JP2011090890A - Direct current switch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DC switch capable of two-wire wiring in an indoor wiring of an embodiment in which a load and the DC switch are separated in remote positions. <P>SOLUTION: The DC switch SW is equipped with a semiconductor switching element Q1 which is connected in series to a load L to the DC power source DC, a charging circuit CH which is connected in parallel to the semiconductor switching element, a charging part CE which is connected to the charging circuit and is charged at the time of switching off of the semiconductor switching element, a driving circuit DR which is energized by the charging part and turns on the semiconductor switching element, and an operating switch OP which controls action of the driving circuit to the semiconductor switching element. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流線路を介して直流電源に接続する負荷を開閉する直流開閉器に関する。   The present invention relates to a DC switch that opens and closes a load connected to a DC power source via a DC line.

直流電源に接続する負荷をMOSFETからなる直流スイッチ回路を用いて開閉する直流開閉器は既知である(特許文献1、2参照。)。   A DC switch that opens and closes a load connected to a DC power source using a DC switch circuit made of a MOSFET is known (see Patent Documents 1 and 2).

特許文献1に記載された第1の直流開閉器は、図8に示すように、コンセント1の直流電源の正極側に接続されている第1の接点14よりも奥で、プラグの第1の端子21が接触する位置に第3の接点16を設け、コンセント第2の接点15は直流電源の負極側にMOSFET11を介して接続し、このMOSFETを第3の接点16と負極側電位との間に接続した分圧抵抗による電位をゲート電極に印加して制御する構成である。   As shown in FIG. 8, the first DC switch described in Patent Document 1 is the first plug of the plug behind the first contact 14 connected to the positive electrode side of the DC power source of the outlet 1. A third contact 16 is provided at a position where the terminal 21 contacts, and the outlet second contact 15 is connected to the negative side of the DC power supply via the MOSFET 11, and this MOSFET is connected between the third contact 16 and the negative side potential. The voltage is controlled by applying a potential by a voltage dividing resistor connected to the gate electrode to the gate electrode.

特許文献2に記載された第2の直流開閉器は、図9に示すように、直流電力を給電する負極電線L2の中途にパワーMOSFETQ1を介設すると共に、パワーMOSFETQ1のソースSは給電側に、ドレインDは電気機器側に接続し、パワーMOSFETQ1のゲートG及びソースSには抵抗R1と抵抗R2の接続点をそれぞれ接続すると共に、各抵抗の接続点とパワーMOSFETQ1のソースSとの間にはスイッチSWを介設し、スイッチSWは、スイッチSWのスイッチ操作部5aによる閉から開の操作により抵抗R1及び抵抗R2の分圧電圧がパワーMOSFETQ1のゲートGに印加できる状態から印加された状態となり、スイッチSWのスイッチ操作部5aによる開から閉への操作により抵抗R1及び抵抗R2の分圧電圧がパワーMOSFETQ1のゲートGに印加された状態から印加できる状態となるように構成している。   As shown in FIG. 9, the second DC switch described in Patent Document 2 is provided with a power MOSFET Q1 in the middle of a negative electrode wire L2 that supplies DC power, and the source S of the power MOSFET Q1 is on the power supply side. The drain D is connected to the electric equipment side, and the connection point of the resistors R1 and R2 is connected to the gate G and the source S of the power MOSFET Q1, respectively, and between the connection point of each resistor and the source S of the power MOSFET Q1. The switch SW is interposed, and the switch SW is applied from the state in which the divided voltage of the resistor R1 and the resistor R2 can be applied to the gate G of the power MOSFET Q1 by the opening and closing operation of the switch SW by the switch operation unit 5a. Thus, a state in which the divided voltage of the resistor R1 and the resistor R2 is applied to the gate G of the power MOSFET Q1 by the operation of the switch SW from the opening to the closing by the switch operation unit 5a. It is configured to be ready for al application.

特開2003−203721号公報JP 2003-203721 A 特開2005−293317号公報JP 2005-293317 A

しかしながら、従来技術における第1および第2の直流開閉器には、以下の問題がある。すなわち従来の第1の直流開閉器は、コンセントの内部に組み込む構成であり、使用者などがプラグを抜かない限り直接開閉操作することができない。また、半導体スイッチのMOSFETに寄生容量があるため、電気機器に給電するためにコンセントにプラグを差し込むときに、ノイズによってMOSFETがオンしてコンセントにアークが発生してしまう問題がある。   However, the first and second DC switches in the prior art have the following problems. That is, the conventional first DC switch is built in the outlet, and cannot be directly opened or closed unless a user or the like removes the plug. Further, since the MOSFET of the semiconductor switch has a parasitic capacitance, there is a problem that when the plug is inserted into the outlet for supplying electric power to the electric device, the MOSFET is turned on due to noise and an arc is generated in the outlet.

一方、従来の第2の直流開閉器は、コンセントに差し込む負荷機器に付属するプラグ付コードの途中に接続された操作スイッチに適用するものであって、室内の壁スイッチには適用しにくいという問題がある。すなわち、第2の直流開閉器は、抵抗器R1とR2の直列回路および抵抗器R2に並列接続したコンデンサCからなるゲート回路を正極側線路L1と負極側線路L2との間に接続している。このため、負荷と直流開閉器とが遠隔位置に分離している態様の室内配線などにおいて、2線配線にできないという問題がある。   On the other hand, the conventional second DC switch is applied to an operation switch connected in the middle of a cord with a plug attached to a load device to be plugged into an outlet, and is difficult to apply to an indoor wall switch. There is. That is, in the second DC switch, a gate circuit including a series circuit of resistors R1 and R2 and a capacitor C connected in parallel to the resistor R2 is connected between the positive line L1 and the negative line L2. . For this reason, there is a problem that the two-wire wiring cannot be performed in the indoor wiring in a mode in which the load and the DC switch are separated at a remote position.

本発明は、2線配線が可能な直流開閉器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a DC switch capable of two-wire wiring.

上記の課題を解決するために、本発明の直流開閉器は、直流電源に対して負荷と直列接続する半導体スイッチ素子と;半導体スイッチ素子に並列接続した充電回路と;充電回路に接続して半導体スイッチ素子のオフ時に充電される充電部と;充電部によって付勢されて半導体スイッチ素子をオンさせる駆動回路と;半導体スイッチ素子に対する駆動回路の作用を制御する操作スイッチと;を具備している。   In order to solve the above problems, a DC switch according to the present invention includes a semiconductor switch element connected in series to a load with respect to a DC power source; a charging circuit connected in parallel to the semiconductor switch element; and a semiconductor connected to the charging circuit. A charging unit that is charged when the switch element is turned off; a drive circuit that is energized by the charging unit to turn on the semiconductor switch element; and an operation switch that controls the action of the drive circuit on the semiconductor switch element.

