JP3423780B2 - 絶縁型スイッチと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】第１発明は、それがオフの時その各スイッ
チ端子とその駆動信号入力側との間を無条件で絶縁する
ことができる各種の絶縁型スイッチに関する。第２発明
は、発光、受光ダイオードのペアー、変圧器または圧電
手段を用いた絶縁手段などのアイソレーション手段を使
わずに完全にアイソレーション駆動することができる各
種の絶縁型スイッチング回路に関する。本発明を各種の
絶縁スイッチング手段の他にアナログ・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）等に利用することができる。ま
た、各本発明は２端子スイッチ型であるが、各本発明か
ら３端子あるいは多端子の双方向性絶縁型スイッチまた
は双方向性絶縁型スイッチング回路などを構成すること
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又は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。

【０００２】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することもできる。その他に
第２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
とが容易にできる。このため、その応用分野はいろいろ
あるが、例えば「出力電流制御のために共振周波数を切
り換える共振型電力変換回路」、「出力電圧制御のため
に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（点火用昇圧変圧器）のうちから少
なくとも１つを選ぶことができる、つまり、その２次側
の点火用放電ギャップを選択できる電子配電機能付き点
火回路」、「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。

【０００３】

【第１発明の背景技術】図２に従来の条件付き絶縁型ス
イッチの回路図を示す。このスイッチには「『トランジ
スタ２がオフのときスイッチ端子ｓｔ３又はｓｔ４の電
位がダイオード５又はトランジスタ２の内蔵ダイオード
に順電圧が印加される電位にならない限り』という条件
付きながら、スイッチ端子ｓｔ３、ｓｔ４と入力端子ｉ
ｔ３、ｉｔ４が絶縁される」という効果が有る。ただ
し、ダイオード５のアノード・カソード間静電容量とト
ランジスタ２のドレイン・ソース間静電容量は無視して
いる。同様に、図３〜図５の各双方向性絶縁型スイッチ
についても同じ事が言える。

【０００４】しかしながら、いま述べた通り図２〜図５
の各絶縁型スイッチにおける各トランジスタ２のオフ期
間中の絶縁効果は条件付きである。従って、『スイッチ
ング手段（例：トランジスタ２）がオフのとき、無条件
で各スイッチ端子と各入力端子（例：ゲート端子、ソー
ス端子）が絶縁されることが望まれる』という問題点が
有る。
（問題点） そこで、第１発明は、その構成要素であるスイッチング
手段がオフのとき無条件で各スイッチ端子と各入力端子
を絶縁することができる絶縁型スイッチを提供すること
を目的としている。 （第１
発明の目的）

【０００５】

【第２発明の背景技術】また、本発明者の先行技術で、
図３の双方向性絶縁型スイッチに駆動回路を組み合わせ
た双方向性絶縁型スイッチング回路を図６に示す。この
回路ではコンデンサが両トランジスタ２を順バイアス
し、両方がオンのときスイッチ８はオフにされているか
ら、ダイオード９に順電圧が印加されない限り、スイッ
チ端子ｓｔ１１、ｓｔ１２それぞれと直流電源７は絶縁
される、という効果がさらに有る。両トランジスタ２が
オフのときも勿論それらは前述した様に絶縁されるか
ら、結局、「『どちらかのトランジスタ２の内蔵ダイオ
ードとダイオード９に同時に順電圧が印加されない限
り』という条件付きで、両トランジスタ２のオン、オフ
に関係無く、スイッチ端子ｓｔ１１、ｓｔ１２それぞれ
と直流電源７が絶縁される」という効果がこの双方向性
絶縁型スイッチング回路に有る。ただし、ダイオード９
のアノード・カソード間静電容量、各トランジスタ２の
ドレイン・ソース間静電容量、および、各トランジスタ
２のオン、オフ切換え時のもれ電流などは無視してい
る。同様に、その駆動回路部と図２、図４、図５の各絶
縁型スイッチを組み合わせた各絶縁スイッチング回路に
も同じ効果が有る。

【０００６】しかしながら、図６の回路などにおける絶
縁効果も前述した様に条件付きである。従って、『無条
件で各スイッチ端子と駆動用直流電源が絶縁されること
が望まれる』という問題点が有る。
（問題点） そこで、第２発明は、第１発明の絶縁型スイッチをさら
に発展させて無条件で各スイッチ端子と駆動用直流電源
を絶縁することができる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。 （第２
発明の目的）

【０００７】

【第１発明の開示】即ち、第１発明は請求項１に記載さ
れた絶縁型スイッチである。その第１、第２スイッチは
どちらもオフのとき双方向に非導通になり、しかも、そ
の第１、第２スイッチの両駆動信号入力側が内側となる
様に両スイッチは直列接続されており、主端子Ｍ１ｂと
主端子Ｍ２ｂが両スイッチ端子として用いられる。この
ことによって、前記第１、第２スイッチがオフのとき、
「両スイッチ端子となる主端子Ｍ１ｂ、主端子Ｍ２ｂそ
れぞれ」と「その入力端子となる制御端子Ｃ１、制御端
子Ｃ２、主端子Ｍ１ａ、主端子Ｍ２ａそれぞれ」を絶縁
することができる。
（第１発明の効果）

