JPS62137916A

JPS62137916A - 静電リレ−

Info

Publication number: JPS62137916A
Application number: JP61289111A
Authority: JP
Inventors: アラン　ナカシュ; ジャン　ソウル; ピエール　スタルジンスキー
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1985-12-05
Filing date: 1986-12-05
Publication date: 1987-06-20
Also published as: EP0230176B1; FR2591404B1; DE3685572T2; FR2591404A1; US4847515A; EP0230176A1; DE3685572D1

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】（発明の背景）本発明は静電リレーに係るとともにそのバイポーラ・イ
ンバータまたは電流が任意の方向に流れる使用回路への
応用に関する。

第１図は電流人力２および電流出力３から成る電流増幅
段１を用いて使用回路すなわち負荷（Ｇ、Ｚ）を流わる
電流の強さを調整することをＩｌｌ能とする既知の回路
を図示している。増幅；≦１の出力は負荷Ｚの第１の端
子に接続されている。

電流は第１の供給端子４が増幅器人力２に、第２の供給
端子５が負荷Ｚの第２の人力に接続されている発電機Ｇ
から供給される。この既知の増幅器（ダーリントン回路
）は一般に、そのコレクタか増幅器人力２に、そのエミ
ッタが増幅器出力３に接続されている。たとえばｎｐｎ
型のトランジスタＴＩから成る電力増幅段６を備えてい
る。この増幅器はまた電力段のトランジスタＴＩを制御
′１−る段７を備えている。このバイポーラ；ｔ（Ｉ御
トランジスタは電力段のトランジスタと同じ型（この例
では０ｐ０）のものである。電力トランジスタＴ２のコ
レクタは増幅器人力２に接続されており、−Ｊ）、該ト
ランジスタのエミッタは電力トランジスタｌ’ｌのベー
スに接続されている。トランジスタＴ２のへ一ス８は強
さｉの電流を受取り、負荷Ｚに流わる電流■の値を制御
することかできるようにする。発電機Ｇのイ」（給端子
４は正電圧端子であると仮定し、端子５は負電圧☆ＩＬ
“１了であると仮定する。

この既知の形式の電流増幅器においては、電力トランジ
スタと制御トランジスタとは同じ型である。この種の増
幅器には重大な欠点かある。電力トランジスタＴＩが飽
和状態にあるとき、増幅器の入力端子２および出力端子
３の間の′１に位降ド（電力トランジスタＴ１のエミッ
タとコレクタとの間の′１ニ位降ド）は、そのベースか
ターリントン回路を構成する他のトランジスタに接続さ
れていないとき、前記トランジスタのエミッタとコレク
タとの間に通常発生１−る電位降ドより大きい。したが
って、この種の増幅器は、こわをリレーとして使用した
い場合、正しく動作することかできない。

この電位降下は、第２図に例として図示したように、数
個のターリントン段を直列に接続する場合には更に大き
くなることかある。同し要素は第２図では第１図と同じ
参照番号を付けである。この既知の回路増幅器１は、そ
の人力および出力の端ｆを２．３と表示しであるが、そ
のコレクタが人力２（発電機Ｇの正の端子４）に、その
エミッタか負荷２に接続さ２１．ｆ’目：ｒ（ｚ白身が
発′市機Ｇの負の硲ｊ、　ｒ−５に接続さ打ている′市
カトランジスタＴＩから成る′電力段６を備えている。

この増幅器はまた直列に接続されている２個のトランジ
スタＴ２゜Ｔ３を４＋−するターリントン回路から成る
；１制御段７を備えている。この種の回路では、；し制
御段の谷トランジスタのエミッタとベースとの間の電位
降下は〃いに加算されるので、電力段トランジスタＴＩ
のへ一スとコレクタとの間には少なくともそわら電位降
ドの和に等しい電圧か存在する。−６たかって、トラン
ジスタＴ１はそ、つ最大飽和時には動作することができ
ない。１′ｌ荷Ｚに供給される電流Ｉの大部分かトラン
ジスタＴＩを通過する時、トランジスタＴ＋内のジュー
ル効果がトランジスタを通過ずる電流とエミッタ・コレ
クタ間′１゛「圧降下との積に等しくなるから、トラン
ジスタＴＩの接合部には、電流Ｉの値が高い場合にかな
りなジュール効果が存在する。

そのト、ダーリントン回路においては、電力トランジス
タＴＩのベース・エミッタ間電位差は、制御トランジス
タＴ２により導入される補足的電圧降下の結果減少し・
、トランジスタ′「３（および、該当する場合、先行段
のトランジスタ）の存在により史に減少する。このよう
に、電力トランジスタは一般には良く飽和しないので、
この回路は、先の回路と同様、リレーとして正しく動作
することがてきない。

第３図はリレーとして動作可能な既知の他の形式の電流
増幅器１を図示したものである。この増幅器は人力２と
出力３とを備えており、出力は負荷Ｚの第１の端子に接
続されている。電流は、増幅器の人力２に接続されてい
る第１の正の供給端ｆ４と、負荷Ｚの他の端子に接続さ
れている第２の負の端子５とを備えている発電機Ｇから
供給される。この増幅器は第１の型（例えばｎｐｎ　）
のバイポーラ・トランジスタＴＩを含む７ｊｆ力増幅段
６を備えている。このトランジスタのコレクタは増幅器
人力２に接続されており、そのエミッタは増幅器出力３
に接続されている。増幅器はまた電力段のトランジスタ
を制御する制御段７を備えており、該制御段は少なくと
も１個のバイポーラ制御トランジスタ′「４から構成さ
れている。このトランジスタＴ４は第１の型と反対に第
２の型（例えばｐｎｐ　）である。トランジスタＴ４の
エミッタは増幅器の人力２に接続されており、該トラン
ジスタのコレクタは電力トランジスタＴＩのベース１０
に接続されている。制御トランジスタＴ４のベースは制
御電流ｉを受取るが、このｔ「流により負荷Ｚの供給電
流Ｉの強さか決まる。増幅段のインピーダンスは、後に
示すように、制御電流の値と反対の方向に変化する。こ
の回路においては、各トランジスタは増幅器の人力２と
出力３との間の電位差全体から全；し制御トランジスタ
に対するｍ−のエミッタ・ベース間電位降下を減じただ
けの電力を供給される。したがって、第３図の場合には
、電力トランジスタＴＩのエミッタ・ベース間電位差は
制御トランジスタＴ４のエミッタ・コレクタ接合に供給
される電位差に由来するものである。上記の形式の回路
はリレーとして動作することがてきる。しかしながら、
飽和状態での電力トランジスタの動作は完全ではない。

