WO2004114508A1 - 交流スイッチ - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H03K17/6874—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor in a symmetrical configuration

Definitions

  • the present invention relates to an AC switch that is turned on / off by a control signal and controls on / off of an input AC signal.
  • FIG. 1 A conventional AC switch used for a converter or a converter is shown in Fig. 1, for example.
  • An AC signal from an AC power supply 110 is applied to both ends of a first terminal 11 and a second terminal 12 to an AC switch 100 shown in FIG.
  • the AC switch 100 includes a normally-off type MOS FE TQ4 (hereinafter abbreviated as FE TQ4) and an normally-off type, which are connected in reverse series at both ends of the first terminal 11 and the second terminal # 2.
  • MO SFE TQ 5 (hereinafter abbreviated as FE TQ 5).
  • the drain of FETQ4 is connected to the first terminal 11, the source of FETQ4 is connected to the source of FETQ5, and the drain of FETQ5 is connected to the second terminal 12.
  • a gate signal composed of a pulse signal is applied from the gate signal section 13 to the gate of FETQ4 and the gate of FETQ5.
  • AC switch 100 can change the frequency of the current flowing through AC switch # 00 according to the frequency of the gate signal. Further, according to the AC switch 100, by using a common source, it is possible to control ON / OFF of the FETQ4 and the FETQ5 with one gate signal.
  • a triac may be used as an AC switch.
  • it can be turned on by applying a positive voltage gate signal to the triac, it cannot be turned off by applying a zero voltage gate signal to the triac. That is, the triac cannot be turned off unless the current flowing through the triac approaches zero. Therefore, when a triac is used, the frequency of the current flowing through the triac cannot be changed according to the frequency of the gate signal, and the triac is turned on / off at a frequency equal to or higher than the frequency of the AC power supply 110. I could't control the talent.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-75110 discloses a technique related to the conventional AC switch. Disclosure of the invention
  • the conventional AC switch shown in FIG. 1 is not composed of one element but composed of two elements, FETQ4 and FETQ5. Also, since FETQ4 and FETQ5 are connected in series, the value obtained by adding the on-resistance of the two elements becomes the overall on-resistance, and the loss increases.
  • the present invention provides an AC switch that can reduce loss by controlling ON / OFF of an AC signal with one element, can be turned ON / OFF at a frequency higher than the power supply frequency, and can greatly reduce the size of an inverter or a comparator. It is in.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and a main aspect of the present invention is that the first terminal and the second terminal are turned on / off by an input control signal.
  • An AC switch for controlling on / off of an AC signal input therebetween, wherein the first terminal is connected to the first main electrode, the second terminal is connected to the second main electrode, and the control signal is input.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional AC switch.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the AC switch according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an AC switch according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an AC switch according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of an AC switch according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of an AC switch according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an AC switch according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the AC switch according to the first embodiment is characterized in that the on / off control of the AC signal by one element reduces the re-loss and enables the switch to be turned on even at a frequency higher than the power supply frequency.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the AC switch according to the first embodiment of the present invention.
  • a normal-marion FETQ 1 (hereinafter abbreviated as FETQ 1) is connected to both ends of the first terminal 11 and the second terminal 12, and the first main electrode 2 1, a second main electrode 22 and a gate G.
  • the first main electrode 21 is connected to the first terminal 11, and the second main electrode 22 is connected to the second terminal 12.
  • This normally-on type FETQ1 has a low on-resistance and a high breakdown voltage, and is made of, for example, a compound semiconductor such as SiC or GaN or a MESFET.
  • the drain and source are formed symmetrically. Therefore, the first main electrode 21 or the second main electrode 22 connected to the higher potential terminal between the ⁇ terminal 11 and the second terminal 12 becomes the drain and the lower potential terminal The other connected main electrode becomes the source.
  • a gate signal section 13 for generating a gate signal composed of a pulse signal or the like is connected to the gate G of the FETQ1.
  • the cathode of the die D 1 is connected to the first main electrode 21 of the FET Q 1
  • the cathode of the die D 2 is connected to the second main electrode 22 of the FET Q 1.
  • the diode D1 anode and the diode D2 anode are connected to the other end of the gate signal section 13, and the connection point between the diode D1 anode and the diode D2 anode is connected to the FETQ1 anode.
