JPH07131319A - フォトカプラ回路及びその装置 - Google Patents

フォトカプラ回路及びその装置

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JPH07131319A
JPH07131319A JP5277996A JP27799693A JPH07131319A JP H07131319 A JPH07131319 A JP H07131319A JP 5277996 A JP5277996 A JP 5277996A JP 27799693 A JP27799693 A JP 27799693A JP H07131319 A JPH07131319 A JP H07131319A
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JP
Japan
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photocoupler
circuit
led
light emitting
light receiving
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Application number
JP5277996A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Noda
寛 野田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流伝達率CTRの変化が生じにくいフォト
カプラ回路とその装置を提供する。 【構成】 入力回路の発光素子LEDと出力回路の受光
素子フォトトランジスタとを光結合するフォトカプラか
らなるフォトカプラ回路の第二のフォトカプラ2のLE
D2aと前記第二のフォトカプラ2とは別の第一のフォ
トカプラ1のフォトトランジスタ1bとを入力回路側で
並列に接続し、第二のフォトカプラ2のフォトトランジ
スタ2bと第一のフォトカプラ1のLED1aとを出力
回路側で直列に接続する第一のフォトカプラ1を付設し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフォトカプラ回路及びそ
の装置に関し、特にその電流伝達率が変化しにくいよう
な構成を有するフォトカプラ回路及びその装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】よく知られているように、フォトカプラ
は発光素子より発せられる光信号を受光素子で受信し、
発光側と受光側を電気的に絶縁した状態で信号を伝達す
るために使用される素子である。この種の装置の一つの
従来例として、NECデータブック:オプトエレクトロ
ニックデバイス、NEPOC シリーズ、1990/97、日
本電気株式会社、1990年7月発行に開示されたもの
がある。
【0003】図4はフォトカプラ回路の一従来例を示す
模式回路図である。図において、11はフォトカプラで
あり、発光素子のLED11aと受光素子のフォトトラ
ンジスタ11bによって構成されている。LED11a
とフォトトランジスタ11bは前述の文献に示されてい
るように1つのパッケージ内に組み込まれていることが
多いが、別の所定場所に隔離された状態で配置されてい
ることもある。しかし、いずれにしてもLED11aか
ら発した光は効率よくフォトトランジスタ11bで受光
されるように配置される必要がある。12は入力回路側
に設けられLED11aを励起するために電流を供給す
る信号源、13はLED11aからの光を受けたフォト
トランジスタ11bを作動させて出力回路側に電流が流
れるようにするための電源である。14は出力回路の接
地とフォトトランジスタ11bのエミッタEとの間に設
けた負荷抵抗であり、15は出力端子である。
【0004】次に、動作について説明する。上述のフォ
トカプラ回路において、例えば、指令的にオンされた信
号源12によって入力回路のLED11aから発せられ
た光をフォトトランジスタ11bが受光すると、このト
ランジスタが作動して出力回路に光の強度に比例した電
流が流れる。この電流により負荷抵抗14の両端に電圧
が発生し、出力端子15からその電圧を取り出すことが
できる。したがって、入力側の電気信号が光信号を媒介
して出力側の電気信号として変換されるので、ノイズ等
に強い電流伝達が直接接続されていない二つの独立した
回路間、すなわち電気的に絶縁した状態で電流伝達が達
成される。つまり、入出力回路が電気的に遮断されてい
るから、フォトカプラはこのような状態で必要とされる
例えば、完全に独立した複数入力信号の加算、複数出力
への分配、高圧回路の制御、小形のパルス変圧器等へ応
用されて好適な光結合素子として有用である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のフ
ォトカプラ回路では、前述の引用文献の498頁〜51
0頁にも説明されているように、フォトカプラ回路の重
要な特性の一つとなっている電流伝達率(以下略してC
