JP4063328B2

JP4063328B2 - 負荷駆動回路

Info

Publication number: JP4063328B2
Application number: JP51245698A
Authority: JP
Inventors: 坂井　　正善; 弘一蓬原
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 1996-09-03
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: EP0867274A1; EP0865055A4; WO1998010452A1; EP0865055B1; EP0865055A1; US6034449A; JP3946261B2; WO1998009802A1; US6047634A; DE69739069D1

Description

〔技術分野〕
本発明は、負荷に供給する負荷電流を直接ＯＮ／ＯＦＦするための常用遮断スイッチと、常用遮断スイッチのＯＮ故障時に負荷電流を強制的に遮断するための非常用遮断スイッチとを直列接続して構成される負荷駆動回路に関する。
〔背景技術〕
この種の負荷駆動回路としては、例えば、ＰＣＴ／ＪＰ９６／００８６６等で開示されているものがある。
かかる従来の負荷駆動回路を説明すると、負荷の通電回路に、常用遮断スイッチと非常用遮断スイッチを直列に介装する。負荷の駆動信号の発生に基づく前記非常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、オフ・ディレー回路を介して非常用遮断スイッチに印加する。また、前記駆動信号の発生に基づく前記常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、オン・ディレー回路を介して常用遮断スイッチ印加する。
かかる回路の動作について説明する。
非常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、駆動信号の印加と同時にオフ・ディレー回路から発生し、常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、駆動信号の印加からオン・ディレー回路のオン・ディレー時間遅れて発生する。また、駆動信号が消滅した場合は、非常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、駆動信号の消滅からオフ・ディレー時間遅れて停止し、常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御信号は、駆動信号の消滅と同時に停止する。従って、正常時には、非常用遮断スイッチは電流を直接ＯＮ／ＯＦＦせず、常用遮断スイッチによって負荷電流がＯＮ／ＯＦＦされる。そして、常用遮断スイッチの溶着等で負荷電流が遮断できない状況になった場合に、非常用遮断スイッチを強制的にＯＦＦして負荷電流を遮断して負荷の動作を強制停止する。
しかしながら、従来回路では、常用遮断スイッチの溶着／短絡故障は、駆動信号がＯＦＦしないと分からない。駆動信号が発生しており、常用遮断スイッチがＯＮしている状況で、本当は溶着故障等により負荷電流の遮断能力が失われているかもしれない。また、常用遮断スイッチが短絡故障していて非常用遮断スイッチで負荷電流を遮断する場合、駆動信号が消滅した時点からオフ・ディレー回路のオフ・ディレー時間分制御信号が継続するので、非常用遮断スイッチのＯＦＦ動作が遅れ、負荷電流のＯＦＦ応答が遅れる。これは、非常用遮断スイッチで直接電流をＯＮ／ＯＦＦしない構成のスイッチ回路の宿命である。
本発明は上記の事情に鑑みなされたもので、負荷駆動中に負荷動作を停止させることなく、常用遮断スイッチがＯＦＦできることをチェック可能な負荷駆動回路を提供することを目的とする。
〔発明の開示〕
このため、本発明では、負荷駆動信号発生と同時にＯＮし駆動信号消滅から所定のオフ・ディレー時間後にＯＦＦする非常用遮断スイッチと、前記駆動信号発生から所定のオン・ディレー時間後にＯＮし駆動信号消滅と同時にＯＦＦする常用遮断スイッチの直列回路を、負荷の通電回路に直列接続して構成した負荷駆動回路において、負荷通電中に前記常用遮断スイッチがＯＦＦ動作可能な状態にあることを監視する監視手段を備え、前記非常用遮断スイッチは、前記常用遮断スイッチがＯＦＦ状態であることを条件に前記負荷駆動信号の発生と同時に前記非常用遮断スイッチをＯＮするための制御信号を発生し前記監視手段が前記常用遮断スイッチがＯＦＦ動作可能な状態にあることを確認して発生する出力信号が入力していることを条件に前記制御信号を継続して発生し前記負荷駆動信号の消滅から前記所定のオフ・ディレー時間後に前記制御信号を停止する非常用遮断スイッチ制御手段により、制御される構成であり、前記常用遮断スイッチは、前記非常用遮断スイッチがＯＮしたことを条件に前記負荷駆動信号の発生から前記所定のオン・ディレー時間後に発生する前記常用遮断スイッチ駆動用の制御信号によりＯＮし、前記負荷駆動信号の消滅と同時に前記制御信号の停止でＯＦＦする構成とした。
かかる構成では、非常用遮断スイッチ及び常用遮断スイッチが共にＯＮして負荷電流が供給された後に、監視手段で常用遮断スイッチがＯＦＦできる能力があることを常時監視する。これにより、負荷電流を直接ＯＮ／ＯＦＦ制御する常用遮断スイッチがＯＦＦできなくなった場合（短絡故障等）の危険を回避することが可能となる。
また、本発明では、常用遮断スイッチが半導体スイッチである時、前記監視手段は、前記常用遮断スイッチを負荷電流が停止しない短時間ＯＦＦにするＯＦＦ駆動信号を周期的に発生するＯＦＦ信号発生手段と、前記常用遮断スイッチがＯＦＦした時に前記出力信号を発生するＯＦＦ確認手段とを備える構成とした。
かかる構成では、常用遮断スイッチである半導体スイッチを、高速でＯＮ／ＯＦＦ制御することで、実質的に負荷電流を停止させることなく常用遮断スイッチをＯＦＦでき、常用遮断スイッチのＯＦＦ動作の確認が可能である。
