JPH0653803A - 固体リレー - Google Patents

固体リレー

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Publication number
JPH0653803A
JPH0653803A JP20088592A JP20088592A JPH0653803A JP H0653803 A JPH0653803 A JP H0653803A JP 20088592 A JP20088592 A JP 20088592A JP 20088592 A JP20088592 A JP 20088592A JP H0653803 A JPH0653803 A JP H0653803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
source
current
switch element
resistor
gate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20088592A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhisa Fujii
和久 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP20088592A priority Critical patent/JPH0653803A/ja
Publication of JPH0653803A publication Critical patent/JPH0653803A/ja
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】主スイッチ素子のオン時には電路に抵抗を挿入
することなくスイッチ素子に過大な電流が流れるのを抑
制した固体リレーを提供する。 【構成】発光素子1および光電素子2は互いに対向す
る。主スイッチ素子3は、光電素子2の光起電力がゲー
ト・ソース間に印加されるとオンになる。主スイッチ素
子3はMOSFETであって、ドレイン電流に比例する
電流を出力する電流検出端子Cを備える。トランジスタ
よりなる保護スイッチ素子4は、コレクタ・エミッタ間
が主スイッチ素子3のゲート・ソース間に接続される。
また、スイッチ素子4のベース・エミッタ間は電流検出
端子CとソースSとの間に接続した抵抗R0 の両端に接
続される。ドレイン電流が過大になると、抵抗R0 の両
端電圧が上昇して保護スイッチ素子4をオンにし、主ス
イッチ素子3のドレイン・ソース間に過大な電流が流れ
るのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子と光電素子と
を光結合し、光電素子の出力によってスイッチ素子をオ
ン・オフさせる固体リレーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の固体リレーとして、
図6に示すように、発光ダイオードのような発光素子1
と、フォトダイオードや太陽電池などを複数個直列に接
続した光電素子2とを対置し、光電素子2の光起電力を
用いてMOSFETよりなる主スイッチ素子3をオン・
オフさせる構成のものが提案されている。このような固
体リレーにおいて、主スイッチ素子3のドレイン・ソー
ス間に過大な電流が通電されると主スイッチ素子3が破
壊されるから、主スイッチ素子3の破壊を防止するよう
にドレイン・ソース間の電流を制限することが要求され
ている。制御回路5は、スイッチ素子3がオンからオフ
に移行する際に、残留電荷を短時間で放電させる経路を
形成し、スイッチ素子3のオフへの移行時間を短縮する
ものである。
【0003】スイッチ素子3のドレイン・ソース間の電
流を制限する構成としては、図6に示すように、外部回
路に接続する端子T1 ,T2 の間にスイッチ素子3のソ
ースに接続した抵抗R1 をドレイン・ソースとともに接
続する構成が考えられる。このような抵抗R1 を用いれ
ば、ソース電流に応じた自己バイアスによって過大電流
に対してはゲート・ソース間の電圧を下げて主スイッチ
素子3を保護することができる。しかしながら、抵抗R
1 が端子T1 ,T2 の間の電路に挿入されることによっ
て、スイッチ素子3のオン時における抵抗値が大きくな
るという問題がある。
【0004】これに対して、図7に示すように、抵抗R
2 の両端電圧が所定電圧以上になるとオンになる保護ス
イッチ素子4を、主スイッチ素子3のゲート・ソース間
に接続する構成も考えられる。保護スイッチ素子4は、
トランジスタよりなりベース・エミッタ間に抵抗R2
接続され、コレクタがスイッチ素子3のゲートに接続さ
れる。したがって、端子T1 ,T2 に過大な電流が流れ
ると、抵抗R2 の両端電圧が上昇して保護スイッチ素子
4がオンになり、主スイッチ素子3のゲート・ソース間
電圧を低下させるのである。MOSFETは、ゲート・
ソース間電圧が低い領域では、ドレイン・ソース間電流
を制限するから、この構成でも主スイッチ素子3を保護
することができる。また、保護スイッチ素子4は、抵抗
2 の両端電圧がベース・エミッタ間の順方向電圧に達
するとオンになるから、図6の構成に用いる抵抗R1
比較して図7の構成に用いる抵抗R2 のほうが抵抗値を
小さくすることができ、主スイッチ素子3がオンになっ
たときの端子T1 ,T2 の間の抵抗値を図6の構成より
も小さくすることができるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7の
構成であっても、端子T1 ,T2 の間に抵抗R2 が挿入
