JP2010521778A - 電力制御調光回路 - Google Patents

Abstract

調光回路は、負荷に電力源から供給される電力を通すスイッチに選択的に接続される絶縁ＤＣ電圧源を備える。開示の具現化例にあって、前記スイッチは、二つのＭＯＳＦＥＴを備える。絶縁ＤＣ電圧源は、ＭＯＳＦＥＴを負荷に電力を供給するための動作状態に設定するために、ＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースに直接、選択的に接続される。コントローラは、絶縁ＤＣ電圧源がスイッチに接続されたときに選択的に制御するように動作する他のスイッチを制御する。

Description

本出願は、負荷への電力を制御することに関する。特に、本発明は、負荷への電力を制御する調光回路に関する。

光のような負荷への電力制御調光回路は、周知である。最も基本的なのは、個別に灯り（或いは他のデバイス）をオン又はオフさせるスイッチである。いくつかのスイッチは、個別に所望の照明量を実現させる光を提供する電力量を個別化する調光機能を備えている。例えば、いくつかのスイッチは、個別に光の明るさを選択させる手動の調整装置を有する。

種々の調光器スイッチの構成が提案されてきた。いくつかのものは、従来の壁ソケットを通して利用できる電力を制御するために有用である。そのような調光スイッチの一使用例は、専用の光源及び個別回路上にスイッチを設けることなく、部屋内の光制御を提供することである。その代わり、建設業者は、ときとして、部屋内に調光可能な光を提供する方法として、ランプが差し込まれるところの調光可能な壁ソケットを提供する。これは、個別の光回路及びスイッチを提供するよりも廉価である。

そのようなデバイスの種々のアレンジが知られているが、当業者は日夜改良するために努力している。改良が所望される一つの領域は、そのようなデバイスの経費及び複雑さを削減することが望まれることである。そのような多くのデバイスは、周知の方法でアレンジされている、２つのＭＯＳＦＥＴスイッチを含むところの逆相制御回路を備える。交流周波の間中、ＭＯＳＦＥＴを制御するのは難しい。ＭＯＳＦＥＴスイッチのゲート及びソースに提供される電圧を制御するためのＲＣ回路を備えることが提案されてきた。全波整流器の採用は、全体的な回路の能力を低減する。より経済的な代案を持つことが望まれている。

具体的な調光回路は、負荷への電力供給を制御するＭＯＳＦＥＴスイッチのゲート及びソースに選択的に接続されるＤＣ電圧源を備える。

一具体例にあって、制御モジュールは、ＭＯＳＦＥＴスイッチのゲート及びソースに選択的に接続するスイッチを制御する。制御モジュールは、前記ＭＯＳＦＥＴを通して負荷に供給される電力の量を制御する。

本発明の種々の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から当業者ならば明らかである。詳細な説明に添付された図面は、以下のように簡潔に記述される。

全体的な電力制御システムのブロック図である。 本発明の一つの具現化例に係る設計された調光回路の概略図である。

図１はビルディング用の照明制御回路２０を示す。複数の調光スイッチ２２Ａ，２２Ｂは、無線接続を通してマルチチャンネル受信機２４と通信する。受信機２４は、商業的に利用可能な部品を備える一つの例である。一例として、製造番号ＲＣＭ１３０ＣのEnoceanが利用可能である。無線受信機及び無線スイッチの使用は、本発明上で制限されるものではなく、システムの一つの可能な一タイプとしてのみ言及される。複数スイッチ２２と複数受信機２４の間の無線結合は、受信機２４から遠隔的に配置されたスイッチを許容する。例えば、複数の受信機２４は、選択された部屋の電気的な出口で又は近くで支持され、さらに複数のスイッチは前記部屋内又は近くの便利な他の位置に配置される。

複数の受信機２４は、マイクロコントローラ２６と通信し、順番に調光回路２８と通信する。例示される調光回路２８は、タイミング回路４０、調光部４２及び電力トレイン部４４を備える。また、例示される具体例は、過負荷保護部及び熱管理部を備える。