第４図は、やはりリレーとして動作することができる、
先の回路の変形を図示したものである。

同じ要素は第４図と第３図とで同じ参照番号を付けであ
る。増幅器すなわちリレー１はここでは、たとえばｎｐ
ｎ　）ランシスタＴＩから成る電力増幅段６を備えてい
る。増幅器はまた電力段のトランジスタＴＩの制御段７
を備えている。制御段７はここでは互いに型の異なる２
個のトランジスタＴ５゜第４を備えている。トランジス
タＴ４はｐｎｐ型であり（トランジスタＴ１が、たとえ
ば、　ｎｐｎ型であるとしたから）、トランジスタＴ５
はｎｐｎ型である。トランジスタＴ４のコレクタはトラ
ンジスタＴＩのベースに接続されており、トランジスタ
Ｔ５のコレクタはトランジスタＴ４のベースに接続され
ている。トランジスタＴ４のエミッタは発電機Ｇの正の
端子４に接続され、トランジスタＴ５のエミッタは増幅
器の出力３に接続されている。この種の回路では前述の
ダーリントン回路に見られたエミッタ・ベース間電圧降
下の蓄積が防止される。しかしながら、第３図の回路の
場合と同様、’ｌ’ｊｊ：カトランジスタは飽和状態ド
で完全には動作しない。

（発明の概要）本発明の「１的はリレーとして動作可能な回路の欠点を
除去−４−ることであり、特に、前記リレーの電力トラ
ンジスタの接合部における熱放散を減らすことである。

本発明はｆＷ記電力トランシスタの、特に飽和状態下で
の、動作を改良することをも［１的としている。これら
の［１的は、電力トランジスタから供給される電流の強
さを制御″４−る少なくとも１つのｆ＋（ｆ　？卸トラ
ンジスタを用いてこの２つのトランジスタを反対の型の
ものとすることにより、史に詳細には電力トランジスタ
のコレクタに直列に抵抗器またはダイオードを入れるこ
とにより、達成される。後に示すように、このようにす
ることにより電力トランジスタのエミッタ・コレクタ間
電位降下を、特に電力トランジスタか飽和状態で動作す
るとき、更に減少させることができる。

したがって本発明は特に、使用回路に電流を流したり正
めたりするリレーに関するものであり、該リレーは、そ
のエミッタか使用回路の第１の端子に接続されそのコレ
クタが使用回路の第２の端子に接続されている少なくと
も１つの第１の型（ｎｐｎまたはｐｎｐ　）のバイポー
ラ電力トランジスタを備えている電力段と、使用回路に
電流を流したり中断したりする電力トランジスタを制御
する増幅段であって、第１の型とは反対の第２の型（ｐ
ｎｐまたはｎｐｎ　）でそのエミッタが使用回路の第２
の端子に接続され、そのコレクタが電力トランジスタの
ベースに接続されている少なくとも１つのバイポーラ制
御トランジスタを備え、＄制御トランジスタのベースは
使用回路の供給電流の強さを決める制御電流を受取るよ
うになっている増幅段とを備えており、電力段のインピ
ーダンスは制御電流の値とは反対の方向に変化し、電力
段のトランジスタのコレクタは電力トランジスタのコレ
クタ・ベース接合部か飽和時順方向の極性によるように
選定した低値インピーダンスにより使用回路の第２の端
子に接続されている。

他の特徴によりば、前記インピーダンスは抵抗器または
タイオードであり、その導通方向は電力段トランジスタ
のコレクタ・エミッタ接合部の導通方向と同じである。

他の特徴によれば、ダイオードは電力トランジスタのコ
レクタとエミッタとを接続しており、電力トランジスタ
を流れる電流の方向に関して逆に接続されている。

他の特徴によれば、高値の抵抗器は゛、を力段トランジ
スタのベースとエミッタとを接続して制御段のトランジ
スタが遮断状態にあるとき電力トランジスタのベース・
エミッタ間電圧を一定にしている。

「高値の抵抗器」という語は、その抵抗器か偏向する電
流が、対応するトランジスタが導通しているとき、対応
するトランジスタのエミッタ・ベース間電流と比較して
低いような抵抗器を意味するものと理解する。

他の特徴によれば、制御段は、更に少なくとも１つの第
１の型（ｎｐｎまたはｐｎｐ　）のパイボーラ・トラン
ジスタを備えており、１議トランジスタのコレクタは制
御トランジスタのベースに接続されており、そのエミッ
タは第１の端子【接続されており、高値の抵抗器は随、
・臣に制御トランジスタのベースとエミッタとを接続し
ており、制御電流か前記別のバイポーラ・ｌ・ランシス
タのベースに加えられる。

他の特徴によれば、別の高値の抵抗器か制御段の第１の
；７＋７の別のバイポーラ・１−ランシスタのへ一層と
エミッタとを接続している。

他の特徴によれば、制御段のトランジスタはフォトトラ
ンジスタであり、そのベースとエミッタとは高値の抵抗
器により接続されている。

他の実施例の他の特徴によ訂ば、電力段は負荷回路と接
続している電力トランジスタに、１ｇ列に接続されてい
る少なくとも１つの第２の電力トランジスタを備えてお
り１．該第２の電力トランジスタはそのエミッタが１１
１記使用回路の第２の端子に接続さね、そのコレクタは
前記第２の電力トランジスタのコレクタ・ベース機能が
順方向の極性になるように選択した低イｌＩ′１１′ン
ピータンスにより発電機の第１の端子−に接続さねでお
り、外電ノ月・ランシスタのベースは；Ｅｌｌ　？Ｉ　
トランジスタのコレクタに接続されている。

