JPH06208814A - ゼロクロスａｃ電圧源をａｃ負荷線に対し接続および非接続とするためのスイッチ装置 - Google Patents
ゼロクロスａｃ電圧源をａｃ負荷線に対し接続および非接続とするためのスイッチ装置Info
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- JPH06208814A JPH06208814A JP5246739A JP24673993A JPH06208814A JP H06208814 A JPH06208814 A JP H06208814A JP 5246739 A JP5246739 A JP 5246739A JP 24673993 A JP24673993 A JP 24673993A JP H06208814 A JPH06208814 A JP H06208814A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/13—Modifications for switching at zero crossing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
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- Electronic Switches (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゼロクロスＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対し接
続および非接続とするためのスイッチ装置に関し、電磁
妨害雑音の発生を防止することを目的とする。 【構成】 ＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対し接続および非
接続としたいときに外部制御コマンド信号を発生する手
段があり、また少なくともＡＣ電圧のゼロクロス点を含
みこれより前の時間から始まるような性能窓が設定され
ていて、内部制御コマンド信号はＡＣ電圧と外部制御コ
マンド信号とに応答して、オンおよびオフコマンド信号
の双方ではなくこれら信号のいずれかが完全に性能窓内
に存在するように生成されるようにし、その窓内ではオ
ン状態およびオフ状態間の切換えが生じないようにす
る。
続および非接続とするためのスイッチ装置に関し、電磁
妨害雑音の発生を防止することを目的とする。 【構成】 ＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対し接続および非
接続としたいときに外部制御コマンド信号を発生する手
段があり、また少なくともＡＣ電圧のゼロクロス点を含
みこれより前の時間から始まるような性能窓が設定され
ていて、内部制御コマンド信号はＡＣ電圧と外部制御コ
マンド信号とに応答して、オンおよびオフコマンド信号
の双方ではなくこれら信号のいずれかが完全に性能窓内
に存在するように生成されるようにし、その窓内ではオ
ン状態およびオフ状態間の切換えが生じないようにす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には電気スイッチ
技術に関し、さらに具体的には、スイッチ出力における
電流サージを低減するように電源のゼロクロスＡＣ（交
流）電圧をＡＣ負荷に対して接続および非接続とするた
めのゼロクロススイッチ制御技術に関し、これにより電
磁妨害雑音（ＥＭＩ：Electromagnetic Interference）
を低減させるものである。
技術に関し、さらに具体的には、スイッチ出力における
電流サージを低減するように電源のゼロクロスＡＣ（交
流）電圧をＡＣ負荷に対して接続および非接続とするた
めのゼロクロススイッチ制御技術に関し、これにより電
磁妨害雑音（ＥＭＩ：Electromagnetic Interference）
を低減させるものである。
【０００２】
【従来の技術】ゼロクロススイッチ、特にゼロクロス半
導体リレー（ＺＣＳＳＲｓ：Zero Crossing Solid Stat
e Relays) は、これまで、低電流ＤＣ（直流）制御回路
とＡＣ電力との間のインタフェースを安価に、かつ、効
率よく実現するものとして用いられてきた。ＡＣのゼロ
クロスにおいてターンオンしまたターンオフすることは
電流サージを最小にするものであり、これによりＥＭＩ
の発生を低減できる。ＥＭＩはいずれにせよ問題ではあ
るが、“マシン動作”に影響された場合あるいは“マシ
ン”より発生したＥＭＩがＦＣＣ規格を超えるような場
合には、その問題は一層深刻なものとなる。従来の技術
によれば、ＺＣＳＳＲｓターンオン／オフ信号仕様を全
く考慮することなく、このＺＣＳＳＲｓをターンオンし
またターンオフできた。なお、このターンオン／オフ信
号仕様については後に図５および図６を参照して説明す
る。
導体リレー（ＺＣＳＳＲｓ：Zero Crossing Solid Stat
e Relays) は、これまで、低電流ＤＣ（直流）制御回路
とＡＣ電力との間のインタフェースを安価に、かつ、効
率よく実現するものとして用いられてきた。ＡＣのゼロ
クロスにおいてターンオンしまたターンオフすることは
電流サージを最小にするものであり、これによりＥＭＩ
の発生を低減できる。ＥＭＩはいずれにせよ問題ではあ
るが、“マシン動作”に影響された場合あるいは“マシ
ン”より発生したＥＭＩがＦＣＣ規格を超えるような場
合には、その問題は一層深刻なものとなる。従来の技術
によれば、ＺＣＳＳＲｓターンオン／オフ信号仕様を全
く考慮することなく、このＺＣＳＳＲｓをターンオンし
またターンオフできた。なお、このターンオン／オフ信
号仕様については後に図５および図６を参照して説明す
る。
【０００３】これまでは、もし、第１ゼロクロス点にお
いて上記ターンオン／オフ信号仕様が満足されないなら
ば、ＺＣＳＳＲは、ターンオン／オフするための次のゼ
ロクロス点を、何の問題も生じさせることなく、ただ単
に待つだけでよいものと思われてきた。しかしながら、
次に詳しく述べるように、本出願人は、ＡＣ線周波数に
対してＺＣＳＳＲターンオン／オフコマンド信号をラン
