JPH09181585A - 半導体リレー回路 - Google Patents

半導体リレー回路

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Publication number
JPH09181585A
JPH09181585A JP7341476A JP34147695A JPH09181585A JP H09181585 A JPH09181585 A JP H09181585A JP 7341476 A JP7341476 A JP 7341476A JP 34147695 A JP34147695 A JP 34147695A JP H09181585 A JPH09181585 A JP H09181585A
Authority
JP
Japan
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current
gate
relay circuit
source
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7341476A
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English (en)
Inventor
Shuichiro Yamaguchi
周一郎 山口
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷側に過電流が流れ続けるのを防止する半
導体リレー回路を提供する。 【解決手段】 負過電流が小さいときには、サイリスタ
8a,8bは遮断状態であるので、出力端子O1,O2
間は導通している。次に、負過電流が大きいときには、
負過電流検出用の抵抗7a,7bの両端に生じる電圧が
増大する。この電圧がサイリスタ8a,8bを動作させ
る電圧を越えると、サイリスタ8a,8bのアノード
(A)からカソード(C)に電流が流れる。これによ
り、出力用のMOSFET3a,3bのゲート(G)・
ソース(S)間電圧が低下して、MOSFET3a,3
bに流れる電流が遮断される。サイリスタ8a,8bの
アノード(A)からカソード(C)に流れる電流は、M
OSFET3a,3bのゲート(G)からの電流がなく
なった後でも流れるので、負過電流が遮断した後でもM
OSFET3a,3bのゲート(G)・ソース(S)間
電圧が低下したままである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光結合方式を用い
て入出力間を絶縁した半導体リレー回路に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来例に係る半導体リレー回路
の全体構成を示す回路図である。この半導体リレー回路
にあっては、入力端子I1,I2間に接続されたLED
等の発光素子1が発生する光信号を、フォトダイオード
アレイ2が受光して光起電力を発生し、フォトダイオー
ドアレイ2の両端に発生した光起電力を出力用のMOS
FET3a,3bのゲート(G)・ソース(S)間に印
加するものである。MOSFET3a,3bの一例とし
ては、Nチャンネルのエンハンスメント型のMOSFE
Tがあり、MOSFET3a,3bのソース(S)同士
は抵抗7a,7bを介して接続されており、MOSFE
T3a,3bのドレイン(D)は出力端子O1,O2に
それぞれ接続されている。このように、2個のMOSF
ET3a,3bを出力端子O1,O2間に逆直列に接続
することにより、AC/DC兼用の半導体リレー回路を
実現できる。
【0003】フォトダイオードアレイ2の両端に発生し
た光起電力は、インピーダンス素子としての抵抗5及び
抵抗7aを介してMOSFET3aのゲート(G)・ソ
ース(S)間に印加され、抵抗5及び抵抗7bを介して
MOSFET3bのゲート(G)・ソース(S)間に印
加される。MOSFET3a,3bのゲート(G)に
は、デプレッション型のMOSFET(あるいはJFE
TまたはSIT)より成る制御トランジスタ4のドレイ
ン(D)が接続され、MOSFET3aのソース(S)
には、抵抗7aを介して制御トランジスタ4のソース
(S)が接続され、MOSFET3bのソース(S)に
は、抵抗7bを介して制御トランジスタ4のソース
(S)が接続されている。また、制御トランジスタ4の
ゲート(G)及びソース(S)は、図3に示すようにバ
イアス用の抵抗5の両端に接続されている。
【0004】発光素子1に入力信号が印加されて、フォ
トダイオードアレイ2の両端に光起電力が発生すると、
制御トランジスタ4のドレイン(D)・ソース(S)間
と抵抗5を介して光電流が流れ、抵抗5の両端に電圧が
発生する。この電圧により、制御用トランジスタ4が高
インピーダンス状態にバイアスされるので、MOSFE
T3a,3bのゲート(G)・ソース(S)間に光起電
力が印加されて、MOSFET3a,3bがオン状態と
なる。
【0005】なお、フォトダイオードアレイ2の直列個
数は、MOSFET3a,3bのスレッショルド電圧を
越える電圧を発生するに足る個数に選定されている。
【0006】発光素子1への入力信号が遮断されると、
