JPH04229715A - 双方向スイッチ回路 - Google Patents
双方向スイッチ回路Info
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic 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
- H03K17/60—Electronic 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 the devices being bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
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- H03K17/56—Electronic 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
- H03K17/567—Circuits characterised by the use of more than one type of semiconductor device, e.g. BIMOS, composite devices such as IGBT
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フローティング回路系
に用いられる双方向スイッチ回路に関する。
に用いられる双方向スイッチ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】フローティング回路系において、制御端
子付きの単方向性スイッチ素子を用いて双方向スイッチ
回路を構成する場合、通常、二つの単方向性スイッチ素
子を互いに逆向きに並列接続すると共に、それぞれの制
御端子に対して駆動回路を設けることが行われる。この
様に同じ構成の駆動回路を二組設けなければならないこ
とは、回路規模の増大を招く。とくにこの様な双方向ス
イッチ回路をＩＣ化しようとすると、チップ面積の増大
とコスト上昇をもたらす。
子付きの単方向性スイッチ素子を用いて双方向スイッチ
回路を構成する場合、通常、二つの単方向性スイッチ素
子を互いに逆向きに並列接続すると共に、それぞれの制
御端子に対して駆動回路を設けることが行われる。この
様に同じ構成の駆動回路を二組設けなければならないこ
とは、回路規模の増大を招く。とくにこの様な双方向ス
イッチ回路をＩＣ化しようとすると、チップ面積の増大
とコスト上昇をもたらす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】フローティング回路系
における双方向スイッチ回路を２個の単方向性スイッチ
素子を用いて構成すると、回路規模が大きいものになる
という問題があった。本発明は、この様な問題を解決し
たフローティング回路系における双方向スイッチ回路を
提供することを目的とする。 ［発明の構成］
における双方向スイッチ回路を２個の単方向性スイッチ
素子を用いて構成すると、回路規模が大きいものになる
という問題があった。本発明は、この様な問題を解決し
たフローティング回路系における双方向スイッチ回路を
提供することを目的とする。 ［発明の構成］
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる双方向ス
イッチ回路は、フローティング回路系における第１，第
２の端子間に互いに逆向きに並列接続された、それぞれ
制御端子を有する第１および第２の単方向性スイッチ素
子を基本とする。これら第１および第２の単方向性スイ
ッチ素子の制御端子に制御電流を供給する給電手段は一
つであり、その出力端子は分岐してそれぞれ逆流阻止用
ダイオードを介して第１，第２の単方向性スイッチ素子
の制御端子に接続される。第１の単方向性スイッチ素子
の制御端子と第２の端子の間には、その給電手段からの
制御電流をバイパスさせることにより第１の単方向性ス
イッチ素子にバイアス電圧を与える第１のバイアス電圧
発生回路が設けられ、同様に第２の単方向性スイッチ素
子の制御端子と第１の端子の間には給電手段から供給さ
れる制御電流をバイパスさせることにより第２の単方向
性スイッチ素子にバイアス電圧を与える第２のバイアス
電圧発生回路が設けられる。給電手段の出力から第１，
第２のバイアス電圧発生回路に流れる制御電流を給電手
段の帰路に戻すために、第１，第２の端子間には帰電流
経路選択手段が設けられる。
イッチ回路は、フローティング回路系における第１，第
２の端子間に互いに逆向きに並列接続された、それぞれ
制御端子を有する第１および第２の単方向性スイッチ素
子を基本とする。これら第１および第２の単方向性スイ
ッチ素子の制御端子に制御電流を供給する給電手段は一
つであり、その出力端子は分岐してそれぞれ逆流阻止用
ダイオードを介して第１，第２の単方向性スイッチ素子
の制御端子に接続される。第１の単方向性スイッチ素子
の制御端子と第２の端子の間には、その給電手段からの
制御電流をバイパスさせることにより第１の単方向性ス
イッチ素子にバイアス電圧を与える第１のバイアス電圧
発生回路が設けられ、同様に第２の単方向性スイッチ素
子の制御端子と第１の端子の間には給電手段から供給さ
れる制御電流をバイパスさせることにより第２の単方向
性スイッチ素子にバイアス電圧を与える第２のバイアス
電圧発生回路が設けられる。給電手段の出力から第１，
第２のバイアス電圧発生回路に流れる制御電流を給電手
段の帰路に戻すために、第１，第２の端子間には帰電流
経路選択手段が設けられる。
【０００５】
【作用】本発明によるスイッチ回路では、給電手段から
の制御電流は、スイッチ回路がオフの状態で第１，第２
の端子のいずれの電位が高いかによって決定される一方
の単方向性スイッチ素子側のバイアス電圧発生回路に流
れて、その単方向性スイッチ素子をオン駆動する。この
とき他方の単方向性スイッチ素子側のバイアス電圧発生
回路には、逆流阻止ダイオードが逆バイアスとなるため
に制御電流は流れない。しかしスイッチ回路がオン状態
になり、第１，第２の端子間の電圧が小さくなると、オ
フしている単方向性スイッチ素子側のバイアス電圧発生
回路にも制御電流が流れて、これが第１，第２の端子間
の電流経路に流れ込む。第１，第２のバイアス電圧発生
回路に流れる制御電流は、第１，第２の端子を含む信号
