JPH0917660A - スイッチ回路 - Google Patents
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- JPH0917660A JPH0917660A JP19398695A JP19398695A JPH0917660A JP H0917660 A JPH0917660 A JP H0917660A JP 19398695 A JP19398695 A JP 19398695A JP 19398695 A JP19398695 A JP 19398695A JP H0917660 A JPH0917660 A JP H0917660A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 負荷時タップ切替装置に使用するために自己
ターンオフ機能を持った低損失高速動作型半導体スイッ
チ素子で構成した高速動作型スイッチ回路を提供する。 【構成】 自己ターンオフ機能を持った半導体素子、例
えばＦＥＴなどの低損失高速動作型スイッチ素子で双方
向の高速動作交流スイッチを構成し、交流スイッチを使
ってタップ付き変圧器のタップ切り替え操作回路を構成
し、各交流スイツチのゲートを駆動するために入力と出
力を電気的に絶縁した絶縁型のゲート駆動回路を各交流
スイツチのゲートに接続し、各ゲート駆動回路の入力側
電源は制御回路電源と共通とするが、出力側電源は各ゲ
ート駆動回路間で互いに絶縁してそれぞれ個別に設ける
ことによって、各交流スイッチ間を互いに電気的に絶縁
し、タップ切換操作回路の切換動作を所定の手順で高速
に行わせる制御回路の切り替え信号を各ゲート駆動回路
の入力側に接続してなる。
ターンオフ機能を持った低損失高速動作型半導体スイッ
チ素子で構成した高速動作型スイッチ回路を提供する。 【構成】 自己ターンオフ機能を持った半導体素子、例
えばＦＥＴなどの低損失高速動作型スイッチ素子で双方
向の高速動作交流スイッチを構成し、交流スイッチを使
ってタップ付き変圧器のタップ切り替え操作回路を構成
し、各交流スイツチのゲートを駆動するために入力と出
力を電気的に絶縁した絶縁型のゲート駆動回路を各交流
スイツチのゲートに接続し、各ゲート駆動回路の入力側
電源は制御回路電源と共通とするが、出力側電源は各ゲ
ート駆動回路間で互いに絶縁してそれぞれ個別に設ける
ことによって、各交流スイッチ間を互いに電気的に絶縁
し、タップ切換操作回路の切換動作を所定の手順で高速
に行わせる制御回路の切り替え信号を各ゲート駆動回路
の入力側に接続してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷時に変圧器のタッ
プを切り換える負荷時タップ切替装置に使用する半導体
スイッチ回路に関する。
プを切り換える負荷時タップ切替装置に使用する半導体
スイッチ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、負荷時に変圧器のタップを切り替
える方式には、機械式接点またはサイリスタスイッチを
使用した回路方式がある。
える方式には、機械式接点またはサイリスタスイッチを
使用した回路方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路方式においては、回路構成が複雑であり切換時間が
比較的長いため切換時の巻線短絡電流を制限するインピ
ーダンス素子の発熱が大きく、切換時の負荷への供給電
圧の電圧変動があるなど信頼性、応答性、重量、熱損
失、コスト面で問題がある。そこで本発明の目的は以上
のような問題を解消した負荷時タップ切替用の高性能ス
イッチ回路を提供し、より多方面に経済的効果をもたら
すことにある。
回路方式においては、回路構成が複雑であり切換時間が
比較的長いため切換時の巻線短絡電流を制限するインピ
ーダンス素子の発熱が大きく、切換時の負荷への供給電
圧の電圧変動があるなど信頼性、応答性、重量、熱損
失、コスト面で問題がある。そこで本発明の目的は以上
のような問題を解消した負荷時タップ切替用の高性能ス
イッチ回路を提供し、より多方面に経済的効果をもたら
すことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明のスイッチ回路
は、自己ターンオフ機能を持った半導体素子、例えばＢ
ＪＴ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴなどの低損失
高速動作型スイッチ素子で双方向の高速動作交流スイッ
チを構成し、該交流スイッチを使ってタップ付き変圧器
のタップ切り替え操作回路を構成し、該各交流スイツチ
のゲートを駆動するために入力と出力を電気的に絶縁し