上記本発明は、負荷を開閉する手段として半導体スイッチ素子を用いて無接点化するとともに、半導体スイッチ素子のオフ時にはその両端間に直流電源に接続する線路電圧が現れるので、この線路電圧を利用して半導体スイッチ素子の駆動回路を付勢するための充電部を予め充電しておくように構成している。特に半導体スイッチ素子が例えばMOSFETなどのように電圧駆動形の場合、半導体スイッチ素子を駆動するための電力が極めて少なくて済むし、また充電部に2次電池、電解コンデンサまたは電気2重層キャパシタなどを適宜選択することができるから、ある程度の長期間にわたり半導体スイッチ素子がオン状態を継続しても半導体スイッチ素子を所望時にオフさせることが可能である。なお、本発明は、上記必須構成に加えて以下の構成を選択的に付加した態様であることが許容される。これによりさらに機能が向上するので好都合である。   In the present invention, a semiconductor switch element is used as a means for opening and closing the load, and the line voltage connected to the DC power supply appears between both ends when the semiconductor switch element is turned off. The charging unit for energizing the drive circuit of the semiconductor switch element is charged in advance. In particular, when the semiconductor switch element is a voltage drive type such as a MOSFET, the power required to drive the semiconductor switch element is very small, and a secondary battery, an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor is provided in the charging part. Since the selection can be made as appropriate, the semiconductor switch element can be turned off at a desired time even if the semiconductor switch element is kept on for a certain long period of time. It should be noted that the present invention is allowed to be an embodiment in which the following configuration is selectively added in addition to the above essential configuration. This is advantageous because the function is further improved.

本発明の第1の態様は、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させながら半導体スイッチ素子の両端に電圧降下を生じさせ、この電圧降下を利用して充電回路に電圧を印加して充電部を充電するオン時充電手段を具備している。   In the first aspect of the present invention, a voltage drop is generated at both ends of the semiconductor switch element while maintaining the semiconductor switch element substantially in an ON state, and charging is performed by applying a voltage to the charging circuit using the voltage drop. On-time charging means for charging the unit is provided.

第1の態様は、ある程度を超えた頗る長い期間にわたり半導体スイッチ素子がオン状態を継続しても、その間に充電部を充電可能にしたものである。本態様において、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させるとは、直流開閉器を経由して直流電源に接続している一般的な電気機器で構成された負荷がほぼ正常に作動し得る範囲内で、短時間の負荷に供給する電圧の低下およびごく短時間の電源電圧遮断が許容される。すなわち、一般的な電気機器は、直流電源電圧が定格値からある程度、例えば10%程度低下したり、瞬遮補償時間、例えば数十m秒程度遮断されたりしても、作動を継続するように構成されるから、上記電圧低下または上記短時間の遮断であれば、問題ないといえる。   In the first aspect, even if the semiconductor switch element continues to be in an ON state for a long period exceeding a certain level, the charging unit can be charged during that period. In this aspect, maintaining the semiconductor switch element substantially in an on state means that a load composed of general electric equipment connected to a DC power source via a DC switch can operate almost normally. Within the range, a drop in voltage supplied to the load for a short time and a power supply voltage interruption for a very short time are allowed. In other words, a general electric device continues to operate even if the DC power supply voltage drops from the rated value to some extent, for example, about 10%, or even if the instantaneous interruption compensation time is cut off, for example, about several tens of milliseconds. Since it is configured, it can be said that there is no problem as long as the voltage drop or the short interruption is performed.

本発明の第1の態様においては、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させることの好ましい目安を数値で示せば次のとおりである。すなわち、半導体スイッチ素子を経由して負荷に印加する電圧が定常時または定格値に対して5〜10%低下する状態であるか、または負荷に供給する電圧が一般的には数m秒以下、より好ましくは100μ秒程度の間瞬断する状態である。なお、上記の負荷に供給する電圧が低下する時間は特段限定されないが、所要の充電を行える範囲内において短いほど好ましい。   In the first aspect of the present invention, a preferable standard for maintaining the semiconductor switch element substantially in the on state is as follows. That is, the voltage applied to the load via the semiconductor switch element is in a state where the voltage supplied to the load is reduced by 5 to 10% in a steady state or a rated value, or the voltage supplied to the load is generally several milliseconds or less More preferably, it is in a state of instantaneous interruption for about 100 μsec. In addition, the time during which the voltage supplied to the load decreases is not particularly limited, but it is preferable that the time is as short as possible within a range where the required charging can be performed.

負荷印加電圧を低下させるには、半導体スイッチ素子の駆動信号を制御して半導体スイッチ素子の両端間のインピーダンスを増加させればよい。そうすれば、負荷に印加される電圧が応分に若干低下するものの半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させることができる。これと同時に、半導体スイッチ素子のインピーダンスを増加すると、そこには負荷電流が流れているから、半導体スイッチ素子の両端間に負荷電圧を差し引いた電圧降下が生じる。この降下電圧によって充電部を充電することができる。   In order to reduce the load applied voltage, the drive signal of the semiconductor switch element may be controlled to increase the impedance across the semiconductor switch element. Then, although the voltage applied to the load is slightly reduced, the semiconductor switch element can be substantially maintained in the on state. At the same time, when the impedance of the semiconductor switch element is increased, a load current flows there, so that a voltage drop is generated by subtracting the load voltage between both ends of the semiconductor switch element. The charging unit can be charged by this voltage drop.

また、上記に代えて半導体スイッチ素子をごく短時間の間オフさせることによっても、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させることができる。そして、上記オフ期間中、少なくとも全線路電圧が半導体スイッチ素子の両端間に印加されるので、たとえ短時間であってもこの期間を利用して充電部を充電することができる。   Further, the semiconductor switch element can be substantially maintained in the ON state by turning off the semiconductor switch element for a very short time instead of the above. Since at least the entire line voltage is applied across the semiconductor switch element during the off period, the charging unit can be charged using this period even for a short time.

なお、必要に応じて半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させる機会を複数回断続的に設けて充電部を充電することができる。   Note that the charging unit can be charged by intermittently providing a plurality of occasions for maintaining the semiconductor switch element substantially in an ON state as necessary.

充電部の充電を開始するきっかけは、充電部の電圧低下の確認および予測のいずれであってもよい。電圧低下を確認するには、充電部に電圧検出手段を配設して所定値を下回ったときに半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させるように構成する。これに対して、電圧低下を予測するには、直流開閉器がオンしたときに計時を開始するタイマを配設して、所定時間を経過するごとに半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させるように構成する。   The trigger for starting charging of the charging unit may be either confirmation or prediction of the voltage drop of the charging unit. In order to confirm the voltage drop, the voltage detecting means is provided in the charging unit so that the semiconductor switch element is substantially maintained in the ON state when the voltage falls below a predetermined value. On the other hand, in order to predict a voltage drop, a timer that starts timing when the DC switch is turned on is provided, and the semiconductor switch element is substantially kept on every time a predetermined time elapses. To be configured.

