JPH06276079A - フォトカプラ装置 - Google Patents
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
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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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力用MOSFETの通電電極を流れる電流
を一定値以下に制限する電流制限回路を駆動するための
電源として、発光素子からの光信号を受光して光起電力
を発生する光起電力ダイオードアレイを備えることによ
り、製品としてのオン抵抗を低減して高い電流容量を実
現し得るフォトカプラ装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 発光素子1と、発光素子1の光信号を受光し
て光起電力を発生する第1の光起電力ダイオードアレイ
2a と、第1の光起電力ダイオードアレイ2a の発生す
る光起電力によって駆動される出力用MOSFET5
と、出力用MOSFET5の動作状態を制御して通電電
極に流れる電流を一定値以下に制限する電流制限回路3
と、発光素子1の光信号を受光して発生した光起電力に
よって電流制限回路3を駆動する第2の光起電力ダイオ
ードアレイ2b とを有して構成する。
を一定値以下に制限する電流制限回路を駆動するための
電源として、発光素子からの光信号を受光して光起電力
を発生する光起電力ダイオードアレイを備えることによ
り、製品としてのオン抵抗を低減して高い電流容量を実
現し得るフォトカプラ装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 発光素子1と、発光素子1の光信号を受光し
て光起電力を発生する第1の光起電力ダイオードアレイ
2a と、第1の光起電力ダイオードアレイ2a の発生す
る光起電力によって駆動される出力用MOSFET5
と、出力用MOSFET5の動作状態を制御して通電電
極に流れる電流を一定値以下に制限する電流制限回路3
と、発光素子1の光信号を受光して発生した光起電力に
よって電流制限回路3を駆動する第2の光起電力ダイオ
ードアレイ2b とを有して構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次側に出力用MOS
FETを備え、出力用MOSFETの通電電極を流れる
電流を一定値以下に制限して使用するフォトカプラ装置
に関し、特に、電流制限回路を駆動する電源として、一
次側の発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生
する光起電力ダイオードアレイを備えることにより、製
品としてのオン抵抗を低減して高い電流容量を実現し得
るフォトカプラ装置に関する。
FETを備え、出力用MOSFETの通電電極を流れる
電流を一定値以下に制限して使用するフォトカプラ装置
に関し、特に、電流制限回路を駆動する電源として、一
次側の発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生
する光起電力ダイオードアレイを備えることにより、製
品としてのオン抵抗を低減して高い電流容量を実現し得
るフォトカプラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に、従来のフォトカプラ装置の回路
構成図を示す。(出典:"Optically Coupled Power MOS
FET Technology : A Monolithic Replacement For Ele
ctromechanical Relays, Electro 83, Session Record
7/3, IEEE 1983. )本従来例のフォトカプラ装置は、一
次側を端子6及び6’からの入力信号により発光する発
光ダイオード1で構成し、二次側を発光ダイオード1か
らの光信号を受光して光起電力を発生する光起電力ダイ
オードアレイ2a と、放電用MOSFET10b と、発
光ダイオード1からの光信号を受光して放電用MOSF
ET10b を駆動する光起電力ダイオードアレイ10a
と、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’と、
寄生ダイオード5a 及び5a ’と、電流検出用抵抗4及
び4’と、電流制限回路として作用するバイポーラトラ
ンジスタ3a 及び3a’とから構成している。
構成図を示す。(出典:"Optically Coupled Power MOS
FET Technology : A Monolithic Replacement For Ele
ctromechanical Relays, Electro 83, Session Record
7/3, IEEE 1983. )本従来例のフォトカプラ装置は、一
次側を端子6及び6’からの入力信号により発光する発
光ダイオード1で構成し、二次側を発光ダイオード1か
らの光信号を受光して光起電力を発生する光起電力ダイ
オードアレイ2a と、放電用MOSFET10b と、発
光ダイオード1からの光信号を受光して放電用MOSF
ET10b を駆動する光起電力ダイオードアレイ10a
と、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’と、
寄生ダイオード5a 及び5a ’と、電流検出用抵抗4及
び4’と、電流制限回路として作用するバイポーラトラ
ンジスタ3a 及び3a’とから構成している。
【0003】本従来例では、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’の通電電極に対して電流検出用抵抗
4及び4’が直列に接続され、電流検出用抵抗4及び
4’の両端に発生する電位差で直接バイポーラトランジ
スタ3a 及び3a ’のベース−エミッタ接合をバイアス
し、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲ
ート−ソース間電圧を制御して電流制限を行なってい
る。
SFET5及び5’の通電電極に対して電流検出用抵抗
4及び4’が直列に接続され、電流検出用抵抗4及び
4’の両端に発生する電位差で直接バイポーラトランジ
スタ3a 及び3a ’のベース−エミッタ接合をバイアス
し、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲ
ート−ソース間電圧を制御して電流制限を行なってい
る。
【0004】従って、制限される電流値は、電流検出用
抵抗4及び4’の値とバイポーラトランジスタ3a 及び
3a ’のVBE(ベース−エミッタ接合のVF )で決定さ
れる。ここでバイポーラトランジスタ(Si)3a 及び
3a ’のVBEは約0.5[V]程度であるから、電流制
限が働くためには、電流検出用抵抗4及び4’の両端に
0.5[V]の電圧が発生しなければならない。
抵抗4及び4’の値とバイポーラトランジスタ3a 及び
3a ’のVBE(ベース−エミッタ接合のVF )で決定さ
れる。ここでバイポーラトランジスタ(Si)3a 及び
3a ’のVBEは約0.5[V]程度であるから、電流制
限が働くためには、電流検出用抵抗4及び4’の両端に
0.5[V]の電圧が発生しなければならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
フォトカプラ装置では、電流検出用抵抗の値は制限する
電流値によってある一定値以下に下げることができない
ため、製品としてのオン抵抗RON(出力用MOSFET
のオン抵抗+電流検出用抵抗値)が高くなり、熱損失が
増加し、製品に流すことのできる電流容量が低下すると
いう問題があった。
フォトカプラ装置では、電流検出用抵抗の値は制限する
電流値によってある一定値以下に下げることができない
ため、製品としてのオン抵抗RON(出力用MOSFET
のオン抵抗+電流検出用抵抗値)が高くなり、熱損失が
増加し、製品に流すことのできる電流容量が低下すると
いう問題があった。
【0006】本発明は、上記問題点を解決するもので、
その目的は、電流制限回路を駆動する電源として、一次
側の発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生す
る第2の光起電力ダイオードアレイを備えることによ
り、電流検出用抵抗の値を低減し製品としてのオン抵抗
を低減して高い電流容量を実現できるフォトカプラ装置
を提供することである。
その目的は、電流制限回路を駆動する電源として、一次
側の発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生す
る第2の光起電力ダイオードアレイを備えることによ
り、電流検出用抵抗の値を低減し製品としてのオン抵抗
を低減して高い電流容量を実現できるフォトカプラ装置
を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第1の特徴は、図1に示す如く、入力信号
により発光する発光素子1と、前記発光素子1からの光
信号を受光して光起電力を発生する第1の光起電力ダイ
オードアレイ2a と、前記第1の光起電力ダイオードア
レイ2a の発生する光起電力によって駆動される出力用
MOSFET5と、前記出力用MOSFET5の動作状
態を制御して通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
する電流制限回路3と、前記発光素子1からの光信号を
受光して発生した光起電力によって前記電流制限回路3
を駆動する第2の光起電力ダイオードアレイ2b とを具
備することである。
に、本発明の第1の特徴は、図1に示す如く、入力信号
により発光する発光素子1と、前記発光素子1からの光
信号を受光して光起電力を発生する第1の光起電力ダイ
オードアレイ2a と、前記第1の光起電力ダイオードア
レイ2a の発生する光起電力によって駆動される出力用
MOSFET5と、前記出力用MOSFET5の動作状
態を制御して通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
する電流制限回路3と、前記発光素子1からの光信号を
受光して発生した光起電力によって前記電流制限回路3
を駆動する第2の光起電力ダイオードアレイ2b とを具
備することである。
【0008】また、本発明の第2の特徴は、請求項1に
記載のフォトカプラ装置において、前記フォトカプラ装
置は、前記出力用MOSFET5のソース電極にその一
端を接続する電流検出用抵抗4を具備し、前記電流制限
回路3は、前記出力用MOSFET5のゲート電極にコ
レクタ電極を、前記電流検出用抵抗4の他端にエミッタ
電極を、前記出力用MOSFET5のソース電極と前記
電流検出用抵抗4との接続点に前記第2の光起電力ダイ
オードアレイ2b を介してベース電極を、それぞれ接続
