JP3066222B2 - 双方向サイリスタの制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電源装置等に利用される
回路であって、双方向サイリスタを用いて交流をゼロク
ロスで点弧させて電力制御を行う双方向サイリスタの制
御回路に関する。

【０００２】この種の従来例として図４に示すような回
路がある。図中１１は商用交流を通電制御するための電
力用サイリスタである。電力用サイリスタ１１は、サイ
リスタフォトカプラ２１がオン状態であれば、商用周波
交流でトリガされるようになっている。サイリスタフォ
トカプラ２１は入力回路４１によって生成される入力順
電流の有無に従って動作するようになっている。

【０００３】即ち、入力回路４１から入力順電流が出力
されると、サイリスタフォトカプラ２１がオン状態とな
る結果、商用交流が負から正にゼロクロスするタイミン
グで、電力用サイリスタ１１がトリガされる。これとは
反対に、入力回路４１からの入力順電流が零であれば、
サイリスタフォトカプラ２１がオン状態にならず、電力
用サイリスタ１１がトリガされることはない。図５は図
４に示す回路の主要部の電圧波形等を示す図である。図
５から見て判るように、所定の入力順電流が流れると、
負荷には半波のＡＣ電圧が印加されることになる。

【０００４】他の従来回路を図６に示す。図中１２は電
力用トライアック、２２はフォトトライアックカプラで
ある。この回路では、上記回路とは異なり負荷に全波の
ＡＣ電圧を印加できるようになっている。図７は図６に
示す回路の主要部におけるタイミングチャートである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サイリ
スタフォトカプラ２１やフォトトライアックカプラ２２
がゼロクロス機能付であれば、電力用サイリスタ１１や
電力用トライアック１２を位相制御させることができな
い。つまり電力用サイリスタ１１等を単にオンオフさせ
るだけに用いられていることになり、負荷に供給すべき
電力を緻密に制御できないという本質的な欠点がある。

【０００６】本発明は上記した背景の下で創作されたも
のであって、その目的とするところは、双方向サイリス
タを用いて交流をゼロクロスで点弧させる基本構成であ
りながら、従来回路による場合に比べて精密な電力制御
を行うことが可能な双方向サイリスタの制御回路を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る双方向サイ
リスタの制御回路は、入力電流が入力されると、前記双
方向サイリスタに通電される交流電圧に基づいて当該双
方向サイリスタのゲート電圧を生成し、入力電流に応じ
てターンオン時間が変化する双方向フォトカプラと、前
記交流電圧を検出して正領域と負領域とのそれぞれで設
定されたゼロクロス電圧範囲に基づいて前記双方向フォ
トカプラをトリガさせるゼロクロス回路とを具備し、前
記双方向フォトカプラの入力電圧に応じたターンオン時
間の変化により、前記交流電圧の正領域と負領域との一
方のみで前記双方向フォトカプラをトリガし得るよう
に、前記ゼロクロス電圧範囲が正領域と負領域とで差を
付けて設定されたことを特徴としている。

【０００８】

【作用】双方向フォトカプラは、入力電流が大きくなる
に従ってターンオン時間が短くなるという特性を有して
いる。しかもゼロクロス回路におけるゼロクロス電圧範
囲が、双方向フォトカプラの入力電圧に応じたターンオ
ン時間の変化により、交流電圧の正領域と負領域との一
方のみで双方向フォトカプラをトリガし得るように、正
領域と負領域とで差を付けて設定されている。そのた
め、双方向フォトカプラに入力される入力電流を変化さ
せると、双方向サイリスタから負荷への供給を、全波か
ら半波或いは半波から全波に切り換えることが可能とな
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は双方向サイリスタの制御回路の回路図で
ある。

【００１０】図中１０は双方向サイリスタとして電力用
トライアックである。電力用トライアック１０の陽極・
陰極間には負荷を介して商用交流のＡＣ電源が接続され
ている。この電力用トライアック１０の負荷側電極とゲ
ートとの間には抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してゼロクロス機能
付フォトトライアックカプラαが接続されている。

【００１１】なお、抵抗Ｒ１、Ｒ２、抵抗Ｒ３、コンデ
ンサＣ１からなる回路は、主として電力用トライアック
１０のスナバ回路としての機能を果たしている。

【００１２】ゼロクロス機能付フォトトライアックカプ
ラαは、図中示すようにフォトトライアックカプラ２０
（双方向フォトカプラ）とゼロクロス回路３０が内蔵さ
れており、この双方により電力用トライアック１０のゲ
ート電流を生成するようになっている。

【００１３】より詳しく説明すると、フォトトライアッ
クカプラ２０の入力側には入力回路４０が接続されてい
る。入力回路４０は可変電圧源Ｅ１と抵抗Ｒ４から構成
されており、フォトトライアックカプラ２０の入力順電
流を生成するようになっている。しかも可変電圧源Ｅ１
の電圧値を外部から調節すると、これに伴って入力順電
流が変化するようになっている。

【００１４】フォトトライアックカプラ２０の負荷側電
極とゲートとの間にはゼロクロス回路２０が接続されて
いる。ゼロクロス回路２０はＡＣ電圧（商用交流）のゼ
ロクロスを検出するとともに、ゼロクロスが検出された
タイミイグでフォトトライアックカプラ２０をトリガせ
しめるようになっている。ただ、一般のゼロクロス回路
とは異なり、ゼロクロス電圧の設定をＡＣ電圧の正領域
と負領域とで差を付けるようにしてある。

