JP2012248093A - Two-wire type load control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2線式の負荷制御装置、特にその負荷開閉回路に関する。 The present invention relates to a two-wire load control device, and more particularly to a load switching circuit thereof.
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(特許文献1参照)。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。 Conventionally, in order to control the on / off of loads such as lighting devices and ventilation fans, load control devices using non-contact switch elements such as triacs instead of 2-wire switches whose contacts are mechanically opened and closed (electronic Switch) has been put into practical use (see Patent Document 1). Such a load control device generally has a two-wire connection from the viewpoint of wiring saving, and is connected in series between a commercial power supply (AC power supply) and a load.
図4は、特許文献1に記載された従来の商用電源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。
FIG. 4 shows a circuit configuration of a conventional two-wire
この負荷制御装置50は、例えば照明装置などの負荷3のオン及びオフを制御するために、負荷開閉回路を2つ備えている。補助開閉部57は、スイッチ素子としてサイリスタ57aを用いて構成され、負荷3に通電する際、先に導通して通電路を提供する。主開閉部51は、主スイッチ素子としてトライアック51aを用いて構成され、補助開閉部57が導通した後、補助開閉部57よりも負荷3に近い側で、より安定した通電路を提供する。
The
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、さらにスイッチ素子56bが導通する。それによって、整流部52から出力された電流はスイッチ素子56bを介して流れ、バッファキャパシタ58を充電する。バッファキャパシタ58が充電されると、電流は、ツェナーダイオード56aを介して補助開閉部57のサイリスタ57aのゲートに流れ、それによってサイリスタ57aが導通する。サイリスタ57aは整流部52の出力端子間に接続されているので、サイリスタ57aの導通により、整流部52によって整流された電流が負荷3に流れる。この電流は主開閉部51のトライアック51aのゲートにも流れるので、電圧がトライアック51aのトリガ電圧よりも高くなると、トライアック51a、すなわち主開閉部51が導通する。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、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。
When the operation handle (SW) 4 for activating the
ところで、負荷制御装置が使用される環境には、様々なノイズの発生源が存在している。商用電源にバーストノイズが重畳されると、サイリスタやトライアックは、臨界オフ電圧上昇によって、トリガ信号が入力されていないにもかかわらず、導通してしまうことが知られている。このような誤動作を防止するため、トライアック51a及びサイリスタ57aには、抵抗及びキャパシタで構成されたノイズフィルタ51b、57bが接続されている。
By the way, various noise sources exist in an environment where the load control device is used. It is known that when burst noise is superimposed on the commercial power supply, the thyristor or triac becomes conductive due to the rise in the critical off voltage even though the trigger signal is not input. In order to prevent such a malfunction,
一方、この負荷制御装置の制御対象として、近年LED電球など消費電力の小さい負荷が増加している。トライアック51a及びそのノイズフィルタ51bは、整流部52よりも商用電源2及び負荷3に近い側、すなわち、交流系統に設けられている。ノイズフィルタ51bを構成するキャパシタは交流電流を流すため、キャパシタの静電容量に応じた漏れ電流が負荷に流れ、負荷の消費電力が小さい場合は、LEDの誤点灯など、負荷が誤動作を起こしてしまうおそれがある。
On the other hand, loads with low power consumption, such as LED bulbs, are increasing as control targets of this load control device in recent years. The
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、LED電球などの軽負荷が接続された場合でも、バーストノイズによるサイリスタやトライアックなどのスイッチ素子の誤動作を防止すると共に、ノイズフィルタの追加による漏れ電流の増加に伴うこれら軽負荷の誤動作を防止しうる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。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional example, and even when a light load such as an LED bulb is connected, malfunction of a switch element such as a thyristor or a triac due to burst noise is prevented. An object of the present invention is to provide a two-wire load control device capable of preventing malfunctions of these light loads accompanying an increase in leakage current due to the addition of a noise filter.
本発明の一態様に係る2線式の負荷制御装置は、商用電源と負荷の間に直列に接続され、負荷に通電する際、先に導通する補助開閉部と、補助開閉部が導通した後、前記補助開閉部よりも前記負荷に近い側で、より安定した電力を供給する主開閉部と、自己の動作電力を確保するための電源部を備え、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする。 The two-wire load control device according to one aspect of the present invention is connected in series between a commercial power source and a load, and when the load is energized, the auxiliary opening / closing portion that is turned on first and the auxiliary opening / closing portion are turned on A main switching unit that supplies more stable power on the side closer to the load than the auxiliary switching unit, and a power supply unit for securing its own operating power, and the commercial power source and the main switching unit A noise filter of a direct current system for removing noise superimposed on the commercial power supply is provided on the side close to the load.