  • a gate signal is input to the gate G.
  • the first The main electrode 21 serves as a drain
  • the second main electrode 22 serves as a source.
  • FETQ 1 is turned on
  • the diode D 2 is turned on. Also, at this time, the diode D1 is turned off because it is in the reverse bias state.
  • the first main electrode 21 of the FETQ 1 becomes the source and the second main electrode 22 becomes the drain.
  • FETQ 1 is turned on, and the diode D 1 is turned on.
  • the diode D2 is turned off because it is in a reverse bias state.
  • the main electrode as the source is When a gate signal that sets the potential of the gate G lower than that of the gate is input, the FETQ 1 turns off.
  • the FETQ 1 turns off.
  • the AC switch according to the first embodiment when an AC signal is input between the first terminal 11 and the second terminal 12, the potential of the first terminal 11 becomes the second terminal. 12 The potential is higher or lower than the potential of 2, but the terminal with the lower potential is selected by the diodes D 1 and D 2, and the terminal between the selected lower terminal (source) and the gate G is selected.
  • the ON / OFF control of the AC signal can be controlled with one element of FETQ1. Therefore, the loss can be reduced, the power can be turned on / off at a frequency higher than the power supply frequency, and the inverter and the converter can be significantly reduced in size.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an AC switch according to a second embodiment of the present invention.
  • the AC switch according to the second embodiment is provided with FETQ2 and Q3 in place of the diodes D1 and D2 of the AC switch according to the first embodiment, and malfunctions due to noise and leakage current.
  • the feature is that it prevented.
  • FE TQ2 and Q 3 are switches such as a normally-type MOS FET, and the drain of F ETQ 2 is connected to the first terminal 11 and the drain of FE TQ 3 is connected to the second terminal. Connected to terminal 12 '. The source of FETQ 2 and the source of FETQ 3 are connected to the other end of the gate signal section 13.
  • the F gate (32 and ETQ 3) is turned on by inputting a positive voltage gate signal to the gate of the FET connected to the low potential terminal, and connected to the FET gate connected to the high potential terminal. It is turned off by inputting a negative voltage gate signal to the gate.
  • the first main electrode 21 of the FETQ 1 becomes a drain and the second main electrode 22 becomes a source.
  • a gate signal that sets the gate G higher or zero with respect to the potential of the second main electrode 22 as a source is input, and the gate is turned on by inputting a positive voltage gate signal to the gate of FETQ3. It is turned off by inputting a zero-voltage or negative-voltage gate signal to the gate of FETQ2.
  • FETQ 1 turns on.
  • the potential of the second terminal 12 is high and the potential of the first terminal 11 is low
  • the first main electrode 21 of the FETQ1 becomes a source and the second main electrode 22 becomes a drain.
  • a gate signal that sets the gate G higher or zero with respect to the potential of the first main electrode 21 as a source is input, and a positive voltage gate signal is input to the gate of the FETQ 2.
  • FETQ 1 turns on. Furthermore, even when the potential of the first terminal 11 is high and the potential of the second terminal 12 is low, and when the potential of the second terminal 12 is high and the potential of the first terminal 11 is low, the main electrode as the source is When a gate signal that sets the potential of the gate G lower than that of the gate is input, the FETQ1 is turned off.
  • the same effect as that of the AC switch according to the first embodiment can be obtained, and the FETs Q2 and Q3 can be stably turned on. Malfunction due to noise or leakage current can be prevented.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an AC switch according to a third embodiment of the present invention.
  • the AC switch according to the third embodiment is characterized in that a current flows from a terminal having a high potential to a diode via a resistor to prevent malfunction due to noise or leakage current.
  • FIG. 4 the same parts as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts will be omitted.
  • the anode of the diode D 3 is connected to the first terminal 11, and the cathode of the diode D 3 is connected to the anode of the diode D 1 and the diode D 1 via the resistor R 1.
  • diode D4 connected to the second terminal 12 and the power source of diode D4 is connected to the diode via resistor R1.
  • Die codes D1 to D4 are configured as a bridge.
  • the operation of the AC switch according to the third embodiment configured as described above will be described.
