JPS61239717A - 電界効果型トランジスタの駆動回路 - Google Patents

電界効果型トランジスタの駆動回路

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JPS61239717A
JPS61239717A JP60080702A JP8070285A JPS61239717A JP S61239717 A JPS61239717 A JP S61239717A JP 60080702 A JP60080702 A JP 60080702A JP 8070285 A JP8070285 A JP 8070285A JP S61239717 A JPS61239717 A JP S61239717A
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JP
Japan
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photocoupler
circuit
series
gate
power supply
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JP60080702A
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English (en)
Inventor
Yuji Nishizawa
勇治 西澤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、フォトカプラで絶縁された例えばMOS型
の電界効果型トランジスタ(以下FETという)の駆動
回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第3図は従来のMOS F ETの駆動回路の回路図で
あり、同図において、1はスイッチング駆動されるMO
SFET、2はゲートアンプの電源でその電圧はvl、
3はフォトカプラ、rl、r2体電流制限用抵抗、C3
は逆バイアス電源を作るための逆バイアス抵抗、4は小
型のMOS F ET、TriはnPn )ランジスタ
、Tr2はPnP)ランジスタ、C4はゲート抵抗、D
lは逆バイアス電源用ゼナーダイオード、C1は逆バイ
アス電源を安定化するためのコンデンサ、SWIは極性
の異なる電源5a、5bを切換えて、フォトカプラ3を
オン、オフするスイッチ、C5はフォトカプラ電流制限
用抵抗、5はフォトカプラを駆動するための駆動電源で
その電圧はV3、C6はフォトカプラ3の入力ダイオー
ドの保護抵抗である。
ここにおいて、ゲートアンプの電源2には電流制限用抵
抗r1とフォトカプラ3の出力端3aを直列に接続した
第1の直列回路と、電流制限抵抗r2と小型のMOSF
ET4のドレイン−ソースとを直列に接続した第2の直
列回路と、npn )ランジスタTriのコレクターエ
ミッタ間とPnPトランジスタTr2のコレクターエミ
ッタ間とを直列に接続した第3の直列回路と、逆バイア
ス抵抗r3とゼナーダイオードD1とを直列に接続した
第4の直列回路とが並列に接続されていて、電流制限用
抵抗rlとフォトカプラ3の出力端(3a)の接続点は
小型のMOSFET4のベースに接続され、電流制限抵
抗r2と小型のMOSFET4のドレインDの接続点は
nPn )ランジスタTriとPnP)ランジスタTr
2のベースに接続され、nPn )ランジスタTriの
コレクタとPnP )ランジスタTr2の接続点はゲー
ト!      抵抗r4を介してMO3FETIのゲ
ートGに接続されている。
またゼナーダイオードD1にはコンデンサC1が並列に
接続されている。
一方互いに逆向きの極性となるように並べられた駆動電
源5a、5bはスイッチSWIを切換えて、フォトカプ
ラ3のさ刃端(3a)と保護抵抗r6とを並列に接続し
た並列回路に正負の電圧を印加できるようになっている
このような回路構成においてこのゲートアンプ回路の動
作を説明する。
まず、スイッチSWIを切換えてフォトカプラ3の入力
端(3b)がON状態すなわち導通状態となるように駆
動電源5を接続させると、フォトカプラ3の出力端(3
a)はON状態すなわち導通状態となり、電流制限抵抗
r1とフォトカプラ3の出力端(3a)からなる第1の
直列回路に電流i1が流れる。
これに伴なって、小型のMOSFET4がOFF状態す
なわち不導通状態となり、この結果nPnトランジスタ
TriがON状態となり、MO3FETIのゲートGと
ソースS間には電圧vi−v2がかかることになる。こ
こに電圧v2はゼナダイオードDIの両端にかかる電圧
で、電圧v1−V2は正の電圧であるからMO3FET
IはON状態となる。逆にスイッチSW2を切換えてフ
ォトカプラ3の入力端(3b)がOFF状態すなわち不
導通状態となるように駆動電源5をフォトカプラ3の入
力端(3b)に接続させると小型のMOSFET4がO
N状態すなわち導通状態となり、電流制限抵抗r2と小
型のMO3’FET4のドレインローソース8間の第2
の直列回路に電流12が流れ、PnP)ランジスタTr
2がON状態となる。
これに伴なってMO3FETIのゲートGとソースS間
には負の電圧−v2が印加されてMO3FETIはOF
F状態となる。
