JP6900046B2 - 交流電流を遮断するための回路 - Google Patents

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Description

本発明は、交流電流を遮断するための回路、および交流電流を遮断するための装置に関する。
当該技術分野では、交流電流（ＡＣ）を遮断するための諸回路が知られている。
１つの知られた対処策は、周知のヒューズであって、これは、印加電流が公称値よりも大きい、すなわち過電流の場合に電流を遮断する。印加電流は、ヒューズの金属ワイヤまたはストリップが過電流により融解して遮断される。
当該技術分野で知られる別の対処策は、電気負荷体を含め、電気回路を過電流に起因する損傷から保護するように拵えられたサーキットブレーカである。ヒューズの対処策と違って、既知のサーキットブレーカは、正常な動作に復帰するため、手動または自動でリセットすることが可能である。
既知の対処策の問題は、それらが交流電流（ＡＣ）を比較的緩徐に遮断すること、すなわち、電流の遮断に比較的に長い時間がかかり、これにより電気負荷体および／または遮断回路自体を損傷する可能性があることである。
本発明の諸実施形態の目的は、既知の対処策の欠点および問題を少なくとも部分的に軽減または解決する対処策を提供することである。
前述のおよびさらなる目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明のさらなる有利な実装形態が従属請求項および他の諸実施形態によって定義される。
本発明の第一態様によれば、前述のおよび他の目的は、交流電流を遮断するための回路によって達成され、該回路は、
交流電流（ＡＣ）を受電するように拵えられた入力端と、
少なくとも１つの電気負荷体に交流電流（ＡＣ）を供給するように拵えられた出力端と、
入力端と出力端との間に連結された少なくとも１つの制御可能スイッチと、
入力端と出力端との間に連結されたインピーダンスネットワーク（Ｚ）と、
少なくとも１つのトランジスタ（ＴＴＮ１；ＴＴＮ２）を含むトランジスタネットワーク（ＴＮ：ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）であって、このトランジスタネットワーク（ＴＮ）は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）の値に基づいて、少なくとも１つの電気負荷体に供給される交流電流（ＡＣ）の遮断を制御するために、少なくとも１つの制御可能スイッチ制御するように拵えられた、該トランジスタネットワークと、
を含む。
しかして、少なくとも１つの制御可能スイッチおよびインピーダンスネットワーク（Ｚ）は、入力端と出力端との間に直列に連結される。少なくとも１つの制御可能スイッチの制御は少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２によって提供される。したがって、このスイッチング、しかして交流電流の遮断は非常に迅速に遂行できる。これによって、交流電流を供給される負荷体および／または当該回路自体の、過電流による損傷に対するリスクは極めて低い。例えば、トランジスタネットワーク（ＴＮ）によって提供される、該少なくとも１つの制御可能スイッチの制御は、例えば、プロセッサを含む制御回路によって提供される制御よりも、格段に迅速なスイッチング、例えば１００〜１０００倍も速いスイッチングをもたらすことができる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、インピーダンスネットワーク（Ｚ）は、
入力端と少なくとも１つの制御可能スイッチとの間、および
該少なくとも１つの制御可能スイッチと出力端との間、
のうちの１つに連結される。
インピーダンスネットワークは、いくつかの仕方で回路中に連結することが可能なので、本回路の設計はかなりの自由度を有する。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、本回路は、相互に直列に連結され、入力端と出力端との間に配置された第一制御可能スイッチおよび第二制御可能スイッチを含む。
第一および第二制御可能スイッチが本回路に含まれていれば、両方向の交流電流を阻止することを可能にできる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、インピーダンスネットワーク（Ｚ）は、第一制御可能スイッチと第二制御可能スイッチとの間に連結される。
また、第一制御可能スイッチと第二制御可能スイッチとの間にインピーダンスネットワークを連結する可能性を有することによって、回路の設計に対する自由度に関し、さらなる構成上の利点が得られる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、第一制御可能スイッチと第二制御可能スイッチとは、入力端と出力端との間には相反対向きに連結される。
第一および第二制御可能スイッチが本回路に含まれていて、相反対向きに連結されていれば、交流電流を両方向に阻止することが可能である。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、少なくとも１つの制御可能スイッチは、少なくとも１つの電界効果トランジスタ、ＦＥＴを含む。
ＦＥＴは高速のスイッチング時間を有し、これにより、過電流が検出されたとき、ＦＥＴを流通する電流を極めて迅速に遮断することが可能となる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、トランジスタネットワーク（ＴＮ）は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）の第一ノードの第一電圧（Ｖ１）およびインピーダンスネットワーク（Ｚ）の第二ノードの第二電圧（Ｖ２）のうちの少なくとも１つに基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するようにさらに拵えられる。
一般に、少なくとも１つのスイッチの制御を、インピーダンスネットワーク中のノードの電圧／電位に基づかせることによって、その制御は、過電流および／または短絡を検出することができ、これにより、回路／コンポーネントおよび少なくとも１つの電気負荷体の損傷を回避するためにスイッチを開放することができる。
この制御のベースとして第一電圧Ｖ１および第二電圧Ｖ２の両方を用いることによって、短絡（第一電圧Ｖ１を使って）および過電流（第二電圧Ｖ２を使って）の両方の検出が可能である。これらによって改良された検出が可能になる。さらに、第一電圧Ｖ１および第二電圧Ｖ２を用いて、少なくとも１つの負荷体の電力消費パターンの判断、および／または該少なくとも１つの電気負荷体の種類の判断をすることができる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、第二電圧（Ｖ２）は、第二ノードと基準接地（ＲＥＦＧＮＤ：ｒｅｆｅｒｅｎｓｅ ｇｒｏｕｎｄ）との間の電圧差異であり、この基準接地（ＲＥＦＧＮＤ）は、これら少なくとも１つの電気負荷体に対する少なくとも１つの基準電圧とは異なる。
同様に、前述の第一態様の或る実施形態によれば、第一電圧（Ｖ１）は、第一ノードと基準接地（ＲＥＦＧＮＤ）との間の電圧差異であり、この基準接地（ＲＥＦＧＮＤ）は、該少なくとも１つの電気負荷体に対する基準電圧とは異なる。
負荷体に対する基準電圧とは異なる、第一電圧Ｖ１および第二電圧Ｖ２に対する基準接地ＲＥＦＧＮＤを有することによって、この場合、諸電子部品は２３０または１１０ボルト（ＡＣ）などの高い電圧に適応する必要がないので、回路中により小型で低廉な電気部品を使用することが可能となる。さらに、交流電流を遮断するための本回路は、また従来型のサーキットブレーカに連結しその中に搭載することが可能である。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、本回路は、
結合回路と、
コントローラ（Ｃ）および少なくとも１つの制御可能スイッチに共通な基準接地（ＲＥＦＧＮＤ）に連結され、インピーダンスネットワーク（Ｚ）の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）を測定するように拵えられた該コントローラ（Ｃ）と、
をさらに含み、
該結合回路は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）およびコントローラ（Ｃ）を用いて、該少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）の値に基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチの複合制御を提供するように拵えられる。
