JP2011254323A

JP2011254323A - ２線式負荷制御装置

Info

Publication number: JP2011254323A
Application number: JP2010127142A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Goto; 潔後藤; Shuji Matsuura; 修次松浦
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】インバータ式蛍光灯照明装置やＬＥＤ照明装置などの負荷の種類や接続数が制限されない２線式負荷制御装置を提供する。
【解決手段】トライアック１１ａを主スイッチ素子とする主開閉部１１と、トライアック１１ａのゲート電極にゲート駆動電流を流すための補助開閉部１７と、トライアック１１ａのゲート電極と補助開閉部１７の間に接続され、ゲート駆動電流によって発生されるゲート電圧を減衰させるためのコンデンサ１１ｂと抵抗１１ｃで構成された減衰フィルタを備え、負荷電流が振動したときの高周波成分をカットして負荷電流の振動を減衰させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トライアックを主スイッチ素子として用いた２線式の負荷制御装置に関する。

従来から、照明装置や換気扇など負荷のオン／オフを制御するために、接点が機械的に開閉される２線式スイッチに変えて、トライアックなどの無接点スイッチ素子を用いた負荷制御装置（電子スイッチ）が実用化されている。その様な負荷制御装置は、省配線の見地から、２線式結線が一般的であり、商用電源（交流電源）と負荷との間に直列に接続される。このように商用電源と負荷との間に直列に接続される負荷制御装置においては、如何にして自己の回路電源を確保するかが問題となる。

図５は、従来の商用電源２と負荷３との間に直列に接続される２線式の負荷制御装置５０の回路構成（第１従来例）を示す。この負荷制御装置５０は、負荷３のオン／オフを制御する主開閉部５１及び補助開閉部５７と、主開閉部５１及び補助開閉部５７の導通を制御する制御部５３と、制御部５３に駆動電力を供給するための電源回路で構成されている。電源回路は、整流部５２と、制御部５３への給電を安定させる第１電源部５４と、負荷３への電力停止時に第１電源部５４へ電力を供給する第２電源部５５と、負荷３への電力供給時に第１電源部５４へ電力を供給する第３電源部５６で構成されている。補助開閉部５７は、例えばサイリスタ５７ａを備えており、主開閉部５１のトライアック（主スイッチ素子）５１ａを導通させるために必要な大きさの電流を主スイッチ素子のゲートに供給する。

第２電源部５５は、例えば電流を制限する抵抗と電圧をクリップするツェナーダイオード５５ａなどで構成された定電圧回路であり、整流部５２により全波整流された脈流が入力される。そして、入力された脈流の電圧値がツェナーダイオードのツェナー電圧よりも高いときだけ電流が流れる。電流の一部は第１電源部５４に流れ、制御部５３の電力として供給されると共に、第１電源部５４の入力端子間に接続されたバッファコンデンサ５４ａを充電する。整流部５２により全波整流された脈流の電圧がツェナー電圧よりも低いときは、バッファコンデンサ５４ａが電源となって第１電源部５４に電力を供給する。そのため、バッファコンデンサ５４ａは充放電を繰り返す。換言すれば、本来負荷３がオフの状態であっても、負荷３に電流が流れる。そのため、そのときに負荷３に流れる電流は、負荷３が誤動作しない程度の微小電流でなければならず、制御部５３の消費電流を小さく、第２電源部５５のインピーダンスを高く維持されるように設定されている。なお、第１電源部５４は電圧安定化部として機能する。

一方、負荷３を起動させるための操作ハンドル（ＳＷ）４が操作されると、制御部５３は制御信号を出力し、それによって第３電源部５６のスイッチ素子５６ｃが導通し、その結果バッファコンデンサ５４ａを充電する。バッファコンデンサ５４ａが充電されると、電流は、ツェナーダイオード５６ａ、補助開閉部５７のサイリスタ５７ａ、主開閉部５１のトライアック５１ａの順に流れる。トライアック５１ａがオンすると、整流部５２の整流電圧がほぼ零になるので、第２電源部５５は非導通となり、電流は流れない。第３電源部５６も同様である。

