JPH04501785A - 切り換え回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 切り換え回路 この発明は、クレーム１の前文（ｔｈｅ　１ｎｔｒｏｄｕｃｔｏｒｙ）で開示さ れているように、一般に電気回路における容量性（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）負荷 、誘導性（１ｎｄｕｃｔｉｖｅ）負荷、抵抗負荷（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　１ｏａ ｄ）を作り出したり除いたりする為の切り換え回路に関する。

電気切り換え装置（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ ｓ）はさまざまな実施例を通して知られ、通例、′リレー（ｒｅｌａｙ）　”と いうことばで呼ばれている。公知の電磁継電器（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉ ｃ　ｒｅｌａｙｓ）は長年利用されているが、この継電器は広いスペースと多く のエネルギーを必要とするうえに、切り換えの際に電気的騒音を発生する。これ らの装置はまた、比較的高い制御力（ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｐｏ ｗｅｒ）を必要とするので、例えばコンピューターによって制御される多くの仕 事には不向きである。

電磁継電器と異なった種類の電気切り換え回路（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｓｗｉ ｔｃｈｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ）は電子工学にのみ基づいた回路で、切り換え は機械的接触なしに行なわれている。一方では、半導体工学（ｓｅｍｉｃｏｎｄ ｕｃｔｏｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇいが利用され、これらのいわゆる”ＳＳＲリレ ー”　（Ｓｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ　Ｒｅ１ａｙ）は高い負荷、特に誘導性負荷に より多量の熱を失う、従ってこれらの装置は冷却されねばならず、特に長時間使 用される仕事には不向きである。

米国特許４．０７４．３３３ではこれら不利な特徴をがなり除去した装置につい て開示している。ここでの装置は最初に電気結合手段（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａ ｌ　ｃｏｕｐｌｉｎｇｍｅ釦Ｓ）を使用している負荷を作り出す手段、すなわち 機械的リレーが負荷回路を接続し、その負荷回路を保持する両指向性に（ｂｉｄ ｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙ）制御された非接触スイッチによって作動する。切り 換えの指令は専用シーケンスコントローラー　（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　５ｅｑｕ ｅｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によって制御される。トライアック（ｔｒｉ ａｃ）を制御し、位相検出器（ｐｈａｓｅ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を通してシーケ ンスコントローラーからの信号に反応する手段が備えつけられている０位相検出 器は負荷回路の位相角がゼロ（ゼロ電圧交差ｚｅｒｏ−ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｒｏ ｓｓｉｎｇ）に等しい地点で時間通りに切リ換えすることを確認するために備え 付けられている。信号はトライアックコントローラーからシーケンスコントロー ラーにフィードバックされ、増力手段を通じて電磁継電器を閉じる。

米国特許４．０７４．３３３で開示された装置の利点は、電磁継電器を直接に使 用することと比較した場合、前記負荷回路が非接触スイッチによって形成される ので、負荷回路を開閉する際に電磁（ａｒｃｓ）が避けられるということにある 。

このことは、両種類のスイッチの利点を役立てることを意味し、ＳＳＲ工学では 電磁を形成せず、電磁継電器では実質的な熱損失なしに永久連結（ｐｅｒｍａｎ ｅｎｔ　ｃ。

ｎｎｅｃｔｉｏｎ）を与える。

上記米国特許４．０７４．３３３に開示された装置の欠点は該装置が複数の比較 的複雑な回路素子を有する比較的複雑な回路からなるということである。もしこ の回路が現存する回路素子を使って明細書の記述通りに構成されるならば、この 装置は非常に高価なものとなってしまう、さらに、この装置は比較的かなり広い 空間を必要とし、従って、この装置は大皿で高価なものになり、経済的な利益は 少ない。

この発明の主な目的は、ＡＣ回路に対するさまざまな種類の負荷を作り出したり 取り除いたりする切り換え手段を提供することである。特に、切り換えた際に生 じる熱や高周波騒音が望ましくない場合や、爆発の危険が存在する場合に用いら れる切り換え手段を提供することである。製造に際し、コンパクト、シンプル、 そして信頼性があり、安価でもある切り換え手段を提供することが重要であると 考えられる。もっと具体的に言えば、この発明の目的は、シンプルかつ安価であ り、広いスペースを必要としない切り換え手段を提供する為に、従来公知の切り 換え手段を改良することである。

本発明によれば、以上の目的はクレーム１の特徴部分で述べられた切り換え回路 を用いることによって達成される。付加的な好ましい特徴はクレーム２から５の なかに開示されている。

本発明はある点で前記米国特許４．０７４．３３３によって知られる装置に類似 した原理に基づいている。しかしながら、異なっているのは、本発明が最小限で かつシンプルな素子を使用して行なわれることであり、この回路により最小のス ペースが可能となることである。さらに、その許容誤差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅｓ ）はこの回路の機能にとっては決定的ではない、これらすべての要因により、こ の回路を製造するには非常に低いコストでよい。