これにより、この複合制御は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）およびコントローラ（Ｃ）の両方によって提供され、トランジスタネットワーク（ＴＮ）およびコントローラ（Ｃ）の両方は、そのそれぞれの有利な特徴によって寄与する。例えば、トランジスタネットワーク（ＴＮ）は、非常に高速のスイッチングを提供し、コントローラ（Ｃ）は、高度で正確なスイッチングを提供し、これらは、例えば消費パターンに基づくことができる。また、トランジスタネットワーク（ＴＮ）およびコントローラ（Ｃ）を用いて、少なくとも１つの制御可能スイッチを複合制御することよって、交流電流ＡＣの遮断は、非常に低い電力消費時点で早くも遂行することが可能である。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、少なくとも１つの制御可能スイッチがトランジスタネットワーク（ＴＮ）だけで制御されるときに、交流電流（ＡＣ）の遮断をトリガするであろう電力消費よりも低い、該少なくとも１つの電気負荷体の電力消費に対して、交流電流（ＡＣ）の遮断がトリガされるように、該少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するようさらに拵えられる。
これにより、例えば、コントローラ（Ｃ）が制御に作動している場合、より小さくより長期の過電流が交流電流（ＡＣ）の遮断をもたらすことが可能で、かかるより小さな過電流は、トランジスタネットワークだけが制御をしている場合には、交流電流（ＡＣ）の遮断をトリガし難かろう。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、
少なくとも１つの電気負荷体の電力消費パターンをモニタし、
該少なくとも１つの電気負荷体のモニタされた電力消費パターンに基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御する、
ようにさらに拵えられる。
これにより、例えば、当該パターンを過去のデータと比較することによって、起こりそうな過電流および／または短絡問題を予測することができる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、電力消費パターンが異常な場合、交流電流（ＡＣ）の遮断が遂行されるように少なくとも１つの制御可能スイッチ制御するようさらに拵えられる。
これにより、当該電力消費パターンが問題をもたらす可能性があり得るかどうかを判断するため、該パターンを、例えば、負荷体に対する過去のデータおよび／またはデータチャートと比較することが可能なので、起こりそうな過電流および／または短絡問題を予測することができる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、モニタされた電力消費パターンに基づいて、該少なくとも１つの電気負荷体の種類を判断するようにさらに拵えられる。
これにより、判断された負荷体の種類は、当該回路でのおよび／または該回路に連結されたデバイスでの処理に用いるため、格納および／または通信されてよい。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、判断された種類に基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するようにさらに拵えられる。
負荷体の種類が判断されたとき、スイッチングの制御に際し、負荷体の特定の種類に適した調整されたスイッチングが遂行されるように、その負荷体に対する特有のデータを考慮に入れることが可能である。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、
少なくとも１つの電気負荷体に関連する少なくとも１つの情報要素（ＩＥ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）および少なくとも１つの命令（Ｉ：ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）の１つ以上を受信し、
これら少なくとも１つの情報要素（ＩＥ）および少なくとも１つの命令（Ｉ）のうちの１つ以上に基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御する、
ようにさらに拵えられる。
これにより、コントローラ（Ｃ）は、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するときに、他の回路および／またはデバイスにおいて生成され／決められた情報を使うことが可能で、これによって該少なくとも１つのスイッチのスイッチングを改良することができる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、少なくとも１つの情報要素（ＩＥ）および少なくとも１つの命令要素（Ｉ）の少なくとも何れかの表示を含む通信信号を受信するように拵えられた、ワイヤレス受信手段および有線受信手段の何れかを含む。
しかして、コントローラ（Ｃ）は、ワイヤレス受信手段だけ、有線受信手段だけ、またはワイヤレスおよび有線受信手段を含むことができ、これにより他の回路および／またはデバイスとの確実な通信が得られる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、トランジスタネットワーク（ＴＮ）は、少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）だけに基づき、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するように拵えられた自律的なネットワークである。
これにより、トランジスタネットワークに制御されるスイッチングは非常に高速になり得る。また、この自律的なトランジスタネットワークは、作動のために電源を必要とすることもない。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、トランジスタネットワーク（ＴＮ）は、少なくとも１つの電圧比較に基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するように拵えられる。
しかして、このトランジスタネットワークは、極めて高速なコンパレータ回路として機能する。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、トランジスタネットワーク（ＴＮ）に含まれる少なくとも１つのトランジスタ（ＴＴＮ１；ＴＴＮ２）の１つ以上には、少なくとも１つのバイアス電圧（Ｖｂｉａｓ１；Ｖｂｉａｓ２）が供給される。
これにより、この少なくとも１つのトランジスタは、少なくとも１つのバイアス電圧（Ｖｂｉａｓ１；Ｖｂｉａｓ２）を使わずに可能なよりも低い電流／電圧で、すなわち、該トランジスタの構成自体に基づいて可能なよりも低い電流で、作動することができる。
前述の第一態様の或る実施形態によれば、トランジスタネットワーク（ＴＮ；１１０）は、少なくとも１つのトランジスタ（ＴＴＮ１；ＴＴＮ２）の制御入力端に直列に連結された少なくとも１つの抵抗素子（ＲＴＮ１；ＲＴＮ２）を含み、該少なくとも１つの抵抗素子（ＲＴＮ１；ＲＴＮ２）は、
該少なくとも１つのトランジスタ（ＴＴＮ１；ＴＴＮ２）が保護され、且つ
少なくとも１つのトランジスタ（ＴＴＮ１；ＴＴＮ２）がそのリニア域で作動する間の時間間隔が短縮される、
ような抵抗値を有する。
これにより、トランジスタネットワークのコンポーネントは、少なくとも１つのトランジスタ（ＴＴＮ１；ＴＴＮ２）の機能が予期可能となり、同時に保護される
本発明の第二態様によれば、前述のおよび他の目的は、
第一態様の実施形態の何れか１つによる、または第一態様それ自体による交流電流遮断回路と、
交流電流遮断回路を駆動するための電力を供給するように拵えられた電源回路であって、
交流電流（ＡＣ）から第一寄生電圧（Ｖｐａｒ１）を抽出するように拵えられた第一寄生装置、
交流電流（ＡＣ）から第二寄生電圧（Ｖｐａｒ２）を抽出するように拵えられた第二寄生装置、および
第一寄生電圧（Ｖｐａｒ１）と第二寄生電圧（Ｖｐａｒ２）とを組み合せるように拵えられた電圧コンバイナ、
を包含する該電源回路と、
を含む交流電流遮断装置によって達成される。
第一寄生装置は、より高い電力に対しよく機能し、第二寄生装置はより低い電力に対しよく機能する。したがって、第一寄生装置と第二寄生装置とは非常にうまく相互に補足し合い、ほとんどの状況に対して信頼できる電源が提供される。信頼できる有用な複合寄生電圧Ｖｐａｒ＿ｃｏｍｂは、しかして、基本的にはあらゆる動作条件において、交流電流（ＡＣ）遮断回路に対する電源として提供されてよい。
前述の第二態様の或る実施形態によれば、第一寄生装置は、交流電流（ＡＣ）から第一寄生電圧（Ｖｐａｒ１）を生成するように拵えられたトランスを含む。
このトランス、つまり第一寄生装置は、強い電流の間に第一寄生電圧（Ｖｐａｒ１）を生成するのによく適している。
前述の第二態様の或る実施形態によれば、第二寄生装置は、
交流電流（ＡＣ）に対応する電圧の振幅の一部を抽出することと、
交流電流（ＡＣ）に対応する電圧サイクルの持続時間の一部を抽出すること、
のうちの１つ以上によって、第二寄生電圧（Ｖｐａｒ２）を抽出するように拵えられる。
これにより、第二寄生装置は、低い電力状況／実装、すなわちより弱いＡＣ電流に対して電圧を抽出するのによく適している。
前述の第二態様の或る実施形態によれば、電圧コンバイナは２つの整流ダイオードを含む。