た絶縁型のゲート駆動回路を該各交流スイツチのゲート
に接続し、該各ゲート駆動回路の入力側電源は制御回路
電源と共通とするが、出力側電源は該各ゲート駆動回路
間で互いに絶縁してそれぞれ個別に設けることによっ
て、該各交流スイッチ間を互いに電気的に絶縁し、該タ
ップ切換操作回路の切換動作を所定の手順で高速に行わ
せる制御回路の切り替え信号を該各ゲート駆動回路の入
力側に接続して、なるものである。
は、自己ターンオフ機能を持った半導体素子、例えばＢ
ＪＴ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴなどの低損失
高速動作型スイッチ素子で双方向の高速動作交流スイッ
チを構成し、該交流スイッチを使ってタップ付き変圧器
のタップ切り替え操作回路を構成し、該各交流スイツチ
のゲートを駆動するために入力と出力を電気的に絶縁し
た絶縁型のゲート駆動回路を該各交流スイツチのゲート
に接続し、該各ゲート駆動回路の入力側電源は制御回路
電源と共通とするが、出力側電源は該各ゲート駆動回路
間で互いに絶縁してそれぞれ個別に設けることによっ
て、該各交流スイッチ間を互いに電気的に絶縁し、該タ
ップ切換操作回路の切換動作を所定の手順で高速に行わ
せる制御回路の切り替え信号を該各ゲート駆動回路の入
力側に接続して、なるものである。
【０００５】
【作用】上記構成より成る本発明のスイッチ回路は、自
己ターンオフ機能を持った半導体素子、例えばＢＪＴ、
ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴなどの低損失高速動
作型スイッチ素子で双方向の交流スイッチを構成する。
変圧器タップ数と等しい数の交流スイッチの一端をすべ
て共通にして交流電源に接続し、多端を変圧器のタップ
にそれぞれ接続する。交流スイツチのゲートを駆動する
ために入力と出力を電気的に絶縁した絶縁型のゲート駆
動回路の出力を各交流スイツチのゲートに接続し、主回
路に接続されている複数の交流スイッチ間を電気的に絶
縁するため、各ゲート駆動回路の入力側電源は制御回路
電源に共通に接続するが、出力側電源は各ゲート駆動回
路間で電気的に絶縁する。交流スイッチのＯＮ／ＯＦＦ
動作を所定の手順で高速に行わせる制御回路の切替信号
を各ゲート駆動回路の入力側に接続する。制御条件に合
わせて常に一つの交流スイッチのみがＯＮ（閉）他はＯ
ＦＦ（開）となるように制御する。このような構成での
交流スイッチの切替動作速度は数十ナノ秒から数百マイ
クロ秒が可能である。
己ターンオフ機能を持った半導体素子、例えばＢＪＴ、
ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴなどの低損失高速動
作型スイッチ素子で双方向の交流スイッチを構成する。
変圧器タップ数と等しい数の交流スイッチの一端をすべ
て共通にして交流電源に接続し、多端を変圧器のタップ
にそれぞれ接続する。交流スイツチのゲートを駆動する
ために入力と出力を電気的に絶縁した絶縁型のゲート駆
動回路の出力を各交流スイツチのゲートに接続し、主回
路に接続されている複数の交流スイッチ間を電気的に絶
縁するため、各ゲート駆動回路の入力側電源は制御回路
電源に共通に接続するが、出力側電源は各ゲート駆動回
路間で電気的に絶縁する。交流スイッチのＯＮ／ＯＦＦ
動作を所定の手順で高速に行わせる制御回路の切替信号
を各ゲート駆動回路の入力側に接続する。制御条件に合
わせて常に一つの交流スイッチのみがＯＮ（閉）他はＯ
ＦＦ（開）となるように制御する。このような構成での
交流スイッチの切替動作速度は数十ナノ秒から数百マイ
クロ秒が可能である。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面を用いて
詳細に説明する。本実施例のスイツチ回路は、本発明に
おいて変圧器のタップの数が３個、交流スイッチとして
パワーＭＯＳＦＥＴを採用した実施例である。交流スイ
ッチＳＷは、図１−（ａ）に示すように、ＦＥＴを逆極
性に直列接続して２個のゲートＧは電流制限抵抗Ｒを通
して一点に接続しゲート入力の正極Ｇ＋、２個のソース
Ｓを一点に接続してゲート入力の負極Ｇ−とし、パワー
ＭＯＳＦＥＴの２個のドレインＤをスイッチの両端とし
ている。スイツチＳＷのゲート駆動回路ＩＤは、入力の
ＯＮ／ＯＦＦ信号と出力Ｖｄを電気的に絶縁して出力Ｖ
ｄを交流スイツチのゲート入力に接続し、ゲート駆動回
路ＩＤの入力側電源は制御回路電源ＶＣに共通に接続
し、出力側電源は専用電源＋Ｖと−Ｖに接続している。
図２に示すように、図１−（ａ）に示した構成の交流ス
イッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のそれぞれの一端をすべ