されているから、主スイッチ素子3のオン時における抵
抗値が大きくなるという問題が完全には解消されないと
いう問題がある。これらの問題を解決する構成として、
光電素子2となるフォトダイオードや太陽電池の個数を
少なくして、光起電力を小さくすることが考えられる。
すなわち、光起電力を下げることによって主スイッチ素
子3のドレイン・ソース間電流を制限するのである。し
かしながら、光電素子2は、一般に周囲温度によって光
起電力が大きく変化し、高温になると光起電力が低下す
るという特性を有しているから、常温下で過電流に対す
る保護ができる程度に起電力を下げると高温下では正常
な動作ができなくなるのであって、このような構成は採
用できない。
【0006】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、主スイッチ素子のオン時には主スイッチ素子
が挿入されている電路に抵抗が挿入されないようにしな
がらも過大な電流に対する保護を行うことができる固体
リレーを提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、対置された発光素子1および光電素子
2と、MOSFETよりなり光電素子2の光起電力がゲ
ート・ソース間に印加されることによって発光素子1の
点灯・消灯に応じてオン・オフされる主スイッチ素子3
とを備え、主スイッチ素子3はドレイン電流に応じた電
流を検出する電流検出端子を備え、電流検出端子とソー
スとの間には抵抗R0 が挿入され、抵抗R0 の両端電圧
が所定電圧以上になるとオンになる保護スイッチ素子4
が主スイッチ素子3のソース・ゲート間に接続されてい
るのである。
【0008】
【作用】本発明の構成では、主スイッチ素子3としてド
レイン電流に応じた電流を検出する電流検出端子を備え
たMOSFETを用いているのであって、電流検出端子
とソースとの間に接続した抵抗R0 の両端電圧によりド
レイン電流の大きさを検出し、この抵抗R0 の両端電圧
が所定電圧以上になると保護スイッチ素子4をオンにし
て主スイッチ素子3のゲート・ソース間電圧を下げ、主
スイッチ素子3を保護することができるのである。ま
た、主スイッチ素子3に設けた電流検出端子に抵抗R0
を接続しているのであって、ドレイン・ソース間には抵
抗が接続されないから、主スイッチ素子3のオン時には
主スイッチ素子3によってオン・オフされる電路に抵抗
が挿入されることはないのである。
【0009】
【実施例】(実施例)図1に示すように、発光ダイオー
ドのような発光素子1と、複数個のフォトダイオードや
太陽電池の直列回路よりなる光電素子2とが対置され、
光電素子2の光起電力によってMOSFETよりなる主
スイッチ素子3がオン・オフされるように、主スイッチ
素子3のゲート・ソース間に光電素子2が接続される。
また、従来構成と同様に、主スイッチ素子3のオフへの
移行時間を短縮するための制御回路5が設けられる。
【0010】主スイッチ素子3は、図2(a)に示すよ
うに、ドレインD、ゲートG、ソースSのほかに、電流
検出端子Cを備えるものであって、等価的には、図2
(b)のように2個のMOSFETを用いて、ドレイン
およびゲートをそれぞれ共通に接続してドレインDおよ
びゲートGとし、一方のMOSFETのソースをソース
S、他方のMOSFETのソースを電流検出端子Cとし
たものになる。したがって、ドレイン電流は両MOSF
ETに分流されてソースSおよび電流検出端子Cに流れ
るのであって、ソースSで検出される電流と電流検出端
子Cで検出される電流とは一定比率になる。すなわち、
電流検出端子Cではドレイン電流に比例する電流を検出
することができる。この種のMOSFETは、インター
ナショナル・レクティファイヤ(International Rectif
ier )社よりHEXSenseという商標名で提供されている。
【0011】主スイッチ素子3のドレインDは外部回路
に接続される一方の端子T1 に接続され、ソースSは他
方の端子T2 に接続される。さらに、電流検出端子Cは
抵抗R0 を介してソースSに接続される。主スイッチ素
子3のゲートGとソースSとの間には、トランジスタよ
りなる保護スイッチ素子4のコレクタ・エミッタ間が接
続される。また、保護スイッチ素子4のベース・エミッ
タ間が抵抗R0 の両端に接続される。
【0012】上記構成によれば、ドレイン電流が過大に
なり、ドレイン電流に比例して得られる電流検出端子C
の出力電流に応じて抵抗R0 の両端電圧が保護スイッチ
素子4のベース・エミッタ間の順方向電圧以上になる
と、保護スイッチ素子4がオンになり、主スイッチ素子
3のゲート・ソース間電圧を制限する。ここで、MOS
FETは、図3に示すように、ゲート・ソース間電圧V
GSが低い領域では、ドレイン・ソース間電流を制限する
特性を有しているから、保護スイッチ素子4がオンにな
ると、ドレイン・ソース間電流が制限されて過大な電流
の通過による主スイッチ素子3の破壊が防止されるので
ある。このように、電流検出端子Cに抵抗R0 を接続
し、この抵抗R0 の両端電圧を用いて保護スイッチ素子
4をオン・オフするのであって、主スイッチ素子3のオ
ン時には両端子T1 ,T2 の間に抵抗が挿入されない回
路が形成されるから、オン時の抵抗値が大きくならず、
両端子T1 ,T2 の間の抵抗を主スイッチ素子3のオン
抵抗のみとして低く抑えることができるのである。ここ
において、保護スイッチ素子4としてバイポーラトラン
ジスタを用いているが、保護スイッチ4をFETとして
もよい。すなわち、FETのドレイン・ソース間を主ス
イッチ4のゲート・ソース間に接続するとともに、ゲー
ト・ソース間を抵抗R0 の両端に接続すればよいのであ
る。