本発明の第2の態様は、第1の態様の構成に加えて、充電部の電圧を検出して検出電圧が所定値を下回ったときにオン時充電手段を動作させる充電部電圧検出手段を具備している。   According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, there is provided a charging unit voltage detecting unit that detects the voltage of the charging unit and operates the on-time charging unit when the detected voltage falls below a predetermined value. It has.

第2の態様は、かなりの長期間にわたりオン状態を継続したときなどの理由で充電部の電圧が充電を要する程度まで低下したときに充電が行われるように構成している。   The second aspect is configured such that charging is performed when the voltage of the charging unit drops to a level that requires charging, for example, when the ON state is continued for a considerably long period of time.

本発明の第3の態様は、前記本発明、第1および第2の態様のいずれか一の構成に加えて、半導体スイッチ素子の両端電圧を検出する半導体スイッチ素子電圧検出手段と;半導体スイッチ素子がオフ時の平常時線路電圧を半導体スイッチ素子電圧検出手段により予め測定しておき、半導体スイッチ素子電圧検出手段がオン状態からオフしたときの線路電圧が平常時線路電圧を超えたときに半導体スイッチ素子のインピーダンスを制御する半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段と;を具備している。   According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the present invention, the first and second aspects, a semiconductor switch element voltage detecting means for detecting a voltage across the semiconductor switch element; and a semiconductor switch element The normal line voltage when the semiconductor switch element is off is measured in advance by the semiconductor switch element voltage detecting means, and the semiconductor switch when the line voltage when the semiconductor switch element voltage detecting means is turned off from the on state exceeds the normal line voltage. Semiconductor switch element impedance control means for controlling the impedance of the element.

第3の態様は、半導体スイッチ素子のオフ時に線路の配線長などに起因するキックバックで過渡振動が発生するのを抑制するように構成している。   The third aspect is configured to suppress the occurrence of transient vibration due to kickback caused by the wiring length of the line when the semiconductor switch element is turned off.

本発明によれば、半導体スイッチ素子のオフ時に半導体スイッチ素子に並列接続した充電回路により充電部を充電しておき、充電部に充電された電気エネルギーを用いて駆動回路を作動させて半導体スイッチ素子をオンするので、負荷と直流開閉器の間が離間していてもそれらの間の配線が2線で済むとともに、内部配線が簡単化されるため小形化が可能で、開閉時のアーク発生がない無接点の直流開閉器を提供することができる。   According to the present invention, when the semiconductor switch element is turned off, the charging unit is charged by the charging circuit connected in parallel to the semiconductor switch element, and the driving circuit is operated by using the electric energy charged in the charging unit to thereby operate the semiconductor switch element. Therefore, even if the load and the DC switch are separated from each other, only two wires are required between them, and the internal wiring is simplified so that the size can be reduced. No contactless DC switch can be provided.

本発明の態様によれば、本発明の上記効果に加えて以下の効果を奏する。
1.第1の態様によれば、半導体スイッチ素子が長時間オン状態を持続して充電部の電圧が低下した場合であっても、オン時充電手段を動作させることによって半導体スイッチ素子の実質的なオン中に半導体スイッチ素子の両端間に充電に利用できる電圧が現れる。そして、上記電圧で充電部が充電されるので、通電中の負荷に実質的な影響を与えないとともに長期間にわたって半導体スイッチ素子のオン状態が連続しても直流開閉器の開閉機能が損なわれるようなことがない。
2.第2の態様によれば、充電部電圧検出手段が、充電部の電圧を監視する。その結果、充電部の電圧が所定値を下回ったときには、オン時充電手段を動作させるため、充電部の充電が必要時に自動的に行われる。
3.第3の態様によれば、配線長に起因する線路インダクタンスなどによって半導体スイッチ素子がオフしたときの半導体スイッチ素子電圧検出手段が検出した線路電圧が平常時線路電圧を超えると、半導体スイッチ素子のインピーダンスを遮断状態から減少方向へ制御する。これにより線路の抵抗が大きくなる。その結果、過渡振動が抑制されるので、格別のサージアブソーバを用いることなしに負荷に過電圧が印加されるのを軽減ないし防止して、負荷を保護することができる。また、半導体スイッチ素子がオフしたときに過渡振動が発生しない場合には、半導体スイッチ素子が遮断状態を維持するため、そのインピーダンスが減少方向に制御されないので、予め所定の電流低減曲線に沿って過渡電圧の発生を抑制する従来技術を採用した際の過渡期の無駄な電力消費を回避できる。
According to the aspect of the present invention, in addition to the above-described effects of the present invention, the following effects are provided.
1. According to the first aspect, even when the semiconductor switch element is kept on for a long time and the voltage of the charging unit is lowered, the semiconductor switch element is substantially turned on by operating the on-time charging means. A voltage that can be used for charging appears across the semiconductor switch element. And since a charging part is charged with the said voltage, even if the ON state of a semiconductor switch element continues for a long period of time, it does not have a substantial influence on the load during conduction, and the switching function of the DC switch is impaired There is nothing.
2. According to the second aspect, the charging unit voltage detection means monitors the voltage of the charging unit. As a result, when the voltage of the charging unit falls below a predetermined value, the charging unit is operated, so that the charging unit is automatically charged when necessary.
3. According to the third aspect, when the line voltage detected by the semiconductor switch element voltage detecting means when the semiconductor switch element is turned off due to the line inductance caused by the wiring length exceeds the normal line voltage, the impedance of the semiconductor switch element Is controlled in the decreasing direction from the shut-off state. This increases the resistance of the line. As a result, since transient vibration is suppressed, it is possible to protect the load by reducing or preventing an overvoltage from being applied to the load without using a special surge absorber. In addition, when transient vibration does not occur when the semiconductor switch element is turned off, the semiconductor switch element maintains the cutoff state, so that the impedance is not controlled in a decreasing direction. It is possible to avoid wasteful power consumption in the transition period when the conventional technology for suppressing the generation of voltage is adopted.

本発明を概念的に示すブロック回路図である。1 is a block circuit diagram conceptually showing the present invention. 本発明の直流開閉器の一使用例としての室内照明の電気配線図である。It is an electrical wiring diagram of room lighting as one example of use of the DC switch of the present invention. 本発明を実施するための第1の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram showing the 1st form for carrying out the present invention. 本発明を実施するための第2の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第3の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd form for implementing this invention. 本発明を実施するための第4の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 4th form for implementing this invention. 本発明を実施するための第5の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 5th form for implementing this invention. 従来の第1の直流開閉器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional 1st DC switch. 従来の第2の直流開閉器を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd conventional DC switch.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

まず、図1を参照して本発明を説明する。   First, the present invention will be described with reference to FIG.

