JP2010199762A - Electronic type switch with triac control-stabilized power supply circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子遅れスイッチ装置として使用するトライアック制御・電源回路、特に、２線式配線器具の電子化に伴う制御素子としてのトライアックを用いたドライブするトライアック制御・安定化電源回路に関する。 The present invention relates to a TRIAC control / power supply circuit used as an electronic delay switch device, and more particularly to a TRIAC control / stabilized power supply circuit that drives using a TRIAC as a control element associated with the digitization of a two-wire wiring device.
従来、この種の電子遅れスイッチ装置としては、特許文献１に見られるようなものがある。
この特許文献１に示す電子遅れスイッチ装置は、図３に示すように、トライアックＱ１１のトリガ・タイミングを調整するツェナ・ダイオードＺＤ１２が、ブリッジ整流ダイオードＤ１１の二次側（直流側）に配設されて、前記ツェナ・ダイオードＺＤ１２がフォト・トライアック・カプラＱ１２を介して、前記トライアックＱ１１のゲート回路を間接的に位相制御駆動するものである。そして、スイッチＳ１１をＯＮすると、ブリッジ整流ダイオードＤ１１−平滑コンデンサＣ１３−スイッチＳ１１と流れ直流電圧回路を形成する。
このときこの電源回路から抵抗Ｒ１３を通して、ツェナ・ダイオードＺＤ１２のツェナ電圧に達するとフォト・トライアック・カプラＱ１２に電流が流れ、トライアックＱ１１のゲートがオンする。従って、開閉する負荷の電力に関係なく、電源回路の電源電圧は、フォト・トライアック・カプラＱ１２のダイオード部の順方向電圧＋ツェナ・ダイオードのツェナ電圧に保持される。そのために、トライアックＱ１１を制御するトライアック制御回路電圧は、安定され、安定したゲート電流を流すことができるために、低温時でも、トライアックをドライブできるようになる。
Conventionally, as this kind of electronic delay switch device, there is one as seen in Patent Document 1.
In the electronic delay switch device shown in Patent Document 1, as shown in FIG. 3, a Zener diode ZD12 for adjusting the trigger timing of the triac Q11 is disposed on the secondary side (DC side) of the bridge rectifier diode D11. The zener diode ZD12 indirectly controls the gate circuit of the triac Q11 via the photo triac coupler Q12. When the switch S11 is turned on, a flow DC voltage circuit is formed with the bridge rectifier diode D11-smoothing capacitor C13-switch S11.
At this time, when the Zener voltage of the Zener diode ZD12 is reached from the power supply circuit through the resistor R13, a current flows through the phototriac coupler Q12, and the gate of the triac Q11 is turned on. Therefore, the power supply voltage of the power supply circuit is held at the forward voltage of the diode portion of the phototriac coupler Q12 + the Zener voltage of the Zener diode regardless of the power of the load that opens and closes. Therefore, the triac control circuit voltage for controlling the triac Q11 is stabilized and a stable gate current can flow, so that the triac can be driven even at a low temperature.
しかしながら、特許文献１の場合、図３に示すように、負荷のオン・オフ時に発生するサージ電圧を考慮すると、フォト・トライアック・カプラＱ１２の耐電圧は、充分に余裕を見て選択する必要がある。従って、現状のフォト・トライアック・カプラの耐電圧は充分に満足するものを選択することは、困難な状況にあり、その状況を回避するために、通常２個のフォト・トライアック・カプラを直列接続し、耐電圧を上げる方法が採られていた。その為、部品コストがアップするという課題を有していた。 However, in the case of Patent Document 1, it is necessary to select the withstand voltage of the photo triac coupler Q12 with a sufficient margin in consideration of the surge voltage generated when the load is turned on and off as shown in FIG. is there. Therefore, it is difficult to select a current photo triac coupler that can sufficiently withstand the voltage. To avoid this situation, two photo triac couplers are usually connected in series. However, a method of increasing the withstand voltage has been adopted. For this reason, there is a problem that the cost of parts increases.
また、トライアックＱ１１のＴ２−Ｔ１間に発生した電圧を整流してＤＣ電源を得るこの方法は、交流電源に接続される負荷が大きくなると、トライアックに流れる電流も大きくなり、トライアックが自己発熱すると、トライアックの特性上、素子温度の上昇にともない、トライアックＱ１１のターン・オン時間が早くなり、その結果、Ｔ２−Ｔ１間に発生する実効値電圧が低減することになり、ＤＣ電源の生成電圧が低減するという課題を持っていた。 Also, this method of rectifying the voltage generated between T2 and T1 of the triac Q11 to obtain a DC power supply increases the current flowing through the triac when the load connected to the AC power supply increases, and the triac self-heats. Due to the characteristics of the TRIAC, the turn-on time of the TRIAC Q11 increases as the element temperature rises. As a result, the effective voltage generated between T2 and T1 decreases, and the generated voltage of the DC power supply decreases. I had a task to do.
更に、ＤＣ電源を生成するために、トライアックＱ１１のトリガ・タイミングを位相制御して遅らして電圧を大きくとることが出来る。しかし、この場合には、トライアックのオン時に高い雑音端子電圧が発生し、ノイズの問題が大きくなり、雑音端子電圧が、電源ラインに帰還してしまうという課題を併せ持っていた。 Furthermore, in order to generate a DC power supply, the trigger timing of the triac Q11 can be phase-controlled and delayed to increase the voltage. However, in this case, a high noise terminal voltage is generated when the triac is turned on, and the problem of noise becomes large, and the noise terminal voltage is fed back to the power supply line.
