スイッチ回路
電源から負荷への電力供給を制御するための、入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチを有するスイッチ回路である。本回路は、さらに、電力供給スイッチの制御端子に接続された、作動入力を備える電子スイッチ装置と、電子スイッチ装置の作動入力に繋がれた瞬時スイッチと、瞬時スイッチに繋がれた電荷蓄積素子と、を有する。第１のモードにおいては、トリガ時間以上にわたり瞬時スイッチを閉じて電荷蓄積素子を充電し、電子スイッチ装置をトリガして回路をオンにして負荷に電力を供給する。第２のモードにおいては、瞬時スイッチを閉じて電荷蓄積素子と電子スイッチ装置とを接続し、電子スイッチ装置と電力供給スイッチとをオフにして負荷に対する電力の供給を遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ回路の構成に関し、特に、瞬時スイッチを用いたスイッチ回路の改良された構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器および電子機器をオンおよびオフするために瞬時スイッチが広く用いられる。瞬時スイッチはマイクロコントローラ上のスイッチ回路と協働して論理演算を行う。スイッチ・パルスがスイッチ回路に供給されると、回路は、「オフ」から「オン」へ、または、「オン」から「オフ」へ切り換わる。スイッチ・パルスは、瞬時スイッチの作動により与えられる。瞬時スイッチは、作動することで、スイッチ回路の状態を切り換えるためのパルスをスイッチ回路に与える。
【０００３】
通例、単一の瞬時スイッチを用いて複数種の電気および電子機器の全てをオンおよびオフする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単一の瞬時スイッチを用いると、オフ状態の間であってもなお、スイッチ回路へ電力を供給する必要がある点で不利である。なぜなら、瞬時スイッチの生成するスイッチ・パルスをセンスするために、スイッチ回路の通電を常時維持する必要があるからである。したがって、操作者側からは、電子機器は「オフ」状態にあるように見える場合であっても、上述の電力消費のため、常に、バッテリまたは交流の電力を消費する。ラップトップ・コンピュータや携帯電話（ハンディ・フォン）といった、バッテリの交換や再充電をしきりに行う必要性を削減する上でバッテリ寿命が長いことが好都合なバッテリ駆動の機器にとって、当該電力消費は特に重要な事柄である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえばバッテリのような電源から負荷への電力供給を制御することに用いるスイッチ回路の改良された構成に関する。概括すれば、本発明にかかるスイッチ回路の改良された構成は、電荷蓄積素子を有する。電荷蓄積素子は、スイッチ回路をオンする機能、および、オフする機能の２つの機能を実行する。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、スイッチ回路は、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチであって、当該電力供給スイッチの入力端子は電源に繋がり、当該電力供給スイッチの出力端子は負荷に繋がる、電力供給スイッチと、
作動入力を備え、電力供給スイッチの制御端子と接続される電子スイッチ装置と、
電子スイッチ装置の作動入力と繋がる瞬時スイッチと、
瞬時スイッチと繋がる電荷蓄積素子と、を有し、
本スイッチ回路は、
（ｉ） 第１のモードにおいては、瞬時スイッチを閉じてトリガ時間以上の所定時間にわたり電荷蓄積素子と電子スイッチ装置とを接続し、ここで、所定時間は、電荷蓄積素子の充電時間によって定まる時間であり、そして、電子スイッチ装置をトリガし、電力供給スイッチをオン状態に保持して電源から負荷へ電力を供給し、
（ｉｉ） 第２のモードにおいては、瞬時スイッチを閉じ、電荷蓄積素子と電子スイッチ装置とを接続し、電荷蓄積素子が、電子スイッチ装置と電力供給スイッチとをオフにする信号を出力し、電源から負荷への電力供給を遮断する。
【０００７】
ある実施形態においては、電荷蓄積素子は、キャパシタを備える。
【０００８】
スイッチ回路は、さらに、電荷蓄積素子のための充電時間コントローラを備えることが望ましい。充電時間コントローラの値を変更することにより、電子スイッチ装置のトリガ時間を調節することができる。ある実施形態においては、充電時間コントローラは、抵抗素子を備える。
【０００９】
電荷蓄積素子および充電時間コントローラは、負荷を跨いで直列に配置されることが望ましい。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、スイッチ回路は、電荷蓄積素子を含む集積回路、および、当該集積回路と接続された瞬時スイッチの結合物として構成され、当該集積回路は、電力供給スイッチおよび電子スイッチ装置を備える。電子スイッチ装置の作動入力は、当該集積回路と瞬時スイッチとを接続することができる。また、集積回路は、電源から電力の供給を受けるための手段、ならびに、当該集積回路を、負荷および電気蓄積素子それぞれに接続するための、第１、および、第２接続手段をも備える。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、瞬時スイッチは、組み上がった集積回路と繋がれ、当該集積回路と一体的にパッケージ化され、スイッチ機構を形成する。集積回路は、（瞬時スイッチを除く、）スイッチ回路の構成要素のいくつか、または、全てを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
これより、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を例示説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態によるスイッチ回路１００を例示する図である。スイッチ回路１００は、バッテリ１１として表されている電源と、レジスタＲ５として示されている負荷との間のインターフェースとして動作する。スイッチ回路１００は、電力供給スイッチとして動作する第１トランジスタＱ１と、レジスタＲ１と、電子スイッチ装置２０と、瞬時スイッチＳ１と、電荷蓄積及び放電回路３０と、を有する。
【００１４】
図１に図示するように、トランジスタＱ１は、ｐｎｐバイポーラ型であり、そのエミッタ端子は、バッテリ１１の正極端子に繋がれ、他方において、コレクタ端子は、負荷Ｒ５の一端と接続される。レジスタＲ８は、トランジスタＱ１のエミッタ端子とベース端子との間に接続される。
【００１５】
電子スイッチ装置２０は、レジスタＲ１を介してトランジスタＱ１のベースと接続する入力端子７と、バッテリの負極端子と接続する出力２２と、瞬時スイッチＳ１の第１接点１４と接続する作動入力４と、を有する。本実施形態においては、電子スイッチ装置は、サイリスタ装置として接続される第２、および、第３のバイポーラ・トランジスタＱ２およびＱ３を有する。第２トランジスタＱ２は、ｐｎｐバイポーラ・トランジスタである。第２トランジスタＱ２のエミッタは、レジスタＲ１を介してトランジスタＱ１のベースと、そして、レジスタＲ６を介して瞬時スイッチＳ１の接点１４と、繋がれる。瞬時スイッチＳ１の接点１４は、第２トランジスタＱ２のベース端子、および、第３トランジスタＱ３のコレクタ端子とも接続される。第３トランジスタＱ３は、ｎｐｎバイポーラ・トランジスタである。第３トランジスタＱ３のベースは、第２トランジスタＱ２のコレクタに繋がれ、そして、第３トランジスタＱ３のエミッタは、レジスタＲ２を介してグランド電位１２に繋がれる。第２トランジスタＱ２のコレクタも、レジスタＲ３を介してグランド電位１２に繋がれる。
【００１６】
瞬時スイッチＳ１のもう一方の接点１３は、レジスタＲ９を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続され、さらに、キャパシタＣ２を介してグランド電位とも接続される。本実施形態においては、レジスタＲ９およびキャパシタＣ２は、電荷蓄積及び放電回路３０を構成する。
【００１７】
バッテリ１１の正極端子は、第１トランジスタＱ１のエミッタ端子およびレジスタＲ８と接続され、他方、バッテリ１１の負極端子は、グランド電位１２と接続される。しかしながら、バッテリ１１の負極端子を、浮遊電位に接続してもよい。
【００１８】
スイッチ回路１００は、その使用の際、以下のように動作する。
【００１９】
先ず、瞬時スイッチＳ１は、図１に示す位置とし、スイッチ回路１００は、オフ状態であり、トランジスタＱ１、Ｑ２、および、Ｑ３は、オフである。よって、閉じた電流経路は存在せず、スイッチ回路１００は、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力供給を阻止する。
【００２０】
スイッチ回路１００がオフ状態にある場合、電力の消費は、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３における逆方向リークによる電力消費のみである。この電力消費は、バッテリ１１の自己放電電流と比較すれば、事実上無視することができる。
【００２１】
従って、回路１００内のポイント１、２、３、４、５、６、７、８の開始電位、および、トランジスタの状態は、次のとおりである。
ポイント３における電位＝Ｅ（バッテリ１１の電位）；
ポイント１における電位＝０、トランジスタＱ１がオフのため；
第１トランジスタのベース−エミッタ接合部を挟む電位＝０；
ポイント２における電位＝ポイント３における電位＝Ｅ；
Ｒ１を流れる電流＝０；
ポイント７における電位＝ポイント２における電位＝Ｅ；
第２トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部を挟む電圧＝０、第２トランジスタＱ２がオフのため；
ポイント４における電位＝ポイント７における電位＝Ｅ；
Ｒ３を流れる電流＝０；
ポイント５における電位＝０；
第３トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合を挟む電圧＝０；
レジスタＲ２を流れる電流＝０；
ポイント６における電位＝０；
キャパシタＣ２を挟む電位＝０；および
ポイント８における電位＝ポイント１における電位＝０。
【００２２】
図２に示すように瞬時スイッチＳ１がプレスされて接点１３、１４が接続されると、ポイント４は、ゼロ電位になり、初期閉回路（経路Ａ）が形成される。これにより、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース−エミッタ接合部は、順方向バイアスがかかり、よって、トランジスタＱ１、Ｑ２がオンになる。生じた初期電流は第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流に寄与し、経路Ａに沿ってレジスタＲ１にサージが生じる。この、ベース電流におけるサージは、第１および第２トランジスタを飽和モードにする。経路Ａが形成された直後において、初期サージ電流がレジスタＲ３を流れる（経路Ｂ）。サージ電流によりＲ３を挟む電圧が急速に増大し、第３トランジスタＱ３が順方向にバイアスされて、第３トランジスタＱ３がオンになる。同様、第３トランジスタＱ３も飽和モードになる。
【００２３】
経路Ａを流れる電流は、キャパシタＣ２が存在することにより、急速にゼロに近づくパルス形状を有する。キャパシタＣ２は、定数値ＶＳまで充電され、経路Ａは開回路になる。図２においては、電圧ＶＳは、
【数１】
であり、ここで、
【数２】
