JPS61193215A - ゼロクロスパルス発生器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流電力制御装置に用いて好適なゼロクロ
スパルス発生器に関する。

〔従来技術〕

双方向サイリスタＣトライブック）を使用し九交流電力
制御装置の制御方法としては、点弧角を変化させる位相
制御方式と点弧は交流のゼロボルト点で行ないながら、
オン・オフの頻度を変えるゼロボルトオン・オフ制御方
式がある。

位相制御方式は、交流電力を連続的に制御することが可
能である反面、点弧時に電流が急激に立ち上がり、高周
波ノイズが発生して、特にラジオ周波数帯で雑音障害を
起す。一方、ゼロボルトオン・オフ制御方式は、この様
な雑音障害を起こさず、近年電熱制御、無接点スイッチ
等に応用さルている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述したゼロボルトオン・オフ制御方式を採
る交流電力制御回路は、はとんどの部分が差動増幅器に
よって構成されているにもかかわらず、交流のゼロボル
ト点で点弧パルスを発生するいわゆるゼロクロスパルス
発生器は、第７図および第８図に示すようにトランジス
タとダイオードの組み会わせ、あるいはトランジスタに
よって構成されているために、従来の交流電力制御回路
は部品種類が多くなっていた。

この発明は、上記事情に鑑み、電力制御回路のほとんど
の部分を構成する差動増幅器と共通の差動増幅器を用い
て構成したゼロクロスパルス発生器を提供することを目
的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は、差動増幅器の反転入力端と非反転入力端の
間に微小なオフセットバイアス電圧ヲ加え、かつ加えら
れている電位が高い方の前記入力端には第１のダイオー
ドのアノードを接続し、加えられている電位が低い方の
前記入力端には第２のダイオードのカソードを接続した
ことｆｌ！！ｊＷ＆とする。

〔実施例コ 以下図面を参照して、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の第１実施例によるゼロクロスパルス
発生器の構成を示す回路図である。この図において差動
増幅器１の非反転端子ｌａには抵抗２を介して微小なバ
イアス電圧＋ｉＶが加えられている。一方、差動増幅器
ｌの反転端子１ｂは、抵抗４を介して微小な負のバイア
ス電圧−ΔＶが加えられている。このバイアス電圧は、
差動増幅器ｌのオフセット電圧よりも少し大きく、かつ
ダイオードの順方向降下電圧より十分小さい値とする＋
　２０　ｍＶ程度とする）。また、この非反転端子１ａ
にはダイオード３のアノードが接続さｎている。ま−、
この反転端子１ｂには、ダイオード５０カソードが接続
さｎている。そして、ダイオード３のカソードおよびダ
イオード５のアノードに交流電圧ＡＣが加えられるよう
になっている。

なお、周知のようにダイオード３．５の順方向降下電圧
は約６００ｍＶである。

以上の構成を有するゼロクロスパルス発生器の動作を第
２図に示す波形図を用いて説明する。交流電圧ＡＣの瞬
時値の絶対値が略ダイオード５の順方同降下電圧より小
の場合、ダイオード３．５は共に非導通となっている。

この結果、非反転端子１ａの電位は反転端子１ｂの電位
より高（な力、差動増幅器１の出力の極性は正（＋）と
なるＣ以下この様な状態を非反転状態という。） 次に、この非反転状ａから、ＡＣの電位が上昇し、ダイ
オード５の順方向降下電圧を越えると、ダイオード５が
導通し、この結果、反転端子１ｂの電位が非反転端子ｘ
ｉの電位より高くなり、差動増幅器ｌの出力の極性は負
（−）となる、また、前述した非反転状態からＡＣの電
位が降下し、ダイオード３の順方向降下電圧を越えると
、ダイオード３が導通し、この結果、非反転端子１ａの
電位が反転端子１ｂの電位より低（なり、差動増幅器ｌ
の出力の極性は負（−）となる。

この様に、差動増幅器１の出力は、ＡＣのゼロボルト付
近の極めて狭い範囲で（＋）となる一方、他の範囲では
←）となる。

次に、第３図は、同ゼロクロスパルス発生器を用いた温
度制御回路の構成を示す回路図であり、８１図に対応す
る部分には同一の符号が付しである。この温度制御回路
は、ヒータ１ｏの温度？検知して、このヒータ１０に直
列に接続されたトライアック１ｌｔｌ−オン・オフする
ことによりヒータ１０の温度を一定に保つものである。

