(57)【要約】【課題】スイッチをホット・スイッチイングから保護する。【解決手段】保護回路は、放電回路３６０と、オプションでクランプ回路３８０とを含んでいる。放電回路３６０は、スイッチがスイッチング動作を完了する前に、被測定デバイスに接続された信号ラインのキャパシタンスをグラウンド電圧に放電する。放電していないとき、放電回路３６０は、測定に干渉しないように、測定回路に対するリークが低く抑えられる。クランプ回路３６０は、ケーブル３７０の信号ラインをケーブル３７０のガード構造に電気的にクランプし、これによって、放電回路３６０は、信号ラインとガード構造の両方をグラウンドに結合できる。保護回路は、測定装置の低電流測定性能を著しく低下させずに動作する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号ラインを含むケーブルを介して被試験デバイスに結合されるよう構成されたシステム中のスイッチに結合された保護回路であって、
スイッチが状態を変更する前にトリガ信号を受けるトリガ信号受信部と、
上記トリガ信号を受けるのに応じて、上記スイッチが動作状態の変更を完了する前に、上記ケーブルの上記信号ラインを所定電圧に電気的に結合するよう構成される放電回路と
を具える保護回路。
【請求項２】
上記ケーブルがガード構造を更に含む請求項１記載のスイッチ保護回路であって、
上記トリガ信号を受けた後に、上記ケーブルの上記信号ラインを上記ケーブルの上記ガード構造に電気的に結合するクランプ回路を更に具える請求項１による保護回路。
【請求項３】
上記放電回路は、上記ケーブルの上記信号ラインを上記所定電圧に電気的に結合していないときは、その代わりに、上記ケーブルの上記信号ラインを上記所定電圧からアイソレートする請求項１記載の保護回路。
【請求項４】
上記放電回路が、互いにソース端子が結合された第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタ及び第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタを具え、
上記第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記ケーブルの上記信号ラインに結合され、上記第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記所定電圧に結合される請求項１記載の保護回路。
【請求項５】
上記ケーブルの上記信号ラインを上記ケーブルのガード構造に電気的に結合するよう構成されたクランプ回路を介して、上記クランプ回路が上記トリガ信号を受けた後に、上記第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタの上記ドレインが上記ケーブルの上記信号ラインに結合される請求項４記載の保護回路。
【請求項６】
上記第１及び第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート端子に結合されたコンデンサを更に具え、
上記コンデンサが、上記トリガ信号の状態に基づいて、上記ゲート端子に選択的に結合される請求項４記載の保護回路。
【請求項７】
上記クランプ回路が、互いにソース端子が結合された第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタ及び第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタを具え、
上記第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記ケーブルの上記信号ラインに結合され、上記第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記ケーブルの上記ガード構造に結合される請求項２記載の保護回路。
【請求項８】
システムの一部であって、ケーブルを介して被試験デバイスに結合されるスイッチを、スイッチング・イベント中の損傷から保護する方法であって、
スイッチング・イベントが迫っていることを検出する処理と、
上記スイッチング・イベントが生じる前にスイッチ・ノードを放電回路を介して所定電圧に接続する処理と
を具え、
上記所定電圧が上記スイッチに対する損傷を防止するように選択されるスイッチ保護方法。
【請求項９】
スイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する請求項８記載の方法であって、
