JPH06196991A - 絶縁スイッチ、双方向性絶縁スイッチ、 絶縁スイッチング回路、双方向性絶縁スイッチング回路、 ３端子絶縁スイッチング回路、 ３端子双方向性絶縁スイッチング回路、 多端子切換え型双方向性絶縁スイッチング回路、 及び、電子点火配電回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 その１つは無条件でアイソレーション機能を
持たせることである。 【構成】 例えば、ＰＭＯＳ１、ＮＭＯＳ２、ＰＭＯＳ
３、ＮＭＯＳ４の各ドレインにダイオード１１〜１４を
１つずつ接続して可制御な第１〜第４の１方向スイッチ
を構成し、ＰＭＯＳ１とＮＭＯＳ２の両ソースを接続
し、ＰＭＯＳ３とＮＭＯＳ４の両ソースが直流電源７を
挟む様に前記第３、第４の１方向スイッチと直流電源７
を方向を揃えて直列接続し、前記第３、第４の１方向ス
イッチがオンの時ＰＭＯＳ１とＮＭＯＳ２がオフ制御さ
れる閉回路を構成し、同時に直流電源７がコンデンサ１
０を充電する閉回路を構成し、前記第３、第４の１方向
スイッチがオフの時コンデンサ１０がＰＭＯＳ１とＮＭ
ＯＳ２を順バイアスする閉回路を構成することを特徴と
している。このことにより、ＰＭＯＳ１、ＮＭＯＳ２の
オン、オフに関係無く無条件でアイソレーション絶縁機
能を持つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技 術 分 野】本発明は、それがオフのとき無条件
で絶縁することができる各種の絶縁スイッチと、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ス
イッチング回路、及び、電子点火配電回路に関する。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。もちろん、その双方向性のスイッチ又はスイッ
チング回路などを交流スイッチとして使うことも可能で
ある。従って、本発明を３端子スイッチ、多端子スイッ
チ、電力変換装置、リレー、電子交換機などの分野に利
用することもできる。その他に本発明の双方向性絶縁ス
イッチング回路などを利用すると、回路中の所定のイン
ダクタンス又はキァ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、複数の点火コイルのうちから少な
くとも１つを選ぶことができる電子配電機能付き点火回
路、有線通信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。

【０００２】

【背 景 技 術】図２に従来の条件付き絶縁スイッチ
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ｉｔ３、
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の各双方向性絶縁スイッチについても
同じ事が言える。

【０００３】また、本発明者の先行技術で、図３の双方
向性絶縁スイッチに駆動回路を組み合わせた双方向性絶
縁スイッチング回路を図６に示す。この回路では、両ト
ランジスタ２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。

【０００４】

【第１の問題点】しかしながら、いま述べた通り、図２
〜図５の各絶縁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。

【０００５】

【本発明の第１の目的】そこで、本発明は、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スイ
ッチを提供することを目的としている。

【０００６】

【第２の問題点】また、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。

【０００７】

【本発明の第２の目的】そこで、本発明は、本発明の絶
縁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スイッチ
ング回路を提供することを目的としている。

【０００８】

【発 明 の 開 示】即ち、本発明は、第１のスイッ
チの制御端子、主端子を制御端子Ｃ１、主端子Ｍ１ａ、
Ｍ１ｂとし、その駆動信号入力用に前記制御端子Ｃ１と
前記主端子Ｍ１ａが対を成し、前記第１のスイッチがオ
フのとき前記制御端子Ｃ１・前記主端子Ｍ１ｂ間、前記
両主端子Ｍ１ａ・Ｍ１ｂ間どちらも非導通であり、第２
のスイッチの制御端子、主端子を制御端子Ｃ２、主端子
Ｍ２ａ、Ｍ２ｂとし、その駆動信号入力用に前記制御端
子Ｃ２と前記主端子Ｍ２ａが対を成し、前記第２のスイ
ッチがオフのとき前記制御端子Ｃ２・前記主端子Ｍ２ｂ
間、前記両主端子Ｍ２ａ・Ｍ２ｂ間どちらも非導通であ
り、前記制御端子Ｃ１・前記主端子Ｍ１ａ間の順バイア
ス電圧極性と逆の極性が前記制御端子Ｃ２・前記主端子
Ｍ２ａ間の順バイアス電圧極性であるとしたときに、前
記主端子Ｍ１ａと前記主端子Ｍ２ａを接続し、前記両主
端子Ｍ１ｂ・Ｍ２ｂ間を２端子スイッチとして用いる絶
縁スイッチである。

