JP5359773B2 - DC switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流線路を介して直流電源に接続する負荷を開閉する直流開閉器に関する。 The present invention relates to a DC switch that opens and closes a load connected to a DC power source via a DC line.
直流電源に接続する負荷をMOSFETからなる直流スイッチ回路を用いて開閉する直流開閉器は既知である（特許文献１、２参照。）。 A DC switch that opens and closes a load connected to a DC power source using a DC switch circuit made of a MOSFET is known (see Patent Documents 1 and 2).
特許文献１に記載された第１の直流開閉器は、図８に示すように、コンセント１の直流電源の正極側に接続されている第１の接点１４よりも奥で、プラグの第１の端子２１が接触する位置に第３の接点１６を設け、コンセント第２の接点１５は直流電源の負極側にMOSFET１１を介して接続し、このMOSFETを第３の接点１６と負極側電位との間に接続した分圧抵抗による電位をゲート電極に印加して制御する構成である。 As shown in FIG. 8, the first DC switch described in Patent Document 1 is the first plug of the plug behind the first contact 14 connected to the positive electrode side of the DC power source of the outlet 1. A third contact 16 is provided at a position where the terminal 21 contacts, and the outlet second contact 15 is connected to the negative side of the DC power supply via the MOSFET 11, and this MOSFET is connected between the third contact 16 and the negative side potential. The voltage is controlled by applying a potential by a voltage dividing resistor connected to the gate electrode to the gate electrode.
特許文献２に記載された第２の直流開閉器は、図９に示すように、直流電力を給電する負極電線Ｌ２の中途にパワーMOSFETＱ１を介設すると共に、パワーMOSFETＱ１のソースＳは給電側に、ドレインＤは電気機器側に接続し、パワーMOSFETＱ１のゲートＧ及びソースＳには抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点をそれぞれ接続すると共に、各抵抗の接続点とパワーMOSFETＱ１のソースＳとの間にはスイッチＳＷを介設し、スイッチＳＷは、スイッチＳＷのスイッチ操作部５ａによる閉から開の操作により抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の分圧電圧がパワーMOSFETＱ１のゲートＧに印加できる状態から印加された状態となり、スイッチＳＷのスイッチ操作部５ａによる開から閉への操作により抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の分圧電圧がパワーMOSFETＱ１のゲートＧに印加された状態から印加できる状態となるように構成している。
As shown in FIG. 9, the second DC switch described in
しかしながら、従来技術における第１および第２の直流開閉器には、以下の問題がある。すなわち従来の第１の直流開閉器は、コンセントの内部に組み込む構成であり、使用者などがプラグを抜かない限り直接開閉操作することができない。また、半導体スイッチのMOSFETに寄生容量があるため、電気機器に給電するためにコンセントにプラグを差し込むときに、ノイズによってMOSFETがオンしてコンセントにアークが発生してしまう問題がある。 However, the first and second DC switches in the prior art have the following problems. That is, the conventional first DC switch is built in the outlet, and cannot be directly opened or closed unless a user or the like removes the plug. Further, since the MOSFET of the semiconductor switch has a parasitic capacitance, there is a problem that when the plug is inserted into the outlet for supplying electric power to the electric device, the MOSFET is turned on due to noise and an arc is generated in the outlet.
一方、従来の第２の直流開閉器は、コンセントに差し込む負荷機器に付属するプラグ付コードの途中に接続された操作スイッチに適用するものであって、室内の壁スイッチには適用しにくいという問題がある。すなわち、第２の直流開閉器は、抵抗器Ｒ１とＲ２の直列回路および抵抗器Ｒ２に並列接続したコンデンサＣからなるゲート回路を正極側線路Ｌ１と負極側線路Ｌ２との間に接続している。このため、負荷と直流開閉器とが遠隔位置に分離している態様の室内配線などにおいて、２線配線にできないという問題がある。 On the other hand, the conventional second DC switch is applied to an operation switch connected in the middle of a cord with a plug attached to a load device to be plugged into an outlet, and is difficult to apply to an indoor wall switch. There is. That is, in the second DC switch, a gate circuit including a series circuit of resistors R1 and R2 and a capacitor C connected in parallel to the resistor R2 is connected between the positive line L1 and the negative line L2. . For this reason, there is a problem that the two-wire wiring cannot be performed in the indoor wiring in a mode in which the load and the DC switch are separated at a remote position.
本発明は、２線配線が可能で、しかも半導体スイッチ素子のオフ時に配線長に起因するキックバック電圧が発生してもそれを抑制する直流開閉器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a DC switch capable of two-wire wiring and suppressing the occurrence of a kickback voltage caused by the wiring length when the semiconductor switch element is turned off .
上記の課題を解決するために、本発明の直流開閉器は、直流電源に対して負荷と直列接続する半導体スイッチ素子と；半導体スイッチ素子に並列接続した充電回路と；充電回路に接続して半導体スイッチ素子の両端電圧に応じて充電される充電部と；充電部によって付勢されて半導体スイッチ素子をオンさせる駆動回路と；半導体スイッチ素子に対する駆動回路の作用を制御する操作スイッチと；半導体スイッチ素子の両端電圧を検出する半導体スイッチ素子電圧検出手段と；半導体スイッチ素子がオフ時の平常時線路電圧を半導体スイッチ素子電圧検出手段により予め測定しておき、半導体スイッチ素子電圧検出手段がオン状態からオフしたときの線路電圧が平常時線路電圧を超えたときに、充電部により付勢される駆動回路を用いて半導体スイッチ素子のインピーダンスを制御する半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段と；を具備している。 In order to solve the above problems, a DC switch according to the present invention includes a semiconductor switch element connected in series to a load with respect to a DC power source; a charging circuit connected in parallel to the semiconductor switch element; and a semiconductor connected to the charging circuit. A charging unit that is charged according to a voltage across the switch element; a drive circuit that is energized by the charging unit to turn on the semiconductor switch element; an operation switch that controls the action of the drive circuit on the semiconductor switch element ; and a semiconductor switch element A semiconductor switching element voltage detecting means for detecting a voltage across the semiconductor switch; a normal line voltage when the semiconductor switching element is off is previously measured by the semiconductor switching element voltage detecting means, and the semiconductor switching element voltage detecting means is turned off from the on state. When the line voltage exceeds the normal line voltage, the drive circuit It is provided with; a semiconductor switching element impedance control means for controlling the impedance of the switching element.
