JPS6390209A - 交直両用型ソリツドステ−トリレ− - 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】 〈発明の分野〉 本発明は、産業機器や一般民生機器におけるモータ、ヒ
ータ、ランプ等の負荷への電力供給を制御するソリッド
ステートリレー（Ｓ　Ｓ　Ｒ）に関する。

〈従来技術とその問題点〉 従来のソリッドステートリレーは、負荷回路の電源とし
て直流電源のみを対象とする直流専用型のソリッドステ
ートリレーと、負荷回路の％を源として交流電源のみを
対象とする交流専用型のソリッドステートリレーとの２
種類しかなかった。

そのため、電源が交流の場合には、交流専用型のソリッ
ドステートリレーを用意しなければならないし、電源が
直流の場合には、直流専用型のソリッドステートリレー
を用意しなければならなかった。そして、Ｔ；、ｔＡと
して交流も直流も対象としたい場合には、交流専用型の
ソリ７ドステートリレーと直流専用型のソリッドステー
トリレーとの２種類のソリッドステートリレーを用意す
る必要があり、両種類のソリッドステートリレーを備え
ておくことに相当な経済的負担を強いられていた。

〈発明の目的〉 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、単一のソリッドステートリレーでもって交直両用に
することを目的とする。

〈発明の構成と効果〉 〔構成〕 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ち、本発明の交直両用型ソリッドステートリレーは、 第１のリレー出力回路と第２のリレー出力回路とを有す
る１次側回路と、 交直両用電源端子間に接続されて前記第１のリレー出力
回路の出力に応動して動作する第１の双方向性半導体ス
イッチング素子と、前記交直両用電源端子間に前記第１
の双方向性半導体スイッチング素子と並列に接続されて
この第１の双方向性半導体スイッチング素子の動作によ
って導通ずる第２の双方向性半導体スイッチング素子お
よび前記第２のリレー出力回路の出力に応動して前記第
２の双方向性半導体スイッチング素子を遮断するリセッ
ト回路とを有する２次側回路 とを備えたものである。

〔作用〕

この構成による作用は、次の通りである。

即ち、電源が交流電源である場合も直流電源である場合
も共通の動作として、１次側回路の第１のリレー出力回
路の出力によって２次側回路の第１の双方向性半導体ス
イッチング素子を導通させ、これによって、第２の双方
向性半導体スイッチング素子をも導通させることにより
、ＴＬ源電圧を負荷に供給することである。即ち、第１
のリレー出力回路に応動する第１の半導体スイッチング
素子として双方向性のものを用いるとともに、その第１
の半導体スイッチング素子に応動する第２の半導体スイ
ッチング素子としても双方向性のものを用いているから
、負荷を駆動するための電源として交流も直流も対象と
してよいのである。

負荷の駆動を停止する場合については、電源が交流の場
合には、１次側回路の第１のリレー出力回路の出力を停
止することによって行われ、電源が直流の場合には、１
次側回路の第２のリレー出力回路から出力することによ
りリセット回路を動作して第２の双方向性半導体スイッ
チング素子を遮断することによって行われる。

〔効果〕

以上のことから、本発明によれば、単一のソリッドステ
ートリレーでありながら、電源として直流でも交流でも
対象とすることができるとともに、交流電源を対象とで
きることから、直流電源の場合には、極性を互いに逆と
する２種の電源の採用が可能となり、汎用性を拡大する
ことができるという効果が発渾される。

〈実施例の説明〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の実施例に係る交直両用型ソリッドステ
ートリレーの回路図である。

まず、１次側回路Ａについて説明する。

直流型′ｔＡＥ、にスイッチＳ、を介して接続された直
流電源端子１ａ、ｌｂ間に、限流用の抵抗Ｒ＋と発光ダ
イオードＬＥＤ、の直列回路が接続されている。この発
光ダイオードＬＥＤ、が第１のリレー出力回路に相当す
る。また、直流型ＲＥ２にスイッチＳ２を介して接続さ
れた直流電源端子１ｂ、ｌｃ間に、リレーコイルＲＹが
接続されている。このリレーコイルＲＹが第２のリレー
出力回路に相当する。

