JP3113062B2 - スイッチ回路 - Google Patents

スイッチ回路

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JP3113062B2 JP04134197A JP13419792A JP3113062B2 JP 3113062 B2 JP3113062 B2 JP 3113062B2 JP 04134197 A JP04134197 A JP 04134197A JP 13419792 A JP13419792 A JP 13419792A JP 3113062 B2 JP3113062 B2 JP 3113062B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気回路のスイッチの
端子間に生ずる電圧降下を補償するためのスイッチ回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気回路に用いられるスイッチと
しては、機械式スイッチ(リレー)や半導体スイッチ等
があった。これらのスイッチはいずれも内部抵抗を有し
ているため、スイッチオンによって電流が流れると電圧
降下が生じ、これが回路電圧の誤差の原因となったり、
又、通電電流により電圧降下が変動する等の欠点があっ
た。これらを解決するものとして、例えば図2に示す提
案(特開昭62−235814号)が既になされてい
る。図2を説明すると、1はスイッチ回路、2は電圧降
下補償回路(以下補償回路と称す)でA,Bはスイッチ
端子である。一方のスイッチ端子Aとオペアンプ20の非
反転入力端子を接続し、もう一方のスイッチ端子Bを抵
抗23を介して前記オペアンプ20の反転入力端子に接続
し、更に、前記オペアンプ20の出力端子とMOSFET
21,22のゲートを接続し、MOSFET21のドレインは
スイッチ端子Aへ電源27、図示極性のダイオード26を介
して接続している。又、MOSFET22のドレインはス
イッチ端子Aへ電源28、ダイオード29を介して接続し、
更に、MOSFET21,22のソースとスイッチ回路1の
一方の通電端子fを接続し、スイッチ回路1のもう一方
の通電端子gはスイッチ端子Bと接続し、又、ツェナー
ダイオード24,25を互いに逆方向の極性にして直列に接
続し、このツェナーダイオード24の一端を前記オペアン
プ20の反転入力端子に、ツェナーダイオード25の一端を
オペアンプ20の出力端子に接続している。
【0003】開/閉制御端子Cからの信号によってスイ
ッチ回路1が閉となった時には、オペアンプ20がスイッ
チ端子A,B間の電位を等しくなるような出力を与え、
それによって、MOSFET21,電源27,ダイオード2
6,又はMOSFET22,電源28,ダイオード29が動作
するため、スイッチ端子A,B間の電圧降下はほぼ零と
なってスイッチ回路1の電圧降下は補償される。一方、
スイッチ回路1が開となった場合には、スイッチ端子
A,B間には電流が流れないが、このときオペアンプ20
の出力は、ツェナーダイオード24,25によりそのツェナ
ー電圧で決まる電圧以上に保持されて、オペアンプ20が
飽和したり破壊されるのを防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記提案のスイッチ回
路によれば、スイッチ回路が開の状態ではオペアンプ20
の出力がツェナーダイオード24,25のツェナー電圧に保
持されるているため、スイッチ回路が開→閉となった直
後にはスイッチ端子A,B間にも不要の出力電圧が発生
し、オペアンプ20の補償動作が充分開始するまでの期
間、スパイク状のノイズとなって残ることとなる。又、
スイッチ回路が開の時のスイッチ端子A,B間のインピ
ーダンスは抵抗23によって決まり、これを充分大きくす
るためには抵抗23を大きくする必要がある。しかし抵抗
23が大きすぎると、オペアンプ20の反転入力端子のイン
ピーダンスが上がって浮遊容量や外来ノイズの影響を受
け易くなるため、抵抗23をあまり大きくできない。本発
明は上記問題点を解決するためになされたものであり、
スイッチの電圧降下を補償し、かつ補償回路の動作遅れ
によるノイズが発生せず、更に、開路時のインピーダン
スも非常に高い、理想に近いスイッチ回路を提供するこ
とを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では図1に示すように非反転入力端子を入力
端子Aに接続し、反転入力端子をフィードバック端子と
する演算増幅器20を有する補償回路2と、前記補償回路