第２電源部５５及び第３電源部５６が非導通の間、第１電源部５４はバッファコンデンサ５４ａから電力が供給されるので、第１電源部５４の入力電圧、すなわち、バッファコンデンサ５４ａの端子電圧が徐々に低下する。そして、トライアック５１ａに流れる電流が零になると、自己消弧によりトライアック５１ａが開状態（非導通）になり、整流部５２に電圧が発生する。この電圧がバッファコンデンサ５４ａの端子電圧よりも高くなると、バッファコンデンサ５４ａを充電し始める。第２電源部５５のインピーダンスは第３電源部５６のインピーダンスよりも十分に高くなるように設定されているので、負荷３がオンしているとき、第２電源部５５は負荷制御装置５０の動作には寄与しない。

一旦、主開閉部５１が導通する（閉状態）と電流を流し続けるが、商用電流がゼロクロス点に達したときにトライアック５１ａは自己消弧し、主開閉部５１が非導通（開状態）になる。主開閉部５１が非導通（開状態）になると、再び整流部５２から第３電源部５６を経て第１電源部５４に電流が流れ、負荷制御装置５０の自己回路電源を確保する動作を行う。すなわち、交流の１／２周期ごとに、負荷制御装置５０の自己回路電源確保、補助開閉部５７の導通及び主開閉部５１の導通動作が繰り返される。

ところで、消費電力低減の観点から、従来の白熱灯から電球型の蛍光灯やＬＥＤ電球などへの置き換えが進められている。また、蛍光灯照明装置においても、インバータ式蛍光灯照明装置が一般的となっている。ところが、インバータ式蛍光灯照明器具を上記従来の２線式負荷制御装置に接続した場合、負荷電流が振動するという現象が発生する。

具体的には、負荷２が点灯される際、補助開閉部５７のサイリスタ５７ａが導通し、その後主開閉部５１のトライアック５１ａが導通する。電流経路が補助開閉部５７から主開閉部５１に切り替わる際、インピーダンスが急激に変化し、それによって、負荷制御装置５０と照明器具（負荷）３の間で、それぞれに印加される電圧が急変する。そのとき、電圧の変化に応じて負荷電流も変化するが、照明装置のインバータ回路のフィルタ、負荷制御装置５０内のフィルタ及び配線インピーダンスなどの影響により、負荷電流は一時的に振動する。この負荷電流の振動の振幅が大きく、トライアック５１ａの導通状態を保持しうるための保持電流値を下回ってしまうと、トライアック５１ａが非導通となる。そして、バッファコンデンサ５４ａの充電、補助開閉部５７のサイリスタ５７ａの導通、主開閉部５１のトライアック５１ａの導通というサイクルを繰り返す。このときの第１電源部５４への入力電圧、負荷電圧及び負荷電流を図６に示す。

このような負荷電流の振動を低減するために、例えば図７に示すように、電流経路が補助開閉部から主開閉部に切り替わった後も、一定期間補助開閉部のサイリスタを導通させ続けることが提案されている（第２従来例：特許文献１参照）。第２従来例の回路構成を図８に示す。第２従来例では、補助開閉部５７のサイリスタ５７ａのゲートにパルス発生回路部５８及びバッファコンデンサ５４ａの充電完了を検出するための充電完了検出部５９が接続されている。主開閉部５１のトライアック５１ａが導通した後も一定期間補助開閉部５７のサイリスタ５７ａを導通させ続けると、負荷制御装置５０内の電圧変化が小さくなり、負荷電流の振動を低減させることができる。

一方、負荷３として、例えばナツメ球（豆球）のように白熱灯であっても元々負荷電流が小さいものや、図９に示すように、半周期の間に電流の減少及び増加が複数回発生するＬＥＤ照明装置なども存在する。負荷電流が元々小さい場合、負荷電流のわずかな変化であってもトライアックの保持電流を下回ってしまい、トライアックの非導通、バッファコンデンサの充電、サイリスタの導通、トライアックの導通を繰り返す可能性がある。このような特性のＬＥＤ照明装置に対して、上記のようにサイリスタを一定期間導通させ続けたとしても、図１０に示すように、負荷電流の振動を十分に低減させることはできない。なお、図９及び図１０において、負荷電流の波形と商用電源の波形を区別しやすくするため、負荷電流の波形の位相を商用電源の波形に対して反転させて描いている。