この実力り例の他の特′６１によれば、高値の抵抗器か
′電力トランジスタのベースとエミ・・ｌ９とを接続し
ている。

この実＆例の他の特徴によれば、各′ｌ’ｊｊ力トラン
ジスタのベースは抵抗器により制御トランジスタのコレ
クタに接続されている。

本発明は負イ：：ｉのバイポーラ電流インバータに適用
されるが、１１１「記インバータは本発明による４個の
リレーを備えており、これらリレーはそわそわブリッジ
の４つの分枝に設置され、ｆ’ｉ荷はブリッジの電力の
対角線に設置され、発電機はブリ・ソシの他方の対角線
に設置されている。

本発明はまた交流または任意の方向の電流か流れる負荷
に適用され、本発明のリレーは４個のダイオード整流器
ブリッジの電力一の対角線の２つの端子の間に接続され
でおり、任意方向電流発電機または交流電圧発電機は整
流器ブリッジの他方の対角線の２つの端子の間で負荷と
直列に接続されている。

（好ましい実施例の詳細な説明）第５図は本発明によるリレーの実施例をその別の変形例
について図示したものである。この図と第３図とでは同
し要素に同し参照番号を付けである。この実施例におい
て、リレーは電力段６を、更に詳細には第１の型（例え
ばｎｐｎ　）の電力トランジスタＴ１を含む電力段を備
えている他に、制御段７、史に詳細には第２の型（例え
ばｐｎｐ　）の制御トランジスタｒ４を含む制御段を備
えている。電力トランジスタＴＩのコレクタは、本発明
によれば、後に史に詳細に説明する低値インピーダンス
により発電機Ｇの第１の端子４に接続されている。電力
トランジスタのエミッタは負荷回路すなわち負荷Ｚの端
子３に接続されている。この負荷回路の他の端子は発電
機Ｇの第２の端子５に接続されている。この発電機の第
１の端子４は正であり、第２の端子５は負であると仮定
する。制御トランジスタＴ１のエミッタは発電機の第１
の端子４に接続され、１該トランジスタのコレクタは電
力トランジスタＴ１のベースに接続されている。制御ト
ランジスタＴ１のベースは負荷Ｚを流おることができる
電流Ｉから制御電流ｌを受取ることかできる。

本発明によれば、リレーの動作は′電力トランジスタの
コレクタを発電機の第１の端子と接続させるインピーダ
ンスが低いため改みされる。このインピーダンスのため
、電力トランジスタＴｌは、後に示すように、飽和状警
手で一層良く動作する。

別の２つの変形例によれば、前記インピーダンスは低値
の抵抗器Ｒか、その４電方向が電力段のトランジスタＴ
Ｉを流れる電流の方向であるダイオードＤのいずれかで
構成することかできる。この低値インピーダンスのため
電力トランジスタＴ１のコレクタに生ずる電位降Ｆは低
く、その結果、前記トランジスタは、エミッタ・コレク
タ間電位差より大きいエミッタ・ベース間電位差により
極付か決まる。したがって、この場合、電力トランシス
夕刊のエミッタ・ベース間室荀差は前記トランジスタの
エミッタ・コレクタ間室（）ン差に等しく、低イ【・Ｉ
インピーダンスにより牛した′市１◇降ドたけ人きくな
フている。これによりトランジスタ「Ｉの飽和か良々ｒ
となり、その結果１１１１記トランジスタのエミッタ・
コレクタ間電位降下が小さくなり、したかってトランジ
スタ゛「ｌのジュール効果が減少する。たたし、ジュー
ル効果は抵抗器ＲまたはダイオードＤに発生ずるか、こ
のシ；Ｌ−ル効果は消散しやすいので邪魔にはならない
。この場合では、７開度トシ♂−か半埠体接合部内でこ
れか破壊しないようにするため超過してはならない限界
値程度に小さいのて、；１ｔ（Ｉ限は存在しない。抵抗
器の場合、これらを損傷するおそれなしに温度トシ１−
をはるかに大きくすることか「桂能である。低インピー
ダンスか抵抗器Ｒである場合には、抵抗器に対して最適
値を見出すことか可能である。

第５し１に関連して説明した実施例の一変形例によりば
、タイオードＤ′か電力トランジスタ′「１のコレクタ
とエミッタとを接続している。このタイオートはトラン
ジスタを流ねる電流の力面に関して逆に接続されている
。このタイオートに：より電）月・ランシスタを逆り向
の電流に対し・て保５４！、することかできる。

第５図の実施例の他の変形例によれば、高イ／１の抵抗
ＩＡＹ　Ｒｌか′電力段のトランジスタＴＩのベースと
エミッタとを接続しており、藷抵抗器か、制御段のトラ
ンジスタＴ４か遮断状態のとき、前記トランジスタＴＩ
のベース・エミッタ間電圧を一定にすることかてきるよ
うになっている。［司しＪｆ１人で、高値の抵抗器１１
２は制御段のトランジスタＴ４のベースとエミッタとを
接続して前記トランジスタのベース・エミッタ間電圧を
一定にすることができる。

第６図を使って、低値インピーダンスの機能について史
に詳細な説明を行うことにする。この低値インピーダン
スは本発明によれば、提示した実施例ではｐｎｐ型と仮
定しである電力トランジスタＴＯのコレクタに導入され
る。接合トランジスタは逆方向の２つの連続する、エミ
ッタ・ベース接合とベース・コレクタ接合とから構成さ
れている。