電圧コンバイナを用いることによって、２つの抽出方法が組み合わされ、より低いおよびより高い電力状態両方の過程で、交流電流ＡＣへの遮断回路への電源として、信頼でき有用な複合寄生電圧Ｖｐａｒ＿ｃｏｍｂを提供することができる。
交流電流ＡＣを遮断するための回路の或る実施形態によれば、該回路は、コントローラ（Ｃ）および／またはトランジスタネットワーク（ＴＮ）と、少なくとも１つの制御可能スイッチとの間に連結された駆動回路をさらに含み、該駆動回路は、少なくとも１つの制御可能スイッチを制御するためにコントローラ（Ｃ）および／またはトランジスタネットワーク（ＴＮ）によって使用される制御信号を増幅するように拵えられる。
コントローラ（Ｃ）および／またはトランジスタネットワーク（ＴＮ）からの制御信号は、多くの場合、低すぎる電圧または電流を有し、このことは、該少なくとも１つのスイッチが所望通りに開または閉にならない可能性があることを意味する。駆動回路は、コントローラ（Ｃ）によって送信される制御信号を増幅することによってこの問題を解決する。
交流電流ＡＣを遮断するための回路の或る実施形態によれば、インピーダンスネットワークは、第一制御可能スイッチと第二制御可能スイッチとの間に連結されたリミッタ／遅延回路を含み、このリミッタ／遅延回路は、交流電流の変化の速度を制限／遅延するように拵えられる。
このリミッタ／遅延回路によって、過電流を検出し、該リミッタ／遅延回路が過電流を制限／遅延するので、電流が損傷レベルに達する前に少なくとも１つの制御可能スイッチを開くことが可能である。
ＡＣを遮断するための回路の或る実施形態によれば、このリミッタ／遅延回路はインダクタを有する。或る実施形態によれば、このリミッタ／遅延はチョークコイルである。
ＡＣを遮断するための回路の或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）は、
少なくとも１つの負荷体に対しモニタされた電力消費パターンおよび判断された種類の何れかを、別のコントローラまたはシステムに送信する、
ようにさらに拵えられる。
前述の態様の或る実施形態によれば、少なくとも１つの電気負荷体は、家庭用電気機器または電気ヒータの何れかである。また、該電気負荷体は、基本的には、ＡＣを遮断するための回路の出力端に接続され、ＡＣを供給されるように構成された任意の電気デバイスであってよい。
本発明のさらなる応用および利点は以下の詳細な説明から明らかとなろう。
添付の図面は、本発明の各種の実施形態を明らかにし説明するように意図されている。
本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 図８ａ〜ｂは、本発明の或る実施形態による回路を示す。 図９ａ〜ｂは、本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による回路を示す。 図１２ａ〜ｂは、本発明の或る実施形態による回路を示す。 本発明の或る実施形態による装置を示す。 図１４ａ〜ｃは、本発明のいくつかの環境発電の方法を示す。
図１は、本発明の或る実施形態による、交流電流を遮断するための回路１００を概略的に示す。回路１００は、１つ以上の電気負荷体２００ａ、２００ｂ、・・・２００Ｎ（インデックスｎ＝ａ、ｂ、・・・、Ｎを有する）に連結することが可能である。交流電流（ＡＣ）が回路１００の入力端１０２に供給され、回路１００の出力端１０４を介して負荷体２００ａ、２００ｂ、・・・２００Ｎに転送される。或る実施形態によれば、この電流はいわゆる幹線交流電流である。したがって、負荷体２００ａ、２００ｂ、・・・２００Ｎは、家庭用電気機器および／または電気ヒータおよび／または他の家庭用電子機器を含んでよい。
図２は、本発明による、交流電流を遮断するための回路１００の或る実施形態を概略的に示す。前述のように、回路１００は、交流電流（ＡＣ）を受電するように拵えられた入力端１０２、および少なくとも１つの電気負荷体２００ｎに電流を供給するように拵えられた出力端１０４を含む。回路１００は、入力端１０２と出力端１０４との間に連結された少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８をさらに含む。該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８は、例えば、１つ以上のリレー、サイリスタ、トライアック、ゲートターンオフサイリスタ、トランジスタ、および／またはシリコン制御整流器もしくはスイッチの任意の他の種類を含んでよい。
回路１００は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０をさらに含み、これは、入力端１０２と出力端１０４との間に、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８と直列に連結される。図２に示された実施形態において、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、入力端１０２と該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８との間に連結される。但し、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８と出力端１０４との間に連結されてもよい。
また、回路１００は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０も含み、該ネットワークは少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２を含み、これについては後記でさらに詳しく説明する。トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するように拵えられる。これにより、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎに供給される交流電流（ＡＣ）の遮断が制御される。インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２が、少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２に供給されてそれらを制御し、これによって、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の制御は、したがって交流電流（ＡＣ）の遮断の制御も、この少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２の値に基づく。
少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の制御は、図２に示されるように、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０と該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８との間に連結された制御手段１３０を用いて行うことが可能である。制御手段１３０は、例えば、１つ以上の相異なる制御電圧または電流などの制御信号を搬送することが可能で、この信号は、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を開閉するために適したいろいろなレベルを有してよい。過電流が検出されると、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８は開にスイッチされ、これにより印加電流の遮断が遂行される。該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の制御は、少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２によって提供されるので、このスイッチングつまり交流電流の遮断も、極めて迅速に遂行され得る。これにより、該スイッチングをトリガした電流による負荷体２００ｎおよび／または回路１００自体の損傷に対するリスクは極めて低くなる。
図３ａは、本発明による、交流電流を遮断するための回路１００の或る実施形態を示す。この実施形態における回路１００は、２つの制御可能スイッチ、すなわち、第一制御可能スイッチ１０６および第二御可能スイッチ１０８を含み、これらは、図３ａに示されるように、相互に直列に連結され入力端１０２と出力端１０４との間に配置されている。この第一制御可能スイッチ１０６および第二御可能スイッチ１０８は、入力端１０２と出力端１０４との間に、相反対向きに連結すればよい。前述のように、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２に基づいて、２つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するように拵えられる。回路１００が２つの制御可能スイッチ１０６；１０８を含む場合、図３ａに示されるように、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、第一制御可能スイッチ１０６と第二制御可能スイッチ１０８との間に配置されてもよい。
