JP7320729B2 - load controller - Google Patents
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Description
本開示は、負荷制御装置に関する。より詳細には、本開示は、負荷への電力供給を制御する負荷制御装置に関する。 The present disclosure relates to load control devices. More particularly, the present disclosure relates to load control devices that control power supply to loads.
特許文献1は、交流電源に対して負荷と直列に接続されたスイッチ部と、制御部とを備える調光装置を開示する。制御部は、スイッチ部のオン/オフを制御することによって、負荷に供給する交流電圧を位相制御する。
特許文献1の調光装置では、交流電圧のゼロクロスの時点でスイッチ部をオンにし、交流電圧の毎半サイクルの期間途中でスイッチ部をオフにして負荷への給電を遮断するいわゆる逆位相制御を行っている。
The light control device of
上述の特許文献1において、スイッチ部をターンオフする場合に、交流電源及び負荷とスイッチ部との間を接続する電線などのインダクタンス(以下、系統のインダクタンスという)等に起因して逆起電圧が発生する可能性がある。スイッチ部のターンオフ速度を低速にするとターンオフ時に発生する逆起電圧を低減することが可能であるが、スイッチング損失が増加するという問題がある。
In
本開示の目的は、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a low-loss load control device capable of reducing noise.
本開示の一態様の負荷制御装置は、一対の接続端子と、第1スイッチと、容量素子と、第2スイッチと、制御部と、を備える。前記一対の接続端子には、交流電源及び負荷の直列回路が接続される。前記第1スイッチは、前記一対の接続端子の間に接続され、前記交流電源から前記負荷への電力の供給を遮断するオフ状態、及び、前記交流電源から前記負荷へ電力の供給を行うオン状態のいずれかに切り替えられる。前記第2スイッチは電流経路に挿入される。前記電流経路は、前記交流電源から前記一対の接続端子のうちの少なくとも一方を介して前記容量素子に電流が流れる経路である。前記制御部は、前記交流電源の交流電圧の各半周期に、前記負荷への供給電力に応じて決定した導通期間に前記第1スイッチをオン状態に制御し、前記導通期間以外の遮断期間に前記第1スイッチをオフ状態に制御する。前記制御部は、前記交流電圧の各半周期の途中で前記第1スイッチのオン/オフが切り替わる切替タイミングにおいて前記第2スイッチをオン状態に制御する。 A load control device according to one aspect of the present disclosure includes a pair of connection terminals, a first switch, a capacitive element, a second switch, and a controller. A series circuit of an AC power supply and a load is connected to the pair of connection terminals. The first switch is connected between the pair of connection terminals, and is in an OFF state in which power supply from the AC power supply to the load is cut off, and in an ON state in which power is supplied from the AC power supply to the load. can be switched to either The second switch is inserted in the current path. The current path is a path through which current flows from the AC power source to the capacitive element via at least one of the pair of connection terminals. The control unit controls the first switch to be on during each half cycle of the alternating voltage of the alternating current power supply during a conduction period determined according to power supplied to the load, and during a disconnection period other than the conduction period. The first switch is controlled to be off. The control section controls the second switch to an ON state at a switching timing at which the ON/OFF of the first switch is switched in the middle of each half cycle of the AC voltage.
本開示によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a low-loss load control device capable of reducing noise.
(実施形態1)
(1)概要
以下、実施形態1に係る負荷制御装置1の概要について、図1を参照して説明する。
(Embodiment 1)
(1) Overview An overview of the
本実施形態に係る負荷制御装置1は、図1に示すように、一対の接続端子TA1,TA2と、第1スイッチSW1と、容量素子12と、第2スイッチSW2と、制御部11と、を備える。
The
一対の接続端子TA1,TA2には、交流電源2及び負荷3の直列回路が接続される。
A series circuit of an
第1スイッチSW1は、一対の接続端子TA1,TA2の間に接続される。第1スイッチSW1は、交流電源2から負荷3への電力の供給を遮断するオフ状態、及び、交流電源2から負荷3へ電力の供給を行うオン状態のいずれかに切り替えられる。
The first switch SW1 is connected between a pair of connection terminals TA1 and TA2. The first switch SW1 is switched between an OFF state in which power supply from the
第2スイッチSW2は、電流経路RT1又はRT2に挿入される。電流経路RT1又はRT2は、交流電源2から一対の接続端子TA1,TA2のうちの少なくとも一方を介して容量素子12に電流が流れる経路である。
The second switch SW2 is inserted in the current path RT1 or RT2. The current path RT1 or RT2 is a path through which current flows from the
制御部11は、交流電源2の交流電圧Vacの各半周期に、負荷3への供給電力に応じて決定した導通期間に第1スイッチSW1をオン状態に制御し、導通期間以外の遮断期間に第1スイッチSW1をオフ状態に制御する。制御部11は、交流電圧Vacの各半周期の途中で第1スイッチSW1のオン/オフが切り替わる切替タイミングにおいて第2スイッチSW2をオン状態に制御する。
In each half cycle of the AC voltage Vac of the
ここにおいて、第1スイッチSW1は、例えば、トランジスタ又は双方向サイリスタ等の半導体スイッチにて実現される。本実施形態では、負荷制御装置1は、第1スイッチSW1を電子的に制御することにより、交流電源2と負荷3との間の導通/非導通を電子的に切り替える、いわゆる電子スイッチである。負荷制御装置1は一対の接続端子TA1,TA2を備えており、第1スイッチSW1は、一対の接続端子TA1,TA2間に電気的に接続されている。言い換えれば、負荷制御装置1の内部において、接続端子TA1と接続端子TA2とは、第1スイッチSW1を介して電気的に接続されている。一方の接続端子TA1が交流電源2に接続され、他方の接続端子TA2が負荷3に接続されることで、交流電源2と負荷3との間に第1スイッチSW1が接続されている。
Here, the first switch SW1 is realized by a semiconductor switch such as a transistor or a bidirectional thyristor, for example. In this embodiment, the
また、第2スイッチSW2は、例えば、トランジスタ又は双方向サイリスタ等の半導体スイッチにて実現される。第2スイッチSW2は上記の電流経路RT1,RT2に挿入されている。負荷制御装置1は、第2スイッチSW2を電子的に制御することにより、電流経路RT1,RT2を介して容量素子12に電流が流れる状態と、電流経路RT1,RT2を遮断する状態とを電子的に切り替える、いわゆる電子スイッチである。第2スイッチSW2がオン状態に制御されると、電流経路RT1,RT2を介して容量素子12に電流が流れ、第2スイッチSW2がオフ状態に制御されると、容量素子12に電流を流す電流経路RT1,RT2が遮断される。
Also, the second switch SW2 is realized by a semiconductor switch such as a transistor or a bidirectional thyristor, for example. The second switch SW2 is inserted in the current paths RT1 and RT2. By electronically controlling the second switch SW2, the
容量素子12は、充放電が可能な素子であって、本実施形態では例えばコンデンサである。なお、容量素子12はコンデンサに限定されず、電気二重層コンデンサでもよいし、二次電池などでもよい。