  • the first main electrode 21 of the FETQ 1 becomes a drain and the second main electrode 22 becomes a source.
  • a current flows through the first terminal 11 ⁇ the diode D 3 ⁇ the resistor R 1 ⁇ the diode D 2 ⁇ the second terminal 12.
  • the diode D2 turns on and the diode D1 turns off.
  • the same effect as that of the AC switch according to the first embodiment can be obtained, and the die heads D 1 and D 2 can be stabilized. Because it can be turned on, malfunction due to noise and leakage current can be prevented.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of an AC switch according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the AC switch according to the fourth embodiment is characterized in that malfunction due to noise or leakage current is prevented.
  • a resistor R1 is connected in parallel with the diode D1
  • a resistor R2 is connected in parallel with the diode D2.
  • the same effect as that of the AC switch according to the first embodiment can be obtained, and die switches D ⁇ and D 2 can be stabilized. Because it can be turned on, malfunction due to noise and leakage current can be prevented.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of an AC switch according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the AC switch according to the fifth embodiment is different from the AC switch according to the third embodiment shown in FIG. 4 in that a gate signal section 13 and a gate G of the FETQ 1 are further provided.
  • DC power supply E is provided.
  • the positive terminal of the DC power source E is connected to the gate G of the FETQ 1, and the negative terminal of the DC power source E is connected to one end of the gate signal section 13.
  • the DC voltage of the DC power supply E is always applied to the gate G of the FET Q1 as a bias voltage, so that the gate voltage shortage does not occur and the FET Q1 does not malfunction.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of an AC switch according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the AC switch according to the sixth embodiment is different from the AC switch according to the fourth embodiment shown in FIG. 5 in that a direct current is applied between the gate signal section 13 and the gate G of the FET GM.
  • Power supply E is provided.
  • the positive terminal of the DC power source E is connected to the gate G of the FETQ 1, and the negative terminal of the DC power source E is connected to one end of the gate signal section 13.
  • the DC voltage of the DC power supply E is always applied to the gate G of the FET Q1 as a bias voltage, so that the gate voltage shortage does not occur and the FET Q1 does not malfunction.
  • the resistor R1 is used to pass a current.
  • a constant current element ⁇ a constant current circuit is used. In such a case, a forward current can be stably passed from a low voltage to a high voltage.
  • the present invention when an AC signal is input between the first terminal and the second terminal, when the potential of the first terminal is high and the potential of the second terminal is low, the potential between the second terminal and the control electrode is reduced.
  • the control signal is input to the switch and the semiconductor switch is turned on, and the potential of the second terminal is high and the potential of the first terminal is low, the control signal is input between the first terminal and the control electrode.
  • the semiconductor switch turns on.
  • the semiconductor switch is turned off. For this reason, an AC switch that can reduce the loss by controlling ON / OFF of the AC signal with one element, can be turned ON / OFF at a frequency higher than the power supply frequency, and can significantly reduce the size of the inverter / converter can be provided. .