と直列に接続して出力端子Bとなる主スイッチ回路1
と、前記補償回路のフィードバック端子Eに1端が接続
され他端を主スイッチ回路1の入力側D及び出力側Bに
接続された切替用の第1,第2の各スイッチ回路3,4
と、前記主スイッチ及び第1,第2の各スイッチに切替
信号を与えるスイッチ駆動回路5とから構成した。
【0006】
【作用】開/閉制御端子Cよりスイッチ回路に閉の指令
が与えらている場合には、主スイッチ回路1及び切替用
スイッチ回路4は閉となり、切替用スイッチ回路3は開
となるようにスイッチ駆動回路5により制御される。そ
の結果、補償回路2のフィードバック点Eはスイッチ端
子Bが選択されるため、補償回路2及び主スイッチ回路
1の動作により、スイッチ端子A,Bの電位は等しく保
たれ、スイッチ端子A,B間に電流が流れても電圧降下
は発生しない。一方、開/閉制御端子Cよりスイッチ回
路に開の指令が与えられている場合には、主スイッチ回
路1及び切替用スイッチ回路4は開となり、切替用スイ
ッチ回路3は閉となる。その結果、補償回路2のフィー
ドバック点Eは図中D点が選択されるため、スイッチ端
子AとD点が等電位となるよう動作する。このとき、主
スイッチ回路1及び切替用スイッチ回路4は開の状態で
あるため、スイッチ端子A,B間は非常に高いインピー
ダンスとすることができる。なお、補償回路2のフィー
ドバック点Eの入力インピーダンスが充分高い場合に
は、切替用スイッチ回路3,4へは殆んど電流が流れな
いため、これら切替用スイッチ回路3,4による電圧降
下の影響は無視できる値である。主スイッチ回路が開→
閉となった瞬間には、スイッチ端子AとD点は同電位で
あるため、補償回路2に動作遅れがあったとしても、そ
の間は主スイッチ回路1の電圧降下を充分に補償できな
いのみで、不要なノイズを発生することはない。又、主
スイッチ回路1には本来、動作抵抗の充分低い素子を使
うため、補償できない期間の影響は殆んどない。
【0007】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図1
は本発明によるスイッチ回路の一実施例の構成図であ
り、図2と同一部分については同一符号を付して説明を
省略する。図1において、補償回路2はオペアンプ20の
反転入力端子への抵抗とツェナーダイオードとの接続が
ないことを除いて、図2と同様である。主スイッチ回路
1はMOSFET11,12からなり、その一端はスイッチ
端子Bへ、他端D点は補償回路2を介してスイッチ端子
Aへ接続されている。なお、ソースは共通にして電源58
に、ゲートは夫々フォトカプラー52に接続される。補償
回路2のフィードバック点Eは切替用スイッチ回路3,
4を介してD点及びスイッチ端子Bへ接続されている。
なお、切替用スイッチ回路3,4は共にMOSFET3
1,32,41,42からなる。ここで切替用スイッチ回路3
を構成するMOSFET31,32はソースを共通にして電
源57に接続し、ゲートは夫々フォトカプラー51に、又、
MOSFET31,32の各ドレインはE点,D点に接続さ
れている。同じく切替用スイッチ回路4を構成するMO
SFET41,42も素子構成は前記切替用スイッチ回路3
の場合と同様であり、各ソースは電源59に、又、ゲート
は夫々フォトカプラー53に、MOSFET41,42の各ド
レインはE点,B点に接続されている。主スイッチ回路
1及び切替用スイッチ回路3,4を、開/閉制御端子C
の信号に応じて駆動するため、フォトカプラー51〜54,
抵抗54〜56,電源57〜59,反転回路60からなるスイッチ
駆動回路5を図のように接続する。
【0008】次に作用について説明する。図1において
開/閉制御端子Cよりスイッチ回路に閉の指令が与えら
れると、フォトカプラー52,53がオン状態となるため、
電源58,59の電圧が、MOSFET11,12,41,42のゲ
ート・ソース間に印加され、主スイッチ回路1及び切替
用スイッチ回路4は閉の状態となる。一方、フォトカプ
ラー51は反転回路60によってオフ状態となる。従って、
電源57の電圧はMOSFET31,32のゲート・ソース間
に印加されず、切替用スイッチ回路3は開の状態とな
る。この状態においては、補償回路2のフィードバック
端子E、即ち、オペアンプ20の反転入力端子は切替用ス
イッチ回路4を介してスイッチ端子Bに接続されている
ため、オペアンプ20はMOSFET21,22、電源27,2
8、ダイオード26,29と共に、スイッチ端子A,B間の
電位を等しく保つ動作を行なう。その結果、スイッチ端
子A,B間に電流が流れてもこの端子間に電圧降下は発