【０００９】このことによって、前述の第１、第２のス
イッチがオフのとき、両スイッチ端子となる前述の各主
端子Ｍ１ｂ、Ｍ２ｂと、その入力端子となる前述の制御
端子Ｃ１又はＣ２又は前述の主端子Ｍ１ａ又はＭ２ａそ
れぞれを絶縁することができる。
（ 第 １ の 効 果 ）

【００１０】尚、この絶縁スイッチは、前述の主端子Ｍ
１ａ又はＭ２ａがスイッチ端子とならない２端子スイッ
チであって、前述の主端子Ｍ１ａ又はＭ２ａが中点端子
となる３端子スイッチではないから、前述の第１、第２
のスイッチは同時にオン、オフ制御される。また、前述
の第１、第２の各スイッチの両主端子間静電容量は無視
している。さらに、前述の第１又は第２のスイッチがサ
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、絶縁スイッチを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、始めからその自巳保
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・Ｔ
１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、前述の第１、第２のスイッチ両方が
トライアックということもありうる。

【００１１】本発明が請求項４記載の絶縁スイッチ等の
場合、同項記載中の第１のスイッチング手段に逆阻止能
力が無くても、この第１のスイッチング手段がオフのと
き同項記載中の第１の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のスイッチング手段に逆
阻止能力の無いものを使うことができる。

【００１２】本発明が請求項７記載の絶縁スイッチ等の
場合、同項記載中の第２のスイッチング手段に逆阻止能
力が無くても、この第２のスイッチング手段がオフのと
き同項記載中の第２の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のスイッチング手段に逆
阻止能力が無いものを使うことができる。

【００１３】本発明をさらに発展させた請求項１１記載
の絶縁スイッチング回路等の場合、同項記載の第３、第
４のスイッチがオンのとき、同項記載の直流電源が同項
記載のエネルギー蓄積手段にエネルギーを供給し、同時
に、前述の第１、第２のスイッチがオフ制御されるか
ら、その各制御端子Ｃ１、Ｃ２と接続状態にその直流電
源とその各スイッチ端子となる前述の各主端子Ｍ１ｂ、
Ｍ２ｂを絶縁することができる。一方、その第３、第４
のスイッチがオフのとき、そのエネルギー蓄積手段がそ
の放出エネルギーによってその第１、第２のスイッチを
順バイアスし、ターン・オンさせるが、その第３、第４
のスイッチの両オフによってその直流電源とその各スイ
ッチ端子を絶縁することができる。

【００１４】その結果、その第１〜第４のスイッチの各
オン、オフに関係無く無条件でその各スイッチ端子とそ
の直流電源を絶縁することができる。（ 第 ２ の
効 果 ）

【００１５】尚、その第１〜第４の各スイッチの両主端
子間静電容量は無視している。また、その第１又は第２
の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、絶
縁スイッチング回路を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、または、始めからその第
１、第２の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。さらに、その
第３、第４の各スイッチは自己ターン・オフ機能を持つ
必要があるけれども、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、前述の第３、第４のスイッチ両
方がトライアックということもありうる。

【００１６】本発明が請求項１２記載の絶縁スイッチン
グ回路等の場合、前述の第１のスイッチはノーマリィ・
オン型だから、同項記載のエネルギー蓄積手段がその放
出エネルギーによってこの第１のスイッチを順バイアス
しなくても、その駆動電圧がほぼゼロになればこの第１
のスイッチはターン・オンする。従って、そのエネルギ
ー蓄積手段はその放出エネルギーによって前述の第２の
スイッチだけを順バイアスすることになる。

【００１７】本発明が請求項１３記載の絶縁スイッチン
グ回路等の場合、前述の第１、第２のスイッチはノーマ
リィ・オン型だから、両駆動電圧がほぼゼロになれば両
スイッチはターン・オンする。このため、この絶縁スイ
ッチング回路の場合、請求項１１又は１２記載の絶縁ス
イッチング回路の様にエネルギー蓄積手段は要らないの
で、構成が簡単になり、部品点数が少なくなる、という
効果がある。

【００１８】本発明が請求項１５記載の絶縁スイッチ等
の場合、同項記載中の第３のスイッチング手段に逆阻止
能力が無くても、この第３のスイッチング手段がオフの
とき同項記載中の第３の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３のスイッチング手段に
逆阻止能力が無いものを使うことができる。

【００１９】、本発明が請求項１７記載の絶縁スイッチ
等の場合、同項記載中の第４のスイッチング手段に逆阻
止能力が無くても、この第４のスイッチング手段がオフ
のとき同項記載中の第４の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４のスイッチング手段
に逆阻止能力が無いものを使うことができる。