は、並列に接続されたレジスタＲ２およびＲ３の実効レジスタンスである。キャパシタＣ２が、電圧ＶＳまで充電されると、キャパシタＣ２は、電流がキャパシタＣ２を通ることを阻止し、経路Ａは開回路になる。したがって、瞬時スイッチＳ１がプレスされ続けていても、経路Ａは、Ｃ２がＶＳまで充電されると、事実上、開路となる。以下の段落で説明するように、キャパシタＣ２がＶＳまで充電され経路Ａが開路された後においてもバッテリ１１が負荷に電力を送るように、スイッチ回路１００は構成される。Ｓ１が機能停止すると、Ｃ２は、経路Ｘを通して電圧約Ｅ−０．２Ｖまで、継続して充電される。なぜなら、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ接合における電圧降下は、トランジスタＱ１が飽和モードにあるとき、通例、およそ０．２Ｖである。
【００２４】
第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３は、サイリスタ装置を形成する。当該装置は、瞬時スイッチＳ１が作動した際にスイッチ回路１００に生じるサージ電流でトリガされる。第３トランジスタＱ３は、第２トランジスタＱ２からベース電流を取得し、同時に、第３トランジスタは、第２トランジスタＱ２へベース電流を供給する。サイリスタ装置を利用する利点は、サイリスタ装置は、一旦オンにラッチされると、（瞬時スイッチが解放されたため、もしくは、キャパシタＣ２が定数値ＶＳまで充電されたために、）作動入力４に電流が供給されなくなっても導通を維持する点にある。なぜなら、サイリスタがオン状態にラッチされているときは、第２トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部を挟む電圧が、順方向バイアスを維持し、経路Ｃに示すように、第３トランジスタＱ３を飽和モードにする。他方、第３トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合部を挟む電圧は、経路Ｂで示すように飽和モードで動作する第２トランジスタＱ２により、順方向バイアスに保持される。このようにして、作動入力４に電流が供給されずとも、第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３の結合体は、バッテリ１１が第２トランジスタＱ２のエミッタに接続している限り、つまり、バッテリ１１がスイッチ回路１００のポイント７に接続している限り、互いに導通を保持する。したがって、サイリスタ装置が、一旦、オン状態にラッチされると、閉回路（経路Ｂおよび経路Ｃ）は、経路Ａが開路された場合においても、第２および第３トランジスタＱ２およびＱ３のベース−エミッタ接合部を順方向バイアスに維持する。よって、オンになっているサイリスタ装置により、第１トランジスタＱ１のベース−エミッタ接合部も、順方向バイアス・モードに保持され、そのベース電流は飽和モードになる。したがって、このような状態において、スイッチ回路１００は、オンであり、電力は、トランジスタＱ１を通して負荷Ｒ５に供給される。
【００２５】
しかしながら、サイリスタ装置をオン状態にラッチして経路Ａが開路した後においても導通を保つには、十分な量のトリガ用エネルギを供する必要がある。このトリガ用エネルギは、トランジスタＱ３を永続的にオンにするために、トランジスタＱ３を流れる最小トリガ電流を上回らなければならない、と言える。トランジスタＱ３を流れる電流は、そのベース−エミッタ電圧に依存する。これは、ポイント５および６を挟む電圧である。ポイント５の電圧は、ポイント４の電圧に従属して決まるため、ポイント５における電圧、および、故にトランジスタＱ３を流れる電流は、キャパシタＣ２が充電されるに従って増大する。キャパシタＣ２がある電圧を超えて充電されると、トランジスタＱ３を流れる電流は、必要なトリガ電流を超え、トランジスタＱ３は、永続的にオンになる。つまり、このことは、スイッチＳ１はトリガ時間にわたりプレスされる必要があることを意味する。このトリガ時間は、上記トリガ電流が上回るようになるのに必要な時間である。本実施形態においては、トリガ時間は、Ｃ２の充電の速さに従属して定まる。
【００２６】
上述のとおり、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力の供給は、スイッチＳ１をトリガ時間以上の間プレスすることで開始する。スイッチＳ１が動作して接点１３、１４の接続が完成すると、キャパシタＣ２は、経路ＡおよびＸの両方を通して充電され、また、経路ＢおよびＣは、経路ＡおよびＸから電流の流れを引き離す。Ｃ２は経路ＸにおいてはレジスタＲ９を通じて充電されるため、Ｒ９は、充電時間制御機能を有する。よって、Ｃ２およびＲ９を調節してトリガ時間を調節することができる。望ましくは、このトリガ時間は、サイリスタ装置のミスファイアを防止するために、余り短すぎないほうがよい。
【００２７】
このようにすることで、通例負荷と並列的に接続されるフィルタリング・キャパシタンスの値に依存すること無しにトリガ時間を予め固定することができ、有利である。同一出願人による先のＰＣＴ出願、ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４において、スイッチ回路を開示した。当該スイッチ回路のトリガ時間は、負荷と並列して接続されるキャパシタにより決定された。この場合、得られるトリガ時間は、フィルタリング・キャパシタンスと非従属的な関係に無いため、予め予測することが困難であった。
【００２８】
再び瞬時スイッチＳ１が作動して、接点１３、１４の接続が完成（図３参照。）すると、キャパシタＣ２の放電に伴い、スイッチ回路１００に閉回路の経路Ｄが形成される。したがって、Ｃ２は、電荷蓄積装置として機能する。この装置は、スイッチ開路が「オフ」から「オン」に切り換わると充電され、「オン」から「オフ」に切り換わるときには放電する。ポイント４は、スイッチＳ１の作動の間、瞬時的にポイント８と短絡開路を形成し、ポイント８と同一の電位、Ｅ−０．２Ｖ、になる。しかしながら、ポイント２の電圧は、回路１００がオン状態にある間、およそ、Ｅ−０．７Ｖである。なぜなら、トランジスタＱ１のベース−エミッタ接合部を挟む電圧降下は、通例、およそ０．７Ｖだからである。したがって、ポイント４が、Ｅ−０．２Ｖになると、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース−エミッタ接合部は、もはや順方向バイアスではなくなり、第１および第２トランジスタは、オフになる。第２トランジスタＱ２がオフ・モードにあると、第２トランジスタＱ２のコレクタもオフになり、よって、第３トランジスタＱ３をオフにする。したがって、キャパシタＣ２の放電は、スイッチ回路１００を、オフに切り換えるための信号を提供し、また、第１トランジスタＱ１がオフになると、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力供給はなくなる。瞬時スイッチＳ１が解放されると、キャパシタＣ２に残存する電荷は、負荷Ｒ５およびレジスタＲ９を通じて放電される。
【００２９】
上述のとおり、スイッチ回路１００が「オン」状態にあるときに、瞬時スイッチＳ１を瞬時的に作動させることで、第１トランジスタＱ１およびサイリスタ装置がオフになる。なぜなら、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２に逆バイアス電圧がかかるからである。瞬時スイッチＳ１が解放されず、プレスされた状態を継続すると、ポイント４における電圧は、キャパシタＣ２の放電開始に伴い低下する。ポイント４における電圧が、十分に低いレベルに達すると、トランジスタＱ１は、導通を再開する。なぜなら、そのベース−エミッタ接合部が順方向バイアスになるからである。よって、負荷Ｒ５に対する電力の供給が低いレベルで生じる。なぜなら、先の段落で説明したような、スイッチ回路１００が「オン」状態にあるときのようには、サイリスタが作動しないからである。瞬時スイッチＳ１が、ようやく解放されれば、Ｑ１がオフに切り換わって、負荷Ｒ５に対する電力供給は中断される。そして、キャパシタＣ２に残存する電荷は、負荷Ｒ５およびＲ９を通じて放電される。キャパシタＣ２が完全に放電しきると、スイッチ回路１００は、最初のオフ状態に戻る。この状態においては、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力供給はなされず、回路１００において消費される電力は、第１、第２、および第３トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３で生じる逆方向リーク電流のみであり、これらは、事実上、無視することができる。
【００３０】
レジスタＲ９およびキャパシタＣ２の値は、キャパシタＣ２が、スイッチ回路が初期の「オフ」状態に戻る際の放電の必要性を考慮して選択される。当該初期の「オフ」状態は、瞬時スイッチが生成する切換パルス（スイッチ・パルス）を常時、検知可能な状態である。したがって、Ｒ９およびＣ２の値は、過度に大きくすることができない。さもなくば、スイッチ回路のスイッチ・パルスに対する応答性能に影響を与えるおそれがある。他方、Ｃ２は、「オン」から「オフ」状態へ切り換える必要があるときには、Ｑ１および電子スイッチ装置をオフにするのに十分な程度に高電圧を保持しなければならない。本発明にかかる好適な実施形態においては、電圧源が、１．８ないし１０Ｖの間である場合、レジスタＲ９の値を、２２ないし８２キロ・オームとし、Ｃ２のキャパシタンスを、２００ナノないし１０マイクロ・ファラッドとする。
【００３１】
図４は、スイッチ回路第２例１５０を示す図である。スイッチ回路１５０は、回路のポイント５において信号入力接点１６を有する点を除き、スイッチ回路１００と同等である。信号入力接点１６は、電子機器１７に接続される。電子機器１７は、図１ないし図３に示す負荷Ｒ５と等価である。信号入力接点１６は、例えば、所定の時間の経過の後、電子機器１７自身を自動的にオフにすることが可能である。電子機器１７は、信号入力接点１６にグランド電位を与えることで、スイッチ回路１５０をオフ状態にする。信号入力接点１６にグランド電位を与えれば、第３トランジスタＱ３がオフに切り換わり、そして、第２トランジスタＱ２がオフに切り換わる。これにより、電子スイッチ装置２０は、開回路になり、もって、第１トランジスタＱ１をオフに切り換え、バッテリ１１から電子機器１７に対する電力供給が中断する。図４に示す実施形態においては、電子機器１７を用いてスイッチ回路１５０をオンにすることができる。その場合、信号入力接点１６に対し、十分に高レベルな電圧を印加する。
【００３２】
図５は、スイッチ回路第３例２００を示す図である。スイッチ回路２００は、信号入力接点２４がポイント４に接続される点を除いて、スイッチ回路１５０に類似する。信号入力接点２４は、電子機器１７と接続されることにより、電子機器１７がスイッチ回路２００をオフに切り換え可能にする。この場合、接点２４には、高電圧状態信号が印加される。これにより、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース−エミッタ接合部は、逆方向バイアスを受け、もって、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２がオフに切り換わる。第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２がオフに切り換わると、第３トランジスタもオフに切り換わる。そして、ポイント５における電位がゼロになり、スイッチ回路２００がオフ状態に切り換わる。図５の実施形態においては、電子機器１７を用いてスイッチ回路２００をオンにすることも可能である。この場合、信号入力接点２４に対しグランド電位を印加する。
【００３３】
