JP2919108B2 - 光結合型リレー回路 - Google Patents

光結合型リレー回路

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JP2919108B2
JP2919108B2 JP3094207A JP9420791A JP2919108B2 JP 2919108 B2 JP2919108 B2 JP 2919108B2 JP 3094207 A JP3094207 A JP 3094207A JP 9420791 A JP9420791 A JP 9420791A JP 2919108 B2 JP2919108 B2 JP 2919108B2
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impedance element
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久和 宮島
幸男 飯高
周一郎 山口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光結合方式を用いて入
出力間を絶縁した光結合型リレー回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の光結合型リレー回路の回路
図である。この回路にあっては、入力端子1a,1b間
に接続された発光ダイオード2が発生する光信号を、フ
ォトダイオードアレイ3が受光して光起電力を発生し、
この光起電力を抵抗8を介して出力用MOSFET10
のゲート・ソース間に印加するものである。出力用MO
SFET10のゲート及びソースには、ノーマリ・オン
型のJ−FETよりなる第1の制御用トランジスタ4の
ソース及びドレインがそれぞれ接続されており、このト
ランジスタ4のゲート・ソース間は抵抗8の両端に接続
されている。また、出力用MOSFET10のゲート・
ソース間の電荷の蓄積時間の短縮のために、ドレイン・
ゲート間にダイオード9とバイポーラトランジスタ5の
直列接続より成る高速化回路が接続されている。
【0003】以下、図3に示す回路の動作について説明
する。発光ダイオード2に入力信号が印加されて、フォ
トダイオードアレイ3に光起電力が発生すると、抵抗8
とノーマリ・オン型の第1の制御用トランジスタ4を介
して光電流が流れ、抵抗8の両端に電圧が発生する。こ
の電圧により、第1の制御用トランジスタ4が高抵抗状
態にバイアスされるので、出力用MOSFET10のゲ
ート・ソース間にフォトダイオードアレイ3の光起電力
が印加されて、出力用MOSFET10がオン状態とな
る。このとき、抵抗8の両端に生じた電圧により短絡状
態となったバイポーラトランジスタ5を介して出力用M
OSFET10のドレインからゲートへ電荷が流れ込
み、出力用MOSFET10のオン時間を大幅に短縮す
る。
【0004】発光ダイオード2への入力信号が遮断され
ると、フォトダイオードアレイ3の光起電力が消失し、
抵抗8の両端電圧が消失するので、ノーマリ・オン型の
第1の制御用トランジスタ4は短絡状態となり、第2の
制御用トランジスタとしてのバイポーラトランジスタ5
は開放状態となるので、出力用MOSFET10のゲー
ト・ソース間の蓄積電荷は第1の制御用トランジスタ4
を介して放電され、出力用MOSFET10はオフ状態
となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体リレー
回路には、スイッチング速度の高速性が要求される。図
3に示す従来回路においては、出力用MOSFET10
のドレイン・ゲート間にダイオード9と、バイポーラト
ランジスタ5の直列接続より成る高速化回路が接続され
ており、半導体リレーのターンオン時における出力用M
OSFET10のゲート・ソース間容量の蓄積時間を短
縮している。ところが、出力用MOSFET10がオフ
であるときに、バイポーラトランジスタ5のベースにノ
イズ等による信号が入力されると、バイポーラトランジ
スタ5の抵抗が下がることにより、出力用MOSFET
10のドレイン側からゲート側へ電荷が流れ込み、出力
用MOSFET10がオンしてしまうという問題があっ
た。