調光回路２８の一つの具現化例を、図２に示す。マイクロコントローラ２８は、タイミング制御信号入力をタイミング部４０に供給する。一例におけるタイミング信号は、パルス幅変調制御信号を備える。調光部４２が電力トレイン部４４のＭＯＳＦＥＴスイッチ４６と、負荷５０に供給される電力量を制御するために導通するとき、タイミング制御信号は制御する。マイクロコントローラ２６は、ユーザが選択する（例えば、どれくらいの調光レベルが所望されるか）どんな設定かに基づいてタイミング制御信号をどのように設定するかを判定する。一例にあって、マイクロコントローラ２６は、所望の対応する調光量を実現するために、パルス幅変調入力を提供するための周知の技術を用いる。

図示される具体例にあって、電力トレイン部４４は、ＭＯＳＦＥＴ４６がある電力レベル（例えば、６００Ｗまで）用に能率的なため、ＭＯＳＦＥＴ４６を備える。他の具体例は、高電力に有用であり、ＭＯＳＦＥＴ４６に変えて、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタＩＧＢＴを備える。

一つの具体的な負荷５０は、白熱電球である。電球の光強度を制御することは、図示されるアレンジメントの一つの例示的な使用である。この例にあって、負荷５０は、概略的に５２及び５４で示される端子を有する壁ソケットに差し込まれる。

一例におけるＭＯＳＦＥＴ４６は、ＭＯＳＦＥＴ４６を動作状態（例えばそれらがオンされ）に設定するためにそれぞれのゲート及びソースが十分な電圧に接続されたとき、周知の逆相制御方法に係り動作するので、ソース５６（例えば、ラインＡＣ）からの電力を負荷５０に供給する。逆相制御例にあって、ＭＯＳＦＥＴ４６は０電圧にてスイッチが入り、高電圧にてスイッチが切れる。他の具体例にあって、順相制御方法が用いられ、ＭＯＳＦＥＴ４６は高電圧にてスイッチが入り、０電圧にてスイッチが切れる。他の具体例は、非−零電圧でＭＯＳＦＥＴ４６をスイッチオンし、他の非−零電圧でＭＯＳＦＥＴ４６をスイッチオフする。

調光部４２は、電力トレイン部分４４がオン、すなわち、負荷５０に提供される電力量を制御するとき、稼動する。白熱電球に供給される電力量を制御することは、例えば、白熱電球によって発光する光の強度を制御することである。

この具体例にあっては、絶縁されたＤＣ電圧源６０は、前記負荷に電力を供給するのに、ＭＯＳＦＥＴ４６を設定するために、ＭＯＳＦＥＴ４６のゲート及びソースに選択的に直接接続されている。この絶縁されたＤＣ電圧源６０は、関連された浮動接地６２を有する。スイッチ６４は、マイクロコントローラ２６からの前記タイミング制御信号入力に応答し、ＭＯＳＦＥＴ４６を絶縁されたＤＣ電圧源６０に接続するための動作状態（例えば、スイッチオン）に入る。この例示の具体例にあっては、スイッチ６４は、光学式連結器部品を備える。他のいくつかの具体例は、ＭＯＳＦＥＴ４６に絶縁されたＤＣ電圧源６０を選択的に結合するためのリレースイッチ又は変換部品を備える。

一具現化例にあって、絶縁されたＤＣ電圧源６０は１２Ｖを提供する。他の具現化例にあっては、低電圧が用いられる。ＭＯＳＦＥＴ４６を効率的に飽和領域に切りかえるために絶縁電圧源６０は効率的に選択される。

一例は、絶縁されたＤＣ電圧源６０を実現するために絶縁されたＤＣ−ＤＣ変換器を用いることを含む。他の具現化例は、２段の変換器を備える。本説明の利益を受ける当業者は、彼らの固有の具現化例にあって絶縁されたＤＣ電圧源を備えるために最もよく動作する部品を実現する。

図に示される具現化例は、ＭＯＳＦＥＴ４６のゲート及びソースに達する電圧を制御するための電圧制御部品を備える。図に示された、具現化例は、抵抗器６６及び６８及びツェナーダイオード７０を備える。抵抗器６６は、ＭＯＳＦＥＴ４６をスイッチオンするターンオンスピード又は時間を設定する。抵抗器６６及び６８は、ＭＯＳＦＥＴ４６をターンオフするターンオフスピード又は時間を設定する。一具現化例にあって、抵抗器６８は、抵抗器６８が効率的にＭＯＳＦＥＴ４６用のターンオフ時間をセットするように抵抗器６６に比較して高い抵抗値を有する。オフスピード及びオンスピードを選択することは、ＭＯＳＦＥＴ４６が線形動作領域に長くとどまっているときには、ＭＯＳＦＥＴ４６を発振及び発熱から避けさせる。