上記スイッチング・イベントが生じる前に上記スイッチ・ノードを上記放電回路を介して上記所定電圧に接続する処理が、ソースが互いに接続された直列接続の２つのＭＯＳトランジスタを含む放電回路を動作させ、上記放電回路が動作すると、上記スイッチ・ノードをグラウンド基準電圧に結合する処理を含む請求項８記載のスイッチ保護方法。
【請求項１０】
スイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する請求項８記載の方法であって、
上記ケーブルの信号ラインと、上記ケーブルのガード構造を互いに電気的に結合する処理と、
電気的に結合された上記信号ライン及び上記ガード構造を所定電圧に接続する処理と
を更に具える請求項８記載のスイッチ保護方法。
【請求項１１】
スイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する請求項８記載の方法であって、上記ケーブルの上記信号ラインと、上記ケーブルの上記ガード構造を互いに電気的に結合する処理が、
ソースが互いに接続された直列接続の２つのＭＯＳトランジスタを含むクランプ回路を動作させる処理を含み、上記放電回路が動作すると、上記ケーブルの上記信号ラインと、上記ケーブルの上記ガード構造を互いに電気的に結合する請求項８記載のスイッチ保護方法。
【請求項１２】
スイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する請求項８記載の方法であって、
上記スイッチング・イベントが生じる前に上記スイッチ・ノードを上記放電回路を介して上記所定電圧に接続する処理が、上記スイッチング・イベントが完了する前に上記スイッチ・ノードを上記放電回路を介して上記所定電圧に接続する処理を含む請求項８記載のスイッチ保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチの保護に関し、特に、試験装置を被測定デバイス（ＤＵＴ）に接続する電気機械式リレーのようなスイッチを使うスイッチ・システムを保護する保護回路及びスイッチ保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試験装置を被測定デバイス（ＤＵＴ）に接続する電気機械式リレーのようなスイッチを使用する試験システムは、通常、試験装置よりも多数のデバイス端子がある一方、所与のＤＵＴには少数の端子があるだけである。従って、所与の試験においては、通常、未使用ピン（端子）がたくさんあることになる。これらの未使用ピンは、ＤＵＴ端子に接続されたままであるが、試験中、試験装置によって駆動されることはない。各未使用ピンには、ケーブルとＤＵＴ端子が原因で、キャパシタンス（容量）がある。ＤＵＴの配置にかかる様々な理由のために、試験ピンと未使用ピンの間に、望ましくない寄生（parasitic）の接続が存在することがあり、これによって、これらの未使用ピンに、高い試験電圧まで充電されるキャパシタンスが生じることがある。
【０００３】
もしある未使用ピンの電圧が次の試験を開始する前に放電されず、そのピンが試験シーケンス中の次の試験で使用されると、リレーが開くか又は閉じたときに、このキャパシタンスに蓄積されたエネルギーが、リレーのコンタクトを通して急激に放電されることになろう。これは、「ホット・スイッチング」と呼ばれる。ホット・スイッチングは、リレー・コンタクトを劣化させ、リレーを早期に故障させることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５００８０７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「絶縁 (電気)」の記事、特に「isolation」について、Wikipedia（日本語版）、［オンライン］、［２０１４年１２月８日検索］、インターネット<http://ja.wikipedia.org/wiki/絶縁 (電気)>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
普通、装置は、試験を実行する前に、このキャパシタンスを放電することも可能である。しかし、こうしたスイッチ・システムは、リレーにホット・スイッチングを生じさせることなく、装置を充電されたピンに接続する方法がない。また、リレーの反対側がホット・スイッチングを誘発するほど十分な電圧にあることを知る簡単な方法もない。
