JP2003249676A - Optically coupled semiconductor relay device - Google Patents

Optically coupled semiconductor relay device

Info

Publication number
JP2003249676A
JP2003249676A JP2002049912A JP2002049912A JP2003249676A JP 2003249676 A JP2003249676 A JP 2003249676A JP 2002049912 A JP2002049912 A JP 2002049912A JP 2002049912 A JP2002049912 A JP 2002049912A JP 2003249676 A JP2003249676 A JP 2003249676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mosfet
electric signal
diode
relay device
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002049912A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eishiro Sakai
英子郎 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd, Kansai Nippon Electric Co Ltd filed Critical Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2002049912A priority Critical patent/JP2003249676A/en
Publication of JP2003249676A publication Critical patent/JP2003249676A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optically coupled semiconductor relay device capable of attaining bidirectional current supply by sing one MOSFET as a switching element and capable of reducing output capacity. <P>SOLUTION: When an electric signal is supplied between input terminals 1a, 1b, the electric signal is converted into an optical signal by a light emitting diode (LED) 2 connected between the input terminals 1a, 1b and then converted into an electric signal by a photovoltaic diode array 4. The electric signal is supplied between gate and source of a normally-off n-channel MOSFET 6 acting as a switching element through a discharge circuit 5, so that the MOSFET 6 is turned on, an output contact signal to be supplied in a forward direction is obtained between terminals 8a, 8b through diodes 13, 16 of a diode bridge circuit 12, and an output contact signal to be energized in a negative direction is obtained through diodes 14, 15 of the diode bridge circuit 12. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
としてMOSFETを用いた光結合型半導体リレー装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optically coupled semiconductor relay device using a MOSFET as a switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の光結合型半導体リレー装置は、
従来の電磁リレー装置に代わりリレー装置として小型、
高感度、高速、高信頼性化等したものとして開発された
もので、電気信号を半導体発光素子、例えば、発光ダイ
オードで光信号に変換し、発光ダイオードと光結合され
た半導体光起電素子、例えば、光起電ダイオード(PV
D;Photo Voltaic Diode)アレーで光信号を電気信号
に変換し、この電気信号によってスイッチング素子とし
てのMOSFETを駆動させ、出力接点信号を得るよう
にしている。この種の光結合型半導体リレー装置とし
て、双方向の通電を可能としたものが公知であり、例え
ば、特許−2522249号公報にソリッドステートリ
レーとして示されている。
2. Description of the Related Art An optical coupling type semiconductor relay device of this type is
A compact relay device instead of the conventional electromagnetic relay device,
Developed as a high-sensitivity, high-speed, high-reliability device, a semiconductor light emitting device, for example, a semiconductor photovoltaic device in which an electric signal is converted into an optical signal by a light emitting diode and is optically coupled with the light emitting diode For example, photovoltaic diodes (PV
D: Photo Voltaic Diode) array converts an optical signal into an electric signal, and the electric signal drives a MOSFET as a switching element to obtain an output contact signal. As this type of optical coupling type semiconductor relay device, a device capable of bidirectional energization is known, and for example, it is shown as a solid state relay in Japanese Patent No. 2522249.

【0003】以下、上記公報に示されているソリッドス
テートリレーについて、一部、名称および符号を変更し
て、図2を参照して説明する。入力端子1a、1b間に
電気信号を供給すると、入力端子1a、1b間に接続さ
れた半導体発光素子としての発光ダイオード2で光信号
に変換される。この光信号は、発光ダイオード2と光結
合された半導体光起電素子としての複数個直列接続の光
起電ダイオード3で構成された光起電ダイオードアレー
4で電気信号に変換される。この電気信号は、放電回路
5を介して、スイッチング素子としてのソースを共通に
逆直列接続した2個のエンハンスメント形(ノーマリオ
フ形)のNチャネル型MOSFET6、7のそれぞれの
ゲート・ソース間に供給され、MOSFET6、7をオ
ン駆動させ、MOSFET6、7のそれぞれのドレイン
に接続された出力端子8a、8b間にノーマリオープン
の出力接点信号を得るようにしている。
The solid-state relay disclosed in the above publication will be described below with reference to FIG. 2 with a part of the name and reference numeral changed. When an electric signal is supplied between the input terminals 1a and 1b, it is converted into an optical signal by the light emitting diode 2 as a semiconductor light emitting element connected between the input terminals 1a and 1b. This optical signal is converted into an electric signal by a photovoltaic diode array 4 composed of a plurality of series-connected photovoltaic diodes 3 as semiconductor photovoltaic elements optically coupled to the light emitting diode 2. This electric signal is supplied via the discharge circuit 5 between the gates and sources of the two enhancement type (normally off type) N-channel MOSFETs 6 and 7 in which the sources as switching elements are commonly connected in anti-series. , MOSFETs 6 and 7 are turned on, and normally open output contact signals are obtained between the output terminals 8a and 8b connected to the drains of the MOSFETs 6 and 7, respectively.

