JP2002157028A - Semiconductor relay device and control method thereof - Google Patents

Semiconductor relay device and control method thereof

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JP2002157028A
JP2002157028A JP2000354142A JP2000354142A JP2002157028A JP 2002157028 A JP2002157028 A JP 2002157028A JP 2000354142 A JP2000354142 A JP 2000354142A JP 2000354142 A JP2000354142 A JP 2000354142A JP 2002157028 A JP2002157028 A JP 2002157028A
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JP
Japan
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unit
safety
load
semiconductor
section
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Application number
JP2000354142A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Horibata
健司 堀端
Toshiyuki Nakamura
敏之 中村
Takaaki Yamada
隆章 山田
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Priority to TW090128617A priority patent/TW508608B/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To dispense with a safety device for preventing the sudden operation of a device or the runaway of the device because of unstoppability when a power supply is ON without being aware of the short-circuit failure of a semiconductor element. SOLUTION: When the power source is ON in a non-power source state where a semiconductor element 8, the relay contact 21-1 of the dummy load relay 21 of a dummy load pat 11, and the relay contacts 22-1 and 23-1 of the breaking relays 22 and 23 of a safety breaker part 12 are in OFF state, an initial check state is formed to perform the failure inspection of the safety breaker part 12. When the safety breaker part 12 is not broken as the result of this failure inspection, the current route of the semiconductor element 8 is ensured in the dummy load part 11 to execute the failure detection of the semiconductor element 8. When the semiconductor element 8 is not broken, the failure detection by the dummy load part 11 is stopped, and the relay contacts 22-1 and 23-1 are ON to set an operating state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ等の負荷の
駆動制御に用いられる半導体リレー装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor relay device used for drive control of a load such as a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、リレー装置として、電磁リレーを
最終段出力に使用したものと、半導体スイッチング素子
を有する半導体リレーを最終段に使用したものとがあ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are two types of relay devices, one using an electromagnetic relay for the last stage output and the other using a semiconductor relay having a semiconductor switching element in the last stage.

【0003】最終段に半導体スイッチング素子を用いた
半導体リレーは、高速応答性、長寿命の点で優れている
が、短絡故障の回避が困難であり、短絡故障が危険な状
態になる場合には必ず電磁リレーとの組み合わせで使用
されている。
A semiconductor relay using a semiconductor switching element at the last stage is excellent in terms of high-speed response and long life, but it is difficult to avoid a short-circuit failure, and when a short-circuit failure is dangerous, Always used in combination with an electromagnetic relay.

【0004】特に、安全用途に使用されるリレー装置で
は、さらに信頼性を向上させたセーフティリレーと公知
技術の電磁リレーが使用されており、上記観点から半導
体式リレーは不的確であるとされていた。そこで、半導
体式リレーと電磁リレーとをはじめから組み合わせ信頼
性を向上させた構造が提案されている。
[0004] In particular, in a relay device used for safety applications, a safety relay with further improved reliability and an electromagnetic relay of a known technique are used, and from the above viewpoint, a semiconductor relay is considered to be inaccurate. Was. Therefore, a structure has been proposed in which the reliability is improved by combining a semiconductor relay and an electromagnetic relay from the beginning.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のリレー装置にあっては、実際に半導体の故障を
検出するためには回路に電流を流す必要があり、半導体
スイッチング素子の短絡故障に気付かずに電源を入れて
しまった場合には、不意に装置が動作してしまったり、
停止できなくなったりして、作業者に危険が及ぶ可能性
があり、また、制御されない動作により、装置自身の別
の箇所が更に故障してしまう可能性があるという問題点
があった。
However, in the above-mentioned conventional relay device, it is necessary to supply a current to a circuit in order to actually detect a failure of a semiconductor. If the power is turned on without the
There has been a problem that a worker may not be able to stop the operation, which may pose a danger to the worker, and another part of the apparatus itself may be further broken due to uncontrolled operation.

【0006】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その第1の目的とするところは、半導
体素子部の故障を早期に検出して、装置の安全性を向上
させ、また、この装置を用いたシステム全体の安全性を
高めることができる信頼性の高い半導体リレー装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and a first object of the present invention is to detect a failure in a semiconductor element portion at an early stage to improve the safety of the device. It is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor relay device capable of improving the safety of the entire system using the device.

【0007】また、本発明の第2の目的とするところ
は、半導体素子部の故障を早期に検出して、装置の安全
性を向上させ、また、この装置を用いたシステム全体の
安全性を高めることができる信頼性の高い半導体リレー
装置の制御方法を提供することにある。
A second object of the present invention is to improve the safety of the device by detecting the failure of the semiconductor element portion at an early stage, and to improve the safety of the whole system using the device. An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor relay device control method that can be enhanced.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するために、本発明に係る半導体リレー装置は、負荷電
源により負荷を駆動する負荷回路と負荷回路を制御する
半導体素子部とからなる半導体リレー装置において、負
荷と並列に接続されたダミー負荷部と、ダミー負荷部と
半導体素子部とを制御する制御回路部とを備えたもので
ある。
In order to achieve the first object, a semiconductor relay device according to the present invention comprises a load circuit for driving a load by a load power supply and a semiconductor element for controlling the load circuit. The semiconductor relay device includes a dummy load unit connected in parallel with a load, and a control circuit unit that controls the dummy load unit and the semiconductor element unit.

【0009】また、上記の第1の目的を達成するため
に、本発明に係る半導体リレー装置は、負荷電源により
負荷部を駆動する負荷回路と負荷回路を制御する半導体
素子部とからなる半導体リレー装置において、負荷と並
列に接続されたダミー負荷部と、負荷回路における負荷
電源と負荷との接続および遮断を行う接点を有する安全
遮断部と、ダミー負荷部、半導体素子部および安全遮断
部を制御する制御回路部とを備えたものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor relay device comprising a load circuit for driving a load unit by a load power supply and a semiconductor element unit for controlling the load circuit. In the device, a dummy load section connected in parallel with the load, a safety cutoff section having contacts for connecting and disconnecting the load power supply and the load in the load circuit, and a dummy load section, a semiconductor element section, and a safety cutoff section are controlled. And a control circuit section that performs the control.

【0010】また、上記の第1の目的を達成するため
に、本発明に係る半導体リレー装置は、負荷電源により
負荷を駆動する負荷回路と、負荷回路を制御する半導体
素子部と、負荷回路における負荷電源と負荷との接続及
びその遮断を行う接点を有する安全遮断部と、負荷の遮
断状態において半導体素子部の電流のルートを確保して
故障検出を実行させるダミー負荷部と、半導体素子部、
ダミー負荷部及び安全遮断部がそれぞれにオフ状態であ
る無電源状態で電源の投入によりイニシャルチェック状
態にして安全遮断部の故障検査を行い、この故障検査の
結果、安全遮断部が故障していない場合には半導体素子
部の故障検出を実行させ、半導体素子部が故障していな
い場合に安全遮断部を接続作動させて負荷回路を運転状
態に制御する制御手段とを備えたものである。
In order to achieve the first object, a semiconductor relay device according to the present invention comprises: a load circuit for driving a load by a load power supply; a semiconductor element for controlling the load circuit; A safety interrupting unit having a contact for connecting and disconnecting a load power supply and a load, a dummy load unit for executing a failure detection by securing a current route of the semiconductor element unit in a load interrupted state, and a semiconductor element unit;
When the power is turned on and the power is turned on, the dummy load section and the safety cut-off section are both in the off state, and the power is turned on, the initial check state is set, and the safety cut-off section is checked for failure. In this case, control means is provided for executing failure detection of the semiconductor element portion, and connecting and operating the safety shut-off portion to control the load circuit to an operating state when the semiconductor element portion is not faulty.

【0011】また、制御手段が、安全遮断部の状態が正
常である場合にダミー負荷部において半導体素子部の電
流のルートを確保して半導体素子部の故障検出を所定時
間実行させ、半導体素子部が正常である場合に、半導体
素子部の故障検出の実行を停止させるとともに、安全遮
断部を接続作動させて負荷回路を運転状態に制御するよ
うにしてもよい。
When the state of the safety cut-off section is normal, the control means secures a current route of the semiconductor element section in the dummy load section and causes a failure detection of the semiconductor element section to be executed for a predetermined time. Is normal, the execution of the failure detection of the semiconductor element unit may be stopped, and the safety shut-off unit may be connected and operated to control the load circuit to the operating state.

【0012】また、制御手段が、安全遮断部が故障して
いる場合には、ダミー負荷部において故障検出を実行せ
ず負荷回路が運転状態に入らないように制御し、半導体
素子部が故障している場合には負荷回路が運転状態に入
らないように制御するようにしてもよい。
Further, when the safety interrupting section is faulty, the control means controls the dummy load section so as not to perform fault detection and to prevent the load circuit from entering the operating state, and the semiconductor element section becomes faulty. If so, control may be performed so that the load circuit does not enter the operating state.

【0013】かかる構成により、半導体素子部、ダミー
負荷部及び安全遮断部がそれぞれにオフ状態である無電
源状態で電源が投入されると、イニシャルチェック状態
になって安全遮断部の故障検査を行い、この故障検査の
結果、安全遮断部が故障していない場合には半導体素子
部の故障検出を実行させ、または、ダミー負荷部におい
て半導体素子部の電流のルートを確保して半導体素子部
の故障検出を実行させて、安全遮断部をオン作動して運
転状態にすることができる。
With this configuration, when the power is turned on in a no-power state in which the semiconductor element section, the dummy load section, and the safety cutoff section are each in the off state, the apparatus enters an initial check state and performs a failure inspection of the safety cutoff section. As a result of the failure inspection, if the safety interrupting section has not failed, the failure detection of the semiconductor element section is executed, or the current path of the semiconductor element section is secured in the dummy load section to cause the failure of the semiconductor element section. By performing the detection, the safety shut-off unit can be turned on to be in the operating state.

【0014】また、安全遮断部の故障検査の結果、安全
遮断部に故障が発見された場合には、故障が発見された
旨、警告を発生するなどし、動作を停止する。同様に、
半導体素子部に故障が発見された場合にも、故障が発見
された旨、警告を発生するなどし、動作を停止し、負荷
回路が運転状態に入らないように制御することができ
る。
If a failure is found in the safety shut-off unit as a result of the failure inspection of the safety shut-off unit, the operation is stopped, for example, by issuing a warning to the effect that the failure was found and by issuing a warning. Similarly,
Even when a failure is found in the semiconductor element portion, it is possible to perform control so that the operation is stopped and the load circuit does not enter the operating state, for example, by issuing a warning that the failure has been found.

【0015】このために、半導体素子部の故障を早期に
検出することができるため、装置の安全性を向上させる
ことができるし、また、装置自身の安全を確保した後運
転信号の入力を許可するため、これを用いたシステム全
体の安全性を高めることができる。
[0015] For this reason, the failure of the semiconductor element portion can be detected at an early stage, so that the safety of the device can be improved, and the input of the operation signal is permitted after ensuring the safety of the device itself. Therefore, it is possible to enhance the security of the whole system using this.

【0016】しかも、半導体素子部の特性値の劣化をセ
ンサ部によって検出できるので、半導体素子部が完全に
故障に至る前に安全遮断部によって負荷回路を遮断し、
もしくは使用者に警告を発して注意を喚起することによ
り、危険な状態になる前に装置を停止させることがで
き、システムの安全性を向上させることができる。
In addition, since the deterioration of the characteristic value of the semiconductor element portion can be detected by the sensor portion, the load circuit is shut off by the safety shut-off portion before the semiconductor element portion completely fails.
Alternatively, by issuing a warning to the user to alert the user, the apparatus can be stopped before a dangerous state occurs, and the safety of the system can be improved.