て共通にして交流電源１の一端に接続し、交流スイッチ
ＳＷ１、ＳＷ２の他端を変圧器ＴＲ１のタップＴ１、Ｔ
２、Ｔ３にそれぞれ接続する。交流電源１の他端を変圧
器ＴＲ１の一端Ｃに接続する。交流スイツチＳＷ１、Ｓ
Ｗ２、ＳＷ３のゲート入力にゲート駆動回路ＩＤ１、Ｉ
Ｄ２、ＩＤ３の出力をそれぞれ接続する。各ゲート駆動
回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の入力側電源をＶＣに接続
し、出力側電源はお互い電気的に絶縁された±Ｖ１、±
Ｖ２、±Ｖ３にそれぞれ接続する。ゲート駆動回路ＩＤ
１、ＩＤ２、ＩＤ３の入力側に制御回路ＣＯＮＴからの
制御出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれ接続する。変圧器
ＴＲ１の出力に負荷Ｌを接続する。上記の回路構成にお
いて、各交流スイッチは制御回路ＣＯＮＴからの制御出
力のＯＮ／ＯＦＦ信号によって図１−（ｂ）のタイミン
グで動作する。交流スイッチのＯＮ状態のスイツチ両端
の抵抗値はほとんど零に近くＯＦＦ状態では数メガオー
ム以上である。ＯＮ状態からＯＦＦ状態またはＯＦＦ状
態からＯＮ状態に転移する速さ（切替動作速度）は数十
ナノ秒から数百マイクロ秒が可能であり、負荷に電流が
流れている最中でもＯＮ／ＯＦＦ動作が自由にできる。
これらの特性は従来の機械式接点方式やサイリスタ方式
と比較して非常に優れたものである。図１−（ａ）交流
スイッチを機械式接点で置き換えると図１−（ｃ）のよ
うになり、図２の実施例を機械式接点で置き換えると図
１−（ｃ）のようになる。本実施例ではＭＯＳ ＦＥＴ
をスイツチ素子として使用しているが、自己ターンオフ
機能を持った半導体素子、例えばＢＪＴ、ＩＧＢＴ、Ｇ
ＴＯ、ＳＩＴなどの低損失高速動作型スイッチ素子であ
れば同様の機能を有する。種々の双方向の交流スイッチ
の例を図５に示す。交流スイツチのゲート駆動回路の入
力と出力の絶縁には、ホトカプラ、パルストランス、圧
電素子などを用いる。図１−（ｅ）及び図４−（ａ）の
回路における機械式接点も図１−（ａ）の交流スイッチ
を使うとそれぞれ図３及び図４−（ｂ）のようになる。
タップ付き変圧器は単巻変圧器（オートトランス）であ
っても良く、またタップは２次側にあってもかまわな
い。本発明のスイツチ回路は変圧器のタップ切り替えに
限らず通電中の電気的要素、例えば抵抗、コンデンサ、
リアクトル、電磁コイル、超電動コイル、電池、電磁弁
などを効率よく切り替える場合及び極性を切り替える場
合に活用できる。
詳細に説明する。本実施例のスイツチ回路は、本発明に
おいて変圧器のタップの数が３個、交流スイッチとして
パワーＭＯＳＦＥＴを採用した実施例である。交流スイ
ッチＳＷは、図１−（ａ）に示すように、ＦＥＴを逆極
性に直列接続して２個のゲートＧは電流制限抵抗Ｒを通
して一点に接続しゲート入力の正極Ｇ＋、２個のソース
Ｓを一点に接続してゲート入力の負極Ｇ−とし、パワー
ＭＯＳＦＥＴの２個のドレインＤをスイッチの両端とし
ている。スイツチＳＷのゲート駆動回路ＩＤは、入力の
ＯＮ／ＯＦＦ信号と出力Ｖｄを電気的に絶縁して出力Ｖ
ｄを交流スイツチのゲート入力に接続し、ゲート駆動回
路ＩＤの入力側電源は制御回路電源ＶＣに共通に接続
し、出力側電源は専用電源＋Ｖと−Ｖに接続している。
図２に示すように、図１−（ａ）に示した構成の交流ス
イッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のそれぞれの一端をすべ
て共通にして交流電源１の一端に接続し、交流スイッチ
ＳＷ１、ＳＷ２の他端を変圧器ＴＲ１のタップＴ１、Ｔ
２、Ｔ３にそれぞれ接続する。交流電源１の他端を変圧
器ＴＲ１の一端Ｃに接続する。交流スイツチＳＷ１、Ｓ
Ｗ２、ＳＷ３のゲート入力にゲート駆動回路ＩＤ１、Ｉ
Ｄ２、ＩＤ３の出力をそれぞれ接続する。各ゲート駆動
回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の入力側電源をＶＣに接続
し、出力側電源はお互い電気的に絶縁された±Ｖ１、±
Ｖ２、±Ｖ３にそれぞれ接続する。ゲート駆動回路ＩＤ
１、ＩＤ２、ＩＤ３の入力側に制御回路ＣＯＮＴからの
制御出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれ接続する。変圧器
ＴＲ１の出力に負荷Ｌを接続する。上記の回路構成にお
いて、各交流スイッチは制御回路ＣＯＮＴからの制御出
力のＯＮ／ＯＦＦ信号によって図１−（ｂ）のタイミン
グで動作する。交流スイッチのＯＮ状態のスイツチ両端
の抵抗値はほとんど零に近くＯＦＦ状態では数メガオー