【０００７】
試験システムのケーブル又はＤＵＴキャパシタンスに蓄積されたエネルギーは、電圧の２乗に比例して増加するが、このエネルギーは、リレー・コンタクトに損傷を与える直接の原因なので、これは、高電圧デバイスの試験に広く使用されるようになりつつある高電圧試験システムにおける重大な問題である。
【０００８】
本発明の実施形態は、低電流性能を低下させることなく、ホット・スイッチングを防止するとともに、従来技術のその他の限界についても解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態には、信号ラインを含む同軸又は３軸ケーブルのようなケーブルを介して被試験デバイスに結合されたシステム中のスイッチに結合された保護回路が含まれる。保護回路は、スイッチが状態を変更する前にトリガ信号を受けるトリガ信号受信部を含む。保護回路は、トリガ信号を受けるのに応じて、スイッチが動作状態の変更を完了する前に、ケーブルの信号ラインを所定電圧に電気的に結合する放電回路を含む。
【００１０】
システムが３軸ケーブルに結合された実施形態では、保護回路がクランプ回路を更に含んでいても良く、このクランプ回路は、トリガ信号を受けた後に、ケーブルの信号ラインをケーブルのガード構造に電気的に結合するよう構成される。
【００１１】
放電モードでないときは、保護回路は、反対に、上記所定電圧から信号ラインをアイソレート（isolate：絶縁）しても良い。なお、アイソレートとは、例えば、２つの電子回路間で（例えば、光信号によって）信号や電力のやり取りは可能なものの、これら２つの電子回路間は電気的には分離されている状態を意味する（非特許文献１）。
【００１２】
別の実施形態としては、動作方法も含まれる。
【００１３】
本発明のより具体的な概念の例を以下でいくつか述べると、本発明の概念１は、信号ラインを含むケーブルを介して被試験デバイスに結合されるよう構成されたシステム中のスイッチに結合された保護回路であって、
スイッチが状態を変更する前にトリガ信号を受けるトリガ信号受信部と、
上記トリガ信号を受けるのに応じて、上記スイッチが動作状態の変更を完了する前に、上記ケーブルの上記信号ラインを所定電圧に電気的に結合するよう構成される放電回路と
を具える保護回路である。
【００１４】
本発明の概念２は、上記ケーブルがガード構造を更に含む上記概念１による保護回路であって、
上記トリガ信号を受けた後に、上記ケーブルの上記信号ラインを上記ケーブルの上記ガード構造に電気的に結合するクランプ回路を更に具えている。
【００１５】
本発明の概念３は、上記概念１による保護回路であって、上記スイッチが機械式リレーであることを特徴としている。
【００１６】
本発明の概念４は、上記概念１による保護回路であって、上記放電回路は、上記ケーブルの上記信号ラインを上記所定電圧に電気的に結合していないときは、その代わりに、上記ケーブルの上記信号ラインを上記所定電圧からアイソレートすることを特徴としている。
【００１７】
本発明の概念５は、上記概念１による保護回路であって、
上記放電回路が、互いにソース端子が結合された第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタ及び第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタを具え、
上記第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記ケーブルの上記信号ラインに結合され、上記第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記所定電圧に結合されることを特徴としている。
【００１８】
本発明の概念６は、上記概念５による保護回路であって、上記ケーブルの上記信号ラインを上記ケーブルのガード構造に電気的に結合するよう構成されたクランプ回路を介して、上記クランプ回路が上記トリガ信号を受けた後に、上記第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタの上記ドレインが上記ケーブルの上記信号ラインに結合されることを特徴としている。
【００１９】
本発明の概念７は、上記概念１による保護回路であって、上記第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタが２つ以上のトランジスタから構成され、上記第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタが２つ以上のトランジスタから構成されることを特徴としている。
