JPS61278917A

JPS61278917A - 負荷回路における電流の流を許容又は阻止するリレ−及び任意の方向の電流又は交流を流す負荷回路に対する前記リレ−の適用装置

Info

Publication number: JPS61278917A
Application number: JP61122377A
Authority: JP
Inventors: ジェラール　ボウネル; アラン　ナカシュ; ジャン　ソル; 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: 1985-05-31
Filing date: 1986-05-29
Publication date: 1986-12-09
Also published as: DE3677260D1; EP0204618A1; FR2582881B1; FR2582881A1; EP0204618B1; US4724335A

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）この発明は、負荷回路における電流の流を許容又は阻止
するリレーに関する。また、この発明は任意の方向の電
流又は交流を流す負荷回路にこのリレーを適用する装置
に関する。

現在、二種類のリレー、即ち電気機械的なリレー及び電
子的な静電リレーが知られている。

電気機械的なリレーは制御電磁マグネットを備えており
、その可動アマチュアは接点の開路又は閉路を制御する
ものである。これらのリレーは本質的にはそれらの中断
又は遮断力、即ち最大負荷電流Ｉ及び最大負荷電圧Ｖ、
それらの制御量である制御電磁マグネットに流れる交流
又は直流電流Ｉ又は電圧Ｖ、及びそれらの負荷回路と電
磁制御回路との間の絶縁電圧により定義される。

これらのリレーの本質的な特徴は、それらの最大定格の
Ｖ、Ｉ、■、ｉと共に、その絶縁電圧を超えない限り現
存の電気回路における任意の点に挿入することができる
。また、これらのリレーは簡単かつ経済的に制御電流及
び負荷電流を分離させることができる。

しかし、これらのリレーは、克服することが困難な欠点
がある。即ち、これらのリレーは（機械的なエナーシャ
のために）遅く、これらのスイッチング時間はパワー・
リレーの場合は数ミリ秒となっている。これらのリレー
は遮断スパークを発生し、この遮断スパークは接点を急
速に劣化させる原因となり、また腐食を起こす。従って
、設計者は製造したリレーを、明確に定義された動作条
件において限定した回数のスイッチング動作について保
証するものである。これらのリレーは騒音があり、振動
を発生し、衝撃に弱く、負荷電流が零であっても一定の
電力を消費する。

通常、知られている電子的な静電リレーは独立した形式
では得られず、任意の負荷回路に関連可能である。一般
に、これらの電子リレーは、リレー機能を有する電子ア
ッセンブリに含まれ、同時に前記アッセンブリの他の部
品としても用いられる特殊な回路である。これらのリレ
ーは電子アッセンブリを変更することなく、現存の電子
アッセンブリの任意の二点間における電気機械リレーと
置換できるような静電リレーを使用したリレーであって
、電気機械リレーの一定の特徴を備えているものは存在
していない。

従って、電子的な静電リレーの構造には、その部品に給
電が必要となり、スイッチングすべき電圧が基準接地に
対して浮動的な性質のものであるときは、かなりの困難
をもたらす。また、公知の静電リレーは負荷回路と制御
回路との間における絶縁及び漏洩電流が問題となる。更
に、これらのリレーは無負荷電流の近傍で非常に具合の
悪い働きをする。これらのリレーは非常に高い周波数で
はスイッチングすることができない。

最近、光電結合を有する独立した電子的な静電リレーが
購入できるようになったが、このリレーは究めて限定さ
れた使用範囲を有し、零電流及び電圧では動作しない。

これらの欠点を有する公知の静電リレーは、サイリスタ
又はトランジスタから構成することができる。サイリス
タ静電リレーは絶縁された電源回路を用い、トランジス
タを介して流れる負荷電流がその公称値の局を下回ると
きは、正しく動作しない。

また、負荷回路の任意の二点間においてトランジスタ静
電リレーを導入しようとするときは、前記トランジスタ
静電リレーは絶縁された電源を用いている。

（発明の概要）この発明の目的は電気機械リレーの欠点と、サイリスタ
及びトランジスタを用いた電子的な静電リレーの欠点と
を除去することにある。特に、この発明は可動部品を有
せず、かつ負荷回路に遮断スパークを発生させることの
ない静電リレーを提供することが目的である。また、こ
の発明はその負荷回路の複数点のうちの少なくとも一点
に電位を固定させること、又はその負荷回路の複数点の
一つを基準接地に接続させることを必要としない浮動リ
レーを得ることを目的とする。このリレーはその部品を
給電するために特定の、又は補助的な電源を導入するこ
となく、任意の負荷回路において作動することができる
。このリレーは負荷回路の任意の二点間に挿入すること
ができ、かつ最大値を有する負荷電流から零の電流まで
機能することができる。そのスイッチング周波数は電気
機械リレーのものに比較して非常に高くすることができ
、かつスイッチング電流を数メガ・ヘルツに達する非常
に高い周波数とすることができる。

従って、この発明は負荷回路における電流の流れを許容
又は阻止するリレーに関するものであり、一端を前記負
荷回路の一端に接続し、他端を前記負荷回路の他端に接
続した電子的な静電スイッチと、前記静電スイッチの制
御入力に接続された制御出力を有し、前記負荷回路及び
二つのスイッチ端子間の電流を認可又は阻止する制御回
路を備えると共に、前記制御回路はその一点に接続され
、かつ前記入力と制御出力との間に直列に接続された電
源入力と、前記電流の流れが前記静電スイッチの閉路に
より許可されたときに前記負荷回路を流れる電流値に比
較して無視できる値まで而記制御回路を介する電流を制
限する少なくとも一つのインピーダンスとを備え、前記
電流源の端子における電圧は前記負荷回路の任意の二点
間の最大電圧に少なくとも等しい。

