JP3428704B2 - 光結合型トリガ回路 - Google Patents
光結合型トリガ回路Info
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Description
るトライアック等の半導体スイッチング素子をトリガす
るための光結合型トリガ回路に関するものである。
体等の負荷の駆動電力を制御する制御素子として、トラ
イアック等の半導体スイッチング素子が広く利用されて
いる。図7はその半導体スイッチング素子のトリガ回路
を有した従来装置の構成を示すブロック図である。
形成された光結合型のトリガ回路で、発光手段102、
この発光手段102からの信号光103を受光する受光
手段104、この受光手段104の出力に従ってトリガ
信号を出力するトリガ手段106及び交流電源110の
零クロス電圧を検出する零電圧検出手段107から構成
されている。
トライアック等の半導体スイッチング素子で、交流電源
110から電力の供給を受け電気発熱体であるヒータ
(負荷)の駆動電力を制御する。111はヒータ109
の温度を検出する温度検出手段、112はその検出温度
に基づいて上記トリガ回路101の発光手段102に制
御信号を出力するCPUである。
よりヒータ109へ駆動電力を供給する時は、先ずトリ
ガ回路101の発光手段102を駆動して信号光103
を出力させ、その信号光103を受光手段104に伝達
する。そして、零電圧検出手段107の検出電圧が交流
電源110の零クロス電圧の近傍になった時に、トリガ
手段106により上記受光手段104からの出力に応じ
て半導体スイッチング素子108をトリガし、ヒータ1
09へ電力を供給する。
ような従来の光結合型トリガ回路にあっては、交流電源
の零クロス電圧を検出する零電圧検出手段を設け、その
零クロス電圧の近傍になった時にトリガ信号を出力して
いるため、次のような問題点があった。
発光手段の量子効率、発光手段と受光手段の光結合効
率、零電圧検出手段のプロセス上の製造ばらつき等のば
らつき要因があり、零クロス近傍でのスイッチングでな
くなるために、EMIノイズが大きくなってしまう。
電圧ばらつきは、電気発熱体等の負荷へ供給する電力の
変動となり、例えば、負荷温度のリップルになってしま
う。
圧に近付けすぎると、電気発熱体等の負荷がインダクタ
ンス成分等を持ち、電源電圧との位相がずれる場合はト
リガできない場合が生じる。
なされたもので、EMIに影響を与えることなく、負荷
への供給電力の変動が少なく、ミストリガも防止でき、
また低コストで、長寿命の光結合型トリガ回路を提供す
ることを目的としている。
回路は、半導体スイッチング素子を用いて商用交流電源
の供給量を制御する電力制御装置に使用される光結合型
トリガ回路において、前記半導体スイッチング素子の駆
動タイミングを規定するトリガ信号を発生するトリガ信
号発生手段と、入力される制御信号に応じた発光量で発
光する発光手段と、前記発光手段からの光を受光する受
光手段とを有し、前記トリガ信号発生手段は、前記商用
交流電源の電圧と前記受光手段の出力とに基づくタイミ
ングでトリガ信号を発生するようにしたものである。
号発生手段を、同一パッケージ内に構成したものであ
る。
ードバック手段)を増やす必要がなく、負荷への供給電
力の変動も少なく、またミストリガを防止でき、EMI
に影響を与えることもない。
いた装置の構成を示すブロック図である。図において、
102は制御信号に応じて発光する発光手段、104は
この発光手段102から出力(放出)された信号光10
3を受光して光電変換する受光手段、105はこの受光
手段104からの電気信号に応じてトリガ電圧を変更す
るトリガ電圧変更手段、106はこのトリガ電圧変更手
段105の出力に従って半導体スイッチング素子108
をトリガするトリガ手段で、以上の各手段により同一パ
ッケージ内に構成された光結合型のトリガ回路201が
形成されている。
の交流電源、111はヒータ109の温度を検出する温
度検出手段、112はヒータ109の温度制御を行う制
御手段であるCPU、113はCPU112からの制御
信号に応じて発光手段102の電流を制御する電流制御
手段である。
トリガ回路201の発光手段102は電流制御手段11
3に設定された電流に応じて信号光103を放出する。
受光手段104はその信号光103の光量によってトリ
ガすべき電圧を決定し、トリガ電圧変更手段105のト
リガ電圧を変更する。そして、トリガ手段106によっ
て半導体スイッチング素子108をトリガし、ヒータ1
09に位相制御した交流電源110からの駆動電力を供
