JP3333643B2 - １方向性絶縁型スイッチング回路と双方向性絶縁型スイッチング回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、変圧器、フォト・カプラー、発
光・受光ダイオード対あるいはピエゾ・カプラーなどの
アイソレーション手段を使わずに条件付きながらアイソ
レーション駆動することができ、しかも、順バイアス
（オン駆動）用のコンデンサ、コイル等のエネルギー蓄
積手段を使わないことによってターン・オフを速め、同
時に絶縁性能を向上させた１方向性絶縁型スイッチング
回路と双方向性絶縁型スイッチング回路に関する。な
お、これらの絶縁型スイッチング回路を複数個組み合わ
せると、スイッチ端子の数が３以上の各種の多端子絶縁
型スイッチング回路を構成することができるし、その双
方向性絶縁型スイッチング回路を利用すれば、「所定の
点火コイル（点火用昇圧変圧器）」つまり「その２次側
の点火用放電ギャップ」を選択できる点火配電回路を構
成することができる。

【０００２】本発明を各種の絶縁型スイッチング手段の
他に電力変換装置のアーム、アナログ・スイッチ（＝ア
ナログ・ゲート）、あるいは、ディジタル・スイッチ
（ディジタル・ゲート）等として使うことができる。も
ちろん、その２端子、３端子あるいは多端子の双方向性
絶縁型スイッチング回路などを２端子、３端子あるいは
多端子の交流スイッチとして使うことも可能である。従
って、本発明を２端子スイッチ、３端子スイッチ、多端
子スイッチの他に電力変換装置、リレー、有線通信・通
話の電子交換機、マルチプレクサ、論理回路などの分野
にも利用できる。その他に本発明の双方向性絶縁型スイ
ッチング回路などを利用すると、回路中の所定のインダ
クタンス又はキャパシタンスを変えたり、抵抗または負
荷を換えたり等することが容易なため、その利用分野は
広い。

【０００３】例えば、出力電流制御のため共振周波数を
切り換える共振型電力変換装置、誘導加熱装置、放電灯
点灯装置あるいはオゾナイザー、出力電圧制御のため共
振周波数を切り換える共振型スイッチング電源、複数の
点火コイルのうちから少なくとも１つを選択できる電子
配電機能付き点火装置、有線通信・通話手段同士の切換
えを行う電子交換機などに本発明は大いに役に立つ。特
に、従来の絶縁スイッチはどれもその両出力スイッチ端
子間にシールド機能を持たないから、本発明でシールド
機能を持つものを電子交換機に使用すると、通信、通話
の漏洩防止に役に立つ。これは、伝達情報量の増大に伴
ってその信号周波数がどんどん高くなるとその両出力ス
イッチ端子間の静電容量などを通じた信号の漏洩が無視
できなくなる、からである。

【０００４】

【背景技術】 参 考： 実開平３−８０６９１号、 特開平５−２２６９９８号、 特開平５−２６８０３７号、 特開平５−３０４４５３〜４号。 先ず、本発明者の先行技術である１方向性または双方向
性の絶縁型スイッチング回路を図２に示す。この回路に
おいてトランジスタ（ＩＧＢＴ）８が無ければダイオー
ド１３の有無に関係無くこの回路は１方向性であり、ト
ランジスタ８とダイオード１３が有ればこの回路は双方
向性である。図２の回路が１方向性の場合その作用は次
の通りである。スイッチ２がオンのとき直流電源４がダ
イオード１２等を介してトランジスタ７をゲート逆バイ
アス（オフ駆動）し、同時にコンデンサ１４を充電する
ので、トランジスタ７はオフである。この時トランジス
タ７がそのコレクタ・エミッタ間に逆方向電圧を印加さ
れて逆導通したりも、ダイオード１１が順方向電圧を印
加されて導通したりも、しない限り、つまり、スイッチ
端子ｓｔ３、ｓｔ４どちらの電位もその様な非導通条件
を満足する電位にある限り、スイッチ端子ｓｔ３、ｓｔ
４それぞれと直流電源４は絶縁状態に有る。

【０００５】その後、スイッチ２をターン・オフさせる
と、コンデンサ１４がトランジスタ７をゲート順バイア
ス（オン駆動）し、ターン・オンさせる。この時ダイオ
ード１２が順方向電圧を印加されてオンとならない限
り、スイッチ端子ｓｔ３、ｓｔ４それぞれと直流電源４
は絶縁状態に有る。結局、「『ダイオード１２の導通
と、トランジスタ７の逆導通またはダイオード１１の導
通が同時に起こらない限り』、つまり、『スイッチ端子
ｓｔ３、ｓｔ４どちらの電位もその様な非導通条件を満
足する電位にある限り』という条件付きながら、スイッ
チ２、トランジスタ７の各オン、オフに関係無くスイッ
チ端子ｓｔ３、ｓｔ４それぞれと直流電源４が絶縁され
る」という作用がこの１方向性絶縁型スイッチング回路
に有る。図２の回路がトランジスタ８とダイオード１３
の有る双方向性絶縁型スイッチング回路の場合も同様で
ある。

【０００６】ただし、そのためにはダイオード１１、１
２は方向を揃えて接続されていなければならないし、ダ
イオード１３が有る場合もダイオード１２、１３は方向
を揃えて接続されていなければならないが、ダイオード
１１、１３の方向は互いに逆である。また、「ダイオー
ド１１〜１３（、６）の各アノード・カソード間静電容
量と各逆方向電流、トランジスタ７、８の各コレクタ・
エミッタ間静電容量と各遮断電流、及び、スイッチ２の
両端子間静電容量とオフ抵抗など」による絶縁インピー
ダンスは存在する。さらに、スイッチ２とトランジスタ
７（、８）の各オン、オフが切り換わるとき、これらが
同時にオンである間、前述した絶縁状態は一時的に崩れ
てしまい、もれ電流がスイッチ端子ｓｔ３（又はｓｔ
４）と直流電源４の間に流れてしまう。

【０００７】それから、等価的にダイオード６が有った
り、スイッチ２が逆阻止型でなかったり等する場合で
も、ダイオード１２に逆方向電圧が印加されると、ダイ
オード１２により電位が低いダイオード６にも当然なが
ら逆方向電圧が印加されて、両ダイオード１２、６はオ
フとなるから、前述した条件付き絶縁作用は変わらな
い。そして、トランジスタ７又は８は通常ノーマリィ・
オフ型ＩＧＢＴであるが、その内蔵ＭＯＳ・ＦＥＴをデ
ィプレッション・モード型にすれば、トランジスタ７又
は８はノーマリィ・オン型ＩＧＢＴになる。

【０００８】同様な事が図３〜図２４の各絶縁型スイッ
チング回路にも言える。図３の回路は図２の回路におい
てトランジスタ７（、８）の代わりにノーマリィ・オン
のトランジスタ１（、３）を用いた回路である。図４の
回路は更に図３の回路においてコンデンサ１４等をトラ
ンジスタ１のソース側に接続する等した回路である。図
３、図４の各回路では絶縁ゲート型ではないスイッチン
グ手段（例：接合型ＦＥＴ、ＳＩＴ、ＳＩサイリスタ
等）２つ、すなわち、トランジスタ１、３両方有る場
合、両特性が揃っていないと各ゲート順バイアス電流の
ばらつきによって各オン抵抗に違いが生じる結果、方向
によりスイッチのオン抵抗が違ってしまうという欠点が
有る。そこで図５の回路は抵抗１５、１６とダイオード
１７、１８等を使ってトランジスタ１、３の各ゲート順
バイアス電流の分配を改善した回路であるが、そのため
に回路構成が複雑になり、部品点数がかなり増えてしま
う。

【０００９】図６の回路はコイル１９によってトランジ
スタ１（、３）をゲート順バイアスする回路である。こ
の回路でも絶縁ゲート型ではないスイッチング手段２
つ、すなわち、トランジスタ１、３の両方が有る場合、
両特性が揃っていないと、各ゲート順バイアス電流のば
らつきによって各オン抵抗に違いが生じる結果、方向に
よりスイッチのオン抵抗が違ってしまうという欠点が有
る。そこで、図７の回路は定電流ダイオード２０、２１
とダイオード１７、１８等を使ってトランジスタ１、３
の各ゲート順バイアス電流の分配を改善した回路である
が、そのために回路構成が複雑になり、部品点数がかな
り増えてしまう。

【００１０】図８の回路ではスイッチ２のオン時トラン
ジスタ１（、３）のゲート・ソース間静電容量とコンデ
ンサ１４が直流電源４に並列的に接続されるので、その
ゲート逆バイアス電圧は定常的にはコンデンサ１４の充
電電圧に影響されず、ほぼその電源電圧の大きさになる
利点が有るが、回路構成が複雑で、部品点数が多い。図
９の回路はゲート順バイアス電圧の異なるスイッチング
手段２つ、すなわち、トランジスタ１、２２を用いた双
方向性絶縁型スイッチング回路であるが、そのマッチン
グにツェナー・ダイオード２３（抵抗手段でも定電流ダ
イオードでも電圧降下手段でも良い。）が必要であり、
そのために部品点数が増えてしまう。

【００１１】図１０〜図２０の各回路は、図２又は図３
の回路においてゲート逆バイアスのとき抵抗９による電
力消費を小さくしたり、あるいは、ゲート順バイアスの
ときコンデンサ１４によるゲート順バイアス電流を大き
くしたりするために電流制限手段として抵抗９の代わり
にスイッチング手段など（図１０の回路で言えばトラン
ジスタ２４等の部分）を用いた回路である。そのため
に、これら電流制限手段は普通の抵抗と違ってスイッチ
２又はトランジスタ３１、３４又は８５がオンの時より
オフの時の方がその電流制限機能が小さくなる。なお、
図２〜図１９の各回路においてその構成要素となる各可
制御なスイッチング手段をそれと相補関係にある可制御
なスイッチング手段で１つずつ置き換え、（例えばＮＰ
Ｎ型トランジスタをＰＮＰ型トランジスタで置き換
え、）直流電源やダイオードなど方向性の有る各回路構
成手段の向きを逆にした「電圧極性に関して元の回路に
対し対称関係にある回路」ももちろん可能である。

【００１２】図２０の回路は図１９の回路において「コ
ンデンサ１４と抵抗１０の並列回路の接続」をトランジ
スタ３８のゲート側からソース側へ変更した回路であ
る。つまり、その制御電極（例：ゲート、ベース。）側
から「これと駆動信号入力用に対を成す主電極（例：ソ
ース、エミッタ、カソード、アノード・ゲートに対する
アノード。）」側への接続変更である。同様に、図９〜
図１８の各回路およびその対称関係にある回路において
も「コンデンサ１４と抵抗１０の並列回路の接続」をそ
の制御電極側から主電極側へ変更した回路が可能であ
る。これらの回路は元の図９〜図１８等の各回路から派
生した派生回路と言える。

【００１３】図２１の回路は、図２の１方向性絶縁型ス
イッチング回路においてダイオード１１と「後から追加
した３つのダイオード」でブリッジ接続型整流回路を形
成し、その両整流出力端子間にトランジスタ７を接続し
た双方向性絶縁型スイッチング回路である。同様に図
３、図４、図６、図８、図１０〜図２０の各１方向性絶
縁型スイッチング回路等においてダイオードを３つ追加
してブリッジ接続型整流回路を形成し、その両整流出力
端子間にトランジスタ１、７、２２又は３８を接続した
双方向性絶縁型スイッチング回路もまた可能である。こ
れら回路も元の回路から派生した派生回路と言うことが
できる。図２２、図２３の各回路も有る。

【００１４】尚、図２３の回路は図２２の回路において
「コンデンサ１４と抵抗１０の並列回路の接続」をトラ
ンジスタ４１のゲート側からソース側へ変更した回路で
ある。つまり、その制御電極側から「これと駆動信号入
力用に対を成す主電極」側への接続変更である。同様
に、前述の派生したブリッジ接続型整流回路を持つ各双
方向性絶縁型スイッチング回路でも「コンデンサ１４と
抵抗１０の並列回路の接続」をその制御電極側から主電
極側へ変更した回路（派生回路）が可能である。