図６は、スイッチ回路第４例２５０を示す図である。スイッチ回路２５０は、ポイント５に接続する第１スイッチ信号入力接点１６、および、ポイント４に接続する第２スイッチ信号入力接点２４を有する。スイッチ回路２５０は、バッテリ１１から電子機器２６に対する電力供給を制御する。スイッチ入力接点１６、２４は、パワースイッチ内蔵のリモート電子システム２７と接続される。リモート電子システム２７内蔵のパワースイッチは、別のリモートの電子システムにより遠隔的に制御される、スイッチ回路１００、１５０、もしくは、２００のいずれかに類似のスイッチ回路か、または、スイッチ回路２５０でもよい。
【００３４】
スイッチ回路２５０は、別のリモートの電子システム２７からのリモートパワーコントロールを受けることができる。例えば、スイッチ回路２５０は、マルチ・ユニット・システムと一緒に用いることができる。リモートシステム２７は、スイッチ回路２５０をオン状態に切り換えることができる。その場合、リモートシステム２７は、信号入力端子２４にグランド電位（または、十分に低レベルな電圧）を印加し、トランジスタＱ２に順方向バイアスをかける。加えて、リモートシステム２７は、スイッチ回路２５０をオフ状態に切り換えることができる。その場合、リモートシステム２７は、信号入力端子１６にグランド電位を印加する。
【００３５】
スイッチ回路１５０、２００、２５０は、いずれも、瞬時スイッチＳ１をも備える。これにより、ユーザが、マニュアルで回路１５０、２００、２５０の状態を、オフおよびオンの間で切り換えることができる。ユーザが電子機器１７またはリモートシステム２７の代わりに瞬時スイッチを使用してスイッチ回路１５０、２００、２５０をオンおよびオフ状態間でトグル（切り換え）することを望む場合に、電子機器１７および信号入力接点１６、２４間の電気的接続を高インピーダンスに維持する。さらに、瞬時スイッチＳ１をディスエイブル（無効化）し、リモートシステム２７を利用してスイッチ回路のトグリング（切り換え）を制御することもできる。この場合、制御信号を信号入力接点１６に与えて、信号入力接点１６における電位を十分に高く維持すれば、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合部が順方向にバイアスされるので、スイッチ回路は「オン」状態に保たれ、他方、信号入力接点１６における電位をグランド電位に維持すれば、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合部が逆方向にバイアスされ、スイッチ回路はオフ状態になる。信号入力接点２４については、信号入力接点２４における電位をグランドに維持すれば、トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部が順方向にバイアスされるので、スイッチ回路は「オン」状態に保たれ、他方、高電位に維持すれば、トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部が逆方向にバイアスされ、スイッチ回路はオフ状態になる。
【００３６】
別々の接点１６、２４に接続されるリモートシステムの代替として、リモートシステム２７を、スイッチ回路１５０またはスイッチ回路２００と単一のラインで接続することも可能である。スイッチ回路１５０の場合、リモートシステム２７は、信号入力接点１６に十分に高レベルな電圧を印可することで回路１５０をオンにし、信号入力接点１６にグランド電位を印加することで回路１５０をオフにする。
【００３７】
回路２００において、リモートシステム２７が信号入力接点２４に接続される場合、リモートシステム２７は、信号入力接点２４にグランド電位を印加することで回路２００をオンにし、信号入力接点２４に、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２を逆方向にバイアスするのに十分な高レベルな電圧を印加することで回路２００をオフにする。
【００３８】
スイッチ１００、１５０、２００、２５０を用いてバッテリ１１から負荷Ｒ５、または、電子機器１７、２６への電力供給を制御する例を示したが、本回路を用いて、整流したＡＣ電源から、および、ＡＣ主電源から、電力消費量が大きい電子機器への電力供給を制御してもよい。
【００３９】
図７は、変圧器Ｋ２および全波整流器２９から負荷２８への整流ＡＣ電力供給制御に用いるスイッチ回路１００の例を示す図である。ただし、スイッチ回路１００の代わりに、スイッチ回路１５０、２００、２５０を用いてもよい。
【００４０】
図８は、ＡＣ主電源から重負荷３０への、変圧器Ｋ２、リレーＲ、ダイオードＤ４、および、バッテリ３２を介した電力供給の制御に用いるスイッチ回路１００を示す図である。
【００４１】
図９は、スイッチ回路第５例４００を示す回路図である。スイッチ回路４００は、バイポーラ・トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３がそれぞれ、エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３に置き換えられる点を除き、スイッチ回路１００と同等である。トランジスタＭ１、Ｍ２は、Ｐチャンネル・エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴであり、トランジスタＭ３は、Ｎチャンネル・エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴである。スイッチ回路４００の動作原理は、スイッチ回路１００と同等である。
【００４２】
上述の実施形態は、集積回路としての実装に適している。殆どの構成要素は、集積回路上に構成される。スイッチ回路の残りの構成要素は、集積回路に配された接続手段を介して集積回路に接続される。さらには、集積回路は、電源、および／または、負荷と接続するための手段を備えてもよい。ある実施形態においては、集積回路は、電気的絶縁材料に封入され、当該集積回路の接続手段は、例えば、ワイヤ・ボンディングやフリップ・チップ接続により、封入材料の表面上または外部へ延在する接続用リード線の一端と接続される。接続用リード線は、当該集積回路の外部にある装置との電気的接続を供する。好適な実施形態においては、スイッチ回路は、第１トランジスタＱ１、レジスタＲ９、および、電子スイッチ装置２０を集積回路上に構成して実装される。キャパシタＣ２、瞬時スイッチＳ１、電源１１、および、負荷Ｒ５は、集積回路に配された接続手段を通じて集積回路と接続される。瞬時スイッチが作動した場合には、キャパシタＣ２が電子スイッチ装置の作動入力４と繋がるように、瞬時スイッチＳ１とキャパシタＣ２とは直列に接続される。この場合、レジスタＲ９は、ＩＣ内に配されるため、スイッチ回路のトリガ時間は、外部に配されることになるキャパシタＣ２の値を変えることで調節する。
【００４３】
上記の他、スイッチ回路を、リモートから、電子機器１７の切り換え、または、リモートシステム２７を介し、オン、または、オフ切り換え可能に、集積回路を構成してもよい。ある実施形態においては、信号入力接点１６または２４において接続手段を電子スイッチ装置と接続し、スイッチ回路をリモートから選択的にオンまたはオフしてもよい。したがって、集積回路のユーザは、瞬時スイッチ、または、集積回路と結合したリモートシステムのいずれかを選択的に使用できる。
【００４４】
瞬時スイッチは、解放されると、通常開の位置に戻る。そのため、従来のスイッチ回路は、瞬時スイッチが解放された後であっても、負荷に対する継続的な電力伝送を確保するリレーまたはマイクロ・コントローラを備えて構成される。本発明の第３の態様に関連し、集積回路５１０と瞬時スイッチ５２０とを一緒にパッケージ化して、図１０に示すスイッチ機構５００を構成する。集積回路は、（瞬時スイッチを除く）スイッチ回路の構成要素のいくつか、または、すべてを備え、電源から負荷に対する電力供給の制御に用いられる。瞬時スイッチ５２０は、集積回路と、集積回路５１０に設けた接続手段を介して電気的に接続され、もって、独立型（スタンドアロン型）の瞬時スイッチとして動作する。当該独立型瞬時スイッチは、リレーまたはマイクロ・コントローラなしで「オン」状態にラッチ可能である。適するスイッチ回路の例は、本願明細書および先のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４に記載の実施形態を含む。マイクロ・コントローラを省略することにより、「オフ」状態における電力消費を低減できる点で有利である。なぜなら、本願および上記ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４に記載のスイッチ回路の実施形態は、瞬時スイッチを作動させることにより生成されるスイッチ・パルスをセンスするのに、スイッチ回路を通電させておく必要がないからである。
【００４５】
図１ないし図９に示すスイッチ回路は、スイッチ回路をオンする機能およびオフする機能の２つの機能を備えた電荷蓄積素子を有する。その一方、ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４のスイッチ回路においては、別個のモジュールが必要である。特に、ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４のスイッチ回路にとっては、並列に接続されたキャパシタおよびレジスタを備えたパルス生成装置を用いてスイッチ回路をオンにし、キャパシタを備えた電荷蓄積装置を用いてスイッチ回路をオフにしている。電力供給スイッチＱ１および電子スイッチ装置２０は、両者共、スイッチ回路として周知であるが、これらは、スイッチ機構５００の集積回路５１０上に構成されることが望ましい。電力供給スイッチＱ１と電子スイッチ装置２０との結合体は、電子ラッチ・スイッチを形成する。この電子ラッチ・スイッチは、瞬時スイッチの作動に応答して、導通モードおよび非導通モードを切り換える。また、電荷蓄積素子、電荷蓄積装置、および、少なくともパルス生成装置の一部分は、それらを集積回路と接続する接続手段を備えてスイッチ機構５００の外部に配されることが好ましい。ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４のスイッチ回路に基づくスイッチ機構５００による実施形態においては、パルス生成装置は、レジスタを備え、集積回路５１０上に配され、キャパシタがスイッチ機構の外部に配される。ここでは、スイッチ機構５００は、外部的に接続した構成要素との組み合わせによりスイッチ回路を形成する。
【００４６】
好適な実施形態においては、集積回路５１０は、第１トランジスタＱ１、レジスタＲ９、および、電子スイッチ装置２０を含む瞬時スイッチ５２０、ならびに、瞬時スイッチ５２０、キャパシタＣ２、電源１１、および、負荷Ｒ５を集積回路に接続するための手段と、パッケージ化される。集積回路５１０は、リード・フレーム５３０上にマウントされる。そして、リード・フレーム５３０のリード線は、集積回路５１０と外部装置との電気的接続を供する。電気的絶縁性ハウジング５４０は、集積回路５１０を封入し、瞬時スイッチ５２０は、ハウジング５４０から突出して、ユーザが外部から作動させることを可能にしている。図１０に示すスイッチ機構５００は、リード・フレーム５３０を用いているが、表面実装基板といった別種の実装基板（パッケージング化基板）も好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上述の集積回路およびスイッチ機構は、バッテリ駆動型装置といった広範な適用用途があり、さらには、マイクロ・プロセッサと繋いで当該マイクロ・プロセッサのオフ状態における電力消費を低減する用途もある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】「オフ」状態にあるスイッチ回路第１例の回路図
【図２】スイッチ回路がオンになっている間であって、瞬時スイッチが閉位置にある、図１のスイッチ回路の回路図
【図３】スイッチ回路がオフになっている間であって、瞬時スイッチが閉位置にある、図１のスイッチ回路の回路図
