JPH09179638A - 位相制御装置のソフトスタート回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常動作時の応答性を良好にした位相制御装
置のソフトスタート回路を提供する。 【解決手段】 最大導通位相角を設定する電圧の出力端
子７と、最小導通位相角を設定する電圧の出力端子８
と、該出力端子７，８に接続された可変抵抗器11と、該
可変抵抗器11の中間端子を接続した位相角制御電圧入力
端子９とを備え、負荷３の導通位相角を制御するように
した位相制御装置において、前記最小導通位相角設定用
電圧の出力端子８と位相角制御電圧入力端子９とをシャ
ントするためのスイッチ10と、該シャント用スイッチ10
を電源１が投入されてから立ち上がるまでの期間はオン
させるためのスイッチコントロール回路12を設けて、ソ
フトスタート回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、位相制御方式に
よる電力制御回路において、電源立ち上げ時に最大電力
が負荷にかかるのを防ぐ回路、いわゆるソフトスタート
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スイッチング素子としてトライアック等
を用いて行う電力制御回路の位相制御は、図４に示すよ
うに交流電源電圧の導通位相角θを変化させて、負荷電
力を制御している。この位相制御は、例えば可変抵抗な
どを用いて制御電圧を位相制御回路に入力することによ
って、導通位相角を調整している。

【０００３】かかる位相制御回路において、調整用の可
変抵抗器を導通位相角が最大になるようにして、電源を
投入した際には、瞬時に大きな電力が負荷にかかること
になる。特に回路がまだ正常動作していないときには、
定格をこえた電力が、負荷にかかることになり、負荷を
破壊もしくは寿命を低下させることになる。

【０００４】そこで電源立ち上がり時は、可変抵抗器に
よる導通位相角の設定の如何にかかわらず、最小位相角
から位相角をゆっくりと移動させて、ある程度時間が立
ってから、所定の位相角になるような回路が必要であ
り、ソフトスタート回路と呼ばれている。

【０００５】図５に、上記動作を実現するためのソフト
スタート回路を含む位相制御回路の一例を示す。このソ
フトスタート回路においては、電源スイッチ２をＯＮさ
せると、交流電源１が負荷３の片側及び整流回路５につ
ながる。この時点ではトライアック４はＯＦＦ状態なの
で、負荷３に電力は加わらない。制御回路６に整流回路
５を通じて電源が加わると、最大導通位相角の基準とな
る電圧が端子７に出力される。また同時に最小導通位相
角の基準となる電圧が端子８に出力される。この２つの
端子に可変抵抗器11の両端を接続し、その中間端子を導
通位相角設定用の制御電圧を入力する位相角制御電圧入
力端子９に接続する。これにより、可変抵抗器11の回転
角度により定まる制御電圧に対応した位相角で、トライ
アック４へのゲートパルスが出力され、トライアック４
がＯＮする。これにより負荷３に電力が加わり、位相制
御による電力制御が可能になる。

【０００６】この位相制御回路の場合、先に述べたソフ
トスタート回路は、端子９と端子８の間にコンデンサ15
を、端子９と可変抵抗器11の中間端子との間に抵抗16を
挿入することにより実現できる。すなわち、例えばコン
デンサ15と抵抗16を設けない場合は、可変抵抗器11を最
大導通位相角に設定していると、位相角制御電圧入力端
子９の電圧は、電源投入後すぐさま最大導通位相角設定
用の電圧となる。したがって最大電力がいきなり負荷３
に加わることになり、負荷３の寿命低下もしくは破壊の
原因となる。ここでコンデンサ15と抵抗16を上記のよう
に接続すると、可変抵抗器11を最大導通位相角に設定し
ていても、電源投入後、位相角制御電圧入力端子９はす
ぐには端子７の電圧とはならず、コンデンサ15と抵抗16
で定まる時定数にしたがって、端子８の電圧に近い値か
ら最終的には端子７の電圧まで、ゆっくりと変化して行
く。よってトライアック４のゲートトリガパルスの位相
角も、最小導通位相角に近い位置から徐々に最大導通位
相角まで移動していくことになる。つまりソフトスター
ト回路が実現できたことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、図５に
示した構成でソフトスタート回路を実現できるが、この
ような構成のソフトスタート回路には、通常動作時に可
変抵抗器11を調整して、導通位相角を変化させようとし
たときに、位相角制御電圧入力端子９の入力電圧の追従
性が悪いという問題がある。つまり本来なら可変抵抗器
11を回転調整したとき、位相角を制御する位相角制御電
圧入力端子９への入力電圧はすぐに変動し、導通位相角
に即座に反映されるのが望ましいが、このソフトスター
ト回路では、コンデンサ15及び抵抗16で決まる時定数に
したがって端子９の電圧が変動するので、応答が悪くな
る。そして、その応答の遅れが著しい場合は、位相角の
制御が困難な場合が生じる。