一方、特許文献２に見られるような、双方向性ダイオード（ダイアック等）を用いトライアックのゲートをスイッチングさせ、トライアックの両端電圧を整流してＤＣ電源を生成し、そのスイッチング時に発生する雑音端子電圧が交流電源路に漏れ出ないようにチョークコイルおよびラッチングリレーとコンデンサを直列配列した回路を双方向性サイリスタに並列接続して、ＤＣ電源の生成およびノイズ対策を図っている。そして、この電子遅れスイッチ装置においては、負荷の通電をオン／オフする方法として、双方向性ダイオード（ダイアック等）のブレークオーバー電圧を超えたときに発生するパルス信号により強制的にトライアックのゲートをスイッチングさせ、トライアックの両端電圧を整流してＤＣ電源を生成しているが、双方向性ダイオード（ダイアック等）のブレークオーバーするタイミングは、抵抗とコンデンサ（リアクタンス）で構成された時定数回路で決定されているため、商用交流電源周波数が、５０Ｈｚの時と、６０Ｈｚの場合では、トライアックのゲートをトリガするタイミングが異なり、その結果、ＤＣ電源の生成に電位差が出るという欠点を持っている。 On the other hand, as shown in Patent Document 2, a triac gate is switched using a bidirectional diode (such as a diac), a voltage across the triac is rectified to generate a DC power supply, and a noise terminal voltage generated during the switching. A circuit in which a choke coil, a latching relay, and a capacitor are arranged in series is connected in parallel to a bidirectional thyristor so as to prevent leakage into the AC power supply path, and DC power generation and noise countermeasures are attempted. In this electronic delay switch device, as a method of turning on / off the load, the triac gate is forcibly set by a pulse signal generated when the breakover voltage of a bidirectional diode (such as a diac) is exceeded. The DC power supply is generated by switching and rectifying the voltage across the triac, but the breakover timing of the bidirectional diode (such as diac) is determined by a time constant circuit composed of a resistor and a capacitor (reactance). Therefore, when the commercial AC power supply frequency is 50 Hz and 60 Hz, the timing of triggering the triac gate is different, and as a result, there is a disadvantage that a potential difference is generated in the generation of the DC power supply.
また、トライアックのゲートのスイッチング時に発生する雑音端子電圧が、交流電源路に漏れ出ないように、チョークコイルおよびラッチングリレーとコンデンサを直列配列した回路を双方向性サイリスタに並列接続して、ＤＣ電源の生成およびノイズ対策を図っているが、主要構成要素であるラッチングリレーは、高価でサイズも大きく、配線器具の内部に実装するには困難があり、また、その周辺駆動回路も複雑になり、コストアップになるという欠点を併せ持っている。 In addition, a circuit in which a choke coil, a latching relay, and a capacitor are arranged in series is connected in parallel to a bidirectional thyristor so that the noise terminal voltage generated at the switching of the triac gate does not leak into the AC power supply path. The latching relay, which is the main component, is expensive and large in size, difficult to implement inside the wiring equipment, and its peripheral drive circuit becomes complicated, It also has the disadvantage of increasing costs.
更に、負荷と交流電源ＡＣとの間にはダイオードブリッジ回路を通じて電源回路部が接続されているため、負荷には微小電流が流れ、電源回路部は抵抗で降圧した脈流電圧をツェナ・ダイオードとコンデンサとで所定電圧の直流電圧に変換して電源として印加供給することになっているので、負荷の通電をオフにした待機状態においても、回路内部には絶えず交流電源ＡＣの高電圧が印加されており、微小電流が流れているため、省エネ効果、等を損なうという欠点を持っている。 Furthermore, since a power supply circuit unit is connected through a diode bridge circuit between the load and the AC power supply AC, a minute current flows through the load, and the power supply circuit unit converts a pulsating voltage that has been stepped down by a resistor into a zener diode. Since the capacitor converts the DC voltage to a predetermined voltage and supplies it as a power supply, the high voltage of the AC power supply AC is constantly applied inside the circuit even in the standby state when the load is turned off. In addition, since a very small current flows, it has a drawback of impairing the energy saving effect and the like.
次に、前述したようにトライアックＱ１１のトリガ・タイミングを位相制御して遅らして電圧を大きくとるとノイズの問題が大きくなることになるため、特許文献２においても使用しているが、電子機器において一般的に使用している、雑音端子電圧抑制回路について説明する。
例えば、雑音端子電圧抑制回路としては、電子機器は、図４に示すように一般的に雑音端子電圧抑制回路は、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ２１とチョークコイルＬ２１による雑音端子電圧防止回路が構成され、電子機器から、電源ラインに帰還する雑音端子電圧を低減している。
Next, as described above, if the trigger timing of the TRIAC Q11 is phase-controlled and delayed to increase the voltage, the problem of noise increases. A noise terminal voltage suppression circuit that is generally used will be described.
For example, as a noise terminal voltage suppression circuit, an electronic device generally has a noise terminal voltage suppression circuit including an across-the-line capacitor C21 and a choke coil L21 as shown in FIG. Thus, the noise terminal voltage fed back from the electronic device to the power supply line is reduced.
しかしながら、図４に示すように、図４（ａ）において、トライアックが、オフ時においても、白熱電球にアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ１を介して微小電流が流れてしまうことになる。また、図４（ｂ）は、同様にシャッター付き小型換気扇の例であるが、この場合もアクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ１を介して微小電流が流れシャッターが作動してしまうことがある。
更に、図４（ｃ）のグロー式蛍光灯の例においては、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ１を介して微小電流が流れてしまい、グローランプが点灯してしまうことになる。
同様にその他のインピーダンスを持つ負荷（図４（ｄ））であっても、上記例と同様であり、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ１を介して微小電流が流れてしまうことになる。
However, as shown in FIG. 4, in FIG. 4A, even when the triac is off, a minute current flows through the incandescent bulb via the across-the-line capacitor C1. FIG. 4B is an example of a small ventilation fan with a shutter, but in this case as well, a small current may flow through the across-the-line capacitor C1 to activate the shutter.