給する。この時、CPU112は温度検出手段111に
よってヒータ109の温度を検出しており、ヒータ10
9が所定の温度になるように電流制御手段113の設定
電流値を変えることによって、ヒータ109への供給電
力を制御している。
1の実施例による光結合型トリガ回路の詳細構成を示す
回路図であり、図1のトリガ回路201の具体的な構成
例を示している。
して設けられた発光ダイオード、204,211は受光
手段104とトリガ電圧変更手段105を兼ねたフォト
トランジスタ、203,207はサイリスタを構成して
いるトランジスタで、このサイリスタを通してT2端子
205からT1端子208へ電流が流れる。210,2
13もサイリスタを構成しているトランジスタで、同様
にこのサイリスタを通してT1端子208からT2端子
205へ電流が流れる。206,212はトリガ手段1
06を構成しているMOSFETで、T2端子205と
T1端子208の間の電圧が所定の電圧値より大きくな
った場合はスイッチング素子108をトリガしないよう
に動作する。
発光ダイオード202から放出された信号光214の光
量に応じてフォトトランジスタ204,211が電流を
増幅し、トランジスタ203と207で構成されるサイ
リスタ及びトランジスタ210と213で構成されるサ
イリスタのベース電流を制御し、MOSFET206,
212とともにトリガ電圧を決定している。
電流Ifとトリガ電圧Vonとの関係を示したものであ
る。図示のように、発光ダイオード202に流れる電流
Ifが大きくなると、トリガ電圧Vonは大きくなる特性
を持っている。
1の装置の具体的な構成例を示したものである。同図
中、221は図1の半導体スイッチング素子108であ
るトライアック、222は温度検出手段111として設
けられたサーミスタ、223,224は電流を制御する
ための定電流回路を構成しているトランジスタ及び演算
増幅器で、電流制御手段113として設けられている。
は、トリガ回路201内の発光ダイオードに流す電流I
fを徐々に増やし、サーミスタ222の出力を監視しな
がらトライアック221をトリガできる最小の電流値を
見つけ、以後その電流値でトリガ回路201を制御す
る。これにより、図3に示す最小の電流値Ifoで最小
のトリガ電圧Vonoでトリガをかけることができる。
を受光する受光手段の受光量に応じてトリガ電圧を変更
し、そのトリガ電圧に従ってトライアック等のスイッチ
ング素子をトリガするようにしているので、次のような
利点がある。
がないので、低コストである。
ル等の負荷変動が少ない。
ガを防ぐことができる。
定にでき、長寿命化できる。
回路図であり、図2と同様図1のトリガ回路201の具
体的な構成例を示している。同図中、231はフォトダ
イオードとトランジスタから成る受光素子、232,2
33は電流ミラー回路を構成するトランジスタ、234
は外付けのコンデンサ、235,236は分圧用の抵
抗、237〜240は図外の交流電源からの交流を全波
整流するダイオードで、整流された出力はこの回路20
1の直流電源として利用される。241は図外の半導体
スイッチング素子のゲートと接続されるG端子、24
2,243は同スイッチング素子の両端に接続されるT
1端子及びT2端子である。
においては、発光ダイオード202に流れる電流に応じ
てここから放出される信号光214の光量が決められ、
その信号光214の光量に応じて、受光素子231のフ
ォトダイオードとトランジスタに流れる光励起電流が設
定され、その電流に応じて、電流ミラー回路のトランジ
スタ704と705により外付けのコンデンサ234が
チャージされる。そして、このチャージされた電荷量に
応じて、スイッチング素子のゲートに加わる電圧が変化
し、これによりトリガ電圧を変化させることができる。
装置に適用した場合、トリガ素子(トライアック)のゲ
ートを取り込むため、端子数は5ピン必要となる。
示したもので、ここでは不図示の交流電源の電圧と、発
光ダイオード202に流れる電流Ifと、負荷(ヒー
タ)に加わる電圧のそれぞれの波形を示している。
の装置の動作について説明する。CPU112は、電気
発熱体であるヒータ109に供給すべき電力から導通角
を算出し、これに見合った電流Ifをトランジスタ22
3と演算増幅器224の電流回路で設定し、発光ダイオ
ード202に流す。図6にその電流If1を示す。そし
て、この電流If1に応じたトリガ電圧Vonlでスイッ
チング素子であるトライアック221をトリガする。
1端子242とT2端子243間に電圧が加わらず、図
5のトリガ回路201は動作を停止する。この時、ゲー