【図４】スイッチ回路第２例の回路図
【図５】スイッチ回路第３例の回路図
【図６】スイッチ回路第４例の回路図
【図７】整流した主交流電源からの電力を制御することに用いられる図１ないし図３に図示したスイッチ回路の概略図
【図８】光電力消費負荷に対する交流電力供給を制御することに用いられる図１ないし図３に図示したスイッチ回路の概略図
【図９】スイッチ回路第５例の回路図
【図１０】本発明の第３の態様による、スイッチ機構の斜視図
【符号の説明】
【００４９】
１１ ・・・ バッテリ
１２ ・・・ グランド電位
１３ ・・・ 接点
１４ ・・・ 接点
１６ ・・・ 接点
１７ ・・・ 電子機器
２０ ・・・ 電子スイッチ装置
２２ ・・・ 出力
２４ ・・・ 接点
２６ ・・・ 電子機器
２７ ・・・ リモート電子システム
２８ ・・・ 負荷
２９ ・・・ 全波整流器
３０ ・・・ 重負荷
３２ ・・・ バッテリ
１００ ・・・ スイッチ回路
１５０ ・・・ スイッチ回路
２００ ・・・ スイッチ回路
２５０ ・・・ スイッチ回路
４００ ・・・ スイッチ回路
５００ ・・・ スイッチ機構
５１０ ・・・ 集積回路
５２０ ・・・ 瞬時スイッチ
５３０ ・・・ リード・フレーム
５４０ ・・・ 絶縁性ハウジング
Ｃ２ ・・・ キャパシタ
Ｋ２ ・・・ 変圧器
Ｍ１ ・・・ エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
Ｍ２ ・・・ エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
Ｍ３ ・・・ エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ１ ・・・ トランジスタ
Ｑ２ ・・・ トランジスタ
Ｑ３ ・・・ トランジスタ
Ｒ１ ・・・ レジスタ
Ｒ２ ・・・ レジスタ
Ｒ３ ・・・ レジスタ
Ｒ５ ・・・ 負荷
Ｒ６ ・・・ レジスタ
Ｒ８ ・・・ レジスタ
Ｒ９ ・・・ レジスタ
Ｓ１ ・・・ 瞬時スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ回路の構成に関し、特に、瞬時スイッチを用いたスイッチ回路の改良された構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器および電子機器をオンおよびオフするために瞬時スイッチが広く用いられる。瞬時スイッチはマイクロコントローラ上のスイッチ回路と協働して論理演算を行う。スイッチ・パルスがスイッチ回路に供給されると、回路は、「オフ」から「オン」へ、または、「オン」から「オフ」へ切り換わる。スイッチ・パルスは、瞬時スイッチの作動により与えられる。瞬時スイッチは、作動することで、スイッチ回路の状態を切り換えるためのパルスをスイッチ回路に与える。
【０００３】
通例、単一の瞬時スイッチを用いて複数種の電気および電子機器の全てをオンおよびオフする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、単一の瞬時スイッチを用いると、オフ状態の間であってもなお、スイッチ回路へ電力を供給する必要がある点で不利である。なぜなら、瞬時スイッチの生成するスイッチ・パルスをセンスするために、スイッチ回路の通電を常時維持する必要があるからである。したがって、操作者側からは、電子機器は「オフ」状態にあるように見える場合であっても、上述の電力消費のため、常に、バッテリまたは交流の電力を消費する。ラップトップ・コンピュータや携帯電話（ハンディ・フォン）といった、バッテリの交換や再充電をしきりに行う必要性を削減する上でバッテリ寿命が長いことが好都合なバッテリ駆動の機器にとって、当該電力消費は特に重要な事柄である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえばバッテリのような電源から負荷への電力供給を制御することに用いるスイッチ回路の改良された構成に関する。概括すれば、本発明にかかるスイッチ回路の改良された構成は、電荷蓄積素子を有する。電荷蓄積素子は、スイッチ回路をオンする機能、および、オフする機能の２つの機能を実行する。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、スイッチ回路は、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチであって、当該電力供給スイッチの入力端子は電源に繋がり、当該電力供給スイッチの出力端子は負荷に繋がる、電力供給スイッチと、
作動入力を備え、電力供給スイッチの制御端子と接続される電子スイッチ装置と、
電子スイッチ装置の作動入力と繋がる瞬時スイッチと、
瞬時スイッチと繋がる電荷蓄積素子と、を有し、
本スイッチ回路は、
（ｉ） 第１のモードにおいては、瞬時スイッチを閉じてトリガ時間以上の所定時間にわたり電荷蓄積素子と電子スイッチ装置とを接続し、ここで、所定時間は、電荷蓄積素子の充電時間によって定まる時間であり、そして、電子スイッチ装置をトリガし、電力供給スイッチをオン状態に保持して電源から負荷へ電力を供給し、
（ｉｉ） 第２のモードにおいては、瞬時スイッチを閉じ、電荷蓄積素子と電子スイッチ装置とを接続し、電荷蓄積素子が、電子スイッチ装置と電力供給スイッチとをオフにする信号を出力し、電源から負荷への電力供給を遮断する。
【０００７】
ある実施形態においては、電荷蓄積素子は、キャパシタを備える。
【０００８】
スイッチ回路は、さらに、電荷蓄積素子のための充電時間コントローラを備えることが望ましい。充電時間コントローラの値を変更することにより、電子スイッチ装置のトリガ時間を調節することができる。ある実施形態においては、充電時間コントローラは、抵抗素子を備える。
【０００９】
電荷蓄積素子および充電時間コントローラは、負荷を跨いで直列に配置されることが望ましい。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、スイッチ回路は、電荷蓄積素子を含む集積回路、および、当該集積回路と接続された瞬時スイッチの結合物として構成され、当該集積回路は、電力供給スイッチおよび電子スイッチ装置を備える。電子スイッチ装置の作動入力は、当該集積回路と瞬時スイッチとを接続することができる。また、集積回路は、電源から電力の供給を受けるための手段、ならびに、当該集積回路を、負荷および電気蓄積素子それぞれに接続するための、第１、および、第２接続手段をも備える。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、瞬時スイッチは、組み上がった集積回路と繋がれ、当該集積回路と一体的にパッケージ化され、スイッチ機構を形成する。集積回路は、（瞬時スイッチを除く、）スイッチ回路の構成要素のいくつか、または、全てを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
これより、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を例示説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態によるスイッチ回路１００を例示する図である。スイッチ回路１００は、バッテリ１１として表されている電源と、レジスタＲ５として示されている負荷との間のインターフェースとして動作する。スイッチ回路１００は、電力供給スイッチとして動作する第１トランジスタＱ１と、レジスタＲ１と、電子スイッチ装置２０と、瞬時スイッチＳ１と、電荷蓄積及び放電回路３０と、を有する。
【００１４】
図１に図示するように、トランジスタＱ１は、ｐｎｐバイポーラ型であり、そのエミッタ端子は、バッテリ１１の正極端子に繋がれ、他方において、コレクタ端子は、負荷Ｒ５の一端と接続される。レジスタＲ８は、トランジスタＱ１のエミッタ端子とベース端子との間に接続される。
【００１５】
電子スイッチ装置２０は、レジスタＲ１を介してトランジスタＱ１のベースと接続する入力端子７と、バッテリの負極端子と接続する出力２２と、瞬時スイッチＳ１の第１接点１４と接続する作動入力４と、を有する。本実施形態においては、電子スイッチ装置は、サイリスタ装置として接続される第２、および、第３のバイポーラ・トランジスタＱ２およびＱ３を有する。第２トランジスタＱ２は、ｐｎｐバイポーラ・トランジスタである。第２トランジスタＱ２のエミッタは、レジスタＲ１を介してトランジスタＱ１のベースと、そして、レジスタＲ６を介して瞬時スイッチＳ１の接点１４と、繋がれる。瞬時スイッチＳ１の接点１４は、第２トランジスタＱ２のベース端子、および、第３トランジスタＱ３のコレクタ端子とも接続される。第３トランジスタＱ３は、ｎｐｎバイポーラ・トランジスタである。第３トランジスタＱ３のベースは、第２トランジスタＱ２のコレクタに繋がれ、そして、第３トランジスタＱ３のエミッタは、レジスタＲ２を介してグランド電位１２に繋がれる。第２トランジスタＱ２のコレクタも、レジスタＲ３を介してグランド電位１２に繋がれる。
【００１６】
瞬時スイッチＳ１のもう一方の接点１３は、レジスタＲ９を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続され、さらに、キャパシタＣ２を介してグランド電位とも接続される。本実施形態においては、レジスタＲ９およびキャパシタＣ２は、電荷蓄積及び放電回路３０を構成する。
【００１７】
バッテリ１１の正極端子は、第１トランジスタＱ１のエミッタ端子およびレジスタＲ８と接続され、他方、バッテリ１１の負極端子は、グランド電位１２と接続される。しかしながら、バッテリ１１の負極端子を、浮遊電位に接続してもよい。
【００１８】
スイッチ回路１００は、その使用の際、以下のように動作する。
【００１９】
先ず、瞬時スイッチＳ１は、図１に示す位置とし、スイッチ回路１００は、オフ状態であり、トランジスタＱ１、Ｑ２、および、Ｑ３は、オフである。よって、閉じた電流経路は存在せず、スイッチ回路１００は、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力供給を阻止する。
【００２０】
スイッチ回路１００がオフ状態にある場合、電力の消費は、トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３における逆方向リークによる電力消費のみである。この電力消費は、バッテリ１１の自己放電電流と比較すれば、事実上無視することができる。
【００２１】
従って、回路１００内のポイント１、２、３、４、５、６、７、８の開始電位、および、トランジスタの状態は、次のとおりである。
ポイント３における電位＝Ｅ（バッテリ１１の電位）；
ポイント１における電位＝０、トランジスタＱ１がオフのため；
第１トランジスタのベース−エミッタ接合部を挟む電位＝０；
ポイント２における電位＝ポイント３における電位＝Ｅ；
Ｒ１を流れる電流＝０；
ポイント７における電位＝ポイント２における電位＝Ｅ；
第２トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部を挟む電圧＝０、第２トランジスタＱ２がオフのため；
ポイント４における電位＝ポイント７における電位＝Ｅ；
Ｒ３を流れる電流＝０；
ポイント５における電位＝０；
第３トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合を挟む電圧＝０；
レジスタＲ２を流れる電流＝０；
ポイント６における電位＝０；
キャパシタＣ２を挟む電位＝０；および
ポイント８における電位＝ポイント１における電位＝０。
【００２２】