The
制御部は、交流電圧Vacの各半周期に、負荷3への供給電力に応じて決定した導通期間に第1スイッチSW1をオン状態に制御するので、導通期間に応じた供給電力を負荷3に供給することができる。ここで、交流電圧Vacの各半周期の途中の切替タイミングに、第1スイッチSW1のオン/オフが切り替わると、第1スイッチSW1が接続されている回路(交流電源2及び負荷3と負荷制御装置1とを接続する電路等)のインダクタンス(以下、系統のインダクタンスという)等に起因して逆起電圧が発生する可能性がある。本実施形態の負荷制御装置1では、上記の切替タイミングに第2スイッチSW2をオン状態にすることによって、第1スイッチSW1のオン/オフの切り替わりによって発生する逆起電圧を容量素子12で吸収することができ、負荷制御装置1が発生するノイズを低減できる。したがって、本実施形態の負荷制御装置1では、ノイズを低減するために、第1スイッチSW1のターンオフ速度又はターンオン速度を低速にする必要がなく、第1スイッチSW1での損失を低減し、第1スイッチSW1の発熱を抑制することができる。また、第2スイッチSW2がオフになると、交流電源2から容量素子12に電流が流れる電流経路RT1,RT2が遮断されるので、負荷3に不要な電流が流れるのを抑制することができる。
In each half cycle of the AC voltage Vac, the control unit turns on the first switch SW1 during the conduction period determined according to the power supplied to the load 3. Therefore, the power supplied to the load 3 according to the conduction period. can supply. Here, when the ON/OFF of the first switch SW1 is switched at the switching timing in the middle of each half cycle of the AC voltage Vac, the circuit to which the first switch SW1 is connected (the
(2)詳細
(2.1)前提
本実施形態では、負荷制御装置1は、建物の取付対象物に固定される。本開示でいう「取付対象物」は、負荷制御装置1が固定される物体であって、例えば、建物の壁、天井若しくは床等の造営物、又は机、棚、若しくはカウンタ台等の什器(建具を含む)等を含む。負荷制御装置1が設置される建物は、例えば、戸建住宅若しくは集合住宅等の住宅施設、又は事務所、店舗、学校、工場、病院若しくは介護施設等の非住宅施設である。
(2) Details (2.1) Premise In the present embodiment, the
本実施形態では一例として、負荷制御装置1は、住宅の壁からなる取付対象物に取り付けられる、埋込型の配線器具であると仮定する。また、交流電源2は、例えば、単相100〔V〕、60〔Hz〕の商用の交流電源(系統電源)であると仮定する。さらに、負荷3は、例えば調光可能な照明負荷を含む。本実施形態では、負荷3は、LED(Light Emitting Diode)からなる光源と、光源を点灯させる点灯回路と、を備える照明装置(照明器具)であると仮定する。この負荷3では、交流電源2からの電力供給時に光源が点灯し、交流電源2から供給される供給電力の大きさに応じて光出力が変化する。
In this embodiment, as an example, it is assumed that the
また、負荷制御装置1は、電線を接続するための接続端子TA1,TA2を備えており、例えば、壁(取付対象物)内に引き回された電線が接続端子TA1,TA2に接続されることで、電線を介して交流電源2及び負荷3に電気的に接続される。電線は、交流電源2(系統電源等)に対しては、直接的に接続されてもよいし、分電盤等を介して間接的に接続されてもよい。
The
また、本開示でいう接続端子TA1,TA2等の「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部等であってもよい。 In addition, the “terminals” such as the connection terminals TA1 and TA2 in the present disclosure may not be parts for connecting electric wires or the like. may be
また、本開示において、2値の比較において、「以上」としているところは、2値が等しい場合、及び2値の一方が他方を超えている場合との両方を含む。ただし、これに限らず、ここでいう「以上」は、2値の一方が他方を超えている場合のみを含む「より大きい」と同義であってもよい。つまり、2値が等しい場合を含むか否かは、基準値等の設定次第で任意に変更できるので、「以上」か「より大きい」かに技術上の差異はない。同様に、「未満」においても「以下」と同義であってもよい。 In addition, in the present disclosure, “greater than or equal to” in comparison of two values includes both the case where the two values are equal and the case where one of the two values exceeds the other. However, the term "greater than or equal to" as used herein may be synonymous with "greater than" which includes only the case where one of the two values exceeds the other. That is, whether the two values are equal can be arbitrarily changed depending on the setting of the reference value, etc., so there is no technical difference between "greater than" and "greater than". Similarly, "less than" may be synonymous with "less than".
(2.2)負荷制御装置の全体構成
以下に、本実施形態に係る負荷制御装置1の全体構成について、図1を参照して説明する。
(2.2) Overall Configuration of Load Control Device Hereinafter, the overall configuration of the
本実施形態の負荷制御装置1は、図1に示すように、上記した一対の接続端子TA1,TA2と、第1スイッチSW1と、容量素子12と、第2スイッチSW2と、制御部11と、を備える。また、本実施形態の負荷制御装置1は、ゼロクロス(図中「ZC」と表記)検出部15,16と、第1駆動回路17と、第2駆動回路18と、電源部19と、操作受付部20と、を更に備えている。これらの負荷制御装置1の構成部品は、1つの筐体に収納されている。
As shown in FIG. 1, the
一対の接続端子TA1,TA2の各々は、電線が電気的かつ機械的に接続される部品である。一対の接続端子TA1,TA2の各々は、一例として、端子孔から電線を差し込むことによって電線が接続される、電線差込式のいわゆる速結端子である。 Each of the pair of connection terminals TA1 and TA2 is a component to which an electric wire is electrically and mechanically connected. Each of the pair of connection terminals TA1 and TA2 is, for example, a so-called quick connection terminal of an electric wire insertion type to which an electric wire is connected by inserting the electric wire from a terminal hole.
第1スイッチSW1は、交流電源2と負荷3との間に挿入され、交流電源2と負荷3との間の導通状態と遮断状態とを切り替える。本開示でいう「挿入」とは、電気的に接続される二者間への挿入を意味し、第1スイッチSW1は、交流電源2と負荷3とで構成される回路において交流電源2と負荷3との間に電気的に接続されることになる。言い換えれば、負荷3は、交流電源2に対し、第1スイッチSW1を介して電気的に接続される。
The first switch SW1 is inserted between the
本実施形態では一例として、第1スイッチSW1は、一対の接続端子TA1,TA2間において、電気的に直列に接続された2つのMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)Q11,Q12を有している。これら2つのMOSFETQ11,Q12の各々は、エンハンスメント形のnチャネルMOSFETである。2つのMOSFETQ11,Q12は、ソース端子同士が互いに接続される、つまり、いわゆる逆直列に接続されることにより、双方向の電流について、導通/遮断を切り替える。 As an example in this embodiment, the first switch SW1 has two MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors) Q11 and Q12 electrically connected in series between a pair of connection terminals TA1 and TA2. ing. Each of these two MOSFETs Q11 and Q12 is an enhancement type n-channel MOSFET. The two MOSFETs Q11 and Q12 have their source terminals connected to each other, that is, are connected in anti-series connection, thereby switching conduction/interruption of bidirectional currents.