高力率の負荷が接続された場合、図１１に示すように、商用電源と負荷電流の位相が同期しており、負荷電流のゼロクロス点において主開閉部５１のトライアック５１ａが非導通になると、整流部５２の出力電圧もほぼ０Ｖとなる。そのため、バッファコンデンサへ５４ａの充電電圧は０Ｖから徐々に上昇し、バッファコンデンサ５４ａの充電が完了されるまで補助開閉部５７のサイリスタ５７ａ及び主開閉部５１のトライアック５１ａは導通されない。その結果、バッファコンデンサ５４ａに十分な電荷が充電され、制御部５３に安定して電力が供給される。

ところが、低力率の負荷が接続された場合、図１２に示すように、商用電源と負荷電流の位相が大きくずれている。そのため、負荷電流のゼロクロス点において主開閉部のトライアックが非導通になると、商用電源と負荷電流の位相差によって生じる電圧Ｖがバッファコンデンサの端子間にいきなり印加される。それによって、バッファコンデンサが急速に充電されると共に、充電電流として大電流が流れる。図５又は図８に示す回路構成上、バッファコンデンサ５４ａの充電電流もトライアック５１ａのゲート電極に流れる。そのため、充電電流が大きく、トライアックのゲート電極に流れる電流によって発生される電圧がトライアックのゲート電圧の閾値よりも高い場合、補助開閉部５７を経ずに主開閉部のトライアック５１ａを導通させてしまう。そうすると、バッファコンデンサ５４ａが十分に充電されないまま主開閉部５１が動作してしまい、その状態が一定時間継続すると、バッファコンデンサ５４ａの電力不足により制御部５３が安定して動作しなくなる。そのため、低力率負荷が接続された時の動作を保証するために、負荷制御装置に接続可能な台数（同時に点灯される電球の数など）に制限を設けたり、制御部の内部回路の消費電力を低く抑えたりする新たな対策を講じる必要がある。

特開２００７−１７４４０９号公報

本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、負荷の種類や接続数を制限することなく、多種多様な負荷の接続が可能な２線式の負荷制御装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る２線式負荷制御装置は、トライアックを主スイッチ素子として負荷のオン及びオフを制御する負荷制御装置において、前記トライアックのゲート端子に、ゲート駆動電流による電圧を減衰させるためのフィルタを接続したことを特徴とする。

また、本発明の他の一態様に係る２線式負荷制御装置は、商用電源と負荷の間に直列に接続され、トライアックを主スイッチ素子とし、前記トライアックの主電極が前記商用電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対する電力の供給を制御する主開閉部と、前記トライアックの主電極間に接続された整流部と、外部からの信号に応じて負荷のオン又はオフを制御する制御部と、バッファコンデンサを備え、前記制御部に安定して電力を供給するための第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオフする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給すると共に前記バッファコンデンサへの充電を行う第２電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオンする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給すると共に前記バッファコンデンサへの充電を行う第３電源部と、前記整流部の出力端子の間に並列に接続され、導通されることによって前記トライアックのゲート電極にゲート駆動電流を流すための補助開閉部と、前記バッファコンデンサの端子電圧が所定の電圧値に達したことを検出する充電完了検出部と、前記充電完了検出部が前記バッファコンデンサの端子電圧が所定の電圧値に達したことを検出したときに、前記補助開閉部を導通させる補助開閉部駆動部と、前記トライアックのゲート電極と前記整流部の他方の入力端子の間に接続され、前記ゲート駆動電流によって発生されるゲート電圧を減衰させるための減衰フィルタとを備えたことを特徴とする。

上記構成において、前記減衰フィルタは抵抗及びコンデンサで構成される一次フィルタであることが好ましい。

または、上記構成において、前記減衰フィルタは１つの抵抗と２つのコンデンサで構成されるπ型フィルタであることが好ましい。

上記各構成において、前記補助開閉部駆動部は、前記トライアックが導通した後も、前記商用電源の電圧の振幅が最大になるまでの一定時間、前記補助開閉部を導通させ続けることが好ましい。

また、上記構成において、前記補助開閉部はスイッチ素子をスイッチ素子とし、前記補助開閉部駆動部は、前記充電完了検出部が前記補助開閉部を構成するサイリスタ素子の保持電流よりも大きな電流が前記第３電源部に流れたことを検出したときに、前記補助開閉部を導通させることが好ましい。