この発明の他の特徴によれば、前記静電スイッチは前記
制御回路の制御出力に接続されている制御電極を有する
トランジスタであり、前記トランジスタの他の二電極は
前記制御回路の二端にそれぞれ接続され、前記トランジ
スタは前記制御スイッチが開路されたときは遮断され、
前記制御スイッチが閉路されたときは飽和状態にされる
。

第１の変形によれば、前記トランジスタはバイポーラ・
トランジスタであり、そのベースは制御電極を構成し、
前記エミッタ及びコレクタは前記負荷回路の二端にそれ
ぞれ接続されている前記二つの電極を構成するものであ
る。

この第１の変形の他の特徴によれば、前記制御スイッチ
は前記バイポーラ・トランジスタのベース及びエミッタ
を接続する他のインピーダンスからなり、前記制御スイ
ッチが回路のときは、遮断状態、即ちオフ状態に前記ト
ランジスタを保持するものである。

前記第２の変形によれば、前記トランジスタは電界効果
トランジスタであり、そのゲートは制御電極を構成し、
そのソース及びドレインは前記制御回路の二端にそれぞ
れ接続されている電極を構成するものである。

この第２の変形の他の特徴によれば、前記制御スイッチ
は更に前記電界効果トランジスタのソース及びゲートを
接続し、前記制御スイッチが開路のときは、前記電界効
果トランジスタを遮断状態に保持するインピーダンスか
らなるものである。

この第１の変形の他の特徴によれば、前記リレーは更に
前記制御スイッチと前記バイポーラ・トランジスタのベ
ースとの間に接続されている電流増幅器からなり、前記
バイポーラ・トランジスタのエミッタ・ベース電流を発
生させ、前記制御スイッチが閉路されたときは、前記バ
イポーラ・トランジスタを前記電流電源より供給されて
いる電流により飽和状態にさせるものである。

同一の変形の更に他の特徴によれば、前記電流増幅器は
少なくとも一つのトランジスタに関連される増幅器から
なり、前記トランジスタは前記負荷回路の両端から得ら
れる電圧により極性が与えられるものである。

同一の前記変形の他の特徴によれば、前記電流源は前記
制御スイッチが開路され、かつ前記バイポーラ・トラン
ジスタが遮断されているときは、前記電流増幅器に対し
て電流を供給しないように前記制御回路に接続されてい
るものである。

同一の前記変形の他の特徴によれば、前記バイポーラ・
トランジスタのコレクタにダイオードを接続し、前記ダ
イオードの導通方向を前記バイポーラ・トランジスタの
エミッタ・コレクタ接合を流れる電流の方向とし、前記
負荷回路の各端は前記ダイオードの電極の一つ及び前記
バイポーラ・トランジスタのエミッタにそれぞれ接続さ
れている。

他の特徴によれば、前記制御回路を流れる電流の値を制
御する前記インピーダンスは、前記電流を前記負荷回路
を流れる電流と比較して無視できるものにするように高
い値の抵抗から構成される。

他の特徴によれば、前記電流を制御する前記インピーダ
ンスは、前記高い値の抵抗と直列に接続され、前記ダイ
オードの導通方向は前記バイポーラ・トランジスタ制御
電極における電流の方向に対応している。

第１の変形の他の特徴によれば、前記バイポーラ・トラ
ンジスタのエミッタに前記ベースを接続させている他の
インピーダンスは極性、即ちバイアスを与える抵抗から
なる。

前記変形の他の特徴によれば、前記バイポーラ・トラン
ジスタのエミッタに前記ベースを接続させている他のイ
ンピーダンスは、更にバイアス抵抗と並列接続されたダ
イオードからなり、前記ダイオードの導通方向は前記バ
イポーラ・トランジスタのベース・エミヅタ接合の導通
方向の逆である。

前記第２の変形の他の特徴によれば、前記電界効果トラ
ンジスタのゲートに対して前記ソースを接続した他のイ
ンピーダンスは、極性を与える抵抗、即ちバイアス抵抗
からなる。

同一の前記変形の他の特徴によれば、前記電界効果トラ
ンジスタのゲートに前記ソースを接続している他のイン
ピーダンスは、またバイアスの前記抵抗に並列接続され
ているダイオードからなり、前記ダイオードの導通方向
は前記電界トランジスタのソース・ゲート接合の導通方
向と同一である。

この発明は、任意の方向に、即ち交流を流す負荷回路に
適用する場合にも特徴を有するものであり、前記リレー
は４つのダイオードの整流ブリッジの対角線の二端子間
に接触され、前記整流ブリッジの他の対角線をなす他の
二端子は前記負荷回路に接続されている。

この発明は、任意の方向に、即ち交流を流す負荷回路に
適用する場合にも特徴を有するものであり、二つの前記
リレーは、好ましくは導通方向に直列のダイオードによ
り保護された相補型の複数のトランジスタを用い、前記
負荷回路の二端に接続されているものである。

この発明の他の実施態様によれば、また負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレーに関連するもので
あり、一端を前記負荷回路の一端に接続し、他端を前記
負荷回路の他端に接続した電子的な静電スイッチと、前
記電子静電スイッチの制御入力に接続された制御出力を
有し、前記負荷回路及び二つのスイッチ端子間の電流を
許容又は阻止する制御回路を備えると共に、前記制御回
路は前記負荷回路の二端間から得られる電圧により極性
が与えられた電流増幅器からなる。