図２に示すように瞬時スイッチＳ１がプレスされて接点１３、１４が接続されると、ポイント４は、ゼロ電位になり、初期閉回路（経路Ａ）が形成される。これにより、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース−エミッタ接合部は、順方向バイアスがかかり、よって、トランジスタＱ１、Ｑ２がオンになる。生じた初期電流は第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流に寄与し、経路Ａに沿ってレジスタＲ１にサージが生じる。この、ベース電流におけるサージは、第１および第２トランジスタを飽和モードにする。経路Ａが形成された直後において、初期サージ電流がレジスタＲ３を流れる（経路Ｂ）。サージ電流によりＲ３を挟む電圧が急速に増大し、第３トランジスタＱ３が順方向にバイアスされて、第３トランジスタＱ３がオンになる。同様、第３トランジスタＱ３も飽和モードになる。
【００２３】
経路Ａを流れる電流は、キャパシタＣ２が存在することにより、急速にゼロに近づくパルス形状を有する。キャパシタＣ２は、定数値ＶＳまで充電され、経路Ａは開回路になる。図２においては、電圧ＶＳは、
【数１】
であり、ここで、
【数２】
は、並列に接続されたレジスタＲ２およびＲ３の実効レジスタンスである。キャパシタＣ２が、電圧ＶＳまで充電されると、キャパシタＣ２は、電流がキャパシタＣ２を通ることを阻止し、経路Ａは開回路になる。したがって、瞬時スイッチＳ１がプレスされ続けていても、経路Ａは、Ｃ２がＶＳまで充電されると、事実上、開路となる。以下の段落で説明するように、キャパシタＣ２がＶＳまで充電され経路Ａが開路された後においてもバッテリ１１が負荷に電力を送るように、スイッチ回路１００は構成される。Ｓ１が機能停止すると、Ｃ２は、経路Ｘを通して電圧約Ｅ−０．２Ｖまで、継続して充電される。なぜなら、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ接合における電圧降下は、トランジスタＱ１が飽和モードにあるとき、通例、およそ０．２Ｖである。
【００２４】
第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３は、サイリスタ装置を形成する。当該装置は、瞬時スイッチＳ１が作動した際にスイッチ回路１００に生じるサージ電流でトリガされる。第３トランジスタＱ３は、第２トランジスタＱ２からベース電流を取得し、同時に、第３トランジスタは、第２トランジスタＱ２へベース電流を供給する。サイリスタ装置を利用する利点は、サイリスタ装置は、一旦オンにラッチされると、（瞬時スイッチが解放されたため、もしくは、キャパシタＣ２が定数値ＶＳまで充電されたために、）作動入力４に電流が供給されなくなっても導通を維持する点にある。なぜなら、サイリスタがオン状態にラッチされているときは、第２トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部を挟む電圧が、順方向バイアスを維持し、経路Ｃに示すように、第３トランジスタＱ３を飽和モードにする。他方、第３トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合部を挟む電圧は、経路Ｂで示すように飽和モードで動作する第２トランジスタＱ２により、順方向バイアスに保持される。このようにして、作動入力４に電流が供給されずとも、第２および第３トランジスタＱ２、Ｑ３の結合体は、バッテリ１１が第２トランジスタＱ２のエミッタに接続している限り、つまり、バッテリ１１がスイッチ回路１００のポイント７に接続している限り、互いに導通を保持する。したがって、サイリスタ装置が、一旦、オン状態にラッチされると、閉回路（経路Ｂおよび経路Ｃ）は、経路Ａが開路された場合においても、第２および第３トランジスタＱ２およびＱ３のベース−エミッタ接合部を順方向バイアスに維持する。よって、オンになっているサイリスタ装置により、第１トランジスタＱ１のベース−エミッタ接合部も、順方向バイアス・モードに保持され、そのベース電流は飽和モードになる。したがって、このような状態において、スイッチ回路１００は、オンであり、電力は、トランジスタＱ１を通して負荷Ｒ５に供給される。
【００２５】
しかしながら、サイリスタ装置をオン状態にラッチして経路Ａが開路した後においても導通を保つには、十分な量のトリガ用エネルギを供する必要がある。このトリガ用エネルギは、トランジスタＱ３を永続的にオンにするために、トランジスタＱ３を流れる最小トリガ電流を上回らなければならない、と言える。トランジスタＱ３を流れる電流は、そのベース−エミッタ電圧に依存する。これは、ポイント５および６を挟む電圧である。ポイント５の電圧は、ポイント４の電圧に従属して決まるため、ポイント５における電圧、および、故にトランジスタＱ３を流れる電流は、キャパシタＣ２が充電されるに従って増大する。キャパシタＣ２がある電圧を超えて充電されると、トランジスタＱ３を流れる電流は、必要なトリガ電流を超え、トランジスタＱ３は、永続的にオンになる。つまり、このことは、スイッチＳ１はトリガ時間にわたりプレスされる必要があることを意味する。このトリガ時間は、上記トリガ電流が上回るようになるのに必要な時間である。本実施形態においては、トリガ時間は、Ｃ２の充電の速さに従属して定まる。
【００２６】
上述のとおり、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力の供給は、スイッチＳ１をトリガ時間以上の間プレスすることで開始する。スイッチＳ１が動作して接点１３、１４の接続が完成すると、キャパシタＣ２は、経路ＡおよびＸの両方を通して充電され、また、経路ＢおよびＣは、経路ＡおよびＸから電流の流れを引き離す。Ｃ２は経路ＸにおいてはレジスタＲ９を通じて充電されるため、Ｒ９は、充電時間制御機能を有する。よって、Ｃ２およびＲ９を調節してトリガ時間を調節することができる。望ましくは、このトリガ時間は、サイリスタ装置のミスファイアを防止するために、余り短すぎないほうがよい。
【００２７】
このようにすることで、通例負荷と並列的に接続されるフィルタリング・キャパシタンスの値に依存すること無しにトリガ時間を予め固定することができ、有利である。同一出願人による先のＰＣＴ出願、ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４において、スイッチ回路を開示した。当該スイッチ回路のトリガ時間は、負荷と並列して接続されるキャパシタにより決定された。この場合、得られるトリガ時間は、フィルタリング・キャパシタンスと非従属的な関係に無いため、予め予測することが困難であった。
【００２８】
再び瞬時スイッチＳ１が作動して、接点１３、１４の接続が完成（図３参照。）すると、キャパシタＣ２の放電に伴い、スイッチ回路１００に閉回路の経路Ｄが形成される。したがって、Ｃ２は、電荷蓄積装置として機能する。この装置は、スイッチ開路が「オフ」から「オン」に切り換わると充電され、「オン」から「オフ」に切り換わるときには放電する。ポイント４は、スイッチＳ１の作動の間、瞬時的にポイント８と短絡開路を形成し、ポイント８と同一の電位、Ｅ−０．２Ｖ、になる。しかしながら、ポイント２の電圧は、回路１００がオン状態にある間、およそ、Ｅ−０．７Ｖである。なぜなら、トランジスタＱ１のベース−エミッタ接合部を挟む電圧降下は、通例、およそ０．７Ｖだからである。したがって、ポイント４が、Ｅ−０．２Ｖになると、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース−エミッタ接合部は、もはや順方向バイアスではなくなり、第１および第２トランジスタは、オフになる。第２トランジスタＱ２がオフ・モードにあると、第２トランジスタＱ２のコレクタもオフになり、よって、第３トランジスタＱ３をオフにする。したがって、キャパシタＣ２の放電は、スイッチ回路１００を、オフに切り換えるための信号を提供し、また、第１トランジスタＱ１がオフになると、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力供給はなくなる。瞬時スイッチＳ１が解放されると、キャパシタＣ２に残存する電荷は、負荷Ｒ５およびレジスタＲ９を通じて放電される。
【００２９】
上述のとおり、スイッチ回路１００が「オン」状態にあるときに、瞬時スイッチＳ１を瞬時的に作動させることで、第１トランジスタＱ１およびサイリスタ装置がオフになる。なぜなら、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２に逆バイアス電圧がかかるからである。瞬時スイッチＳ１が解放されず、プレスされた状態を継続すると、ポイント４における電圧は、キャパシタＣ２の放電開始に伴い低下する。ポイント４における電圧が、十分に低いレベルに達すると、トランジスタＱ１は、導通を再開する。なぜなら、そのベース−エミッタ接合部が順方向バイアスになるからである。よって、負荷Ｒ５に対する電力の供給が低いレベルで生じる。なぜなら、先の段落で説明したような、スイッチ回路１００が「オン」状態にあるときのようには、サイリスタが作動しないからである。瞬時スイッチＳ１が、ようやく解放されれば、Ｑ１がオフに切り換わって、負荷Ｒ５に対する電力供給は中断される。そして、キャパシタＣ２に残存する電荷は、負荷Ｒ５およびＲ９を通じて放電される。キャパシタＣ２が完全に放電しきると、スイッチ回路１００は、最初のオフ状態に戻る。この状態においては、バッテリ１１から負荷Ｒ５への電力供給はなされず、回路１００において消費される電力は、第１、第２、および第３トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３で生じる逆方向リーク電流のみであり、これらは、事実上、無視することができる。
【００３０】
レジスタＲ９およびキャパシタＣ２の値は、キャパシタＣ２が、スイッチ回路が初期の「オフ」状態に戻る際の放電の必要性を考慮して選択される。当該初期の「オフ」状態は、瞬時スイッチが生成する切換パルス（スイッチ・パルス）を常時、検知可能な状態である。したがって、Ｒ９およびＣ２の値は、過度に大きくすることができない。さもなくば、スイッチ回路のスイッチ・パルスに対する応答性能に影響を与えるおそれがある。他方、Ｃ２は、「オン」から「オフ」状態へ切り換える必要があるときには、Ｑ１および電子スイッチ装置をオフにするのに十分な程度に高電圧を保持しなければならない。本発明にかかる好適な実施形態においては、電圧源が、１．８ないし１０Ｖの間である場合、レジスタＲ９の値を、２２ないし８２キロ・オームとし、Ｃ２のキャパシタンスを、２００ナノないし１０マイクロ・ファラッドとする。
【００３１】
図４は、スイッチ回路第２例１５０を示す図である。スイッチ回路１５０は、回路のポイント５において信号入力接点１６を有する点を除き、スイッチ回路１００と同等である。信号入力接点１６は、電子機器１７に接続される。電子機器１７は、図１ないし図３に示す負荷Ｒ５と等価である。信号入力接点１６は、例えば、所定の時間の経過の後、電子機器１７自身を自動的にオフにすることが可能である。電子機器１７は、信号入力接点１６にグランド電位を与えることで、スイッチ回路１５０をオフ状態にする。信号入力接点１６にグランド電位を与えれば、第３トランジスタＱ３がオフに切り換わり、そして、第２トランジスタＱ２がオフに切り換わる。これにより、電子スイッチ装置２０は、開回路になり、もって、第１トランジスタＱ１をオフに切り換え、バッテリ１１から電子機器１７に対する電力供給が中断する。図４に示す実施形態においては、電子機器１７を用いてスイッチ回路１５０をオンにすることができる。その場合、信号入力接点１６に対し、十分に高レベルな電圧を印加する。
【００３２】