また、上記構成において、前記充電完了検出部及び前記補助開閉部駆動部は、前記サイリスタのゲート部に直接接続されていることが好ましい。

本発明の構成によれば、主開閉部を構成するトライアックのゲート電極に減衰フィルタが接続されているので、トライアックのゲート電極に入力されるゲート電圧の振動の高周波成分をカットすることができる。その結果、電流経路が補助開閉部から主開閉部に切り替わる回数が、従来の構成のものに比べて少なくなり、負荷電流の振動が低減される。

本発明の第１実施形態に係る２線式負荷制御装置の構成を示す回路図。本発明の第２実施形態に係る２線式負荷制御装置の構成を示す回路図。本発明の第３実施形態に係る２線式負荷制御装置の構成を示す回路図。（ａ）は第３実施形態に係る負荷制御装置における負荷電流の信号による高周波成分を除去するフィルタ機能を示す図、（ｂ）はラインに重畳されるノイズを逃がす機能を示す図。第１従来例に係る２線式負荷制御装置の構成を示す回路図。第１従来例に係る負荷制御装置にインバータ式蛍光灯照明装置が接続され、負荷電流が振動したときの波形を示す図。第２従来例により負荷電流の振動が低減されたときの波形を示す図。第２従来例に係る２線式負荷制御装置の構成を示す回路図。ＬＥＤ照明装置の負荷電流の波形例を示す図。第２従来例の負荷制御装置に上記ＬＥＤ照明装置が接続されたときの波形を示す図。高力率負荷が２線式負荷制御装置に接続されたときの商用電源と負荷電流の波形を示す図。低力率負荷が２線式負荷制御装置に接続されたときの商用電源と負荷電流の波形を示す図。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る２線式負荷制御装置１Ａについて、図１を参照しつつ説明する。この負荷制御装置１Ａは、商用電源２と負荷３に対して直列に接続される。負荷制御装置１は、上記第１従来例と同様に、負荷３のオン／オフを制御する主開閉部１１及び補助開閉部１７と、主開閉部１１及び補助開閉部１７の導通を制御する制御部１３と、制御部１３に駆動電力を供給するための電源回路で構成されている。電源回路は、整流部１２と、制御部１３への給電を安定させる第１電源部１４と、負荷３への電力停止時に第１電源部１４へ電力を供給する第２電源部１５と、負荷３への電力供給時に第１電源部１４へ電力を供給する第３電源部１６で構成されている。補助開閉部１７は、例えばサイリスタ１７ａを備えており、主開閉部１１のトライアック（主スイッチ素子）１１ａを導通させるために必要な大きさの電流を主スイッチ素子のゲートに供給する。なお、第１電源部１４、第２電源部１５及び第３電源部１６の構成は上記第１従来例と同様であるため、その説明を省略する。

第３電源部１６のツェナーダイオード１６ａは、第１電源部１４の入力端子間に接続されたバッファコンデンサ１４ａの充電完了検出部として機能し、バッファコンデンサ１４ａの充電が完了すると、ツェナーダイオード１６ａに電流が流れる。この電流は、さらに補助開閉部１７のサイリスタ１７ａのゲート電極に流れ、この電流によって発生される電圧がサイリスタ１７ａのゲート電極に印加されることによってサイリスタ１７ａが導通する。ここで、サイリスタ１７ａを安定して導通させ続けるために、整流部１２からサイリスタ１７ａを経由してグランドに流れる電流が、サイリスタ１７ａの保持電流よりも十分に大きな値である必要がある。

一方、サイリスタ１７ａが導通するまでは、整流部１２からツェナーダイオード１６ａを介してサイリスタ１７ａのゲート電極に流れている。サイリスタ１７ａのゲート電極とグランド間には補助開閉部の動作タイミングを支配する第１抵抗１７ｂが接続されている。また、サイリスタ１７ａがターンオンするゲート電圧は、例えば０．６〜１．０Ｖである。そのため、第１抵抗１７ｂに流れる電流がサイリスタ１７ａの保持電流よりも大きく、かつその電流によって発生される電圧によってサイリスタ１７ａがターンオンされるように、第１抵抗１７ｂの抵抗値が設定されている。それによって、負荷制御装置１Ａの電源回路に流れる電流がサイリスタ１７ａの保持電流よりも十分に大きな値となった後にサイリスタ１７ａを導通させることができる。また、サイリスタ１７ａが安定して導通するので、サイリスタ１７ａが導通及び非導通を繰り返すことに起因する負荷電流の振動を防止することができる。それによって、例えば図１０において楕円（ＩＩ）で囲まれた領域の振動の発生を防止することができる。なお、この構成は、図５に示す第１従来例において、サイリスタ１７ａのゲート電極とグランド間に接続された第１抵抗１７ｂの値を最適化することによって実現され、部品コストの上昇を伴わない。