また、本発明では、前記常用遮断スイッチが、互いに並列接続する第１及び第２常用遮断スイッチからなる時、前記監視手段が、互いに相補の関係を有する出力信号を発生して前記第１及び第２常用遮断スイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動する駆動手段と、前記第１及び第２常用遮断スイッチがそれぞれＯＦＦした時にＯＦＦ確認信号を発生する第１及び第２ＯＦＦ確認手段とを備える構成とした。
かかる構成では、２つの常用遮断スイッチが正常であれば、２つの常用遮断スイッチが交互にＯＮ／ＯＦＦするので、負荷の通電回路には連続的に電流が流れる。しかも、それぞれの常用遮断スイッチのＯＦＦ動作を確認できる。
また、本発明では、前記非常用遮断スイッチ制御手段は、前記第１及び第２ＯＦＦ確認手段から交互にＯＦＦ確認信号が発生していることを条件に、前記非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を継続して発生する構成とした。
かかる構成では、常用遮断スイッチが正常に交互にＯＮ／ＯＦＦしている時のみ、非常用遮断スイッチがＯＮ状態に保持される。常用遮断スイッチの一方でもＯＦＦしない時は、非常用遮断スイッチ制御手段によって非常用遮断スイッチが強制的にＯＦＦされ負荷への給電を停止する。
具体的には、前記非常用遮断スイッチ制御手段は、前記２つの常用遮断スイッチが共にＯＦＦしていることを示すＯＦＦ確認信号が発生していることを条件に前記負荷駆動信号の入力で非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を発生し、その後、前記第１及び第２ＯＦＦ確認手段から交互にＯＦＦ確認信号が発生していることを条件に前記非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を継続する構成とした。
また、本発明では、前記第１及び第２常用遮断スイッチが、機械式接点スイッチである時、第１及び第２常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ切換え時に互いのスイッチＯＮ期間がオーバーラップするよう第１及び第２常用遮断スイッチを駆動制御する構成とした。
かかる構成では、常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ切換え時において、一方の常用遮断スイッチがＯＮ状態にある間に、他方の常用遮断スイッチがＯＮし、その後に、一方の常用遮断スイッチがＯＮからＯＦＦになる。これにより、ＯＮ／ＯＦＦ切換えの応答速度が遅い機械式接点スイッチを用いても、負荷の駆動を安定できる。また、ＯＮ／ＯＦＦ切換え時の機械式接点スイッチの負担が少なく寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１実施形態の全体構成図である。
図２は、図１の回路の非常用及び常用遮断スイッチ制御回路図である。
図３は、図１の動作タイムチャートである。
図４は、本発明の第２実施形態の全体構成図である。
図５は、図４の常用遮断スイッチの動作タイムチャートである。
図６は、図４の回路の非常用及び常用遮断スイッチ制御回路図である。
図７は、図４の回路のモニタ回路図である。
図８は、本発明の第３実施形態の非常用及び常用遮断スイッチ制御回路図である。
図９は、制御信号Ｘ′，/Ｘ′の発生形態の説明図である。
図１０は、第３実施形態の動作タイムチャートである。
〔発明を実施するための最良の形態〕
以下に、本発明に係る負荷駆動回路の実施形態について添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の回路構成図を示す。
図１において、本実施形態の負荷駆動回路は、電源１１から負荷１２に給電する負荷通電回路に、非常用遮断スイッチＳＷ_Aと常用遮断スイッチＳＷ_Bの直列回路が直列接続されることは従来と同様である。前記非常用遮断スイッチＳＷ_Aは、互いにＯＮとＯＦＦの動作が相補の関係にあるメーク接点とブレーク接点とを有する強制操作型電磁リレー（ＰＣＴ／ＪＰ９６／００８６６等参照）のメーク接点で構成され、後述する非常用遮断スイッチ制御手段としての非常用遮断スイッチ制御回路２０からの制御信号ＺによりＯＮ／ＯＦＦ駆動される。前記常用遮断スイッチＳＷ_Bは、本実施形態では半導体スイッチであり、後述する常用遮断スイッチ制御回路３０からの制御信号ＸによりＯＮ／ＯＦＦ駆動される。常用遮断スイッチＳＷ_Bは、負荷通電時に負荷１２の動作が停止しない極めて短い時間で周期的にＯＦＦされる。常用遮断スイッチＳＷ_BのＯＦＦ動作を確認するＯＦＦ確認手段としてのモニタ回路４０は、常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＦＦした時に出力信号ＡＣを出力する。非常用遮断スイッチ制御回路２０は、負荷通電中においてモニタ回路４０の出力信号ＡＣが発生していることを条件に、制御信号Ｚを継続して発生し非常用遮断スイッチＳＷ_AをＯＮ状態に保持する。
図２に、前記非常用遮断スイッチ制御回路２０、常用遮断スイッチ制御回路３０及びモニタ回路４０の具体的な構成例を示す。
非常用遮断スイッチ制御回路２０は、モニタ回路４０からの出力信号ＡＣの消滅をオフ・ディレー時間Ｔ_Zの間遅延するオフ・ディレー回路２１と、オフ・ディレー回路２１の出力と駆動信号とが入力するＡＮＤゲート２２と、ＡＮＤゲート２２の出力をホールド信号とし非常用遮断スイッチＳＷ_Aのブレーク接点ｒ₁がＯＮ状態の時に発生する非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＦＦ確認信号Ｙをトリガ信号とする自己保持回路２３と、増幅器、トランス及び整流回路で構成されるリレードライバ２４と、リレードライバ２４の出力の消滅をオフ・ディレー時間Ｔ_OFFの間遅延し制御信号Ｚを発生する４端子コンデンサを用いたフェールセーフなオフ・ディレー回路２５とを備えて構成される。
前記常用遮断スイッチ制御回路３０は、抵抗Ｒ₁と４端子コンデンサＣとからなり非常用遮断スイッチＳＷ_Aの別のメーク接点ｒ₂を介して入力する駆動信号をオン・ディレー時間Ｔ_ON遅延するオン・ディレー回路３１と、オン・ディレー回路３１の出力を電源として駆動して周期Ｔ_ZでΔｔだけＯＦＦするパルス状の制御信号Ｘを出力する発振器３２とを備えて構成される。
