JPS6135158A - ゼロボルト検出回路 - 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 本発明は交流電源のゼロボルトを検出し、交流電源に同
期して動作する回路に、同期信号を供給するゼロボ／Ｌ
／ｌ−検出回路に関する。

従来例の構成とその問題点 近年、マイクロコンビーータ（以後マイコンと呼ぶ）の
電気機器への応用は目ざましいものがある。その中にあ
って、マイコンの周辺回路技術に対する要求も高まって
いる。特に交流電源により動作する負荷を交流電源に同
期して制御する制御装置、交流電源に同期して動作する
タイマを内蔵した機器にあってはいかにして交流電源の
同期信号をとり出すかが問題になってくる。その方法と
して一般的に交流電源と制御回路を絶縁するためにトラ
ンスを介し、ブリッジダイオードで全波整流してシーミ
ツト回路にて交流同期信号を得ていた。

以下、図面ｆｆ：参照しながら、上述したような従来の
ゼロボルト検出回路について説明を行う。第１図は従来
のゼロボルト検出回路を含むヒータの制御回路を示して
いる。

１が交流電源で、２はトランス、３はダイオードプリ・
ンジ回路、４はレギーレータで、コンテ゛ンサ５，６と
共に制御回路の電源回路全構成している。

点線で囲んだシーミツト回路と、トランス２、ダイオー
ドブリッジ回路ａでゼロボルト検出回路を構成し、交流
電源に同期したゼロボ／Ｉ／）パルスをマイコン７の入
力１２に供給している。８は比較器で抵抗９，１０によ
り構成される回路より得られる基準電位と、ヒータ１１
により加熱される被加熱体の温度を検出するセンサ１２
と温度設定マイコン７は入力１１．１２の状態により６
１にハルスヲ出カシ、バッファ１４、トランス１５を介
して双方向性スイッチ素子１６をパルス点弧している。

第２図は第１図のマイコン７に内蔵されるプログラムの
フローチャートである。

以上のように構成された従来例の回路について、以下そ
の動作を説明する。

まずトランス２により交流電圧を変圧し、ダイている。

トランス２、ダイオードブリッジ回路３よりつくられた
全波整流波形を、トランジスタ１７０ベースに印加して
ＶＢＥ　（ベース・エミ・フタ間電圧）で波形整形して
ゼロボルトパルスを発生させている。ダイオード１８は
、コンデンサ５からの逆流をブロックすることによす全
波整流波形が平滑されるのを防いでいる。そのため交流
電源１の電圧が０ボルトになる近傍ではトランジスタ１
７０ベースにトランジスタ１７をＯＮさせるに必要な電
圧（約０．７Ｖ）が発生しないので、トランジスタ１７
ＯＦＦでマイコン７の入力１２にはＨｉが印加されるが
、交流電源１の電圧が０ボルト近傍でない時はトランジ
スタ１７はＯＮし、マイコン７の入力Ｉ２にＬＯが印加
される。つまり、交流電源１のゼロポルトに同期したパ
ルヌが、マイコン７０入力Ｉ２に印加される。

又、温度センサ１２、温度設定ボリューム１３、比較器
８等で構成されている温度検出回路についてはまず温度
セイサ１２により、被加熱体の温度を検圧し、たとえば
被加熱体の温度が低くなると温度センサ１２の抵抗値は
大きくなり、比較器８０友転入力（−入力端）の電位は
下がり、抵抗９゜１０により得られる基準電位より低く
なったら、比較器８の出力はＨｌになる。反対に被加熱
体の温度が高くなると温度センサ１２の抵抗値は小さく
なり、比較器８の反転入力の電位は上がり、比較器８の
出力はＬＯになる。つまり被加熱体の温度が設定温度よ
、り高い場合比較器８の出力はＬｏ、低い場合はＨｉと
なる。温度設定ボリー−ム１３め抵抗値を小さくすると
比較器θの反転入力の電位がさが、す、温度センサ１２
′の抵抗がより小さくならないと、抵抗９，１０により
得られる基準電位より高くならないので、比較器８の出
力がＨｌからＬＯｌＬｏからＨｉに反転する被加熱体の
温度は上がる。つまり、温度設定ボリューム１３の抵抗
値を小さくすると設定温度は上がり、反対に大きくする
と設定温度は下がる。

ここで第２図によルマイコン７の動作を説明する。

まず、Ｓｌで入力１１をチェックしＬｏ　（Ｌｏと０、
Ｈｉと１が対応している）であれば、被加熱体の温度が
設定温度より高いと判断しＳ２で出力ｏ１１ｋＬｏにす
る。Ｓｌで入力１１がＨｉのとき被加熱体の温度が設定
温度より低いと判断し、まずＳ３で入力Ｉ２にゼロボル
トパルヌが入るのをまって！９４．Ｓ５．Ｓ６で７００
μｓｅｃのパルスを出力０１から出す。