主開閉部１１は、上記のように主スイッチ素子としてトライアック１１ａを用いており、トライアック１１ａのゲート電極と負荷３に接続された主電極との間にはコンデンサ１１ｂが接続されている。また、トライアック１１ａのゲート電極と整流部１２との間には第２抵抗１１ｃが接続されている。さらに整流部１２とトライアック１１ａの負荷３に接続された主電極との間には第３抵抗１１ｄが接続されている。コンデンサ１１ｂと第２抵抗１１ｃは、トライアック１１ａのゲート電極に印加されるゲート電圧の振動の高周波成分をカットするための減衰フィルタ（１次フィルタ）として機能する。図５に示す第１従来例と比較して、構造上は第２抵抗１１ｃが追加されただけであるが、回路の機能は全く異なる。

この負荷制御装置１Ａにインバータ式蛍光灯照明装置が接続されている場合、電流経路が補助開閉部１７から主開閉部１１に切り替わる際のインピーダンス変化によって負荷電流が振動し、トライアック１１ａの保持電流よりも小さくなることもある。その場合、一旦導通したトライアック１１ａが非導通となり、バッファコンデンサ１４ａが充電されると補助開閉部１７が導通し、整流部１２から出力される脈流は補助開閉部１７を介して負荷３に流れる（負荷電流）。

補助開閉部１７のサイリスタ１７ａのカソードは整流部１２及び第２抵抗１１ｃを介して主開閉部１１のトライアック１１ａのゲート端子にも接続されている。そのため、負荷電流によって一時的に発生される電圧は、ゲート電圧としてトライアック１１ａのゲート電極に印加される。この脈流も、上記インピーダンス変化によって振動しているので、トライアック１１ａのゲート端子に入力されるゲート電圧も振動している。ところが、トライアック１１ａのゲート電極にはコンデンサ１１ｂと抵抗１１ｃで構成された減衰フィルタが接続されているので、減衰フィルタによって振動の高周波成分がカットされたゲート電圧がトライアックのゲート電極１１ａに印加される。そのため、電流経路が補助開閉部１７から主開閉部１１に切り替わる回数が、従来の構成のものに比べて少なくなり、負荷電流の振動が低減される。

また、負荷制御装置１Ａにナツメ球（豆球）やＬＥＤ照明装置などの負荷電流の小さい負荷３が接続されている場合、元々小さい負荷電流によって一時的に発生されるゲート電圧が減衰フィルタによってさらに減衰され、トライアック１１ａはほとんど導通されない。従って、負荷電流の小さい負荷３に対しては、専ら補助開閉部１７を介して電力が供給され、負荷電流の振動を防止又は低減させることができる。主開閉部１１と補助開閉部１７の間の電流経路切り替えが発生しないため、負荷電流の振動も発生せず、例えば図１０において楕円（Ｉ）で囲まれた領域の振動は発生しない。

さらに、負荷制御装置１Ａに低力率の負荷３が接続されている場合、トライアック１１ａが非導通になった直後に、商用電源と負荷電流の位相差によって生じる電圧Ｖ（図１２参照）がバッファコンデンサ１４ａの端子間にいきなり印加される。それによって、バッファコンデンサ１４ａが急速に充電されると共に、充電電流として大電流が流れ、充電電流の一部がトライアック１１ａのゲート電極に流れる。ところが、トライアック１１ａのゲート電極には減衰フィルタが接続されているので、充電電流の一部によって発生される電圧が減衰フィルタによって減衰され、トライアック１１ａは容易には導通されない。その結果、バッファコンデンサ１４ａが十分に充電され、バッファコンデンサ１４ａの電力不足による制御部１３の不安定動作が防止される。