Further, in the example of the glow-type fluorescent lamp in FIG. 4C, a minute current flows through the across-the-line capacitor C1, and the glow lamp is turned on.
Similarly, even a load having other impedance (FIG. 4D) is the same as the above example, and a minute current flows through the across-the-line capacitor C1.
従って、図４（ｅ）に示すように、スイッチを用いて雑音端子電圧の発生時にはスイッチをオンとして雑音端子電圧抑制回路を構成することが望ましいが、メカニカル・スイッチＳＷ２１では、装置の小型化が困難となる。 Therefore, as shown in FIG. 4E, it is desirable to configure the noise terminal voltage suppression circuit by turning on the switch when the noise terminal voltage is generated using the switch. However, the mechanical switch SW21 reduces the size of the device. It becomes difficult.
本発明は、前記従来の問題及び欠点を解消するためになされたもので、フォト・トライアック・カプラや双方向性ダイオード（ダイアック等）を用いずに、安定して制御回路電源を供給し、誤作動ノイズに強いトライアック制御・安定化電源回路を提供すると共に、メカニカル・スイッチＳＷの代わりにフォトＭＯＳＦＥＴカプラを採用することで、トライアックがオフ時に、負荷がオフのときは、フォトＭＯＳＦＥＴカプラが、高インピーダンスで、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ１に漏れ電流を流さず、待機電力をゼロとすると共に、負荷がオンした時にフォトＭＯＳＦＥＴカプラをオンさせて、フォトＭＯＳＦＥＴカプラの低オン抵抗インピーダンスによる雑音端子電圧抑制回路として機能させ、雑音端子電圧が、電源ラインに帰還することを低減でき、雑音端子電圧が、国内電気用品安全法の規格はもとより、より基準の厳しいヨーロッパのシスプル（ＣＩＳＰＲ）１５規格をもクリアする雑音端子電圧抑制回路を設けた小型で安価な電子式スイッチの提供を目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems and disadvantages, and can stably supply a control circuit power supply without using a photo triac coupler or a bidirectional diode (such as a diac). By providing a triac control / stabilized power supply circuit that is resistant to operating noise and adopting a photo MOSFET coupler instead of the mechanical switch SW, the photo MOSFET coupler is high when the triac is off and the load is off. Impedance does not cause leakage current to flow across the line capacitor C1, and standby power is zero, and the photo MOSFET coupler is turned on when the load is turned on, and the noise terminal due to the low on-resistance impedance of the photo MOSFET coupler It functions as a voltage suppression circuit, and the noise terminal voltage is The noise terminal voltage is small and inexpensive with a noise terminal voltage suppression circuit that clears the stricter European Cispr (CISPR) 15 standard as well as the standards of the Japanese Electrical Appliance and Material Safety Law. The purpose is to provide an electronic switch.
前記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明は、交流電源に接続される負荷と、この負荷に直列接続される電子式スイッチにおいて、無接点制御素子として使われるトライアックと、トライアック制御・安定化電源回路として、ツェナ・ダイオードと、ダイオードブリッジと、サイリスタと、三端子レギュレータで構成するトライアック制御・安定化電源回路を有する電子式スイッチであって、トライアック制御回路として、トライアックＱ２のＴ２−ゲート間に第一のダイオードブリッジＤ１の一次側（交流入力側）に接続すると共に、ダイオードブリッジＤ１の二次側に設けたサイリスタＱ３を、第二のダイオードブリッジＤ２の二次側に配置された、ツェナ・ダイオードＺＤ２のツェナ電圧により作動させることで、トライアックＱ２のゲートを間接的にトリガするトライアック制御回路を用いたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、交流電源に接続される負荷と、この負荷に直列接続される電子式スイッチにおいて、雑音端子電圧抑制用アクロス・ザ・ライン・コンデンサと直列に接続したフォトＭＯＳＦＥＴカプラと、負荷の通電をオン・オフするスイッチと並列に接続した自己保持用フォトＭＯＳＦＥＴカプラで構成したことを特徴とする。
更に、請求項３に記載の発明は、交流電源に接続される負荷と、この負荷に直列接続され、無接点制御素子として使われるトライアックと、トライアック制御回路と、定電圧電源回路とを含む電子式スイッチであって、トライアック制御回路として、第一のダイオードブリッジの１次側がトライアックのＴ２−ゲート間に接続されると共に抵抗を介して該トライアックのＴ１端子に接続され、前記第一のダイオードブリッジの２次側に設けたサイリスタを、第２のダイオードブリッジの２次側にスイッチを介し接続したツェナ・ダイオードのツェナ電圧を利用し作動させることで、トライアックのゲートを間接的にトリガするトライアック制御回路を用いると共に、トライアックの両端に、雑音端子電圧抑制用アクロス・ザ・ライン・コンデンサと直列に接続したフォトＭＯＳＦＥＴカプラと、負荷の通電をオン・オフするスイッチと並列に接続した自己保持用フォトＭＯＳＦＥＴカプラで構成した雑音端子電圧抑制回路を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention includes a load connected to an AC power source, and a triac used as a contactless control element in an electronic switch connected in series to the load. An electronic switch having a triac control / stabilized power supply circuit composed of a Zener diode, a diode bridge, a thyristor, and a three-terminal regulator as a triac control / stabilized power supply circuit, and a triac Q2 as a triac control circuit The thyristor Q3 provided on the secondary side of the first diode bridge D1 is connected to the secondary side of the second diode bridge D2 and connected to the primary side (AC input side) of the first diode bridge D1. By operating with the Zener voltage of the arranged Zener diode ZD2, Characterized by using a triac control circuit for triggering the gate of the acknowledgment Q2 indirectly.