モニタ回路４０は、常用遮断スイッチＳＷ_Bに並列接続して定電圧Ｖ_CCが抵抗Ｒ₂を介して印加するフォトダイオード及びフォトダイオードから光信号を受信して出力するフォトトランジスタからなるフォトカプラ４１及び駆動信号がない時常用遮断スイッチＳＷ_BのＯＦＦ状態を検査するための変調回路４２を備えて構成される。前記変調回路４２は、フォトカプラ４２Ａと、インバータ４２Ｂと、発振器４２Ｃと、非常用遮断スイッチＳＷ_Aのブレーク接点ｒ₃とで構成される。その動作は、駆動信号が入力されず非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＮ状態にない時、ブレーク接点ｒ₃がＯＮしており発振器４２Ｃが動作し、インバータ４２Ｂからの出力によってフォトカプラ４２Ａがスイッチングされる。常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＦＦ状態であれば、フォトカプラ４１がスイッチングして出力信号ＡＣによりオフ・ディレー回路２１は出力を生成する。駆動信号が印加され、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＮされ、そのブレーク接点ｒ₃がＯＦＦすると、発振器４２Ｃの動作が停止し、インバータ４２Ｂの出力が電圧Ｖ_CCに固定され、フォトカプラ４２ＡのフォトトランジスタはＯＮ状態を継続する。従って、後述するフォトカプラ４１の動作に影響を与えない。
ここで、前記発振器３２は、常用遮断スイッチＳＷ_BのＯＦＦ信号発生手段に相当し（駆動信号が印加されている時）、発振器３２とモニタ回路４０で、常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＦＦ動作可能な状態にあることを監視する監視手段を構成する。尚、Ｒ₃は抵抗である。
次に、図３のタイムチャートを参照しながら動作を説明する。
駆動信号入力前において、非常用遮断スイッチＳＷ_A及び常用遮断スイッチＳＷ_Bが共にＯＦＦ状態にあれば、モニタ回路４０のフォトカプラ４１から出力信号ＡＣが発生し、非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＮしているブレーク接点ｒ₁を介して非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＦＦ確認信号Ｙが発生する。この状態で、非常用遮断スイッチ制御回路２０に駆動信号が入力すると、ＡＮＤゲート２２から出力が発生し、この出力により自己保持回路２３はトリガ信号を自己保持して出力を発生し、リレードライバ２４が駆動し、オフ・ディレー回路２５から制御信号Ｚが発生して非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＮする。一方、常用遮断スイッチ制御回路３０では、非常用遮断スイッチＳＷ_Aの別のメーク接点ｒ₂がＯＮとなり前記駆動信号がオン・ディレー回路３１に入力し、オン・ディレー時間Ｔ_ON後に発振器３２が駆動して、制御信号Ｘが発生し、常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＮし、この時点で、電源１１から負荷１２に負荷電流が供給される。
負荷１２への通電が開始されると、制御信号Ｘは図３に示すように周期Ｔ_Z毎にΔｔだけＯＦＦするので、これに伴い常用遮断スイッチＳＷ_BがΔｔだけＯＦＦする。常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＦＦすると、モニタ回路４０のフォトカプラ４１から出力信号ＡＣが発生する。常用遮断スイッチＳＷ_Bが正常で周期的にＯＦＦすれば、オフ・ディレー回路２１から連続的に出力が発生し、非常用遮断スイッチＳＷ_AはＯＮ状態に保持される。
駆動信号が停止すると、常用遮断スイッチ制御回路３０の制御信号Ｘは直ちに停止して常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＦＦして負荷１２への給電が停止する。その後、オフ・ディレー回路２５のオフ・ディレー時間Ｔ_OFF後に非常用遮断スイッチ制御回路２０の制御信号Ｚが停止し、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＦＦする。
負荷給電中、常用遮断スイッチＳＷ_Bに短絡故障が発生すれば、その後モニタ回路４０から出力信号ＡＣが発生しないので、非常用遮断スイッチ制御回路２０の制御信号Ｚが停止し、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＦＦして負荷１２への給電を強制的に停止する。
かかる構成によれば、負荷１２の通電中に常用遮断スイッチＳＷ_BがＯＦＦできることを常時確認するので、従来のように駆動信号が停止しないと常用遮断スイッチＳＷ_Bの短絡故障がわからないということがない。そして、駆動信号が入力している状態で常用遮断スイッチＳＷ_Bが短絡故障したら直ちに出力を遮断できるので、非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＦＦ応答が遅れることを防止できる利点がある。
次に、図４〜図７に本発明の第２実施形態を示す。尚、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態の負荷駆動回路は、常用遮断スイッチに半導体スイッチを用い、２つの常用遮断スイッチの並列回路を非常用遮断スイッチと直列接続し、２つの常用遮断スイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動することで、負荷通電中に負荷への給電を停止させずに常用遮断スイッチがＯＦＦできることを確認するようにしたものである。
図４は、全体の回路図を示す。
図４において、半導体スイッチからなる２つの第１及び第２常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2の並列回路を非常用遮断スイッチＳＷ_Aと直列に接続して負荷通電回路が構成される。前記常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2は、駆動信号の入力に基づいて互いに相補の出力関係を持つ２相信号