上記本発明は、負荷を開閉する手段として半導体スイッチ素子を用いて無接点化するとともに、半導体スイッチ素子の両端電圧に応じて駆動回路を付勢する充電部を充電する。充電部の充電の第１の態様は、半導体スイッチ素子のオフ時にはその両端に直流電源に接続する線路電圧が現れるので、この線路電圧を利用して半導体スイッチ素子の駆動回路を付勢するための充電部を予め充電しておくように構成する。特に半導体スイッチ素子が例えばMOSFETなどのように電圧駆動形の場合、半導体スイッチ素子を駆動するための電力が極めて少なくて済むし、また充電部に２次電池、電解コンデンサまたは電気２重層キャパシタなどを適宜選択することができるから、ある程度の長期間にわたり半導体スイッチ素子がオン状態を継続しても半導体スイッチ素子を所望時にオフさせることが可能である。 According to the present invention, a semiconductor switch element is used as a means for opening and closing the load to make contactless, and the charging unit that energizes the drive circuit is charged according to the voltage across the semiconductor switch element . In the first aspect of charging of the charging unit, when the semiconductor switch element is turned off , a line voltage connected to the DC power supply appears at both ends thereof, so that the drive circuit of the semiconductor switch element is energized using this line voltage. that make up the charging portion so keep precharged. In particular, when the semiconductor switch element is a voltage drive type such as a MOSFET, the power required to drive the semiconductor switch element is very small, and a secondary battery, an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor is provided in the charging part. Since the selection can be made as appropriate, the semiconductor switch element can be turned off at a desired time even if the semiconductor switch element is kept on for a certain long period of time.
充電部の充電の第２の態様は、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させながら半導体スイッチ素子の両端に電圧降下を生じさせ、この電圧降下を利用して充電回路に電圧を印加して充電部を充電するように構成する。 The second mode of charging of the charging unit is to cause a voltage drop across the semiconductor switch element while maintaining the semiconductor switch element substantially on, and to apply a voltage to the charging circuit using this voltage drop. It configured to charge the charging unit Te.
上述の第２の態様によれば、ある程度を超えた頗る長い期間にわたり半導体スイッチ素子がオン状態を継続しても、その間に充電部を充電可能にする。本態様において、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させるとは、直流開閉器を経由して直流電源に接続している一般的な電気機器で構成された負荷がほぼ正常に作動し得る範囲内で、短時間の負荷に供給する電圧の低下およびごく短時間の電源電圧遮断が許容される。すなわち、一般的な電気機器は、直流電源電圧が定格値からある程度、例えば１０％程度低下したり、瞬遮補償時間、例えば数十ｍ秒程度遮断されたりしても、作動を継続するように構成されるから、上記電圧低下または上記短時間の遮断であれば、問題ないといえる。 According to a second aspect of the above, it is continued semiconductor switching element is turned on over extremely long periods of time beyond a certain degree, that enables charging the charging portion therebetween. In this aspect, maintaining the semiconductor switch element substantially in an on state means that a load composed of general electric equipment connected to a DC power source via a DC switch can operate almost normally. Within the range, a drop in voltage supplied to the load for a short time and a power supply voltage interruption for a very short time are allowed. In other words, a general electric device continues to operate even if the DC power supply voltage drops from the rated value to some extent, for example, about 10%, or even if the instantaneous interruption compensation time is cut off, for example, about several tens of milliseconds. Since it is configured, it can be said that there is no problem if the voltage is reduced or the interruption is performed for a short time.
第２の態様において、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させる好ましい目安を数値で示せば次のとおりである。すなわち、半導体スイッチ素子を経由して負荷に印加する電圧が定常時または定格値に対して５〜１０％低下する状態であるか、または負荷に供給する電圧が一般的には数ｍ秒以下、より好ましくは１００μ秒程度の間瞬断する状態である。なお、上記の負荷に供給する電圧が低下する時間は特段限定されないが、所要の充電を行える範囲内において短いほど好ましい。 In a second aspect, is as follows: if Shimese a good preferable measure to maintain a substantially ON state numeric semiconductor switching element. That is, the voltage applied to the load via the semiconductor switch element is in a state where the voltage supplied to the load is reduced by 5 to 10% in a steady state or a rated value, or the voltage supplied to the load is generally several milliseconds or less, More preferably, it is in a state of instantaneous interruption for about 100 μsec. In addition, the time during which the voltage supplied to the load decreases is not particularly limited, but it is preferable that the time is as short as possible within a range where the required charging can be performed.
負荷印加電圧を低下させるには、半導体スイッチ素子の駆動信号を制御して半導体スイッチ素子の両端間のインピーダンスを増加させればよい。そうすれば、負荷に印加される電圧が応分に若干低下するものの半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させることができる。これと同時に、半導体スイッチ素子のインピーダンスを増加すると、そこには負荷電流が流れているから、半導体スイッチ素子の両端間に負荷電圧を差し引いた電圧降下が生じる。この降下電圧によって充電部を充電することができる。 In order to reduce the load applied voltage, the drive signal of the semiconductor switch element may be controlled to increase the impedance across the semiconductor switch element. Then, although the voltage applied to the load is slightly reduced, the semiconductor switch element can be substantially maintained in the on state. At the same time, when the impedance of the semiconductor switch element is increased, a load current flows there, so that a voltage drop is generated by subtracting the load voltage between both ends of the semiconductor switch element. The charging unit can be charged by this voltage drop.
また、上記に代えて半導体スイッチ素子をごく短時間の間オフさせることによっても、半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させることができる。そして、上記オフ期間中、少なくとも全線路電圧が半導体スイッチ素子の両端間に印加されるので、たとえ短時間であってもこの期間を利用して充電部を充電することができる。 Further, the semiconductor switch element can be substantially maintained in the ON state by turning off the semiconductor switch element for a very short time instead of the above. Since at least the entire line voltage is applied across the semiconductor switch element during the off period, the charging unit can be charged using this period even for a short time.
なお、必要に応じて半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させる機会を複数回断続的に設けて充電部を充電することができる。 Note that the charging unit can be charged by intermittently providing a plurality of occasions for maintaining the semiconductor switch element substantially in an ON state as necessary.
充電部の充電を開始するきっかけは、充電部の電圧低下の確認および予測のいずれであってもよい。電圧低下を確認するには、充電部に電圧検出手段を配設して所定値を下回ったときに半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させるように構成する。これに対して、電圧低下を予測するには、直流開閉器がオンしたときに計時を開始するタイマを配設して、所定時間を経過するごとに半導体スイッチ素子を実質的にオン状態に維持させるように構成する。 The trigger for starting charging of the charging unit may be either confirmation or prediction of the voltage drop of the charging unit. In order to confirm the voltage drop, the voltage detecting means is provided in the charging unit so that the semiconductor switch element is substantially maintained in the ON state when the voltage falls below a predetermined value. On the other hand, in order to predict a voltage drop, a timer that starts timing when the DC switch is turned on is provided, and the semiconductor switch element is substantially kept on every time a predetermined time elapses. To be configured.
充電部の充電の第３の態様は、第２の態様の構成に加えて、充電部の電圧を検出して検出電圧が所定値を下回ったときにオン時充電手段を動作させる充電部電圧検出手段を具備して構成する。 In addition to the configuration of the second mode, the third mode of charging of the charging unit is a charging unit voltage detection that detects the voltage of the charging unit and operates the on-time charging means when the detected voltage falls below a predetermined value. It configured by including the means.
上述の第３の態様は、かなりの長期間にわたりオン状態を継続したときなどの理由で充電部の電圧が充電を要する程度まで低下したときに充電が行われるように構成する。 The third aspect described above is configured such that charging is performed when the voltage of the charging unit decreases to a level that requires charging, for example, when the ON state is continued for a considerably long period of time.