ツェナーダイオード７０は、たとえば、電圧スパイクおよび雑音からＭＯＳＦＥＴをシールドするために過電圧保護を提供する。ツェナーダイオード７０は、ＭＯＳＦＥＴゲートおよびソース入力に提供される電圧を周知の方法にてダイオードの逆方向絶縁破壊電圧或いは以下で維持するように形成される。

開示した具体例の一つの有利な点は、ＭＯＳＦＥＴが全交流周期の間、整流器を不要として、完全に制御されることである。開示の具体例は、ＭＯＳＦＥＴを制御するためＲＣ回路及び整流器に依存する他の例に比べてより効率的な回路に調整される。

前述した説明は、本発明の特徴を制限するものではなく、具現化例である。当業者は、本発明の本質からはずれることなく開示した具体例に、ある程度の改良を実現することができるであろう。以下の特許請求の範囲は、本発明の範囲及び内容を決定するために検討されるべきである。

Claims (14)

1. 電力源及び負荷の間に配置されるように形成される少なくとも一つのスイッチと、
   前記電力源から前記負荷に電力を供給するための前記スイッチを調整するために前記少なくとも一つのスイッチに選択的に接続される絶縁されたＤＣ電圧源と
   を備える調光回路。
2. 前記少なくとも一つのスイッチは二つのＭＯＳＦＥＴを有し、さらに絶縁されたＤＣ電圧源は前記ＭＯＳＦＥＴのゲート及びソースに選択的に接続される請求項１記載の調光回路。
3. 前記絶縁ＤＣ電圧源と前記少なくとも一つのスイッチとの間に第２のスイッチを備え、前記第２のスイッチは前記絶縁ＤＣ電圧源が前記少なくとも一つのスイッチと接続されるところの第１の動作状態と、前記絶縁ＤＣ電圧源が前記少なくとも一つのスイッチから分離されるところの第２の動作状態とを有する請求項１記載の調光回路。
4. 前記第２のスイッチは、光学式カップラーを備える請求項３記載の調光回路。
5. 前記絶縁ＤＣ電圧源を前記少なくとも一つのスイッチに選択的に結合するために前記第２のスイッチの前記動作状態を制御するタイミング制御信号を提供する制御器を備える請求項３記載の調光回路。
6. 前記タイミング制御信号は、前記少なくとも一つのスイッチを介して前記負荷への所望の量の電力の供給を実現するために形成されるパルス幅変調信号を含む請求項５記載の調光回路。
7. 前記絶縁ＤＣ電圧源と少なくとも一つのスイッチに適用される電圧を制限するための前記少なくとも一つのスイッチとの間に少なくとも一つの電圧制御部品を備える請求項１記載の調光回路。
8. 前記少なくとも一つの電圧制御部品は、ツェナーダイオードを備える請求項７記載の調光回路。
9. 前記少なくとも一つの電圧制御部品は、前記少なくとも一つのスイッチのターンオン時間を制御するために動作する第１の抵抗と、前記少なくとも一つのスイッチのターンオフ時間を制御するために動作する第２の抵抗とを備える請求項７記載の調光回路。
10. 電力が電力源から負荷に供給されるように通す少なくとも一つのスイッチに、絶縁されたＤＣ電圧源を、選択的に接続するステップを備える調光回路制御方法。
11. 絶縁ＤＣ電圧源が前記少なくとも一つのスイッチに接続されるときに第２のスイッチが制御するように、前記絶縁されたＤＣ電圧源と前記少なくとも一つのスイッチとの間の前記第２のスイッチを選択的に制御するステップを備える請求項１０記載の方法。
12. 選択された値で、あるいはそれ以下で前記供給された電圧を維持するために、前記少なくとも一つのスイッチに、前記絶縁ＤＣ電圧源によって供給される前記電圧を制限するステップを備える請求項１０記載の方法。
13. 前記少なくとも一つのスイッチは、二つのＭＯＳＦＥＴを備える請求項１０記載の方法。
14. 逆相制御用の前記二つのＭＯＳＦＥＴを用いるステップを備える請求項１３記載の方法。

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