ダムに与えると、過度にＥＭＩが生ずる傾向がある、と
いう事実を発見した。後で詳しく説明するが、本発明に
基づいて、上記のターンオン／オフ信号仕様に決して反
することのないように、ＡＣ線周波数に対してＺＣＳＳ
Ｒターンオン／オフコマンド信号を同期させると、その
結果、生ずるＥＭＩレベルはかなり低減せしめられるの
である。
いて上記ターンオン／オフ信号仕様が満足されないなら
ば、ＺＣＳＳＲは、ターンオン／オフするための次のゼ
ロクロス点を、何の問題も生じさせることなく、ただ単
に待つだけでよいものと思われてきた。しかしながら、
次に詳しく述べるように、本出願人は、ＡＣ線周波数に
対してＺＣＳＳＲターンオン／オフコマンド信号をラン
ダムに与えると、過度にＥＭＩが生ずる傾向がある、と
いう事実を発見した。後で詳しく説明するが、本発明に
基づいて、上記のターンオン／オフ信号仕様に決して反
することのないように、ＡＣ線周波数に対してＺＣＳＳ
Ｒターンオン／オフコマンド信号を同期させると、その
結果、生ずるＥＭＩレベルはかなり低減せしめられるの
である。
【０００４】具体的に図５を参照すると、ゼロクロスス
イッチ（ＺＣＳ：Zero Crossing Switch）１０，例えば
ゼロクロス半導体リレーが、ゼロクロスＡＣ電圧源１１
とＡＣ駆動負荷との間のＡＣ負荷線を開閉し、ＡＣ電圧
を該ＡＣ駆動負荷に対し接続および非接続とするために
挿入される。ここに図示するゼロクロススイッチは、従
来であると、外部から与えられるコマンド信号１２に基
づいて制御される。これについては後に図６の（Ｂ）〜
（Ｅ）を参照しながら説明する。
イッチ（ＺＣＳ：Zero Crossing Switch）１０，例えば
ゼロクロス半導体リレーが、ゼロクロスＡＣ電圧源１１
とＡＣ駆動負荷との間のＡＣ負荷線を開閉し、ＡＣ電圧
を該ＡＣ駆動負荷に対し接続および非接続とするために
挿入される。ここに図示するゼロクロススイッチは、従
来であると、外部から与えられるコマンド信号１２に基
づいて制御される。これについては後に図６の（Ｂ）〜
（Ｅ）を参照しながら説明する。
【０００５】一方、図５に示す負荷を駆動するのに用い
られるゼロクロスＡＣ電圧は、図６の（Ａ）に１４とし
て表されている。この図６（Ａ）に示すＡＣ電圧１４
は、連続して現れるゼロクロス点ＺＣと一定のピーク−
ピーク振幅を有している。上述したゼロクロス半導体リ
レーでは、リレーのオン／オフ仕様について述べたが、
そこで述べたように、もしターンオン／オフ信号仕様が
１つのゼロクロス点において満足されなかったとした
ら、ＺＣＳＳＲは、ターンオン／オフするための次のゼ
ロクロス点を、何の障害も起こすことなく、ただ単に待
つだけでよいものと思われてきた。そのリレーの信号も
しくは性能の仕様によれば、そのリレーをターンオンす
るために、ＡＣ電圧のゼロクロス点ＺＣよりも先に予め
定めた期間、例えば０．４ｍｓの間、オン信号が存在
し、かつ、ＺＣを経由して存在し続けることを要求して
いる。
られるゼロクロスＡＣ電圧は、図６の（Ａ）に１４とし
て表されている。この図６（Ａ）に示すＡＣ電圧１４
は、連続して現れるゼロクロス点ＺＣと一定のピーク−
ピーク振幅を有している。上述したゼロクロス半導体リ
レーでは、リレーのオン／オフ仕様について述べたが、
そこで述べたように、もしターンオン／オフ信号仕様が
１つのゼロクロス点において満足されなかったとした
ら、ＺＣＳＳＲは、ターンオン／オフするための次のゼ
ロクロス点を、何の障害も起こすことなく、ただ単に待
つだけでよいものと思われてきた。そのリレーの信号も
しくは性能の仕様によれば、そのリレーをターンオンす
るために、ＡＣ電圧のゼロクロス点ＺＣよりも先に予め
定めた期間、例えば０．４ｍｓの間、オン信号が存在
し、かつ、ＺＣを経由して存在し続けることを要求して
いる。
【０００６】その仕様はまた具体的に、そのリレーをタ
ーンオフするために、ＺＣよりも先に、予め定めた期
間、例えば０．３５ｍｓの間、オフ信号が存在し、か
つ、ＺＣを経由して存在し続けることを要求している。
大半のリレーの性能仕様では、ＺＣの後に引き続オンま
たオフ信号が所要の期間中存在し続けるべきことについ
ては触れていないけれども、出願人はそのような所要の
期間が存在することを経験的事実として発見した。これ
は性能窓（ＰＷ：Performance Window）であり、図６の
（Ａ）に点線で示した範囲のＰＷとして示している。簡
単のために、ただ１つの窓、例えばオン窓を描いてい
る。
ーンオフするために、ＺＣよりも先に、予め定めた期
間、例えば０．３５ｍｓの間、オフ信号が存在し、か
つ、ＺＣを経由して存在し続けることを要求している。
大半のリレーの性能仕様では、ＺＣの後に引き続オンま
たオフ信号が所要の期間中存在し続けるべきことについ
ては触れていないけれども、出願人はそのような所要の
期間が存在することを経験的事実として発見した。これ
は性能窓（ＰＷ：Performance Window）であり、図６の
（Ａ）に点線で示した範囲のＰＷとして示している。簡
単のために、ただ１つの窓、例えばオン窓を描いてい
る。
【０００７】かくして、従来の技術によれば、図５に示
すゼロクロススイッチ１０をそのゼロクロス点ＺＣにお
いてターンオンするために、オンコマンド信号１２が性
能窓ＰＷの始めにおいて存在し、かつ、その窓の継続期
間に亘って存在し続けなければならない。図６の（Ｂ）
〜（Ｅ）を参照すると、一連の外部からのコマンド信号
１２Ａ〜１２Ｄが描かれている。それぞれの場合におい
て、負パルスはオンコマンド信号に対応し、正パルスは
オフコマンド信号に対応する。これらの一連のコマンド
信号は、ＡＣ電圧１４に同期（時間的に）している様子
が示されている。考察のために、図６（Ｂ）〜（Ｅ）に
表す一連のコマンド信号は、ゼロクロススイッチ１０を
ターンオンしＡＣ電圧をＡＣ負荷に与えることを意図す
るものである場合を想定してみよう。特に、図６の
（Ｂ）を参照すると、性能窓ＰＷ内に落ち込む、パルス
列１２Ａのうちのオンパルスのみをハッチングを付した
負パルスで示すことに注意すべきである。さらにまた、
この負パルスは窓の始まりより後に生じ始めるので、そ
の性能仕様に鑑みればスイッチ１０をターンオンしない
であろうことに注意すべきである。
すゼロクロススイッチ１０をそのゼロクロス点ＺＣにお