経路に流れ込まないように、給電手段の帰路に戻すこと
が必要であるが、これは第１，第２の端子間に設けられ
た帰電流経路選択手段によってなされる。こうして本発
明によれば、一つの給電手段で二つの単方向性スイッチ
素子を不都合なく駆動できるコンパクトな双方向スイッ
チ回路が得られる。
の制御電流は、スイッチ回路がオフの状態で第１，第２
の端子のいずれの電位が高いかによって決定される一方
の単方向性スイッチ素子側のバイアス電圧発生回路に流
れて、その単方向性スイッチ素子をオン駆動する。この
とき他方の単方向性スイッチ素子側のバイアス電圧発生
回路には、逆流阻止ダイオードが逆バイアスとなるため
に制御電流は流れない。しかしスイッチ回路がオン状態
になり、第１，第２の端子間の電圧が小さくなると、オ
フしている単方向性スイッチ素子側のバイアス電圧発生
回路にも制御電流が流れて、これが第１，第２の端子間
の電流経路に流れ込む。第１，第２のバイアス電圧発生
回路に流れる制御電流は、第１，第２の端子を含む信号
経路に流れ込まないように、給電手段の帰路に戻すこと
が必要であるが、これは第１，第２の端子間に設けられ
た帰電流経路選択手段によってなされる。こうして本発
明によれば、一つの給電手段で二つの単方向性スイッチ
素子を不都合なく駆動できるコンパクトな双方向スイッ
チ回路が得られる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【０００７】図１は一実施例のスイッチ回路の概略構成
である。フローティング回路系における第１の端子Ｔ１
と第２の端子Ｔ２の間に、制御端子付きの第１の単方向
性スイッチ素子１と第２の単方向性スイッチ素子２が互
いに逆向きに並列接続されている。これら単方向性スイ
ッチ素子１，２は、順方向（図１に矢印で示した）に対
しては電流のオン・オフを制御することができるが、逆
方向には電流を流さないという意味で単方向性である。 すなわち第１の端子Ｔ１の電位が第２の端子Ｔ２の電位
より高い場合には、第１の単方向性スイッチ素子１がオ
ンとなってこれを介して第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間
に電流が流れる。第２の端子Ｔ２の電位が第１の端子Ｔ
１の電位より高い場合には、第２の単方向性スイッチ素
子２がオンとなってこれを介して第２，第１の端子Ｔ２
，Ｔ１間に電流が流れることになる。ここで制御端子付
きの単方向性スイッチ素子としては、具体的には、通常
のバイポーラトランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＭＯＳトランジスタ等がある
。
である。フローティング回路系における第１の端子Ｔ１
と第２の端子Ｔ２の間に、制御端子付きの第１の単方向
性スイッチ素子１と第２の単方向性スイッチ素子２が互
いに逆向きに並列接続されている。これら単方向性スイ
ッチ素子１，２は、順方向（図１に矢印で示した）に対
しては電流のオン・オフを制御することができるが、逆
方向には電流を流さないという意味で単方向性である。 すなわち第１の端子Ｔ１の電位が第２の端子Ｔ２の電位
より高い場合には、第１の単方向性スイッチ素子１がオ
ンとなってこれを介して第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間
に電流が流れる。第２の端子Ｔ２の電位が第１の端子Ｔ
１の電位より高い場合には、第２の単方向性スイッチ素
子２がオンとなってこれを介して第２，第１の端子Ｔ２
，Ｔ１間に電流が流れることになる。ここで制御端子付
きの単方向性スイッチ素子としては、具体的には、通常
のバイポーラトランジスタ、絶縁ゲート型バイポーラト
ランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＭＯＳトランジスタ等がある
。
【０００８】第１，第２の単方向性スイッチ素子１，２
の制御端子には、一つの給電手段７の出力端子が分岐さ
れて、それぞれ逆流阻止用ダイオード５，６を介して接
続されている。第１の単方向性スイッチ素子１の制御端
子と第２の端子Ｔ２の間には、給電手段７からの制御電
流を流して第１の単方向性スイッチ素子１に所定のバイ
アス電圧を与える第１のバイアス電圧発生回路３が設け
られている。第２の単方向性スイッチ素子２の制御端子
と第１の端子Ｔ１の間にも同様に、給電手段７からの制
御電流を流して第２の単方向性スイッチ素子２に所定の
バイアス電圧を与える第２のバイアス電圧発生回路４が
設けられている。一方の逆流阻止用ダイオード６は、第
１の端子Ｔ１が高電位である場合に、給電手段７からの
制御電流が第２の単方向性スイッチ素子２側のバイアス
電圧発生回路４に流れるのを防止する働きをする。もう
一方の逆流阻止用ダイオード５は、第２の端子Ｔ２が高
電位である場合に、給電手段７からの制御電流が第１の
単方向性スイッチ素子１側のバイアス電圧発生回路３に
流れるのを防止する働きをする。
の制御端子には、一つの給電手段７の出力端子が分岐さ
れて、それぞれ逆流阻止用ダイオード５，６を介して接
続されている。第１の単方向性スイッチ素子１の制御端
子と第２の端子Ｔ２の間には、給電手段７からの制御電
流を流して第１の単方向性スイッチ素子１に所定のバイ
アス電圧を与える第１のバイアス電圧発生回路３が設け
られている。第２の単方向性スイッチ素子２の制御端子
と第１の端子Ｔ１の間にも同様に、給電手段７からの制
御電流を流して第２の単方向性スイッチ素子２に所定の
バイアス電圧を与える第２のバイアス電圧発生回路４が
設けられている。一方の逆流阻止用ダイオード６は、第
１の端子Ｔ１が高電位である場合に、給電手段７からの
制御電流が第２の単方向性スイッチ素子２側のバイアス
電圧発生回路４に流れるのを防止する働きをする。もう
一方の逆流阻止用ダイオード５は、第２の端子Ｔ２が高
電位である場合に、給電手段７からの制御電流が第１の
単方向性スイッチ素子１側のバイアス電圧発生回路３に
流れるのを防止する働きをする。
【０００９】第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間には、帰電
流経路選択手段８が設けられている。これは、第１，第
２のバイアス電圧発生回路３，４に流す制御電流が第１
，第２の端子Ｔ１，Ｔ２に撃がる信号経路に流れ込むの
を防止して、給電回路７から流出した制御電流はすべて