【００２０】
本発明の概念８は、上記概念５による保護回路であって、上記第１及び第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート端子に結合されたコンデンサを更に具え、
上記コンデンサが、上記トリガ信号の状態に基づいて、上記ゲート端子に選択的に結合されることを特徴としている。
【００２１】
本発明の概念９は、上記概念２による保護回路であって、
上記クランプ回路が、第１ダイオードのアノードと第２ダイオードのカソードが上記ケーブルの上記信号ラインに結合され、上記第２ダイオードのアノードと上記第１ダイオードのカソードが上記ケーブルの上記ガード構造に結合された相補的ダイオード構造を具えている。
【００２２】
本発明の概念１０は、上記概念２による保護回路であって、
上記クランプ回路が、互いにソース端子が結合された第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタ及び第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタを具え、
上記第１ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記ケーブルの上記信号ラインに結合され、上記第２ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインは上記ケーブルの上記ガード構造に結合されることを特徴としている。
【００２３】
本発明の概念１１は、上記概念１０による保護回路であって、
上記ケーブルの上記信号ラインと上記ガード構造の間に電気的に結合されるガス放電管を更に具えている。
【００２４】
本発明の概念１２は、システムの一部であって、ケーブルを介して被試験デバイスに結合されるスイッチを、スイッチング・イベント中の損傷から保護する方法であって、
スイッチング・イベントが迫っていることを検出する処理と、
上記スイッチング・イベントが生じる前にスイッチ・ノードを放電回路を介して所定電圧に接続する処理と
を具え、このとき、上記所定電圧は、上記スイッチに対する損傷を防止するように選択される。
【００２５】
本発明の概念１３は、上記概念１２によるスイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する方法であって、
上記スイッチング・イベントが生じる前に上記スイッチ・ノードを上記放電回路を介して上記所定電圧に接続する処理が、ソースが互いに接続された直列接続の２つのＭＯＳトランジスタを含む放電回路を動作させ、上記放電回路が動作すると、上記スイッチ・ノードをグラウンド基準電圧に結合する処理を含んでいる。
【００２６】
本発明の概念１４は、上記概念１２によるスイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する方法であって、このとき、上記スイッチは、機械式リレーである。
【００２７】
本発明の概念１５は、上記概念１２によるスイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する方法であって、
上記ケーブルの信号ラインと、上記ケーブルのガード構造を互いに電気的に結合する処理と、
電気的に結合された上記信号ライン及び上記ガード構造を所定電圧に接続する処理と
を更に具えている。
【００２８】
本発明の概念１６は、上記概念１２によるスイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する方法であって、上記ケーブルの上記信号ラインと、上記ケーブルの上記ガード構造を互いに電気的に結合する処理が、
ソースが互いに接続された直列接続の２つのＭＯＳトランジスタを含むクランプ回路を動作させる処理を含み、上記放電回路が動作すると、上記ケーブルの上記信号ラインと、上記ケーブルの上記ガード構造を互いに電気的に結合する。
【００２９】
本発明の概念１７は、上記概念１２によるスイッチング・イベント中の損傷からスイッチを保護する方法であって、