【００２０】

【発明を実施するための最良の形態】本発明をより詳細
に説明するために、以下添付図面に従ってこれを説明す
る。図１の実施例は、請求項１、３又は６記載の絶縁ス
イッチ等に対応し、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。次の様にそれぞれがそれぞれに相当する。 ａ）トライアック１０１、１０２が前述の第１、第２の
スイッチに。 ｂ）トライアック１０１のゲート端子、Ｔ１端子、Ｔ２
端子が前述の制御端子Ｃ１、主端子Ｍ１ａ、Ｍ１ｂに。 ｃ）トライアック１０２のゲート端子、Ｔ１端子、Ｔ２
端子が前述の制御端子Ｃ２、主端子Ｍ２ａ、Ｍ２ｂに。

【００２１】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、各スイッチ
端子ｓｔ１０１、ｓｔ１０２と各入力端子ｉｔ１０１、
ｉｔ１０２を無条件で絶縁することができる。
（ 効 果 ） 尚、トライアック１０１、１０２の各Ｔ１・Ｔ２間静電
容量などは無視している。また、この絶縁スイッチを１
方向性スイッチとして使う場合、ダイオード１１又は１
２を接続する。

【００２２】図７の実施例は、請求項１、４又は７記載
の絶縁スイッチ等に対応し、１方向性である。次の様に
それぞれがそれぞれに相当する。 ａ）トランジスタ１、２が前述の第１、第２のスイッチ
ング手段に。 ｂ）ダイオード１１、１２が前述の第１、第２の非可制
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
の第１のスイッチに。 ｄ）トランジスタ２とダイオード１２の直列回路が前述
の第２のスイッチに。 ｅ）トランジスタ１のゲート端子、ソース端子、ドレイ
ン端子が前述の制御端子ｃｔ１、主端子ｍｔ１ａ、ｍｔ
１ｂに。 ｆ）トランジスタ２のゲート端子、ソース端子、ドレイ
ン端子が前述の制御端子ｃｔ２、主端子ｍｔ２ａ、ｍｔ
２ｂに。

【００２３】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。

【００２４】図８〜図１７に１方向性または双方向性の
絶縁スイッチの実施例を１０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
れている。図１１の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１２の実施例では図１の実施
例と異ってどちらのトライアックも同じトリガー・モー
ドであり、これを１方向性の絶縁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。図１３の実施
例では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１７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
絶縁スイッチは基本的には２端子スイッチである。

【００２５】図７の１方向性の絶縁スイッチを利用した
双方向性絶縁スイッチの各実施例を図１８〜図２０に示
す。図１８の実施例が請求項８記載の双方向性絶縁スイ
ッチに、図１９の実施例が請求項９記載の双方向性絶縁
スイッチに、図２０の実施例が請求項１０記載の双方向
性絶縁スイッチに、それぞれ対応する。図２１の実施例
の様に異種類のスイッチングしゅだん組合せもまた可能
である。これらの双方向性絶縁スイッチにも、当然の事
ながら、図７の回路と同様の絶縁効果が有る。

【００２６】図２２の実施例は、請求項１１記載の絶縁
スイッチング回路などに対応し、ｓｔ１３、ｓｔ１４は
スイッチ端子である。以下の様にそれぞれがそれぞれに
相当する。 ａ）トランジスタ１〜４が前述の第１〜第４のスイッチ
ング手段に。 ｂ）ダイオード１１〜１４が前述の第１〜第４の非可制
御スイッチに。 ｃ）直流電源７が前述の直流電源に。 ｄ）コンデンサ１０が前述の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
の第１のスイッチに。 ｆ）トランジスタ２とダイオード１２の直列回路が前述
の第２のスイッチに。 ｇ）トランジスタ３とダイオード１３の直列回路が前述
の第３のスイッチに。 ｈ）トランジスタ４とダイオード１４の直列回路が前述
の第４のスイッチに。 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４記載の制御端子ｃｔ１、主端子ｍｔ１
ａ、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７記載の制御端子ｃｔ２、主端子ｍｔ２
ａ、ｍｔ２ｂに。 ｋ）トランジスタ３のゲート端子、ソース端子、ドレイ
ン端子が請求項１５記載の制御端子ｃｔ３、主端子ｍｔ
３ａ、ｍｔ３ｂに。