するバイポーラトランジスタ3であることである。
記載のフォトカプラ装置において、前記フォトカプラ装
置は、前記出力用MOSFET5のソース電極にその一
端を接続する電流検出用抵抗4を具備し、前記電流制限
回路3は、前記出力用MOSFET5のゲート電極にコ
レクタ電極を、前記電流検出用抵抗4の他端にエミッタ
電極を、前記出力用MOSFET5のソース電極と前記
電流検出用抵抗4との接続点に前記第2の光起電力ダイ
オードアレイ2b を介してベース電極を、それぞれ接続
するバイポーラトランジスタ3であることである。
【0009】本発明の第3の特徴は、図2に示す如く、
入力信号により発光する発光素子1と、前記発光素子1
からの光信号を受光して光起電力を発生する第1の光起
電力ダイオードアレイ2a と、前記第1の光起電力ダイ
オードアレイ2a の発生する光起電力によって駆動さ
れ、相互のゲート電極を短絡接続する第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’と、前記第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’の動作状態をそれぞれ制御
して通電電極に流れる電流を一定値以下に制限する第1
及び第2の電流制限回路3及び3’と、前記発光素子1
からの光信号を受光して発生した光起電力によって前記
第1及び第2の電流制限回路3及び3’をそれぞれ駆動
する第2及び第3の光起電力ダイオードアレイ2b 及び
2b ’とを具備することである。
入力信号により発光する発光素子1と、前記発光素子1
からの光信号を受光して光起電力を発生する第1の光起
電力ダイオードアレイ2a と、前記第1の光起電力ダイ
オードアレイ2a の発生する光起電力によって駆動さ
れ、相互のゲート電極を短絡接続する第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’と、前記第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’の動作状態をそれぞれ制御
して通電電極に流れる電流を一定値以下に制限する第1
及び第2の電流制限回路3及び3’と、前記発光素子1
からの光信号を受光して発生した光起電力によって前記
第1及び第2の電流制限回路3及び3’をそれぞれ駆動
する第2及び第3の光起電力ダイオードアレイ2b 及び
2b ’とを具備することである。
【0010】また、本発明の第4の特徴は、請求項3に
記載のフォトカプラ装置において、図3に示す如く、前
記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’のソース電極にそれぞれその一端を
接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び第2の
電流検出用抵抗4及び4’を具備し、前記第1の電流制
限回路3は、前記第1の出力用MOSFET5のゲート
電極にコレクタ電極を、前記第1及び第2の電流検出用
抵抗4及び4’の他端同士の接続点にエミッタ電極を、
前記第1の出力用MOSFET5のソース電極と前記第
1の電流検出用抵抗4との接続点に前記第2の光起電力
ダイオードアレイ2b を介してベース電極を、それぞれ
接続する第1のバイポーラトランジスタ3a であり、前
記第2の電流制限回路3’は、前記第2の出力用MOS
FET5’のゲート電極にコレクタ電極を、前記第1及
び第2の電流検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続点
にエミッタ電極を、前記第2の出力用MOSFET5’
のソース電極と前記第2の電流検出用抵抗4’との接続
点に前記第3の光起電力ダイオードアレイ2b ’を介し
てベース電極を、それぞれ接続する第2のバイポーラト
ランジスタ3a ’であることである。
記載のフォトカプラ装置において、図3に示す如く、前
記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’のソース電極にそれぞれその一端を
接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び第2の
電流検出用抵抗4及び4’を具備し、前記第1の電流制
限回路3は、前記第1の出力用MOSFET5のゲート
電極にコレクタ電極を、前記第1及び第2の電流検出用
抵抗4及び4’の他端同士の接続点にエミッタ電極を、
前記第1の出力用MOSFET5のソース電極と前記第
1の電流検出用抵抗4との接続点に前記第2の光起電力
ダイオードアレイ2b を介してベース電極を、それぞれ
接続する第1のバイポーラトランジスタ3a であり、前
記第2の電流制限回路3’は、前記第2の出力用MOS
FET5’のゲート電極にコレクタ電極を、前記第1及
び第2の電流検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続点
にエミッタ電極を、前記第2の出力用MOSFET5’
のソース電極と前記第2の電流検出用抵抗4’との接続
点に前記第3の光起電力ダイオードアレイ2b ’を介し
てベース電極を、それぞれ接続する第2のバイポーラト
ランジスタ3a ’であることである。
【0011】本発明の第5の特徴は、請求項3に記載の
フォトカプラ装置において、前記第1及び第2の電流制
限回路3及び3’は、同一の第2の光起電力ダイオード
アレイ2b により駆動されることである。
フォトカプラ装置において、前記第1及び第2の電流制
限回路3及び3’は、同一の第2の光起電力ダイオード
アレイ2b により駆動されることである。
【0012】また、本発明の第6の特徴は、請求項5に
記載のフォトカプラ装置において、図4に示す如く、前
記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’のソース電極にそれぞれその一端を
接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び第2の
電流検出用抵抗4及び4’を具備し、前記第1の電流制
限回路3は、前記第1の出力用MOSFET5のゲート
電極にコレクタ電極を、前記第1の出力用MOSFET
5のソース電極と前記第1の電流検出用抵抗4との接続
点にエミッタ電極を、前記第1及び第2の電流検出用抵
抗4及び4’の他端同士の接続点に前記第2の光起電力
ダイオードアレイ2b を介してベース電極を、それぞれ
接続する第1のバイポーラトランジスタ3a であり、前
記第2の電流制限回路3’は、前記第2の出力用MOS
FET5’のゲート電極にコレクタ電極を、前記第2の
出力用MOSFET5’のソース電極と前記第2の電流
検出用抵抗4’との接続点にエミッタ電極を、前記第1
及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続
点に前記第2の光起電力ダイオードアレイ2b を介して
ベース電極を、それぞれ接続する第2のバイポーラトラ
ンジスタ3a ’であることである。
記載のフォトカプラ装置において、図4に示す如く、前
記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’のソース電極にそれぞれその一端を
接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び第2の
電流検出用抵抗4及び4’を具備し、前記第1の電流制
限回路3は、前記第1の出力用MOSFET5のゲート
電極にコレクタ電極を、前記第1の出力用MOSFET
5のソース電極と前記第1の電流検出用抵抗4との接続
点にエミッタ電極を、前記第1及び第2の電流検出用抵
抗4及び4’の他端同士の接続点に前記第2の光起電力
ダイオードアレイ2b を介してベース電極を、それぞれ
接続する第1のバイポーラトランジスタ3a であり、前
記第2の電流制限回路3’は、前記第2の出力用MOS
FET5’のゲート電極にコレクタ電極を、前記第2の
出力用MOSFET5’のソース電極と前記第2の電流
検出用抵抗4’との接続点にエミッタ電極を、前記第1
及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続
点に前記第2の光起電力ダイオードアレイ2b を介して
ベース電極を、それぞれ接続する第2のバイポーラトラ
ンジスタ3a ’であることである。
【0013】また、本発明の第7の特徴は、請求項6に
記載のフォトカプラ装置において、図5に示す如く、前
記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2のバイポーラ
トランジスタ3a 及び3a ’のベース−コレクタ電極間
に接続される抵抗8と、前記第2の光起電力ダイオード
アレイ2b と前記第1及び第2の電流検出用抵抗4及び
4’の他端同士の接続点との間に、前記第2の光起電力
ダイオードアレイ2bと逆直列に接続される整流用ダイ
オード9とを具備することである。
記載のフォトカプラ装置において、図5に示す如く、前
記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2のバイポーラ
トランジスタ3a 及び3a ’のベース−コレクタ電極間
に接続される抵抗8と、前記第2の光起電力ダイオード
アレイ2b と前記第1及び第2の電流検出用抵抗4及び
4’の他端同士の接続点との間に、前記第2の光起電力
ダイオードアレイ2bと逆直列に接続される整流用ダイ
オード9とを具備することである。
【0014】更に、本発明の第8の特徴は、請求項3ま
たは4に記載のフォトカプラ装置において、図6に示す
如く、前記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2の電
流検出用抵抗4及び4’の両端に発生する電位差を検知
して前記第1及び第2の電流制限回路3及び3’に供給
する差動増幅器Ampと、前記発光素子1からの光信号
を受光して発生した光起電力によって前記差動増幅器A
mpを駆動する第4の光起電力ダイオードアレイ2b ”
とを具備することである。
たは4に記載のフォトカプラ装置において、図6に示す
如く、前記フォトカプラ装置は、前記第1及び第2の電
流検出用抵抗4及び4’の両端に発生する電位差を検知
して前記第1及び第2の電流制限回路3及び3’に供給
する差動増幅器Ampと、前記発光素子1からの光信号
を受光して発生した光起電力によって前記差動増幅器A
mpを駆動する第4の光起電力ダイオードアレイ2b ”
とを具備することである。
【0015】
【作用】本発明の第1及び第2の特徴のフォトカプラ装
置では、出力用MOSFET5の通電電極に流れる電流
を一定値以下に制限するため、通電電極と直列に電流検
出用抵抗4を挿入し、電流検出用抵抗4の両端に発生し
た電位差を第2の光起電力ダイオードアレイ2b で昇圧
して、電流制限回路であるバイポーラトランジスタ3の
ベース電極に印加する。バイポーラトランジスタ3を駆
動するには、ベース−エミッタ電極間に少なくとも0.
