JPH0444417A - Bidirectional contactless switch - Google Patents
Bidirectional contactless switchInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子および電気装置に広く用いられる双方向無
接点スイッチ、特に、商用周波数以上の高岡・波に使用
′Ｆ１能な双方向無接点スイッチに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is a bidirectional non-contact switch widely used in electronic and electrical devices, and in particular, a bidirectional non-contact switch that can be used for Takaoka waves above commercial frequencies. Regarding switches.
従来、双方向無接点スイッチとして、トライアック （
３３！子双方向サイリスタ）がある、第４図はトライア
ックの構造を示し、ＮＰＮＰＮの５層から構成されてお
り、第１層のＮ層と第２層のＰ層を電極１０により引き
出し主端子Ｕに接続し、第４層のＰ層と第５層のＮ層を
電極１１により引き出し主端子■に接続し、電極１１と
は離れた個所で、第４眉のＰ層と第５層のＮ層を電８ｉ
１２により引き出しゲート端子Ｇに接続する。第５図は
このトライチックの特性で、横軸は主端子ＩＪ−Ｖ間に
印加される電圧（Ｅ）を示し、縦軸は主端子Ｕ−Ｖ間に
流れる電流（＋）を示す、第５図で破線のカーブはゲー
ト電流（Ｉｇ）が零の場合の電圧（Ｅ） −電１（１
）特性で、両種性に対しブレークオーバ電圧以下では電
流（１）は低い値に抑えられる。實縞のカーブはゲート
電流（Ｉｇ）が所定値の場合の電圧（Ｆり一電流（ｒ）
特性であり、両種性に対し低い電圧（［りで大きな電流
（＋）が流れる。すなわち、ブレークオーバ電圧以下に
おいて、ゲート電流（Ｉｇ）が零の場合は非導遣、ゲー
ト電流（Ｉｇ）が所定値の場合は４遣となり、双方向無
接点スイッチとして動作する。Traditionally, triac (
33! Figure 4 shows the structure of a triac, which has five layers of NPNPN.The first N layer and the second P layer are led out by an electrode 10 and connected to the main terminal U. The P layer of the fourth layer and the N layer of the fifth layer are connected to the main terminal ■ by the electrode 11, and the P layer of the fourth layer and the N layer of the fifth layer are Electric 8i
12, it is connected to the extraction gate terminal G. Figure 5 shows the characteristics of this tritic, where the horizontal axis shows the voltage (E) applied between the main terminals IJ and V, and the vertical axis shows the current (+) flowing between the main terminals U and V. In Figure 5, the dashed curve is the voltage (E) - electric 1 (1) when the gate current (Ig) is zero.
) characteristic, the current (1) is suppressed to a low value below the breakover voltage for both types. The actual curve shows the voltage (Fri current (r)) when the gate current (Ig) is a predetermined value.
This is a characteristic, and a large current (+) flows at a low voltage ([i) for ambiguity. In other words, below the breakover voltage, if the gate current (Ig) is zero, there is no conduction, and the gate current (Ig) When is a predetermined value, it becomes a 4-way switch and operates as a bidirectional non-contact switch.
〔発明が解決しようとするｇ１１６１）前述のトライア
ックは１個の半導体スイッチ素子で双方向の無接点スイ
ッチ機能を有し、橿めて有用であるが、動作周波数が低
く、このため、家庭電化製品、照明器具、電源装置など
１、主に商用周波数の交流制御に限定されている。[G1161 to be solved by the invention] The above-mentioned triac has a bidirectional non-contact switching function with a single semiconductor switching element, and is extremely useful, but its operating frequency is low, and therefore it is not suitable for home appliances. , lighting equipment, power supply equipment, etc.1, and is mainly limited to AC control at commercial frequencies.
本発明のｍｓは前述の問題点を解決し、商用周波数以上
の高周波に使用可能な双方向無接点スイッチを提供する
ことにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a bidirectional non-contact switch that can be used at high frequencies higher than commercial frequencies.
前述の課題を解決するために本発明の双方向無接点スイ
ッチにおいては、単一方向にスイッチ機能を有する半導
体スイッチ素子２個を、互いに逆極性直列に接続し、こ
れら半導体スイッチ素子それぞれにダイオードを逆極性
並列に接続した。In order to solve the above-mentioned problems, in the bidirectional non-contact switch of the present invention, two semiconductor switching elements having a switching function in one direction are connected in series with opposite polarity, and a diode is connected to each of these semiconductor switching elements. Connected in parallel with opposite polarity.
単一方向にスイッチ機能を有する半導体スイッチ素子と
して、例えば、バイポーラトランジスタ。An example of a semiconductor switching element having a unidirectional switching function is a bipolar transistor.
ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）。IGBT (insulated gate bipolar transistor).
ＭＯＳＦＥＴがある。これらの半導体素子は高速のスイ
ッチＩＩｌ＃１を有しており、バイポーラトランジスタ
の場合は５ ＫＨｚ、 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔの場合は２０Ｋ
Ｈｚ、 ＭＯＳＦＥＴの場合は２００Ｋ［ｌｚ程度の動
作周波数に達する。There is a MOSFET. These semiconductor devices have high speed switches IIl#1, 5 KHz for bipolar transistors and 20 KHz for IGBTs.
Hz, and in the case of MOSFET, the operating frequency reaches about 200K [1z].
本発明の双方向無接点スイッチにおいては、これらの単
一方向にスイッチ機能を有する半導体スイッチ素子２個
を互いに逆極性に接続し、これらの半導体スイッチ素子
それぞれにダイオードを逆極性並列に接続したので、一
方の半導体スイッチ素子が動作した場合他方のダイオー
ドを介して一方向の導通路が形成され、他方の半導体ス
イッチ素子が動作した場合一方のダイオードを介して逆
方向の導通路が形成され、商用周波数以上の高周波で双
方向にスイッチ機能を有するようになる。In the bidirectional non-contact switch of the present invention, these two semiconductor switching elements having a switching function in one direction are connected to each other with opposite polarity, and a diode is connected in parallel with each of these semiconductor switching elements with opposite polarity. When one semiconductor switch element operates, a conduction path in one direction is formed through the other diode, and when the other semiconductor switch element operates, a conduction path in the opposite direction is formed through one diode. It has a bidirectional switching function at a high frequency higher than the frequency.
第１図は本発明の一実施例における双方向無接点スイッ
チの回路図で、単一方向にスイッチ機能を有する半導体
スイッチ素子としてバイポーラトランジスタを用いた場
合を示している。一方のバイポーラトランジスタＩＡに
他方のバイポーラトランジスタＩＢを逆極性直列に接続
する。すなわち、バイポーラトランジスタＩＡのエミッ
タＥとバイポーラトランジスタ１ＢのエミッタＥとを接
続し、それぞれのバイポーラトランジスタＩＡおよびＩ
ＢＺ逆掻逆並性並列方のダイオード５Ａおよび他方のダ
イオード５Ｂを接続する。一方のバイポーラトランジス
タＩＡのコレクタＣは主端子Ｕに接続し、他方のバイポ
ーラトランジスタ１ＢのコレクタＣは主端子■に接続す
る。一方および他方のバイポーラトランジスタＩＡおよ
びＩＢのエミッタＥはゲート端子Ｇ。FIG. 1 is a circuit diagram of a bidirectional non-contact switch according to an embodiment of the present invention, showing a case where a bipolar transistor is used as a semiconductor switching element having a unidirectional switching function. One bipolar transistor IA is connected to the other bipolar transistor IB in series with opposite polarity. That is, the emitter E of bipolar transistor IA and the emitter E of bipolar transistor 1B are connected, and the respective bipolar transistors IA and I
The BZ reverse parallel parallel diode 5A and the other diode 5B are connected. The collector C of one bipolar transistor IA is connected to the main terminal U, and the collector C of the other bipolar transistor 1B is connected to the main terminal ■. The emitters E of one and the other bipolar transistors IA and IB are connected to the gate terminal G.
に接続し、一方のバイポーラトランジスタＩＡのベース
Ｂはゲート端子ＧＡに接続し、他方のバイポーラトラン
ジスタＩＢのベースＢはゲート端子ＧＢに接続する。The base B of one bipolar transistor IA is connected to the gate terminal GA, and the base B of the other bipolar transistor IB is connected to the gate terminal GB.
まず、ゲート端子Ｇｏ −ＧＡ間にゲート信号を印加す
ると一方のバイポーラトランジスタＩＡは動作し、他方
のダイオード５Ｂを介して主端子Ｕから主端子Ｖに向か
って一方向の導通路が形成される０次にゲート端子Ｇｏ
−ＧＢ間にゲート信号を印加すると他方のバイポーラト
ランジスタＩＢは動作し、一方のダイオード５＾を介し
て主端子Ｖから主端子Ｕに向かって逆方向の導通路が形
成される。バイポーラトランジスタは５１１Ｈｚ程度の
動作周波数を有しており、高周波の双方向にスイッチと
して機能する。First, when a gate signal is applied between the gate terminals Go and GA, one bipolar transistor IA operates, and a unidirectional conduction path is formed from the main terminal U to the main terminal V via the other diode 5B. Next, gate terminal Go
When a gate signal is applied between -GB, the other bipolar transistor IB operates, and a conduction path in the opposite direction is formed from the main terminal V to the main terminal U via one diode 5^. The bipolar transistor has an operating frequency of about 511 Hz, and functions as a switch in both directions of high frequency.