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Abstract

入力される制御信号によりオン／オフし、第１端子１１及び第２端子１２間に入力された交流信号をオン／オフ制御させる交流スイッチであって、第１端子１１に第１主電極２１が接続され第２端子１２に第２主電極２２が接続されゲート信号を入力するゲートＧが接続されたノーマリオン型のＦＥＴＱ１と、第１端子１１及び第２端子１２の内の電位が低い端子とゲートＧとの間にゲート信号部１３のゲート信号を入力するダイオードＤ１，Ｄ２とを有する。

Description

明細書 交流スィツチ 技術分野
本発明は、制御信号によリオン/オフして、入力された交流信号をオン/ オフ制御させる交流スィッチに関する。 背景技術
ィンバ一夕やコンバータに使用される従来の交流スィツチとしては、例え ば図 1 に示すようなものがある。図 1 に示す交流スィッチ 1 00には、第 1 端子 1 1 と第 2端子 1 2との両端に交流電源 1 1 0からの交流信号が印加 されるようになっている。
交流スィッチ 1 00は、第 1端子 1 1 と第 2端子 Ί 2との両端に、逆直列 接続されたノ一マリオフ型の M OS F E TQ4 (以下、 F E TQ4と略称 する。 ） とノーマリオフ型の MO S F E TQ 5 (以下、 F E TQ 5と略称 する。 ） とが接続されている。 F ETQ4のドレインが第 1端子 1 1 に接続 され、 F E TQ 4のソースは F E TQ 5のソースに接続され、 F E TQ 5の ドレインは第 2端子 1 2に接続されている。 F E TQ4のゲートと F ETQ 5のゲートとには、ゲー卜信号部 1 3からパルス信号からなるゲー卜信号が 印加されるようになっている。
次に、このように構成された交流スィッチ 1 00の動作を説明する。まず、 ゲ—卜信号部 1 3からゲー卜信号が正電圧（例えば 1 0 V)で、 F ETQ4 及び F E TQ 5のゲートに印加されると、 F E TQ 4及び F E TQ 5が共に 才ンする。
このため、ゲー卜信号が正電圧である期間においては、第〗端子 1 1 に交流 電源 1 1 0から正電圧が印加されている時には第 1端子 1 1から第 2端子 1 2に電流が流れ、第 2端子 1 2に交流電源 1 1 0から正電圧が印加されて いる時には第 2端子 1 2から第 1端子 1 1 に電流が流れる。即ち、 F E TQ 4と F ETQ5とが逆直列接続され且つ第 1端子 1 1 に F ETQ4のドレ ィンが接続され、第 2端子 1 2に F E T Q 5のドレインが接続されているの で、 交流スィッチ 1 00に交流電流が流れる。
次に、ゲート信号部 1 3からゲ一卜信号が零電圧で、 £丁(24及びド £ TQ 5のゲートに印加されると、 F 丁04及び ETQ5が共にオフする。 このため、 交流スィツチ 1 00に電流が流れなくなる。
これにより、交流スィッチ 1 00は、ゲ一卜信号の周波数に応じて交流ス イッチ〗 00を流れる電流の周波数を変えることができる。また、 この交流 スィッチ 1 00によれば、 ソースを共通にすることにより、 1つのゲート信 号で F ETQ4と F ETQ 5とをオン/オフ制御できる。
一方、 トライアツクを交流スィッチとして用いることもある。 しかし、 ト ライアツクに正電圧のゲ一卜信号を印加することでオンすることができる が、卜ライアックに零電圧のゲー卜信号を印加してもオフすることはできな い。即ち、 卜ライアックを流れる電流が零近くにならなければトライアツク をオフすることはできない。 このため、 卜ライアックを用いた場合、 ゲ一卜 信号の周波数に応じて卜ライアックを流れる電流の周波数を変えることが できず、交流電源 1 1 0の周波数以上の周波数で、 卜ライアックをオン/才 フ制御することはできなかった。
従来の交流スィッチに関連する技術として特開平 5— 75 1 1 0号公報 がある。 発明の開示
しかしながら、図 1 に示す従来の交流スィッチにあっては、 1素子ではな く、 F ETQ4と F ETQ 5との 2素子からなっている。 また、 F E TQ 4 と F E T Q 5とが直列に接続されているため、 2素子のオン抵抗を加算した 値が全体のオン抵抗になり、 ロスが増大する。