（信号Ｘの否定信号）を発生する常用遮断スイッチ制御回路７０により、図５のタイムチャートに示すように交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
前記非常用遮断スイッチ制御回路６０は、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が共にＯＦＦしていることの確認に基づいて非常用遮断スイッチＳＷ_AをＯＮし、以後、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のスイッチング動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作）をモニタすることで常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2の正常を確認し、非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＮ継続を許可するよう構成される。即ち、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が共にＯＦＦ状態であることをモニタするモニタ回路５１からＯＦＦ状態を示す出力信号Ｖ_OFFが入力していることを条件に、駆動信号が入力した時に制御信号Ｚを出力して非常用遮断スイッチＳＷ_AをＯＮ駆動する。その後、各常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のスイッチング動作（ＯＮ／ＯＦＦ動作）をモニタするモニタ回路５２，５３から交互にＯＮ／ＯＦＦしていることを示す信号ＡＣ１，ＡＣ２が入力することを条件に制御信号Ｚの発生を継続して非常用遮断スイッチＳＷ_AをＯＮ状態に保持する。
図６に、前記非常用遮断スイッチ制御回路６０及び常用遮断スイッチ制御回路７０の具体的構成例を示す。
図６において、非常用遮断スイッチ制御回路６０は、モニタ回路５２，５３の出力信号ＡＣ１，ＡＣ２を入力するＡＮＤゲート６１と、駆動信号の立上がりを検出する立上がり検出回路６２と、この立上がり検出回路６２の出力とモニタ回路５１の出力信号Ｖ_OFFが入力するＡＮＤゲート６３と、ＡＮＤゲート６１及び６３の各出力が入力するＯＲゲート６４と、ＯＲゲート６４の出力と駆動信号が入力するＡＮＤゲート６５と、第１実施形態で説明したのと同様のリレードライバ２４及びオフ・ディレー回路２５とを備える。
常用遮断スイッチ制御回路７０は、第１実施形態と略同様の構成であり、非常用遮断スイッチＳＷ_Aのメーク接点ｒ₂と、抵抗Ｒ₁及び４端子コンデンサＣからなるオン・ディレー回路３１と、互いに相補の２相信号