【０００８】尚、第１発明の絶縁型スイッチは、主端子
Ｍ１ａ又は主端子Ｍ２ａがスイッチ端子となる２端子ス
イッチでもなく、主端子Ｍ１ａ又は主端子Ｍ２ａが中点
端子となる３端子スイッチでもない。つまり、前記第
１、第２スイッチは同時にオン、オフ駆動される。ま
た、前記第１、第２スイッチそれぞれの両主端子間静電
容量は無視している。さらに、前記第１又は第２スイッ
チがサイリスタ又はトライアックの様に自己ターン・オ
フ機能（＝自己消弧機能）を持たないスイッチング手段
の場合、その絶縁型スイッチをターン・オフさせるには
その通流電流をその自己保持電流以下にしたり、又は、
始めからその自己保持電流以下の電流しか流さない様に
したり等する必要がある。それから、トライアックの場
合ゲート端子・Ｔ１端子間の順バイアス電圧極性はプラ
スでもあり、マイナスでもあるので、前記第１、第２ス
イッチ両方がトライアックということも有り得る。

【０００９】第１発明が請求項２記載の絶縁型スイッチ
に対応する場合、同項記載中の第１スイッチング手段に
逆阻止能力が無くても、この第１スイッチング手段がオ
フのとき同項記載中の第１非可制御スイッチがその逆方
向の導通を阻止するので、その第１スイッチング手段に
逆阻止能力の無いものを使用できる。同様に、同項記載
中の第２スイッチング手段に逆阻止能力が無くても、こ
の第２スイッチング手段がオフのとき同項記載中の第２
非可制御スイッチがその逆方向の導通を阻止するので、
その第２スイッチング手段に逆阻止能力が無いものを使
用できる。

【００１０】請求項３、４、５又は６記載の絶縁型スイ
ッチは双方向性である。請求項６記載の絶縁型スイッチ
は４端子の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ手段を２
つ用いたので、請求項４記載の絶縁型スイッチより部品
点数が少ない。（比較参照：図２５と図２９の両実施
例）

【００１１】

【第２発明の開示】即ち、第２発明は請求項７に記載さ
れた絶縁型スイッチング回路である。第１発明の絶縁型
スイッチを利用して「その各スイッチ端子」と「その駆
動用電源であるその第１、第２直流電源手段」を無条件
で絶縁するために、前記第１、第２直流電源手段側に
「その絶縁型スイッチと正反対にオン・オフ駆動される
その第３〜第６スイッチ」が接続されている。その絶縁
型スイッチがオフのときその絶縁型スイッチ自体がスイ
ッチ端子側と電源側を無条件で絶縁し、その絶縁型スイ
ッチがオンのときその第３〜第６スイッチがスイッチ端
子側と電源側を無条件で絶縁する。その第１、第２オン
駆動手段とその第１、第２オフ駆動手段それぞれは各絶
縁動作を邪魔しない様にその第１、第２スイッチを駆動
する。

【００１２】その結果、その第１〜第６スイッチの各オ
ン、オフに関係無く無条件でその各スイッチ端子と前記
第１、第２直流電源手段それぞれを絶縁することができ
る。（第２発明の効果）

【００１３】尚、前記第１オン駆動手段がエネルギー蓄
積手段（例：コイル、コンデンサ）を含み、前記第３〜
第４スイッチがオンのとき前記第１直流電源手段からエ
ネルギーを供給され、前記第３〜第４スイッチがオフの
とき前記第１スイッチをオン駆動する場合も有るし、前
記第１スイッチがノーマリィ・オン型ならば前記第１オ
ン駆動手段が「制御端子Ｃ１・主端子Ｍ１ａ間の電荷を
放電する放電手段」の場合も有る。同様に前記第２オン
駆動手段もエネルギー蓄積手段を含み、前記第５〜第６
スイッチがオンのとき前記第２直流電源手段からエネル
ギーを供給され、前記第５〜第６スイッチがオフのとき
前記第２スイッチをオン駆動する場合も有るし、前記第
２スイッチがノーマリィ・オン型ならば前記第２オン駆
動手段が「制御端子Ｃ２・主端子Ｍ２ａ間の電荷を放電
する放電手段」の場合も有る。

【００１４】また、前記第１オフ駆動手段が前記第１直
流電源手段を含み、前記第３〜第４スイッチがオンのと
き前記第１直流電源手段が前記第３〜第４スイッチを介
して制御端子Ｃ１・主端子Ｍ１ａ間を逆バイアスして前
記第１スイッチをオフ駆動する場合も有るし、前記第１
スイッチがノーマリィ・オフ型ならば前記第１オフ駆動
手段が「制御端子Ｃ１・主端子Ｍ１ａ間の電荷を放電す
る等する放電等手段」の場合も有る。同様に、前記第２
オフ駆動手段が前記第２直流電源手段を含み、前記第５
〜第６スイッチがオンのとき前記第２直流電源手段が前
記第５〜第６スイッチを介して制御端子Ｃ２・主端子Ｍ
２ａ間を逆バイアスして前記第２スイッチをオフ駆動す
る場合も有るし、前記第２スイッチがノーマリィ・オフ
型ならば前記第２オフ駆動手段が「制御端子Ｃ２・主端
子Ｍ２ａ間の電荷を放電する等する放電等手段」の場合
も有る。さらに、前記第１、第２スイッチそれぞれの両
主端子間静電容量、前記第３〜第６スイッチそれぞれの
両スイッチ端子間静電容量、及び、前記第１〜第６スイ
ッチの切換え時の各もれ電流などは無視している。