上記スイッチング・イベントが生じる前に上記スイッチ・ノードを上記放電回路を介して上記所定電圧に接続する処理が、上記スイッチング・イベントが完了する前に上記スイッチ・ノードを上記放電回路を介して上記所定電圧に接続する処理を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明で解決しようとするスイッチ又はリレーの損傷が生じる原理を説明するための回路図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態によるホット・スイッチング保護回路の部分回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態がどのように低電流測定をサポートするかを説明する機能ブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態によるホット・スイッチング保護回路を示した詳細な回路図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施形態によるホット・スイッチング保護回路を示した詳細な回路図である。
【図６】図６は、本発明の更に別の実施形態によるホット・スイッチング保護回路を示した詳細な回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態は、リレーの片側にある電圧を自動的に放電することによってホット・スイッチングを防止し、これによって、ホット・スイッチングの可能性を排除する。これは、ホット・スイッチングで損傷していない、第２のソリッド・ステート・スイッチを使用することによって実現される。この解決手法は、こうしたホット・スイッチングを防止すると同時に、低電流性能を極端に悪化させることもない。これは、通常、１つの試験システムで、高電圧と低電流の両方を試験できなければならず、同時に、リレー・コンタクトの信頼性も高くなければならないので、重要である。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態で解決しようする問題を説明する図である。コンデンサ１０１は、電気コンタクト１１２及び可動アーマチャ１１４を含むリレー１１０に結合される。アーマチャ１１４は、コイル１１６が電圧源１２０で駆動されたときに、コイル１１６によって動作させられる。リレー１１０のコンタクト１１２が閉じているときに、もしコンデンサ１０１がある電圧に充電されると、コンタクト１１２が開閉するときに、リレーを通してコンデンサ１０１が急激に放電され、リレー１１０のコンタクト１１２にアークが生じ、コンタクト１１２が劣化するであろう。なお、コンデンサ１０１は、実際のコンデンサを表すと考えてもよいし、その代わりに、リレー・コンタクトに接続されるケーブル上に存在する寄生キャパシタンス（容量）を表すと考えてもよい。
【００３３】
容量性の充電を防止する１つの方法は、コンデンサ１０１と並列に抵抗器を配置することであろう。しかし、これは、もし抵抗値が低すぎれば、試験中に端子がＤＵＴに接続された場合の測定性能が低下することになるし、また、もし抵抗値が高すぎれば、コンデンサ１０１を急速に放電できなくなる。
【００３４】
別の解決手法は、リレー１１０をホット・スイッチングに適応したリレーに交換するというものがあろう。残念ながら、高電圧試験システムはもちろんのこと、低電流試験システムも、ホット・スイッチングに不適応のリレーを必要とすることが多い。加えて、ホット・スイッチングに適応したリレーは、ホット・スイッチングに不適応のリレーに比較して、物理的に大きいことが多い。従って、こうした種類のリレーの使用は、高密度スイッチ・マトリクスには不利である。
【００３５】
第３の解決手法は、シンプルにコンデンサ１０１に電圧があることを検出し、この電圧が充分に低いレベルになるまで、リレーがスイッチ動作しないようにするというものである。この場合の第１の問題は、この解決手法では、コイル制御回路の設計によっては、コイル信号を遅延させることができないかもしれないということである。第２に、もし可能だとしても、コンデンサ１０１の電圧が自然に減衰するのに必要な時間のために、スイッチ・システム全体として、スイッチング性能が好ましくないほどに遅くなってしまうであろうということである。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態によるリレー・ホット・スイッチング保護回路２００の部分的な回路のブロック図である。図２は、リレー２１０が通常は開いている場合を示している。電圧源２２０からの電圧が低電圧から高電圧へと変化すると、リレー２１０のコイル２１６が励磁され、主要コンタクト２１２が閉じられる。この変化は、トリガ及びアイソレーション回路２３０を始動（トリガ）させるトリガとして機能し、このトリガ動作に応じて、第２放電スイッチ２４０が、ホット・スイッチングによる損傷を受けることなく、閉じられる。この実施形態では、トランジスタ２４２及び２５２がコンデンサ２０１をグラウンド２６０に放電する。放電動作の全体は、電圧源２２０の電圧が変化してからアーマチャ２１４が動いてリレー２１０が実際に閉じるまでの間の時間に、第２スイッチ２４０を通して行われる。
