JPS598089B2 - 固体継電器 - Google Patents

固体継電器

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Publication number
JPS598089B2
JPS598089B2 JP53151971A JP15197178A JPS598089B2 JP S598089 B2 JPS598089 B2 JP S598089B2 JP 53151971 A JP53151971 A JP 53151971A JP 15197178 A JP15197178 A JP 15197178A JP S598089 B2 JPS598089 B2 JP S598089B2
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JP
Japan
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thyristor
electrode
gate
transistor
voltage
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JP53151971A
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English (en)
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JPS5578631A (en
Inventor
淳二 高田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS5578631A publication Critical patent/JPS5578631A/ja
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H03K17/79Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar semiconductor switches with more than two PN-junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は固体継電器にか〜り、交流電源を負荷に接続
する固体継電器の改良構造に関する。
電子回路による継電器の固体継電器(SolidS t
ate Relay、以降SSRと略称する)の一例に
第1図に例示される回路になるものがある。
図において1a,1bは制御信号入力端子(以降入力端
子と略称)で、これに発光ダイオード2(以降LEDと
略称)が接続され印加される電気信号によりLEDが光
子を発生する。
3は光制御サイリスタ( L ight Activa
ted S C R, 以降LASCRと略称)で直
流導体4a,4bの間に設けられ、整流された直流を開
閉する。
また上記LASCRは照射用の光子によって発生された
電流の効果が低減したときトリガ感度が低下する特性か
ら、ゲート電極電流の流れをコントロールする手段とし
てNPN}ランジスタ5が設けられこのコレクタ電極が
LASCRのゲート電極に、またエミツタ電極はLAS
CRのカソード電極に夫夫接続され、ベース電極からバ
イアス信号が導入される。
上記によりトランジスタ5がLASCR3のゲート電極
から流れる電流の大きさを制御しスイッチング感度を向
上せしめる。
次に、負荷端子6a,6bの電圧が零に等しいかまたは
、それに近い値の瞬間には導体4a,4b間の直流電圧
も零またはそれに近い値にてバイアス電圧も同様であり
、トランジスタは非導電状態となる。
前述の如《、ゲート電極から流れる電流がほとんどない
とき、LASCRのスイッチング感度が最大を示し、L
EDから放出される光子がLASCRをトリガする。
LASCRは導体4a,4b間に電圧に存するときには
陽極から陰極に通電するもので、上記導体4 a )
4 bの間に電圧が生ずるのは負荷端子6a,6b間の
交流電圧の瞬時値が零に等しくないときである。
しかして、負荷端子の電圧が零かまたはそれに近い値に
あり、発生する光子がLASCRをトリガするに不充分
であるときは、負荷端子6 a t S b間の電圧が
増加しトランジスタの導電しきい値に充分なバイアス信
号を発生する電圧が導体4a ,4bの間に生ずる。
トランジスタが導電状態をとり、光子によって発生され
た電流がLASCRのゲート電極から放流されるためL
ASCRの感度を低下させ、負荷端子6 a ,6 b
間の電圧が零に等しくなるか、またはそれに近くなる次
の瞬間までトリガされない。
負荷端子6 a ,(i bの間の交流電圧の各々の半