【0017】また、制御手段は、安全遮断部を監視して
おり、安全遮断部の接点が解放されないことが検出され
た場合には、素子駆動回路部から発生する駆動信号を出
力しないように制御するようにしてもよい。
Further, the control means monitors the safety interrupting section, and if it is detected that the contact of the safety interrupting section is not released, the control means controls so as not to output a drive signal generated from the element drive circuit section. You may make it.

【0018】また、制御手段は、電源投人時には、ダミ
ー負荷部を通じて半導体素子部に通電し、半導体素子部
が正常であることを確認した後、安全遮断部の接点を閉
じるように制御するようにしてもよい。
In addition, when the power supply is turned on, the control means supplies a current to the semiconductor element section through the dummy load section, and after confirming that the semiconductor element section is normal, performs control so as to close the contact of the safety cut-off section. It may be.

【0019】また、制御手段は、通常運転時に、素子故
障検出部の出力信号に基づいて半導体素子部の故障が確
認された場合には、安全遮断部の接点を開くように制御
するようにしてもよい。
Further, the control means controls to open the contact of the safety shut-off section when the failure of the semiconductor element section is confirmed based on the output signal of the element failure detection section during normal operation. Is also good.

【0020】また、制御手段は、運転停止時には、安全
遮断部の接点を開くように制御するようにしてもよい。
Further, the control means may control to open the contact of the safety shut-off unit when the operation is stopped.

【0021】なお、制御手段は、半導体素子部の動作を
検出するセンサ部と、センサ部のセンサ出力信号と素子
駆動信号とに基づいて半導体素子部の故障を検出して素
子安全信号を出力する素子故障検出部と、素子駆動信号
とセンサ出力信号を比較し、安全な状態(ショート故障
もしくはオープン故障が発生していない)であると確認
できたなら素子安全信号を出力する素子故障検出回路部
と、安全遮断部が正常に機能できる(接点溶着が発生し
ていない)状態であれば(例えば、遮断リレーのリレー
接点のb接点が閉じていることを確認できれば)、ダミ
ー負荷信号をダミー負荷部に出力して、遮断リレー安全
信号を出力するし、また、安全が確認できない状態であ
れば、遮断リレー安全信号を出力しない遮断回路監視回
路部と、電源が入ったときにダミー負荷部のダミー負荷
リレーを一定時間オン作動させ、半導体素子部の安全を
確認できるようにするし、また、上記の状態で、外部か
らの入力信号を遮断し、素子部起動時チェック用運転信
号を素子駆動回路部に入力するし、また、上記の状態
で、遮断部監視回路部に安全遮断部チェック用信号を出
力し、溶着確認を実施させるイニシャル制御回路部等を
含む。
The control means detects a failure of the semiconductor element portion based on a sensor output signal of the sensor portion and an element drive signal and outputs an element safety signal. The element failure detection unit compares the element drive signal and the sensor output signal, and outputs an element safety signal if it is confirmed that the state is safe (no short circuit or open failure has occurred). If the safety interrupting section can function normally (no contact welding has occurred) (for example, if it can be confirmed that the contact b of the relay contact of the interrupting relay is closed), the dummy load signal is output to the dummy load signal. To output a cutoff relay safety signal, and if the safety cannot be confirmed, a cutoff circuit monitoring circuit that does not output a cutoff relay safety signal and the power supply are turned on. When the dummy load relay of the dummy load section is turned on for a certain period of time, the safety of the semiconductor element section can be confirmed, and in the above state, the input signal from the outside is shut off, and when the element section starts up It includes an initial control circuit section for inputting a check operation signal to the element drive circuit section, outputting a safety cut-off section check signal to the cut-off section monitoring circuit section in the above-described state, and performing welding confirmation.

【0022】半導体素子部とは、MOSFET、トラン
ジスタ、トライアック、サイリスタ、GTOなどの半導
体スイッチング素子で構成されている。
The semiconductor element section is constituted by a semiconductor switching element such as a MOSFET, a transistor, a triac, a thyristor, and a GTO.

【0023】また、上記の第1の目的を達成するため
に、本発明に係る半導体リレー装置は、負荷電源により
負荷を駆動する負荷回路と、負荷回路を制御する半導体
素子部と、素子駆動信号を出力して半導体素子部を駆動
する素子駆動回路部と、負荷回路における負荷電源と負
荷との接続及びその遮断を行う接点を有する安全遮断部
と、半導体素子部の動作を検出するセンサ部と、センサ
部のセンサ出力信号と素子駆動信号とに基づいて半導体
素子部の故障を検出して素子安全信号を出力する素子故
障検出部と、負荷の遮断状態において半導体素子部の電
流のルートを確保して故障検出を実行させるダミー負荷
部と、安全遮断部が正常に機能できる状態であれば遮断
リレー安全信号を出力する遮断回路監視回路部と、電源
が入ったときに前記ダミー負荷部を作動させて半導体素
子部の安全確認を可能状態にし、外部からの入力信号を
遮断して素子駆動回路部に素子部起動時チェック用運転
信号を出力すると共に、遮断部監視回路部に安全遮断部
チェック用信号を出力して溶着確認を実施させるイニシ
ャル制御回路部と、素子安全信号と遮断リレー安全信号
とが共に高レベルである場合に安全遮断部に安全確認信
号を出力する論理回路とを備えたものである。
In order to achieve the first object, a semiconductor relay device according to the present invention includes a load circuit for driving a load by a load power supply, a semiconductor element for controlling the load circuit, and an element drive signal. An element drive circuit section that outputs a signal to drive the semiconductor element section, a safety cut-off section having a contact for connecting and disconnecting a load power supply and a load in the load circuit, and a sensor section for detecting the operation of the semiconductor element section. An element failure detection section that detects a failure of the semiconductor element section based on a sensor output signal of the sensor section and an element drive signal and outputs an element safety signal, and secures a current route of the semiconductor element section when the load is disconnected. A dummy load section for executing failure detection, a shutoff circuit monitoring circuit section for outputting a shutoff relay safety signal if the safety shutoff section can function normally, and Activate the me load unit to enable the safety confirmation of the semiconductor element unit, shut off the external input signal, output the operation start-up check signal to the element drive circuit unit, and monitor the interruption unit monitoring circuit unit. And a logic to output a safety confirmation signal to the safety interruption section when both the element safety signal and the interruption relay safety signal are at a high level. And a circuit.

【0024】また、センサ部は、半導体素子部に対して
並列に接続されたフォト・カプラで構成してもよい。そ
して、このセンサ部は、半導体素子部にかかる電圧を検
出し、素子故障検出回路部にセンサ出力信号を出力す
る。
The sensor section may be constituted by a photo coupler connected in parallel to the semiconductor element section. The sensor section detects a voltage applied to the semiconductor element section and outputs a sensor output signal to the element failure detection circuit section.

【0025】そして、上記した本発明に係る半導体リレ
ー装置において、安全遮断部を、セーフティリレーから
なる遮断リレーで構成してもよいし、少なくとも1つの
ノーマルオープンの接点を有する電磁リレーからなる遮
断リレーで構成しててもよいし、セーフティリレーと通
常リレーとからなる遮断リレーで構成してもよいし、ま
た、安全遮断部が耐圧の高い半導体素子で構成するよう
にしてもよい。
In the above-described semiconductor relay device according to the present invention, the safety cut-off section may be constituted by a cut-off relay comprising a safety relay, or a cut-off relay comprising an electromagnetic relay having at least one normally open contact. , Or may be constituted by a cut-off relay composed of a safety relay and a normal relay, or the safety cut-off section may be constituted by a semiconductor element having a high withstand voltage.

【0026】また、安全遮断部の遮断リレーの制御を、
半導体素子部に入力される素子駆動信号に応じて随時行
うようにしてもよい。この場合、遮断リレーを適宜オフ
状態にすることで遮断を確実にすることができ、安全性
を高めることができる。
Further, the control of the shut-off relay of the safety shut-off unit is
It may be performed at any time according to an element drive signal input to the semiconductor element section. In this case, the shutoff can be reliably performed by appropriately turning off the shutoff relay, and safety can be enhanced.

【0027】なお、セーフティリレーは、強制ガイド機
構により、どれか一つのa接点が溶着した場合すべての
b接点が必ずオフになり、どれか一つのb接点が溶着し
た場合すべてのa接点が必ずオフになるように作られて
おり、安全を目的として使用される制御回路内に使用さ
れるリレーである。
In the safety relay, all the b-contacts are always turned off when any one a-contact is welded by the forced guide mechanism, and all the a-contacts are always turned off when any one b-contact is welded. A relay that is designed to be turned off and used in control circuits used for safety purposes.

【0028】また、本発明に係る半導体リレー装置にお
いて、ダミー負荷部を、半導体素子部と安全遮断部の間
に配置され、且つ負荷に対して並列に配置してもよい
し、ダミー負荷部を、抵抗と電磁リレーを直列に接続さ
せた構成してもよいし、ダミー負荷部を抵抗で構成し、
この抵抗を、負荷電流に比べると無視できるような微少
な電流(例えば、1/10以下)を流せる程度の抵抗値
で設定するようにしてもよい。また、ダミー負荷部の電
磁リレーは安全遮断部で使用されたセーフティリレーの
b接点を使用するようにしてもよい。
In the semiconductor relay device according to the present invention, the dummy load section may be disposed between the semiconductor element section and the safety cut-off section and may be disposed in parallel with the load. , A resistor and an electromagnetic relay may be connected in series, or a dummy load section may be configured with a resistor,
This resistance may be set to a resistance value that allows a very small current (for example, 1/10 or less) that can be ignored compared to the load current. Further, the electromagnetic relay of the dummy load unit may use the contact b of the safety relay used in the safety shut-off unit.

【0029】また、センサ部を、半導体素子部にかかる
電圧を検出する電圧検出回路で構成してもよい。
Further, the sensor section may be constituted by a voltage detection circuit for detecting a voltage applied to the semiconductor element section.

【0030】このセンサ部は、半導体素子部に対して並
列に接続されたフォト・カプラで構成してもよい。そし
て、このセンサ部は、半導体素子部にかかる電圧を検出
し、素子故障検出回路部にセンサ出力信号を出力する。
The sensor section may be constituted by a photo coupler connected in parallel to the semiconductor element section. The sensor section detects a voltage applied to the semiconductor element section and outputs a sensor output signal to the element failure detection circuit section.

【0031】また、センサ部を、半導体素子部を流れる
電流を検出する電流検出回路で構成してもよい。このセ
ンサ部は、半導体素子部を流れる電流を検出し、素子故
障検出回路部にセンサ出力信号を出力する。
Further, the sensor section may be constituted by a current detection circuit for detecting a current flowing through the semiconductor element section. The sensor section detects a current flowing through the semiconductor element section and outputs a sensor output signal to the element failure detection circuit section.

【0032】また、センサ部及び素子故障検出部をそれ
ぞれ二重化して、一方が故障しても、他方が正常動作す
るように構成して、フォールトトレランス性を向上させ
るようにしてもよい。
Further, the sensor section and the element failure detecting section may each be duplicated so that even if one of the sections fails, the other operates normally to improve the fault tolerance.