【００１５】それから、前記第１又は第２スイッチがサ
イリスタ又はトライアックの様に自己ターン・オフ機能
を持たないスイッチング手段の場合、第２発明の絶縁型
スイッチング回路をターン・オフさせるにはその通流電
流をその自己保持電流以下にしたり、又は、始めから前
記第１、第２スイッチにその自己保持電流以下の電流し
か流さない様にしたり等する必要がある。そして、前記
第３〜第６スイッチそれぞれは自己ターン・オフ機能を
持つ必要があるけれども、通常自己ターン・オフ機能を
持たないサイリスタ又はトライアックの様なスイッチン
グ手段の場合、その通流電流をその保持電流以下に抑え
ていれば、それは自己ターン・オフ機能を持つことにな
る。この場合、トライアックのゲート端子・Ｔ１端子間
の順バイアス電圧極性はプラスでもあり、マイナスでも
あるので、前記第３〜第６スイッチ全部がトライアック
ということも有り得る。

【００１６】

【各発明を実施するための最良の形態】各発明をより詳
細に説明するために以下添付図面に従ってこれらを説明
する。図１の実施例は、請求項１又は２記載の絶縁型ス
イッチに対応し、ダイオード１１、１２どちらも無けれ
ば双方向性であり、その一方が有れば１方向性である。
図１の実施例では次の様にそれぞれが前述した各構成要
素に相当する。 ａ）トライアック１０１、１０２が前述した第１、第２
スイッチに。 ｂ）トライアック１０１のゲート端子、Ｔ１端子および
Ｔ２端子が前述した制御端子Ｃ１、主端子Ｍ１ａ及び主
端子Ｍ１ｂに。 ｃ）トライアック１０２のゲート端子、Ｔ１端子および
Ｔ２端子が前述した制御端子Ｃ２、主端子Ｍ２ａ及び主
端子Ｍ２ｂに。

【００１７】トライアック１０１、１０２がオフのと
き、各トライアックのゲート端子・Ｔ２端子間、Ｔ１端
子・Ｔ２端子間の両方が非導通となるので、スイッチ端
子ｓｔ１０１、ｓｔ１０２それぞれと入力端子ｉｔ１０
１、ｉｔ１０２それぞれを無条件で絶縁することができ
る。 （効果） 尚、各Ｔ１・Ｔ２間静電容量などは無視している。ま
た、この絶縁型スイッチを１方向性スイッチとして使う
場合、ダイオード１１又は１２を接続する。

【００１８】図７の実施例は、請求項１又は２記載の絶
縁型スイッチに対応し、１方向性である。次の様にそれ
ぞれが請求項２記載中の各構成要素に相当する。 ａ）トランジスタ１、２が同項記載中の第１、第２スイ
ッチング手段に。 ｂ）ダイオード１１、１２が同項記載中の第１、第２非
可制御スイッチに。 ｃ）トランジスタ１とダイオード１１の直列回路が前述
した第１スイッチに。 ｄ）トランジスタ２とダイオード１２の直列回路が前述
した第２スイッチに。 ｅ）トランジスタ１のゲート端子、ソース端子およびド
レイン端子が同項記載中の制御端子ｃｔ１、主端子ｍｔ
１ａ及び主端子ｍｔ１ｂに。 ｆ）トランジスタ２のゲート端子、ソース端子およびド
レイン端子が同項記載中の制御端子ｃｔ２、主端子ｍｔ
２ａ及び主端子ｍｔ２ｂに。

【００１９】トランジスタ１、２がオフのとき、トラン
ジスタ１の内蔵ダイオードの導通をダイオード１１が阻
止し、トランジスタ２の内蔵ダイオードの導通をダイオ
ード１２が阻止するので、スイッチ端子ｓｔ１、ｓｔ２
それぞれと「入力端子ｉｔ１、ｉｔ２等となる各ゲート
端子と各ソース端子」を無条件で絶縁することができ
る。
（効 果） ただし、トランジスタ１、２の各ドレイン・ソース間静
電容量などやダイオード１１、１２の各アノード・カソ
ード間静電容量は無視している。

【００２０】図８〜図２３に１方向性または双方向性の
絶縁スイッチの実施例を１６示す。図９の実施例では各
ＩＧＢＴとも逆阻止型であるから、点線で画いた各ダイ
オードは必要無いが、有っても構わない。図１０の実施
例ではノーマリィ・オン型ＭＯＳ・ＦＥＴが２つ使用さ
れ、図１１の実施例では接合型ＦＥＴが２つ使用されて
いる。図１２〜図１４の各実施例では異種類のスイッチ
ング手段が２つ使われている。図１５の実施例では図１
の実施例と異って図左側のトライアックのトリガー・モ
ードが違っており、これを１方向性の絶縁型スイッチと
して使う場合、点線で画いた各ダイオードを接続する。

【００２１】図１６、図１７の各実施例ではサイリスタ
がオフ制御されるとき、逆バイアスされず、ゼロ・バイ
アスされる。図１７の実施例ではＭＯＳ・ＦＥＴがオン
制御されるとき、順バイアスされず、ゼロ・バイアスさ
れる。図１８の実施例では図下側に点線で画いたダイオ
ードが１つ又は２つ有ると、どちらのサイリスタもオフ
のとき逆バイアスされず各ノーマリィ・オン型ＭＯＳ・
ＦＥＴが各サイリスタのゲート・ソース間またはゲート
・アノード間を短絡する。図２３の実施例では複数のダ
イオードが接続されているが、この絶縁型スイッチは基
本的には各アノードと各カソードの間をスイッチする２
端子スイッチである。

【００２２】図７の１方向性の絶縁スイッチを利用した
双方向性の絶縁型スイッチの各実施例を図２４〜図２６
に示す。図２４の実施例が請求項３記載の絶縁型スイッ
チに、図２５の実施例が請求項４記載の絶縁型スイッチ
に、図２６の実施例が請求項５記載の絶縁型スイッチ
に、それぞれ対応する。図２４、図２５の各実施例は図
２６の実施例に比べ、両スイッチ端子間静電容量が小さ
い、という利点が有る。図２７の実施例の様に異種類の
スイッチング手段の組合せもまた可能である。各ベース
に接続したツェナー・ダイオードの代わりに抵抗、定電
流手段、電圧降下手段または電流制限手段を使用でき
る。これら双方向性の絶縁型スイッチにも、当然の事な
がら、図７の実施例と同様の絶縁効果が有る。

