(57)【要約】【課題】光半導体の入力電流を必要以上に流すことを防止して消費電力や発熱を抑制するとともに、寿命を長くすることが可能な光半導体駆動回路を提供する。【解決手段】光半導体駆動回路１は、複数の光半導体１０と、光半導体のＣＴＲに応じて複数の光半導体１０のうち駆動させる光半導体を決定し、該駆動させる半導体を示す駆動指示信号を生成するＣＴＲ判定部１５と、駆動指示信号に基づき、駆動させる光半導体にのみ入力電流を流す切換部１３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体をスイッチング動作させて信号を伝達する光半導体駆動回路であって、
複数の光半導体と、
前記光半導体のＣＴＲに応じて前記複数の光半導体のうち駆動させる光半導体を決定し、該駆動させる半導体を示す駆動指示信号を生成するＣＴＲ判定部と、
前記駆動指示信号に基づき、前記駆動させる光半導体にのみ入力電流を流す切換部と、
を備えることを特徴とする光半導体駆動回路。
【請求項２】
前記複数の光半導体のコレクタには共通の負荷抵抗が接続されており、
前記ＣＴＲ判定部は、前記負荷抵抗の両端電圧が所定の値以下となった場合には駆動中の光半導体のＣＴＲが低下したと判定し、該駆動中の光半導体以外の光半導体を、前記駆動させる光半導体として決定することを特徴とする、請求項１に記載の光半導体駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体をスイッチング動作させて信号を伝達する光半導体駆動回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトカプラやフォトインタラプタ等の光半導体をスイッチング動作させてパルス信号を伝達する光半導体駆動回路が知られている。図３は、従来の光半導体駆動回路の例を示す図である。図３に示す光半導体駆動回路２は、フォトカプラ１０と、入力抵抗１１と、負荷抵抗１２とを備える。入力信号がＨｉｇｈレベルの場合、フォトカプラ１０に電流が流れ、出力信号はＬｏｗレベルとなる。また、入力信号がＬｏｗレベルの場合、フォトカプラ１０に電流は流れず、出力信号はＨｉｇｈレベルとなる。
【０００３】
フォトカプラ１０をスイッチング動作させるためには、入力電流ＩＦを下記の式（１）の条件とする必要がある。そのため、入力抵抗１１の抵抗値Ｒｉｎは式（１）を満たすように選定される。式（１）において、ＶＣＥはフォトカプラ１０のコレクタ−エミッタ間飽和電圧、ＲＬは負荷抵抗１２の抵抗値である。ＣＴＲ（Current Transfer Ratio）は電流伝達比、すなわちフォトカプラ１０の入力電流ＩＦに対する出力電流ＩＣの比である。
【０００４】
ＩＦ≧（ＶＣＣ−ＶＣＥ）／ＲＬ／ＣＴＲ                                  （１）
【０００５】
また、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流に基づいてフォトカプラの劣化を検出するスイッチング電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２４５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、式（１）のＣＴＲは経年と共に低下することが知られている。そのため、入力抵抗１１の抵抗値Ｒｉｎは、ＣＴＲが低下した状態でも正常に動作するように選定される。しかしながら、ＣＴＲが低下していない状態では入力電流ＩＦを必要以上に流すことになり、消費電力や発熱などが問題となることがある。
【０００８】
また、入力電流ＩＦを少なくすると消費電力や発熱を抑えることができるが、入力抵抗１１の抵抗値ＲｉｎをＣＴＲの経年低下を考慮しないで大きな値とすると、ＣＴＲが低下したときに正常に信号伝達を行うことができなくなり、その結果光半導体駆動回路の寿命が短くなるという問題がある。
【０００９】
特許文献１に記載のスイッチング電源装置によれば、フォトカプラの劣化を検出することはできるものの、フォトカプラの寿命を長くすることはできなかった。