なおフォトカプラ3の入力端(3b)にフォトカプラ3
の入力端(3b)がOFFとなるような電圧を加えるよ
うにしであるのはフォトカプラ3のOFF状態を少しで
も早(するためである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかして従来のMOSFETのゲートアンプ回路におい
ては以下の問題点があった。
(1)逆バイアス電源を単電源2で作っているので抵抗
r3、ゼナーダイオードD1、コンデンサC1の部品が
必要となり、回路が大きくなる。
特に抵抗r3には大きな電流を流す必要があり抵抗r3
のワット数も大きいものが必要で発熱も大きい。
また逆バイアス電源を別電源で作ればそれだけ部品も必
要でコストもかかる。
(2)逆バイアス電源を単電源2で作るとMO3FET
IのON時のゲートGとソースS間の電圧VGSが(V
l−V2)と下がってしまう。するとON時のMO3F
ETIの飽和電流も大きくなり、損失が・ふえる・。
よって電源2を高い電圧としなければならず、それだけ
容量をアップしなければならない。
また逆バイアス電圧v2は大きくした方がMOSFET
が早<OFFするので望ましいが逆バイアス電圧v2を
大きくとることはON時のMO3FETIのゲートGと
ソースS間の電圧VGSが      □下がるので前
述の理由により好ましくない。
(3)フォトカプラ3がONL、ているときは電流11
が流れ、フォトカプラ3が0FFt、ているときは電流
12が流れ、またかなり大きい逆バイアス電源の電流i
3が常に流れているが、これらはみなMO3FETIの
ON、OFFとは直接関係のない電流でいわば無駄な電
流である。
こうした理由のため電源2の容量を大きくしなければな
らず、特にゲートアンプ電源のない回路等にしたときは
極力電源2の容量を小さくする必要から以上のような無
駄な電流を流した(ない。
(4)抵抗r1抵抗r21抵抗r3には電流が流れるの
で発熱があるが、これは上述の3の項で説明するように
無駄な電流によるものであり省エネルギに反する。
(5)フォトカプラは一般にOFFがONに比べて非常
に遅い。
一般にフォトカプラがOFFのときMO3FBI   
  T□が。□する方が安全な、)7本回路、は+。
方式をとっているが、フォトカプラのOFFが遅いから
MOSFETもONよりOFFの方が遅いため全体とし
てフォトカプラの入力信号OFFからMO3FETIが
OFFするまでの時間はOFFに比べ極端に遅くなる。
この結果インバータ回路などを組んだ場合の2つのMO
SFETの短絡防止時間を太き(とらなければならず望
ましくない。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、以下のような回路を得ることを目的とする。
まず第1に逆バイアス電源用の回路部品を必要としない
こと、第2にON時もOFF時もゲートアンプの電源電
圧骨だけ十分かかること、第3に余分な電流がなく、ゲ
ートアンプの電源容量もわずかでよいこと、第4に抵抗
による発熱がなく、ゲートアンプの損失が少ないこと、
第5にフォトカプラ入力のON、OFF信号からMOS
 F ETのON、OFFまでの伝達遅れが非常に少な
いことを満たす回路である。
〔問題点を解決するための手段〕
このため本発明は第1.第2フォトカプラの出力側を直
列接続した直列回路と第3.第4フォトカプラの出力側
を直列接続した直列回路とを並列接続して成るブリッジ
回路と、一端が上記ブリッジ回路における第1フォトカ
プラと第3フォトカプラとの接続点に接続され、他端が
第2フォトカプラと第4フォトカプラの接続点に接続さ
れた電線と、ゲートが上記ブリッジ回路における第1フ
ォトカプラと第2フォトカプラの接続点に接続されソー
スが第3フォトカプラと第4フォトカプラの接続点に接
続されたFETと、上記第1フォトカプラと第4フォト
カプラ又は第2フォトカプラと第3フォトカプラを選択
的に作動させる切換回路から成ることを特徴としている
〔作用〕
切換回路により第1フォトカプラと第4フォトカプラを
ON状態に作動させると、電源の電圧v1は第1フォト
カプラの出力端と第4フォトカプラの出力端を介してM
OSFETのゲートGとソース間にかかるためMOS 
F ETのゲートGとソースS間には正の電圧がかかる
ことになる。
また切換回路により第2フォトカプラと第3フォトカプ
ラをON状態に作動させると電源の電圧v1は第2フォ
トカプラの出力端と第3フォトカプラの出力端を介して
MOS F ETのゲートGとソースS間にかかるため
MOS F ETのゲートGとソースS間には負の電圧
がかかることになる。
〔実施例〕
以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図で、1はMOS
FET、2は電源、31.32.33゜34はそれぞれ
第1.第2.第3.第4フォトカプラ、5a、5bは駆
動電源、SWIはスイッチ、r4はゲート抵抗、r5は
フォトカプラの電流制限用抵抗である。
ここにおいて、電源2には第1−フォトカプラ31の出
力端(31a)と第2−フォトカプラ32の出力端(3
2a)を直列に接続した第1の直列回路と、第3フォト
カプラ33の出力端(33a)と第4フォトカプラ34
の出力端(34a)を直列に接続した第2の直列回路が