いてターンオンするために、オンコマンド信号１２が性
能窓ＰＷの始めにおいて存在し、かつ、その窓の継続期
間に亘って存在し続けなければならない。図６の（Ｂ）
〜（Ｅ）を参照すると、一連の外部からのコマンド信号
１２Ａ〜１２Ｄが描かれている。それぞれの場合におい
て、負パルスはオンコマンド信号に対応し、正パルスは
オフコマンド信号に対応する。これらの一連のコマンド
信号は、ＡＣ電圧１４に同期（時間的に）している様子
が示されている。考察のために、図６（Ｂ）〜（Ｅ）に
表す一連のコマンド信号は、ゼロクロススイッチ１０を
ターンオンしＡＣ電圧をＡＣ負荷に与えることを意図す
るものである場合を想定してみよう。特に、図６の
（Ｂ）を参照すると、性能窓ＰＷ内に落ち込む、パルス
列１２Ａのうちのオンパルスのみをハッチングを付した
負パルスで示すことに注意すべきである。さらにまた、
この負パルスは窓の始まりより後に生じ始めるので、そ
の性能仕様に鑑みればスイッチ１０をターンオンしない
であろうことに注意すべきである。
【０００８】したがって、従来の技術によれば、スイッ
チ１０は次のオンパルスを、そして、もし必要ならば、
さらに次のオンパルスを、該オンパルスが窓ＰＷ内に完
全に落ち込むまで、待つことになる。一方、さらに注意
すべきなのは、パルス列１２Ａの場合、オフパルスか
ら、ハッチング付きのオンパルスへの遷移が性能窓内で
生じていることである。これは、性能仕様を満足するよ
りも前に何度でも起こり得ることであり、かくしてスイ
ッチはターンオンせしめられる。
チ１０は次のオンパルスを、そして、もし必要ならば、
さらに次のオンパルスを、該オンパルスが窓ＰＷ内に完
全に落ち込むまで、待つことになる。一方、さらに注意
すべきなのは、パルス列１２Ａの場合、オフパルスか
ら、ハッチング付きのオンパルスへの遷移が性能窓内で
生じていることである。これは、性能仕様を満足するよ
りも前に何度でも起こり得ることであり、かくしてスイ
ッチはターンオンせしめられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来は実用上、明らか
にこのような遷移は余り重大なことではないものとして
無視してきた。他方、出願人は、このような性能窓内で
の該遷移が重大な電流サージを引き起こし得るものであ
りまたしばしば引き起こしていることを発見した。かか
る電流サージは重大な電磁妨害雑音をもたらすものであ
る。
にこのような遷移は余り重大なことではないものとして
無視してきた。他方、出願人は、このような性能窓内で
の該遷移が重大な電流サージを引き起こし得るものであ
りまたしばしば引き起こしていることを発見した。かか
る電流サージは重大な電磁妨害雑音をもたらすものであ
る。
【００１０】図６の（Ｅ）に示す信号パルス列１２Ｄも
また上記パルス列１２Ａと同様の問題を引き起こす。図
６の（Ｃ）において、ハッチングを付した負のオンパル
スは、性能窓ＰＷが始まるよりも前に始まるが、しか
し、その窓内にてオフ状態へ遷移する。図６の（Ｄ）に
示すパルス列１２Ｃのみが有効なオンパルスを含むもの
である（ハッチングを付した負パルス）。
また上記パルス列１２Ａと同様の問題を引き起こす。図
６の（Ｃ）において、ハッチングを付した負のオンパル
スは、性能窓ＰＷが始まるよりも前に始まるが、しか
し、その窓内にてオフ状態へ遷移する。図６の（Ｄ）に
示すパルス列１２Ｃのみが有効なオンパルスを含むもの
である（ハッチングを付した負パルス）。
【００１１】したがって本発明の目的は、上述したパル
スの遷移によりもたらされる重大な電流サージひいては
重大なＥＭＩの発生を防止することである。
スの遷移によりもたらされる重大な電流サージひいては
重大なＥＭＩの発生を防止することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】後にさらに詳
述するように、本発明は上記の問題点について認識しそ
してこれを解決するものであって、外部からのコマンド
信号およびゼロクロスＡＣ電圧に応答して、内部的に制
御された信号を生成するものである。後に明らかにする
とおり、これらの内部制御コマンド信号は、外部からの
コマンド信号に代えて、ＡＣ電圧源をＡＣ負荷に対し接
続および非接続とするための制御をゼロクロススイッチ
に加えるものである。
述するように、本発明は上記の問題点について認識しそ
してこれを解決するものであって、外部からのコマンド
信号およびゼロクロスＡＣ電圧に応答して、内部的に制
御された信号を生成するものである。後に明らかにする
とおり、これらの内部制御コマンド信号は、外部からの
コマンド信号に代えて、ＡＣ電圧源をＡＣ負荷に対し接
続および非接続とするための制御をゼロクロススイッチ
に加えるものである。
【００１３】本発明によれば、これらの内部制御コマン
ド信号は、オンコマンド信号とオフコマンド信号の双方
ではなく、このオンコマンド信号またはオフコマンド信
号のいずれかが、完全に特定の窓の時間ＰＷ中に存在す
るように生成され、これにより、該窓の存するいかなる
時間においても、コマンド信号がオン状態およびオフ状
態の間を遷移するのを防止するものである。
ド信号は、オンコマンド信号とオフコマンド信号の双方
ではなく、このオンコマンド信号またはオフコマンド信
号のいずれかが、完全に特定の窓の時間ＰＷ中に存在す
るように生成され、これにより、該窓の存するいかなる
時間においても、コマンド信号がオン状態およびオフ状
態の間を遷移するのを防止するものである。
【００１４】また後に明らかにするように、本発明は、
ゼロクロスＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対して接続および
非接続とするためのＤＣ制御スイッチ構成体を提供す
る。この構成体は、ＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対し接続
および非接続とするために該ＡＣ電圧源およびＡＣ負荷
線に接続可能なゼロクロススイッチを含み、この接続可
能ゼロクロススイッチは、少なくともＡＣ電圧のあるゼ
ロクロス点を含みかつこのゼロクロス点よりも前にある
特定の時間より開始し完全に性能窓を通過する時間まで
に適切なコマンド信号があるときにのみ接続可能とな
