JPS63180215A - 負荷オン／オフ制御回路 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、モータ、ヒータ等の負荷をオン／オフ制御
する負荷オン／オフ制御回路に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、商用電源（ＡＣｌｏｏＶ）を用いてモータ等の
負荷に電力供給する場合において、電流の人切りで電力
制御を行うのに、負荷に直列にトライアック等の電流制
御素子を接続し、この電流制御素子をオン／オフしてい
る。この種の負荷オン／オフ制御回路として、従来、第
５図、第６図に示すものが使用されている。

第５図は、１次コイルＬ１．２次コイルＬｚ及び３次コ
イルし、からなる三脚トランスＴを組込んだものであり
、三脚トランスＴの２次コイルＬ２をスイッチＳで短絡
・開放することにより、３次コイルし、に誘起電圧を発
生させ、あるいはＯにし、トライアック３のゲートＧに
印加す、る電圧をオン／オフし、負荷２に交流電源１よ
り流れる電流を制御している。

第６図は、トランスレスの負荷オン／オフ制御回路であ
り、負荷２とトライアック３を直列接続して交流電源１
に接続する一方、トライアック３のゲートＧと電極Ｔ、
間に抵抗Ｒ６１を接続し、ゲートＧと電極Ｔ２間にスイ
ッチＳと抵抗Ｒ６□の直列回路を接続している。この回
路では、スイッチＳがオンされると、抵抗Ｒ８いＲ６□
に電流が流れ、ゲートＧに電圧が印加され、トライアッ
ク３が点弧される。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記従来回路のうち、第５図に示す回路は、三脚トラン
スを使用するものであり、トランスは高価なため、低価
格の簡易型の各種機器に組込むには適さないという問題
がある。

また、第６図の回路は、トランスレスである点で価格的
には第５図のものより有利であるが、トライアックをオ
ン／オフするためのスイッチ回路ＳをゲートＧと第２電
極Ｔ２間に配置しているため、人切りが高圧（ＡＣｌｏ
ｏＶ）となり、また、このスイッチＳとしてＰＵＴ、ダ
イアック等のトリガ素子を直接電源回路で駆動すること
になり、スイッチをオンした状態でトライアックがオフ
故障すると、周辺素子が焼損するおそれがある。それゆ
えその周辺素子にも耐圧の高いものが必要で、なお低価
格化に問題があり、さらに小型化、特にＩＣ化するのも
困難であった。

この発明は、上記に鑑み、低電圧でスイッチ回路を断接
でき、ＩＣ化が可能な負荷オン／オフ制（回路を提供す
ることを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
負荷オン／オフ制御回路は、負荷に直列にゲート電極を
有する電流制御素子を接続し、この負荷と電流制御素子
の直列回路に交流電源を並列接続し、前記電流制御素子
のゲート電極に印加する電圧のオン／オフにより、負荷
電流のオン／オフを制御するものにおいて、前記交流電
源電圧を第１の抵抗と第２の抵抗で分圧し、この分圧電
圧をオン／オフスイッチング回路手段を介して前記電流
制御素子のゲート電極に印加するようにしている。

この負荷オン／オフ制御回路では、オン／オフスイッチ
ング回路手段がオンすると、第１の抵抗と第２の抵抗で
分圧された低電圧が、オン／オフスイッチング回路手段
を介して電流制御素子のゲート電極に印加され、電流制
御素子が点弧される。

スイッチング回路手段として単一の有接点スイッチを使
用するにしろ、電子回路を含む無接点回路を使用するに
しろ、何れにしても、オン／オフスイッチング回路手段
で扱われる電圧は、低いものとなる゛。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

〈実施例１〉 この実施例負荷オン／オフ制御回路は、第１図に示すよ
うに、負荷２とトライアック３が直列に接続されて交流
電源１に接続され、さらに交流電源１、負荷２及びトラ
イアック３に並列に、抵抗Ｒ，（第１）と抵抗Ｒ，（第
２）の直列回路が並列に接続され、さらにこの抵抗Ｒ３
とＲ２の接続点Ｐが、スイッチＳを介してトライアック
３のゲート電極Ｇに接続されると共に、ゲート電極Ｇと
電極Ｔ１間に抵抗Ｒ１が接続されている。抵抗Ｒ３とＲ
２によって交流電源１の電圧が分圧され、この分圧電圧
が、スイッチＳがオンの時、トライアック３のゲート電
極ＧにスイッチＳを介して印加されるようになっている
が、この分圧は、トライアック３をトリガできる範囲内
で、できるだけ小さな電圧がゲート電極Ｇに印加される
ような比に設定されている。このスイッチＳが開放され
ている状態では、抵抗Ｒ３、Ｒ２による分圧電圧（Ｐ点
の電圧）は、トライアック３のゲート電極Ｇに印加され
ないので、トライアック３はオフ状態にあり、この場合
には、交流電源１より負荷２に電力が供給されない。し
かし、スイッチＳが投入されると、抵抗Ｒ，，Ｒ，によ
る分圧電圧は、このスイッチＳを介してトライアック３
のゲート電極Ｇに印加されるので、トライアック３は点
弧され、交流電源１よりの電力は、負荷２、トライアッ
ク３を通して供給されることになる。