【００２３】図２８〜図３０の各実施例は、図２５の実
施例中のノーマリィ・オフ型３端子ＭＯＳ・ＦＥＴ４つ
の代わりにノーマリィ・オン又はノーマリィ・オフの４
端子ＭＯＳ・ＦＥＴ２つを用いた双方向性の絶縁型スイ
ッチで、請求項６記載の絶縁型スイッチに対応する。４
端子ＭＯＳ・ＦＥＴでは通常バック・ゲートとドレイ
ン、ソースそれぞれとは各間のＰＮ逆方向に対して非導
通であるが、サブストレート層を薄くし順バイアス電圧
を大きくすれば、チャネルがバック・ゲートに達し、導
通することが可能となる。

【００２４】図３１〜図３３の各実施例は請求項７記載
の絶縁型スイッチング回路などに対応する。各実施例に
おいて「連携駆動が点線で示される４つのスイッチ」は
その両直流電源側からオン・オフ制御される。尚、各実
施例において図中誤って点線で接続が示されているが、
２つの直流電源は常に接続されている。並列接続される
２つのスイッチは共通化して１つにまとめることができ
る。また、その共通化したスイッチを取り外しても構わ
ない。そうすれば直列接続した両直流電源を共通化して
１つにまとめることもできる。さらに、図３１の実施例
の２つのコンデンサを共通化して１つにまとめることも
できる。それが図３４の実施例である。

【００２５】図３５の実施例は請求項９記載の絶縁型ス
イッチング回路などに対応し、以下の通りそれぞれが同
項などに記載中の各構成要素に相当する。 ａ）トランジスタ１〜２が前述した第１〜第２スイッチ
ング手段に。 ｂ）ダイオード１１〜１２が前述した第１〜第２非可制
御スイッチに。 ｃ）直流電源７が請求項８記載中の「共通化された直流
電源手段」に。 ｄ）コンデンサ１０が前述したエネルギー蓄積手段に。 ｅ）トランジスタ１とダイオード１１の直列回路が前述
した第１スイッチに。 ｆ）トランジスタ２とダイオード１２の直列回路が前述
した第２スイッチに。 ｇ）トランジスタ３とダイオード１３の直列回路が請求
項７記載中の第３スイッチに。 ｈ）トランジスタ４とダイオード１４の直列回路が請求
項７記載中の第６スイッチに。

【００２６】ｉ）トランジスタ１のゲート端子、ソース
端子、ドレイン端子が請求項２記載中の制御端子ｃｔ
１、主端子ｍｔ１ａ、ｍｔ１ｂに。 ｊ）トランジスタ２のゲート端子、ソース端子、ドレイ
ン端子が請求項２記載中の制御端子ｃｔ２、主端子ｍｔ
２ａ、ｍｔ２ｂに。 ｋ）「直流電源７、トランジスタ３、４の各ゲート・ソ
ース間抵抗および『トランジスタ３、４の両ゲート間に
直列接続される抵抗とスイッチ』の接続体が請求項７記
載中のオン・オフ連携手段に。 ｌ）「直流電源７、トランジスタ３、ダイオード１３、
抵抗１６、『抵抗１５とコンデンサ１０の並列回路』、
ツェナー・ダイオード１８、１９、ダイオード１４及び
トランジスタ４が構成する駆動回路」が請求項７記載中
の第１、第２オフ駆動手段に。 ｍ）「コンデンサ１０、抵抗１７及びツェナー・ダイオ
ード１９、１８が構成する駆動回路」が請求項９記載中
の共通のオン駆動手段に。

【００２７】この回路の動作は次の通りである。トラン
ジスタ３、４がオンのとき、トランジスタ１、２はオフ
制御されてオフであり、同時に、直流電源７がコンデン
サ１０を充電する。このとき、トランジスタ１の内蔵ダ
イオードの導通をダイオード１１が阻止し、トランジス
タ２の内蔵ダイオードの導通をダイオード１２が阻止す
るので、スイッチ端子ｓｔ１３、ｓｔ１４それぞれと直
流電源７を無条件で絶縁することができる。
（効果の半分） 一方、トランジスタ３、４がオフのとき、コンデンサ１
０がトランジスタ１、２を順バイアスするから、トラン
ジスタ１、２はオンである。このとき、トランジスタ３
の内蔵ダイオードの導通をダイオード１３が阻止し、ト
ランジスタ４の内蔵ダイオードの導通をダイオード１４
が阻止するので、スイッチ端子ｓｔ１３、ｓｔ１４それ
ぞれと直流電源７を無条件で絶縁することができる。
（効果の残り半分）

【００２８】その結果、トランジスタ１、２のオン、オ
フに関係無く、常に無条件でスイッチ端子ｓｔ１３、ｓ
ｔ１４それぞれと直流電源７を絶縁することができる。
（効 果） ただし、トランジスタ１〜４の各ドレイン・ソース間静
電容量、ダイオード１１〜１４の各アノード・カソード
間静電容量、トランジスタ１〜４とダイオード１１〜１
４のオン、オフ切換え時の各もれ電流などは無視してい
る。