ム以上である。ＯＮ状態からＯＦＦ状態またはＯＦＦ状
態からＯＮ状態に転移する速さ（切替動作速度）は数十
ナノ秒から数百マイクロ秒が可能であり、負荷に電流が
流れている最中でもＯＮ／ＯＦＦ動作が自由にできる。
これらの特性は従来の機械式接点方式やサイリスタ方式
と比較して非常に優れたものである。図１−（ａ）交流
スイッチを機械式接点で置き換えると図１−（ｃ）のよ
うになり、図２の実施例を機械式接点で置き換えると図
１−（ｃ）のようになる。本実施例ではＭＯＳ ＦＥＴ
をスイツチ素子として使用しているが、自己ターンオフ
機能を持った半導体素子、例えばＢＪＴ、ＩＧＢＴ、Ｇ
ＴＯ、ＳＩＴなどの低損失高速動作型スイッチ素子であ
れば同様の機能を有する。種々の双方向の交流スイッチ
の例を図５に示す。交流スイツチのゲート駆動回路の入
力と出力の絶縁には、ホトカプラ、パルストランス、圧
電素子などを用いる。図１−（ｅ）及び図４−（ａ）の
回路における機械式接点も図１−（ａ）の交流スイッチ
を使うとそれぞれ図３及び図４−（ｂ）のようになる。
タップ付き変圧器は単巻変圧器（オートトランス）であ
っても良く、またタップは２次側にあってもかまわな
い。本発明のスイツチ回路は変圧器のタップ切り替えに
限らず通電中の電気的要素、例えば抵抗、コンデンサ、
リアクトル、電磁コイル、超電動コイル、電池、電磁弁
などを効率よく切り替える場合及び極性を切り替える場
合に活用できる。
【０００７】
【発明の効果】上記作用を奏する発明は、負荷時に瞬間
的な停電もなしに効率よく負荷電圧を切り換えることが
できるため、従来の機械式接点やサイリスタスイッチを
使用した回路方式などにみられる０．０１秒〜０．３秒
レベルの瞬間的停電や瞬間的電圧変動をなくすことがで
きる。また変圧器のタップ切換時間が非常に短いため切
換時の巻線短絡電流を制限するインピーダンス素子の発
熱も非常に小さく、従来方式と比較して信頼性、応答
性、熱損失、重量、コストを大幅に改良することができ
る。よって、本発明のスイッチ回路により今後非常に経
済的で性能の高い小型軽量の電圧調整が可能となる。
的な停電もなしに効率よく負荷電圧を切り換えることが
できるため、従来の機械式接点やサイリスタスイッチを
使用した回路方式などにみられる０．０１秒〜０．３秒
レベルの瞬間的停電や瞬間的電圧変動をなくすことがで
きる。また変圧器のタップ切換時間が非常に短いため切
換時の巻線短絡電流を制限するインピーダンス素子の発
熱も非常に小さく、従来方式と比較して信頼性、応答
性、熱損失、重量、コストを大幅に改良することができ
る。よって、本発明のスイッチ回路により今後非常に経
済的で性能の高い小型軽量の電圧調整が可能となる。
【図１】本発明に関わるスイッチ回路の参考図である。
【図２】本発明に関わるスイッチ回路の実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図３】本発明に関わるスイッチ回路のその他の実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図４】本発明に関わるスイッチ回路のその他の実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図５】本発明に関わるスイッチ回路の各種半導体交流
スイッチの例を示す回路図である。
スイッチの例を示す回路図である。
１は交流電源 ２，３，４は切替操作部 ２１〜２３，３１〜３６，４１〜４３，ＳＡ，Ｓ２は機
械式接点 Ｚはインピーダンス素子 Ｌは負荷 ＣＯＮＴは制御回路 ＴＲ１〜ＴＲ３は変圧器
械式接点 Ｚはインピーダンス素子 Ｌは負荷 ＣＯＮＴは制御回路 ＴＲ１〜ＴＲ３は変圧器
【手続補正書】
【提出日】平成７年９月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷時に変圧器のタッ
プを切り換える負荷時タップ切替装置及び負荷時に電気
回路を切り換える負荷時回路切替器に使用する半導体ス
イッチ回路に関する。
プを切り換える負荷時タップ切替装置及び負荷時に電気
回路を切り換える負荷時回路切替器に使用する半導体ス
イッチ回路に関する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】従来、負荷時に変圧器のタップや電気回
路を切り替える方式には、機械式接点またはサイリスタ
スイッチを使用した回路方式がある。
路を切り替える方式には、機械式接点またはサイリスタ
スイッチを使用した回路方式がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路方式においては、回路構成が複雑であり切換時間が
比較的長いため切換時の巻線短絡電流を制限するインピ