各MOSFETQ11,Q12のゲート端子は、第1駆動回路17に電気的に接続されている。第1駆動回路17は、制御部11からの制御信号が入力されることにより、各MOSFETQ11,Q12を駆動する。
Gate terminals of the respective MOSFETs Q11 and Q12 are electrically connected to the
また、上述したように、第1スイッチSW1は、その動作状態として、オン状態とオフ状態とを含んでいる。このうちのオン状態とは、交流電圧Vacの各半周期において、制御部11が決定した導通期間に導通している状態、すなわち間欠的に導通している状態を含む。つまり、本実施形態において、第1スイッチSW1のオン状態とは、交流電源2から負荷3への電力の供給が行われる状態であり、第1スイッチSW1のオフ状態とは、交流電源2から負荷3への電力の供給が遮断される状態である。
Further, as described above, the first switch SW1 includes an ON state and an OFF state as its operating state. Among these, the ON state includes a state of continuity during the conduction period determined by the
ここでは、第1スイッチSW1が非導通の状態(オフ状態)で、第1スイッチSW1の両端間には交流電源2から交流電圧Vacが印加されることと仮定する。つまり、第1スイッチSW1がオフ状態であれば、第1スイッチSW1の両端間に印加される電圧(以下、「スイッチ間電圧」ともいう)は、交流電源2からの交流電圧Vacと略等しくなる。また、以下では、接続端子TA1が高電位となるスイッチ間電圧の極性を「正極性」、接続端子TA2が高電位となるスイッチ間電圧の極性を「負極性」という。
Here, it is assumed that the first switch SW1 is in a non-conducting state (off state) and that an AC voltage Vac is applied from the
ゼロクロス検出部15,16は、スイッチ間電圧の大きさを検出することで、スイッチ間電圧のゼロクロス点を検出するように構成されている。
The zero-
ゼロクロス検出部15は、接続端子TA1に電気的に接続されている。ゼロクロス検出部15は、接続端子TA1-グランド(基準電位点)間電圧の絶対値と基準値(例えば、10〔V〕)とを比較することにより、スイッチ間電圧が負極性から正極性に切り替わる際のゼロクロス点を検出する。つまり、ゼロクロス検出部15は、正極性のスイッチ間電圧が基準値未満の状態から基準値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロス点と判断する。
The zero-
ゼロクロス検出部16は、接続端子TA2に電気的に接続されている。ゼロクロス検出部16は、端子TA2-グランド(基準電位点)間電圧の絶対値と基準値(例えば、10〔V〕)とを比較することにより、スイッチ間電圧が正極性から負極性に切り替わる際のゼロクロス点を検出する。つまり、ゼロクロス検出部16は、負極性のスイッチ間電圧が基準値未満の状態から基準値以上の状態に移行したことを検出すると、ゼロクロス点と判断する。
The zero-
したがって、ゼロクロス検出部15,16で検出されるゼロクロス点の検出タイミングは、厳密な意味でのゼロクロス点(0〔V〕)から少し時間が遅れることになる。
Therefore, the detection timing of the zero cross point detected by the zero
電源部19は、第1スイッチSW1の両端に印加される電圧から、制御部11等の回路の動作用の電力を生成する。電源部19は、ダイオードD1を介して接続端子TA1に電気的に接続され、ダイオードD2を介して接続端子TA2に電気的に接続される。ここで、ダイオードD1,D2と、MOSFETQ11,Q12のボディダイオードD11,D12とで整流回路DB1が構成されており、交流電源2からの交流電圧Vacを整流回路DB1で全波整流した後の直流電圧が電源部19に入力される。電源部19は、シリーズレギュレータ、降圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路、又は昇圧チョッパ回路等の電圧変換回路を含み、整流回路DB1からの出力電圧を平滑化することで、定電圧の直流電圧を制御部11等の回路に供給する。
The
また、本実施形態では、接続端子TA1と接続端子TA2との間に、容量素子12と、第2スイッチSW2とが直列に接続されている。換言すれば、第1スイッチSW1と並列に、第2スイッチSW2及び容量素子12の直列回路が接続されている。
Further, in this embodiment, the
容量素子12は、接続端子TA1と第2スイッチSW2との間に接続されている。本実施形態では、容量素子12は例えば1つのコンデンサであるが、直列又は並列に接続された複数のコンデンサでもよい。
The
本実施形態では一例として、第2スイッチSW2は、容量素子12と接続端子TA2との間において、電気的に直列に接続された2つのMOSFETQ21,Q22を有している。これら2つのMOSFETQ21,Q22の各々は、エンハンスメント形のnチャネルMOSFETである。2つのMOSFETQ21,Q22は、ソース端子同士が互いに接続される、つまり、いわゆる逆直列に接続されることにより、双方向の電流について、導通/遮断を切り替える。
In this embodiment, as an example, the second switch SW2 has two MOSFETs Q21 and Q22 electrically connected in series between the
各MOSFETQ21,Q22のゲート端子は、第2駆動回路18に電気的に接続されている。第2駆動回路18は、制御部11からの制御信号が入力されることにより、各MOSFETQ21,Q22を駆動する。
Gate terminals of the MOSFETs Q21 and Q22 are electrically connected to the
操作受付部20は、例えば、表示機能及びタッチセンサ機能を有するタッチパネルである。この種のタッチパネルは、ユーザインタフェースとして機能する。タッチパネルは、例えば、負荷制御装置1の動作状況等の情報を表示することで人に提示したり、負荷制御装置1の動作を変更するための人のタッチ操作を受けて操作信号を制御部11に出力したりすることが可能である。本実施形態では、操作受付部20は、例えば、負荷3の点灯及び消灯を切り替える操作、又は、負荷3の調光レベルを切り替える操作を受けて、操作信号を制御部11に出力する。制御部11は、操作受付部20から入力される操作信号に基づき、第1スイッチSW1を制御する。なお、操作受付部20は、タッチパネルを有するものに限定されず、人の操作を受け付けるためのメカニカルなスイッチ、又は、スイッチ付ボリューム等を備えるものでもよい。
The
また、操作受付部20は、人の操作に応じて負荷3の制御命令を含む無線信号を送信する発信器から、制御命令を受け付け、この制御命令を操作信号として制御部11に出力するものでもよい。この種の無線通信は、例えば、920MHz帯の特定小電力無線局(免許を要しない無線局)、Wi-Fi(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)等の通信規格に準拠した無線通信等である。無線通信部を有する操作受付部20が、送信器と無線通信を行うことで、送信機から無線通信を受信することができ、制御部11は、送信機からの無線信号に基づいて第1スイッチSW1を制御することが可能になる。
Further, the
制御部11は、例えば、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを主構成として備えている。マイクロコントローラは、1以上のメモリに記録されているプログラムを1以上のプロセッサで実行することにより、制御部11としての機能を実現する。プログラムは、予めメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような非一時的記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。言い換えれば、上記プログラムは、1以上のプロセッサを、制御部11として機能させるためのプログラムである。