また、本発明の他の一態様に係る2線式の負荷制御装置は、主スイッチ素子の主電極が商用電源及び負荷に対し直列に接続され、前記負荷に対する電力の供給を制御する主開閉部と、前記主スイッチ素子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、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第3電源部と、前記整流部の出力端子間に接続され、前記負荷に給電する際、前記主開閉部よりも先に導通する補助開閉部を備え、
補助開閉部はスイッチ素子としてサイリスタを用い、前記主開閉部は前記主スイッチ素子としてトライアックを用い、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする。
In addition, a two-wire load control device according to another aspect of the present invention includes a main switching unit in which a main electrode of a main switch element is connected in series to a commercial power source and a load, and controls supply of power to the load. A rectifying unit connected between the main electrodes of the main switch element, a control unit for controlling on / off of a load according to an external signal, and for stably supplying power to the control unit A first power supply unit, a second power supply unit that is supplied with power from both ends of the main opening / closing unit via a rectification unit, and supplies power to the first power supply unit when the load is turned off; Power is supplied from both ends of the main switching unit via the rectification unit, and when the load is turned on, a third power supply unit that supplies power to the first power supply unit and an output terminal of the rectification unit When connected and supplied with power to the load, it conducts before the main switching part That an auxiliary opening portion,
The auxiliary switching unit uses a thyristor as a switching element, the main switching unit uses a triac as the main switching element, is provided closer to the commercial power supply and the load than the main switching unit, and is superimposed on the commercial power supply Further, a noise filter of a DC system for removing the noise is further provided.
前記ノイズフィルタは、ダイオードブリッジ、前記ダイオードブリッジに接続されたキャパシタを備えることが好ましい。 The noise filter preferably includes a diode bridge and a capacitor connected to the diode bridge.
前記ノイズフィルタは、前記キャパシタに並列接続されたツェナーダイオードを備えることが好ましい。 The noise filter preferably includes a Zener diode connected in parallel to the capacitor.
本発明の構成によれば、商用電源に重畳されたノイズを除去するためのノイズフィルタが直流系統であって、主開閉部よりも商用電源及び負荷に近い側に設けられているので、商用電源にバーストノイズが重畳されたとしても、それによって主開閉部や補助開閉部が誤って導通されることはない。また、ノイズフィルタが直流系統であるので、負荷に流れる漏れ電流は極微量である。 According to the configuration of the present invention, the noise filter for removing the noise superimposed on the commercial power source is a DC system and is provided closer to the commercial power source and the load than the main switching unit. Even if burst noise is superimposed on the main opening / closing section and the auxiliary opening / closing section, there is no possibility of erroneous conduction. Further, since the noise filter is a DC system, the leakage current flowing through the load is extremely small.
本発明の一実施形態に係る2線式の負荷制御装置1の基本概念について、図1を参照しつつ説明する。この負荷制御装置1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。主開閉部11は、主スイッチ素子としてトライアック11aを備えている。また、補助開閉部17は、スイッチ素子として、例えばサイリスタ17aを備えており、サイリスタ17aはダイオードブリッジで構成された整流部12の出力端子間に接続されている。第1電源部14は、入力された直流電流を、出力電圧が入力電圧よりも低くなるように降圧するDC/DCコンバータである。なお、第2電源部15及び第3電源部16の構成及び動作は上記従来例と同様であるため、その説明を省略する。
A basic concept of a two-wire
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13は制御信号を出力し、それによって第3電源部16のスイッチ素子16cが導通し、さらにスイッチ素子16bが導通する。それによって、整流部12から出力された電流はスイッチ素子16bを介して流れ、バッファキャパシタ18を充電する。バッファキャパシタ18が充電されると、電流は、ツェナーダイオード16aを介して補助開閉部17のサイリスタ17aのゲートに流れ、それによってサイリスタ17aが導通する。サイリスタ17aは整流部12の出力端子間に接続されているので、サイリスタ17aの導通により、整流部12によって整流された電流が負荷3に流れる。この電流は主開閉部11のトライアック11aのゲートにも流れるので、電圧がトライアック11aのトリガ電圧よりも高くなると、トライアック11a、すなわち主開閉部11が導通する。一旦、主開閉部11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11aは自己消弧し、主開閉部11が非導通(開状態)になる。主開閉部11が非導通(開状態)になると、整流部12から第3電源部16を経て第1電源部14に電流が流れ、負荷制御装置1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1の自己回路電源確保、補助開閉部17の導通及び主開閉部11の導通動作が繰り返される。
