JP3336184B2 - 集積可能な切換スイッチ - Google Patents

集積可能な切換スイッチ

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JP3336184B2
JP3336184B2 JP04547596A JP4547596A JP3336184B2 JP 3336184 B2 JP3336184 B2 JP 3336184B2 JP 04547596 A JP04547596 A JP 04547596A JP 4547596 A JP4547596 A JP 4547596A JP 3336184 B2 JP3336184 B2 JP 3336184B2
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00Current supply arrangements for telephone systems
    • H04M19/02Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone
    • H04M19/023Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone by reversing the polarity of the current at the exchange
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/567Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基準電位またはそ
れにくらべて正の供給電位を、一方の端子を介して基準
電位にくらべて負の供給電位と接続されている負荷の他
方の端子に選択的に接続するための集積可能な切換スイ
ッチに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば電話網における集積された線路
マッチング回路の作動の際には、マッチング回路の給電
のために必要な電圧を2つの相異なる値の間で切換える
ことが必要である。そのために回路の一方の端子は固定
的に電池の一方の極、たいていは負の極、と接続されて
おり、他方の端子は電池の他方の(正の)極に、もしく
は接地との接続によりそれにくらべて小さい電圧、たい
ていは電池電圧の半分の電圧、に接続される。電池はこ
うして接地と一緒にたとえば接地にくらべて対称な±8
0Vの2つの電圧を発生する双極性の電圧供給源を形成
し、切換スイッチのスイッチング状態に応じて集積され
た回路に80Vまたは160Vが与えられる。
【0003】外部の回路の費用を可能なかぎり低く保つ
ために、切換スイッチを一般的に集積するべく、特にマ
ッチング回路自体のなかに一緒に集積するべく努力され
る。その際に集積された切換スイッチは低い内部抵抗、
従ってまた低い電圧降下、過電圧に対する低い感度と結
び付けられ高い耐電圧性および無視可能な蓄積挙動を有
するべきである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、これ
らの要求を満足する冒頭に記載した種類の、より高い電
圧に適した集積可能な切換スイッチを提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明においては、一方では正の供給電位に、他方
では負荷端子に接続されている第1のスイッチング手段
と、第2のスイッチング手段を形成するnチャネル形式
のDMOS電界効果トランジスタとを有し、そのソース
端子が基準電位に接続されており、そのドレイン端子が
一方の負荷端子と接続されており、そのゲート端子に遮
断スイッチング状態の発生のために基準電位が、また導
通スイッチング状態の発生のために基準電位にくらべて
正の制御電位が与えられ、またそのオン状態抵抗が、最
大のソース‐ドレイン電流においてソース‐ドレイン間
電圧降下が電界効果トランジスタのバルク、ドレインお
よび基板端子により形成されるpnp形式の寄生的バイ
ポーラトランジスタのベース‐エミッタ間しきい電圧よ
りも低くとどまるように小さく、両スイッチング手段の
スイッチング状態がそれぞれ互いに逆に生ずるようにな
っている。
【0006】本発明の構成例では、第1のスイッチング
手段がnpn形式のバイポーラトランジスタにより形成
され、そのコレクタ端子が正の供給電位と接続されてお
り、そのエミッタ端子が一方の負荷端子と接続されてお
り、またそのベース端子に導通スイッチング状態の発生
のために基準電位にくらべて正の制御電位が、また遮断
スイッチング状態の発生のために基準電位にくらべて負
の制御電位が与えられている。
【0007】
【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。
【0008】実施例として示されている集積可能な切換
スイッチは一方では、ソース端子で基準電位Mに接続さ
れており、ゲート端子に制御信号SPを与えられている
nチャネル形式のDMOS電界効果トランジスタFから
成っている。他方では、コレクタ端子で正の供給電位V
Pと接続されており、ベース端子に制御信号SNを与え
られているnpn形式のバイポーラトランジスタBが設
けられている。バイポーラトランジスタBのエミッタ端
子および電界効果トランジスタFのドレイン端子は互い
に接続されており、切換スイッチのスイッチング出力端
を形成する。このスイッチング出力端と負の供給電位V
Nとの間に、たとえば集積された回路から成る負荷Lが
