JP2007174577A - Two-wire electronic switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流電源から負荷への電力供給を入切する2線式電子スイッチであって、自ら動作電源を確保する必要がある2線式電子スイッチに関するものである。 The present invention relates to a two-wire electronic switch for turning on and off the power supply from an AC power supply to a load, and it is necessary to secure an operating power supply by itself.
従来、交流電源から負荷への電力供給を入切するスイッチとして、配線器具の電子化に伴い、例えばサイリスタやトライアックなどの無接点スイッチング素子を負荷開閉部として交流電源から負荷への給電路に挿入し、電子回路を用いて上記無接点スイッチング素子を電気的に開閉(オンオフ)するタイプのもの(第1の従来スイッチ)が提供されている。第1の従来スイッチは、人が操作部(操作スイッチ)を操作したときに、上記電子回路が無接点スイッチング素子を駆動するので、自己の動作電源(回路電源)を確保する必要がある。そのため、第1の従来スイッチは3線又は4線で配線する構成である。 Conventionally, as a switch to turn on / off the power supply from the AC power supply to the load, a non-contact switching element such as a thyristor or a triac is inserted into the power supply path from the AC power supply to the load as a load switching unit with the digitization of the wiring equipment. However, there is provided a type (first conventional switch) that electrically opens and closes (turns on and off) the contactless switching element using an electronic circuit. The first conventional switch needs to secure its own operating power supply (circuit power supply) because the electronic circuit drives the non-contact switching element when a person operates the operation unit (operation switch). Therefore, the first conventional switch has a configuration in which wiring is performed by three lines or four lines.
ところが、省配線の見地から2線の配線が一般的な配線器具にあっては、第1の従来スイッチは、交流電源及び負荷と2線で接続した状態では個別に電源線を引き込むことができないので、自己の動作電源の確保が問題となった。 However, from the viewpoint of reduced wiring, when a two-wire wiring is a general wiring device, the first conventional switch cannot individually draw in the power source wire when connected to the AC power source and the load by the two wires. As a result, securing a self-operating power supply became a problem.
上記問題を解決するものとして、無接点スイッチング素子を負荷開閉部として利用したスイッチでありながら交流電源及び負荷と直列に接続した状態で、2線での配線を可能とした2線式電子スイッチ(第2の従来スイッチ)が提案されている。なお、第2の従来スイッチとほぼ同様の構成が特許文献1に開示されている。
In order to solve the above problem, a two-wire electronic switch (2 wire electronic switch that enables two-wire wiring in a state in which a contactless switching element is used as a load switching unit while being connected in series with an AC power source and a load. A second conventional switch) has been proposed. A configuration almost similar to that of the second conventional switch is disclosed in
第2の従来スイッチの動作について図4を用いて説明する。図4は第2の従来スイッチの回路図である。なお、第2の従来スイッチ9では、負荷開閉部としてのトライアック90が交流電源AC及び負荷Lと直列に接続している。まず、制御部91の制御出力端子910からの制御信号がローレベルになると、第3の電源部92がオフ状態になる。このとき、第2の電源部93が第1の電源部94に電力を供給する。この状態では、トライアック90のゲート(駆動信号入力端)には、トライアック90をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流(駆動信号)が流れないので、トライアック90がオフ(開)状態になり、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が遮断される。