給電手段の帰路に戻すためのもので、第１，第２の端子
Ｔ１，Ｔ２の電位の低い方から制御電流を戻すための切
り替え回路になっている。
流経路選択手段８が設けられている。これは、第１，第
２のバイアス電圧発生回路３，４に流す制御電流が第１
，第２の端子Ｔ１，Ｔ２に撃がる信号経路に流れ込むの
を防止して、給電回路７から流出した制御電流はすべて
給電手段の帰路に戻すためのもので、第１，第２の端子
Ｔ１，Ｔ２の電位の低い方から制御電流を戻すための切
り替え回路になっている。
【００１０】図２は、図１の双方向スイッチ回路の具体
的な構成例である。ここでは第１，第２の単方向性スイ
ッチ素子１，２として、ｎチャネルの絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２を用いた場
合を示している。第１，第２のバイアス電圧発生回路３
，４はそれぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２により構成している。 帰電流経路選択手段８は、ｎチャネルＭＯＳトランジス
タＭ１，Ｍ２により構成したフリップフロップである。 すなわち二つのＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の共通ソ
ースが給電手段７の帰路に接続され、ゲート，ドレイン
は互いに交差して第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２に接続さ
れている。
的な構成例である。ここでは第１，第２の単方向性スイ
ッチ素子１，２として、ｎチャネルの絶縁ゲート型バイ
ポーラトランジスタＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２を用いた場
合を示している。第１，第２のバイアス電圧発生回路３
，４はそれぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２により構成している。 帰電流経路選択手段８は、ｎチャネルＭＯＳトランジス
タＭ１，Ｍ２により構成したフリップフロップである。 すなわち二つのＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の共通ソ
ースが給電手段７の帰路に接続され、ゲート，ドレイン
は互いに交差して第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２に接続さ
れている。
【００１１】図３は、図１の双方向スイッチ回路の具体
的な構成例である。ここでは第１，第２の単方向スイッ
チ素子１，２として、ｎチャネルの絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２を用いた場合
を示している。第１，第２のバイアス電圧発生回路３，
４はそれぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２により構成している。帰
電経路選択手段８は、ソースを共通にしたｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２により構成されている。そ
して共通のソースを給電手段７の帰路に接続され、ドレ
インはそれぞれ第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２に接続する
。ここで第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２のうち電位の低い
方のＭＯＳトランジスタがオンするように、すなわちオ
ンしたＩＧＢＴのソースにドレインが接続された側のＭ
ＯＳトランジスタがオンするように、ＭＯＳトランジス
タＭ１のゲートをＩＧＢＴ１のゲートと共通とし、また
ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートをＩＧＢＴ２のゲート
と共通としている。これにより、ＩＧＢＴの制御電流す
なわち給電手段７の帰電流がＩＧＢＴの動作状態にあわ
せてその帰還経路を選択されることになる。
的な構成例である。ここでは第１，第２の単方向スイッ
チ素子１，２として、ｎチャネルの絶縁ゲート型バイポ
ーラトランジスタＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２を用いた場合
を示している。第１，第２のバイアス電圧発生回路３，
４はそれぞれ、抵抗Ｒ１，Ｒ２により構成している。帰
電経路選択手段８は、ソースを共通にしたｎチャネルＭ
ＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２により構成されている。そ
して共通のソースを給電手段７の帰路に接続され、ドレ
インはそれぞれ第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２に接続する
。ここで第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２のうち電位の低い
方のＭＯＳトランジスタがオンするように、すなわちオ
ンしたＩＧＢＴのソースにドレインが接続された側のＭ
ＯＳトランジスタがオンするように、ＭＯＳトランジス
タＭ１のゲートをＩＧＢＴ１のゲートと共通とし、また
ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートをＩＧＢＴ２のゲート
と共通としている。これにより、ＩＧＢＴの制御電流す
なわち給電手段７の帰電流がＩＧＢＴの動作状態にあわ
せてその帰還経路を選択されることになる。
【００１２】図４は、図３におけるバイアス電圧発生回
路３，４が抵抗Ｒ１，Ｒ２とさらにダイオードＤ３，Ｄ
４を直列接続して構成されている。これにより、ＩＧＢ
Ｔスイッチがオフ状態で第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間
の電圧が大きくなった場合には端子電圧の高い方のダイ
オードＤ３，Ｄ４が逆バイアスとなるためＭＯＳトラン
ジスタＭ１，Ｍ２のゲートをダイオードＤ１，Ｄ２とダ
イオードＤ３，Ｄ４の間に接続することによりＭＯＳト
ランジスタＭ１，Ｍ２に過大な逆電圧が印加されずゲー
トを保護する事が出来る。この時ＩＧＢＴ１，２のゲー