According to a second aspect of the present invention, a load connected to an AC power supply and an electronic switch connected in series to the load are connected in series with a noise-terminal voltage suppressing across the line capacitor. It is characterized by comprising a MOSFET coupler and a self-holding photo MOSFET coupler connected in parallel with a switch for turning on / off a load.
Furthermore, the invention described in claim 3 is an electronic device including a load connected to an AC power supply, a triac connected in series to the load and used as a non-contact control element, a triac control circuit, and a constant voltage power supply circuit. As a triac control circuit, the primary side of the first diode bridge is connected between the T2-gate of the triac and is connected to the T1 terminal of the triac via a resistor. Triac control that indirectly triggers the triac gate by operating the thyristor provided on the secondary side of the second diode bridge using the Zener voltage of the Zener diode connected to the secondary side of the second diode bridge via a switch A circuit is used, and across the line capacitor for noise terminal voltage suppression at both ends of the triac. And having a photo-MOSFET coupler connected to support in series, the noise terminal voltage suppressing circuit is constituted by self-holding photo MOSFET coupler connected in parallel with the switch for turning on and off the energization of the load.
本発明によれば、トライアックＱ２のゲート回路には、第一のダイオードブリッジＤ１を採用したことにより、充分な高耐電圧性能を持つ素子の選択肢が広がり、回路設計が容易にできるように作用する。また、トライアックＱ２のゲートを間接的にトリガする素子にサイリスタＱ３を採用したことにより、ノイズで誤トリガすることを防止することが出来る。
また、第二のダイオードブリッジＤ２の全波整流出力を平滑コンデンサＣ５である程度、平滑された脈流出力電圧が、ツェナ・ダイオードＺＤ２のツェナ電圧に達する毎にサイリスタＱ３がオンすることでトライアックＱ２は、導通するので、開閉する負荷の電力に関係なく作動させることが出来る。即ち、商用電源の半サイクルごとに、定電圧ツェナ・ダイオードＺＤ２により、サイリスタＱ３はツェナ電圧でトリガされるため、安定したゲート電流を流すことができるために、低温時でも、トライアックをドライブできるようになる。
According to the present invention, the use of the first diode bridge D1 in the gate circuit of the triac Q2 allows the selection of elements having a sufficiently high withstand voltage performance to be widened, so that the circuit design can be facilitated. . Further, by employing the thyristor Q3 as an element that indirectly triggers the gate of the triac Q2, it is possible to prevent erroneous triggering due to noise.
Further, the triac Q2 is turned on each time the pulsating output voltage obtained by smoothing the full-wave rectified output of the second diode bridge D2 to some extent by the smoothing capacitor C5 reaches the Zener voltage of the Zener diode ZD2. Therefore, it can be operated regardless of the power of the load that opens and closes. That is, since the thyristor Q3 is triggered by the zener voltage by the constant voltage zener diode ZD2 every half cycle of the commercial power supply, a stable gate current can flow, so that the triac can be driven even at low temperatures. become.
電源回路のピーク電圧は、（ダイオード３の順方向電圧）＋（ツェナ・ダイオードＺＤ２のツェナ電圧）に保持され、その、ある程度、平滑された脈流出力電圧が三端子レギュレータＱ５に入力され、三端子レギュレータＱ５の出力には、安定化された定電圧ＤＣ電源が生成される。 The peak voltage of the power supply circuit is held at (forward voltage of the diode 3) + (zener voltage of the Zener diode ZD2), and the pulsating output voltage smoothed to some extent is input to the three-terminal regulator Q5, A stabilized constant voltage DC power supply is generated at the output of the terminal regulator Q5.
また、交流電源に接続される負荷が大きくなると、トライアックに流れる電流も大きくなり、トライアックが自己発熱すると、トライアックの特性上、素子温度の上昇にともない、トライアックＱ２のターン・オン時間が早くなり、その結果、Ｔ２−Ｔ１間に発生する実効値電圧が低減することとなり、ＤＣ電源の生成電圧が低減するという欠点を持っていたが、三端子レギュレータを採用し安定化電源としているため、交流電源に接続される負荷が大きくなっても、安定化電源として供給されるので、電源電圧にシビアなマイコン回路からなるタイマ制御回路も、安定した動作ができるようになる。
Also, when the load connected to the AC power supply increases, the current flowing through the triac also increases, and when the triac self-heats, the triac Q2 turn-on time becomes faster as the element temperature rises due to the characteristics of the triac. As a result, the effective voltage generated between T2 and T1 is reduced, and the generated voltage of the DC power supply is reduced. However, since a stabilized power supply is adopted by using a three-terminal regulator, an AC power supply is used. Even if the load connected to the power supply increases, it is supplied as a stabilized power supply, so that the timer control circuit composed of a microcomputer circuit severe in power supply voltage can also operate stably.