第２図は本発明の異なる実施例で、単一方向にスイッチ
機能を有する半導体素子としてＩ ＧＢＴ（絶縁ゲート
バイポーラトランジスタ）を用いた場合を示している。FIG. 2 shows a different embodiment of the present invention, in which an IGBT (insulated gate bipolar transistor) is used as a semiconductor element having a unidirectional switching function.
一方のＩＧＢＴ２Ａに他方の■ＧＢ７２Ｂを逆極性直列
に接続する。すなわち、ＩＧＢ７２ＡのエミッタＥとＩ
ＧＢ７２ＢのエミッタＥとを接続し、それぞれの［１；
ＢＴ２Ａおよび２Ｂに逆極性並列に一方のダイオード５
Ａおよび他方のダイオード５Ｂを接続する。一方のＩＧ
ＢＴ２ＡのコレクタＣは主端子Ｕに接続し、他方のＩＣ
ＲＴ２ＢのコレクタＥは主端子Ｖに接続する。一方およ
び他方のＩＧＢ７２Ａおよび２Ｂのエミ７りＥはゲート
端子ＧＯに接続し、一方のＩＧＢＴ２ＡのゲートＧはゲ
ート端子ＧＡに接続し、他方のＩＧＢ７２ＢのゲルトＧ
はゲート端子ＧＢに接続する。Connect one IGBT 2A to the other GB72B in reverse polarity series. That is, emitters E and I of IGB72A
Connect emitter E of GB72B and connect each [1;
One diode 5 in parallel with opposite polarity to BT2A and 2B
A and the other diode 5B are connected. One IG
The collector C of BT2A is connected to the main terminal U, and the other IC
Collector E of RT2B is connected to main terminal V. The emitters E of one and the other IGBT2A and 2B are connected to the gate terminal GO, the gate G of one IGBT2A is connected to the gate terminal GA, and the gate G of the other IGBT2B is connected to the gate terminal GO.
is connected to gate terminal GB.
スイッチの動作は第１図の実施例と同様であるが、ＩＧ
ＢＴは２０１［）１ｘ程度の動作周波数を有しており、
より高周波の双方向スイッチとしてｌＩ鮨する。The operation of the switch is similar to the embodiment of FIG.
BT has an operating frequency of about 201[)1x,
It is used as a higher frequency two-way switch.
第３図は本発明の更に異なる実施例で、単一方向にスイ
ッチ機能を有する半導体素子としてＭＯＳＦＥＴを用い
た場合を示している。一方のＭＯ３ＦＥＴ３Ａに他方の
ＭＯ３ＦＥＴ３Ｂを逆極性直列に接続する。すなわち、
ＭＯ３ＦＥＴ３＾のソースＳとＭＯ３ＦＥＴ３Ｂのソー
スＳとを接続し、それぞれのＭＯ３ＦＥＴ３Ａおよび３
Ｂに逆極性並列に一方のダイオード５Ａおよび他方のダ
イオード５Ｂを接続する。一方のＭＯ３ＦＥＴ３Ａのド
レインＤは主端子Ｕに接続し、他方のＭＯ３ＦＥＴ３Ｂ
のドレインＤは主端子Ｖに接続する。一方および他方の
ＭＯ３ＦＥＴ３＾および３ＢのソースＳはゲート端子Ｇ
Ｏに接続し、一方のＭＯ５ＦＥＴ３ＡのゲートＧはゲー
ト端子ＧＡに接続し、他方のＭＯ３ＦＥＴ３Ｂのゲー）
Ｇはゲート端子ＧＢに接続する。FIG. 3 shows still another embodiment of the present invention, in which a MOSFET is used as a semiconductor element having a unidirectional switching function. One MO3FET 3A is connected to the other MO3FET 3B in reverse polarity series. That is,
Connect the source S of MO3FET3^ and the source S of MO3FET3B, and connect each MO3FET3A and 3
One diode 5A and the other diode 5B are connected to B in parallel with opposite polarity. The drain D of one MO3FET3A is connected to the main terminal U, and the drain D of one MO3FET3A is connected to the main terminal U.
The drain D of is connected to the main terminal V. The sources S of one and the other MO3FETs 3^ and 3B are connected to the gate terminal G.
(The gate G of one MO5FET3A is connected to the gate terminal GA, and the gate G of the other MO3FET3B is connected to the gate terminal GA.)
