JPH0750566A - スイッチング回路 - Google Patents

スイッチング回路

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JPH0750566A
JPH0750566A JP6155107A JP15510794A JPH0750566A JP H0750566 A JPH0750566 A JP H0750566A JP 6155107 A JP6155107 A JP 6155107A JP 15510794 A JP15510794 A JP 15510794A JP H0750566 A JPH0750566 A JP H0750566A
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switching
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Toshiyasu Suzuki
利康 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば、NPN型トランジスタ4のベース・
エミッタ間に逆バイアス方向にダイオード5を接続し、
そのコレクタ・ベースの間に抵抗8を接続し、トランジ
スタ4、ダイオード5及びスイッチ3をこの順序で直流
電源1の両電源端子間に順方向に直列接続し、ダイオー
ド5の電圧降下によってトランジスタ4に逆バイアス電
圧を供給するスイッチング回路において、その電圧降下
によるエネルギー損失を増大させずにその逆バイアス電
圧を増大させることである。 【構成】 例えば、NPN型トランジスタ4のエミッタ
側にダイオード5が来る様に両者を方向を揃えて直列接
続し、そのベースとそのカソードの間に直流電源2と抵
抗9を逆方向に直列接続し、そのコレクタとそのベース
の間に抵抗8を接続し、トランジスタ4、ダイオード5
及びスイッチ3をこの順序で直流電源1の両電源端子間
に順方向に直列接続したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技 術 分 野】本発明は、その1構成要素となる自
己ターン・オフ機能(自己消弧機能)を持つスイッチン
グ手段をオフ制御するときはいつも逆バイアス電圧をそ
れに印加することができる、3端子スイッチ機能を持つ
スイッチング回路に関する。尚、その逆バイアス電圧の
印加はそのスイッチング手段の漏れ電流対策あるいは誤
ターン・オン対策などに役に立つ。そして、そのスイッ
チング手段にノーマリィ・オン型でも、ノーマリィ・オ
フ型でも支障無く使うことができる。それから、本発明
を使うと、例えば、ある直流電圧源とある負荷を含む閉
回路を形成したり、その負荷だけを含む閉回路を形成し
たり、することができる。従って、本発明は、スイッチ
ング手段の駆動回路、電力変換回路、論理回路、あるい
は、容量性負荷の駆動回路(例えば、ガス放電表示パネ
ル又はエレクトロ・ルミネッサンス表示パネル等の表示
回路、圧電素子の駆動回路など。)等に役に立つ。
【0002】
【背 景 技 術】従来技術として、3端子スイッチ機
能を持つスイッチング回路を図2〜図7に示す。1つ又
は複数のダイオード5が定電圧手段の役割を果たす。各
スイッチ3は半導体スイッチを含め、どんな種類のスイ
ッチでも構わない。図2の回路において、スイッチ3が
トランジスタ4のオン、オフを制御する。スイッチ3の
オン期間中、端子t4に接続された外部回路(図示せ
ず。)からダイオード5とスイッチ3に電流が流れる
と、ダイオード5の電圧がトランジスタ4を逆バイアス
するので、トランジスタ4のオフはより完全となる。図
3〜図7の各スイッチング回路もほぼ同様な作用をす
る。
【0003】図3の回路では、ゲート順バイアス電圧供
給用に直流電源10が追加されている。ツェナー・ダイ
オード12とダイオード13は順過電圧対策であるが、
この2つとダイオード5を1つのパワー・ツェナー・ダ
イオードにまとめることができる。図3の回路で、MO
S・FETの代わりにノーマリィ・オフで、電圧駆動形
のスイッチ・デバイスなら何でも使うことができる。例
えば、FET、IGBT(Insulated Gat
e Bipolar Transistor)、SIT
(静電誘導型トランジスタ)、SIサイリスタ、Bi−
MOS複合デバイス、等である。
【0004】図4の回路では、トランジスタ4、15が
サイリスタの等価回路を構成する。図5〜図7の各回路
では、スイッチ3がオンのとき、各半導体可制御スイッ
チに大きな逆バイアス電圧を供給するために、定電圧手
段として複数のダイオード5が直列接続されている。た
だし、サイリスタ18はGTO(ゲート・ターン・オフ
・サイリスタ)で、トランジスタ19はノーマリィ・オ
ン型SIT(静電誘導型トランジスタ)である。
【0005】しかしながら、図2〜図6の各回路の様に
ノーマリィ・オフ型の可制御スイッチを使う場合、外部
からその定電圧手段(1つ又は複数のダイオード5)と
スイッチ3に電流が流れないと、その可制御スイッチは
逆バイアスされない。逆バイアスされないと、後述の図
7の回路の様に漏れ電流がその可制御スイッチに流れた
り、その可制御スイッチが誤ってターン・オンし易くな
ったり、などする。
【0006】一方、図7の回路の様にノーマリィ・オン
型の可制御スイッチを使う場合、端子t5等に接続され
た外部回路(図示せず。)から流れ込む電流が定電圧手
段(複数のダイオード5)に充分大きなゲート逆バイア