【００２９】図３６の実施例では前述した第１、第２ス
イッチそれぞれにノーマリィ・オンのＭＯＳ・ＦＥＴを
使用しているので、コンデンサ１０の蓄積エネルギーが
無くなると各オン抵抗は大きくなるが、『依然オン状態
を保つことができる』という効果がこの実施例に有る。
同様に、前述した第１、第２スイッチそれぞれにノーマ
リィ・オンのＳＩＴを使った後述の図３９の実施例に
も、前述した第１、第２スイッチそれぞれそにノーマリ
ィ・オンのスイッチング手段を使った実施例それぞれに
も同じ効果が有る。

【００３０】図３８の実施例では前述した第１、第２ス
イッチそれぞれにダーリントン接続のバイポーラ・トラ
ンジスタを、前述したエネルギー蓄積手段に２つのコイ
ルを、それぞれ使用している。

【００３１】図３９の実施例では両ＳＩＴ共通のオン駆
動手段にサイリスタの等価回路を使用したので、無駄無
く順バイアス電流を大きくできる。

【００３２】図４０の実施例の駆動回路ではコンデンサ
１０それぞれが別々に前述した第１、第２スイッチを順
バイアスするので、図１２の絶縁型スイッチの様に各順
バイアス電流が違っている場合に便利である。図４０の
実施例でも同様に各サイリスタのオン駆動手段にサイリ
スタを１つずつ使用している。

【００３３】図４１の実施例では前述したエネルギー蓄
積手段にコンデンサとコイルが使われているので、電源
電圧が小さい場合でもコイルがその不足分を補う。

【００３４】図４２〜図４４の各実施例は請求項１２記
載の絶縁型スイッチング回路などに対応する。図４３の
実施例ではコンデンサ１０のところに定電圧手段を設け
てその充電を速くしている。図４５の実施例は請求項１
０記載の絶縁型スイッチング回路などに対応し、各コイ
ル２０が前述したエネルギー蓄積手段に相当する。当然
の事ながら、これら双方向性の絶縁型スイッチング回路
の実施例にも図３５の実施例と同様の絶縁効果が有る。

【００３５】図４６、図４７の各実施例は３端子双方向
性絶縁型スイッチング回路に構成している。図４６の実
施例は、図４２の双方向性スイッチング回路２つをスイ
ッチ端子のところで直列接続し、直流電源７を共通化し
て１つにした３端子双方向性絶縁型スイッチング回路で
ある。図４７の実施例は、図２６の双方向性絶縁スイッ
チと図３５の駆動回路部を応用した双方向性の絶縁型ス
イッチング回路２つをスイッチ端子のところで直列接続
し、直流電源７を共通化して１つにまとめた３端子双方
向性絶縁型スイッチング回路である。

【００３６】図４８〜図５１の各実施例もまた可能であ
る。図５０、図５１の各実施例では前述した第１、第２
スイッチそれぞれにノーマリィ・オン型を用いたので、
エネルギー蓄積手段が要らず、構成が簡単で部品点数が
少ないという効果が有る。

【００３７】図５２の実施例は図７の絶縁型スイッチを
用いた条件付き絶縁型スイッチング回路であるが、オン
制御の時チャージ・ポンプが順バイアス・エネルギーを
絶えず補給するので、ノーマリィ・オフのＭＯＳ・ＦＥ
Ｔを使用してもオン期間に制限は無い。

【００３８】最後に、以下の事を補足する。 ａ）図１、図７〜図３０の各種の絶縁型スイッチ、図３
１〜図５１の各種の絶縁型スイッチング回路において、
前述した第１又は第２スイッチとしてその使用スイッチ
の代わりにそのオン、オフ制御条件が同じならノーマリ
ィ・オン、ノーマリィ・オフに関係無く可制御なスイッ
チング手段ならなんでも使うことができる。 ｂ）図３１〜図５１の各種の絶縁型スイッチング回路に
おいて、前述した第３、第４、第５又は第６スイッチと
してその使用スイッチの代わりにそのオン、オフ制御条
件などが同じならノーマリィ・オン、ノーマリィ・オフ
に関係無くオン・オフ可能なスイッチング手段ならなん
でも使うことができる。

【００３９】ｃ）図１、図７〜図３０の各種の絶縁型ス
イッチ、図３１〜図５１の各種の絶縁型スイッチング回
路中の絶縁型スイッチ部のいずれか１つに、図３１〜図
５１の各種絶縁スイッチング回路中の駆動回路部のいず
れか１つ又は２つを組み合わせた各種の絶縁型スイッチ
ング回路の実施例もまた可能である。各駆動回路部の構
成は多少違うが、基本的には同じ考え方である。 ｄ）図１、図７〜図２３の絶縁型スイッチで１方向性の
もの等のいずれか１つを図３１〜図４１、図４８〜図５
０の絶縁型スイッチング回路で１方向性のもの等のいず
れか１つを逆並列接続し、両方の主端子Ｍ１ａ同士、両
方の制御端子Ｃ１同士、両方の制御端子Ｃ２同士をそれ
ぞれ接続した双方向性の絶縁型スイッチング回路も可能
である。

【００４０】ｅ）図３１〜図４１、図４８〜図５０の絶
縁型スイッチング回路、ａ）項で述べた組合せにより得
られる同様の絶縁型スイッチング回路のいずれか１つを
ブリッジ接続型整流回路の両出力端子間に接続した双方
向性の絶縁型スイッチング回路も可能である。 ｆ）図３１〜図４１、図４８〜図５０の絶縁型スイッチ
ング回路で１方向性のもの、ａ）項で述べた組合せによ
り得られる同様の絶縁型スイッチング回路で１方向性の
ものいずれか２つ（同じ２つでも違う２つでも良い。）
を逆並列接続した双方向性の絶縁型スイッチング回路も
可能である。