を発生する２相信号発生回路７１とを備える。２相信号発生回路７１は、駆動信号に基づくオン・ディレー回路３１の出力を電源として発振出力を発生する発振器７１Ａとフリップフロップ回路７１Ｂとを備えて構成される。ここで、前記２相信号発生回路７１が駆動手段に相当する。
図７に、トランジスタからなる各常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2の前記各モニタ回路５１〜５３の具体的構成例を示す。
図７において、モニタ回路５１は、定電位Ｖ_CCを抵抗Ｒ₄を介して非常用遮断スイッチＳＷ_Aと常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2との間の通電線に接続して構成される。また、第１及び第２ＯＦＦ確認手段に相当するモニタ回路５２，５３は、同様の構成で、それぞれカレントセンサ５２Ａ，５３Ａと整流回路５２Ｂ，５３Ｂで構成される。従って、前記２相信号発生回路７１とモニタ回路５２，５３で監視手段が構成される。
次に動作を説明する。
駆動信号入力前において、２つの常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が共にＯＦＦ状態にあれば、電源電位Ｖ_CCが抵抗Ｒ₄を介してモニタ回路５１から出力信号Ｖ_OFFが発生する。この状態で、非常用遮断スイッチ制御回路６０に駆動信号が入力すると、その立上がりに基づく立上がり検出回路６２の出力がＡＮＤゲート６３に入力し、ＡＮＤゲート６３から出力が発生する。ＡＮＤゲート６３の出力に基づいてＯＲゲート６４の出力がＡＮＤゲート６５に印加され、この出力と駆動信号とによりＡＮＤゲート６５から出力が発生し、リレードライバ２４及びオフ・ディレー回路２５から制御信号Ｚが発生し、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＮする。一方、常用遮断スイッチ制御回路７０では、非常用遮断スイッチＳＷ_Aの励磁によりメーク接点ｒ₂がＯＮし、駆動信号がオン・ディレー回路３１入力し、オン・ディレー時間Ｔ_ON後にオン・ディレー回路３１の出力が２相信号発生回路７１に入力する。これにより、発振器７１Ａが動作し、フリップフロップ回路７１Ｂを介して互いに相補な関係の制御信号