The
制御部11は、少なくとも第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2をオン/オフ制御する。具体的には、制御部11は、図2に示すように、ゼロクロス検出部15,16から、それぞれ検出結果を表す検出信号ZC1,ZC2を取得する。また、制御部11は、操作受付部20が人の操作に応じて出力する操作信号を取得する。また、制御部11は、第1スイッチSW1を制御するための制御信号を第1駆動回路17に出力し、第2スイッチSW2を制御するための制御信号を第2駆動回路18に出力する。さらに、制御部11は、位相制御又はPWM(Pulse Width Modulation)制御によって、単位時間当たりに交流電源2から負荷3へ供給される供給電力(すなわち電力量)を調節するように、第1スイッチSW1を制御(以下、「負荷制御」ともいう)してもよい。本実施形態では、制御部11が、交流電圧Vacの半周期の始点から導通期間が経過するまで第1スイッチSW1をオン状態に制御し、導通期間の経過後に第1スイッチSW1をオフ状態に制御する位相制御(いわゆる逆位相制御)を行う。第1スイッチSW1は、交流電圧Vacの半周期の始点でオフ状態からオン状態に切り替わるので、オン状態への切替時に発生するノイズを低減できる。なお、第1スイッチSW1は、交流電圧Vacの半周期の始点でオフ状態からオン状態に切り替わるのであるが、交流電圧Vacのゼロクロス点でオフ状態からオン状態に切り替わるものに限定されず、ゼロクロスを検出した時点でオフ状態からオン状態に切り替わるものでもよい。
The
また、制御部11は、交流電圧Vacの各半周期の途中で第1スイッチSW1のオン/オフが切り替わる切替タイミングに、第2スイッチSWをオン状態に制御する。第2スイッチSW2がオン状態になると、交流電源2から容量素子12に電流が流れる電流経路RT1又はRT2が形成される。切替タイミングでは、一対の接続端子TA1,TA2の間で第1スイッチSW1と並列に容量素子12が接続された状態となるので、第1スイッチSW1のオフ時に発生する逆起電圧を容量素子12で吸収することができ、交流電圧Vacに重畳するノイズを低減することができる。
Further, the
(2.3)負荷制御装置の動作
次に、本実施形態に係る負荷制御装置1の動作について、図1及び図2を参照して説明する。
(2.3) Operation of Load Control Device Next, operation of the
(2.3.1)起動動作
まず、本実施形態の負荷制御装置1の通電開始時の起動動作について説明する。
(2.3.1) Start-up operation First, the start-up operation of the
負荷制御装置1は、起動直後、つまり電源供給が開始した直後においては、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2がオフ状態となり、交流電圧Vacを整流回路DB1で全波整流した後の直流電圧が電源部19に供給される。電源部19は、整流回路DB1から入力される直流電圧を、所定電圧値の直流電圧に変換して制御部11に供給し、制御部11が動作を開始する。
Immediately after the
制御部11は、操作受付部20から入力される操作信号に応じて第1スイッチSW1のオン/オフを制御する。操作受付部20から負荷3を消灯させる信号が入力されている場合、制御部11は、第1駆動回路17を制御して第1スイッチSW1(つまりMOSFETQ11,Q12)をオフ状態に制御し、交流電源2から負荷3への電力供給を遮断する。また、制御部11は、第1スイッチSW1をオフ状態に制御する場合、第2駆動回路18を制御して第2スイッチSW2(つまりMOSFETQ21,Q22)をオフ状態に制御する。
The
(2.3.2)調光動作
次に、本実施形態の負荷制御装置1の調光動作について、図2を参照して説明する。図2には、交流電圧Vac、負荷3に印加される負荷電圧V1、ゼロクロス検出部15,16の検出信号ZC1,ZC2、MOSFETQ11,Q12のゲート端子に入力される制御信号Sa1,Sa2、MOSFETQ21,Q22のゲート端子に入力される制御信号Sb1,Sb2、を示している。ここで、検出信号ZC1はゼロクロス検出部15による検出信号であり、検出信号ZC2はゼロクロス検出部16による検出信号である。なお、ここでは、検出信号ZC1,ZC2が「H」レベルから「L」レベルに変化することをもって、検出信号ZC1,ZC2が発生したこととする。つまり、検出信号ZC1,ZC2は、ゼロクロス点の検出時に「H」レベルから「L」レベルに変化する信号である。
(2.3.2) Dimming Operation Next, the dimming operation of the
まず、交流電圧Vacが正極性の半周期における負荷制御装置1の動作について説明する。負荷制御装置1は、位相制御の基準となる交流電圧Vacのゼロクロス点をゼロクロス検出部15で検出する。交流電圧Vacが負極性の半周期から正極性の半周期に移行する際には、交流電圧Vacが正極性の規定値「Vzc」に達すると、ゼロクロス検出部15が検出信号ZC1を出力する。本実施形態では、検出信号ZC1の発生時点を第1時点t1とし、半周期の始点(ゼロクロス点)t0から第1時点t1までの期間を、第一の期間T1とする。
First, the operation of the
ここで、半周期の始点t0から第1時点t1までの第一の期間T1では、制御部11は第1駆動回路17に第1スイッチSW1をオン状態にする制御信号を出力する。第1駆動回路17は、この制御信号に応じて制御信号Sa1,Sa2として「OFF」信号を出力する。これにより、第一の期間T1では、2個のMOSFETQ11,Q12がいずれもオフ状態になり、第1スイッチSW1がオフ状態となる。また、第1時点t1において、制御部11は第1駆動回路17に制御信号を出力し、第1駆動回路17から制御信号Sa1,Sa2として「ON」信号を出力させる。これにより、第1時点t1において第1スイッチSW1がオフ状態からオン状態に切り替えられ、交流電源2から負荷3に電力が供給される。
Here, in the first period T1 from the start point t0 of the half cycle to the first time point t1, the
制御部11は、第1時点t1から導通期間(第二の期間)T2が経過した第3時点t3において、第1駆動回路17にMOSFETQ11をオフ状態にする制御信号を出力する。第1駆動回路17は、この制御信号に応じて制御信号Sa2として「ON」信号を出力させたまま、制御信号Sa1として「OFF」信号を出力させる。制御部11は、操作受付部20から入力される調光レベル(つまり、負荷3への供給電力)に応じて、導通期間T2の長さを決定する。これにより、第1時点t1から第3時点t3までの導通期間T2において、第1スイッチSW1がオン状態を継続し、交流電源2から負荷3に電力が供給される。そして、第3時点t3において第1スイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替えられ、交流電源2から負荷3への電力の供給が遮断される。
The
ここで、第3時点t3よりも前の第2時点t2において、制御部11は、第2駆動回路18に第2スイッチSW2をオン状態にする制御信号を出力する。第2駆動回路18は、この制御信号に応じて制御信号Sb1,Sb2として「ON」信号を出力する。これにより、2個のMOSFETQ21,Q22がいずれもオンになり、第2スイッチSW2がオン状態になる。つまり、制御部11は、第1スイッチSW1をオン状態からオフ状態に切り替える切替タイミング(第3時点t3)では、第2スイッチSW2をオン状態に制御しており、第2スイッチSW2がオン状態となっている状態で、第1スイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替えられる。したがって、切替タイミング(第3時点t3)において系統のインダクタンスに起因して発生する逆起電圧を容量素子12で吸収することができる。また、逆起電圧を容量素子12で吸収することで、第1スイッチSW1の高速スイッチングが可能になり、第1スイッチSW1でのスイッチング損失を低減できる。
Here, at a second time point t2 before the third time point t3, the