第１図にもどって、マイコン７の６１より出されたパル
ス中はバッファ１４を介シ、）ランス１５で双方向性ス
イッチ素子１６のゲート回路に伝えられ、双方向性スイ
ッチ素子１６をパルス点弧する。従ってヒータ１１は被
加熱体が温度設定ボリューム１３で設定された温度Ｖこ
なるよう制御される。

しかしながら、上記のような構成では１−ランス２が直
流定電圧電源回路と共用になっているため比較的低圧で
あることが多く、得られるゼロボルトパルス 路の勲作詩には回路電流も変動し、ｌ−ランス２のレギ
ーレーション特性のため２次電圧が変動し、ゼロボルト
パルスのパルレス巾に影響を与える。マイコンのプログ
ラムでは一般的にゼロボルトパルヌの先端又は終端を基
準として出力するパルス位相、パルス中を決める。この
実施例ではゼロボルトパルスの先端を基準としている。

ところが真の交流電源ゼロボルトはゼロボルトパルスの
ほぼ中心にあり、パルス中が広い場合当然真の交流電源
のゼロボルトと、ゼロポｔｖ　’）パルヌから得るゼロ
ボルトつまりゼロボルトパルスの先端とはパルス中の半
分だけずれることにな力、さらにそのパルス中が変動す
るとその分だけマイコン７の出力６１から出すパルスの
巾も広げなければ、双方向性ヌイッチ素子１６合点弧す
るために必要な真のゼロボルトから以後の有効なパルス
中がとれない。

たとえば、双方向性スイッチ素子を点弧するために有効
パルヌ巾３００μｓｅｃ必要だとする。トランス２０２
次電圧が１２Ｖ〜ｉｓｖまで変動するとゼロボルトパル
ヌのパルス中は６６０μｓｅｃ〜準とした場合。ゼロボ
ルトパルス中が６６０μｓｅｃになっり時、ゼロボルト
パルス ロボルトマで３３０μｓｅｃそれから有効パルレス巾の
３００μＳｅｃが必要であるので合計６３０μｓｅｃ　
、つま−り倍のパルス中が必要になってくる。このこと
は双方向性スィッチ素子１６全点弧するパルス電流が倍
いるということで直流定圧電源の設計上大変不利である
。特にマイコンで複数の負荷を制御する場合は一層不利
となる。なおゼロボルトパルスの後を基準に点弧パルス
を出した場合は、パルス中は狭くできるが真のゼロボル
トより後で双方向性スイッチ素子１６を点弧することに
なり、ゼロボルトスイッチングができず雑音発生の面で
不利となる。第３図は、トランス２の２次電圧変動によ
りゼロボルトパルス 様子を示している。

１がトランス２０２次波形で電圧の異った２つの波形を
実線と波線で示している。２がダイオードブリッジ回路
３の８力波形、３が電圧が高い（実線）場合のゼロボル
トパルス、４が電圧が低い（波線）場合のゼロボルトパ
ルス中が変化しているのがわかる。

次に第４図は別の従来例でゼロボルト検出回路に専用の
トランス１９とダイオードグリッジ回路２０を設けた例
である。なお、第１図と同じ構成要素には同一番号が符
しである。この従来例では専用のトランス１９を設けた
ため２次電圧もあげられ、又制御回路の回路電流が変化
しても２次電圧が変化せず、ゼロボルトパルスとしてパ
ルス中が適度に狭く（５０μｓｅｃ程度）、パルス中の
変動が少ないものが得られる。しかし、トランス１９の
一次、二次間で生じる位相ずれの影響はさけられない。

又、部品点数も多くなり実装面コストの面でも不利な面
が多い。

発明の目的 本発明は上記問題点に鑑みパルス中中が適度に狭く、又
パルス中変動の少ないゼロボルトパルスを発生できるゼ
ロボルト検出回路を容易に提供するものでおる。

発明の構成 この目的を達成するために本発明のゼロボルト検出回路
は逆向きに並列接続された２コの発光ダイオードと、前
記の２コの発光ダイオードと光学的に結合された１コの
ホ）Ｉ−ランジスタおよび負荷抵抗より構成されている
。交流電源に負荷抵抗を介してそれぞれ逆極性に接続さ
れた発光ダイオードによう、ゼロボルトを検出し、光結
合されたホトトランジスタをＯＮ　、ＯＦＦさせゼロボ
ルトパルスを得る。