フォトダイオードアレイ2の両端の光起電力が消失して
抵抗5の両端の電圧が消失するので、デプレッション型
の制御用トランジスタ4は低インピーダンス状態に戻
り、MOSFET3a,3bのゲート(G)・ソース
(S)間の蓄積電荷を放電させることにより、MOSF
ET3a,3bはオフ状態となる。
【0007】なお、バイアス用の抵抗5と並列に定電圧
素子を接続し、抵抗5の両端に生じる電位差が所定電圧
以上に上昇しないようにしている。ここでは、定電圧素
子として、ゲート(G)とドレイン(D)を共通接続し
たエンハンスメント型のMOSFET6を用いており、
抵抗5の両端に生じる電位差はMOSFET6のスレッ
ショルド電圧以上に上昇しないようになっている。
【0008】また、MOSFET3a,3bがオン状態
のとき、出力端子O1,O2間に流れる負荷電流によっ
て抵抗7a,7bの両端に電圧が発生し、その電圧があ
る値を超えると、NPNトランジスタ10a,10bの
ベース(B)に電流が流れ、NPNトランジスタ10
a,10bが動作してMOSFET3a,3bのゲート
(G)・ソース(S)間の蓄積電荷を放電させ、MOS
FET3a,3bを高インピーダンス状態として、出力
端子O1,O2間に流れる負荷電流を制限するようにな
っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成の半導体リレー回路においては、負荷電流の上限
値は抵抗7a,7bの値によって決まってしまい、サー
ジ等の瞬時過電流に対しては有効であるが、結線ミス等
による負荷電流の過電流に関しては上限の電流が流れ続
け、負荷側の回路を破壊するという問題があった。
【0010】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、負荷側に過電流が流
れ続けるのを防止する半導体リレー回路を提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
入力信号に応答して光信号を発生する発光素子と、前記
光信号を受光して光起電力を発生するフォトダイオード
アレイと、該フォトダイオードアレイと直列的に接続さ
れたインピーダンス素子と、前記光起電力を前記インピ
ーダンス素子を介してゲート・ソース間に印加されて第
1のインピーダンス状態から第2のインピーダンス状態
に変化する2つの出力用のMOSFETと、2つの該M
OSFETのゲート・ソース間にそれぞれ通電電極が接
続され、前記インピーダンス素子と前記フォトダイオー
ドアレイとの接続点に制御電極が接続されて、前記フォ
トダイオードアレイによる光起電力の発生時に前記イン
ピーダンス素子の両端に生じる電圧にて高インピーダン
ス状態にバイアスされるデプレッション型の制御トラン
ジスタとを有して成る半導体リレー回路において、負荷
電流検出用の抵抗を前記MOSFETのソースにそれぞ
れ直列的に挿入し、前記抵抗に発生する電圧がゲート・
カソード間に与えられ、アノードが前記MOSFETの
ゲートに接続されるようにサイリスタを設けたことを特
徴とするものである。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体リレー回路において、前記負荷電流検出用の抵抗
に、並列にスパイク電流予防用のコンデンサを設けたこ
とを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
=実施形態1= 以下、本発明の一実施形態について図面に基づき説明す
る。図1は、本発明の一実施形態に係る半導体リレー回
路の全体構成を示す回路図である。本実施形態に係る半
導体リレー回路は、従来例として図3に示す半導体リレ
ー回路において、過電流通電時に動作するNPNトラン
ジスタ10a,10bの代わりにサイリスタ8a,8b
を挿入した構成である。
【0014】以下、本実施形態の動作について説明す
る。先ず、負荷電流が小さいときには、サイリスタ8
a,8bは遮断状態であるので、出力端子O1,O2間
は導通している。次に、負荷電流が大きいときには、負
荷電流検出用の抵抗7a,7bの両端に生じる電圧が増
大する。この電圧がサイリスタ8a,8bを動作させる
電圧を越えると、サイリスタ8a,8bのアノード
(A)からカソード(C)に電流が流れる。これによ
り、出力用のMOSFET3a,3bのゲート(G)・
ソース(S)間電圧が低下してMOSFET3a,3b
に流れる電流が遮断される。サイリスタ8a,8bのア
ノード(A)からカソード(C)に流れる電流はMOS
FET3a,3bのゲート(G)からの電流がなくなっ
た後でも流れるので、負荷電流が遮断した後でもMOS
FET3a,3bのゲート(G)・ソース(S)間電圧
が低下したままである。サイリスタ8a,8bのアノー
ド(A)からカソード(C)に流れる電流を遮断するに
は発光素子1への入力信号をなくし、フォトダイオード
アレイ2の光起電力を消失させ、サイリスタ8a,8b
のアノード(A)・カソード(C)間の電圧を下げるこ
とである。
【0015】従って、本実施形態においては、負荷側の
過電流で負荷電流を遮断することができる。