【００４１】ｇ）図３１〜図４１、図４８〜図５０の絶
縁型スイッチング回路で１方向性のもの、ａ）項で述べ
た組合せにより得られる同様の絶縁型スイッチング回路
で１方向性のものいずれか２つ（同じ２つでも違う２つ
でも良い。）を同じ方向に、あるいは、内向きに、ある
いは、外向きにスイッチ端子のところで直列接続した３
端子絶縁型スイッチング回路も可能である。 ｈ）図３１〜図４１、図４８〜図５０の絶縁型スイッチ
ング回路で１方向性のもの、ａ）項で述べた組合せによ
り得られる同様の絶縁型スイッチング回路で１方向性の
もののいずれか１つと、図４１〜図４５、図５１の双方
向性絶縁型スイッチング回路、上述の組合せにより得ら
れる同様の双方向性絶縁型スイッチング回路のいずれか
１つをスイッチ端子のところで直列接続した３端子絶縁
型スイッチング回路もまた可能である。

【００４２】ｉ）図４１〜図４５、図５１の双方向性絶
縁型スイッチング回路、上述の組合せにより得られる同
様の双方向性絶縁型スイッチング回路のいずれか２つ
（同じ２つでも異なる２つでも良い。）をスイッチ端子
のところで直列接続した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。 ｊ）『図３１〜図４１、図４８〜図５０の絶縁型スイッ
チング回路で１方向性のもの、ａ）項で述べた組合せに
より得られる同様の絶縁型スイッチング回路で１方向性
のものいずれか１つ』と、『図３１〜図４１、図４８〜
図５０の絶縁型スイッチング回路で１方向性のもの、
ａ）項で述べた組合せにより得られる同様の絶縁型スイ
ッチング回路で１方向性のものいずれか１つ』を接続
し、さらに、その接続箇所に『図３１〜図４１、図４８
〜図５０の絶縁型スイッチング回路で１方向性のもの、
ａ）項で述べた組合せにより得られる同様の絶縁型スイ
ッチング回路で１方向性のものいずれか１つ』を接続
し、同様に所定数その接続箇所に接続した多端子絶縁型
スイッチング回路も可能である。

【００４３】ｋ）『図４１〜図４５、図５１の双方向性
絶縁型スイッチング回路、上述の組合せにより得られる
同様の双方向性絶縁型スイッチング回路のいずれか１
つ』と『図４１〜図４５、図５１の双方向性絶縁型スイ
ッチング回路、上述の組合せにより得られる同様の双方
向性絶縁型スイッチング回路のいずれか１つ』を接続
し、さらに、その接続箇所に『図４１〜図４５、図５１
の双方向性絶縁型スイッチング回路、上述の組合せによ
り得られる同様の双方向性絶縁型スイッチング回路のい
ずれか１つ』を接続し、同様に所定数その接続箇所に接
続した多端子双方向性絶縁型スイッチング回路もまた可
能である。

【００４４】ｌ）複数の回路構成手段（例：能動素子、
受動素子。）又は回路（例：有線通信手段、有線通話手
段、アンプ。）又は負荷（例：ＡＣモーター、スピーカ
ー等。）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とその切換えの対象
となる回路構成手段、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。 ｍ）その２次コイルに点火用放電ギャップを接続した点
火コイルの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だけ並列
接続すれば、点火配電回路ができる。

【００４５】ｎ）図３１〜図４６、図４８〜図５２の各
実施例にはシールド効果が有る。各直流電源７が一定電
位（例えば、アース。）に固定されると、その第１、第
２スイッチがオフの時、その主端子Ｍ１ａ、Ｍ２ａ又は
制御端子Ｃ１、Ｃ２の電位も固定されるので、その両ス
イッチ端子間はシールドされる。

【００４６】ｏ）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凹線同士の接続を
切り換える回線切換え手段がある。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
のを使えば通信や通話などの漏洩を防止することができ
る。

【００４７】ｐ）各実施例またはそれから派生する各派
生実施例において、その構成要素となる各半導体スイッ
チをその相補関係にある半導体スイッチで１つずつ置き
換え、方向性のあ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て対称関係にある実施例
ももちろん可能である。 ｑ）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。

【００４８】

【先行技術】特開平２−２９９４７４号の第１０図、第
１１図、特開平３−５６０７３号の第１０図、第１１
図、実開平３−８０６９１号、 特開平５−２２６
９９８号、特開平５−２６８０３７号、 特開平５−
３０４４５３〜４号、特願平５−２２７７５６号。

【図面の簡単な説明】

【図１】絶縁型スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図２〜図５】各図は、従来の各種の絶縁型スイッチの
１例を１つずつ示す回路図である。

【図６】従来の双方向性絶縁型スイッチング回路の１例
を示す回路図である。

【図７〜図３０】各図は、各種の絶縁型スイッチの実施
例を１つずつ示す回路図である。

【図３１〜図４１】各図は、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４２〜図４５】各図は、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４６〜図４７】各図は、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４８〜図５０】各図は、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５１】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５２】絶縁型スイッチの１実施例を使った絶縁型ス
イッチング回路の１例を示す回路図である。

【符号の説明】

ｓｔ１０１、ｓｔ１０２、ｓｔ１〜ｓｔ１４ スイッチ
端子 ｉｔ１０１〜ｉｔ１０２、ｉｔ１〜ｉｔ１２ 入力端子 ２１、２２ ＩＧＢＴ ２３ 発振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｋ 17/60 Ｈ０３Ｋ 17/725 Ａ 17/68 17/687 Ｆ 17/725 17/60 Ａ