【００１５】図２４の回路は図２の１方向性絶縁型スイ
ッチング回路２つをスイッチ端子のところで逆並列接続
した双方向性絶縁型スイッチング回路で、直流電源４と
スイッチ２は共通化されているが、しなくても構わな
い。同様に、図２〜図４、図６、図８、図１０〜図２０
の１方向性絶縁型スイッチング回路などのいずれか２
つ、異なる回路２つでも同じ回路２つでも構わないが、
をスイッチ端子のところで逆並列接続した双方向性絶縁
型スイッチング回路（派生回路）も可能である。

【００１６】尚、「図２〜図２４の各回路」、「その対
称関係にある回路」あるいは「その各派生回路」におい
てトランジスタ１、３、７、８、２２、２８、３７、３
８又は４１等の代わりにスイッチング手段としてそれぞ
れと同じ順逆バイアス電圧特性を持ち、自己ターン・オ
フ機能（＝自己消弧機能）を持つスイッチング手段なら
何でも使うことができるし、スイッチ２又はトランジス
タ３１、３４、又は８５の代わりにスイッチング手段と
してオン、オフさせることができるスイッチング手段な
ら機械的なスイッチでも半導体スイッチでも何でも使う
ことができる。また、「図１０〜図２０、図２２、図２
３の各回路」、「その対称関係にある回路」あるいは
「その各派生回路」においてトランジスタ２４、２７、
２９、３２、３５、３６、３９又は４０等の代わりにス
イッチング手段としてそれぞれと同じ順逆バイアス電圧
特性を持ち、自己ターン・オフ機能を持つスイッチング
手段なら何でも使うことができる。但し、必要とする逆
バイアス電圧の大きさに応じて接続する電圧降下手段に
電圧降下の大きいものを使う必要が有る。

【００１７】さらに、図１０〜図２０、図２２、図２３
の各回路またはその各派生回路においてベース逆バイア
ス用もしくはゲート逆バイアス用の電圧降下手段として
「ダイオード２５又は３０」又は「ツェナー・ダイオー
ド３３」の他に抵抗、「抵抗とダイオードの直列回路ま
たは並列回路」、「ツェナー・ダイオード２つを逆向き
に直列接続したもの」、「その駆動信号入力用に対を成
さない制御電極と主電極（例：コレクタ電極とベース電
極、ドレイン電極とゲート電極、アノード電極とカソー
ド側ゲート電極。）を接続したスイッチング手段」、抵
抗手段、定電圧手段、そして、これらを組み合わせたも
の、等が有る。

【００１８】それから、図１０〜図２０、図２２、図２
３の各回路またはその各派生回路においてオン制御手段
として抵抗２６の他に定電流ダイオード、定電流手段、
そのゲートとドレインを接続したＭＯＳ・ＦＥＴ、抵抗
手段、電流制限手段が有る。そして、図２〜図２４の各
回路あるいはその各派生回路において、各可制御スイッ
チング手段をこれと相補関係にある可制御スイッチング
手段で置き換え、直流電源やダイオードなど方向性の有
る各回路構成手段の向きを逆にした、電圧極性に関して
元の回路に対し対称関係にある回路もまた当然ながら可
能である。

【００１９】

【第１の問題点】しかしながら、図２〜図２４の各種の
絶縁型スイッチング回路などでは『構成が複雑で、部品
点数が多い』という第１の問題点が有る。

【００２０】

【第２の問題点】ＩＣ化する際コンデンサ、コイル等の
エネルギー蓄積手段を組み込む必要が有るので、『ＩＣ
製造工程が複雑になり、集積度が低く、高コストで、Ｉ
Ｃ化するのに都合が悪く、不便である』という第２の問
題点が有る。特に、そのエネルギー蓄積量を多くして順
バイアス（オン駆動）できる期間を長くする場合や、コ
イルを使う場合、その大きさが大きくなるから構成上、
スペース上かなり困難になる。

【００２１】

【第３の問題点】図２〜図５の各回路などの様にエネル
ギー蓄積手段に順バイアス用コンデンサ（コンデンサ１
４）を使い、その順バイアス用コンデンサを介して『そ
の構成要素であるノーマリィ・オン型スイッチング手段
（例：トランジスタ１、３、７、８、２２、２８、３
７、３８、４１等）を逆バイアス（オフ駆動）する場
合、直流電源の電圧はその順バイアス用コンデンサの充
電電圧分だけ余計に大きくする必要が有る』という第３
の問題点が有る。つまり、その電源電圧の大きさはその
逆バイアス電圧（オフ駆動電圧）の大きさとその充電電
圧の大きさの和以上である必要が有る。しかも、その充
電電圧の大きさはその可制御スイッチの順バイアスを速
やかに行うためにはその順バイアス電圧（オン駆動電
圧）の大きさ以上である必要が有る。これは、両方が同
じ位の大きさだとその順バイアス電圧の立上りが鈍くな
り、その所定の順バイアス電圧に達するのに時間が掛か
る、からである。あるいは、その様に逆バイアスする場
合、その電源電圧がそのままであれば、その順バイアス
用のコンデンサ（コンデンサ１４）の充電電圧分だけ逆
バイアス電圧が小さくなるので、スイッチ２あるいはト
ランジスタ３１、３４又は８５がターン・オンしたと
き、『そのノーマリィ・オン型スイッチング手段のター
ン・オフが遅くなり、もれ電流が流れている時間が長引
いて、絶縁性能が低下してしまう』という第３の問題点
が有る。

【００２２】

【第４の問題点】ノーマリィ・オン型スイッチング手段
を順バイアスしてオン駆動すると、ゼロ・バイアスでオ
ン駆動する場合に比べてオン抵抗が小さくなるという利
点が有る。しかし、その反面『そのスイッチング手段を
ターン・オフさせるのに順バイアスからゼロ・バイアス
に戻す時間分だけ余計な時間が掛かるので、そのターン
・オフ時に絶縁状態が一時的に崩れている時間が長引い
て、絶縁性能が低下してしまう』という第４の問題点が
有る。つまり、オン駆動のためにノーマリィ・オン型ス
イッチング手段を順バイアスすること自体が、絶縁性能
の低下に結び付いてしまうのである。

【００２３】

【第５の問題点】『そのエネルギー蓄積手段、もしく
は、そのエネルギーが出入りするために必要な電流経路
構成手段が、その絶縁型スイッチング回路などのターン
・オフを遅らせる様に作用してしまい、同時に絶縁状態
が一時的に崩れている時間を長引かせて、絶縁性能を低
下させてしまう』という第５の問題点が有る。どういう
事かと簡単に言うと、例えば「図３、図４の各回路にお
いては抵抗９」が、「図６の回路においてはコイル１
９」が、そして、「図８の回路においてはコンデンサ１
４」が、スイッチ２をターン・オンさせてトランジスタ
１（、３）をターン・オフさせるとき、「過渡的にトラ
ンジスタ１（、３）のゲート逆バイアス電流となるもれ
電流などの一部」をゲート逆バイアス電流とならない様
にバイパスして、そのターン・オフを遅らせる様に作用
してしまう結果、その絶縁性能を低下させてしまうので
ある。

【００２４】第５の問題点について詳しく述べる。図３
の回路においてスイッチ２をターン・オンさせると、前
述した絶縁機能を果たすための条件によってスイッチ端
子ｓｔ５、ｓｔ６の各電位は直流電源４のプラス端子電
位より高く設定されているからトランジスタ１（、３）
がターン・オフするまでダイオード１２はオフのままで
あるか、あるいは、ダイオード１２が同時にターン・オ
ンしてダイオード１２等がトランジスタ１のソース電位
をほぼ直流電源４のプラス端子電位ぐらいにクランプす
る。どちらにしても、もれ電流（あるいは短絡電流）
が、スイッチ端子ｓｔ５（又はｓｔ６）からトランジス
タ１（又は３）、そのゲート・ソース間静電容量と抵抗
５の並列回路およびコンデンサ１４等を通って、あるい
は、スイッチ端子ｓｔ５（又はｓｔ６）からトランジス
タ１（又は３）及び抵抗９を通って、スイッチ２の方へ
過渡的に流れてしまう。すなわち、スイッチ２のターン
・オン時にスイッチ端子ｓｔ５又はｓｔ６と直流電源４
の間の絶縁状態が一時的に崩れてしまうのである。

【００２５】その際、「そのもれ電流のうち」又は「そ
のもれ電流と直流電源４からの電流の両方のうち」抵抗
５側を流れる電流だけがトランジスタ１（、３）をゲー
ト逆バイアスし、ターン・オフさせる。一方、抵抗９を
流れる電流はその様なゲート逆バイアス作用を全くせ
ず、トランジスタ１（、３）のターン・オフに寄与しな
い。これは、抵抗９の電圧がトランジスタ１（、３）を
ゲート逆バイアスするのをコンデンサ１４の電圧が妨げ
ているからである。そのターン・オフに寄与しないどこ
ろか、抵抗９は抵抗５側へ流れて欲しい電流の一部をバ
イパスしてしまう。しかも、抵抗９の電流は抵抗９９や
スイッチ２のオン抵抗での電圧降下を増大させて抵抗５
側での電圧降下を減少させてしまう。だから、もし抵抗
９の電流が増えて抵抗５側の電流が減れば、トランジス
タ１（、３）のターン・オフが遅れることになるし、反
対にその全電流が抵抗５側を流れれば、トランジスタ１
（、３）のターン・オフが速まることになるから、抵抗
９（コンデンサ１４の放電の電流経路構成手段）の存在
がそのターン・オフ遅れの原因になることが分かる。

【００２６】さらに、そのターン・オフ遅れはスイッチ
端子ｓｔ５又はｓｔ６と直流電源４の間の絶縁状態が一
時的に崩れている時間を長引かせるので、絶縁性能の低
下に繋がる。これらの事は図２の回路でトランジスタ７
又は８に前述したノーマリィ・オン型ＩＧＢＴを使った
場合や図９の回路でも同じであるし、図１４の回路の様
に電流経路構成手段として抵抗９の代わりに「トランジ
スタ２４、２９、ダイオード２５、３０及び抵抗２６で
形成される電流経路構成手段」を使う場合も同じであ
る。なぜなら、トランジスタ３１がターン・オンしても
トランジスタ２４又は２９は直ぐにターン・オフしない
ので、トランジスタ２４又は２９がもれ電流の一部をバ
イパスしてしまう、からである。

【００２７】また、図４の回路においてもスイッチ２を
ターン・オンさせたとき、スイッチ端子ｓｔ７、ｓｔ８
の各電位は前述と同様に高く設定されているからトラン
ジスタ１（、３）がターン・オフするまでダイオード１
２がオフのままだと、コンデンサ１４は、トランジスタ
１（、３）をゲート順バイアスし続け、スイッチ端子ｓ
ｔ７（又はｓｔ８）からのもれ電流がトランジスタ
１（、３）をゲート逆バイアスするのを妨げ、そのター
ン・オフを遅らせてしまい、その絶縁性能を低下させて
しまう。別の見方をすれば、コンデンサ１４の充電電圧
の向きがそのもれ電流の向きと同じで、抵抗５等と抵抗
９等は並列的に接続されているから、そのもれ電流は
「そのゲート・ソース間静電容量と抵抗５の並列回路」
よりも「コンデンサ１４等と抵抗９の直列回路」の方へ
多く流れ、そのもれ電流によるトランジスタ１（、３）
のゲート逆バイアス作用は弱くなり、そのターン・オフ
は遅れ、その絶縁性能が低下する。

【００２８】あるいは、図４の回路においてスイッチ２
のターン・オンと同時にダイオード１２がターン・オン
すれば、直流電源４がコンデンサ１４を充電するので、
コンデンサ１４によるゲート順バイアス作用は無くな
る。しかし、直流電源４からの電流は抵抗９の方へ分流
し、その分直流電源４から抵抗５側へ流れる電流が減る
上に、抵抗９の電流が抵抗９９やスイッチ２のオン抵抗
での電圧降下を増大させて抵抗５側での電圧降下を減少
させるので、直流電源４によるトランジスタ１（、３）
のゲート逆バイアス作用は弱くなり、やはりそのターン
・オフは遅れてしまう。この事は図５、図２０、図２３
等の各回路においても同様である。