【００３７】
低電流測定をサポートするための回路２００のもう１つ重要な特徴は、放電スイッチ２４０の放電スイッチとしてトランジスタ２４２及び２５２を用いる図２に示す実施形態では、トランジスタ２４２及び２５２を駆動する回路が、リレー２１０の上述のトリガ動作（トリガ及びコイル回路）からアイソレートされていることである。もし仮にこの回路がアイソレートされていなければ、放電スイッチ２４０にかかる大きな電圧差によって、装置とＤＵＴ間に結合された３軸ケーブルのガードに大きなオフセット電流を誘発することになろう。こうした場合、信号ピンと３軸ケーブルのガードとの間のオフセット電流は、低電流測定性能を低下させることになろう。
【００３８】
この回路例の更なる重要な特徴は、低電流測定をサポートしていることである。図３は、その回路配置例を示す。この例では、リレー３１０が２コンタクト・リレーであり、これは、低電流３軸ケーブル３７０のガードと中心ピンをスイッチする。コンタクト３１２は、ノード３３２に結合され、これが３軸ケーブル３７０の信号ピンに結合される一方で、コンタクト３１３はノード３３４に結合され、これが３軸ケーブル３７０のガードに結合される。３軸中心ピンのリーク要因とならずに３軸ケーブル３７０の実効キャパシタンスを自動的に放電するため、低リーク・クランプ回路３８０が、中心ピンを３軸ガードに接続する。
【００３９】
試験中の低電流性能のために、スイッチ３１０が閉じられ、装置３９０がノード３３４を、ノード３３２の信号に非常に近い電圧に駆動する。この時間中、クランプ回路３８０は、好ましくは、アクティブでない方が良く、このため、ノード３３２及び３３４間には、小さいリークが生じるのみである。試験していないときは、スイッチ３１０が開かれ、装置３９０は、ノード３３４を直接には駆動しない。しかし、中心ピンは、ＤＵＴを通じて接続されていて、ある電圧に充電されているかもしれない。新たな試験のために、再度、スイッチ３１０を閉じる直前に、クランプ回路３８０をアクティブにして、これにより、ガード電圧が中心ピン電圧と確実に一緒に動くようにする。これとほぼ同時に、トリガ及び放電回路３６０内の放電回路が動作に関与し、クランプ回路３８０とトリガ及び放電回路３６０内の放電回路とが一緒になって、中心ピンとガードの両方のグラウンドへの放電用低インピーダンス・パスを提供する。
【００４０】
図３の低リーク・クランプ回路３８０として実現可能な実施形態には、いくつかある。図４は、１つの実施形態を示し、ここでは、低リーク・クランプ回路が、ガス放電管と並列なＭＯＳＦＥＴスイッチで構成されている。図５は、低リーク逆並列ダイオードから形成される低リーク・クランプ回路の実施形態と示す。クランプ回路の実施形態としては、他にも可能なものがある。このように、本発明の実施形態は、リレー制御信号でトリガされたときに、ガード・ピンと中心ピンとをグラウンドに放電する。
【００４１】
詳細に言えば、図４のクランプ及び放電回路４００は、図３に描かれたクランプ及び放電回路の詳細な例となっている。クランプ及び放電回路４００は、３軸ケーブル（図示せず）の中心ワイヤ（信号ピン）に結合されるノード４３２と、３軸ケーブルのガードに結合されるノード４３４とを含んでいる。これに代えて、他の実施形態としては、クランプ及び放電回路を、以下で図６を参照して説明するような同軸ケーブルに結合しても良い。
【００４２】
クランプ及び放電回路４００は、４つのセクション（部分）を含み、各セクションが異なる機能を実行する。クランプ回路部４２０は、放電回路部４６０と協働して、スイッチ（リレー）の保護回路が信号ノード４３２及びガード・ノード４３４に結合されるように動作する。保護モード（放電モード）では、クランプ回路部４２０は、信号ノード４３２及びガード・ノード４３４を電気的に１つに結合するか、電気的にほぼ近い値になるようにし、放電回路部４６０がこれらノードをグラウンド電圧のような基準電圧に結合する。低リーク・モードでは、クランプ回路部４２０及び放電回路部４６０は、信号ノード４３２及びガード・ノード４３４間のグラウンドへの電流リークを最小とするように動作する。クランプ駆動回路部４５０は、クランプ回路部４２０を駆動する一方で、放電駆動回路部４５１は、放電回路部４６０を駆動する。図４に示した実施形態では、駆動回路部４５０及び４５１が同一であるが、実施形態によっては、これらが異なっていても良い。