この他の実施態様によれば、前記静電スイッチはバイポ
ーラ・トランジスタであると共に、前記端子間にインピ
ーダンスを配置し、前記負荷回路に接続され、かつ前記
バイポーラ・トランジスタのコレクタと直列接続されて
いる。

他の特徴によれば、前記インピーダンスは抵抗である。

他の特徴によれば、前記インピーダンスはダイオードで
あり、その導通方向は前記バイポーラ・トランジスタの
導通方向と同一である。

以下、この発明を非限定的な実施例及び付図に関連して
詳細に説明する。

（好ましい実施例の詳細な説明）第１図は、例えば負荷インピーダンス２からなる負荷回
路Ｕにおける電流ｌの流れを許容又は阻止することがで
きるこの発明によるリレーＲＳの回路図である。この負
荷回路Ｕは電源Ａから給電される。

このリレーＲＳは静電スイッチ１からなり、これについ
て以下、詳細に説明する。静電スイッチ１は負荷回路Ｕ
の端子３に接続された端子２と、前記負荷回路Ｕの端子
５に接続された他の端子４とを備えている。リレーＲ５
は、更にその制御入力８に接続された制御回路６を備え
ている。この制御回路６は負荷回路Ｕ及び静電スイッチ
１の二つの端子２と端子４との間における電流■の流れ
を許容又は阻止している。

制御回路６は負荷回路Ｕの一つの点１０に接続された電
源入力９を備えている。この点１０は実際の負荷回路Ｕ
が基準接地を有するときは、基準接地とすることができ
る。制御回路６は、電源入力９と制御比カフとの間に直
列接続されており、制御スイッチ１１と、二つの端子１
３．１４を有する電流源１２と、少なくとも一つのイン
ピーダンス１５とを備えている。このインピーダンス１
５は、制御スイッチ１１が閉路されて負荷回路Ｕを流れ
る電流■の値に比較して無視できる値のときは、制御回
路６に流れる電流Ｉを制御している。電流源１２の端子
１３．１４における電圧は、以下で説明するように、負
荷回路Ｕの任意の二点間の最大電圧に等しい。

以下で詳細に示すように、静電スイッチ１は一つのトラ
ンジスタから構成され、その一つの制御電極は制御回路
６の制御比カフに接続されている制御入力８を構成して
いる。このトランジスタの他の二つの電極はそれぞれ静
電スイッチ１の二“つの端子３．５に接続されている。

このトランジスタは、制御スイッチ１１が開路されてい
るときは、遮断、即ちオフにされており、また制御スイ
ッチ１１が閉路されているときは、飽和している。使用
しているトランジスタは、バイポーラ・トランジスタか
、又は電界効果トランジスタである。

この発明のリレーは、第１図に概要的に示されており、
次の方法で機能している。電流Ｉが負荷回路Ｕを流れる
電流とし、電流ｉが制御回路６を流れる電流とするとき
は、電流ｉは高い値の抵抗Ｒを用いることにより無視す
ることができる。電流源１２は制御スイッチ１１を介し
てその端子１４を負荷回路Ｕの点１０に接続しているが
、もし負荷回路Ｕが基準接地に接続されている点を有す
るときは、電流源１２を前記基準接地に接続することが
できる。負荷回路Ｕの任意の二点間に生じる最大電位差
の絶対値をｖ、、とすると、この発明は、内部起磁力ｅ
がｌｅｔ≧Ｖゆを満足する電流源１２の使用を提案する
ものである。制御スイッチｌｌが閉路されたときは、電
流ｉは、単に静電スイッチ１のトランジスタを遮断状態
から飽和状態にさせることができる電流に対応し、与え
られた絶対値以上の値を有する必要がある。電流源１２
の内部電磁力ｅに関連して、この内部電磁力ｅはｌ　ｅ
　ｌ　＞Ｖ、に設定されることが好ましい。例えば１ｅ
ｌ＝２Ｖ、の値を選択することもできる。

負荷回路Ｕにおける電流Ｉの方向の関数として、制御ス
イッチ１１が開路されたときは、電流ｉの値はｌｅ−Ｖ
ｍｌ／Ｒと、ｌｅ＋Ｖ、ｌ／Ｒとの間にある。

ｅ　＝　２　Ｖ、のときは、制御回路６における電流ｉ
の値は、２ＶＳ、　−ＶＭ　／Ｒと、２ＶＳ、＋ＶＭ／
Ｒとの間、即ちＶＭ／Ｒと、３ＶＭ／Ｒとの間にある。

電流源１２が閉路されたときに、制御回路６を流れる前
記電流ｉは、静電スイッチ１のトランジスタの飽和値を
超える値を有しなければならない。

第２図はこの発明によるリレーＲ３の第１の実施例を示
す回路図であり、静電スイッチ１はバイポーラ・トラン
ジスタＴ１からなる。各部分には第１図におけるものと
同一の参照番号を付けである。例えばｎｐｎ型のバイポ
ーラ・トランジスタＴ、は静電スイッチ１の制御入力８
を形成するベース１６を備えている。前記バイポーラ・
トランジスタＴ、のエミッタ１７及びコレクタ１８はそ
れぞれ静電スイッチｌの二つの端子２．４を備え、かつ
負荷回路Ｕの端子３．５に接続されている。第２図に示
す実施例の変形によれば、静電スイッチ１もバイポーラ
・トランジスタ工ｌのベース１６及びエミッタ１７を接
続している他のインピーダンスＺを備え、制御スイッチ
１１が回路しているときは、オフ状態にバイポーラ・ト
ランジスタＴ１を保持する。インピーダンス１５及び１
９は以下で更に説明される。この実施例において、かつ
負荷回路Ｕにおける電流■及び制御回路６における電流
ｉの方向の機能から使用されているバイポーラ、・トラ
ンジスタＴ１はｐｏｐ）ランジスタであってもよいこと
は明らかである。