この場合、ヒータｌＯの温度は、温度の上昇に伴なって
変化するヒータｌＯの電圧降下から検出する。

さて、交流電圧ＡＣは、抵抗１２および抵抗１３を介し
て、ゼロクロスパルス発生ａ１４のダイオード３および
５に加えられ、差動増幅器１からは、ＡＣのゼロボルト
点で（＋）となるゼロクロスパルス（ＺＣＰ）が出力さ
れる。ま九、ＡＣは、抵抗１２を介してダイオード１５
に加えられ、このダイオード１５によって半波整流さｎ
た後、コンデンサ１６およびツェナーダイオード１７に
よって直流電圧＋Ｖとなる。また、同時にＡＣはダイオ
ード１８に加えられ、このダイオード１８によって半波
整流された後、コンデンサ１９およびツェナーダイオー
ド２０によって直流電圧−■となる。こｎら直流電圧＋
Ｖおよび一■は、この温度制御回路の回路素子の駆動に
用いらｎる。

一方、前記ヒータｌＯは、抵抗２１．２２および可変抵
抗器２３と共にブリッヂＢを構成しておリ、ヒータ１０
の温度が低（所定の温度に違していない状態、すなわち
、ヒータｌＯの電気抵抗値が所定の値に達していない状
態では、ヒータｌＯと抵抗２２の間のＤ点の電位（交流
電圧）は、抵抗２１と抵抗２３の間の０点の電位Ｃ交流
電圧〕よりも高くなっている一方、ヒータ１０の温度が
前記所定の温度を越えると、ヒータ１０の電気抵抗値が
前記所定の値より大きくなり、Ｄ点の電位は０点の電位
より低くなる。この場合、可変抵抗２３の抵抗値を変え
てブリッヂＢの平衡点を変えることにより、前記所定の
温度を変えることができる。そして、０点の電位は、差
動増幅器２４の非反転端子に加えられ、Ｄ点の電位は同
差動増幅器２４０反転端子に加えられている。、また、
この反転端子はダイオード２５を介してＡＣＫ接続され
ており、差動増幅器２４は、Ｄ点の電位が０点の電位よ
り高い場合には、ＡＣと逆位相で発振する一方、Ｄ点の
電位が０点の電位より低くなると、その発振を停止し、
出力ヲ（＋）に維持する。この差動増幅器２４の出力は
、差動増幅器２６の反転端子へ供給され、差動増幅器２
６は、反転端子に（−）の電位が加えられると出力が（
＋）になる一方、反転端子に（＋）の電位が加えられる
と、抵抗２７とコンデンサ２８によって決定される時間
後にその出力は（−）となるつこの場合、前記時間は、
ＡＣの１す゛） イクルより若干長めに設定さｎており、したがって、差
動増幅器２４の出力がＡＣのサイクルで発振している間
においては差動増幅器２６の反転端子は（−）に維持さ
ｎ、同差動増幅器２６の出力は（＋）に維持さｎる。そ
して、この差動増幅器２６の出力と前述したｚＣＰ　と
が合わされて、トランジスタ２９のペースへ供給されて
いる。したがって、差動増幅器２６の出力が（＋）の場
合に、トランジスタ２９は、ｚＣＰ　に同期して、オン
・オフされ、トライアック１１へ点弧パルスを供給する
。また、この点弧パルスｆｆ１（−）になると、ダイオ
ード３０および抵抗３１ｆ：介してコンデンサ３２の電
荷が放電し、差動増幅器３３の反転端子の電位が（−）
になって、同差動増幅器３３の出力が（＋）になる。一
方、！孤パルスが（＋）Ｋなると、抵抗３４とコンデン
サ３２によって決定される時間後に差動増幅器３３０反
転端子に（＋）の電位が加えられ、同差動増幅器３３の
出力は（−）になる。この差動増幅器３３の出力は差動
増幅器２６の反転端子へ供給さｎ、同差動増幅器２６を
駆動する。この場合、抵抗３４とコンデンサ３２によっ
て決定される時間は非常に長く約１秒に設定さ几ており
、シ念がって、点弧パルスか連続して出力さｎている間
においては、差動増幅器３３０反転端子に加えられてい
る電位は（−）Ｋ保たれ、同差動増幅器３３の出力は（
＋ンに維持される。

以上の構成分有する温度制御回路の動作？第４図に示す
波形図を用いて説明する。この図においては、上から順
にＡＣ％　ｚｃｐ　、差動増幅器２４の出力および差動
増幅器２６の出力が示さｎている。まず、ブリッヂ８０
０点の電位が０点の電位より高い場合、すなわち、ヒー
タｌＯの温度が所定の温度に達していない状態では、差
動増幅器２４からＡＣと同一周波数で位相が逆の矩形波
が出力される。これによって、差動増幅器２６の出力は
く−１）に維持さＡ、）ランジスタ２９から％ｚＣＰに
同期して点弧パルスがトライアックに供給される。