る。
ゼロクロスＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対して接続および
非接続とするためのＤＣ制御スイッチ構成体を提供す
る。この構成体は、ＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対し接続
および非接続とするために該ＡＣ電圧源およびＡＣ負荷
線に接続可能なゼロクロススイッチを含み、この接続可
能ゼロクロススイッチは、少なくともＡＣ電圧のあるゼ
ロクロス点を含みかつこのゼロクロス点よりも前にある
特定の時間より開始し完全に性能窓を通過する時間まで
に適切なコマンド信号があるときにのみ接続可能とな
る。
【００１５】この構成体は、ゼロクロススイッチに接続
すると共に少なくともＡＣ電圧に応答する信号供給手段
を含み、この手段は、そのスイッチに対し、内部制御オ
ン／オフコマンド信号を供給するものであって、この信
号は、オンコマンド信号とオフコマンド信号の双方では
なく、このオンコマンド信号またはオフコマンド信号の
いずれかが、完全に特定の窓の時間中に存在するように
生成され、これにより該窓内のいかなる時間において
も、コマンド信号のオン状態およびオフ状態間の切換え
が生ずることを防止する。
すると共に少なくともＡＣ電圧に応答する信号供給手段
を含み、この手段は、そのスイッチに対し、内部制御オ
ン／オフコマンド信号を供給するものであって、この信
号は、オンコマンド信号とオフコマンド信号の双方では
なく、このオンコマンド信号またはオフコマンド信号の
いずれかが、完全に特定の窓の時間中に存在するように
生成され、これにより該窓内のいかなる時間において
も、コマンド信号のオン状態およびオフ状態間の切換え
が生ずることを防止する。
【００１６】
【実施例】まず発明の概要を知るため、図１の（Ｄ）お
よび（Ｅ）（図６の（Ｄ）および（Ｅ）に同じ）と関連
づけて図１の（Ｆ）および（Ｇ）について見てみる。図
１の（Ｆ）は、内部生成コマンド信号をなすパルス１６
Ａを示し、また同様のパルスは図１の（Ｇ）に１６Ｂと
して示される。これら内部生成コマンド信号のそれぞれ
は時間的に、外部制御コマンド信号１２およびＡＣ電圧
１４に同期している。特に注目したいのは、ハッチング
を付したパルス１６Ａのオン信号が窓ＰＷの範囲を完全
に超えて伸びていることであり、これによりゼロクロス
スイッチ１０は、ＡＣ電圧１４がそのゼロクロス点ＺＣ
を通過するときに確実にターンオンすることができる。
よび（Ｅ）（図６の（Ｄ）および（Ｅ）に同じ）と関連
づけて図１の（Ｆ）および（Ｇ）について見てみる。図
１の（Ｆ）は、内部生成コマンド信号をなすパルス１６
Ａを示し、また同様のパルスは図１の（Ｇ）に１６Ｂと
して示される。これら内部生成コマンド信号のそれぞれ
は時間的に、外部制御コマンド信号１２およびＡＣ電圧
１４に同期している。特に注目したいのは、ハッチング
を付したパルス１６Ａのオン信号が窓ＰＷの範囲を完全
に超えて伸びていることであり、これによりゼロクロス
スイッチ１０は、ＡＣ電圧１４がそのゼロクロス点ＺＣ
を通過するときに確実にターンオンすることができる。
【００１７】後でさらに詳しく述べるように、好ましい
実施例としては、上記のオンパルスは、初めに、外部制
御コマンド信号およびＡＣ電圧１４上の所定のトリガー
点を形成するためのオンパルスと協同して生成される。
例えば、図１（Ｅ）（図６（Ｅ）と同じ）に示すパルス
列１２Ｄの左端にあるハッチングを付したオンパルス
は、ＡＣ電圧波形１４上に現れる予め設定されたトリガ
ー点において存在している。このトリガー点Ｔ１は前記
の性能窓ＰＷよりもかなり前に位置しているから、図１
（Ｆ）に示すハッチングを付した内部生成のオンパルス
１６Ａは、該性能窓の始まりよりもかなり前に起動され
る。
実施例としては、上記のオンパルスは、初めに、外部制
御コマンド信号およびＡＣ電圧１４上の所定のトリガー
点を形成するためのオンパルスと協同して生成される。
例えば、図１（Ｅ）（図６（Ｅ）と同じ）に示すパルス
列１２Ｄの左端にあるハッチングを付したオンパルス
は、ＡＣ電圧波形１４上に現れる予め設定されたトリガ
ー点において存在している。このトリガー点Ｔ１は前記
の性能窓ＰＷよりもかなり前に位置しているから、図１
（Ｆ）に示すハッチングを付した内部生成のオンパルス
１６Ａは、該性能窓の始まりよりもかなり前に起動され
る。
【００１８】外部制御された外部コマンド信号が、パル
ス列１２Ｄに例示されるようにオン状態およびオフ状態
の間を遷移したとしても、性能窓中を間断なく、ハッチ
ングを付した内部制御オンパルスを出力し続けさせるた
めの回路について次に述べる。同様の状況は、内部制御
コマンド信号１６Ｂにおけるハッチングを付したオフパ
ルスとして表されるように、前記のスイッチをオフ状態
からオン状態にする場合にも存在する。なお、このハッ
チングを付したオフパルスは、例えば外部制御コマンド
信号１２Ａ、１２Ｂまたは１２Ｃにおいてハッチングを
付したオフパルスのいずれによっても起動される。特
に、内部制御オンコマンド信号またはオフコマンド信号
が一度生成されると、その信号は１サイクル分持続せし
められる。そしてその終了のときに、第２のトリガー点
Ｔ１が、ゼロクロススイッチ１０を図１の（Ｆ）および
（Ｇ）中の点線で示すように、オフ状態からオン状態へ
またはオン状態からオフ状態への切り換えをすべきがど
うかを決めるために使われる。
ス列１２Ｄに例示されるようにオン状態およびオフ状態
の間を遷移したとしても、性能窓中を間断なく、ハッチ
ングを付した内部制御オンパルスを出力し続けさせるた
めの回路について次に述べる。同様の状況は、内部制御
コマンド信号１６Ｂにおけるハッチングを付したオフパ
ルスとして表されるように、前記のスイッチをオフ状態
からオン状態にする場合にも存在する。なお、このハッ
チングを付したオフパルスは、例えば外部制御コマンド
信号１２Ａ、１２Ｂまたは１２Ｃにおいてハッチングを
付したオフパルスのいずれによっても起動される。特
に、内部制御オンコマンド信号またはオフコマンド信号
が一度生成されると、その信号は１サイクル分持続せし
められる。そしてその終了のときに、第２のトリガー点