5[V]程度の電圧を印加しなければならないため、電
流検出用抵抗4及び4’の両端で発生した電位差のみで
駆動しようとした場合、制限したい電流値で0.5
[V]の電位差が発生するように電流検出用抵抗4の値
を設定しなければならない。つまり本発明では、ベース
電極に印加する電圧を第2の光起電力ダイオードアレイ
2b で昇圧すれば、検出電圧を大幅に引き下げることが
できる。例えば、バイポーラトランジスタ3のVBE(ベ
ース−エミッタ接合のVF )を0.5[V]、第2の光
起電力ダイオードアレイ2b の発生電圧を0.4[V]
とすると、検出電圧は0.1[V]であり、第2の光起
電力ダイオードアレイ2b の無い場合の0.5[V]と
比較して、電流検出用抵抗の値を大幅に引き下げること
ができる。
置では、出力用MOSFET5の通電電極に流れる電流
を一定値以下に制限するため、通電電極と直列に電流検
出用抵抗4を挿入し、電流検出用抵抗4の両端に発生し
た電位差を第2の光起電力ダイオードアレイ2b で昇圧
して、電流制限回路であるバイポーラトランジスタ3の
ベース電極に印加する。バイポーラトランジスタ3を駆
動するには、ベース−エミッタ電極間に少なくとも0.
5[V]程度の電圧を印加しなければならないため、電
流検出用抵抗4及び4’の両端で発生した電位差のみで
駆動しようとした場合、制限したい電流値で0.5
[V]の電位差が発生するように電流検出用抵抗4の値
を設定しなければならない。つまり本発明では、ベース
電極に印加する電圧を第2の光起電力ダイオードアレイ
2b で昇圧すれば、検出電圧を大幅に引き下げることが
できる。例えば、バイポーラトランジスタ3のVBE(ベ
ース−エミッタ接合のVF )を0.5[V]、第2の光
起電力ダイオードアレイ2b の発生電圧を0.4[V]
とすると、検出電圧は0.1[V]であり、第2の光起
電力ダイオードアレイ2b の無い場合の0.5[V]と
比較して、電流検出用抵抗の値を大幅に引き下げること
ができる。
【0016】また、このような目的で必要とされる電源
は、基本的にアイソレーションされていることが必要で
あり、場合によっては相互にアイソレーションされた複
数個の電源が必要となることから、外部から電源を取る
ことは現実的に非常に困難であるが、本発明の第2の光
起電力ダイオードアレイ2b はフローティングされた電
源であるので何の問題もなく実現できる。
は、基本的にアイソレーションされていることが必要で
あり、場合によっては相互にアイソレーションされた複
数個の電源が必要となることから、外部から電源を取る
ことは現実的に非常に困難であるが、本発明の第2の光
起電力ダイオードアレイ2b はフローティングされた電
源であるので何の問題もなく実現できる。
【0017】本発明の第3、第4、第5、及び第6の特
徴のフォトカプラ装置では、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’の通電電極に流れる電流を一定値以
下に制限するため、通電電極と直列に電流検出用抵抗4
及び4’を挿入し、電流検出用抵抗4及び4’の両端に
発生した電位差を第2の光起電力ダイオードアレイ2b
で昇圧して、電流制限回路であるバイポーラトランジス
タ3a 及び3a ’のベース電極に印加する。つまり、ベ
ース電極に印加する電圧を第2の光起電力ダイオードア
レイ2b で昇圧することにより、検出電圧を大幅に引き
下げることができ、結果として電流検出用抵抗の値を大
幅に引き下げることができる。
徴のフォトカプラ装置では、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’の通電電極に流れる電流を一定値以
下に制限するため、通電電極と直列に電流検出用抵抗4
及び4’を挿入し、電流検出用抵抗4及び4’の両端に
発生した電位差を第2の光起電力ダイオードアレイ2b
で昇圧して、電流制限回路であるバイポーラトランジス
タ3a 及び3a ’のベース電極に印加する。つまり、ベ
ース電極に印加する電圧を第2の光起電力ダイオードア
レイ2b で昇圧することにより、検出電圧を大幅に引き
下げることができ、結果として電流検出用抵抗の値を大
幅に引き下げることができる。
【0018】尚、第1及び第2の特徴のフォトカプラ装
置は直流負荷に、第3、第4、第5、及び第6の特徴の
フォトカプラ装置は交流負荷にそれぞれ適用される。更
に、第5及び第6の特徴のフォトカプラ装置では、共通
の第2の光起電力ダイオードアレイ2b により第1及び
第2の電流制限回路3及び3’を駆動するので、より少
ない面積で実現できる。
置は直流負荷に、第3、第4、第5、及び第6の特徴の
フォトカプラ装置は交流負荷にそれぞれ適用される。更
に、第5及び第6の特徴のフォトカプラ装置では、共通
の第2の光起電力ダイオードアレイ2b により第1及び
第2の電流制限回路3及び3’を駆動するので、より少
ない面積で実現できる。
【0019】また、本発明の第7の特徴のフォトカプラ
装置では、第6の特徴のフォトカプラ装置と同様の効果
を持つ他、ターンオフ時に第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’のゲート−ソース電極間を短絡、ター
ンオフスピードを加速する機能を持つ。つまり従来例の
ように、ターンオフ時間短縮のための第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’のゲート−ソース電極間電
荷の放電回路として、光起電力ダイオードアレイ10a
及び放電用FET10b を設けることなく、ターンオフ
時間の短縮ができる。
装置では、第6の特徴のフォトカプラ装置と同様の効果
を持つ他、ターンオフ時に第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’のゲート−ソース電極間を短絡、ター
ンオフスピードを加速する機能を持つ。つまり従来例の
ように、ターンオフ時間短縮のための第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’のゲート−ソース電極間電
荷の放電回路として、光起電力ダイオードアレイ10a
及び放電用FET10b を設けることなく、ターンオフ
時間の短縮ができる。
【0020】更に、本発明の第8の特徴のフォトカプラ
装置では、第1及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の
両端に発生する電位差を検知する差動増幅器Ampを備
えており、検出電圧を差動増幅器Ampの感度で決定す
ることができ、従って検出感度を回路定数の変更で簡単
に調整できるので、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値
を大幅に引き下げることができる。また、差動増幅器A
mpの電源として第4の光起電力ダイオードアレイ2b
”を具備しているので新たに外部電源を用意する必要
がない。
装置では、第1及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の
両端に発生する電位差を検知する差動増幅器Ampを備
えており、検出電圧を差動増幅器Ampの感度で決定す
ることができ、従って検出感度を回路定数の変更で簡単
に調整できるので、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値
を大幅に引き下げることができる。また、差動増幅器A
mpの電源として第4の光起電力ダイオードアレイ2b
”を具備しているので新たに外部電源を用意する必要
がない。
【0021】
【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。
説明する。
【0022】図1に本発明の第1の実施例に係るフォト
カプラ装置の回路構成図を示す。同図において、図7
(従来例)と重複する部分には同一の符号を附してい
る。
カプラ装置の回路構成図を示す。同図において、図7
(従来例)と重複する部分には同一の符号を附してい
る。
【0023】本実施例のフォトカプラ装置は、入力信号
により発光する発光ダイオード1と、発光ダイオード1
からの光信号を受光して光起電力を発生する第1の光起
電力ダイオードアレイ2a と、第1の光起電力ダイオー
ドアレイ2a の発生する光起電力によって駆動される出
力用MOSFET5と、出力用MOSFET5の動作状
態を制御して通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
する電流制限回路3と、出力用MOSFET5のソース
電極にその一端を接続する電流検出用抵抗4と、発光ダ
イオード1からの光信号を受光して発生した光起電力に
よって電流制限回路3を駆動する第2の光起電力ダイオ
ードアレイ2b から構成されている。
により発光する発光ダイオード1と、発光ダイオード1
からの光信号を受光して光起電力を発生する第1の光起
電力ダイオードアレイ2a と、第1の光起電力ダイオー
ドアレイ2a の発生する光起電力によって駆動される出
