Panasonic电工PhotoMOS MOSFET的控制电路

　　前言

Panansonic电工的PhotoMOS在输出中采用了光电元件和功率MOSFET，是作为微小模拟信号用而开发出的SSD，以高功能型的HF型为首，正逐步扩展系列，如通用型的GU型、高频型的RF型。

上次介绍了PhotoMOS的概要，此次将介绍内置在PhotoMOS中构成控制电路的独特的光电元件的特点、构造、布线等。

　　FET型MOSFET输出光电耦合器的基本电路

图1是PhotoMOS中具有代表性的、即所谓的FET型MOSFET输出光电耦合器的最基本电路。在该电路中由于输出元件的功率MOSFET是电压驱动型元件，因此利用光电二极管阵列(P.D.A)所供给的电压使栅极容量充电，致使栅极电压上升至接通电压(阈值)，从而使MOSFET输出光电耦合器动作。

然而，要使MOSFET输出光电耦合器复位，则需要做与上述动作相反的工作，即让栅极内充电的电荷尽量快速地放电。在图1所示的电路中，由于复位时间过长，故不能作为MOSFET输出光电耦合器使用。

　　图1 FET型MOSFET输出光电耦合器基本电路

PhotoMOS利用图2所示的内置于光电元件的控制电路来解决这些问题。该控制电路为实现动作时间与复位时间保持平衡的良好的转换特性，以及输入LED电流的良好的灵敏度特性发挥着最关键的作用。

　　图2 PhotoMOS 等效电路

　　光电元件内的控制电路示例

关于光电元件内部所内置的控制电路，如图3的(a)~(c)所示，迄今为止提出了以下若干种电路。下面将简单地介绍这些电路。

(a)的控制电路

　　图3(a) FET型MOSFET输出光电耦合器控制电路

(a)的电路图是最基本的电路，我们为了加快断开时间，使输出MOS的栅极电荷在断开时放电，因此在栅极 源极之间连接固定电阻。但是，在接通电路时，为了使输出MOS的栅极容量得到充电，使用了光电二极管阵列(P.D.A)，其产生的光电流在通过该电阻时会发生漏电，从而导致接通时间变长。

另外，还存在以下缺点：如图4所示，相对于输入电流的变化，输出电流也平缓地发生变化，因此转换元件所要求的速动性会变差，另外因温度变化所引起的特性变动也较大。

(b)的控制电路

　　图3(b) FET型MOSFET输出光电耦合器控制电路

该电路的速动性要比(a)电路好，但是，由于插入在输出MOS栅极 源极之间的晶体管为常开型，因此抗外来干扰性较差。

(c)的控制电路

　　图3(c) FET型MOSFET输出光电耦合器控制电路

作为放电电路，该电路使用常闭型元件，因此断开时输出MOS的电荷会急速放电。另外接通时，该元件被第二光电二极管阵列(P.D.A)偏压，形成开路状态，从而使第一光电二极管阵列(P.D.A)所产生的光电流被高效快速地传导至输出MOS的栅极，因此与(a)的电路相比，接通时间就变短了。

另外，利用该常闭型元件还可大幅度地改善速动性。但与此同时该控制电路必须具备二个光电二极管阵列。

　　图4 MOSFET输出光电耦合器的磁保持特性