第３図はこの発明によるリレーＲＳの他の実施例を示す
図であり、同一の部分は第１図と同一の参照番号を付け
である。この実施例においては、静電スイッチ１のトラ
ンジスタＴ２は電界効果トランジスタであり、そのゲー
ト２０は制御電極を構成しており、制御比カフに接続さ
れている。トランジスタＴ２のソース２１及びドレイン
２２は静電スイッチ１の端子２．４を備えており、それ
ぞれ負荷回路Ｕの端子３．５に接続されている。この実
施例の変形によれば、静電スイッチ１もトランジスタＴ
２のゲート２０にそのソース２１を接続したインピーダ
ンス２３を備えている。以下で示すように、このインピ
ーダンス２３は、制御スイッチ１１が開路されていると
きは、オフ状態にトランジスタＴ２を保持可能にする。

第４図はインピーダンス１５を更に詳細に示すものであ
る。インピーダンス１５は制御スイッチ１１が閉路のと
きは、制御回路６の電流を制御可能にし、またインピー
ダンス１９は制御スイッチ１１が開路のときは、第２図
のバイポーラ・トランジスタＴ１をオフ状態に保持可能
にする。

インピーダンス１５は制御回路６における電流を制限す
ることができるものであり、高い値の抵抗からなり、こ
の抵抗を電流源１２と静電スイッチ１のバイポーラ・ト
ランジスタＴ、のベース１６との間に、ダイオードｄと
直列に接続することができる。このダイオードｄはバイ
ポーラ・トランジスタＴ、のエミッタ・ベース接合に逆
方向の電流が流れるのを防止する。ダイオードｄの導通
方向はバイポーラ・トランジスタＴ、のエミッタ・ベー
ス接合のものと同一のものであり、トランジスタの形成
（ｎｐｎ又はｐｎｐ）に依存することは明らかである。

抵抗Ｒは負荷回路Ｕを流れる電流Ｉの値に比較して制御
回路６を流れる値を無視することができるものにする。

リレーＲＳが高いスイッチング速度で動作しなければな
らないときは、抵抗Ｒの値として制御回路６の浮遊入力
容量と共に過度に高い時定数を導入することになる。

この場合は、浮遊入力容量を補償するために、コンデン
サＣを抵抗Ｒに並列接続することにより、時定数ＲＣを
中和させたときの時定数と等しくなる。

インピーダンス１９は、バイポーラ・トランジスタＴ、
のベースをそのエミッタに接続するものであり、制御ス
イッチ１１が開路のときは、バイポーラ・トランジスタ
Ｔ、をオフ状態に保持させることができる。このインピ
ーダンス１９はバイポーラ・トランジスタＴ、のベース
１６をそのエミッタ１７に接続する抵抗、即ち抵抗ｒか
らなる。また、インピーダンス１５にダイオードｄが備
えられていないときは、インピーダンス１９を抵抗Ｒに
並列接続されているダイオードｄ１を備えて、前記接合
における逆電流を防止することができる。ダイオードｄ
１の導通方向は明らかにバイポーラ・トランジスタＴ、
のベース・エミッタ接合の電流と逆である。インピーダ
ンス１９はダイオードｄ、からのみ構成することができ
る。補助的なバイポーラ・トランジスタＴ、のエミッタ
とコレクタとの間に接続して負荷回路からの逆電圧に対
して前記バイポーラ・トランジスタＴ１のエミッタ・ベ
ース接合の保護を完全なものにさせることができる。

第５図は静電スイッチ１の制御回路６を流れる電流を制
限するインピーダンスＩ５を更に詳細に示す回路図であ
り、静電スイッチ１は第３図の実施例のように、電界効
果トランジスタＴ２を備えている。また、トランジスタ
Ｔ２のゲート２０をそのソース２１の接続している他の
インピーダンス２３も詳細に示されている。同一の部分
には第３図と同一の参照番号が付けられている。インピ
ーダンス１５は、制御回路６における電流を制限するこ
とが可能なものであり、静電スイッチ１がバイポーラ・
トランジスタからなる場合と同じような形式で構成され
ている。高い値の抵抗ＲはトランジスタＴ２のゲート２
０における電流値を無視可能なものにしている。ダイオ
ードｄは、抵抗Ｒと直列接続してもよく、このゲート・
ソース接合における直流を防止しなければならないこと
から、トランジスタＴ２のゲート・ソース接合の導通方
向と逆である導通方向を有する。抵抗Ｒと並列接続され
ているコンデンサＣは、リレーＲ３を高い周波数で電圧
をスイッチングさせるのに用いるときに機能する。