トはダイオードＤ３，Ｄ４と抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に接続
し、ＩＧＢＴ１，２のゲート・ソース電圧が過大になら
ないようにする。よって、高電圧信号の場合でも誤動作
する事なくスイッチング動作をする事が出来る。
路３，４が抵抗Ｒ１，Ｒ２とさらにダイオードＤ３，Ｄ
４を直列接続して構成されている。これにより、ＩＧＢ
Ｔスイッチがオフ状態で第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間
の電圧が大きくなった場合には端子電圧の高い方のダイ
オードＤ３，Ｄ４が逆バイアスとなるためＭＯＳトラン
ジスタＭ１，Ｍ２のゲートをダイオードＤ１，Ｄ２とダ
イオードＤ３，Ｄ４の間に接続することによりＭＯＳト
ランジスタＭ１，Ｍ２に過大な逆電圧が印加されずゲー
トを保護する事が出来る。この時ＩＧＢＴ１，２のゲー
トはダイオードＤ３，Ｄ４と抵抗Ｒ１，Ｒ２の間に接続
し、ＩＧＢＴ１，２のゲート・ソース電圧が過大になら
ないようにする。よって、高電圧信号の場合でも誤動作
する事なくスイッチング動作をする事が出来る。
【００１３】図５は、給電手段７の具体的構成例である
。フローティング回路系でクロック信号から直流制御電
流を作る必要があるため、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４を
用いて全波整流回路であるブリッジを構成している。 ブリッジの二つの入力ノードには、クロック電圧ＶＣＫ
とこれをインバータＩＮＶで反転した電圧を夫々、コン
デンサＣ１，Ｃ２を介して供給している。このコンデン
サＣ１，Ｃ２によって、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２を
含む信号経路とは直流的に分離された状態で第１，第２
の単方向性スイッチ素子１，２に直流制御電流を供給で
きるようにしている。
。フローティング回路系でクロック信号から直流制御電
流を作る必要があるため、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４を
用いて全波整流回路であるブリッジを構成している。 ブリッジの二つの入力ノードには、クロック電圧ＶＣＫ
とこれをインバータＩＮＶで反転した電圧を夫々、コン
デンサＣ１，Ｃ２を介して供給している。このコンデン
サＣ１，Ｃ２によって、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２を
含む信号経路とは直流的に分離された状態で第１，第２
の単方向性スイッチ素子１，２に直流制御電流を供給で
きるようにしている。
【００１４】図６は、給電手段７の別の構成例である。
全波整流ブリッジは図５と同じである。クロック電圧Ｖ
ＣＫを直流的に分離された状態でブリッジ回路に供給す
るためにこの例では、コンデンサの代りにトランスＬ１
を用いている。
ＣＫを直流的に分離された状態でブリッジ回路に供給す
るためにこの例では、コンデンサの代りにトランスＬ１
を用いている。
【００１５】この実施例による双方向スイッチ回路の動
作を、図２，図３，図４の構成にしたがって次に説明す
る。第１，第２の単方向性スイッチ素子１，２であるＩ
ＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２は、第１の端子Ｔ１と第２の端子
Ｔ２の電位関係によっていずれか一方がオン駆動される
。このオン駆動は、夫々の制御端子すなわちゲートに制
御電流ｉＧ１およびｉＧ２を供給し、抵抗Ｒ１およびＲ
２に流れる電流によりバイアス電圧Ｖｇｓ１ およびＶ
ｇｓ２ を発生させることにより行われる。いま、この
双方向スイッチ回路がオフの状態で、第１の端子Ｔ１の
電位が第２の端子Ｔ２のそれより高い場合を考える。こ
のとき、第１の端子Ｔ１→抵抗Ｒ２→ダイオード６（Ｄ
２）→ダイオード５（Ｄ１）→抵抗Ｒ１→第２の端子Ｔ
２の経路を見れば明らかなように、ダイオード６は逆バ
イアスとなる。したがって、給電手段７の出力からの制
御電流ｉＧ はダイオード５を通って第１の単方向性ス
イッチ素子１であるＩＧＢＴ１側の抵抗Ｒ１にのみ、制
御電流ｉＧ１として流れる。このときフリップフロップ
を構成する帰電流経路選択手段８は、第１，第２の端子
Ｔ１，Ｔ２の電位関係から、ＭＯＳトランジスタＭ１が
オンであり、Ｍ２がオフであるから、抵抗Ｒ１に流れる
制御電流はＭＯＳトランジスタＭ１を通して給電手段７
の帰路に戻される。そして抵抗Ｒ１に昭御電流ｉＧ１が
流れることによって、第１の単方向性スイッチ素子１で
あるＩＧＢＴ１のゲート・ソース間に順バイアス電圧Ｖ
ｇｓ１ が発生し、ＩＧＢＴ１がオン駆動される。
作を、図２，図３，図４の構成にしたがって次に説明す
る。第１，第２の単方向性スイッチ素子１，２であるＩ
ＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２は、第１の端子Ｔ１と第２の端子
Ｔ２の電位関係によっていずれか一方がオン駆動される
。このオン駆動は、夫々の制御端子すなわちゲートに制
御電流ｉＧ１およびｉＧ２を供給し、抵抗Ｒ１およびＲ
２に流れる電流によりバイアス電圧Ｖｇｓ１ およびＶ
ｇｓ２ を発生させることにより行われる。いま、この
双方向スイッチ回路がオフの状態で、第１の端子Ｔ１の
電位が第２の端子Ｔ２のそれより高い場合を考える。こ
のとき、第１の端子Ｔ１→抵抗Ｒ２→ダイオード６（Ｄ
２）→ダイオード５（Ｄ１）→抵抗Ｒ１→第２の端子Ｔ
２の経路を見れば明らかなように、ダイオード６は逆バ
イアスとなる。したがって、給電手段７の出力からの制
御電流ｉＧ はダイオード５を通って第１の単方向性ス
イッチ素子１であるＩＧＢＴ１側の抵抗Ｒ１にのみ、制
御電流ｉＧ１として流れる。このときフリップフロップ
を構成する帰電流経路選択手段８は、第１，第２の端子
Ｔ１，Ｔ２の電位関係から、ＭＯＳトランジスタＭ１が
オンであり、Ｍ２がオフであるから、抵抗Ｒ１に流れる
制御電流はＭＯＳトランジスタＭ１を通して給電手段７
の帰路に戻される。そして抵抗Ｒ１に昭御電流ｉＧ１が
流れることによって、第１の単方向性スイッチ素子１で
あるＩＧＢＴ１のゲート・ソース間に順バイアス電圧Ｖ
ｇｓ１ が発生し、ＩＧＢＴ１がオン駆動される。
【００１６】ＩＧＢＴ１がオンすると、第１の端子Ｔ１
からこのＩＧＢＴ１を通って第２の端子Ｔ２に電流が流