【０００８】本発明は、従来のソフトスタート回路にお
ける上記問題点を解消するためになされたもので、通常
動作時の応答性を良好にした位相制御装置のソフトスタ
ート回路を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、図１の概念図に示すように、最大導通位
相角を設定する第１の基準電圧の出力端子７と、最小導
通位相角を設定する第２の基準電圧の出力端子８と、前
記２つの基準電圧値の範囲内の電圧で可変可能な可変手
段（可変抵抗器11）によって得られる第３の基準電圧の
入力端子９とを備え、前記第３の基準電圧に対応して負
荷３の導通位相角をトライアック４を介して制御できる
ようにした位相制御装置において、前記第２の基準電圧
の出力端子８と前記第３の基準電圧の入力端子９をシャ
ントするためのスイッチ10を設け、且つ少なくとも前記
スイッチ10を電源１が投入されてから立ち上がるまでの
期間はオンさせるためのスイッチ制御回路12を設け、前
記電源１の投入と同時に最小導通位相角に設定され、電
源１の立ち上がり後に前記第３の基準電圧により設定さ
れた導通位相角になるように徐々に変動するように、ソ
フトスタート回路を構成するものである。なお図１にお
いて、２は電源スイッチ、５は整流回路、６は制御回路
である。

【００１０】このように構成したソフトスタート回路に
おいては、電源１の投入と同時に、スイッチ10がオン
し、第３の基準電圧は最小導通位相角を設定する第２の
基準電圧となって、最小導通位相角に設定される。そし
て電源１が立ち上がるまで、第３の基準電圧により設定
された導通位相角まで徐々に変動し、電源が立ち上がる
と、スイッチ10がオフとなって、予め設定された第３の
基準電圧に対応した導通位相角に設定され、以降、可変
手段で設定される第３の基準電圧に即応して、負荷の位
相制御を行うことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に実施の形態について説明す
る。図２は本発明に係る位相制御装置のソフトスタート
回路の実施の形態を示す回路構成図で、図１の概念図に
示したもの及び図５に示した従来例と同一又は対応する
構成要素には、同一の符号を付して示している。この実
施の形態においては、スイッチとしてＰチャネルＭＯＳ
トランジスタ22を用い、スイッチコントロール回路とし
て整流回路５と電源１の一端との間に接続された、抵抗
23とコンデンサ24の直列回路で構成し、抵抗23とコンデ
ンサ24の接続点25をＰチャネルＭＯＳトランジスタ22の
ゲートに接続している。そして、負荷としてランプ21を
用いている。

【００１２】このように構成した位相制御装置のソフト
スタート回路において、電源スイッチ２をオンにする
と、交流電源１はランプ21と整流回路５に加わる。整流
回路５により、ほぼＤＣに近い電圧が、制御回路６とス
イッチコントロール回路を構成する抵抗器23に加わる。
制御回路６から最大導通位相角を設定する電圧が出力端
子７に出力され、同時に最小導通位相角を設定する電圧
が出力端子８に出力される。ここで、ソフトスタート回
路を設けない場合は、可変抵抗器11の角度で定まる電圧
が入力端子９に入力されるので、可変抵抗器11を最大位
相角側に設定していると、出力端子７の最大位相角を設
定する電圧が入力端子９に入力される。しかし本実施の
形態においては、シャント用のＰＭＯＳトランジスタ22
が端子８，９間に設けられており、その働きにより電源
投入時は、端子８と端子９はＰＭＯＳトランジスタ22の
ＯＮ抵抗のみの抵抗値でシャントされるため、端子９の
入力電圧は最小位相角を設定している出力端子８の電圧
に近い値になる。

【００１３】このソフトスタート回路が前記のように動
作するためには、ＰＭＯＳトランジスタ22は電源投入直
後にＯＮ状態とし、電源の立ち上がり後にＯＦＦ状態に
推移する必要がある。このＰＭＯＳトランジスタ22の動
作は、抵抗23とコンデンサ24とからなるスイッチコント
ロール回路により実現している。つまり整流回路５によ
り抵抗23に直流電圧が加わることにより、抵抗23とコン
デンサ24の接続点25の電位、すなわちＰＭＯＳトランジ
スタのゲート電圧Ｖ_G は、図３に示すように、ゆっくり
と上昇していく。ＰＭＯＳトランジスタ22のゲートは抵
抗23とコンデンサ24の接続点25に接続されており、ＰＭ
ＯＳトランジスタ22は電源スイッチ２をＯＮした直後か
ら、前記接続点25の電位、すなわちゲート電圧Ｖ_G の値
が閾値電圧Ｖ_T を超えるまでＯＮ状態にあり、Ｖ_G がＶ
_T を超えた時点でＯＦＦ状態となることで、ソフトスタ
ート回路を実現できる。

