistor 21 ausgeschaltet werden, wodurch es möglich wird, Anomalie-Betriebsvorgänge während Hochtemperaturzuständen zu verhindern. Einmal aktiviert schalten Thyristoren nicht mehr ab, bis die Leistungsversorgung deaktiviert wird, und der Thyristor kehrt nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurück bis die Leistungsversorgung wiederhergestellt ist. Damit nimmt die Vorrichtung ebenso die Funktion zum Abschalten der Überhitzung wahr.
  • 20 zeigt eine strukturelle Ansicht eines Fotokopplers mit dem Thermistor 22 und dem Thyristor 24, die auf der Ausgangsseite verbaut sind. Der Thermistor 22 und der Thyristor 24 können zusammen mit dem Fototransistor 21 auf die Trägersubstrate LB, LC und LE montiert werden und über einen Kleber-Die-Bond-Prozess innerhalb des Gehäuses fixiert werden.
  • Obwohl in den obigen ersten und zweiten Ausführungsformen auf SSRs und Fotokoppler Bezug genommen wurde, kann diese Erfindung selbstverständlich auf alle optisch gekoppelten Vorrichtungen, die von den oben beschriebenen abweichen, übertragen werden.
  • Die optisch gekoppelte Vorrichtung dieser Erfindung ermöglicht es, einen Rush-Strom beim Ansteuern von Lasten zu verhindern und es ist möglich, eine Überhitzung der Vorrichtung zu vermeiden, falls das Gehäuse aufgrund eines Anomalie-Überstroms, der durch die Vorrichtung fließt, erhitzt wird oder falls die Umgebungstemperatur erheblich ansteigt. Folglich ist es möglich, die Anzahl von Komponenten auf der bestückten Platine zu reduzieren und Fläche und damit Kosten und dergleichen einzusparen.

Claims (3)

  1. Optisch gekoppelte Vorrichtung mit: einer Eingangs- und einer Ausgangsseite, wobei die Eingangsseite ein Lichtemissionselement (10, 20) aufweist und die Ausgangsseite aufweist: ein Ansteuerelement (11); ein Lichtempfangselement (12) zum Empfangen von Licht vom Lichtemissionselement um das Ansteuerelement (11) einzuschalten; wobei das Lichtemissionselement (10), das Ansteuerelement (11) und das Lichtempfangselement (12, 21) in einem Gehäuse (PK) vorgesehen sind; dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuerelement (11) ein Triac ist; und dass das Gehäuse (PK) zusätzlich ein Widerstandselement (13) aufweist, dessen Widerstand gemäß der Temperatur des Gehäuses variiert, das Widerstandselement (13) in Serie zum Lichtempfangselement (12) geschaltet ist, wobei der Leitungswinkel, bei dem das Ansteuerelement (11, 21) eingeschaltet wird, gemäß der Temperatur des Gehäuses gesteuert werden kann.
  2. Optisch gekoppelte Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Element, dessen Eigenschaften gemäß der Temperatur des Gehäuses variieren, ein Widerstandselement mit einem negativen Temperaturkoeffizienten ist.
  3. Optisch gekoppelte Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Element, dessen Eigenschaften gemäß der Temperatur des Gehäuses variieren, ein Widerstandselement mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ist.
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