【００２９】さらに、図６の回路においてもスイッチ２
をターン・オンさせたとき、スイッチ端子ｓｔ９、ｓｔ
１０の各電位は絶縁条件により直流電源４のプラス端子
電位より高く設定されているからトランジスタ１（、
３）がターン・オフするまでダイオード１２がオフのま
まだと、コイル１９はトランジスタ１（、３）をゲート
順バイアスし続けてスイッチ端子ｓｔ９（又はｓｔ１
０）からのもれ電流がトランジスタ１（、３）をゲート
逆バイアスするのを妨げるので、コイル１９はそのター
ン・オフを遅らせ、その絶縁性能を低下させてしまう。
別の見方をすれば、コイル１９の電流方向がそのもれ電
流の向きと同じで、抵抗５等と抵抗９等は並列的に接続
されているから、そのもれ電流は「そのゲート・ソース
間静電容量と抵抗５の並列回路」よりも「コイル１９と
抵抗９の直列回路」の方へ流れ、その分そのもれ電流に
よるトランジスタ１（、３）のゲート逆バイアス作用は
弱くなり、そのターン・オフは遅れてしまい、その絶縁
性能は低下してしまう。

【００３０】あるいは、図６の回路においてスイッチ２
のターン・オンと同時にダイオード１２がターン・オン
すれば、直流電源４がコイル１９を励磁するので、コイ
ル１９によるゲート順バイアス作用は無くなる。しか
し、直流電源４からの電流は抵抗９の方へ分流し、その
分直流電源４から抵抗５側へ流れる電流が減る上に、コ
イル１９の励磁電流が抵抗９９やスイッチ２のオン抵抗
での電圧降下を増大させて抵抗５側での電圧降下を減少
させるので、直流電源４によるトランジスタ１（、３）
のゲート逆バイアス作用は弱くなる。従って、やはりそ
のターン・オフは遅れてしまい、その絶縁性能は低下し
てしまう。この事は図７の回路においても同様である。

【００３１】それから、図８の回路の様にスイッチ２が
オンの時トランジスタ１（、３）のゲート・ソース間静
電容量とコンデンサ１４が並列的に接続される回路の場
合、図６の回路でスイッチ２がオンの時そのゲート・ソ
ース間静電容量とコイル１９が並列的に接続される場合
と同様以上の事が言える。スイッチ２をターン・オンさ
せた直後、コンデンサ１４が「そのゲート・ソース間静
電容量の充電に過渡的に影響を与える遅延素子」として
働くため、トランジスタ１（、３）のターン・オフは遅
れてしまい、その絶縁性能が低下してしまう。

【００３２】

【発明の目的】そこで、本発明は『前述した５つの問題
点（段落番号００１９〜００２３）を解決することがで
きる』条件付きながら絶縁機能を持つ１方向性絶縁型ス
イッチング回路を提供することを目的としている。ま
た、この１方向性絶縁型スイッチング回路を応用した双
方向性絶縁型スイッチング回路を提供することも目的と
している。尚、これらの絶縁型スイッチング回路を応用
すると各種の絶縁型スイッチング回路と点火配電回路を
構成することができる。

【００３３】

【発明の開示】即ち、本発明は請求項１に記載した通り
の１方向性絶縁型スイッチング回路である。その第１の
スイッチング手段にノーマリィ・オン型を使うが、その
順バイアス用のエネルギー蓄積手段を使わず、そして、
その第１のスイッチング手段のオフ駆動時その逆バイア
ス用電源手段が「直接」つまり「直列的にも並列的にも
上記エネルギー蓄積手段無しで」その制御端子ｃｔ１・
主端子ｍｔ１ａ間を逆バイアスする一方、その第１のス
イッチング手段のオン駆動時その第１の放電手段がその
制御端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間の電荷を放電してそ
の制御端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間をゼロ・バイアス
又はほぼゼロ・バイアスしている。

【００３４】このことによって、その第２のスイッチン
グ手段がオンときその逆バイアス用電源手段（例：直流
電源など。）がその第２の非可制御スイッチング手段を
介してその制御端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間を逆バイ
アスし、その第１のスイッチング手段をターン・オフさ
せる。このとき、「その第１の非可制御スイッチング手
段が順方向電圧を印加されて導通したりも、その第１の
スイッチング手段が逆方向電圧を印加されて逆導通した
りもしない限り」つまり「その両スイッチ端子となるそ
の第１のスイッチング手段およびその第１の非可制御ス
イッチング手段の各開放端の電位がその様な非導通条件
を満足する電位である限り」、その各スイッチ端子とそ
の逆バイアス用電源手段は絶縁状態に有る。

【００３５】一方、その第２のスイッチング手段がオフ
のとき、その第１の放電手段がその制御端子ｃｔ１・主
端子ｍｔ１ａ間の逆バイアス電圧を低下させたり、ある
いは、ゼロにしたりして、ノーマリィ・オンのその第１
のスイッチング手段をターン・オンさせる。このとき
「その第２の非可制御スイッチング手段が順方向電圧を
印加されて導通とならない限り」、上述した各スイッチ
端子とその逆バイアス用電源手段は絶縁状態に有る。結
局『その第２の非可制御スイッチング手段の導通と、そ
の第１のスイッチング手段の逆導通もしくはその第１の
非可制御スイッチング手段の導通が同時に起こらない限
り』つまり『上述したスイッチ端子どちらの電位もその
様な非導通条件を満足する電位にある限り』という条件
付きでその第１、第２のスイッチング手段の各オン、オ
フに関係無く上述した各スイッチ端子とその逆バイアス
用電源手段は絶縁される。

【００３６】但し、「その第１、第２のスイッチング手
段、その第１、第２の非可制御スイッチング手段それぞ
れの両主端子間静電容量、遮断時のもれ電流あるいは逆
方向のもれ電流などによる絶縁インピーダンス」は存在
する。また、本発明の回路を使用する回路において前述
した絶縁条件を一時的に外して、本発明の回路を一時的
に非絶縁で使う使い方をしても一向に構わないさらに、
その逆バイアス用電源手段として直流電源、「交流電圧
を整流、平滑した電源」などが有る。要するに、そのオ
フ駆動時その第１のスイッチング手段をオフに保つのに
必要な逆バイアス電圧を供給できるものなら何でも構わ
ない。

【００３７】

【発明の効果】本発明はその第１のスイッチング手段の
オン駆動にエネルギー蓄積手段などを使用していないの
で、本発明は前述した５つの問題点（段落番号００１９
〜００２３）を解決することができる。従って、以下５
つの効果が本発明に有る。 ａ）構成が簡単になり、部品点数が少なくなる。 ｂ）ＩＣ製造工程が簡単になり、集積度が高く、低コス
トで、ＩＣ化するのに都合が良く、便利になる。 ｃ）その逆バイアス用電源手段の電圧は、その第１のス
イッチング手段に逆バイアス電圧を供給できる大きさで
有れば良く、従来の様なコンデンサの充電電圧分を余計
に必要としない。あるいは、その電源電圧が同じなら、
それがそのまま逆バイアス電圧に利用されるので、その
第１のスイッチング手段のターン・オフが速くなる。さ
らに、そのターン・オフ時に一時的にその第１、第２の
スイッチング手段が同時オンとなって絶縁状態が崩れて
いる時間が短くなるので、絶縁性能が向上する。

【００３８】ｄ）ノーマリィ・オン型スイッチング手段
の場合、そのオン駆動時に順バイアスしていないこと自
体がそのターン・オフを速くさせる要因になるので、そ
の第１のスイッチング手段のターン・オフが速くなる。
その上、そのターン・オフ時に一時的にその第１、第２
のスイッチング手段が同時オンとなって絶縁状態が崩れ
ている時間が短くなるので、絶縁性能が向上する。なぜ
なら、接合型ＦＥＴ、ＳＩＴ、ＳＩサイリスタ等の場合
ゲート順バイアス時の蓄積電荷によってターン・オフが
遅れるし、ＭＯＳ・ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の場合ゲート電
圧が順バイアス電圧から電圧ゼロまで小さくなる時間分
だけ余計に時間が掛かり、ターン・オフが遅れる、から
である。

【００３９】ｅ）過渡的にその制御端子ｃｔ１・主端子
ｍｔ１ａ間の逆バイアス電流となってその制御端子ｃｔ
１・主端子ｍｔ１ａ間静電容量を逆バイアス方向に充電
する筈の電流の一部を、そうできない様にバイパスして
ターン・オフを遅らせる様に作用する「エネルギー蓄積
手段」又は「そのエネルギーが出入りするために必要だ
が同様にターン・オフ遅延作用をする電流経路構成手
段」が無いので、その第１のスイッチング手段のターン
・オフが速くなる。加えて、その第１のスイッチング手
段のターン・オフ時に一時的にその第１、第２のスイッ
チング手段が同時にオンとなって絶縁状態が崩れている
時間が短くなる結果、絶縁性能が向上する。これら５つ
の効果は勿論「本発明の１方向性絶縁型スイッチング回
路を応用した双方向性絶縁型スイッチング回路」及び
「これらの絶縁型スイッチング回路を使って構成された
各種の絶縁型スイッチング回路と点火配電回路」にも有
る。

【００４０】

【追加される効果１】順バイアス用の駆動エネルギーが
要らないので、エネルギーの節約となる。

【００４１】

【追加される効果２】オン期間が無制限という追加効
果。本発明はノーマリィ・オンのスイッチング手段をそ
の第１のスイッチング手段などに使っているので、その
第２のスイッチング手段がオフである限り、そのオン期
間はノーマリィ・オフ型ＩＧＢＴを使った図２の回路な
どと違い無制限である。

【００４２】

【追加される効果３】オン抵抗が一定という追加効果。
図３〜図８の各回路やノーマリィ・オン型ＩＧＢＴを使
った図２の回路などの場合、オン駆動時コンデンサ１
４、コイル１９又はエネルギー蓄積手段が順バイアスの
ためその蓄積エネルギーを放出するのに伴い、その順バ
イアス電圧または順バイアス電流が小さくなり、各ノー
マリィ・オン型スイッチング手段のオン抵抗などが変化
してしまう。

【００４３】

【追加される効果４】「請求項４記載の双方向性絶縁型
スイッチング回路」又は「これを使った各種の絶縁型ス
イッチング回路などのその回路部分」を除くと、本発明
にはシールド効果が有る。その逆バイアス用電源手段の
電源端子を一定電位に固定すれば、例えばアースすれ
ば、本発明の１方向性絶縁型スイッチング回路などがオ
フの時、その両スイッチ端子の間に有るその制御端子ｃ
ｔ１とその主端子ｍｔ１ａはその第２のスイッチング手
段などによって一定電位に固定される。その結果、その
両スイッチ端子間がオフの時、その両スイッチ端子間の
絶縁インピーダンスが無視できない場合でもその両スイ
ッチ端子間を直接電流が流れることは無い。

【００４４】このシールド効果は有線通信または有線通
話同士の切換え等を行う電子交換機などでは通信または
通話の漏洩防止という効果に結び付く。特に、情報量の
増大に伴い、通信または通話の信号周波数が増加する
と、例えば、従来の発光・受光ダイオード対とＭＯＳ・
ＦＥＴを組み合わせた絶縁スイッチ等の場合、そのドレ
イン・ソース間静電容量やドレイン・ゲート間静電容量
などを通じてその信号が他の回線などに漏洩する量も増
大してしまう。従って、この場合の本発明固有のこの独
特な効果は本発明の大きな利点となる。

【００４５】請求項２記載の双方向性絶縁型スイッチン
グ回路は、請求項１記載の１方向性絶縁型スイッチング
回路のスイッチ部にその第３のスイッチング手段とその
第３の非可制御スイッチング手段を追加接続して双方向
性化し、そして、その駆動制御部に「その第３のスイッ
チング手段をオン・オフ駆動するためその第２の閉回
路、その第２の電流制限手段およびその第２の放電手
段」を設けたスイッチング回路である。但し、制御端子
ｃｔ１と制御端子ｃｔ３を直接接続し、「その第１、第
２の電流制限手段を１つの電流制限手段に、その第１、
第２の閉回路を１つの閉回路に、その第１、第２の放電
手段を１つの放電手段に」それぞれまとめて共通化する
こともできる。（後述の図１、図２５〜図３５、図６
８、図７１、図７２、図７５の各実施例）