ーダンス素子の発熱が大きく、切換時の負荷への供給電
圧の電圧変動があるなど信頼性、応答性、重量、熱損
失、コスト面で問題がある。そこで本発明の目的は以上
のような問題を解消した負荷時タップ切換及び負荷時回
路切換用の高性能スイッチ回路を提供し、より多方面に
経済的効果をもたらすことにある。
回路方式においては、回路構成が複雑であり切換時間が
比較的長いため切換時の巻線短絡電流を制限するインピ
ーダンス素子の発熱が大きく、切換時の負荷への供給電
圧の電圧変動があるなど信頼性、応答性、重量、熱損
失、コスト面で問題がある。そこで本発明の目的は以上
のような問題を解消した負荷時タップ切換及び負荷時回
路切換用の高性能スイッチ回路を提供し、より多方面に
経済的効果をもたらすことにある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について、図面を用いて
詳細に説明する。本実施例のスイツチ回路は、本発明に
おいて変圧器のタップの数が３個、交流スイッチとして
パワーＭＯＳＦＥＴを採用した実施例である。交流スイ
ッチＳＷは、図１−（ａ）に示すように、ＦＥＴを逆極
性に直列接続して２個のゲートＧは電流制限抵抗Ｒを通
して一点に接続しゲート入力の正極Ｇ＋、２個のソース
Ｓを一点に接続してゲート入力の負極Ｇ−とし、パワー
ＭＯＳＦＥＴの２個のドレインＤをスイッチの両端とし
ている。スイツチＳＷのゲート駆動回路ＩＤは、入力の
ＯＮ／ＯＦＦ信号と出力Ｖｄを電気的に絶縁して出力Ｖ
ｄを交流スイツチのゲート入力に接続し、ゲート駆動回
路ＩＤの入力側電源は制御回路電源ＶＣに共通に接続
し、出力側電源は専用電源＋Ｖと−Ｖに接続している。
この場合出力側電源は専用電源＋Ｖだけでもかまわな
い。また電流制限抵抗Ｒは図７−（ｂ）に示すように１
個にしてもかまわない。図２に示すように、図１−
（ａ）に示した構成の交流スイッチＳＷ１、ＳＷ２、Ｓ
Ｗ３のそれぞれの一端をすべて共通にして交流電源１の
一端に接続し、交流スイッチＳＷ１、ＳＷ２の他端を変
圧器ＴＲ１のタップＴ１、Ｔ２、Ｔ３にそれぞれ接続す
る。交流電源１の他端を変圧器ＴＲ１の一端Ｃに接続す
る。交流スイツチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のゲート入力
にゲート駆動回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の出力をそれ
ぞれ接続する。各ゲート駆動回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ
３の入力側電源をＶＣに接続し、出力側電源はお互い電
気的に絶縁された±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３にそれぞれ接
続する。ゲート駆動回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の入力
側に制御回路ＣＯＮＴからの制御出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３
をそれぞれ接続する。変圧器ＴＲ１の出力に負荷Ｌを接
続する。上記の回路構成において、各交流スイッチは制
御回路ＣＯＮＴからの制御出力のＯＮ／ＯＦＦ信号によ
って図１−（ｂ）のタイミングで動作する。交流スイッ
チのＯＮ状態のスイツチ両端の抵抗値はほとんど零に近
くＯＦＦ状態では数メガオーム以上である。ＯＮ状態か
らＯＦＦ状態またはＯＦＦ状態からＯＮ状態に転移する
速さ（切替動作速度）は数十ナノ秒から数百マイクロ秒
が可能であり、負荷に電流が流れている最中でもＯＮ／
ＯＦＦ動作が自由にできる。これらの特性は従来の機械
式接点方式やサイリスタ方式と比較して非常に優れたも
のである。図１−（ａ）交流スイッチを機械式接点で置
き換えると図１−（ｃ）のようになり、図２の実施例を
機械式接点で置き換えると図１−（ｄ）のようになる。
本実施例ではＭＯＳ ＦＥＴをスイツチ素子として使用
しているが、自己ターンオフ機能を持った半導体素子、
例えばＢＪＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴなどの低損失
高速動作型スイッチ素子であれば同様の機能を有する。
種々の双方向の交流スイッチの例を図５に示す。交流ス
イツチのゲート駆動回路の入力と出力の絶縁には、ホト
カプラ、パルストランス、圧電素子などを用いる。図１
−（ｅ）及び図４−（ａ）の回路における機械式接点も
図１−（ａ）の交流スイッチを使うとそれぞれ図３及び
図４−（ｂ）のようになる。また図７−（ａ）の機械式
接点も図７−（ｃ）のように表すことができる。タップ
