JPH02244906A - Photocoupling type relay circuit - Google Patents

Photocoupling type relay circuit

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Publication number
JPH02244906A
JPH02244906A JP1066672A JP6667289A JPH02244906A JP H02244906 A JPH02244906 A JP H02244906A JP 1066672 A JP1066672 A JP 1066672A JP 6667289 A JP6667289 A JP 6667289A JP H02244906 A JPH02244906 A JP H02244906A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
phototransistor
photodiode array
output mosfet
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP1066672A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Matsumoto
武志 松本
Yukio Iitaka
幸男 飯高
Shuichiro Yamaguchi
周一郎 山口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP1066672A priority Critical patent/JPH02244906A/en
Publication of JPH02244906A publication Critical patent/JPH02244906A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attain rapid turning-off by photocoupling a photodiode array and a phototransistor with a light emitting diode and supplying a gate current from the load side to an output MOSFET to which the photoelectromotive force of the photodiode array is impressed between the gate and source through the phototransistor. CONSTITUTION:The light emitting diode 1 is connected between input terminals 9a, 9b and photocoupled with the photodiode array 2 and the phototransistor 6 and the positive and negative poles of the array 2 are respectively connected to the gate and source of the output MOSFET 3 through a bias resistor 5 for a control transistor 4. When an input signal is impressed to the diode 1, the phototransistor 6 is turned to a conductive state, a gate current is allowed to flow from the negative side to the gate of the MOSFET 3 and the gate capacity can be rapidly charged. Consequently, rapid switching can be attained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野] 本発明は、光結合方式を用いて入出力間を絶縁した光結
合型のリレー回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optically coupled relay circuit that uses an optical coupling method to insulate input and output.

〔従来の技術] 第2図は本願に先行する光結合型リレー回路を示す回路
図である。この回路にあっては、入力端子9a、9b間
に接続された発光ダイオード1が発生する光信号を受光
したフォトトランジスタ6が導通状態となり、出力用M
OSFET3のゲートに対してi薄側からゲート電流が
流れてゲート容量が急速に充電されるため、出力用MO
SFET3が高速にターンオンする。一方、発光ダイオ
ード1が発生した光信号はフォトダイオードアレイ2に
対しても印加され、フォトダイオードアレイ2において
光電流が発生する。この光電流は、デブレフション型の
制御用トランジスタ4のドレイン・ソース間と抵抗5を
介して流れ、抵抗5の両端に発生した電圧により制御用
トランジスタ4を高抵抗状態にバイアスする。従って、
出力用MOSFET3のゲート・ソース間にフォトダイ
オードアレイ2の光起電力が印加され、出力用MOSF
ET3をオフ状態に保つため、負荷電源11の電圧、電
流によらずリレー動作を安定としている。
[Prior Art] FIG. 2 is a circuit diagram showing an optically coupled relay circuit prior to the present application. In this circuit, the phototransistor 6 which receives the optical signal generated by the light emitting diode 1 connected between the input terminals 9a and 9b becomes conductive, and the output M
Since the gate current flows from the i-thin side to the gate of OSFET3 and the gate capacitance is rapidly charged, the output MO
SFET3 turns on at high speed. On the other hand, the optical signal generated by the light emitting diode 1 is also applied to the photodiode array 2, and a photocurrent is generated in the photodiode array 2. This photocurrent flows between the drain and source of the debreflation type control transistor 4 and through the resistor 5, and the voltage generated across the resistor 5 biases the control transistor 4 into a high resistance state. Therefore,
The photovoltaic force of the photodiode array 2 is applied between the gate and source of the output MOSFET 3, and the output MOSFET 3
In order to keep the ET3 in an off state, the relay operation is made stable regardless of the voltage and current of the load power supply 11.