力用MOSFET5と、出力用MOSFET5の動作状
態を制御して通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
する電流制限回路3と、出力用MOSFET5のソース
電極にその一端を接続する電流検出用抵抗4と、発光ダ
イオード1からの光信号を受光して発生した光起電力に
よって電流制限回路3を駆動する第2の光起電力ダイオ
ードアレイ2b から構成されている。
【0024】また、電流制限回路3はバイポーラトラン
ジスタ3で実現されており、出力用MOSFET5のゲ
ート電極にコレクタ電極が、電流検出用抵抗4の他端に
エミッタ電極が、出力用MOSFET5のソース電極と
電流検出用抵抗4との接続点に第2の光起電力ダイオー
ドアレイ2b を介してベース電極が、それぞれ接続され
ている。
ジスタ3で実現されており、出力用MOSFET5のゲ
ート電極にコレクタ電極が、電流検出用抵抗4の他端に
エミッタ電極が、出力用MOSFET5のソース電極と
電流検出用抵抗4との接続点に第2の光起電力ダイオー
ドアレイ2b を介してベース電極が、それぞれ接続され
ている。
【0025】本実施例では、発光ダイオード1からの光
により、第1の光起電力ダイオードアレイ2a が光起電
力を発生し、出力用MOSFET5を駆動する。出力用
MOSFET5がオン状態の時、出力端子7−7’間に
規定値以上の電流が流れると、電流検出用抵抗4の両端
に発生した電位差で電流制限回路(バイポーラトランジ
スタ)3が働き、出力用MOSFET5のゲート−ソー
ス電極間電圧を制御し、出力端子7−7’間に流れる電
流を一定値以下に制限する。
により、第1の光起電力ダイオードアレイ2a が光起電
力を発生し、出力用MOSFET5を駆動する。出力用
MOSFET5がオン状態の時、出力端子7−7’間に
規定値以上の電流が流れると、電流検出用抵抗4の両端
に発生した電位差で電流制限回路(バイポーラトランジ
スタ)3が働き、出力用MOSFET5のゲート−ソー
ス電極間電圧を制御し、出力端子7−7’間に流れる電
流を一定値以下に制限する。
【0026】例えば、150[mA]以下に電流制限す
るとして、バイポーラトランジスタ3のVBEを0.5
[V]、第2の光起電力ダイオードアレイ2b の発生電
圧を0.4[V]とすると、検出電圧は、第2の光起電
力ダイオードアレイ2b の無い場合(従来例:図7)の
0.5[V]に対して、本実施例では0.1[V]とな
る。従って、電流検出用抵抗4の抵抗値は、本実施例で
は0.1[V]/150[mA]≒0.67[Ω]とな
り、従来例の0.5[V]/150[mA]≒3.33
[Ω]に対して大幅に抵抗値を低減することができる。
るとして、バイポーラトランジスタ3のVBEを0.5
[V]、第2の光起電力ダイオードアレイ2b の発生電
圧を0.4[V]とすると、検出電圧は、第2の光起電
力ダイオードアレイ2b の無い場合(従来例:図7)の
0.5[V]に対して、本実施例では0.1[V]とな
る。従って、電流検出用抵抗4の抵抗値は、本実施例で
は0.1[V]/150[mA]≒0.67[Ω]とな
り、従来例の0.5[V]/150[mA]≒3.33
[Ω]に対して大幅に抵抗値を低減することができる。
【0027】更に、電流制限回路(バイポーラトランジ
スタ)3の検出感度(電流検出用抵抗4の両端の電位差
を検出する感度)を向上させるための電源として、第2
の光起電力ダイオードアレイ2b を使用している。この
ような目的で必要とされる電源は、基本的にアイソレー
ションされていることが必要であり、場合によっては相
互にアイソレーションされた複数個の電源が必要となる
ことから、外部から電源を取ることは現実的に非常に困
難であるが、本実施例の第2の光起電力ダイオードアレ
イ2b はフローティングされた電源であるので何の問題
もなく実現できる。
スタ)3の検出感度(電流検出用抵抗4の両端の電位差
を検出する感度)を向上させるための電源として、第2
の光起電力ダイオードアレイ2b を使用している。この
ような目的で必要とされる電源は、基本的にアイソレー
ションされていることが必要であり、場合によっては相
互にアイソレーションされた複数個の電源が必要となる
ことから、外部から電源を取ることは現実的に非常に困
難であるが、本実施例の第2の光起電力ダイオードアレ
イ2b はフローティングされた電源であるので何の問題
もなく実現できる。
【0028】次に、図3に本発明の第2の実施例に係る
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。同図において、
図7(従来例)と重複する部分には同一の符号を附して
いる。
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。同図において、
図7(従来例)と重複する部分には同一の符号を附して
いる。
【0029】本実施例のフォトカプラ装置は、入力信号
により発光する発光ダイオード1と、発光ダイオード1
からの光信号を受光して光起電力を発生する第1の光起
電力ダイオードアレイ2a と、第1の光起電力ダイオー
ドアレイ2a の発生する光起電力によって駆動され、相
互のゲート電極を短絡接続する第1及び第2の出力用M
OSFET5及び5’と、第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’の動作状態をそれぞれ制御して通電電
極に流れる電流を一定値以下に制限する第1及び第2の
電流制限回路3及び3’と、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’のソース電極にそれぞれその一端を
接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び第2の
電流検出用抵抗4及び4’と、発光ダイオード1からの
光信号を受光して発生した光起電力によって第1及び第
2の電流制限回路3及び3’をそれぞれ駆動する第2及
び第3の光起電力ダイオードアレイ2b 及び2b ’とか
ら構成されている。尚、出力用MOSFET、電流制限
回路、電流検出用抵抗、及び電流制限回路の電源として
の光起電力ダイオードアレイがそれぞれ2個使用されて
いるのは、本実施例が交流負荷に適用されるためであ
る。
により発光する発光ダイオード1と、発光ダイオード1
からの光信号を受光して光起電力を発生する第1の光起
電力ダイオードアレイ2a と、第1の光起電力ダイオー
ドアレイ2a の発生する光起電力によって駆動され、相
互のゲート電極を短絡接続する第1及び第2の出力用M
OSFET5及び5’と、第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’の動作状態をそれぞれ制御して通電電
極に流れる電流を一定値以下に制限する第1及び第2の
電流制限回路3及び3’と、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’のソース電極にそれぞれその一端を
接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び第2の
電流検出用抵抗4及び4’と、発光ダイオード1からの
光信号を受光して発生した光起電力によって第1及び第
2の電流制限回路3及び3’をそれぞれ駆動する第2及
び第3の光起電力ダイオードアレイ2b 及び2b ’とか
ら構成されている。尚、出力用MOSFET、電流制限
回路、電流検出用抵抗、及び電流制限回路の電源として
の光起電力ダイオードアレイがそれぞれ2個使用されて
いるのは、本実施例が交流負荷に適用されるためであ
る。
【0030】第1の電流制限回路3は第1のバイポーラ
トランジスタ3a で実現され、第1の出力用MOSFE
T5のゲート電極にコレクタ電極が、第1及び第2の電
流検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続点にエミッタ
電極が、第1の出力用MOSFET5のソース電極と第
1の電流検出用抵抗4との接続点に第2の光起電力ダイ
オードアレイ2b を介してベース電極が、それぞれ接続
されている。また、第2の電流制限回路3’は第2のバ
イポーラトランジスタ3a ’で実現されており、第2の
出力用MOSFET5’のゲート電極にコレクタ電極
が、第1及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の他端同
士の接続点にエミッタ電極が、第2の出力用MOSFE
T5’のソース電極と第2の電流検出用抵抗4’との接
続点に第3の光起電力ダイオードアレイ2b ’を介して
ベース電極が、それぞれ接続されている。
トランジスタ3a で実現され、第1の出力用MOSFE
T5のゲート電極にコレクタ電極が、第1及び第2の電
流検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続点にエミッタ
電極が、第1の出力用MOSFET5のソース電極と第
1の電流検出用抵抗4との接続点に第2の光起電力ダイ