が発生し、図５に示すように常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が交互にＯＮし、電源１１から負荷１２に負荷電流が供給される。
負荷１２の通電中は、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のスイッチング動作がモニタ回路５２，５３でモニタされ、正常の場合は信号ＡＣ１，ＡＣ２が共に発生する。即ち、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が交互にＯＮ／ＯＦＦしている場合に限り、カレントセンサ５２Ａ，５３Ａにそれぞれ交流信号が流れ、整流回路５２Ｂ，５３Ｂから出力信号ＡＣ１，ＡＣ２が生成される。これにより、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が共に正常であることを示す信号Ｖ_SWがＡＮＤゲート６１から発生する。このため、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のＯＮ／ＯＦＦ動作により信号Ｖ_OFFが消滅してＡＮＤゲート６３の出力が停止するが、ＯＲゲート６４の出力が継続して非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＮ動作を保持する。駆動信号が消滅すると、第１実施形態と同様に、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2がＯＦＦして負荷１２への給電が停止した後、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＦＦする。
一方、負荷１２の通電中において、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のいずれか一方が短絡故障すると、対応するカレントセンサ５２Ａ又は５３Ａに交流信号が流れず、整流回路５２Ｂ又は５３Ｂの出力信号ＡＣ１又はＡＣ２が停止し、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＦＦして強制的に負荷１２への給電が停止される。それ以後は、常用遮断スイッチの短絡故障に基づいてモニタ回路５１から常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のＯＦＦ確認の出力信号Ｖ_OFFが生成されず、非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＮ駆動は不能となる（ロックアウトされる）。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態は、常用遮断スイッチに電磁リレー等の機械式スイッチを用いた場合である。機械式スイッチを用いる場合、半導体スイッチに比べてスイッチングの応答速度が遅く、高速でＯＮ／ＯＦＦ動作させることは困難である。従って、負荷起動中に常用遮断スイッチのＯＦＦ確認を行うには、図４に示す第２実施形態のように並列接続した２つの常用遮断スイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦする構成とする。更に、常用遮断スイッチをＯＦＦする場合に、負荷電流が遮断しないように、一方の常用遮断スイッチがＯＮしてから他方の常用遮断スイッチがＯＦＦするようにする。このため、各機械式スイッチの応答特性のばらつきを考慮して、各常用遮断スイッチのＯＮ期間を互にオーバーラップさせる。
図８に、第３実施形態の非常用遮断スイッチ制御回路及び常用遮断スイッチ制御回路の具体的な回路構成例を示す。尚、負荷通電回路の構成は、電源１１、負荷１２、非常用遮断スイッチＳＷ_A及び例えば強制操作型電磁リレーのメーク接点からなる各常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が、図４に示す第２実施形態のように接続配置されているものとする。
図８において、本実施形態の非常用遮断スイッチ回路８０は、図２に示す第１実施形態と略同様の構成で、オフ・ディレー回路８１及びＡＮＤゲート８２が付加されている。
常用遮断スイッチ制御回路９０は、図６に示す第２実施形態と略同様の構成で、２つのＯＲゲート９１，９２が付加されている。各ＯＲゲート９１，９２は、２相信号発生回路７１のフリップフロップ回路７１Ｂの相補の出力信号

と発振器７１Ａの出力信号Ｓがそれぞれ入力する。そして、各ＯＲゲート９１，９２の論理和出力に基づく制御信号

で、対応する常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が駆動される。尚、本実施形態の発振器７１Ａは、図９に示すようにＯＮ／ＯＦＦデューティ比が５０％でない信号を発生するものである。
常用遮断スイッチ制御回路９０における制御信号

は、図９に示すように、互いにＯＮ期間がΔｔだけオーバーラップして発生する。即ち、発振器７１ＡからΔｔのパルス幅の信号が発生し、発振器７１Ａの信号を分周するフリップフロップ回路７１Ｂは、その立下がりで計数し互いに相補の出力信号

