JPS6288422A - 無接点スイツチ - 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】 ん産業上の利用分野 本発明は、インバータ等の電源と負荷の間を開閉するた
めの無接点スイッチに関する。

Ｂ０発明の概要 本発明は、電源と負荷との間を開閉するスイッチにおい
て、 主スイツチ要素として一対のパワートランジスタの逆並
列接続にし、これらパワートランジスタを電流制限及び
過電流しゃ断するベースドライブを行うことにより、 保護機能を持って信頼性の高いスイッチ動作が得られる
ようにしたものである。

０、従来の技術 インバータ等の電源とその負荷モータとは後備電源への
切換えや負荷短絡によるインバータ保護等のためにしゃ
断器も含むスイッチ手段が設けられる。このスイッチ手
段として、従来は電磁接触器やサイリスタが多用されて
いる。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 従来の電磁接触器によるスイッチは、経時的又は開閉頻
変によって駆動コイルや接触子に故障や接触不良の不具
合が発生し、これら寿命的に劣るスイッチを多数使用す
る場合にはメンテナンス上の工数が大きな問題になるし
、システムの稼動率や信頼性を低下させる問題があった
。

一方、サイリスタによるスイッチは、電磁接融器に較べ
て長寿命かつ信頼性も高くなるが、そのオン・オフ制御
のためのゲート制御回路及び転流回路が複雑高価になる
問題があった、 また、電磁接触器及びサイリスタさらには自己消弧能力
を持つＧＴ○サイリスタの倒れのスイッチ手段によるも
、それらはオン・オフ状態しか取り得ないもので単なる
スイッチ機能にしか過ぎない。このため、負荷短絡等に
よる過電流には該過電流を検出してスイッチを開路させ
る保瞳演算回路もしくは同等のしゃ断器を別途必要とす
る問題があった。

Ｅ８問題点を解決するための手段と作用本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたもので、電源から負荷への正方
向と逆方向の電流路を夫々形成するための一対の逆並列
パワートランジスタと、この両パワートランジスタを夫
々電流制限及び過電流しや断するベース電流を夫々供給
する一対のドライブ回路とを備え、一対のパワートラン
ジスタの同時オン・オフによってスイッチ機能を得、両
トランジスタの電流制限と過電流しゃ断のベースドライ
ブにして負荷及び電源の過電流保護を持つスイッチを得
る。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示すスイッチ回路図である
。パワートランジスタ１１ｐ、１１Ｎは夫々旬刊に逆耐
用ダイオード１２Ｔｌ、１２Ｎを直列に有し、エミッタ
・コレクタ間にバイパス用ダイオード１３ｐ。

１３Ｎを有して互いに並列接続されてインバータ１４と
モータ１５との間に接続されて開閉スイッチ主回路が構
成される。トランジスタ１１　ｐはそのオンでインバー
タ１４からモータ１５への正方向の電流路を形成し、ト
ランジスタ１１　Ｎはそのオンでインバータ１４からモ
ータ１５への逆方向の電流路を形成する。

ダイオード１２ｐ、１２Ｎはトランジスタｔ１ｐ　、　
１１　Ｎの逆電圧耐量不足を補償する。

ダイオード１３　ｐ　、　１３　Ｎはトランジスタ１１
１＞、ＩＩＮに過渡的に逆電圧が印加される場合のバイ
ノ（スミ流路を形成する。

ドライブ回路１６　ｐ　、　１．６　Ｎは、インバータ
１４とモータ１５とを結合するときにトランジスタ１１
ｐ、１１Ｎを夫々オン動作させるもので、その構成はド
ライブ回路１６Ｎに代表して示す。電源トランス１７は
ドライブ回路１６ｐ、１６Ｎに共通にされて２つの二次
巻線から夫々の制御電源のための交流出力を得る。

