JPS6243015A - Switching circuit - Google Patents

Switching circuit

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JPS6243015A
JPS6243015A JP18335085A JP18335085A JPS6243015A JP S6243015 A JPS6243015 A JP S6243015A JP 18335085 A JP18335085 A JP 18335085A JP 18335085 A JP18335085 A JP 18335085A JP S6243015 A JPS6243015 A JP S6243015A
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capacitor
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DAIKO ELECTRIC
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DAIKO DENKI KK
DAIKO ELECTRIC
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、接点を備え、その接点の開閉により継電器な
どの誘導性負荷の電流を断続するスイッチ回路に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a switch circuit that includes contacts and connects and disconnects the current of an inductive load such as a relay by opening and closing the contacts.

(従来の技術) 従来の、接点に発生するアーク放電を防止して接点を保
護するようにしたスイッチ回路としては、接点に並列に
コンデンサ(バイパスコンデンサ)を接続し、接点が開
くときには接点の電流をこのバイパスコンデンサを介し
てバイパスするようにしたものがある。
(Prior art) Conventional switch circuits that protect contacts by preventing arc discharge from occurring at the contacts connect a capacitor (bypass capacitor) in parallel to the contacts, and when the contacts open, the current at the contacts There is a device that bypasses this via a bypass capacitor.

第9図は、そのような方式を採用した従来のスイッチ回
路の一例の回路図である。第9図において、Esは直流
電源、Stは開閉することにより負荷への電流を断続さ
せるための接点、Cは接点Slが開くときに接点電流を
バイパスするためのバイパスコンデンサ、Rは接点S1
が閉じることにより、それが閉じる前にバイパスコンデ
ンサCに充電されていた電荷の放電による放電電流を制
限する電流制限抵抗、Lは継電器などの誘導性負荷であ
る。
FIG. 9 is a circuit diagram of an example of a conventional switch circuit employing such a system. In Fig. 9, Es is a DC power supply, St is a contact that opens and closes to interrupt the current to the load, C is a bypass capacitor that bypasses the contact current when contact Sl opens, and R is contact S1.
L is an inductive load such as a relay, and L is an inductive load such as a relay.

このような構成のスイッチ回路は次のように動作する。The switch circuit having such a configuration operates as follows.

即ち、接点Slが閉じているときはコンデンサCと接点
S1とは電流制限抵抗Rを介して閉回路を構成している
。このため、接点Slが開く前には、コンデンサCの電
荷はこの閉回路内で放電されている。この状態から、接
点Slが開いていく。
That is, when the contact S1 is closed, the capacitor C and the contact S1 form a closed circuit via the current limiting resistor R. Therefore, before the contact Sl opens, the charge in the capacitor C has been discharged within this closed circuit. From this state, the contact Sl begins to open.

これに伴って、接点Slの電圧降下が大きくなる。Along with this, the voltage drop at the contact Sl increases.

その電圧降下の増大に伴って、誘導性負荷りに流れる負
荷電流■は、接点Slを介して流れてくる量が減少する
とともに、バイパスコンデンサCを通じて流れてくる量
が増大し、負荷電流IはすべてコンデンサCを通るよう
になる。そして、負荷電流■によりコンデンサCが充電
され、接点Stの電圧が大きくなるまでに接点S1が開
く。
As the voltage drop increases, the amount of load current (2) flowing into the inductive load decreases through contact Sl, and the amount flowing through bypass capacitor C increases, and load current I increases. All of this will pass through capacitor C. Then, the capacitor C is charged by the load current ■, and the contact S1 is opened by the time the voltage at the contact St increases.

ところで、接点Stの耐圧(接点耐圧)は、接点Slが
開くに従って上昇する。一方、接点Slに加わる電圧(
接点電圧)■もコンデンサCの充電量の増大に従って上
昇する。この場合、電流制限抵抗Rの抵抗値が充分に小
さければ、接点電圧Vは次式(1)で表される。
By the way, the breakdown voltage of the contact St (contact breakdown voltage) increases as the contact Sl opens. On the other hand, the voltage applied to contact Sl (
The contact voltage () also increases as the amount of charge of the capacitor C increases. In this case, if the resistance value of the current limiting resistor R is sufficiently small, the contact voltage V is expressed by the following equation (1).

V=(1/C)xt  ・・・(1) ただし式(1)において、■は負荷電流■の電流値、C
はコンデンサCの容量値、tは時間である。
V=(1/C)xt...(1) However, in equation (1), ■ is the current value of load current ■, C
is the capacitance value of capacitor C, and t is time.