本明細書で述べる少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６、１０８は、或る実施形態によれば、少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含むことが可能である。ＦＥＴは一方向の電流を阻止し、しかして或る実施形態によれば、２つのＦＥＴは、電流の方向に対して相反対向きに連結することができる。これらのＦＥＴは、高速なスイッチング時間（スイッチを開閉するための時間間隔）を有し、これは、過電流が検出されたとき、ＦＥＴを通る電流が極めて迅速に遮断できることを意味する。これにより、回路、および出力端１０４に連結された負荷体への損傷を限定および／または排除することができる。好ましくは、或る実施形態によれば、これら２つのＦＥＴは、共通のゲート電圧を用いる同じ制御手段によって制御され、これによりアーキテクチャが簡素化される。図３ａに示された例示の実施形態は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０が、別々の制御手段１３０を介して２つの制御可能スイッチ１０６、１０８を制御することを示している。但し、コントローラ（Ｃ）１１０は、前述のように、共通の制御手段１３０を介して２つのスイッチ１０６、１０８を制御することもまた可能である。
図３ｂは、或る実施形態による回路１００のいくつかの部分をさらに詳細に示す。上記の実施形態によれば、回路１００は、入力端１０２と出力端１０４との間に電流に対して相反対向きに直列に連結された、第一ＦＥＴ１０６および第二ＦＥＴ１０８によって形成された２つの制御可能スイッチを含む。これら２つのＦＥＴは、前述のように、ゲート電圧として同じ制御電圧を使用する同一の制御手段１３０によって制御される。図３ｂは、これらＦＥＴの間に連結されたインピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０をより詳細に、また、どのようにして第一電圧Ｖ１および第二電圧Ｖ２が供給されるかをさらに示す。
インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、一般に、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０において少なくとも１つの電圧Ｖ１、Ｖ２が測定され／検出され／得られるように構成することが可能である。１つの対処策は、電圧が、それにまたがって測定され／検出され／得られる測定抵抗素子を備えることである。測定抵抗素子の抵抗の基準値は、例えば１１０または２３０ボルトのＡＣ幹線に対し例えば約０．０１オームであってよい。下記に詳細に説明するように、この電圧は、次いでコンパレータ回路中の閾値電圧と比較することが可能で、この電圧が閾値電圧を超える場合、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６、１０８は、過電流が回路／コンポーネントおよび／または出力端１０４に連結された少なくとも１つの電気負荷体を損傷するのを防止すべく、開位置を取るように制御される。しかして、過電流を検出するために少なくとも１つの電圧が用いられる。
或る実施形態によれば、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、インダクタＬ１と並列に連結された第一抵抗素子Ｒ１を含む。第一抵抗素子Ｒ１およびインダクタＬ１は、一緒に第二抵抗素子Ｒ２に直列に連結されてよい。いくつかの実施形態によれば、第二抵抗素子Ｒ２は省略されてもよい。第一電圧Ｖ１は、第一ノードと基準接地ＲＥＦＧＮＤ１１２との電位の間で（電位差として）採取可能であり／測定され／検出される。第一ノードは、第一制御可能スイッチ１０６と、第一抵抗素子Ｒ１およびインダクタＬ１の並列連結との間に配置される。該基準接地ＲＥＦＧＮＤ１１２は、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎに対する基準電圧とは異なっており、この基準電圧は、少なくとも１つの負荷体２００ｎが接続されているネットワークの、ゼロ／中性電圧であっても、アース／接地された中性電圧であっても、保護アース／接地電圧であっても、別の位相および／または別の適切な基準電位であってもよい。第一電圧Ｖ１は、出力端１０４に連結された負荷体の変化に関連し、しかして短絡を示す。
第二電圧Ｖ２は、第二ノードと基準接地ＲＥＦＧＮＤ１１２との間で（電位差として）採取可能であり／測定される。基準１１２は、前述のように、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎに対する基準電圧とは異なる。第二ノードは、第二抵抗素子Ｒ２と、第一抵抗素子Ｒ１およびインダクタＬ１の並列連結との間に配置される。これにより、第二電圧Ｖ２は、第二抵抗素子Ｒ２をまたいで得られ、第二抵抗素子Ｒ２を通り流れ、しかして交流電流遮断回路１００を通る電流に直接比例し、過電流を表し示す。したがって、第二電圧Ｖ２は、該少なくとも１つの負荷体２００ｎの電力消費をモニタするのにも適しており、電力消費パターンを判断するのに使用することも可能である。さらに、低周波において、交流電流ＡＣはインダクタＬ１と第二抵抗素子Ｒ２とを通り、このときインダクタＬ１は基本的には短絡路であり、この場合、第一電圧と第二電圧とは等しく、Ｖ１＝Ｖ２の関係である。出力端１０４に連結された１つ以上の負荷体が急速に変化した場合（これは高周波信号として表れ得る）、インダクタＬ１は高いインピーダンスを有し、電流のブレーキまたはストッパとして機能する。インダクタＬ１にまたがる電圧は、しかして周波数に相関し、したがって周波数の増大とともにインピーダンスも増大するので、非常に高くなり得る。この場合、第一抵抗素子Ｒ１は、電圧が過剰に高くなるのを防止する電流シャントとして機能する。或る実施形態によれば、例えばツェナー機能を有する少なくとも１つのダイオードを含む、少なくとも１つの保護回路が、インダクタＬ１および第一抵抗素子Ｒ１と並列に連結される。
インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、第一制御可能スイッチ１０６と第二制御可能スイッチ１０８との間に連結されたリミッタ／遅延回路を含む。このリミッタ／遅延回路は、電流の変化の速度、例えば過電流を制限／遅延するように拵えられる。この制限／遅延は、好ましくは、トランジスタネットワーク１１０が、過電流を検出し、その過電流が回路／コンポーネント、および／または出力端１０４に連結された該少なくとも１つの電気負荷体に達する前に、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を介して電流を遮断する時間を有するオーダーである。過負荷としても知られるこの過電流は、多くの場合、短絡、電気負荷体の過負荷、電気負荷のミスマッチ、および電気機器の故障に起因する。リミッタ／遅延回路を設けるためのいくつかの異なる対処策がある。１つの対処策において、リミッタ／遅延回路は、図３ｂ中にＬ１として示されたインダクタを含む。
図３ａに示された実施形態によれば、回路１００は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０と制御可能スイッチ１０６、１０８との間に連結された少なくとも１つの駆動回路１１４を含む。この少なくとも１つの駆動回路１１４は、制御手段１３０を介してスイッチ１０６、１０８を制御するためトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０によって使用される制御信号を、増幅するように拵えられる。これは、例えば、制御可能スイッチに送信される制御電圧および／または電流を上昇／増幅しなければならないときに必要となり得る。例えば、駆動回路１１４は、１０〜１５ボルトの供給を受け、この電圧をＦＥＴのゲート側に送電するように拵えることができる。いくつかの実施形態によれば、本明細書で説明する諸実施形態の回路１００の何れか１つにおいて、駆動回路１１４は、後記のトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０および／またはコントローラ（Ｃ）１２０と、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８との間に実装されてよい。
図４および５は、いくつかの実施形態に対する、トランジスタネットワーク１１０のさらなる詳細を概略的に示す。
前述のように、交流電流を遮断するための回路１００は、入力端１０２、出力端１０４、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８、および入力端１０２と出力端１０４との間に連結されたインピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０を含む。図４中に示された実施形態では、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、入力端１０２と、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８との間に連結されている。但し、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８と出力端１０４との間に連結されてもよい。