本発明は、 1素子で交流信号をオン/オフ制御することによりロスを低減 し、電源周波数より高い周波数でもオン/オフでき、インバー夕やコンパ一 夕を大幅に小型化できる交流スィッチを提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の主た る側面は、入力される制御信号によリオン/オフし、第 1端子及び第 2端子 間に入力された交流信号をオン/オフ制御させる交流スィッチであって、前 記第 1端子に第 1主電極が接続され前記第 2端子に第 2主電極が接続され 前記制御信号を入力する制御電極が接続された半導体スィッチと、前記第 1 端子及び前記第 2端子の内の電位が低い端子と前記制御電極との間に前記 制御信号を入力する制御信号入力手段と、 を有することを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 従来の交流スィッチの回路図である。
図 2は、 本発明の第 1の実施の形態に係る交流スィッチの回路図である。 図 3は、 本発明の第 2の実施の形態に係る交流スィッチの回路図である。 図 4は、 本発明の第 3の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。 図 5は、 本発明の第 4の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。 図 6は、 本発明の第 5の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。 図 7は、 本発明の第 6の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態に係る交流スィッチを図面を参照しながら詳細 に説明する。
(第 1の実施の形態）
第 1の実施の形態に係る交流スィツチは、 1素子で交流信号をオン オフ 制御することによリロスを低減し、電源周波数より高い周波数でもオン 才 フできることを特徴とする。図 2は本発明の第 1の実施の形態に係る交流ス イッチの回路図である。
図 2に示す交流スィッチは、第 1端子 1 1 と第 2端子 1 2との両端に、 ノ —マリオン型の F E T Q 1 (以下、 F E T Q 1 と略称する。 ） が接続され、 第 1主電極 2 1 と第 2主電極 2 2とゲート Gとで構成されている。第 1主電 極 2 1 は第 1端子 1 1 に接続され、第 2主電極 2 2は第 2端子 1 2に接続さ れている。 このノ一マリオン型の F E T Q 1は、オン抵抗が小さく高耐圧で あり、 例えば S i Cや G a N等の化合物半導体又は M E S F E Tからなる。 このノーマリオン型の F E T Q 1は、ドレインとソースとが対称に形成され ているので、第〗端子 1 1 と第 2端子 1 2との内の電位の高い端子に接続さ れた第 1主電極 2 1又は第 2主電極 2 2がドレインとなり、電位の低い端子 に接続された他方の主電極がソースとなる。
また、パルス信号等からなるゲー卜信号を発生するゲー卜信号部 1 3の一 端は、 F E T Q 1のゲー卜 Gに接続されている。 F E T Q 1の第 1主電極 2 1 にはダイ才一ド D 1のカソードが接続され、 F E T Q 1の第 2主電極 2 2 にはダイ才一ド D 2のカソードが接続されている。ダイ才ード D 1のァノー ドとダイオード D 2のアノードとはゲー卜信号部 1 3の他端に接続され、ダ ィオード D 1のアノードとダイオード D 2のアノードとの接続点と F E T Q 1のゲー卜 Gとの間にゲー卜信号が入力されるようになっている。
次に、このように構成された第 1の実施の形態に係る交流スィツチの動作 を説明する。
まず、第 1端子〗 1及び第 2端子 1 2間に交流信号が入力されると、第 1 端子 1 1の電位が高く第 2端子 1 2の電位が低い場合には、 F E T Q 1の第 1主電極 2 1がドレインとなり、第 2主電極 2 2がソースとなる。 ソースで ある第 2主電極 2 2の電位に対してゲート Gを高い電位又は零電位とする ゲー卜信号が入力されると、 F E T Q 1がオンし、ダイオード D 2がオンす る。 また、 このとき、 ダイオード D 1は逆バイアス状態となるので、 オフと なる。
次に、第 2端子 1 2の電位が高く第 1端子 1 1の電位が低い場合には、 F E T Q 1の第 1主電極 2 1がソースとなリ、第 2主電極 2 2がドレインとな る。ソースである第 1主電極 2 1の電位に対してゲー卜 Gを高い電位又は零 電位とするゲ一卜信号が入力されると、 F E T Q 1がオンし、ダイオード D 1がオンする。 また、 このとき、 ダイオード D 2は逆バイアス状態となるの で、 オフとなる。