ダイオード１８とコンデンサ１９は整流回路を構成し、
トランス１７の二次巻線出力を整流平滑して直流制御電
源を形成する。ホトカプラ２０はそのオン制御によって
直流制御電源からパワートランジスタ１１Ｎへのベース
電流（オン制御電流）を供給する。抵抗２１ハホトカプ
ラ２０からパワートランジスタ１１　ＮＣもベース電流
を制限するよう抵抗値が選ばれてホトカブラ加とパワー
トランジスタ１１　Ｎのベース間に介装される。パワー
トランジスタ１１　Ｎのベース・エミッタ間に並列に設
けられるツェナーダイオード２２と抵抗２３の直列回路
は、第２図に示すようにトランジスタ１１Ｎのベース・
エミッタ間電圧”ＢＥとコレクタ電流工０の関係から、
該トランジスタ１１　Ｎのコレクタ電流ＩＣの増加に伴
うベース・エミッタ間電圧ＶＢＥＩの上昇でツェナーダ
イオード２２が導通してベース電流を減らし、パワート
ランジスタ１１　Ｎのコレクタ電流を制限する。このベ
ース電流より　の制限によるコレクタ電流工。の制限は
、トランジスタ１１　ＮのＶｃｌ−■　特性図を第３図
に示すように、ベース電流より、〜より４　等を抵抗ｎ
の抵抗値によって決定することで、コレクタ電流ＩＣの
飽和電流を制限する。次に、パワートランジスタ１１　
Ｎのベース・エミッタ間に差動接続されるサイリスタ２
４は、ツェナーダイオード２２に流れる電流の増加で抵
抗２３の電圧が上昇することでオンゲート電流が供給さ
れてオンし、パワートランジスタ１１　Ｎのコレクタ電
流工。が増加するような負荷異常（例えばモータ短絡）
ではツェナーダイオード２２の電流工２　の増加によっ
てターンオンすることでパワートランジスタＩＩＮのベ
ース電流しゃ断をし、第４図に示すパワートランジスタ
をその安全動作領域内で動作するようにする。第４図中
、時間１．−１．Ｖｉ安全動作領域の通電時間パラメー
タを示す。

こうしたパワートランジスタをスイッチ要素トする無接
点スイッチにおいて、インバータ１４トモータ１５間を
開路、閉路するには、ホトカプラ２０にオン・オフ制御
信号を与えることによってパワートランジスタ１１　ｐ
　、　１１．　Ｎを同時にオン・オフさせることで行な
われる。

ここで、インバータ１４とモータ１５間の開閉は、パワ
ートランジスタにより従来の電磁接触器に較べて動作時
間が大幅に短縮されるに加えて、長寿命になってメンテ
ナンスの削減やシステムの稼動率、信頼性を向上する。

そして、スイッチの開閉制御は、ベース電流のオン・オ
フによってその制御回路を簡単化し、さらにスイッチに
電流制限、過電流しゃ断機能を持たせる制御を簡単にし
、これら機能によって負荷モータの短絡等にパワートラ
ンジスタによる電流制限およびしゃ断によって電源、負
荷を保護し、電源側の過電流保睡機１を省略や過電流し
ゃ断器省略を可能にする。

Ｇ８発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、一対の逆並列パワート
ランジスタを主スイツチ要素とし、この両パワートラン
ジスタを夫々電流制限及び過電流しゃ断するベース電流
を供給するようにしたため、電源と負荷間のオン・オフ
を迅速、確実、長寿命にしながら過電流についての保護
機能を持たせた機能スイッチにして制御回路を簡単にす
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図はトラ
ンジスタの工ｏ　−ＶＢＷ特性図、第３図はトランジス
タの■。豆−■。特性図、第４図はトランジスタの安全
動作領域特性図である。 １１　ｐ　＃　ＩＩＮ・・パワートランジスタ、１２ｐ
、１２Ｎ・・・逆耐用ダイオード、１３ｐ、１３Ｎ・・
・バイパス用ダイオード、１４・・・インバータ、１５
・・・モータ、＋６１）。 １６　Ｎ・・ドライブ回路、１７・・・電源トランス、
２０・・・ホトカプラ、２１・・・ベース電流設定用抵
抗、２２・・・ツェナーダイオード、２４・・・サイリ
スタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電源と負荷との間を開閉するスイッチにおいて、電源か
   ら負荷への正方向と逆方向の電流路を夫々形成するため
   の一対の逆並列パワートランジスタと、この両パワート
   ランジスタを夫々電流制限及び過電流しや断するベース
   電流を夫々供給する一対のドライブ回路とを備えたこと
   を特徴とする無接点スイッチ。