【００２７】１）トランジスタ４のゲート端子、ソース
端子、ドレイン端子が請求項１７記載の制御端子ｃｔ
４、主端子ｍｔ４ａ、ｍｔ４ｂに。 ｍ）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とトランジスタ１のゲート
・ソース間静電容量の並列回路」、「ツェナー・ダイオ
ード１９とトランジスタ２のゲート・ソース間静電容量
の並列回路」、ダイオード１４及びトランジスタ４を含
む閉回路が請求項１１記載の第１の閉回路に。 ｎ）直流電源７、トランジスタ３、ダイオード１３、抵
抗１６、コンデンサ１０、「ツェナー・ダイオード１８
とトランジスタ１のゲート・ソース間静電容量の並列回
路」、「ツェナー ダイオード１９とトランジスタ２の
ゲート ソース間静電容量の並列回路」、ダイオード１
４及びトランジスタ４を含む閉回路が請求項１１記載の
第２の閉回路に。 ｏ）コンデンサ１０、抵抗１７、「ツェナー・ダイオー
ド１９とトランジスタ２のゲート・ソース間静電容量の
並列回路」及び「ツェナー・ダイオード１８とトランジ
スタ１のゲート・ソース間静電容量の並列回路」を含む
閉回路が請求項１１記載の第３の閉回路に。

【００２８】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 ）

【００２９】その結果、トランジスタ１、２のオン、オ
フに関係無く、常に無条件で各スイッチ端子ｓｔ１３、
ｓｔ１４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の各オン、オフ時のも
れ電流などは無視している。

【００３０】図２３の実施例では前述の第１、第２の各
スイッチにダーリントン接続のバイポーラ・トランジス
タを、前述の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。図２４の実施例では前述の第１、
第２の各スイッチにノーマリィ・オンのＳＩＴ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ある。同じ効果
が前述の第１、第２の各スイッチにノーマリィ・オンの
スイッチング手段を使った実施例全部にある。

【００３１】図２５の実施例の駆動回路の様に前述のエ
ネルギー蓄積手段に２つのコンデンサ１０を使用し、各
コンデンサ１０が別々の前述の第１、第２のスイッチを
順バイアスすると、図１１のスイッチの様に各順バイア
ス電流が違う場合に便利である。図２６の実施例では前
述の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。

【００３２】図２７〜図２９の各実施例は請求項１８記
載の双方向性絶縁スイッチング回路などに対応する。図
２８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３０の実施例は請
求項２０記載の双方向性絶縁スイッチング回路などに対
応し、各コイル２０が前述のエネルギー蓄積手段に相当
する。当然の事ながら、これらの双方向スイッチング回
路の実施例にも図２２のスイッチング回路と同様の絶縁
効果が有る。

【００３３】図３１、図３２の各実施例は請求項２３記
載の３端子双方向性絶縁スイッチング回路に対応する。
図３１の実施例は、図２７の双方向スイッチング回路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端子双方向性絶縁スイッチング
回路である。図３２の実施例は、図２０の双方向性絶縁
スイッチと図２２の駆動回路部を応用した双方向性絶縁
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つにした双方向の３端
子双方向性絶縁スイッチング回路である。トランジスタ
２１、２２はＩＧＢＴである。

【００３４】図３３の実施例は請求項１２記載の絶縁ス
イッチング回路などに対応し、図３４の実施例は請求項
１３記載の絶縁スイッチング回路などに対応し、そし
て、図３５の実施例は請求項１３記載の絶縁スイッチン
グ回路又は請求項１８記載の双方向性絶縁スイッチング
回路などに対応する。図３４、図３５の各実施例では前
述の第１、第２の各スイッチにノーマリィ・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ある。

【００３５】最後に、図１、図７〜図２１の各種絶縁ス
イッチ、図２２〜図３３の各種絶縁スイッチング回路中
の絶縁スイッチ部のいずれか１つに、図２２〜図３３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絶縁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。

【００３６】また、図２２〜図２６、図３３〜図３４の
１方向性絶縁スイッチング回路、上述の組合せにより得
られる同様の１方向性絶縁スイッチング回路のいずれか
２つを同じ方向に、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
スイッチング回路も可能である。これが請求項２１記載
の３端子絶縁スイッチング回路である。

【００３７】さらに、図２２〜図２６、図３３〜図３４
の１方向性絶縁スイッチング回路、上述の組合せにより
得られる同様の１方向性絶縁スイッチング回路のいずれ
か１つと、図２７〜図３０、図３５の双方向性絶縁スイ
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端子絶縁スイッチング回路
もまた可能である。これが請求項２２記載の３端子絶縁
スイッチング回路である。

【００３８】それから、図２７〜図３０、図３５の双方
向性絶縁スイッチング回路、上述の組合せにより得られ
る同様の双方向性絶縁スイッチング回路のいずれか２つ
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
絶縁スイッチング回路もまた可能である。これが請求項
２３記載の３端子絶縁スイッチング回路である。

【００３９】そして、複数の回路構成手段（例：能動素
子、受動索子。）又は回路（例：有線通信手段、アン
プ。）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
双方向性の絶縁スイッチング回路とその切換えの対象と
なる回路構成手段または回路を直列接続した直列回路を
所定の数だけ揃え、それぞれの一端を１つにまとめて接
続すれば、多端子切換え型双方向性絶縁スイッチング回
路ができる。これが請求項２３の多端子切換え型双方向
性絶縁スイッチング回路である。