ス電圧を発生しないと、トランジスタ19とその定電圧
手段に漏れ電流が流れ、この電流がその定電圧手段に電
圧降下を生じる。その漏れ電流が大きくなると、その電
圧降下と共に逆バイアス電圧も大きくなって、その漏れ
電流を小さくしようとする作用が働く。逆に、その漏れ
電流が小さくなると、その逆バイアス電圧も小さくなっ
て、今度はその漏れ電流を大きくしようとする作用が働
く。その結果、その漏れ電流がその定電圧手段に生じる
逆バイアス電圧とその漏れ電流が釣り合ったところでト
ランジスタ19の状態が決まるが、その状態がどうであ
れ、トランジスタ19は完全なオフにならない。
【0007】そんな訳で、ノーマリィ・オフ型、ノーマ
リィ・オン型に関係無く、スイッチ3がオンのときはい
つも可制御スイッチが逆バイアスされることが望まれる
のである。 (
第 1 の 問 題 点 )
【0008】次に、図5〜図7の各回路の様に逆バイア
ス電圧を大きくするために、定電圧手段(複数のダイオ
ード5の直列回路)の電圧を大きくすると、その定電圧
手段とスイッチ3の直列回路の総オン電圧あるいは総オ
ン抵抗も大きくなってしまう、という問題点がこれらの
回路にある。 ( 第 2 の 問 題 点 )
【0009】そこで、本発明は、その様な総オン電圧あ
るいは総オン抵抗を大きくせずに、その1構成要素とな
る自己ターン・オフ機能を持つスイッチング手段をオフ
制御するときはいつも逆バイアス電圧をそれに印加する
ことができる、3端子スイッチ機能を持つスイッチング
回路を提供することを目的としている。
【0010】
【発 明 の 開 示】即ち、本発明は、自己ターン・
オフ機能を持つ第1のスイッチング手段があって、その
駆動信号入力用に対をなすその制御端子、主端子を制御
端子ct、主端子mtaとしたときに、前記主端子mt
a側に第1の非可制御スイッチが来る様に、しかも、第
2のスイッチング手段と前記第1のスイッチング手段で
前記第1の非可制御スイッチを挟む様に、これらを直流
電圧源の両電源端子間に直列接続し、前記第1のスイッ
チング手段に逆バイアス電圧を供給する逆バイアス電圧
供給手段を、前記第1の非可制御スイッチと前記第2の
スイッチング手段の接続点と前記制御端子ct間に接続
し、前記第2のスイッチング手段がオンのとき、前記逆
バイアス電圧供給手段が前記第2のスイッチング手段と
通流手段を介して前記制御端子ct・主端子mta間に
逆バイアス電圧を印加する閉回路を形成し、前記第2の
スイッチング手段がオンのとき、前記第1のスイッチン
グ手段にオン信号を出力しないオン信号出力手段を設け
たスイッチング回路である。
【0011】このことによって、第2のスイッチング手
段がオンときはいつも逆バイアス電圧供給手段が第2の
スイッチング手段と通流手段を介して制御端子ct・主
端子mta間に逆バイアス電圧を印加するので、第1の
スイッチング手段はオフである。
( 第 1 の 効 果 )
【0012】このとき、第1の非可制御スイッチと第2
のスイッチング手段の直列回路の両端が接続されるが、
大きな逆バイアス電圧を供給するために第1の非可制御
スイッチのオン電圧を大きくする必要はない。従って、
その直列回路の総オン電圧あるいは総オン抵抗が大きく
ならないで済む。 ( 第 2 の 効 果 )
【0013】一方、第2のスイッチング手段がオフのと
きオン信号出力手段が第1のスイッチング手段にオン信
号を出力していれば、第1のスイッチング手段はオンで
ある。だから、第2のスイッチング手段のオン、オフ等
によって、その直列回路側が接続されたり、第1のスイ
ッチング手段側が接続されたり、するから、本発明は3
端子スイッチ機能を持つ。
【0014】
【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の実施例では、直流電源1が前述の直流電圧源
に、トランジスタ4が前述の第1のスイッチング手段
に、直流電源2と抵抗9の直列回路が前述の逆バイアス
電圧供給手段に、ダイオード5が前述の第1の非可制御
スイッチに、それぞれ相当する。そして、スイッチ3が
前述の第2のスイッチング手段に、ダイオード6が前述
の通流手段あるいは請求項2記載中の第2の非可制御ス
イッチに、抵抗8が前述のオン信号出力手段に、それぞ
れ相当する。さらに、トランジスタ4のベースが前述の
制御端子ctに、そのエミッタが前述の主端子mta
に、それぞれ相当する。ただし、トランジスタ4の代わ
りにGTO、ノーマリィ・オン型SIサイリスタ、ノー
マリィ・オン型SIT、あるいは、ノーマリィ・オン型
FET等を使っても構わない。スイッチ3は可制御なス
イッチング手段なら何でもよい。
【0015】その作用は次の通りである。スイッチ3が
オフのとき、直流電源2と抵抗9がトランジスタ4にベ
ース逆バイアス電圧を供給するのをダイオード5が阻止
し、電流が抵抗8に流れるとこれがそのベース順バイア
ス電流となる。従って、このときトランジスタ4はオン
である。一方、スイッチ3がオンのときはいつも直流電
源2と抵抗9はスイッチ3とダイオード6を介してトラ
ンジスタ4にベース逆バイアス電圧を供給するから、ト
ランジスタ4は完全にオフとなる。 (
第 1 の 効 果 )
【0016】そして、スイッチ3がオンのとき、両端子
t2・t3間にはダイオード5とスイッチ3しかないか
ら、その総オン電圧あるいは総オン抵抗は図5〜図7の
回路のそれらに比べて小さい。
( 第 2 の 効 果 )
【0017】尚、前述の通流手段としてダイオード6を