図示したｐｎｐ　トランジスタは通常、エミッタ・へ−
ス接合を順方向（前記接合の端子における電圧１；Ｙド
か小さい）に、ベース・コレクタ接合を逆方向（前記接
合の端子における電圧降下か大きい）に分極することに
より動作する。

この動作においては、ベース電流（実際にはこれはベー
ス・コレクタ接合が逆極性になっているのてエミッタ・
ベース′市流である）が人きくなる途中、コレクタ電流
か事実トそれ以−ト増加しなくなる時刻か存在する。こ
れをトランジスタか飽和したという。この場合にはエミ
ッタ・コレクタ間′１；テ圧か比較的小さくなる。

へ−スを分極する場合、実際のトランジスタのエミッタ
端子およびコレクタ金＋Ｆｊ　、、Ｙ−の他に他の電流
源または電圧源か無い（リレーの場合）ときは、最もｆ
１目１しな方法てベースの電位をベースとコレクタとを
接続する結線を使用してコレクタの電位に等しぐするこ
とにより最大値のベース電流が得られる。

この接続は、機械的スイッチを用いて、または第６図に
示す方法で接続した、飽和状態（スイッチ閉）または閉
塞状態（スイッチ開）で動作させる、他のトランジスタ
Ｔを用いて所定０置に入れたり、中断したりすることか
できる。この場合には、トランジスタ゛「０のベース・
コレクタ間接合の端子−の電圧はトランジスタＴの端子
の電圧に等しい。

トランジスタ゛ｒＯのこのベース・コレクタ間電圧をベ
ース・コレクタ接合を順方向に分極することにより史に
小さくすることができる。この［１的で、トランジスタ
′ｒＯのコレクタと直列にインピーダンス（順方向の抵
抗器Ｒまたはダイオ−Ｆ　Ｄ　）を４人し、前記トラン
ジスタのベースの電位を１１１ｆ記インピーダンスから
最も遠い点の電位に等しくする必要がある。このインピ
ーダンスにより、トランジスタ゛ｒＯのベース・コレク
タ接合はトランジスタ′「０が飽和しているとき順方向
の極性になる。

このトランジスタは斤通とは異なる方法で動作する。

それてベース・コレクタ間電圧か非常に低くなり、＋ｉ
ｉｉ記接合に及ぼすジュール効果か減少する。

インピーダンス（ＲまたはＤ）の端子間での電圧時ドか
小さいので前記インピーダンスにおけるジュール降ドが
弱くなり２この弱くなったジュール降Ｆは、抵抗器また
はタイオードの７７ｍ：　）ｎをトランジスタの接合部
において（その破壊を回避するため）越えてはならない
値よりはるかに高い蛸まで安全にトげることがてきるの
で、前記トランジスタについて同じ熱（Ｉ：、を放牧す
るのに必要であったよりｂ小さな冷却面を持つｌ・ラン
ジスタＴＯから消散することができる。

１記の論理はｎｐｎトランジスタの場合にも適用される
。

電力トランジスタＴ１のコレクタに接続されている抵抗
器Ｒの埴の最適化については第７図による回路の助けを
借りれば一層よく理解されるであろう。第７図では計算
の必要１＝ｉＴ変抵抗器となっている。

Ｒ＝０の場合、飽和したリレーのζ１；１ｔ間の電圧を
トランジスタｌ’　Ｉ　０５最人１；１容加熱に対尾ン
）−る電流１ｍａｗＣツイテ測定−’Ｉ−ル（ＶＡｌ１
５Ａ’ｒ）。（Ｒ−０の場合、トランジスタ１゛１のベ
ース・コレクタ接合は逆極Ｐｌ：になっている１、）Ｒ
のイ〆１を、同じ電流、１．。５，８に対シテ、Ｏ，’
Ａｉ　ｒ−Ａ　トＢ　トノ間に電圧ＶＡｌＩＳＡ’ｌと
同程度の大きさの電圧を保持てきるように１−るｉ’ｉ
ｌ能最高レヘルしまで増加する。

Ｖ’ＡＪ：ｔＶＡｎ、５Ａ１ｉｊ　等ＬイカＪｌ常ニワ
ずか大きく１−る。それてトランジスタ′ｒ１のエミ、
・ｔり・コレクタ′１［〔圧はＶ、＋−＜＜Ａｌｌ５Ａ
’ｌてあり（′「１のベース・コレクタ接合は舶方向棒
ｆ１になる９、）次に′市川゛ｖ′Ａｌ１１、ＡＴノ大
部分（Ｍｋ：５０’！　ニ近イ）　全抵抗ｉＭ；Ｒの端
子−間に移す。次に対応する発熱：１１をトランジスタ
′「１から抵抗器Ｒ１に移す。

それでト・ランシスタＴ１て放散される発熱Ｈ，Ｈかか
なり減少するのて電流１゜、。を（使Ｊｌヒ１−るトラ
ンジスタの電流限界を超過しない範囲で）増加°Ｖるか
（この場合Ｒの値をわずか敗訴することは興味かある）
、あるいはＴＩの放熱器の手法を減少するか、あるいは
こわら２つの？Ｊ能性の組合せを選択することかできる
。