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１スイッチの制御端子と両主端子を制
   御端子Ｃ１、主端子Ｍ１ａ及び主端子Ｍ１ｂと呼び、第
   ２スイッチの制御端子と両主端子を制御端子Ｃ２、主端
   子Ｍ２ａ及び主端子Ｍ２ｂと呼ぶとしたときに、 そして、前記第１スイッチの駆動信号入力用に制御端子
   Ｃ１と主端子Ｍ１ａが対を成し、前記第２スイッチの駆
   動信号入力用に制御端子Ｃ２と主端子Ｍ２ａが対を成す
   としたときに、 前記第１スイッチがオフのとき制御端子Ｃ１・主端子Ｍ
   １ｂ間も主端子Ｍ１ａ・主端子Ｍ１ｂ間も双方向に非導
   通であり、 前記第２スイッチがオフのとき制御端子Ｃ２・主端子Ｍ
   ２ｂ間も主端子Ｍ２ａ・主端子Ｍ２ｂ間も双方向に非導
   通であり、 制御端子Ｃ１・主端子Ｍ１ａ間の順バイアス電圧極性に
   関して制御端子Ｃ１側をマイナスとして用いることがで
   き、 制御端子Ｃ２・主端子Ｍ２ａ間の順バイアス電圧極性に
   関して制御端子Ｃ２側をプラスとして用いることがで
   き、 主端子Ｍ１ａと主端子Ｍ２ａを接続し、 主端子Ｍ１ｂ・主端子Ｍ２ｂ間を２端子スイッチとして
   用い、その２端子スイッチがオフの時その第１スイッ
   チ、第２スイッチ両方をオフにして、その２端子スイッ
   チがオンの時その第１スイッチ、第２スイッチ両方をオ
   ンにして用いることを特徴とする絶縁型スイッチ。
2. 【請求項２】 第１スイッチング手段の制御端子と両主
   端子を制御端子ｃｔ１、主端子ｍｔ１ａ及び主端子ｍｔ
   １ｂと呼び、第２スイッチング手段の制御端子と両主端
   子を制御端子ｃｔ２、主端子ｍｔ２ａ及び主端子ｍｔ２
   ｂと呼ぶとしたときに、 そして、前記第１スイッチング手段の駆動信号入力用に
   制御端子ｃｔ１と主端子ｍｔ１ａが対を成し、前記第２
   スイッチング手段の駆動信号入力用に制御端子ｃｔ２と
   主端子ｍｔ２ａが対を成すとしたときに、 制御端子ｃｔ１・主端子ｍｔ１ａ間の順バイアス電圧極
   性に関して制御端子ｃｔ１側をマイナスとして用いるこ
   とができ、 制御端子ｃｔ２・主端子ｍｔ２ａ間の順バイアス電圧極
   性に関して制御端子ｃｔ２側をプラスとして用いること
   ができ、 主端子ｍｔ１ｂ側に第１非可制御スイッチの陽極側が来
   る様に前記第１スイッチング手段と前記第１非可制御ス
   イッチを直列接続した１方向性可制御スイッチを前記第
   １スイッチとして用い、 制御端子ｃｔ１を制御端子Ｃ１として、主端子ｍｔ１ａ
   を主端子Ｍ１ａとして、前記第１非可制御スイッチの陰
   極端子を主端子Ｍ１ｂとしてそれぞれ用い、 主端子ｍｔ２ｂ側に第２非可制御スイッチの陰極側が来
   る様に前記第２スイッチング手段と前記第２非可制御ス
   イッチを直列接続した１方向性可制御スイッチを前記第
   ２スイッチとして用い、 制御端子ｃｔ２を制御端子Ｃ２として、主端子ｍｔ２ａ
   を主端子Ｍ２ａとして、前記第２非可制御スイッチの陽
   極端子を主端子Ｍ２ｂとしてそれぞれ用いたことを特徴
   とする請求項１記載の絶縁型スイッチ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の絶縁型スイッチで
   １方向性のものと請求項１又は２記載の絶縁型スイッチ
   で１方向性のものを逆並列接続して双方向性スイッチに
   したことを特徴とする絶縁型スイッチ。
4. 【請求項４】 両者の主端子Ｍ１ａ同士、両者の制御端
   子Ｃ１同士、両者の制御端子Ｃ２同士それぞれを接続し
   たことを特徴とする請求項３記載の絶縁型スイッチ。
5. 【請求項５】 請求項２記載の絶縁型スイッチにおい
   て、 主端子ｍｔ１ｂ・主端子ｍｔ２ｂ間にその整流された出
   力が供給される様に前記第１、第２非可制御スイッチと
   後から追加する２つの非可制御スイッチでブリッジ接続
   型整流回路を構成して双方向性スイッチにしたことを特
   徴とする絶縁型スイッチ。
6. 【請求項６】 オン駆動時にそのＰチャネルがそのバッ
   クゲート電極に接してそのドレイン・バックゲート間も
   そのソース・バックゲート間も双方向に導通するＰチャ
   ネルの絶縁ゲート型電界効果トランジスタ手段が有り、 そして、オン駆動時にそのＮチャネルがそのバックゲー
   ト電極に接してそのドレイン・バックゲート間もそのソ
   ース・バックゲート間も双方向に導通するＮチャネルの
   絶縁ゲート型電界効果トランジスタ手段が有って、 両者のバックゲート同士を接続し、 前者のドレインから後者のドレインに向かって非可制御
   スイッチを２つ直列接続してその非可制御スイッチ２つ
   の接続点を一方のスイッチ端子とし、 前者のソースから後者のソースに向かって非可制御スイ
   ッチを２つ直列接続してその非可制御スイッチ２つの接
   続点を他方のスイッチ端子とし、 その両スイッチ端子間を２端子スイッチとして用い、そ
   の２端子スイッチがオフの時その両トランジスタ手段を