【0033】また、本発明に係る半導体リレー装置が、
外部から安全制御信号を受けることで、強制的に安全遮
断部を開放する機能を有するようにしてもよい。
Further, the semiconductor relay device according to the present invention comprises:
A function of forcibly opening the safety shut-off unit by receiving a safety control signal from the outside may be provided.

【0034】また、本発明に係る半導体リレー装置が、
外部に安全制御信号を出力する機能を有し、且つ内部の
故障状態を検出した場合に、安全制御信号を制御する機
能を有するようにしてもよい。
Further, the semiconductor relay device according to the present invention comprises:
It may have a function of outputting a safety control signal to the outside and a function of controlling the safety control signal when an internal failure state is detected.

【0035】また、本発明に係る半導体リレー装置が三
相電源で使用される半導体リレー装置であって、安全遮
断部が二つの相を遮断するようにしてもよい。
Also, the semiconductor relay device according to the present invention may be a semiconductor relay device used with a three-phase power supply, and the safety cutoff unit may cut off two phases.

【0036】また、上記の第2の目的を達成するため
に、本発明に係る半導体リレーの制御方法は、半導体素
子部、ダミー負荷部及び安全遮断部がそれぞれにオフ状
態である無電源状態で電源の投入を行ってイニシャルチ
ェック状態にして安全遮断部の故障検査を行い、この故
障検査の結果、安全遮断部が故障していない場合には半
導体素子部の故障検出を実行させ、半導体素子部が故障
していない場合には安全遮断部を接続作動させて負荷回
路を運転状態になし、安全遮断部の故障検査の結果、安
全遮断部が故障している場合には、ダミー負荷部におい
て故障検出を実行せず負荷回路を運転状態に入らないよ
うに制御し、半導体素子部の故障検査の結果、半導体素
子部が故障している場合には負荷回路を運転状態に入ら
ないように制御するようにしたものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a semiconductor relay according to the present invention, wherein the semiconductor element section, the dummy load section, and the safety cut-off section are each in an off state in a no-power state. When the power is turned on, an initial check state is set, and a failure inspection of the safety interrupting section is performed. If the result of the failure inspection indicates that the safety interrupting section has not failed, the semiconductor element section is detected for failure. If there is no failure, the safety breaker is connected and activated to put the load circuit into an operating state. Control so that the load circuit does not enter the operating state without performing detection, and control the load circuit so that it does not enter the operating state if the semiconductor element section is faulty as a result of the failure inspection of the semiconductor element section. Those were Unishi.

【0037】したがって、半導体素子部の故障を早期に
検出することができるため、装置の安全性を向上させる
ことができるし、また、装置自身の安全を確保した後運
転信号の入力を許可するため、これを用いたシステム全
体の安全性を高めることができる。
Therefore, the failure of the semiconductor element portion can be detected at an early stage, so that the safety of the device can be improved. Further, since the safety of the device itself is ensured, the input of the operation signal is permitted. Thus, the security of the whole system using this can be improved.

【0038】しかも、半導体素子部の特性値の劣化をセ
ンサ部によって検出できるので、半導体素子部が完全に
故障に至る前に安全遮断部によって負荷回路を遮断し、
もしくは使用者に警告を発し注意を喚起することによ
り、危険な状態になる前に装置を停止させることがで
き、システムの安全性を向上させることができる。
Further, since the deterioration of the characteristic value of the semiconductor element part can be detected by the sensor part, the load circuit is cut off by the safety cut-off part before the semiconductor element part completely fails.
Alternatively, by issuing a warning to the user and calling attention, the apparatus can be stopped before the dangerous state is reached, and the safety of the system can be improved.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0040】図1は本発明に係る半導体リレー装置の構
成説明図、図2は同半導体リレー装置の起動時のフロー
チャートである。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a semiconductor relay device according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart when the semiconductor relay device is started.

【0041】本発明に係る半導体リレー装置Aは、入力
信号端子1と、負荷回路2の入力側端子3A、3Bと出
力側端子4A、4Bとを備えており、入力側端子3A、
3Bは負荷電源回路5に接続されるものであり、出力側
端子4A、4Bは負荷6に接続されるものである。
The semiconductor relay device A according to the present invention includes an input signal terminal 1, input terminals 3A and 3B of the load circuit 2, and output terminals 4A and 4B.
3B is connected to the load power supply circuit 5, and the output terminals 4A and 4B are connected to the load 6.

【0042】そして、半導体リレー装置Aは、電源回路
部7と、半導体素子部9と、素子駆動回路部10と、ダ
ミー負荷部11と、安全遮断部12と、センサ部13
と、素子故障検出回路部14と、遮断回路監視回路部1
5と、イニシャル制御回路部16と、論理回路(AND
回路)18とを有している。
The semiconductor relay device A includes a power supply circuit section 7, a semiconductor element section 9, an element drive circuit section 10, a dummy load section 11, a safety cutoff section 12, a sensor section 13
, An element failure detection circuit section 14, and an interruption circuit monitoring circuit section 1
5, an initial control circuit section 16, and a logic circuit (AND
Circuit 18).

【0043】そして、センサ部13と素子故障検出回路
部14と遮断回路監視回路部15とイニシャル制御回路
部16と論理回路(AND回路)18とは制御回路部
(制御手段)を構成している。また、電源回路部7は、
負荷電源回路5から回路用電源を生成し、各回路部に供
給するものである。
The sensor section 13, the element failure detecting circuit section 14, the cutoff circuit monitoring circuit section 15, the initial control circuit section 16, and the logic circuit (AND circuit) 18 constitute a control circuit section (control means). . In addition, the power supply circuit unit 7
A circuit power supply is generated from the load power supply circuit 5 and supplied to each circuit unit.

【0044】また、半導体素子部9は、半導体リレーと
しての半導体素子(半導体スイッチング素子、例えばト
ライアック)8で構成されており、素子駆動回路部10
からの素子駆動信号チに応じて負荷回路2を制御するも
のである。
The semiconductor element section 9 is composed of a semiconductor element (semiconductor switching element, for example, a triac) 8 as a semiconductor relay.
The load circuit 2 is controlled in accordance with the element drive signal H from the control circuit.

【0045】なお、半導体素子部9としては、別の種類
の半導体スイッチング素子、例えばMOSFET、トラ
ンジスタ、サイリスタ、GTOなどで構成してもよい。
The semiconductor element section 9 may be constituted by another type of semiconductor switching element, for example, a MOSFET, a transistor, a thyristor, a GTO, or the like.

【0046】また、素子駆動回路部10は、入力信号ト
に応じて、半導体素子部9の半導体素子8を駆動するた
めの素子駆動信号チを生成する。位相制御信号が入らな
い場合は全0N/全0FF制御する。また、素子駆動回
路部10の入力側には、外部からの入力信号トとイニシ
ャル制御回路部16からの素子部起動時チェック用信号
ニとのいずれかを素子駆動回路部10に入力させる切換
スイッチ部17が設けてあり、この切換スイッチ部17
は、イニシャル制御回路部16により切換制御されるも
のである。
The element drive circuit section 10 generates an element drive signal H for driving the semiconductor element 8 of the semiconductor element section 9 according to the input signal. If no phase control signal is input, all 0N / all 0FF control is performed. On the input side of the element driving circuit section 10, a changeover switch for inputting either an external input signal or an element section activation check signal d from the initial control circuit section 16 to the element driving circuit section 10. Section 17 is provided.
Are switched by the initial control circuit unit 16.

【0047】また、ダミー負荷部11は負荷遮断時に半
導体素子部9の安全性を確認するための電流のルートを
確保するものであり、抵抗20と電磁リレーであるダミ
ー負荷リレー21のリレー接点(ノーマルオープンリレ
ー接点)21−1とを直列した構成であり、このダミー
負荷部11は負荷6に対して並列に負荷回路2に接続し
てある。
The dummy load section 11 secures a current route for confirming the safety of the semiconductor element section 9 when the load is cut off, and includes a resistor 20 and a relay contact (dummy) of a dummy load relay 21 which is an electromagnetic relay. A normal load relay contact 21-1 is connected in series with the load circuit 2 in parallel with the load 6.

【0048】また、安全遮断部12は、2つの電磁リレ
ー(強制ガイド式セーフティリレー)からなる遮断リレ
ー22、23のリレー接点(ノーマルオープンリレー接
点)22−1、23−1を直列した構成であり、この安
全遮断部12は負荷6に対して並列させて負荷回路2に
接続してある。そして、安全確認信号ヘが入力された場
合に、遮断リレー22、23のリレー接点22−1、2
3−1を閉じて負荷回路2を接続するし、また半導体素
子部9の安全(もしくはシステム全体の安全)が確認で
きなくなった場合には、即座に負荷回路2を遮断する
し、また、接点溶着を確認するための溶着確認信号ルを
遮断回路監視回路部15に出力するものである。
The safety shut-off section 12 has a configuration in which relay contacts (normally open relay contacts) 22-1 and 23-1 of shut-off relays 22 and 23 each composed of two electromagnetic relays (forcibly guided safety relays) are connected in series. The safety shut-off unit 12 is connected to the load circuit 2 in parallel with the load 6. Then, when the safety confirmation signal is input, the relay contacts 22-1 and 22-2 of the cut-off relays 22 and 23 are connected.
3-1 is closed, the load circuit 2 is connected, and if the safety of the semiconductor element section 9 (or the safety of the entire system) cannot be confirmed, the load circuit 2 is immediately shut off, and A welding confirmation signal for confirming welding is output to the shutoff circuit monitoring circuit unit 15.

【0049】強制ガイド式セーフティリレーである遮断
リレー22、23は、強制ガイド機構により、どれか一
つのa接点が溶着した場合、すべてのb接点が必ずオフ
になり、どれか一つのb接点が溶着した場合、すべての
a接点が必ずオフになるように作られており、安全を目
的として使用される制御回路内に使用されるリレーであ
る。
The shut-off relays 22 and 23, which are forcibly guided safety relays, have their b-contacts always turned off when any one of the a-contacts is welded by the forcible guide mechanism, and any one of the b-contacts is turned off. This is a relay used in a control circuit used for safety purposes, in which all a contacts are always turned off when welded.

【0050】また、センサ部13は、半導体素子8に対
して並列に接続された電圧検出回路であるフォト・カプ
ラ24で構成してあり、半導体素子8にかかる電圧を検
出し、素子故障検出回路部14にセンサ出力信号リを出
力するものである。
The sensor section 13 comprises a photocoupler 24, which is a voltage detection circuit connected in parallel to the semiconductor element 8, detects a voltage applied to the semiconductor element 8, and outputs an element failure detection circuit. It outputs a sensor output signal to the section 14.

【0051】素子故障検出回路部14は、素子駆動信号
チとセンサ出力信号リを比較し、安全な状態(ショート
故障もしくはオープン故障が発生していない)であると
確認できたなら素子安全信号ホを出力するものである。
The element failure detection circuit section 14 compares the element drive signal H with the sensor output signal, and if it is confirmed that the element is in a safe state (no short-circuit or open failure has occurred), the element safety signal H Is output.

【0052】また、遮断回路監視回路部15は、溶着確
認信号ルにより、安全遮断部12が正常に機能できる状
態かどうか判断し、(例えば、遮断リレー22、23の
リレー接点22−1、23−1と対になっているb接点
が閉じていることが確認できれば)、遮断リレー安全信
号ロを出力する。また、正常に機能できることが確認で
きなければ、遮断リレー安全信号ロを出力しない。
Further, the shutoff circuit monitoring circuit unit 15 determines whether or not the safety shutoff unit 12 can function normally based on the welding confirmation signal (for example, the relay contacts 22-1 and 23 of the shutoff relays 22 and 23). If it can be confirmed that the b-contact paired with -1 is closed), it outputs a cut-off relay safety signal B. If it cannot be confirmed that the function can function normally, the safety signal B is not output.