【0004】放電回路5は、ダイオード9、10とサイ
リスタ11とで構成されている。ダイオード9は、光起
電ダイオードアレー4のアノードとMOSFET6、7
のそれぞれのゲートとの間にアノードを共通して接続さ
れ、ダイオード10は、光起電ダイオードアレー4のカ
ソードとMOSFET6、7のそれぞれのソースとの間
にカソードを共通して接続されている。サイリスタ11
は、アノードがダイオード9のカソードとMOSFET
6、7のゲートとの接続点に接続され、カソードがダイ
オード10のアノードとMOSFET6、7のソースと
の接続点に接続され、N極ゲートが光起電ダイオードア
レー4のアノードとダイオード9のアノードとの接続点
に接続され、P極ゲートが光起電ダイオードアレー4の
カソードとダイオード10のカソードとの接続点に接続
されている。
The discharge circuit 5 is composed of diodes 9 and 10 and a thyristor 11. The diode 9 is the anode of the photovoltaic diode array 4 and the MOSFETs 6, 7
An anode is commonly connected to the respective gates of the diodes, and a cathode of the diode 10 is commonly connected to the cathodes of the photovoltaic diode array 4 and the sources of the MOSFETs 6 and 7. Thyristor 11
Is the cathode of the diode 9 and the MOSFET
6, 7 are connected to the connection point with the gates, the cathode is connected to the connection point between the anode of the diode 10 and the sources of the MOSFETs 6 and 7, and the N-pole gate is the anode of the photovoltaic diode array 4 and the anode of the diode 9. And the P-pole gate is connected to the connection point between the cathode of the photovoltaic diode array 4 and the cathode of the diode 10.

【0005】上記構成のソリッドステートリレー回路に
おいて、入力端子1a、1b間に電気信号が供給される
と、発光ダイオード2で光信号に変換され、光起電ダイ
オードアレー4で再び電気信号に変換されるが、このと
き、放電回路5に用いているサイリスタ11はオフ状態
であり、抵抗値が極めて高いため、光起電ダイオードア
レー4からの電気信号による電荷はダイオード9、10
を通ってMOSFET6、7のそれぞれのゲートにただ
ちに印加される。
In the solid-state relay circuit having the above structure, when an electric signal is supplied between the input terminals 1a and 1b, it is converted into an optical signal by the light emitting diode 2 and again converted into an electric signal by the photovoltaic diode array 4. However, at this time, since the thyristor 11 used in the discharge circuit 5 is in the off state and has a very high resistance value, the electric signal from the photovoltaic diode array 4 causes the charge due to the diodes 9, 10
Is immediately applied to the respective gates of the MOSFETs 6 and 7 through.

【0006】次に、入力端子1a、1b間に供給されて
いた電気信号が供給されなくなると、発光ダイオード2
からの光信号がなくなり、光起電ダイオードアレー4か
らの電気信号もなくなるが、ダイオード9、10および
サイリスタ11によりMOSFET6、7のそれぞれの
ゲート電圧は、そのまま保たれている。この状態で光起
電ダイオードアレー4では自己放電により電圧が低下す
る。この電圧低下により、まずダイオード9、10がオ
フ状態になる。このためサイリスタ11のN極ゲート、
P極ゲートのインピーダンスがきわめて高くなり、極く
僅かの電流でサイリスタ11がオンするようになる。更
に、電圧が低下するとN極ゲートあるいはP極ゲートが
順方向にバイアスされる。ゲートの感度がきわめて高い
ため、光起電ダイオードアレー4のわずかな自己放電電
流でも容易にサイリスタ11はオンする。
Next, when the electric signal supplied between the input terminals 1a and 1b is no longer supplied, the light emitting diode 2
, And the electrical signal from the photovoltaic diode array 4 also disappears, but the gate voltages of the MOSFETs 6 and 7 are maintained as they are by the diodes 9 and 10 and the thyristor 11. In this state, the voltage drops in the photovoltaic diode array 4 due to self-discharge. Due to this voltage drop, first, the diodes 9 and 10 are turned off. Therefore, the N pole gate of the thyristor 11,
The impedance of the P-pole gate becomes extremely high, and the thyristor 11 turns on with a very small current. Further, when the voltage decreases, the N-pole gate or P-pole gate is forward biased. Since the sensitivity of the gate is extremely high, the thyristor 11 can be easily turned on by a slight self-discharge current of the photovoltaic diode array 4.