すなわち、本発明の直流開閉器SWは、半導体スイッチ素子Q1、制御回路CC、充電部CEおよび操作スイッチOPを具備している。なお、制御回路CCは、充電回路CHおよび駆動回路DRを包括した回路である。   That is, the DC switch SW of the present invention includes a semiconductor switch element Q1, a control circuit CC, a charging unit CE, and an operation switch OP. The control circuit CC is a circuit that includes the charging circuit CH and the driving circuit DR.

半導体スイッチ素子Q1は、直流電源DCから延在する直流線路lに負荷Lと直列接続している。また、半導体スイッチ素子Q1は、その具体的な構成が特段限定されないが、例えばMOSFET、トランジスタおよびGTOなどの半導体素子を用いることができる。特にMOSFETは電圧駆動によりオンさせることができるので、充電部CEの小形化および安価化の要求に対して好適である。   The semiconductor switch element Q1 is connected in series with a load L to a direct current line l extending from the direct current power source DC. Further, the specific configuration of the semiconductor switch element Q1 is not particularly limited. For example, a semiconductor element such as a MOSFET, a transistor, or a GTO can be used. In particular, since the MOSFET can be turned on by voltage driving, it is suitable for the demand for downsizing and cost reduction of the charging unit CE.

制御回路CCのうち充電回路CHは、半導体スイッチ素子Q1に並列接続して、半導体スイッチ素子Qがオフ中に作動して充電素子CEを充電する。また、駆動回路DRは、充電部CEを電源として作動して半導体スイッチ素子Qをオンさせる。   Among the control circuits CC, the charging circuit CH is connected in parallel to the semiconductor switch element Q1, and operates while the semiconductor switch element Q is off to charge the charging element CE. In addition, the drive circuit DR operates using the charging unit CE as a power source to turn on the semiconductor switch element Q.

充電部CEは、制御回路CCのうち充電回路CHの回路部分に接続して半導体スイッチ素子Q1のオフ時に充電される。また、充電部CEは、その具体的な構成が特段限定されないが、例えば電解コンデンサ、電気2重層キャパシタおよび2次電池などを用いることができる。半導体スイッチ素子Q1にMOSFETを用いるとともに、直流開閉器SWが日常的にオンオフされる使用態様の場合、電解コンデンサを充電部CEとして用いても実用上問題ない。   The charging unit CE is connected to the circuit portion of the charging circuit CH in the control circuit CC and is charged when the semiconductor switch element Q1 is turned off. Further, the specific configuration of the charging unit CE is not particularly limited. For example, an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, a secondary battery, and the like can be used. When a MOSFET is used for the semiconductor switch element Q1 and the DC switch SW is turned on and off on a daily basis, there is no practical problem even if an electrolytic capacitor is used as the charging unit CE.

操作スイッチOPは、半導体スイッチ素子Q1と、駆動回路DRの回路部分に接続していて、駆動回路DRを半導体スイッチ素子Q1に作用させたり不作用にさせたりする手段である。すなわち、図1においては、操作スイッチOPがオンすると、駆動回路の機能部分が半導体スイッチ素子Q1に接続するので、半導体スイッチ素子Q1をオンさせる。操作スイッチOPがオフされると、半導体スイッチ素子Q1はオフする。   The operation switch OP is a means that is connected to the semiconductor switch element Q1 and the circuit portion of the drive circuit DR, and causes the drive circuit DR to act on or inactivate the semiconductor switch element Q1. That is, in FIG. 1, when the operation switch OP is turned on, the functional portion of the drive circuit is connected to the semiconductor switch element Q1, so that the semiconductor switch element Q1 is turned on. When the operation switch OP is turned off, the semiconductor switch element Q1 is turned off.

次に、図2を参照して本発明の直流開閉器の使用例を説明する。なお、図2において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。図中、Rは室内、LMは照明器具、WSは壁スイッチである。   Next, a usage example of the DC switch of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. In the figure, R is a room, LM is a lighting fixture, and WS is a wall switch.

照明器具LMは、室内Rの天井に設置され、壁スイッチWSでその点滅を行えるように埋め込み配線されている。壁スイッチWSは、その内部に図1に示す本発明の直流スイッチSWが内蔵されている。   The luminaire LM is installed on the ceiling of the room R and embedded and wired so that the wall switch WS can be blinked. The wall switch WS includes the DC switch SW of the present invention shown in FIG.

そうして、直流電源DC、照明器具LMおよび壁スイッチWSの間の配線が2線で行われているとともに、壁スイッチWSは、半導体スイッチ素子Q1により無接点化されているが、操作性については一般に使用されている機械式の壁スイッチと同様に押し釦やシーソー形ハンドルなどによって操作するように構成することができる。   Thus, the wiring between the DC power source DC, the luminaire LM, and the wall switch WS is wired in two lines, and the wall switch WS is contactless by the semiconductor switch element Q1, but the operability is Can be configured to be operated by a push button, a seesaw-type handle or the like in the same manner as a generally used mechanical wall switch.

次に、図3を参照して本発明を実施するための第1の形態について説明する。なお、図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。   Next, a first embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same parts as those in FIG.

第1の形態は、半導体スイッチ素子Q1がMOSFETからなる。制御回路CCのうち充電回路CHは、図示極性すなわち充電に対して順方向のダイオードD1および抵抗器R1の直列回路により構成されている。充電部CEは、2次電池により構成されている。なお、2次電池としては、例えばリチウムイオン電池などを用いることができる。   In the first embodiment, the semiconductor switch element Q1 is made of a MOSFET. Among the control circuits CC, the charging circuit CH is configured by a series circuit of a diode D1 and a resistor R1 which are forward in the illustrated polarity, that is, charging. The charging unit CE is composed of a secondary battery. In addition, as a secondary battery, a lithium ion battery etc. can be used, for example.

駆動回路DRは、MOSFETのソース・ゲート間に抵抗器R2が並列接続し、この抵抗器R2の両端に充電部CEの2次電池が操作スイッチOPを介して接続される構成である。   The drive circuit DR has a configuration in which a resistor R2 is connected in parallel between the source and gate of a MOSFET, and a secondary battery of the charging unit CE is connected to both ends of the resistor R2 via an operation switch OP.

そうして、充電部CEの2次電池が充電されている状態において、操作スイッチOPを操作してこれをオフすると、2次電池の電圧が操作スイッチOPを介してMOSFETのゲート・ソース間に駆動電圧として印加されるので、MOSFETがオンする。その結果、負荷Lが動作する。なお、充電回路CHのダイオードD1は、MOSFETがオン時に2次電池が抵抗器R1およびMOSFETの閉回路内で放電するのを阻止する。   Then, when the secondary battery of the charging unit CE is charged, when the operation switch OP is operated and turned off, the voltage of the secondary battery is connected between the gate and source of the MOSFET via the operation switch OP. Since it is applied as a drive voltage, the MOSFET is turned on. As a result, the load L operates. The diode D1 of the charging circuit CH prevents the secondary battery from discharging in the closed circuit of the resistor R1 and the MOSFET when the MOSFET is turned on.