本発明においては、以上説明した充電部の充電の第１ないし第３の態様のいずれか一の構成に加えて、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段を具備している。 In the invention, the first without the charging of unit described above in addition to any one of the configurations of the third embodiment is provided with a semiconductor switching element the impedance control unit.
前記半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段は、半導体スイッチ素子のオフ時に線路の配線長などに起因するキックバックで過渡振動が発生したときに、充電部により付勢される駆動回路を用いて半導体スイッチ素子のインピーダンスを制御することにより、過渡振動を抑制するように構成している。 The semiconductor switch element impedance control means uses a drive circuit that is energized by the charging unit when a transient vibration occurs due to kickback caused by the wiring length of the line when the semiconductor switch element is turned off . By controlling the impedance, it is configured to suppress transient vibration .
本発明によれば、半導体スイッチ素子の両端電圧に応じて半導体スイッチ素子の駆動回路を付勢する充電部を半導体スイッチ素子に並列接続した充電回路により充電し、充電部に充電された電気エネルギーを用いて駆動回路を作動させて半導体スイッチ素子をオンするので、負荷と直流開閉器の間が離間していてもそれらの間の配線が２線で済むとともに、内部配線が簡単化されるため小形化が可能で、開閉時のアーク発生がない無接点の直流開閉器を提供することができる。 According to the present invention, the charging unit for energizing the drive circuit of the semiconductor switch element according to the voltage across the semiconductor switch element is charged by the charging circuit connected in parallel to the semiconductor switch element, and the electric energy charged in the charging unit is Since the driving circuit is used to turn on the semiconductor switch element, even if the load and the DC switch are separated from each other, only two wires are required between them, and the internal wiring is simplified so that it is small. Therefore, it is possible to provide a contactless DC switch that does not generate an arc when opening and closing.
さらに、上述に加えて以下の効果を奏する。
１．充電部の充電において、第２の態様を採用した場合、半導体スイッチ素子が長時間オン状態を持続して充電部の電圧が低下した場合であっても、オン時充電手段を動作させることによって半導体スイッチ素子の実質的なオン中に半導体スイッチ素子の両端間に充電に利用できる電圧が現れる。そして、上記電圧で充電部が充電されるので、通電中の負荷に実質的な影響を与えないとともに長期間にわたって半導体スイッチ素子のオン状態が連続しても直流開閉器の開閉機能が損なわれるようなことがない。
２．充電部の充電において、第２の態様に加えて第３の態様を採用した場合、充電部電圧検出手段が、充電部の電圧を監視する。その結果、充電部の電圧が所定値を下回ったときには、オン時充電手段を動作させるため、充電部の充電が必要時に自動的に行われる。
３．半導体スイッチ素子電圧検出手段および半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段を具備していることにより、配線長に起因する線路インダクタンスなどによって半導体スイッチ素子がオフしたときの半導体スイッチ素子電圧検出手段が検出した線路電圧が平常時線路電圧を超えると、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段が充電部により付勢される駆動回路を用いて半導体スイッチ素子のインピーダンスを制御するので、半導体スイッチ素子のインピーダンスを遮断状態から減少方向へ制御する。これにより線路の抵抗が大きくなる。その結果、過渡振動が抑制されるので、格別のサージアブソーバを用いることなしに負荷に過電圧が印加されるのを軽減ないし防止して、負荷を保護することができる。また、半導体スイッチ素子がオフしたときに過渡振動が発生しない場合には、半導体スイッチ素子が遮断状態を維持するため、そのインピーダンスが減少方向に制御されないので、予め所定の電流低減曲線に沿って過渡電圧の発生を抑制する従来技術を採用した際の過渡期の無駄な電力消費を回避できる。
In addition, the effects of the following in addition to the above.
1. In the charging of the charging unit, when the second mode is adopted, even when the semiconductor switching element is kept on for a long time and the voltage of the charging unit is lowered, the on-state charging means is operated to operate the semiconductor. A voltage that can be used for charging appears across the semiconductor switch element while the switch element is substantially on. And since a charging part is charged with the said voltage, even if the ON state of a semiconductor switch element continues for a long period of time, it does not have a substantial influence on the load under electricity supply, and the switching function of a DC switch is impaired. There is nothing.
2. In the charging of the charging unit, when the third mode is adopted in addition to the second mode, the charging unit voltage detection means monitors the voltage of the charging unit. As a result, when the voltage of the charging unit falls below a predetermined value, the charging unit is operated, so that the charging unit is automatically charged when necessary.
3. By providing the semiconductor switch element voltage detection means and the semiconductor switch element impedance control means, the line voltage detected by the semiconductor switch element voltage detection means when the semiconductor switch element is turned off due to the line inductance caused by the wiring length, etc. When the normal line voltage is exceeded, the semiconductor switch element impedance control means controls the impedance of the semiconductor switch element using the drive circuit that is energized by the charging unit, so the impedance of the semiconductor switch element is controlled from the cut-off state to the decreasing direction. To do. This increases the resistance of the line. As a result, since transient vibration is suppressed, it is possible to protect the load by reducing or preventing an overvoltage from being applied to the load without using a special surge absorber. In addition, when transient vibration does not occur when the semiconductor switch element is turned off, the semiconductor switch element maintains the cutoff state, so that the impedance is not controlled in a decreasing direction. It is possible to avoid wasteful power consumption during the transition period when the conventional technology for suppressing the generation of voltage is adopted.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
まず、図１を参照して本発明を説明する。 First, the present invention will be described with reference to FIG.
すなわち、本発明の直流開閉器ＳＷは、半導体スイッチ素子Ｑ１、制御回路ＣＣ、充電部ＣＥおよび操作スイッチＯＰを具備している。なお、制御回路ＣＣは、充電回路ＣＨおよび駆動回路ＤＲを包括した回路である。 That is, the DC switch SW of the present invention includes a semiconductor switch element Q1, a control circuit CC, a charging unit CE, and an operation switch OP. The control circuit CC is a circuit that includes the charging circuit CH and the driving circuit DR.
半導体スイッチ素子Ｑ１は、直流電源ＤＣから延在する直流線路ｌに負荷Ｌと直列接続している。また、半導体スイッチ素子Ｑ１は、その具体的な構成が特段限定されないが、例えばMOSFET、トランジスタおよびＧＴＯなどの半導体素子を用いることができる。特にMOSFETは電圧駆動によりオンさせることができるので、充電部ＣＥの小形化および安価化の要求に対して好適である。 The semiconductor switch element Q1 is connected in series with a load L to a direct current line l extending from the direct current power source DC. Further, the specific configuration of the semiconductor switch element Q1 is not particularly limited. For example, a semiconductor element such as a MOSFET, a transistor, or a GTO can be used. In particular, since the MOSFET can be turned on by voltage driving, it is suitable for the demand for downsizing and cost reduction of the charging unit CE.