【００４３】
動作中、信号ノード４３２及びガード・ノード４３４が装置によって駆動されている場合には、トランジスタ４２２及び４２４は、ノード４３２及び４３４間で低リーク状態にある。ガス放電管４４０も、同様に、低リークを提供する。このモードでは、トランジスタ４２２及び４２４がオフであり、ノード４３２及び４３４が、装置によってほぼ同じ電圧に駆動され、結果として、電流リークが非常に小さい状態となる。この代わりに、回路４００が放電モードの場合には、トランジスタ４２２及び４２４がオンとなり、回路４００は、トランジスタ４２２及び４２４を通して、信号ノード４３２をガード・ノード４３４にショートさせる。低リーク・モードでは、ガス放電管４４０は、ＤＵＴが信号ノード４３２及びガード・ノード４３４を充電する場合にトランジスタ４２２及び４２４にかかる電圧を制限しつつ、低電圧で補助的なわずかな電流リークを行うことによって、トランジスタ４２２及び４２４を保護する。
【００４４】
上述のように、クランプ及び放電回路４００のクランプ回路部４２０及び放電回路部４６０は、２つのモードで動作する。放電モードでは、クランプ駆動回路部４５０及び放電駆動回路部４５１中のトリガ信号は、例えば、ロー（低：LOW）からハイ（高：HIGH）へと状態を遷移する。これによって、光学的に結合されたスイッチ４５４及び４５５がオンになり、次に、これによって、コンデンサ４５６に蓄積された電圧がクランプ回路部４２０中のトランジスタ４２２及び４２４のゲートに供給されると共に、更に、コンデンサ４５７に蓄積された電圧が放電回路部４６０中のトランジスタ４６２及び４６４のゲートに供給される。これによって、トランジスタ４２２、４２４、４６２及び４６４がオンになり、これによって、クランプ回路部４２０を介して信号ノード４３２及びガード・ノード４３４が互いにほぼ１つに結合され、更に、放電回路部４６０を介して、これらノードがほぼグラウンド電圧へと結合される。コンデンサ４５６及び４５７は、電圧の著しい損失も無く、それぞれ対応するトランジスタを駆動するほど充分に大きい容量のものである。
【００４５】
このように、放電モードは、信号ノード４３２及びガード・ノード４３４間に接続されたＤＵＴと、装置との間に結合されたスイッチ（リレー）を保護するよう動作する。より具体的には、リレーが閉じようとしているとき、又は、リレーが閉じる前に、放電モードが起動され、ＤＵＴに由来する全ての漂遊電圧（stray voltage）が、リレーが閉じる前にグラウンドへと放電される。これによって、リレー・コンタクトを劣化から保護する。この放電モードは、スイッチを保護するのに利用すると、スイッチ自身から全ての漂遊電圧を排出するので、スイッチがオン・オフするときに、高電流又は高電圧がスイッチの能力を超えることがない。この放電モードは、短い時間間隔内で動作し、スイッチ（又はリレー）が状態を変更する少し前に開始して、スイッチが状態変更を完了した後に終了する。スイッチが機械式リレーの場合の実施形態の例では、リレーが状態を変更するのに、おおよそ数百マイクロ秒から数ミリ秒の間である。こうした場合、放電回路部４６０は、リレーが状態を切り換える前に放電を開始する。実施形態によっては、放電回路部４６０が、放電状態から、リレーが状態切り換えを終わる前又は状態を切り換えるときに、低レベル状態へと変更しても良い。このようにして、放電回路部４６０は、リレー・コンタクトが閉じる前に、リレー・コンタクトの電圧をグラウンド又はほぼグラウンドまで低下させるのを完了させる。他の実施形態では、放電回路部４６０が、リレーが状態切り換えを完了した後、数百マイクロ秒から数ミリ秒の間、放電状態に維持しても良く、これによれば、リレーがバウンドする可能性のある時間における保護が確実になる。
【００４６】
放電モードが起動されていない場合、クランプ回路部４２０及び放電回路部４６０は、低リーク・モードで動作する。低リーク・モードでは、クランプ回路部４２０及び放電回路部４６０は、ＤＵＴからの信号に対して、これらが存在することによる影響を最小とするように動作する。より具体的には、低リーク・モードでは、光学的に結合されたスイッチ４５４及び４５５が開き（オープンになり）、これによって、コンデンサ４５６及び４５７を、これらにそれぞれ対応するトランジスタ４２２及び４２４並びに４６２及び４６４から切り離す。時間と共に、トランジスタ４２２、４２４、４６２及び４６４からゲート電圧が減衰し、これによって、これらトランジスタがオフになる。