次に、操作スイッチOPを操作してこれを開放すると、上記駆動電圧がMOSFETに印加されなくなるから、MOSFETがオフし、負荷Lが不作動となる。これに伴ってMOSFETのドレイン・ソース間に直流電源DCの電圧が現れるので、充電回路CHが作動して充電部CEの2次電池が充電され、次に操作スイッチOPがオフされるのに備える。   Next, when the operation switch OP is operated and opened, the drive voltage is not applied to the MOSFET, so that the MOSFET is turned off and the load L is deactivated. As a result, the voltage of the DC power supply DC appears between the drain and source of the MOSFET, so that the charging circuit CH is activated to charge the secondary battery of the charging unit CE, and then the operation switch OP is turned off. .

以下、図4ないし図6を参照して本発明を実施するためのその他の形態について説明する。なお、各図において、図1ないし図3と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。   Hereinafter, other embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same part as FIG. 1 thru | or FIG. 3 is attached | subjected, and description is abbreviate | omitted.

図4は、本発明の第2の形態を示している。本形態は、第1の形態との対比において、充電回路CHは、抵抗器R1と、切り換え形操作スイッチOPの図において上方に位置する一方の固定接点および可動接点と、の直列回路により構成されている。充電部CEは、電解コンデンサまたは電気2重層キャパシタにより構成される。駆動回路DRは、その抵抗器R2およびゲートの接続点が切り換え形操作スイッチOPの図において下方に位置する他方の固定接点および可動接点を介して充電素子CEの正極に接続している点で第1の形態と相違している。   FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in contrast to the first embodiment, the charging circuit CH is configured by a series circuit of a resistor R1 and one fixed contact and a movable contact located above in the figure of the switching operation switch OP. ing. The charging unit CE is configured by an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor. The drive circuit DR is connected to the positive electrode of the charging element CE through the other fixed contact and the movable contact located below the switch-type operation switch OP in the connection point of the resistor R2 and the gate. This is different from the first embodiment.

そうして、操作スイッチOPを図示の位置に操作されていると、駆動回路DRが開放されて半導体スイッチ素子Q1のMOSFETに対して駆動電圧が印加されないから、MOSFETがオフとなり、負荷Lが不作動となる。これと同時に、MOSFETのドレイン・ソース間電圧が直流電源DCの電圧まで高くなるので、充電回路CHが作動して充電部CEが充電される。   Thus, when the operation switch OP is operated to the position shown in the drawing, the drive circuit DR is opened and no drive voltage is applied to the MOSFET of the semiconductor switch element Q1, so that the MOSFET is turned off and the load L is ineffective. It becomes operation. At the same time, since the drain-source voltage of the MOSFET increases to the voltage of the DC power supply DC, the charging circuit CH is activated to charge the charging unit CE.

次に、操作スイッチOPを操作して可動接点が図示の位置から下方に位置する他方の固定接点に接触すると、充電部CEが駆動回路DRに接続するので、半導体スイッチ素子Q1のMOSFETがオンして負荷Lが作動する。これに伴い充電回路CHが操作スイッチOPにより開放されるので、充電部CEが充電回路CHおよびMOSFETの閉回路内を不所望に放電しなくなる。   Next, when the operation switch OP is operated and the movable contact comes into contact with the other fixed contact located below the illustrated position, the charging unit CE is connected to the drive circuit DR, so that the MOSFET of the semiconductor switch element Q1 is turned on. The load L is activated. Accordingly, since the charging circuit CH is opened by the operation switch OP, the charging unit CE does not undesirably discharge the charging circuit CH and the closed circuit of the MOSFET.

図5は、本発明の第3の形態を示している。本形態は、オン時充電手段OCを具備している。また、オン時充電手段OCは、充電指令手段CIおよび実質的オン状態切換手段SOCを具備している。   FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the on-time charging means OC is provided. The on-time charging unit OC includes a charge command unit CI and a substantially on-state switching unit SOC.

充電指令手段CIは、本形態において、充電部電圧検出手段からなる。充電部電圧検出手段は、例えば電圧比較器などで構成することができ、充電部CEの電圧が予め設定した所定値を下回ったときに充電指令としての検出信号を送出する。なお、上記所定値は、充電部CEの出力電圧が半導体スイッチ素子Q1を所要の高い導通度で確実にオンさせることができる値の下限値以上に設定するのがよい。   In this embodiment, the charging command means CI is constituted by a charging unit voltage detecting means. The charging unit voltage detecting means can be constituted by a voltage comparator, for example, and sends a detection signal as a charging command when the voltage of the charging unit CE falls below a predetermined value set in advance. The predetermined value is preferably set to be equal to or higher than the lower limit value of the value at which the output voltage of the charging unit CE can reliably turn on the semiconductor switch element Q1 with the required high conductivity.

また、充電部電圧検出手段は、図5に示す接続態様に代えて、所望により操作スイッチOPを経由して充電部CEの両端電圧を検出することにより、半導体スイッチ素子Q1がオン中にのみ充電部CEの電圧検出動作を行うように構成することができる。また、所望により検出電圧にヒステリシス特性を付与しておくことができる。これにより、充電部の電圧が検出信号を送出した際の第1の検出電圧よりさらに高い第2の検出電圧まで高くなったときに検出信号の送出を停止するように構成することが許容される。本変形例によれば、充電動作の安定性および充電の信頼性を向上させることができる。   In addition, the charging unit voltage detection means is charged only when the semiconductor switch element Q1 is on by detecting the voltage across the charging unit CE via the operation switch OP as desired instead of the connection mode shown in FIG. The voltage detection operation of the part CE can be performed. Moreover, a hysteresis characteristic can be provided to the detection voltage as desired. Thereby, it is allowed to be configured to stop the transmission of the detection signal when the voltage of the charging unit becomes higher to the second detection voltage that is higher than the first detection voltage when the detection signal is transmitted. . According to this modification, the stability of the charging operation and the reliability of charging can be improved.