並列に接続されていて、第1フォトカプラ31の出力端
(31a)と第2フォトカプラ32の出力端(32a)
の接続点はゲート抵抗r4を介してMOSFETIのゲ
ートGに接続され、第3フォトカプラ33の出力端(3
3a)と第4フォトカプラ34の出力端(34a)の接
続点はMOSFETIのソースSに接続されている。
一方駆動電源5とスイッチSWIとで切換回路51を構
成し、切換回路51の両端からスイッチSW1を切換え
て互いに逆向きの正負の電圧を出力するにする。
この切換回路51の両端には、電流制限用抵抗r5を介
して、第1フォトカプラ31の入力端(31b)と第4
フォトカプラ34の入力端(34b)とを直列に接続し
た第3の直列回路と第2フォトカプラ32の入力端(3
2b)と第3フォトカプラ33の入力端(33b)とを
直列に接続し1      た第4の直列回路とが並列
に接続されている。
このような回路構成において切換回路51のスイッチS
WIを切換えて第1フォトカプラ31と第4フォトカプ
ラ34をON状態にすると電源2の電圧■1は第1フォ
トカプラ31の出力端(31a)と第4フォトカプラ3
4の出力端(34a)を介してMOSFETIのゲート
GとソースS間にかかるため、MOSFETIのゲート
GとソースSには正の電圧v1がかかる。
またスイッチSWlを切換えて第2フォトカプラ32と
第3フォトカプラ33をON状態にすると電源2の電圧
■1は第2フォトカプラ32の出力端(32a)と第3
フォトカプラ33の出力端(33a)を介してMOS 
F ET 1のゲートGとソースS間にかかるため、M
OSFETIのゲートGとソースSには負の電圧−Vl
がかかる。
次に本発明の他の実施例を第2図に基づいて説明する。
第2図に示すようにこの実施例においては、nPn)ラ
ンジスタTriとPnP )ランジスタTr2のエミッ
ターコレクタ間を直列に接続した第5、第6の直列回路
が前記第1.第2の直列回路と並列接続されていて、第
5の直列回路のnPnトランジスタTriとPnP)ラ
ンジスタTr2のベースに、第1フォトカプラ31と第
2フォトカプラ32の接続点を接続し、第6の直列回路
のnPn )ランジスタTriとPnP )ランジスタ
Tr2のベースに第3フォトカプラ33と第4フォトカ
プラ34の接続点を接続されている。
また第5の直列回路のnPn )ランジスタTr1のコ
レクタとPnP トランジスタTr2のエミッタの接続
点はMOSFETIのゲートGに接続されていて、第6
の直列回路のnPn )ランジスタTriのコレクタと
PnP )ランジスタ’rr2のエミッタの接続点はM
OSFETIのソースSに接続されている。
この実施例においてはMOSFETIのゲート電流が増
加する利点を有する。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によるMOS F ETの駆動
回路においては以下の効果を有する。
(1)逆バイアス用の部品が必要でない。
(2) F E TのゲートGとソースS間にかかる電
圧VCSはON時のときでVGs−Vl、OFF時のと
きでvcs−−viとなり、MOS F ETのON時
の損失が少なく、OFFも早い、  。
(3)余分な電流が流れず抵抗もないので損失がなく、
電源の容量も小さくてよい。
・(4)抵抗がな(余分な電流も流れないので発熱が少
なく省エネルギの効果が大きい。
(5)フォトカプラのON時のみしか用いていないので
遅延時間が非常に小さい。また電流伝達率の大きい遅い
安価なフォトカプラを用いても本発明の回路ではフォト
カプラのON時しか用いていないので、遅延時間は小さ
く、かつFETの駆動電流も太き(とれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の他の実施例を示す回路図、第3図は従来のMOS 
F ETの駆動回路を示す回路図である。 1・・・MOSFET、2・・・電源、31・・・第1
フォトカプラ、32・・・第2フォトカプラ、33・・
・第3フォトカプラ、34・・・第4フォトカプラ、5
1・・・切換回路。 代理人  大音 増進(ほか2名) 硬 第2図 手続補正書(自効 昭和 6% 5119日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1、第2フォトカプラの出力側を直列接続した直列回
    路と第3、第4フォトカプラの出力側を直列接続した直
    列回路とを並列接続して成るブリッジ回路と、一端が上
    記ブリッジ回路における第1フォトカプラと第3フォト
    カプラとの接続点に接続され、他端が第2フォトカプラ
    と第4フォトカプラの接続点に接続された電源と、ゲー
    トが上記ブリッジ回路における第1フォトカプラと第2
    フォトカプラの接続点に接続されソースが第3フォトカ
    プラと第4フォトカプラの接続点に接続された電界効果
    型トランジスタと、上記第1フォトカプラと第4フォト
    カプラ又は第2フォトカプラと第3フォトカプラを選択
    的に作動させる切換回路とから成ることを特徴とする電
    界効果型トランジスタの駆動回路。
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