トランジスタＴ２のゲート２０とそのソース２１との間
に接続されているインピーダンス２３は、極性を与える
抵抗、即ちバイアス抵抗ｒ゛からなり、ゲートが制御電
圧により極性が得られないときは（即ち制御スイッチ１
１が開路されているときは）、トランジスタＴ２をオフ
状態に保持させる。トランジスタＴ２のゲート・エミッ
タ接合における直流電流を防ぐためにインピーダンス１
５にダイオードｄが備えられていないときは、インピー
ダンス２３はトランジスタＴ２のゲート２０とソース２
１との間のバイアス抵抗ｒ゛に並列接続されたダイオー
ドｄ２又はツェナー・ダイオード２を備える。これらの
ダイオードｄ２又はツェナー・ダイオード２はトランジ
スタＴ２のゲート−・ソース接合の導通方向と同一の導
通方向を有する。これらの接合の方向は明らかに使用し
ている電界効果トランジスタの型（ｎチャネル又はｐチ
ャネル）に依存している。バイアス抵抗ｒ′と共に、ダ
イオードｄ２及びツェナー・ダイオードＺはインピーダ
ンス１５を接続している抵抗ｐの一端に接続され、制御
回路６及びトランジスタＴ２のゲート２０を流れる電流
を制限することもできる。抵抗ｐは、トランジスタＴ２
が高い周波数のスイッチング動作を制御しなければなら
ないときは、トランジスタＴ２の高周波発振を防止する
ことができる。ツェナー・ダイオード２はゲート・ソー
ス制御電圧を与えられた値に制御することができるよう
にしている。

第６図はこの発明によるリレーＲ３の他の実施例を示し
ており、この場合は静電スイッチ１が第２図又は第４図
に示すバイポーラ・トランジスタＴ１と同一のものから
なる。第６図において、第２図及び第４図と同一の部分
は同一の参照番号を付けである。この実施例の場゛合も
、リレーＲＳは例えば静電スイッチ１のバイポーラ・ト
ランジスタＴ、と同一型の少なくとも一つのトランジス
タを有す電流増幅器２５を備えている。電流増幅器２５
は制御回路６の制御用カフとバイポーラ・トランジスタ
Ｔ１のベースＩ６との間に接続されている。

この場合の電流増幅器２５は一個のトランジスタから構
成されており、電流源１２からの電流によりバイポーラ
・トランジスタＴ、のベース・エミッタ制御電流を供給
し、制御スイッチ１１が閉路されているときは、前記バ
イポーラ・トランジスタＴ１を飽和させる。また、この
第６図はバイポーラ・トランジスタＴ１及び電流増幅器
２５のトランジスタのベースに極性を与える抵抗ｒｌ　
＋　　１”２　＊　　ｒ３を示す。第６図に示す電流増
幅器２５はトランジスタＴ３を有する。いくつかのトラ
ンジスタを有する電流増幅器（例えば、ダーリントン型
増幅器）を用いてもよいことは明らかである。いくつか
のトランジスタを接続した他の電流増幅器は、ここで説
明するまでもなく、この分野で公知である。

電流増幅器２５及び制御回路６の接続は、制御スイッチ
１１が開路のときに電流増幅器２５を介し電流が流れな
いように構成される。この場合、静電スイッチ１のバイ
ポーラ・トランジスタＴ、は遮断される。図示のように
、電流増幅器２５のトランジスタＴ３には、負荷回路の
端子３と端子５との間に発生する電圧により極性が与え
られる。

ダイオードΔはバイポーラ・トランジスタＴ１のコレク
タに接続されてもよい。このダイオードΔの導通方向は
、前記バイポーラ・トランジスタＴ１のコレクタ・エミ
ッタ回路を流れるものと同様である。負荷回路の端子３
．５はそれぞれ前記ダイオードΔの電極の一つ及びバイ
ポーラ・トランジスタＴ１のエミッタ１７に接続されて
いる。ダイオードΔにより、適当な電位差を電流増幅器
２５の一つ又は複数のトランジスタが正しく動作できる
ようにしている。このダイオードΔは図の点線により表
わす抵抗λにより置換することができる。電流増幅器２
５は、負荷回路を流れる電流■を分流した電流及び制御
用の電流ｉの総和が負荷回路に流れる電流Ｉに等しくな
るように、負荷回路を流れる電流Ｉを分流させたものが
供給されているので、補助的な電源を必要としない。

電流増幅器を用いた静電スイッチ１を制御するので、静
電スイッチ１のトランジスタを飽和させ、かつ電流ｉを
負荷回路に流れる電流■に比較して無視できる値のもの
にすることができる。

第６図の実施例を良く理解するためには、電流増幅器に
関連して静電スイッチ１（特に、ダーリントン型増幅器
）のバイポーラ・トランジスタＴ１を制御可能にし、か
つダイオードΔ又はバイポーラ°トランジスタＴＩのコ
レクタに接続されている抵抗λの存在について、ある程
度の説明が必要である。

先ず、最も簡単なダーリントン電流増幅器の場合につい
て考えて見よう。この電流増幅器は第６図の接続から抵
抗’１　＊　　’２　＊　　ｒ３を省略したものでよい
。バイポーラ・トランジスタＴ、のコレクタは負荷回路
（ダイオードΔ又は抵抗λ）の端子５に直結されている
ものと仮定されている。この場合、バイポーラ・トラン
ジスタＴ、が飽和すると、前記バイポーラ・トランジス
タＴ１のエミッタ・コレクタ間の電圧降下は、トランジ
スタがダーリントン接続されていなかった場合に、前記
エミッタ・コレクタ間に現われる電圧よりも高いものと
なる。この電圧降下は、抵抗を有していないダーリント
ン型電流増幅器の複数段を従属接続させても高くなる。

この場合、各トランジスタのエミッタ・ベース間の降下
電圧は総和されたものであり、またバイポーラ・トラン
ジスタＴ、のベース・コレクタ間には従属接続されたト
ランジスタにおける電圧降下の総和に等しい電圧が存在
′１−る。このような過度に高い電圧は、バイポーラ・
トランジスタＴ１がその最大飽和で動作するのを不可能
にする。