【0007】サイリスタ11は自己保持特性を持つた
め、一度オンすると、アノード、カソード間の電位が1
V程度に下がるまでオン状態を保つ。このため、MOS
FET6、7のゲートに蓄積された電荷は、サイリスタ
11を通って速やかに放電されMOSFET6、7はオ
フする。
Since the thyristor 11 has a self-holding characteristic, once it is turned on, the potential between the anode and the cathode becomes 1
It keeps on until it drops to about V. Therefore, the MOS
The charges accumulated in the gates of the FETs 6 and 7 are quickly discharged through the thyristor 11 and the MOSFETs 6 and 7 are turned off.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のソリッドステートリレーは、双方向通電を可能とす
るために、MOSFET6、7を2個逆直列に接続した
回路となっており、MOSFET6、7のチップが2個
必要で製造コストを低減する上で問題である。また、上
記公報に記載のソリッドステートリレーにおいて、出力
容量の低減が求められていた。本発明は上記問題点を解
決するとともに上記要求に応じるために、1個のMOS
FETを用いて双方向通電を可能とすることにより製造
コストを低減するとともに、さらに出力容量を低減した
光結合型半導体リレー装置を提供することを目的とす
る。
By the way, the above-mentioned conventional solid-state relay is a circuit in which two MOSFETs 6 and 7 are connected in anti-series in order to enable bidirectional energization. 2 chips are required, which is a problem in reducing the manufacturing cost. Further, in the solid state relay described in the above publication, reduction in output capacity has been required. The present invention solves the above problems and meets the above requirements by using a single MOS.
An object of the present invention is to provide an optical coupling type semiconductor relay device in which manufacturing cost is reduced by enabling bidirectional energization by using an FET and the output capacitance is further reduced.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の光結合型半導体
リレー装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子から
の光信号を電気信号に変換する半導体光起電素子と、こ
の電気信号によって駆動される1個のMOSFETと、
このMOSFETを一方向通電することにより双方向通
電の出力接点信号を得るダイオードブリッジ回路とを具
備している。上記において、MOSFETとして、エン
ハンスメント形MOSFETを用いることによりノーマ
リオープン形の光結合型半導体リレー装置を構成でき
る。また、MOSFETとして、デプリーション形MO
SFETを用いることによりノーマリクローズ形の光結
合型半導体リレー装置を構成できる。
An optical coupling type semiconductor relay device of the present invention includes a semiconductor light emitting element, a semiconductor photovoltaic element for converting an optical signal from the semiconductor light emitting element into an electric signal, and driving by the electric signal. One MOSFET that is
A diode bridge circuit that obtains a bidirectionally energized output contact signal by energizing this MOSFET in one direction is provided. In the above, the normally open type optically coupled semiconductor relay device can be configured by using the enhancement type MOSFET as the MOSFET. Also, as a MOSFET, a depletion type MO
A normally closed optical coupling type semiconductor relay device can be constructed by using the SFET.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の光結合型半導体
リレー装置として、1実施例のノーマリオープン形のソ
リッドステートリレーについて、図1を参照して説明す
る。尚、図2と同一部分には同一符号を付してその説明
を省略し、異なる点のみ説明する。図1と異なる点は、
2個のMOSFET6、7の替わりに1個のMOSFE
T6とし、出力端子8a、8bに双方向通電手段として
ダイオードブリッジ回路12の入力端a、bがそれぞれ
接続されるとともにMOSFET6のドレイン・ソース
にダイオードブリッジ回路12の出力端c、dがそれぞ
れ接続されている点である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A normally open type solid state relay according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and only different points will be described. The difference from FIG. 1 is that
1 MOSFET instead of 2 MOSFETs 6 and 7
T6, the input terminals a and b of the diode bridge circuit 12 are connected to the output terminals 8a and 8b as bidirectional energizing means, and the output terminals c and d of the diode bridge circuit 12 are connected to the drain and source of the MOSFET 6, respectively. That is the point.

