JPS60239098A - 半導体スイツチングデバイスのための電波障害抑制方法及び電波障害抑制電気ユニツト - 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】 この発明は、半導体スイッチングデバイスにより発生さ
れる電波障害を減少させる方法に関し、且つそのような
デバイスを組込む電波障害抑制電気ユニツ］・にも関す
る。

サイリスクやｌ−ライアック光調光器のような半導体ス
イッチングデバイスを組込むユニットのデザインにあっ
ては、国際的な規定が主として関係する２つのサブジエ
ク１〜マターがある。その第１は、上記調光器により発
生されるラジオ周波数の電波障害のりミツトであり、こ
れは世界の多くの国に於いて実施されている。これらの
規定は、上記調光器が入カフニーズ及び出力フェーズと
、上記システムのアース導線に関して上記調光器のニュ
ートラル線（及び何か別の線）との両方に発生するかも
しれない電波障害量のリミットを定めている。

そのスイッチング動作の性質により、サイリスタ又はト
ライアック調光器が普通、上記規定条件をかなり超過す
る電波障害量を発生するゆえに、上記電波障害を抑制す
る手段が提供されなければならない。特に、これらの手
段は、上記電波障害がアースに関して発生されないとい
うことを確実にし、あるいは代わりになるべきものとし
て、上記アースに関して発生されたどのようなそのよう
な電波障害もアースとニュートラルとの間及びニュート
ラルとフェーズの間に接続された大容量コンデンサの使
用により抑制されるということを確実にしなければなら
ない。これは、ノイズ電流を効果的に短絡させる。

不幸にして、電気機器の安全性、特にポータプル電器機
器の安全性に関する別の規定がある。これらのさらなる
規定そのものが、他の物の間の提供されたアースシステ
ムの安全性に関してであり、リミットされたより僅かに
少ない量の漏れ電流が５− 上記ポータプル機器のフェーズ又はニュートラルからア
ースへ流れることができるということを要求する。これ
は、万一上記ユニツ］〜に対するアース導線が切れたと
しても、人体との接触により人体を通して流れることが
できる電流を、安全なレベルにリミッ１〜することを確
実にする。

多くの国に於いて、フェーズとニュートラルを逆にする
ことができる自国のコネクタの使用のために、上記フェ
ーズとニュートラルが入れ代えられることができるゆえ
に、上記漏れ電流要求はニュートラルからアースに２４
０Ｖの電位差に（即ち、まるでニュートラルがフェーズ
であるかのように）規定される。この電流は、いくらか
の国で０．５ｍＡにリミットされ、従ってほぼ６，６０
０ｐＦに抑制コンデンサの最大値を定めるもので、上記
コンデンサの最大値はラジオ周波数スペクトル（１５Ｏ
−５００ｋＨｚ＞の下端でアースに注入されたノイズ電
流の非常に多くの量を吸収するには一般に不十分である
。

本発明の目的は、付加された電波障害抑制回路６− 網を持ち、特にデバイスの結晶整流素子と金属ベースと
の間のキャパシタンスによってテ゛バイスからアースへ
、即ちフェーズからアースへのどのようなかなりのノイ
ズ電流をも誘導することなしに、ヒートシンクとしてケ
ースを使用するポータプル調光器パックのアースされた
金属ケースに取付けられることができる比較的安価な絶
縁ベーストライアック及びサイリスタを使用する手段を
提供することである。

以前は、世界の多くの国に於いて上記規定が、市販より
前の検定要求により実施されないので、上記電波障害を
上記規定により押付けられた上記リミットより上に上げ
ることかまたは、規定リミット電流の限度を越えること
を漏れ電流に許すことかを許すことを、どちらの規定も
本来無視されて来た。代わりになるべきものとして、ア
ースされたケースから十分にスペースを設けられた分離
した絶縁ヒートシンクをトライアック又はサイリスタに
取付けることにより上記問題を克服することが口論まれ
た。しかしながら、これは必要とされる余分な部分及び
ケースの内側にヒーｉ・シンクを固着させる要求の両方
のために、製品のコストを必然的に増大させるものであ
る。また、上記ヒートシンクを固着させる要求のために
ケースは、余分の換気手段を必要とし、さらにコストを
増大させる。