図５は、スイッチ回路第３例２００を示す図である。スイッチ回路２００は、信号入力接点２４がポイント４に接続される点を除いて、スイッチ回路１５０に類似する。信号入力接点２４は、電子機器１７と接続されることにより、電子機器１７がスイッチ回路２００をオフに切り換え可能にする。この場合、接点２４には、高電圧状態信号が印加される。これにより、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２のベース−エミッタ接合部は、逆方向バイアスを受け、もって、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２がオフに切り換わる。第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２がオフに切り換わると、第３トランジスタもオフに切り換わる。そして、ポイント５における電位がゼロになり、スイッチ回路２００がオフ状態に切り換わる。図５の実施形態においては、電子機器１７を用いてスイッチ回路２００をオンにすることも可能である。この場合、信号入力接点２４に対しグランド電位を印加する。
【００３３】
図６は、スイッチ回路第４例２５０を示す図である。スイッチ回路２５０は、ポイント５に接続する第１スイッチ信号入力接点１６、および、ポイント４に接続する第２スイッチ信号入力接点２４を有する。スイッチ回路２５０は、バッテリ１１から電子機器２６に対する電力供給を制御する。スイッチ入力接点１６、２４は、パワースイッチ内蔵のリモート電子システム２７と接続される。リモート電子システム２７内蔵のパワースイッチは、別のリモートの電子システムにより遠隔的に制御される、スイッチ回路１００、１５０、もしくは、２００のいずれかに類似のスイッチ回路か、または、スイッチ回路２５０でもよい。
【００３４】
スイッチ回路２５０は、別のリモートの電子システム２７からのリモートパワーコントロールを受けることができる。例えば、スイッチ回路２５０は、マルチ・ユニット・システムと一緒に用いることができる。リモートシステム２７は、スイッチ回路２５０をオン状態に切り換えることができる。その場合、リモートシステム２７は、信号入力端子２４にグランド電位（または、十分に低レベルな電圧）を印加し、トランジスタＱ２に順方向バイアスをかける。加えて、リモートシステム２７は、スイッチ回路２５０をオフ状態に切り換えることができる。その場合、リモートシステム２７は、信号入力端子１６にグランド電位を印加する。
【００３５】
スイッチ回路１５０、２００、２５０は、いずれも、瞬時スイッチＳ１をも備える。これにより、ユーザが、マニュアルで回路１５０、２００、２５０の状態を、オフおよびオンの間で切り換えることができる。ユーザが電子機器１７またはリモートシステム２７の代わりに瞬時スイッチを使用してスイッチ回路１５０、２００、２５０をオンおよびオフ状態間でトグル（切り換え）することを望む場合に、電子機器１７および信号入力接点１６、２４間の電気的接続を高インピーダンスに維持する。さらに、瞬時スイッチＳ１をディスエイブル（無効化）し、リモートシステム２７を利用してスイッチ回路のトグリング（切り換え）を制御することもできる。この場合、制御信号を信号入力接点１６に与えて、信号入力接点１６における電位を十分に高く維持すれば、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合部が順方向にバイアスされるので、スイッチ回路は「オン」状態に保たれ、他方、信号入力接点１６における電位をグランド電位に維持すれば、トランジスタＱ３のベース−エミッタ接合部が逆方向にバイアスされ、スイッチ回路はオフ状態になる。信号入力接点２４については、信号入力接点２４における電位をグランドに維持すれば、トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部が順方向にバイアスされるので、スイッチ回路は「オン」状態に保たれ、他方、高電位に維持すれば、トランジスタＱ２のベース−エミッタ接合部が逆方向にバイアスされ、スイッチ回路はオフ状態になる。
【００３６】
別々の接点１６、２４に接続されるリモートシステムの代替として、リモートシステム２７を、スイッチ回路１５０またはスイッチ回路２００と単一のラインで接続することも可能である。スイッチ回路１５０の場合、リモートシステム２７は、信号入力接点１６に十分に高レベルな電圧を印可することで回路１５０をオンにし、信号入力接点１６にグランド電位を印加することで回路１５０をオフにする。
【００３７】
回路２００において、リモートシステム２７が信号入力接点２４に接続される場合、リモートシステム２７は、信号入力接点２４にグランド電位を印加することで回路２００をオンにし、信号入力接点２４に、第１および第２トランジスタＱ１、Ｑ２を逆方向にバイアスするのに十分な高レベルな電圧を印加することで回路２００をオフにする。
【００３８】
スイッチ１００、１５０、２００、２５０を用いてバッテリ１１から負荷Ｒ５、または、電子機器１７、２６への電力供給を制御する例を示したが、本回路を用いて、整流したＡＣ電源から、および、ＡＣ主電源から、電力消費量が大きい電子機器への電力供給を制御してもよい。
【００３９】
図７は、変圧器Ｋ２および全波整流器２９から負荷２８への整流ＡＣ電力供給制御に用いるスイッチ回路１００の例を示す図である。ただし、スイッチ回路１００の代わりに、スイッチ回路１５０、２００、２５０を用いてもよい。
【００４０】
図８は、ＡＣ主電源から重負荷３０への、変圧器Ｋ２、リレーＲ、ダイオードＤ４、および、バッテリ３２を介した電力供給の制御に用いるスイッチ回路１００を示す図である。
【００４１】
図９は、スイッチ回路第５例４００を示す回路図である。スイッチ回路４００は、バイポーラ・トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３がそれぞれ、エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３に置き換えられる点を除き、スイッチ回路１００と同等である。トランジスタＭ１、Ｍ２は、Ｐチャンネル・エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴであり、トランジスタＭ３は、Ｎチャンネル・エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴである。スイッチ回路４００の動作原理は、スイッチ回路１００と同等である。
【００４２】
上述の実施形態は、集積回路としての実装に適している。殆どの構成要素は、集積回路上に構成される。スイッチ回路の残りの構成要素は、集積回路に配された接続手段を介して集積回路に接続される。さらには、集積回路は、電源、および／または、負荷と接続するための手段を備えてもよい。ある実施形態においては、集積回路は、電気的絶縁材料に封入され、当該集積回路の接続手段は、例えば、ワイヤ・ボンディングやフリップ・チップ接続により、封入材料の表面上または外部へ延在する接続用リード線の一端と接続される。接続用リード線は、当該集積回路の外部にある装置との電気的接続を供する。好適な実施形態においては、スイッチ回路は、第１トランジスタＱ１、レジスタＲ９、および、電子スイッチ装置２０を集積回路上に構成して実装される。キャパシタＣ２、瞬時スイッチＳ１、電源１１、および、負荷Ｒ５は、集積回路に配された接続手段を通じて集積回路と接続される。瞬時スイッチが作動した場合には、キャパシタＣ２が電子スイッチ装置の作動入力４と繋がるように、瞬時スイッチＳ１とキャパシタＣ２とは直列に接続される。この場合、レジスタＲ９は、ＩＣ内に配されるため、スイッチ回路のトリガ時間は、外部に配されることになるキャパシタＣ２の値を変えることで調節する。
【００４３】
上記の他、スイッチ回路を、リモートから、電子機器１７の切り換え、または、リモートシステム２７を介し、オン、または、オフ切り換え可能に、集積回路を構成してもよい。ある実施形態においては、信号入力接点１６または２４において接続手段を電子スイッチ装置と接続し、スイッチ回路をリモートから選択的にオンまたはオフしてもよい。したがって、集積回路のユーザは、瞬時スイッチ、または、集積回路と結合したリモートシステムのいずれかを選択的に使用できる。
【００４４】
瞬時スイッチは、解放されると、通常開の位置に戻る。そのため、従来のスイッチ回路は、瞬時スイッチが解放された後であっても、負荷に対する継続的な電力伝送を確保するリレーまたはマイクロ・コントローラを備えて構成される。本発明の第３の態様に関連し、集積回路５１０と瞬時スイッチ５２０とを一緒にパッケージ化して、図１０に示すスイッチ機構５００を構成する。集積回路は、（瞬時スイッチを除く）スイッチ回路の構成要素のいくつか、または、すべてを備え、電源から負荷に対する電力供給の制御に用いられる。瞬時スイッチ５２０は、集積回路と、集積回路５１０に設けた接続手段を介して電気的に接続され、もって、独立型（スタンドアロン型）の瞬時スイッチとして動作する。当該独立型瞬時スイッチは、リレーまたはマイクロ・コントローラなしで「オン」状態にラッチ可能である。適するスイッチ回路の例は、本願明細書および先のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４に記載の実施形態を含む。マイクロ・コントローラを省略することにより、「オフ」状態における電力消費を低減できる点で有利である。なぜなら、本願および上記ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４に記載のスイッチ回路の実施形態は、瞬時スイッチを作動させることにより生成されるスイッチ・パルスをセンスするのに、スイッチ回路を通電させておく必要がないからである。
【００４５】
図１ないし図９に示すスイッチ回路は、スイッチ回路をオンする機能およびオフする機能の２つの機能を備えた電荷蓄積素子を有する。その一方、ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４のスイッチ回路においては、別個のモジュールが必要である。特に、ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４のスイッチ回路にとっては、並列に接続されたキャパシタおよびレジスタを備えたパルス生成装置を用いてスイッチ回路をオンにし、キャパシタを備えた電荷蓄積装置を用いてスイッチ回路をオフにしている。電力供給スイッチＱ１および電子スイッチ装置２０は、両者共、スイッチ回路として周知であるが、これらは、スイッチ機構５００の集積回路５１０上に構成されることが望ましい。電力供給スイッチＱ１と電子スイッチ装置２０との結合体は、電子ラッチ・スイッチを形成する。この電子ラッチ・スイッチは、瞬時スイッチの作動に応答して、導通モードおよび非導通モードを切り換える。また、電荷蓄積素子、電荷蓄積装置、および、少なくともパルス生成装置の一部分は、それらを集積回路と接続する接続手段を備えてスイッチ機構５００の外部に配されることが好ましい。ＰＣＴ／ＳＧ９９／０００８４のスイッチ回路に基づくスイッチ機構５００による実施形態においては、パルス生成装置は、レジスタを備え、集積回路５１０上に配され、キャパシタがスイッチ機構の外部に配される。ここでは、スイッチ機構５００は、外部的に接続した構成要素との組み合わせによりスイッチ回路を形成する。
【００４６】
好適な実施形態においては、集積回路５１０は、第１トランジスタＱ１、レジスタＲ９、および、電子スイッチ装置２０を含む瞬時スイッチ５２０、ならびに、瞬時スイッチ５２０、キャパシタＣ２、電源１１、および、負荷Ｒ５を集積回路に接続するための手段と、パッケージ化される。集積回路５１０は、リード・フレーム５３０上にマウントされる。そして、リード・フレーム５３０のリード線は、集積回路５１０と外部装置との電気的接続を供する。電気的絶縁性ハウジング５４０は、集積回路５１０を封入し、瞬時スイッチ５２０は、ハウジング５４０から突出して、ユーザが外部から作動させることを可能にしている。図１０に示すスイッチ機構５００は、リード・フレーム５３０を用いているが、表面実装基板といった別種の実装基板（パッケージング化基板）も好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上述の集積回路およびスイッチ機構は、バッテリ駆動型装置といった広範な適用用途があり、さらには、マイクロ・プロセッサと繋いで当該マイクロ・プロセッサのオフ状態における電力消費を低減する用途もある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】「オフ」状態にあるスイッチ回路第１例の回路図