オードアレイ2b を介してベース電極が、それぞれ接続
されている。また、第2の電流制限回路3’は第2のバ
イポーラトランジスタ3a ’で実現されており、第2の
出力用MOSFET5’のゲート電極にコレクタ電極
が、第1及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の他端同
士の接続点にエミッタ電極が、第2の出力用MOSFE
T5’のソース電極と第2の電流検出用抵抗4’との接
続点に第3の光起電力ダイオードアレイ2b ’を介して
ベース電極が、それぞれ接続されている。
【0031】本実施例では、発光ダイオード1からの光
により、第1の光起電力ダイオードアレイ2a が光起電
力を発生し、第1及び第2の出力用MOSFET5及び
5’を駆動する。ここでは、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’がオン状態となり、電流が出力端子
7から出力端子7’方向に流れる場合について、以下に
説明する。
により、第1の光起電力ダイオードアレイ2a が光起電
力を発生し、第1及び第2の出力用MOSFET5及び
5’を駆動する。ここでは、第1及び第2の出力用MO
SFET5及び5’がオン状態となり、電流が出力端子
7から出力端子7’方向に流れる場合について、以下に
説明する。
【0032】出力端子7−7’間に規定値以上の電流が
流れようとすると、電流検出用抵抗4の両端に電位差が
発生する。発生した電位差は第2の光起電力ダイオード
アレイ2b で昇圧され、バイポーラトランジスタ3a の
ベース−エミッタ間電極をバイアスし、バイポーラトラ
ンジスタ3a がオン状態となって、第1の光起電力ダイ
オードアレイ2a で発生した電流がバイパスされる。従
って、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’の
ゲート電極電位が低下し、第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’のオン抵抗RONが制御されて出力電流
が制限される。また、電流が出力端子7’から出力端子
7方向に流れる場合についても同様である。
流れようとすると、電流検出用抵抗4の両端に電位差が
発生する。発生した電位差は第2の光起電力ダイオード
アレイ2b で昇圧され、バイポーラトランジスタ3a の
ベース−エミッタ間電極をバイアスし、バイポーラトラ
ンジスタ3a がオン状態となって、第1の光起電力ダイ
オードアレイ2a で発生した電流がバイパスされる。従
って、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’の
ゲート電極電位が低下し、第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’のオン抵抗RONが制御されて出力電流
が制限される。また、電流が出力端子7’から出力端子
7方向に流れる場合についても同様である。
【0033】このように、本実施例においても第1及び
第2の電流制限回路3及び3’(バイポーラトランジス
タ3a 及び3a ’)の検出感度を向上させるための電源
として、第2及び第3の光起電力ダイオードアレイ2b
及び2b ’を使用しているので、電流検出用抵抗4及び
4’の抵抗値を大幅に低減することができる。
第2の電流制限回路3及び3’(バイポーラトランジス
タ3a 及び3a ’)の検出感度を向上させるための電源
として、第2及び第3の光起電力ダイオードアレイ2b
及び2b ’を使用しているので、電流検出用抵抗4及び
4’の抵抗値を大幅に低減することができる。
【0034】次に、図4に本発明の第3の実施例に係る
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。
【0035】本実施例のフォトカプラ装置は、第2の実
施例において、第1及び第2の電流制限回路3及び3’
用の電源として、同一の第2の光起電力ダイオードアレ
イ2b を使用している。
施例において、第1及び第2の電流制限回路3及び3’
用の電源として、同一の第2の光起電力ダイオードアレ
イ2b を使用している。
【0036】尚、第1の電流制限回路3(第1のバイポ
ーラトランジスタ3a )は、第1の出力用MOSFET
5のゲート電極にコレクタ電極が、第1の出力用MOS
FET5のソース電極と第1の電流検出用抵抗4との接
続点にエミッタ電極が、第1及び第2の電流検出用抵抗
4及び4’の他端同士の接続点に第2の光起電力ダイオ
ードアレイ2b を介してベース電極が、それぞれ接続さ
れて構成され、第2の電流制限回路3’(第2のバイポ
ーラトランジスタ3a ’)は、第2の出力用MOSFE
T5’のゲート電極にコレクタ電極が、第2の出力用M
OSFET5’のソース電極と第2の電流検出用抵抗
4’との接続点にエミッタ電極が、第1及び第2の電流
検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続点に第2の光起
電力ダイオードアレイ2b を介してベース電極が、それ
ぞれ接続されて構成されている。
ーラトランジスタ3a )は、第1の出力用MOSFET
5のゲート電極にコレクタ電極が、第1の出力用MOS
FET5のソース電極と第1の電流検出用抵抗4との接
続点にエミッタ電極が、第1及び第2の電流検出用抵抗
4及び4’の他端同士の接続点に第2の光起電力ダイオ
ードアレイ2b を介してベース電極が、それぞれ接続さ
れて構成され、第2の電流制限回路3’(第2のバイポ
ーラトランジスタ3a ’)は、第2の出力用MOSFE
T5’のゲート電極にコレクタ電極が、第2の出力用M
OSFET5’のソース電極と第2の電流検出用抵抗
4’との接続点にエミッタ電極が、第1及び第2の電流
検出用抵抗4及び4’の他端同士の接続点に第2の光起
電力ダイオードアレイ2b を介してベース電極が、それ
ぞれ接続されて構成されている。
【0037】本実施例においても、電流が出力端子7か
ら出力端子7’方向に流れる場合の電流制限メカニズム
について説明する。
ら出力端子7’方向に流れる場合の電流制限メカニズム
について説明する。
【0038】出力端子7−7’間に規定値以上の電流が
流れようとすると、電流検出用抵抗4’の両端に電位差
が発生する。発生した電位差は第2の光起電力ダイオー
ドアレイ2b で昇圧され、バイポーラトランジスタ3a
’のベース−エミッタ間電極をバイアスし、バイポー
ラトランジスタ3a ’がオン状態となって、第1の光起
電力ダイオードアレイ2a で発生した電流がバイパスさ
れる。従って、第1及び第2の出力用MOSFET5及
び5’のゲート電極電位が低下し、第1及び第2の出力
用MOSFET5及び5’のオン抵抗RONが制御されて
出力電流が制限される。また、電流が出力端子7’から
出力端子7方向に流れる場合についても同様である。
流れようとすると、電流検出用抵抗4’の両端に電位差
が発生する。発生した電位差は第2の光起電力ダイオー
ドアレイ2b で昇圧され、バイポーラトランジスタ3a
’のベース−エミッタ間電極をバイアスし、バイポー
ラトランジスタ3a ’がオン状態となって、第1の光起
電力ダイオードアレイ2a で発生した電流がバイパスさ
れる。従って、第1及び第2の出力用MOSFET5及
び5’のゲート電極電位が低下し、第1及び第2の出力
用MOSFET5及び5’のオン抵抗RONが制御されて
出力電流が制限される。また、電流が出力端子7’から
出力端子7方向に流れる場合についても同様である。
【0039】このように、本実施例においても第1及び
第2の電流制限回路3及び3’(バイポーラトランジス
タ3a 及び3a ’)の検出感度を向上させるための電源
として、第2の光起電力ダイオードアレイ2b を使用し
ているので、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値を大幅
に低減することができ、また、共通の第2の光起電力ダ
イオードアレイ2b により第1及び第2の電流制限回路
3及び3’(バイポーラトランジスタ3a 及び3a ’)
を駆動するので、より少ない面積で実現できる。
第2の電流制限回路3及び3’(バイポーラトランジス
タ3a 及び3a ’)の検出感度を向上させるための電源
として、第2の光起電力ダイオードアレイ2b を使用し
ているので、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値を大幅
に低減することができ、また、共通の第2の光起電力ダ
イオードアレイ2b により第1及び第2の電流制限回路
3及び3’(バイポーラトランジスタ3a 及び3a ’)
を駆動するので、より少ない面積で実現できる。
【0040】次に、図5に本発明の第4の実施例に係る
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。
【0041】本実施例のフォトカプラ装置は、第3の実
施例のフォトカプラ装置において、第1及び第2のバイ
ポーラトランジスタ3a 及び3a ’のベース−コレクタ