制御部11は、第3時点t3において第1スイッチSW1のMOSFETQ11をオフにすると、第3時点t3から所定のサージ吸収期間が経過した第4時点t4において、MOSFETQ22のみをオンにする制御信号を第2駆動回路18に出力する。第2駆動回路18は、この制御信号に応じて制御信号Sb2として「ON」信号を出力したまま、制御信号Sb1として「OFF」信号を出力する。これにより、第3時点t3から交流電圧Vacの正極性の半周期が終わるまで、MOSFETQ21はオフ状態に制御され、第2スイッチSW2がオフになる。つまり、制御部11は、切替タイミング(第3時点t3)から所定時間(サージ吸収期間)が経過すると、第2スイッチSW2をオン状態からオフ状態に切り替える。サージ吸収期間は、切替タイミング(第3時点t3)において系統のインダクタンス等に起因して逆起電圧が発生すると想定される期間よりも長い期間に設定されているのが好ましい。したがって、サージ吸収期間の経過後は、交流電源2から容量素子12に電流が流れる電流経路RT1を遮断することで、第1スイッチSW1のオフ時に容量素子12を介して負荷3に流れる電流を抑制でき、負荷3の調光特性を改善できる。また、第4時点t4において、MOSFETQ22がオン状態に維持されたまま、MOSFETQ21がオフ状態に制御されると、容量素子12に蓄えられた電荷は、MOSFETQ21のボディダイオードD21とMOSFETQ22とを介して交流電源2に放電される。
When the MOSFET Q11 of the first switch SW1 is turned off at the third time t3, the
その後、制御部11は、第3時点t3から所定の放電期間T10が経過した第5時点t5において、MOSFETQ22をオフ状態にする制御信号を第2駆動回路18に出力する。第2駆動回路18は、この制御信号に応じて制御信号Sb1,Sb2として「OFF」信号を出力し、MOSFETQ21,Q22を共にオフ状態とすることで、容量素子12からの放電経路を遮断する。ここにおいて、放電期間T10は、容量素子12に蓄えられた電荷の放電に要する時間よりも長い期間に設定されているのが好ましい。
After that, the
さらに、制御部11は、交流電圧Vacの正極性の半周期の終点(ゼロクロス点)t7よりも一定時間(例えば300〔μs〕)だけ手前の第6時点t6になると、MOSFETQ12をオフにする制御信号を第1駆動回路17に出力する。第1駆動回路17は、この制御信号に応じて制御信号Sa1,Sa2として「OFF」信号を出力する。ここで、第3時点t3から第6時点t6までの期間を第三の期間T3といい、第6時点t6から正極性の半周期の終点(ゼロクロス点)t7までの期間を第四の期間T4という。第四の期間T4には、2個のMOSFETQ11,Q12がいずれもオフになり、第1スイッチSW1がオフ状態となる。
Furthermore, the
また、交流電圧Vacが負極性の半周期における負荷制御装置1の動作は、正極性の半周期と基本的に同様の動作となる。
Further, the operation of the
負極性の半周期において、交流電圧Vacが負極性の規定値「-Vzc」に達すると、ゼロクロス検出部16が検出信号ZC2を出力する。本実施形態では、負極性の半周期の始点t0(t7)から検出信号ZC2の発生時点である第1時点t1までの期間を第一の期間T1とする。また、第3時点t3は、第1時点t1から調光レベルに応じた長さの導通期間が経過した時点であり、第6時点t6は、負極性の半周期の終点t7(t0)よりも一定時間(例えば300〔μs〕)だけ手前の時間である。負極性の半周期においても、第1スイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替わる切替タイミング(第3時点t3)よりも前の第2時点t2において第2スイッチSW2がオン状態になり、交流電源2から容量素子12に電流が流れる電流経路RT2が形成される。したがって、切替タイミング(第3時点t3)において系統のインダクタンス等に起因して発生する逆起電圧を容量素子12で吸収できる。また、第2スイッチSW2は、交流電圧Vacの負極性の半周期の始点から第2時点t2までの期間、及び、第4時点t4から負極性の半周期の終点t7までの期間にはオフ状態になり、交流電源2から容量素子12への電流経路が遮断されている。したがって、負極性の半周期において第2スイッチSW2が継続してオン状態となっている場合に比べて、第1スイッチSW1のオフ時に容量素子12を介して負荷3に流れる電流を抑制でき、負荷3の調光性能の悪化を抑制できる。
When the AC voltage Vac reaches the negative specified value “−Vzc” in the negative half cycle, the zero-
本実施形態の負荷制御装置1は、以上説明した正極性の半周期の動作と負極性の半周期の動作とを交流電圧Vacの半周期ごとに交互に繰り返すことで、負荷3の調光を行う。なお、正極性の規定値「Vzc」及び負極性の規定値「-Vzc」が固定値であれば、半周期の始点t0から第1時点(検出信号ZC1又はZC2の発生時点)t1までの時間は、略固定長の時間になる。
The
そのため、半周期の始点t0から切替タイミング(第3時点t3)までの時間、つまり第一の期間T1と第二の期間T2とを合計した時間である「可変時間」は、調光レベルに応じて長さが変化することになる。言い換えれば、可変時間は可変長の時間であって、交流電圧Vacに対する切替タイミング(第3時点t3)の位相は調光レベルに応じて変化する。すなわち、負荷3の光出力を小さくする場合には可変時間は短く、負荷3の光出力を大きくする場合には可変時間は長く規定される。そのため、負荷制御装置1は、操作受付部20が受け付ける調光レベルに応じて、負荷3の光出力の大きさを変えることが可能である。
Therefore, the time from the start point t0 of the half cycle to the switching timing (third time point t3), that is, the "variable time" which is the total time of the first period T1 and the second period T2 depends on the dimming level. length will change accordingly. In other words, the variable time is a variable length of time, and the phase of the switching timing (third time point t3) with respect to the AC voltage Vac changes according to the dimming level. That is, when the light output of the load 3 is decreased, the variable time is set short, and when the light output of the load 3 is increased, the variable time is set long. Therefore, the
(3)変形例
実施形態1は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態1は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。例えば、図1に示した具体的な回路は、本開示の負荷制御装置1の一例に過ぎず、設計等に応じて種々の変更が可能である。本開示において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態1に係る負荷制御装置1の制御部11と同等の機能は、制御方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
(3)
以下、実施形態1の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。 Modifications of the first embodiment are listed below. Modifications described below can be applied in combination as appropriate.