第８図は本発明によるリレーの他の実施例を図示してい
る。同じ要素は第８図と第５図とで同し参照番号を付け
である。この実施例においてリレー１は、その入力端子
および出力端子−を２および３で示しであるが、電力段
６を備えている。電力段６は、そのコレクタが低値の抵
抗ｍＲによりリレーの人力２に接続され、そのエミッタ
が負荷すなわち負荷回路２の端子に接続されているトラ
ンジスタＴ１から構成されているトランジスタＴｌは第
１の型（たとえばｎｐｎ）のものである。発電機Ｇは増
幅器人力２に接続されている第１の１ｔの端子４を備え
ているが、前記発電機の第２の負の端ｆ５は負荷２の他
の端子に接続されている。このリレーはまた制御段７を
備えており、これは、この実施例では、直列に接続され
た交７７−相補Ｊ町すの２つのトランジスタＴ４、Ｔ５
を備えている。このようになっているので、ここに示す
例において、トランジスタＴ１かｎｐｎ型のものであれ
ば、トランジスタＴＩの萌にある制御段トランジスタ「
４はｐｎｐ型であり、トランジスタＴ１の１″１１ｆに
あるトランジスタ′「５はｎｐｎ　撃である。前に示し
た理由から、抵抗器Ｒ１は電力トランジスタ゛「ｌのベ
ースとエミッタとを接続しており、抵抗器１（２はトラ
ンジスタＴ４のベースとエミッタとを接続しており、抵
抗器１（；ｌはトランジスタＴ５のベースとエミッタと
を接続しており、低イ〆１の抵抗器Ｒまたは図示してい
ないタイオートはトランジスタＴ１のコレクタを増幅器
の人力２に接続している。而に記したとおり、１１ｆｒ
記抵抗器またはダイオードは電力トランジスタ゛Ｎのコ
レクタにおける電圧降下を小さくすることを［１的とし
ている。この回路ては、相補３７のトランジスタか交１
１に並）υでいる。、電力段および；ｒａｔ　ｏｎ段で
の相補Ｍ＋、１のトランジスタの数は図では３個に限定
しである。この数ははるかに大きくすることかでき、し
かも実Ｔ１　ｆ−求めたい′１゛ニ流ケイン（利４°？
）によって決まることは明らかである（前記電流ケイン
は比［／ｉであり、■は負荷Ｚを流わる電流、ｉは制御
トランジスタＴ５のベースに流される制御電流である）
。ＴＩ以外の各トランジスタは常にリレーの人力２とそ
の１（１力３との電（ｉ’７差から１１１に７被１１Ｉ
ＩＩ御トランジスタのエミッタ・・＼−ス（１１トに（
台降ドたけ減した電（０差で印加ざ、ｔする。リレーを
形成するトランジスタの数かとうであっても、飽和時そ
の人力と出力との間に現ねおる電圧はトランジスタの数
と無関係である。このように、前述のジュール降ドは変
らず、このことは１１ｔ１述の直列形ターリントン増幅
記回路の場合には見られない。

；シ制御電流ｉは任、仏の形式の発電機から供給するこ
とかできる。トランジスタはず△、て発′市機Ｇから供
給さｉる電流■の１１１「部により供給を受けるので、
前記電流すべてかｆ’＋荷Ｚを通過する。このリレーは
任意の電気回路の仔５Ｃユの点に、電気回路を少しも変
更Ｊ−る必要なしに挿入することがてきる。それはこの
リレーは動作するために電圧源を明らかに規定する必要
かないからである。このリレーにはｉｔｌ＋制御すべき
電圧または電流の値の下限が無い。このリレーは電流■
が０になるまで動作するか、こわは既知リレーおよび特
にターリントン形回路の場合には無いことである。１１
７ｆ記リレーの回路は、Ｊ、Ｌべｆアースずなわち大地
に関して　定の′Ｉｊｊ　（〜“ｌを必要としないから
「イ゛１勤式」とｔ＋−ｆふことがてきる。このリレー
かスイッチンク・モートで動イ１するときは、電気機城
式リレーで置き１ぺえることちてきる。このリレーは、
ｆ′え荷に供給さ５れる電流■と；シ制御電流ｉとの比
１／ｉは偵列接続トランジスタの数により変るたけであ
るから、所型の任意の高いレベルの電流ゲインを得るこ
とを可能にする。トランジスタか飽和すると、熱の形て
放散されるエネルギはダーリントン回路で放散されるエ
ネルギより小さい。何故なら、使用しているトランジス
タの極性が交！ｌ−に変る形式になっており、トランジ
スタでの電圧降下か７Ｅいに加算されることがなく、そ
のかわり各トランジスタは、電力トランジスタｒ１ばか
りでなく抵抗器Ｒまたはダイオ−Ｆ　Ｄの端子に現われ
るすべての電位差かうそわが制御するトランジスタの唯
１つのエミッタ・ベース間室位降上を減したものを利用
しているからである。熱の形で消散されるエネルギの大
部分は、１）「に示したように、電力トランジスタＴｌ
のコレクタをリレーの人力に接続させている低値インピ
ーダンスの中に消散される。このインピーダンスでは゛
ｒ、導体接合により許容されるものよりはるかに大きな
ム１度トｆ；１−か許容される。

第１の制御トランジスタのベース電ｔＡｉを光ヒームで
作り出すことができることを記すのは重要である。こね
はこの場合には第１の制御トランジスタを、同しように
動作する回路を少しも変更せずにフすトランジスタで置
き換えることが必要なだけである。この神の回路を第９
図に図示する。同し要素は第９図と第８図とで同じ参照
番号゛を付けである。：ｂｌ）陣没の第１のトランジス
タＴ５はフィトトランジスタであり、照明されるとル制
御電／Ｘこｉを発生ずる。

第１０図は負荷Ｚのバイポーラ電流インバータを図示し
ている。このバイポーラ・インハ゛−夕はそれぞれブリ
ッジの４つの分岐に設置された、本発明による４個のリ
レー２０．２１．２２．２３から構成されている。負荷
Ｚはブリッジの２つの端子２４．２５の間の対角線内に
接続さねている。発電機Ｇはその１［および負の０１９
　Ｆ−４，５によりブリッジの他の対角線の他の２つの
端ｆ−２６，２７に接続されている。リレー２０．２１
，２２．２３は前述の第５図、第８図、および第９図の
リレーの１つと同じである。