【0011】ダイオードブリッジ回路12は、ダイオー
ド13、14、15、16からなり、ダイオード13は
アノードが入力端aにカソードが出力端cに接続され、
ダイオード14はアノードが入力端bにカソードが出力
端cに接続され、ダイオード15はカソードが入力端a
にアノードが出力端dに接続され、ダイオード16はカ
ソードが入力端bにアノードが出力端dに接続されてい
る。
The diode bridge circuit 12 is composed of diodes 13, 14, 15, and 16. The anode of the diode 13 is connected to the input terminal a and the cathode is connected to the output terminal c.
The diode 14 has its anode connected to the input end b and its cathode connected to the output end c, and the diode 15 has its cathode connected to the input end a.
The anode is connected to the output end d, the cathode of the diode 16 is connected to the input end b, and the anode is connected to the output end d.

【0012】入力端子1a、1b間に電気信号を供給す
ると、入力端子1a、1b間に接続された発光ダイオー
ド2で光信号に変換され、光起電ダイオードアレー4で
電気信号に変換される。この電気信号は、放電回路5を
介して、スイッチング素子としてのNチャネル型MOS
FET6のゲート・ソース間に供給され、MOSFET
6をオン駆動させ、端子8a、8b間に、ダイオードブ
リッジ回路12のダイオード13、16を介して正方向
通電の出力接点信号、および、ダイオードブリッジ回路
12のダイオード14、15を介して、負方向通電の出
力接点信号を得るようにしている。
When an electric signal is supplied between the input terminals 1a and 1b, it is converted into an optical signal by the light emitting diode 2 connected between the input terminals 1a and 1b, and converted into an electric signal by the photovoltaic diode array 4. This electric signal is transmitted through the discharge circuit 5 to an N channel type MOS as a switching element.
It is supplied between the gate and source of FET6, and MOSFET
6 is turned on, and an output contact signal of positive direction conduction is applied between the terminals 8a and 8b via the diodes 13 and 16 of the diode bridge circuit 12, and a negative direction is applied via the diodes 14 and 15 of the diode bridge circuit 12. The output contact signal for energization is obtained.

【0013】上記構成により、ダイオードブリッジ回路
12を追加するだけで、MOSFETを2個から1個に
減らして双方向通電を可能とでき、MOSFETに較べ
てダイオードブリッジ回路12はチップ面積を小さく製
造でき、製造コストを低減できる。また、端子8a、8
b間にMOSFETと直列に2個のダイオードを接続す
る構成となるため、端子8a、8b間に2個のMOSF
ETを直列接続する構成より、ソリッドステートリレー
の出力容量を低減することができる。
With the above structure, bidirectional conduction can be achieved by reducing the number of MOSFETs from two to one by simply adding the diode bridge circuit 12, and the diode bridge circuit 12 can be manufactured with a smaller chip area than the MOSFET. The manufacturing cost can be reduced. Also, the terminals 8a, 8
Since two diodes are connected in series with the MOSFET between b, two MOSFs are provided between the terminals 8a and 8b.
The output capacity of the solid-state relay can be reduced as compared with the configuration in which ETs are connected in series.

【0014】尚、上記実施例では、ノーマリオープン形
のソリッドステートリレーを例に説明したが、ノーマリ
クローズ形のソリッドステートリレーにも適用可能であ
り、この場合、MOSFETは、デプリーション形(ノ
ーマルオン形)を用いる。また、放電回路として、放電
回路5を例として説明したが、これに限定されず、他の
種々の回路を用いることができる。
In the above embodiment, the normally open type solid state relay has been described as an example, but it is also applicable to the normally closed type solid state relay. In this case, the MOSFET is a depletion type (normal) type. ON type) is used. Further, the discharge circuit 5 has been described as an example of the discharge circuit, but the discharge circuit is not limited to this and various other circuits can be used.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明の光結合型半導体リレー装置によ
れば、スイッチング素子として1個のMOSFETを用
い、双方向通電手段としてダイオードブリッジ回路を用
いることにより光結合型半導体リレー装置の製造コスト
を従来より低くできるとともに、さらに出力容量を低減
することができる。
According to the optically coupled semiconductor relay device of the present invention, one MOSFET is used as the switching element and the diode bridge circuit is used as the bidirectional energizing means to reduce the manufacturing cost of the optically coupled semiconductor relay device. The output capacity can be further reduced as well as the conventional value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の1実施例のソリッドステートリレー
を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a solid state relay according to an embodiment of the present invention.