TRという)が経時変化、温度変化を有し、かつ使用す
るLEDに流れる電流にも依存するという問題がある。
ここで、CTRは入力側のLEDに流れる入力順電流I
と出力側のフォトトランジスタのコレクタ電流I
比率であり、(I/I)×100%で表されるもの
である。CTRの変化は、当然のことながら、これを適
用する電子回路の機能乃至性能に障害を与えるものであ
るから、この変化の除去はフォトカプラ回路の大きな課
題となっていた。
【0006】本発明は上述のような従来の問題点の除去
と問題点に起因する課題を達成するためになされたもの
で、CTRの変化が生じにくいフォトカプラ回路とその
装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るフォトカプ
ラ回路は、入力回路の発光素子と出力回路の受光素子と
を光結合するフォトカプラからなるフォトカプラ回路に
おいて、フォトカプラの発光素子と前記フォトカプラと
は別の他のフォトカプラの受光素子とを入力回路側で並
列に接続し、フォトカプラの受光素子と他のフォトカプ
ラの発光素子とを出力回路側で直列に接続する他のフォ
トカプラを付設したものである。
【0008】また、本発明に係るフォトカプラ回路装置
は、入力回路の発光素子と出力回路の受光素子とを光結
合するフォトカプラからなるフォトカプラ回路装置にお
いて、フォトカプラの発光素子と前記フォトカプラとは
別の他のフォトカプラの受光素子とを入力回路側で並列
に接続し、フォトカプラの受光素子と他のフォトカプラ
の発光素子とを出力回路側で直列に接続する発光素子2
個と受光素子2個とを同一のパッケージ内に実装したも
のである。
【0009】
【作用】本発明においては、フォトカプラの発光素子と
このフォトカプラとは別の他のフォトカプラの受光素子
とを入力回路側で並列に接続し、フォトカプラの受光素
子と他のフォトカプラの発光素子とを出力回路側で直列
に接続しているから、今上述の別のフォトカプラを第一
のフォトカプラ、フォトカプラを第二のフォトカプラと
称した場合、次のような等価回路として働くようにな
る。つまり、第一のフォトカプラのコレクタと第二のフ
ォトカプラのアノードを接続し、これを等価的に形成さ
れる第三のフォトカプラのアノードと見なし、第一のフ
ォトカプラのエミッタと第二のフォトカプラのカソード
を接続し、これを等価的に形成される第三のフォトカプ
ラのカソードと見なし、第一のフォトカプラのカソード
と第二のフォトカプラのコレクタを接続し、第一のフォ
トカプラのアノード、第二のフォトカプラのエミッタ
を、それぞれ上記の第三のフォトカプラのコレクタ、エ
ミッタと見なせる回路構成となる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。同図において、信号源3の正極側は、第一のフォト
カプラ1のフォトトランジスタ1bのコレクタ(C)及
び第二のフォトカプラ2のLED2aのアノード(A)
と接続されている。また、信号源3の負極側は、第一の
フォトカプラ1のフォトトランジスタ1bのエミッタ
(E)及び第二のフォトカプラ2のLED2aのカソー
ド(K)と接続されている。また、電源4の正極側は、
第一のフォトカプラ1のLED1aのアノード(A)
と、第一のフォトカプラ1のLED1aのカソード
(K)は第二のフォトカプラ2のフォトトランジスタ2
bのコレクタ(C)と、第二のフォトカプラ2のフォト
トランジスタ2bのエミッタ(E)は抵抗5の一端と、
その他端は電源4の負極側とそれぞれ接続されている。
そして、第二のフォトカプラ2のエミッタ(E)は出力
端子6と接続され、出力電圧を取り出すようになってい
る。
【0011】以上のように構成された本発明によるフォ
トカプラ回路は、図2の回路図に示すように、第一のフ
ォトカプラ1を構成するLED1a及びフォトトランジ
スタ1bと、第二のフォトカプラ2を構成するLED2
a及びフォトトランジスタ2bとを組合わせた第三のフ
ォトカプラ7と等価的な回路を形成したものとなる。そ
して、LED2aのアノードとフォトトランジスタ1b
のコレクタの接続点は第三のフォトカプラ7のアノード
Aと見なすことができ、LED2aのカソードとフォト
トランジスタ1bのエミッタの接続点は、第三のフォト
カプラ7のカソードKと見なすことができる。同様に、
LED1aのアノードは、第三のフォトカプラ7のコレ
クタCと見なすことができ、フォトトランジスタ2bの
エミッタは第三のフォトカプラ7のエミッタEと見なす
ことができる。
【0012】上記の回路構成において、フォトカプラ1
の順電流、コレクタ電流及びCTRをそれぞれIF1
C1及びβとし、フォトカプラ2のそれらをそれぞ
れIF2、IC2及びβとする。この場合、信号源4
より流出する電流はIF2+IC1、負荷抵抗5に流れ
る電流はIC2であるから、図1の実施例回路のCTR
は次式で表される。 CTR=IC2/(IF2+IC1) …(1) 一方、フォトカプラ1,2については、それぞれ次式が
成り立っている。 β=IC1/IF1 …(2) β=IC2/IF2 …(3) IC2=IF1 …(4) (1)式〜(4)式より、IC1、IC2及びIF1