Ｔ１が、ゼロクロススイッチ１０を図１の（Ｆ）および
（Ｇ）中の点線で示すように、オフ状態からオン状態へ
またはオン状態からオフ状態への切り換えをすべきがど
うかを決めるために使われる。
【００１９】さて次に図２および図３を考察する。既に
述べたように図２は、本発明に基づいて設計された、ゼ
ロクロスＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対して接続および非
接続とするための、ＤＣ制御スイッチ構成体を表す。こ
の構成体は全体として参照番号１８で示される。この構
成体は、適当なＡＣ電圧源２０からの既述したゼロクロ
スＡＣ電圧１４を受けて動作し、図１の（Ｂ）〜（Ｅ）
（図６の（Ｂ）〜（Ｅ）と同じ）に示す既述の外部コマ
ンド信号１２によって外側から制御される。この構成体
の具体的一例を挙げるならば温度制御装置であり、上記
の負荷は１またはそれ以上のヒータ素子からなる。そし
て上記の外部制御コマンド信号１２はサーモスタットあ
るいはこれに類するセンシングデバイスによって生成さ
れる。
述べたように図２は、本発明に基づいて設計された、ゼ
ロクロスＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対して接続および非
接続とするための、ＤＣ制御スイッチ構成体を表す。こ
の構成体は全体として参照番号１８で示される。この構
成体は、適当なＡＣ電圧源２０からの既述したゼロクロ
スＡＣ電圧１４を受けて動作し、図１の（Ｂ）〜（Ｅ）
（図６の（Ｂ）〜（Ｅ）と同じ）に示す既述の外部コマ
ンド信号１２によって外側から制御される。この構成体
の具体的一例を挙げるならば温度制御装置であり、上記
の負荷は１またはそれ以上のヒータ素子からなる。そし
て上記の外部制御コマンド信号１２はサーモスタットあ
るいはこれに類するセンシングデバイスによって生成さ
れる。
【００２０】さらに詳細に図２を参照すると、ＤＣ制御
スイッチ構成体１８は、図示するように、ステップダウ
ン分離トランス２４を含んでおり、このトランス２４は
一方の側でＡＣ負荷線に、他方の側で抵抗分圧ネットワ
ーク２８を介してコンパレータ回路２６の入力に、それ
ぞれ接続される。コンパレータの出力は図示するよう
に、フリップフロップラッチ回路３０のクロック入力
（ＣＬＫ）を駆動する。この回路３０はその制御入力
に、外部制御コマンド信号１２を受け入れるべく、外部
コマンド信号源２２に接続する。
スイッチ構成体１８は、図示するように、ステップダウ
ン分離トランス２４を含んでおり、このトランス２４は
一方の側でＡＣ負荷線に、他方の側で抵抗分圧ネットワ
ーク２８を介してコンパレータ回路２６の入力に、それ
ぞれ接続される。コンパレータの出力は図示するよう
に、フリップフロップラッチ回路３０のクロック入力
（ＣＬＫ）を駆動する。この回路３０はその制御入力
に、外部制御コマンド信号１２を受け入れるべく、外部
コマンド信号源２２に接続する。
【００２１】既述した内部制御コマンド信号１６は、図
２に示すとおり、フリップフロップラッチ回路３０の出
力より生成され、その出力は協働するゼロクロススイッ
チ３２の入力に接続する。このゼロクロススイッチはス
イッチ構成体の一部をなす。本図の例によればゼロクロ
ススイッチとして、ゼロクロス半導体リレー３２を用い
ている。ただし、これに限るものではない。
２に示すとおり、フリップフロップラッチ回路３０の出
力より生成され、その出力は協働するゼロクロススイッ
チ３２の入力に接続する。このゼロクロススイッチはス
イッチ構成体の一部をなす。本図の例によればゼロクロ
ススイッチとして、ゼロクロス半導体リレー３２を用い
ている。ただし、これに限るものではない。
【００２２】以上、スイッチ構成体１８を構造的な観点
より考察したが、ＡＣ電圧源２０を負荷に対して接続お
よび非接続とするために、ゼロクロス半導体リレー３２
を構成体内部で制御するための手法について説明を行
う。初めに、内部制御オン／オフコマンド信号１６を起
動するときの前記トリガー点Ｔ１を設定すべく、コンパ
レータ回路２６に基準スレッショルドを与えるための抵
抗Ｒ３およびＲ４を適当に選定する。また抵抗Ｒ５およ
びＲ６は、誤ったトリガーを生じさせないためのヒステ
リシスを与えるべく、適当に選定される。
より考察したが、ＡＣ電圧源２０を負荷に対して接続お
よび非接続とするために、ゼロクロス半導体リレー３２
を構成体内部で制御するための手法について説明を行
う。初めに、内部制御オン／オフコマンド信号１６を起
動するときの前記トリガー点Ｔ１を設定すべく、コンパ
レータ回路２６に基準スレッショルドを与えるための抵
抗Ｒ３およびＲ４を適当に選定する。また抵抗Ｒ５およ
びＲ６は、誤ったトリガーを生じさせないためのヒステ
リシスを与えるべく、適当に選定される。
【００２３】実際の具体例としては、抵抗Ｒ１およびＲ
２は、スイッチ構成体が１１０ボルトから２０ボルトま
でのＡＣ電圧を容易に開閉できるように、相互に等しい
値に設定される。説明の都合上、トリガー点Ｔ１は、Ａ
Ｃ電圧波形の正のピーク点側に上昇する途上で、かつ、
そのピーク点よりわずかに低いところに設定する。すぐ
後で述べるように、コンパレータ回路２６およびフリッ
プフロップラッチ回路３０は、内部生成オン／オフコマ
ンド信号１６を上記トリガー点から丁度１サイクルの間
維持し続けるように作動する。
２は、スイッチ構成体が１１０ボルトから２０ボルトま
でのＡＣ電圧を容易に開閉できるように、相互に等しい
値に設定される。説明の都合上、トリガー点Ｔ１は、Ａ
Ｃ電圧波形の正のピーク点側に上昇する途上で、かつ、
そのピーク点よりわずかに低いところに設定する。すぐ
後で述べるように、コンパレータ回路２６およびフリッ
プフロップラッチ回路３０は、内部生成オン／オフコマ
ンド信号１６を上記トリガー点から丁度１サイクルの間
維持し続けるように作動する。
【００２４】リレー３２をターンオンすなわち閉成すべ
く、すなわち電圧源２０をその負荷に対し非接続状態か
ら接続状態にするためには、外部制御オンコマンド信号
１２はトリガー点Ｔ１において存在していなければなら
ない。この条件が一旦満足されれば、構成体１８は即座
に内部制御オンコマンド信号１６Ａを１サイクル中生成
開始し、これにより、ＡＣ電圧波形にゼロクロス点を含