サイクルに対し前述の過程が繰返される。
上記従来の回路はLEDとLASCRのサイリスタカプ
ラにおけるサイリスタの順方向のオン、オフ特性のみを
使用したにとyまり、また4個のダイオード(第1図に
おける7 , 7’, 7’, 7”’ )によるブリ
ッジ整流を必要とするため、特性面にて、また回路構成
における煩雑と小型化(ハイブリッド化)に大きな障害
を有する。
この発明は上記従来の欠点に対しこれを改良するSSR
の構造を提供するものである。
この発明に力曵るSSRは交流電圧の瞬間値が零または
これに近い大きさにて交流の導通を開始するSSRにお
いて、負荷端子に主電極を接続した双方向サイリスタと
、入力端子に接続され信号入力により光子を発する発光
ダイオードおよびこれに対向しかつ主電極の一方を前記
双方向サイリスタのゲートに接続して設けられた光子に
よってトリガされるホトサイリスタである第1のサイリ
スタとからなるサイリスタカプラと、前記第1のサイリ
スタと逆位相に配設されるとともにこの第1のサイリス
タの前記と異なる主電極を第1のサイリスタの光に対す
る逆方向漏れ電流によってトリガされる第2のサイリス
タのゲートに接続し、前記第1および第2のサイリスタ
のゲート電流を制御するために、ゲート電極にコレクタ
電極を、カソード電極にエミッタ電極を夫々接続した第
1および第2のトランジスタとを具備したことを特徴と
する。
次にこの発明を一実施例のSSRにつき図面を参照して
詳細に説明する。
この発明にが又る一実施例のSSRの回路を示す第2図
において、11a,1lbは入力端子でこれにLED1
2が接続され信号入力により光子を発生する。
また、13はホトサイリスタで前記LEDに対向してサ
イリスタカプラ↓λを形成する。
次に16a,16bは負荷端子でこれに主電極を接続し
て双方向サイリスタ17が接続され、この双方向サイリ
スタのゲー?は前記ホトサイリスタである第1のサイリ
スタ13の主電極の一方13Kに、さらに抵抗1ロbを
介して前記負荷端子の一方16bに接続される。
上記第1のサイリスタは対向するLEDの発する光子を
受けてトリガされるものである。
次に1 4 a t 1 4 bは導体で前記負荷端子
16a,16bに夫々抵抗1 0 a ,1 0 bを
介して接続し、これに第2のサイリスタ23が前記第1
のサイリスタ13と逆位相に配設されるとともに第1の
サイリスタの主電極の前記と異なる一方の電極13Aを
第2のサイリスタ23のゲートに接続してなる。
また、15a,l5bは第1および第2のトランジスタ
で第1のトランジスタは第1のサイリスタ13のゲート
電極に、また第2のトランジスタは第2のサイリスタ2
3のゲート電極に夫夫のコレクタ電極を、また、カソー
ド電極にエミツタ電極を接続するとともに、夫々のエミ
ッタ電極を前記導体14a,14bに夫々接続し、これ
らのベースに印加されるバイアス電流によりトランジス
タを制御することにより第1および第2のサイリスタの
ゲート電流の制御を行ないスイッチング感度を制御する
如くなる。
なお、図中トランジスタのベース電極とエミッタ電極の
間に接続されたダイオード18a,18bはエミッタ・
ダイオードなだれを防止、サイリスタのゲート電極とカ
ソード電極間に接続された抵抗19a>19bは前記電
極間を高インピーダンスにし、dv/dt効果ならびに
漏洩電流効果に対するLASCRの感度を低減し所望の
対光子感度となす。
次に上記回路の動作につき述べる。
入力端子11at11b間と(11a端子に■、11b
端子に○)電圧が印加されるとLED12に電流が流れ
、発生する光子のエネルギが第1のサイリスタ13に与
えられる。
この状態において端子11at11b間の電圧V1波形
と負荷端子16a,16b間の電圧v16波形との関係
を次に第3図a − dに解析する。
(a) 1 6 a ,1 6 b間の電圧状態で端
子16aが零から(イ)に増加しようとする前に入力信
号が入リV,1に変化を生じた時、(破線(矢印))、
トランジスタ15bがオフのため第1のサイリスタ13
がオンとなり、抵抗10a1ダイオード18a、トラン
ジスタ15aのベース、コレクタを廻して双方向サイリ
スタのゲートに電流が流れこの双方向サイリスタ17が
オンとなる。
(b) 端子16aが(イ)の状態にて入力信号が入
った時、トランジスタ15bがオンになっているため第
1のサイリスタ13はオンになれず、よって双方向サイ
リスタ17はオンしない。
(c) 端子16aが零から(→へ増加しようとする
前に入力信号が入った時、トランジスタ15aがオフの
ため第1のサイリスタ13に光による逆電流が流れその
逆電流により第2のサイリスタ23がオンとなり、抵抗
10a、第2のサイリスタ23を廻して双方向サイリス
タのゲートに電流が流れ双方向サイリスタ17がオンす
る。