消去すると、次式 CTR=β/(1+ββ) …(5) が得られる。今、フォトカプラ1,2のCTRとして1
00%のものを選択して使用すると、(5)式は次式の
ように表わされる。 CTR=β/(1+β ) …(6)[但
し、β=β
【0013】上記のような考察によって得られた式
(6)によって、図1の実施例フォトカプラ回路のCT
Rは、フォトカプラ1,2の双方のCTRが50%〜2
00%変動した場合でも、本回路のCTRは40%〜5
0%の変化に留まることが明らかである。この変化の割
合は、フォトカプラ1,2の経時変化、温度変化やI
の変化のいずれかを問わず成立するから、本発明による
フォトカプラ回路はCTRの変化しにくい優れた特性を
有するものということができる。図3は、式(6)によ
ってこのCTRの変化の有様を示す線図である。図にお
いて、横軸はフォトカプラ1,2のCTR、縦軸は本発
明による図1の実施例回路(前記等価的な第三のフォト
カプラ7の回路に相当)のCTRを示している。図3か
ら、前述のようなフォトカプラ1,2の大きなCTRの
変動に対しても本発明によるフォトカプラ回路のCTR
は小さな変化に留まっているから、前述の問題点を解消
しその課題を達成していることがわかる。
【0014】本発明によるフォトカプラ回路を応用して
フォトカプラ回路装置として形成するに当たっては、図
2に示した等価回路のように、フォトカブラ1,2に使
用されるLED1a,LED2a及びフォトトランジス
タ1b,フォトトランジスタ2bの4個の発光、受光素
子を、図2の配線構成を含めて、同一のウェハ(図示せ
ず)上の隣接するデバイスとして形成し、これを同一パ
ッケージ内に実装(図示せず)したものとするのが効果
的である。すなわち、このような構成により実装された
場合には、二つのフォトカプラが同一プロセスで形成さ
れるので、二つのフォトカプラのCTR特性が互いに揃
ったものとなるので、より大きな効果を発揮することが
期待できる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力回路
の発光素子と出力回路の受光素子とを光結合するフォト
カプラからなるフォトカプラ回路において、フォトカプ
ラの発光素子と前記フォトカプラとは別の他のフォトカ
プラの受光素子とを入力回路側で並列に接続し、フォト
カプラの受光素子と他のフォトカプラの発光素子とを出
力回路側で直列に接続する他のフォトカプラを付設した
ので、CTRの順電流による変化、経時変化及び温度変
化のいずれもが小さくなり、性能向上に寄与する効果が
ある。また、上記の構成で使用される発光素子2個と受
光素子2個とを同一のパッケージ内に実装して、フォト
カプラ回路装置を得るから、この装置は、上記の効果の
他に特にCTR特性にバラツキがなくなるという優れた
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1の回路図の等価回路図である。
【図3】本発明による実施例回路のCTRの変化の有様
を示す相関線図である。
【図4】フォトカプラ回路の一従来例を示す模式回路図
である。
【符号の説明】
1 第一のフォトカプラ 1a LED 1b フォトトランジスタ 2 第二のフォトカプラ 2a LED 2b フォトトランジスタ 3 信号源 4 電源 5 抵抗 6 出力端子 7 第三のフォトカプラ 11 フォトカプラ 11a LED 11b フォトトランジスタ 12 信号源 13 電源 14 抵抗 15 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力回路の発光素子と出力回路の受光素
    子とを光結合するフォトカプラからなるフォトカプラ回
    路において、 前記フォトカプラの前記発光素子と前記フォトカプラと
    は別の他のフォトカプラの受光素子とを前記入力回路側
    で並列に接続し、前記フォトカプラの前記受光素子と前
    記他のフォトカプラの発光素子とを前記出力回路側で直
    列に接続する前記他のフォトカプラを付設したことを特
    徴とするフォトカプラ回路。
  2. 【請求項2】 入力回路の発光素子と出力回路の受光素
    子とを光結合するフォトカプラからなるフォトカプラ回
    路装置において、 前記フォトカプラの発光素子と前記フォトカプラとは別
    の他のフォトカプラの受光素子とを前記入力回路側で並
    列に接続し、前記フォトカプラの受光素子と前記他のフ
    ォトカプラの発光素子とを前記出力回路側で直列に接続
    する前記発光素子2個と前記受光素子2個とを同一のパ
    ッケージ内に実装したことを特徴とするフォトカプラ回
    路装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004111413A (ja) * 2002-09-13 2004-04-08 Hochiki Corp フォトカプラ回路
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