【0053】また、イニシャル制御回路部16は、電源
が入ったときにダミー負荷制御信号ハをダミー負荷部1
1に出力して、ダミー負荷部11のダミー負荷リレー2
1を一定時間オン作動させ、半導体素子部9の安全を確
認できるようにするし、また、上記の状態で、外部から
の入力信号トを遮断し、素子部起動時チェック用運転信
号ニを素子駆動回路部10に入力するし、また、上記の
状態で、遮断部監視回路部15に安全遮断部チェック用
信号ワを出力し、溶着確認を実施させる。
When the power is turned on, the initial control circuit 16 sends a dummy load control signal c to the dummy load 1.
1 to the dummy load relay 2 of the dummy load section 11.
1 is turned on for a certain period of time so that the safety of the semiconductor element portion 9 can be confirmed. A signal is input to the drive circuit section 10 and, in the above state, a signal for checking the safety cut-off section is output to the cut-off section monitoring circuit section 15 so that the welding is confirmed.

【0054】また、論理回路(AND回路)18は、素
子故障検出部14が出力する素子安全信号ホと、遮断回
路監視回路部15が出力する遮断リレー安全信号ロとが
共に出力される場合に(高レベルである場合に)、安全
遮断部12に安全確認信号ヘを出力するものである。
The logic circuit (AND circuit) 18 is used when both the element safety signal E output from the element failure detecting section 14 and the shutoff relay safety signal B output from the shutoff circuit monitoring circuit section 15 are output. When the signal is at a high level, a safety confirmation signal is output to the safety shut-off unit 12.

【0055】次に、上記のように構成された半導体リレ
ー装置Aの作動を、図2に示すフローチャート及び図4
に示すタイムチャートを用いて説明する。
Next, the operation of the semiconductor relay device A configured as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
This will be described with reference to the time chart shown in FIG.

【0056】初期状態では、半導体素子8、ダミー負荷
部11のダミー負荷リレー21のリレー接点21ー1及
び安全遮断部12の2つの遮断リレー22、23のリレ
ー接点22ー1、23−1がそれぞれにオフ状態であ
る。
In the initial state, the semiconductor element 8, the relay contact 21-1 of the dummy load relay 21 of the dummy load section 11, and the relay contacts 22-1 and 23-1 of the two cut-off relays 22 and 23 of the safety cut-off section 12 are closed. Each is in the off state.

【0057】そして、電源が入り電源回路部7が作動し
て、この電源回路部7から起動信号イがイニシャル制御
回路部16に入力される(ステップS1、ステップS
2)。イニシャル制御回路部16は、切換スイッチ部1
7を制御して外部からの入力信号トを遮断し、安全遮断
部チェック用信号ワを遮断部監視回路部15に出力し、
安全遮断部12の2つの遮断リレー22、23の溶着確
認を実施させる(ステップS3)。
Then, the power is turned on and the power supply circuit section 7 is operated, and a start signal A is input from the power supply circuit section 7 to the initial control circuit section 16 (steps S1, S2).
2). The initial control circuit unit 16 includes the changeover switch unit 1
7 to shut off an input signal from the outside, and output a signal for checking the safety cut-off section to the cut-off section monitoring circuit section 15;
The welding of the two shut-off relays 22 and 23 of the safety shut-off unit 12 is confirmed (step S3).

【0058】遮断回路監視回路部15は、安全遮断部1
2が正常に機能できる(接点溶着が発生していない)状
態かどうか判断し(ステップS3)、安全遮断部12が
正常に機能できる状態であると判断すると、イニシャル
制御回路部16は、ダミー負荷制御信号ハをダミー負荷
部11に出力して、このダミー負荷部11のダミー負荷
リレー21を作動させてリレー接点21ー1を一定時間
オン作動させて、負荷電源部5、半導体素子部9、ダミ
ー負荷部11、負荷電源部5から構成されるループを形
成する(ステップS4)。
The shutoff circuit monitoring circuit section 15 includes the safety shutoff section 1
2 is determined to be in a state in which the safety shut-off unit 12 can function normally (step S3). A control signal C is output to the dummy load unit 11, and the dummy load relay 21 of the dummy load unit 11 is operated to turn on the relay contact 21-1 for a certain period of time, so that the load power supply unit 5, the semiconductor element unit 9, A loop composed of the dummy load unit 11 and the load power supply unit 5 is formed (Step S4).

【0059】また、イニシャル制御回路部16は、素子
部起動時チェック用信号ニを素子駆動回路部10に出力
し、素子駆動回路部10は素子駆動信号チを生成し、こ
の素子駆動信号チが半導体素子部9に入力されて、半導
体素子8を駆動する。このために、負荷電源部5、半導
体素子部9、ダミー負荷部11、負荷電源部5から構成
されるループに半導体素子8のオン・オフに伴って電流
が流れる。
Further, the initial control circuit section 16 outputs the element section start-up check signal d to the element drive circuit section 10, and the element drive circuit section 10 generates an element drive signal ch. The data is input to the semiconductor element unit 9 to drive the semiconductor element 8. For this reason, a current flows through a loop including the load power supply unit 5, the semiconductor element unit 9, the dummy load unit 11, and the load power supply unit 5 as the semiconductor element 8 is turned on and off.

【0060】センサ部13が、半導体素子部9の半導体
素子8にかかる素子電圧を検出し、センサ出力信号リを
素子故障検出回路部14に出力する。また、素子駆動回
路部10は素子駆動信号チを素子故障検出回路部14に
出力する。したがって、素子故障検出回路部14におい
て、センサ出力信号リと素子駆動信号チとが比較され
て、半導体素子8が正常に作動しているかどうかを判断
する(ステップS5)。
The sensor section 13 detects an element voltage applied to the semiconductor element 8 of the semiconductor element section 9 and outputs a sensor output signal to the element failure detection circuit section 14. Further, the element drive circuit section 10 outputs an element drive signal H to the element failure detection circuit section 14. Therefore, in the element failure detection circuit section 14, the sensor output signal is compared with the element drive signal H to determine whether the semiconductor element 8 is operating normally (step S5).

【0061】素子故障検出回路部14において、半導体
素子8が正常に作動している状態であると判断すると、
一定時間の経過後に、イニシャル制御回路部16は、ダ
ミー負荷制御信号ハのダミー負荷部11への出力を中止
して、このダミー負荷部11のダミー負荷リレー21の
リレー接点21ー1をオフ作動し、イニシャル制御回路
部16は切換スイッチ部17を切り換える(ステップS
6)。
When the element failure detection circuit section 14 determines that the semiconductor element 8 is operating normally,
After a certain period of time, the initial control circuit unit 16 stops outputting the dummy load control signal C to the dummy load unit 11 and turns off the relay contact 21-1 of the dummy load relay 21 of the dummy load unit 11. Then, the initial control circuit unit 16 switches the changeover switch unit 17 (step S
6).

【0062】素子故障検出回路部14において、半導体
素子8が正常に作動している状態であると判断すると、
素子故障検出回路部14は素子安全信号ホを出力する。
また、遮断回路監視回路部15は、安全遮断部12が正
常に機能できる(接点溶着が発生していない)状態であ
れば(例えば、遮断リレー22、23のリレー接点22
−1、23−1と対になっているb接点が閉じているこ
とを確認できれば)、遮断リレー安全信号ロを出力す
る。
When the element failure detection circuit section 14 determines that the semiconductor element 8 is operating normally,
The element failure detection circuit 14 outputs an element safety signal E.
In addition, the shutoff circuit monitoring circuit unit 15 is in a state where the safety shutoff unit 12 can function normally (no contact welding occurs) (for example, the relay contacts 22 of the shutoff relays 22 and 23).
If it can be confirmed that the b-contact paired with -1, 23-1 is closed), it outputs a cut-off relay safety signal B.

【0063】素子安全信号ホと遮断リレー安全信号ロと
の両方の信号が論理回路(AND回路)18に入力され
た場合に(素子安全信号ホと遮断リレー安全信号ロとが
共に高レベルの場合に)、この論理回路(AND回路)
18から安全確認信号ヘが安全遮断部12に入力され
る。このために、遮断リレー22、23のリレー接点2
2−1、23−1がオン作動し、外部からの入力信号ト
を素子駆動回路部10に入力させて負荷回路2を駆動
し、運転状態になる(ステップS7、ステップS8)。
When both the element safety signal E and the cut-off relay safety signal B are input to the logic circuit (AND circuit) 18 (when both the element safety signal E and the cut-off relay safety signal B are at a high level) ), This logic circuit (AND circuit)
From 18, a safety confirmation signal is input to the safety shut-off unit 12. For this purpose, the relay contacts 2 of the cut-off relays 22 and 23
The 2-1 and 23-1 are turned on to input an external input signal to the element drive circuit unit 10 to drive the load circuit 2 and enter an operation state (steps S7 and S8).

【0064】また、ステップS3において、安全遮断部
12が正常に機能できない場合(接点溶着が発生してい
る場合)には(ステップS9)、遮断回路監視回路部1
5によって検出され、遮断リレー安全信号ロの出力を停
止し、警告を発生するなどしてから動作を停止させる
(ステップS10)。
If it is determined in step S3 that the safety interrupting section 12 cannot function normally (if contact welding has occurred) (step S9), the interrupting circuit monitoring circuit section 1
5, the output of the interruption relay safety signal B is stopped, a warning is issued, and the operation is stopped (step S10).

【0065】また、ステップS5において、半導体素子
部9が故障した場合には、センサ部13はセンサ出力信
号リを素子故障検出回路部14に出力しない。このため
に、素子故障検出回路部14において、半導体素子部9
が正常に作動していないと判断すると(ステップS1
2)、遮断回路監視回路部15は遮断リレー安全信号ロ
の出力を停止する。このために、安全遮断部12の遮断
リレー22、23のリレー接点22−1、23−1はオ
フ作動のままであり、運転状態に至らない(ステップS
10)。
In step S5, when the semiconductor element section 9 fails, the sensor section 13 does not output the sensor output signal to the element failure detection circuit section 14. Therefore, in the element failure detection circuit section 14, the semiconductor element section 9
Is not operating normally (step S1).
2), the shutoff circuit monitoring circuit unit 15 stops outputting the shutoff relay safety signal B. For this reason, the relay contacts 22-1 and 23-1 of the cut-off relays 22 and 23 of the safety cut-off unit 12 remain off and do not reach the operation state (Step S).
10).

【0066】次に、オープン(断線)故障及びショート
(短絡)故障の場合を、図3に示すフローチャート及び
図4、図5に示すタイムチャートを用いて説明する。
Next, the case of an open (disconnection) fault and a short (short) fault will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3 and the time charts shown in FIGS.

【0067】運転状態において、半導体素子8のオン・
オフ状態を、図3に示すフローチャートのステップU1
〜ステップU5に示す工程で監視する。半導体素子8
を、ここではトライアックと考えると、素子の駆動状態
を監視するためには、素子の点弧状態を監視しておく必
要がある。なお、半導体素子8のオン状態は運転フラグ
が1の状態であり、半導体素子8のオフ状態は運転フラ
グが0の状態である。
In the operating state, the semiconductor device 8 is turned on and off.
The off state is determined in step U1 of the flowchart shown in FIG.
-Monitor in the process shown in step U5. Semiconductor element 8
Is considered as a triac here, it is necessary to monitor the firing state of the element in order to monitor the driving state of the element. The ON state of the semiconductor element 8 is a state where the operation flag is 1, and the OFF state of the semiconductor element 8 is a state where the operation flag is 0.