大部分の電流Ｉは、高電流の場合に、バイポーラ・トラ
ンジスタＴＩを通過し、またバイポーラ・トランジスタ
Ｔ１におけるジュール効果はこれを介する電流とその端
子における電圧降下との積に等しいので、バイポーラ・
トランジスタＴ。

の接合にはかなりのジュール効果が存在する。

第６図の回路はバイポーラ・トランジスタＴ。

のコレクタと負荷回路の端子５との間に抵抗λか、又は
ダイオードΔかを接続することにより、これらの欠点を
除去することができる。このように低い値の抵抗、又は
ダイオードは、バイポーラ・トランジスタＴ１のコレク
タに限定的な電圧降下（■λ又はＶΔ）をもたらすもの
であり、前記バイポーラ・トランジスタＴ１が最適な飽
和条件で動作するのに丁度よい。このときのバイポーラ
・トランジスタＴ１にはエミッタ・コレクタ間の電位差
（ＶＣＩＣ＋）を超えるエミッタ・ベース電位差（ＶＢ
ＩＢ＋）により極性が与えられる。なぜならば、Ｖ　ＥＩＢＩ　：　Ｖ　Ｐ：ＩＣＩ　＋　Ｖλ（又はＶ
λ）このため、Ｖ　ＥＩＢＩ＞　Ｖ　ＥＩＣＩ更に低い電圧降下Ｖ　ＥＩＢＩ、即ちバイポーラ・トラ
ンジスタＴ１に更に低いジュール効果をもたらす良いバ
イポーラ・トランジスタＴ１の飽和がある。しかし、抵
抗λ又はダイオードΔにはジュール効果があり、前記ジ
ュール効果は次のような特殊な性質を有する。抵抗にお
いては、これを破壊しない限り、半導体接合において超
えてはならない温度のような低い温゛度の制限はないの
で、損失させることは容易である。

従って、単純な抵抗においては、これらを損傷させる恐
れもなく、もっと高い温度上昇を許容できるので、前記
抵抗における放熱器を縮小又は省略することが可能な環
境媒体によって熱交換係数が改善される。

更に経験が示すところにより、抵抗人の最適値を見付は
出すことができるので、電位降下ＶＥＩＣＩ＋■λの総
和を負荷回路の電流について抵抗λを有しない接続の場
合の電圧降下ＶＥＩＣＩを超えないものにすることもで
きる。

従って、この発明は総合ジュール効果を増加しないよう
にこれを減少させるばかりでなく、バイポーラ・トラン
ジスタＴ１の外部の抵抗λに前記ジュール効果の一部を
消費させることができる。

既に説明したように、この抵抗λは動作の信頼性及び消
費電力容量を改善するものである。また、バイポーラ・
トランジスタＴ１におけるジュール効果の減少に対応し
てその放熱器の熱交換面を減少させることができる。

第６図に示すように、信頼性があり、かつ更に明確な（
雑音に対して不感動な）方法でバイポーラ・トランジス
タＴ、が飽和条件で動作するときでも、バイポーラ・ト
ランジスタＴ、のベースは抵抗ｒ１を介してそのエミッ
タに接続される。抵抗ｒ１がバイポーラ・トランジスタ
Ｔ１の飽和を妨げないようにするためには、抵抗ｒ１の
値は、単にバイポーラ・トランジスタＴ１が飽和してい
るときのベースの電流よりもそのベースから分流する電
流が低くなるような値であればよい。抵抗ｒ２及びＴ３
については既に説明した。

第７図は任意の方向の、即ち交流が流れる負荷回路Ｕに
対してこの発明によるリレーの適用装置をよく理解させ
るものである。負荷電流を交流の電源Ａから供給し、前
記負荷電流の電気的な負荷を２で表わすものと仮定して
いる。第７図でもこの発明によるリレーがスイッチング
動作を実行する負荷回路の二つの端子３．５を見付は出
すことができる。この出願においては、リレーＲは、こ
の分野で周知の４つのダイオード３２．３３．３４．３
５からなる整流ブリッジの対角線の二つの端子３０．３
１間に接続されている。整流ブリッジの他の対角線の他
の二つの端子３６．３７は負荷回路Ｕの二つの端子３．
５に接続されている。従って、リレー・スイッチのトラ
ンジスタ、及びこのトランジスタに可能な電流増幅器の
トランジスタには、同一の方向の電流が流れる。

第８図はこの発明の他の実施例によるリレーの適用装置
を示すものであり、任意の方向、即ち交流が流れる電気
的な負荷Ｚを備えた負荷回路Ｕにおいてスイッチング動
作をする。この場合、この発明による二つのリレーＲ１
、Ｒ２は、相補的な極性であり、かつ導通方向（ｏｔ　
、Ｄ２　）に整流ダイオードにより保護されたものであ
り、負荷回路Ｕの二つの端子３．５間に並列接続されて
いる。これらのリレーＲ１、Ｒ２は、第８図では詳細に
示していないが、それぞれ相補型の複数のトランジスタ
を用いる。これらの制御回路の各スイッチは、負荷電流
を任意の方向か、又は一方向に対して切換えたいかの目
的に従って並列又は個々に制御することができる。

第９図はこの発明により、かつバイポーラ・インバータ
に対して図において矩形により表わすリレーＲ，，Ｒ２
）Ｒ３，Ｒ４の適用装置を示す。

リレーＲ１及びＲ３に対応するスイッチのトランジスタ
（前記図のバイポーラ・トランジスタ。

Ｔ１）は飽和している（前記バイポーラ・トランジスタ
Ｔ１は、電流が存在しないときに遮断される）。負荷Ｚ
の端子Ｍが発生器Ｇの正極Ｐに接続され、負荷２の端子
Ｎが発生器Ｇの負極Ｎに接続されているかのように、全
てのものが動作する。