用いたが、その代わりに抵抗を用いてもよい。端子t2
・t3間に負荷が接続されていれば、その種類によって
はその負荷がその代わりになる。また、2つのツェナー
・ダイオード7は逆過電圧対策であるが、直流電源2の
電圧がトランジスタ4のエミッタ接合の逆耐電圧より小
さければ、それらは必要ない。さらに、抵抗9の値はゼ
ロの場合もある。それから、ダイオード5について言え
ば、その両端に印加される電圧の範囲に対して非可制御
スイッチとして働くなら、ダイオード5の代わりにツェ
ナー・ダイオードを含め何でも用いることができる。
【0018】図8の実施例では、ノーマリィ・オン型S
IT、トランジスタ19が使われている。直流電源10
と抵抗20は、トランジスタ19にゲート順バイアス電
圧とゲート順バイアス電流を供給するオン信号出力手段
である。それ以外の作用は図1の回路の作用と同じであ
る。トランジスタ19の代わりに自己ターン・オフ機能
を持つスイッチング手段なら何でも使うことができる。
バイポーラ・トランジスタでも、GTOでも構わない。
【0019】図9の実施例では、トランジスタ4とサイ
リスタ18がカスケード接続されている。直流電源21
の電圧は直流電源22の電圧より大きく、その電圧差が
ほぼトランジスタ4のベース逆バイアス電圧になる。
【0020】
【先 行 技 術】特開昭47−31568号、
実開昭47−14052号、特開昭61−142
819号。
【0021】実開昭53−59358号、
特開昭53−123060〜2号、特開昭60−208
119号。
【0022】特開昭55−3259号、
特開昭55−136727号、特開昭58−12432
4号、 特開昭58−21920号、特開昭5
8−36020号。
【0023】特開昭51−38019号、
特開昭54−132727号、特開昭55−43907
号、 実開昭56−176536号、特開昭
58−123365号、 特開昭58−123
367号。
【0024】実開昭51−38623号、
特開昭55−57225号。
【0025】
【関 連 特 許】(特願昭63−43334号)、
特願平1−199326号。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示す回路図である。
【図2】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図3】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図4】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図5】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図6】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図7】従来のスイッチング回路を示す回路図である。
【図8】本発明の1実施例を示す回路図である。
【図9】本発明の1実施例を示す回路図である。
【符 号 の 説 明】
18 サイリスタ(ゲート・ターン・オフ型) 19 トランジスタ(ノーマリィ・オン型SIT) t1〜t5 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 17/732 9383−5J H03K 17/73 D

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自己ターン・オフ機能を持つ第1のスイ
    ッチング手段があって、その駆動信号入力用に対をなす
    その制御端子、主端子を制御端子ct、主端子mtaと
    したときに、前記主端子mta側に第1の非可制御スイ
    ッチが来る様に、しかも、第2のスイッチング手段と前
    記第1のスイッチング手段で前記第1の非可制御スイッ
    チを挟む様に、これらを直流電圧源の両電源端子間に直
    列接続し、前記第1のスイッチング手段に逆バイアス電
    圧を供給する逆バイアス電圧供給手段を、前記第1の非
    可制御スイッチと前記第2のスイッチング手段の接続点
    と前記制御端子ct間に接続し、前記第2のスイッチン
    グ手段がオンのとき、前記逆バイアス電圧供給手段が前
    記第2のスイッチング手段と通流手段を介して前記制御
    端子ct・主端子mta間に逆バイアス電圧を印加する
    閉回路を形成し、前記第2のスイッチング手段がオンの
    とき、前記第1のスイッチング手段にオン信号を出力し
    ないオン信号出力手段を設けたことを特徴とするスイッ
    チング回路。
  2. 【請求項2】 前記通流手段として、前記第1の非可制
    御スイッチと前記第2のスイッチング手段の直列回路に
    逆向きに第2の非可制御スイッチを並列接続したことを
    特徴とする請求項1記載のスイッチング回路。
  3. 【請求項3】 前記通流手段として、前記第1の非可制
    御スイッチと前記第2のスイッチング手段の直列回路に
    抵抗を並列接続したことを特徴とする請求項1記載のス
    イッチング回路。
  4. 【請求項4】 前記通流手段として、前記第1の非可制
    御スイッチと前記第2のスイッチング手段の直列回路に
    並列接続した負荷を用いたことを特徴とする請求項1記
    載のスイッチング回路。
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