接続されている。負荷Lはたかだか値Imax をとり得る
電流Iを受け入れる。
【0009】制御信号SPおよびSNは、電界効果トラ
ンジスタFおよびバイポーラトランジスタBの両スイッ
チング状態に相応してそれぞれ2つの相い異なる制御電
位を導く。制御信号SPは遮断スイッチング状態を発生
するために完全な遮断のために十分な基準電位Mの付近
の値をとる。導通スイッチング状態を発生するために
は、それは基準電位Mにくらべて、最大のソース‐ドレ
イン電流においてそれに応じて構成された電界効果トラ
ンジスタFのソース‐ドレイン間の電圧降下が電界効果
トランジスタFのバルク、ドレインおよび基板端子SU
Bにより形成されるpnp形式の寄生的なバイポーラト
ランジスタPのベース‐エミッタ間しきい電圧よりも小
さい値にとどまるように、正の電位を導く。
【0010】バイポーラトランジスタBを可能なかぎり
完全に導通制御するため、制御信号SNは導通スイッチ
ング状態を発生するためたとえば正の供給電位VPの付
近に位置する十分に正の電位を導く。遮断スイッチング
状態を発生するためには制御信号SNにより基準電位M
にくらべて負の電位が与えられる。制御信号SPおよび
SNは、他方のトランジスタが遮断しているときに一方
のトランジスタが導通しているように(またはその逆
に)互いに適応させられている。
【0011】切換スイッチはこうして互いに逆に制御さ
れる2つのオン‐オフ‐スイッチから成っており、その
一方は負荷Lと基準電位Mとの間に、また他方は負荷L
と正の供給電位VPとの間に接続されている。負荷Lと
基準電位Mとの間のスイッチはその際に、スイッチオン
された状態で逆に作動させられるDMOS電界効果トラ
ンジスタFにより形成される。電界効果トランジスタの
チャネルはその際に、チャネル抵抗に電界効果トランジ
スタの導通状態で最大のソース‐ドレイン電流におい
て、寄生的なトランジスタPのベース‐エミッタ‐ダイ
オードのダイオードしきいよりも小さい値にとどまる電
圧降下が生ずるように大きく選定されなければならな
い。従って、制御信号SPとしては、導通している電界
効果トランジスタFでは基準電位Mにくらべて5Vの正
の電位を導き、また遮断している電界効果トランジスタ
Fでは基準電位Mにほぼ等しい電位を導く論理信号が使
用され得る。
【0012】負荷Lと正の供給電位VPとの間に位置す
るスイッチには一般に、基準電位Mに等しいかそれより
も大きい電位による駆動の際に正の供給電位VPと基準
電位Mとの間の差よりも大きいコレクタとエミッタとの
間の降伏電圧を有するバイポーラトランジスタが必要で
ある。しかし、このことはしばしば該当しない。しかし
ながら、たいていのトランジスタではコレクタとベース
との間の降伏電圧はコレクタとエミッタとの間の降伏電
圧よりも明らかに高い。この特性がいまの場合、スイッ
チオフされた状態でバイポーラトランジスタBのベース
が基準電位Mにくらべて負の電位を与えられ、他方にお
いてエミッタが導通する電界効果トランジスタFの結果
としてほぼ基準電位Mに保たれることにより利用され
る。耐絶縁破壊性に対しては、この場合、バイポーラト
ランジスタBのコレクタとベースとの間の降伏電圧が重
要である。負荷Lと正の供給電位VPとの間のスイッチ
の耐絶縁破壊性がそれにより全体として高められる。+
80Vまたは−80Vの通常の供給電位では制御信号S
NはたとえばバイポーラトランジスタBの導通状態で+
80Vの電位を、また遮断状態では基準電位Mにくらべ
て−5Vの電位を導く。
【0013】値はもちろんバイポーラトランジスタBに
おいても電界効果トランジスタFにおいてもそのつどの
ディメンジョニングおよびそのつどの応用に関係し、ま
たそれらに応じて適応すべきである。npnまたはnチ
ャネル‐トランジスタの使用はその際に、そのつどの通
過抵抗が比較可能なpnpまたはpチャネル‐トランジ
スタにくらべて低いという利点を有する。
【0014】最後に、実施例には制御信号SNを発生す
るための装置が示されている。その際にpnp形式のバ
イポーラトランジスタT1がそのエミッタ端子を介して
正の供給電位VPと、またそのコレクタ端子を介してバ
イポーラトランジスタBのベース端子と接続されてい
る。pチャネル形式のDMOS電界効果トランジスタT
2がそのドレイン端子を介してバイポーラトランジスタ
Bのベース端子と、またそのソース端子を介して基準電
位Mにくらべて負の補助電位VHと接続されている。バ
イポーラトランジスタT1のベース端子または電界効果
トランジスタT2のゲート端子に与えられている制御信
号S1およびS2を介して、トランジスタT1およびT
2が相補性に駆動され、またほぼ正の供給電位VPもし
くはほぼ負の補助電位VHをバイポーラトランジスタB
のベース端子に与える。上記のディメンジョニング例に
よれば正の供給電位VPは+80Vに等しく、また負の
補助電位VHは−5Vに等しく設定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の接続図である。
【符号の説明】
B 第1のスイッチング手段(バイポーラトランジス
タ) F 第2のスイッチング手段(電界効果トランジス
タ) L 負荷 M 基準電位 SP 正の制御電位 SN 負の制御電位 SUB 基板端子 VP 正の供給電位 VN 負の供給電位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許5023493(US,A) 欧州特許出願公開314221(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 17/00 - 17/70