本発明の一つの態様に従って、デバイスターミナルから
絶縁された伝導性取付はベースを有して提供される半導
体スイッチングデバイスにより発生される電波障害を減
少させる電波障害抑制方法が提供されるもので、上記取
付はベースはヒートシンクとしての機能を果たすアース
された構造物に熱伝導性絶縁体を介して、該構造物から
は絶縁されて取付けられており、且つ上記取付はベース
は前記ベースが上記デバイスのための電気的なスクリー
ンとしての機能を果たすことを可能とするために、フェ
ーズ又はニュートラル導線に電気的に接続されている。

好ましいことには、共通の取付はアセンブリが、例えば
調光器パックに普通提供されるような、複数のスイッチ
ングデバイスのために使用されることができる。そのよ
うな共通の取付はアセンブリは、好ましいことにはニュ
ートラル又は共通の７１−ズ導線にたった１つの接続を
持つ。

従って、好ましい方法に於いては、上記たった１つの接
続は、上記取付はベースが印刷回路と電気的に接触した
状態にデバイスをクランプすることにり、印刷回路基板
にもたらせられ、前記印刷回路は上記ニュートラル導線
に電気的に接続される。

本発明の他の態様に従って、半導体スイッチングデバイ
スを組込む電波障害抑制電気ユニットが提供されるもの
で、該ユニットは上記デバイスターミナルから絶縁され
た上記デバイスのための伝導性取付はベースと、ヒート
シンクとしての機能を果たし且つアースに接続された構
造物と、熱伝導性絶縁体を介して上記構造物に上記取付
はベースを取付ける手段と、上記ユニットのフェーズ又
はニュートラル導線に上記取付はベースを接続する手段
とを具備している。

９− 実際的なユニットにあっては、上記ユニットのフェーズ
及びニュートラル導線は、電波障害抑制コンデンサによ
り上記スイッチングデバイスの入力側に接続されており
、上記取付はベースはニュートラル導線に接続されてい
る。

調光器のようなこの実際的なユニットは、複数のスイッ
チングデバイスの取付はベースのための共通の取付はア
センブリと、前記取付はアセンブリからニュートラル導
線への共通の電気的接続とを含むことができる。むしろ
、この取付はアセンブリは、印刷回路基板から成り、上
記スイッチングデバイスはそれらの取付はベースが上記
基板上の印刷回路と電気的に接触した状態の構造に前記
基板によりクランプされており、前記印刷回路は上記ニ
ュートラル導線に接続されていることが好ましい。

実際問題として、アースに接続された前記構造物は、前
記スイッチングデバイス又は複数のデバイスのための伝
導性のケース即ちハウジングであることができる。

１０− 絶縁ベーストライアックの代表的な内部横道が、第１図
に示される。結晶整流素子１０は、主ターミナル１４を
有する絶対必要な金属導体１２上に取付けられており、
その全体が次にセラミック絶縁体１６上にさらに取付け
られ、次に金属取付けベース１８上に取付けられる。他
の主ターミナルは、２０の参照符号が付けられている。

このデバイスは、上記熱生成結晶整流素子１０から上記
金属ベース１８にその中を通って良好なターミナル伝導
性を示すもので、よって熱は上記ベース１８が接続され
る構造物中に放散させられることが許される。上記構造
物は、ターミナル１４と上記金属ベース１８との間に、
小さいがしかし重要なコンデンサ４０の発生を導くもの
で、該コンデンサ４０は代表的に２Ｏ−３０ｐＦのオー
ダである。

第２図には、電波障害抑制コンポーネントを含むトライ
アック調光器のための代表的な回路が示されている。上
記トライアック３０は、直列に接続された抑制チョーク
３２を持っており、上記トライアック／チョークアセン
ブリは、抑制コンデンサ３４により分路されている。上
記フェーズ及びニュートラル導線５０及び５２は、それ
らの間に抑制コンデンサ３６を持っているもので、該コ
ンデンサは上記ペアの電波障害を等しくし、且つ僅かに
減少させることに役立つ。また、より小さなコンデンサ
３８が、上記ニュートラル５２とアース５４の間に接続
されている。実際には、このコンデンサ３８は前述の第
２の規定のために４゜７００ｐＦにリミットされる。