が発生する。従って、発振器７１Ａのパルス幅Δｔの出力信号と、フリップフロッ回路７１Ｂの出力信号

の論理和である各ＯＲゲート９１，９２から発生する制御信号

は、図９に示すようにΔｔのオーバーラップ期間を持って交互に発生する。尚、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のＯＦＦ確認は、それぞれのブレーク接点ｒ₄，ｒ₅を用いて確認する構成である。
次に、第３実施形態の動作を図１０のタイムチャートを参照して説明する。
駆動信号入力前において、非常用遮断スイッチＳＷ_A及び両常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が共にＯＦＦ状態にあれば、それぞれのブレーク接点ｒ₁，ｒ₄，ｒ₅がＯＮ状態にある。このため、非常用遮断スイッチＳＷ_AのＯＦＦ確認信号Ｙ及び常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のＯＦＦ確認の出力信号ＡＣ１，ＡＣ２が発生する。この状態で、非常用遮断スイッチ制御回路８０に駆動信号が入力すると、ＡＮＤゲート８２の出力と前記駆動信号の入力によりＡＮＤゲート２２から出力が発生し、自己保持回路２３、リレードライバ２４及びオフ・ディレー回路２５を介して制御信号Ｚが発生して非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＮする。
一方、常用遮断スイッチ制御回路９０では、第２実施形態と同様にオン・ディレー時間Ｔ_ON後に２相信号発生回路７１が動作し、前述のようにして互いにＯＮ期間のオーバーラップした制御信号

が発生する。これにより、一方の常用遮断スイッチＳＷ_B1（又はＳＷ_B2）がＯＮしている間に他方の常用遮断スイッチＳＷ_B2（又はＳＷ_B1）がＯＮし、その後に前記一方の常用遮断スイッチＳＷ_B1（又はＳＷ_B2）がＯＦＦするように動作する。このようにして、各常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2が交互にＯＮ／ＯＦＦし、電源１１から負荷１２に負荷電流が供給される。
負荷１１への通電開始後は、正常であればオフ・ディレー回路２１，８１の出力継続によりＡＮＤゲート８２の出力が継続し、非常用遮断スイッチＳＷ_AはＯＮ状態に保持される。負荷給電中、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2のどちらか一方でも短絡故障が発生すれば、ＡＮＤゲート８２の出力が停止し、非常用遮断スイッチＳＷ_AがＯＦＦして負荷１２への給電を強制的に停止する。
このように、常用遮断スイッチＳＷ_B1，ＳＷ_B2に電磁リレー等の機械式スイッチを用いた場合に、互いにＯＮ期間がオーバーラップするようにすれば、動作が安定すると共に、一方の常用遮断スイッチがＯＮ又はＯＦＦする時、接点間の電圧が略零の状態で行われるので、放電が生じ難くスイッチの寿命を長くできる。
尚、負荷電流が交流の場合、負荷電流のゼロクロス付近で、常用遮断スイッチの切換えを行うようにすれば、負荷電流が小さいので常用遮断スイッチの負担が少なくでき、常用遮断スイッチの寿命をより長くできる。
以上説明したように本発明によれば、負荷通電中でも、常用遮断スイッチが正常か否かを確認できるので、従来回路のように駆動信号が消滅するまで常用遮断スイッチのＯＮ故障が発見できないということがない。また、常用遮断スイッチに故障が発生した時に応答遅れなく直ちに危険の回避動作が可能であるので、従来回路のような非常用遮断スイッチの応答遅れの問題も解消できる。
また、常用遮断スイッチに半導体スイッチを用いれば、実質的に負荷電流を停止させることなく常用遮断スイッチを高速でＯＮ／ＯＦＦ駆動できるので、１つの常用遮断スイッチで済む利点がある。
また、常用遮断スイッチに電磁リレー等の機械式スイッチを用いた場合でも、２つの常用遮断スイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動するので、負荷の通電回路には連続的に確実に電流を流すことができ、負荷の駆動を安定にできる。
また、負荷通電中に常用遮断スイッチが正常であることを条件に非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を継続発生するようにすれば、負荷通電中に常用遮断スイッチにＯＮ故障が発生した時、非常用遮断スイッチが強制的にＯＦＦされるので、負荷の通電を直ちに停止させることができる。
ＯＮ／ＯＦＦ応答速度の遅い電磁リレー等の機械式接点スイッチを常用遮断スイッチに用いた時に、スイッチ切換え時にＯＮ期間をオーバーラップさせることで、２つの常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ切換えによる負荷の駆動をより一層安定できると共に、ＯＮ／ＯＦＦ切換え時の機械式接点スイッチの負担が少なく寿命を長くできる。
〔産業上の利用可能性〕
本発明は、非常用遮断スイッチと常用遮断スイッチを備える負荷駆動回路の故障時のフェールセーフ性が向上し、作業者の安全性を格段に向上できるので産業上の利用可能性が大である。