付き変圧器は単巻変圧器（オートトランス）であっても
良く、またタップは２次側にあってもかまわない。他の
実施例として図６−（ａ）のような回路の機械式接点Ｓ
Ｗ１をＭＯＳ ＦＥＴの交流スイッチで置き換えた図６
−（ｂ）において、電源の電圧または電流を監視して高
速動作で交流スイッチを動作させると負荷を過電圧また
は過電流から保護することができる。この場合図６−
（ｃ）に示すように電圧または電流の上限設定値Ｓを決
めておいて電源の電圧または電流が上限設定値Ｓを越え
た瞬間に数十ナノ秒から数百マイクロ秒の速さで交流ス
イッチを開にすると負荷を過電圧または過電流から保護
することができる。本発明のスイツチ回路は変圧器のタ
ップ切り替えに限らず通電中の電気的要素、例えば抵
抗、コンデンサ、リアクトル、電磁コイル、超電動コイ
ル、電池、電磁弁、電動機、複数電源、各種負荷などを
効率よく切り替える場合及び極性を切り替える場合に活
用できる。
詳細に説明する。本実施例のスイツチ回路は、本発明に
おいて変圧器のタップの数が３個、交流スイッチとして
パワーＭＯＳＦＥＴを採用した実施例である。交流スイ
ッチＳＷは、図１−（ａ）に示すように、ＦＥＴを逆極
性に直列接続して２個のゲートＧは電流制限抵抗Ｒを通
して一点に接続しゲート入力の正極Ｇ＋、２個のソース
Ｓを一点に接続してゲート入力の負極Ｇ−とし、パワー
ＭＯＳＦＥＴの２個のドレインＤをスイッチの両端とし
ている。スイツチＳＷのゲート駆動回路ＩＤは、入力の
ＯＮ／ＯＦＦ信号と出力Ｖｄを電気的に絶縁して出力Ｖ
ｄを交流スイツチのゲート入力に接続し、ゲート駆動回
路ＩＤの入力側電源は制御回路電源ＶＣに共通に接続
し、出力側電源は専用電源＋Ｖと−Ｖに接続している。
この場合出力側電源は専用電源＋Ｖだけでもかまわな
い。また電流制限抵抗Ｒは図７−（ｂ）に示すように１
個にしてもかまわない。図２に示すように、図１−
（ａ）に示した構成の交流スイッチＳＷ１、ＳＷ２、Ｓ
Ｗ３のそれぞれの一端をすべて共通にして交流電源１の
一端に接続し、交流スイッチＳＷ１、ＳＷ２の他端を変
圧器ＴＲ１のタップＴ１、Ｔ２、Ｔ３にそれぞれ接続す
る。交流電源１の他端を変圧器ＴＲ１の一端Ｃに接続す
る。交流スイツチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のゲート入力
にゲート駆動回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の出力をそれ
ぞれ接続する。各ゲート駆動回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ
３の入力側電源をＶＣに接続し、出力側電源はお互い電
気的に絶縁された±Ｖ１、±Ｖ２、±Ｖ３にそれぞれ接
続する。ゲート駆動回路ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３の入力
側に制御回路ＣＯＮＴからの制御出力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３
をそれぞれ接続する。変圧器ＴＲ１の出力に負荷Ｌを接
続する。上記の回路構成において、各交流スイッチは制
御回路ＣＯＮＴからの制御出力のＯＮ／ＯＦＦ信号によ
って図１−（ｂ）のタイミングで動作する。交流スイッ
チのＯＮ状態のスイツチ両端の抵抗値はほとんど零に近
くＯＦＦ状態では数メガオーム以上である。ＯＮ状態か
らＯＦＦ状態またはＯＦＦ状態からＯＮ状態に転移する
速さ（切替動作速度）は数十ナノ秒から数百マイクロ秒
が可能であり、負荷に電流が流れている最中でもＯＮ／
ＯＦＦ動作が自由にできる。これらの特性は従来の機械
式接点方式やサイリスタ方式と比較して非常に優れたも
のである。図１−（ａ）交流スイッチを機械式接点で置
き換えると図１−（ｃ）のようになり、図２の実施例を
機械式接点で置き換えると図１−（ｄ）のようになる。
本実施例ではＭＯＳ ＦＥＴをスイツチ素子として使用
しているが、自己ターンオフ機能を持った半導体素子、
例えばＢＪＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴなどの低損失
高速動作型スイッチ素子であれば同様の機能を有する。
種々の双方向の交流スイッチの例を図５に示す。交流ス
イツチのゲート駆動回路の入力と出力の絶縁には、ホト
カプラ、パルストランス、圧電素子などを用いる。図１
−（ｅ）及び図４−（ａ）の回路における機械式接点も
図１−（ａ）の交流スイッチを使うとそれぞれ図３及び
図４−（ｂ）のようになる。また図７−（ａ）の機械式
接点も図７−（ｃ）のように表すことができる。タップ
付き変圧器は単巻変圧器（オートトランス）であっても