電波障害は、入力側及び負荷側の両方で、アースとフェ
ーズの間及びアースとニュートラルの間に電波障害メー
タを接続することにより測定されることができる。上記
電波障害抑制コンポーネントの包含にもかかわらず、電
波障害は前述の第１の規定により定められたリミットを
越えてしまう。

この電波障害問題は、上記トライアックベース１８とタ
ーミナル１４の間の奇生的なコンデンサ４０により、即
ち上記トライアックベース１８が上記ユニットのアース
された金属ケース（図示ゼず）に直接取付けられている
と仮定するならば、上記チョーク３２による抑制の前に
、上記トライアックの出力からアースへのカップリング
ノイズ電流により主に引起こされる。

上記ノイズ電流を除去する手段は、上記寄生的なコンデ
ンサ４０が上記人力フェーズに接続され、ゆえにノイズ
の源ではなくなるように、上記トライアックと上記回路
の接続を入れ代えることであるだろう。しかしながら、
上記ユニットのための駆動回路４２はまた、破線４４で
示されるようなアースへの避けがたい固有のコンデンサ
を必然的に帯びており、同様にノイズ電流を上記トライ
アックの出力を通してアースに誘導させてしまう。

本発明の範囲中の上記問題に対する１つの解答は、上記
トライアックの絶縁されたベース１８のためにさらなる
熱伝導性絶縁体により製品の金属ケースから分離させ、
且つ上記ベースを上記フェーズ導線に接続することであ
る。これは、調光器パックのようなパックのそれぞれの
トライアックが、その人力フェーズに別々に接続されね
ばならなく、且つ共通のバス構造がたやすく考えられな
一１３＝ いということのコスト的な不利を持っている。

本発明に従った好ましい解答が第３図に示されているも
ので、第２図と同様のものは同一符号を付すことによっ
て、その説明を省略する。ここで、上記トライアックベ
ース１８はニュートラル５２に接続されているもので、
そのため上記ノイズ電流は上記大きなコンデンサ３６を
通って効果的に短絡される。これは、上記多数の調光器
パックの全てのトライアックが、たった１つのニュート
ラル接続を必要とする１つの共通の取付はアセンブリを
介して共に接続されることができるというさらなる利益
を持つ。

そのような取付はアセンブリが、それらの多数のトライ
アックの１つに関して第４図に示されている。上記トラ
イアック３０は、熱伝導性絶縁体６２を介して上記ケー
ス６０に取付けられている。

最大の熱的な接触を確実にするため、及び上記トライア
ック金属ベース１８とニュートラル５２の間の接続を成
すために、上記トライアック３０は銅ラミネート６６が
上記トライアック基部１８に１４− 接して下側に保たれた状態に、印刷回路基板６４により
クランプされている。上記印刷回路を形成する銅は、締
付はポル］−６７が上記ニュートラル導線５２とアース
（ケース６０）の間の必要な隙間６８を確立するようｔ
こ、及び前記印刷回路がニュートラルにこの方法により
保たれる全てのトライアックを接続するように、エツチ
ングされている。上記印刷回路基板６４．６６に対する
上記ニュートラル接続は、７０で示されている。