図５中に示された実施形態では、回路１００は、入力端１０２と出力端１０４との間に２つの制御可能スイッチ１０６；１０８を含み、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０は、第一制御可能スイッチ１０６と第二制御可能スイッチ１０８との間に連結される。
上記で説明したように、図４および５中に示された実施形態のトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、交流電流（ＡＣ）の遮断が、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２に基づいて制御されるように、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するように拵えられた、２つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２を含む。
いくつかの実施形態によれば、本明細書の各種実施形態に対して述べられるトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、自律的ネットワークとして機能する。自律的ネットワークは、少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２だけに基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を自律的に制御するように拵えられる。しかして、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０自体は制御される必要はなく、また、いくつかの実施形態によれば、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の制御を行うために外部から電力／電圧を供給される必要はない。
また、いくつかの実施形態によれば、本明細書に記載のトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、電圧コンパレータ回路、すなわち少なくとも１つの電圧比較に基づいて少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御する回路、として機能するように拵えることが可能である。
本明細書に記載の諸実施形態のトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２の制御入力端に直列に連結された少なくとも１つの抵抗素子ＲＴＮ１；ＲＴＮ２を含んでよい。例えば、図４および５に示されるように、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０は、１つの抵抗素子が２つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２の各１つの制御入力端に直列に連結された、２つの抵抗素子ＲＴＮ１；ＲＴＮ２を含むことができる。
さらに詳しくは、図４に示されるように、第一抵抗素子ＲＴＮ１は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０と少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８との間に配置された基準接地ＲＥＦＧＮＤノードと、第一トランジスタＴＴＮ１の制御入力端との間に連結されてよい。図５中に示された、２つの制御可能スイッチ１０６：１０８を有する実施形態に対して、第一抵抗素子ＲＴＮ１は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０と第二制御可能スイッチ１０８との間に配置された基準接地ＲＥＦＧＮＤノードと、第一トランジスタＴＴＮ１の制御入力端との間に連結されてよい。さらに、第一トランジスタＴＴＮ１のエミッタ／ソースは、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０の、少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２に対応する電位を有する少なくとも１つのノードに連結される。第一トランジスタＴＴＮ１のコレクタ／ドレインは、できれば直接に、または駆動および／またはロジック回路を介して間接的に、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８に連結される。
図４および５に示されるように、第二抵抗素子ＲＴＮ２は、例えば、少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２を供給する第一ノードなどのインピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０のノードと、第二トランジスタＴＴＮ２の制御入力端との間に連結することが可能である。さらに、第二トランジスタＴＴＮ２のエミッタ／ソースは、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０と、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６：１０８との間に配置された基準接地ＲＥＦＧＮＤノードに連結される。図５中に示された、２つの制御可能スイッチ１０６：１０８を有する実施形態に対して、第二トランジスタＴＴＮ２のエミッタ／ソースは、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０と第二制御可能スイッチ１０８との間に配置された基準接地ＲＥＦＧＮＤノードに連結される。第二トランジスタＴＴＮ２のコレクタ／ドレインは、できる限り直接に、または駆動および／またはロジック回路を介して間接的に、少なくとも１つの該制御可能スイッチ１０６；１０８に連結される。
本明細書に記載の１つ以上のトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２は、制御入力端としてベースピンを有するバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、または制御入力端としてゲートピンを有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってよい。さらに、バイポーラ接合トランジスタも同様にエミッタピンおよびコレクタピンを含み、一方、電界トランジスタもまたソースピンおよびドレインピンを含む。
少なくとも１つの抵抗素子ＲＴＮ１；ＲＴＮ２は、少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２が過電流に対し保護されるのに十分な高さの値を持つ抵抗を有してよい。また、該少なくとも１つの抵抗素子ＲＴＮ１；ＲＴＮ２は、少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２がそのリニア域／モードで作動する間の時間間隔を短縮するのに十分な低さの値を持つ抵抗を有することも可能である。
図６および７は、いくつかの実施形態に対するトランジスタネットワーク１１０を概略的に示し、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０に含まれる少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２の１つ以上には、少なくとも１つのバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１；Ｖｂｉａｓ２が供給される。図６は、第一トランジスタＴＴＮ１および第二トランジスタＴＴＮ２への、第一バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、および第二バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１の供給がそれぞれ補足された、図４に対応する。図７は、第一トランジスタＴＴＮ１および第二トランジスタＴＴＮ２への、第一バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１および第二バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１の供給がそれぞれ補足された、図５に対応する。したがって、図６および７については、以下では基本的に、供給されるバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１；Ｖｂｉａｓ２だけを説明することとし、回路の残りの部分は図４および５について上記で説明されている。
図６および７に示されるように、第一バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１が、エネルギ源に連結された第一バイアス抵抗素子Ｒｂｉａｓ１によって、第一トランジスタＴＴＮ１の制御入力端に供給される。同様に、第二バイアス電圧Ｖｂｉａｓ２が、エネルギ源に連結された第二バイアス抵抗素子Ｒｂｉａｓ２によって、第二トランジスタＴＴＮ２の制御入力端に供給される。このエネルギ源は、例えば電池であってよく、または以下に説明するような電源回路４００であってもよい。