The operation of the second conventional switch will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of a second conventional switch. In the second
一方、制御部91の制御出力端子910からの制御信号がハイレベルになると、第3の電源部92がオン状態になる。これにより、第3の電源部92が第1の電源部94に電力を供給する。このとき、第1の電源部94の充電が完了すると、充電完了検出部920から補助開閉部95に電流が流れて補助開閉部95がオン(閉)状態になる。補助開閉部95がオン状態になると、トライアック90をターンオンさせるのに必要な大きさの電流がトライアック駆動部96に流れ、トライアック駆動部96からトライアック90にゲート電流が流れる。これにより、トライアック90がオン(閉)状態になり、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が行われる。
しかしながら、上記第2の従来スイッチ9は、負荷開閉部(トライアック90)が、両端間の電気的開閉が切り替わるときの駆動信号の振幅値に、駆動信号の極性に対する依存性を持つことによって、負荷開閉部の感度が駆動信号の極性に対して異なってしまうという問題があった。具体的に説明すると、まず、負荷電流が小さい場合では、図5(a)に示すように、駆動信号の高感度側の極性で、負荷開閉部がターンオンする。これに対して、負荷電流が大きい場合では、図5(b)に示すように、駆動信号の高感度側及び低感度側の両極性で、負荷開閉部がターンオンする。このとき、駆動信号の高感度側の極性と低感度側の極性では、ターンオンするタイミングが異なっている。つまり、負荷開閉部がターンオンする駆動信号の振幅値付近では、負荷開閉部がターンオンしたり、ターンオンしなかったりする。このような駆動信号の極性に対する負荷開閉部の感度差が大きい状態が長周期で発生すると、上記問題の発生する条件範囲が拡大して、負荷の動作が不安定となってしまう。例えば白熱球を負荷とする場合、発光が揺らいで見えてしまう。これにより、2線式電子スイッチとして適合する負荷の制約や、使用電圧範囲の制約が厳しくなってしまう。
However, the second
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、負荷の動作が不安定となる範囲を低減することができ、負荷適合範囲の拡大を図ることができる2線式電子スイッチを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce the range in which the operation of the load becomes unstable, and to increase the load compatible range 2. It is to provide a wire electronic switch.
請求項1に記載の発明は、交流電源及び負荷と2線で接続し、前記交流電源からの交流電力に基づいて自己の動作電源を確保する2線式電子スイッチであって、前記交流電源から前記負荷への給電路に挿入され、両端間の電気的開閉が切り替わるときの駆動信号の振幅値に前記駆動信号の極性に対する依存性を持つ負荷開閉部と、前記交流電力に基づいた電力で動作し、前記負荷開閉部の前記電気的開閉を切り替えて前記交流電源から前記負荷への電力供給を制御する制御信号を出力する制御部と、前記制御信号に基づいて前記交流電源から前記負荷への前記電力供給を行うときに、前記負荷開閉部の前記電気的開閉の切替タイミングが前記駆動信号の極性に対して一定となるように、前記駆動信号を制御して前記負荷開閉部に出力する駆動部とを備えることを特徴とする。
The invention according to
この構成では、負荷開閉部の電気的開閉の切替タイミングを駆動信号の極性に対して一定となるように駆動信号を制御させることができるので、負荷の動作が不安定となる範囲を低減することができ、負荷適合範囲の拡大を図ることができる。 In this configuration, since the drive signal can be controlled so that the switching timing of the electrical opening / closing of the load opening / closing unit is constant with respect to the polarity of the drive signal, the range in which the operation of the load becomes unstable can be reduced. And the range of load adaptation can be expanded.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記駆動部が、前記駆動信号の極性ごとに、それぞれ異なるインピーダンスを備えることを特徴とする。この構成では、安価な構成で負荷開閉部の電気的開閉の切替タイミングを駆動信号の極性に対して一定とすることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the drive unit has different impedances for each polarity of the drive signal. In this configuration, the switching timing of the electrical switching of the load switching unit can be made constant with respect to the polarity of the drive signal with an inexpensive configuration.