以上説明したように、本発明によれば、フォト・トライアック・カプラや双方向性ダイオード（ダイアック等）を用いずに、安定して制御回路電源を供給し、誤作動ノイズに強いトライアック制御・安定化電源回路と、トライアックがオフ時に、負荷にアクロス・ザ・ライン・コンデンサを介して電流を流さず、待機電力がゼロであり、雑音端子電圧が、電源ラインに帰還することを低減でき、国内電気用品安全法の規格はもとより、より基準の厳しいヨーロッパのシスプル（ＣＩＳＰＲ）１５規格をもクリアする雑音端子電圧抑制回路を設けた小型で安価な電子式スイッチの提供ができるようになった。
As described above, according to the present invention, a control circuit power supply is stably supplied without using a photo triac coupler or a bi-directional diode (such as a diac), and the triac control / stable is resistant to malfunction noise. Power supply circuit and when the triac is off, no current flows through the load across the line capacitor, standby power is zero, and noise terminal voltage can be reduced from returning to the power line. It has become possible to provide a small and inexpensive electronic switch provided with a noise terminal voltage suppression circuit that satisfies not only the standards of the Electrical Appliance and Material Safety Law but also the stricter European Syspul (CISPR) 15 standard.
本発明にかかるトライアック制御・安定化電源回路を有すタイマ・スイッチＴＳは、交流電源ＡＣに直列に接続されたスイッチ素子Ｓ１と、スイッチ素子Ｓ１に並列に接続された全波整流部ＢＤと、全波整流部ＢＤの出力をＯＮ，ＯＦＦを操作するスイッチＳＷと、スイッチＳＷと並列に接続され、スイッチＳＷをＯＦＦにしてもタイマ設定時間の間ＯＮの状態を自己保持するために設けられたスイッチ素子Ｓ２と、所定のタイミングでスイッチ素子Ｓ１のトライアックをトリガするトライアック制御回路ＴＣと、タイマ制御部ＴＭのタイマ・スタート時期を検出するオフ検出部ＯＦＦと、タイマ制御部ＴＭを安定に動作させるための安定化電源部ＤＣと、トライアックのオン時に発生する雑音端子電圧が、電源ラインに帰還しないように設けられた雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦで構成されている。
以下、本発明に係るトライアック駆動・安定化電源回路を備えた一例のタイマ回路を図１に示すと共に、回路交流電源ＡＣ（１００Ｖ）に接続された負荷Ｌ（蛍光灯照明器具）と、これに接続されるタイマ・スイッチＴＳとを接続した例を図２に基づいて詳細に説明する。
A timer switch TS having a triac control / stabilized power supply circuit according to the present invention includes a switch element S1 connected in series to an AC power supply AC, a full-wave rectifier BD connected in parallel to the switch element S1, A switch SW for turning ON / OFF the output of the full-wave rectifier BD, and connected in parallel with the switch SW, are provided for self-holding the ON state for the timer setting time even if the switch SW is turned OFF. The switch element S2, the triac control circuit TC that triggers the triac of the switch element S1 at a predetermined timing, the OFF detection unit OFF that detects the timer start time of the timer control unit TM, and the timer control unit TM are operated stably. In order to prevent feedback of the stabilized power supply DC and the noise terminal voltage generated when the triac is turned on to the power supply line It is composed of a resulting noise terminal voltage suppressing circuit LPF.
Hereinafter, an example timer circuit provided with a triac drive / stabilized power circuit according to the present invention is shown in FIG. 1, and a load L (fluorescent lamp illuminator) connected to a circuit AC power source AC (100 V), An example in which the connected timer switch TS is connected will be described in detail with reference to FIG.
＜スイッチ素子Ｓ１＞
本発明に係る電子式スイッチの心臓部となるスイッチ素子Ｓ１は、本発明ではトライアックを用いており、交流電源ＡＣ（１００Ｖ）に接続された負荷Ｌ（蛍光灯照明器具）と、直列に接続されている。
そして、後述するトライアック制御回路ＴＣにより、トライアックＱ２のゲートはトリガされる。
<Switch element S1>
The switch element S1 which is the heart of the electronic switch according to the present invention uses a triac in the present invention, and is connected in series with a load L (fluorescent lamp luminaire) connected to an AC power supply AC (100V). ing.
The gate of the triac Q2 is triggered by a triac control circuit TC described later.
＜トライアック制御回路ＴＣ＞
トライアック制御回路ＴＣは、前述のスイッチ素子Ｓ１のトライアックのゲートを制御する回路で、具体的には、コンデンサＣ２、Ｃ３，抵抗Ｒ３、Ｒ４，Ｒ５と第一のダイオードブリッジＤ１と、トライアックのトリガ・タイミングを決定するツェナ・ダイオードＺＤ２と逆流防止用ダイオードＤ３と、トライアックＱ２のトリガを間接的に行うサイリスタＱ３とでトライアック制御回路ＴＣが構成されている。
<Triac control circuit TC>
The triac control circuit TC is a circuit for controlling the triac gate of the switch element S1. Specifically, the triac control circuit TC includes capacitors C2, C3, resistors R3, R4, R5, a first diode bridge D1, and a triac trigger. A triac control circuit TC is composed of a Zener diode ZD2 for determining timing, a backflow prevention diode D3, and a thyristor Q3 that indirectly triggers the triac Q2.
＜スイッチ素子Ｓ２＞
スイッチ素子Ｓ２は、負荷の通電をＯＮ，ＯＦＦ操作するスイッチＳＷと並列に接続されていて、スイッチＳＷがオフになった時に、オン状態を保持するフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４と抵抗Ｒ８とからなる自己保持回路により構成されている。
<Switch element S2>
The switch element S2 is connected in parallel with the switch SW for turning on and off the load, and when the switch SW is turned off, the switch element S2 is a self-holding circuit composed of a photoMOSFET coupler Q4 and a resistor R8. It is constituted by a circuit.