第1θ図は縦軸に電圧、横軸に時間をとり、前記接点電
圧と接点耐圧との関係を示すためのグラフである。この
グラフにおいて示される実線は接点電圧Vを示し、破線
は接点Slの接点耐圧を示している。第1O図では接点
耐圧よりも接点電圧Vの方が小さい関係になっているが
、このような関係であれば、アーク放電が発生すること
がない。
FIG. 1θ is a graph showing the relationship between the contact voltage and the contact breakdown voltage, with voltage on the vertical axis and time on the horizontal axis. The solid line shown in this graph shows the contact voltage V, and the broken line shows the contact breakdown voltage of the contact Sl. In FIG. 1O, the relationship is such that the contact voltage V is smaller than the contact breakdown voltage, but with such a relationship, arc discharge will not occur.

したがって、このような場合では、接点保護の目的が達
成されることになる。
Therefore, in such a case, the purpose of contact protection will be achieved.

このようにして、接点S1が開いてコンデンサCに蓄え
られた電荷は、次に接点Slが閉じたとき、コンデンサ
C→接点Sl→電流制限抵抗Rの経路で放電する。(た
だし、→はその放電電流の進む方向を示している。以下
、同じ。)この時の最大電流は、Es/Rで決定される
。ただし、Esは直流電源Esの電圧値、Rは電流制限
抵抗Rの抵抗値である。
In this way, the charge stored in the capacitor C when the contact S1 is opened is discharged along the path of the capacitor C→contact Sl→current limiting resistor R when the contact Sl is closed next time. (However, → indicates the direction in which the discharge current advances. The same applies hereinafter.) The maximum current at this time is determined by Es/R. However, Es is the voltage value of the DC power source Es, and R is the resistance value of the current limiting resistor R.

(発明が解決しようとする問題点) ところで、このようなスイッチ回路において、アーク放
電防止のため接点耐圧と接点電圧とが第10図のような
関係となるようにするには、コンデンサCの容量を大き
くすることが必要となる。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, in such a switch circuit, in order to have the relationship between the contact breakdown voltage and the contact voltage as shown in Fig. 10 to prevent arc discharge, the capacitance of the capacitor C must be adjusted. It is necessary to make it larger.

容量が大きいコンデンサはサイズが一般的に大きくなる
Capacitors with larger capacitances generally have larger sizes.

ところが、サイズが大きいコンデンサでは、周波数特性
が良くないので、接点Stが開きはじめたときに負荷電
流Iが瞬時にコンデンサC1,:移動せず、このため接
点S1を充分に保護することができない。
However, a large-sized capacitor does not have good frequency characteristics, so when the contact St starts to open, the load current I does not move instantaneously to the capacitor C1, and therefore the contact S1 cannot be sufficiently protected.

また、容量が大きいコンデンサでは接点Slが閉じたと
き、放電すべき電荷が大きくなり、このため、その放電
に長時間を必要とする。更に放電電流が接点Stに流れ
るので接点Stを傷め易い。
Further, in a capacitor having a large capacity, when the contact Sl is closed, the amount of charge to be discharged becomes large, and therefore, a long time is required for the discharge. Furthermore, since the discharge current flows through the contact St, the contact St is likely to be damaged.

そして、接点Slを閉じるときのチャタリング現象によ
って生じるアーク放電に対してはそれの防止効果がない
Further, there is no effect of preventing arc discharge caused by a chattering phenomenon when the contact Sl is closed.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである
The present invention has been made in view of these circumstances.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、負荷電流を流す主接点と並列にトランジスタ
を接続し、そのトランジスタをオンまたはオフに駆動す
る回路部によって駆動する。トランジスタのベースとエ
ミッタとの間には主接点と交互にオンとなる補助接点を
接続し、補助接点がオンのときは、回路部の動作に無関
係にトランジスタをオフにする。主接点と補助接点とは
共通の可動接点を持つトランスファ接点の構造のものと
する。このトランスファ接点構造により、接点が開閉す
るとき、接点が動きはじめてから完全に開き、または閉
じる直前の短い時間、通常の接点ではアーク放電を発生
する期間にトランジスタをオンとし、接点に流れるべき
負荷電流をトランジスタでバイパスし、接点のアーク放
電を防止する。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, a transistor is connected in parallel with a main contact through which a load current flows, and the transistor is driven by a circuit section that turns the transistor on or off. An auxiliary contact that is alternately turned on with the main contact is connected between the base and emitter of the transistor, and when the auxiliary contact is on, the transistor is turned off regardless of the operation of the circuit section. The main contact and the auxiliary contact have a transfer contact structure with a common movable contact. With this transfer contact structure, when a contact opens or closes, the transistor is turned on for a short period of time after the contact starts moving and just before it fully opens or closes, during which arc discharge would occur in a normal contact, and the load current that should flow through the contact bypass with a transistor to prevent arc discharge at the contacts.