次に、２次側回路Ｂについて説明する。

限流用の抵抗Ｒｔ、第１の双方向性半導体スイッチング
素子の一例としてのフォトトライアックＰＡＣ，，転流
用の抵抗Ｒ８の直列回路が交直両用電源端子２ａ、２ｂ
間に接続されている。１次側回路Ａの発光ダイオードＬ
ＥＤ、と２次側回路ＢのフォトトライアックＰ　Ａ　Ｃ
＋　とがフォトトライアックカプラＰＴＣ，を構成して
いる。

交直両用電源端子２ａと抵抗Ｒ２との接続点に第２の双
方向性半導体スイッチング素子の一例としてのメイント
ライアックＴＡＣ，のＴ２端子が接続され、そのＴ１端
子がリレーコイルＲＹに応動する常閉のリレー接点ｒｙ
を介して転流用の抵抗Ｒ１と交直両用電源端子２ｂとの
接続点に接続されている。このリレー接点ｒｙがリセン
ト回路に相当する。メイントライアックＴＡＣＩ　のゲ
ート端子ＧはフォトトライアックＰＡＣ，と抵抗Ｒ３と
の接続点に接続されている。

交直両用電源端子２ａ、　　２ｂ間には、メイントライ
アックＴ　Ａ　Ｃ＋を過電圧から保護する双方向性の半
導体スイッチング素子の一例であるバリスタＢＡが接続
されているとともに、メイントライアックＴＡＣ，の導
通時に発生する突入ｉｔ流を抑制するための抵抗Ｒ４と
コンデンサＣ６からなるアブソーバ回路３が接続されて
いる。このアブソーバ回路３は、特に、負荷りがインダ
クタンス要素をもつ場合には必要である。

交直両用電源端子２ａ、２ｂ間には、モータ、　・ラン
プ、ヒータなどの負荷りと切換スイッチ３ｗとを介して
互いに逆極性の２つの直流量ＢＥｘ　。

Ｒ４および交流電源ＡＣが接続されている。

次に、この実施例の動作を説明する。

■　直流駆動 まず、直流量’ａ　Ｅｓを切換スイッチ３ｗに接続した
場合の直流駆動について、第２図をもとにして説明する
。

２次側回路Ｂにおいて切換スイッチＳｗを直流量＃Ｅ３
に接続した時点では、フォトトライアックＰＡＣ＋、メ
イントライアフクＴ　Ａ　Ｃｌ　は非導通であり、交直
両用電源端子２ａ、　　２ｂ間の電圧ｖＩは“Ｈ°レベ
ルであって負荷回路がオフとなっているため、負荷りに
は電流が供給されない。

１次側回路ＡにおいてスイッチＳＩをワンショット的に
オンすると、直流量ＢＥＩ　からのパルス信号Ｐ、が発
光ダイオードＬＥＤ、に流れ、それが瞬時的に発光する
。その光が２次側回路ＢのフォトトライアックＰＡＣ，
に入射すると、フォトトライアックＰＡＣ，が導通し、
直流電源Ｅ、がらの電流が負荷り、抵抗ＲＺ、フォトト
ライチックＰ　Ａ　Ｃ＋を介して転流用の抵抗Ｒ１に流
れる。

このため、転流用の抵抗Ｒ１の両端間電圧が上昇し、メ
イントライアックＴＡＣ，のゲート端子Ｇに流れる電流
がターンオン電流に達し、メイントライア７りＴＡＣＩ
がＲ１１１する。