制御回路ＣＣのうち充電回路ＣＨは、半導体スイッチ素子Ｑ１に並列接続して、半導体スイッチ素子Ｑがオフ中に作動して充電素子ＣＥを充電する。また、駆動回路ＤＲは、充電部ＣＥを電源として作動して半導体スイッチ素子Ｑをオンさせる。 Among the control circuits CC, the charging circuit CH is connected in parallel to the semiconductor switch element Q1, and operates while the semiconductor switch element Q is off to charge the charging element CE. In addition, the drive circuit DR operates using the charging unit CE as a power source to turn on the semiconductor switch element Q.
充電部ＣＥは、制御回路ＣＣのうち充電回路ＣＨの回路部分に接続して半導体スイッチ素子Ｑ１のオフ時に充電される。また、充電部ＣＥは、その具体的な構成が特段限定されないが、例えば電解コンデンサ、電気２重層キャパシタおよび２次電池などを用いることができる。半導体スイッチ素子Ｑ１にMOSFETを用いるとともに、直流開閉器ＳＷが日常的にオンオフされる使用態様の場合、電解コンデンサを充電部ＣＥとして用いても実用上問題ない。 The charging unit CE is connected to the circuit portion of the charging circuit CH in the control circuit CC and is charged when the semiconductor switch element Q1 is turned off. Further, the specific configuration of the charging unit CE is not particularly limited. For example, an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, a secondary battery, and the like can be used. When a MOSFET is used for the semiconductor switch element Q1 and the DC switch SW is turned on and off on a daily basis, there is no practical problem even if an electrolytic capacitor is used as the charging unit CE.
操作スイッチＯＰは、半導体スイッチ素子Ｑ１と、駆動回路ＤＲの回路部分に接続していて、駆動回路ＤＲを半導体スイッチ素子Ｑ１に作用させたり不作用にさせたりする手段である。すなわち、図１においては、操作スイッチＯＰがオンすると、駆動回路の機能部分が半導体スイッチ素子Ｑ１に接続するので、半導体スイッチ素子Ｑ１をオンさせる。操作スイッチＯＰがオフされると、半導体スイッチ素子Ｑ１はオフする。 The operation switch OP is a means that is connected to the semiconductor switch element Q1 and the circuit portion of the drive circuit DR, and causes the drive circuit DR to act on or inactivate the semiconductor switch element Q1. That is, in FIG. 1, when the operation switch OP is turned on, the functional portion of the drive circuit is connected to the semiconductor switch element Q1, so that the semiconductor switch element Q1 is turned on. When the operation switch OP is turned off, the semiconductor switch element Q1 is turned off.
次に、図２を参照して本発明の直流開閉器の使用例を説明する。なお、図２において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。図中、Ｒは室内、ＬＭは照明器具、ＷＳは壁スイッチである。 Next, a usage example of the DC switch of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. In the figure, R is a room, LM is a lighting fixture, and WS is a wall switch.
照明器具ＬＭは、室内Ｒの天井に設置され、壁スイッチＷＳでその点滅を行えるように埋め込み配線されている。壁スイッチＷＳは、その内部に図１に示す本発明の直流スイッチＳＷが内蔵されている。 The luminaire LM is installed on the ceiling of the room R and embedded and wired so that the wall switch WS can be blinked. The wall switch WS includes the DC switch SW of the present invention shown in FIG.
そうして、直流電源ＤＣ、照明器具ＬＭおよび壁スイッチＷＳの間の配線が２線で行われているとともに、壁スイッチＷＳは、半導体スイッチ素子Ｑ１により無接点化されているが、操作性については一般に使用されている機械式の壁スイッチと同様に押し釦やシーソー形ハンドルなどによって操作するように構成することができる。 Thus, the wiring between the DC power source DC, the luminaire LM, and the wall switch WS is wired in two lines, and the wall switch WS is contactless by the semiconductor switch element Q1, but the operability is Can be configured to be operated by a push button, a seesaw-type handle or the like in the same manner as a generally used mechanical wall switch.
次に、図３を参照して本発明の充電部の充電の第１の態様における第１の実施形態について説明する。なお、図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。 Next, a first embodiment of the first aspect of charging of the charging unit of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same parts as those in FIG.
第１の態様における第１の実施形態は、半導体スイッチ素子Ｑ１がMOSFETからなる。制御回路ＣＣのうち充電回路ＣＨは、図示極性すなわち充電に対して順方向のダイオードＤ１および抵抗器Ｒ１の直列回路により構成されている。充電部ＣＥは、２次電池により構成されている。なお、２次電池としては、例えばリチウムイオン電池などを用いることができる。 In the first embodiment in the first aspect , the semiconductor switch element Q1 is made of a MOSFET. Among the control circuits CC, the charging circuit CH is configured by a series circuit of a diode D1 and a resistor R1 which are forward in the illustrated polarity, that is, charging. The charging unit CE is composed of a secondary battery. In addition, as a secondary battery, a lithium ion battery etc. can be used, for example.
駆動回路ＤＲは、MOSFETのソース・ゲート間に抵抗器Ｒ２が並列接続し、この抵抗器Ｒ２の両端に充電部ＣＥの２次電池が操作スイッチＯＰを介して接続される構成である。 The drive circuit DR has a configuration in which a resistor R2 is connected in parallel between the source and gate of a MOSFET, and a secondary battery of the charging unit CE is connected to both ends of the resistor R2 via an operation switch OP.
そうして、充電部ＣＥの２次電池が充電されている状態において、操作スイッチＯＰを操作してこれをオフすると、２次電池の電圧が操作スイッチＯＰを介してMOSFETのゲート・ソース間に駆動電圧として印加されるので、MOSFETがオンする。その結果、負荷Ｌが動作する。なお、充電回路ＣＨのダイオードＤ１は、MOSFETがオン時に２次電池が抵抗器Ｒ１およびMOSFETの閉回路内で放電するのを阻止する。 Then, when the secondary battery of the charging unit CE is charged, when the operation switch OP is operated and turned off, the voltage of the secondary battery is connected between the gate and source of the MOSFET via the operation switch OP. Since it is applied as a drive voltage, the MOSFET is turned on. As a result, the load L operates. The diode D1 of the charging circuit CH prevents the secondary battery from discharging in the closed circuit of the resistor R1 and the MOSFET when the MOSFET is turned on.
次に、操作スイッチＯＰを操作してこれを開放すると、上記駆動電圧がMOSFETに印加されなくなるから、MOSFETがオフし、負荷Ｌが不作動となる。これに伴ってMOSFETのドレイン・ソース間に直流電源ＤＣの電圧が現れるので、充電回路ＣＨが作動して充電部ＣＥの２次電池が充電され、次に操作スイッチＯＰがオフされるのに備える。 Next, when the operation switch OP is operated and opened, the drive voltage is not applied to the MOSFET, so that the MOSFET is turned off and the load L is deactivated. As a result, the voltage of the DC power supply DC appears between the drain and source of the MOSFET, so that the charging circuit CH is activated to charge the secondary battery of the charging unit CE, and then the operation switch OP is turned off. .