【００４０】その切換えの対象となる回路構成手段また
は回路として、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次コイルを用いれば、電子点火
配電回路ができ上がる。これが請求項２５記載の電子点
火配電回路である。

【００４１】ところで、図２２〜図２５、図２７〜図３
１、図３３〜図３５の各回路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のスイッチがオフの時、その主
端子Ｍ１ａ、Ｍ２ａ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。

【００４２】

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図である。

【図２】従来の１方向性の絶縁スイッチの１例を示す回
路図である。

【図３】従来の双方向性の絶縁スイッチの１例を示す回
路図である。

【図４】従来の双方向性の絶縁スイッチの１例を示す回
路図である。

【図５】従来の双方向性の絶縁スイッチの１例を示す回
路図である。

【図６】従来の双方向性の絶縁スイッチング回路の１例
を示す回路図である。

【図７】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図である。

【図８】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図である。

【図９】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図である。

【図１０】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１１】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１２】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１３】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１４】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１５】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１６】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１７】絶縁スイッチの１実施例を示す回路図であ
る。

【図１８】双方向性絶縁スイッチの１実施例を示す回路
図である。

【図１９】双方向性絶縁スイッチの１実施例を示す回路
図である。

【図２０】双方向性絶縁スイッチの１実施例を示す回路
図である。

【図２１】双方向性絶縁スイッチの１実施例を示す回路
図である。

【図２２】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図２３】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図２４】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図２５】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図２６】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図２７】双方向性絶縁スイッチング回路の１実施例を
示す回路図である。

【図２８】双方向性絶縁スイッチング回路の１実施例を
示す回路図である。

【図２９】双方向性絶縁スイッチング回路の１実施例を
示す回路図である。

【図３０】双方向性絶縁スイッチング回路の１実施例を
示す回路図である。

【図３１】３端子双方向性絶縁スイッチング回路の１実
施例を示す回路図である。

【図３２】３端子双方向性絶縁スイッチング回路の１実
施例を示す回路図である。

【図３３】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図３４】絶縁スイッチング回路の１実施例を示す回路
図である。

【図３５】双方向性絶縁スイッチング回路の１実施例を
示す回路図である。

【符 号 の 説 明】

ｓｔ１０１、ｓｔ１０２ スイッチ端子 ｓｔ１〜ｓｔ１４ スイッチ端子 ｉｔ１０１〜ｉｔ１０２ 入力端子 ｉｔ１〜ｉｔ１２ 入力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 17/68 9184−5Ｊ 17/722 (54)【発明の名称】 絶縁スイッチ、双方向性絶縁スイッチ、 絶縁スイッチング回路、双方向性絶縁スイッチング回 路、 ３端子絶縁スイッチング回路、 ３端子双方向性絶縁スイッチング回路、 多端子切換え 型双方向性絶縁スイッチング回路、 及び、電子点火配電回路