メイントライアックＴＡＣ，が導通すると、抵抗Ｒ１，
フォトトライアンクＰＡＣ，，転流用の抵抗Ｒ１からな
る回路がメイントライアックＴＡＣ２によって実質的に
短絡され、抵抗Ｒｚ、Ｒｘによって制限されない大きな
電流値の直流駆動電流がメイントライアックＴＡＣＩを
介して負ｆｚＬに供給される。即ち、交直両用電源端子
２ａ、２ｂ間の電圧ｖ１が“Ｌ”レベルとなり、負荷回
路がオンとなる。このとき、メイントライアックＴＡＣ
，や負荷りに突入電流が流れるのをアブソーバ回路３が
抑制している。

メイントライアックＴＡＣ，は自己保持ａ能をもってい
るため、発光ダイオードＬＥＤ、が消灯してフォトトラ
イチックＰ　Ａ　Ｃ＋が非導通となっても、このメイン
トライアックＴＡＣ，に対する直流量ＳＥ３の電圧印加
が解除されない限り、その導通状態を維持する。従って
、負荷りへの電力供給も維持される。

１次側回路八において、スイッチＳｔをワンショット的
にオンすると、リレーコイルＲＹにパルス信号Ｐ２が流
れ、このリレーコイルＲＹが瞬時的に励磁され、２次側
回路Ｂのリレー接点ｒｙが−ｍオフする。その結果、メ
イントライアックＴＡＣ，が非導通となり、交直両用量
ａ端子２ａ。

２ｂ間の電圧■、が“Ｈ“レベルとなり負荷回路がオフ
して負荷りへの電力供給が停止される。

フォトトライアックＰ　Ａ　Ｃ＋　、メイントライアッ
クＴＡＣ，が双方向性の半導体スイッチング素子である
ため、直流量［Ｒ３とは逆極性の直流量ＳＥ、に切換ス
イッチＳｗを接続した場合の動作も同様である。

■　交２ｉｔ駆動 次に、交２ｉ！Ｌ電源ＡＣを切換スイッチＳＷに接続し
た場合の交流駆動について、第３図をもとにして説明す
る。

２次側回路Ｂにおいて切換スイッチｓｗを交流型ｒＡＡ
Ｃに接続した時点では、フォトトライアックＰ　Ａ　Ｃ
ｒ　、メイントライアックＴ　Ａ　Ｃ＋　は非導通であ
るが、バリスタＢＡおよびアブソーバ回路３の並列回路
を通して交流′：ｊ、流が流れるため、交直両用電源端
子２ａ、２ｂ間の電圧ｖ２は正弦波となる。従って、負
荷回路にも正弦波の交流電流が流れるが、その電流レベ
ルがバリスタＢＡおよびアブソーバ回路３によって太き
（制限されるため、負荷りは実質的には駆動されない。

１次側回路ＡにおいてスイッチＳＩをある期間にわたっ
てオンすると、直流電源Ｅ、からの直流信号Ｐ、が発光
ダイオードＬＥＤＩに流れ、それが発光する。その光が
２次側回路ＢのフォトトライアックＰＡＣ，に入射する
と、フォトトライア７りＰＡＣ，が導通し、交流型ｉＡ
ｃからの交流電流が負荷り、抵抗Ｒｔ、　フォトトライ
アックＰＡＣ，を介して転流用の抵抗Ｒ１に流れる。こ
のため、転流用の抵抗Ｒ１の両端間電圧が上昇し、メイ
ントライアックＴＡＣ，のゲート端子Ｇに流れる電流が
ターンオン電流に達し、メイントライア７りＴＡＣＩが
導通する。このメイントライアックＴＡＣ，の導通は、
交流電源電圧がゼロ電圧付近以外の時点であればいつで
も可能である。

メイントライアックＴＡＣ，が導通すると、バリスタＢ
Ａおよびアブソーバ回路３の並列回路がメイントライア
ックＴＡＣＩによって実質的に短絡される。また、直流
信号Ｐ、が与えられいてる期間中は抵抗Ｒ１，フォトト
ライアックＰＡＣ＋。