【0006】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、出力用MOSFE
Tのドレイン・ゲート間に高速化回路を接続した光結合
型リレー回路において、高速化回路の耐ノイズ性を高め
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光結合型リレー
回路にあっては、上記の課題を解決するために、図1に
示すように、入力信号に応答して光信号を発生する発光
ダイオード2と、発光ダイオード2の光信号を受光する
ように配置されたフォトダイオードアレイ3と、フォト
ダイオードアレイ3の光起電力をゲート・ソース間に印
加されてドレイン・ソース間の導通状態と非導通状態と
が切り替わる出力用MOSFET10と、一端を出力用
MOSFET10のゲートに接続された第1のインピー
ダンス要素(抵抗8)と、第1のインピーダンス要素の
他端に一端を接続され、他端をフォトダイオードアレイ
3側に接続された第2のインピーダンス要素(抵抗7)
と、一対の制御出力端を出力用MOSFET10のゲー
ト・ソース間に接続され、制御入力端を第2のインピー
ダンス要素の前記他端に接続され、光信号の発生時には
前記一対の制御出力端を介して通電されるフォトダイオ
ードアレイ3の光電流により第1及び第2のインピーダ
ンス要素に発生する電圧により高抵抗状態にバイアスさ
れ、光信号の消失時には出力用MOSFET10のゲー
ト・ソース間の蓄積電荷の放電経路を構成するノーマリ
・オン型の第1の制御用トランジスタ4と、第1のイン
ピーダンス要素の前記一端にエミッタを、第1のインピ
ーダンス要素の前記他端にベースを接続され、コレクタ
を出力用MOSFET10のドレイン側に接続されたバ
イポーラトランジスタよりなる第2の制御用トランジス
タ5と、出力用MOSFET10のドレインと第2の制
御用トランジスタ5のコレクタの間に接続された逆流阻
止用のダイオード9と、一対の制御出力端を第1のイン
ピーダンス要素と並列に接続され、制御入力端を第2の
インピーダンス要素の前記他端に接続されて、第2のイ
ンピーダンス要素の両端に生じる電圧により高抵抗状態
にバイアスされるノーマリ・オン型の第3の制御用トラ
ンジスタ6とから成ることを特徴とするものである。
【0008】なお、第2の制御用トランジスタとして、
図1のバイポーラトランジスタ5に代えて、図2に示す
ように、MOSFET12を接続しても構わない。
【0009】
【作用】図1に示す回路では、出力用MOSFET10
のドレイン・ゲート間に接続される第2の制御用トラン
ジスタとしてのバイポーラトランジスタ5を制御する抵
抗8と並列にノーマリ・オン型の第3の制御用トランジ
スタ6を接続し、その制御を抵抗8と直列に接続した抵
抗7で行うようにしたため、フォトダイオードアレイ3
が光電流を発生しない限り、第2の制御用トランジスタ
としてのバイポーラトランジスタ5を制御する抵抗8の
両端が短絡された状態となり、耐ノイズ性を高めること
ができる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例の回路図である。発
光ダイオード2は入力端子1a,1b間に接続されてい
る。発光ダイオード2は、フォトダイオードアレイ3と
光結合されている。フォトダイオードアレイ3の正極
は、抵抗7,8の直列回路を介して出力用MOSFET
10のゲートに、負極は出力用MOSFET10のソー
スにそれぞれ接続されている。出力用MOSFET10
のゲートには、デプレッションモードのJ−FETより
なるノーマリ・オン型の第1の制御用トランジスタ4の
ドレインが接続され、第1の制御用トランジスタ4のソ
ースは、出力用MOSFET10のソースに、第1の制
御用トランジスタ4のゲートはフォトダイオードアレイ
3の正極に接続されている。出力用MOSFET10の
ドレインは出力端子11aに、ソースは出力端子11b
に接続されている。また、出力用MOSFET10のド
レインには、ダイオード9のアノードが、ダイオード9
のカソードには、第2の制御用トランジスタとしてのバ
イポーラトランジスタ5のコレクタが接続されている。
バイポーラトランジスタ5のエミッタは、出力用MOS
FET10のゲートに、バイポーラトランジスタ5のベ
