JPH02256315A - Input/output isolation type semiconductor switch circuit - Google Patents
Input/output isolation type semiconductor switch circuitInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は入出力間がホト力1うにより絶縁され、負荷回
路を開閉する出力トランジスタとして電界効果トランジ
スタを用いた入出力絶縁形半導体スイッチlこ関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention provides an input/output isolated semiconductor switch in which input and output are insulated by photoforce, and a field effect transistor is used as an output transistor to open and close a load circuit. Regarding this.
入出力絶縁形の半導体スイッチ回路は、醒子回路を負荷
回路に接続する際に両回路を電気的に相互絶縁するため
に従来から広く用いられているものであるが、負荷回路
の開閉素子としてP2縁ケート形の電界効果トランジス
タを用いる場合にはそれを開閉動作させるためのケート
を光放電する必要があり、この光電には発光素子と光起
電力素子とを組み合わせたホトカプラを用い%放電用に
はホトカプラとは別に放電抵抗を設けている。第2図は
この入出力絶縁形半導体スイッチの従来例を最も一般的
な形で示すものである。図中1点鎖線で囲んで示された
半導体スイッチ回路Jは11源端子2−2間ζこ直流電
源3とスイッチ4で構成された入力指令を受け、それに
厄じて出力端子5−5に接続された別の電源6で給電さ
れる負荷7を開閉するもので、その入出力間はホトカプ
ラ8により絶縁されている。出力トランジスタ9はこの
例ではnチャネル形の電界効果トランジスタを用い。Input/output isolated type semiconductor switch circuits have been widely used for electrically insulating both circuits when connecting a load circuit to a load circuit. When using a P2 edge gate type field effect transistor, it is necessary to photodischarge the gate to open and close it, and a photocoupler that combines a light emitting element and a photovoltaic element is used for this photoelectric discharge. A discharge resistor is provided separately from the photocoupler. FIG. 2 shows a conventional example of this input/output isolated type semiconductor switch in the most general form. A semiconductor switch circuit J shown surrounded by a dashed line in the figure receives an input command made up of a DC power supply 3 and a switch 4 between 11 source terminals 2 and 2, and accordingly outputs an output terminal 5 to 5. It opens and closes a load 7 that is powered by another connected power source 6, and its input and output are insulated by a photocoupler 8. In this example, an n-channel field effect transistor is used as the output transistor 9.
出力端子5−5間に電源6と負荷7の直列回路に対して
直列になるように接続されている。ホトカプラ8はこの
出力トランジスタ9のゲートキャパシタンスCgの光電
用であって、発光ダイオード8aと光起電力素子8bと
で構成され、スイッチ4がオンされて発光ダイオード8
aに電源3からその直列抵抗lOを介して給電され発光
ダイオード8aが発光したとき、光起電力素子8bが士
。It is connected between output terminals 5 and 5 in series with a series circuit of a power source 6 and a load 7. The photocoupler 8 is for photoelectric use of the gate capacitance Cg of the output transistor 9, and is composed of a light emitting diode 8a and a photovoltaic element 8b.When the switch 4 is turned on, the light emitting diode 8
When the light emitting diode 8a emits light by being supplied with power from the power source 3 through its series resistor lO, the photovoltaic element 8b is activated.
で示した方向に発生した起電力によって出力トランジス
タ9のケートを光電して、出力トランジスタ9を閉動作
させる。光起電力素子8bはその起電力が出力トランジ
スタ9の動作しきい値以上になるようiこ所定数直列に
接続されている。スイッチ4がオフされたとき、発光ダ
イオード8aが消灯して光F、11!力累子8bの起電
力が消失するが、そのままでは出力トランジスタ9のゲ
ートキャパシタンスCgが放電されないので光起電力素
子8bに並列に放電抵抗12が接続されている。したが
って出力トランジスタ9のゲートはそのゲートキャパシ
タンスCgと放電抵抗12の抵抗1置との積で失望る時
定数で放電され、出力トランジスタ9がこれに応じて開
動作する。The gate of the output transistor 9 is photoelectronized by the electromotive force generated in the direction indicated by , and the output transistor 9 is closed. A predetermined number of photovoltaic elements 8b are connected in series so that their electromotive force exceeds the operating threshold of the output transistor 9. When the switch 4 is turned off, the light emitting diode 8a turns off and the light F, 11! Although the electromotive force of the force resistor 8b disappears, the gate capacitance Cg of the output transistor 9 is not discharged as it is, so a discharge resistor 12 is connected in parallel to the photovoltaic element 8b. Therefore, the gate of the output transistor 9 is discharged with a time constant equal to the product of its gate capacitance Cg and the resistance of the discharge resistor 12, and the output transistor 9 opens accordingly.