(3.1)変形例1
実施形態1の変形例1に係る負荷制御装置1の概略的な回路図を図3に示す。変形例1の負荷制御装置1は、MOSFETQ21,Q22の接続点P2を電源部19の基準電位に接続し、容量素子12が、第1容量素子121と、第2容量素子122とを含む点で上記の実施形態1と相違する。第1容量素子121は、接続端子TA1とMOSFETQ21との間に接続され、第2容量素子122は接続端子TA2とMOSFETQ22との間に接続されている。変形例1では、MOSFETQ11,Q12の接続点P1と、MOSFETQ21,Q22の接続点P2とが電気的に接続されている。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
(3.1)
FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of a
制御部11は、第1スイッチSW1を逆位相制御しており、交流電圧Vacの各半周期において第1スイッチSW1がオン状態からオフ状態に切り替わる切替タイミングでは、第2スイッチSW2をオン状態に制御している。これにより、切替タイミングにおいて系統のインダクタンス等に起因して発生する逆起電圧を第1容量素子121及び第2容量素子122で吸収することができる。また、切替タイミングから所定時間が経過すると、制御部11は、MOSFETQ21,Q22を共にオフ状態に制御しており、第1容量素子121又は第2容量素子122に蓄積された電荷は、MOSFETQ21,Q22のボディダイオードD21,D22を通り、電源部19の基準電位を介して放電される。
The
なお、変形例1では、第1容量素子121及び第2容量素子122がコンデンサで構成されているが、電気二重層コンデンサ、又は二次電池などでもよい。また、第1容量素子121及び第2容量素子122の各々は1つのコンデンサで構成されるものに限定されず、直列又は並列に接続された複数のコンデンサで構成されてもよい。
Although the first
(3.2)その他の変形例
本開示における負荷制御装置1は、制御部11等にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における負荷制御装置1としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
(3.2) Other Modifications The
また、負荷制御装置1の少なくとも一部の機能が、1つの筐体内に集約されていることは負荷制御装置1に必須の構成ではなく、負荷制御装置1の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。例えば、操作受付部20が備えるタッチパネルは、制御部11とは別の筐体に設けられていてもよい。また、制御部11等の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ又はクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。
In addition, it is not an essential configuration of the
実施形態1では、制御部11は、切替タイミング(第3時点t3)よりも前に第2スイッチSW2をオフ状態からオン状態に制御しているが、上記の切替タイミングで、第2スイッチSW2をオフ状態からオン状態に制御してもよい。つまり、制御部11は、第1スイッチSW1をオフ状態からオン状態に制御するのと同じタイミングで、第2スイッチSW2をオフ状態からオン状態に制御してもよく、第1スイッチSW1のオフ時に発生する逆起電圧を容量素子12で抑制することができる。
In the first embodiment, the
実施形態1では、制御部11は、第1スイッチSW1を逆位相制御しているが、第1スイッチSW1を正位相制御してもよい。つまり、制御部11は、交流電圧Vacの半周期の始点から遮断期間が経過するまで第1スイッチSW1をオフ状態に制御し、遮断期間の経過後に第1スイッチSW1をオン状態に制御してもよい。正位相制御においても、制御部11が、第1スイッチSW1の切替タイミングに第2スイッチSW2をオン状態に制御しているので、切替タイミングで発生する逆起電圧を低減できる。
In the first embodiment, the
また、実施形態1では、交流電源2は、単相100〔V〕、60〔Hz〕の商用電源であるが、単相100〔V〕、50〔Hz〕の商用電源であってもよい。また、交流電源2の電圧値は、100〔V〕に限らない。
In the first embodiment, the
また、実施形態1では、負荷制御装置1は片切スイッチであるが、他の構成であってもよい。例えば、負荷制御装置1は、3本の配線を接続可能な、いわゆる三路スイッチであってもよい。また、負荷制御装置1は、4本の配線を接続可能な、いわゆる四路スイッチであってもよい。負荷制御装置1が三路スイッチを構成する場合、2つの負荷制御装置1を組み合わせることにより、負荷3への通電状態を、例えば、建物における階段の上階部分と下階部分との2箇所で切り替えることが可能である。また、実施形態1では、負荷制御装置1は、L相及びN相の2本の電線が接続される2線式のスイッチであるが、負荷制御装置1は、L相と、負荷と、電源及び負荷に共通のN相との3本の電線が接続される3線式のスイッチであってもよい。
Further, although the
実施形態1では、ゼロクロス検出部15は、接続端子TA1-グランド間電圧が基準値以上になることをもって、スイッチ間電圧が負極性から正極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であるが、逆であってもよい。つまり、ゼロクロス検出部15は、接続端子TA1-グランド間電圧が基準値未満になることをもって、スイッチ間電圧が正極性から負極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であってもよい。同様に、ゼロクロス検出部16は、端子TA2-グランド間電圧が基準値以上になることをもって、スイッチ間電圧が正極性から負極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であるが、逆であってもよい。つまり、ゼロクロス検出部16は、端子TA2-グランド間電圧が基準値未満になることをもって、スイッチ間電圧が負極性から正極性へ切り替わる際のゼロクロスを検出する構成であってもよい。
In the first embodiment, the zero-
また、負荷3は、LEDからなる光源を備える照明装置に限らず、LED以外の光源を備える照明装置であってもよい。さらに、負荷3は、照明装置に限らず、例えば、換気扇、表示装置、電動シャッタ、空調機器又は防犯機器等の機器(装置、システム及び設備を含む)であってもよい。また、負荷3は、1台の機器に限らず、電気的に直列又は並列に接続された複数台の機器であってもよい。 Moreover, the load 3 is not limited to a lighting device having a light source composed of LEDs, and may be a lighting device having a light source other than LEDs. Furthermore, the load 3 is not limited to a lighting device, and may be, for example, a ventilation fan, a display device, an electric shutter, an air conditioner, or a security device (including devices, systems, and equipment). Moreover, the load 3 is not limited to one device, and may be a plurality of devices electrically connected in series or in parallel.
また、負荷制御装置1は、子機を接続するための操作端子を更に備えていてもよい。子機は、例えば、押釦スイッチ等の接点部を備えており、接点部のオン/オフが負荷制御装置1にて検知される。この場合、負荷制御装置1は、子機の動作(接点部のオン/オフ)に応じて、第1スイッチSW1の動作状態を切り替えるように第1スイッチSW1を制御する。すなわち、子機において、例えば、押釦スイッチが押されて接点部がオンする度に、第1スイッチSW1のオン状態と、オフ状態とが切り替わるように、負荷制御装置1が動作する。要するに、負荷制御装置1では、第1スイッチSW1の制御は、操作受付部20の出力に応じて行われるのみならず、子機の動作に応じて行われてもよい。したがって、負荷制御装置1と子機とが、例えば、建物における階段の上階部分と下階部分との2箇所に分かれて設置されることにより、負荷3への通電状態を、2箇所で切り替えることが可能である。
Moreover, the
また、負荷制御装置1は、操作受付部20に加えて又は代えて、センサ回路又はタイマ回路等を備えていてもよい。センサ回路は、一例として、人が存在するか否かを検知する人感センサ及び/又は明るさセンサ等を備える。負荷制御装置1は、これらのセンサ回路又はタイマ回路等の出力に基づいて第1スイッチSW1の制御を行うことが可能である。
Moreover, the
また、上記実施形態では、第1スイッチSW1は、2つのMOSFETQ11,Q12を有しているが、MOSFETに限らず、その他の半導体スイッチであってもよい。例えば、第1スイッチSW1は、3端子の双方向サイリスタ(トライアック)にて実現されてもよいし、GaN(窒化ガリウム)等のワイドバンドギャップの半導体材料を用いたダブルゲート(デュアルゲート)構造の半導体素子を用いて実現されてもよい。 Further, in the above embodiment, the first switch SW1 has two MOSFETs Q11 and Q12, but it is not limited to MOSFETs and may be other semiconductor switches. For example, the first switch SW1 may be realized by a three-terminal bidirectional thyristor (triac), or may be a double gate (dual gate) structure using a wide bandgap semiconductor material such as GaN (gallium nitride). It may be implemented using a semiconductor device.