【0068】運転状態において(ステップT1)、半導
体素子8がオン状態(運転フラグが1の状態)で、この
半導体素子8の電圧絶対値が1.5Vよりも小さい場合
には、オープン(断線)故障は生じておらず、正常と判
断され(ステップT2、ステップT3)、継続通電許可
がなされ(ステップT4)、運転状態が継続される。
In the operating state (step T1), when the semiconductor element 8 is on (the operation flag is 1) and the absolute voltage of the semiconductor element 8 is smaller than 1.5 V, the semiconductor element 8 is opened (disconnected). No failure has occurred and it is determined to be normal (step T2, step T3), continuous energization is permitted (step T4), and the operating state is continued.

【0069】ステップT3において、半導体素子8の電
圧絶対値が1.5Vよりも大きい場合には、オープン
(断線)故障が生じていると判断され(ステップT
6)、安全遮断部12の遮断リレー22、23が解放さ
れて、負荷回路2の通電が停止され運転が停止される
(ステップT7)。
If the absolute value of the voltage of the semiconductor element 8 is larger than 1.5 V in step T3, it is determined that an open (disconnection) fault has occurred (step T3).
6), the cutoff relays 22 and 23 of the safety cutoff unit 12 are released, the energization of the load circuit 2 is stopped, and the operation is stopped (step T7).

【0070】このように、運転中にオープン(断線)故
障が生じた場合には、図4に示すタイムチャートでは、
センサ出力信号リが低レベルになるが、この場合でも入
力信号(駆動信号)トが高レベルである。この状態で
は、素子安全信号ホが低レベルになる。したがって、低
レベルの素子安全信号ホと高レベルの遮断リレー安全信
号ロとの両方の信号がAND回路18に入力されても、
このAND回路18から安全確認信号ヘが出力されない
ために、安全遮断部12において、遮断リレー22、2
3のリレー接点22−1、23−1がオフ作動し、駆動
回路2の運転が停止される。
As described above, when an open (disconnection) failure occurs during operation, the time chart shown in FIG.
Although the sensor output signal is low, the input signal (drive signal) is also high in this case. In this state, the element safety signal E goes low. Therefore, even if both the low-level element safety signal E and the high-level cutoff relay safety signal B are input to the AND circuit 18,
Since the safety confirmation signal is not output from the AND circuit 18, the safety relay section 12
The relay contacts 22-1 and 23-1 are turned off, and the operation of the drive circuit 2 is stopped.

【0071】運転状態において(ステップT1)、半導
体素子8がオフ状態(運転フラグが0の状態)で、この
半導体素子8の電圧絶対値が10Vよりも大きい場合に
は、ショート(短絡)故障は生じておらず、正常と判断
され(ステップT8)、継続通電許可がなされ(ステッ
プT4)、運転状態が継続される。
In the operating state (step T1), when the semiconductor element 8 is off (the operation flag is 0) and the absolute voltage of the semiconductor element 8 is greater than 10 V, a short-circuit (short-circuit) fault is generated. No occurrence has occurred, and it is determined that the operation is normal (step T8), continuous energization is permitted (step T4), and the operation state is continued.

【0072】ステップT8において、半導体素子8の電
圧絶対値が10Vよりも小さい場合で、しかも、電源電
圧が10Vよりも小さい場合には、ショート(短絡)故
障は生じておらず、正常と判断され(ステップT8、ス
テップT9)、継続通電許可がなされ(ステップT
4)、運転状態が継続される。
In step T8, if the absolute value of the voltage of the semiconductor element 8 is smaller than 10 V and the power supply voltage is smaller than 10 V, no short-circuit (short-circuit) fault has occurred and it is determined that the circuit is normal. (Step T8, Step T9), the continuous energization is permitted (Step T8).
4), the operation state is continued.

【0073】また、ステップT8において、半導体素子
8の電圧絶対値が10Vよりも小さい場合で、しかも、
電源電圧が10Vよりも大きい場合には、ショート(短
絡)故障が生じており、異常と判断され(ステップT1
0)、安全遮断部12の遮断リレー22、23が解放さ
れて、負荷回路の通電が停止され運転が停止される(ス
テップT7)。
In step T8, when the absolute value of the voltage of the semiconductor element 8 is smaller than 10 V,
If the power supply voltage is higher than 10 V, a short-circuit (short-circuit) failure has occurred, and it is determined that there is an abnormality (step T1).
0), the cut-off relays 22 and 23 of the safety cut-off section 12 are released, the energization of the load circuit is stopped, and the operation is stopped (step T7).

【0074】このように、運転中にショート(短絡)故
障が生じた場合には、図5に示すタイムチャートでは、
入力信号(駆動信号)ト及びセンサ出力信号リが共に低
レベルの状態で、センサ出力信号リに高レベルの信号F
が生じる。したがって、高レベルの素子安全信号ホが低
レベルの状態になる。この低レベルの素子安全信号ホと
高レベルの遮断リレー安全信号ロとの両方の信号が論理
回路(AND回路)18に入力されても、この論理回路
(AND回路)18から安全確認信号ヘが出力されない
ために、安全遮断部12において、電磁リレー22、2
3のリレー接点22−1、23−1がオフ作動し、駆動
回路2の運転が停止される。
As described above, when a short-circuit (short-circuit) fault occurs during operation, the time chart shown in FIG.
When both the input signal (drive signal) and the sensor output signal are at a low level, a high level signal F is applied to the sensor output signal.
Occurs. Therefore, the high level element safety signal E becomes a low level state. Even if both the low-level element safety signal E and the high-level cutoff relay safety signal B are input to the logic circuit (AND circuit) 18, the logic circuit (AND circuit) 18 outputs a safety confirmation signal. In order to prevent output, the electromagnetic relays 22, 2
The relay contacts 22-1 and 23-1 are turned off, and the operation of the drive circuit 2 is stopped.

【0075】また、本発明に係る半導体リレー装置の制
御方法を、図6に示す制御状態説明図を用いて説明す
る。
A method for controlling a semiconductor relay device according to the present invention will be described with reference to a control state explanatory diagram shown in FIG.

【0076】無電源状態(初期状態)では、図6の
(1)に示すように半導体素子部9の半導体素子8、ダ
ミー負荷部11のダミー負荷リレー21のリレー接点2
1ー1及び安全遮断部12の2つの遮断リレー22、2
3のリレー接点22ー1、23−1がそれぞれにオフ状
態である(ステップW1)。
In the no-power state (initial state), as shown in FIG. 6A, the semiconductor element 8 of the semiconductor element section 9 and the relay contact 2 of the dummy load relay 21 of the dummy load section 11
1-1 and two shut-off relays 22 and 2 of the safety shut-off unit 12
The relay contacts 22-1 and 23-1 of No. 3 are each in the off state (step W1).

【0077】そして、電源が投入されると、イニシャル
チェック状態になり(ステップW2)、遮断リレー2
2、23の故障検査、およびダミー負荷部21を動作さ
せて、半導体素子部9の故障検査が行われる。これらの
故障検査の結果、遮断リレー22、23と半導体素子部
9に故障がないことが確認された場合に、遮断リレー2
2、23のリレー接点22ー1、23−1がオン作動
し、半導体素子部9は作動して運転状態になる(ステッ
プW3)。
When the power is turned on, an initial check state is set (step W2).
The failure inspection of the semiconductor element unit 9 is performed by operating the failure inspections 2 and 23 and the dummy load unit 21. As a result of the failure inspection, if it is confirmed that there is no failure in the cut-off relays 22 and 23 and the semiconductor element unit 9, the cut-off relay 2
The relay contacts 22-1 and 23-1 of the switches 2 and 23 are turned on, and the semiconductor element unit 9 is turned on to be in an operation state (step W3).

【0078】この運転状態は、図6の(2)に示すよう
に運転状態(ステップW4)で駆動信号の投入により駆
動状態(ステップW5)になり、また、運転状態で駆動
信号を切ることにより停止状態になる。また、運転状態
から電源を遮断もしくは負荷遮断することにより無電源
状態(初期状態)になる。
In this operating state, as shown in FIG. 6 (2), in the operating state (step W4), the drive signal is turned on by inputting the drive signal (step W5), and when the drive signal is turned off in the operating state. The machine is stopped. In addition, when the power is cut off or the load is cut off from the operation state, the power supply is turned off (initial state).

【0079】また、イニシャルチェック状態(ステップ
W2)において、故障検査の結果、遮断リレー22、2
3のリレー接点22ー1、23−1が溶着している場合
にはダミー負荷部11の導通は行われず、半導体素子部
9の故障検出が停止される。
Further, in the initial check state (step W2), as a result of the failure inspection,
When the third relay contacts 22-1 and 23-1 are welded, conduction of the dummy load unit 11 is not performed, and the failure detection of the semiconductor element unit 9 is stopped.

【0080】また、半導体素子部9が故障している故障
状態では(ステップW6)、遮断リレー22、23のリ
レー接点22ー1、23−1がオフ状態であり、半導体
素子部9は作動せず、負荷停止状態になる(ステップW
7)。
Further, in a failure state in which the semiconductor element section 9 has failed (step W6), the relay contacts 22-1, 23-1 of the cut-off relays 22, 23 are off, and the semiconductor element section 9 does not operate. And the load is stopped (step W
7).

【0081】また、運転状態(ステップW3)におい
て、半導体素子部9に故障が発生すると、ダミー負荷部
11の導通は行われず、故障状態(ステップW6)にな
り、遮断リレー22、23のリレー接点22ー1、23
−1がオフ状態であり、半導体素子部9はオフ作動して
いて、運転状態に入らないように制御される(ステップ
W7)。
In the operating state (step W3), if a failure occurs in the semiconductor element section 9, the dummy load section 11 does not conduct, the state becomes a failure state (step W6), and the relay contacts of the cut-off relays 22 and 23 are turned off. 22-1, 23
-1 is in the off state, the semiconductor element section 9 is in the off state, and is controlled so as not to enter the operation state (step W7).

【0082】上記した本発明に係る半導体リレー装置の
制御方法の実施の形態によれば、半導体素子8の故障を
早期に検出することができるため、装置の安全性を向上
させることができるし、また、装置自身の安全を確保し
た後運転信号の入力を許可するため、これを用いたシス
テム全体の安全性を高めることができる。
According to the embodiment of the method for controlling a semiconductor relay device according to the present invention described above, the failure of the semiconductor element 8 can be detected at an early stage, so that the safety of the device can be improved. In addition, since the input of the operation signal is permitted after ensuring the safety of the device itself, the safety of the entire system using the operation signal can be improved.

【0083】しかも、半導体素子8の特性値の劣化をセ
ンサ部13によって検出できるので、半導体素子8が完
全に故障に至る前に安全遮断部12によって負荷回路2
を遮断し、もしくは使用者に警告を発し注意を喚起する
ことにより、危険な状態になる前に装置を停止させるこ
とができ、システムの安全性を向上させることができ
る。
Further, since the deterioration of the characteristic value of the semiconductor element 8 can be detected by the sensor section 13, the load of the load circuit 2 can be reduced by the safety cutoff section 12 before the semiconductor element 8 completely fails.
By shutting off the device or issuing a warning to the user to call attention, the device can be stopped before a dangerous state is attained, and the safety of the system can be improved.