【0016】=実施形態2= 本発明の他の実施形態に係る半導体リレー回路の全体構
成を示す回路図である。本実施形態に係る半導体リレー
回路は、図1に示す半導体リレー回路において、負荷電
流検出用の抵抗7a,7bに並列にスパイク電流予防用
のコンデンサ9を設けた構成である。本実施形態の動作
は、実施形態1の動作とほとんど同様であるが、実施形
態1では、瞬時のスパイク電流でも一旦過電流が流れる
と、負過電流を遮断するのに対して、本実施形態におい
ては、瞬時のスパイク電流が流れた場合でも、コンデン
サ9により負荷電流検出用の抵抗7a,7bに発生する
電圧がサイリスタ8a,8bを動作させる電圧まで上昇
させないようにしている。
【0017】従って、本実施形態においては、負荷側の
過電流で負荷電流を遮断することができるが、瞬時のス
パイク電流では負荷電流が遮断されることがなくなる。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の発明は、入力信号に応答
して光信号を発生する発光素子と、光信号を受光して光
起電力を発生するフォトダイオードアレイと、フォトダ
イオードアレイと直列的に接続されたインピーダンス素
子と、光起電力をインピーダンス素子を介してゲート・
ソース間に印加されて第1のインピーダンス状態から第
2のインピーダンス状態に変化する2つの出力用のMO
SFETと、2つのMOSFETのゲート・ソース間に
それぞれ通電電極が接続され、インピーダンス素子とフ
ォトダイオードアレイとの接続点に制御電極が接続され
て、前記フォトダイオードアレイによる光起電力の発生
時に前記インピーダンス素子の両端に生じる電圧にて高
インピーダンス状態にバイアスされるデプレッション型
の制御トランジスタとを有して成る半導体リレー回路に
おいて、負荷電流検出用の抵抗をMOSFETのソース
にそれぞれ直列的に挿入し、抵抗に発生する電圧がゲー
ト・カソード間に与えられ、アノードがMOSFETの
ゲートに接続されるようにサイリスタを設けたので、一
旦過電流が流れるとサイリスタがオン状態になって出力
電流が遮断され、発光素子への入力をリセットしない限
り負荷側に電流が流れなくなり、負荷側に過電流が流れ
続けるのを防止する半導体リレー回路を提供することが
できた。
【0019】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体リレー回路において、負荷電流検出用の抵抗に、並
列にスパイク電流予防用のコンデンサを設けたので、負
荷側に過電流が流れても瞬時のスパイク電流では電流制
限が行われない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体リレー回路の
全体構成を示す回路図である。
【図2】本発明の他の実施形態に係る半導体リレー回路
の全体構成を示す回路図である。
【図3】従来例に係る半導体リレー回路の全体構成を示
す回路図である。
【符号の説明】
1 発光素子 2 フォトダイオードアレイ 3a,3b,6 MOSFET 4 制御トランジスタ 5,7a,7b 抵抗 8a,8b サイリスタ 9 コンデンサ 10a,10b NPNトランジスタ I1,I2 入力端子 O1,O2 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応答して光信号を発生する発
    光素子と、前記光信号を受光して光起電力を発生するフ
    ォトダイオードアレイと、該フォトダイオードアレイと
    直列的に接続されたインピーダンス素子と、前記光起電
    力を前記インピーダンス素子を介してゲート・ソース間
    に印加されて第1のインピーダンス状態から第2のイン
    ピーダンス状態に変化する2つの出力用のMOSFET
    と、2つの該MOSFETのゲート・ソース間にそれぞ
    れ通電電極が接続され、前記インピーダンス素子と前記
    フォトダイオードアレイとの接続点に制御電極が接続さ
    れて、前記フォトダイオードアレイによる光起電力の発
    生時に前記インピーダンス素子の両端に生じる電圧にて
    高インピーダンス状態にバイアスされるデプレッション
    型の制御トランジスタとを有して成る半導体リレー回路
    において、負荷電流検出用の抵抗を前記MOSFETの
    ソースにそれぞれ直列的に挿入し、前記抵抗に発生する
    電圧がゲート・カソード間に与えられ、アノードが前記
    MOSFETのゲートに接続されるようにサイリスタを
    設けたことを特徴とする半導体リレー回路。
  2. 【請求項2】 前記負荷電流検出用の抵抗に、並列にス
    パイク電流予防用のコンデンサを設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の半導体リレー回路。
JP7341476A 1995-12-27 1995-12-27 半導体リレー回路 Withdrawn JPH09181585A (ja)

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Effective date: 20030304