また、トランジスタは、接点開閉時のごく短時間のみ通
電するのみであるから、その負担は小さい。
Further, since the transistor is only energized for a very short time when the contacts are opened and closed, the load is small.

(実施例) 第1図は本発明の実施例1の回路図である。第1図にお
いて、Esは直流電源、Cはコンデンサ、DI、D2は
ダイオード、Rは抵抗、Trは半導体スイッチ素子とし
てのトランジスタ、Zは過電圧防止用のアレスタ、Fは
ヒユーズ、Lは継電器等の誘導性負荷である。Slはト
ランジスタTrのコレクタ・エミッタに並列に接続され
た主接点、S2は補助接点である。主接点Slと補助接
点S2とは共通の可動接点を持っており、この両接点S
l、S2はトランスファ接点となっている。なお、トラ
ンジスタTrはこれと同等の機能を持つ素子であればこ
の素子に置き換えてもよい。
(Example) FIG. 1 is a circuit diagram of Example 1 of the present invention. In Figure 1, Es is a DC power supply, C is a capacitor, DI and D2 are diodes, R is a resistor, Tr is a transistor as a semiconductor switching element, Z is an arrester for overvoltage prevention, F is a fuse, and L is a relay, etc. It is an inductive load. Sl is a main contact connected in parallel to the collector and emitter of the transistor Tr, and S2 is an auxiliary contact. The main contact Sl and the auxiliary contact S2 have a common movable contact, and both contacts S
1 and S2 are transfer contacts. Note that the transistor Tr may be replaced with an element having the same function as the transistor Tr.

このような構成において、主接点S1を開く場合につい
て説明する。主接点Slが開き始めると、主接点Slの
両端間での電圧降下が大きくなる。
In such a configuration, a case will be described in which the main contact S1 is opened. When the main contact Sl begins to open, the voltage drop across the main contact Sl increases.

これに伴って、ヒユーズF−コンデンサC→ダイオード
DI−トランジスタTrのベースの経路でコンデンサC
に充電電流が流れ始める。この充電電流は、トランジス
タTrのベースに対してはベース電流となる。こうして
、トランジスタTrのベースにベース電流1bが流れる
と、トランジスタTrのコレクタには、このトランジス
タTrの電流増幅率β倍の電流が流れる。そうすると、
負荷電流Iはそのベースとコレクタに1:βの割合に分
かれて流れる。主接点Slの両端間電圧■はコンデンサ
Cの充電電圧に等しいので該電圧Vは次式(2)で与え
られる。
Along with this, the capacitor C is connected in the path from fuse F to capacitor C to diode DI to the base of transistor Tr.
Charging current begins to flow. This charging current becomes a base current for the base of the transistor Tr. In this way, when the base current 1b flows through the base of the transistor Tr, a current with a current amplification factor β times that of the transistor Tr flows through the collector of the transistor Tr. Then,
The load current I flows through its base and collector at a ratio of 1:β. Since the voltage (2) across the main contact Sl is equal to the charging voltage of the capacitor C, the voltage V is given by the following equation (2).

V=(Ib/C)Xt −(1/(1+β)C)t  ・・・(2)ここで、C
はコンデンサCの容量、Ibはベース電流値である。し
たがって、式(2)を前記式(1)と比較すると、電圧
Vの変化率が同じであるとすれば、実施例のコンデンサ
Cの静電容量は、第9図のそれに比較して(!+β)分
の−で済むようになっている。
V=(Ib/C)Xt - (1/(1+β)C)t...(2) Here, C
is the capacitance of capacitor C, and Ib is the base current value. Therefore, when formula (2) is compared with formula (1) above, assuming that the rate of change of voltage V is the same, the capacitance of capacitor C in the example is (! +β) can be reduced to -.

主接点S+が充分開き終わると、この主接点Slとトラ
ンスファ接点となっている補助接点S2がオンとなる。
When the main contact S+ is fully opened, the auxiliary contact S2, which is a transfer contact with the main contact Sl, is turned on.