【００１４】このように位相角制御電圧入力端子９の電
圧は、電源投入直後は最小導通位相角の設定電圧に近い
値からスタートし、可変抵抗器11を最大導通位相角側に
設定している場合は、最大導通位相角設定電圧に推移し
ていく。これに伴いトライアック４のゲートパルスの発
生位置が最小導通位相角から最大導通位相角へと移動し
て行き、この実施の形態の場合は、ランプ21が電源投入
直後は暗く点灯し、可変抵抗器11の制御端子９で設定さ
れた明るさに推移していく。

【００１５】電源投入後、十分時間が経過した後では、
ＰＭＯＳトランジスタ18が完全にＯＦＦしているので、
可変抵抗器11の特性にはなんら影響を与えない。したが
って、可変抵抗器11の制御端子を移動させると、直ちに
それに対応した電圧が位相角制御電圧入力端子９に入力
されるので、極めて応答性のよい位相制御が行われ、本
実施の形態では応答性のよい光量制御が可能となる。

【００１６】この実施の形態では、シャント用スイッチ
としてＰＭＯＳトランジスタを用いたものを例に説明し
たが、スイッチコントロール回路の構成によっては、Ｎ
ＭＯＳトランジスタ、接合型ＦＥＴ、バイポーラトラン
ジスタなどの素子が使えることは言うまでもない。

【００１７】なお、最小導通位相角から最大導通位相角
へと移動するソフトスタート回路について述べてきた
が、シャントスイッチを最大導通位相角設定用電圧を出
力する端子７と位相角制御電圧入力端子９との間に入れ
ることによって、導通位相角を最大値から最小値へと推
移させる回路が実現できることは言うまでもない。

【００１８】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、導通位相角を電源投入時には最小
導通位相角に設定し、電源立ち上がり時には設定された
導通位相角になるように、徐々に大きくして行くように
構成したので、電源投入直後に負荷に最大電力が加わる
ことを防止し、且つ通常時の位相制御の応答性を劣化さ
せることのない位相制御装置のソフトスタート回路を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位相制御装置のソフトスタート回
路を示す概念図である。

【図２】本発明の実施の形態を示す回路構成図である。

【図３】図２に示した実施の形態におけるＰＭＯＳトラ
ンジスタのゲート電圧の変化を示す図である。

【図４】一般的な位相制御態様を示す説明図である。

【図５】従来の位相制御装置のソフトスタート回路を示
す回路構成図である。

【符号の説明】

１ 電源 ２ 電源スイッチ ３ 負荷 ４ トライアック ５ 整流回路 ６ 制御回路 ７ 最大位相角の基準電圧出力端子 ８ 最小位相角の基準電圧出力端子 ９ 位相角制御電圧入力端子 10 シャント用スイッチ 11 可変抵抗器 12 スイッチコントロール回路 21 ランプ 22 ＰＭＯＳトランジスタ 23 抵抗 24 コンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最大導通位相角を設定する第１の基準電
   圧の出力端子と、最小導通位相角を設定する第２の基準
   電圧の出力端子と、前記２つの基準電圧値の範囲内の電
   圧で可変可能な可変手段によって得られる第３の基準電
   圧の入力端子とを備え、前記第３の基準電圧に対応して
   負荷の導通位相角を制御できるようにした位相制御装置
   において、前記第２の基準電圧の出力端子と前記第３の
   基準電圧の入力端子をシャントするためのスイッチを設
   け、且つ少なくとも前記スイッチを電源が投入されてか
   ら立ち上がるまでの期間はオンさせるためのスイッチ制
   御回路を設けて、前記電源の投入と同時に最小導通位相
   角に設定され、電源の立ち上がり後に前記第３の基準電
   圧により設定された導通位相角になるように徐々に変動
   するように構成されていることを特徴とするソフトスタ
   ート回路。
2. 【請求項２】 前記スイッチは、ＭＯＳトランジスタ、
   又は接合型ＦＥＴ、バイポーラトランジスタのいずれか
   で構成されていることを特徴とする請求項１記載のソフ
   トスタート回路。