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記インピーダンスの少なくとも一方が、一端で前記負荷開閉部の駆動信号入力端と接続するとともに他端で前記負荷開閉部の前記両端の一方と接続し、前記負荷開閉部の前記電気的開閉の切替タイミングが前記負荷開閉部の温度変化に対して一定となるように、前記駆動信号を制御する感温抵抗であることを特徴とする。この構成では、感温抵抗を用いることによって、小型かつ安価で負荷開閉部の電気的開閉の切替タイミングを負荷開閉部の温度変化に対して一定とすることができる。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記制御部の動作電源となる第1の電源部と、前記負荷開閉部が開状態になって前記交流電源から前記負荷への前記電力供給が停止しているときに、前記交流電力から変換された電力を前記第1の電源部に供給する第2の電源部と、前記制御信号に基づいて、前記交流電力から変換された電力を前記第1の電源部に供給する第3の電源部と、前記駆動部と電気的に直列に接続し、前記第3の電源部から前記第1の電源部に電力が供給されているときに、前記第1の電源部の入力電圧が予め決められた電圧値より高くなると閉状態になることによって、前記駆動部に対して前記駆動信号を制御させて前記負荷開閉部に出力させる補助開閉部とを備えることを特徴とする。この構成では、第1の電源部、第2の電源部、第3の電源部及び補助開閉部によって、制御部に電力を確実に供給することができるとともに、駆動部に対して駆動信号を確実に制御させることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the first power source unit serving as an operation power source of the control unit and the load switching unit are in an open state, and the AC When the power supply from the power source to the load is stopped, based on the control signal, a second power source unit that supplies power converted from the AC power to the first power source unit, A third power supply unit that supplies power converted from alternating current power to the first power supply unit, and is electrically connected in series to the drive unit, and the third power supply unit to the first power supply unit When the input voltage of the first power supply unit becomes higher than a predetermined voltage value when power is supplied, the drive unit is controlled to control the drive signal by closing the load. Auxiliary opening / closing unit that outputs to the opening / closing unit is provided.In this configuration, the first power supply unit, the second power supply unit, the third power supply unit, and the auxiliary opening / closing unit can reliably supply power to the control unit, and can reliably supply a drive signal to the drive unit. Can be controlled.
本発明によれば、負荷の動作が不安定となる範囲を低減することができ、負荷適合範囲の拡大を図ることができる。 According to the present invention, the range where the operation of the load becomes unstable can be reduced, and the load compatible range can be expanded.
(実施形態1)
本発明の実施形態1について図1を用いて説明する。図1は実施形態1の2線式電子スイッチの回路図である。
(Embodiment 1)
まず、実施形態1の基本的な構成について説明する。実施形態1の2線式電子スイッチAは、交流電源ACからの交流電力に基づいて自己の動作電源を確保するものであり、図1に示すように、トライアック1と、整流部2と、制御部3と、第1の電源部4と、第2の電源部5と、第3の電源部6と、補助開閉部7と、トライアック駆動部8とを備え、交流電源AC及び負荷Lと直列に2線で接続している。なお、交流電源ACは、例えば100Vの商用電源などである。また、負荷Lは、例えば蛍光灯や白熱球を含む照明器具、換気扇などである。