補助接点S2がオンすると、トランジスタTrはベース
・エミッタ間が短絡されてオフとなる。トランジスタT
rがオフになると、負荷電流IはすべてコンデンサCを
流れるようになる。このためコンデンサCは急速に充電
される。
When the auxiliary contact S2 is turned on, the base and emitter of the transistor Tr are short-circuited, and the transistor Tr is turned off. transistor T
When r is turned off, all of the load current I flows through capacitor C. Therefore, capacitor C is rapidly charged.

この充電により電圧Vは急速に上昇し、アレスタZの制
限電圧に達する。接点Slは、既に十分量いており、耐
圧が十分高くなっているゆで放電するおそれはない。ア
レスタZの電圧降下は直流電源Esの電圧より大きいの
で負荷電流Iは次第に減少してついにはゼロとなる。
Due to this charging, the voltage V rapidly rises and reaches the limit voltage of the arrester Z. There is already a sufficient amount of contacts Sl, and the withstand voltage is sufficiently high, so there is no risk of boiling and discharging. Since the voltage drop across the arrester Z is greater than the voltage of the DC power supply Es, the load current I gradually decreases and finally reaches zero.

コンデンサCに充電された電荷は次に主接点Slが閉じ
たとき、コンデンサC→ヒユーズF→主接点Sl→抵抗
R→ダイオードD2の経路を通じて放電する。コンデン
サCの容量は小さいのでその放電を短時間の内に行なう
ことができる。この場合、ヒユーズFはトランジスタT
rに短絡故障が生じたときにこのトランジスタTrを回
路から切り離す。ヒユーズFの電流定格は負荷電流Iよ
りも小さなものを用いる。
The charge stored in the capacitor C is then discharged through the path of the capacitor C, the fuse F, the main contact Sl, the resistor R, and the diode D2 when the main contact Sl is closed. Since the capacitance of the capacitor C is small, it can be discharged within a short time. In this case, the fuse F is the transistor T
When a short-circuit failure occurs in r, this transistor Tr is disconnected from the circuit. The current rating of the fuse F is smaller than the load current I.

正常動作ではヒユーズFの通電時間は非常に短い。した
がって、その放電によりヒユーズFが溶断することはな
い。また、ヒユーズFが溶断すれば、その後はアーク放
電の発生を防止する効果はなくなる。しかし、この場合
は、主接点Stは通常の接点として負荷電流■の断続を
行なうことができる。
In normal operation, the energization time of fuse F is very short. Therefore, the fuse F will not melt due to the discharge. Furthermore, if the fuse F blows out, it will no longer be effective in preventing the occurrence of arc discharge. However, in this case, the main contact St can function as a normal contact to connect and disconnect the load current (2).

トランジスタTrを電界効果トランジスタに置き換える
と電界効果トランジスタにはゲート電流が流れないので
、主接点Slが開き始めてから補助接点S2がオンにな
るまでの間、コンデンサCは殆ど充電されない。したが
って、電圧Vは一定の低電圧に保たれる。このためアー
ク放電の防止には、より効果がある。コンデンサCの容
量は非常に小さなものでよいので主接点Slが閉じた時
のコンデンサCの放電は極めて短・時間に行なわれ、主
接点S1のチャタリング現象に対してもアーク放電防止
の効果を持つようになる。トランジスタTrに電界効果
トランジスタを用いるときはゲート電圧がゼロのときに
遮断するノーマルオフ型のものが適する。
When the transistor Tr is replaced with a field effect transistor, no gate current flows through the field effect transistor, so the capacitor C is hardly charged from when the main contact Sl begins to open until when the auxiliary contact S2 is turned on. Therefore, voltage V is kept at a constant low voltage. Therefore, it is more effective in preventing arc discharge. Since the capacitance of the capacitor C only needs to be very small, the discharge of the capacitor C when the main contact S1 is closed is extremely short and has the effect of preventing arc discharge even against the chattering phenomenon of the main contact S1. It becomes like this. When a field effect transistor is used as the transistor Tr, a normally-off type transistor that shuts off when the gate voltage is zero is suitable.

第2図は本発明の実施例2の回路図であり、第1図と対
応する部分には同一の符号を付している。
FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.

第2図では直流電源Esと負荷りとは図示されていない
。第2図に示される実施例2は第1図の回路に端子TI
、T2およびT3を有するトランスTを追加した点に特
徴を有する。主接点S1が開かれるときの動作は第1図
の回路と同様である。
In FIG. 2, the DC power supply Es and the load are not shown. Embodiment 2 shown in FIG. 2 has a terminal TI in the circuit of FIG.
, T2 and T3 are added. The operation when main contact S1 is opened is similar to the circuit of FIG.