れるが、ＩＧＢＴ１には固有のオン電圧（１．０ 〜１
．５ Ｖ）が残り、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間の電
圧は零にはならない。しかし、第１の端子Ｔ１の電位低
下と共に、やがてダイオード６が順バイアスとなり、第
２の単方向性スイッチ素子２のＩＧＢＴ２のゲート側に
も制御電流ｉＧ２が流れるようになる。この制御電流ｉ
Ｇ２は抵抗Ｒ２を通って第１の端子Ｔ１からオンしてい
るＩＧＢＴ１を介して第２の端子Ｔ２側に流れる。これ
により、ＩＧＢＴ２のゲート・ソース間にも順方向電圧
Ｖｇｓ２ が発生するが、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２
の電位関係が逆転しない限り、ＩＧＢＴ２はオンしない
。そして、ＩＧＢＴ２のゲート側から第１，第２の端子
Ｔ１，Ｔ２間に流れ込んだ制御電流は、やはり帰電流経
路選択手段８のＭＯＳトランジスタＭ１を介して給電手
段７の帰路に戻される。
からこのＩＧＢＴ１を通って第２の端子Ｔ２に電流が流
れるが、ＩＧＢＴ１には固有のオン電圧（１．０ 〜１
．５ Ｖ）が残り、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２間の電
圧は零にはならない。しかし、第１の端子Ｔ１の電位低
下と共に、やがてダイオード６が順バイアスとなり、第
２の単方向性スイッチ素子２のＩＧＢＴ２のゲート側に
も制御電流ｉＧ２が流れるようになる。この制御電流ｉ
Ｇ２は抵抗Ｒ２を通って第１の端子Ｔ１からオンしてい
るＩＧＢＴ１を介して第２の端子Ｔ２側に流れる。これ
により、ＩＧＢＴ２のゲート・ソース間にも順方向電圧
Ｖｇｓ２ が発生するが、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２
の電位関係が逆転しない限り、ＩＧＢＴ２はオンしない
。そして、ＩＧＢＴ２のゲート側から第１，第２の端子
Ｔ１，Ｔ２間に流れ込んだ制御電流は、やはり帰電流経
路選択手段８のＭＯＳトランジスタＭ１を介して給電手
段７の帰路に戻される。
【００１７】この双方向スイッチ回路がオフの状態で第
１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２の電位関係が上の説明と逆の
場合には、第２の単方向性スイッチ素子２であるＩＧＢ
Ｔ２がオンする。このときは帰電流経路選択手段８のフ
リップフロップは、ＭＯＳトランジスタＭ２がオン状態
であるから、給電手段７からの制御電流ｉＧ２はＩＧＢ
Ｔ２側の抵抗Ｒ２を通り、第１の端子Ｔ１からＭＯＳト
ランジスタＭ２を介して給電手段７の帰路に戻される。 スイッチ回路がオン状態になって、第２の端子Ｔ２の電
位低下によって第１の単方向性スイッチ素子１のＩＧＢ
Ｔ１のゲート側の抵抗Ｒ１に流れて信号経路に入り込も
うとする電流は、やはり第１の端子Ｔ１から帰電流経路
選択手段８のＭＯＳトランジスタＭ２を通して給電手段
７の帰路に戻される。
１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２の電位関係が上の説明と逆の
場合には、第２の単方向性スイッチ素子２であるＩＧＢ
Ｔ２がオンする。このときは帰電流経路選択手段８のフ
リップフロップは、ＭＯＳトランジスタＭ２がオン状態
であるから、給電手段７からの制御電流ｉＧ２はＩＧＢ
Ｔ２側の抵抗Ｒ２を通り、第１の端子Ｔ１からＭＯＳト
ランジスタＭ２を介して給電手段７の帰路に戻される。 スイッチ回路がオン状態になって、第２の端子Ｔ２の電
位低下によって第１の単方向性スイッチ素子１のＩＧＢ
Ｔ１のゲート側の抵抗Ｒ１に流れて信号経路に入り込も
うとする電流は、やはり第１の端子Ｔ１から帰電流経路
選択手段８のＭＯＳトランジスタＭ２を通して給電手段
７の帰路に戻される。
【００１８】図３，図４においても、ＩＧＢＴへ流れた
制御電流はＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２を介して再び
給電手段７へ戻る。ただし、ＭＯＳトランジスタＭ１，
Ｍ２のゲートはフリップフロップ接続ではなくＩＧＢＴ
と同じ制御電流により制御される。すなわち、図３にお
いて第１の端子Ｔ１が第２の端子Ｔ２よりも電位が高い
場合、給電手段７から出力された制御電流ｉＧはダイオ
ードＤ２が逆バイアスとなるためにダイオードＤ１を通
ってバイアス電圧発生回路３に制御電流が流れバイアス
電圧を発生しＭＯＳトランジスタＭ１がオン状態となる
。そして同時にＩＧＢＴ１のゲート・ソース間にも電圧
が印加されるためオン状態となる。よって、給電手段７
からの制御電流ｉＧはＤ１→Ｄ３→Ｒ１→Ｍ１を経由し
て再び給電手段７へ戻る。この時バイアス電圧発生回路
４のダイオードＤ４は逆バイアスとなるため、ＭＯＳト
ランジスタＭ２のゲートに第２の端子Ｔ２の電圧が直接
印加されずゲートの保護となる。また、第２の端子Ｔ２
が第１の端子Ｔ１よりも電位が高い場合は同様の原理で
今度はＭＯＳトランジスタＭ２がオン状態となり、さら
にＩＧＢＴ２もオン状態となる。そして、その制御電流
ｉＧはＤ２→Ｄ４→Ｒ２→Ｍ２を経由して再び給電手段
７へ戻る。この時同様にバイアス電圧発生回路３のダイ
オードＤ３が逆にバイアスとなりＭＯＳトランジスタＭ
１のゲートを保護する。
制御電流はＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２を介して再び
給電手段７へ戻る。ただし、ＭＯＳトランジスタＭ１，
Ｍ２のゲートはフリップフロップ接続ではなくＩＧＢＴ
と同じ制御電流により制御される。すなわち、図３にお
いて第１の端子Ｔ１が第２の端子Ｔ２よりも電位が高い
場合、給電手段７から出力された制御電流ｉＧはダイオ
ードＤ２が逆バイアスとなるためにダイオードＤ１を通
ってバイアス電圧発生回路３に制御電流が流れバイアス
電圧を発生しＭＯＳトランジスタＭ１がオン状態となる
。そして同時にＩＧＢＴ１のゲート・ソース間にも電圧
が印加されるためオン状態となる。よって、給電手段７
からの制御電流ｉＧはＤ１→Ｄ３→Ｒ１→Ｍ１を経由し
て再び給電手段７へ戻る。この時バイアス電圧発生回路
４のダイオードＤ４は逆バイアスとなるため、ＭＯＳト
ランジスタＭ２のゲートに第２の端子Ｔ２の電圧が直接
印加されずゲートの保護となる。また、第２の端子Ｔ２
が第１の端子Ｔ１よりも電位が高い場合は同様の原理で