発光ダイオード1への入力信号が遮断されると、フォト
ダイオードアレイ2の光起電力が消失し、抵抗5の両端
重圧が消失するので、デプレッシッン型の制御用トラン
ジスタ3はオン状態に戻り、出力用MOSFET3のゲ
ート・ソース間の蓄積電荷を放電させる。また、フォト
トランジスタ6もオフ状態に復帰するため、出力用MO
SFET3はオフ状態となる。
When the input signal to the light emitting diode 1 is cut off, the photovoltaic force of the photodiode array 2 disappears, and the heavy pressure across the resistor 5 disappears, so the depressing type control transistor 3 returns to the on state and the output The accumulated charge between the gate and source of MOSFET 3 is discharged. In addition, since the phototransistor 6 also returns to the off state, the output MO
SFET3 is turned off.

[発明が解決しようとする課B] 一般に、半導体リレーにはスイッチング速度の高速性が
要求される。従来、高速スイッチングが可能な光結合型
のリレーとしては、発光ダイオードとフォトトランジス
タとを光結合せしめたフォトカプラが広く用いられてい
るが、これは出力側にバイポーラトランジスタを用いて
いるので、微小信号をスイッチング制御する場合には、
オフセットの影響により信号が歪むという問題がある。
[Problem B to be Solved by the Invention] Generally, semiconductor relays are required to have high switching speed. Conventionally, photocouplers, in which a light emitting diode and a phototransistor are optically coupled, have been widely used as optically coupled relays capable of high-speed switching, but since this uses a bipolar transistor on the output side, When controlling signal switching,
There is a problem that the signal is distorted due to the influence of the offset.

そこで、微小信号をスイッチング制御する用途には、第
2図に示す回路のように、出力側にMOSFET3を用
いることが望まれる。ところが、上述の先行例にあって
は、バイポーラトランジスタ及びMOSFETの優れた
ところを組み合わせ、高速ターンオンが可能で且つ微小
信号もスイッチング制御可能としているが、ターンオフ
が遅いという欠点がある。これは、フォトトランジスタ
6に直列につながる回路が、ターンオフ時に高抵抗とな
っているため、フォトトランジスタ6の復帰が遅くなり
、出力側にMOSFET3のゲート電荷が放電しにくく
なることによる。
Therefore, in applications where switching control is performed on minute signals, it is desirable to use a MOSFET 3 on the output side, as in the circuit shown in FIG. However, although the above-mentioned prior art combines the advantages of bipolar transistors and MOSFETs and is capable of high-speed turn-on and controllable switching of minute signals, it has the drawback of slow turn-off. This is because the circuit connected in series to the phototransistor 6 has a high resistance when turned off, which delays the recovery of the phototransistor 6 and makes it difficult for the gate charge of the MOSFET 3 to be discharged to the output side.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、高速スイッチングが可能で且つ
微小信号もスイッチング制御可能な光結合型リレー回路
を提供することにある。
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an optically coupled relay circuit that is capable of high-speed switching and is also capable of controlling switching of minute signals.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る光結合型リレー回路にあっては、上記課題
を解決するために、入力信号に応答して光信号を発生す
る発光ダイオード1と、発光ダイオード1の光信号を受
光するように配置されたフォトダイオードアレイ2と、
フォトダイオードアレイ2の光起電力をゲート・ソース
間に印加されてドレイン・ソース間の導通状態と非導通
状態が切り替わる出力用のMOSFET3と、出力用の
MOS F ET 3のゲート・ソース間の蓄積電荷の
放電径路を構成するノーマリ・オン型の制御用トランジ
スタ4と、制御用トランジスタ4を介してフォトダイオ
ードアレイ2の光電流を通電されて制御用トランジスタ
4を高抵抗状態にバイアスする電圧を発生するインピー
ダンス要素5と、出力用MOSFET3のドレイン・ゲ
ート間に接続され、発光ダイオード1の光信号を受光す
るように配置されたフォトトランジスタ6と、フォトト
ランジスタ6のエミッタと出力用MOSFET3のゲー
ト間に接続されたダイオード7と、フォトトランジスタ
6のエミッタと出力用MOSFET3のソース間に接続
された第2のインピーダンス要素8とから構成されたこ
とを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the optically coupled relay circuit according to the present invention includes a light emitting diode 1 that generates an optical signal in response to an input signal, and a light emitting diode 1. a photodiode array 2 arranged to receive the optical signal;
The photovoltaic force of the photodiode array 2 is applied between the gate and source of the output MOSFET 3, which switches between a conducting state and a non-conducting state between the drain and source, and the accumulation between the gate and source of the output MOSFET 3. The photocurrent of the photodiode array 2 is passed through the normally-on type control transistor 4 that forms a charge discharge path and the control transistor 4 to generate a voltage that biases the control transistor 4 to a high resistance state. an impedance element 5 connected between the drain and gate of the output MOSFET 3 and a phototransistor 6 arranged to receive the optical signal of the light emitting diode 1; and a phototransistor 6 connected between the emitter of the phototransistor 6 and the gate of the output MOSFET 3. The device is characterized by comprising a connected diode 7 and a second impedance element 8 connected between the emitter of the phototransistor 6 and the source of the output MOSFET 3.