第3図は主接点Slが閉じるときの実施例2の動作回路
を示している。即ち、主接点Slが閉じた瞬間、コンデ
ンサCに充電されていた電荷によりコンデンサC−ヒユ
ーズF→主接点S1−ダイオードD2→端子T2一端子
Tl→抵抗R→コンデンサCの経路で電流+1が流れる
。この電流i1により、トランスTの巻線比(端子TI
−T2と端子T2−T3との間の巻線比)に従って端子
T2→端子T3に電流12が誘導される。誘導電流12
はトランジスタTrのベースに流れる。
FIG. 3 shows the operating circuit of the second embodiment when the main contact Sl is closed. That is, at the moment when the main contact Sl closes, the electric charge stored in the capacitor C causes a current +1 to flow through the path of capacitor C - fuse F -> main contact S1 - diode D2 -> terminal T2 - terminal Tl -> resistor R -> capacitor C. . This current i1 causes the turns ratio of the transformer T (terminal TI
- a current 12 is induced from terminal T2 to terminal T3 according to the turns ratio between T2 and terminals T2-T3). Induced current 12
flows to the base of the transistor Tr.

この誘導電流12によりトランジスタTrはオンに駆動
される。主接点S1が瞬時量いても電流11および負荷
電流IはトランジスタTrを通じて流れるので電圧Vは
低電圧に保たれる。これにより、主接点Slを閉じると
きのチャタリング現象による主接点Stのアーク放電は
防止される。
This induced current 12 turns on the transistor Tr. Even if the main contact S1 is at an instantaneous level, the current 11 and the load current I flow through the transistor Tr, so the voltage V is kept at a low voltage. This prevents arc discharge at the main contact St due to a chattering phenomenon when the main contact Sl is closed.

第4図は本発明の実施例3の回路図であり、第2図の回
路において、巻線T4−T5を追加し、この巻線にトラ
ンジスタTrのコレクタ電流が流れるようにした点に特
徴を有する。巻線T4−T5と巻線T2−T3はトラン
ジスタTrの電流正帰還回路を構成する。この正帰還回
路の作用により、トランジスタTrはオン状態を自己保
持することができる。
FIG. 4 is a circuit diagram of Embodiment 3 of the present invention, which is characterized in that windings T4-T5 are added to the circuit of FIG. 2, and the collector current of the transistor Tr flows through these windings. have Windings T4-T5 and windings T2-T3 constitute a current positive feedback circuit of transistor Tr. Due to the action of this positive feedback circuit, the transistor Tr can self-maintain the on state.

主接点S1が開かれるときは、前述のようにコンデンサ
Cの充電電流がトランジスタTrのベースに流れること
によって前記巻線による正帰還回路がトリガされる。こ
のトリガにより、補助接点S2が閉じるまで負荷電流I
がバイパスされる。
When the main contact S1 is opened, the charging current of the capacitor C flows to the base of the transistor Tr, as described above, thereby triggering the positive feedback circuit formed by the winding. This trigger causes the load current I to rise until the auxiliary contact S2 closes.
is bypassed.

これにより主接点Slの電圧は低電圧に保たれる。This keeps the voltage of the main contact Sl at a low voltage.

主接点S1が閉じるときは、一旦主接点S1が閉じるこ
とによりコンデンサCの放電電流が流れて正帰還回路が
トリガされる。これにより主接点Stのチャタリング現
象によるアーク放電発生を防止する。コンデンサCは正
帰還回路をトリガするだけでよいので、第1図または第
2図の回路におけるコンデンサCより、更に小さな静電
容量のものでよい。
When the main contact S1 closes, the discharge current of the capacitor C flows and the positive feedback circuit is triggered. This prevents the occurrence of arc discharge due to the chattering phenomenon of the main contact St. Since the capacitor C only needs to trigger the positive feedback circuit, it may have a smaller capacitance than the capacitor C in the circuit of FIG. 1 or 2.

