JP2011124331A

JP2011124331A - 信号伝播回路

Info

Publication number: JP2011124331A
Application number: JP2009279533A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Iida; 剛飯田
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-23

Abstract

【課題】フォトカプラを用いた信号伝播回路において、フォトカプラの発光ダイオードの発光効率が経年劣化により低下して信号伝播ができなくなる。また、フォトカプラの発光ダイオード電流制限用の抵抗器の半田接合部も発熱し、経年劣化により半田クラックが発生し、信号伝播ができなくなる。
【解決手段】フォトカプラ、抵抗器、ＦＥＴ、パルス発生回路、フィルタ回路を備えた信号伝播回路において、パルス発生回路によりＦＥＴをＯＮ、ＯＦＦ動作させて、フォトカプラと抵抗器に流れる電流を低減することにより、フォトカプラの発光ダイオードおよび抵抗器の半田接合部の経年劣化を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトカプラを用いた信号伝播回路に関するものである。

信号伝播回路の一つに、フォトカプラを用いる方法がある。フォトカプラを用いることにより、送信側と受信側の回路を電気的に絶縁してパルス信号を伝播することができる。

従来のフォトカプラを用いた信号伝播回路を図３に示す。１００はフォトカプラ、１０１は抵抗器、１０５はＣＭＯＳロジックＩＣである。図４は図３のＡ、Ｃ、Ｄ点の伝搬信号波形を示したものである。４０１はＡ点の電圧波形、４０２はＡ点の電流波形、４０３はＣ点の電圧波形、４０４はＤ点の電圧波形、４０５はＡ点の平均電流波形である。

受信側に信号を伝搬するためにはフォトカプラ１００の発光ダイオードに任意の電流を流す必要がある。図３の送信回路に図４の電圧波形４０１を入力した場合、電流波形４０２のパルス電流が図３のＡ点に流れる。このとき最大電流をＩとすると、４０５で示すように区間Ｔの平均電流はＩを１／２倍した電流になる。この電流が抵抗器１０１とフォトカプラ１００の発光ダイオードに流れる。

特開２００８−１７２５１３号公報

一般的にフォトカプラの発光ダイオードに電流を流すと発光ダイオードの発光効率が低下する。発光効率が低下すると最終的にフォトカプラの出力側のフォトトランジスタがオンしなくなり、信号を受信側回路に伝播できなくなる。
また、フォトカプラの電流制限用の抵抗器についてもフォトカプラの発光ダイオードと同じ電流が流れるため、抵抗器の本体と半田接合部の温度が上昇する。半田接合部温度が、常温から高温、高温から常温、といった温度変化を繰り返すようなサイクルが生じた場合、半田接合部にクラックが生じ、伝播回路が断線し、信号を受信回路に伝播できなくなる。

請求項１の発明によれば、フォトカプラを用いた信号伝播回路において、送信側回路に流れる電流を間引くためのＦＥＴと、前記ＦＥＴをＯＮ、ＯＦＦ動作させるためのパルス発生回路と、送信側回路の電流を間引いたことにより発生する不要な短パルス波形を除去するためのフィルタ回路を受信側回路に備え、信号の伝播に影響を及ぼさずに送信側の平均電流を下げてフォトカプラおよび抵抗器の半田接合部の経年劣化を低減することを特徴とする信号伝播回路。

本発明は、フォトカプラを用いた信号伝播回路を、送信回路上に直列に接続したＦＥＴと、そのＦＥＴをＯＮ、ＯＦＦ動作させるためのパルス発生回路と、ＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦ動作により発生した短パルスを除去するためのフィルタ回路で構成し、ＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦ動作により、フォトカプラおよび抵抗器に流れる平均電流を減らすことを特徴とする。

本発明は、信号伝播回路の送信側回路の電流平均値を、ＦＥＴをＯＮ、ＯＦＦ動作させて下げることより、フォトカプラの発光ダイオード発光効率の低下、および抵抗器の半田劣化を低減できる利点がある。

本発明の実施方法を示した図である。本発明の実施例１の波形を示した図である。従来の実施例を示した図である。従来の実施例の波形を示した図である。

送信側回路の平均電流値を下げてフォトカプラの寿命および抵抗器の半田接合部劣化を低減するという目的を、ＦＥＴと、任意のデューティーのパルス信号を生成するパルス発生回路と、フィルタ回路を従来の信号伝播回路に追加することにより実現した。