生しない。
【0009】一方、開/閉制御端子Cよりスイッチ回路
に開の指令が与えられると、フォトカプラー51がオン、
フォトカプラー52,53がオフとなるため、前述とは逆の
作用により切替用スイッチ回路3が閉、主スイッチ回路
1及び切替用スイッチ回路4が開の状態となる。その結
果、補償回路2のフィードバック点Eは切替用スイッチ
回路3を介してD点に接続されるため、スイッチ回路は
スイッチ端子AとD点が等電位となるよう動作する。こ
のとき、主スイッチ回路1及び切替用スイッチ回路4は
開の状態であるため、スイッチ端子A,B間はMOSF
ET11,12,41,42のオフ時のインピーダンスで決まる
非常に高いインピーダンスとすることができる。なお、
オペアンプ20の反転入力端子の入力インピーダンスは非
常に高いため、切替用スイッチ回路3,4を構成するM
OSFET31,32,41,42には電流が殆んど流れず、こ
れらの電圧降下の影響は無視できる値である。
【0010】開/閉制御端子Cの指令によりスイッチ回
路が開→閉となった瞬間には、スイッチ端子AとD点は
同電位であるため、補償回路2に動作遅れがあったとし
てもその間は主スイッチ回路1の電圧降下を充分に補償
できないのみで、不要なノイズを発生することはない。
又、スイッチ回路1を構成するMOSFET11,12は本
来動作抵抗の充分低い素子であるため、電圧降下を補償
できない期間の影響は殆んどない。上記実施例によれ
ば、閉路時の電圧降下は殆んど発生せず、開路時のイン
ピーダンスが非常に高く、かつ開→閉切替時のノイズも
発生しない理想的なスイッチ回路を実現できる。
【0011】上記実施例では主スイッチ回路1にMOS
FET11,12を用いているが、これを機械式のスイッチ
(リレー)や逆並列に接続したサイリスタや双方向サイ
リスタや通常のFETに置き換えても、スイッチ駆動回
路5を若干修正するのみで、同様の作用,効果が得られ
る。又、上記各実施例では補償回路2のオペアンプ20で
MOSFET21,22を駆動しているが、このMOSFE
T21,22に代えて電流増幅率の高いトランジスタや、F
ETとトランジスタをダーリントン接続したエミッタフ
ォロワ回路を用いても同様の作用,効果が得られる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば主
スイッチ回路と補償回路を直列に接続し、補償回路のフ
ィードバック点を第1,第2の切替用スイッチ回路で切
替える構成としたので、閉路時の電圧降下をほぼ零とな
るよう補償し、一方、開路時のインピーダンスが非常に
高く、かつ補償回路の動作遅れによるノイズが発生しな
い理想的なスイッチ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスイッチ回路の一実施例の構成
図。
【図2】従来のスイッチ回路構成例図。
【符号の説明】
1 主スイッチ回路 2 電圧降下補償回路 3,4 切替用スイッチ回路 5 スイッチ駆動回路 11,12,21,22,31,32,41,42 MOSFET 20 オペアンプ 26,29 ダイオード 27,28,57,58,59 電源 51,52,53 フォトカプラー 60 反転回路 A,B スイッチ端子 C 開/閉制御端子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−235814(JP,A) 特開 昭54−853(JP,A) 特開 昭53−86559(JP,A) 特開 平2−280521(JP,A) 実開 昭59−125140(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 - 17/70 H01H 9/54 - 9/56

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非反転入力端子を入力端子に接続し、反
    転入力端子をフィードバック端子とする演算増幅器を有
    する電圧降下補償回路と、前記電圧降下補償回路と直列
    に接続して出力端子となる主スイッチ回路と、前記電圧
    降下補償回路のフィードバック端子に1端が接続され他
    端を主スイッチ回路の入力側及び出力側に接続された切
    替用の第1,第2の各スイッチ回路と、前記主スイッチ
    及び第1,第2の各スイッチに切替信号を与えるスイッ
    チ駆動回路とを備えたことを特徴とするスイッチ回路。
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