【００１０】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、フォトカプラの入力電流を必要以上に流すことを防止して消費電力や発熱を抑制するとともに、寿命を長くすることが可能な光半導体駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る光半導体駆動回路は、半導体をスイッチング動作させて信号を伝達する光半導体駆動回路であって、複数の光半導体と、前記光半導体のＣＴＲに応じて前記複数の光半導体のうち駆動させる光半導体を決定し、該駆動させる半導体を示す駆動指示信号を生成するＣＴＲ判定部と、前記駆動指示信号に基づき、前記駆動させる光半導体にのみ入力電流を流す切換部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光半導体駆動回路において、前記複数の光半導体のコレクタには共通の負荷抵抗が接続されており、前記ＣＴＲ判定部は、前記負荷抵抗の両端電圧が所定の値以下となった場合には駆動中の光半導体のＣＴＲが低下したと判定し、該駆動中の光半導体以外の光半導体を、前記駆動させる光半導体として決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光半導体に必要以上に入力電流を流すことを防止して消費電力や発熱を抑制するとともに、光半導体駆動回路の寿命を長くすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る光半導体駆動回路の第１の態様を示す図である。
【図２】本発明に係る光半導体駆動回路の第２の態様を示す図である。
【図３】従来の光半導体駆動回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。以下に示す実施形態では光半導体としてフォトカプラを使用しているが、フォトインタラプタ等の他の光半導体であってもよい。
【００１６】
図１は、本発明に係る光半導体駆動回路の第１の態様を示す図である。図１に示す光半導体駆動回路１は、２個のフォトカプラ１０（第１のフォトカプラ１０−１及び第２のフォトカプラ１０−２）と、入力抵抗１１と、負荷抵抗１２と、切換部１３（第１のスイッチ１４−１及び第２のスイッチ１４−２）と、ＣＴＲ判定部１５とを備える。
【００１７】
光半導体駆動回路１は、最初に第１のフォトカプラ１０−１にのみ入力電流を流し、第１のフォトカプラ１０−１のＣＴＲが低下した場合には、入力電流を第２のフォトカプラ１０−２にのみ流すように制御する。
【００１８】
入力抵抗１１は、切換部１３を介して、第１のフォトカプラ１０−１又は第２のフォトカプラ１０−２のアノード端子に接続される。抵抗値ＲｉｎはフォトカプラのＣＴＲが経年低下していない条件での抵抗値とする。そのため、入力電流ＩＦが必要以上の大きさとなることはない。
【００１９】
負荷抵抗１２は、第１のフォトカプラ１０−１及び第２のフォトカプラ１０−２のコレクタ端子と、電源端子ＶＣＣとの間に接続される。なお、第１のフォトカプラ１０−１及び第２のフォトカプラ１０−２のコレクタは短絡接続される。
【００２０】
ＣＴＲ判定部１５は、フォトカプラのＣＴＲに応じて、２個のフォトカプラ１０−１，１０−２のうち駆動させるフォトカプラを決定する。そして、駆動させるフォトカプラを示す駆動指示信号を生成し、切換部１３に出力する。フォトカプラのＣＴＲは、例えば負荷抵抗１２の両端電圧から求めることができる。
【００２１】
現在、フォトカプラ１０−１が駆動しているものとしてＣＴＲ判定部１５の動作を説明すると、ＣＴＲ判定部１５は、負荷抵抗１２の両端電圧が所定の値を超える場合には、第１のフォトカプラ１０−１のＣＴＲが低下していないと判定し、駆動させるフォトカプラを第１のフォトカプラ１０−１と決定する。つまり、第１のフォトカプラ１０−１の駆動を継続させるように切換部１３に指示する。その後、負荷抵抗１２の両端電圧が所定の値以下になった場合には、ＣＴＲ判定部１５は、第１のフォトカプラ１０−１のＣＴＲが低下していると判定し、駆動させるフォトカプラを第２のフォトカプラ１０−２と決定する。つまり、駆動させるフォトカプラを第１のフォトカプラ１０−１から第２のフォトカプラ１０−２に切り換えるように切換部１３に指示する。
【００２２】
切換部１３は、例えば第１のスイッチ１４−１及び第２のスイッチ１４−２により構成され、ＣＴＲ判定部１５から入力される駆動指示信号によりオンオフを切り換え、１つのフォトカプラにのみ入力電流ＩＦを流す。第１のスイッチ１４−１と第２のスイッチ１４−２とは逆のオンオフ動作をし、第１のスイッチ１４−１がオンのときは第２のスイッチ１４−２はオフとなり、第１のスイッチ１４−１がオフのときは第２のスイッチ１４−２はオンとなる。なお、１つのスイッチにより、入力電流ＩＦを第１のフォトカプラ１０−１に出力するか第２のフォトカプラ１０−２に出力するかを切り換えるようにしてもよい。
【００２３】
図２は、本発明に係る光半導体駆動回路の第２の態様を示す図である。図１ではフォトカプラを２個備える例を示したが、図２ではフォトカプラをＮ個（Ｎ≧３）備える例を示す。図２に示す光半導体駆動回路１’は、複数のフォトカプラ１０（第１のフォトカプラ１０−１乃至第Ｎのフォトカプラ１０−Ｎ）と、入力抵抗１１と、負荷抵抗１２と、切換部１３（第１のスイッチ１４−１乃至第Ｎのスイッチ１４−Ｎ）と、ＣＴＲ判定部１５とを備える。