ースは、抵抗7,8の接続点に接続されている。さら
に、バイポーラトランジスタ5のエミッタには、ノーマ
リ・オン型の第3の制御用トランジスタ6のソースが、
バイポーラトランジスタ5のベースには第3の制御用ト
ランジスタ6のドレインが接続されている。第3の制御
用トランジスタ6のゲートは、フォトダイオードアレイ
3の正極に接続されている。
【0011】以下、本実施例の動作について説明する。
入力端子1a,1b間に入力信号が通電されると、発光
ダイオード2が光信号を発生し、この光信号をフォトダ
イオードアレイ3が受光し、光起電力を発生する。この
光起電力によって抵抗7,8、及び抵抗8に並列接続さ
れたノーマリ・オン型の第3の制御用トランジスタ6、
並びにノーマリ・オン型の第1の制御用トランジスタ4
を介して光電流が流れる。この光電流によって、抵抗7
の両端間に電圧が生じ、この電圧によって、ノーマリ・
オン型の第3の制御用トランジスタ6が開放状態に至
る。第3の制御用トランジスタ6が開放状態になったこ
とにより抵抗8の両端間に電圧が生じ、抵抗7,8の両
端間に生じた電圧により、ノーマリ・オン型の第1の制
御用トランジスタ4が高抵抗状態にバイアスされるの
で、出力用MOSFET10のゲート・ソース間にフォ
トダイオードアレイ3の光起電力が印加される。一方、
抵抗8の両端間に生じた電圧によって第2の制御用トラ
ンジスタとしてのバイポーラトランジスタ5が短絡状態
となり、出力用MOSFET10のドレイン側からゲー
ト側へ電荷が流れ込み、フォトダイオードアレイ3から
の光起電力と合わせて急速に出力用MOSFET10の
ゲート・ソース間容量が充電され、出力用MOSFET
10がオン状態に至る。
【0012】入力端子1a,1b間への入力信号が遮断
されると、フォトダイオードアレイ3の端子間の光起電
力が消失する。これによって、抵抗7,8の両端間に電
位差が無くなり、第1の制御用トランジスタ4は短絡状
態、第3の制御用トランジスタ6は短絡状態、第2の制
御用トランジスタとしてのバイポーラトランジスタ5は
開放状態となる。これにより、短絡状態となった第1の
制御用トランジスタ4を介して出力用MOSFET10
のゲート・ソース間の電荷が放電され、半導体リレーが
オフ状態に至る。
【0013】図2は本発明の他の実施例の回路図であ
る。本実施例では、図1に示した回路において、第2の
制御用トランジスタとして用いられているバイポーラト
ランジスタ5に代えて、MOSFET12を使用したも
のであり、動作原理は図1に示した回路と同様である。
【0014】
【発明の効果】本発明にあっては、光結合型のリレー回
路において、出力用MOSFETのドレイン・ゲート間
に接続された第2の制御用トランジスタを制御する電圧
を発生するインピーダンス要素と並列にノーマリ・オン
型の第3の制御用トランジスタを接続したため、出力用
MOSFET駆動用のフォトダイオードアレイが光電流
を発生しない限り、第2の制御用トランジスタは駆動さ
れず、ノイズ等による出力用MOSFETのドレイン側
からゲート側への電荷の流れ込みを防ぐことができ、こ
れによって、リレーの耐ノイズ性を高めることができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】本発明の他の実施例の回路図である。
【図3】従来例の回路図である。
【符号の説明】
1a,1b 入力端子 2 発光ダイオード 3 フォトダイオードアレイ 4 第1の制御用トランジスタ 5 第2の制御用トランジスタ(バイポーラトラン
ジスタ) 6 第3の制御用トランジスタ 7 抵抗 8 抵抗 9 ダイオード 10 出力用MOSFET 11a 出力端子 11b 出力端子 12 第2の制御用トランジスタ(MOSFET)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−88419(JP,A) 特開 昭64−74025(JP,A) 特開 平1−129528(JP,A) 特開 昭63−95727(JP,A) 特開 平4−159811(JP,A) 特開 昭63−276139(JP,A) 特開 平1−272318(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 17/78 - 17/98 H01L 31/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応答して光信号を発生する