First, the basic configuration of the first embodiment will be described. The two-wire electronic switch A according to the first embodiment secures its own operating power source based on the AC power from the AC power source AC. As shown in FIG. 1, the
トライアック1は、例えばシリコンなどの半導体によって形成され、ゲート電流(駆動信号)に応じて2つの端子10,11間の電気的開閉を切り替える負荷開閉部である。上記トライアック1は、端子12,13及びフィルタ用のインダクタ14を介して交流電源AC及び負荷Lと直列に接続している。また、トライアック1及びインダクタ14は、サージ吸収素子15及びフィルタ用のコンデンサ16のそれぞれと並列に接続している。実施形態1において、トライアック1がオン(閉)状態になると、交流電源AC、トライアック1、インダクタ14、負荷Lの回路で導通し、負荷Lに電力が供給されて負荷Lが動作する。これに対して、トライアック1がオフ(開)状態になると、負荷Lに電力が供給されなくなり、負荷Lの動作が停止する。
The
ところで、上記トライアック1は、2つの端子10,11間の電気的開閉が切り替わるときのゲート電流の振幅値に、ゲート電流の極性に対する依存性を持っている。上記トライアック1は、一方の極性のゲート電流が流れると、他方の極性のゲート電流より小さい振幅値でターンオンしてオン状態になる。上記より、トライアック1は、極性ごとに感度が異なり、ゲート電流の一方の極性では感度が高く、小さなゲート電流や低いゲート電圧でターンオンすることになる。反対に、ゲート電流の他方の極性では感度が低く、ターンオンするためには大きなゲート電流や高いゲート電圧が必要である。
By the way, the
整流部2は、4つのダイオードからなるダイオードブリッジであり、入力端で端子12,13を介して交流電源AC及び負荷Lと接続し、出力端で第2の電源部5、第3の電源部6及び補助開閉部7と接続している。上記整流部2は、交流電源ACからの交流電力を全波整流し、全波整流された電力を第2の電源部5、第3の電源部6及び補助開閉部7に出力する。
The rectification unit 2 is a diode bridge composed of four diodes, and is connected to the AC power supply AC and the load L via
制御部3は、例えば人の操作などによって、トライアック1の電気的開閉を切り替える制御信号を制御出力端子30から第3の電源部6に出力するマイクロコンピュータである。上記制御部3は、第1の電源部4からの電力で動作する。また、制御部3は、人が操作するものとして、例えばタクトスイッチなどの操作部(操作スイッチ)(図示せず)を接続して備え、上記操作部が操作されるごとに上記制御信号を第3の電源部6に出力する。上記制御信号は、ハイレベルとローレベルの2値信号であり、制御部3は、トライアック1をオン状態にする場合にはハイレベルの制御信号を出力し、トライアック1をオフ状態にする場合にはローレベルの制御信号を出力する。これにより、制御部3は、交流電源ACから負荷Lへの電力供給を制御する。
The
第1の電源部4は、制御部3の動作電源であり、入力端側から順に、バッファ用コンデンサ40と、3端子レギュレータ41と、コンデンサ42と、コンデンサ43とを並列に接続して備え、入力端で第2の電源部5及び第3の電源部6と接続し、出力端で制御部3の入力端と接続している。バッファ用コンデンサ40は、第2の電源部5及び第3の電源部6からの電力を充電し、リップル成分を除去することによって平滑にする。3端子レギュレータ41は、バッファ用コンデンサ40の直流電圧を、例えば3Vに降圧安定化する。上記より、第1の電源部4は、安定した電力を制御部3に供給する。
The first
第2の電源部5は、入力端側から順に、限流用の抵抗50と、NPN型のトランジスタ51と、抵抗52とを直列に接続して備え、入力端で整流部2の出力端と接続し、出力端側で第1の電源部4と接続している。また、第2の電源部5は、トランジスタ51のベース−コレクタ間に接続されるバイアス抵抗53と、トランジスタ51のベースにカソードが接続されるツェナーダイオード54とを備えている。トランジスタ51のベースは、ツェナーダイオード54を介して接地されている。上記トランジスタ51のオン状態とオフ状態によって第2の電源部5のインピーダンス変換が行われる。上記第2の電源部5は、トライアック1がオフ状態になって交流電源ACから負荷Lへの電力供給が停止しているときに、交流電源ACからの交流電力を、整流部2を介して全波整流された電力として受け、ツェナーダイオード54によって大きさが規定された電力に変換し、変換された電力を第1の電源部4に供給する。このとき、2線式電子スイッチA内の負荷電流は、第1の電源部4に流れるものと、ツェナーダイオード54に流れるものに分割されるが、どちらも最終的にはグランドを介して整流部2を流れ、負荷Lを介して交流電源ACに戻る。このときの負荷電流は、負荷Lが誤動作しない程度の大きさである。また、制御部3の消費電流は低く抑えられ、第2の電源部5のインピーダンスは高く維持されている。
The second
第3の電源部6は、入力端側から順に、PNP型のトランジスタ60と、ダイオード61とを直列に接続して備え、入力端で整流部2の出力端と接続し、出力端で第1の電源部4と接続している。つまり、第3の電源部6は、第2の電源部5と並列に接続している。また、第3の電源部6は、トランジスタ60のベース−エミッタ間に接続される抵抗62及びコンデンサ63と、トランジスタ60のベースに接続される抵抗64及びNPN型のトランジスタ65とを備えている。さらに、第3の電源部6は、トランジスタ65のベース−エミッタ間に接続される抵抗66を備えている。トランジスタ65は、エミッタが接地され、ベースが制御部3の制御出力端子30と接続している。上記トランジスタ65は、トランジスタ60のオン状態、オフ状態を制御する。上記第3の電源部6は、制御部3からの制御信号に基づいて、交流電源ACからの交流電力を、整流部2を介して全波整流された電力として受け、上記電力を第1の電源部4に供給する。具体的な手順を説明すると、制御部3からハイレベルの制御信号を受けると、トランジスタ65がオン状態になる。これにより、トランジスタ60がオン状態になる。このとき、2線式電子スイッチAのインピーダンスが低下する。その後、第3の電源部6は、第1の電源部4に電力を供給する。これに対して、制御部3からローレベルの制御信号を受けると、トランジスタ65がオフ状態になる。これにより、トランジスタ60もオフ状態になる。これにより、第3の電源部6は、第1の電源部4への電力供給を停止する。
