JP3006211B2 - ホトトランジスタ受光回路 - Google Patents
ホトトランジスタ受光回路Info
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Description
−ボシステム等にパルス幅変調信号(PWM信号)の伝
達回路として用いられるホトトランジスタ受光回路に関
する。
ジスタ受光回路は、スイッチング遅れ時間が少なく、電
源電圧が変動しても安定したベ−ス駆動信号をパワ−ト
ランジスタ等のパワ−スイッチング素子に伝送できるこ
とが求められる。そして、このスイッチング遅れ時間を
少なくするためには、ホトトランジスタの動作点をその
活性領域に保持することが有効である。
示す接続図であり、ホトカプラ1はPWM信号(入力電
流IF )を光信号に変換する例えばGa As 等のホトダ
イオ−ド2と、光信号を電気信号に変換するホトトラン
ジスタ3とで構成され、そのエミッタEが抵抗4および
5を介して接地されることによりホトトランジスタ3が
エミッタホロワ構成されるとともに、抵抗4および5の
抵抗値および直流電源9の電圧Vccにより、コレクタ電
流Ic,コレクタ・エミッタ間電圧VCE,および出力電
圧VB が所定の動作条件を満たすよう設定される。ま
た、電源9には抵抗7を介してパワ−トランジスタ6が
接続され、そのベ−スにホトトランジスタ3の出力信号
(抵抗5の端子電圧)VB がベ−ス駆動信号として印加
されることにより、パワ−トランジスタ6がPWM信号
に基づいてオンオフ制御される。
負荷特性線図であり、入力電流IFをパラメ−タとする
ホトトランジスタ3の電流IC とコレクタ・エミッタ間
電圧VCEとは、曲線の傾斜di/dvが大きく変化する
中間領域と、曲線の傾斜が小さく一定な活性領域とに大
別される。PWM信号を遅れなくパワ−トランジスタに
伝達することが求められるホトトランジスタ受光回路に
おいては、電圧VCEの変動に対する電流IC の変化が少
なく,したがってスイッチング遅れが少ない活性領域に
おいて、入力電流IF を5mA程度に抑えて許容損失P
C(MAX)を越えない範囲にホトトランジスタの動作点を設
定することが理想とされている。図7に示す従来のホト
トランジスタ受光回路において、抵抗4により、VCE=
VCC=10Vとした場合、その負荷直線は10A,動作
点は中間領域のA点となり、動作点Aを中心にして負荷
直線10A上をPWM電圧がパルス状に変化することに
なる。この状態で電源電圧が低下しVCEが5Vに低下し
たと仮定すると、負荷直線は10Bに移り、動作点はB
点に移行するため、これに伴ってスイッチング速度が低
下してスイッチング遅れ時間が増大する。
受光回路を示す接続図であり、ホトトランジスタ3の電
源側に直列抵抗12,ツェナ−ダイオ−ド13,および
コンデンサ14からなる定電圧回路11を設けた点が前
述の従来技術と異なっている。このように構成されたホ
トトランジスタ受光回路では、ホトトランジスタ3,抵
抗4および5の直列回路に加わる電圧がツェナ−ダイオ
−ド13のツェナ−電圧VZ に保持されるので、電源電
圧VCCとツェナ−電圧VZ との差に相当する電圧範囲で
電源電圧が変動しても負荷直線および動作点に変化は無
く、従ってスイッチング遅れ時間も一定値に保持され
る。
れ時間と電源電圧との関係を示す特性線図であり、図7
に示すホトトランジスタ受光回路は曲線17に示すよう
に、電源電圧の低下に伴ってスイッチング遅れ時間が大
幅に大きくなる。これに対して、定電圧回路11を有す
るホトトランジスタ受光回路は曲線19に示すように電
圧変動の広い範囲に渡ってスイッチング遅れ時間の低下
が殆ど無く、PWM信号を遅滞なくパワートランジスタ
に伝達することができる。
タ受光回路では、定電圧回路を付加することにより、電
源電圧の変動に伴うスイッチング遅れ時間の増大を阻止
することができる。しかしながら、定電圧回路が小型化
困難な大容量(数10μF)のコンデンサ14を含むた
めに、ホトトランジスタ受光回路が大型化するという問
題があり、更には集積化によるホトトランジスタ受光回
路の小型化を阻害するという問題が発生する。
ッチング遅れ時間に及ぼす影響が少なく、集積化による
回路の小型化が可能なホトトランジスタ受光回路を得る
ことにある。
に、この発明によれば、パルス幅変調信号をホトダイオ
−ドが発する光信号として受け,電気信号に変換したパ
ルス幅変調信号をパワ−スイッチング素子に駆動信号と
して伝達するホトトランジスタにおいて、エミッタフォ
ロワ構成された前記ホトトランジスタが、その出力側に
ツェナ−ダイオ−ドを負荷として備えてなるものとす
る。
が発する光信号として受け,電気信号に変換したパルス
幅変調信号をパワ−スイッチング素子に駆動信号として
伝達するホトトランジスタにおいて、ホトトランジスタ
のエミッタにエミッタが接続されコレクタが抵抗接地さ
れたpnpトランジスタと、そのベ−スと前記ホトトラ
ンジスタのコレクタとの間に接続されたツェナ−ダイオ
−ドと、前記ベ−スのバイアス抵抗とからなる能動負荷
によりホトトランジスタがエミッタフォロワ構成されて
なるものとする。