実質的オン状態切換手段SOCは、充電指令手段CIからの指令を受けて操作スイッチOPの操作によってオン状態になっている半導体スイッチ素子Q1をごく短時間オフするか半導体スイッチ素子Q1の両端間のインピーダンスを許容範囲内で大きくすることで実質的にオン状態へ変化させる手段である。例えば、図示のように単安定マルチバイブレータSMBおよびスイッチ素子Q2を用いて実質的オン状態切換手段SOCを構成することができる。単安定マルチバイブレータSMBは、充電指令手段CIの検出信号に応動して所定時間幅のパルス電圧を出力する。なお、所望により単安定マルチバイブレータSMBの出力電圧パルスの時間幅を可変に構成することができる。スイッチ素子Q2は、操作スイッチOPと半導体スイッチ素子Qとの間に直列に挿入されていて、単安定マルチバイブレータSMBのパルス電圧出力に同期してオフする。   The substantially on-state switching means SOC receives the command from the charge command means CI and turns off the semiconductor switch element Q1 turned on by the operation of the operation switch OP for a very short time or between both ends of the semiconductor switch element Q1. This is means for changing the impedance to an on-state substantially by increasing the impedance within an allowable range. For example, as shown in the figure, the substantially on-state switching means SOC can be configured using the monostable multivibrator SMB and the switch element Q2. The monostable multivibrator SMB outputs a pulse voltage having a predetermined time width in response to the detection signal of the charge command means CI. If desired, the time width of the output voltage pulse of the monostable multivibrator SMB can be variably configured. The switch element Q2 is inserted in series between the operation switch OP and the semiconductor switch element Q, and is turned off in synchronization with the pulse voltage output of the monostable multivibrator SMB.

次に、第3の形態における回路動作を説明する。操作スイッチOPがオフして半導体スイッチ素子Q1がオン状態を継続中に充電部CEの電圧が所定値を下回ると、充電指令手段CIがこれを検出して検出信号からなる充電指令を出力する。   Next, the circuit operation in the third embodiment will be described. If the voltage of the charging unit CE falls below a predetermined value while the operation switch OP is turned off and the semiconductor switch element Q1 is kept on, the charge command means CI detects this and outputs a charge command consisting of a detection signal.

充電指令が出力されると、実質的オン状態切換手段SOCは、これに応動して単安定マルチバイブレータSMBから所定時間幅のパルス電圧が発生する。このパルス電圧に応動した制御によってスイッチ素子Q2が短時間オフするので、半導体スイッチ素子Q1は、そのゲート電位がソースの電位に等しくなるため、ごく短時間オフする態様の実質的オン状態に移行する。   When the charge command is output, the substantially on-state switching means SOC responds to the pulse voltage having a predetermined time width generated from the monostable multivibrator SMB. Since the switching element Q2 is turned off for a short time by the control in response to the pulse voltage, the gate potential of the semiconductor switching element Q1 becomes equal to the source potential, so that the semiconductor switching element Q1 shifts to a substantially on state in which it is turned off for a very short time. .

半導体スイッチ素子Q1がごく短時間オフするときに、半導体スイッチ素子Q1の両端間電圧が少なくとも線路電圧に等しくなるため、充電回路CHが作動して充電部CEの充電が行われる。この充電動作で充電部CEの電圧が回復する。なお、配線長に起因するなどでインダクタンスが負荷回路に存在する場合には、半導体スイッチ素子Q1がオフしたときにキックバックにより電源電圧より高い過渡振動電圧が半導体スイッチ素子Q1の両端間に発生するので、充電部CEの充電がさらに促進される。   When the semiconductor switch element Q1 is turned off for a very short time, since the voltage across the semiconductor switch element Q1 is at least equal to the line voltage, the charging circuit CH is activated and the charging unit CE is charged. With this charging operation, the voltage of the charging unit CE is recovered. When inductance is present in the load circuit due to the wiring length or the like, a transient oscillation voltage higher than the power supply voltage is generated across the semiconductor switch element Q1 by kickback when the semiconductor switch element Q1 is turned off. Therefore, charging of the charging unit CE is further promoted.

また、上記スイッチ素子Q2の導通度が、単安定マルチバイブレータSMBのパルス出力電圧に対応して短時間低くなるように回路が構成されている場合には、半導体スイッチ素子Q1のゲート・ソース間に印加される電圧が低下するため、半導体スイッチ素子Q1の両端間のインピーダンスが短時間の間大きくなる。これに伴い半導体スイッチ素子Q1の両端間の電圧降下が、例えば50〜100V程度の直流電源電圧において、例えば5〜10%程度になるとともに、半導体スイッチ素子Q1の駆動電圧は数ないし十V程度であるから、上記両端間電圧で充電回路CHを作動させるとともに、充電部CEを電源として半導体スイッチ素子Q1の駆動信号を発生させることが可能である。   In addition, when the circuit is configured so that the continuity of the switch element Q2 is lowered for a short time corresponding to the pulse output voltage of the monostable multivibrator SMB, the gate and source of the semiconductor switch element Q1 are connected. Since the applied voltage is lowered, the impedance between both ends of the semiconductor switch element Q1 is increased for a short time. Accordingly, the voltage drop across the semiconductor switch element Q1 becomes, for example, about 5 to 10% at a DC power supply voltage of about 50 to 100 V, for example, and the drive voltage of the semiconductor switch element Q1 is about several to tens of volts. Therefore, it is possible to operate the charging circuit CH with the voltage between both ends and to generate a drive signal for the semiconductor switch element Q1 using the charging unit CE as a power source.

図6は、本発明の第4の形態を示している。本形態は、充電指令手段CI´が第3の形態におけるそれとは異なっている。   FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the charge command means CI ′ is different from that in the third embodiment.

すなわち、本形態の充電指令手段CI´は、タイマにより構成されていて、予め設定された所定時間が経過すると自動的に充電部CEを充電する。このため、充電指令手段CI´は、操作スイッチOPを経由して電源となる充電部CEに接続していて、半導体スイッチ素子Q1がオン状態にあるときのみ計時動作を行うように構成されている。なお、タイマの所定時間は、次のように設定するのが好ましい。すなわち、充電部CEの電圧が半導体スイッチ素子Q1の継続オン状態のときに、半導体スイッチ素子Q1を連続して駆動することによって充電部CEに貯留されている電気エネルギーが消耗されて、半導体スイッチ素子Q1を正常に駆動するための所要電圧を下回る可能性が生じる時間経過を考慮して、それより若干短い時間を設定することができる。   That is, the charging command means CI ′ of the present embodiment is constituted by a timer, and automatically charges the charging unit CE when a predetermined time set in advance elapses. For this reason, the charging command means CI ′ is connected to the charging unit CE serving as a power source via the operation switch OP, and is configured to perform the time measuring operation only when the semiconductor switch element Q1 is in the ON state. . The predetermined time of the timer is preferably set as follows. That is, when the voltage of the charging unit CE is in the continuous ON state of the semiconductor switch element Q1, the electric energy stored in the charging unit CE is consumed by continuously driving the semiconductor switch element Q1, and the semiconductor switch element In consideration of the passage of time that may cause the voltage to fall below the required voltage for normally driving Q1, a slightly shorter time can be set.