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のスイッチの制御端子、主端子を制
   御端子Ｃ１、主端子Ｍ１ａ、Ｍ１ｂとし、その駆動信号
   入力用に前記制御端子Ｃ１と前記主端子Ｍ１ａが対を成
   し、前記第１のスイッチがオフのとき前記制御端子Ｃ１
   ・前記主端子Ｍ１ｂ間、前記両主端子Ｍ１ａ・Ｍ１ｂ間
   どちらも非導通であり、第２のスイッチの制御端子、主
   端子を制御端子Ｃ２、主端子Ｍ２ａ、Ｍ２ｂとし、その
   駆動信号入力用に前記制御端子Ｃ２と前記主端子Ｍ２ａ
   が対を成し、前記第２のスイッチがオフのとき前記制御
   端子Ｃ２・前記主端子Ｍ２ｂ間、前記両主端子Ｍ２ａ・
   Ｍ２ｂ間どちらも非導通であり、前記制御端子Ｃ１・前
   記主端子Ｍ１ａ間の順バイアス電圧極性と逆の極性が前
   記制御端子Ｃ２・前記主端子Ｍ２ａ間の順バイアス電圧
   極性であるとしたときに、 前記主端子Ｍ１ａと前記主端子Ｍ２ａを接続し、前記両
   主端子Ｍ１ｂ・Ｍ２ｂ間を２端子スイッチとして用いる
   ことを特徴とする絶縁スイッチ。
2. 【請求項２】 前記第１のスイッチとして逆阻止型サイ
   リスタ、逆阻止型ＩＧＢＴ又は逆阻止型スイッチング手
   段を用いたことを特徴とする請求項１記載の絶縁スイッ
   チ。
3. 【請求項３】 前記第１のスイッチとしてトライアック
   を用いたことを特徴とする請求項１記載の絶縁スイッ
   チ。
4. 【請求項４】 第１のスイッチング手段の制御端子、主
   端子を制御端子ｃｔ１、主端子ｍｔ１ａ、ｍｔ１ｂと
   し、その駆動信号入力用に前記制御端子ｃｔ１と前記主
   端子ｍｔ１ａが対を成すとしたときに、 前記主端子ｍｔ１ｂに第１の非可制御スイッチを接続し
   た１方向性可制御スイッチを前記第１のスイッチとして
   用い、前記制御端子ｃｔ１が前記制御端子Ｃ１で、前記
   主端子ｍｔ１ａが前記主端子Ｍ１ａで、前記第１の非可
   制御スイッチの開放端が前記主端子Ｍ１ｂであることを
   特徴とする請求項１記載の絶縁スイッチ。
5. 【請求項５】 前記第２のスイッチとして逆阻止型サイ
   リスタ、逆阻止型ＩＧＢＴ又は逆阻止型スイッチング手
   段を用いたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記
   截の絶縁スイッチ。
6. 【請求項６】 前記第２のスイッチとしてトライアック
   を用いたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
   の絶縁スイッチ。
7. 【請求項７】 第２のスイッチング手段の制御端子、主
   端子を制御端子ｃｔ２、主端子ｍｔ２ａ、ｍｔ２ｂと
   し、その駆動信号入力用に前記制御端子ｃｔ２と前記主
   端子ｍｔ２ａが対を成すとしたときに、 前記主端子ｍｔ２ｂに第２の非可制御スイッチを接続し
   た１方向性可制御スイッチを前記第２のスイッチとして
   用い、前記制御端子ｃｔ２が前記制御端子Ｃ２で、前記
   主端子ｍｔ２ａが前記主端子Ｍ２ａで、前記第２の非可
   制御スイッチの開放端が前記主端子Ｍ２ｂであることを
   特徴とする請求項１、２、３又は４記載の絶縁スイッ
   チ。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の絶
   縁スイッチで１方向性スイッチのものを２つ逆並列接続
   したことを特徴とする双方向性絶縁スイッチ。
9. 【請求項９】 ２つの前記主端子Ｍ１ａ同士、２つの前
   記制御端子Ｃ１同士、２つの前記制御端子Ｃ２同士をそ
   れぞれ接続したことを特徴とする請求項８記載の双方向
   性絶縁スイッチ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    絶縁スイッチにおいて、 前記両主端子Ｍ１ｂ、Ｍ２ｂをその両直流端子として前
    記第１、第２の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の４つでブリッジ接続型整流回路を
    構成したことを特徴とする双方向性絶縁スイッチ。
11. 【請求項１１】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    絶縁スイッチにおいて、 自己ターン・オフ機能を持つ第３のスイッチの制御端
    子、主端子を制御端子Ｃ３、主端子Ｍ３ａ、Ｍ３ｂと
    し、その駆動信号入力用に前記制御端子Ｃ３と前記主端
    子Ｍ３ａが対を成し、前記第３のスイッチがオフのとき
    前記制御端子Ｃ３・前記主端子Ｍ３ｂ間、前記両主端子
    Ｍ３ａ・Ｍ３ｂ間どちらも非導通であり、自己ターン・
    オフ機能を持つ第４のスイッチの制御端子、主端子を制
    御端子Ｃ４、主端子Ｍ４ａ、Ｍ４ｂとし、その駆動信号
    入力用に前記制御端子Ｃ４と前記主端子Ｍ４ａが対を成