【００４６】

【追加される効果５】本発明が請求項２記載の双方向性
絶縁型スイッチング回路に対応する場合、その２方向可
制御スイッチング手段部を構成するその第１、第３のス
イッチング手段どちらも非絶縁ゲート型などであって
も、各オン駆動はゼロ・バイアスだから『順バイアス電
流の分配のために気を遣う必要が無い』という効果が有
る。従来の図３、図４、図６、図８の各双方向性絶縁型
スイッチング回路と違ってオン駆動の定常時にその制御
端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間にもその制御端子ｃｔ３
・主端子ｍｔ３ａ間にも順バイアス電流を流さないの
で、順バイアス電流の分配のために気を遣う必要が無
く、その第１、第３のスイッチング手段に特性の揃った
ものを使ったり、図５、図７の各回路の様に構成したり
せずに済む。例えば、オン抵抗が同じならその第１、第
３のスイッチング手段は接合型ＦＥＴとノーマリィ・オ
ン型ＳＩＴという具合に異種類でも構わない。

【００４７】

【追加される効果６】本発明が請求項２記載の双方向性
絶縁型スイッチング回路に対応する場合、『その２方向
可制御スイッチング手段部が非絶縁ゲート型と絶縁ゲー
ト型スイッチング手段２つ等（例：接合型ＦＥＴとＭＯ
Ｓ・ＦＥＴ）で構成されていたとしても、各オン駆動は
ゼロ・バイアスだから順バイアス電圧の印加のために気
を遣う必要が無い』という効果が有る。従来の図９の双
方向性絶縁型スイッチング回路と違って２方向可制御ス
イッチング手段を構成する第１、第３のスイッチング手
段がたとえ異種類であっても、その制御端子ｃｔ１・主
端子ｍｔ１ａ間にもその制御端子ｃｔ３・主端子ｍｔ３
ａ間にも順バイアス電圧を印加することは無く、せいぜ
いゼロ・バイアス電圧なので、順バイアス電圧印加のた
めに気を遣う必要は無く、各順バイアス電圧をマッチン
グさせるために図９回路中のツェナー・ダイオード２３
等の様にツェナー・ダイオードや抵抗などを接続せずに
済む。 （後述する図２５の実施例）

【００４８】請求項３記載の双方向性絶縁型スイッチン
グ回路は、請求項２記載の双方向性絶縁型スイッチング
回路の駆動制御部において「その第１、第２の電流制限
手段を１つの電流制限手段に、その第１、第２の閉回路
を１つの閉回路に、及び、その第１、第２の放電手段を
１つの放電手段に」それぞれまとめて共通化し、そし
て、そのスイッチ部において「その第１、第３のスイッ
チング手段とその第１、第３の非可制御スイッチング手
段の接続体が形成する２方向可制御スイッチング手段」
を４端子のその第４のスイッチング手段で置き換えたス
イッチング回路である。
（後述する図３６〜図４６の各実施例）

【００４９】

【追加される効果８】従って、本発明が請求項３記載の
双方向性絶縁型スイッチング回路に対応する場合、その
構成要素となる２方向可制御スイッチング手段を半導体
スイッチ１つで構成できるので、『さらに構成が簡単に
なり、部品点数が少なくなる』という効果が有る。その
第４のスイッチング手段としては例えば「ゲート、バッ
ク・ゲート、ドレイン及びソースを持つ、ノーマリィ・
オンのＭＯＳ・ＦＥＴや絶縁ゲート型ＦＥＴ」が有る。

【００５０】尚、請求項４記載の双方向性絶縁型スイッ
チング回路は、請求項１記載の１方向性絶縁型スイッチ
ング回路のスイッチ部で「その第１、第４〜第６の非可
制御スイッチング手段４つでブリッジ接続型整流回路を
形成し、その両整流出力端子間にその第１のスイッチン
グ手段を接続して双方向性化したスイッチング回路であ
る。 （後述する図４７〜図５
７、図６９の各実施例）また、請求項５記載の双方向性
絶縁型スイッチング回路は、請求項１記載の１方向性絶
縁型スイッチング回路２つ（同じ回路２つでも違う回路
２つでも構わないが、）をそのスイッチ端子のところで
逆並列接続して双方向性化したスイッチング回路であ
る。 （後述する図５８〜図６０の
各実施例）

【００５１】

【発明を実施するための最良の形態】本発明をより詳細
に説明するために以下添付図面に従ってこれを説明す
る。図１の実施例においてトランジスタ３とダイオード
１３が無ければ、図１の実施例は請求項１記載の１方向
性絶縁型スイッチング回路に対応し、トランジスタ１と
ダイオード１１の直列回路が可制御な１方向性スイッチ
ング手段を構成する。また、図１の実施例においてダイ
オード１３が有れば、トランジスタ１とダイオード１３
の並列回路は１方向可制御２方向性スイッチング手段を
構成する。さらに、図１の実施例においてトランジスタ
３とダイオード１３が有れば、図１の実施例は請求項２
記載の双方向性絶縁型スイッチング回路に対応し、トラ
ンジスタ１、３とダイオード１１、１３は２方向可制御
スイッチング手段を構成する。尚、トランジスタ１、３
はノーマリィ・オンの接合型ＦＥＴである。

【００５２】図１の実施例の各構成要素は次の通り請求
項１記載の１方向性絶縁型スイッチング回路の各構成手
段に相当する。 ａ）トランジスタ１がその第１のスイッチング手段に。 ｂ）トランジスタ１のゲート端子とソース端子がその制
御端子ｃｔ１と主端子ｍｔ１ａに。 ｃ）ダイオード１１がその第１の非可制御スイッチング
手段に。 ｄ）トランジスタ１とダイオード１１の直列回路がその
（可制御な）１方向性スイッチング手段に。 ｅ）スイッチ２がその第２のスイッチング手段に。 ｆ）ダイオード１２がその第２の非可制御スイッチング
手段に。 ｇ）直流電源４がその逆バイアス用電源手段に。 ｈ）「直流電源４、（抵抗９９、）ダイオード１２、ト
ランジスタ１のゲート端子・ソース端子間部分およびス
イッチ２が形成する閉回路」がその第１の閉回路に。但
し、ダイオード１２はトランジスタ１のゲート側ではな
くダイオード１１側（つまり、そのソース側）に来てお
り、しかも、ダイオード１１、１２の両方向は揃ってい
る。 ｉ）抵抗９９がその第１の電流制限手段に。 ｊ）抵抗５がその第１の放電手段に。 ｋ）スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２がその各スイッチ端子
に。

【００５３】また、図１の実施例の各構成要素は次の通
り請求項２記載の双方向性絶縁型スイッチング回路の各
構成手段に相当し、その第１、第３の「電流制限手段、
閉回路、放電手段」それぞれは１つずつにまとめて共通
化されている。 ｌ）トランジスタ３がその第３のスイッチング手段に。 ｍ）トランジスタ３のゲート端子とソース端子がその制
御端子ｃｔ３と主端子ｍｔ３ａに。 ｎ）ダイオード１３がその第３の非可制御スイッチング
手段に。 ｏ）トランジスタ１、３とダイオード１１、１３の接続
体がその２方向可制御スイッチング手段に。 ｐ）「直流電源４、（抵抗９９、）ダイオード１２、ト
ランジスタ３のゲート端子・ソース端子間部分およびス
イッチ２が形成する閉回路」がその第２の閉回路に。 ｑ）抵抗９９がその第２の電流制限手段に。 ｒ）抵抗５がその第２の放電手段に。尚、ダイオード１
１、１３は互いに向きが逆でも、ダイオード１１、１２
の向きは同じであり、ダイオード１２、１３の向きも同
じである。

【００５４】図１の実施例が１方向性絶縁型スイッチン
グ回路の場合その作用は次の通りである。スイッチ２が
オンとき、直流電源４がダイオード１２等を介してトラ
ンジスタ１をゲート逆バイアスするので、トランジスタ
１はオフである。この時、「トランジスタ１がドレイン
・ソース間に逆方向電圧を印加されて逆導通したりも、
ダイオード１１が順方向電圧を印加されて導通したり
も、しない限り」つまり「スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２
どちらの電位もその様な非導通条件を満足する電位にあ
る限り」、スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２それぞれと直流
電源４は絶縁状態に有る。一方、スイッチ２がオフのと
き、抵抗５がトランジスタ１のゲート・ソース間静電容
量を放電させ、そのゲート・バイアス電圧をゼロにする
ので、ノーマリィ・オンのトランジスタ１がオンとな
る。この時、ダイオード１２が順方向電圧を印加されて
オンとならない限り、スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２それ
ぞれと直流電源４は絶縁状態に有る。

【００５５】結局『ダイオード１２の導通と、トランジ
スタ１の逆導通またはダイオード１１の導通が同時に起
こらない限り』つまり『スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２ど
ちらの電位もその様な非導通条件を満足する電位にある
限り』という条件付きながら、スイッチ２、トランジス
タ１の各オン、オフに関係無くスイッチ端子ｓｔ１、ｓ
ｔ２それぞれと直流電源４が絶縁される。但し、「ダイ
オード１１、１２、１３、６の各アノード・カソード間
静電容量と各逆方向もれ電流、トランジスタ１、３の各
ドレイン・ソース間静電容量と各オフ抵抗、あるいは、
スイッチ２の両端子間静電容量とオフ抵抗による絶縁イ
ンピーダンス」は存在する。けれども、後述する様に両
スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２間がオフ状態のとき両スイ
ッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２間をシールドするシールド効果
が有るので、信号の漏洩に関しては大丈夫である。

【００５６】尚、等価的にダイオード６が有ったり、ス
イッチ２が逆阻止型でなかったり等する場合でも、ダイ
オード１２に逆方向電圧が印加されると、ダイオード１
２により電位が低いダイオード６にも自動的に逆方向電
圧が印加されるので、両ダイオード１２、６はオフとな
り、前述した絶縁作用は変わらない。また、図１の絶縁
型スイッチング回路において、ダイオード１３が有る１
方向性絶縁型スイッチング回路の場合でも、トランジス
タ３とダイオード１３両方有る双方向性絶縁型スイッチ
ング回路の場合でも、各絶縁作用は同様である。さら
に、本発明の回路を使用する回路の動作中に前述した絶
縁条件を一時的に外して、本発明の回路を一時的に非絶
縁で使う使い方をしても一向に構わない。

【００５７】それから、請求項１記載中の第１のスイッ
チング手段または請求項２記載中の第３のスイッチング
手段として、トランジスタ１又は３の代わりにその駆動
電圧極性が同じでノーマリィ・オンの可制御なスイッチ
ング手段なら何でも使うことができる。従って、その様
に各スイッチング手段の置換えによって図１の実施例か
ら新しい実施例（派生実施例）がいくつも派生する。ち
なみに、ノーマリィ・オンの可制御なスイッチング手段
としては例えば接合型ＦＥＴ、ディプレッション・モー
ドのＭＯＳ・ＦＥＴと絶縁ゲート型ＦＥＴ、ノーマリィ
・オンのＳＩＴとＳＩサイリスタ、「その内蔵ＭＯＳ・
ＦＥＴをノーマリィ・オン型としたＩＧＢＴ」、「ノー
マリィ・オンのスイッチング手段を前段にしてノーマリ
ィ・オフのスイッチング手段とカスケード接続したスイ
ッチング手段」等が有る。

【００５８】そして、図１の実施例と前述の派生実施例
において前述した第２のスイッチング手段としてスイッ
チ２の代わりにオン、オフできるスイッチング手段なら
機械的なスイッチでも半導体スイッチでも何でも使うこ
とができる。従って、その様なスイッチング手段の置換
えによって図１の実施例とその派生実施例からさらに新
しい実施例（別の派生実施例）が派生する。ところで、
図１の実施例または各派生実施例においてその構成要素
となる可制御スイッチング手段（例：トランジスタ、サ
イリスタ。）をその相補関係にある可制御スイッチング
手段で置き換え、方向性のある各回路構成手段（例：直
流電源、ダイオード、ツェナー・ダイオード等。）の向
きを逆にした「電圧極性に関して元の実施例に対し対称
関係にある実施例」ももちろん可能である。