上述の従来技術では、入力信号により発生する光起電力
素子8bの起電力で出力トランジスタ9の入力端子間浮
遊容量Cgが充電され、しきい値に達するまでの時間が
長く出力トランジスタ9が導通ずるための時間が遅いと
いう間碩がある。さらに出力トランジスタ9の閉動作は
放電抵抗12が大きい程起電力素子8bの負担が軽くな
り好都合であるが、放電抵抗12が大きいと出力トラン
ジスタ9の入力端子間浮遊容:itCgの放電時間が遅
れるから開動作が遅れるという問題がある。このように
この従来例では閉動作と開動作の両刃を早くすることは
困難であるという問題があった。In the above-mentioned conventional technology, the stray capacitance Cg between the input terminals of the output transistor 9 is charged by the electromotive force of the photovoltaic element 8b generated by the input signal, and it takes a long time to reach the threshold value, and the output transistor 9 becomes conductive. There is a time when it is late. Furthermore, the larger the discharge resistance 12 is, the lighter the load on the electromotive force element 8b is, which is convenient for the closing operation of the output transistor 9. However, if the discharge resistance 12 is large, the discharge time of the stray capacitance between the input terminals of the output transistor 9: itCg is delayed. There is a problem that the opening operation is delayed. As described above, this conventional example has a problem in that it is difficult to speed up both the closing and opening operations.
不発明は、電界効果トランジスタの閉動作も開動作も速
い入出力絶縁形半導体スイッチ回路を提供す゛ることを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an input/output isolated semiconductor switch circuit in which field effect transistors can quickly close and open.
本発明は上述の課題を解決するため、入出力間がホトカ
プラにより絶縁され、電界効果トランジスタで負荷を開
閉する入出力絶縁形半導体スイッチ回路薯こおいて、一
対の電源端子間に接続され第1のホトカプラの発光素子
と入力トランジスタのコレクタ・エミッタが直列に接続
された回路が第2のホトカプラの発光素子と並列に接続
されるとともに前記入力トランジスタのベースが入力端
子に接続された入力回路と、負荷側の一対の出力端子間
に接続された電界効果トランジスタと、この電界効果ト
ランジスタのケートを充電可能にこの電界効果トランジ
スタlこ接続された前記第2のホトカプラの光起電力素
子にコンデンサが並列に接続され前記第1のホトカプラ
の元導電紫子が直列に接続された充電回路と、前記電界
効果トランジスタのゲートを放電可能にこの電界効果ト
ランジスタに接続された放電抵抗とを備えているもので
ある。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an input/output isolated semiconductor switch circuit in which the input and output are insulated by a photocoupler and the load is switched on and off using a field effect transistor. an input circuit in which a circuit in which a light emitting element of a photocoupler and a collector/emitter of an input transistor are connected in series is connected in parallel with a light emitting element of a second photocoupler, and a base of the input transistor is connected to an input terminal; A capacitor is connected in parallel to a field effect transistor connected between a pair of output terminals on the load side and a photovoltaic element of the second photocoupler connected to the field effect transistor so as to be able to charge the gate of the field effect transistor. and a charging circuit connected to the conductive element of the first photocoupler in series, and a discharging resistor connected to the field effect transistor so as to be able to discharge the gate of the field effect transistor. be.
常時第2のホトカプラの光起電力素子の出力によりコン
デンサを充電しておき、入力信号で第1のホトカプラを
介して前記コンデンサの電荷により電界効果トランジス
タのゲートを充電するので高速で充電できるから閉動作
は速くなる。しかもコンデンサに充分の電荷が蓄積され
ているから放電抵抗は比較的小さくできゲートの放電も
速くすることができるから開動作も速くできる。The capacitor is always charged by the output of the photovoltaic element of the second photocoupler, and the input signal charges the gate of the field effect transistor with the charge of the capacitor via the first photocoupler, so it can be charged at high speed. It works faster. Moreover, since sufficient charge is stored in the capacitor, the discharge resistance can be made relatively small, and the gate can be discharged quickly, so that the opening operation can be done quickly.