良く、またタップは２次側にあってもかまわない。他の
実施例として図６−（ａ）のような回路の機械式接点Ｓ
Ｗ１をＭＯＳ ＦＥＴの交流スイッチで置き換えた図６
−（ｂ）において、電源の電圧または電流を監視して高
速動作で交流スイッチを動作させると負荷を過電圧また
は過電流から保護することができる。この場合図６−
（ｃ）に示すように電圧または電流の上限設定値Ｓを決
めておいて電源の電圧または電流が上限設定値Ｓを越え
た瞬間に数十ナノ秒から数百マイクロ秒の速さで交流ス
イッチを開にすると負荷を過電圧または過電流から保護
することができる。本発明のスイツチ回路は変圧器のタ
ップ切り替えに限らず通電中の電気的要素、例えば抵
抗、コンデンサ、リアクトル、電磁コイル、超電動コイ
ル、電池、電磁弁、電動機、複数電源、各種負荷などを
効率よく切り替える場合及び極性を切り替える場合に活
用できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明の効果】上記作用を奏する発明は、負荷時に瞬間
的な停電もなしに効率よく負荷電圧及び回路を切り換え
ることができるため、従来の機械式接点やサイリスタス
イッチを使用した回路方式などにみられる０．０１秒〜
０．３秒レベルの瞬間的停電や瞬間的電圧変動をなくす
ことができる。また変圧器のタップ切換時間が非常に短
いため切換時の巻線短絡電流を制限するインピーダンス
素子の発熱も非常に小さく、従来方式と比較して信頼
性、応答性、熱損失、重量、コストを大幅に改良するこ
とができる。よって、本発明のスイッチ回路により今後
非常に経済的で性能の高い小型軽量の電圧調整及び回路
切換が可能となる。
的な停電もなしに効率よく負荷電圧及び回路を切り換え
ることができるため、従来の機械式接点やサイリスタス
イッチを使用した回路方式などにみられる０．０１秒〜
０．３秒レベルの瞬間的停電や瞬間的電圧変動をなくす
ことができる。また変圧器のタップ切換時間が非常に短
いため切換時の巻線短絡電流を制限するインピーダンス
素子の発熱も非常に小さく、従来方式と比較して信頼
性、応答性、熱損失、重量、コストを大幅に改良するこ
とができる。よって、本発明のスイッチ回路により今後
非常に経済的で性能の高い小型軽量の電圧調整及び回路
切換が可能となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わるスイッチ回路の参考図である。
【図２】本発明に関わるスイッチ回路の実施例を示す回
路図である。
路図である。
【図３】本発明に関わるスイッチ回路のその他の実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図４】本発明に関わるスイッチ回路のその他の実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図５】本発明に関わるスイッチ回路の各種半導体交流
スイッチの例を示す回路図である。
スイッチの例を示す回路図である。
【図６】本発明に関わるスイッチ回路のその他の実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図７】本発明に関わるスイッチ回路のその他の実施例
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【符号の説明】 １は交流電源 ２，３，４は切替操作部 ２１〜２３，３１〜３６，４１〜４３，ＳＡ，Ｓ２は機
械式接点 Ｚはインピーダンス素子 Ｌは負荷 ＣＯＮＴは制御回路 ＴＲ１〜ＴＲ３は変圧器
械式接点 Ｚはインピーダンス素子 Ｌは負荷 ＣＯＮＴは制御回路 ＴＲ１〜ＴＲ３は変圧器
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】追加
【補正内容】
【図６】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】追加
【補正内容】
【図７】
Claims (1)
- 【請求項１】 自己ターンオフ機能を持った半導体素
子、例えばＢＪＴ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ、ＳＩＴ
などの低損失高速動作型スイッチ素子で双方向の高速動
作交流スイッチを構成し、 該交流スイッチを使ってタップ付き変庄器のタップ切り
替え操作回路を構成し、該各交流スイツチのゲートを駆
動するために入力と出力を電気的に絶縁した絶縁型のゲ
ート駆動回路を該各交流スイツチのゲートに接続し、 該各ゲート駆動回路の入力側電源は制御回路電源と共通
とするが、出力側電源を該各ゲート駆動回路間で互いに
絶縁してそれぞれ個別に設けることによって、該各交流