The third
補助開閉部7は、サイリスタ70と、サイリスタ駆動部71とを備えている。サイリスタ70は、整流部2の出力端と接続するとともに、第2の電源部5及び第3の電源部6の入力端とも接続している。一方、サイリスタ駆動部71は、抵抗710及びコンデンサ711を並列に接続して備え、一端がサイリスタ70のゲート及びツェナーダイオード72と接続し、他端がサイリスタ70のカソードと接続している。ツェナーダイオード72は、第3の電源部6から第1の電源部4に電力が供給されているときに、第1の電源部4のバッファ用コンデンサ40の直流電圧(第1の電源部4の入力電圧)が高くなり、カソード電位がツェナー電圧より高くなると、逆方向電流をサイリスタ駆動部71に流すことによって、第1の電源部4の充電が完了したことを検出する充電完了検出部である。上記サイリスタ駆動部71は、ツェナーダイオード72から逆方向電流が流れると、サイリスタ70をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をサイリスタ70に一定期間流す。これにより、整流部2から第3の電源部6に流れていた負荷電流が整流部2からサイリスタ70に流れ、補助開閉部7は、トライアック駆動部8に対してトライアック1をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をトライアック1に流すように制御する。
The auxiliary opening /
トライアック駆動部8は、抵抗80及びダイオード81の直列回路と、抵抗82とを並列に接続して備え、一端でトライアック1のゲート(駆動信号入力端)と接続するとともに他端でトライアック1の端子11と接続している。また、トライアック駆動部8は、整流部2を介して補助開閉部7のサイリスタ70と直列に接続している。上記トライアック駆動部8は、サイリスタ70がオン(閉)状態になると、流れる電流が大きくなり、トライアック1をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をトライアック1のゲートに流す。
The
ここで、トライアック駆動部8に流れる電流は、一方の極性では抵抗80と抵抗82の並列回路を流れ、他方の極性では抵抗82のみを流れることによって、極性ごとに調整される。つまり、トライアック駆動部8は、トライアック1がターンオンする際に流れる負荷電流がトライアック1のゲート電流の極性に対して安定になるようにトライアック1のゲートに注入するゲート電流を調整する。具体的には、トライアック駆動部8は、ゲートに発生するゲート電流の極性に対して異なるインピーダンスで構成されている。具体的には極性を決定する素子としてダイオード81を、インピーダンス素子として抵抗80,82を用い、一方のゲート電流の極性にのみバイパス経路を設けている。このような構成では、トライアック駆動部8は、トライアック1の感度が高い極性では、トライアック駆動部8に流れる電流を大きくすることによってゲート電流を小さくする。反対に、トライアック1の感度が低い極性では、トライアック駆動部8に流れる電流を小さくすることによってゲート電流を大きくする。このようなトライアック駆動部8は、制御信号に基づいて交流電源ACから負荷Lへの電力供給を行うときに、トライアック1のターンオンするタイミングがゲート電流の極性に対して一定となるように、ゲート電流を制御している。これにより、トライアック1が高感度になったとしても、トライアック1がターンオンしてオン状態になって2線式電子スイッチA内の負荷電流が小さくなりすぎることを防止する。
Here, the current flowing through the
次に、実施形態1の2線式電子スイッチAの動作について説明する。まず、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が行われない状態(オフ状態)の動作について説明する。制御部3の制御信号がローレベルになると、第3の電源部6のトランジスタ65及びトランジスタ60がオフ状態になる。一方、第2の電源部5が第1の電源部4に電力を供給する。これにより、第1の電源部4が制御部3の動作電源となる。この状態では、トライアック1のゲートには、トライアック1をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流が流れないので、トライアック1がオフ状態になり、交流電源ACから負荷Lに対して、動作するのに十分な電力が供給されない。
Next, the operation of the two-wire electronic switch A of
続いて、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が行われる状態(オン状態)の動作について説明する。制御部3の制御信号がハイレベルになると、トランジスタ65及びトランジスタ60がオン状態になり、第3の電源部6が第1の電源部4に電力を供給する。これにより、第1の電源部4が制御部3の動作電源となる。一方、第1の電源部4の入力電圧が高くなり、ツェナーダイオード72のカソード電位がツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオード72が逆方向電流をサイリスタ駆動部71に流す。その後、サイリスタ駆動部71がサイリスタ70をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流をサイリスタ70に流し、サイリスタ70がオン状態になる。これにより、整流部2から第3の電源部6に流れていた負荷電流が整流部2からサイリスタ70に流れる。その後、トライアック1のターンオンするタイミングが一定となるように、トライアック駆動部8がゲート電流の極性に応じて回路経路を設定する。上記トライアック駆動部8によって、トライアック1をターンオンさせるのに必要な大きさのゲート電流がトライアック1のゲートに流れ、トライアック1がオン状態になる。上記より、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が行われる。