(d) 端子16a力K→の状態で入力信号が入った
時、トランジスタ15aがオンとなっているため第2の
サイリスタ23はオンとなれず、よって双方向サイリス
タ17がオンとならない。
また、上記第1のサイリスタは一般に用いられているも
のでよ《、例えばTLP541、TLP510(商品名
、東京芝浦電気K,K製)等の如《、トリガLED電流
877LA程度で充分である。
なお、上記第1のサイリスタに対するトリガ電流の各値
に対するカソード電圧(電源電圧)とカソード電流(逆
電流)との相関が第4図に示される。
さらに、同図により、各トランジスタのオン、オフとサ
イリスタの動作状態(オン、オフ)との相関を説明する
ただし、各サイリスタは順バイアスされ、かつ、入力電
圧v11が印加されている状態である。
(A) 第1のトランジスタ15aがオンのとき第1
のサイリスタ13内部で発生する電流は、第1のサイリ
スタのゲートよりトランジスタを介して掃き出されるた
め第1のサイリスタのカソードからの電子注入がなく、
第1のサイリスタはオフ状態を継続する。
(B) 第1のトランジスタ15aがオフの時は第1
のサイリスタ13内部で発生する順漏れ電流はカソード
を介して流れることによりカソードからの電子の注入が
行なわれ、ゲート電流をゲートからカソードに流した状
態と同様な効果で第?のサイリスタはオンとなる。
(Q 第2のトランジスタ15bがオンの時、第1のサ
イリスタの光による逆電流は第2のサイリスタ23のゲ
ートには電流が流れず、第2のサイリスタはオフ状態を
継続する。
(Di 第2.0トランジスタ15bがオフの時、第
1のサイリスタ13の光による逆電流はそのまま第2の
サイリスタ23のゲートを介してカソードへ流れるため
、この電流がトリガ電流とな9第2のサイリスクをオン
にする。
この発明にか又るSSRは従来のSSRがサイリスタカ
プラにおけるサイリスタの順方向のオン、オフ特性のみ
を使用したのに対し、サイリスタの順および逆特性を使
用する特徴がある。
また、この発明によれば使用するLED,LASCR等
が少数ですむので廉価であり、従って相互の電気的特性
のばらつきが問題にならない利点がある。
さらに、従来のSSRはダイオード4個を用いるブリッ
ジ整流を必要とするも、この発明の回路はブリッジ回路
を必要とせずハイブリッド化をより可能とする顕著な利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のSSRの回路図、第2図はこの発明の一
実施例のSSRの回路図、第3図における(A)〜(至
)はこの発明の一実施例のSSRにおける入力端子と負
荷端子における電圧波形とトランジスタの動作とを示す
線図、第4図はホトサイリスタに対するトリガ電流の各
値に対するカン一ド電圧(電源電圧)とカンード電流(
逆電流)との相関を示す線図である。 1 1 a t 1 l b・・・・・・入力端子、1
2・・・・・・LED、13・・・・・・第1のサイリ
スタ(LASCR)、15a・・・・・・第1のトラン
ジスタ、15b・・・・・・第2のトランジスタ、16
a,16b・・・・・・負荷端子、17・・・・・・双
方向サイリスタ、23・・・・・・第2のサイリスタ、
32・・・・・・ホトサイリスタカプラ、v1・・・・
・・入力端子の電圧波形、v16・・・・・・負荷端子
の電圧波形。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 交流電圧の瞬間値が零またはこれに近い大きさにて
    交流の導通を開始する固体継電器において、負荷端子に
    主電極を接続した双方向サイリスタと、入力端子に接続
    され信号入力により光子を発する発光ダイオードおよび
    これに対向しかつ主電極の一方を前記双方向サイリスタ
    のゲートに接続して設けられ光子によってトリガされる
    ホトサイリスタである第1のサイリスタとからなるサイ
    リスタカプラと、前記第1のサイリスタと逆位相に配設
    されるとともにこの第1のサイリスタの前記と異なる主
    電極を第1のサイリスタの光に対する逆方向漏れ電流に
    よってトリガされる第2のサイリスタのケートに接続し
    、前記第1および第2のサイリスタのゲート電流をゼロ
    交差点付近での増減に対してのみ供給されるように制御
    するために、ゲート電極にコレクタ電極を、カソード電
    極にエミッタ電極を夫々接続した第1および第2のトラ
    ンジスタとを具備した固体継電器。
JP53151971A 1978-12-11 1978-12-11 固体継電器 Expired JPS598089B2 (ja)

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