ト電流が0であるためにトライアック221は0ボルト
になるとオフし、再び電圧が加わり始めると、このトリ
ガ回路201が動作し、上記電流If1によってトリガ
される。
よって、ヒータ109の温度を監視しており、ヒータ1
09が所定の温度になるようにフィードバックをかけ
て、導通角(トリガ電圧)を制御するようにしている。
また、電流IfをIf1からIf2に変えることによ
り、それに応じたトリガ電圧でトリガすることができ
る。この時の負荷(ヒータ)に加わる電圧波形は、図6
に示すとおりである。
ダイオード202に流す電流Ifが大きくなると、放出
光が増え、受光素子231のフォトダイオードに光励起
される光電流が増え、トランジスタ232と233の電
流ミラー回路により、コンデンサ234にチャージされ
る電圧が増える。このため、T1端子242とT2端子
243の間の電圧が低くてもトリガすることができ、ま
たトリガ電圧が大きくなり、負荷へ供給する電力を多く
することができる。
圧に近い最小のトリガ電圧でトリガする例を示したが、
本第2の実施例では、導通角を任意に変更できる場合を
示している。このため、位相制御を必要とする系におい
ても、零電圧を検出するためのフィードバック系を新た
に増やすことなく、従来と同じサーミスタ等からの温度
情報によるフィードバックだけで、安価に位相制御する
ことが可能である。
次のような効果が得られる。
ック手段)を増やす必要がないので、低コストである。
つき、経年変化等による)が少ない。
ガを防ぐことができる。
定にでき、長寿命化できる。
することができるので、次のような効果も得られる。
置の構成を示すブロック図
の関係を示す図
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体スイッチング素子を用いて商用交
流電源の供給量を制御する電力制御装置に使用される光
結合型トリガ回路において、 前記半導体スイッチング素子の駆動タイミングを規定す
るトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段と、 入力される制御信号に応じた発光量で 発光する発光手段
と、前記 発光手段からの光を受光する受光手段とを有し、 前記トリガ信号発生手段は、前記商用交流電源の電圧と
前記受光手段の出力とに基づくタイミングでトリガ信号
を発生する ことを特徴とする光結合型トリガ回路。 - 【請求項2】 前記発光手段、前記受光手段、前記トリ
ガ信号発生手段を、同一パッケージ内に構成したことを
特徴とする請求項1記載の光結合型トリガ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28245093A JP3428704B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 光結合型トリガ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28245093A JP3428704B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 光結合型トリガ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07135458A JPH07135458A (ja) | 1995-05-23 |
JP3428704B2 true JP3428704B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=17652588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28245093A Expired - Fee Related JP3428704B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 光結合型トリガ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3428704B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP28245093A patent/JP3428704B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH07135458A (ja) | 1995-05-23 |
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