電極間に接続される抵抗8と、第2の光起電力ダイオー
ドアレイ2b と第1及び第2の電流検出用抵抗4及び
4’の他端同士の接続点との間に、第2の光起電力ダイ
オードアレイ2b と逆直列に接続される整流用ダイオー
ド9とを付加した構成となっている。
施例のフォトカプラ装置において、第1及び第2のバイ
ポーラトランジスタ3a 及び3a ’のベース−コレクタ
電極間に接続される抵抗8と、第2の光起電力ダイオー
ドアレイ2b と第1及び第2の電流検出用抵抗4及び
4’の他端同士の接続点との間に、第2の光起電力ダイ
オードアレイ2b と逆直列に接続される整流用ダイオー
ド9とを付加した構成となっている。
【0042】本実施例は、電流制限回路としての第1及
び第2のバイポーラトランジスタ3a 及び3a ’を、出
力ターンオフ時の第1及び第2の出力用MOSFET5
及び5’のゲート−ソース電極間の電荷を放電するため
の放電回路としても機能するように構成したものであ
る。
び第2のバイポーラトランジスタ3a 及び3a ’を、出
力ターンオフ時の第1及び第2の出力用MOSFET5
及び5’のゲート−ソース電極間の電荷を放電するため
の放電回路としても機能するように構成したものであ
る。
【0043】本実施例においても、電流が出力端子7か
ら出力端子7’方向に流れる場合の電流制限メカニズム
について説明する。
ら出力端子7’方向に流れる場合の電流制限メカニズム
について説明する。
【0044】出力端子7−7’間に規定値以上の電流が
流れようとすると、電流検出用抵抗4’の両端に電位差
が発生する。発生した電位差は整流用ダイオード9によ
りVF 分低下するが、第2の光起電力ダイオードアレイ
2b で昇圧され、バイポーラトランジスタ3a ’のベー
ス−エミッタ間電極をバイアスし、バイポーラトランジ
スタ3a ’がオン状態となって、第1の光起電力ダイオ
ードアレイ2a で発生した電流がバイパスされる。ここ
で、抵抗8によってもバイパスされるが、この抵抗8は
充分に値の大きなものを使用するので、その効果は無視
できる。従って、第1及び第2の出力用MOSFET5
及び5’のゲート電極電位が低下し、第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’のオン抵抗RONが制御され
て出力電流が制限される。また、電流が出力端子7’か
ら出力端子7方向に流れる場合についても同様である。
流れようとすると、電流検出用抵抗4’の両端に電位差
が発生する。発生した電位差は整流用ダイオード9によ
りVF 分低下するが、第2の光起電力ダイオードアレイ
2b で昇圧され、バイポーラトランジスタ3a ’のベー
ス−エミッタ間電極をバイアスし、バイポーラトランジ
スタ3a ’がオン状態となって、第1の光起電力ダイオ
ードアレイ2a で発生した電流がバイパスされる。ここ
で、抵抗8によってもバイパスされるが、この抵抗8は
充分に値の大きなものを使用するので、その効果は無視
できる。従って、第1及び第2の出力用MOSFET5
及び5’のゲート電極電位が低下し、第1及び第2の出
力用MOSFET5及び5’のオン抵抗RONが制御され
て出力電流が制限される。また、電流が出力端子7’か
ら出力端子7方向に流れる場合についても同様である。
【0045】次に、本実施例の出力ターンオフ時におけ
る第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲー
ト−ソース電極間の電荷の放電について説明する。
る第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲー
ト−ソース電極間の電荷の放電について説明する。
【0046】第1の光起電力ダイオードアレイ2a が光
起電力の発生を止めると、第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’のゲート電極の正電荷の一部は、抵抗
8を通ってバイポーラトランジスタ3a 及び3a ’のベ
ース電極に流れ込む。この時、バイポーラトランジスタ
3a 及び3a ’のベース電極が第1及び第2の出力用M
OSFET5及び5’のソース電極の負電荷で負にバイ
アスされないように、整流用ダイオード9によって、バ
イポーラトランジスタ3a 及び3a ’のベース電極と第
1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のソース電
極とが電気的に切り離される。従って、バイポーラトラ
ンジスタ3a 及び3a ’のベース電極に流れ込んだ第1
及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲート電極
の正電荷の一部は、バイポーラトランジスタ3a 及び3
a ’をオン状態にして、第1及び第2の出力用MOSF
ET5及び5’のゲート−ソース電極間に蓄積された電
荷が速やかに放電され、出力端子7−7’間はオフ状態
となる。
起電力の発生を止めると、第1及び第2の出力用MOS
FET5及び5’のゲート電極の正電荷の一部は、抵抗
8を通ってバイポーラトランジスタ3a 及び3a ’のベ
ース電極に流れ込む。この時、バイポーラトランジスタ
3a 及び3a ’のベース電極が第1及び第2の出力用M
OSFET5及び5’のソース電極の負電荷で負にバイ
アスされないように、整流用ダイオード9によって、バ
イポーラトランジスタ3a 及び3a ’のベース電極と第
1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のソース電
極とが電気的に切り離される。従って、バイポーラトラ
ンジスタ3a 及び3a ’のベース電極に流れ込んだ第1
及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲート電極
の正電荷の一部は、バイポーラトランジスタ3a 及び3
a ’をオン状態にして、第1及び第2の出力用MOSF
ET5及び5’のゲート−ソース電極間に蓄積された電
荷が速やかに放電され、出力端子7−7’間はオフ状態
となる。
【0047】つまり本実施例によれば、ターンオフ時の
第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲート
−ソース電極間に蓄積された電荷の一部がバイポーラト
ランジスタ3a 及び3a ’のベース電極に流れ込むこと
により、バイポーラトランジスタ3a 及び3a ’のコレ
クタ−エミッタ電極間に電流増幅率hFE倍の放電電流が
流れ、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’の
ゲート−ソース電極間の電荷が速やかに放電されて、短
時間(高速)の出力ターンオフが実現される。
第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’のゲート
−ソース電極間に蓄積された電荷の一部がバイポーラト
ランジスタ3a 及び3a ’のベース電極に流れ込むこと
により、バイポーラトランジスタ3a 及び3a ’のコレ
クタ−エミッタ電極間に電流増幅率hFE倍の放電電流が
流れ、第1及び第2の出力用MOSFET5及び5’の
ゲート−ソース電極間の電荷が速やかに放電されて、短
時間(高速)の出力ターンオフが実現される。
【0048】以上のように、本実施例においても第1及
び第2の電流制限回路3及び3’(バイポーラトランジ
スタ3a 及び3a ’)の検出感度を向上させるための電
源として、第2の光起電力ダイオードアレイ2b を使用
しているので、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値を大
幅に低減することができ、また従来例のように、ターン
オフ時間短縮のための第1及び第2の出力用MOSFE
T5及び5’のゲート−ソース電極間電荷の放電回路と
して、光起電力ダイオードアレイ10a 及び放電用FE
T10b を設けることなく、ターンオフ時間の短縮がで
きる。
び第2の電流制限回路3及び3’(バイポーラトランジ
スタ3a 及び3a ’)の検出感度を向上させるための電
源として、第2の光起電力ダイオードアレイ2b を使用
しているので、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値を大
幅に低減することができ、また従来例のように、ターン
オフ時間短縮のための第1及び第2の出力用MOSFE
T5及び5’のゲート−ソース電極間電荷の放電回路と
して、光起電力ダイオードアレイ10a 及び放電用FE
T10b を設けることなく、ターンオフ時間の短縮がで
きる。
【0049】次に、図6に本発明の第5の実施例に係る
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。
フォトカプラ装置の回路構成図を示す。
【0050】本実施例のフォトカプラ装置は、第2の実
施例のフォトカプラ装置に対して、第1及び第2の電流
検出用抵抗4及び4’の両端に発生する電位差を検知し
て第1及び第2の電流制限回路3及び3’に供給する差