む既述の性能窓ＰＷの全期間中にわたり該信号１６Ａを
維持可能とする。これはまた、他方、リレー３２がター
ンオンすることを確実にし、ＡＣ電圧を負荷に対し接続
することができる。
く、すなわち電圧源２０をその負荷に対し非接続状態か
ら接続状態にするためには、外部制御オンコマンド信号
１２はトリガー点Ｔ１において存在していなければなら
ない。この条件が一旦満足されれば、構成体１８は即座
に内部制御オンコマンド信号１６Ａを１サイクル中生成
開始し、これにより、ＡＣ電圧波形にゼロクロス点を含
む既述の性能窓ＰＷの全期間中にわたり該信号１６Ａを
維持可能とする。これはまた、他方、リレー３２がター
ンオンすることを確実にし、ＡＣ電圧を負荷に対し接続
することができる。
【００２５】同様にして、リレー３２はＡＣ電圧源を負
荷に対して非接続とするために、オン状態からオフ状態
へ切り換えられるが、この場合、トリガー点Ｔ１におい
て外部制御オフコマンド信号が生成されると、内部生成
オフコマンド信号１６Ｂを１サイクルの期間中にわたっ
て生成する。ＤＣ制御スイッチ構成体１８について構造
的な説明と共に、その構成体が外部コマンド１２により
１サイクルにわたり内部制御コマンド信号１６を生成す
るように動作することについて説明したが、ここで、構
成体のさらに詳細な動作について検討してみる。これに
ついては図３を参照する。図３に示すように、ステップ
ダウン分離トランス２４は、コンパレータ回路２６にと
ってＡＣ電圧１４をもっと処理し易いレベルに降圧する
（図中の１４’参照）。なお、トリガー点Ｔ１は、その
降圧された波形（１４’）上にも描かれており、またそ
の波形（１４’）には、後に説明する点Ｐ１およびＰ２
も含んで描かれている。
荷に対して非接続とするために、オン状態からオフ状態
へ切り換えられるが、この場合、トリガー点Ｔ１におい
て外部制御オフコマンド信号が生成されると、内部生成
オフコマンド信号１６Ｂを１サイクルの期間中にわたっ
て生成する。ＤＣ制御スイッチ構成体１８について構造
的な説明と共に、その構成体が外部コマンド１２により
１サイクルにわたり内部制御コマンド信号１６を生成す
るように動作することについて説明したが、ここで、構
成体のさらに詳細な動作について検討してみる。これに
ついては図３を参照する。図３に示すように、ステップ
ダウン分離トランス２４は、コンパレータ回路２６にと
ってＡＣ電圧１４をもっと処理し易いレベルに降圧する
（図中の１４’参照）。なお、トリガー点Ｔ１は、その
降圧された波形（１４’）上にも描かれており、またそ
の波形（１４’）には、後に説明する点Ｐ１およびＰ２
も含んで描かれている。
【００２６】ＡＣ電圧波形１４’がその０電圧レベルよ
りその第１トリガー点Ｔ１に向って上昇しているとき、
コンパレータ回路２６の出力は“Ｈ”（high) に保持さ
れている。この上昇する電圧がＴ１に到達すると、コン
パレータ回路の反転入力（−）のレベルは、基準スレッ
ショルドの非反転入力（＋）のレベルに到達し、これに
より、コンパレータ回路の出力は“Ｌ”(low）になる。
これは、他方において、基準の非反転入力を“Ｌ”へ引
き込むことになり、この結果、コンパレータ回路が点Ｐ
１で再びトリガーされることを防止する。しかしＡＣ電
圧波形が点Ｐ２に至ると、コンパレータ回路の反転入力
レベルが“Ｌ”になっている基準非反転入力のスレッシ
ョルドと等しくなり、これによりコンパレータ回路はト
リガーされ、コンパレータ回路の出力を再び“Ｈ”と
し、次のトリガー点Ｔ１で再び“Ｌ”になるのに備え
る。
りその第１トリガー点Ｔ１に向って上昇しているとき、
コンパレータ回路２６の出力は“Ｈ”（high) に保持さ
れている。この上昇する電圧がＴ１に到達すると、コン
パレータ回路の反転入力（−）のレベルは、基準スレッ
ショルドの非反転入力（＋）のレベルに到達し、これに
より、コンパレータ回路の出力は“Ｌ”(low）になる。
これは、他方において、基準の非反転入力を“Ｌ”へ引
き込むことになり、この結果、コンパレータ回路が点Ｐ
１で再びトリガーされることを防止する。しかしＡＣ電
圧波形が点Ｐ２に至ると、コンパレータ回路の反転入力
レベルが“Ｌ”になっている基準非反転入力のスレッシ
ョルドと等しくなり、これによりコンパレータ回路はト
リガーされ、コンパレータ回路の出力を再び“Ｈ”と
し、次のトリガー点Ｔ１で再び“Ｌ”になるのに備え
る。
【００２７】上述のとおり、コンパレータ回路２６の出
力はフリップフロップラッチ回路３０のクロック入力
（ＣＬＫ）に接続されている。ゆえにこの回路３０の出
力は、各トリガー点において“Ｌ”（オン）または
“Ｈ”（オフ）外部コマンド信号１２のいずれが該回路
３０のデータ入力（DATA IN)に与えられているか、に応
じて、“Ｌ”（オン）状態または“Ｈ”（オフ）状態の
いずれかにラッチされる。コンパレータ回路は、次のト
リガー点Ｔ１までは再び“Ｈ”状態から“Ｌ”状態へ変
化することはないので、図示の例によれば１サイクル期
間中の間ラッチ回路３０の出力は固定されたままであ
る。かくして内部制御オン／オフコマンド信号１６が１
サイクルにわたって出力される。
力はフリップフロップラッチ回路３０のクロック入力
（ＣＬＫ）に接続されている。ゆえにこの回路３０の出
力は、各トリガー点において“Ｌ”（オン）または
“Ｈ”（オフ）外部コマンド信号１２のいずれが該回路
３０のデータ入力（DATA IN)に与えられているか、に応
じて、“Ｌ”（オン）状態または“Ｈ”（オフ）状態の
いずれかにラッチされる。コンパレータ回路は、次のト
リガー点Ｔ１までは再び“Ｈ”状態から“Ｌ”状態へ変
化することはないので、図示の例によれば１サイクル期
間中の間ラッチ回路３０の出力は固定されたままであ
る。かくして内部制御オン／オフコマンド信号１６が１
サイクルにわたって出力される。
【００２８】以上、構造的および動作的観点よりＤＣ制
御スイッチ構成体１８について詳細に説明したが、構成
体の組立品でここに開示したものは全て入手可能であ
り、またゼロクロススイッチとしては、開示したゼロク
ロス半導体リレーに限定するものではない。さらにトリ
ガー点Ｔ１は、使用されるゼロクロススイッチの性能窓
ＰＷの期間中にわたり内部制御オン／オフコマンド信号
１６が伸びている限り、その信号１６の継続期間内の他