[作 用] 本発明にあっては、出力用MOS F ET 3のドレ
イン・ゲート間にフォトトランジスタ6を接続すると共
に、発光ダイオード1と光結合させたので、発光ダイオ
ード1に入力信号が印加されると、フォトトランジスタ
6が導通状態となり、出力用MOS F ET 3のゲ
ートに対して負荷側からゲート電流が流れてゲート容量
が急速に充電されるため、出力用MOSFET3が高速
にターンオンする、一方、ターンオフ時は、フォトトラ
ンジスタ6には第2のインピーダンス要素8が接続され
ているため、フォトトランジスタ6は高速にターンオフ
し、負荷側からの充電電流が遮断され、また、フォトダ
イオードアレイ2の光起電力が消失することにより、イ
ンピーダンス要素5の両端のバイアス電圧が消失し、ノ
ーマリ・オン型の制御用トランジスタ4がオン状態とな
り、出力用MOSFET3がターンオフする。さらに、
負荷が微小電圧となった場合は、ダイオード7がフォト
ダイオードアレイ2の光電流の流入を防ぐため、リレー
が安定に動作し、微小信号もスイッチング制御できる。
[Function] In the present invention, since the phototransistor 6 is connected between the drain and gate of the output MOS FET 3 and optically coupled to the light emitting diode 1, an input signal is not applied to the light emitting diode 1. Then, the phototransistor 6 becomes conductive, and a gate current flows from the load side to the gate of the output MOSFET 3, and the gate capacitance is rapidly charged, so the output MOSFET 3 turns on at high speed. , at turn-off, since the second impedance element 8 is connected to the phototransistor 6, the phototransistor 6 is turned off at high speed, the charging current from the load side is cut off, and the light of the photodiode array 2 is As the electromotive force disappears, the bias voltage across the impedance element 5 disappears, the normally-on control transistor 4 turns on, and the output MOSFET 3 turns off. moreover,
When the load becomes a minute voltage, the diode 7 prevents the photocurrent from flowing into the photodiode array 2, so the relay operates stably and switching control can be performed even with minute signals.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例を示す回路図で、発光ダイオ
ード1は入力端子9a、9b間に接続され、発光ダイオ
ードlはフォトダイオードアレイ2及びフォトトランジ
スタ6と光結合されており、フォトダイオードアレイ2
の正極は制御用トランジスタ4のためのバイアス抵抗5
を介して出力用MOSFET3のゲートに、負極は出力
用MOSFET3のソースにそれぞれ接続されている。
[Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, in which a light emitting diode 1 is connected between input terminals 9a and 9b, and a light emitting diode 1 is optically coupled to a photodiode array 2 and a phototransistor 6. photodiode array 2
The positive terminal of the bias resistor 5 for the control transistor 4
The negative electrode is connected to the gate of the output MOSFET 3 through the gate, and the negative electrode is connected to the source of the output MOSFET 3.