【００２４】
光半導体駆動回路１’は、駆動中の第ｋのフォトカプラ１０−ｋ（ここで、１≦ｋ≦Ｎ）のＣＴＲが低下した場合には、入力電流を他のフォトカプラ、例えば第（ｋ＋１）のフォトカプラ１０−（ｋ＋1）にのみ流すように制御する。このようにして、駆動中のフォトカプラのＣＴＲが低下した場合には、駆動させるフォトカプラを切り換える。
【００２５】
入力抵抗１１は、切換部１３を介して、第１のフォトカプラ１０−１乃至第Ｎのフォトカプラ１０−Ｎのいずれかのアノード端子に接続される。抵抗値ＲｉｎはフォトカプラのＣＴＲが経年低下していない条件での抵抗値とする。そのため、入力電流ＩＦが必要以上の大きさとなることはない。
【００２６】
負荷抵抗１２は、第１のフォトカプラ１０−１乃至第Ｎのフォトカプラ１０−Ｎのコレクタと、電源端子ＶＣＣとの間に接続される。なお、第１のフォトカプラ１０−１乃至第Ｎのフォトカプラ１０−Ｎのコレクタは短絡接続される。
【００２７】
ＣＴＲ判定部１５は、フォトカプラのＣＴＲに応じて、複数のフォトカプラ１０−１乃至１０−Ｎのうち駆動させるフォトカプラを決定する。現在、フォトカプラ１０−ｋが駆動しているものとしてＣＴＲ判定部１５の動作を説明すると、ＣＴＲ判定部１５は、負荷抵抗１２の両端電圧が所定の値を超える場合には、第ｋのフォトカプラ１０−ｋのＣＴＲが低下していないと判定し、駆動させるフォトカプラを第ｋのフォトカプラ１０−ｋと決定する。つまり、第ｋのフォトカプラ１０−ｋの駆動を継続させるように切換部１３に指示する。その後、負荷抵抗１２の両端電圧が所定の値以下になった場合には、ＣＴＲ判定部１５は、第ｋのフォトカプラ１０−ｋのＣＴＲが低下していると判定し、駆動中の第ｋのフォトカプラ１０−ｋ以外のフォトカプラを、駆動させるフォトカプラとして決定する。つまり、駆動させるフォトカプラを第ｋのフォトカプラ１０−ｋから切り換えるように切換部１３に指示する。例えば、第（ｋ＋１）のフォトカプラ１０−（ｋ＋１）が未使用であれば、第（ｋ＋１）のフォトカプラ１０−（ｋ＋１）を駆動させるフォトカプラとして決定する。
【００２８】
切換部１３は、例えば第１のスイッチ１４−１乃至第Ｎのスイッチ１４−Ｎにより構成され、ＣＴＲ判定部１５から入力される駆動指示信号によりオンオフを切り換え、１つのフォトカプラにのみ入力電流ＩＦを流す。なお、１つのデマルチプレクサにより、入力電流ＩＦを第１のフォトカプラ１０−１乃至第Ｎのフォトカプラ１０−Ｎのいずれに出力するかを切り換えるようにしてもよい。
【００２９】
このように、本発明に係る光半導体駆動回路１，１’は、複数のフォトカプラ（光半導体）１０と、フォトカプラのＣＴＲに応じて複数のフォトカプラ１０のうち駆動させるフォトカプラを決定し、該駆動させるフォトカプラを示す駆動指示信号を生成するＣＴＲ判定部１５と、駆動指示信号に基づき、駆動させるフォトカプラにのみ入力電流を流す切換部１３と、を備える。このため、本発明によれば、ＣＴＲが経年低下していない条件で入力抵抗１１の抵抗値Ｒｉｎを決定できるので、フォトカプラに必要以上に入力電流ＩＦを流すことを防止して消費電力や発熱を抑制することができる。さらに、フォトカプラを複数備えるので、光半導体駆動回路の寿命を長くすることができる。
【００３０】
また、ＣＴＲ判定部１５は、複数のフォトカプラ１０のコレクタに接続された共通の負荷抵抗１２の両端電圧が所定の値以下となった場合には、駆動中のフォトカプラのＣＴＲが低下したと判定し、該駆動中のフォトカプラ以外のフォトカプラを、駆動させるフォトカプラとして決定するのが好適である。このように、負荷抵抗１２の両端電圧からＣＴＲを判定することにより、ＣＴＲの判定を低コストで行うことができる。
【００３１】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、ＣＴＲが経年低下する光半導体をスイッチング動作させて信号を伝達する用途に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１’  光半導体駆動回路
１０−１，１０−２，１０−Ｎ  フォトカプラ
１１      入力抵抗
１２      負荷抵抗
１３      切換部
１４−１，１４−２，１４−Ｎ  スイッチ
１５      ＣＴＲ判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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