今度はＭＯＳトランジスタＭ２がオン状態となり、さら
にＩＧＢＴ２もオン状態となる。そして、その制御電流
ｉＧはＤ２→Ｄ４→Ｒ２→Ｍ２を経由して再び給電手段
７へ戻る。この時同様にバイアス電圧発生回路３のダイ
オードＤ３が逆にバイアスとなりＭＯＳトランジスタＭ
１のゲートを保護する。
【００１９】以上のようにこの実施例によれば、一つの
給電手段を用いて逆並列に接続された二つの単方向性ス
イッチ素子を駆動することができる。したがって単方向
性スイッチ素子を用いたフローティング回路系の双方向
スイッチ回路をコンパクトに構成することができる。と
くにこの様な双方向スイッチ回路をＩＣ化した場合にチ
ップ面積の縮小、コストの低下を図ることができる。
給電手段を用いて逆並列に接続された二つの単方向性ス
イッチ素子を駆動することができる。したがって単方向
性スイッチ素子を用いたフローティング回路系の双方向
スイッチ回路をコンパクトに構成することができる。と
くにこの様な双方向スイッチ回路をＩＣ化した場合にチ
ップ面積の縮小、コストの低下を図ることができる。
【００２０】図７は、別の実施例である。この実施例で
は、帰電流経路選択手段８としてｎｐｎトランジスタＱ
１，Ｑ２により構成されたフリップフロップを用いてい
る。この場合、ｎｐｎトランジスタＱ１，Ｑ２の共通エ
ミッタは給電手段７の帰路に接続され、ベース，コレク
タは互いに交差してダイオードＤ３，Ｄ４を介して第２
の端子Ｔ２と第１の端子Ｔ２に接続されている。ダイオ
ードＤ３，Ｄ４は、端子Ｔ１，Ｔ２間に電位差が生じた
場合にトランジスタＱ１，Ｑ２においてベースからコレ
クタに流れる逆方向電流を阻止するために設けられてい
る。この実施例によっても先の実施例と同様の動作が可
能であり、同様の効果が得られる。
は、帰電流経路選択手段８としてｎｐｎトランジスタＱ
１，Ｑ２により構成されたフリップフロップを用いてい
る。この場合、ｎｐｎトランジスタＱ１，Ｑ２の共通エ
ミッタは給電手段７の帰路に接続され、ベース，コレク
タは互いに交差してダイオードＤ３，Ｄ４を介して第２
の端子Ｔ２と第１の端子Ｔ２に接続されている。ダイオ
ードＤ３，Ｄ４は、端子Ｔ１，Ｔ２間に電位差が生じた
場合にトランジスタＱ１，Ｑ２においてベースからコレ
クタに流れる逆方向電流を阻止するために設けられてい
る。この実施例によっても先の実施例と同様の動作が可
能であり、同様の効果が得られる。
【００２１】本発明は上記実施例に限られない。たとえ
ば、単方向性スイッチ素子としては、前述のようにＭＯ
Ｓトランジスタや通常のバイポーラトランジスタを用い
ることができる。この場合、図２，図３，図４の回路構
成において、ｎチャネルのＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２に代
ってｎチャネルＭＯＳトランジスタまたはｎｐｎバイポ
ーラトランジスタを用いればよい。また単方向性スイッ
チ素子として、ｐチャネルのＩＧＢＴ、ｐチャネルＭＯ
Ｓトランジスタまたはｐｎｐバイポーラトランジスタを
用いることもできる。この場愚には、給電手段７の出力
電圧の極性を逆にし、ダイオード５，６の極性も逆にし
、また帰電流経路選択手段８のＭＯＳトランジスタｐチ
ャネルにする。その他本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。
ば、単方向性スイッチ素子としては、前述のようにＭＯ
Ｓトランジスタや通常のバイポーラトランジスタを用い
ることができる。この場合、図２，図３，図４の回路構
成において、ｎチャネルのＩＧＢＴ１，ＩＧＢＴ２に代
ってｎチャネルＭＯＳトランジスタまたはｎｐｎバイポ
ーラトランジスタを用いればよい。また単方向性スイッ
チ素子として、ｐチャネルのＩＧＢＴ、ｐチャネルＭＯ
Ｓトランジスタまたはｐｎｐバイポーラトランジスタを
用いることもできる。この場愚には、給電手段７の出力
電圧の極性を逆にし、ダイオード５，６の極性も逆にし
、また帰電流経路選択手段８のＭＯＳトランジスタｐチ
ャネルにする。その他本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上のべたように本発明によれば、フロ
ーティング回路系における単方向性スイッチ素子を用い
た双方向スイッチ回路をコンパクトに構成することがで
き、特にＩＣ化したときにチップ面積の縮小、コスト低
下を実現することができる。
ーティング回路系における単方向性スイッチ素子を用い
た双方向スイッチ回路をコンパクトに構成することがで
き、特にＩＣ化したときにチップ面積の縮小、コスト低
下を実現することができる。
【図１】 本発明の一実施例の双方向スイッチ回路の
概略構成を示す図。
概略構成を示す図。
【図２】 本発明の双方向スイッチ回路の具体的構成
を示す図。
を示す図。
【図３】 双方向スイッチ回路の他の具体的構成を示
す図。
す図。
【図４】 双方向スイッチ回路の他の具体的構成を示
す図。
す図。
【図５】 本発明の双方向スイッチ回路の給電手段の
具体的構成を示す図。
具体的構成を示す図。
【図６】 双方向スイッチ回路の他の給電手段の構成
を示す図。
を示す図。
【図７】 本発明の他の実施例の双方向スイッチ回路
の構成を示す図。
の構成を示す図。
Ｔ１…第１の端子、Ｔ２…第２の端子、１…第１の単方
向性スイッチ素子、２…第２の単方向性スイッチ素子、
３…第１のバイアス電圧発生回路、４…第２のバイアス
電圧発生回路、５，６…逆流阻止用ダイオード、７…給
電手段、８…帰電流経路選択手段。
向性スイッチ素子、２…第２の単方向性スイッチ素子、
３…第１のバイアス電圧発生回路、４…第２のバイアス
電圧発生回路、５，６…逆流阻止用ダイオード、７…給
電手段、８…帰電流経路選択手段。
Claims (3)
- 【請求項１】 フローティング回路系における第１，
第２の端子間に互いに逆向きに並列接続された、それぞ
れ制御端子を有する第１および第２の単方向性スイッチ
素子と、前記第１および第２の単方向性スイッチ素子の
制御端子に一つの出力端子が分岐されてそれぞれ逆流阻
止用ダイオードを介して接続されて各制御端子に制御電
流を供給する給電手段と、前記第１の単方向性スイッチ
素子の制御端子と前記第２の端子の間に設けられて前記
制御電流をバイパスさせることにより前記第１の単方向
性スイッチ素子にバイアス電圧を与える第１のバイアス
電圧発生回路と、前記第２の単方向性スイッチ素子の制