When the operation handle (SW) 4 for activating the
この負荷制御装置1は、主開閉部11よりも商用電源2及び負荷3に近い側にバーストノイズ除去用のノイズフィルタ19を備えている。ノイズフィルタ19は、商用電源2を整流するためのダイオードブリッジ191と、ダイオードブリッジ191の出力端子の正極と負極の間に接続されたキャパシタ192と、キャパシタ192に並列接続されたツェナーダイオード193及び抵抗体194などで構成されている。すなわち、ノイズフィルタ19を構成するキャパシタ192は、ダイオードブリッジ191による直流系統に設けられている。商用電源2に重畳されたバーストノイズによって、臨界オフ電圧が上昇したとしても、それに起因する電荷がキャパシタ192に充電される。キャパシタ192に電荷がたまりすぎると、ツェナーダイオード193を介して抵抗体194に電流が流れ、徐々に消費される。そのため、負荷3にはキャパシタ192からの漏れ電流は流れず、バーストノイズによって、例えばLEDが点灯するなど、負荷3が誤動作することはない。なお、キャパシタ192の静電容量を大きくできる場合は、ツェナーダイオード193及び抵抗体194は無くてもよい。あるいは、ツェナーダイオード193の内部抵抗が大きいときは、抵抗体194を省略してもよい。バーストノイズとしては、例えば1MHz帯のノイズを想定しており、キャパシタ192の静電容量もそれに対応したものを用いる。
The
このように主開閉部11よりも商用電源2及び負荷3に近い側にバーストノイズ除去用の直流系統のノイズフィルタ19を設けることにより、商用電源2に重畳されたバーストノイズに起因する電流は主開閉部11屋補助開閉部17にはほとんど流れず、トライアック11aやサイリスタ17aが誤って導通することはない。また、ノイズフィルタ19が直流系統であるので、漏れ電流が負荷3に流れることはなく、バーストノイズによる負荷3の誤動作も生じない。
In this way, by providing the
なお、上記実施形態において、整流部12として全波整流回路を用いたが、それに限定されるものではなく、半波整流回路であってもよい。整流部12が半波整流回路である場合、半波整流回路と第2電源部を2組用意し、2組の半波整流回路と第2電源部を並列接続させ、それぞれの回路に流れる電流の位相を1/2周期ずらすように構成しても、同様の効果が得られる。
In the above embodiment, a full-wave rectifier circuit is used as the
1 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(主スイッチ素子)
12 整流部
14 第1電源部
15 第2電源部
16 第3電源部
17 補助開閉部
17a サイリスタ(スイッチ素子)
19 ノイズフィルタ
191 ダイオードブリッジ
192 キャパシタ
193 ツェナーダイオード
194 抵抗体
DESCRIPTION OF
12
19
Claims (4)
前記主スイッチ素子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、
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第3電源部と、
前記整流部の出力端子間に接続され、前記負荷に給電する際、前記主開閉部よりも先に導通する補助開閉部を備え、
補助開閉部はスイッチ素子としてサイリスタを用い、前記主開閉部は前記主スイッチ素子としてトライアックを用い、前記主開閉部よりも前記商用電源及び前記負荷に近い側に設けられ、前記商用電源に重畳されたノイズを除去するための直流系統のノイズフィルタをさらに備えたことを特徴とする2線式の負荷制御装置。 A main opening and closing section for connecting a main electrode of a main switch element in series with a commercial power source and a load, and controlling supply of electric power to the load;
A rectifier connected between the main electrodes of the main switch element;
A control unit that controls on or off of the load according to an external signal;
A first power supply unit for stably supplying power to the control unit;
A second power supply unit that is supplied with power from both ends of the main opening / closing unit via a rectification unit and supplies power to the first power supply unit when the load is turned off;
A third power supply unit that is supplied with power from both ends of the main opening / closing unit via a rectification unit and supplies power to the first power supply unit when the load is turned on;
An auxiliary opening / closing portion connected between output terminals of the rectifying portion and conducting before the main opening / closing portion when supplying power to the load;
The auxiliary switching unit uses a thyristor as a switching element, the main switching unit uses a triac as the main switching element, is provided closer to the commercial power supply and the load than the main switching unit, and is superimposed on the commercial power supply A two-wire load control apparatus, further comprising a DC system noise filter for removing noise.
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JP2007116832A (en) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Rush current reduction circuit and electric apparatus |
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