そうして、第4の形態においては、操作スイッチOPを操作して半導体スイッチ素子Q1をオン状態に切り換えて、負荷Lに通電を開始すると、同時にタイマからなる充電指令手段CI´が動作を開始する。そして、半導体スイッチ素子Q1が継続してオン状態にあると、やがて充電指令手段CI´が所定の時間経過により充電指令を発する。その結果、実質的オン状態切換手段SOCが第3の形態におけるのと同様に作動して負荷Lに対して通電を行いながら充電部CEが充電される。このため、半導体スイッチ素子Q1が長期間にわたってオン状態を継続しても所望時に確実に半導体スイッチ素子Q1をオフすることができる。   Thus, in the fourth embodiment, when the operation switch OP is operated to switch the semiconductor switch element Q1 to the on state and the load L is energized, the charge command means CI ′ comprising a timer starts operating simultaneously. To do. When the semiconductor switch element Q1 continues to be in the on state, the charge command means CI ′ eventually issues a charge command after a predetermined time has elapsed. As a result, the charging unit CE is charged while the substantial ON state switching means SOC operates in the same manner as in the third embodiment and energizes the load L. For this reason, even if the semiconductor switch element Q1 is kept on for a long period of time, the semiconductor switch element Q1 can be reliably turned off when desired.

図7は、本発明の第5の形態を示している。本形態は、半導体スイッチ素子Q1をオン状態からオフする際にキックバックによる過渡振動の発生を抑制するように構成したものである。すなわち、図において、符号SVDは半導体スイッチ素子電圧検出手段であり、SICは半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段である。   FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is configured to suppress the occurrence of transient vibration due to kickback when the semiconductor switch element Q1 is turned off from the on state. That is, in the figure, symbol SVD is a semiconductor switch element voltage detection means, and SIC is a semiconductor switch element impedance control means.

半導体スイッチ素子電圧検出手段SVDは、半導体スイッチ素子Q1の両端電圧を検出する。すなわち、半導体スイッチ素子Q1がオフ状態のときには、半導体スイッチ素子Q1の両端に線路電圧が現れるから、これを検知することができる。したがって、半導体スイッチ素子電圧検出手段SVDは、平常時における平常時線路電圧と、半導体スイッチ素子Q1がオフした際に線路に配線長に伴うインダクタンスに起因する過渡振動が発生し出したときの線路電圧とを検知することができる。   The semiconductor switch element voltage detection means SVD detects the voltage across the semiconductor switch element Q1. That is, when the semiconductor switch element Q1 is in the OFF state, a line voltage appears at both ends of the semiconductor switch element Q1, and this can be detected. Accordingly, the semiconductor switch element voltage detecting means SVD is configured so that the normal line voltage during normal operation and the line voltage when transient vibration due to the inductance accompanying the wiring length occurs in the line when the semiconductor switch element Q1 is turned off. Can be detected.

半導体スイッチ素子電圧インピーダンス制御手段SICは、半導体スイッチ素子Q1のインピーダンスを制御する。例えば、半導体スイッチ素子Q1の駆動信号を制御することで半導体スイッチ素子Q1の両端間の導通度を変化させると、両端間のインピーダンスが変化する。   The semiconductor switch element voltage impedance control means SIC controls the impedance of the semiconductor switch element Q1. For example, when the conductivity between both ends of the semiconductor switch element Q1 is changed by controlling the drive signal of the semiconductor switch element Q1, the impedance between both ends changes.

また、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段SICは、半導体スイッチ素子Q1のインピーダンスを遮断状態から過渡振動の制動抵抗として作用し得る程度に減少させることができるから、次の手順でインピーダンス制御を行うことで過渡振動の発生を軽減ないし防止する。   Further, since the semiconductor switch element impedance control means SIC can reduce the impedance of the semiconductor switch element Q1 from the cut-off state to such an extent that it can act as a braking resistance for transient vibration, the impedance is controlled by performing the following procedure. Reduce or prevent the occurrence of vibration.

すなわち、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段SICは、第1に平常時線路電圧を予め測定する。なお、平常時線路電圧を記憶しておき、所望時に読み出すために、マイコンやICなどからなる記憶および読出し手段を配設することができる。第2に、半導体スイッチ素子Q1をオン状態からオフした際の半導体スイッチ素子Q1の両端電圧である線路電圧を測定する。第3に第1および第2の上記線路電圧を比較する。その結果、第2の線路電圧が第1の平常時線路電圧を超えたときに、半導体スイッチ素子Q1のインピーダンスを制動抵抗として作用し得るように、遮断状態から減少方向へ制御する。   That is, the semiconductor switch element impedance control means SIC first measures the normal line voltage in advance. In order to store the normal line voltage and read it out when desired, it is possible to provide a storage and reading unit comprising a microcomputer or an IC. Second, the line voltage, which is the voltage across the semiconductor switch element Q1 when the semiconductor switch element Q1 is turned off from the on state, is measured. Thirdly, the first and second line voltages are compared. As a result, when the second line voltage exceeds the first normal line voltage, the impedance of the semiconductor switch element Q1 is controlled from the cutoff state to the decreasing direction so that it can act as a braking resistor.

また、上記比較の結果、第2の線路電圧が第1の平常時線路電圧を超えないときには、半導体スイッチ素子Q1のインピーダンスを遮断状態に維持する。さらに、半導体スイッチ素子Q1のインピーダンスを制御の後、過渡振動が抑制されるか、または軽減された過渡振動が終息するタイミングの後に、半導体スイッチ素子Q1のインピーダンスを遮断状態に戻す。   Further, as a result of the comparison, when the second line voltage does not exceed the first normal line voltage, the impedance of the semiconductor switch element Q1 is maintained in the cutoff state. Furthermore, after controlling the impedance of the semiconductor switch element Q1, the transient vibration is suppressed or after the timing when the reduced transient vibration ends, the impedance of the semiconductor switch element Q1 is returned to the cutoff state.

さらに、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段SICは、例えばマイコンなどを主体とする記憶・演算機能および単安定マルチバイブレータなどの発振回路を主体とする制御信号発生機能を備えた制御回路CCと、スイッチ素子Q3および抵抗器R3の直列回路を備えたインピーダンス低減回路IDCと、を用いて構成することができる。さらに詳述すれば、制御回路CCは、半導体スイッチ素子電圧検出手段SVDの検知出力の制御入力を受けて作動し、半導体スイッチ素子Q1の両端に過渡振動による過電圧が印加され出したときに、スイッチ素子Q3の制御信号を発生するように配設されている。   Further, the semiconductor switch element impedance control means SIC includes, for example, a control circuit CC having a storage / calculation function mainly including a microcomputer and a control signal generation function mainly including an oscillation circuit such as a monostable multivibrator, and a switch element Q3. And an impedance reduction circuit IDC having a series circuit of the resistor R3. More specifically, the control circuit CC operates upon receiving a control input of the detection output of the semiconductor switch element voltage detection means SVD, and when an overvoltage due to transient vibration is applied to both ends of the semiconductor switch element Q1, Arranged to generate a control signal for element Q3.