御端子と前記第１の端子の間に設けられて前記制御電流
をバイパスさせることにより前記第２の単方向性スイッ
チ素子にバイアス電圧を与える第２のバイアス電圧発生
回路と、前記第１，第２の端子間に設けられ、前記第１
または第２のバイアス電圧発生回路に流れた制御電流を
前記給電手段に戻す帰電流経路選択手段と、を備えたこ
とを特徴とする双方向スイッチ回路。 - 【請求項２】 前記帰電流経路選択手段は、半導体素
子により構成されたフリップフロップであり、フリップ
フロップの共通端子が前記給電手段の帰路に接続され、
入出力端子がそれぞれ前記第１，第２の端子に接続され
ていることを特徴とする請求項１記載の双方向スイッチ
回路。 - 【請求項３】 前記帰電流経路選択手段が、少なくと
も２つの半導体素子により構成され、それぞれのソース
電極は共通とし前記給電手段の帰路側へ接続され、それ
ぞれのゲート電極は前記第１，第２の単方向性スイッチ
素子の制御端子へ接続され、それぞれのドレイン電極は
前記制御端子へ流れた制御電流が前記給電手段へ流れる
ように前記第１，第２の端子に接続されることを特徴と
する請求項１記載の双方向スイッチ回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107881A JPH04229715A (ja) | 1990-11-15 | 1991-05-14 | 双方向スイッチ回路 |
| KR1019910020231A KR950014016B1 (ko) | 1990-11-15 | 1991-11-12 | 쌍방향 스위치회로 |
| US07/792,926 US5237211A (en) | 1990-11-15 | 1991-11-15 | Bidirectional switch circuit with automatic return-current path selector |
| US08/022,266 US5349242A (en) | 1990-11-15 | 1993-02-25 | Bidirectional switch circuit with automatic return-current path selector |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-307310 | 1990-11-15 | ||
| JP30731090 | 1990-11-15 | ||
| JP3107881A JPH04229715A (ja) | 1990-11-15 | 1991-05-14 | 双方向スイッチ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229715A true JPH04229715A (ja) | 1992-08-19 |
Family
ID=26447854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3107881A Pending JPH04229715A (ja) | 1990-11-15 | 1991-05-14 | 双方向スイッチ回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5237211A (ja) |
| JP (1) | JPH04229715A (ja) |
| KR (1) | KR950014016B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07307469A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-11-21 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5745563A (en) * | 1992-02-25 | 1998-04-28 | Harris Corporation | Telephone subscriber line circuit, components and methods |
| TW213530B (en) * | 1992-04-08 | 1993-09-21 | Philips Nv | Apparatus for use in an interconnection system |
| US5424848A (en) * | 1992-07-16 | 1995-06-13 | Goldstar Co., Ltd. | Operational control apparatus and method for a video cassette recorder utilizing a shuttle ring |
| KR960002930B1 (ko) * | 1992-11-23 | 1996-02-28 | 삼성전자주식회사 | 입출력신호가 동일 단자에서 구현되는 스위칭회로 |
| US5936454A (en) * | 1993-06-01 | 1999-08-10 | Motorola, Inc. | Lateral bipolar transistor operating with independent base and gate biasing |
| JP3741789B2 (ja) * | 1996-08-30 | 2006-02-01 | 株式会社ルネサステクノロジ | 電流バイパス回路付半導体集積回路 |
| US5832305A (en) * | 1996-12-02 | 1998-11-03 | Ncr Corporation | Multiple stage analog bi-directional selector utilizing coupled pairs of bi-polar junction transistors connected to pull-up resistors |
| US7123359B2 (en) * | 1999-05-17 | 2006-10-17 | Arrowhead Center, Inc. | Optical devices and methods employing nanoparticles, microcavities, and semicontinuous metal films |