成されたホトトランジスタが、その出力側にツェナ−ダ
イオ−ドを負荷として備えるよう構成したことにより、
ホトトランジスタのコレクタ・エミッタ間には電源電圧
とツェナ−電圧の差に相当する電圧が加わることにな
り、電源電圧の変動に伴ってコレクタ・エミッタ間の電
圧が大きく変動するが、負荷直線および動作点がdi/
dvが小さく,かつ一定なホトトランジスタの活性領域
内を移動するので、スイッチング遅れ時間に及ぼす影響
を低減する機能が得られる。
ッタが接続されコレクタが抵抗接地されたpnpトラン
ジスタと、そのベ−スとホトトランジスタのコレクタと
の間に接続されたツェナ−ダイオ−ドと、前記ベ−スの
バイアス抵抗とからなる能動負荷によりホトトランジス
タがエミッタフォロワ構成されてなるものとすれば、ホ
トトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧は、ツェナ
−ダイオ−ドのツェナ−電圧とpnpトランジスタのべ
−ス・エミッタ間電圧との差に相当する電圧に固定され
るため、ホトトランジスタの動作点も一点に固定され
る。従って、電源電圧の変動に伴うスイッチング遅れ時
間の変化が排除されるとともに、能動負荷が大容量のコ
ンデンサを含まないので、ホトトランジスタ受光回路の
小型化および集積化が可能になる。
る。図1はこの発明の実施例になるホトトランジスタ受
光回路を示す接続図、図2は実施例における負荷特性線
図、図3は実施例におけるスイッチング遅れ時間と電源
電圧との関係を示す特性線図であり、従来技術と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図において、ホトトランジスタ3のエミ
ッタEは負荷としてのツェナ−ダイオ−ド21および抵
抗5を介して接地され、ホトトランジスタ3がエミッタ
フォロワ構成される。
光回路において、ホトトランジスタ3のコレクタ・エミ
ッタ間の電圧VCEは、電源電圧VCCとツェナ−ダイオ−
ド21のツェナ−電圧VZ との差となり、その負荷直線
は図2に示すように、電源電圧VCCの低下に伴って直線
20Cから直線20Dへと移動し、これに伴ってホトト
ランジスタの動作点もC点からD点へと移動する。しか
しながら、動作点が入力電流IF が5mAのI−V曲線
20Eの活性領域にあり、曲線の傾斜di/dvが小さ
く,かつ一定なため、電源電圧VCCの変動がスイッチン
グ遅れ時間に影響を及ぼすことは無く、図3に曲線20
Fで示すようにスイッチング遅れ時間と電源電圧の関係
は従来技術における2つの曲線17および19(図10
参照)の中間程度にまで改善され、集積化が容易な簡素
な回路構成のホトトランジスタ受光回路により、電源電
圧の変動の影響を排除してPWM信号を遅滞なくパワ−
トランジスタにベ−ス駆動信号として伝達することがで
きる。なお、負荷としてのツェナ−ダイオ−ド21に直
列に抵抗を挿入するよう構成すれば、負荷直線20C,
20D等に右下がりの傾斜を持たせることが可能であ
り、負荷直線が許容コレクタ損失PC と交差することに
よって生ずるホトトランジスタの損傷を回避することが
できる。
トランジスタ受光回路を示す接続図、図5は異なる実施
例における負荷特性線図、図6は異なる実施例における
スイッチング遅れ時間と電源電圧の関係を示す特性線図
である。図において、ホトトランジスタ3の出力側には
能動負荷31が設けられ、パワ−トランジスタ6のバイ
アス抵抗5を含めてホトトランジスタ3がエミッタフォ
ロワ構成された点が前述の実施例と異なっている。すな
わち、能動負荷31は、例えばホトトランジス3のエミ
ッタにエミッタが接続されコレクタが抵抗5を介して接
地されたpnpトランジスタ32と、そのベ−スとホト
トランジスタ3のコレクタとの間に接続されたツェナ−
ダイオ−ド33と、pnpトランジスタ32のベ−スの
バイアス抵抗34とで構成される。
光回路において、ホトトランジスタ3のコレクタ・エミ
ッタ間電圧VCEは、ツェナ−ダイオ−ド33のツェナ−
電圧VZ とpnpトランジスタ32のベ−ス・エミッタ
間電圧VBEとの差に相応する電圧に固定されるので、ホ
トトランジスタ3の負荷直線は図5に示す直線30Gに
固定され、その動作点も電源電圧の変動に関わりなくI
/V曲線20Eの中間領域のG点に固定される。その結
果、スイッチング遅れ時間−電源電圧特性も図6に示す
曲線30Hとなり、定電圧回路11を有する従来のホト
トランジスタ受光回路(図9)におけるスイッチング遅
れ時間−電源電圧特性曲線19(10図)と同等にスイ
ッチング遅れ時間の電源電圧依存性を排除することがで
きる。
従来技術で必要とした大容量コンデンサを必要としない
ので、ホトトランジスタ受光回路の小型化が可能であ
り、集積化することによりコンパクト化されたホトトラ
ンジスタ受光回路を容易に得ることができる。
信号をホトダイオ−ドが発する光信号として受け,電気
信号に変換したパルス幅変調信号をパワ−スイッチング
素子に駆動信号として伝達するホトトランジスタにおい
て、エミッタフォロワ構成されたホトトランジスタが、
その出力側にツェナ−ダイオ−ドを負荷として備えるよ