少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２の１つ以上のトランジスタの制御入力端にバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１：Ｖｂｉａｓ２を供給することで、該少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２が、該少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２自体の構成で許容可能なよりも低い電圧／電流で作動する、すなわちそれによりトリガされることが可能になる。
図８ａ〜ｂおよび９ａ〜ｂは、図７に示された実施形態をセミブロック表現で示す。図８ａ〜ｂにおいて、第一トランジスタＴＴＮ１および第一抵抗素子ＲＴＮ１は、第一トランジスタネットワークブロック（ＴＮブロック）１２１中に配置される。第二トランジスタＴＴＮ２および第二抵抗素子ＲＴＮ２は、第二トランジスタネットワークブロック（ＴＮブロック）１２２中に配置される。図９ａ〜ｂにおいて、第一トランジスタＴＴＮ１、第二トランジスタＴＴＮ２、第一抵抗素子ＲＴＮ１および第二抵抗素子ＲＴＮ２は、共通のトランジスタネットワークブロック（ＴＮブロック）１２３中に配置される。ここで、図８ａ〜ｂおよび９ａ〜ｂの回路１００のカップリングおよび機能に関しては、図７に対する上記の説明を参照する。
図１０は、或る実施形態による回路を示し、該回路では、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０およびコントローラ（Ｃ）１２０の両方が、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するために使われている。本実施形態の回路１００は、本明細書に記載された諸実施形態の何れか１つによるトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０を含む。また、この回路は、前述の基準接地ＲＥＦＧＮＤに対応し、コントローラ（Ｃ）１２０と少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８とに共通な基準接地１１２に結合された該コントローラ（Ｃ）１２０を含む。コントローラ（Ｃ）１２０は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２を測定するように拵えられる。この回路１００は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０とコントローラ（Ｃ）１２０とを用い、少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２の値に基づいて、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の複合制御を提供するように拵えられた結合回路１５０をさらに含む。これにより、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０およびコントローラ（Ｃ）１２０の両方を用いる、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の複合制御が提供される。コントローラ（Ｃ）１２０以外の、図１０に示された回路１００のさらなる詳細については、例えば、図２中に示された回路の前述の説明を参照する。
或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）１２０は、結合回路１５０を介して、交流電流ＡＣの遮断が、例えば、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８がトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０だけによって制御されるときに交流電流ＡＣの遮断をトリガするであろう電力消費よりも低い電力消費など少なくとも１つの電気負荷体２００ｎの低い電力消費に対してトリガされるように、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するよう拵えることが可能である。しかして、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０およびコントローラ（Ｃ）１２０の両方を用いての、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の複合制御によって、交流電流ＡＣの遮断は、極めて低い電力消費において早くも遂行が可能である。
或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）１２０は、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎの電力消費パターンをモニタし、該少なくとも１つの電気負荷体２００ｎのモニタされた電力消費パターンに基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するように拵えられる。この電力消費パターンは、前述の、測定され／検出され／得られた少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２を用い、解析することによってモニタすることができる。これにより、コントローラ（Ｃ）１２０は、負荷体の種類に応じ、例えば、安全のため負荷体をシャットダウンしたり、またはより高いまたは低い電流量を供給したりすることによって、負荷体に供給される電流を調節することが可能である。また、コントローラ（Ｃ）１２０は、電力消費パターンが異常な場合、すなわち、例えば、過渡事象、段差、または他の突然の変化を含め、電力消費パターンに予期されないおよび／または不都合が見られる場合、交流電流ＡＣの遮断が遂行されるように、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するよう拵えることが可能である。
また、コントローラ（Ｃ）１２０は、モニタされた電力消費パターンに基づいて、少なくとも１つの負荷体２００ｎの種類を判断するようにさらに拵えられてもよい。負荷体のそれぞれの種類は、識別が可能なそれ自体の電力消費パターンを有する。前述のように、測定され／検出され／得られた少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２を用い解析することによって、少なくとも１つの負荷体２００ｎの種類を判断することが可能である。しかして、この対処策において、コントローラ（Ｃ）１２０は、負荷体の種類を判断または識別する能力をさらに有し、このことは、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８が、判断または識別された負荷体の種類に基づいて制御できることを意味する。
或る実施形態によれば、少なくとも１つの駆動回路１１４は、結合回路１５０と、制御可能スイッチ１０６、１０８（図１０には示さず）との間に連結されてよい。前述したように、駆動回路１１４は、制御手段１３０を介してスイッチ１０６、１０８を制御するために使われる制御信号を増幅するように拵えられる。
或る実施形態によれば、コントローラ（Ｃ）１２０は、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎに関連する少なくとも１つの情報要素ＩＥおよび／または少なくとも１つの命令Ｉを受信するように拵えられる。この実施形態の回路のいくつかの部分が図１１に示されており、この中では、コントローラ（Ｃ）１２０は、コンバイナ１５０を介し、少なくとも１つの情報要素ＩＥおよび少なくとも１つの命令Ｉのうちの何れかに基づいて、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８を制御するようにさらに拵えられる。したがって、コントローラ（Ｃ）１２０は、少なくとも１つの情報要素ＩＥおよび／または少なくとも１つの命令Ｉの表示を含む通信信号を受信するように拵えられた、ワイヤレス受信手段３０４ａおよび有線受信手段３０４ｂの何れかを含む。この命令Ｉは、例えば、コントローラ（Ｃ）１２０に対する作業モードおよび／または作業定数もしくは変数などを定義する、内部元来の機能および／または外部入力命令であってよい。情報要素ＩＥおよび／または命令Ｉは、基本的には任意の既知の通信プロトコルの制御シグナリングで送信することが可能である。この点では、例えば、３ＧＰＰ、ＷｉＦｉまたはＩＴＵ規格を使えばよい。
また、コントローラ（Ｃ）１２０は、少なくとも１つの電気負荷体を制御するため、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎのモニタされた電力消費パターンおよび少なくとも１つの電気負荷体の判断された種類の何れかを使って情報要素ＩＥと命令Ｉとを組み合わせるように拵えることができる。