【図2】 従来のソリッドステートリレーを示す回路
図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional solid state relay.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 発光ダイオード(半導体発光素子) 4 光起電ダイオードアレー(半導体発光素子) 6 MOSFET(スイッチング素子) 12 ダイオードブリッジ回路(双方向通電手段) 2 Light emitting diode (semiconductor light emitting element) 4 Photovoltaic diode array (semiconductor light emitting device) 6 MOSFET (switching element) 12 Diode bridge circuit (bidirectional energizing means)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体発光素子と、半導体発光素子からの
光信号を電気信号に変換する半導体光起電素子と、この
電気信号によって駆動される1個のMOSFETと、こ
のMOSFETを一方向通電することにより双方向通電
の出力接点信号を得るダイオードブリッジ回路とを具備
した光結合型半導体リレー装置。
1. A semiconductor light emitting device, a semiconductor photovoltaic device for converting an optical signal from the semiconductor light emitting device into an electric signal, one MOSFET driven by this electric signal, and one-way conduction of this MOSFET. An optical coupling type semiconductor relay device comprising a diode bridge circuit for obtaining an output contact signal of bidirectional energization.
【請求項2】前記MOSFETがエンハンスメント形で
あるノーマリオープン形の請求項1記載の光結合型半導
体リレー装置。
2. The optically coupled semiconductor relay device according to claim 1, wherein said MOSFET is a normally open type which is an enhancement type.
【請求項3】前記MOSFETがデプリーション形であ
るノーマリクローズ形の請求項1記載の光結合型半導体
リレー装置。
3. The optically coupled semiconductor relay device according to claim 1, wherein said MOSFET is a normally closed type, which is a depletion type.
JP2002049912A 2002-02-26 2002-02-26 Optically coupled semiconductor relay device Pending JP2003249676A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002049912A JP2003249676A (en) 2002-02-26 2002-02-26 Optically coupled semiconductor relay device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002049912A JP2003249676A (en) 2002-02-26 2002-02-26 Optically coupled semiconductor relay device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003249676A true JP2003249676A (en) 2003-09-05

Family

ID=28662305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002049912A Pending JP2003249676A (en) 2002-02-26 2002-02-26 Optically coupled semiconductor relay device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003249676A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015177597A (en) * 2014-03-13 2015-10-05 株式会社日立製作所 Power receiver for radio power transmission
JP2019097064A (en) * 2017-11-24 2019-06-20 国立大学法人豊橋技術科学大学 High frequency oscillation device and wireless power supply device employing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015177597A (en) * 2014-03-13 2015-10-05 株式会社日立製作所 Power receiver for radio power transmission
JP2019097064A (en) * 2017-11-24 2019-06-20 国立大学法人豊橋技術科学大学 High frequency oscillation device and wireless power supply device employing the same
JP7007875B2 (en) 2017-11-24 2022-01-25 国立大学法人豊橋技術科学大学 High frequency oscillator and wireless power supply device using this

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02303074A (en) Photocoupler device
JPH02150076A (en) Semiconductor device
JP2003249676A (en) Optically coupled semiconductor relay device
US6175256B1 (en) Control circuit
JP2522249B2 (en) Solid state tray
JP3837372B2 (en) Semiconductor relay
JPH05268042A (en) Solid-state relay
JPH07107975B2 (en) Solid state relay
JPH10308529A (en) Semiconductor relay
JP2743874B2 (en) Solid state relay
JP2009004522A (en) Semiconductor relay device
JP2002026710A (en) Switching circuit, relay circuit and its drive method
JPS63208322A (en) Solid-state relay
JP2932782B2 (en) Semiconductor relay circuit
JP2007281934A (en) Semiconductor relay
JPH0420010A (en) Optical coupling type relay circuit
JP2004173257A (en) Optical coupling semiconductor relay device
JP2003115755A (en) Drive circuit for semiconductor switch element and semiconductor relay using it
JP2003115756A (en) Drive circuit for semiconductor switch element and semiconductor relay using it
JP3451810B2 (en) Optically coupled semiconductor relay
JPH02100417A (en) Optical mos relay
JP2731655B2 (en) Optically coupled relay circuit
JPH0290720A (en) Semiconductor relay circuit
JPH06164354A (en) Semiconductor relay
JPH05206507A (en) Solid state relay