【００５９】それはそうとして、図１の実施例はスイッ
チ作用の際トランジスタ１（、３）のオン駆動にコンデ
ンサ、コイル等のエネルギー蓄積手段などを使っていな
いので、以下５つの効果を持つ。 ａ）構成が簡単になり、部品点数が少なくなる。エネル
ギー蓄積手段だけでなくその付属品（例：図３、図４の
各回路中の抵抗９、１０。）も要らない。 ｂ）ＩＣ化の際にＩＣ製造工程が簡単になり、集積度が
高く、低コストで、ＩＣ化するのに都合が良く、便利に
なる。 ｃ）直流電源４の電圧はトランジスタ１（、３）にゲー
ト逆バイアス電圧を供給できる大きさで有れば良い。そ
の電源電圧は従来の図３、図４の各回路などの様にコン
デンサ１４の充電電圧分だけ余計に大きくする必要は無
い。あるいは、その電源電圧が同じならば、その電源電
圧がほぼそのままトランジスタ１（、３）のゲート逆バ
イアス電圧になるので、そのゲート逆バイアス電圧の立
下りが鋭くなり、そのターン・オフが速くなる。その
上、図２、図３等の従来回路と違いスイッチ端子ｓｔ１
からのもれ電流などは全て「トランジスタ１（、３）の
ゲート・ソース間静電容量と抵抗５の並列回路」に流
れ、ゲート逆バイアス電流となるため、トランジスタ１
（、３）のターン・オフ時に一時的にトランジスタ
１（、３）とスイッチ２が同時オンとなって絶縁状態が
崩れている時間が短くなるので、絶縁性能が向上する。

【００６０】ｄ）トランジスタ１（、３）のオン駆動が
ゲート順バイアスではなくゲート・ゼロ・バイアスであ
ること自体が、ゲート順バイアス時の蓄積電荷の影響を
無くし、そのターン・オフを速くする。その結果、ｃ）
項で述べた様に絶縁状態が崩れている時間が短くなるの
で、絶縁性能が向上する。 ｅ）従来の様に「トランジスタ１（、３）のゲート逆バ
イアス電流となるもれ電流などの一部をバイパスしてト
ランジスタ１（、３）のターン・オフを遅らせる様に作
用するエネルギー蓄積手段」又は「そのエネルギーが出
入りするために必要だが、同じくそのもれ電流などの一
部をバイパスして同様にターン・オフ遅延作用をする電
流経路構成手段」が無いので、トランジスタ１（、３）
のターン・オフが速くなる。その結果、ｃ）項で述べた
様に絶縁状態が崩れている時間が短くなるので、絶縁性
能が向上する。尚、「抵抗５を流れる電流が抵抗５に生
じる電圧降下」はトランジスタ１（、３）のゲート逆バ
イアス電圧として作用し、役に立つ。

【００６１】また、図１の実施例はゲート順バイアス用
エネルギー蓄積手段を使わないので『駆動エネルギーを
節約できる』という追加効果が有る。さらに、図１の実
施例はトランジスタ１（、３）にノーマリィ・オン型を
使っているので、スイッチ２がオフである限り、ノーマ
リィ・オフ型ＩＧＢＴを使った場合の図２の回路などと
違って『そのオン期間は無期限である』という追加効果
が有る。しかも、図３〜図８の各回路などがコンデンサ
１４やコイル１９のエネルギー残量によってそのオン抵
抗などが変化するのに対して『オン抵抗が一定である』
という追加効果も有る。もちろん図１の実施例とその派
生実施例を含め、本発明の１方向性絶縁型スイッチング
回路にも、これらを応用した本発明の各種絶縁型スイッ
チング回路および点火配電回路などにも前述した５つの
効果とこれらの追加効果が有る。

【００６２】さらに、図１の実施例にはシールド効果が
有る。直流電源４の一方の電源端子を一定電位に固定す
れば、例えばアースすれば、このスイッチング回路がオ
フ（両スイッチ端子ｓｔ１・ｓｔ２間がオフ）の時、両
スイッチ端子ｓｔ１・ｓｔ２間に有るトランジスタ
１（、３）のゲート端子とソース端子は抵抗９９、ダイ
オード１２又はスイッチ２によって一定電位に固定され
る。だから、両スイッチ端子ｓｔ１・ｓｔ２間がオフの
とき両スイッチ端子ｓｔ１・ｓｔ２間の絶縁インピーダ
ンスが無視できない場合でも、両スイッチ端子ｓｔ１・
ｓｔ２間を直接もれ電流が流れることは無い。この効果
は有線通信（又は有線通話）同士の切換え等を行う電子
交換機などでは通信（又は通話）の漏洩防止という効果
に結び付く。こういう追加効果は「請求項４記載の双方
向性絶縁型スイッチング回路」又は「これを使った各種
絶縁型スイッチング回路などのその回路部分」を除き、
図１の実施例を含め、本発明の１方向性絶縁型スイッチ
ング回路、これらを応用した本発明の各種の絶縁型スイ
ッチング回路、点火配電回路などにも有る。

【００６３】それから、図１の実施例が前述した双方向
性絶縁型スイッチング回路の場合も含め、本発明が請求
項２記載の双方向性絶縁型スイッチング回路の場合、そ
の２方向可制御スイッチング手段を構成する可制御なス
イッチング手段２つが非絶縁ゲート型であっても、『オ
ン駆動時に順バイアス電流分配のため気を遣う必要が無
い』という追加効果が有る。図３、図４の各双方向性絶
縁型スイッチング回路などの場合と違って２方向可制御
スイッチング手段を構成するトランジスタ１、３それぞ
れにゲート順バイアス電流を流さないから、ゲート順バ
イアス電流分配のために気を遣う必要は無く、トランジ
スタ１、３に特性の揃ったものを使ったり、図５、図７
の各回路の様に構成したりせずに済む。ゲート・ゼロ・
バイアスでオン駆動するとき両オン抵抗が同じなら、両
スイッチング手段は接合型ＦＥＴとノーマリィ・オン型
ＳＩＴという具合に異種類でも構わない。

【００６４】図２５の実施例は『ゲート順バイアス電圧
の印加のために気を遣う必要が無い』という追加効果を
持つ。図２５の実施例は、図９の双方向性絶縁型スイッ
チング回路と違って２方向可制御スイッチング手段を構
成する異種類の各スイッチング手段のオン駆動時にゲー
ト順バイアス電圧を印加せず、ゲート・ゼロ・バイアス
するため、各順バイアス電圧の印加のために気を遣う必
要は無い。つまり、図９の回路の様に各ゲート順バイア
ス電圧をマッチングさせるためにツェナー・ダイオード
２３等の様にツェナー・ダイオードや抵抗などを接続せ
ずに済む。この追加効果は、本発明が請求項２記載の双
方向性絶縁型スイッチング回路などの場合で、かつ、図
２５の回路の様に非絶縁ゲート型と絶縁ゲート型スイッ
チング手段２つで２方向可制御スイッチング手段を構成
した場合など両順バイアス電圧が違っている場合に有
る。

【００６５】ところで、図１の実施例において抵抗５の
値を小さくしてスイッチ２のターン・オフ時にトランジ
スタ１（、３）のゲート・ソース間静電容量の放電を速
めてトランジスタ１（、３）のターン・オンを速めよう
とすると、スイッチ２がオンのとき抵抗５による電流消
費が大きくなってしまう。あるいは、その逆に抵抗５に
よる電流消費を小さくしようとして抵抗５の値を大きく
すると、トランジスタ１（、３）のターン・オンが遅く
なってしまう。こういう問題点が図１、図２５の各実施
例と後述する図３６、図４７、図５８の各実施例などに
有る。これを解決したのが、前述した第１の放電手段と
して抵抗５の代わりに「第５のスイッチング手段、電圧
降下手段およびオン駆動手段などが形成する第３の電流
制限手段（図２６の回路で言えばトランジスタ２４、ダ
イオード２５及び抵抗２６等の部分）」を用いた図２６
〜図３５の各実施例である。その第３の電流制限手段は
「前述の第２のスイッチング手段に相当するスイッチ２
又はトランジスタ３１又は８５」がオンの時よりオフの
時の方がその電流制限作用が小さくなる電流制限手段で
ある。代わりに負性抵抗手段を用いても良い。

【００６６】その様に電流制限作用が変化する様に本発
明者は「上記第５のスイッチング手段（図２６の回路で
言えばトランジスタ２４）を逆バイアス駆動するための
上記電圧降下手段（図２６の回路で言えばダイオード２
５等）」を「前述したオフ駆動するための閉回路」に含
ませており、その閉回路の電流がその電圧降下手段に流
れて電圧降下を生じ、その第５のスイッチング手段を逆
バイアスし、オフ駆動する。一方、その閉回路の電流が
流れず、電圧降下がその電圧降下手段に生じず、その第
５のスイッチング手段がオフ駆動されないとき、上記オ
ン駆動手段（図２６の回路で言えば抵抗２６）がその第
５のスイッチング手段をオン駆動する。その結果、図２
６〜図３５の各実施例は『スイッチ２又はトランジスタ
３１又は８５がオンのとき抵抗２６等による電流消費が
減ったり、あるいは、スイッチ２又はトランジスタ３１
又は８５がターン・オフしたときトランジスタ１、２２
又は３８等のゲート・ソース間静電容量の放電が速やか
に行われてトランジスタ１、２２又は３８等のターン・
オンが速まったり』するという追加効果を持つ。

【００６７】図３６〜図４６の各実施例は請求項３記載
の双方向性絶縁型スイッチング回路に対応する。図１、
図２６〜図３５の各実施例が双方向性絶縁型スイッチン
グ回路の場合、可制御スイッチング手段２つと非可制御
スイッチング手段（その可制御スイッチング手段が内蔵
する非可制御スイッチング手段も含む。）２つが２方向
可制御スイッチング手段を構成するため、「まだ構成が
複雑で、部品点数が多い」という問題点が有る。これを
解決したのが、２方向可制御スイッチング手段として
「４端子でノーマリィ・オン型のＭＯＳ・ＦＥＴまたは
絶縁ゲート型ＦＥＴ」又は「請求項３記載中の第４のス
イッチング手段」を用いた図３６〜図４６の各実施例で
ある。この場合その構成要素となる２方向可制御スイッ
チング手段が４端子の絶縁ゲート型ＦＥＴ等で形成され
るので、『さらに構成が簡単になり、部品点数が少なく
なる』という追加効果が有る。（参考：特開昭６０−１
７０３２２号の図１と図２）

【００６８】更に、図３７〜図４６の各実施例は、図２
６〜図３５の各実施例と同様に前述した放電手段として
「その電流制限作用が変化する第３の電流制限手段」を
用いた双方向性絶縁型スイッチング回路である。従っ
て、図３７〜図４６の各実施例は『トランジスタ４２又
は４３がゲート逆バイアスされるとき抵抗２６等による
電流消費が減ったり、あるいは、トランジスタ４２また
は４３がゲート・ゼロ・バイアスでオン駆動されるとき
そのゲート・バックゲート間静電容量が速やかに放電さ
せられてトランジスタ４２または４３のターン・オンが
速まったり』するという追加効果も持つ。

【００６９】図４７〜図５７の各実施例は請求項４記載
の双方向性絶縁型スイッチング回路に対応する。図４７
の実施例は図１の１方向性絶縁型スイッチング回路にお
いて、その両整流出力端子間にトランジスタ１が接続さ
れる様にダイオード１１と「後から追加した３つのダイ
オード」計４つでブリッジ接続型整流回路を形成したも
のである。同様に「図２６〜図３５の各実施例」もしく
は「それと電圧極性に関して対称関係にある各実施例」
もしくは「その各構成要素を同等の機能を持つ別の構成
要素で置き換えた各派生実施例」で１方向性のものに後
から３つのダイオードを追加してダイオード・ブリッジ
接続型整流回路を形成して、双方向性絶縁型スイッチン
グ回路へ発展させたもの（別の派生実施例）もまた可能
である。

【００７０】それから、図４８〜図５７の各実施例は、
図２６〜図３５、図３７〜図４６の各実施例と同様に前
述した第１の放電手段として「その電流制限作用が変化
する第３の電流制限手段」を用いた双方向性絶縁型スイ
ッチング回路であるので、『トランジスタ１、２２、３
８、４１又は４４がゲート逆バイアスされるとき抵抗２
６等による電流消費が減ったり、あるいは、トランジス
タ１、２２、３８、４１又は４４がオン制御されるとき
そのゲート・ソース間静電容量が速やかに放電させられ
てそのターン・オンが速まったり』するという追加効果
も持つ。

