KR19980032713A - 2개의 와이어 전원 전자스위치 - Google Patents

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레죈느빠스깔
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뒤도뇽마르
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Abstract

통상 교류주전기전원의 2개의 전극사이의 로드와 직렬로 연결된 2개의 와이어 전원스위치는 직렬의 젠너다이오드의 항복전압에 의해서 결정된 스위치단자사이의 전압을 교차하는 제로에 대한 타임딜레이를 구비한 광트라이액의 전도에 의해서 톤온되는 스위치의 2개의 단자사이의 트라이액을 포함하고 있다. 스위치는 하나의 단자에 직접 연결되고 콘덴서를 경유하여 다른하나의 단자에 연결된 정류기 브리지를 구비한 전원유니트를 포함하고 있다. 콘덴서를 분로하는 보조트라이액은 스위치단자 사이의 전압을 교차하는 각각의 제로상의 광트라이액에 의해서 톤온된다. 이것은 스위치가 개방되고 또한 스위치가 분리되게 폐쇄될때의 조건을 최적화한다.

Description

2개의 와이어 전원 전자스위치
본 발명은 로드가 주전원의 다른 하나의 전극에 연결되고 교류주전기전원의 2개의 전극사이의 로드와 직렬로 연결되고 주전원의 하나의 전극과 로드에 연결되는 2개의 단자를 가진 스위치에 관한것이며, 이 스위치는 2개의 스위치단자 사이에 연결된 트리거형 양방향 전도 주스위치와 제어신호의 작용상태에 반응하여 2개의 스위치단자 사이의 전압을 교차하는 제로에 대한 특정타임딜레이를 구비한 주스위치를 톤온하도록 된 제어기를 포함하고 있으며 이 제어기는 2개의 스위치단자중 제1스위치단자에 직접 연결된 제1입력과 전원유니트내의 전류를 제한하도록 된 콘덴서를 통하여 제2스위치단자에 연결된 제2입력을 가진 정류기타입의 전원유니트를 포함하고 있다.
이러한 타입의 스위치는 회로가 단지 2개의 와이어를 필요로 하기 때문에 통상 2개의 와이어 전원스위치라고 부른다. 이러한 종류의 회로에 있어서, 주스위치가 톤온되면, 스위치의 2개의 단자사이의 순간전압, 그결과로서 전원유니트의 입력에서의 순간전압은 특히 제로이며, 제어기에는 스위치가 2개의 단자사이의 전압을 교차하는 제로의 시간에서 톤온되면 동력이 더이상 공급되지 않는다. 따라서, 이것은 대략 삼각전압이 스위치의 단자사이에서 나타나도록 교차하는 이 제로에 대한 특정타임딜레이로 톤온되며 이것의 최고점은 주스위치의 트리거링을 진행시키는 시간에서 스위치의 단자사이에서의 전압의 신장에 대응한다. 주스위치가 스위치의 단자사이의 전압을 톤온하지 않는한 제어기의 전원유니트의 임피던스와 비교하여볼때 통상 무시할수 있는 로드의 임피던스는 주공급전압이며, 그결과 톤온 타임딜레이와 스위치의 단자사이에서의 피크전압은 엄밀하게 관련된다.
제어기의 전원유니트는 스위치가 개방 또는 폐쇄됨에 따라 전원유니트의 입력사이의 변화에도 불구하고 비교적 안정된 DC전압을 후자에 제공하여야 한다. 정류기(억압된 변화와 방향비례로 증가하는 분산손실의 시트)의 하류의 전압안정화 소자에 부가하여 이것은 전원유니트의 입력과 직렬로 임피던스를 필요로 하고 유리하게는 에너지를 분산시키지 않도록 무효율 임피던스를 필요로 한다. 실제로 이 임피던스는 전원유니트내의 전류를 제한하도록된 콘덴서에서 얻어진다. 전류제한은 스위치가 개방되고 전원유니트의 입력사이의 전압이 주전원의 전극사이의 전압과 실질적으로 동일하면 대부분 유리하며, 이에 반하여 전원유니트의 입력사이에서 적용된 전압은 후자를 교차하는 각각의 제로와 주스위치의 연속적인 톤온 사이에서 즉 시간지연동안에 주전원의 것을 감소시킨다. 이 짧은시간 주기동안에 콘덴서는 충분한 에너지가 전원유니트로 통과(스위치가 폐쇄될때 제어기가 종종 더많은 에너지를 소비하는 그이상)하도록 한다. 이것은 톤온 타임 딜레이가 크게 증가되지 않으면 비교적 부피가 크고 가격이 비싼 콘덴서를 사용하게 한다.