(実施形態2)
本実施形態に係る負荷制御装置1Aでは、図4に示すように、整流回路DB1の出力端子間に、第2スイッチSW21及び容量素子12の直列回路が接続されている点で実施形態1に係る負荷制御装置1と相違する。つまり、実施形態2の負荷制御装置1Aは、一対の接続端子TA1,TA2を介して入力される交流電圧Vacを整流する整流回路DB1を備えている。そして、整流回路DB1の出力端子間に、第2スイッチSW21及び容量素子12の直列回路が接続されている。以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
(Embodiment 2)
In the
実施形態2の負荷制御装置1Aでは、第2スイッチSW21は、接続端子TA1にダイオードD1を介して電気的に接続され、接続端子TA2にダイオードD2を介して電気的に接続されている。つまり、第2スイッチSW21は、交流電源2から接続端子TA1又はTA2を介して容量素子12に電流が流れる電流経路RT3に挿入されている。第2スイッチSW21がオン状態に制御されると、交流電源2から容量素子12に電流が流れる状態となり、第2スイッチSW21がオフ状態に制御されると、交流電源2から容量素子12に流れる電流が遮断される。
In the
また、実施形態2の負荷制御装置1Aは、容量素子12と並列に接続された、抵抗器R1(インピーダンス要素)と第3スイッチSW3との直列回路を更に備えている。そして、制御部11が、第2スイッチSW21をオフ状態に制御する期間に第3スイッチSW3をオン状態に制御する。なお、制御部11は、第2スイッチSW21をオン状態に制御する期間では、第3スイッチSW3をオフ状態に制御する。
The
本実施形態では、第3スイッチSW3は、例えばMOSFETであるが、トランジスタ又はサイリスタなどの半導体スイッチにて実現されてもよいし、メカニカルリレーの接点等で実現されてもよい。また、本実施形態ではインピーダンス要素が抵抗器R1で実現されているが、インピーダンス要素は制御部11に限定されず適宜変更が可能である。また、容量素子12に蓄えられた電荷をシリーズレギュレータなどの電源回路に供給し、制御部11等の回路に供給する電力に利用してもよい。
In this embodiment, the third switch SW3 is, for example, a MOSFET, but it may be implemented by a semiconductor switch such as a transistor or a thyristor, or may be implemented by contacts of a mechanical relay. Further, although the impedance element is implemented by the resistor R1 in this embodiment, the impedance element is not limited to the
実施形態2の負荷制御装置1Aでは、例えば、第1スイッチSW1を逆位相制御しており、第1スイッチSW1をオン状態からオフ状態に切り変える切替タイミングでは第2スイッチSW21をオン状態に制御している。これにより、切替タイミングで系統のインダクタンス等に起因して発生する逆起電圧を容量素子12で吸収することができ、負荷制御装置1Aで発生するノイズを低減できる。制御部11は、切替タイミングから所定時間が経過すると第2スイッチSW2をオン状態からオフ状態に切り替える。そして、制御部11は、第2スイッチSW2がオフ状態に制御すると、第3スイッチSW3をオン状態に制御するので、容量素子12に蓄えられた電荷を、抵抗器R1を介して放電させることができる。
In the
(まとめ)
以上説明したように、第1の態様の負荷制御装置(1)は、一対の接続端子(TA1,TA2)と、第1スイッチ(SW1)と、容量素子(12)と、第2スイッチ(SW2,SW21)と、制御部(11)と、を備える。一対の接続端子(TA1,TA2)には、交流電源(2)及び負荷(3)の直列回路が接続される。第1スイッチ(SW1)は、一対の接続端子(TA1,TA2)の間に接続され、交流電源(2)から負荷(3)への電力の供給を遮断するオフ状態、及び、交流電源(2)から負荷(3)へ電力の供給を行うオン状態のいずれかに切り替えられる。第2スイッチ(SW2,SW21)は電流経路(RT1~RT3)に挿入される。電流経路(RT1~RT3)は、交流電源(2)から一対の接続端子(TA1,TA2)のうちの少なくとも一方を介して容量素子(12)に電流が流れる経路である。制御部(11)は、交流電源(2)の交流電圧(Vac)の各半周期に、負荷(3)への供給電力に応じて決定した導通期間に第1スイッチ(SW1)をオン状態に制御し、導通期間以外の遮断期間に第1スイッチ(SW1)をオフ状態に制御する。制御部(11)は、交流電圧(Vac)の各半周期の途中で第1スイッチ(SW1)のオン/オフが切り替わる切替タイミングにおいて第2スイッチ(SW2,SW21)をオン状態に制御する。
(summary)
As described above, the load control device (1) of the first aspect includes a pair of connection terminals (TA1, TA2), a first switch (SW1), a capacitive element (12), a second switch (SW2 , SW21) and a control unit (11). A series circuit of an AC power supply (2) and a load (3) is connected to a pair of connection terminals (TA1, TA2). The first switch (SW1) is connected between a pair of connection terminals (TA1, TA2), and is in an OFF state to cut off the supply of power from the AC power supply (2) to the load (3). ) to the on state providing power to the load (3). The second switches (SW2, SW21) are inserted in the current paths (RT1-RT3). The current path (RT1 to RT3) is a path through which current flows from the AC power supply (2) to the capacitive element (12) via at least one of the pair of connection terminals (TA1, TA2). The control unit (11) turns on the first switch (SW1) during each half cycle of the alternating voltage (Vac) of the alternating current power supply (2) during the conduction period determined according to the power supplied to the load (3). The first switch (SW1) is controlled to be in the off state during the interruption period other than the conduction period. A control unit (11) controls the second switches (SW2, SW21) to the ON state at the switching timing at which the ON/OFF of the first switch (SW1) is switched in the middle of each half cycle of the AC voltage (Vac).
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第2の態様の負荷制御装置(1)では、第1の態様において、第1スイッチ(SW1)と並列に、第2スイッチ(SW2)及び容量素子(12)の直列回路が接続される。 In the load control device (1) of the second aspect, in the first aspect, a series circuit of the second switch (SW2) and the capacitive element (12) is connected in parallel with the first switch (SW1).
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第3の態様の負荷制御装置(1)は、第1の態様において、一対の接続端子(TA1,TA2)を介して入力される交流電圧(Vac)を整流する整流回路(DB1)を更に備える。整流回路(DB1)の出力端子間に、第2スイッチ(SW21)及び容量素子(12)の直列回路が接続される。 The load control device (1) of the third aspect further comprises a rectifying circuit (DB1) for rectifying the AC voltage (Vac) input via the pair of connection terminals (TA1, TA2) in the first aspect. . A series circuit of a second switch (SW21) and a capacitive element (12) is connected between the output terminals of the rectifier circuit (DB1).