【００７１】図５８、図５９の各実施例は請求項５記載
の双方向性絶縁スイッチング回路に対応する。図５８の
実施例は「図１の実施例で１方向性のものを２つスイッ
チ端子のところで逆並列接続し、直流電源４とスイッチ
２を共通化したもの」であるが、直流電源４とスイッチ
２は共通化しなくても構わない。同様に「図１、図２６
〜図３５の実施例」もしくは「それと電圧極性に関して
対称関係にある実施例」もしくは「その派生実施例で１
方向性のもの」いずれか２つ、違った実施例２つでも同
じ実施例２つでも構わないが、を逆並列接続した双方向
性絶縁スイッチング回路（派生実施例）もまた可能であ
る。

【００７２】尚、「図２６〜図３５の実施例とその派生
実施例などで１方向性のものいずれか２つ（違った実施
例２つでも構わないが）を逆並列接続した双方向性絶縁
スイッチング回路」と「図５９の実施例」は、「図２６
〜図３５、図３７〜図４６、図４８〜図５７の各実施
例」と同様に前述した第１の放電手段として「その電流
制限作用が変化する第３の電流制限手段」を用いた双方
向性絶縁型スイッチング回路であるので、前述した通り
『電流消費が減ったり、あるいは、ターン・オンが速ま
ったり』するという追加効果も持つ。

【００７３】また、図３４、図３５の両実施例ではトラ
ンジスタ１とトランジスタ３８の両ゲート順逆バイアス
電圧極性は互いに反対であるが、図３４、図３５の両実
施例の様な２つの１方向性絶縁型スイッチング回路を逆
並列接続した場合、前述した絶縁のための条件を満足さ
せるためには、その各スイッチ端子の電位は、図３４の
回路中に有る直流電源のプラス電源端子の電位より高
く、そして、図３５の回路中に有る直流電源のマイナス
電源端子の電位より低くなければならない。その１例と
して「図３４の回路中にある直流電源のプラス電源端
子」と「図３５の回路中に有る直流電源のマイナス電源
端子」の間に第３の直流電源を「その２つの直流電源と
同一方向にして」接続する実施例が有る。同様の事が複
数の各種の実施例を組み合わせた各実施例についても言
える。

【００７４】図６０の実施例は、「図１の実施例で１方
向性のもの」と「従来の図２の回路で１方向性のもの」
をスイッチ端子のところで逆並列接続し、直流電源４と
スイッチ２を共通化した双方向性絶縁スイッチング回路
であるが、直流電源４とスイッチ２は共通化しなくても
構わない。同様に、「図１、図２６〜図３５の実施例も
しくはその派生実施例で１方向性のもの等いずれか１
つ」と「従来の図２〜図４、図６、図８、図１０〜図２
０の回路もしくはその派生回路で１方向性のもの等いず
れか１つ」を逆並列接続した双方向性絶縁スイッチング
回路もまた可能である。

【００７５】図６１の実施例は「図２７の実施例で１方
向性のものと電圧極性に関して対称関係にある１方向性
絶縁スイッチング回路」を利用した３端子スイッチング
回路である。図６１の実施例では、トランジスタ３８と
スイッチ４５がオフのとき、条件付きながらスイッチ端
子ｓｔ１４はスイッチ端子ｓｔ１３、ｓｔ１５と絶縁さ
れ、オープン・コレクタの様にフローティング状態にな
る。図６２、図６３の各実施例もまた可能である。尚、
図６１のトランジスタ３８のオン駆動時トランジスタ３
８を図３の従来回路の様にコンデンサ１４等によってゲ
ート順バイアスする様にすると、前述した理由によりト
ランジスタ３８のターン・オフが遅れてしまう。その結
果、そのターン・オフ時スイッチ端子ｓｔ１４がダイオ
ード１１を介してスイッチ端子ｓｔ１５と接続状態のま
まとなる時間が長くなるために、スイッチ端子ｓｔ１４
のフローティングが遅れ、絶縁性能が低下することにな
る。それに対して、図６１〜図６３の各実施例にはコン
デンサ１４等が無いから、国６１〜図６３の各実施例も
本発明の前述した５つの効果を持つことが分かる。

【００７６】図６４〜図６７の各実施例は３端子絶縁型
スイッチング回路である。図６４の実施例は１方向性絶
縁型スイッチング回路２つを同じ方向に直列接続したも
のであるが、その２つを内向き又は外向きに直列接続し
た実施例もまた可能である。図６５の実施例は１方向性
絶縁型スイッチング回路２つを同じ方向に直列接続した
ものを利用した３端子スイッチング回路である。図６
６、図６７の各実施例は１方向性絶縁型スイッチング回
路２つを内向きに直列接続したものであるが、その２つ
を外向き又は同じ方向に直列接続した実施例（派生実施
例）もまた可能である。同様に、図１、図２６〜図３５
の実施例もしくはその派生実施例などで１方向性のもの
いずれか２つ（違った実施例２つでも同じ実施例２つで
も構わないが）を同じ方向に又は内向きに又は外向きに
直列接続した３端子絶縁型スイッチング回路（派生実施
例）もまた可能である。

【００７７】尚、図６４の実施例中の各１方向性絶縁型
スイッチング回路は前述した第１の放電手段として「段
落番号００６５〜００６６のところで述べた第５のスイ
ッチング手段、電圧降下手段およびオン駆動手段が形成
する第３の電流制限手段」を１つずつ用いている。その
各第５のスイッチング手段に相当するのが「ＰＮＰ、Ｎ
ＰＮ両トランジスタが形成するサイリスタの等価回路」
それぞれであり、その各電圧降下手段に相当するのが
「そのドレインとゲートを接続したトランジスタ（ＭＯ
Ｓ・ＦＥＴ）４６とダイオード（制御端子が２つ有るた
め電圧降下手段も２つ有る。）」各組であり、その各オ
ン駆動手段に相当するのが「そのサイリスタの等価回路
の両ベース間抵抗」それぞれである。また、図６５の実
施例は、そのスイッチ端子の１つが直流電源４に直接接
続されており、図６３の実施例をさらに発展させた派生
実施例と見ることもできる。さらに、図６７の実施例で
は、各トランジスタ２２はオンの時そのゲート・バイア
ス電圧がゼロであるとは限らない。と言うのは、トラン
ジスタ４７、４８それぞれのオン電圧が各ツェナー・ダ
イオード３３のツェナー電圧ぐらいになるからである。
このため、各トランジスタ２２はそのツェナー電圧ぐら
いのゲート・逆バイアス電圧でも充分にターン・オンす
る必要が有る。つまり、ゲート・逆バイアス電圧の大小
によって各トランジスタ２２はオン、オフすることにな
る。

【００７８】図６８、図６９の各実施例は双方向性絶縁
型スイッチング回路２つを直列接続した３端子双方向性
絶縁型スイッチング回路である。同様に、「図１、図２
６〜図３５の実施例またはその派生実施例などで双方向
性のもの」、「図２５、図３６〜図６０の実施例または
その派生実施例」などのいずれか２つ（違った実施例２
つでも同じ実施例２つでも構わないが）を直列接続した
３端子双方向性絶縁型スイッチング回路（新派生実施
例）もまた可能である。尚、「図１、図２６〜図３５の
実施例もしくはその派生実施例などで１方向性のものい
ずれか１つ」と、「図１、図２６〜図３５の実施例もし
くはその派生実施例などで双方向性のもの、図２５、図
３６〜図６０の実施例もしくはその派生実施例など、の
いずれか１つ」を直列接続した３端子絶縁型スイッチン
グ回路（新派生実施例）もまた可能である。

【００７９】図７０の実施例は、請求項１記載の１方向
性絶縁型スイッチング回路に対応する多端子絶縁型スイ
ッチング回路で、「３を含む３つ以上」の１方向性絶縁
型スイッチング回路を１箇所に接続したものである。図
７０の実施例ではどの１方向性絶縁型スイッチング回路
もスイッチ端子ｓｔ１６から図右側の各スイッチ端子に
向かって接続されているが、そのうち任意の数（１つ、
いくつか又は全部でも良いが。）の１方向性絶縁型スイ
ッチング回路を図右側の各スイッチ端子からスイッチ端
子ｓｔ１６へ向かって接続し直した実施例もまた可能で
ある。この場合スイッチ端子ｓｔ１６が無い実施例も有
る。同様に、図１、図２６〜図３５の実施例もしくはそ
の派生実施例などで１方向性のもの複数個（複数の違っ
た実施例でも複数の同じ実施例でも構わないが）を１箇
所に接続した多端子絶縁型スイッチング回路（新しい派
生実施例）もまた可能である。ただし、前述した通り各
１方向性絶縁型スイッチング回路の向きによってその派
生実施例は何種類にもなる。

【００８０】図７１の実施例は、請求項２記載の双方向
性絶縁型スイッチング回路に対応する多端子双方向性絶
縁型スイッチング回路で、「３を含む３つ以上」の双方
向性絶縁型スイッチング回路を１箇所に接続したもので
ある。この場合スイッチ端子ｓｔ１７を使わない使用方
法も有る。図７１の実施例は複数の双方向性絶縁型スイ
ッチング回路だけで構成されているが、そのうち任意の
数（１つ、いくつか又は全部でも構わないが。）の双方
向性絶縁型スイッチング回路それぞれを１方向性絶縁型
スイッチング回路で１つずつ入れ換えた派生実施例もま
た可能である。この場合、各１方向性絶縁型スイッチン
グ回路の向きによってその派生実施例はいくつにもな
る。

【００８１】同様に「図１、図２６〜図３５の実施例も
しくはその派生実施例などで双方向性のもの」、「図２
５、図３６〜図６０の実施例もしくはその派生実施例」
などのいずれか複数個（複数の違った実施例でも複数の
同じ実施例でも構わないが）を１箇所に接続した多端子
双方向性絶縁型スイッチング回路の派生実施例もまた可
能である。さらに同様に、そのうち任意の数（１つ、い
くつか又は全部でも構わないが。）の双方向性絶縁型ス
イッチング回路それぞれを１方向性絶縁型スイッチング
回路で１つずつ入れ換えた派生実施例もまた可能であ
り、各１方向性絶縁型スイッチング回路の向きによって
いくつもの派生実施例ができる。

【００８２】図７２の実施例は、請求項２記載の双方向
性絶縁型スイッチング回路に対応する多端子切換え型双
方向性絶縁型スイッチング回路で、「切換え対象となる
回路構成手段（又は回路又は負荷）４９と本発明の双方
向性絶縁型スイッチング回路を直列接続した直列回路」
を所定数だけ並列接続したものである。その直列接続す
る双方向性絶縁型スイッチング回路（違ったものでも同
じものでも良いが）としては他に例えば「図１、図２６
〜図３５の実施例またはその派生実施例などで双方向性
のもの」、「図２５、図３６〜図６０の実施例またはそ
の派生実施例」などが有る。尚、ノーマリィ・オンの各
トランジスタ３６のオン駆動手段としてそのドレイン・
ゲート間に抵抗が１つずつ接続されているが、その代わ
りにそのゲート・ソース間に抵抗を１つずつ接続した派
生実施例もまた可能である。図７１のトランジスタ３５
についても同様である。 参考：特開昭５０−３６０６２号、 特開昭５３−６８０６６号、 実開昭５５−２９９７２号、 米国特許４，４９２，８８３号、 特開昭６３−９９６１６号、 特開昭６３−１５３９１６号。

【００８３】図７３〜図７６に４分割して示す電子配電
機能付き点火回路は、「本発明の双方向性絶縁型スイッ
チング回路を利用した点火配電回路」を内蔵しており、
図７５の回路部がその点火配電回路の１例である。図中
Ｐ、Ｇ、Ｍ、ｓ、ｔ、ｕは同じ符号同士が接続され、５
０は昇圧回路、５１はマイナス電圧を出力するＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ回路、５２は点火コイル、５３は点火用放
電ギャップである。この点火回路は直列インバータ回路
を利用しており、点火コイル５２とコンデンサ５４等が
直列共振回路を構成する。（参考：特開昭６３−３０２
２１７号）図７６の回路部はコンデンサ５４等の静電容
量を切り換える部分で、その静電容量を大きくすると、
スパーク電流が大きくなり、スパークが強力になる。