以下、図４ないし図７を参照して本発明のその他の実施形態について説明する。なお、各図において、図１ないし図３と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。 Hereinafter, it will be explained another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, in each figure, about the same part as FIG. 1 thru | or FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
図４は、本発明の充電部の充電の第１の態様における第２の実施形態を示している。本実施形態は、充電部の充電の第１の態様における第１の形態との対比において、充電回路ＣＨは、抵抗器Ｒ１と、切り換え形操作スイッチＯＰの図において上方に位置する一方の固定接点および可動接点と、の直列回路により構成されている。充電部ＣＥは、電解コンデンサまたは電気２重層キャパシタにより構成される。駆動回路ＤＲは、その抵抗器Ｒ２およびゲートの接続点が切り換え形操作スイッチＯＰの図において下方に位置する他方の固定接点および可動接点を介して充電素子ＣＥの正極に接続している点で充電部の充電の第１の態様における第１の実施形態と相違している。 FIG. 4 shows a second embodiment in the first aspect of charging of the charging unit of the present invention. This embodiment, in comparison with the first embodiment of the first aspect of the charging of the charging unit, the charging circuit CH includes a resistor R1, one fixed contact is located above in the figures of the switching-type operation switch OP And a series circuit of movable contacts. The charging unit CE is configured by an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor. Driving circuit DR is charged in that connected through the other fixed contact and the movable contact located below in the figures of the resistor R2 and the gate of the connection point changeover type operation switch OP to a positive electrode of the charging element CE This is different from the first embodiment in the first mode of charging the part .
そうして、操作スイッチＯＰを図示の位置に操作されていると、駆動回路ＤＲが開放されて半導体スイッチ素子Ｑ１のMOSFETに対して駆動電圧が印加されないから、MOSFETがオフとなり、負荷Ｌが不作動となる。これと同時に、MOSFETのドレイン・ソース間電圧が直流電源ＤＣの電圧まで高くなるので、充電回路ＣＨが作動して充電部ＣＥが充電される。 Thus, when the operation switch OP is operated to the position shown in the drawing, the drive circuit DR is opened and no drive voltage is applied to the MOSFET of the semiconductor switch element Q1, so that the MOSFET is turned off and the load L is ineffective. It becomes operation. At the same time, since the drain-source voltage of the MOSFET increases to the voltage of the DC power supply DC, the charging circuit CH is activated to charge the charging unit CE.
次に、操作スイッチＯＰを操作して可動接点が図示の位置から下方に位置する他方の固定接点に接触すると、充電部ＣＥが駆動回路ＤＲに接続するので、半導体スイッチ素子Ｑ１のMOSFETがオンして負荷Ｌが作動する。これに伴い充電回路ＣＨが操作スイッチＯＰにより開放されるので、充電部ＣＥが充電回路ＣＨおよびMOSFETの閉回路内を不所望に放電しなくなる。 Next, when the operation switch OP is operated and the movable contact comes into contact with the other fixed contact located below the illustrated position, the charging unit CE is connected to the drive circuit DR, so that the MOSFET of the semiconductor switch element Q1 is turned on. The load L is activated. Accordingly, since the charging circuit CH is opened by the operation switch OP, the charging unit CE does not undesirably discharge the charging circuit CH and the closed circuit of the MOSFET.
図５は、本発明の充電部の充電の第２の態様における第１の実施形態を示している。本実施形態は、オン時充電手段ＯＣを具備している。また、オン時充電手段ＯＣは、充電指令手段ＣＩおよび実質的オン状態切換手段ＳＯＣを具備している。 Figure 5 shows a first embodiment of the second aspect of the charging of the charging unit of the present invention. This embodiment includes an on-time charge unit OC. The on-time charging unit OC includes a charge command unit CI and a substantially on-state switching unit SOC.
充電指令手段ＣＩは、本実施形態において、充電部電圧検出手段からなる。充電部電圧検出手段は、例えば電圧比較器などで構成することができ、充電部ＣＥの電圧が予め設定した所定値を下回ったときに充電指令としての検出信号を送出する。なお、上記所定値は、充電部ＣＥの出力電圧が半導体スイッチ素子Ｑ１を所要の高い導通度で確実にオンさせることができる値の下限値以上に設定するのがよい。 In the present embodiment , the charging command unit CI includes a charging unit voltage detecting unit. The charging unit voltage detecting means can be constituted by a voltage comparator, for example, and sends a detection signal as a charging command when the voltage of the charging unit CE falls below a predetermined value set in advance. The predetermined value is preferably set to be equal to or higher than the lower limit value of the value at which the output voltage of the charging unit CE can reliably turn on the semiconductor switch element Q1 with the required high conductivity.
また、充電部電圧検出手段は、図５に示す接続態様に代えて、所望により操作スイッチＯＰを経由して充電部ＣＥの両端電圧を検出することにより、半導体スイッチ素子Ｑ１がオン中にのみ充電部ＣＥの電圧検出動作を行うように構成することができる。また、所望により検出電圧にヒステリシス特性を付与しておくことができる。これにより、充電部の電圧が検出信号を送出した際の第１の検出電圧よりさらに高い第２の検出電圧まで高くなったときに検出信号の送出を停止するように構成することが許容される。本変形例によれば、充電動作の安定性および充電の信頼性を向上させることができる。 In addition, the charging unit voltage detection means is charged only when the semiconductor switch element Q1 is on by detecting the voltage across the charging unit CE via the operation switch OP as desired instead of the connection mode shown in FIG. The voltage detection operation of the part CE can be performed. Moreover, a hysteresis characteristic can be provided to the detection voltage as desired. Thereby, it is allowed to be configured to stop the transmission of the detection signal when the voltage of the charging unit becomes higher to the second detection voltage that is higher than the first detection voltage when the detection signal is transmitted. . According to this modification, the stability of the charging operation and the reliability of charging can be improved.
実質的オン状態切換手段ＳＯＣは、充電指令手段ＣＩからの指令を受けて操作スイッチＯＰの操作によってオン状態になっている半導体スイッチ素子Ｑ１をごく短時間オフするか半導体スイッチ素子Ｑ１の両端間のインピーダンスを許容範囲内で大きくすることで実質的にオン状態へ変化させる手段である。例えば、図示のように単安定マルチバイブレータＳＭＢおよびスイッチ素子Ｑ２を用いて実質的オン状態切換手段ＳＯＣを構成することができる。単安定マルチバイブレータＳＭＢは、充電指令手段ＣＩの検出信号に応動して所定時間幅のパルス電圧を出力する。なお、所望により単安定マルチバイブレータＳＭＢの出力電圧パルスの時間幅を可変に構成することができる。スイッチ素子Ｑ２は、操作スイッチＯＰと半導体スイッチ素子Ｑとの間に直列に挿入されていて、単安定マルチバイブレータＳＭＢのパルス電圧出力に同期してオフする。 The substantially on-state switching means SOC receives the command from the charge command means CI and turns off the semiconductor switch element Q1 turned on by the operation of the operation switch OP for a very short time or between both ends of the semiconductor switch element Q1. This is means for changing the impedance to an on-state substantially by increasing the impedance within an allowable range. For example, as shown in the figure, the substantially on-state switching means SOC can be configured using the monostable multivibrator SMB and the switch element Q2. The monostable multivibrator SMB outputs a pulse voltage having a predetermined time width in response to the detection signal of the charge command means CI. If desired, the time width of the output voltage pulse of the monostable multivibrator SMB can be variably configured. The switch element Q2 is inserted in series between the operation switch OP and the semiconductor switch element Q, and is turned off in synchronization with the pulse voltage output of the monostable multivibrator SMB.
