JPH0748650B2 - 無接点開閉器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はトライアック等の半導体素子を有し、この半
導体素子をオン・オフ制御することにより主回路を投入
遮断して負荷を駆動する無接点開閉器に関する。

トライアック等の半導体素子にて負荷を駆動する無接点
開閉器においては無接点開閉器に印加される操作電源の
電圧レベルの変動が生じた場合にも安定した動作を行な
うようにヒステリシン特性を有することが望まれてい
る。

〔従来の技術〕

第３図は無接点開閉器の従来例を示す。第３図におい
て、１は交流100V,200Vなどの操作電源の入力電圧の入
力端子、２は無接点開閉器、３は主回路電源、４は負荷
である。無接点開閉器２の内部構成は入力回路2A,点弧
回路2B,主回路2Cからなる。入力回路2Aは操作電源の入
力端子１に交流端子が接続されたダイオードブリッジ回
路DB、このダイオードブリッジ回路DBの直流端子に接続
された分圧抵抗器R₁，R₂、この分圧抵抗器R₂に並列に接
続された平滑コンデンサC₁、前記ダイオードブリッジ回
路DBの直流端子に接続された定電圧回路21、この定電圧
回路21の出力電圧を分圧する分圧抵抗器R₄，R₅、この分
圧抵抗器R₄，R₅により分圧された基準電圧と前記分圧抵
抗器R₁，R₂により分圧され抵抗器R₃を介して供給される
電圧とを比較するコンパレータ22、このコンパレータ22
の帰還抵抗器R₆、および固定抵抗器R₇，R₈からなる。無
接点開閉器２の点弧回路2Bは、固定抵抗器R₈を介してコ
ンパレータ22の出力にベースが接続されたトランジスタ
Tr、このトランジスタTrのコレクタ・エミッタ通路に直
列に接続されたフォトダイオードとこのフォトダイオー
ドの発する光を受光するフォトトライアックからなるフ
ォトカプラPC、このフォトカプラPCのフォトトライアッ
クに直列に接続された電流制限抵抗器R₉および点弧電圧
発生用の固定抵抗器R₁₀とからなる。無接点開閉器２の
主回路2Cは主回路電源３に直列に挿入されたトライアッ
クTRCからなる。

第３図において、今入力端子１に供給される操作電源の
入力電圧の電圧レベルが低くてコンパレータ22の出力が
“L"レベルのときにはトランジスタTrがオフ，フォトカ
プラPCがオフであり、従ってトライアックTRCもオフで
ある。操作電源の電圧レベルが上昇して分圧抵抗器R₁，
R₂により分圧された電圧が分圧抵抗器R₄，R₅により分圧
された基準電圧に達するとコンパレータ22は反転してそ
の出力が“H"レベルとなり、これによりトランジスタTr
がオン，フォトカプラPCがオンする。フォトカプラPCの
オンにより固定抵抗器R₁₀に電圧降下が発生してトライ
アックTRCがオンし負荷が駆動される。電圧検出回路と
して構成されたコンパレータ22の出力が“H"レベルにな
ると帰還抵抗器R₆を介して比較電圧側に電圧が正帰還さ
れて比較電圧が上昇し、これによりコンパレータ22はヒ
ステリシス動作を行ない、操作電源の電圧レベルが変動
しても無接点開閉器２が安定した動作をする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来例においては定電圧回路21によって操作電源
の交流100Vや200Vの電圧を例えば直流10V程度に変換す
るために定電圧回路21にて消費される電力が非常に大き
くなって発熱を伴なうので発熱の対策を行なう必要があ
るという欠点を有する。

この発熱の問題に対処するために第４図に示すような無
接点開閉器２が知られている。この第４図においては第
３図に示す従来例と同一のものには同一の符号を付して
おり、第４図において第３図と異なる点は操作電源の入
力端子１とダイオードブリッジ回路DBの一方の交流端子
との間に抵抗器RoとコンデンサCoからなる分圧インピー
ダンスを挿入している点である。このような分圧インピ
ーダンスを有する無接点開閉器においてはコンデンサCo
により電圧負担が行なわれるので発熱の問題は解消され
るのであるが、このような回路ではヒステリシス特性を
持たせることができずまた電圧検出レベルもフォトカプ
ラPCの電流伝達率に依存し一般にフォトカプラの電流伝
達率は個々のフォトカプラによって異なるので安定した
動作特性を確保することができないという欠点を有す
る。

そこで本発明の目的は上記従来の欠点を除去し、電力損
失が少なく安定したヒステリシス動作をもった無接点開
閉器を提供することにある。

〔課題を解決する手段〕

上記目的は本発明によれば、操作電源に接続され入力電
圧の電圧レベルを判定する入力回路と、負荷に直列接続
された半導体素子を有する主回路と、前記入力回路から
の出力に応じて主回路に制御信号を与える点弧回路とを
備えた無接点開閉器において、前記入力回路が、操作電
源の入力電圧を回路インピーダンスと分圧して負担する
分圧インピーダンスと、この分圧インピーダンスにより
分圧された電圧レベルを検出する電圧検出手段と、この
電圧検出手段により入力電圧が所定レベルに達したとき
回路電流が減少するように回路電流を切換える電流切換
手段とにより構成することにより達成される。