【0084】また、本発明に係る半導体リレー装置の制
御方法の他の実施の形態は、図7の(1)、(2)に示
す制御状態説明図のように、安全遮断部12の遮断リレ
ー22、23の制御を、半導体素子部9に入力される素
子駆動信号チに応じて随時行うようにしたものである。
Another embodiment of the control method of the semiconductor relay device according to the present invention is as shown in FIGS. 7 (1) and 7 (2). Controls 22 and 23 are performed at any time according to an element drive signal H input to the semiconductor element section 9.

【0085】この運転状態は、図7の(2)に示すよう
に停止状態(ステップW4)では、半導体素子部9及び
遮断リレー22、23はオフ状態であり、この停止状態
で駆動信号の投入により駆動状態(ステップW5)にな
る。この運転状態では半導体素子部9及び遮断リレー2
2、23はオン状態である。そして、運転状態で駆動信
号を切ることにより停止状態になる。また、運転状態か
ら電源を遮断もしくは負荷遮断することにより無電源状
態(初期状態)になる。なお、他の制御は、図6の
(1)、(2)に示す上記した本発明に係る半導体リレ
ー装置の制御方法の実施の形態の制御方法と同様であ
る。
In this operation state, as shown in FIG. 7 (2), in the stop state (step W4), the semiconductor element section 9 and the cutoff relays 22 and 23 are in the off state. As a result, a driving state (step W5) is established. In this operation state, the semiconductor element section 9 and the cut-off relay 2
Reference numerals 2 and 23 are on. Then, when the drive signal is turned off in the operation state, the operation is stopped. In addition, when the power is cut off or the load is cut off from the operation state, the power supply is turned off (initial state). The other control is the same as the control method according to the embodiment of the control method of the semiconductor relay device according to the present invention described above with reference to FIGS.

【0086】上記した本発明に係る半導体リレー装置の
制御方法の他の実施の形態によれば、遮断リレーを適宜
オフ状態にすることで遮断を確実にすることができ、安
全性を高めることができる。
According to another embodiment of the method for controlling a semiconductor relay device according to the present invention described above, the shutoff can be reliably performed by appropriately turning off the shutoff relay, and safety can be improved. it can.

【0087】なお、上記した本発明の実施の形態では、
安全遮断部12の遮断リレー22、23をセーフティリ
レーで構成したが、安全遮断部12を、少なくとも1つ
のノーマルオープンの接点を有する電磁リレーで構成し
てもよいし、また、安全遮断部12を、セーフティリレ
ーと通常リレーとで構成してもよいし、更には、安全遮
断部12を、半導体素子8よりも耐圧の高い半導体素子
で構成してもよい。
In the above-described embodiment of the present invention,
Although the shutoff relays 22 and 23 of the safety shutoff unit 12 are configured by safety relays, the safety shutoff unit 12 may be configured by an electromagnetic relay having at least one normally open contact. Alternatively, the safety relay and the normal relay may be configured, and the safety shut-off unit 12 may be configured with a semiconductor element having a higher withstand voltage than the semiconductor element 8.

【0088】また、上記した本発明の実施の形態では、
ダミー負荷部11を、抵抗20と電磁リレーであるダミ
ー負荷リレー21のリレー接点21−1とを直列に接続
して構成したが、負荷電流に比べると無視できるような
微少な電流(約1/10)を流せる程度の抵抗値で設定
されている抵抗で構成してもよい。
In the above-described embodiment of the present invention,
The dummy load unit 11 is configured by connecting the resistor 20 and the relay contact 21-1 of the dummy load relay 21 which is an electromagnetic relay in series. However, the current is negligible compared to the load current. 10) may be constituted by a resistor set with a resistance value enough to flow.

【0089】また、ダミー負荷部11のダミー負荷リレ
ー21に、安全遮断部12で使用されたセーフティリレ
ーのb接点を使用するようにしてもよい。
Further, as the dummy load relay 21 of the dummy load section 11, the contact b of the safety relay used in the safety shut-off section 12 may be used.

【0090】また、センサ部13及び素子故障検出部1
4がそれぞれ二重化して、一方が故障しても、他方が正
常動作するようにしてもよい。この場合、フォールトと
レランス性が向上する。
The sensor section 13 and the element failure detecting section 1
4 may be duplicated so that one may fail and the other may operate normally. In this case, fault and tolerance are improved.

【0091】また、上記した本発明の実施の形態では、
半導体リレー装置Aを位相制御するようにしたが、サイ
クル制御するようにしてもよい。
In the above-described embodiment of the present invention,
Although the phase of the semiconductor relay device A is controlled, the cycle may be controlled.

【0092】また、上記した本発明の実施の形態におい
て、外部から安全制御信号を受けることで、強制的に安
全遮断部12を開放する機能を有する構成にしてもよい
し、また、外部に安全制御信号を出力する機能を有し、
且つ内部の故障状態を検出した場合に、安全制御信号を
遮断する機能を有するようにしてもよい。
In the above-described embodiment of the present invention, a structure may be provided which has a function of forcibly opening the safety shut-off section 12 by receiving a safety control signal from the outside, or Has the function of outputting control signals,
In addition, a function of shutting off the safety control signal when an internal failure state is detected may be provided.

【0093】図8に本発明に係る半導体リレー装置を三
相モータM2の制御回路に組み込んだ状態を示す。
FIG. 8 shows a state where the semiconductor relay device according to the present invention is incorporated in the control circuit of the three-phase motor M2.

【0094】この場合、負荷回路は、一方の負荷回路2
−1と他方の負荷回路2−2とを有しており、一方の負
荷回路2−1は負荷線Rと負荷線Sとで構成してあり、
他方の負荷回路2−2は負荷線Sと負荷線Tとで構成し
てある。そして、負荷線R、S、Tの入力側端子3A、
3B、3Cは負荷電源回路5に接続されており、負荷線
R、S、Tの出力側端子4A、4B、4Cは負荷6であ
る三相モータM2に接続されている。
In this case, one load circuit 2
-1 and the other load circuit 2-2, and one load circuit 2-1 is composed of a load line R and a load line S,
The other load circuit 2-2 includes a load line S and a load line T. And the input terminals 3A of the load lines R, S, T,
3B and 3C are connected to a load power supply circuit 5, and output terminals 4A, 4B and 4C of the load lines R, S and T are connected to a three-phase motor M2 as a load 6.

【0095】そして、一方の負荷回路2−1には一方の
半導体リレー装置Aー1が、他方の負荷回路2−2には
他方の半導体リレー装置Aー2がそれぞれ組み込んであ
る。この場合、一方の半導体リレー装置Aー1の安全遮
断部12の遮断リレー22、23のリレー接点22−
1、23−1は負荷線R、Sに設けてあり、また、他方
の半導体リレー装置Aー2の安全遮断部12の遮断リレ
ー22、23のリレー接点22−1、23−1は負荷線
S、Tに設けてある。そして、一方及び他方の半導体リ
レー装置Aー1、Aー2の他の構成は、上記した半導体
リレー装置Aと同構成である。
One load circuit 2-1 incorporates one semiconductor relay device A-1, and the other load circuit 2-2 incorporates the other semiconductor relay device A-2. In this case, the relay contacts 22-of the shut-off relays 22 and 23 of the safety shut-off unit 12 of one semiconductor relay device A- 1.
Reference numerals 1 and 23-1 are provided on the load lines R and S, and relay contacts 22-1 and 23-1 of the cutoff relays 22 and 23 of the safety cutoff unit 12 of the other semiconductor relay device A-2 are connected to the load lines. S and T are provided. The other configuration of the one and the other semiconductor relay devices A-1 and A-2 is the same as the configuration of the semiconductor relay device A described above.

【0096】この場合の基本アルゴリズムは、半導体素
子8のオン状態(点弧指令オン)の時に素子電圧が発生
している場合にはオープン(断線)故障であり、半導体
素子8のオン状態(点弧指令オン)の時に素子電圧が発
生していない場合にはショート(短絡)故障である。
The basic algorithm in this case is that if an element voltage is generated when the semiconductor element 8 is in the ON state (ignition command ON), it is an open (disconnection) failure, and the semiconductor element 8 is in the ON state (point If no element voltage is generated when the arc command is ON, it is a short-circuit (short-circuit) failure.

【0097】また、電圧検出アルゴリズムとしては、方
式1では、半波周期ごとに点弧時、点弧時のマスクをか
けてチェックする。方式2では、常時監視し、素子電圧
が所定時間以上の間、所定値以下であればショート(短
絡)故障であると判定する。
Further, as the voltage detection algorithm, in the method 1, a check is performed for each half-wave period by applying a mask at the time of ignition and at the time of ignition. In method 2, monitoring is performed constantly, and if the element voltage is equal to or less than a predetermined value for a predetermined time or more, it is determined that a short circuit has occurred.

【0098】故障検出時、負荷線R、S、Tのうち2線
又は3線を安全遮断部12で切断する。3線のうち1線
が溶着していても電力は遮断できる。
When a failure is detected, two or three of the load lines R, S, and T are disconnected by the safety shut-off unit 12. Even if one of the three wires is welded, the power can be cut off.

【0099】また、上記した半導体リレー装置A,A−
1,A−2において、センサ部13を、半導体素子8を
流れる電流を検出する検出回路で構成することができ
る。この検出回路としては、図1に示すように負荷線に
電流検出器(電流検出回路)であるCT30を配置し
て、このCT30のセンサ出力を素子故障検出部14に
出力するようにする。
The semiconductor relay devices A, A-
1 and A-2, the sensor unit 13 can be configured by a detection circuit that detects a current flowing through the semiconductor element 8. As this detection circuit, as shown in FIG. 1, a CT 30 which is a current detector (current detection circuit) is disposed on a load line, and a sensor output of the CT 30 is output to the element failure detection unit 14.

【0100】そして、図9に示すように故障の検出状態
において(ステップV1)、半導体素子8がオン状態
(運転フラグが1の状態)で、この半導体素子8の負荷
電流絶対値が一定の電流値x[A]よりも大きい場合に
は、オープン(断線)故障は生じておらず、正常と判断
され(ステップV2、ステップV3、ステップV4)、
継続通電許可がなされる(ステップV5)。
As shown in FIG. 9, when the failure is detected (step V1), when the semiconductor element 8 is in the ON state (the operation flag is 1), the load current absolute value of the semiconductor element 8 is constant. If the value is larger than the value x [A], it is determined that no open (disconnection) failure has occurred and that it is normal (step V2, step V3, step V4),
The continuous energization is permitted (step V5).

【0101】ステップV3において、半導体素子8の負
荷電流絶対値が一定の電流値x[A]よりも小さい場合
には、オープン(断線)故障は生じていると判断され
(ステップV6)、安全遮断部12の遮断リレー22、
23が解放されて、負荷回路2の通電が停止され運転が
停止される(ステップV7)。
In step V3, if the absolute value of the load current of the semiconductor element 8 is smaller than the constant current value x [A], it is determined that an open (disconnection) fault has occurred (step V6), and the safety cutoff is performed. Cut-off relay 22 of section 12,
23 is released, the energization of the load circuit 2 is stopped, and the operation is stopped (step V7).