インピーダンス低減回路IDCは、スイッチ素子Q3および抵抗器R3の直列回路が操作スイッチOPに並列接続している。スイッチ素子Q3は、トランジスタからなり、そのベースに単安定マルチバイブレータの制御信号発生機能の出力が印加されたときにオンする。   In the impedance reduction circuit IDC, a series circuit of a switch element Q3 and a resistor R3 is connected in parallel to the operation switch OP. The switch element Q3 is composed of a transistor, and is turned on when the output of the control signal generation function of the monostable multivibrator is applied to the base thereof.

次に、回路動作について説明する。オン状態にある操作スイッチOPを操作してオフに切り換えると、半導体スイッチ素子Q1がオフし、その両端間に線路電圧が現れるので、半導体スイッチ素子電圧検出手段SVDが当該電圧を検知する。そして、平常時の線路電圧を測定して記憶しておき、次に半導体スイッチ素子Q1がオン状態からオフした際に、過渡振動による線路電圧が上昇し出すと、その線路電圧の検知信号が半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段SICの制御回路CCに制御入力する。   Next, circuit operation will be described. When the operation switch OP in the on state is operated to switch it off, the semiconductor switch element Q1 is turned off, and a line voltage appears between both ends thereof, so that the semiconductor switch element voltage detection means SVD detects the voltage. Then, the line voltage in the normal state is measured and stored, and when the line voltage due to transient vibration starts to rise when the semiconductor switch element Q1 is turned off from the on state, the detection signal of the line voltage is sent to the semiconductor. A control input is made to the control circuit CC of the switch element impedance control means SIC.

したがって、半導体スイッチ素子Q1がオフした際に、配線長に起因するインダクタンスによってキックバックが発生して半導体スイッチ素子Q1の両端電圧が平常時の回路電圧より高くなり出すと、制御回路CCにおいてその線路電圧と平常時線路電圧とを比較する。その結果、過渡振動の発生を判定すると、制御回路CCは、インピーダンス低減信号を発生する。   Therefore, when the semiconductor switch element Q1 is turned off, if kickback occurs due to the inductance due to the wiring length and the voltage across the semiconductor switch element Q1 starts to become higher than the normal circuit voltage, the control circuit CC causes the line to pass. Compare the voltage with the normal line voltage. As a result, when the occurrence of transient vibration is determined, the control circuit CC generates an impedance reduction signal.

上記インピーダンス低減信号は、インピーダンス低減回路IDCのスイッチ素子Q3のベースに供給され、スイッチ素子Q3がオンする。これにより充電部CEの電圧が抵抗器R3と抵抗器R2とで分圧され、抵抗器R2側の分圧電圧が半導体スイッチ素子Q1のゲート・ソース間に印加される。   The impedance reduction signal is supplied to the base of the switch element Q3 of the impedance reduction circuit IDC, and the switch element Q3 is turned on. Thus, the voltage of the charging unit CE is divided by the resistor R3 and the resistor R2, and the divided voltage on the resistor R2 side is applied between the gate and the source of the semiconductor switch element Q1.

半導体スイッチ素子Q1は、上記ゲート電圧の印加によりそのインピーダンスが過渡振動に対する制動抵抗として効果的な値になるように予め設定しているので、過渡振動を制動する。その結果、負荷Lには過電圧が印加されないか、印加されても軽減する。   Since the semiconductor switch element Q1 is preset so that the impedance becomes an effective value as a braking resistance against the transient vibration by the application of the gate voltage, the semiconductor switch element Q1 brakes the transient vibration. As a result, an overvoltage is not applied to the load L or even if it is applied.

CC…制御回路、CE…充電部、CH…充電回路、D1…ダイオード、DR…駆動回路、L…負荷、l…直流線路、OP…操作スイッチ、Q…半導体スイッチ素子、R1、R2…抵抗器、SW…直流スイッチ   CC ... control circuit, CE ... charging unit, CH ... charging circuit, D1 ... diode, DR ... drive circuit, L ... load, l ... DC line, OP ... operation switch, Q ... semiconductor switch element, R1, R2 ... resistor , SW ... DC switch

Claims (4)

直流電源に対して負荷と直列接続する半導体スイッチ素子と;
半導体スイッチ素子に並列接続した充電回路と;
充電回路に接続して半導体スイッチ素子のオフ時に充電される充電部と;
充電部によって付勢されて半導体スイッチ素子をオンさせる駆動回路と;
半導体スイッチ素子に対する駆動回路の作用を制御する操作スイッチと;
を具備していることを特徴とする直流開閉器。
A semiconductor switch element connected in series with a load to a DC power supply;
A charging circuit connected in parallel to the semiconductor switch element;
A charging unit connected to the charging circuit and charged when the semiconductor switch element is off;
A drive circuit energized by the charging unit to turn on the semiconductor switch element;
An operation switch for controlling the action of the drive circuit on the semiconductor switch element;
The DC switch characterized by comprising.
半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させながら半導体スイッチ素子の両端に電圧降下を生じさせ、この電圧降下を利用して充電回路に電圧を印加して充電部を充電するオン時充電手段を具備していることを特徴とする請求項1記載の直流開閉器。   An on-time charging means for charging the charging unit by applying a voltage to the charging circuit using the voltage drop while causing the semiconductor switch element to be substantially turned on while causing a voltage drop across the semiconductor switch element. The DC switch according to claim 1, further comprising: 充電部の電圧を検出して検出電圧が所定値を下回ったときにオン時充電手段を動作させる充電部電圧検出手段を具備していることを特徴とする請求項2記載の直流開閉器。   3. The DC switch according to claim 2, further comprising charging section voltage detecting means for detecting the voltage of the charging section and operating the charging means when on when the detected voltage falls below a predetermined value. 半導体スイッチ素子の両端電圧を検出する半導体スイッチ素子電圧検出手段と;
半導体スイッチ素子がオフ時の平常時線路電圧を半導体スイッチ素子電圧検出手段により予め測定しておき、半導体スイッチ素子電圧検出手段がオン状態からオフしたときの線路電圧が平常時線路電圧を超えたときに半導体スイッチ素子のインピーダンスを制御する半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段と;
を具備していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一記載の直流開閉器。
A semiconductor switch element voltage detecting means for detecting a voltage across the semiconductor switch element;
The normal line voltage when the semiconductor switch element is off is measured in advance by the semiconductor switch element voltage detection means, and the line voltage when the semiconductor switch element voltage detection means is turned off from the on state exceeds the normal line voltage. A semiconductor switch element impedance control means for controlling the impedance of the semiconductor switch element;
The DC switch according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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