の点に移動させても構わない。継続期間についてみる
と、例えば内部制御オン／オフコマンド信号の継続期間
は、上記１サイクルの半分としても構わない。したがっ
て図４に示すＤＣ制御スイッチ構成体１８’であっても
構わない。なお、この構成体１８’は既述した構成体１
８の全ての構成要素を含み、かつ、トランス２４の出力
と抵抗電圧ネットワーク２８の入力との間に配置される
ダイオード群４０を備える。
御スイッチ構成体１８について詳細に説明したが、構成
体の組立品でここに開示したものは全て入手可能であ
り、またゼロクロススイッチとしては、開示したゼロク
ロス半導体リレーに限定するものではない。さらにトリ
ガー点Ｔ１は、使用されるゼロクロススイッチの性能窓
ＰＷの期間中にわたり内部制御オン／オフコマンド信号
１６が伸びている限り、その信号１６の継続期間内の他
の点に移動させても構わない。継続期間についてみる
と、例えば内部制御オン／オフコマンド信号の継続期間
は、上記１サイクルの半分としても構わない。したがっ
て図４に示すＤＣ制御スイッチ構成体１８’であっても
構わない。なお、この構成体１８’は既述した構成体１
８の全ての構成要素を含み、かつ、トランス２４の出力
と抵抗電圧ネットワーク２８の入力との間に配置される
ダイオード群４０を備える。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
磁妨害雑音（ＥＭＩ）を低減させた電気スイッチを実現
できる。
磁妨害雑音（ＥＭＩ）を低減させた電気スイッチを実現
できる。
【図１】特に本発明に係る改良されたＤＣ制御スイッチ
構成体による内部制御コマンド信号のパルス列を（Ｆ）
および（Ｇ）に示す波形図である。
構成体による内部制御コマンド信号のパルス列を（Ｆ）
および（Ｇ）に示す波形図である。
【図２】図１（Ｆ）および（Ｇ）に示す内部制御コマン
ド信号を生成しかつこれを利用する、本発明に係るＤＣ
制御スイッチ構成体を示す図である。
ド信号を生成しかつこれを利用する、本発明に係るＤＣ
制御スイッチ構成体を示す図である。
【図３】図２に示す構成体の本発明に基づく動作を表す
図である。
図である。
【図４】本発明に基づく第２の実施例を示す図である。
【図５】ゼロクロスＡＣ電圧をＡＣ負荷に対し接続およ
び非接続とするための従来のＤＣ制御スイッチ構成体を
示す図である。
び非接続とするための従来のＤＣ制御スイッチ構成体を
示す図である。
【図６】（Ａ）は図５の構成体に与えられるゼロクロス
ＡＣ電圧の１サイクル半を示し（Ｂ）から（Ｅ）は図５
の構成体内のゼロクロススイッチを制御するための外部
制御コマンド信号の４つの異なるパルス列を示す波形図
である。
ＡＣ電圧の１サイクル半を示し（Ｂ）から（Ｅ）は図５
の構成体内のゼロクロススイッチを制御するための外部
制御コマンド信号の４つの異なるパルス列を示す波形図
である。
１０…ゼロクロススイッチ １１…ＡＣ電圧源 １８…スイッチ構成体 ２０…ＡＣ電圧源 ２６…コンパレータ回路 ３０…フリップフロップラッチ回路 ３２…ゼロクロス半導体リレー ＺＣ…ゼロクロス点 Ｔ１…トリガー点
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）オン／オフコマンド信号に応答し
てＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対し接続および非接続とす
るために該ＡＣ電圧源およびＡＣ負荷線に接続可能なス
イッチであって、少なくともＡＣ電圧のあるゼロクロス
点を含みかつこのゼロクロス点よりも前にある特定の時
間より開始し完全に性能窓を通過する時間までに適切な
該コマンド信号があるときにのみ接続可能となるゼロク
ロススイッチと、 （ｂ）前記ゼロクロススイッチに接続すると共に少なく
とも前記ＡＣ電圧に応答する信号供給手段であって、該
ゼロクロススイッチに対し内部制御オン／オフコマンド
信号を供給するものであり、この内部制御オン／オフコ
マンド信号を、オンコマンド信号とオフコマンド信号の
双方ではなく、このオンコマンド信号またはオフコマン
ド信号いずれかが、完全に前記の特定の窓の時間中に存
在するように生成し、これにより該性能窓内のいかなる
時間においても、該コマンド信号のオン状態およびオフ
状態間の切換えが生ずることを防止するような内部制御
信号を供給する信号供給手段とからなることを特徴とす
る、ゼロクロスＡＣ電圧源をＡＣ負荷線に対して接続お
よび非接続とするためのスイッチ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/956,921 US5410193A (en) | 1992-10-02 | 1992-10-02 | Apparatus and technique for connecting a source of zero crossing AC voltage to and disconnecting it from an AC load line |
| US956921 | 1992-10-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06208814A true JPH06208814A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=25498863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5246739A Pending JPH06208814A (ja) | 1992-10-02 | 1993-10-01 | ゼロクロスａｃ電圧源をａｃ負荷線に対し接続および非接続とするためのスイッチ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5410193A (ja) |
| EP (1) | EP0590687A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06208814A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5821642A (en) * | 1996-11-04 | 1998-10-13 | Hubbell Incorporated | Arc prevention circuit for a mechanical switch |