【図２】スイッチ回路がオンになっている間であって、瞬時スイッチが閉位置にある、図１のスイッチ回路の回路図
【図３】スイッチ回路がオフになっている間であって、瞬時スイッチが閉位置にある、図１のスイッチ回路の回路図
【図４】スイッチ回路第２例の回路図
【図５】スイッチ回路第３例の回路図
【図６】スイッチ回路第４例の回路図
【図７】整流した主交流電源からの電力を制御することに用いられる図１ないし図３に図示したスイッチ回路の概略図
【図８】光電力消費負荷に対する交流電力供給を制御することに用いられる図１ないし図３に図示したスイッチ回路の概略図
【図９】スイッチ回路第５例の回路図
【図１０】本発明の第３の態様による、スイッチ機構の斜視図
【符号の説明】
【００４９】
１１ ・・・ バッテリ
１２ ・・・ グランド電位
１３ ・・・ 接点
１４ ・・・ 接点
１６ ・・・ 接点
１７ ・・・ 電子機器
２０ ・・・ 電子スイッチ装置
２２ ・・・ 出力
２４ ・・・ 接点
２６ ・・・ 電子機器
２７ ・・・ リモート電子システム
２８ ・・・ 負荷
２９ ・・・ 全波整流器
３０ ・・・ 重負荷
３２ ・・・ バッテリ
１００ ・・・ スイッチ回路
１５０ ・・・ スイッチ回路
２００ ・・・ スイッチ回路
２５０ ・・・ スイッチ回路
４００ ・・・ スイッチ回路
５００ ・・・ スイッチ機構
５１０ ・・・ 集積回路
５２０ ・・・ 瞬時スイッチ
５３０ ・・・ リード・フレーム
５４０ ・・・ 絶縁性ハウジング
Ｃ２ ・・・ キャパシタ
Ｋ２ ・・・ 変圧器
Ｍ１ ・・・ エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
Ｍ２ ・・・ エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
Ｍ３ ・・・ エンハンスメント型ＭＯＳＦＥＴ
Ｑ１ ・・・ トランジスタ
Ｑ２ ・・・ トランジスタ
Ｑ３ ・・・ トランジスタ
Ｒ１ ・・・ レジスタ
Ｒ２ ・・・ レジスタ
Ｒ３ ・・・ レジスタ
Ｒ５ ・・・ 負荷
Ｒ６ ・・・ レジスタ
Ｒ８ ・・・ レジスタ
Ｒ９ ・・・ レジスタ
Ｓ１ ・・・ 瞬時スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチ回路であって、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチであって、前記電力供給スイッチの前記入力端子は、前記電源に繋がり、前記電力供給スイッチの前記出力端子は、前記負荷に繋がる、電力供給スイッチと、
作動入力を備え、前記電力供給スイッチの前記制御端子と接続される電子スイッチ装置と、
前記電子スイッチ装置の前記作動入力に繋がる瞬時スイッチと、
前記瞬時スイッチと繋がる電荷蓄積素子と、を有し、
（ｉ）第１のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電子スイッチ装置のトリガ時間以上の所定時間にわたり前記電荷蓄積素子と前記電子スイッチ装置とを接続し、ここで、前記所定時間は、前記電荷蓄積素子の充電時間によって定まる時間であり、そして、前記電子スイッチ装置をトリガし、前記電力供給スイッチをオン状態に保持して前記電源から前記負荷へ電力を供給し、
（ｉｉ）第２のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電荷蓄積素子と前記電子スイッチ装置とを接続し、前記電荷蓄積素子が、前記電子スイッチ装置と前記電力供給スイッチとをオフにする信号を出力し、前記電源から前記負荷への電力供給を遮断する、スイッチ回路。
【請求項２】
前記電子スイッチ装置は、サイリスタ装置である請求項１に記載のスイッチ回路。
【請求項３】
前記電力供給スイッチは、トランジスタを備える請求項１または２に記載のスイッチ回路。
【請求項４】
前記電子スイッチ装置は、少なくとも１つのバイポーラ・トランジスタで形成される請求項１ないし３のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項５】
前記電子スイッチ装置は、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴで形成される請求項１ないし３のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項６】
前記電力供給スイッチは、少なくとも１つのバイポーラ・トランジスタで形成される請求項１ないし５のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項７】
前記電力供給スイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴで形成される請求項１ないし５のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項８】
前記電力供給スイッチおよび前記電子スイッチ装置は一緒に、集積回路上に構成される請求項１ないし７のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項９】
前記電荷蓄積素子は、キャパシタを備える請求項１ないし８のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項１０】
さらに、前記電荷蓄積素子のための充電時間コントローラを有する請求項１ないし９のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項１１】
前記充電時間コントローラは、抵抗素子を備える請求項１０に記載のスイッチ回路。
【請求項１２】
前記電荷蓄積素子および前記充電時間コントローラは、前記負荷を跨いで直列に配置される請求項１０または１１に記載のスイッチ回路。
【請求項１３】
前記瞬時スイッチは、前記電荷蓄積素子および前記充電時間コントローラとの間に接続される請求項１２に記載のスイッチ回路。
【請求項１４】
前記電力供給スイッチ、前記電子スイッチ装置、および、前記充電時間コントローラは一緒に、集積回路上に構成される請求項１０ないし１３のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項１５】
電源から負荷への電力供給を制御する集積回路であって、
電源からの電力供給を受け取る手段と、
前記集積回路を負荷に接続する第１接続手段と、
前記集積回路を電荷蓄積素子に接続する第２接続手段であって、前記第１接続手段と繋がる、第２接続手段と、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチであって、前記電力供給スイッチの前記入力端子は、前記電力供給を受け取る手段に繋がり、前記電力供給スイッチの前記出力端子は、前記第１接続手段に繋がる、電力供給スイッチと、
前記集積回路と瞬時スイッチとを接続する作動入力を備え、前記電力供給スイッチの前記制御端子と接続される電子スイッチ装置と、を有し、
（ｉ）第１のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電子スイッチ装置のトリガ時間以上の所定時間にわたり前記電子スイッチ装置と、前記瞬時スイッチに対して直列に配された前記電荷蓄積素子とを接続し、ここで、前記所定時間は、前記電荷蓄積素子の充電時間によって定まる時間であり、そして、前記電子スイッチ装置をトリガし、前記電力供給スイッチをオン状態に保持して前記電源から前記負荷へ電力を供給可能にし、
（ｉｉ）第２のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電荷蓄積素子と前記電子スイッチ装置とを接続し、前記電荷蓄積素子が、前記電子スイッチ装置と前記電力供給スイッチとをオフにする信号を出力し、前記電源から前記負荷への電力供給を遮断する、集積回路。
【請求項１６】
さらに、前記電荷蓄積素子の充電時間を制御するための充電時間コントローラを有する請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記充電時間コントローラは、抵抗素子を備える請求項１６に記載の集積回路。
【請求項１８】
前記充電時間コントローラは、前記第１接続手段と前記第２接続手段との間に接続され、前記充電時間コントローラおよび前記電荷蓄積素子は、前記負荷を跨いで直列に配置される請求項１６または１７に記載の集積回路。
【請求項１９】
請求項１５ないし１８のいずれかに記載の集積回路と、
前記作動入力に接続される瞬時スイッチと、の結合体であって、
前記集積回路と前記瞬時スイッチは、一体的にパッケージ化されている結合体。
【請求項２０】
前記集積回路は、実装基板上にマウントされ、
前記集積回路および前記瞬時スイッチは、電気的絶縁性を有する材料に封入され、
前記瞬時スイッチは、外部から作動可能なように前記電気的絶縁性を有する材料から突出している、請求項１９に記載の結合体。
【請求項２１】
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチ機構であって、
集積回路と、瞬時スイッチと、を有し、
前記集積回路および前記瞬時スイッチは、一体的にパッケージ化されて電気的絶縁性を有する材料に封入され、
前記瞬時スイッチは、外部から作動可能なように前記電気的絶縁性を有する材料から突出し、
前記集積回路は、
電源からの電力供給を受け取る手段と、
前記集積回路を負荷に接続する第１接続手段と、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電子ラッチ・スイッチであって、前記電子ラッチ・スイッチの前記入力端子は、前記電力供給を受け取る手段に繋がり、前記電子ラッチ・スイッチの前記出力端子は、前記第１接続手段に繋がる、電子ラッチ・スイッチと、を有し、
前記電子ラッチ・スイッチは、導通モードでの動作および非導通モードでの動作を備え、前記制御端子に接続される前記瞬時スイッチの作動に応答して前記導通モードおよび前記非導通モードが切り換わり、
（ｉ）前記導通モードにおいては、前記電子ラッチ・スイッチは、前記電源からの電力供給を受け取る手段と前記第１接続手段とを繋いで、前記電源から前記負荷へ電力を供給し、
（ｉｉ）前記非導通モードにおいては、前記電子ラッチ・スイッチは、前記電源からの電力供給を受け取る手段と前記第１接続手段とを分離して、前記電源から前記負荷への電力供給を遮断する、スイッチ機構。
【請求項２２】
前記電子ラッチ・スイッチは、パルス生成装置および第１電荷蓄積装置と協働し、
（ｉ）前記電子ラッチ・スイッチは、前記瞬時スイッチを閉じることにより、前記非導通モードから前記導通モードに切り換わって前記電子ラッチ・スイッチの前記制御端子と前記パルス生成装置とを接続し、
（ｉｉ）前記電子ラッチ・スイッチは、前記瞬時スイッチを閉じることにより、前記導通モードから前記非導通モードに切り換わって前記電子ラッチ・スイッチの前記制御端子と前記第１電荷蓄積装置とを接続する、
請求項２１に記載のスイッチ機構。
【請求項２３】
前記パルス生成装置は、第２電荷蓄積装置を備え、
前記第１電荷蓄積装置および前記第２電荷蓄積装置は、前記スイッチ機構の外部に配される請求項２２に記載のスイッチ機構。
【請求項２４】