〔作用〕

操作電源の入力電圧を回路インピーダンスと分圧して負
担する分圧インピーダンス、特に分圧インピーダンスと
してコンデンサまたはインダクタンスを用いることによ
り電力損失が少なくなり、また電圧検圧手段により入力
電圧が所定レベルに達したとき回路の消費電流が減少す
るように回路電流を切換える電流切換手段により、入力
電圧が所定レベルに達すると回路電流が減少し、この結
果回路インピーダンスが増加して回路インピーダンスと
分圧インピーダンスとの電圧配分が変化してヒステリシ
ス動作を行なう。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す無接点開閉器の回
路図であり、第３図および第４図に示す従来例と同一の
ものには同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第１図において従来例と異なる点は無接点開閉器２の入
力回路2Aと点弧回路2Bの部分である。入力回路2Aは突入
電流抑制用抵抗器RoとコンデンサCoからなるインピーダ
ンスZ₁とこれ以外の回路インピーダンスZ₂によって操作
電源の入力電圧V₁が分圧され、回路電圧V₂はインピーダ
ンスZ₁と回路インピーダンスZ₂との分圧比により決定さ
れる。入力回路2Aの電圧検出手段20は分圧抵抗器R₁₂，R
₁₃の間に接続されたツェナダイオードZDからなる。ツェ
ナダイオードZDのカソードと分圧抵抗器R₁₃との接続点
にはトランジスタTr₁₁のベースが接続され、トランジス
タTr₁₁のコレクタはトランジスタTr₁₂のベースに接続さ
れると共にダイオードブリッジ回路DBの直流端子の＋側
に接続され、トランジスタTr₁₁のエミッタはダイオード
ブリッジ回路DBの直流端子の一側に接続されている。ト
ランジスタTr₁₂のコレクタと抵抗器R₁₆との接続点は抵
抗器R₁₄を介してツェナダイオードZDのアノードと抵抗
器R₁₁との接続点および抵抗器R₁₇を介して定電流回路を
構成するトランジスタTr₁₃，Tr₁₄のコレクタとベースに
接続されている。前記トランジスタTr₁₁，Tr₁₂は回路電
流を切換える回路電流切換手段を構成している。なお、
R₁₈，R₁₉はそれぞれ抵抗器を示し、他の構成は第４図に
示す従来例と同一である。

今、操作電源の入力電圧V₁が零レベルから徐々に上昇
し、分圧インピーダンスZ₁と回路インピーダンスZ₂との
分圧比によって回路電圧V₂が上昇すると、まず抵抗器R
₁₅を介してトランジスタTr₁₂にベース電流が流れてトラ
ンジスタTr₁₂がオンして抵抗器R₁₆によって決まるi₁に
より表わされた回路電流が流れる。回路電圧V₂が第２図
に示すようにツェナダイオードZDのツェナ電圧V_ZDに達
する、言い換えれば入力電圧V₁が無接点開閉器２が安定
して動作するように設定された電圧レベルVo₁にまで上
昇するとツェナダイオードZDが導通してトランジスタTr
₁₁がオンし、これによりトランジスタTr₁₂のベース電流
が側路されるのでトランジスタTr₁₂がオフする。トラン
ジスタTr₁₁のオン動作は抵抗器R₁₄によって正帰還がか
けられることによりシャープとなる。トランジスタTr₁₂
がオフすると定電流回路を構成するトランジスタTr₁₃，
Tr₁₄がオンして抵抗器R₁₉によって決定される定電流i₂
が流れ、これによりフォトカプラPCが動作して従来例と
同様にトライアックTRCがオンする。

前記ツェナダイオードZDが導通してトランジスタTr₁₁が
オン，トランジスタTr₁₂がオフ，トランジスタTr₁₃，Tr
₁₄がオンしたとき回路電流はi₁からi₂にシフトする。こ
こでi₁＞i₂となるように設定しておけば回路インピーダ
ンスZ₂はある設定された電圧レベルを境にして増加する
ことになる。この結果回路電圧V₂が増加するので第２図
に示すようにヒステリシス動作を行なわせることができ
る。従って入力電圧V₁が電圧レベルVo₁よりも下降して
電圧レベルVo₂まで下降するとトランジスタTr₁₁，T
r₁₃，Tr₁₄がオフ，トランジスタTr₁₂がオンとなり、こ
れにより回路インピーダンスZ₂が低下する。従って次に
無接点開閉器２がオン動作するのは入力電圧V₁が設定さ
れた電圧レベルVo₁にまで上昇したときである。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明によれば、入力電圧が設定
された電圧レベルに達したときに回路電流を減少させて
回路インピーダンスが増加するようにし、分圧インピー
ダンスと回路インピーダンスとの分圧比を変化させるこ
とによりヒステリシス動作をもたせることができる。ま
た、分圧インピーダンスにより電力損失を低減すること
ができるので発熱が抑えられ、これにより無接点開閉器
の小型ケースへの密閉収納が可能となる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す無接点開閉器の回路
図、第２図はヒステリシス動作を示す特性図、第３図お
よび第４図はそれぞれ従来例を示す無接点開閉器の回路
図である。 2:無接点開閉器、2A:入力回路、2B:点弧回路、2C:主回
路、20:電圧検出手段、Tr₁₁，Tr₁₂：回路電流切換手段
としてのトランジスタ、Z₁：分圧インピーダンス、Z₂：
回路インピーダンス、TRC:トライアック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作電源に接続され入力電圧の電圧レベル
   を判定する入力回路と、負荷に直列接続された半導体素
   子を有する主回路と、前記入力回路からの出力に応じて
   主回路に制御信号を与える点弧回路とを備えた無接点開
   閉器において、前記入力回路が、操作電源の入力電圧を
   回路インピーダンスと分圧して負担する分圧インピーダ
   ンスと、この分圧インピーダンスにより分圧された電圧
   レベルを検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段に
   より入力電圧が所定レベルに達したとき回路を流れる電
   流が減少するように回路電流を切換える電流切換手段と
   からなることを特徴とする無接点開閉器。