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第4の態様の負荷制御装置(1)は、第3の態様において、容量素子(12)と並列に接続された、インピーダンス要素(R1)と第3スイッチ(SW3)との直列回路を更に備える。制御部(11)が、第2スイッチ(SW21)をオフ状態に制御する期間に第3スイッチ(SW3)をオン状態に制御する。 In the third aspect, the load control device (1) of the fourth aspect further comprises a series circuit of an impedance element (R1) and a third switch (SW3) connected in parallel with the capacitive element (12). . A control unit (11) controls the third switch (SW3) to the ON state during the period in which the second switch (SW21) is controlled to the OFF state.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第5の態様の負荷制御装置(1)では、第1~4のいずれかの態様において、制御部(11)は、交流電圧(Vac)の半周期の始点から導通期間が経過するまで第1スイッチ(SW1)をオン状態に制御し、導通期間の経過後に第1スイッチ(SW1)をオフ状態に制御する。 In the load control device (1) of the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the controller (11) controls the first The switch (SW1) is controlled to be in ON state, and the first switch (SW1) is controlled to be in OFF state after the lapse of the conduction period.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第6の態様の負荷制御装置(1)では、第5の態様において、制御部(11)は、第1スイッチ(SW1)をオン状態からオフ状態に切り替える切替タイミングでは、第2スイッチ(SW2,SW21)をオン状態に制御している。 In the load control device (1) of the sixth aspect, in the fifth aspect, the controller (11) controls the second switch (SW2, SW21) is controlled to be on.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第7の態様の負荷制御装置(1)では、第5の態様において、制御部(11)は、第1スイッチ(SW1)をオン状態からオフ状態に切り替える切替タイミングで、第2スイッチ(SW2,SW21)をオフ状態からオン状態に制御する。 In the load control device (1) of the seventh aspect, in the fifth aspect, the control section (11) switches the second switch (SW2, SW21) is controlled from an off state to an on state.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第8の態様の負荷制御装置(1)では、第5~7のいずれかの態様において、制御部(11)は、第1スイッチ(SW1)をオン状態からオフ状態に切り替える切替タイミングから所定時間が経過すると、第2スイッチ(SW2,SW21)をオン状態からオフ状態に切り替える。 In the load control device (1) of the eighth aspect, in any one of the fifth to seventh aspects, the control unit (11) switches the first switch (SW1) from the ON state to the OFF state for a predetermined time from the switching timing. , the second switches (SW2, SW21) are switched from the ON state to the OFF state.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第9の態様の負荷制御装置(1)では、第1~4のいずれかの態様において、制御部(11)は、交流電圧(Vac)の半周期の始点から遮断期間が経過するまで第1スイッチ(SW1)をオフ状態に制御し、遮断期間の経過後に第1スイッチ(SW1)をオン状態に制御する。 In the load control device (1) of the ninth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the controller (11) controls the first The switch (SW1) is controlled to be in the OFF state, and the first switch (SW1) is controlled to be in the ON state after the cutoff period has elapsed.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
第10の態様の負荷制御装置(1)では、第1~9のいずれかの態様において、負荷(3)は、調光可能な照明負荷を含む。 In the load control device (1) of the tenth aspect, in any one of the first to ninth aspects, the load (3) comprises a dimmable lighting load.
この態様によれば、ノイズの低減が可能な低損失の負荷制御装置(1)を提供することができる。 According to this aspect, it is possible to provide a low-loss load control device (1) capable of reducing noise.
上記態様に限らず、実施形態1又は2に係る負荷制御装置(1)の種々の構成(変形例を含む)は、負荷制御装置(1)の制御方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。
Various configurations (including modifications) of the load control device (1) according to
第2~第10の態様に係る構成については、負荷制御装置(1)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。 The configurations according to the second to tenth aspects are not essential to the load control device (1), and can be omitted as appropriate.
1 負荷制御装置
2 交流電源
3 負荷
12 容量素子
DB1 整流回路
R1 インピーダンス要素
RT1~RT3 電流経路
SW1 第1スイッチ
SW2,SW21 第2スイッチ
SW3 第3スイッチ
TA1,TA2 接続端子
Vac 交流電圧
1
Claims (10)
前記一対の接続端子の間に接続され、前記交流電源から前記負荷への電力の供給を遮断するオフ状態、及び、前記交流電源から前記負荷へ電力の供給を行うオン状態のいずれかに切り替えられる第1スイッチと、
容量素子と、
前記交流電源から前記一対の接続端子のうちの少なくとも一方を介して前記容量素子に電流が流れる電流経路に挿入された第2スイッチと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記交流電源の交流電圧の各半周期に、前記負荷への供給電力に応じて決定した導通期間に前記第1スイッチをオン状態に制御し、前記導通期間以外の遮断期間に前記第1スイッチをオフ状態に制御し、
前記制御部は、前記交流電圧の各半周期の途中で前記第1スイッチのオン/オフが切り替わる切替タイミングにおいて前記第2スイッチをオン状態に制御する、
負荷制御装置。 a pair of connection terminals to which a series circuit of an AC power source and a load are connected;
It is connected between the pair of connection terminals and is switched between an OFF state in which power supply from the AC power supply to the load is cut off and an ON state in which power is supplied from the AC power supply to the load. a first switch;
a capacitive element;
a second switch inserted in a current path through which a current flows from the AC power source to the capacitive element via at least one of the pair of connection terminals;
a control unit;
The control unit controls the first switch to be on during each half cycle of the alternating voltage of the alternating current power supply during a conduction period determined according to power supplied to the load, and during a disconnection period other than the conduction period. controlling the first switch to be off;
The control unit controls the second switch to an ON state at a switching timing at which the ON/OFF of the first switch is switched in the middle of each half cycle of the AC voltage.
load controller.
請求項1に記載の負荷制御装置。 A series circuit of the second switch and the capacitive element is connected in parallel with the first switch,
The load control device according to claim 1.
前記整流回路の出力端子間に、前記第2スイッチ及び前記容量素子の直列回路が接続される、
請求項1に記載の負荷制御装置。 further comprising a rectifying circuit for rectifying the AC voltage input via the pair of connection terminals;
A series circuit of the second switch and the capacitive element is connected between the output terminals of the rectifier circuit,
The load control device according to claim 1.
前記制御部が、前記第2スイッチをオフ状態に制御する期間に前記第3スイッチをオン状態に制御する、
請求項3に記載の負荷制御装置。 further comprising a series circuit of an impedance element and a third switch, connected in parallel with the capacitive element;
The control unit controls the third switch to be on during a period in which the second switch is controlled to be off.
The load control device according to claim 3.
請求項1~4のいずれかに記載の負荷制御装置。 The control unit controls the first switch to an ON state from the start point of the half cycle of the AC voltage until the conduction period elapses, and controls the first switch to an OFF state after the conduction period elapses.
A load control device according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の負荷制御装置。 The control unit controls the second switch to be in an ON state at a switching timing for switching the first switch from an ON state to an OFF state,
The load control device according to claim 5.
請求項5に記載の負荷制御装置。 The control unit controls the second switch from an off state to an on state at a switching timing of switching the first switch from an on state to an off state.
The load control device according to claim 5.
請求項5~7のいずれか1項に記載の負荷制御装置。 The control unit switches the second switch from the ON state to the OFF state when a predetermined time has elapsed from the switching timing of switching the first switch from the ON state to the OFF state.
The load control device according to any one of claims 5-7.
請求項1~4のいずれかに記載の負荷制御装置。 The control unit controls the first switch to be off until the cutoff period elapses from the start point of the half cycle of the alternating voltage, and controls the first switch to be on after the cutoff period has elapsed.
A load control device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~9のいずれか1項に記載の負荷制御装置。 wherein the load comprises a dimmable lighting load;
A load control device according to any one of claims 1 to 9.
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US9160224B2 (en) * | 2009-11-25 | 2015-10-13 | Lutron Electronics Co., Inc. | Load control device for high-efficiency loads |
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