본 발명의 목적은 전류제한기 콘덴서의 크기를 감소시킴으로써 또한 스위치의 소자에서의 에너지분산을 감소시킴으로써 스위치의 전체크기를 축소하는데 있다.
도 1은 종래기술의 2방향 전원스위치의 개략도,
도 2는 주전원의 전극사이에서의 전압, 2개의 와이어 전원스위치 사이에서의 전압 및 로드사이에서의 전압의 선도,
도 3은 본발명에 따른 스위치의 개략도.
교류주전기전원의 2개의 전극사이의 로드와 직렬로 연결되고, 상기 주전원의 하나의 전극과 상기 로드에 각각 연결되도록된 2개의 단자를 가지고 있으며, 상기 로드가 상기 주전원의 다른하나의 전극에 연결되며, 상기 2개의 단자사이에 연결된 트리거형 양방향 전도 주스위치와 명령신호의 작용상태에 반응하여 상기 2개의 단자사이의 전압을 교차하는 제로에 대한 특정 타입 딜레이를 구비한 상기 주스위치상에서 톤온되도록 된 제어기를 포함하고 있으며, 상기 제어기가 제1단자에 직접연결된 제1입력과 상기 전원유니트내의 전류를 제한하도록된 콘덴서를 통하여 제2단자에 연결된 제1입력을 가진 정류기 전원 유니트를 포함하고있는 스위치에 있어서,
상기 제어기는 상기 콘덴서를 분로하는 트리거형 양방향 전도 보조스위치를 포함하고 있으며 상기 보조스위치는 작용상태에 있는 상기 명령신호와 함께 상기 2개의 터미날 사이에서 전압을 교차하는 각각의 제로의 시간에서 톤온되는 스위치로 본발명의 목적은 달성된다.
따라서, 스위치가 폐쇄되면, 콘덴서는 보조스위치에 의해서 단락되며 전원유니트에 의해서 흡수되는 에너지를 제한하지 않는다. 그다음에 후자는 제어기에 공급된 에너지에 비례하며 동시에 전원유니트의 입력에서의 전압신장에 실질적으로 대응하는 DC 전압에서 주스위치는 톤온된다. 그러므로 콘덴서의 값은 스위치가 개방되고 후자의 단자사이의 전압이 주전원의 전극사이의 (전체 웨이브)전압과 실질적으로 동일하고 또한 단지 이것일때 전원유니트에 의해서 정류된 전압을 유지하도록 선택될 수 있다. 따라서, 스위치가 폐쇄되고 또한 개방되면 전원유니트는 전달되는 정류된 전압의 적당한 값을 유지하도록 측정된 에너지량을 수용한다.
이것은 전류제한기 콘덴서의 값을 감소시키며 그러므로 그 전체크기를 감소시키며 정류된 전압을 안정화 시킴으로써 발생된 에너지 분산을 최소화하며 이것은 전체크기 및 분산소자의 비용을 감소시킨다.
주 및 보조스위치는 바람직하게 스위치의 소자개수를 최소화하도록 양방향에서의 트리거 트리거링 전도를 구비한 트라이액이다.
주스위치는 바람직하게 설정레벨을 교차하는 전원공급유니트의 입력사이의 전압으로부터 유도된 전압에 의해서 톤온된다. 상술한 바와같이, 톤온 타임 딜레이와 톤온시에 피크전압이 엄밀하게 관련되더라도 전압이 설정레벨을 교차할때에의 톤온은 기술적으로 간단하며 전원유니트의 입력에서의 전압변동을 감소시킨다.
본발명의 제2특징 및 이점은 수반한 도면을 참조하여 실례의 방식으로 주어진 다음의 설명으로 부터 나타날것이다.