【００４７】
図３に示した低リーク・クランプ回路３８０として実現可能な実施形態の別の例が、図５に示す回路５００のクランプ回路部５２０である。この例では、クランプ回路部５２０が、信号ノード５３２及びガード・ノード５３４間に結合された１対の逆並列ダイオード５４２及び５４４を含んでいる。この配置では、ノード５３２及び５３４間に結合された装置が信号ノード５３２を駆動する場合、装置は、この場合も、ガード・ノード５３４を信号ノード５３２とほぼ同じ電圧に駆動する。低リーク・ダイオード５４２及び５４４は、ノード５３２及び５３４間で、わずかなリークを行う。放電モードにおいて、信号ノード５３２が試験には使用されていないものの、ＤＵＴに接続されているために充電されている場合に、２つのダイオード５４２及び５４４の一方が導通して、信号ノード５３２に結合されている中心ピンをガード・ノード５３４に効果的に接続し、装置に結合された３軸ケーブルの中心ピンを回路が放電できるようにする。小さな残留電圧がダイオードに残っていることもあるが、こうした電圧は、通常、スイッチやリレー・コンタクトを損傷するほどのエネルギーにはならない。
【００４８】
図４に示した実施形態と同様に、放電駆動回路５５０は、放電回路５６０を駆動する。しかし、図４と異なり、１つの駆動回路５５０だけを示している。ただし、実現する実施形態では、図４に示したような２つの回路を含んでいても良い。
【００４９】
図６は、更に別の本発明の実施形態に基づくホット・スイッチング保護回路６００の詳細な回路図である。保護回路６００は、図３〜５に示した３軸ケーブルではなく、同軸ケーブルに結合される。同軸ケーブルではガード構造がないので、保護回路６００にクランプ回路を設ける必要性がない。保護回路６００は、同軸ケーブルの信号ピン（中心ピン）に信号ノード６３４を結合する。実施形態によっては、図６に示したように、同軸ケーブルのシールドをノード６３６でグラウンド電圧に結合しても良い。
【００５０】
説明のために、本発明の具体的な実施形態を図示し、説明してきたが、本発明の主旨と範囲から離れることなく種々の変更が可能なことが理解できよう。
【符号の説明】
【００５１】
２００  リレー・ホット・スイッチング保護回路
２０１  コンデンサ
２１０  リレー
２１２  コンタクト
２１４  アーマチャ
２１６  コイル
２２０  電圧源
２３０  トリガ及びアイソレーション回路
２４０  第２放電スイッチ
２４２  トランジスタ
２５２  トランジスタ
２６０  グラウンド
３１０  リレー
３１２  コンタクト
３１３  コンタクト
３１４  アーマチャ
３１５  アーマチャ
３１６  コイル
３２０  電圧源
３３２  信号ノード
３３４  ガード・ノード
３６０  トリガ及び放電回路
３７０  ３軸ケーブル
３８０  低リーク・クランプ回路
３９０  装置
４００  クランプ及び放電回路
４２０  クランプ回路部
４２２  トランジスタ
４２４  トランジスタ
４３２  信号ノード
４３４  ガード・ノード
４４０  ガス放電管
４５０  クランプ駆動回路部
４５１  放電駆動回路部
４５２  フォトボル出力フォトカプラ
４５３  フォトボル出力フォトカプラ
４５４  スイッチ
４５５  スイッチ
４６０  放電回路部
４６２  トランジスタ
４６４  トランジスタ
４７０  電圧源
５００  クランプ及び放電回路
５２０  クランプ回路部
５３２  信号ノード
５３４  ガード・ノード
５４２  ダイオード
５４４  ダイオード
５５０  放電駆動回路
５５３  フォトボル出力フォトカプラ
５５５  スイッチ
５６０  放電回路
５６２  トランジスタ
５６４  トランジスタ
６００  ホット・スイッチング保護回路
６３４  信号ノード
６３６  シールド・ノード
６５０  放電駆動回路
６５３  フォトボル出力フォトカプラ
６５５  スイッチ
６６０  放電回路
６６２  トランジスタ
６６４  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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