動増幅器Ampと、発光ダイオード1からの光信号を受
光して発生した光起電力によって差動増幅器Ampを駆
動する第4の光起電力ダイオードアレイ2b ”とを付加
した構成である。
施例のフォトカプラ装置に対して、第1及び第2の電流
検出用抵抗4及び4’の両端に発生する電位差を検知し
て第1及び第2の電流制限回路3及び3’に供給する差
動増幅器Ampと、発光ダイオード1からの光信号を受
光して発生した光起電力によって差動増幅器Ampを駆
動する第4の光起電力ダイオードアレイ2b ”とを付加
した構成である。
【0051】差動増幅器Ampは、抵抗3c ,3c ’,
3d ,及び3d ’、バイポーラトランジスタ3b 及び3
b ’、並びに低電流化用抵抗3e で構成されている。
3d ,及び3d ’、バイポーラトランジスタ3b 及び3
b ’、並びに低電流化用抵抗3e で構成されている。
【0052】本実施例では、差動増幅器Ampによって
第1及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の両端に発生
する電位差を検知するので、検出電圧を差動増幅器Am
pの感度で決定することができ、検出感度を回路定数の
変更で簡単に調整できるため、検出感度を向上させるこ
とにより、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値を大幅に
引き下げることができる。
第1及び第2の電流検出用抵抗4及び4’の両端に発生
する電位差を検知するので、検出電圧を差動増幅器Am
pの感度で決定することができ、検出感度を回路定数の
変更で簡単に調整できるため、検出感度を向上させるこ
とにより、電流検出用抵抗4及び4’の抵抗値を大幅に
引き下げることができる。
【0053】本実施例においても、電流が出力端子7か
ら出力端子7’方向に流れる場合の電流制限メカニズム
について説明する。
ら出力端子7’方向に流れる場合の電流制限メカニズム
について説明する。
【0054】出力端子7−7’間に規定値以上の電流が
流れようとすると、電流検出用抵抗4’の両端に電位差
が発生し、第1及び第2の出力用MOSFET5及び
5’のソース電極間に電位差が発生する。この電位差は
保存されたまま第2及び第3の光起電力ダイオードアレ
イ2b 及び2b ’で昇圧され、差動増幅器Ampの入力
部、即ちバイポーラトランジスタ3b 及び3b ’のベー
ス電極をバイアスする。
流れようとすると、電流検出用抵抗4’の両端に電位差
が発生し、第1及び第2の出力用MOSFET5及び
5’のソース電極間に電位差が発生する。この電位差は
保存されたまま第2及び第3の光起電力ダイオードアレ
イ2b 及び2b ’で昇圧され、差動増幅器Ampの入力
部、即ちバイポーラトランジスタ3b 及び3b ’のベー
ス電極をバイアスする。
【0055】バイポーラトランジスタ3b のベース電極
の電位がバイポーラトランジスタ3b ’のベース電極の
電位よりも高電位にバイアスされるため、バイポーラト
ランジスタ3b 及び3b ’の動作状態に差が生じて、バ
イポーラトランジスタ3b ’のコレクタ電極の電位が上
昇し、バイポーラトランジスタ3a ’のベース電極をバ
イアスする。バイポーラトランジスタ3a ’はオン状態
となり、第1の光起電力ダイオードアレイ2a で発生し
た電流がバイパスされ、第1及び第2の出力用MOSF
ET5及び5’のゲート電極電位が低下し、第1及び第
2の出力用MOSFET5及び5’のオン抵抗RONが制
御されて出力電流が制限される。また、電流が出力端子
7’から出力端子7方向に流れる場合についても同様で
ある。
の電位がバイポーラトランジスタ3b ’のベース電極の
電位よりも高電位にバイアスされるため、バイポーラト
ランジスタ3b 及び3b ’の動作状態に差が生じて、バ
イポーラトランジスタ3b ’のコレクタ電極の電位が上
昇し、バイポーラトランジスタ3a ’のベース電極をバ
イアスする。バイポーラトランジスタ3a ’はオン状態
となり、第1の光起電力ダイオードアレイ2a で発生し
た電流がバイパスされ、第1及び第2の出力用MOSF
ET5及び5’のゲート電極電位が低下し、第1及び第
2の出力用MOSFET5及び5’のオン抵抗RONが制
御されて出力電流が制限される。また、電流が出力端子
7’から出力端子7方向に流れる場合についても同様で
ある。
【0056】このように、本実施例では、差動増幅器A
mpによって電圧検出の感度を向上させ、電流検出用抵
抗4及び4’の抵抗値を実用的な最も低い値にすること
ができる。また、差動増幅器Ampの電源として第4の
光起電力ダイオードアレイ2b ”を具備しているので新
たに外部電源を用意する必要がない。
mpによって電圧検出の感度を向上させ、電流検出用抵
抗4及び4’の抵抗値を実用的な最も低い値にすること
ができる。また、差動増幅器Ampの電源として第4の
光起電力ダイオードアレイ2b ”を具備しているので新
たに外部電源を用意する必要がない。
【0057】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力用M
OSFETの通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
するため、通電電極と直列に電流検出用抵抗を挿入し、
電流検出用抵抗の両端に発生した電位差を第2の光起電
力ダイオードアレイで昇圧して、例えば電流制限回路で
あるバイポーラトランジスタのベース電極に印加するこ
ととしたので、出力用MOSFETの通電電極を流れる
電流を一定値以下に制限するための電流検出用抵抗の値
を大幅に引き下げることができ、製品としてのオン抵抗
を低減して高い電流容量を実現し得るフォトカプラ装置
を提供することができる。
OSFETの通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
するため、通電電極と直列に電流検出用抵抗を挿入し、
電流検出用抵抗の両端に発生した電位差を第2の光起電
力ダイオードアレイで昇圧して、例えば電流制限回路で
あるバイポーラトランジスタのベース電極に印加するこ
ととしたので、出力用MOSFETの通電電極を流れる
電流を一定値以下に制限するための電流検出用抵抗の値
を大幅に引き下げることができ、製品としてのオン抵抗
を低減して高い電流容量を実現し得るフォトカプラ装置
を提供することができる。
【0058】また、電流制限回路用の電源として使用さ
れる第2の光起電力ダイオードアレイはフローティング
された電源であるのでアイソレーション等の問題もなく
実現できる。
れる第2の光起電力ダイオードアレイはフローティング
された電源であるのでアイソレーション等の問題もなく
実現できる。
【0059】本発明によれば、第1及び第2の出力用M
OSFETの通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
するため、通電電極と直列に第1及び第2の電流検出用
抵抗を挿入し、第1及び第2の電流検出用抵抗の両端に
発生した電位差をそれぞれ第2及び第3の光起電力ダイ
オードアレイで昇圧して、例えば第1及び第2の電流制
限回路である第1及び第2のバイポーラトランジスタの
ベース電極に印加することとしたので、第1及び第2の
出力用MOSFETの通電電極を流れる電流を一定値以
下に制限するための第1及び第2の電流検出用抵抗の値
を大幅に引き下げることができ、製品としてのオン抵抗
を低減して高い電流容量を実現し得るフォトカプラ装置
を提供することができる。
OSFETの通電電極に流れる電流を一定値以下に制限
するため、通電電極と直列に第1及び第2の電流検出用
抵抗を挿入し、第1及び第2の電流検出用抵抗の両端に
発生した電位差をそれぞれ第2及び第3の光起電力ダイ
オードアレイで昇圧して、例えば第1及び第2の電流制
限回路である第1及び第2のバイポーラトランジスタの
ベース電極に印加することとしたので、第1及び第2の
出力用MOSFETの通電電極を流れる電流を一定値以
下に制限するための第1及び第2の電流検出用抵抗の値
を大幅に引き下げることができ、製品としてのオン抵抗
を低減して高い電流容量を実現し得るフォトカプラ装置
を提供することができる。
【0060】また、本発明の第5及び第6の特徴のフォ
トカプラ装置によれば、共通の第2の光起電力ダイオー
ドアレイにより第1及び第2の電流制限回路を駆動する
ように構成することにより、より少ない面積で実現でき
る。
トカプラ装置によれば、共通の第2の光起電力ダイオー
ドアレイにより第1及び第2の電流制限回路を駆動する
ように構成することにより、より少ない面積で実現でき
る。
【0061】また、本発明の第7の特徴のフォトカプラ
装置によれば、電流制限回路としての第1及び第2のバ
イポーラトランジスタを、出力ターンオフ時の第1及び
第2の出力用MOSFETのゲート−ソース電極間の電
荷を放電するための放電回路としても機能するように構
成することとしたので、短時間(高速)の出力ターンオ
フを実現し得るフォトカプラ装置を提供することができ
る。
装置によれば、電流制限回路としての第1及び第2のバ