도1에 도시된 종래 2개의 와이어 전원스위치는 교류주전기전원의 2개의 전극(P(위상), N(중립))사이의 로드(1)와 직렬로 연결되어 있다. 이것은 2개의 단자(2a, 2b)를 가지고 있으며 단자(2a)는 전극(P)에 연결되고 단자(2b)는 로드(1)에 연결되며, 후자는 전극(N)에 연결된다. 주스위치를 구성하는 트라이액은 단자(2a,2b)사이에 연결되며, 그 트리거(20a)는 직렬 및 양전도방향으로 연결된 2개의 젠너다이오드(22a,22b)를 통해서 단자(2b)와 광트라이액(21)에 연결된다. 스위치는 단자(2b)에 직접 연결된 제1입력과 정류기 브리지(31)를 통한 전류흐름을 제한하기위하여 콘덴서(30)를 통하여 단자(2b)에 연결된 제2입력을 구비한 브리지(31)를 포함하는 정류기(3)를 가지고 있다. 후자는 콘덴서(44)가 젠너다이오드(40)(24볼트)의 항복전압으로 대체로 충전되도록 피크가 정류된 전압을 제한하는 젠너다이오드(40)와 비복귀 다이오드(43)의 출력측상의 필터콘덴서(44)를 포함하는 전원유니트(4)로 이송한다. 전원유니트(4)는 2개의 출력단자 즉 네가티브단자(47)와 포지티브단자(48)를 가지고 있으며 이것으로부터 동력은 스위치의 보조회로에 공급되며, 전원유니트(4)를 구성하는 제어기는 조합하여 스위치가 개폐되는 선택조건을 나타내는 데이터로부터 제어신호를 발생시킨다. 동력스위치는 브리지(31)의 포지티브출력에 연결된 그 양극과 레지스터를 통하여 트랜지스터(41)의 콜렉터에 연결된 그 음극을 구비한 발광다이오드(42)로 이루어진 스위치를 제어폐쇄하는 장치를 포함하고 있으며, 이것의 에미터는 브리지(31)의 네가티브 출력에 연결된다. 발광다이오드는 광트라이액(21)이 다이오드(42)로부터 광의 발산에 의해서 톤온되도록 광트라이액(21)에 광학적으로 연결된다. 트랜지스터(41)의 베이스는 제어단자(49)로부터 폐쇄명령신호를 수신하며 이 신호의 작용상태는 네가티브 단자(47)에 대한 포지티브인 단자(49)에서의 전압이다.
단자(49)에서의 명령신호의 작용상태는 트랜지스터(41)를 톤온하고 다이오드(42)가 광을 발산하도록 한다. 그다음에, 광트라이액(21)은 그단자 사이의 전압에 의해서 톤온된다. 광트라이액(21)은 젠너다이오드(22a,22b)와 레지스터(22c)를 통하여 단자(2a,2b)사이의 전압을 수용한다. 따라서, 발광다이오드에 의해서 조사된 광트라이액(21)은 2개의 단자(2a,2b)사이의 순간전압의 방향에 따라 단자(2a,2b)사이의 순간전압이 젠너다이오드(22a,22b) 중의 하나의 항복전압에 도달하면 톤온된다. 젠너다이오드는 그항복전압에 반대방향으로 전압을 전도한다. 광트라이액(21), 젠너다이오드(22a,22b) 및 레지스터(22c)의 조합의 전도는 이를 톤온하는 트라이액(20)(주스위치)의 트리거내로 충전된다. 이것은 다이오드(22a,22b)의 항복전압에 도달하도록 AC라인 전압에 충분히 오래동안 단자(2a,2b)사이의 전압을 교차하는 제로에 대해 지연된다.
이것은 도2를 참조하면 명백하게 나타나며, 여기에서 곡선(50)은 주전원의 전극(P,N)사이의 전압의 전개를 나타내며, 곡선(51)은 스위치의 단자(2A,2B)사이의 전압, 곡선(52)은 로드(1)의 단자에서의 전압을 나타낸다. 곡선(51,52)의 합계인 전압은 곡선(50)의 전압과 동일하다. 로드(1)가 실제적으로 무효율소자를 구비하지않고 임피던스를 가지고 있다고 가정한다. 따라서, 트라이액(20)이 톤온되지 않으면, 단자(2a,2b)사이의 임피던스는 로드(1)의 임피던스에 비하여 대단히 높으며, 단자(2a,2b)사이의 순간전압은 개방되는 스위치에 대응하는 단자(P,N) 사이의 AC라인 전압과 실질적으로 동일하다. 반대로, 트라이액(20)이 톤온되면, 단자(2a,2b)사이의 전압은 실질적으로 제로이며 로드(1)의 전압은 실질적으로 폐쇄되는 스위치에 전체 대응하는 전극(P,N)사이의 AC라인전압이다.