＜安定化電源部ＤＣ＞
安定化電源部ＤＣは、（ダイオードＤ３の順方向電圧）＋（ツェナ・ダイオードＺＤ２の順方向電圧）で決定された脈流電圧を入力する三端子レギュレータ、及び入力側には平滑コンデンサＣ５と、出力レギュレーションの改善用コンデンサＣ６を設けている。
<Stabilized power supply DC>
The stabilized power supply unit DC includes a three-terminal regulator that inputs a pulsating voltage determined by (forward voltage of the diode D3) + (forward voltage of the Zener diode ZD2), and a smoothing capacitor C5 on the input side. A capacitor C6 for improving output regulation is provided.
＜タイマ制御部ＴＭ＞
タイマ制御部ＴＭは、オフ検出部ＯＦＦで検出した信号に基づいて、タイマ・スタート時期の制御を行い、タイマの設定されている時間が過ぎるとマイコンはフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４のＬＥＤドライブ電流供給を停止する。そして、タイマ制御部ＴＭの回路構成は、前記安定化電源部ＤＣの出力電圧に接続したワンチップマイコンと、タイマ時間設定用ボリュームＶＲ１からなるタイマ制御回路で構成されている。
<Timer control unit TM>
The timer control unit TM controls the timer start timing based on the signal detected by the OFF detection unit OFF, and the microcomputer stops supplying the LED drive current to the photoMOSFET coupler Q4 after the set time of the timer has passed. To do. The circuit configuration of the timer control unit TM includes a one-chip microcomputer connected to the output voltage of the stabilized power supply unit DC and a timer control circuit including a timer time setting volume VR1.
＜雑音端子電圧抑制回路部ＬＰＦ＞
雑音端子電圧抑制回路部ＬＰＦは、トライアックのオン時に発生する雑音端子電圧が、電源ラインに帰還しないように設けられたもので、アクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１、チョークコイルＬ１、双方向ツェナ・ダイオードＺＤ１とフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ１、抵抗Ｒ１から雑音端子電圧抑制回路を構成されている。
本発明に係る、雑音端子電圧抑制回路部ＬＰＦは、トライアックのオン時に発生する雑音端子電圧に対し特に有効であると共に、負荷がオフのときは、フォトＭＯＳＦＥＴカプラが、高インピーダンスで、アクロス・ザ・ライン・コンデンサＣ１に漏れ電流を流さず、待機電力をゼロとする省エネ効果に対しても適用できる。
<Noise terminal voltage suppression circuit LPF>
The noise terminal voltage suppression circuit part LPF is provided so that the noise terminal voltage generated when the triac is turned on is not fed back to the power supply line. The across-the-line capacitor C1, the choke coil L1, the bidirectional Zener diode A noise terminal voltage suppression circuit is composed of ZD1, the photo MOSFET coupler Q1, and the resistor R1.
The noise terminal voltage suppression circuit portion LPF according to the present invention is particularly effective for the noise terminal voltage generated when the triac is turned on. When the load is turned off, the photo MOSFET coupler has a high impedance, -It is applicable also to the energy-saving effect which makes a standby electric power zero, without flowing a leakage current into the line capacitor C1.
次に、前記タイマ回路に負荷として蛍光灯を接続し、タイマ制御する場合の例を、以下に説明する。
スイッチＳＷをオンさせると、蛍光灯に流れる電流は、負荷Ｌから第二のダイオードブリッジＤ２_１、スイッチＳＷ、逆流防止用ダイオードＤ３、平滑コンデンサＣ５と流れ、定電圧電源回路ＤＣの三端子レギュレータＱ５の入力側に脈流電圧が発生する。そして、その脈流電圧が抵抗Ｒ４を通してツェナ・ダイオードＺＤ２に印加され、その電圧が、ツェナ電圧に達すると、抵抗Ｒ５を通して定電圧電源回路ＤＣのマイナス側に電流が流れ、抵抗Ｒ５の両端電圧が所定電圧、例えば０．６Ｖ以上になると、スイッチ素子のサイリスタＱ３のゲートをオンさせる。このとき、第一のダイオードブリッジＤ１には、タイマ・スイッチＴＳの０側が交流電圧の正側である場合、第一のダイオードブリッジＤ１_１から抵抗Ｒ３、スイッチ素子のサイリスタＱ３、ダイオードブリッジＤ１_３、抵抗Ｒ２、フィルター用チョークコイルＬ１、タイマ・スイッチＴＳの１側へと流れ、抵抗Ｒ２の両端電圧が０．６Ｖ以上になるので、トライアックＱ２のゲートをオンさせる。同様に、逆の半波で、タイマ・スイッチＴＳの０側が交流電圧の負側である場合もツェナ・ダイオードＺＤ２に電流が流れ、同様にトライアックＱ２がオンし、負荷Ｌの蛍光灯に電流が流れて点灯する。
この時の安定化電源部ＤＣには、ダイオードＤ３の順方向電圧＋ツェナ・ダイオードＺＤ２の順方向電圧で決定された脈流電圧が入力され、その出力は安定化されたＤＣ電源となり、タイマ制御部ＴＭのマイコンに供給されることになる。
Next, an example in which a fluorescent lamp is connected as a load to the timer circuit and timer control is performed will be described below.