次に、充電部の充電の第２の態様における第１の実施形態における回路動作を説明する。操作スイッチＯＰがオフして半導体スイッチ素子Ｑ１がオン状態を継続中に充電部ＣＥの電圧が所定値を下回ると、充電指令手段ＣＩがこれを検出して検出信号からなる充電指令を出力する。 Next, the circuit operation of the first embodiment in the second aspect of the charging of the charging unit. If the voltage of the charging unit CE falls below a predetermined value while the operation switch OP is turned off and the semiconductor switch element Q1 is kept on, the charge command means CI detects this and outputs a charge command consisting of a detection signal.
充電指令が出力されると、実質的オン状態切換手段ＳＯＣは、これに応動して単安定マルチバイブレータＳＭＢから所定時間幅のパルス電圧が発生する。このパルス電圧に応動した制御によってスイッチ素子Ｑ２が短時間オフするので、半導体スイッチ素子Ｑ１は、そのゲート電位がソースの電位に等しくなるため、ごく短時間オフする態様の実質的オン状態に移行する。 When the charge command is output, the substantially on-state switching means SOC responds to the pulse voltage having a predetermined time width generated from the monostable multivibrator SMB. Since the switch element Q2 is turned off for a short time by the control in response to the pulse voltage, the gate potential of the semiconductor switch element Q1 becomes equal to the source potential, so that the semiconductor switch element Q1 shifts to a substantially on state in which it is turned off for a very short time. .
半導体スイッチ素子Ｑ１がごく短時間オフするときに、半導体スイッチ素子Ｑ１の両端間電圧が少なくとも線路電圧に等しくなるため、充電回路ＣＨが作動して充電部ＣＥの充電が行われる。この充電動作で充電部ＣＥの電圧が回復する。なお、配線長に起因するなどでインダクタンスが負荷回路に存在する場合には、半導体スイッチ素子Ｑ１がオフしたときにキックバックにより電源電圧より高い過渡振動電圧が半導体スイッチ素子Ｑ１の両端間に発生するので、充電部ＣＥの充電がさらに促進される。 When the semiconductor switch element Q1 is turned off for a very short time, since the voltage across the semiconductor switch element Q1 is at least equal to the line voltage, the charging circuit CH is activated and the charging unit CE is charged. With this charging operation, the voltage of the charging unit CE is recovered. When inductance is present in the load circuit due to the wiring length or the like, a transient oscillation voltage higher than the power supply voltage is generated across the semiconductor switch element Q1 by kickback when the semiconductor switch element Q1 is turned off. Therefore, charging of the charging unit CE is further promoted.
また、上記スイッチ素子Ｑ２の導通度が、単安定マルチバイブレータＳＭＢのパルス出力電圧に対応して短時間低くなるように回路が構成されている場合には、半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート・ソース間に印加される電圧が低下するため、半導体スイッチ素子Ｑ１の両端間のインピーダンスが短時間の間大きくなる。これに伴い半導体スイッチ素子Ｑ１の両端間の電圧降下が、例えば５０〜１００Ｖ程度の直流電源電圧において、例えば５〜１０％程度になるとともに、半導体スイッチ素子Ｑ１の駆動電圧は数ないし十Ｖ程度であるから、上記両端間電圧で充電回路ＣＨを作動させるとともに、充電部ＣＥを電源として半導体スイッチ素子Ｑ１の駆動信号を発生させることが可能である。 In addition, when the circuit is configured so that the continuity of the switch element Q2 is lowered for a short time corresponding to the pulse output voltage of the monostable multivibrator SMB, the gate and source of the semiconductor switch element Q1 are connected. Since the applied voltage is lowered, the impedance between both ends of the semiconductor switch element Q1 is increased for a short time. Accordingly, the voltage drop across the semiconductor switch element Q1 becomes, for example, about 5 to 10% at a DC power supply voltage of about 50 to 100 V, for example, and the drive voltage of the semiconductor switch element Q1 is about several to tens of volts. Therefore, it is possible to operate the charging circuit CH with the voltage between both ends and to generate a drive signal for the semiconductor switch element Q1 using the charging unit CE as a power source.
図６は、本発明の充電部の充電の第２の態様における第２の実施形態を示している。本実施形態は、充電指令手段ＣＩ´が第３の形態におけるそれとは異なっている。 FIG. 6 shows a second embodiment of the second aspect of charging of the charging unit of the present invention. In the present embodiment , the charge command means CI ′ is different from that in the third embodiment.
すなわち、本実施形態の充電指令手段ＣＩ´は、タイマにより構成されていて、予め設定された所定時間が経過すると自動的に充電部ＣＥを充電する。このため、充電指令手段ＣＩ´は、操作スイッチＯＰを経由して電源となる充電部ＣＥに接続していて、半導体スイッチ素子Ｑ１がオン状態にあるときのみ計時動作を行うように構成されている。なお、タイマの所定時間は、次のように設定するのが好ましい。すなわち、充電部ＣＥの電圧が半導体スイッチ素子Ｑ１の継続オン状態のときに、半導体スイッチ素子Ｑ１を連続して駆動することによって充電部ＣＥに貯留されている電気エネルギーが消耗されて、半導体スイッチ素子Ｑ１を正常に駆動するための所要電圧を下回る可能性が生じる時間経過を考慮して、それより若干短い時間を設定することができる。 That is, the charging command means CI ′ of the present embodiment is constituted by a timer, and automatically charges the charging unit CE when a predetermined time set in advance has elapsed. For this reason, the charging command means CI ′ is connected to the charging unit CE serving as a power source via the operation switch OP, and is configured to perform the time measuring operation only when the semiconductor switch element Q1 is in the ON state. . The predetermined time of the timer is preferably set as follows. That is, when the voltage of the charging unit CE is in the continuous ON state of the semiconductor switch element Q1, the electric energy stored in the charging unit CE is consumed by continuously driving the semiconductor switch element Q1, and the semiconductor switch element In consideration of the passage of time that may cause the voltage to fall below the required voltage for normally driving Q1, a slightly shorter time can be set.