    し、前記第４のスイッチがオフのとき前記制御端子Ｃ４
    ・前記主端子Ｍ４ｂ間、前記両主端子Ｍ４ａ・Ｍ４ｂ間
    どちらも非導通であり、前記制御端子Ｃ３・前記主端子
    Ｍ３ａ間の順バイアス電圧極性と逆の極性が前記制御端
    子Ｃ４・前記主端子Ｍ４ａ間の順バイアス電圧極性であ
    るとしたときに、 前記両主端子Ｍ３ａ、Ｍ４ａ間に直流電源が来る様に前
    記第３、第４のスイッチと直流電源を方向を揃えて直列
    接続し、 前記第３、第４のスイッチがオンのとき前記第１、第２
    のスイッチがオフ制御される第１の閉回路を形成し、前
    記第３、第４のスイッチがオンのとき前記直流電源がエ
    ネルギー蓄積手段にエネルギーを供給する第２の閉回路
    を形成し、前記第３、第４のスイッチがオフのとき前記
    エネルギー蓄積手段がその放出エネルギーによって前記
    第１、第２のスイッチそれぞれを順バイアスする第３の
    閉回路を形成したことを特徴とする絶縁スイッチング回
    路。
12. 【請求項１２】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    絶縁スイッチにおいて、 自己ターン・オフ機能を持つ第３のスイッチの制御端
    子、主端子を制御端子Ｃ３、主端子Ｍ３ａ、Ｍ３ｂと
    し、その駆動信号入力用に前記制御端子Ｃ３と前記主端
    子Ｍ３ａが対を成し、前記第３のスイッチがオフのとき
    前記制御端子Ｃ３・前記主端子Ｍ３ｂ間、前記両主端子
    Ｍ３ａ・Ｍ３ｂ間どちらも非導通であり、自己ターン・
    オフ機能を持つ第４のスイッチの制御端子、主端子を制
    御端子Ｃ４、主端子Ｍ４ａ、Ｍ４ｂとし、その駆動信号
    入力用に前記制御端子Ｃ４と前記主端子Ｍ４ａが対を成
    し、前記第４のスイッチがオフのとき前記制御端子Ｃ４
    ・前記主端子Ｍ４ｂ間、前記両主端子Ｍ４ａ・Ｍ４ｂ間
    どちらも非導通であり、前記制御端子Ｃ３・前記主端子
    Ｍ３ａ間の順バイアス電圧極性と逆の極性が前記制御端
    子Ｃ４・前記主端子Ｍ４ａ間の順バイアス電圧極性であ
    るとしたときに、 前記第１のスイッチがノーマリィ・オン型であり、前記
    両主端子Ｍ３ａ、Ｍ４ａ間に直流電源が来る様に前記第
    ３、第４のスイッチと直流電源を方向を揃えて直列接続
    し、 前記第３、第４のスイッチがオンのとき前記直流電源が
    前記第１のスイッチを逆バイアスすると同時に第２のス
    イッチがオフ制御される第１の閉回路を形成し、前記第
    ３、第４のスイッチがオンのとき前記直流電源がエネル
    ギー蓄積手段にエネルギーを供給する第２の閉回路を形
    成し、前記第３、第４のスイッチがオフのとき前記第１
    のスイッチがオン制御される第３の閉回路を形成し、前
    記第３、第４のスイッチがオフのとき前記エネルギー蓄
    積手段がその放出エネルギーによって前記第２のスイッ
    チを順バイアスする第４の閉回路を形成したことを特徴
    とする絶縁スイッチング回路。
13. 【請求項１３】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    絶縁スイッチにおいて、 自己ターン・オフ機能を持つ第３のスイッチの制御端
    子、主端子を制御端子Ｃ３、主端子Ｍ３ａ、Ｍ３ｂと
    し、その駆動信号入力用に前記制御端子Ｃ３と前記主端
    子Ｍ３ａが対を成し、前記第３のスイッチがオフのとき
    前記制御端子Ｃ３・前記主端子Ｍ３ｂ間、前記両主端子
    Ｍ３ａ・Ｍ３ｂ間どちらも非導通であり、自己ターン・
    オフ機能を持つ第４のスイッチの制御端子、主端子を制
    御端子Ｃ４、主端子Ｍ４ａ、Ｍ４ｂとし、その駆動信号
    入力用に前記制御端子Ｃ４と前記主端子Ｍ４ａが対を成
    し、前記第４のスイッチがオフのとき前記制御端子Ｃ４
    ・前記主端子Ｍ４ｂ間、前記両主端子Ｍ４ａ・Ｍ４ｂ間
    どちらも非導通であり、前記制御端子Ｃ３・前記主端子
    Ｍ３ａ間の順バイアス電圧極性と逆の極性が前記制御端
    子Ｃ４・前記主端子Ｍ４ａ間の順バイアス電圧極性であ
    るとしたときに、 前記第１、第２のスイッチにノーマリィ・オン型を用
    い、前記両主端子Ｍ３ａ、Ｍ４ａ間に直流電源が来る様
    に前記第３、第４のスイッチと直流電源を方向を揃えて
    直列接続し、 前記第３、第４のスイッチがオンのとき前記直流電源が
    前記第１、第２の各スイッチを逆バイアスする第１の閉
    回路を形成し、前記第３、第４のスイッチがオフのとき
    前記第１、第２のスイッチがオン制御される第２の閉回
    路を形成したことを特徴とする絶縁スイッチング回路。
14. 【請求項１４】 前記第３のスイッチとして逆阻止型Ｇ
    ＴＯサイリスタ、逆阻止型ＩＧＢＴ又は逆阻止型スイッ