従来例では、ダイオードブリッジ回路も含めパルス変換
のしきい値が２．１ｖ程度であったものを、本発明によ
れば例えＩｉｉｖ程度にすることができパルス中を狭く
する上で非常に有利である。又光による結合を利用して
いるため入力と出力の間は電気的にも絶縁され、又従来
例のように位相ずれもらまりない。そのため、一般的に
被制御電力線から浮いた構成になっていることの多い制
御回路に正確な同期パルスを送ることができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面ヲ廖照しながら説明
する。

第５図は本発明の一実施例の回路図で従来例と同一構成
要素には同一番号が符しである。又マイコン７に内蔵し
ているプログラムは第２図に示したものと同一である。

第５図の点線Ａで囲んだ部分が本ゼロボルト検出回路で
、２コの発光ダイオードと１コのホトトランジスタで、
ホトカプラを構成し発光ダイオードとホトトランジスタ
にそれぞれ負荷抵抗を接続してゼロボルト検出回路を構
成している。

以上のように構成された、ゼロボルト検出回路について
以下その動作について説明する。

まず、発光ダイオード２０は順方向に１ｖ程度以上の電
圧が印加されると電流が流れはじめそれにともない、ホ
トトランジスタ２２もＯＮしマイコン７の入力Ｉ２にＬ
Ｏの信号が入る。又発光ダイオード２１も順方向に１ｖ
程度以上の電圧が印加されると電流が流れはじめそれに
ともないホトトランジスタ２２がＯＮＬやはりマイコン
７０入力凧２にＬＯの信号が入る。発光ダイオード２０
．２１は交流電源１に対しそれぞれ逆極性に接続されて
いるので、交流電源が１１ｖ程度以内にある時は発光ダ
イオード２０．２１は両方とも通電せず、ホトトランジ
スタ２２ｆｄＯＦＦ　Ｌ、マイコン７０入力■２はＨｌ
となる。

したがって交流電源ゼロボ）ｌ／ｌ−近傍でＨｌ、それ
以外でＬＯのゼロボルトパルスが得られる。

以上のように本実施例によれば、発光ダイオードが通電
をはじめるしきい値が１Ｖ程度であることから狭いパル
ス中のゼロボルトパルスが得られる。

又交流型から直接入力しているので第１の従来例のよう
に制御回路の影響をうけてパルス中が変動することもな
くマイコンにとっては最も高品質のゼロボ）ｖ　ｌ−パ
ルヌを得ることができる。

なお、発光ダイオード２０，２１、ホトトランジスタ２
２、抵抗２４を１チツプ上に構成しゼロポルト検出素子
とすることもでき、そうなると実装上のメリットも大き
くなる。又将来的にはコススイッチ）、又は負荷の両端
に接続することで、スイッチがＯＮしているかどうが、
負荷に通電されているかどうかを検圧することもできる
。

発明の効果 以上のように本発明は発光ダイオードを２コ極性を逆に
並列に交流電源に入れ光学的シこ結合したホトトランジ
スタを○Ｎ１０ＦＦすることで次のような効果を得るこ
とができる。

（１）　　パルス中の狭いゼロボルト検出回路を得るこ
とがでキ、パルス端と真のゼロボルトのタイミングとの
差が少ない。

（２）　　ゼロボルト検出回路のパルス中が制御回路の
影響をうけにくい。

（３）　　シンプルに回路を構成することができ実装面
でメリットが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の従来例の回路図、第２図は従来例及び本
発明の実施例に使用されているマイコンに内蔵されてい
るプログラムのフローチャート、第３図は従来例のゼロ
ポルト検出回路の各部波形のタイムチャートでトランス
の２次電変動とパルス中の関係を示している。第４図は
第２の従来例の回路図である。島舎１＋不明−矢絶一ビ
１誇明て・・ｂシ。 １・・・・・・交流電源、２・・・・・・トランス、３
　・・ダイオードブリッジ回路、４　・・レギュレータ
、５゜６・・・　コンデンサ、２０．２１　・・’４光
ダイオード、２２　・・ホトトランジスタ、２３．２４
・・・・抵抗。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｎ）
　　　　　　　　＼ 終　　　　　　　　　／ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の発光ダイオードと前記第１の発光ダイオードに極
   性を逆向きに並列接続された、第２の発光ダイオードと
   、前記第１の発光ダイオードと前記第２の発光ダイオー
   ドに直列に接続された第１の抵抗とを被検出部に並列に
   接続し、前記第１の発光ダイオードと前記第２の発光ダ
   イオードに光学的に結合されたホトトランジスタと、前
   記ホトトランジスタに直列に接続された第２の抵抗と、
   前記ホトトランジスタ、前記第２の抵抗に給電する直流
   電源より構成されたゼロボルト検出回路。