しかし、電流ｉ°がリレーＲ２及びＲ４に対応するスイ
ッチの制御回路を流れるとすると、負荷２の端子Ｍは発
生器Ｇの負極Ｑに接続され、負荷Ｚに接続される。この
ブリッジの対角線の一つを形成し、発生器Ｇがブリッジ
の他の対角線を形成し、リレーがブリッジの枝をなすも
のであり、負荷２における電流の方向のインバータのよ
うに動作する。電流ｉ°が制御回路を流れないときは、
負荷Ｚは供給されない。この３ステート・インバータ又
はＮ０７回路である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるリレーによる回路図、第２図は
この発明によると共にバイポーラ・トランジスタを用い
た第１の実施例の回路図、第３図はこの発明によると共
に電界効果トランジスタを用いた他の実施例の回路図、
第４図はリレーの更に詳細な回路図、第５図は第３図の
リレーの更に詳細な回路図、第６図はこの発明によると
共にバイポーラ・トランジスタを用いた第１の実施例の
回路図、第７図、第８図及び第９図この発明によるリレ
ーの特殊な適用例の図である。ｌ・・・静電スイッチ１、６−・制御回路、１１−・・
制御スイッチ、　　１２−電流源、１９．２３．Ｚ　−
・・インピーダンス、Ｔ　、−・・バイポーラ・トラン
ジスタ、Ｔ２．Ｔ３　・・・トランジスタ、Ｕ・・・負
−荷回路、２５−・・電流増幅器、３２，３３．３４Ｊ５．ＤＩ、Ｄ２．ｄ　１ｄｌ＋Δ・
軸ダイオード、ｐ、Ｒ１Ｒ１＋Ｒ２，ｒ、ｒ’、ｒＩ”
”ｒ３＋　λ・・・抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端を負荷回路の一端に接続し、他端を前記負荷
回路に接続した静電スイッチと、前記静電スイッチの制
御入力に接続された制御出力を有し、前記負荷回路及び
二つのスイッチ端子間の電流を許容又は阻止する制御回
路とを備えた負荷回路における電流の流れを許容又は阻
止するリレーにおいて、前記負荷回路はその一点に接続
され、かつ前記入力と制御出力との間に直列接続された
電源入力と、制御スイッチと、二つの端子を有する電流
源と、前記電流の流れが前記静電スイッチの閉成により
許可されたときに前記負荷回路を流れる電流値に比較し
て無視できる値にまで前記制御回路を介する電流を制限
する少なくとも一つのインピーダンスとを備えると共に
、前記電源の端子における電圧は前記負荷回路の任意の
二点間の最大電圧に少なくとも等しいことを特徴とする
負荷回路における電流の流を許容又は阻止するリレー。
（２）特許請求の範囲第１項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記静電ス
イッチは前記制御回路の制御出力に接続されている制御
電極を有するトランジスタであり、前記トランジスタの
他の二つの電極は前記制御回路の二端にそれぞれ接続さ
れ、前記トランジスタは前記制御スイッチが開路された
ときは遮断され、前記制御スイッチが閉路されたときは
導通状態にされることを特徴とする負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレー。
（３）特許請求の範囲第２項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記トラン
ジスタはバイポーラ・トランジスタであり、そのベース
は制御電極を構成し、そのエミッタ及びそのコレクタは
前記負荷回路の二端にそれぞれ接続されている二つの電
極を構成することを特徴とする負荷回路における電流の
流を許容又は阻止するリレー。
（４）特許請求の範囲第３項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記静電ス
イッチは前記制御回路の制御出力において、前記制御ス
イッチは開路のときは、前記トランジスタを遮断状態に
保持するように、前記バイポーラ・トランジスタのベー
ス及びエミッタを接続している他のインピーダンスから
なることを特徴とする負荷回路における電流の流を許容
又は阻止するリレー。
（５）特許請求の範囲第２項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記トラン
ジスタは電界効果トランジスタであり、そのゲートは制
御電極を構成し、そのソース及びドレインは前記制御の
二端にそれぞれ接続されていることを特徴とする負荷回
路における電流の流を許容又は阻止するリレー。
（６）特許請求の範囲第５項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記制御ス
イッチは更に電界効果トランジスタのソース及びゲート
を接続し、前記電界効果トランジスタを遮断状態に保持
する他のインピーダンスを構成することを特徴とする負
荷回路における電流の流を許容又は阻止するリレー。
（７）特許請求の範囲第３項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記トラン
ジスタは更に前記制御回路と前記バイポーラ・トランジ
スタのベースとの間に接続されている電流増幅器からな
り、前記バイポーラ・トランジスタのエミッタ・ベース
電流を発生させ、前記制御スイッチが閉路されたときは
、前記バイポーラ・トランジスタを前記電源より供給さ
れている電流により飽和状態にさせることを特徴とする
負荷回路における電流の流を許容又は阻止するリレー。
（８）特許請求の範囲第７項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記電流増
幅器は少なくとも一つのトランジスタからなり、前記負
荷回路の両端から得られる電圧により極性が与えられる
ことを特徴とする負荷回路における電流の流を許容又は
阻止するリレー。
（９）特許請求の範囲第８項記載の負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記電流増
幅器は前記制御スイッチが回路され、かつ前記バイポー
ラ・トランジスタが遮断されているときは、如何なる電
流も流さないようにした方法により接続されていること
を特徴とする負荷回路における電流の流を許容又は阻止
するリレー。
（１０）特許請求の範囲第８項記載の負荷回路における