【0013】(応用例)図4に示すように、通常のMO
SFETを用いた主スイッチ素子3のゲート・ソース間
にツェナーダイオードよりなる定電圧素子6を接続し
て、ゲート・ソース間電圧を制限することによっても、
主スイッチ素子3を保護することができる。このような
定電圧素子6を用いれば、光電素子2の光起電力が過大
になると主スイッチ素子3のゲート・ソース間電圧を制
限し、主スイッチ素子3のドレイン・ソース間に過大な
電流が流れるのを防止することができる。ここで、定電
圧素子6としてツェナーダイオードを1個用いればよい
から、温度特性によってブレークオーバ電圧が変動して
も光電素子2の光起電力の温度変化ほどには大きな変化
はなく、光電素子2を構成するフォトダイオードや太陽
電池の個数を減らす場合に比較して主スイッチ素子3の
ゲート・ソース間電圧を安定して制御することができ
る。ここにおいて、図5に示すように、ドレイン・ソー
ス間を接続したFETを定電圧素子6として用いること
も可能である。実施例1と同じ符号を付した他の部材
は、実施例1と同様に動作する。
【0014】
【発明の効果】本発明は上述のように、主スイッチ素子
がドレイン電流に応じた電流を検出する電流検出端子を
備え、電流検出端子とソースとの間に抵抗が挿入され、
抵抗の両端電圧が所定電圧以上になるとオンになる保護
スイッチ素子が主スイッチ素子のソース・ゲート間に接
続されているので、抵抗の両端電圧に基づいてドレイン
電流の大きさを検出することができ、この抵抗の両端電
圧が所定電圧以上になると保護スイッチ素子をオンにし
て主スイッチ素子のゲート・ソース間電圧を下げ、主ス
イッチ素子を保護することができるという利点を有して
いる。しかも、主スイッチ素子に設けた電流検出端子に
抵抗を接続しているのであって、ドレイン・ソース間に
は抵抗が接続されないから、主スイッチ素子のオン時に
は主スイッチ素子によってオン・オフされる電路に抵抗
が挿入されることがなく、オン時の抵抗を低く抑えるこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示す回路図である。
【図2】実施例に用いる主スイッチ素子を示し、(a)
はシンボルと端子との関係を示す図であり、(b)は等
価回路と端子との関係を示す回路図である。
【図3】実施例の動作説明図である。
【図4】応用例を示す回路図である。
【図5】応用例に用いる他の定電圧素子を示す図であ
る。
【図6】従来例を示す回路図である。
【図7】他の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】 1 発光素子 2 光電素子 3 主スイッチ素子 4 保護スイッチ素子 5 制御回路 C 電流検出端子 D ドレイン G ゲート R0 抵抗 S ソース T1 端子 T2 端子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対置された発光素子および光電素子と、
    MOSFETよりなり光電素子の光起電力がゲート・ソ
    ース間に印加されることによって発光素子の点灯・消灯
    に応じてオン・オフされる主スイッチ素子とを備え、主
    スイッチ素子はドレイン電流に応じた電流を検出する電
    流検出端子を備え、電流検出端子とソースとの間には抵
    抗が挿入され、抵抗の両端電圧が所定電圧以上になると
    オンになる保護スイッチ素子が主スイッチ素子のソース
    ・ゲート間に接続されて成ることを特徴とする固体リレ
    ー。
JP20088592A 1992-07-28 1992-07-28 固体リレー Withdrawn JPH0653803A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20088592A JPH0653803A (ja) 1992-07-28 1992-07-28 固体リレー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20088592A JPH0653803A (ja) 1992-07-28 1992-07-28 固体リレー

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0653803A true JPH0653803A (ja) 1994-02-25

Family

ID=16431867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20088592A Withdrawn JPH0653803A (ja) 1992-07-28 1992-07-28 固体リレー

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JP (1) JPH0653803A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007135081A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Matsushita Electric Works Ltd 半導体リレー装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007135081A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Matsushita Electric Works Ltd 半導体リレー装置

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 19991005