スイッチ間を互いに電気的に絶縁し、 該タップ切換操作回路の切換動作を所定の手順で高速に
行わせる制御回路の切り替え信号を該各ゲート駆動回路
の入力側に接続して、なることを特徴とするスイッチ回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19398695A JPH0917660A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | スイッチ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19398695A JPH0917660A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | スイッチ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917660A true JPH0917660A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=16317074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19398695A Pending JPH0917660A (ja) | 1995-06-26 | 1995-06-26 | スイッチ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0917660A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523680A (ja) * | 2009-04-09 | 2012-10-04 | マシイネンフアブリーク・ラインハウゼン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 半導体スイッチング素子を有する負荷時タップ切換器 |
| WO2018070023A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 株式会社東芝 | 負荷時タップ切換装置 |
| CN109352159A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-02-19 | 中正智控（江苏）智能科技有限公司 | 双输出焊接逆变电源及控制方法 |
| JP2021168942A (ja) * | 2015-09-30 | 2021-10-28 | エシコン エルエルシーEthicon LLC | 複合発生器用の回路トポロジ |
| GB2597801A (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-09 | Bristol Bluegreen Ltd | An apparatus for regulating the voltage delivered to a load |
-
1995
- 1995-06-26 JP JP19398695A patent/JPH0917660A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012523680A (ja) * | 2009-04-09 | 2012-10-04 | マシイネンフアブリーク・ラインハウゼン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 半導体スイッチング素子を有する負荷時タップ切換器 |
| JP2021168942A (ja) * | 2015-09-30 | 2021-10-28 | エシコン エルエルシーEthicon LLC | 複合発生器用の回路トポロジ |
| WO2018070023A1 (ja) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | 株式会社東芝 | 負荷時タップ切換装置 |
| CN109352159A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-02-19 | 中正智控（江苏）智能科技有限公司 | 双输出焊接逆变电源及控制方法 |
| GB2597801A (en) * | 2020-08-07 | 2022-02-09 | Bristol Bluegreen Ltd | An apparatus for regulating the voltage delivered to a load |
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