| US7537970B2 (en) * | 2006-03-06 | 2009-05-26 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Bi-directional transistor with by-pass path and method therefor |
| DE102007057199A1 (de) * | 2007-11-26 | 2009-05-28 | Lucas Automotive Gmbh | Vorrichtung zum elektrischen Betätigen eines sicherheitskritischen Systems |
| EP2515439A1 (en) * | 2011-04-18 | 2012-10-24 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Semiconductor switch with reliable blackout behavior and low control power |
| CN103176922A (zh) * | 2011-12-23 | 2013-06-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Usb识别电路 |
| US9778668B2 (en) * | 2014-09-30 | 2017-10-03 | Nxp Usa, Inc. | Sensed switch current control |
| EP3413730B1 (en) * | 2016-02-09 | 2020-03-25 | Philip Morris Products S.a.s. | A component for an electrically operated aerosol-generating system having a dual function |
| US11064741B2 (en) | 2016-02-09 | 2021-07-20 | Altria Client Services Llc | Element for an electrically operated aerosol-generating system having a dual function |
| CN109995351B (zh) * | 2017-12-30 | 2023-08-01 | 无锡华润微电子有限公司 | 开关集成器件 |
| EP3896855B1 (en) * | 2020-04-15 | 2024-03-20 | Melexis Bulgaria Ltd. | Floating switch for signal commutation |
| EP3972126A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-23 | Schneider Electric Industries SAS | Bidirectional switch for power control in a daisy chain |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3731182A (en) * | 1971-09-06 | 1973-05-01 | Blackwell Electronics Ind Co L | Phase control type dimming system with means to compensate for the hysteresis effect |
| US3906167A (en) * | 1973-07-17 | 1975-09-16 | Thaddeous J Baker | Constant current powered telephone circuits |
| US4069446A (en) * | 1974-11-30 | 1978-01-17 | Sanwa Chemical Co., Ltd. | Speed control means for AC motor |
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| US4170740A (en) * | 1978-02-24 | 1979-10-09 | International Telephone And Telegraph Corporation | High voltage switch and capacitive drive |
| JPS5680929A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-02 | Nippon Gakki Seizo Kk | Triggering circuit for two-way thyristor such as triac |
| US4429186A (en) * | 1982-09-30 | 1984-01-31 | Gte Automatic Electric Inc. | Floating battery feed circuit for telephone subscriber line interface |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP3107881A patent/JPH04229715A/ja active Pending
- 1991-11-12 KR KR1019910020231A patent/KR950014016B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-11-15 US US07/792,926 patent/US5237211A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07307469A (ja) * | 1994-03-14 | 1995-11-21 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5237211A (en) | 1993-08-17 |
| KR920010381A (ko) | 1992-06-26 |
| KR950014016B1 (ko) | 1995-11-20 |
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