さらに、第 1端子 1 1の電位が高く第 2端子 1 2の電位が低い場合、及び 第 2端子 1 2の電位が高く第 1端子 1 1の電位が低い場合でも、ソースとな る主電極の電位に対してゲート Gを低い電位とするゲー卜信号が入力され ると、 F E T Q 1 はオフする。 このように、第 1の実施の形態に係る交流スィッチによれば、第 1端子 1 1及び第 2端子 1 2間に交流信号が入力されると、第 1端子 1 1の電位が第 2端子 1 2の電位に対して高くなつたり低くなつたりするが、ダイオード D 1， D 2により電位の低い端子を選択し、 選択された電位の低い端子（ソー ス）とゲ一卜 Gとの間にゲート信号を入力するので、 F ETQ 1の 1素子で 交流信号をオン/オフ制御できる。従って、 ロスを低減でき、 電源周波数よ り高い周波数でもオン/オフでき、インバー夕やコンバータを大幅に小型化 できる。
(第 2の実施の形態）
図 3は本発明の第 2の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。第 2の実施の形態に係る交流スィツチは、第 1の実施の形態に係る交流スィッ チのダイオード D 1， D 2に代えて、 F E TQ 2, Q 3を設けて、 ノイズや 漏洩電流による誤動作を防止したことを特徴とする。
図 3において、 F E TQ 2, Q 3は、 ノ一マリ才フ型の MO S F E T等 のスィッチであり、 F ETQ 2のドレインは第 1端子 1 1 に接続され、 F E TQ 3のドレインは第 2端子 1 2に'接続されている。 F ETQ 2のソースと F ETQ 3のソースとはゲー卜信号部 1 3の他端に接続されている。
また、 F 丁(32及び E TQ 3の内、電位の低い端子に接続された F E Tのゲー卜に正電圧のゲー卜信号を入力することでオンし、電位の高い端子 に接続された F E Tのゲートに負電圧のゲー卜信号を入力することでオフ するようになつている。
次に、このように構成された第 2の実施の形態に係る交流スィツチの動作 を説明する。
まず、第 1端子 1 1の電位が高く第 2端子 1 2の電位が低い場合には、 F ETQ 1の第 1主電極 2 Ίがドレインとなり、第 2主電極 22がソースとな る。ソースである第 2主電極 22の電位に対してゲー卜 Gを高い電位又は零 電位とするゲー卜信号が入力され、 F E TQ 3のゲートに正電圧のゲー卜信 号を入力することでオンし、 F E TQ 2のゲートに零電圧又は負電圧のゲー 卜信号を入力することでオフする。 このため、 F E TQ 1がオンする。 次に、第 2端子 1 2の電位が高く第 1端子 1 1の電位が低い場合には、 F E T Q 1の第 1主電極 2 1がソースとなり、第 2主電極 2 2がドレインとな る。ソースである第 1主電極 2 1の電位に対してゲ一卜 Gを高い電位又は零 電位とするゲー卜信号が入力され、 F E T Q 2のゲー卜に正電圧のゲー卜信 号を入力することでオンし、 F E T Q 3のゲートに零電圧又は負電圧のゲー 卜信号を入力することでオフする。 このため、 F E T Q 1がオンする。 さらに、第 1端子 1 1の電位が高く第 2端子 1 2の電位が低い場合、及び 第 2端子 1 2の電位が高く第 1端子 1 1の電位が低い場合でも、ソースとな る主電極の電位に対してゲート Gを低い電位とするゲー卜信号が入力され ると、 F E T Q 1はオフする。
このように第 2の実施の形態に係る交流スィツチによれば、第 1の実施の 形態に係る交流スィッチの効果と同様な効果が得られるとともに、 F E T Q 2， Q 3を安定にオンできるので、 ノイズや漏洩電流による誤動作を防止で さる。
(第 3の実施の形態）
図 4は本発明の第 3の実施の形態に係る交流スィッチの回路図である。第 3の実施の形態に係る交流スィッチは、電位の高い端子から抵抗を介してダ ィオードに電流を流し、ノイズや漏洩電流による誤動作を防止したことを特 徴とする。
なお、 図 4において、 図 2に示す部分と同一部分には同一符号を付し、 同 一部分の説明は省略する。
第 1端子 1 1 にはダイオード D 3のアノードが接続され、ダイオード D 3 のカソードは抵抗 R 1を介してダイ才一ド D 1のァノードとダイ才ード D