| US5932128A (en) * | 1997-02-26 | 1999-08-03 | White Consolidated Industries, Inc. | Switching control system for heating panel with leakage current cancellation |
| US6037572A (en) * | 1997-02-26 | 2000-03-14 | White Consolidated Industries, Inc. | Thin film heating assemblies |
| US5940579A (en) * | 1997-02-26 | 1999-08-17 | White Consolidated Industries, Inc. | Capacitive leakage current cancellation for heating panel |
| WO2007144032A1 (en) * | 2006-06-15 | 2007-12-21 | Shakira Limited | Switching circuit |
| CN101159193B (zh) * | 2007-09-28 | 2010-09-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | 延长单相继电器和交流接触器电寿命的控制方法及系统 |
| US7786766B2 (en) * | 2008-11-06 | 2010-08-31 | Electrolux Home Products, Inc | Appliance control system with a zero crossing detecting circuit |
| US8193787B2 (en) | 2010-07-06 | 2012-06-05 | V Square/R, LLC | System and method for regulating RMS voltage delivered to a load |
| US9024474B2 (en) | 2011-08-03 | 2015-05-05 | Schneider Electric It Corporation | UPS mechanical transfer relay arc mitigation |
| US9404948B2 (en) * | 2012-12-21 | 2016-08-02 | Microchip Technology Incorporated | Mains voltage zero-crossing detector |
Family Cites Families (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1172345B (de) * | 1959-12-14 | 1964-06-18 | Licentia Gmbh | Elektrische Schalteinrichtung fuer Wechselstrom |
| US3402302A (en) * | 1962-09-28 | 1968-09-17 | Dynamic Controls Corp | Radio noise-free switch |
| US3348121A (en) * | 1963-07-11 | 1967-10-17 | American Mach & Foundry | High voltage synchronous switch |
| US3309602A (en) * | 1963-07-18 | 1967-03-14 | Sperry Rand Corp | Current controllers |
| US3440445A (en) * | 1966-04-25 | 1969-04-22 | Clevite Corp | Circuit for substantially eliminating radio frequency interference |
| US3443204A (en) * | 1966-07-21 | 1969-05-06 | Boeing Co | Application of power at zero reference time |
| US3491284A (en) * | 1967-05-24 | 1970-01-20 | Grigsby Barton Inc | Zero voltage a.c. switching circuits |
| CH541227A (de) * | 1971-11-22 | 1973-10-15 | Siemens Ag | Vorauslösegerät für einen Synchronschalter |
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| US5239209A (en) * | 1991-06-17 | 1993-08-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Zero crossing detection circuit |
-
1992
- 1992-10-02 US US07/956,921 patent/US5410193A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-10-01 JP JP5246739A patent/JPH06208814A/ja active Pending
- 1993-10-02 EP EP93115943A patent/EP0590687A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5410193A (en) | 1995-04-25 |
| EP0590687A1 (en) | 1994-04-06 |
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