図１は、本発明の１実施例であって、１００はフォトカプラ、１０１は抵抗器、１０２はＦＥＴ、１０３はパルス発生回路、１０４はフィルタ回路、１０５はＣＭＯＳロジックＩＣである。図２は図１のＡ点からＤ点の伝播信号波形であり、２０１はＡ点の電圧波形、２０２はＢ点の電圧波形、２０３はＢ点の電流波形、２０４はＣ点の電圧波形、２０５はＤ点の電圧波形、２０６はＢ点の平均電流波形である。
以上のように構成された本実施例の信号伝播回路について、以下その動作を説明する。
まず、図１の信号伝播回路の送信側回路に図２の２０１で示す伝播信号を入力する。図１のＦＥＴ１０２がＯＮのときは伝播信号が通過し、ＯＦＦのときは通過しない。つまりＦＥＴ１０２はスイッチの役割を果たしている。ＦＥＴ１０２のＯＮ、ＯＦＦの制御は、ＦＥＴ１０２のゲートと接続しているパルス発生回路１０３により行う。パルス発生回路１０３は一定の周期でパルス信号をＦＥＴ１０２のゲートに出力し、ＦＥＴ１０２はＯＮ、ＯＦＦを一定の周期で繰り返す。パルス発生回路１０３は、任意の周期とデューティーのパルス信号を繰返し出力する回路である。ＦＥＴ１０２がＯＮ、ＯＦＦを一定の周期で繰り返すことにより、伝播信号は図２の２０２、２０３のようにハイレベルの波形が一定の間隔で間引かれた波形になる。間引かれたことにより発生する短パルスの矩形波は不要な波形であるため、抵抗とコンデンサで構成したフィルタ回路１０４により除去する。除去後の波形は図２の２０４となる。後段のＣＭＯＳロジックＩＣ１０５により更に低レベルの波形を除去することにより伝播信号は最終的に図２の２０５の波形となる。伝播信号の最終波形である２０５と初期入力波形である２０１を比較すると、フィルタ回路１０４の影響による波形エッジのズレはあるが、ほぼ同等の波形である。つまり、送信側回路においてＦＥＴ１０２により伝播信号を間引いた場合でも、遜色なく信号を受信側に伝播する。
つづいて、送信側に流れる電流について説明する。ＦＥＴ１０２のＯＮ、ＯＦＦ動作により送信側回路の平均電流は図２の２０６で示す波形となる。図３の従来回路に流れる平均電流は図４の４０５で示すように最大電流Ｉの１／２であるが、図１の信号伝播回路では１／４となる。つまり従来回路の半分である。
結果として、フォトカプラ１００の発光ダイオードおよび抵抗器１０１に流れる平均電流が半分になるため、フォトカプラ１００の発光ダイオードの発光効率の低下および抵抗器１０１の半田接合部の劣化を低減することができる。

本発明によると、フォトカプラ、抵抗器、ＦＥＴ、パルス発生回路、フィルタ回路を備えた信号伝播回路において、パルス発生回路によりＦＥＴをＯＮ、ＯＦＦ動作させて、フォトカプラと抵抗器に流れる電流を低減することにより、フォトカプラの発光ダイオードおよび抵抗器の半田接合部の経年劣化を低減することができる。
このことにより、環境への負荷を考慮した、長寿命で、付加価値の高い製品を提供することが可能となる。

１００フォトカプラ
１０１抵抗器
１０２ＦＥＴ
１０３パルス発生回路
１０４フィルタ回路
１０５ＣＭＯＳロジックＩＣ

Claims

フォトカプラを用いた信号伝播回路において、送信側回路に流れる電流を間引くためのＦＥＴと、前記ＦＥＴをＯＮ、ＯＦＦ動作させるためのパルス発生回路と、送信側回路の電流を間引いたことにより発生する不要な短パルス波形を除去するためのフィルタ回路を受信側回路に備え、信号の伝播に影響を及ぼさずに送信側の平均電流を下げてフォトカプラおよび抵抗器の半田接合部の経年劣化を低減することを特徴とする信号伝播回路。