   オフにして、その２端子スイッチがオンの時その両トラ
   ンジスタ手段をオンにして用いる こと特徴とする絶縁型
   スイッチ。
7. 【請求項７】 請求項１、２又は５記載の絶縁型スイッ
   チにおいて、 「直流電圧を供給する第１直流電源手段」と、 「直流電圧を供給し、前記第１直流電源手段のマイナス
   側にそのプラス側が接続される第２直流電源手段」と、 「オフのときその両スイッチ端子間が双方向に対して非
   導通で、その駆動信号入力側が前記第１直流電源手段の
   プラス側に来る様に前記第１直流電源手段と直列接続さ
   れ、その電源ソース電流の通流と遮断を制御する第３ス
   イッチ」と、 「オフのときその両スイッチ端子間が双方向に対して非
   導通で、その駆動信号入力側が前記第１直流電源手段の
   マイナス側に来る様に前記第１直流電源手段と直列接続
   され、その電源シンク電流の通流と遮断を制御する第４
   スイッチ」と、 「オフのときその両スイッチ端子間が双方向に対して非
   導通で、その駆動信号入力側が前記第２直流電源手段の
   プラス側に来る様に前記第２直流電源手段と直列接続さ
   れ、その電源ソース電流の通流と遮断を制御する第５ス
   イッチ」と、 「オフのときその両スイッチ端子間が双方向に対して非
   導通で、その駆動信号入力側が前記第２直流電源手段の
   マイナス側に来る様に前記第２直流電源手段と直列接続
   され、その電源シンク電流の通流と遮断を制御する第６
   スイッチ」と、 「前記第３〜第６スイッチを同時にオン・オフ制御する
   オン・オフ連携手段」と「前記第３、第４スイッチのオ
   ン・オフに基づいて動作し、前記第３、第４スイッチが
   オンのとき前記第１スイッチをオフ駆動する第１オフ駆
   動手段」と、 「前記第３、第４スイッチのオン・オフに基づいて動作
   し、前記第３、第４スイッチがオフのとき前記第１スイ
   ッチをオン駆動する第１オン駆動手段」と、 「前記第５、第６スイッチのオン・オフに基づいて動作
   し、前記第５、第６スイッチがオンのとき前記第２スイ
   ッチをオフ駆動する第２オフ駆動手段」と、 「前記第５、第６スイッチのオン・オフに基づいて動作
   し、前記第５、第６スイッチがオフのとき前記第２スイ
   ッチをオン駆動する第２オン駆動手段」、 を有することを特徴とする絶縁型スイッチング回路。
8. 【請求項８】 前記第４、第５スイッチを取り外し、前
   記第１、第２直流電源手段を１つにまとめて共通化した
   ことを特徴とする請求項７記載の絶縁型スイッチング回
   路。
9. 【請求項９】 前記第１、第２オン駆動手段を１つにま
   とめて共通化し、その共通のオン駆動手段が前記第１、
   第２スイッチ両方をオン駆動することを特徴とする請求
   項８記載の絶縁型スイッチング回路。
10. 【請求項１０】 「請求項１又は２記載の絶縁型スイッ
    チを元にして構成された請求項７、８又は９記載の絶縁
    型スイッチング回路で１方向性のもの」と「請求項１又
    は２記載の絶縁型スイッチを元にして構成された請求項
    ７、８又は９記載の絶縁型スイッチング回路で１方向性
    のもの」の両スイッチ端子同士を逆並列接続して双方向
    性スイッチにし、 その第３〜第６スイッチの部分、そのオン・オフ連携手
    段の部分およびその直流電源手段の部分をそれぞれ１つ
    まとめて共通化したことを特徴とする絶縁型スイッチン
    グ回路。
11. 【請求項１１】 「請求項１又は２記載の絶縁型スイッ
    チで１方向性のもの」と「請求項７又は８記載の絶縁型
    スイッチング回路で１方向性のもの」をその両スイッチ
    端子同士で逆並列接続して双方向性スイッチにし、 両者の主端子Ｍ１ａ同士、両者の制御端子Ｃ１同士、両
    者の制御端子Ｃ２同士それぞれを接続し、 前記第１オフ駆動手段が前者の前記第１スイッチもオフ
    駆動し、 前記第１オン駆動手段が前者の前記第１スイッチもオン
    駆動し、 前記第２オフ駆動手段が前者の前記第２スイッチもオフ
    駆動し、 前記第２オン駆動手段が前者の前記第２スイッチもオン
    駆動することを特徴とする絶縁型スイッチング回路。
12. 【請求項１２】 前記第１、第２オン駆動手段を１つに
    まとめて共通化し、その共通のオン駆動手段が両者の前
    記第１、第２スイッチ４つをオン駆動することを特徴と
    する請求項１１記載の絶縁型スイッチング回路。
13. 【請求項１３】 前記第１、第２スイッチ４つと前記第
    １、第２非可制御スイッチ４つが形成する双方向性絶縁
    型スイッチを請求項６記載の絶縁型スイッチで置き換え
    たことを特徴とする請求項１１記載の絶縁型スイッチン
    グ回路。
14. 【請求項１４】 前記第１、第２オン駆動手段を１つに
    まとめて共通化し、その共通のオン駆動手段が両前記絶
    縁ゲート型電界効果トランジスタ手段をオン駆動するこ
    とを特徴とする請求項１３記載の絶縁型スイッチング回
    路。