G is connected to the gate terminal GB.
スイッチの動作は第１図および第２図の実施例と同様で
あるが、ＭＯＳＦＥＴは２００Ｋ［ｌｚ程度の動作周波
数を有しており、更に高周波の双方向スイッチとして機
能する。The operation of the switch is similar to that of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, but the MOSFET has an operating frequency of about 200K[lz] and functions as a higher frequency bidirectional switch.
単一方向にスイッチ機能を有する半導体スイッチ素子と
して、例えば、バイポーラトランジスタ。An example of a semiconductor switching element having a unidirectional switching function is a bipolar transistor.
ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等を用い、半導体スイッチ素子
２個を互いに逆極性に接続し、これら半導体スイッチ素
子それぞれにダイオードを逆極性並列に接続したので、
バイポーラトランジスタを用いた場合は５ ＫＨｚ、
Ｉ Ｇ Ｂ Ｔを用いた場合は２０ＫＩＩｚ 。By using IGBT, MOSFET, etc., two semiconductor switching elements are connected with opposite polarity, and a diode is connected in parallel with opposite polarity to each of these semiconductor switching elements.
5 KHz when using bipolar transistors,
20KIIz when using IGBT.
ＭＯＳＦＥＴのばあいは２００ＫＩ］ｚ程度の高周波の
双方向無接点スイッチが得られ、従来のトライアックを
使用した双方向無接点スイッチに比べて、より高周波の
広い分野での適用が可能となる。電子技術の発達により
、応答性あるいは装置の小型化の点から商用周波数以上
の高周波は広く使用されるようになっており、この発明
の効果は大きい。In the case of MOSFET, it is possible to obtain a bidirectional non-contact switch with a high frequency of about 200 KI]z, and it can be applied in a wider field of higher frequencies than a conventional bidirectional non-contact switch using a triac. With the development of electronic technology, high frequencies higher than commercial frequencies have come to be widely used in terms of responsiveness and miniaturization of devices, and the effects of this invention are significant.
第１図は本発明の一実施例におけるバイポーラトランジ
スタを用いた場合の回路図、第２図は本発明の興なる実
施例におけるＩＧＢＴを用いた場合の回路図、第３図は
本発明の更に興なる実施例におけるＭＯＳＦＥＴを用い
た場合の回路図、第４図は従来の双方向無接点スイッチ
であるトライアックの構造を示す断面図、第５図は第４
図のトライアックの特性図である。
ＩＡ、 ＩＱ：バイポーラトランジスタ、２Ａ、２Ｂ：
ＧＢＴ、３＾、３８：ＭＯＳＦＥＴ、５Ａ、５Ｂ：ダイ
オード。FIG. 1 is a circuit diagram using a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram using an IGBT according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram according to a further embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a triac, which is a conventional bidirectional non-contact switch, and FIG.
FIG. 3 is a characteristic diagram of the triac shown in FIG. IA, IQ: bipolar transistor, 2A, 2B:
GBT, 3^, 38: MOSFET, 5A, 5B: Diode.
Claims (1)
子２個を、互いに逆極性直列に接続し、これら半導体ス
イッチ素子それぞれにダイオードを逆極性並列に接続し
たことを特徴とする双方向無接点スイッチ。1) A bidirectional non-contact switch characterized in that two semiconductor switching elements having a switching function in one direction are connected in series with opposite polarities, and a diode is connected in parallel with opposite polarity to each of these semiconductor switching elements.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15327590A JPH0444417A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Bidirectional contactless switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15327590A JPH0444417A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Bidirectional contactless switch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0444417A true JPH0444417A (en) | 1992-02-14 |
Family
ID=15558905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15327590A Pending JPH0444417A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Bidirectional contactless switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0444417A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015029263A (en) * | 2013-07-12 | 2015-02-12 | インターナショナル レクティフィアー コーポレイション | Integrated iii-nitride d-mode hfet with cascoded pair of half bridge |
| CN109039314A (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 比亚迪股份有限公司 | Control circuit and control method for double semiconductor switch pipe two-way switch |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP15327590A patent/JPH0444417A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015029263A (en) * | 2013-07-12 | 2015-02-12 | インターナショナル レクティフィアー コーポレイション | Integrated iii-nitride d-mode hfet with cascoded pair of half bridge |
| CN109039314A (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 比亚迪股份有限公司 | Control circuit and control method for double semiconductor switch pipe two-way switch |
| CN109039314B (en) * | 2017-06-09 | 2020-08-25 | 比亚迪股份有限公司 | Control circuit and control method for bidirectional switch of double semiconductor switch tubes |
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