    チング手段を用いたことを特徴とする請求項１１、１２
    又は１３記載の絶縁スイッチング回路。
15. 【請求項１５】 自己ターン・オフ機能を持つ第３のス
    イッチング手段の制御端子、主端子を制御端子ｃｔ３、
    主端子ｍｔ３ａ、ｍｔ３ｂとし、その駆動信号入力用に
    前記制御端子ｃｔ３と前記主端子ｍｔ３ａが対を成すと
    したときに、前記主端子ｍｔ３ｂに第３の非可制御スイ
    ッチを接続した１方向性可制御スイッチを前記第３のス
    イッチとして用い、前記制御端子ｃｔ３が前記制御端子
    Ｃ３で、前記主端子ｍｔ３ａが前記主端子Ｍ３ａで、前
    記第３の非可制御スイッチの開放端が前記主端子Ｍ３ｂ
    であることを特徴とする請求項１１、１２又は１３記載
    の絶縁スイッチング回路。
16. 【請求項１６】 前記第４のスイッチとして逆阻止型Ｇ
    ＴＯサイリスタ、逆阻止型ＩＧＢＴ又は逆阻止型スイッ
    チング手段を用いたことを特徴とする請求項１１、１
    ２、１３、１４又は１５記載の絶縁スイッチング回路。
17. 【請求項１７】 自己ターン・オフ機能を持つ第４のス
    イッチング手段の制御端子、主端子を制御端子ｃｔ４、
    主端子ｍｔ４ａ、ｍｔ４ｂとし、その駆動信号入力用に
    前記制御端子ｃｔ４と前記主端子ｍｔ４ａが対を成すと
    したときに、前記主端子ｍｔ４ｂに第４の非可制御スイ
    ッチを接続した１方向性可制御スイッチを前記第４のス
    イッチとして用い、前記制御端子ｃｔ４が前記制御端子
    Ｃ４で、前記主端子ｍｔ４ａが前記主端子Ｍ４ａで、前
    記第４の非可制御スイッチの開放端が前記主端子Ｍ４ｂ
    であることを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４
    又は１５記載の絶縁スイッチング回路。
18. 【請求項１８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の
    絶縁スイッチで１方向性のものと、請求項１１〜１７の
    いずれか１項に記載の絶縁スイッチング回路で１方向性
    のものとを逆並列接続して双方向性にし、２つの前記主
    端子Ｍ１ａ同士、２つの前記制御端子Ｃ１同士、２つの
    前記制御端子Ｃ２同士をそれぞれ接続したことを特徴と
    する双方向性絶縁スイッチング回路。
19. 【請求項１９】 請求項１１〜１７のいずれか１項に記
    載の絶縁スイッチング回路において、 前記両主端子Ｍ１ｂ、Ｍ２ｂをその両直流端子として前
    記第１、第２の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の４つでブリッジ接続型整流回路を
    構成したことを特徴とする双方向性絶縁スイッチング回
    路。
20. 【請求項２０】 請求項１１〜１７のいずれか１項に記
    載の絶縁スイッチング回路で１方向性のもの２つを逆並
    列接続したことを特徴とする双方向性絶縁スイッチング
    回路。
21. 【請求項２１】 請求項１１〜１７のいずれか１項に記
    載の絶縁スイッチング回路で１方向性のもの２つを同じ
    方向に、又は、内向きに、又は、外向きに直列接続した
    ことを特徴とする３端子絶縁スイッチング回路。
22. 【請求項２２】 請求項１１〜１７のいずれか１項に記
    載の絶縁スイッチング回路で１方向性のものと請求項１
    １〜１７のいずれか１項に記載の絶縁スイッチング回路
    で双方向性のもの又は請求項１８、１９又は２０記載の
    双方向絶縁スイッチング回路を直列接続したことを特徴
    とする３端子絶縁スイッチング回路。
23. 【請求項２３】 請求項１１〜１７のいずれか１項に記
    載の絶縁スイッチング回路で双方向性のもの又は請求項
    １８、１９又は２０記載の双方向性絶縁スイッチング回
    路２つを直列接続したことを特徴とする３端子双方向性
    絶縁スイッチング回路。
24. 【請求項２４】 切換えの対象となる回路構成手段また
    は回路と請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の絶縁
    スイッチング回路で双方向性のもの又は請求項１８、１
    ９又は２０記載の双方向絶縁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揃え、それぞれの一端を
    一点に接続したことを特徴とする多端子切換え型双方向
    性絶縁スイッチング回路。
25. 【請求項２５】 請求項２４記載の多端子切換え型双方
    向性絶縁スイッチング回路において、その２次コイルに
    点火用放電ギァップを接続した点火コイルの１次コイル
    を１つずつ前記各回路構成手段または回路として用いた
    ことを特徴とする電子点火配電回路。