本発明に係わる切り換え回路を使用する為の最善の方法を添付の図面を参照しつ つ以下に述べる。図１は本発明に係わる切り換え回路の回路ダイアグラムを示し ている。

本実施例の機能は、この回路の開閉を制御する為に、制御電圧（ｃｏｎｔｒｏｌ 　ｖｏｌｔａｇｅ）Ｌ　１が印加されるということである。もし、ＡＣ電圧が使 用される場合は、直流に整流される（図には示されていない）、制御電圧１１の 場合、電流はダイオード１２、抵抗器１３、光カップラの発光セクション（ｌｉ ｇｈｔ−ｅａ＋ｉｔｔｉｎｇ　５ｅｃｔｉｏｎ）１４ａを流れる。この電流は、 この発光セクションに至ると受光セクション（ｌｉｇｈｔ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ）　１４　ｂにトレッギング（刺激ｔｒｉｇｇｉｎｇ）を与える。光カップラＬ ４ａ、Ｌ４ｂはトライアック（ｔｒｉａｃ）を制御する為に用いられる皿のもの であり、位相角（ｐｈａｓｅ　ａｎｇｌｅ）がゼロになるまでさらにその負荷を 作ることを遅らせている。光カップラ１４ｂはトライアック２１の制御入力端子 に接続され、負荷２２を作り出すことが可能である。この負荷２２は誘導負荷、 容量性負荷、あるいは純粋な抵抗負荷が可能である。トライアックに電圧を印加 すると、結果として負荷の接続になる。

トライアック２１をトレッギング（誘発）する制御電圧１１と同時に、該制御電 圧１１は抵抗器１７を通じて蓄電器（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）　１．８のなかに電 場を創成し始、ぬる、蓄電器１８は抵抗器１７と共に時間遅延回路（ｔｉｍｅ− ｄｅｌａｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ）を形成する。抵抗器１７と蓄電器１８の選択値の 設定時間内に該回路はトランジスター１９の基盤（ｂａｓｅ）と地面（ｇｒｏｕ ｎｄ）との間に、一定の電圧を創成し、その結果、トランジスター１９はリレー のスイッチ２０ｂを切り、負荷２２を作り出す機械的リレー２０ａの制御コイル を通じて電流を伝える。ＲＣ−ネットワーク１７と１８の電圧レベルを増幅する 為のトランジスター１９を使用する際、そのＲＣネットワークの高い負荷の展開 （ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）が過剰にさせられ、従って蓄電器はかなり容量が小 さくなる。

制御電圧がトライアック２１をトレッギングし、蓄電器１８に負荷し始める時、 制御電圧は又抵抗器１５を通じて蓄電器１６に負荷し始める。抵抗器１５と１３ は蓄電器１６と共に遅延回路を形成する。この遅延回路は負荷接続を切る時に使 用される。

制御電圧１１が切られた時、抵抗器１５．１３、蓄電器１６で形成されたＲＣネ ットワークは、このネットワークによって決定された時間内に光カップラ１４ａ 、１４ｂに対して電流を供給する。一方、トランジスター１９はすぐに切られ、 電磁継電器２０ａ、２０ｂを開く、シかし、蓄電器１６が充分に放電された時に 制御電圧が完全になくなるまで負荷（２２）への接続はトライアック２１によっ て維持される。ゼロ電圧交差で回路を切るトライアック２２を有する為には、１ ３．１５，１Ｂによって形成されるＲＣネットワークの連続時間は少なくとも負 荷２２の半分の期間に相当するようにする。それが正確にゼロ電圧交差において 負荷解除されるのを観察する位相検知光カップラ（ｐｈａｓｅ　ｄｅｔｅｃｔｉ ｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃ。

ｕｐｌｅｒ）である時、連続時間はさらに長くなる。このことは、構成要素の小 さい許容量が決定的なものではなく、正確で高価な構成要素と同じ結果を得る為 に安価な構成要素を使用することが可能であることを示している。

トライアック２１を切り換える為に光アイソレーター１４ａ、１４ｂを使用する ことによって制御回路１１と負荷２２の間のガルバニック（電食）分離（ｇａｌ ｖａｎｉｃ　５ｅｐａｒａｔｉｏｎ）がさらに得られる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年３月１９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気的負荷を作り出す時、両指向性に制御された非接触スイッチ（２１）が 最初にその負荷を接続し、一定の時間が経過した後、電磁継電器（２０ａ）が最 初に閉じ、また電気的負荷を取り除く時、両指向性に制御された非接触スイッチ が最初のあるいは次のゼロ電圧交差でその負荷（２２）との接続を断つ時に電磁 継電器（２０ａ）が最初に開く、電磁継電器（２０ａ、２０ｂ）および平行の両 指向性に制御された非接触スイッチとによって電気的負荷（２２）を作り出した り取り除いたりする為の切り換え回路において、該切り換え回路は、両指向性に 制御された非接触スイッチ（２１）を入切する際に集積位相検出光アイソレータ ー（１４ａ、１４ｂ）を使用することを特徴とするもの。 ２．請求項１において、電磁継電器のコイルを生かすことを遅延させる為に、Ｒ Ｃネットワーク（１７、１８）が該電磁継電器のコイルに平行に接続されること を特徴とする切り換え回路。 ３．請求項２において、前記電気継電器（２０ａ）の一次コイルが前記ＲＣネッ トワークからの電圧レベルを増幅するトランジスター（１９）と直列に接続され ることを特徴とする切り換え回路。 ４．請求項１において、ＲＣネットワーク（１３、１５、１６）が前記電磁継電 器のコイルの不活性化（ｄｅ−ｅｎｅｒｇｉｚｉｎｇ）を遅らせるように接続さ れることを特徴とする切り換え回路。 ５．請求項４において、前記ＲＣネットワーク（１３、１５、１６）が負荷回路 （２２）の半分と同等かそれ以上の期間、不変の時間を有することを特徴とする 切り換え回路。