イポーラトランジスタを、出力ターンオフ時の第1及び
第2の出力用MOSFETのゲート−ソース電極間の電
荷を放電するための放電回路としても機能するように構
成することとしたので、短時間(高速)の出力ターンオ
フを実現し得るフォトカプラ装置を提供することができ
る。
【0062】更に、本発明の第8の特徴のフォトカプラ
装置によれば、第1及び第2の電流検出用抵抗の両端に
発生する電位差を検知する差動増幅器を備えて、検出電
圧を差動増幅器の感度で決定することとしたので、回路
定数の変更調整で検出感度を向上させることにより電流
検出用抵抗の抵抗値を実用的な最も低い値にすることが
でき、また、差動増幅器の電源として第4の光起電力ダ
イオードアレイを備えているので新たに外部電源を用意
することなく実現できる。
装置によれば、第1及び第2の電流検出用抵抗の両端に
発生する電位差を検知する差動増幅器を備えて、検出電
圧を差動増幅器の感度で決定することとしたので、回路
定数の変更調整で検出感度を向上させることにより電流
検出用抵抗の抵抗値を実用的な最も低い値にすることが
でき、また、差動増幅器の電源として第4の光起電力ダ
イオードアレイを備えているので新たに外部電源を用意
することなく実現できる。
【図1】本発明の第1の実施例に係るフォトカプラ装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図2】本発明の原理説明図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係るフォトカプラ装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図4】本発明の第3の実施例に係るフォトカプラ装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図5】本発明の第4の実施例に係るフォトカプラ装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図6】本発明の第5の実施例に係るフォトカプラ装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図7】従来のフォトカプラ装置の回路構成図である。
1 発光ダイオード(発光素子) 2a 第1の光起電力ダイオードアレイ 2b 第2の光起電力ダイオードアレイ 2b ’ 第3の光起電力ダイオードアレイ 2b ” 第4の光起電力ダイオードアレイ 3 (第1の)電流制限回路(バイポーラトランジス
タ) 3a 第1のバイポーラトランジスタ 3’ 第2の電流制限回路 3a ’ 第2のバイポーラトランジスタ 3c ,3c ’,3d ,3d ’ 抵抗 3b ,3b ’ バイポーラトランジスタ 3e 低電流化用抵抗 4 (第1の)電流検出用抵抗 4’ 第2の電流検出用抵抗 5 (第1の)出力用MOSFET 5’ 第2の出力用MOSFET 6,6’ 入力端子 7,7’ 出力端子 8 抵抗 9 整流用ダイオード Amp 差動増幅器 5a ,5a ’ 寄生ダイオード 10a 光起電力ダイオードアレイ 10b 放電用MOSFET
タ) 3a 第1のバイポーラトランジスタ 3’ 第2の電流制限回路 3a ’ 第2のバイポーラトランジスタ 3c ,3c ’,3d ,3d ’ 抵抗 3b ,3b ’ バイポーラトランジスタ 3e 低電流化用抵抗 4 (第1の)電流検出用抵抗 4’ 第2の電流検出用抵抗 5 (第1の)出力用MOSFET 5’ 第2の出力用MOSFET 6,6’ 入力端子 7,7’ 出力端子 8 抵抗 9 整流用ダイオード Amp 差動増幅器 5a ,5a ’ 寄生ダイオード 10a 光起電力ダイオードアレイ 10b 放電用MOSFET
Claims (8)
- 【請求項1】 入力信号により発光する発光素子と、 前記発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生す
る第1の光起電力ダイオードアレイと、 前記第1の光起電力ダイオードアレイの発生する光起電
力によって駆動される出力用MOSFETと、 前記出力用MOSFETの動作状態を制御して通電電極
に流れる電流を一定値以下に制限する電流制限回路と、 前記発光素子からの光信号を受光して発生した光起電力
によって前記電流制限回路を駆動する第2の光起電力ダ
イオードアレイとを有することを特徴とするフォトカプ
ラ装置。 - 【請求項2】 前記フォトカプラ装置は、前記出力用M
OSFETのソース電極にその一端を接続する電流検出
用抵抗を有し、 前記電流制限回路は、前記出力用MOSFETのゲート
電極にコレクタ電極を、前記電流検出用抵抗の他端にエ
ミッタ電極を、前記出力用MOSFETのソース電極と
前記電流検出用抵抗との接続点に前記第2の光起電力ダ
イオードアレイを介してベース電極を、それぞれ接続す
るバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求
項1に記載のフォトカプラ装置。 - 【請求項3】 入力信号により発光する発光素子と、 前記発光素子からの光信号を受光して光起電力を発生す
る第1の光起電力ダイオードアレイと、 前記第1の光起電力ダイオードアレイの発生する光起電
力によって駆動され、相互のゲート電極を短絡接続する
第1及び第2の出力用MOSFETと、 前記第1及び第2の出力用MOSFETの動作状態をそ
れぞれ制御して通電電極に流れる電流を一定値以下に制
限する第1及び第2の電流制限回路と、 前記発光素子からの光信号を受光して発生した光起電力
によって前記第1及び第2の電流制限回路をそれぞれ駆
動する第2及び第3の光起電力ダイオードアレイとを有
することを特徴とするフォトカプラ装置。 - 【請求項4】 前記フォトカプラ装置は、前記第1及び
第2の出力用MOSFETのソース電極にそれぞれその
一端を接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び
第2の電流検出用抵抗を有し、 前記第1の電流制限回路は、前記第1の出力用MOSF
ETのゲート電極にコレクタ電極を、前記第1及び第2
の電流検出用抵抗の他端同士の接続点にエミッタ電極
を、前記第1の出力用MOSFETのソース電極と前記
第1の電流検出用抵抗との接続点に前記第2の光起電力
ダイオードアレイを介してベース電極を、それぞれ接続
する第1のバイポーラトランジスタであり、 前記第2の電流制限回路は、前記第2の出力用MOSF
ETのゲート電極にコレクタ電極を、前記第1及び第2
の電流検出用抵抗の他端同士の接続点にエミッタ電極
を、前記第2の出力用MOSFETのソース電極と前記
第2の電流検出用抵抗との接続点に前記第3の光起電力
ダイオードアレイを介してベース電極を、それぞれ接続
する第2のバイポーラトランジスタであることを特徴と
する請求項3に記載のフォトカプラ装置。 - 【請求項5】 前記第1及び第2の電流制限回路は、同
一の第2の光起電力ダイオードアレイにより駆動される
ことを特徴とする請求項3に記載のフォトカプラ装置。 - 【請求項6】 前記フォトカプラ装置は、前記第1及び
第2の出力用MOSFETのソース電極にそれぞれその
一端を接続し、それぞれの他端を短絡接続する第1及び
第2の電流検出用抵抗を有し、 前記第1の電流制限回路は、前記第1の出力用MOSF
ETのゲート電極にコレクタ電極を、前記第1の出力用
MOSFETのソース電極と前記第1の電流検出用抵抗
との接続点にエミッタ電極を、前記第1及び第2の電流
検出用抵抗の他端同士の接続点に前記第2の光起電力ダ
イオードアレイを介してベース電極を、それぞれ接続す
る第1のバイポーラトランジスタであり、 前記第2の電流制限回路は、前記第2の出力用MOSF
ETのゲート電極にコレクタ電極を、前記第2の出力用
MOSFETのソース電極と前記第2の電流検出用抵抗
との接続点にエミッタ電極を、前記第1及び第2の電流
検出用抵抗の他端同士の接続点に前記第2の光起電力ダ
イオードアレイを介してベース電極を、それぞれ接続す
る第2のバイポーラトランジスタであることを特徴とす
る請求項5に記載のフォトカプラ装置。 - 【請求項7】 前記フォトカプラ装置は、 前記第1及び第2のバイポーラトランジスタのベース−
コレクタ電極間に接続される抵抗と、 前記第2の光起電力ダイオードアレイと前記第1及び第
2の電流検出用抵抗の他端同士の接続点との間に、前記
第2の光起電力ダイオードアレイと逆直列に接続される
整流用ダイオードとを有することを特徴とする請求項6
に記載のフォトカプラ装置。 - 【請求項8】 前記フォトカプラ装置は、 前記第1及び第2の電流検出用抵抗の両端に発生する電
位差を検知して前記第1及び第2の電流制限回路に供給
する差動増幅器と、 前記発光素子からの光信号を受光して発生した光起電力
によって前記差動増幅器を駆動する第4の光起電力ダイ
オードアレイとを有することを特徴とする請求項3また
は4に記載のフォトカプラ装置。
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