2のアノードとに接続されている。第 2端子 1 2にはダイオード D 4のァノ ードが接続され、ダイオード D 4の力ソードは抵抗 R 1を介してダイオード
D 1のアノードとダイオード D 2のアノードとに接続されている。ダイ才ー ド D 1〜4はプリッジ構成されている。
次に、このように構成された第 3の実施の形態に係る交流スィツチの動作 を説明する。 ここでは、 ダイオード D 1， D 2の動作のみを説明する。 まず、第 1端子 1 1の電位が高く第 2端子 1 2の電位が低い場合には、 F E T Q 1の第 1主電極 2 1がドレインとなり、第 2主電極 2 2がソースとな る。 このとき、第 1端子 1 1→ダイオード D 3→抵抗 R 1→ダィ才一ド D 2 →第 2端子 1 2と電流が流れる。 これにより、 ダイオード D 2がオンし、 ダ ィオード D 1がオフする。
次に、第 2端子 1 2の電位が高く第 1端子 1 1の電位が低い場合には、 F E T Q 1の第 1主電極 2 1がソースとなり、第 2主電極 2 2がドレインとな る。 このとき、第 2端子 1 2→ダイオード D 4→抵抗 R 1→ダイオード D 1 →第 1端子 1 1 と電流が流れる。 これにより、 ダイオード D 1がオンし、 ダ ィオード D 2が才フする。
このように、第 3の実施の形態に係る交流スィツチによれば、第 1の実施 の形態に係る交流スィッチの効果と同様な効果が得られるとともに、ダイ才 ード D 1， D 2を安定にオンできるので、 ノイズや漏洩電流による誤動作を 防止できる。
(第 4の実施の形態）
図 5は本発明の第 4の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。第 4の実施の形態に係る交流スィッチは、ノイズや漏洩電流による誤動作を防 止したことを特徴とする。
なお、 図 5において、 図 2に示す部分と同一部分には同一符号を付し、 同 一部分の説明は省略する。ダイオード D 1 と並列に抵抗 R 1が接続され、ダ ィ才ード D 2と並列に抵抗 R 2が接続されている。
次に、このように構成された第 4の実施の形態に係る交流スィツチの動作 を説明する。 ここでは、 ダイオード D 1,， D 2の動作のみを説明する。 まず、第 1端子 1 1の電位が高く第 2端子 1 2の電位が低い場合には、 F E T Q 1の第 1主電極 2 1がドレインとなり、第 2主電極 2 2がソースとな る。 このとき、第 1端子 1 1→抵抗 R 1→ダイオード D 2→第 2端子 1 2と 電流が流れる。 これにより、 ダイオード D 2がオンし、 ダイオード D〗が才 フする。
次に、第 2端子 1 2の電位が高く第 1端子 1 1の電位が低い場合には、 F E T Q〗の第 1主電極 2 Ίがソースとなり、第 2主電極 2 2がドレインとな る。 このとき、第 2端子 1 2→抵抗[¾ 2→ダィ才ード0 1→第1端子1 1 と 電流が流れる。 これにより、 ダイオード D 1がオンし、 ダイオード D 2が才 フする。
このように、第 4の実施の形態に係る交流スィッチによれば、第 1の実施 の形態に係る交流スィッチの効果と同様な効果が得られるとともに、ダイ才 ード D〗， D 2を安定にオンできるので、 ノイズや漏洩電流による誤動作を 防止できる。
(第 5の実施の形態）
図 6は本発明の第 5の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。第 5の実施の形態に係る交流スィツチは、図 4に示す第 3の実施の形態に係る 交流スィツチの構成にさらに、ゲ一卜信号部 1 3と F E T Q 1のゲ一卜 Gと の間に直流電源 Eを設けたことを特徴とする。直流電源 Eの正極は F E T Q 1のゲート Gに接続され、直流電源 Eの負極はゲート信号部 1 3の一端に接 続されている。
このような構成によれば、直流電源 Eの直流電圧がバイアス電圧として F E T Q 1のゲー卜 Gに常に印加されるので、ゲー卜電圧不足が発生しなくな リ、 F E T Q 1が誤動作しなくなる。
(第 6の実施の形態）
図 7は本発明の第 6の実施の形態に係る交流スィツチの回路図である。第 6の実施の形態に係る交流スィツチは、図 5に示す第 4の実施の形態に係る 交流スィツチの構成にさらに、ゲー卜信号部 1 3と F E T GMのゲ一卜 Gと の間に直流電源 Eを設けたことを特徴とする。直流電源 Eの正極は F E T Q 1のゲート Gに接続され、直流電源 Eの負極はゲート信号部 1 3の一端に接 続されている。