このように、第１実施形態の構成によれば、主開閉部１１の主スイッチ素子を構成するトライアック１１ａのゲート電極に減衰フィルタを接続するという非常に簡単であり、かつ低コストで実現可能な構成でありながら、負荷制御装置１Ａに接続される負荷３の種類や台数に関係なく、多種多様な負荷３のオン／オフを制御することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る２線式負荷制御装置１Ｂについて、図２を参照しつつ説明する。この負荷制御装置１Ｂは、上記第１の実施形態に係る負荷制御装置１Ａに、電流経路が補助開閉部１７から主開閉部１１に切り替わった後も、一定期間補助開閉部１７のサイリスタ１７ａを導通させ続ける機能を追加したものである。

補助開閉部１７のサイリスタ１７ａのゲート電極には、一定時間ゲート駆動信号を出力するための補助開閉部駆動部１８が接続されている。また、補助開閉部駆動部１８には、バッファコンデンサ１４ａの端子電圧が所定の電圧値に達したことを検出する充電完了検出部１９が接続されている。補助開閉部駆動部１８は、例えばパルス発生回路であり、充電完了検出部１９がバッファコンデンサ１４ａの端子電圧が所定の電圧値に達したことを検出したときに、所定パルス幅のパルス信号を出力する。充電完了検出部１９は、ツェナーダイオード１９ａ及びトランジスタ１９ｂなどで構成されている。

バッファコンデンサ１４ａの充電が完了すると、バッファコンデンサ１４ａの端子間電圧と第３電源部１６の出力電圧が等しくなり、電流はツェナーダイオード１９ａからトランジスタ１９ｂのベースとエミッタの間に接続された第４抵抗１９ｃに流れる。トランジスタ１９ｂのベース−エミッタ間に０．６Ｖ程度の電圧がかかればトランジスタ１９ｂが動作する。そのため、補助開閉部１７のサイリスタ１７ａの保持電流よりも十分に大きな電流が第４抵抗１９ｃに流れたときに、その電流によって発生される電圧が０．６Ｖ程度になるように第４抵抗１９ｃの抵抗値が設定されている。それによって、負荷制御装置１Ｂの電源回路に流れる電流がサイリスタ１７ａの保持電流よりも十分に大きな値となった後にサイリスタ１７ａを導通させることができる。また、サイリスタ１７ａが安定して導通するので、サイリスタ１７ａが導通及び非導通を繰り返すことに起因する負荷電流の振動を防止することができ、例えば図１０において楕円（ＩＩ）で囲まれた領域の振動の発生を防止することができる。

トランジスタ１９ｂが導通すると、例えば第１電源部１４を電源とするコレクタ信号が補助開閉部駆動部１８に入力され、補助開閉部駆動部１８から主開閉部１１のトライアック１１ａのゲート端子に上記所定パルス幅のパルス信号が入力される。サイリスタ１７ａは、このパルス信号のパルス幅に相当する時間導通し続ける。

負荷制御装置１Ｂにインバータ式蛍光灯照明装置が接続されている場合、電流経路が補助開閉部１７から主開閉部１１に切り替わる際のインピーダンス変化によって負荷電流が振動し、一旦導通したトライアック１１ａが非導通となることもある。その場合でも、補助開閉部１７のサイリスタ１７ａが導通しているので、負荷電流は補助開閉部１７を流れ、主開閉部１１が再度導通する。補助開閉部１７が導通している間に負荷電流が増加しているので、電流経路が再度補助開閉部１７から主開閉部１１に切り替わる際の負荷制御装置１Ｂの端子間電圧の変化は以前のものよりも小さくなっているため、負荷電流の振動も小さくなる。さらに、負荷電流が増加しているので、少ない電流振動であれば負荷電流がゼロクロスすることがなくなり、負荷電流が継続して振動することがなくなる（図７参照）。そして、主開閉部１１のトライアック１１ａが導通状態を維持したまま、その状態が次の電流ゼロクロスまで継続され、半周期に一回、回路電源の確保が行われる。

なお、図２に示す構成例では、制御部１３とは別に補助開閉部駆動部１８を設けたが、充電完了検出部１９殻の信号を制御部１３に入力し、制御部１３から補助開閉部１７のサイリスタ１７ａのゲート電極にパルス信号を入力してもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る３線式負荷制御装置１Ｃについて、図３及び図４を参照しつつ説明する。この負荷制御装置１Ｃは、第１実施形態における負荷制御装置１Ａと同様の構成であるが、主開閉部１１のトライアック１１ａのゲート電極に接続された減衰フィルタが２つのコンデンサ１１ｂ及び１１ｅと１つの第２抵抗１１ｃで構成されたいわゆるπ型フィルタである点が異なる。コンデンサ１１ｅは、整流部１２とトライアック１１ａの負荷３側主電極との間に接続された第３抵抗１１ｄと並列に接続されている。なお、図２に示す第２実施形態における負荷制御装置１Ｂの減衰フィルタをπ型としてもよい。