この様にして、ヒータｌＯに交流電力が通電され、ヒー
タｌＯの温度は上昇する。そして、ヒータ１０の温度が
所定の温度を越えると、Ｄ点の電位は０点の電位より低
くなり、差動増幅器２４の出力は、発振を停止して（＋
）に保たする【時刻ｔｏ　）。

すると、一定時間後にコンデンサ２８の充電が完了して
差動増幅器２６の出力が（−）にな９【時刻１１）、点
弧パルスの出力が停止してヒータ１０への通電が停止す
る。

次に、点弧パルスが途切れてから１秒経過するとコンデ
ンサ３２の充電が完了して差動増幅器３３の出力が（→
になる。すると、差動増幅器２６の出力が（＋）になり
、トランジスタ２９からｚＣＰにＭＸＱして点弧パルス
が出力さ几、ヒータ１０に通電が開始さｎる。この時ヒ
ータ１０の温度が所定の温度以下になっていなければ、
Ｄ点の電位は０点の電位よ、り低く、差動増幅器２４の
出力は←〕に維持さ几、シたがって点弧パルスは数回出
力さルた後、再び途切九る。さらに、そｔ−ｔ、から１
秒経過すると、再び差動増幅器３３の出力が再び（−）
になり、点弧パルスが出力される。この様に１秒間隔で
試し点弧パルスが出力さｎ、ヒータ１０の温度が所定の
温度以下になったか否かが調べられる。

尋して、ヒータ１０の温度が所定の温度以下になってい
ｎば、上記試し点弧パルスが出力された時にＤ点の電位
は０点の電位より低くなり、差動増幅器２４の出力が発
振して点弧パルスが連続して出力される。しかして、ヒ
ータｌＯの温度は一定に保たれる。

この様に、ゼロクロスパルス発生器を、差動増幅器を用
いて構成したので、この温度制御回路においては部品種
類が少なくなっている。また、一般に市販されている差
動増幅器は、１つのＩＣパッケージ内に４つ組み込まれ
ている。したがってこの温度制御回路に必要な差動増幅
器は、１つのＩＣでまかなえることになり、装置が小型
化される。

次に、第５図は、この発明の第２実施例によるゼロクロ
スパルス発生器の構成を示す回路図である。この第２実
施例によるゼロクロスパルス発生器が第１図に示す第１
実捲例と異なる点は差動増幅器４０のオフセットバイア
ス電圧の極性ヲ逆にしダイオードの接続方向を変え、非
反転端子にダイオード４１のカソードを、また反転端子
にダイオード４２のアノードを各々接続したことにある
。

これによって、第２図に示す０ＵＴＰＵＴの波形の極性
を反転させたゼロクロスパルスを得ることができるＣ第
６図参照）。

なお、第１図および第５図の実施例では、接地に対して
反対極性の微小バイアス電圧を各々の入力端に加えてい
るが、いずれか片方のバイアス電圧をＯ（接地）とし、
他方にのみ微小バイアス電圧を加えてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、差動増幅器１つ
とその他簡単な部品でゼロクロスパルス発生器を構成す
ることができ、交流電力制御回路の部品種類を少なくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実権例によるゼロクロスパル
ス発生器の構成を示す回路図、第２図は同ゼロクロス発
生器の入力波形と出力波形の関係を示す波形図、第３同
ゼロクロスパルス発生器を用いた温度制御回路の構成を
示す回路図、第４図は同温度制御回路の動作を説明する
ための波形図、第５図は、この発明の第２実施例による
ゼロクロスパルス発生器の構成を示す回路図、ｔＩ／Ｅ
６図は、同ゼロクロスパルス発生器の出力波形を示す波
形図、第７図および第８図は、各々従来のゼロクロスパ
ルス発生器の構成を示す回路図である。 １．４０・・・・・・差動増幅器、３．５．４１．４２
・・・・・・ダイオード。 第２図 第３図 ＋Ｔ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電圧のゼロボルト点でパルスを発生するゼロクロス
   パルス発生器において、差動増幅器の反転入力端と非反
   転入力端の間に微小オフセットバイアス電圧を加え、か
   つ加えられている電位が高い方の前記入力端には第１の
   ダイオードのアノードを接続し、加えられている電位が
   低い方の前記入力端には第２のダイオードのカソードを
   接続し、かつ、前記第１のダイオードのカソードおよび
   前記第２のダイオードのアノードに前記交流電圧を加え
   ることを特徴とするゼロクロスパルス発生器。