【0102】故障状態において(ステップV1)、半導
体素子8がオフ状態(運転フラグが0の状態)で、この
半導体素子8の負荷電流絶対値が一定の電流値x[A]
よりも小さい場合には、ショート(短絡)故障は生じて
おらず、正常と判断され(ステップV8、ステップV
4)、継続通電許可がなされる(ステップV5)。
In the failure state (step V1), when the semiconductor element 8 is in the off state (the operation flag is 0), the load current absolute value of the semiconductor element 8 is a constant current value x [A].
If it is smaller than the threshold value, no short-circuit (short-circuit) failure has occurred and it is determined to be normal (step V8, step V8).
4), a continuous energization is permitted (step V5).

【0103】ステップV8において、半導体素子8の負
荷電流絶対値が一定の電流値x[A]よりも大きい場合
にはショート(短絡)故障が生じており、異常と判断さ
れ(ステップV9)、安全遮断部12の遮断リレー2
2、23が解放されて、負荷回路2の通電が停止され運
転が停止される(ステップV7)。
In step V8, if the absolute value of the load current of the semiconductor element 8 is larger than the constant current value x [A], a short-circuit (short-circuit) fault has occurred and it is determined that there is an abnormality (step V9). Breaking relay 2 of breaking section 12
2 and 23 are released, the energization of the load circuit 2 is stopped, and the operation is stopped (step V7).

【0104】[0104]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体リレー装置によれば、半導体素子部の故障を早期に検
出することができるため、装置の安全性を向上させるこ
とができるし、また、装置自身の安全を確保した後運転
信号の入力を許可するため、これを用いたシステム全体
の安全性を高めることができる。
As described above, according to the semiconductor relay device of the present invention, the failure of the semiconductor element can be detected at an early stage, so that the safety of the device can be improved. Since the input of the operation signal is permitted after ensuring the safety of the device itself, the safety of the entire system using the operation signal can be improved.

【0105】しかも、半導体素子部の特性値の劣化をセ
ンサ部によって検出できるので、半導体素子部が完全に
故障に至る前に安全遮断部によって負荷回路を遮断し、
もしくは使用者に警告を発して注意を喚起することによ
り、危険な状態になる前に装置を停止させることがで
き、システムの安全性を向上させることができる。
Further, since the deterioration of the characteristic value of the semiconductor element portion can be detected by the sensor portion, the load circuit is shut off by the safety shut-off portion before the semiconductor element portion completely fails.
Alternatively, by issuing a warning to the user to alert the user, the apparatus can be stopped before a dangerous state occurs, and the safety of the system can be improved.

【0106】また、本発明に係る半導体リレー装置の制
御方法によれば、半導体素子部の故障を早期に検出する
ことができるため、装置の安全性を向上させることがで
きるし、また、装置自身の安全を確保した後運転信号の
入力を許可するため、これを用いたシステム全体の安全
性を高めることができる。
Further, according to the method for controlling a semiconductor relay device according to the present invention, a failure of a semiconductor element portion can be detected at an early stage, so that the safety of the device can be improved and the device itself can be improved. After the safety is secured, the input of the operation signal is permitted, so that the safety of the whole system using the operation signal can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体リレー装置の構成説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a semiconductor relay device according to the present invention.

【図2】同半導体リレー装置における起動時のフローチ
ャートである。
FIG. 2 is a flowchart at the time of startup in the semiconductor relay device.

【図3】同半導体リレー装置における運転時のフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart at the time of operation in the semiconductor relay device.

【図4】同半導体リレー装置におけるオープン故障時の
タイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart at the time of an open failure in the semiconductor relay device.

【図5】同半導体リレー装置におけるショート故障時の
タイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart at the time of a short circuit failure in the semiconductor relay device.

【図6】(1)、(2)は同半導体リレー装置の制御状
態説明図である。
FIGS. 6 (1) and (2) are explanatory diagrams of control states of the semiconductor relay device.

【図7】(1)、(2)は同半導体リレー装置の制御状
態説明図である。
FIGS. 7 (1) and (2) are control state explanatory diagrams of the semiconductor relay device.

【図8】同半導体リレー装置を三相モータの駆動回路に
用いた場合の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram when the semiconductor relay device is used in a drive circuit of a three-phase motor.

【図9】同半導体リレー装置において、センサ部に電流
検出回路を用いた場合の故障検出フローチャートであ
る。
FIG. 9 is a failure detection flowchart when a current detection circuit is used for a sensor unit in the semiconductor relay device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 半導体リレー装置 A−1 半導体リレー装置 A−2 半導体リレー装置 1 入力信号端子 2 負荷回路 3A 入力側端子 3B 入力側端子 4A 出力側端子 4B 出力側端子 5 負荷電源回路 6 負荷 7 電源回路部 8 半導体素子 9 半導体素子部 10 素子駆動回路部 11 ダミー負荷部 12 安全遮断部 13 センサ部(制御回路部)(制御手段) 14 素子故障検出回路部(制御回路部)(制御
手段) 15 遮断回路監視回路部(制御回路部)(制御
手段) 16 イニシャル制御回路部(制御回路部)(制
御手段) 17 切換スイッチ部(制御回路部)(制御手
段) 18 論理回路(AND回路)(制御回路部)
(制御手段) 20 抵抗 21 ダミー負荷リレー(電磁リレー) 21−1 リレー接点(ノーマルオープンリレー接
点) 22 遮断リレー(強制ガイド式セーフティリレ
ー) 22−1 リレー接点(ノーマルオープンリレー接
点) 23 遮断リレー(強制ガイド式セーフティリレ
ー) 23−1 リレー接点(ノーマルオープンリレー接
点) 24 フォト・カプラ(電圧検出回路) 30 CT(電流検出器)(電流検出回路) イ 起動信号 ロ 遮断リレー安全信号 ハ ダミー負荷制御信号 ニ 素子部起動時チェック用信号 ホ 素子安全信号 へ 安全確認信号 ト 入力信号 チ 素子駆動信号 リ センサ出力信号 ル 溶着確認信号 ワ 安全遮断部チェック用信号
Reference Signs List A Semiconductor relay device A-1 Semiconductor relay device A-2 Semiconductor relay device 1 Input signal terminal 2 Load circuit 3A Input terminal 3B Input terminal 4A Output terminal 4B Output terminal 5 Load power circuit 6 Load 7 Power circuit section 8 Semiconductor element 9 Semiconductor element section 10 Element drive circuit section 11 Dummy load section 12 Safety interruption section 13 Sensor section (control circuit section) (control means) 14 Element failure detection circuit section (control circuit section) (control means) 15 interruption circuit monitoring Circuit part (control circuit part) (control means) 16 Initial control circuit part (control circuit part) (control means) 17 Changeover switch part (control circuit part) (control means) 18 Logic circuit (AND circuit) (control circuit part)
(Control Means) 20 Resistance 21 Dummy Load Relay (Electromagnetic Relay) 21-1 Relay Contact (Normal Open Relay Contact) 22 Shutdown Relay (Forced Guided Safety Relay) 22-1 Relay Contact (Normal Open Relay Contact) 23 Interruption Relay ( Force-guided safety relay) 23-1 Relay contact (normally open relay contact) 24 Photocoupler (voltage detection circuit) 30 CT (current detector) (current detection circuit) b Start signal b Cut-off relay safety signal c Dummy load control Signal D Element start-up check signal E Element safety signal To safety confirmation signal G Input signal H Element drive signal Re-sensor output signal Welding confirmation signal W Safety cut-off part check signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 隆章 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Fターム(参考) 5H420 BB12 BB13 CC04 CC05 DD03 DD04 DD06 EA05 EA37 EA47 EB01 EB32 EB38 FF03 FF23 LL00  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Takaaki Yamada Inventor 801 Fudo-term, Omron Co., Ltd. Fudom (reference) 5F420 BB12 BB13 CC04 CC05 DD03 DD04 DD06 EA05 EA37 EA47 EB01 EB32 EB38 FF03 FF23 LL00