第5図は本発明の実施例4の回路図であり、トランスT
の巻線Tl−T3はトランジスタTrのベース電流を供
給し、巻線T4−T5はコレクタ電流を流すので第2図
の回路と同様に電流正帰還回路を構成している。コンデ
ンサCも第2図と同様に正帰還回路をトリガし、抵抗R
1もトリガの作用をする。巻線T6−T7は主接点Sl
を流れる電流によって巻線T4−T5とは逆方向の起磁
力を発生し、トランスTの磁束をリセットして鉄心の利
用率を増大させる効果を持つ。
FIG. 5 is a circuit diagram of Embodiment 4 of the present invention, in which the transformer T
The windings Tl-T3 supply the base current of the transistor Tr, and the windings T4-T5 pass the collector current, thus forming a current positive feedback circuit similar to the circuit shown in FIG. Capacitor C also triggers the positive feedback circuit in the same way as in Figure 2, and resistor R
1 also acts as a trigger. Winding T6-T7 is the main contact Sl
The current flowing through generates a magnetomotive force in the direction opposite to that of the windings T4-T5, which has the effect of resetting the magnetic flux of the transformer T and increasing the utilization rate of the iron core.

第6図および第7図は第5図の実施例4の動作回路をそ
れぞれ示している。ここで、N1は巻線T4−T5.T
6−T7の巻数、N、は巻線Tl−T3の巻数である。
FIGS. 6 and 7 respectively show the operating circuit of the fourth embodiment shown in FIG. Here, N1 is the winding T4-T5. T
The number of turns of 6-T7, N, is the number of turns of winding Tl-T3.

第8図は縦軸を磁束、横軸を巻数×磁化電流とし、トラ
ンスTの鉄心の磁束の変化を示している。主接点Slを
閉じる場合は、まず補助接点S2が開かれる。これによ
り、抵抗R1を通じてトランジスタTrのベース電流が
供給される。この供給により、正帰還回路がトリガされ
て第6図の動作回路となる。トランジスタTrはオン状
態に保たれ、電圧■は小さくコンデンサCは放電し、負
荷電流IはトランジスタTrを通じて流れる。トランス
Tの磁束Φは第8図上で、最初B°にあったものがトリ
ガされた以後は、時間と共にB’−B−Cに移動する。
FIG. 8 shows the change in the magnetic flux of the iron core of the transformer T, with the vertical axis representing the magnetic flux and the horizontal axis representing the number of turns×magnetizing current. When closing the main contact Sl, the auxiliary contact S2 is first opened. As a result, the base current of the transistor Tr is supplied through the resistor R1. This supply triggers the positive feedback circuit, resulting in the operating circuit shown in FIG. The transistor Tr is kept in the on state, the voltage (2) is small, the capacitor C is discharged, and the load current I flows through the transistor Tr. The magnetic flux Φ of the transformer T is initially at B° in FIG. 8, and after being triggered, it moves to B'-B-C with time.

尚、巻線の電圧はTI−T3(巻数N2)の電圧がダイ
オードDBの電圧降下とトランジスタTrのベース電圧
との和となり、他の巻線の電圧は巻数比に従う。
Note that the voltage of the winding TI-T3 (number of turns N2) is the sum of the voltage drop of the diode DB and the base voltage of the transistor Tr, and the voltages of the other windings follow the turns ratio.

IfはトランスTの磁化電流をあられし、IcからIf
を除いた電流が巻数比に従って、Ibとして2次巻線に
伝達される。
If is the magnetizing current of the transformer T, from Ic to If
The current excluding Ib is transmitted to the secondary winding as Ib according to the turns ratio.

可動接点が主接点Slに達し、主接点Slが閉じると動
作回路は第7図となる。図における電流の関係は次式(
3)で与えられる。
When the movable contact reaches the main contact Sl and the main contact Sl closes, the operating circuit becomes as shown in FIG. The relationship between the currents in the figure is expressed by the following formula (
3) is given by

Ic=A/B  ・・・(3) ただし、A=1−1f B = 2 + N ! / N rβlc:トランジ
スタTrのコレクタ電流N、:巻線T4−T5の巻数 N!:@線T6−T7の巻数 ■r:巻線T6−T7に換算したトランスTの励磁電流 βがN、/N、より大きく鉄芯が飽和していなければ励
磁電流1Fは小さく、負荷電流IはIsとIcとにほぼ
等分して流れる。巻線の電圧は第6図とは逆であるから
、磁束は第8図の0点からA点に向かって移動する。こ
の移動によりやがて、鉄芯が飽和する。即ち動作点はA
点となる。これにより、励磁電流1fが増加して、1s
と等しくなる。
Ic=A/B...(3) However, A=1-1f B=2+N! /N rβlc: Collector current N of transistor Tr,: Number of turns N of winding T4-T5! :@Number of turns of wire T6-T7 ■r: If the exciting current β of the transformer T converted to the winding T6-T7 is N, /N, and the iron core is not saturated, the exciting current 1F is small, and the load current I flows almost equally into Is and Ic. Since the voltage across the winding is opposite to that in FIG. 6, the magnetic flux moves from point 0 to point A in FIG. This movement eventually saturates the iron core. That is, the operating point is A
It becomes a point. As a result, the excitation current 1f increases and
is equal to