Subsequently, an operation in a state where the power supply from the AC power supply AC to the load L is performed (on state) will be described. When the control signal of the
ここで、トライアック1がオン状態になると、トライアック1に負荷電流が流れるが、ゼロクロス点を迎えたところで自己消弧してオフ状態になる。トライアック1がオフ状態になると、再び整流部2から第3の電源部6を介して第1の電源部4に負荷電流が流れ、2線式電子スイッチAの動作電源を確保するとともに、サイリスタ70及びトライアック1をオン状態にする動作を行う。つまり、交流電源ACからの交流電力の半周期ごとに、動作電源を確保する動作を行う。
Here, when the
以上、実施形態1によれば、トライアック1の電気的開閉の切替タイミングをゲート電流の極性に対して一定となるようにゲート電流を制御させることができるので、負荷Lの動作が不安定となる範囲を低減することができ、負荷適合範囲の拡大を図ることができる。また、トライアック駆動部8にインピーダンス素子を備えることによって、安価な構成でトライアック1の電気的開閉の切替タイミングをゲート電流の極性に対して一定とすることができる。さらに、第1の電源部4、第2の電源部5及び第3の電源部6によって、交流電源ACからの交流電力に基づいた電力を制御部3に確実に供給することができ、補助開閉部7によって、負荷開閉部1のトライアック10を確実にオフ状態に切り替えることができる。
As described above, according to the first embodiment, since the gate current can be controlled so that the switching timing of the electrical opening / closing of the
(実施形態2)
本発明の実施形態2について図2を用いて説明する。図2は実施形態2の2線式電子スイッチの要部回路図である。なお、図2のa、b、c及びdは図1のa、b、c及びdで端子12、インダクタ14及び整流部2と接続する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a main part circuit diagram of the two-wire electronic switch according to the second embodiment. Note that a, b, c, and d in FIG. 2 are connected to the terminal 12, the
実施形態2の2線式電子スイッチBは、実施形態1の2線式電子スイッチA(図1参照)と同様に、トライアック1と、整流部2と、制御部3と、第1の電源部4と、第2の電源部5と、第3の電源部6と、補助開閉部7とを備えているが、実施形態1の2線式電子スイッチAにはない以下に記載の特徴部分がある。
The two-wire electronic switch B according to the second embodiment is similar to the two-wire electronic switch A according to the first embodiment (see FIG. 1). The
実施形態2の2線式電子スイッチBは、実施形態1のトライアック駆動部8に代えて、図2に示すようなトライアック駆動部8aを備えている。トライアック駆動部8aは、抵抗80及びダイオード81の直列回路と、抵抗82及びダイオード83の直列回路とを並列に接続して備えている。なお、トライアック駆動部8aは、上記以外の点において、実施形態1のトライアック駆動部8(図1参照)と同様である。
The two-wire electronic switch B of the second embodiment includes a
以上、実施形態2であっても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, even in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施形態3)
本発明の実施形態3について説明する。図3は実施形態3の2線式電子スイッチにおけるトライアックの温度依存性であって、(a)が測定回路図、(b)がゲート電流を示す図、(c)がゲート電圧を示す図である。
(Embodiment 3)
実施形態3の2線式電子スイッチは、実施形態1の2線式電子スイッチA(図1参照)と同様に、トライアック1と、整流部2と、制御部3と、第1の電源部4と、第2の電源部5と、第3の電源部6と、補助開閉部7とを備えているが、実施形態1の2線式電子スイッチAにはない以下に記載の特徴部分がある。
The two-wire electronic switch according to the third embodiment is similar to the two-wire electronic switch A according to the first embodiment (see FIG. 1). The