When the switch SW is turned on, the current flowing through the fluorescent lamp flows from the load L to the second diode bridge D2_1, the switch SW, the backflow prevention diode D3, and the smoothing capacitor C5, and the current of the three-terminal regulator Q5 of the constant voltage power circuit DC. A pulsating voltage is generated on the input side. Then, the pulsating voltage is applied to the Zener diode ZD2 through the resistor R4. When the voltage reaches the Zener voltage, a current flows to the negative side of the constant voltage power supply circuit DC through the resistor R5, and the voltage across the resistor R5 is When the voltage reaches a predetermined voltage, for example, 0.6 V or more, the gate of the thyristor Q3 of the switch element is turned on. At this time, when the 0 side of the timer switch TS is the positive side of the AC voltage, the first diode bridge D1 includes the first diode bridge D1_1 to the resistor R3, the switch element thyristor Q3, the diode bridge D1_3, and the resistor R2. Then, the filter choke coil L1 and the timer switch TS flow to one side, and the voltage across the resistor R2 becomes 0.6 V or more, so the gate of the triac Q2 is turned on. Similarly, in the opposite half-wave, when the zero side of the timer switch TS is the negative side of the AC voltage, a current flows through the Zener diode ZD2, the triac Q2 is similarly turned on, and a current flows through the fluorescent lamp of the load L. Flows and lights up.
At this time, the stabilized power supply DC receives a pulsating voltage determined by the forward voltage of the diode D3 + the forward voltage of the Zener diode ZD2, and its output becomes a stabilized DC power supply, which is controlled by the timer. It will be supplied to the microcomputer of the part TM.
負荷Ｌの蛍光灯に電流が流れて全波整流部ＢＤを通じ、安定化電源部ＤＣで安定した電源が生成されたことにより、タイマ制御部ＴＭのマイコンが動作を開始する。そして出力電圧は、ＯＮ，ＯＦＦを操作するスイッチＳＷの状態監視を始め、タイマ・スタート時期を検出するオフ検出部ＯＦＦの出力が‘Ｈ’となった時点で、マイコンはカウントアップを開始すると同時に、スイッチＳＷをＯＦＦにしてもタイマ設定時間の間、ＯＮの状態を自己保持するために設けられたフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４のＬＥＤに、抵抗Ｒ８を通してドライブ電流を流し、フォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４をタイマの設定されている間、負荷Ｌのオン状態を継続することになる。 When a current flows through the fluorescent lamp of the load L and a stable power source is generated by the stabilized power source DC through the full-wave rectifier BD, the microcomputer of the timer controller TM starts its operation. The output voltage starts to monitor the state of the switch SW that operates ON and OFF, and when the output of the OFF detection unit OFF that detects the timer start time becomes “H”, the microcomputer starts counting up at the same time. Even if the switch SW is turned OFF, a drive current is passed through the resistor R8 to the LED of the photoMOSFET coupler Q4 provided for self-holding the ON state for the timer setting time, and the photoMOSFET coupler Q4 is set to the timer. During this time, the load L is kept on.
タイマの設定されている時間が過ぎるとマイコンは、フォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４のＬＥＤドライブ電流供給を停止する。その結果、フォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４はオフとなり、サイリスタＱ３がオフとなり、トライアックＱ２のトリガ電流も供給されなくなり、負荷Ｌの蛍光灯に電流が流れず、動作を停止することになり、次にスイッチＳＷがオンされるまで、待機電力ゼロのまま、現状を維持することになる。
なお、メカニカル・スイッチのスイッチＳＷがオフになった時に、一般的に半導体でのスイッチ動作時にノイズが生ずる。しかし、本発明に示すスイッチ素子Ｓ２では、自己保持回路として、フォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４を使用していることで、スイッチＳＷの両端に低オン抵抗のフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ４を接続している為、ノイズの発生を抑制することが出来る。
When the time set by the timer has passed, the microcomputer stops the LED drive current supply of the photoMOSFET coupler Q4. As a result, the photo MOSFET coupler Q4 is turned off, the thyristor Q3 is turned off, the trigger current of the triac Q2 is not supplied, the current does not flow to the fluorescent lamp of the load L, and the operation is stopped, and then the switch SW Until the is turned on, the current state is maintained with zero standby power.
Incidentally, when the switch SW of the mechanical switch is turned off, noise is generally generated during the switch operation in the semiconductor. However, in the switch element S2 shown in the present invention, since the photo MOSFET coupler Q4 is used as the self-holding circuit, the low on-resistance photo MOSFET coupler Q4 is connected to both ends of the switch SW. Generation can be suppressed.
また、安定化電源部ＤＣで安定した電源が生成されたことにより、抵抗Ｒ１を通してフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ１をオンとすることで、トライアックのオン時に発生する雑音端子電圧が、電源ラインに帰還しないように設けられた雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦ回路網を構築する。この雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦ回路網を構築することで、コンデンサＣ１と直列に接続されている高インピーダンスのフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ１が低インピーダンスになることにより、雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦが構成され、雑音端子電圧を電源ラインに帰還させないように最大効果を発揮することになる。 Further, since a stable power supply is generated by the stabilized power supply unit DC, the noise MOSFET voltage generated when the triac is turned on is not fed back to the power supply line by turning on the photo MOSFET coupler Q1 through the resistor R1. The provided noise terminal voltage suppression circuit LPF network is constructed. By constructing this noise terminal voltage suppression circuit LPF network, the high impedance photo MOSFET coupler Q1 connected in series with the capacitor C1 becomes low impedance, so that the noise terminal voltage suppression circuit LPF is configured, and the noise The maximum effect is exhibited so that the terminal voltage is not fed back to the power supply line.
この様子を図５および図６で説明すると、図５は、雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦが充分な効果を発揮していない状態を示し、国内電気用品安全法の規格をもクリアしていない様子を示している。
図６は、雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦのコンデンサＣ１と直列に接続されている高インピーダンスのフォトＭＯＳＦＥＴカプラＱ１が、低インピーダンスになることにより、雑音端子電圧抑制回路ＬＰＦが雑音端子電圧を電源ラインに帰還しないように最大効果を発揮し、国内電気用品安全法の規格はもとより、より基準の厳しいヨーロッパのシスプル（ＣＩＳＰＲ）１５規格をもクリアしている様子を示している。
なお、図６に示す実施例では、０．１５μＦアクロス・ザ・ラインコンデンサＣ１、５０μＨのチョークコイルＬ１と直列に接続し使用した。
This state will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 shows a state where the noise terminal voltage suppression circuit LPF is not sufficiently effective, and does not clear the standards of the Japanese Electrical Appliance and Material Safety Law. Show.