Claims

負荷駆動信号発生と同時にＯＮし駆動信号消滅から所定のオフ・ディレー時間後にＯＦＦする非常用遮断スイッチと、前記駆動信号発生から所定のオン・ディレー時間後にＯＮし駆動信号消滅と同時にＯＦＦする常用遮断スイッチの直列回路を、負荷の通電回路に直列接続して構成した負荷駆動回路において、負荷通電中に前記常用遮断スイッチがＯＦＦ動作可能な状態にあることを監視する監視手段を備え、前記非常用遮断スイッチは、前記常用遮断スイッチがＯＦＦ状態であることを条件に前記負荷駆動信号の発生と同時に前記非常用遮断スイッチをＯＮするための制御信号を発生し前記監視手段が前記常用遮断スイッチがＯＦＦ動作可能な状態にあることを確認して発生する出力信号が入力していることを条件に前記制御信号を継続して発生し前記負荷駆動信号の消滅から前記所定のオフ・ディレー時間後に前記制御信号を停止する非常用遮断スイッチ制御手段により、制御される構成であり、前記常用遮断スイッチは、前記非常用遮断スイッチがＯＮしたことを条件に前記負荷駆動信号の発生から前記所定のオン・ディレー時間後に発生する前記常用遮断スイッチ駆動用の制御信号によりＯＮし、前記負荷駆動信号の消滅と同時に前記制御信号の停止でＯＦＦする構成としたことを特徴とする負荷駆動回路。
常用遮断スイッチが半導体スイッチである時、前記監視手段は、前記常用遮断スイッチを負荷電流が停止しない短時間ＯＦＦにするＯＦＦ駆動信号を周期的に発生するＯＦＦ信号発生手段と、前記常用遮断スイッチがＯＦＦした時に前記出力信号を発生するＯＦＦ確認手段とを備える構成である請求項１記載の負荷駆動回路。
前記常用遮断スイッチが、互いに並列接続する第１及び第２常用遮断スイッチからなる時、前記監視手段が、互いに相補の関係を有する出力信号を発生して前記第１及び第２常用遮断スイッチを交互にＯＮ／ＯＦＦ駆動する駆動手段と、前記第１及び第２常用遮断スイッチがそれぞれＯＦＦした時にＯＦＦ確認信号を発生する第１及び第２ＯＦＦ確認手段とを備えて構成される請求項１記載の負荷駆動回路。
前記非常用遮断スイッチ制御手段は、前記第１及び第２ＯＦＦ確認手段から交互にＯＦＦ確認信号が発生していることを条件に、前記非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を継続して発生する構成である請求項３記載の負荷駆動回路。
前記非常用遮断スイッチ制御手段は、前記２つの常用遮断スイッチが共にＯＦＦしていることを示すＯＦＦ確認信号が発生していることを条件に前記負荷駆動信号の入力で非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を発生し、その後、前記第１及び第２ＯＦＦ確認手段から交互にＯＦＦ確認信号が発生していることを条件に前記非常用遮断スイッチのＯＮ駆動信号を継続する構成である請求項４記載の負荷駆動回路。
前記第１及び第２常用遮断スイッチが、機械式接点スイッチである時、第１及び第２常用遮断スイッチのＯＮ／ＯＦＦ切換え時に互いのスイッチＯＮ期間がオーバーラップするよう第１及び第２常用遮断スイッチを駆動制御する構成とした請求項３記載の負荷駆動回路。