【００１５】以上のように構成された回路の動作につい
て図２を参照して説明する。図２は回路の主要部の電圧
波形等を示す図であって、（ａ）はＡＣ電圧の波形、
（ｂ）は入力順電流の波形、（ｃ）は出力電圧の波形を
夫々示している。

【００１６】フォトトライアックカプラ２０は双方向で
あるため、図２（ａ）に併せて示すように一方向をモー
ドＩ（ここではＡＣ上限）、その逆方向をモードII（こ
こではＡＣ下限）として表すとする。

【００１７】本実施例では、モードＩとモードIIのゼロ
クロス電圧の設定を図５（ａ）に示すように差を付けて
いる。これは、フォトトライアックカプラ２０をターン
オンできる時間が、モードＩではゼロクロス電圧範囲が
高いためｔ１と長くなることを示している。逆にモード
IIでは、フォトトライアックカプラ２０をターンオンで
きる時間が、ゼロクロス電圧範囲が低いためｔ２と短く
なることを示している。

【００１８】一方、フォトトライアックカプラ２０は一
般的に図３に示すような特性を有している。即ち、入力
順電流が大きいと、入力側の発光ダイオードチップの光
量が増え、伝達特性であるターンオン時間が速くなる。
逆に、入力順電流が小さいと、入力側の発光ダイオード
チップの光量が減り、ターンオン時間が遅くなる。

【００１９】本実施例回路はフォトトライアックカプラ
２０のこの特性を上手く利用したもので、図２（ｂ）に
示すように入力順電流がＡと大きい場合、ｔ１間でもｔ
２間でもターンオンが速いため、フォトトライアックカ
プラ２０がオンし、この結果、図２（ｃ）に示すように
全波のＡＣ電圧を出力することになる。ところが、図２
（ｂ）に示すように入力順電流がＢと小さい場合、ｔ１
間でもオンできるけれども、ｔ２間ではオンしきれずオ
フしてしまい、この結果、図２（ｃ）に示すように半波
のＡＣ電圧を出力することになる。

【００２０】つまり入力回路４０の可変電圧源Ｅ１を外
部から調節して入力順電流をＡからＢに変化させると、
これに応じてＡＣ電圧が全波から半波に変化する一方、
入力電流をＢからＡに戻すと、これに応じてＡＣ電圧が
半波から全波に変化する。よって、ゼロクロス機能付フ
ォトトライアックカプラαを使用する回路でありなが
ら、負荷に供給すべき電力を緻密に制御できることにな
る。

【００２１】しかもゼロクロス回路３０のゼロクロス電
圧の設定を変化させるだけでよく、特別な部品が新たに
必要となるわけでもないので、コストの面でも大きなメ
リットを期待できる。

【００２２】なお、本発明に係る双方向サイリスタの制
御回路は上記実施例に限定されず、例えば、点弧用のフ
ォトトライアックの周辺にゼロクロス回路を接続するよ
うな形態を採っても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上、本発明に係る双方向サイリスタの
制御回路による場合、双方向サイリスタを用いて交流を
ゼロクロスで点弧させる基本構成でありながら、双方向
フォトカプラに入力される入力電流を変化させると、双
方向サイリスタから負荷への供給を、全波から半波或い
は半波から全波に切り換えられるようになっているの
で、従来回路に比べて精密な電力制御を行うことが可能
になるというメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】以下、本発明の一実施例を説明するための図で
あって、双方向サイリスタの制御回路の回路図である。

【図２】双方向サイリスタの制御回路の主要部の電圧波
形等を示す図であって、（ａ）はＡＣ電圧の波形、
（ｂ）は入力順電流の波形、（ｃ）は出力電圧の波形を
夫々示している。

【図３】フォトトライアックカプラのターンオン時間−
入力順電流の特性を示すグラフである。

【図４】以下、従来回路を説明するための図であって、
図１に対応する図である。

【図５】図４に示す回路の図２に対応するグラフであ
る。

【図６】他の従来回路の回路図である。

【図７】図６に示す回路の図２に対応する図である。

【符号の説明】

１０ 電力用トライアック α ゼロクロス機能付フォトトライアックカプラ ２０ フォトトライアックカプラ ３０ ゼロクロス回路 ４０ 入力回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 双方向サイリスタを用いて交流をゼロク
   ロスで点弧させて電力制御を行う双方向サイリスタの制
   御回路において、 入力電流が入力されると、前記双方向サイリスタに通電
   される交流電圧に基づいて当該双方向サイリスタのゲー
   ト電圧を生成し、入力電流に応じてターンオン時間が変
   化する双方向フォトカプラと、 前記交流電圧を検出して正領域と負領域とのそれぞれで
   設定されたゼロクロス電圧範囲に基づいて前記双方向フ
   ォトカプラをトリガさせるゼロクロス回路とを具備し、 前記双方向フォトカプラの入力電圧に応じたターンオン
   時間の変化により、前記交流電圧の正領域と負領域との
   一方のみで前記双方向フォトカプラをトリガし得るよう
   に、前記ゼロクロス電圧範囲が正領域と負領域とで差を
   付けて設定された ことを特徴とする双方向サイリスタの
   制御回路。