このような構成により、負荷電流の振動によって発生するゲート電圧の振動に対しては、図４（ａ）に示すように、フィルタ効果による高周波成分が除去される。また、トライアック１１ａが非導通の状態において、ラインに重畳されるノイズなどについては、図４（ｂ）に示すように、コンデンサを経由して逃がす。その結果、上記第１又は第２実施形態の効果に加えて、ノイズによってトライアック１１ａが誤動作することを防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記トライアック１１ａのゲート電極に接続される減衰フィルタは、抵抗とコンデンサを用いたものの他に、ＯＰアンプを用いたものであってもよい。さらに、負荷３は、インバータ式蛍光灯照明装置やＬＥＤ照明装置などの照明装置に限定されず、換気扇などのモータを使用した装置であってもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ２線式負荷制御装置
２商用電源
３負荷
１１主開閉部
１１ａトライアック
１１ｂ（減衰フィルタを構成する）コンデンサ
１１ｃ（減衰フィルタを構成する）抵抗
１１ｅ（π型フィルタを構成する）コンデンサ
１２整流部
１４第１電源部
１４ａバッファコンデンサ
１５第２電源部
１６第３電源部
１７補助開閉部
１７ａサイリスタ
１８補助開閉部駆動部
１９充電完了検出部

Claims

トライアックを主スイッチ素子として負荷のオン及びオフを制御する負荷制御装置において、前記トライアックのゲート端子に、ゲート駆動電流による電圧を減衰させるためのフィルタを接続したことを特徴とする２線式負荷制御装置。
商用電源と負荷の間に直列に接続される２線式負荷制御装置であって、
トライアックを主スイッチ素子とし、前記トライアックの主電極が前記商用電源及び前記負荷に対し直列に接続され、負荷に対する電力の供給を制御する主開閉部と、
前記トライアックの主電極間に接続された整流部と、
外部からの信号に応じて負荷のオン又はオフを制御する制御部と、
バッファコンデンサを備え、前記制御部に安定して電力を供給するための第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオフする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給すると共に前記バッファコンデンサへの充電を行う第２電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記負荷をオンする状態のときに、前記第１電源部への電源を供給すると共に前記バッファコンデンサへの充電を行う第３電源部と、
前記整流部の出力端子の間に並列に接続され、導通されることによって前記トライアックのゲート電極にゲート駆動電流を流すための補助開閉部と、
前記バッファコンデンサの端子電圧が所定の電圧値に達したことを検出する充電完了検出部と、
前記充電完了検出部が前記バッファコンデンサの端子電圧が所定の電圧値に達したことを検出したときに、前記補助開閉部を導通させる補助開閉部駆動部と、
前記トライアックのゲート電極と前記整流部の他方の入力端子の間に接続され、前記ゲート駆動電流によって発生されるゲート電圧を減衰させるための減衰フィルタと
を備えたことを特徴とする２線式負荷制御装置。
前記減衰フィルタは抵抗及びコンデンサで構成される一次フィルタであることを特徴とする請求項２に記載の２線式負荷制御装置。
前記減衰フィルタは１つの抵抗と２つのコンデンサで構成されるπ型フィルタであることを特徴とする請求項２に記載の２線式負荷制御装置。
前記補助開閉部駆動部は、前記トライアックが導通した後も、前記商用電源の電圧の振幅が最大になるまでの一定時間、前記補助開閉部を導通させ続けることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の２線式負荷制御装置。
前記補助開閉部はスイッチ素子をスイッチ素子とし、前記補助開閉部駆動部は、前記充電完了検出部が前記補助開閉部を構成するサイリスタ素子の保持電流よりも大きな電流が前記第３電源部に流れたことを検出したときに、前記補助開閉部を導通させることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の２線式負荷制御装置。
前記充電完了検出部及び前記補助開閉部駆動部は、前記サイリスタのゲート部に直接接続されていることを特徴とする請求項６に記載の２線式負荷制御装置。