この時点で巻線Tl−T3には電流が伝達されなくなり
、トランジスタTrはオフとなる。このオフ以降は、電
流はすべて接点S1を通じて流れ、また磁束は負方向の
飽和磁束になっている。
At this point, no current is transmitted to the winding Tl-T3, and the transistor Tr is turned off. After this turning off, all current flows through the contact S1, and the magnetic flux becomes a negative saturated magnetic flux.

接点S1を開くときは、まず接点S1が開き始め、電圧
降下が大きくなってコンデンサCに充電電流が流れる。
When opening the contact S1, the contact S1 first begins to open, the voltage drop increases, and a charging current flows through the capacitor C.

これにより、正帰還回路がトリガされて第6図の動作回
路が形成される。この状態では、トランジスタTrがオ
ンとなって負荷電流Iをバイパスする。接点Slが完全
に開くまで電圧Vは低電圧に保たれ、接点Slにアーク
放電は発生しない。この間にトランスTの磁束は第8図
のA点からB点に移動する。接点Slが充分に開いて接
点S2が閉じると、トランジスタTrはオフとなり、コ
ンデンサCが充電され、電圧■はアレスタ電圧になって
、負荷電流Iは減少してゼロになる。トランスTの磁束
は第8図のB点からB゛点に移動して停止する。
This triggers the positive feedback circuit to form the operating circuit of FIG. In this state, transistor Tr is turned on and bypasses load current I. The voltage V is kept at a low voltage until the contact Sl is completely opened, and no arc discharge occurs at the contact Sl. During this time, the magnetic flux of the transformer T moves from point A to point B in FIG. When the contact Sl is sufficiently opened and the contact S2 is closed, the transistor Tr is turned off, the capacitor C is charged, the voltage ■ becomes the arrester voltage, and the load current I decreases to zero. The magnetic flux of the transformer T moves from point B to point B' in FIG. 8 and stops.

このように第5図のトランスTは正帰還の動作中に第8
図のA点から0点に移動、した磁束が、第7図の動作期
間中にA点にリセットされるので、鉄芯の利用率が良く
、鉄芯を小形にできる。
In this way, the transformer T in FIG.
Since the magnetic flux that has moved from point A in the figure to point 0 is reset to point A during the operation period in FIG. 7, the utilization rate of the iron core is good and the iron core can be made smaller.