そうして、充電部の充電の第２の態様における第２の実施形態においては、操作スイッチＯＰを操作して半導体スイッチ素子Ｑ１をオン状態に切り換えて、負荷Ｌに通電を開始すると、同時にタイマからなる充電指令手段ＣＩ´が動作を開始する。そして、半導体スイッチ素子Ｑ１が継続してオン状態にあると、やがて充電指令手段ＣＩ´が所定の時間経過により充電指令を発する。その結果、実質的オン状態切換手段ＳＯＣが第３の形態におけるのと同様に作動して負荷Ｌに対して通電を行いながら充電部ＣＥが充電される。このため、半導体スイッチ素子Ｑ１が長期間にわたってオン状態を継続しても所望時に確実に半導体スイッチ素子Ｑ１をオフすることができる。 Then, in the second embodiment in the second aspect of the charging of the charging unit switches the semiconductor switching element Q1 in the ON state by operating the operation switch OP, when starting the energization of the load L, at the same time the timer The charging command means CI ′ consisting of starts operation. When the semiconductor switch element Q1 continues to be in the on state, the charge command means CI ′ eventually issues a charge command after a predetermined time has elapsed. As a result, the charging unit CE is charged while the substantial ON state switching means SOC operates in the same manner as in the third embodiment and energizes the load L. For this reason, even if the semiconductor switch element Q1 is kept on for a long period of time, the semiconductor switch element Q1 can be reliably turned off when desired.
図７は、本発明の充電部の充電の第１の態様における第３の実施形態を示している。本実施形態は、半導体スイッチ素子Ｑ１をオン状態からオフする際にキックバックによる過渡振動の発生を抑制するように構成したものである。すなわち、図において、符号ＳＶＤは半導体スイッチ素子電圧検出手段であり、ＳＩＣは半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段である。 Figure 7 shows a third embodiment of the first aspect of the charging of the charging unit of the present invention. The present embodiment is configured so as to suppress the occurrence of transient oscillations by kickback when turning off the semiconductor switching element Q1 from the ON state. That is, in the figure, symbol SVD is a semiconductor switch element voltage detection means, and SIC is a semiconductor switch element impedance control means.
半導体スイッチ素子電圧検出手段ＳＶＤは、半導体スイッチ素子Ｑ１の両端電圧を検出する。すなわち、半導体スイッチ素子Ｑ１がオフ状態のときには、半導体スイッチ素子Ｑ１の両端に線路電圧が現れるから、これを検知することができる。したがって、半導体スイッチ素子電圧検出手段ＳＶＤは、平常時における平常時線路電圧と、半導体スイッチ素子Ｑ１がオフした際に線路に配線長に伴うインダクタンスに起因する過渡振動が発生し出したときの線路電圧とを検知することができる。 The semiconductor switch element voltage detection means SVD detects the voltage across the semiconductor switch element Q1. That is, when the semiconductor switch element Q1 is in the OFF state, a line voltage appears at both ends of the semiconductor switch element Q1, and this can be detected. Accordingly, the semiconductor switch element voltage detecting means SVD is configured so that the normal line voltage during normal operation and the line voltage when transient vibration due to the inductance accompanying the wiring length occurs in the line when the semiconductor switch element Q1 is turned off. Can be detected.
半導体スイッチ素子電圧インピーダンス制御手段ＳＩＣは、半導体スイッチ素子Ｑ１のインピーダンスを制御する。すなわち、上記過渡振動の発生時に充電部ＣＥによって付勢される駆動回路ＤＲを用いて半導体スイッチ素子Ｑ１の駆動信号を制御することで半導体スイッチ素子Ｑ１の両端間の導通度を変化させると、両端間のインピーダンスが変化する。 The semiconductor switch element voltage impedance control means SIC controls the impedance of the semiconductor switch element Q1. That is , when the conductivity between both ends of the semiconductor switch element Q1 is changed by controlling the drive signal of the semiconductor switch element Q1 using the drive circuit DR that is energized by the charging unit CE when the transient vibration occurs , The impedance between them changes.
また、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段ＳＩＣは、半導体スイッチ素子Ｑ１のインピーダンスを遮断状態から過渡振動の制動抵抗として作用し得る程度に減少させることができるから、次の手順でインピーダンス制御を行うことで過渡振動の発生を軽減ないし防止する。 Further, since the semiconductor switch element impedance control means SIC can reduce the impedance of the semiconductor switch element Q1 from the cut-off state to such an extent that it can act as a braking resistance for transient vibration, the impedance is controlled by performing the following procedure. Reduce or prevent the occurrence of vibration.
すなわち、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段ＳＩＣは、第１に平常時線路電圧を予め測定する。なお、平常時線路電圧を記憶しておき、所望時に読み出すために、マイコンやＩＣなどからなる記憶および読出し手段を配設することができる。第２に、半導体スイッチ素子Ｑ１をオン状態からオフした際の半導体スイッチ素子Ｑ１の両端電圧である線路電圧を測定する。第３に第１および第２の上記線路電圧を比較する。その結果、第２の線路電圧が第１の平常時線路電圧を超えたときに、半導体スイッチ素子Ｑ１のインピーダンスを制動抵抗として作用し得るように、遮断状態から減少方向へ制御する。 That is, the semiconductor switch element impedance control means SIC first measures the normal line voltage in advance. In order to store the normal line voltage and read it out when desired, it is possible to provide a storage and reading unit comprising a microcomputer or an IC. Second, the line voltage, which is the voltage across the semiconductor switch element Q1 when the semiconductor switch element Q1 is turned off from the on state, is measured. Thirdly, the first and second line voltages are compared. As a result, when the second line voltage exceeds the first normal line voltage, the impedance of the semiconductor switch element Q1 is controlled from the cutoff state to the decreasing direction so that it can act as a braking resistor.
また、上記比較の結果、第２の線路電圧が第１の平常時線路電圧を超えないときには、半導体スイッチ素子Ｑ１のインピーダンスを遮断状態に維持する。さらに、半導体スイッチ素子Ｑ１のインピーダンスを制御の後、過渡振動が抑制されるか、または軽減された過渡振動が終息するタイミングの後に、半導体スイッチ素子Ｑ１のインピーダンスを遮断状態に戻す。 Further, as a result of the comparison, when the second line voltage does not exceed the first normal line voltage, the impedance of the semiconductor switch element Q1 is maintained in the cutoff state. Furthermore, after controlling the impedance of the semiconductor switch element Q1, the transient vibration is suppressed or after the timing when the reduced transient vibration ends, the impedance of the semiconductor switch element Q1 is returned to the cutoff state.
さらに、半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段ＳＩＣは、例えばマイコンなどを主体とする記憶・演算機能および単安定マルチバイブレータなどの発振回路を主体とする制御信号発生機能を備えた制御回路ＣＣと、スイッチ素子Ｑ３および抵抗器Ｒ３の直列回路を備えたインピーダンス低減回路ＩＤＣと、を用いて構成することができる。さらに詳述すれば、制御回路ＣＣは、半導体スイッチ素子電圧検出手段ＳＶＤの検知出力の制御入力を受けて作動し、半導体スイッチ素子Ｑ１の両端に過渡振動による過電圧が印加され出したときに、スイッチ素子Ｑ３の制御信号を発生するように配設されている。 Further, the semiconductor switch element impedance control means SIC includes, for example, a control circuit CC having a storage / calculation function mainly including a microcomputer and a control signal generation function mainly including an oscillation circuit such as a monostable multivibrator, and a switch element Q3. And an impedance reduction circuit IDC having a series circuit of the resistor R3. More specifically, the control circuit CC operates upon receiving a control input of the detection output of the semiconductor switch element voltage detection means SVD, and when an overvoltage due to transient vibration is applied to both ends of the semiconductor switch element Q1, Arranged to generate a control signal for element Q3.