実施形態3のトライアック1は、2つの端子10,11間の電気的開閉が切り替わるときのゲート電流及びゲート電圧の振幅値に温度依存性を持っている。図3(a)のような測定回路を用いて、トライアック1の電気的開閉が切り替わるゲート電流IGT及びゲート電圧VGTを測定すると、ゲート電流IGTは、図3(b)に示すように、高温になると小さくなり、低温になると大きくなる。また、ゲート電圧VGTは、図3(c)に示すように、高温になると低くなり、低温になると高くなる。上記より、実施形態3のトライアック1は、温度が高くなると感度が高くなる。つまり、小さなゲート電流や低いゲート電圧でターンオンすることになる。反対に、温度が低くなると感度が低くなり、ターンオンするためには大きなゲート電流や高いゲート電圧が必要である。なお、図3(b)には、25℃のときのゲート電流で規格化した値を示し、図3(c)には、25℃のときのゲート電圧で規格化した値を示している。
The
また、実施形態3のトライアック駆動部は、実施形態1のトライアック駆動部8の抵抗80,82に代えて、感温抵抗を備えている。実施形態3の感温抵抗は、一端でトライアック1のゲートと接続するとともに他端でトライアック1の端子11と接続している。上記感温抵抗は、例えばNTCサーミスタなどであり、トライアック1の温度上昇をモニタし、トライアック1の温度に応じて抵抗値が変化するものである。具体的には、感温抵抗は、トライアック1の温度が上昇すると抵抗値が下がり、流れる電流を大きくする。反対に、トライアック1の温度が下降すると抵抗値が上がり、流れる電流を小さくする。このような感温抵抗は、トライアック1のターンオンするタイミングがトライアック1の温度変化に対して一定となるように、ゲート電流を変化させている。これにより、トライアック1が温度上昇によって高感度になったとしても、トライアック1がターンオンしてオン状態になったときに2線式電子スイッチ内の負荷電流が小さすぎることを防止する。なお、実施形態3の感温抵抗は、上記以外の点において、実施形態1の抵抗80,82(図1参照)と同様である。
Further, the triac drive unit according to the third embodiment includes a temperature-sensitive resistor instead of the
次に、実施形態3の2線式電子スイッチの動作について説明する。なお、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が行われない状態(オフ状態)の動作は、実施形態1と同様である。続いて、交流電源ACから負荷Lへの電力供給が行われる状態(オン状態)の動作について説明する。制御部3の制御信号がハイレベルになると、実施形態1と同様に、ツェナーダイオード72のカソード電位がツェナー電圧より高くなると、ツェナーダイオード72が逆方向電流をサイリスタ駆動部71に流す。その後、サイリスタ駆動部71がゲート電流をサイリスタ70に流し、サイリスタ70がオン状態になる。その後、トライアックのターンオンするタイミングが一定となるように、感温抵抗がトライアックの温度に応じた抵抗値を設定する。上記感温抵抗によってゲート電流がトライアックのゲートに流れ、トライアックがオン状態になる。
Next, the operation of the two-wire electronic switch of
以上、実施形態3によれば、トライアック1の温度上昇が大きくなった場合であっても、トライアック1の電気的開閉の切替タイミングがトライアック1の温度変化に対して一定となるように感温抵抗の抵抗値を変化させることができるので、2線式電子スイッチの動作電源を確保する前にトライアック1がターンオンしてオン状態になることを低減することができ、上記動作電源を安定して確保することができる。また、感温抵抗を用いることによって、小型かつ安価でトライアック1の電気的開閉の切替タイミングを温度に対して一定とすることができる。
As described above, according to the third embodiment, even when the temperature increase of the
なお、実施形態1〜3の変形例として、負荷開閉部がトライアックに代えてサイリスタを備える構成であってもよい。このような構成であっても、実施形態1と同様の効果を奏する。 As a modification of the first to third embodiments, the load opening / closing unit may include a thyristor instead of the triac. Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
また、実施形態1〜3の他の変形例として、トライアックをオン状態にする場合、及びトライアックをオフ状態にする場合に、制御部がパルス状の制御信号を第3の電源部に出力し、第3の電源部が上記制御信号に基づいて第1の電源部に電力を供給する構成であってもよい。このような構成であっても、実施形態1と同様の効果を奏する。 As another modification of the first to third embodiments, when the triac is turned on and when the triac is turned off, the control unit outputs a pulsed control signal to the third power supply unit, The third power supply unit may supply power to the first power supply unit based on the control signal. Even with such a configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
1 トライアック
2 整流部
3 制御部
4 第1の電源部
6 第3の電源部
70 サイリスタ
71 サイリスタ駆動部
72 ツェナーダイオード