第1図に本発明による入出力絶縁形半導体スイッチの実
施例を示し、第2図と同一のものには第2図と同一の符
号を付している。第1図において、一対の電源端子2−
2の間にホトカプラ13の発光ダイオード13a1抵抗
14、入力トランジスタ15のコレクタ・エミッタの直
列回路と、発光ダイオード8aと抵抗10の直列回路と
が並列に接続されている。トランジスタ15のベースは
抵抗16を介して入力端子17に接続されている。端子
2−2間の外部には図示しない直流電源が接続される。FIG. 1 shows an embodiment of an input/output isolated type semiconductor switch according to the present invention, and the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals as in FIG. 2. In FIG. 1, a pair of power supply terminals 2-
2, the light emitting diode 13a1 of the photocoupler 13, the resistor 14, the collector-emitter series circuit of the input transistor 15, and the series circuit of the light emitting diode 8a and the resistor 10 are connected in parallel. The base of transistor 15 is connected to input terminal 17 via resistor 16. A DC power supply (not shown) is connected to the outside between terminals 2-2.
端子5−5間には電界効果トランジスタからなる出力ト
ランジスタ9のドレイン・ソースが接続され、このケー
トlこはホトカプラ8の光起電力素子8bとコンデンサ
18とが並列に接続された回路にホトカプラ13の光導
電素子13bが直列に接続されて出力トランジスタ9の
ゲートを光電するように出力トランジスタ9に接続され
ている。また出力トランジスタ9のケートの電荷を放電
するように放電抵抗12が出力トランジスタ9に接続さ
れている。出力端子5−5間の外部tこは図示しない電
源と負荷の直列回路が接続される。The drain and source of an output transistor 9 consisting of a field effect transistor are connected between the terminals 5 and 5, and the photocoupler 13 is connected to a circuit in which the photovoltaic element 8b of the photocoupler 8 and the capacitor 18 are connected in parallel. photoconductive elements 13b are connected in series to the output transistor 9 so as to photoconduct the gate of the output transistor 9. Further, a discharge resistor 12 is connected to the output transistor 9 so as to discharge the charge on the gate of the output transistor 9. A series circuit of a power supply and a load (not shown) is connected between the output terminals 5 and 5.
電源端子2−2間には常に直流電源が印加されているか
ら発光ダイオード8aが発光し、これに対する光起電力
素子8bの電圧によりコンデンサ18が充電されている
。ここで入力端子17に入力が加えられるとトランジス
タ15がオンし、発光ダイオード13aが発光するから
光導電素子13bが千ンする。これlこより出力トラン
ジスタ9の入力端子間浮遊容量Cgがコンデンサ18に
より充電され、しきい値以上になると出力トランジスタ
9がオンする。入力信号が消滅するとトランジスタ15
がオフするから発光ダイオード13aを介して光導電素
子13bがオフし、出力トランジスタ9の入力端子間浮
遊容量Cgの電荷が抵抗12を介して放電されるから出
力トランジスタ9はオフする。Since DC power is always applied between the power terminals 2 and 2, the light emitting diode 8a emits light, and the capacitor 18 is charged by the voltage of the photovoltaic element 8b. Here, when an input is applied to the input terminal 17, the transistor 15 is turned on and the light emitting diode 13a emits light, so that the photoconductive element 13b is turned on. As a result, the stray capacitance Cg between the input terminals of the output transistor 9 is charged by the capacitor 18, and when the voltage exceeds the threshold value, the output transistor 9 is turned on. When the input signal disappears, transistor 15
is turned off, the photoconductive element 13b is turned off via the light emitting diode 13a, and the electric charge of the stray capacitance Cg between the input terminals of the output transistor 9 is discharged via the resistor 12, so the output transistor 9 is turned off.
以上出力トランジスタとして電界効果トランジスタを用
いたが、このような素子でなくてもコンデンサの放電エ
ネルギーで点弧する例えばサイリスタなどの点弧回路と
しても応用できる。Although a field effect transistor is used as the output transistor in the above, it is not necessary to use such an element and it can also be applied to an ignition circuit such as a thyristor, which is ignited by the discharge energy of a capacitor.
本発明によれば電界効果トランジスタの入力端子間浮遊
容量を充電するために静電容量が十分に大きく、シかも
常時光電されるコンデンサを接続したから極めて高速に
充電でき電界効果トランジスタを高速でオンすることが
できるという効果がある。またこのコンデンサを用いる
ことにより光起電力素子の数を増力nせずtこ電界効果
トランジスタのゲートの入力端子間浮遊容量の放電抵抗
を小さくすることができゲートの放電も速くできるから
電界効果トランジスタをオフする動作も速くできるとい
う効果があり、出力トランジスタとしての電界効果トラ
ンジスタのオン・オフを極めて速くできるという効果が
ある。According to the present invention, in order to charge the stray capacitance between the input terminals of the field effect transistor, the capacitance is sufficiently large, and since a capacitor that is constantly photoelectrically charged is connected, it is possible to charge the field effect transistor at an extremely high speed, and to turn on the field effect transistor at a high speed. The effect is that it can be done. In addition, by using this capacitor, the discharge resistance of the stray capacitance between the input terminals of the gate of the field effect transistor can be reduced without increasing the number of photovoltaic elements, and the discharge of the gate can also be made faster. This has the effect that the operation of turning off the field effect transistor can be made faster, and the field effect transistor serving as the output transistor can be turned on and off extremely quickly.