インピーダンス低減回路ＩＤＣは、スイッチ素子Ｑ３および抵抗器Ｒ３の直列回路が操作スイッチＯＰに並列接続している。スイッチ素子Ｑ３は、トランジスタからなり、そのベースに単安定マルチバイブレータの制御信号発生機能の出力が印加されたときにオンする。 In the impedance reduction circuit IDC, a series circuit of a switch element Q3 and a resistor R3 is connected in parallel to the operation switch OP. The switch element Q3 is composed of a transistor, and is turned on when the output of the control signal generation function of the monostable multivibrator is applied to the base thereof.
次に、回路動作について説明する。オン状態にある操作スイッチＯＰを操作してオフに切り換えると、半導体スイッチ素子Ｑ１がオフし、その両端間に線路電圧が現れるので、半導体スイッチ素子電圧検出手段ＳＶＤが当該電圧を検知する。そして、平常時の線路電圧を測定して記憶しておき、次に半導体スイッチ素子Ｑ１がオン状態からオフした際に、過渡振動による線路電圧が上昇し出すと、その線路電圧の検知信号が半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段ＳＩＣの制御回路ＣＣに制御入力する。 Next, circuit operation will be described. When the operation switch OP in the on state is operated to switch it off, the semiconductor switch element Q1 is turned off, and a line voltage appears between both ends thereof, so that the semiconductor switch element voltage detection means SVD detects the voltage. Then, the line voltage in the normal state is measured and stored, and when the line voltage due to transient vibration starts to rise when the semiconductor switch element Q1 is turned off from the on state, the detection signal of the line voltage is sent to the semiconductor. A control input is made to the control circuit CC of the switch element impedance control means SIC.
したがって、半導体スイッチ素子Ｑ１がオフした際に、配線長に起因するインダクタンスによってキックバックが発生して半導体スイッチ素子Ｑ１の両端電圧が平常時の回路電圧より高くなり出すと、制御回路ＣＣにおいてその線路電圧と平常時線路電圧とを比較する。その結果、過渡振動の発生を判定すると、制御回路ＣＣは、インピーダンス低減信号を発生する。 Therefore, when the semiconductor switch element Q1 is turned off, if kickback occurs due to the inductance due to the wiring length and the voltage across the semiconductor switch element Q1 starts to become higher than the normal circuit voltage, the control circuit CC causes the line to pass. Compare the voltage with the normal line voltage. As a result, when the occurrence of transient vibration is determined, the control circuit CC generates an impedance reduction signal.
上記インピーダンス低減信号は、インピーダンス低減回路ＩＤＣのスイッチ素子Ｑ３のベースに供給され、スイッチ素子Ｑ３がオンする。これにより充電部ＣＥの電圧が抵抗器Ｒ３と抵抗器Ｒ２とで分圧され、抵抗器Ｒ２側の分圧電圧が駆動回路ＤＲに印加されて半導体スイッチ素子Ｑ１のゲート・ソース間に印加される。 The impedance reduction signal is supplied to the base of the switch element Q3 of the impedance reduction circuit IDC, and the switch element Q3 is turned on. As a result, the voltage of the charging unit CE is divided by the resistor R3 and the resistor R2, and the divided voltage on the resistor R2 side is applied to the drive circuit DR and applied between the gate and source of the semiconductor switch element Q1. .
半導体スイッチ素子Ｑ１は、上述のようにインピーダンス低減信号に基づいてインピーダンス低減回路ＩＤＣが作動して駆動回路ＤＲ経由して低減されたゲート電圧がそのゲート・ソース間に印加することにより、そのインピーダンスが過渡振動に対する制動抵抗として効果的な値になるように予め設定しているので、過渡振動を制動する。その結果、負荷Ｌには過電圧が印加されないか、印加されても軽減する。 Semiconductor switching device Q1, by the gate voltage based on the impedance reducing signal impedance reducing circuit IDC is reduced via the driving circuit DR operates as described above is applied between the gate and the source, its impedance Since it is set in advance so as to have an effective value as a braking resistance against the transient vibration, the transient vibration is braked. As a result, an overvoltage is not applied to the load L or even if it is applied.
ＣＣ…制御回路、ＣＥ…充電部、ＣＨ…充電回路、ＣＩ…充電指令手段、Ｄ１…ダイオード、ＤＲ…駆動回路、ＩＤＣ…インピーダンス低減回路、Ｌ…負荷、ｌ…直流線路、ＯＣ…オン時充電手段、ＯＰ…操作スイッチ、Ｑ…半導体スイッチ素子、Ｒ１、Ｒ２…抵抗器、ＳＩＣ…半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段、ＳＯＣ…実質的オン状態切換手段、ＳＶＤ…半導体スイッチ素子電圧検出手段、ＳＷ…半導体スイッチ素子 CC: control circuit, CE: charging unit, CH: charging circuit, CI: charging command means, D1: diode, DR: driving circuit, IDC: impedance reduction circuit, L: load, l: DC line, OC: charging when on Means, OP ... Operation switch, Q ... Semiconductor switch element, R1, R2 ... Resistor, SIC ... Semiconductor switch element impedance control means, SOC ... Substantially on state switching means, SVD ... Semiconductor switch element voltage detection means, SW ... Semiconductor Switch element
Claims (1)
半導体スイッチ素子に並列接続した充電回路と；
充電回路に接続して半導体スイッチ素子の両端電圧に応じて充電される充電部と；
充電部によって付勢されて半導体スイッチ素子をオンさせる駆動回路と；
半導体スイッチ素子に対する駆動回路の作用を制御する操作スイッチと；
半導体スイッチ素子の両端電圧を検出する半導体スイッチ素子電圧検出手段と；
半導体スイッチ素子がオフ時の平常時線路電圧を半導体スイッチ素子電圧検出手段により予め測定しておき、半導体スイッチ素子電圧検出手段がオン状態からオフしたときの線路電圧が平常時線路電圧を超えたときに、充電部により付勢される駆動回路を用いて半導体スイッチ素子のインピーダンスを制御する半導体スイッチ素子インピーダンス制御手段と；
を具備していることを特徴とする直流開閉器。 A semiconductor switch element connected in series with a load to a DC power supply;
A charging circuit connected in parallel to the semiconductor switch element;
A charging unit connected to the charging circuit and charged according to the voltage across the semiconductor switch element;
A drive circuit energized by the charging unit to turn on the semiconductor switch element;
An operation switch for controlling the action of the drive circuit on the semiconductor switch element;
A semiconductor switch element voltage detecting means for detecting a voltage across the semiconductor switch element;
The normal line voltage when the semiconductor switch element is off is measured in advance by the semiconductor switch element voltage detection means, and the line voltage when the semiconductor switch element voltage detection means is turned off from the on state exceeds the normal line voltage. And a semiconductor switch element impedance control means for controlling the impedance of the semiconductor switch element using a drive circuit energized by the charging unit;
The DC switch characterized by comprising.
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