(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、主接点と並列にトラン
ジスタの駆動部を、接点の電圧によるコンデンサの充放
電電流により、またはトランジスタに正帰還を施すトラ
ンスによりトランジスタをオンに駆動するように構成し
、また、主接点と共にトランファー接点を構成する補助
接点をトランジスタのベース・エミッタ間に接続してト
ランジスタをオフに駆動することによって接点に生じる
アーク放電を効果的に防止し、接点の長寿命化を達成す
ることができる。なお、コンデンサの充放電によるもの
は比較的小電流の回路に、トランスを使用するものは比
較的大電流の回路に適する。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the transistor driving section is connected in parallel with the main contact, and the transistor is turned on by the charge/discharge current of the capacitor due to the voltage of the contact, or by the transformer that provides positive feedback to the transistor. In addition, an auxiliary contact, which forms a transfer contact together with the main contact, is connected between the base and emitter of the transistor to turn off the transistor, effectively preventing arc discharge that occurs at the contact. This makes it possible to extend the life of the contacts. Note that those using capacitor charging and discharging are suitable for relatively small current circuits, and those using a transformer are suitable for relatively large current circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第8図は本発明の各実施例を示し、第1図
は実施例1の回路図、第2図は実施例2の回路図、第3
図は実施例2の動作説明に供する回路図、第4図は実施
例3の回路図、第5図は実施例4の回路図、第6図およ
び第7図はそれぞれ実施例4の動作説明に供する回路図
、第8図は実施例4の磁束と励磁電流との関係のグラフ
である。 第9図は従来例の回路図、第10図は従来例の動作説明
に供するグラフである。 各図中、符号Esは直流電源、Lは負荷、Slは主接点
、S2は補助接点、Cはコンデンサ、Trはトランジス
タ、Zはアレスタ。
1 to 8 show each embodiment of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram of the first embodiment, FIG. 2 is a circuit diagram of the second embodiment, and FIG.
The figure is a circuit diagram for explaining the operation of the second embodiment, FIG. 4 is a circuit diagram for the third embodiment, FIG. 5 is a circuit diagram for the fourth embodiment, and FIGS. 6 and 7 are respectively for explaining the operation of the fourth embodiment. FIG. 8 is a graph of the relationship between magnetic flux and excitation current in Example 4. FIG. 9 is a circuit diagram of the conventional example, and FIG. 10 is a graph for explaining the operation of the conventional example. In each figure, the symbol Es is a DC power supply, L is a load, Sl is a main contact, S2 is an auxiliary contact, C is a capacitor, Tr is a transistor, and Z is an arrester.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)負荷と電源との間に接続された主接点と、この主
接点と並列に接続された半導体スイッチ素子と、前記半
導体スイッチ素子をオンオフ駆動する回路部とを備え、 前記回路部は、主接点を開くとき、主接点の電圧降下の
増大によって、前記半導体スイッチ素子をオンに駆動し
て負荷電流を導き、主接点を無電流の状態で開き、接点
の開動作が完了した後に前記半導体スイッチ素子をオフ
に駆動することによって主接点の開動作に伴うアーク放
電の発生を防止することを特徴とするスイッチ回路。
(1) A main contact connected between a load and a power source, a semiconductor switch element connected in parallel with the main contact, and a circuit section for turning on and off the semiconductor switch element, the circuit section comprising: When opening the main contact, the increase in the voltage drop of the main contact drives the semiconductor switch element to conduct the load current, the main contact opens in a no-current state, and after the contact opening operation is completed, the semiconductor switch element A switch circuit characterized in that the occurrence of arc discharge accompanying the opening operation of a main contact is prevented by driving a switch element off.
(2)前記半導体スイッチ素子をトランジスタまたはこ
れと同等の機能を持つ素子(以下、トランジスタという
)で構成し、主接点と交互にオン状態になる補助接点を
前記トランジスタのベース・エミッタ間に接続し、主接
点が完全に開いた状態では前記補助接点を閉じることに
よってトランジスタのベース・エミッタ間を短絡してト
ランジスタをオフに駆動する特許請求の範囲第1項に記
載のスイッチ回路。
(2) The semiconductor switch element is composed of a transistor or an element having an equivalent function (hereinafter referred to as a transistor), and an auxiliary contact that is turned on alternately with the main contact is connected between the base and emitter of the transistor. 2. The switch circuit according to claim 1, wherein when the main contact is completely open, the auxiliary contact is closed to short-circuit between the base and emitter of the transistor to turn off the transistor.
(3)主接点の電圧が加えられるコンデンサを備え、そ
の充電電流または放電電流が前記トランジスタのベース
電流となるように構成した特許請求の範囲第2項に記載
のスイッチ回路。
(3) The switch circuit according to claim 2, comprising a capacitor to which a main contact voltage is applied, and the charging current or discharging current of the capacitor is configured to be the base current of the transistor.
(4)前記トランジスタのコレクタ電流をそのベース側
に正帰還する回路と、前記コンデンサの充電電流あるい
は放電電流、または前記コレクタ電圧を前記ベースに導
く抵抗により、前記正帰還回路をトリガし、トランジス
タをオンに駆動する特許請求の範囲第3項に記載のスイ
ッチ回路。
(4) The positive feedback circuit is triggered by a circuit that positively feeds back the collector current of the transistor to its base side, and a resistor that leads the charging current or discharging current of the capacitor or the collector voltage to the base, and the transistor is activated. The switch circuit according to claim 3, which is turned on.
(5)前記正帰還回路をトランスで構成し、そのトラン
スの1巻線に前記主接点電流を流し、その起磁力の極性
が前記コレクタ電流による起磁力とは逆になるように巻
線を構成し、前記正帰還によって生じる前記トランスの
鉄芯の磁束変化を主接点の電流によってリセットするよ
うに構成した特許請求の範囲第4項に記載のスイッチ回
路。
(5) The positive feedback circuit is configured with a transformer, the main contact current is passed through one winding of the transformer, and the winding is configured so that the polarity of the magnetomotive force is opposite to the magnetomotive force due to the collector current. 5. The switch circuit according to claim 4, wherein the change in magnetic flux of the iron core of the transformer caused by the positive feedback is reset by the current of the main contact.
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