出力用MOSFET3のゲートには、デプレッション型
のPチャネルMOS F ETよりなるノーマリ・オン
型の制御用トランジスタ4のソースが接続され、制御用
トランジスタ4のドレインには出力用MOSFET3の
ソースが接続され、ゲートにはフォトダイオードアレイ
2の正極が接続されている。出力用MOSFET3のド
レインは一方の出力端子10aに、ソースは他方の出力
端子IQbに接続され、出力端子10a、10b間には
直流電源11と負荷12の直列回路が接続されている。
The gate of the output MOSFET 3 is connected to the source of a normally-on control transistor 4 made of a depletion type P-channel MOSFET, and the drain of the control transistor 4 is connected to the source of the output MOSFET 3. The positive electrode of the photodiode array 2 is connected to the gate. The drain of the output MOSFET 3 is connected to one output terminal 10a, the source is connected to the other output terminal IQb, and a series circuit of a DC power supply 11 and a load 12 is connected between the output terminals 10a and 10b.

また、出力用MOSFET3のドレインには、フォトト
ランジスタ6のコレクタが接続されており、このフォト
トランジスタ6のエミッタと出力用MOSFET3のゲ
ートとの間にはダイオード7が、ソースとの間には抵抗
8がそれぞれ接続されている。
Furthermore, the collector of a phototransistor 6 is connected to the drain of the output MOSFET 3, a diode 7 is connected between the emitter of the phototransistor 6 and the gate of the output MOSFET 3, and a resistor 8 is connected between the source and the drain of the output MOSFET 3. are connected to each other.

次に、上記実施例の動作を説明する。まず、入力端子9
a、9b間に入力信号が通電されると、発光ダイオード
1が光信号を発生し、この光信号を受光してフォトトラ
ンジスタ6が導通状態となるため、負荷12には負荷電
流が流れる。この電流は、フォトトランジスタ6及び抵
抗8を介して流れる。また、この電流は、ダイオード7
を介して出力用MOSFET3のゲート容量にも分流し
て、このゲート容量を高速充電するので、出力用MOS
FET3のゲート電圧が急速に上昇する。
Next, the operation of the above embodiment will be explained. First, input terminal 9
When an input signal is applied between a and 9b, the light emitting diode 1 generates an optical signal, and upon receiving this optical signal, the phototransistor 6 becomes conductive, so that a load current flows through the load 12. This current flows through the phototransistor 6 and the resistor 8. Also, this current flows through diode 7
The current is also shunted to the gate capacitance of output MOSFET 3 through
The gate voltage of FET3 rises rapidly.

従って、出力用MOSFET3は速やかにオンされる。Therefore, the output MOSFET 3 is quickly turned on.

一方、オフ時は、フォトトランジスタ6に直列に比較的
低い抵抗8が接続されているため、フォトトランジスタ
6は高速にターンオフし、負荷側からの充電主流が遮断
され、また、フォトダイオードアレイ2の光起電力消失
により、抵抗50両端のバイアス電圧が消失するため、
デプレッション型の制御用トランジスタ4がオン状態と
なり、出力用MOSFET3が急速にターンオフする。
On the other hand, when the phototransistor 6 is off, the relatively low resistance 8 is connected in series with the phototransistor 6, so the phototransistor 6 turns off quickly, cutting off the main charging flow from the load side. Due to the disappearance of the photovoltaic force, the bias voltage across the resistor 50 disappears, so
The depression type control transistor 4 is turned on, and the output MOSFET 3 is rapidly turned off.

さらに、負荷が微小電圧となった場合は、ダイオード7
がフォトダイオードアレイ2の光電流の流入を防ぐため
、リレーは安定に動作し、微小信号もスイッチング制御
できる。
Furthermore, when the load becomes a minute voltage, diode 7
Since this prevents photocurrent from flowing into the photodiode array 2, the relay operates stably and can control switching even with minute signals.