8 トライアック駆動部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記交流電源から前記負荷への給電路に挿入され、両端間の電気的開閉が切り替わるときの駆動信号の振幅値に前記駆動信号の極性に対する依存性を持つ負荷開閉部と、
前記交流電力に基づいた電力で動作し、前記負荷開閉部の前記電気的開閉を切り替えて前記交流電源から前記負荷への電力供給を制御する制御信号を出力する制御部と、
前記制御信号に基づいて前記交流電源から前記負荷への前記電力供給を行うときに、前記負荷開閉部の前記電気的開閉の切替タイミングが前記駆動信号の極性に対して一定となるように、前記駆動信号を制御して前記負荷開閉部に出力する駆動部と
を備えることを特徴とする2線式電子スイッチ。 A two-wire electronic switch that is connected to an AC power source and a load with two wires and secures its own operating power source based on the AC power from the AC power source,
A load switching unit that is inserted into a power supply path from the AC power source to the load and has a dependency on the polarity of the drive signal to the amplitude value of the drive signal when electrical switching between both ends is switched;
A controller that operates with power based on the AC power, and outputs a control signal that controls power supply from the AC power supply to the load by switching the electrical switching of the load switching unit;
When performing the power supply from the AC power source to the load based on the control signal, the switching timing of the electrical switching of the load switching unit is constant with respect to the polarity of the drive signal. A two-wire electronic switch, comprising: a driving unit that controls a driving signal and outputs the driving signal to the load switching unit.
前記負荷開閉部が開状態になって前記交流電源から前記負荷への前記電力供給が停止しているときに、前記交流電力から変換された電力を前記第1の電源部に供給する第2の電源部と、
前記制御信号に基づいて、前記交流電力から変換された電力を前記第1の電源部に供給する第3の電源部と、
前記駆動部と電気的に直列に接続し、前記第3の電源部から前記第1の電源部に電力が供給されているときに、前記第1の電源部の入力電圧が予め決められた電圧値より高くなると閉状態になることによって、前記駆動部に対して前記駆動信号を制御させて前記負荷開閉部に出力させる補助開閉部と
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の2線式電子スイッチ。 A first power supply unit serving as an operation power supply for the control unit;
A second power source configured to supply power converted from the AC power to the first power source when the load switching unit is in an open state and the power supply from the AC power source to the load is stopped. A power supply,
A third power supply unit that supplies power converted from the AC power to the first power supply unit based on the control signal;
The input voltage of the first power supply unit is a predetermined voltage when the first power supply unit is electrically connected in series with the drive unit and power is supplied from the third power supply unit to the first power supply unit. An auxiliary opening / closing part that causes the driving part to control the drive signal to output to the load opening / closing part by being in a closed state when higher than a value is provided. The two-wire electronic switch described.
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