この実施例負荷オン／オフ制御回路によれば、スイッチ
Ｓの印加電圧自体は非常に低電圧なので、安全性が確保
され、スイッチＳも低耐圧のものでよい。

〈実施例２〉 実施例１では、トライアック３のゲート電極Ｇと分圧点
との間に直接有接点のスイッチＳを接続するものである
から、スイッチ間のインピーダンスが低いため、スイッ
チＳのリード線が露出した場合等に、比較的電圧が低い
とは言え、人体に触れて感電するおそれがあり、特に安
全対策が望ましい場合には、実施例１に代えて、第２図
に示す回路が使用される。

この実施例負荷オン／オフ制御回路は、第１図のスイッ
チＳの代わりに、ダイオードｄ、、ｄ、、ｄｌ、ｄ４で
構成されるブリッジ回路４とスイッチ回路Ｓｃ、からな
る回路を接続してなるものである。

このブリッジ回路４は、トライアック３のゲート電極Ｇ
と分圧点Ｐ間において、全波整流回路を構成している。

また、点Ａ、Ｂは、スイッチ回路ＳＣ５のトランジスタ
Ｑ、のコレクタとベースが接続されている。さらに、こ
のトランジスタＱ、のベースとエミッタ間に抵抗Ｒ６を
、トランジスタＱＩのベースとコレクタ間に抵抗Ｒ４、
スイッチＳ１及び抵抗Ｒ５の直列回路を接続し、抵抗Ｒ
４、ＲＳは１８ＯＫΩ程度の高抵抗が使用される。

この実施例負荷オン／オフ制御回路では、スイッチＳｌ
がオンされると、トランジスタＱ、のベースに電圧が印
加され、トランジスタＱ１がオンし、ブリッジ回路４の
ＡＢ点が短絡状態となり、ゲート電極Ｇと分圧点Ｐとの
間はダイオードｄ１、ｄ４、あるいはｄ８、ｄ２により
短絡状態となり、これらの短絡状態下で、トライアック
３のゲート電極Ｇに分圧電圧が印加されてトリガされ、
負荷２に電流が流れるようになっている。

この実施例回路では、交流電源１とスイッチＳ間に高抵
抗Ｒ４、Ｒ１が接続されているため、スイッチＳ２間の
インピーダンスが高く、スイッチ８１部分の露出等によ
る感電に対してショック、危険性の少ないものが得られ
る。

〈実施例３〉 この実施例負荷オン／オフ制御回路は、第３図に示すよ
うに、実施例２のスイッチ回路Ｓｃ、を第３図に示すス
イッチ回路Ｓｃｚに代えたものである。上記実施例１、
実施例２が、何れもスイッチＳのオン／オフにより負荷
２への電流供給をオン／オフ制御するものであるが、こ
の実施例負荷オン／オフ制御回路は、位相制御回路に関
するものである。

この実施例オン／オフ制御回路において、ブリッジ回路
４は、第２図に示すブリッジ回路４と同様であり、点Ａ
、Ｂ間にスイッチ回路Ｓｃ、が接続されており、スイッ
チ回路Ｓ０２のトランジスタＱ、は、コレクタが点Ａに
、エミッタが点Ｂに接続されており、さらにトランジス
タＱ、のベース・エミッタ間に抵抗Ｒ７が接続され、ま
た点Ａ、８間には抵抗Ｒ９，ＲＩＧの直列回路が接続さ
れ、この接続中点ＣにトランジスタＱ２のベースが、さ
らにトランジスタＱ！のコレクタが抵抗Ｒ８を介してト
ランジスタＱ、のベースに接続され、一方、点Ａと点Ｂ
間には、さらにスイッチＳ５、ボリュウムＶｒ、コンデ
ンサＣ２の直列回路が接続され、ボリュウムＶｒとコン
デンサＣ２の接続点すがトランジスタＱ２のエミッタに
接続されている。

このスイッチ回路ＳＣ２は、スイッチＳ３がオンされる
と、ボリュウムＶｒの抵抗値とコンデンサＣｔの静電定
数によって決まる時定数でオン／オフを繰返す発振回路
を構成し、充電回路の時定数によって決まる位相制御が
行われることになる。