コントローラ（Ｃ）１２０は、少なくとも１つの電気負荷体２００ｎのモニタされた電力消費パターンおよび／または該少なくとも１つの電気負荷体２００ｎの判断された種類を、さらなる処理のため他のコントローラまたは制御デバイスに送信するための送信用有線／ワイヤレス通信手段をさらに含むことが可能である。
コントローラ（Ｃ）１２０は、図１１に示されたようなスタンドアローンデバイスであってもよいが、別の実施形態では、例えば、コントローラ（Ｃ）１２０の各種機能が空間的に相異なる場所に配置される分散システムの一部であってもよい。例えば、コントローラ（Ｃ）１２０は、マスタコントローラ（Ｃ）と複数のスレーブコントローラ（図面には示さず）を含んでいてよい。インテリジェンスはマスタコントローラに置かれ、これが、ワイヤレスおよび／または有線の適切な通信手段を介して、スレーブコントローラを言わば制御する。
コントローラ（Ｃ）１２０は、マイクロコントローラであってよく、通信を管理し、少なくとも１つの制御可能スイッチおよび／またはスレーブコントローラを制御するための少なくとも１つのプロセッサ含むことができる。さらに、当業者なら認識しているように、本コントローラ（Ｃ）１２０は、本対処策を実施するため必要な他の能力を、例えば、機能、手段、ユニット、素子などの形で含むことが可能である。他のかかる手段、ユニット、素子、および機能の諸例には、プロセッサ、メモリ、バッファ、制御ロジック、トランスミッタ、レシーバ、エンコーダ、デコーダ、レートマッチャ、デレートマッチャ、マッピングユニット、マルチプライヤ、判定ユニット、選択ユニット、スイッチ、インターリーバ、デインターリーバ、モジュレータ、デモジュレータ、入力端、出力端、アンテナ、アンプ、レシーバユニット、トランスミッタユニット、ＤＳＰ、ＴＣＭデコーダ、電源ユニット、給電線、通信インターフェース、通信プロトコルなどがあり、これらは、本対処策を実行するために併せて適切に配置される。
なかんずく、本コントローラ（Ｃ）のプロセッサまたはプロセッサ群は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、処理ユニット、処理回路、プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または命令を解釈して実行することが可能な他の処理ロジックの１つ以上のインスタンスを含んでよい。「プロセッサ」の表現は、しかして、例えば、前述したインスタンスの何れか、そのいくつか、もしくは全部、または別の周知のプロセッサなど、複数の処理回路を含む処理回路系を表し得る。この処理回路系は、呼び出し処理制御、ユーザインターフェース制御、または類似の制御など、データバッファリングおよびデバイス制御機能を含め、データの入力、出力、および処理に対するデータ処理機能をさらに実行することが可能である。
図１２ａ〜ｂは、例えば、図９ａ〜ｂに関連して前述したような、追加のバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１；Ｖｂｉａｓ２を備えた、図１０中に示した回路１００のセミブロック表現を示す。しかして、図１２ａ中の回路１００は、前述の共通トランジスタネットワークブロック（ＴＮブロック）１２３の形でのトランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０、コントローラ（Ｃ）１２０と少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８とに共通の基準接地ＲＥＦＧＮＤ１１２に連結された該コントローラ（Ｃ）１２０、および結合回路１５０を含む。結合回路１５０は、トランジスタネットワーク（ＴＮ）１１０とコントローラ（Ｃ）１２０とを使い、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の複合制御が得られるように、少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２の値に基づいて、該少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８の複合制御を提供するように拵えられる。共通のトランジスタネットワークブロック（ＴＮブロック）１２３の少なくとも１つのトランジスタＴＴＮ１；ＴＴＮ２の１つ以上には、前述したように、エネルギ源４００から少なくとも１つのバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１；Ｖｂｉａｓ２が供給される。結合回路１５０は、共通のトランジスタネットワークブロック（ＴＮブロック）１２３およびコントローラ（Ｃ）１２０の両方に連結され、また、第一制御可能スイッチ１０６および第二制御可能スイッチ１０８にも連結される。結合回路１５０は、少なくとも１つの電圧Ｖ１；Ｖ２の値に基づいて、第一制御可能スイッチ１０６および第二制御可能スイッチ１０８の複合制御を提供するように拵えられる。また、少なくとも１つの駆動回路１１４は、結合回路１５０と制御可能スイッチ１０６、１０８（図１２ａには示さず）との間に連結されてよい。前述のように、駆動回路１１４は、制御手段１３０を介してスイッチ１０６、１０８を制御するために使われる制御信号を増幅するように拵えられる。図１２ａに示された回路のさらなる詳細については、図１０に示された回路１００の前述の説明を参照する。
図１２ｂは、結合回路１５０をさらに詳しく示す。或る実施形態によれば、結合回路１５０は、トランジスタネットワーク１１０およびコントローラ（Ｃ）１２０から、それぞれ制御信号を受信する第一入力端ＩＮ１および第二入力端ＩＮ２を含んでよい。結合回路１５０は、第一入力端ＩＮ１と第二入力端ＩＮ２との間に、それぞれ、直列に連結された第一抵抗素子ＲＩＮ１および第二抵抗素子ＲＩＮ２、ならびに第一抵抗素子ＲＩＮ１と第二抵抗素子ＲＩＮ２との間のノードに連結された出力端を含んでよい。これにより、図１２ａ中に示されるように、結合回路１５０の出力端によって、第一制御可能スイッチ１０６および第二制御可能スイッチ１０８の両方に複合制御信号が供給される。
前述のように、インピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０も同様に、少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８と、出力端１０４との間に連結されてよい。しかして、図２〜１２に示された実施形態に対応して前述された、だがインピーダンスネットワーク（Ｚ）１４０が代わりに少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８と、出力端１０４との間に連結された実施形態も同様に本発明の範囲内に含まれる。これらの実施形態は、インピーダンスネットワーク（Ｚ）が、異なる配置、すなわち少なくとも１つの制御可能スイッチ１０６；１０８と出力端１０４との間に配置されていることの違いはあるが、図２〜１２中に示された各それぞれの実施形態に対して前述された内容に対応して機能する。
図１３は、本発明の或る態様による、交流電流ＡＣ遮断装置５００を概略的に示す。交流電流ＡＣ遮断装置５００は、入力端１０２、出力端１０４、および本明細書に記載の諸実施形態の何れかによる交流電流遮断回路１００を含む。１つ以上の電気負荷体２００ｎが出力端１０４に連結される。さらに、交流電流ＡＣ遮断装置５００は、環境発電を実施し交流電流遮断回路１００を駆動するための電力を供給するように拵えられた電源回路４００を含む。基本的には、電源回路４００は、交流電流ＡＣから電力を抽出する／引き出すように拵えられ、次いで、抽出された電力を、電源を必要とする回路および／またはデバイスに供給するように拵えられる。例えば、交流電流遮断回路１００には、ここでは、該交流電流遮断回路１００中に含まれるコンポーネントを駆動するためにこの抽出された電力が供給され得る。例えば、いくつかの実施形態中の回路１００中に含まれるコントローラ（Ｃ）１２０は、作動するために電力を必要とし、いくつかの実施形態中で使用される１つ以上のバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１、Ｖｂｉａｓ２は、電力を用いることによって生成することが可能である。
図１３に示されるように、電源回路４００は、交流電流（ＡＣ）から第一寄生電圧Ｖｐａｒ１を抽出するように拵えられている第一寄生装置４１０を含み、これは高電力負荷寄生電圧装置と称されることもある。第一寄生装置４１０は、交流電流ＡＣから第一寄生電圧Ｖｐａｒ１を生成するように拵えられたトランス４１１を含んでよい。トランス４１１は、基本的には、例えば鉄コアおよび少なくとも１つのコイルを含み、交流電流の周りに生成される誘導および磁界を用いて第一寄生電圧Ｖｐａｒ１を生成するのに適した、任意の種類の磁気トランスであってよい。トランス４１１は、交流電流がそのコアおよび／またはその一次コイル巻き線を通流するように配置することができる。例えば、このトランスは、交流電流ＡＣを搬送する導電体の周りに配置された、少なくとも部分的にリング形状のユニット／コア／巻き線として拵えられてよい。