    発光ダイオードと、 発光ダイオードの光信号を受光するように配置されたフ
    ォトダイオードアレイと、 フォトダイオードアレイの光起電力をゲート・ソース間
    に印加されてドレイン・ソース間の導通状態と非導通状
    態とが切り替わる出力用MOSFETと、一端を出力用MOSFETのゲートに接続された第1の
    インピーダンス要素と、 第1のインピーダンス要素の他端に一端を接続され、他
    端をフォトダイオードアレイ側に接続された第2のイン
    ピーダンス要素と、 一対の制御出力端を出力用MOSFETのゲート・ソー
    ス間に接続され、制御入力端を第2のインピーダンス要
    素の前記他端に接続され、光信号の発生時には前記一対
    の制御出力端を介して通電されるフォトダイオードアレ
    イの光電流により第1及び第2のインピーダンス要素に
    発生する電圧により高抵抗状態にバイアスされ、光信号
    の消失時には出力用MOSFETのゲート・ソース間の
    蓄積電荷の放電経路を構成するノーマリ・オン型の第1
    の制御用トランジスタと、 第1のインピーダンス要素の前記一端にエミッタを、第
    1のインピーダンス要素の前記他端にベースを接続さ
    れ、コレクタを出力用MOSFETのドレイン側に接続
    されたバイポーラトランジスタよりなる第2の制御用ト
    ランジスタと、出力用MOSFETのドレインと第2の
    制御用トランジスタのコレクタの間に接続された逆流阻
    止用のダイオードと、 一対の制御出力端を第1のインピーダンス要素と並列に
    接続され、制御入力端を第2のインピーダンス要素の前
    記他端に接続されて、第2のインピーダンス要素の両端
    に生じる電圧により高抵抗状態にバイアスされるノーマ
    リ・オン型の第3の制御用トランジスタとから成ること
    を特徴とする光結合型リレー回路。
  2. 【請求項2】 入力信号に応答して光信号を発生する
    発光ダイオードと、発光ダイオードの光信号を受光する
    ように配置されたフォトダイオードアレイと、 フォトダイオードアレイの光起電力をゲート・ソース間
    に印加されてドレイ ン・ソース間の導通状態と非導通状
    態とが切り替わる出力用MOSFETと、 一端を出力用MOSFETのゲートに接続された第1の
    インピーダンス要素と、 第1のインピーダンス要素の他端に一端を接続され、他
    端をフォトダイオードアレイ側に接続された第2のイン
    ピーダンス要素と、 一対の制御出力端を出力用MOSFETのゲート・ソー
    ス間に接続され、制御入力端を第2のインピーダンス要
    素の前記他端に接続され、光信号の発生時には前記一対
    の制御出力端を介して通電されるフォトダイオードアレ
    イの光電流により第1及び第2のインピーダンス要素に
    発生する電圧により高抵抗状態にバイアスされ、光信号
    の消失時には出力用MOSFETのゲート・ソース間の
    蓄積電荷の放電経路を構成するノーマリ・オン型の第1
    の制御用トランジスタと、 第1のインピーダンス要素の前記一端にソースを、第1
    のインピーダンス要素の前記他端にゲートを接続され、
    ドレインを出力用MOSFETのドレイン側に接続され
    たエンハンスメントモードのMOSFETよりなる第2
    の制御用トランジスタと、 出力用MOSFETのドレインと第2の制御用トランジ
    スタのドレインの間に接続された逆流阻止用のダイオー
    ドと、 一対の制御出力端を第1のインピーダンス要素と並列に
    接続され、制御入力端を第2のインピーダンス要素の前
    記他端に接続されて、第2のインピーダンス要素の両端
    に生じる電圧により高抵抗状態にバイアスされるノーマ
    リ・オン型の第3の制御用トランジスタとから成ること
    を特徴とする 光結合型リレー回路。
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