すなわち、スイッチＳ、をオンすると、ボリュウムＶｒ
を通してコンデンサＣ２が充電され、その時定数によっ
てｂ点の電圧ｖ２が上昇し、この電圧■２が抵抗Ｒ１、
Ｒ１゜の中点Ｃの電圧ｖ１よりも大となると、トランジ
スタＱ２のベース電流が流れ、トランジスタＱ２がオン
し、抵抗Ｒ８を通じてトランジスタＱ、のベース電流が
流れ、トランジスタＱ、がオンする。つまりトライアッ
ク３のゲート電極Ｇと抵抗Ｒ１、Ｒ２の中点Ｐがトラン
ジスタＱ、により短絡され、分圧電圧がトライアック３
のゲート電極Ｇに印加され、トライアック３が点弧され
る。この印加される電圧は、トランジスタＱ２が放電す
る僅かな時間であるが、トライアック３を点弧させるに
は十分な時間である。トリガ発生回路に印加される電圧
は、半サイクル毎にＯｖの時間（ゼロクロス点）があり
、これに同期してボリュウムＶｒの抵抗値を変化させな
い限り、同じ間隔でトライアック３にパルスが印加され
る。従って、このスイッチ回路Ｓ０２のボリュウムＶｒ
の抵抗値とコンデンサＣ２の静電定数によって決まる時
間により、パルス電圧印加時点からゼロクロス点まで電
流が流れ、この間、電力供給がなされることになる。

上記動作を、第４図に示す各回路部の信号波形を参照し
て説明すると、ゼロクロス点を通過以後、ボリュウムＶ
ｒを通してコンデンサＣ２に対して充電が開始され、ｂ
点の電位ｖ２が第４図のｂに示すように上昇し、やがて
このｂ点の電位が第４図に示す０点の電位■１を越える
と、この越えた時点でトランジスタＱ２がオンし、ｄ点
の電位が、第４図ｄに示すように、瞬間的にハイレベル
となり、このパルス電圧によってトランジスタＱ、がオ
ンし、オンした時点で、第４図ｅに示すように、トライ
アック３がオンする。そして、このオン期間は、次のゼ
ロクロス点まで継続する。従って、この期間、交流電源
１より負荷２に電力供給が行われることになり、ボリュ
ウムＶｒの抵抗値を可変に調整することにより、位相期
間を変えることができるから、トライアック３のオン期
間を位相制御することができる。

この実施例負荷オン／オフ制御回路によれば、ブリッジ
回路４以降の回路は全て低電圧で作動するものであり、
それ故、回路の集積化、ＩＣ化が可能である。これらの
回路は、取扱う電圧が低電圧であるため、高価なトリガ
素子を必要としないため、安価に構成できる。それ故、
電力制御が１チツプのＩＣで可能となり、機器の小型・
軽量化が図れる。また、分圧抵抗Ｒ２に並列にコンデン
サＣＩを挿入することにより、トライアック３のゲート
制御電圧を負荷の電圧位相より進めることで、ゼロクロ
ス点弧が可能となる利点も有する。

（へ）発明の効果 この発明によれば、交流電源電圧を第１の抵抗と第２の
抵抗で分圧し、その低電圧側をスイッチング回路手段を
介してトライアック等の電流制御素子のゲート電極に印
加するようにして負荷のオン／オフを制御するものであ
るから、スイッチング回路手段が全て低電圧で信号処理
されるため、回路の各素子は全て低電圧用のもので充分
であり、従ってＩＣ化等の処理が可能で、小型・安価に
することができるので、簡易・安価な汎用機器の負荷を
オン／オフ制御するのに非常に好適である。

また、操作スイッチに印加される電圧が低電圧なので、
万が一手動接触しても、感電による危険度合が軽減され
る等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例１の負荷オン／オフ制御回
路の回路接続図、第２図は、実施例２の負荷オン／オフ
制御回路の回路接続図、第３図は、実施例３の負荷オン
／オフ制御回路の回路接続図、第４図は、第３図の負荷
オン／オフ制御回路の動作を説明するための各信号波形
図、第５図、第６図は、従来の負荷オン／オフ制御回路
の原理的接続を示す回路図である。 １：交流電源、　　２：負荷、 ３：トライアック、Ｒ１：第１の抵抗、Ｒ２：第２の抵
抗、 ５−８ｃ、・ＳＣ２ニスイツチング回路。 特許出願人　　　　　　　八洲電機株式会社代理人　　
　　弁理士　　中　村　茂　信第１図 りｍ−−□　　　　　　　　−−一−Ｊ第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷に直列にゲート電極を有する電流制御素子を
   接続し、この負荷と電流制御素子の直列回路に交流電源
   を並列接続し、前記電流制御素子のゲート電極に印加す
   る電圧のオン／オフにより負荷電流をオン／オフを制御
   する負荷オン／オフ制御回路において、 前記交流電源電圧を第１の抵抗と第２の抵抗で分圧し、
   この分圧電圧をオン／オフスイッチング回路手段を介し
   て前記電流制御素子のゲート電極に印加するようにした
   ことを特徴とする負荷オン／オフ制御回路。