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準電位(M)またはそれにくらべて正
    の供給電位(VP)を、一方の端子を介して基準電位
    (M)にくらべて負の供給電位(VN)と接続されてい
    る負荷(L)の他方の端子に選択的に接続するための集
    積可能な切換スイッチにおいて、 一方では正の供給電位(VP)に、他方では負荷端子
    (L)に接続されている第1のスイッチング手段(B)
    と、 第2のスイッチング手段を形成するnチャネル形式のD
    MOS電界効果トランジスタ(F)とを有し、そのソー
    ス端子が基準電位(M)に接続されており、そのドレイ
    ン端子が一方の負荷端子(L)と接続されており、その
    ゲート端子に遮断スイッチング状態の発生のために基準
    電位(M)が、また導通スイッチング状態の発生のため
    に基準電位(M)にくらべて正の制御電位(SP)が与
    えられ、またそのオン状態抵抗が、最大のソース‐ドレ
    イン電流においてソース‐ドレイン間電圧降下が電界効
    果トランジスタ(F)のバルク、ドレインおよび基板端
    子(SUB)により形成されるpnp形式の寄生的バイ
    ポーラトランジスタ(B)のベース‐エミッタ間しきい
    電圧よりも低くとどまるように小さく、両スイッチング
    手段(B、F)のスイッチング状態がそれぞれ互いに逆
    に生ずるようになっていることを特徴とする集積可能な
    切換スイッチ。
  2. 【請求項2】 第1のスイッチング手段がnpn形式の
    バイポーラトランジスタ(B)により形成され、そのコ
    レクタ端子が正の供給電位(VP)と接続されており、
    そのエミッタ端子が一方の負荷端子(L)と接続されて
    おり、またそのベース端子に導通スイッチング状態の発
    生のために基準電位(M)にくらべて正の制御電位(V
    N)が、また遮断スイッチング状態の発生のために基準
    電位(M)にくらべて負の制御電位(SN)が与えられ
    ていることを特徴とする請求項1記載の切換スイッチ。
JP04547596A 1995-02-10 1996-02-07 集積可能な切換スイッチ Expired - Lifetime JP3336184B2 (ja)

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DE19504480A DE19504480C1 (de) 1995-02-10 1995-02-10 Integrierbarer Umschalter für höhere Spannungen
DE19504480.0 1995-02-10

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JPH08250992A JPH08250992A (ja) 1996-09-27
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EP (1) EP0726654B1 (ja)
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US4926074A (en) * 1987-10-30 1990-05-15 North American Philips Corporation Semiconductor switch with parallel lateral double diffused MOS transistor and lateral insulated gate transistor
US5023493A (en) * 1989-10-04 1991-06-11 Motorola, Inc. FET and bipolar transistor bridge circuit for driving a load
US5202276A (en) * 1990-08-20 1993-04-13 Texas Instruments Incorporated Method of forming a low on-resistance DMOS vertical transistor structure

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US5723996A (en) 1998-03-03
EP0726654B1 (de) 1997-12-29
EP0726654A1 (de) 1996-08-14
JPH08250992A (ja) 1996-09-27
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