前記電子ラッチ・スイッチは、前記第１電荷蓄積装置および前記第２電荷蓄積装置の両方の機能を有する単一の電荷蓄積装置と協働して動作する請求項２３に記載のスイッチ機構。
【請求項２５】
前記電子ラッチ・スイッチは、前記単一の電荷蓄積装置として機能するキャパシタと協働して動作する請求項２４に記載のスイッチ機構。
【請求項２６】
前記電子ラッチ・スイッチは、前記電荷蓄積装置として機能するキャパシタ、ならびに、前記パルス生成装置として機能する並列接続されたレジスタおよびキャパシタの結合体と協働して動作する請求項２３に記載のスイッチ機構。
【請求項１】
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチ回路であって、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチであって、前記電力供給スイッチの前記入力端子は、前記電源に繋がり、前記電力供給スイッチの前記出力端子は、前記負荷に繋がる、電力供給スイッチと、
作動入力を備え、前記電力供給スイッチの前記制御端子と接続される電子スイッチ装置と、
前記電子スイッチ装置の前記作動入力に繋がる瞬時スイッチと、
前記瞬時スイッチと繋がる電荷蓄積素子と、を有し、
（ｉ）第１のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電子スイッチ装置のトリガ時間以上の所定時間にわたり前記電荷蓄積素子と前記電子スイッチ装置とを接続し、ここで、前記所定時間は、前記電荷蓄積素子の充電時間によって定まる時間であり、そして、前記電子スイッチ装置をトリガし、前記電力供給スイッチをオン状態に保持して前記電源から前記負荷へ電力を供給し、
（ｉｉ）第２のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電荷蓄積素子と前記電子スイッチ装置とを接続し、前記電荷蓄積素子が、前記電子スイッチ装置と前記電力供給スイッチとをオフにする信号を出力し、前記電源から前記負荷への電力供給を遮断する、スイッチ回路。
【請求項２】
前記電子スイッチ装置は、サイリスタ装置である請求項１に記載のスイッチ回路。
【請求項３】
前記電力供給スイッチは、トランジスタを備える請求項１または２に記載のスイッチ回路。
【請求項４】
前記電子スイッチ装置は、少なくとも１つのバイポーラ・トランジスタで形成される請求項１ないし３のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項５】
前記電子スイッチ装置は、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴで形成される請求項１ないし３のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項６】
前記電力供給スイッチは、少なくとも１つのバイポーラ・トランジスタで形成される請求項１ないし５のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項７】
前記電力供給スイッチは、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴで形成される請求項１ないし５のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項８】
前記電力供給スイッチおよび前記電子スイッチ装置は一緒に、集積回路上に構成される請求項１ないし７のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項９】
前記電荷蓄積素子は、キャパシタを備える請求項１ないし８のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項１０】
さらに、前記電荷蓄積素子のための充電時間コントローラを有する請求項１ないし９のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項１１】
前記充電時間コントローラは、抵抗素子を備える請求項１０に記載のスイッチ回路。
【請求項１２】
前記電荷蓄積素子および前記充電時間コントローラは、前記負荷を跨いで直列に配置される請求項１０または１１に記載のスイッチ回路。
【請求項１３】
前記瞬時スイッチは、前記電荷蓄積素子および前記充電時間コントローラとの間に接続される請求項１２に記載のスイッチ回路。
【請求項１４】
前記電力供給スイッチ、前記電子スイッチ装置、および、前記充電時間コントローラは一緒に、集積回路上に構成される請求項１０ないし１３のいずれかに記載のスイッチ回路。
【請求項１５】
電源から負荷への電力供給を制御する集積回路であって、
電源からの電力供給を受け取る手段と、
前記集積回路を負荷に接続する第１接続手段と、
前記集積回路を電荷蓄積素子に接続する第２接続手段であって、前記第１接続手段と繋がる、第２接続手段と、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電力供給スイッチであって、前記電力供給スイッチの前記入力端子は、前記電力供給を受け取る手段に繋がり、前記電力供給スイッチの前記出力端子は、前記第１接続手段に繋がる、電力供給スイッチと、
前記集積回路と瞬時スイッチとを接続する作動入力を備え、前記電力供給スイッチの前記制御端子と接続される電子スイッチ装置と、を有し、
（ｉ）第１のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電子スイッチ装置のトリガ時間以上の所定時間にわたり前記電子スイッチ装置と、前記瞬時スイッチに対して直列に配された前記電荷蓄積素子とを接続し、ここで、前記所定時間は、前記電荷蓄積素子の充電時間によって定まる時間であり、そして、前記電子スイッチ装置をトリガし、前記電力供給スイッチをオン状態に保持して前記電源から前記負荷へ電力を供給可能にし、
（ｉｉ）第２のモードにおいては、前記瞬時スイッチを閉じ、前記電荷蓄積素子と前記電子スイッチ装置とを接続し、前記電荷蓄積素子が、前記電子スイッチ装置と前記電力供給スイッチとをオフにする信号を出力し、前記電源から前記負荷への電力供給を遮断する、集積回路。
【請求項１６】
さらに、前記電荷蓄積素子の充電時間を制御するための充電時間コントローラを有する請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記充電時間コントローラは、抵抗素子を備える請求項１６に記載の集積回路。
【請求項１８】
前記充電時間コントローラは、前記第１接続手段と前記第２接続手段との間に接続され、前記充電時間コントローラおよび前記電荷蓄積素子は、前記負荷を跨いで直列に配置される請求項１６または１７に記載の集積回路。
【請求項１９】
請求項１５ないし１８のいずれかに記載の集積回路と、
前記作動入力に接続される瞬時スイッチと、の結合体であって、
前記集積回路と前記瞬時スイッチは、一体的にパッケージ化されている結合体。
【請求項２０】
前記集積回路は、実装基板上にマウントされ、
前記集積回路および前記瞬時スイッチは、電気的絶縁性を有する材料に封入され、
前記瞬時スイッチは、外部から作動可能なように前記電気的絶縁性を有する材料から突出している、請求項１９に記載の結合体。
【請求項２１】
電源から負荷への電力供給を制御するスイッチ機構であって、
集積回路と、瞬時スイッチと、を有し、
前記集積回路および前記瞬時スイッチは、一体的にパッケージ化されて電気的絶縁性を有する材料に封入され、
前記瞬時スイッチは、外部から作動可能なように前記電気的絶縁性を有する材料から突出し、
前記集積回路は、
電源からの電力供給を受け取る手段と、
前記集積回路を負荷に接続する第１接続手段と、
入力端子、出力端子、および、制御端子を備える電子ラッチ・スイッチであって、前記電子ラッチ・スイッチの前記入力端子は、前記電力供給を受け取る手段に繋がり、前記電子ラッチ・スイッチの前記出力端子は、前記第１接続手段に繋がる、電子ラッチ・スイッチと、を有し、
前記電子ラッチ・スイッチは、導通モードでの動作および非導通モードでの動作を備え、前記制御端子に接続される前記瞬時スイッチの作動に応答して前記導通モードおよび前記非導通モードが切り換わり、
（ｉ）前記導通モードにおいては、前記電子ラッチ・スイッチは、前記電源からの電力供給を受け取る手段と前記第１接続手段とを繋いで、前記電源から前記負荷へ電力を供給し、
（ｉｉ）前記非導通モードにおいては、前記電子ラッチ・スイッチは、前記電源からの電力供給を受け取る手段と前記第１接続手段とを分離して、前記電源から前記負荷への電力供給を遮断する、スイッチ機構。
【請求項２２】
前記電子ラッチ・スイッチは、パルス生成装置および第１電荷蓄積装置と協働し、
（ｉ）前記電子ラッチ・スイッチは、前記瞬時スイッチを閉じることにより、前記非導通モードから前記導通モードに切り換わって前記電子ラッチ・スイッチの前記制御端子と前記パルス生成装置とを接続し、
（ｉｉ）前記電子ラッチ・スイッチは、前記瞬時スイッチを閉じることにより、前記導通モードから前記非導通モードに切り換わって前記電子ラッチ・スイッチの前記制御端子と前記第１電荷蓄積装置とを接続する、
請求項２１に記載のスイッチ機構。
【請求項２３】
前記パルス生成装置は、第２電荷蓄積装置を備え、
前記第１電荷蓄積装置および前記第２電荷蓄積装置は、前記スイッチ機構の外部に配される請求項２２に記載のスイッチ機構。
【請求項２４】
前記電子ラッチ・スイッチは、前記第１電荷蓄積装置および前記第２電荷蓄積装置の両方の機能を有する単一の電荷蓄積装置と協働して動作する請求項２３に記載のスイッチ機構。
【請求項２５】
前記電子ラッチ・スイッチは、前記単一の電荷蓄積装置として機能するキャパシタと協働して動作する請求項２４に記載のスイッチ機構。
【請求項２６】
前記電子ラッチ・スイッチは、前記電荷蓄積装置として機能するキャパシタ、ならびに、前記パルス生成装置として機能する並列接続されたレジスタおよびキャパシタの結合体と協働して動作する請求項２３に記載のスイッチ機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００８−５１３９５０（Ｐ２００８−５１３９５０Ａ）
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３２２９４（Ｐ２００７−５３２２９４）
【出願日】平成１７年９月２１日（２００５．９．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＧ２００５／０００３１７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０３３６４４
【国際公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（５０００３５４８７）クリエイティブ テクノロジー リミテッド (17)
【氏名又は名称原語表記】ＣＲＥＡＴＩＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２１日（２００５．９．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＧ２００５／０００３１７
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０３３６４４
【国際公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（５０００３５４８７）クリエイティブ テクノロジー リミテッド (17)
【氏名又は名称原語表記】ＣＲＥＡＴＩＶＥ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＴＤ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]