【００８４】尚、図７５の点火配電回路部は、点火用放
電ギャップ５３をその２次コイルに接続した点火コイル
５２の１次コイルと本発明の双方向性絶縁型スイッチン
グ回路を直列接続した直列回路を所定の数（２を含む２
以上の数）だけ並列接続したものである。その直列接続
する双方向性絶縁型スイッチング回路として他に例えば
「図１、図２６〜図３５の実施例またはその派生実施例
などで双方向性のもの」、「図２５、図３６〜図６０の
実施例またはその派生実施例」などが有る。各双方向性
絶縁型スイッチング回路は違ったもの複数個でも同じも
の複数個でも構わない。また、昇圧回路５０として例え
ば特開平５−１９９７３８号の回路、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ回路として例えば特開平２−１１９５７５号の第７
図の回路、特開平２−１４６２６５号の第１７図〜第１
９図の各回路が有る。さらに、点火回路として特開平２
−１４６２６５号の第２０図の回路を使い、これと本発
明の図７５の点火配電回路を組み合わせることもでき
る。

【００８５】図７７〜図７９の各スイッチング手段は本
発明の１構成手段である放電手段になる第３の電流制限
手段（参照：段落番号００６５〜００６６）の１構成要
素である第５のスイッチング手段の例である。絶縁ゲー
ト型スイッチング手段２つを図７７の様に接続したスイ
ッチング手段などの場合、トランジスタ３５、３６だけ
では直流に対してスイッチング手段を構成することはで
きず、トランジスタ３５、３６及びダイオード９２又は
９３で直流に対して１つのスイッチング手段を構成して
いる。と言うのは、ダイオード９２、９３どちらも接続
されていないと、トランジスタ３５、３６がオンになっ
ても、各ゲート・ソース間静電容量が直流電流の通流を
邪魔するので、そのスイッチング手段の両主端子となる
両ソース端子間は順方向の直流電圧に対して導通状態と
ならない、からである。

【００８６】そのため、ダイオード９２又は９３の接続
が必要となるが、ダイオード９２又は９３の代わりに直
流電流を通す回路素子としては他に例えば抵抗、「その
コレクタとベースを接続したバイポーラ・トランジス
タ」、「そのドレインとゲートを接続したＭＯＳ・ＦＥ
Ｔ」、「その駆動信号入力用に対を成さない制御端子と
主端子を接続したスイッチング手段」、抵抗手段、非可
制御スイッチ、定電流手段、ツェナー・ダイオード、定
電圧手段、電圧降下手段、電流制限手段、通流手段、あ
るいは、これらを組み合わせたもの、等が有る。

【００８７】一方、図７８、図７９の各スイッチング手
段の場合、トランジスタ３９のゲート・ソース間ＰＮ接
合あるいはトランジスタ２９のベース・エミッタ間ＰＮ
接合（エミッタ接合）が有るため、トランジスタ３６、
３９あるいはトランジスタ３６、２９だけで直流に対し
てスイッチング手段を構成することができる。もちろ
ん、図７８、図７９の様に各スイッチング手段中のトラ
ンジスタ３６のソース・ゲート間にダイオード９３を１
つずつ接続した各スイッチング手段も有る。

【００８８】「図８０〜図８２に示す、スイッチング手
段を使った各電流制限手段」は、本発明の１構成手段で
ある第１の放電手段に相当する第３の電流制限手段の例
である。図８０〜図８２の各電流制限手段では抵抗２
６、９４〜９７はどれも各電流制限手段中に有る各スイ
ッチング手段が逆バイアスされない時そのスイッチング
手段をオン駆動するオン駆動手段であり、ダイオード３
０又はツェナー・ダイオード３３はそのスイッチング手
段の逆バイアス用の電圧降下手段である。

【００８９】尚、図８０〜図８２の各電流制限手段にお
いて前述した各オン駆動手段として複数の抵抗が接続さ
れてるが、そのうちの少なくとも１つが接続されていれ
ば、もちろん、図８０〜図８２の各電流制限手段は前述
した第３の電流制限手段つまり放電手段として作用す
る。また、図８１、図８２の各電流制限手段では、各ツ
ェナー・ダイオード３３は双方向の定電圧手段として働
き、その順方向の定電圧手段は図７７に示すスイッチン
グ手段のダイオード９２又は９３のそれと同じで通流手
段として働き、そのツェナー電圧方向の定電圧手段は逆
バイアス用電圧降下手段として働く。抵抗９４、９７は
双方向の電圧降下手段として働くので、これらが接続さ
れていればツェナー・ダイオード３３は無くても良い
が、過電圧対策として有った方が良い。

【００９０】さらに、図８０〜図８２の各電流制限手段
において、トランジスタ２９、３２、３５、３６それぞ
れの代わりにその駆動電圧の順逆バイアス電圧極性が同
じで、自己ターン・オフ機能を持つ可制御なスイッチン
グ手段ならノーマリィ・オン、ノーマリィ・オフに関係
無く何でも使うことができる。ただし、必要とする逆バ
イアス電圧値に応じて逆バイアス用の電圧降下手段に電
圧降下の大きいものを使う必要がある。そして、ＭＯＳ
・ＦＥＴやＩＧＢＴや絶縁ゲート型スイッチング手段の
様にその駆動信号入力用に対を成す制御端子と主端子の
間が直流に対して絶縁されているなら、図７７〜図７９
の各スイッチング手段の説明で述べた様にスイッチとし
て機能するためにその順バイアス方向の通流手段が必要
である。

【００９１】それから、図８０の電流制限手段ではトラ
ンジスタ２９、３２がサイリスタの等価回路を形成する
が、この等価回路を本物のプラス・ゲートとマイナス・
ゲートを持つＧＴＯサイリスタ又はノーマリィ・オフの
ＳＩサイリスタで置き換えても良いし、図８１の電流制
限手段でもトランジスタ３５、３６がノーマリィ・オン
のＳＩサイリスタの等価回路を形成するが、これらをプ
ラス・ゲートとマイナス・ゲートを持つノーマリィ・オ
ンのＳＩサイリスタで置き換えても良い。さらに、前述
したオン駆動手段のバリエーションは図３４、図３５、
図４５、図４６、図５６、図５７、図５９、図６３〜図
６９、図７５の各実施例などについても当てはまる。

【００９２】最後に、以下の事を補足する。 ａ）図１、図２５〜図３５、図４７〜図７６の各実施例
において請求項１記載中の第１のスイッチング手段また
は請求項２記載中の第３のスイッチング手段としてトラ
ンジスタ１、３、２２、２８、３７、３８、４１、４
４、５５、５６、９０又は９１等の代わりに同じ駆動電
圧極性でノーマリィ・オンの可制御スイッチング手段な
ら何でも使うことができる。従って、その様に各スイッ
チング手段の置換えにより各実施例などから派生する派
生実施例がいくつも可能である。尚、ノーマリィ・オン
の可制御スイッチング手段として例えば接合型ＦＥＴ、
「ディプレッション・モードのＭＯＳ・ＦＥＴと絶縁ゲ
ート型ＦＥＴ」、「ノーマリィ・オンのＳＩＴとＳＩサ
イリスタ」、「その内蔵ＭＯＳ・ＦＥＴがノーマリィ・
オンであるＩＧＢＴ」、「ノーマリィ・オンのスイッチ
ング手段を前段にしてノーマリィ・オフのスイッチング
手段とカスケード接続したスイッチング手段」等が有
る。

【００９３】ｂ）図３６〜図４６の各実施例において請
求項３記載中の第４のスイッチング手段としてトランジ
スタ４２、４３の代わりにその駆動端子対のバイアス電
圧極性が同じでノーマリィ・オンの可制御な４端子型ス
イッチング手段なら何でも使うことができる。従って、
その様なスイッチング手段の置換えによって各実施例な
どから派生する派生実施例がいくつも可能である。 ｃ）「図１、図２５〜図７６の各実施例」及び「先の
ａ）項、ｂ）項で述べた各派生実施例」などにおいて、
請求項１記載中の第２のスイッチング手段としてスイッ
チ２又はトランジスタ３１、３４、８５、８６、８７、
８８又は８９等の代わりにオン、オフできるスイッチン
グ手段なら機械的なスイッチでも半導体スイッチでも何
でも使用できる。従って、その様なスイッチング手段の
置換えによって各実施例と各派生実施例等からさらに派
生する派生実施例がいくつも可能である。

【００９４】ｄ）請求項１記載中の第１の放電手段また
は請求項２記載中の第２の放電手段としては例えば抵
抗、「そのドレインとゲートを接続したＭＯＳ・ＦＥ
Ｔ」、抵抗手段、定電流ダイオード、「そのコレクタ・
ベース間に定電流ダイオード又は抵抗を接続したバイポ
ーラ・トランジスタ」、定電流手段、電流制限手段、又
は、「これらのうち少なくとも２つを組み合わせたも
の」等が有る。従って、その様な放電手段の置換えによ
って各実施例と各派生実施例などから派生する派生実施
例がさらにいくつも可能である。尚、前述した第３の電
流制限手段の１例としては負性抵抗手段などが有る。

【００９５】ｅ）「図２６〜図３５、図３７〜図４６、
図４８〜図５７、図５９、図６１、図６３〜図７６の各
実施例」及び「先のａ）項、ｂ）項、ｃ）項で述べた各
派生実施例」などにおいて、前述した電流制限作用が変
化する第３の電流制限手段中の第５のスイッチング手段
（参照：段落番号００６５〜００６６）として、「トラ
ンジスタ２４、２７、２９、３２、３５、３６、３９、
４０、４７又は４８」、「トランジスタ２９、３２が形
成する等価サイリスタ」、「トランジスタ２４、２７、
２９、３２のうち２つがダーリントン接続されたスイッ
チング手段」あるいは「トランジスタ３５、３６又は３
９、４０又は４７、４８又は２４、３６がサイリスタの
様に接続されたスイッチング手段」などの代わりに、そ
の駆動電圧極性（制御端子が複数ある場合は各駆動電圧
極性）が同じで自己ターン・オフ機能を持つスイッチン
グ手段なら何でも使うことができる。ただし、必要とす
る逆バイアス電圧の大きさに応じて接続する電圧降下手
段の電圧降下を大きくする必要が有る。従って、その様
に各スイッチング手段の置換えによって各実施例などか
ら派生する派生実施例がいくつも可能である。

【００９６】ｆ）前述した、電流制限作用が変化する第
３の電流制限手段中の電圧降下手段（参照：段落番号０
０６５〜００６６）としては例えば、抵抗、「そのコレ
クタとベースを接続したバイポーラ・トランジスタ」、
「そのドレインとゲートを接続したＭＯＳ・ＦＥＴ」、
「その駆動信号入力用に対を成さない制御端子と主端子
を接続したスイッチング手段」、抵抗手段、ダイオー
ド、ＰＮ接合、非可制御スイッチ、「ダイオード又は非
可制御スイッチ２つを逆並列接続したもの」、ツェナー
・ダイオード、「ツェナー・ダイオード２つを逆向きに
直列接続したもの」、「ツェナー・ダイオードとダイオ
ードの直列回路」、定電圧手段、「抵抗とダイオードの
直列回路もしくは並列回路」、「抵抗と非可制御スイッ
チの直列回路もしくは並列回路」、「抵抗と非可制御ス
イッチの直列回路２つを逆並列接続したもの」、「抵抗
と非可制御スイッチの直列回路と非可制御スイッチを逆
並列接続したもの」又は「これらのうち少なくとも２つ
を組み合わせたもの」等が有る。従って、その様な各電
圧降下手段の置換えによって各実施例と各派生実施例な
どから派生する派生実施例がいくつも可能である。

【００９７】ｇ）前述した、電流制限作用が変化する第
３の電流制限手段中のオン駆動手段（参照：段落番号０
０６５〜００６６）としては例えば、抵抗、「そのドレ
インとゲートを接続したＭＯＳ・ＦＥＴ」、抵抗手段、
定電流ダイオード、定電流手段、電流制限手段、又は、
「これらのうち少なくとも２つを組み合わせたもの」等
が有る。従って、その様なオン駆動手段の置換えによっ
て各実施例と各派生実施例などから派生する派生実施例
がいくつも可能である。