電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記バイ
ポーラ・トランジスタのコレクタにダイオードを接続し
、前記ダイオードの導通方向を前記バイポーラ・トラン
ジスタのエミッタ・コレクタ接合を流れる電流の方向と
し、前記負荷回路の各端は前記ダイオードの一つの電極
及び前記バイポーラ・トランジスタのエミッタにそれぞ
れ接続されていることを特徴とする負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレー。
（１１）特許請求の範囲第２項記載の負荷回路における
電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記制御
回路を流れる電流の値を制限する前記インピーダンスは
前記電流を前記負荷回路に流れる電流と比較して無視可
能にさせる高い値の抵抗から構成されることを特徴とす
る負荷回路における電流の流を許容又は阻止するリレー
。
（１２）特許請求の範囲第１１項記載の負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、電流を
制限する前記インピーダンスは更に高い値の抵抗と直列
に接続されたダイオードからなり、前記ダイオードの導
通方向は前記トランジスタの制御電極における電流の方
向に対応していることを特徴とする負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレー。
（１３）特許請求の範囲第４項記載の負荷回路における
電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記バイ
ポーラ・トランジスタのエミッタに前記ベースを接触さ
せている他のインピーダンスは極性を与える抵抗からな
ることを特徴とする負荷回路における電流の流を許容又
は阻止するリレー。
（１４）特許請求の範囲第４項及び第１３項の少なくと
も一つの項に記載の負荷回路における電流の流を許容又
は阻止するリレーにおいて、前記バイポーラ・トランジ
スタのエミッタに前記ベースを接触させている他のイン
ピーダンスは前記極性を与える抵抗と並列接続されたダ
イオードからなり、前記ダイオードが備えられていると
きは、前記ダイオードの導通方向は前記バイポーラ・ト
ランジスタのベース・エミッタ接合の導通方向の逆であ
ることを特徴とする負荷回路における電流の流を許容又
は阻止するリレー。
（１５）特許請求の範囲第６項記載の負荷回路における
電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記電界
効果トランジスタのゲートに対して前記ソースを接続す
る他のインピーダンスは極性を与える抵抗からなること
を特徴とする負荷回路における電流の流を許容又は阻止
するリレー。
（１６）特許請求の範囲第１５項記載の負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記電
界効果トランジスタのゲートに対して前記ソースを接続
した他のインピーダンスは更に極性を与える抵抗に並行
接続されたダイオードからなり、前記ダイオードの導通
方向は前記電界効果トランジスタのゲート・ソース接合
の導通方向の逆であることを特徴とする負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレー。
（１７）一端を前記負荷回路の一端に接続し、他端を前
記負荷回路に接続した静電スイッチと、前記静電スイッ
チの制御入力に接続された制御出力を有し、前記負荷回
路及び前記静電スイッチ間の電流を許容又は阻止する制
御回路とを備えた負荷回路における電流の流れを許容又
は阻止するリレーにおいて、前記負荷回路はその二端子
間に得られる電圧により極性が与えられる電流増幅器か
らなることを特徴とする負荷回路における電流の流を許
容又は阻止するリレー。
（１８）特許請求の範囲第１７項記載の負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記静
電スイッチはバイポーラ・トランジスタであり、前記負
荷回路に接続され、かつ前記バイポーラ・トランジスタ
のコレクタと直列接続された前記端子間にインピーダン
スを配置していることを特徴とする負荷回路における電
流の流を許容又は阻止するリレー。
（１９）特許請求の範囲第１８項記載の負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記イ
ンピーダンスは抵抗であることを特徴とする負荷回路に
おける電流の流を許容又は阻止するリレー。
（２０）特許請求の範囲第１８項記載の負荷回路におけ
る電流の流を許容又は阻止するリレーにおいて、前記イ
ンピーダンスはダイオードであり、その導通方向は前記
バイポーラ・トランジスタの導通方向と同一であること
を特徴とする負荷回路における電流の流を許容又は阻止
するリレー。
（２１）任意の方向の電流又は交流を流す負荷回路に対
する特許請求の範囲第１項から第２０項記載までのいず
れかに記載のリレーの適用装置において、前記リレーは
４つのダイオードの整流ブリッジの対角線の二端子間に
接続され、前記整流ブリッジの他の対角線をなす他の二
端子は前記負荷回路の二端に接続されていることを特徴
とする前記リレー装置。
（２２）任意の方向の電流又は交流を流す負荷回路に対
する特許請求の範囲第１項から第２０項記載までのいず
れかに記載のリレーの適用装置において、コンプリメン
タリ型の複数のトランジスタを用いる二つの前記リレー
は前記負荷回路の二端間に接続され、二つの前記リレー
の各スイッチは、任意の負荷電流方向か、又は一つの負
荷電流方向かに切り換えたいのかの目的に従って並列に
又は個々に接続されることを特徴とする前記リレー装置
。
（２３）負荷におけるバイポーラ電流インバータに対す
るリレーの適用装置において、前記バイポーラ電流イン
バータはブリッジの４分岐点にそれぞれ配置され、特許
請求の範囲第１項から第２０項までのいずれかに記載の
４つのリレーからなり、前記負荷は前記ブリッジの一つ
の対角線に配置され、発電機を前記ブリッジの他の対角
線に配置させたことを特徴とする負荷におけるバイポー
ラ電流インバータに対するリレーの適用装置。