[発明の効果] 本発明にあっては、上述のように、入力信号に応答して
光信号を発生する発光ダイオードにフォトダイオードア
レイとフォトトランジスタを光結合させ、フォトダイオ
ードアレイの光起電力をゲート・ソース間に印加される
出力用MOSFETに、フォトトランジスタを介して負
荷側からゲート電流を供給するようにしたので、高速タ
ーンオンが可能となるという効果があり、また、フォト
トランジスタと直列に低インピーダンス要素を接続して
いるため、上記先行例に比ベターンオフが著しく改善さ
れるという効果があり、さらに、出力用MOSFETの
ゲートとフォトトランジスタのエミッタ間にダイオード
を接続しているため、フォトダイオードアレイからの光
電流の流入を防ぎ、リレーを負荷に印加される信号によ
ることなく安定動作させられるという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, a photodiode array and a phototransistor are optically coupled to a light emitting diode that generates an optical signal in response to an input signal, and the photovoltaic force of the photodiode array is Since the gate current is supplied from the load side via the phototransistor to the output MOSFET applied between the gate and source, it has the effect of enabling high-speed turn-on. Since the impedance element is connected, it has the effect of significantly improving the turn-off compared to the previous example.Furthermore, since the diode is connected between the gate of the output MOSFET and the emitter of the phototransistor, the photodiode array This has the effect of preventing the inflow of photocurrent from the relay and allowing stable operation of the relay without depending on the signal applied to the load.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は従来
例を示す回路図である。 l・・・発光ダイオード、2・・・フォトダイオードア
レイ、3・・・出力用MOSFET、4・・・制御用ト
ランジスタ、5・・・インピーダンス要素、6・・・フ
ォトトランジスタ、7・・・ダイオード、8・・・第2
のインピーダンス要素。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example. l...Light emitting diode, 2...Photodiode array, 3...Output MOSFET, 4...Control transistor, 5...Impedance element, 6...Phototransistor, 7...Diode , 8...second
impedance element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号に応答して光信号を発生する発光ダイオ
ードと、 発光ダイオードの光信号を受光するように配置されたフ
ォトダイオードアレイと、 フォトダイオードアレイの光起電力をゲート・ソース間
に印加されてドレイン・ソース間の導通状態と非導通状
態が切り替わる出力用のMOSFETと、 出力用のMOSFETのゲート・ソース間の蓄積電荷の
放電径路を構成するノーマリ・オン型の制御用トランジ
スタと、 制御用トランジスタを介してフォトダイオードアレイの
光電流を通電されて制御用トランジスタを高抵抗状態に
バイアスする電圧を発生するインピーダンス要素と、 出力用MOSFETのドレイン・ゲート間に接続され、
発光ダイオードの光信号を受光するように配置されたフ
ォトトランジスタと、 フォトトランジスタのエミッタと出力用MOSFETの
ゲート間に接続されたダイオードと、フォトトランジス
タのエミッタと出力用MOSFETのソース間に接続さ
れた第2のインピーダンス要素と から構成されたことを特徴とする光結合型リレー回路。
(1) A light emitting diode that generates an optical signal in response to an input signal, a photodiode array arranged to receive the optical signal from the light emitting diode, and a photovoltaic force of the photodiode array applied between the gate and source. an output MOSFET whose drain and source are switched between conducting and non-conducting states; a normally-on control transistor which forms a discharge path for accumulated charge between the gate and source of the output MOSFET; The impedance element is connected between the drain and gate of the output MOSFET and an impedance element that generates a voltage that biases the control transistor to a high resistance state when the photocurrent of the photodiode array is passed through the control transistor.
A phototransistor arranged to receive the light signal of the light emitting diode, a diode connected between the emitter of the phototransistor and the gate of the output MOSFET, and a diode connected between the emitter of the phototransistor and the source of the output MOSFET. An optically coupled relay circuit comprising a second impedance element.
JP1066672A 1989-03-17 1989-03-17 Photocoupling type relay circuit Pending JPH02244906A (en)

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