制御電流か、たとえばリレー２１および２３のそれぞれ
の制御段の第１のトランジスタに加えられると、対応す
るトランジスタ（電流が加えられないとき遮断されるト
ランジスタ）を飽和させることかできる。それからはす
べての事柄が、負荷が接続されている端子２４が発電Ｊ
ｌＩＧの正の棒４に接続され、負荷が接続されているブ
リッジの端子２５が全電極のイｔの極５に接続されてい
るかのように起る。逆に、；し制御電流をリレー２０．
２２のそ打ぞれの＋ｔｌ（Ｊ剥膜の第１のトランジスタ
のベースに加えると、ずへての事柄は、負荷２が接続さ
れている端子２４か発電機Ｇの負の棒５に接続され、負
荷が接続されているブリッジの端子−２５が発電機Ｇの
正の棒４に接続されているかのように起る。したがって
、装置は負荷Ｚを通る電流の方向のインバータのように
動作する。各リレーの；し制御トランジスタのベースに
電流か加えられなければ、負荷２は付勢されず、インバ
ータは３状態インバータになる。

第１１図は、本発明によるリレー３０（第５図、第８図
、および第９図のリレーの１つ）か、負イ：：ｊ　ｚに
交流あるいは任意方向の電流を作るのに使用されている
回路を図示したものである。リレー３０は４個のダイオ
ード３３．３４．３５．３６から成る整流器ブリッジの
対角線の２−）の端？’３１．３２の間に接続されてい
る。任意方向電流または交流の電圧を発生ずる発電機Ｇ
は負荷Ｚと直列に整流器ブリッジの他の対角線の他の２
つの端子３７．３８の間に接続されている。この回路で
は、発電機Ｇから供給される電流が任意の方向になって
おり、あるいはそれから供給される電圧が交互に変るか
、リレー３０には一定方向の電流が流れ、負荷Ｚには方
向が変化し得る電流が流れる。

図示した各回路は、ｎｐｎ電力トランジスタを備えてい
ることを示している。本発明による回路はｐｎｐ電力電
力トランラスタいて実現することかでき、その場合低イ
メ１インビ・−タンスＲ東たはＤはトランジスタＴＩの
コレクタを出力３に接続しており、トランジスタ１１の
エミッタは人力２に接）、にされる。

このようにして′Ｉｕカドラン・シ、スタのり品ｒ−て
ｊすられる電（＋’７降ドと、したかつてジュール効果
とは′電界効果電力トランジスタの場合よりはるかに弱
い（倍数は３か６５までの範囲にある）ということが指
摘される。

本発明の重要＋＋［は必要なｌ・ランシスタの数を変え
ることによりリレーの重曹な＋Ｆ質を劣化させることな
く、またその圧しい動作が損なわれることなく所要の電
流ゲインを得ることができるということ（これは直列接
続型のダーリントン回路では不可能である）である。電
界効果トランジスタ・リレーを用いて得られるゲインに
近い電流ケインが可能である。その１−１このように接
続したトランジスタの数がどうであっても、これら８−
トランジスタは電力トランジスタの端ｆ　１．：：発生
する電位差（抵抗器Ｒまたはタイオート’Ｄの端子に生
ずる電位差だけ大きい）から直接制御されるトランジス
タの唯１つのエミッタ・ベース間電位降下を減した電圧
で印加される。したがって、制御トランジスタの数がど
うであっても、電力トランジスタの端子における電位差
（および、したがってジュール効果）は、電力トランジ
スタを制御するトランジスタの動作が不良となる可能性
があるため、大きくならない。トランジスタはすべて、
電流■か０になるまで、相補的外部電源を必要とするこ
となく、正しく動作する。例えば、サイリスタを用いる
回路はその最大電流のｌ／１０でもはや動作しない。

所廿の電流ゲインを得ることができるという事実により
、補助電源を必要とすることになりしかも接続の問題（
共通アースまたは接地、など）を生ずることになる外部
電流増幅器を使用せずに済む。

第１２図および第１３図は、本発明の助けにより、大電
流用浮動静電リレーを得ることができる方法を一層よく
理解できるようにしている。第１２図は専門家が想像で
きる大電流用品′市リレーを示す。

発電機Ｇに接続されている電力段だけを示しである。

電力トランジスタが耐え得る最大電流は限られているの
で、大電流を切換えるための解決法は幾つかの電力トラ
ンジスタＴ２１）、Ｔ２１・・−Ｔ２Ｎを１１Ｖ列に接
続することである。残念ながら、並列接合トランジスタ
の動作は、これら丼トランジスタに電流ｆ’１帰ぷを施
して安定に穴なるトランジスタ間に電流■１、Ｉ２、・
−Ｉｎの分ノ１１を釣合わせることができるようにする
措置を講じないかぎり、比較的不安定であることがわか
っている。一般に、利用する解決法は丼トランジスタに
エミッタと１自＋１１に）氏抗Ｒ′を接続することにし
ている。こうすれば、電流か最高になろうとする傾向の
あるトランジスタのエミッタ・ベース間電流を減らずこ
とにより（エミッタ・ベース間電位差を小さく　＝１−
ることにより）装置が安定する。各トランジスタのベー
スと直列に抵抗ｒを入れることもＩ′ｉ丁能である。

第１３図は、本発明によりば、特に′１に力段のトラン
シスタＴ１１、「１２、ｌ”Ｎのエミッタと直列に抵抗
を人ｊる必要なしに幾つかの電／Ｊ段を偵１ａ並列に接
続することかとのようにｊｉｔ白しであるかを示してい
る。このように、本発明によれば、コレクタに直列の抵
抗器Ｒは、ｌ・ランシスタがエミッタ・へ−スおよびコ
レクタ・ベースの２つの接合が順方向の極Ｐ［になって
いる点で飽和しているとき穴なるトランジスタ間に電流
を分１（ｉさせることと同し安定化機能を備えている。