また、電源回路４００は、交流電流ＡＣから第二寄生電圧Ｖｐａｒ２を取り出すように拵えられている第二寄生装置４２０を含み、これは低電力負荷寄生電圧装置と称されることもある。第二寄生装置４２０は、（図１４ａ〜ｂに概略的に示されるように）交流電流ＡＣに対応する電圧の振幅の一部を抽出することによって、および／または（図１４ｃに概略的に示されるように）交流電流ＡＣに対応する電圧のサイクルの或る持続時間部分を抽出することによって、第二寄生電圧Ｖｐａｒ２を抽出するように拵えることが可能である。図１４ａ〜ｃでは、電圧信号から抽出された部分に斜線が付されている。当業者ならよく理解しているように、環境発電のために電圧信号の部分を抽出するため使用可能ないくつかの他の方法がある。請求対象の電源回路４００は、これらの可能な方法の１つ以上によって諸部分を抽出するように構成することが可能である。
また、電源回路４００は、第一寄生電圧Ｖｐａｒ１と第二寄生電圧Ｖｐａｒ２とを結合するように拵えられている電圧コンバイナ４３０も含む。このため、電圧コンバイナ４３０は、ダイオード入力端をそれぞれ第一寄生装置４１０および第二寄生装置４２０に連結され、第一寄生電圧Ｖｐａｒ１および第二寄生電圧Ｖｐａｒ２の供給を受ける、２つの整流ダイオード４３１；４３２を含んでよい。２つの整流ダイオード４３１；４３２の出力は一緒に結合され、複合寄生電圧Ｖｐａｒ＿ｃｏｍｂを形成し、これは交流電流遮断回路１００に供給される。
或る実施形態によれば、第一寄生装置４１０と第二寄生装置４２０とは、該第一寄生装置４１０および第二寄生装置４２０のうちの一方がマスターユニットと見なされて、第一寄生装置４１０および第二寄生装置４２０のうちの他方を制御するように拵えられ、このとき該他方はスレーブユニットと見なされるようにして、単信モードまたは全二重モードで相互に通信する４４０ように拵えることが可能である。また、交流電流遮断回路１００のコントローラ（Ｃ）１２０に情報を通信する４４０ことができる。コントローラ（Ｃ）１２０に提供される情報は、例えば、電力消費および／または負荷体情報を含んでよい。次いで、コントローラ（Ｃ）１２０は、この情報を利用して、該コントローラ（Ｃ）１２０に対し、アクティブとスタンバイモードとの間での切り換えを行うことが可能である。
第一寄生装置４１０と第二寄生装置４２０との組み合わせ利用は、これらが相互に非常にうまく補足し合うので極めて有利である。第一寄生装置４１０は、トランス４１１が強い電流の期間に第一寄生電圧Ｖｐａｒ１を生成するのによく適しているので、より高い電力すなわちより強いＡＣ電流に対してうまく機能する。但し、第二寄生装置４２０は、該第二寄生装置４２０によって使われている電圧抽出方法が、第二寄生装置４２０の加熱を引き起こし得、および／または、フィルタする必要のある、電流／電圧の過渡事象および／または段差を引き起こし得るので、強い電流に対しての機能は不十分である。現在のところ、かかる強い電流をろ波するには、かさばったフィルタが必要で、通常、これは交流電流ブレーカ中には納まらない。第二寄生装置４２０は、より低い電力、すなわちより弱いＡＣ電流に対してうまく機能する。他方、第一寄生装置４１０は、多くの場合、電力が十分に強くなければ交流電流ＡＣから有用な電圧を抽出できない。
或る実施形態によれば、第一寄生装置４１０は、主として、より強い電流の期間において第一寄生電圧Ｖｐａｒ１を抽出するために用いられ、第二寄生装置４２０は、主として、より弱い電流の期間において第二寄生電圧Ｖｐａｒ２を抽出するために用いられる。しかして、本実施形態によって行われているように、これら２つの抽出方法を組み合わせれば、基本的には、１つ以上の負荷体２００ｎが電力を消費するときのあらゆる条件の下で、交流電流ＡＣ遮断回路１００への電源として、信頼でき且つ有用な複合寄生電圧Ｖｐａｒ＿ｃｏｍｂを供給することが可能である。
第一寄生電圧Ｖｐａｒ１および第二寄生電圧Ｖｐａｒ２は、１つ以上の負荷体に直列の交流電流ＡＣから抽出されるので、電源回路４００は、電流が１つ以上の作動中の負荷体に供給されているときは、交流電流遮断回路１００に常に電力を供給することが可能なことになる。また、これら１つ以上の負荷体が不活性のときにあっても、漏洩電流ｌｌｅａｋが負荷体の接地／アースに流れており、多くの場合、これは第一Ｖｐａｒ１寄生電圧を生成するのに十分である。しかして、信頼でき且つ有用な複合寄生電圧Ｖｐａｒ＿ｃｏｍｂは、１つ以上の負荷体２００ｎが電力を消費していないときにあっても、基本的には、あらゆる条件の下で、交流電流ＡＣ遮断回路１００への電源として供給することが可能である。
本発明のさらなる応用は、少なくとも１つの電気負荷体の電力消費および該少なくとも１つの電気負荷体を制御することに関し得る。

Claims (6)

  1. 交流電流遮断用の回路（１００）であって、
    交流電流（ＡＣ）を受電するように配置された入力端（１０２）と、
    前記交流電流（ＡＣ）を少なくとも１つの電気負荷体（２００ｎ）に供給するようにされた出力端（１０４）と、
    相互に直列に連結され、前記入力端（１０２）と前記出力端（１０４）との間に配置された第一制御可能スイッチ（１０６）および第二制御可能スイッチ（１０８）と、
    前記第一制御可能スイッチ（１０６）と前記第二制御可能スイッチ（１０８）との間に連結されたインピーダンスネットワーク（Ｚ；１４０）であって、前記第一制御可能スイッチ（１０６）と前記第二制御可能スイッチ（１０８）との間に連結され、前記交流電流の変化の速度を遅延するように配置されたリミッタ／遅延回路を含むインピーダンスネットワーク（Ｚ；１４０）と、
    第一トランジスタ（ＴＴＮ１ ）および第二トランジスタ（ＴＴＮ２）を含み、前記第一トランジスタ（Ｔ ＴＮ１ ）のエミッタ／ソースが、前記インピーダンスネットワーク（Ｚ；１４０）のノードに連結され、前記第一トランジスタ（Ｔ ＴＮ１ ）のコレクタ／ドレインが、前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）に連結され、前記第二トランジスタ（Ｔ ＴＮ２ ）のエミッタ／ソースが、前記第一制御可能スイッチ（１０６）と前記第二制御可能スイッチ（１０８）との間に配置された基準接地（ＲＥＦ ＧＮＤ ）のノードに連結され、前記第二トランジスタ（Ｔ ＴＮ２ ）のコレクタ／ドレインが、前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）に連結されたトランジスタネットワーク（ＴＮ；１１０）であって、前記インピーダンスネットワーク（Ｚ；１４０）の少なくとも１つのノードの少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）の値に基づいて、前記少なくとも１つの電気負荷体（２００ｎ）に供給される前記交流電流（ＡＣ）の遮断を制御するため、前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）を制御するように配置されたトランジスタネットワーク（ＴＮ；１１０）と、
    を備える、回路（１００）。
  2. 前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）が、前記入力端（１０２）と前記出力端（１０４）との間に、相反対向きに連結される、請求項１に記載の回路（１００）。
  3. 前記トランジスタネットワーク（ＴＮ；１１０）が、前記インピーダンスネットワーク（Ｚ）の第一ノードの第一電圧（Ｖ１）および前記インピーダンスネットワーク（Ｚ）の第二ノードの第二電圧（Ｖ２）のうちの少なくとも１つに基づいて、前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）を制御するように配置されている、請求項１または２に記載の回路（１００）。
  4. 前記第二電圧（Ｖ２）は、前記第二ノードと前記基準接地（ＲＥＦＧＮＤ；１１２）との間の差異電圧であり、前記基準接地（ＲＥＦＧＮＤ；１１２）は、前記少なくとも１つの電気負荷体（２００ｎ）に対する少なくとも１つの基準電圧とは異なる、請求項３に記載の回路（１００）。
  5. 前記第一電圧（Ｖ１）は、前記第一ノードと前記基準接地（ＲＥＦＧＮＤ；１１２）との間の差異電圧であり、前記基準接地（ＲＥＦＧＮＤ；１１２）は、前記少なくとも１つの電気負荷体（２００ｎ）に対する基準電圧とは異なる、請求項３または４に記載の回路（１００）。
  6. 結合回路（１５０）と、
    前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）と共通の前記基準接地（ＲＥＦＧＮＤ；１１２）に連結され、前記インピーダンスネットワーク（Ｚ；１４０）の前記少なくとも１つのノードの前記少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）を測定するように配置されたコントローラ（Ｃ；１２０）と、
    をさらに備え、
    前記結合回路（１５０）が、前記トランジスタネットワーク（ＴＮ；１１０）および前記コントローラ（Ｃ；１２０）を用いることによって、前記少なくとも１つの電圧（Ｖ１；Ｖ２）の値に基づいて、前記第一制御可能スイッチ（１０６）および前記第二制御可能スイッチ（１０８）の組み合わせ制御を提供するように配置されている、
    請求項１〜５の何れか１項に記載の回路（１００）。
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