このような構成によれば、直流電源 Eの直流電圧がバイアス電圧として F E T Q 1のゲー卜 Gに常に印加されるので、ゲー卜電圧不足が発生しなくな リ、 F E T Q 1が誤動作しなくなる。
なお、第 3乃至第 6の実施の形態に係る交流スィッチでは、電流を流すた めに抵抗 R 1を用いたが、抵抗 R 1 に代えて、例えば定電流素子ゃ定電流回 路等を用いても良く、 これらによれば、低い電圧から高い電圧まで安定に順 方向電流を流すことができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、第 1端子及び第 2端子間に交流信号が入力されると、第 1端子の電位が高く第 2端子の電位が低い場合には、第 2端子と制御電極と の間に制御信号が入力されて半導体スイッチがオンし、また、第 2端子の電 位が高く第 1端子の電位が低い場合には、第 1端子と制御電極との間に制御 信号が入力されて半導体スィッチがオンする。また、制御信号が制御電極に 入力されない場合には、 半導体スィッチはオフする。 このため、一素子で交 流信号をオン/オフ制御することによリロスを低減し、電源周波数より高い 周波数でもオン オフでき、インバータゃコンバータを大幅に小型化できる 交流スィッチを提供することができる。

Claims

請求の範囲
1 入力される制御信号によリオン Zオフし、第 1端子及び第 2端子間に入 力された交流信号をオン/オフ制御させる交流スィッチであって、
前記第 1端子に第 1主電極が接続され前記第 2端子に第 2主電極が接続 され前記制御信号を入力する制御電極が接続された半導体スィッチと、 前記第 1端子及び前記第 2端子の内の電位が低い端子と前記制御電極と の間に前記制御信号を入力する制御信号入力手段と、
を有することを特徴とする。
2 請求項 1記載の交流スィッチであって、
前記制御信号入力手段は、
前記半導体スィツチの前記第 1主電極に一方の電極が接続された第 1ダ ィオードと、
前記半導体スィツチの前記第 2主電極に一方の電極が接続され他方の電 極が前記第 1ダイオードの他方の電極に接続された第 2ダイオードと、 を有し、
前記第 1ダイォ一ドの他方の電極と前記第 2ダイ才ードの他方の電極と の接続点と前記制御電極との間に前記制御信号を入力することを特徴とす る。
3 請求項 2記載の交流スィッチであって、
前記第〗端子及び前記第 2端子の内の電位が高い端子から電位が低い端 子に接続された前記ダイオードに電流を流す電流供給手段、
を更に有することを特徴とする。
4 請求項 3記載の交流スィツチであって、
前記電流供給手段は、 前記第 1ダイ才ードの他方の電極と前記第 2ダイ才ードの他方の電極と の接続点と前記第 1端子との間に接続され、第 3ダイオードと抵抗とが直列 に接続された直列回路と、
前記第 3ダイオードと前記抵抗との接続点と前記第 2端子との間に接続 された第 4ダイオードと、
を有することを特徴とする。
5 請求項 3記載の交流スィツチであって、
前記電流供給手段は、
前記第 1ダイオードに並列に接続された第 1抵抗と、
前記第 2ダイオードに並列に接続された第 2抵抗と、
を有することを特徴とする。
6 請求項 4又は 5記載の交流スィツチであって、
前記半導体スィッチの前記制御電極に直流電圧を印加する直流電源、 を更に有することを特徴とする。
7 請求項 1記載の交流スィッチであって、
前記制御信号入力手段は、
前記半導体スィツチの前記第 1主電極に第 1電極が接続された第 1スィ ツチと、
前記半導体スィツチの前記第 2主電極に第 3電極が接続され第 4電極が 前記第 1スィッチの第 2電極に接続された第 2スィッチと、
を有し、
前記第 1スィッチの第 2電極と前記第 2スィッチの第 4電極との接続点 と前記制御電極との間に前記制御信号を入力し、
前記第 1スィツチ及び第 2スィツチの内、前記電位の低い端子に接続され たスィッチをオンし、前記電位の高い端子に接続されたスィッチをオフする ことを特徴とする。 8 請求項 1乃至請求項 7のいずれか 1項記載の交流スィッチであって、 前記半導体スィツチは、ノーマリオン型のスィツチであることを特徴とする c
9 請求項 8記載の交流スィッチであつて、
前記ノ一マリオン型のスィッチは、化合物半導体からなることを特徴とす る。
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