というのはこの場合、電７〕月・ランシスタのエミッタ
・コレクタ、５＋　ｆ−でのｔ；ＬＪＦ−守トは極端に
少なく、これらトランジスタを流れる′電流は実質トコ
レクタに直列の抵抗器Ｒによって決まるからである。装
置は安定である。電１６ｉ、ＩＮかたとえばトランジス
タ゛ｒＮ内で増加しようとすれば、抵抗１ｉ　Ｒの端一
を間における電圧降トドＩＮか増大し１．該トランジス
タのエミッタ・コレクタ端子て利用できる′市川か小さ
くなり、その結果ｌ・ランシスタを通る電流が減る。こ
のため全電流１力司＾！なる電力段の間に平行に安定に
分配されることになる。

本発明の範囲内で、たとえば、簡１ｉ１−な方法で３個
のＩＯＡの′電力段を、この電力段を修１１１せずに並
列に接続することにより：］〇へのリレーかｊｉｔらね
る。制御トランジスタＴ２を３個の電力トランジスタ゛
ｒ１１．ＴＩ２．ＴＮのベースに・）シ列に適切な電流
を供給できるようにすわば良い。

この場合Ｉｌｌのようなエミッタ・ベース間抵抗を大わ
ることが可能である。趙列の谷トランジスタＴｌ　＋、
ｒ１２、ＴＮのエミッタに対するベース電位を遮断状態
にしておくには、唯１つの抵抗器側を設けるたけでよい
。実用上は、１１η記唯１つの抵抗器には３個の電力ト
ランジスタを並列に接続した場合に１個の電力トランジ
スタに使用されることになる値より３倍小さい値を与え
る。

この３つのＩＯへの電力段を並列に接続すればトランジ
スタを最大１０＾に耐えられるトランジスタで３０Ａの
静電浮動リレーを作ることができるという事実から離れ
ても、並列に接続されな３つの各′１゛ニ力段にはＩＯ
Ａの電流が通るだけであり、３ＯＡリレーの端子におけ
る電ｌ下降下はＩＯＡリレーの端子−における電圧降下
と同しである。

ここでは３つの′ＩＥ力段を並列に接続した例題につい
て考察する。このプロセスによれば、Ｎ個（ｒｉ　＞　
２　）の電力段を並列に備え、Ｎを大きな値、たとえば
Ｎ＝ＩＯ以上までにすることができるリレーを考えるこ
とかできる。この後者の場合には、制御トランジスタは
すへてのベースに並列に’１ｊｆｉ力を供給てきるほど
充分強力でなけわばならない。たとえば、第８図および
第９図に示すように、数個の制御トランジスタを使用す
ることも可能である。各電力トランジスタのエミッタ・
ベース電流を蝕ら１−のに抵抗器Ｒを設けることも可能
である。

前述の本発明によるリレーは「動作」接点リレーと呼ぶ
ことかでき、その接点はリレーが付勢されているとき「
閉して」いる。いわゆる「静１）−」接点はリレーか付
勢されていないときの「閉じて」いる接点に相当する。

本発明によれば、　＋ｆｆ述の「動作」接点リレーを基
にして、リレーか付勢されていないときその接点が閉じ
ている「静止」接点リレーを得ることができる。ｒＢに
リレーの制御４５号を逆にするたけて逆の機能を得るこ
とが可能であることがわかっている。

たたし、リレーを使用する際、制御信号を反転する必要
なしにリレーに直接「静＋）−Ｊ接点を持たせることか
はるかに重要な場合がある。このような事例は、たとえ
ば、リレー制御回路が遮断されまたは故障した場合に「
静１ト」接点を備えることが絶対に必要な防護装置に必
要になることがある。

本発明によりば以下に述べる修正を旅したｉｆｆ述の「
動作」接点リレーを基に「静止」接点リレーを得ること
が可能である。

第９図に示すリレーを考察すると、点ＡとＢとの間でト
ランジスタＴ４のエミッタ・ベース端子に接続されてい
る抵抗器Ｒ２はフォトトランジスタＴ５が励起されてい
ない（Ｔ５が非導通）とき前記トランジスタＴ４を遮断
することができるようにする。

Ｔ４か遮断されると、抵抗器側がＴＩを遮断し、したか
って、付勢することなく、リレーは川ｊｌ　、接点にχ
・Ｉ応することになる。

本発明によれば第１４図に示すとおり、第９図の抵抗器
Ｒ２は抵抗器１（３を備えたフォトトランジスタＴ５で
置き換えられ、抵抗器ｐか点ＢとＣとの間に入っている
。Ｔ５か励起されているとき、１′５はその抵抗器Ｒ３
により遮断されており、゛「４のエミッタ・ベース接合
はＲとＴＩとの端子に現わわる抵抗器ρの両端にかかる
電圧により付勢される。それで、ｒ４は埠通し、今度は
ＴＩか導通する。したがって、Ｔ５か励起されていない
とき、リレーは「閉じて」いる接点と同等であり、した
かって「静止」接点を構成する。

しかしなから、Ｔ５を励起すると、Ｔ５は導通してトラ
ンジスタＴ５のエミッタ・ベース接合を短絡し適度にＴ
４を遮断する。これによりＴＩか遮断されリレーは「開
」接点のように動作する。第９図と比較して「開」状態
と「閉１１−」状態とが逆になっている。

第１５図は第１４図のリレーを実用的に実現したものを
／Ｉ（シている。この上−″）に、第１５１メ１におし
＼ては、１゛５か励起されると、　　方においてリレー
か「開」接点のように動作し、すなわら発′市機Ｇの起
′屯力全部かＲおよびＴＩの端子−１したかつて第１５
図の端、ＹΔＣに伝えられ、他方において゛「５１））
４　ｊ（＋　Ｌ／て、前記起′１に力かρの端子に伝え
られる。このようにして、電流かρを流打、「開」状態
のリレーの漏れ電流に対応する。

この漏れ電流を減らずには、ｐのイ／１を増すくたとえ
ば１５０Ｖリレーに対１７てρ・１５ＭΩと１−る。こ
れはｌＯμへの漏れ′市７丸を牛する）。

たたし、ρの値をこのようにすると、ｒ５を励起しない
とき（′［５が非導通）、Ｔ４のベース電流が非常に少
く、Ｔ４を飽和させることができないので、ｒｌを飽和
させることかできない。