FIG. 6 shows that when the high impedance photo MOSFET coupler Q1 connected in series with the capacitor C1 of the noise terminal voltage suppression circuit LPF becomes low impedance, the noise terminal voltage suppression circuit LPF applies the noise terminal voltage to the power supply line. It shows the maximum effect so as not to return, and it shows that it has cleared the stricter European Cispr (CISPR) 15 standard as well as the domestic electrical appliance safety law standard.
In the embodiment shown in FIG. 6, a 0.15 μF across-the-line capacitor C1 and a 50 μH choke coil L1 are connected in series and used.
ＡＣ ：交流電源
ＴＳ ：タイマ・スイッチ
Ｓ１ ：スイッチ素子１
Ｓ２ ：スイッチ素子２
ＢＤ ：全波整流部
ＳＷ ：スイッチ
ＴＣ ：トライアック制御回路
ＴＭ ：タイマ制御部
ＤＣ ：安定化電源部
ＬＰＦ：雑音端子電圧抑制回路
Ｄ１ ：第一のダイオードブリッジ
Ｄ２ ：第二のダイオードブリッジ
Ｑ２ ：トライアック
Ｑ３ ：サイリスタ
Ｑ１，Ｑ４：フォトＭＯＳＦＥＴカプラ
Ｑ５ ：三端子レギュレータ
ＺＤ２：ツェナ・ダイオード
Ｄ３ ：ダイオード
AC: AC power supply TS: Timer switch S1: Switch element 1
S2: Switch element 2
BD: Full-wave rectification unit SW: Switch TC: Triac control circuit TM: Timer control unit DC: Stabilized power supply unit LPF: Noise terminal voltage suppression circuit D1: First diode bridge D2: Second diode bridge Q2: Triac Q3 : Thyristor Q1, Q4: Photo MOSFET coupler Q5: Three-terminal regulator ZD2: Zener diode D3: Diode
Claims (3)
トライアック制御回路として、トライアックのＴ２−ゲート間に第一のダイオードブリッジＤ１の一次側（交流入力側）に接続され、前記第一のダイオードブリッジの２次側に設けたサイリスタを、第２のダイオードブリッジの２次側にスイッチを介し接続したツェナ・ダイオードのツェナ電圧を利用し作動させることで、トライアックのゲートを間接的にトリガするトライアック制御回路を用いたことを特徴とする電子式スイッチ。
An electronic switch including a load connected to an AC power supply, a triac connected in series to the load, and used as a contactless control element, a triac control circuit, and a constant voltage power supply circuit,
As a triac control circuit, a thyristor connected to the primary side (AC input side) of the first diode bridge D1 between the T2-gate of the triac and provided on the secondary side of the first diode bridge is used as a second diode. An electronic switch characterized by using a triac control circuit that indirectly triggers a triac gate by using a zener voltage of a zener diode connected to the secondary side of the bridge via a switch.
雑音端子電圧抑制用アクロス・ザ・ライン・コンデンサと直列に接続したフォトＭＯＳＦＥＴカプラと、負荷の通電をオン・オフするスイッチと並列に接続した自己保持用フォトＭＯＳＦＥＴカプラで構成したことを特徴とする雑音端子電圧抑制回路を有する電子式スイッチ。
In a load connected to an AC power source and an electronic switch connected in series to this load,
It is composed of a photo MOSFET coupler connected in series with the across-the-line capacitor for noise terminal voltage suppression, and a self-holding photo MOSFET coupler connected in parallel with a switch for turning on / off the load. An electronic switch having a noise terminal voltage suppression circuit.
トライアック制御回路として、トライアックのＴ２−ゲート間に第一のダイオードブリッジＤ１の一次側（交流入力側）に接続され、前記第一のダイオードブリッジの２次側に設けたサイリスタを、第２のダイオードブリッジの２次側にスイッチを介し接続したツェナ・ダイオードのツェナ電圧を利用し作動させることで、トライアックのゲートを間接的にトリガするトライアック制御回路を用いると共に、
トライアックの両端に、雑音端子電圧抑制用アクロス・ザ・ライン・コンデンサと直列に接続したフォトＭＯＳＦＥＴカプラと、負荷の通電をオン・オフするスイッチと並列に接続した自己保持用フォトＭＯＳＦＥＴカプラで構成した雑音端子電圧抑制回路を有することを特徴とする雑音端子電圧抑制回路を有する電子式スイッチ。 An electronic switch including a load connected to an AC power supply, a triac connected in series to the load, and used as a contactless control element, a triac control circuit, and a constant voltage power supply circuit,
As a triac control circuit, a thyristor connected to the primary side (AC input side) of the first diode bridge D1 between the T2-gate of the triac and provided on the secondary side of the first diode bridge is used as a second diode. Using a triac control circuit that indirectly triggers the gate of the triac by using the Zener voltage of a Zener diode connected to the secondary side of the bridge via a switch,
It consists of a photo MOSFET coupler connected in series with a noise terminal voltage suppression across the line capacitor at both ends of the triac, and a self-holding photo MOSFET coupler connected in parallel with a switch for turning on / off the load. An electronic switch having a noise terminal voltage suppression circuit, comprising a noise terminal voltage suppression circuit.
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