転流用の抵抗Ｒ５にも交ｔｌＬＮ流が流れるが、その電
流は抵抗Ｒ１，Ｒ３によって制限されるので微小電流と
なる。

以上の結果、メイントライアックＴＡＣ，およびリレー
接点ｒｙを流れる電流は大きな電流となって負荷りに流
れるため、交直両用電源端子２ａ。

２ｂ間の電圧■２は実質的にゼロ電圧になり、その代わ
りに負荷りの両端間電圧■、は直流信号Ｐ。

の入力時点から開始される正弦波電圧となる。この正弦
波電圧■３は、直流電圧Ｐ、の印加前の交直両用電源端
子２ａ、　　２ｂ間の電圧Ｖ、よりもレベルが高くなる
ため、負荷りが実際に駆動される。

この場合も、メイントライアックＴＡＣＩや負荷りに突
入電流が流れるのをアブソーバ回路３が抑制している。

電圧ｖ２がゼロ電圧で、負荷りの両端間電圧Ｖ□が正弦
波電圧である状態は、メイントライアγりＴＡＣ，がタ
ーンオフするまで続く。

即ち、メイントライアックＴＡＣ，は自己保持機能をも
っているため、１次側回路Ａにおいて、スイッチＳ１を
オフして直流信号Ｐ、を解除し、発光ダイオードＬＥＤ
、が消灯してフォトトライアックＰＡＣ，が非導通とな
っても、このメイントライアックＴＡＣ＋に印加される
正弦波電圧が実質的にゼロ電圧にならない限り、その導
通状態を維持する。従って、負荷りへの電力供給も維持
される。

正弦波電圧がゼロ電圧付近に達するとメイントライアッ
クＴ　Ａ　ＣＩの自己保持機能がなくなり、メイントラ
イ７ソクＴＡＣ，が非導通となって、交直両用量＃を端
子２ａ、２ｂ間の電圧ｖ２がレベルの低い正弦波電圧に
復帰する。この復帰は、正弦波電圧のゼロ位相から開始
される。

なお、上記実施例では、互いに逆極性の直流電源Ｅ３．
Ｅ、および交流電源ＡＣを切換スイッチＳｗを介して負
荷回路に切り換え接続するように構成しているが、本発
明はこれに限定するものではない、即ち、直流電源Ｅｓ
　、　　Ｅａ　、交流型ＦＡＡＣのうちいずれか１つの
みを接続する端子をもっていて、その端子に対して前記
３種の電源を選択して接続するようなものも本発明の実
施例である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例に係り、第１図は
交直両用型ソリンドステートリレーの回路図、第２図は
直流駆動の場合の動作説明に供するタイムチャート、第
３図は交流駆動の場合の動作説明に供するタイムチャー
トである。 Ａ・・・１次側回路 Ｂ・・・２次側回路 ２ａ、２ｂ・・・交直両用電源端子 ＬＥＤ＋・・・発光ダイオード（第１のリレー出力回路
） ＲＹ・・・リレーコイル（第２のリレー出力回路）ＰＡ
Ｃ，・・・フォトトライアック（第１の双方向性半導体
スイッチング素子） Ｔ　Ａ　Ｃ＋　・・・メイントライアック（第２の双方
向性半導体スイッチング素子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のリレー出力回路と第２のリレー出力回路と
   を有する１次側回路と、 交直両用電源端子間に接続されて前記第１のリレー出力
   回路の出力に応動して動作する第１の双方向性半導体ス
   イッチング素子と、前記交直両用電源端子間に前記第１
   の双方向性半導体スイッチング素子と並列に接続されて
   この第１の双方向性半導体スイッチング素子の動作によ
   って導通する第２の双方向性半導体スイッチング素子お
   よび前記第２のリレー出力回路の出力に応動して前記第
   ２の双方向性半導体スイッチング素子を遮断するリセッ
   ト回路とを有する２次側回路 とを備えた交直両用型ソリッドステートリレー。