【００９８】ｈ）本発明の１方向性絶縁型スイッチング
回路と図２〜図２０の様な従来の１方向性絶縁型スイッ
チング回路をスイッチ端子同士で同じ向きに、内向き
に、または、外向きに直列接続した３端子絶縁型スイッ
チング回路も可能であるし、あるいは、両方を図６０の
実施例の様に逆並列接続した双方向性絶縁型スイッチン
グ回路もまた可能である。また、本発明の１方向性絶縁
型スイッチング回路と図２〜図２４の様な従来の双方向
性絶縁型スイッチング回路をスイッチ端子同士で直列接
続した３端子絶縁型スイッチング回路もまた可能である
し、その反対に本発明の双方向性絶縁型スイッチング回
路と図２〜図２０の様な従来の１方向性絶縁型スイッチ
ング回路をスイッチ端子同士で直列接続した３端子絶縁
型スイッチング回路もまた可能である。さらに、本発明
と従来両方の双方向性絶縁型スイッチング回路をスイッ
チ端子同士で直列接続した３端子双方向性絶縁型スイッ
チング回路もまた可能である。

【００９９】ｉ）複数の回路構成手段（例：能動素子、
受動素子など）又は回路（例：有線通信手段、有線通話
手段、アンプなど）又は負荷（例：ＡＣモーター、スピ
ーカーなど）との接続を切り換える際にロータリー・ス
イッチの様な多端子切換えスイッチが必要になるが、本
発明の双方向性絶縁型スイッチング回路のいずれか１つ
とその切換えの対象となる回路構成手段または回路また
は負荷を直列接続した直列回路を所定の数だけ揃え、こ
れらを並列接続すれば、多端子切換え型双方向性絶縁型
スイッチング回路ができる。

【０１００】ｊ）本発明の双方向性絶縁型スイッチング
回路の利用分野として電子交換機中で回線同士の接続を
切り換える回線切換え手段が有る。例えば、所定数の導
線を上から見て縦（斜めでも良いが。）に並べ、さらに
接触しない様にそこに別の所定数の導線を上から見て横
（斜めでも良いが。）に並べ、上から見て縦と横の各導
線が交叉する各交叉箇所近辺を本発明の双方向性絶縁型
スイッチング回路で１つずつ接続するのである。その双
方向性絶縁型スイッチング回路にシールド機能を持つも
のを使えば、各スイッチのオフ抵抗、絶縁抵抗、端子間
静電容量または電極間静電容量を通じた通信や通話の漏
洩を防止することができる。

【０１０１】ｋ）各実施例または各派生実施例などにお
いて、その構成要素となる各可制御スイッチング手段を
その相補関係にある可制御スイッチング手段で１つずつ
置き換え、（例えば、ＮＰＮトランジスタをＰＮＰトラ
ンジスタで置き換え、）方向性のある各回路構成手段
（例：直流電源、ダイオード。）の向きを逆にした電圧
極性に関して元の回路に対し対称関係にある回路ももち
ろん可能である。 ｌ）本発明の絶縁型スイッチング回路を特開平２−３２
７５８号、特開平２−１４６９５５号、特願平５−２４
７６３８号に開示されている各絶縁給電手段中の各絶縁
スイッチに用いた絶縁給電手段も可能である。

【０１０２】ｍ）蛇足ながら、図５の回路において抵抗
１６を取り外した双方向性絶縁型スイッチング回路が可
能であるし、図７の回路において、定電流ダイオード２
１を取り外し、トランジスタ３のゲート・ソース間に放
電手段（例：図の様な抵抗。）を接続した双方向性絶縁
型スイッチング回路も可能である。前者は「トランジス
タ１、スイッチ２、直流電源４、ダイオード１１、１
２、コンデンサ１４及び抵抗１０、１５等が構成する従
来の１方向性絶縁型スイッチング回路」に後からトラン
ジスタ３と抵抗５等を接続したものと考えることができ
るし、後者は「トランジスタ１、スイッチ２、直流電源
４、ダイオード１１、１２、コイル１９及び定電流ダイ
オード２０等が構成する従来の１方向性絶縁型スイッチ
ング回路」に後からトランジスタ３とそのゲート・ソー
ス間放電手段などを接続したものと考えることができ
る。参考：特開平５−２２６９９８号）

【０１０３】

【先行技術】 ａ）実開平３−８０６９１号 ｂ）特開平５−２２６９９８号 ｃ）特開平５−２６８０３７号 ｄ）特開平５−３０４４５３〜４号

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１方向性または双方向性絶縁型スイッ
チング回路の１実施例を示す回路図である。

【図２〜図４】各図は従来の１方向性または双方向性絶
縁型スイッチング回路を１つずつ示す回路図である。

【図５】従来の双方向性絶縁型スイッチング回路を示す
回路図である。

【図６】従来の１方向性または双方向性絶縁型スイッチ
ング回路を示す回路図である。

【図７】従来の双方向性絶縁型スイッチング回路を示す
回路図である。

【図８】従来の１方向性または双方向性絶縁型スイッチ
ング回路を示す回路図である。

【図９】従来の双方向性絶縁型スイッチング回路を示す
回路図である。

【図１０〜図２０】各図は従来の１方向性または双方向
性絶縁型スイッチング回路を１つずつ示す回路図であ
る。

【図２１〜図２４】各図は従来の双方向性絶縁型スイッ
チング回路を１つずつ示す回路図である。

【図２５】本発明の双方向性絶縁型スイッチング回路の
１実施例を示す回路図である。

【図２６〜図３５】各図は本発明の１方向性または双方
向性絶縁型スイッチング回路の実施例を１つずつ示す回
路図である。

【図３６〜図６０】各図は本発明の双方向性絶縁型スイ
ッチング回路の実施例を１つずつ示す回路図である。

【図６１〜図６３】各図は本発明の１方向性絶縁型スイ
ッチング回路の実施例を用いた３端子スイッチング回路
を１つずつ示す回路図である。

【図６４】本発明の３端子絶縁型スイッチング回路の１
実施例を示す回路図である。

【図６５】本発明の３端子絶縁型スイッチング回路の１
実施例を用いた３端子スイッチング回路を示す回路図で
ある。

【図６６〜図６７】各図は本発明の３端子絶縁型スイッ
チング回路の実施例を１つずつ示す回路図である。

【図６８〜図６９】各図は本発明の３端子双方向性絶縁
型スイッチング回路の実施例を１つずつ示す回路図であ
る。

【図７０】本発明の多端子絶縁型スイッチング回路の１
実施例を示す回路図である。

【図７１】本発明の多端子双方向性絶縁型スイッチング
回路の１実施例を示す回路図である。

【図７２】本発明の多端子切換え型双方向性絶縁型スイ
ッチング回路の１実施例を示す回路図である。

【図７３〜図７６】各図は本発明の点火配電回路の１実
施例を用いた電子配電機能付き点火回路を示す回路図を
左右に４分割したうちの左から１〜４番目の各部分であ
る。

【図７７〜図７９】各図は本発明の１構成要素であるス
イッチング手段を１つずつ示す回路図である。

【図８０〜図８２】各図は本発明の１構成要素である電
流制限手段を１つずつ示す回路図である。

【符号の説明】

ｓｔ１〜ｓｔ１７ スイッチ端子 ３、３９〜４１、８９ トランジスタ（接合型ＦＥＴ） ７、８ トランジスタ（ＩＧＢＴ） ２０、２１ 定電流ダイオード ４２、４３ トランジスタ（４端子ノーマリィ・オン型
ＭＯＳ・ＦＥＴ） ４４ トランジスタ（ノーマリィ・オン型ＳＩＴ） ４９ 回路構成手段（又は回路又は負荷） ５０ 昇圧回路 ５１ ＤＣ−ＤＣコンバータ ５２ 点火コイル ５３ 点火用放電ギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−36062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−68066（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206380（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−226998（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−268037（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−304453（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−80691（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−82931（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03K 17/687 H02M 1/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己ターン・オフ機能を持つ、ノーマリ
   ィ・オンの第１のスイッチング手段が有って、その駆動
   信号入力用に対を成す制御端子と主端子を制御端子ｃｔ
   １と主端子ｍｔ１ａと呼ぶとしたときに、 主端子ｍｔ１ａに第１の非可制御スイッチング手段を接
   続して可制御な１方向性スイッチング手段を構成し、 第２のスイッチング手段と第２の非可制御スイッチング
   手段が逆バイアス用電源手段を挟む様にこれら３つを方
   向を揃えて直列接続し、 前記第２のスイッチング手段がオンのとき前記逆バイア
   ス用電源手段が前記第２の非可制御スイッチング手段を
   介して制御端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間部分に逆バイ
   アス電圧を供給する第１の閉回路をこれら４つで、前記
   第２の非可制御スイッチング手段が前記第１の非可制御
   スイッチング手段側に来る様に、しかも、両前記非可制
   御スイッチング手段の方向を揃えて形成し、 前記第１の閉回路の中にその逆バイアス電流の大きさを
   制限する第１の電流制限手段を設け、 前記第２のスイッチング手段がオフのとき制御端子ｃｔ
   １・主端子ｍｔ１ａ間の静電容量を放電させる第１の放
   電手段を設けたことを特徴とする１方向性絶縁型スイッ
   チング回路。
2. 【請求項２】 自己ターン・オフ機能を持つ、ノーマリ
   ィ・オンの第３のスイッチング手段が有って、その駆動
   信号入力用に対を成す制御端子と主端子を制御端子ｃｔ
   ３と主端子ｍｔ３ａと呼び、制御端子ｃｔ１・主端子ｍ
   ｔ１ａ間と制御端子ｃｔ３・主端子ｍｔ３ａ間の逆バイ
   アス電圧極性が同じとしたときに、 請求項１記載の１方向性絶縁型スイッチング回路におい
   て、 第３の非可制御スイッチング手段を前記第１の非可制御
   スイッチング手段に対して逆向きにして前記第１のスイ
   ッチング手段に並列に設け、前記第３のスイッチング手
   段を前記第１の非可制御スイッチング手段に並列に設け
   て前記第１、第３のスイッチング手段と前記第１、第３
   の非可制御スイッチング手段で２方向可制御スイッチン
   グ手段を構成し、 前記第２のスイッチング手段がオンのとき前記逆バイア
   ス用電源手段が前記第２の非可制御スイッチング手段を
   介して制御端子ｃｔ３・主端子ｍｔ３ａ間部分に逆バイ
   アス電圧を供給する第２の閉回路をこれら４つで形成
   し、 前記第２の閉回路の中にその逆バイアス電流の大きさを
   制限する第２の電流制限手段を設け、 前記第２のスイッチング手段がオフのとき制御端子ｃｔ
   ３・主端子ｍｔ３ａ間の静電容量を放電させる第２の放
   電手段を設けたことを特徴とする双方向性絶縁型スイッ
   チング回路。
3. 【請求項３】 制御端子ｃｔ１と制御端子ｃｔ３を直接
   接続し、 前記第１、第２の電流制限手段、前記第１、第２の閉回
   路および前記第１、第２の放電手段それぞれを１つずつ
   にまとめて共通化し、 前記第１、第３のスイッチング手段と前記第１、第３の
   非可制御スイッチング手段の接続体の代わりに「その駆
   動信号入力用に対を成す駆動端子対とその駆動信号に従
   って双方向にオン、オフするスイッチ端子対の４端子を
   持ち、一方の駆動端子を制御端子ｃｔ１として扱い、他
   方の駆動端子を主端子ｍｔ１ａとして扱い、他方の駆動
   端子とそのスイッチ端子それぞれとの間にＰＮ接合が１
   つずつ互いに逆向きに形成され、その両駆動端子間と制
   御端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間の逆バイアス電圧極性
   が同じであるノーマリィ・オンの第４のスイッチング手
   段」を用いたことを特徴とする請求項２記載の双方向性
   絶縁型スイッチング回路。
4. 【請求項４】 請求項１記載の１方向性絶縁型スイッチ
   ング回路において、前記第１の非可制御スイッチング手
   段と第４〜第６の非可制御スイッチング手段４つでブリ
   ッジ接続型整流回路を構成し、その両整流出力端子間に
   前記第１のスイッチング手段を接続したことを特徴とす
   る双方向性絶縁型スイッチング回路。
5. 【請求項５】 請求項１記載の１方向性絶縁型スイッチ
   ング回路と請求項１記載の１方向性絶縁型スイッチング
   回路をスイッチ端子のところで逆並列接続したことを特
   徴とする双方向性絶縁型スイッチング回路。