う構成した。その結果、ホトトランジスタのコレクタ・
エミッタ間には電源電圧とツェナ−電圧の差に相当する
電圧が加わることになり、電源電圧の変動に伴ってコレ
クタ・エミッタ間の電圧が大きく変動するが、動作点が
di/dvが小さく,かつ一定なホトトランジスタの活
性領域内を移動するので、スイッチング遅れ時間に及ぼ
す影響を低減することが可能となり、従来のホトトラン
ジスタ受光回路で問題となった電源電圧の変動に伴うス
イッチング遅れ時間の変動が抑制され、PWM信号を遅
滞なくパワ−トランジスタにベ−ス駆動信号として伝達
できる構成が簡素で集積化可能なホトトランジスタ受光
回路を経済的にも有利に提供することができる。
ッタが接続されコレクタが抵抗接地されたpnpトラン
ジスタと、そのベ−スとホトトランジスタのコレクタと
の間に接続されたツェナ−ダイオ−ドと、前記ベ−スの
バイアス抵抗とからなる能動負荷によりホトトランジス
タがエミッタフォロワ構成されてなるものとすれば、ホ
トトランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧は、ツェナ
−ダイオ−ドのツェナ−電圧とpnpトランジスタのベ
−ス・エミッタ間電圧との差に相当する電圧に固定され
るため、ホトトランジスタの動作点も一点に固定され
る。従って、従来技術で問題になった電源電圧の変動に
伴うスイッチング遅れ時間の変化が阻止され、PWM信
号を遅滞なくパワ−トランジスタに伝達できるととも
に、能動負荷が従来技術で必要とした大容量のコンデン
サを含まないので、集積化することにより小型化された
ホトトランジスタ受光回路を経済的にも有利に提供する
ことができる。
回路を示す接続図
関係を示す特性線図
タ受光回路を示す接続図
電源電圧特性線図
図
示す接続図
源電圧特性線図
Claims (2)
- 【請求項1】パルス幅変調信号をホトダイオ−ドが発す
る光信号として受け,電気信号に変換したパルス幅変調
信号をパワ−スイッチング素子に駆動信号として伝達す
るホトトランジスタにおいて、エミッタフォロワ構成さ
れた前記ホトトランジスタが、その出力側にツェナ−ダ
イオ−ドを負荷として備えてなることを特徴とするホト
トランジスタ受光回路。 - 【請求項2】パルス幅変調信号をホトダイオ−ドが発す
る光信号として受け,電気信号に変換したパルス幅変調
信号をパワ−スイッチング素子に駆動信号として伝達す
るホトトランジスタにおいて、ホトトランジスタのエミ
ッタにエミッタが接続されコレクタが抵抗接地されたp
npトランジスタと、そのベ−スと前記ホトトランジス
タのコレクタとの間に接続されたツェナ−ダイオ−ド
と、前記ベ−スのバイアス抵抗とからなる能動負荷によ
りホトトランジスタがエミッタフォロワ構成されてなる
ことを特徴とするホトトランジスタ受光回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24388091A JP3006211B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | ホトトランジスタ受光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24388091A JP3006211B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | ホトトランジスタ受光回路 |
Publications (2)
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JPH0583106A JPH0583106A (ja) | 1993-04-02 |
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Family
ID=17110359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24388091A Expired - Fee Related JP3006211B2 (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | ホトトランジスタ受光回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3006211B2 (ja) |
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JP2013225807A (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | Sharp Corp | 信号伝達回路、電源ユニット及び照明装置 |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24388091A patent/JP3006211B2/ja not_active Expired - Fee Related
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