前述の実施例では節約のためにトライアックを利用して
いるが、しかしながら上記方法は、サイリスタ、サイリ
スタパック、又は他の半導体スイッチングデバイスの取
付けのためにも同様に適用できる。本発明は、特にトラ
イアックやサイリスタのようなたった１つの半導体スイ
ッチングデバイスのみを組込む電気的ユニットに於いて
も、前述の規定に合うのに必要なレベルに電波障害抑制
をもたらす目的のために使用されることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はトライアックスイッチングデバイスの一般的な
構造を示す図、第２図は従来の電波障害抑制を口論まれ
たコンポーネントを含むトライアック調光器のための°
回路を示す図、第３図は本発明の一実施例に係る１トラ
イアック調光器回路を示す図、第４図は本発明の一実施
例に係る調光器ユニットのための取付はアセンブリを示
す図である。 １４．２０・・・ターミナル、１８・・・取付はベース
、３０・・・スイッチングデバイス、５０・・・フェー
ズ導線、５２・・・ニュー１〜ラル導線、５４・・・ア
ース導線、６０・・・ケース、６２・・・熱伝導性絶縁
体、６４・・・印刷回路基板、６６・・・印刷回路、６
７・・・クランピングボルト、７０・・・ニュートラル
接続。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１頁の続き ■発明者　ジョン・ライト　イギリ リュー ０発　明　者　ニドウィン・フィリン　ィギリプ・ロッ
クウッド　２３ ス国、ロンドン・エスタフリュ１３．ハーネス、ボイ・
ロード　２２ ス国、サリー、アドレストン、アルバート・ロード１６
　事件の表示 特願昭６０−００５９７６号 ２、発明の名称 半導体スイッテングデ／？イスのための電波障害抑制方
法及び電波障害抑制電気ユニット３、捕ｉＥをする者 事件との関係特許出願人 デ・ランク・オーがニゼインヨン・ノ？２リンク・リミ
テッド・カンノ七コー４、代即人 住所　東京都港区虎ノ門１丁目２６ｆｌｒ５　＋ｊ　第
１７森ピル〒１０５　電話０３　（５０２）　３１８　
］、　（大代表）昭和６０年４月３０日 ６、補正の対象　図　面 ７、補正の内容　別紙の通り 図面の浄書Ｃ内容に変更なし）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　デバイスターミナルから絶縁された伝導性取付
   はベースを有して提供される半導体スイッチングデバイ
   スにより発生される電波障害を減少させる方法で、上記
   取付はベースはヒートシンクとしての機能を果たすアー
   スされた構造物に熱伝導性絶縁体を介して、該構造物か
   らは絶縁されて取付けられており、且つ上記取付はベー
   スは前記ベースが上記デバイスのための電気的なスクリ
   ーンとしての機能を果たすことを可能とするために、フ
   ェーズ又はニュートラル導線に電気的に接続されている
   ことを特徴とする半導体スイッチングデバイスのための
   電波障害抑制方法。
2. （２）　共通の取付はアセンブリが複数のスイッチング
   デバイスのために使用されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）上記共通の取付はアセンブリは、上記ニュートラ
   ル又は共通のフェーズ導線へのたった１つの接続を持つ
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方法。
4. （４）上記たった１つの接続は、上記取付はベースが印
   刷回路との電気的に接触した状態で上記デバイスをクラ
   ンプすることにより、印刷回路基板にもたらされ、前記
   印刷回路は上記ニュートラル又は共通のフェーズ導線に
   電気的に接続されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の方法。
5. （５）半導体スイッチングデバイスを組込む電波障害抑
   制電気ユニットで、上記デバイスターミナルから絶縁さ
   れた上記デバイスのための伝導性取付はベースと、ヒー
   トシンクとしての機能を果たし且つアースに接続された
   構造物と、熱伝導性絶縁体を介して上記構造物に上記取
   付はベースを取付ける手段と、上記ユニットのフェーズ
   又はニュートラル導線に上記取付はベースを接続する手
   段とを具備することを特徴とする半導体スイッチングデ
   バイスのための電波障害抑制電気ユニット。
6. （６）　上記ユニットのフェーズ及びニュートラル導線
   は、電波障害抑制コンデンサにより上記スイッチングデ
   バイスの入力側に接続され、上記取付はベースは上記ニ
   ュートラル又は共通のフェーズ導線に接続されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のユニット
   。
7. （７）　上記ユニットは、複数のスイッチングデバイス
   の取付はベースのための共通の取付はアセンブリと、前
   記取付はアセンブリから上記ニュートラル又は共通のフ
   ェーズ導線への共通の電気的接触とを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記載のユニット。
8. （８）　上記共通の取付はアセンブリは印刷回路基板か
   ら成り、上記スイッチングデバイスはそれらの取付はベ
   ースが上記基板上の印刷回路と電気的に接触した状態の
   構造に前記基板によりクランプされており、前記印刷回
   路は上記ニュートラル又は共通のフェーズ導線に接続さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   のユニット。
9. （９）　前記構造物は、前記スイッチングデバイスのだ
   の伝導性のケース即ちハウジングであり、アースに接続
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至
   第８項に記載のユニット。