第1図は本発明lこよる入出力P、縁形半導体スイッチ
回路の一実施例を示す結線図、第2図は従来の入出力絶
縁形半導体スイッチ回路の一例を示す結線図である。
2−2:電源端子、5−5:出力端子、8:ホトカプラ
、8a:発光ダイオード、8b:光起電力素子、9:出
力トランジスタ、12:放電抵抗、13:ホトカプラ、
13a :発光ダイオード、13b:光導電素子、1
5:入力トランジスタ、17二人力端子、18:コンデ
ンサ。
111図
第2図FIG. 1 is a wiring diagram showing an embodiment of an input/output P edge type semiconductor switch circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram showing an example of a conventional input/output isolated type semiconductor switch circuit. 2-2: power supply terminal, 5-5: output terminal, 8: photocoupler, 8a: light emitting diode, 8b: photovoltaic element, 9: output transistor, 12: discharge resistor, 13: photocoupler,
13a: Light emitting diode, 13b: Photoconductive element, 1
5: Input transistor, 17 two-power terminal, 18: Capacitor. Figure 111Figure 2
Claims (1)
ランジスタにより負荷を開閉する入出力絶縁形半導体ス
イッチ回路において、一対の電源端子間に接続され、第
1のホトカプラの発光素子と入力トランジスタのコレク
タ・エミッタが直列に接続された回路が第2のホトカプ
ラの発光素子と並列に接続されるとともに前記入力トラ
ンジスタのベースが入力端子に接続された入力回路と、
負荷側の一対の出力端子間に接続された前記電界効果ト
ランジスタと、この電界効果トランジスタのゲートを光
電可能にこの電界効果トランジスタに接続された前記第
2のホトカプラの光起電力素子にコンデンサが並列に接
続され前記第1のホトカプラの光導電素子が直列に接続
された充電回路と、前記電界効果トランジスタのゲート
を放電可能にこの電界効果トランジスタに接続された放
電抵抗とを備えてなることを特徴とする入出力絶縁形半
導体スイッチ。1) In an input/output isolated semiconductor switch circuit in which the input and output are insulated by a photocoupler and the load is switched on and off by a field effect transistor, the light emitting element of the first photocoupler and the collector of the input transistor are connected between a pair of power supply terminals. an input circuit in which a circuit in which emitters are connected in series is connected in parallel with a light emitting element of a second photocoupler, and a base of the input transistor is connected to an input terminal;
A capacitor is connected in parallel to the field effect transistor connected between the pair of output terminals on the load side and the photovoltaic element of the second photocoupler connected to the field effect transistor so that the gate of the field effect transistor can be photoelectrically connected. and a charging circuit connected to the photoconductive element of the first photocoupler in series, and a discharging resistor connected to the field effect transistor so as to be able to discharge the gate of the field effect transistor. Input/output isolated semiconductor switch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1076936A JPH02256315A (en) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Input/output isolation type semiconductor switch circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1076936A JPH02256315A (en) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Input/output isolation type semiconductor switch circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02256315A true JPH02256315A (en) | 1990-10-17 |
Family
ID=13619616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1076936A Pending JPH02256315A (en) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | Input/output isolation type semiconductor switch circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02256315A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19735583C1 (en) * | 1997-08-16 | 1999-03-18 | Daimler Benz Ag | Control method for light-controlled switch |
JP2008503751A (en) * | 2004-06-22 | 2008-02-07 | 株式会社アドバンテスト | MOSFET drive circuit, programmable power supply, and semiconductor test apparatus |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1076936A patent/JPH02256315A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19735583C1 (en) * | 1997-08-16 | 1999-03-18 | Daimler Benz Ag | Control method for light-controlled switch |
JP2008503751A (en) * | 2004-06-22 | 2008-02-07 | 株式会社アドバンテスト | MOSFET drive circuit, programmable power supply, and semiconductor test apparatus |
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