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負荷電源により負荷を駆動する負荷回路
と前記負荷回路を制御する半導体素子部とからなる半導
体リレー装置において、 前記負荷と並列に接続されたダミー負荷部と、 前記ダミー負荷と前記半導体素子部とを制御する制御回
路部とを備えたことを特徴とする半導体リレー装置。
1. A semiconductor relay device comprising a load circuit for driving a load by a load power supply and a semiconductor element unit for controlling the load circuit, wherein: a dummy load unit connected in parallel with the load; A semiconductor relay device comprising: a control circuit unit that controls a semiconductor element unit.
【請求項2】 負荷電源により負荷を駆動する負荷回路
と前記負荷回路を制御する半導体素子部とからなる半導
体リレー装置において、 前記負荷と並列に接続されたダミー負荷部と、 前記負荷回路における前記負荷電源と前記負荷との接続
および遮断を行う接点を有する安全遮断部と、 前記ダミー負荷部、前記半導体素子部および前記安全遮
断部を制御する制御回路部とを備えたことを特徴とする
半導体リレー装置。
2. A semiconductor relay device comprising: a load circuit for driving a load by a load power supply; and a semiconductor element unit for controlling the load circuit, wherein: a dummy load unit connected in parallel with the load; A semiconductor, comprising: a safety cut-off unit having a contact for connecting and disconnecting a load power supply and the load; and a control circuit unit for controlling the dummy load unit, the semiconductor element unit, and the safety cut-off unit. Relay device.
【請求項3】 負荷電源により負荷を駆動する負荷回路
と、 前記負荷回路を制御する半導体素子部と、 前記負荷回路における前記負荷電源と前記負荷との接続
及びその遮断を行う接点を有する安全遮断部と、 前記負荷の遮断状態において前記半導体素子部の電流の
ルートを確保して故障検出を実行させるダミー負荷部
と、 前記半導体素子部、前記ダミー負荷部及び前記安全遮断
部がそれぞれにオフ状態である無電源状態で電源の投入
によりイニシャルチェック状態にして、前記安全遮断部
の故障検査を行い、この故障検査の結果、前記安全遮断
部が故障していない場合には前記半導体素子部の故障検
出を実行させ、前記半導体素子部が故障していない場合
に前記安全遮断部を接続作動させて前記負荷回路を運転
状態に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする半
導体リレー装置。
3. A safety circuit having a load circuit for driving a load by a load power supply, a semiconductor element unit for controlling the load circuit, and a contact for connecting and disconnecting the load power supply and the load in the load circuit. A dummy load unit that secures a current route of the semiconductor element unit and performs failure detection in the load cutoff state; and the semiconductor element unit, the dummy load unit, and the safety cutoff unit are each in an off state. When the power is turned on in the initial power-off state in the no-power state, the safety shut-off unit is inspected for failure. As a result of the failure inspection, if the safety shut-off unit has not failed, the semiconductor element unit has failed. Control means for performing the detection, connecting and operating the safety shut-off unit when the semiconductor element unit is not faulty, and controlling the load circuit to an operation state. Semiconductor relay device, characterized in that was e.
【請求項4】 前記制御手段は、前記安全遮断部の状態
が正常である場合に前記ダミー負荷部において前記半導
体素子部の電流のルートを確保して前記半導体素子部の
故障検出を所定時間実行させ、前記半導体素子部が正常
である場合に、前記半導体素子部の故障検出の実行を停
止させるとともに、前記安全遮断部を接続作動させて前
記負荷回路を運転状態に制御する請求項3に記載の半導
体リレー装置。
4. The control unit executes a failure detection of the semiconductor element unit for a predetermined time by securing a current route of the semiconductor element unit in the dummy load unit when the state of the safety interrupting unit is normal. 4. The semiconductor device unit according to claim 3, wherein when the semiconductor device unit is normal, the execution of the failure detection of the semiconductor device unit is stopped, and the safety shut-off unit is connected and operated to control the load circuit to an operating state. Semiconductor relay device.
【請求項5】 前記制御手段は、前記安全遮断部が故障
している場合には、前記ダミー負荷部において前記故障
検出を実行せず前記負荷回路が運転状態に入らないよう
に制御し、前記半導体素子部が故障している場合には前
記負荷回路が運転状態に入らないように制御する請求項
3に記載の半導体リレー装置。
5. The control unit controls the dummy load unit so that the failure detection is not performed and the load circuit does not enter an operation state when the safety cut-off unit is faulty. 4. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein when the semiconductor element portion is out of order, the load circuit is controlled so as not to enter an operation state. 5.
【請求項6】 前記制御手段は、前記安全遮断部を監視
しており、前記安全遮断部の前記接点が解放されないこ
とが検出された場合には、前記素子駆動回路部から発生
する駆動信号を出力しないように制御する請求項3又は
請求項5に記載の半導体リレー装置。
6. The control means monitors the safety shut-off unit, and when it is detected that the contact of the safety shut-off unit is not released, sends a drive signal generated from the element drive circuit unit. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the semiconductor relay device is controlled so as not to output.
【請求項7】 前記制御手段は、電源投人時には、前記
ダミー負荷部を通じて前記半導体素子部に通電し、前記
半導体素子部が正常であることを確認した後、前記安全
遮断部の前記接点を閉じるように制御する請求項3又は
請求項4に記載の半導体リレー装置。
7. When the power supply is turned on, the control unit supplies power to the semiconductor element unit through the dummy load unit and confirms that the semiconductor element unit is normal. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the semiconductor relay device is controlled to be closed.
【請求項8】 前記制御手段は、通常運転時に、前記素
子故障検出部の出力信号に基づいて前記半導体素子部の
故障が確認された場合には、前記安全遮断部の前記接点
を開くように制御する請求項3又は請求項5に記載の半
導体リレー装置。
8. The control device according to claim 1, wherein, during normal operation, when a failure of the semiconductor device is confirmed based on an output signal of the device failure detector, the contact of the safety shut-off unit is opened. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the semiconductor relay device is controlled.
【請求項9】 前記制御手段は、運転停止時には、前記
安全遮断部の前記接点を開くように制御する請求項3又
は請求項5に記載の半導体リレー装置。
9. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the control means controls to open the contact of the safety shut-off unit when the operation is stopped.
【請求項10】 負荷電源により負荷を駆動する負荷回
路と、 前記負荷回路を制御する半導体素子部と、 素子駆動信号を出力して前記半導体素子部を駆動する素
子駆動回路部と、 前記負荷回路における前記負荷電源と前記負荷との接続
及びその遮断を行う接点を有する安全遮断部と、 前記半導体素子部の動作を検出するセンサ部と、 前記センサ部のセンサ出力信号と前記素子駆動信号とに
基づいて前記半導体素子部の故障を検出して素子安全信
号を出力する素子故障検出部と、 前記負荷の遮断状態において前記半導体素子部の電流の
ルートを確保して故障検出を実行させるダミー負荷部
と、 前記安全遮断部が正常に機能できる状態であれば遮断リ
レー安全信号を出力する遮断回路監視回路部と、 電源が入ったときに前記ダミー負荷部を作動させて前記
半導体素子部の安全確認を可能状態にし、外部からの入
力信号を遮断して前記素子駆動回路部に素子部起動時チ
ェック用運転信号を出力すると共に、前記遮断部監視回
路部に安全遮断部チェック用信号を出力して溶着確認を
実施させるイニシャル制御回路部と、 前記素子安全信号と前記遮断リレー安全信号とが共に高
レベルである場合に前記安全遮断部に安全確認信号を出
力する論理回路とを備えたことを特徴とする半導体リレ
ー装置。
10. A load circuit for driving a load by a load power supply, a semiconductor element section for controlling the load circuit, an element drive circuit section for outputting an element drive signal to drive the semiconductor element section, and the load circuit. A safety cut-off unit having a contact for connecting and disconnecting the load power supply and the load, a sensor unit for detecting an operation of the semiconductor element unit, and a sensor output signal of the sensor unit and the element drive signal. An element failure detection unit that detects a failure of the semiconductor element unit based on the failure and outputs an element safety signal; and a dummy load unit that secures a current route of the semiconductor element unit and performs failure detection when the load is cut off. And a cut-off circuit monitoring circuit that outputs a cut-off relay safety signal if the safety cut-off section can function normally, and the dummy load section when power is turned on. In this way, the semiconductor element portion can be checked for safety, an input signal from the outside is shut off, an operation signal for starting the element portion check is output to the element drive circuit portion, and a safety signal is output to the shutoff portion monitoring circuit portion. An initial control circuit unit that outputs a signal for checking a cut-off unit to perform welding confirmation; and outputs a safety confirmation signal to the safety cut-off unit when both the element safety signal and the cut-off relay safety signal are at a high level. A semiconductor relay device comprising a logic circuit.
【請求項11】 前記安全遮断部がセーフティリレーか
らなる遮断リレーで構成されている請求項3又は請求項
10に記載の半導体リレー装置。
11. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the safety interrupting section is configured by an interrupting relay including a safety relay.
【請求項12】 前記安全遮断部が、少なくとも1つの
ノーマルオープンの接点を有する電磁式リレーからなる
遮断リレーで構成されている請求項3又は請求項10に
記載の半導体リレー装置。
12. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the safety cut-off section is configured by a cut-off relay including an electromagnetic relay having at least one normally open contact.
【請求項13】 前記安全遮断部が、セーフティリレー
と通常リレーとからなる遮断リレーで構成されている請
求項3又は請求項10に記載の半導体リレー装置。
13. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the safety interrupting section is configured by an interrupting relay including a safety relay and a normal relay.
【請求項14】 前記安全遮断部が耐圧の高い半導体素
子で構成されている請求項3又は請求項10に記載の半
導体リレー装置。
14. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein said safety cut-off portion is constituted by a semiconductor element having a high withstand voltage.
【請求項15】 前記安全遮断部の前記遮断リレーの制
御を、前記半導体素子部に入力される素子駆動信号に応
じて随時行うようにした請求項3又は請求項10に記載
の半導体リレー装置。
15. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the control of the shut-off relay of the safety shut-off unit is performed at any time in accordance with an element driving signal input to the semiconductor element unit.
【請求項16】 前記ダミー負荷部は、前記半導体素子
部と前記安全遮断部の間に配置され、且つ前記負荷に対
して並列に配置されている請求項3又は請求項10に記
載の半導体リレー装置。
16. The semiconductor relay according to claim 3, wherein the dummy load section is disposed between the semiconductor element section and the safety cut-off section, and is disposed in parallel with the load. apparatus.
【請求項17】 前記ダミー負荷部は、抵抗と電磁リレ
ーとを直列に接続させた構成である請求項3又は請求項
10に記載の半導体リレー装置。
17. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the dummy load section has a configuration in which a resistor and an electromagnetic relay are connected in series.
【請求項18】 前記ダミー負荷部が抵抗で構成されて
いる請求項3又は請求項10に記載の半導体リレー装
置。
18. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the dummy load section is constituted by a resistor.
【請求項19】 前記抵抗は、負荷電流に比べると無視
できるような微少な電流を流せる程度の抵抗値で設定さ
れている請求項18に記載の半導体リレー装置。
19. The semiconductor relay device according to claim 18, wherein the resistance is set to such a value that a small current that can be ignored as compared with a load current can flow.
【請求項20】 前記ダミー負荷部の前記電磁リレーに
前記安全遮断部で使用されたセーフティリレーのb接点
を使用するようにした請求項11に記載の半導体リレー
装置。
20. The semiconductor relay device according to claim 11, wherein the contact b of the safety relay used in the safety shut-off unit is used for the electromagnetic relay of the dummy load unit.
【請求項21】 前記センサ部が、前記半導体素子部に
かかる電圧を検出する電圧検出回路で構成してある請求
項10に記載の半導体リレー装置。
21. The semiconductor relay device according to claim 10, wherein the sensor section is configured by a voltage detection circuit that detects a voltage applied to the semiconductor element section.
【請求項22】 前記センサ部が、前記半導体素子部を
流れる電流を検出する電流検出回路で構成してある請求
項10に記載の半導体リレー装置。
22. The semiconductor relay device according to claim 10, wherein the sensor section is configured by a current detection circuit that detects a current flowing through the semiconductor element section.
【請求項23】 前記センサ部及び前記素子故障検出部
がそれぞれ二重化され、一方が故障しても、他方が正常
動作するように構成した請求項10に記載の半導体リレ
ー装置。
23. The semiconductor relay device according to claim 10, wherein the sensor section and the element failure detection section are each duplicated, and even if one of the elements fails, the other operates normally.
【請求項24】 外部から安全制御信号を受けること
で、強制的に前記安全遮断部を開放する機能を有する請
求項4又は請求項10に記載の半導体リレー装置。
24. The semiconductor relay device according to claim 4, wherein the semiconductor relay device has a function of forcibly opening the safety shut-off unit by receiving a safety control signal from the outside.
【請求項25】 外部に安全制御信号を出力する機能を
有し、且つ内部の故障状態を検出した場合に、前記安全
制御信号を制御する機能を有する請求項3又は請求項1
0に記載の半導体リレー装置。
25. The apparatus according to claim 3, further comprising a function of outputting a safety control signal to the outside, and a function of controlling the safety control signal when an internal failure state is detected.
0. The semiconductor relay device according to 0.
【請求項26】 三相電源で使用される半導体リレー装
置であって、前記安全遮断部が二つの相を遮断するよう
に構成された請求項3又は請求項10に記載の半導体リ
レー装置。
26. The semiconductor relay device according to claim 3, wherein the safety shut-off unit is configured to cut off two phases.
【請求項27】 半導体素子部、ダミー負荷部及び安全
遮断部がそれぞれにオフ状態である無電源状態で電源の
投入を行ってイニシャルチェック状態にして前記安全遮
断部の故障検査を行い、この故障検査の結果、前記安全
遮断部が故障していない場合には前記半導体素子部の故
障検出を実行させ、前記半導体素子部が故障していない
場合には前記安全遮断部を接続作動させて負荷回路を運
転状態になし、 前記安全遮断部の故障検査の結果、前記安全遮断部が故
障している場合には、前記ダミー負荷部において前記故
障検出を実行せず前記負荷回路を運転状態に入らないよ
うに制御し、前記半導体素子部の故障検査の結果、前記
半導体素子部が故障している場合には前記負荷回路を運
転状態に入らないように制御するようにしたことを特徴
とする半導体リレーの制御方法。
27. The semiconductor device section, the dummy load section and the safety cut-off section are each turned off in a non-power supply state in which the power supply is turned off, an initial check state is set, and a failure test of the safety cut-off section is performed. As a result of the inspection, if the safety cut-off section has not failed, the failure detection of the semiconductor element section is executed, and if the semiconductor element section has not failed, the safety cut-off section is connected and activated to load circuit. If the safety shut-off unit is faulty as a result of the failure inspection of the safety shut-off unit, the dummy load unit does not execute the fault detection and does not enter the operating state. As a result of the failure inspection of the semiconductor element portion, when the semiconductor element portion is faulty, the load circuit is controlled so as not to enter an operation state. Control method of the semiconductor relay that.
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