この問題を解決するには、一方においてρと′ｒ５との
間に、他方においてρとＴ４との間に、ＲとＴＩとの端
子に生ずる電（ｑ差により電力を受りる前述の形式の２
つの増幅段（特にトランジスタで１とて２）を付加すれ
ば充分（ｐ　＝１５ＭΩの場合）である。これにより「
静止」接点リレーが得られ、このリレーは絶対に正確に
動作する。Ｔ５か励起されているか否かの関数として、
ＴＩが閉塞されるかあるいは正しく飽和するかが得られ
る。他の補正要素をこの回路に４人する必要は無く、こ
の回路はそれ自身で充分である。

「静止」接点を備えているリレーと「動作」接点を備え
ているリレーとの組合せは第１ＪＩ図の回路において実
現されている。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは、従来の電流増幅器すなわちリ
レーである。第５図は本発明によるリレーの実施例の別の変形である
。第６図および第７図は本発明によるリレーの動作を一層
良く理解させるものである。第８図および第９図は本発明によるリレーの他の実施例
を図示している。第１０図は本発明によるリレーを使用するバイポーラ・
インバータ回路を図示している。第１１図は本発明によるリレーを使用して負荷内に任意
方向の電流を循環させる回路を図示している。第１２図は電力トランジスタか並列に接続されているリ
レーである。第１３図は本発明によるリレーをし１示したものであり
、これでは電力トランジスタが並列に接続されている。第１４図および第１５図は第９図に示す本発明によるリ
レーの他の変形例である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）使用回路に電流を流しあるいは停止させるリレー
であって、そのエミッタが使用回路の第１の端子に接続
され、そのコレクタが使用回路の第２の端子に接続され
ている少なくとも１つの第１の型（ｎｐｎまたはｐｎｐ
）のバイポーラ電力トランジスタを備えている電力段と
、電力トランジスタを制御して使用回路に電流を流しあ
るいは中断させる増幅器段とから構成され、前記増幅器
段はそのエミッタが使用回路の第２の端子に接続されそ
のコレクタが電力トランジスタのベースに接続されてい
る少なくとも１つの、第１の型とは反対の第２の型（ｐ
ｎｐまたはｎｐｎ）のバイポーラ制御トランジスタを備
えており、該制御トランジスタのベースは使用回路の供
給電流の強さを決める制御電流を受取り、電力段のイン
ピーダンスは制御電流とは逆の方向に変化するようにな
っているリレーにおいて、電力段のトランジスタのコレ
クタが、電力トランジスタのコレクタ・ベース接合が飽
和時に順方向極性になるように選択した低値のインピー
ダンスにより使用回路の第２の端子に接続されているこ
とを特徴とするリレー。
（２）インピーダンスは順方向に動作するように接続さ
れている抵抗器またはダイオードである特許請求の範囲
第１項に記載のリレー。
（３）ダイオードは電力トランジスタのコレクタとエミ
ッタとを接続しており、該ダイオードは前記電力トラン
ジスタ内の電流の方向に対して逆に接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のリレー。
（４）制御段のトランジスタが遮断状態にあるとき電力
トランジスタのベース・エミッタ電圧を一定にするため
、高い値の抵抗器が電力段トランジスタのベースとエミ
ッタとを接続していることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載のリレー。
（５）制御段はそのコレクタが制御トランジスタのベー
スに、そのエミッタが前記第１の端子に接続されている
少なくとも１つの第１の型の他のバイポーラ・トランジ
スタと、制御トランジスタのベースとエミッタとに随意
に接続されている高い値の抵抗器とを備えており、制御
電流は前記他のバイポーラ・トランジスタのベースに加
えられることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
のリレー。
（６）他の高い値の抵抗器が制御段の第１の型の他のバ
イポーラ・トランジスタのベースとエミッタとを接続し
ていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
リレー。
（７）制御段のトランジスタはフォトトランジスタであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のリレ
ー。
（８）電力段は少なくとも１つの、負荷回路に接続され
た電力トランジスタに直列に接続されている第２の電力
トランジスタを備えており、該第２の電力トランジスタ
はそのエミッタが負荷回路の第１の端子に接続され、そ
のコレクタが前記第２の電力トランジスタのコレクタ・
ベース接合が飽和時に順方向極性になるように選択され
た低値のインピーダンスにより前記使用回路の第２の端
子に接続されており、各電力トランジスタのコレクタに
接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のリレー。
（９）高い値の抵抗器が電力トランジスタのベースとエ
ミッタとを接続していることを特徴とする特許請求の範
囲第８項に記載のリレー。
（１０）各電力トランジスタのベースは抵抗器により制
御トランジスタのコレクタに接続されていることを特徴
とする特許請求の範囲第８項に記載のリレー。
（１１）制御段が、エミッタと制御トランジスタのベー
スとの間に接続された少なくとも１つの他のバイポーラ
・トランジスタから成ることを特徴とする、特許請求の
範囲第１項に記載のリレー。
（１２）負荷内のバイポーラ電流インバータであって、
該インバータはそれぞれブリッジの４つの分枝に配設さ
れている特許請求の範囲第１項から第１１項までのいず
れかに記載の４個のリレーを含んでおり、負荷はブリッ
ジの１つの対角線上に設置され、発電機はブリッジの他
の対角線上に設置されていることを特徴とするバイポー
ラ電流インバータ。
（１３）特許請求の範囲第１項から第１１項までのいず
れかに記載のリレーにおいて、任意方向の電流または交
流を負荷に通す装置であって、リレーは４個のダイオー
ドから成る整流ブリッジの対角線の２つの端子の間に接
続されており、任意方向電流の発電機または交流電圧発
電機は整流ブリッジの他の対角線の２つの端子の間に負
荷と直列に接続されていることを特徴とする装置。