물결모양의 곡선(50)상에서, 가로좌표축선에 평행한 점선(54,54')은 다이오드(22a,22b)의 항복전압을 각각 나타낸다. 도면을 간략화하기위하여, 항복전압과 AC라인 전압의 진폭사이의 비율은 확대되었다. 실제로, 항복전압은 30볼트의 순서로 되어있는한편 220V AC라인 전압의 진폭은 약 310볼트이다.
완전한 웨이브를 위하여 AC라인전압(50)을 교차하는 제로는 지점(50a,
50c,50e)이다. 레벨(54)의 교차는 지점(50d)이며 레벨(54')의 교차는 지점(50d)이다. 곡선(51,52)에서, 지표는 동기지점에 대해 동일하다. 스위치의 단자(2a,2b)사이의 전압(51)을 고려하며, 이것은 제로로부터 지점(51a)에서 증가하고 지점(51b)에서 예리하게 절단되며 트라이액(20)이 톤온되기 되기때문에, 지점(51c)까지 제로에서 유지되며 레벨(54')에 도달하고 지점(51e)까지 제로로가는 지점(51d)까지 감소된다.
전압(52)은 단자(2a,2b)사이의 AC라인전압(50)에 대한 전압(51)의 완료이며 즉 지점(52a)으로부터 지점(52b)까지 제로이며, 여기에서 이것은 제로로 떨어지는 지점(52c)까지 나머지의 절반웨이브를 재발생시키도록 레벨(54)로 갑자기 상승된다. 이것은 지점(52e)까지 제2절반웨이브의 나머지를 재발생시키도록 레벨(54')로가는 지점(52d)까지 제로에서 유지된다. 트라이액(20)을 톤온하는 전압의 레벨과 AC라인 전압의 진폭사이에서 상기 표시된 비율을 고려하면, 톤온 타임 딜레이는 50Hz 주전원에 대해 약 0.73ms이다. 단자(2a,2b)사이의 전압(51)은 짧은동안에 교류사인의 삼각펄스의 직렬과 유사한 반면에 로드(1)의 단자에서의 전압(52)은 실제적으로 물결모양이다.
하지만, 명령신호입력단자(49)가 전원유니트(4)(명령신호 비작용)의 네가티브단자(47)와 동일한 전위일때, 단자(2a,2b) 사이의 전압은 언제든지 AC 라인 전압이다.
결과적으로, 전원유니트(4)의 입력에서의 정류기(3)는 스위치가 각각 개방 또는 폐쇄되는것에 따라 주전원(51)의 주기에 비하여 짧은동안에 콘덴서를 경유하여 완전웨이브 AC 전압 또는 낮은 피크 전압을 가진 교류사인의 직렬의 삼각펄스를 수용한다.
콘덴서(30)의 값은 다음과 같다. 개방상태에 있어서, 정류기 브리지(31)의 입력사이의 전압은 전원유니트의 과부하를 피하도록 특히 젠너다이오드(40)내의 전류를 제한하도록 제한된다. 폐쇄상태에 있어서, 직렬의 삼각펄스(51)에 의해서 콘덴서(30)를 경유하여 브리지(31)와 전원유니트(4)내에 주입된 에너지는 제어기의 소비에도 불구하고 충전된 콘덴서(44)를 유지하는데 충분하여야 한다.
실제로, 콘덴서(30)는 제어기에 폐쇄상태상에서 동력을 정확하게 공급하면 개방상태에서의 중대한 손실로 유도되는 값을 가져야 한다. 이러한 손실은 관련된 소자의 과대평가를 필요로 하며 폐쇄상태에서 제어기에 전달된 동력이 제한되면 이것은 제어기의 기능을 제한한다. 주스위치를 톤온하여 타임딜레이를 증가시켜 젠너다이오드(22a,22b)의 항복전압을 증가시킴으로써 폐쇄상태에서 유리한 동력을 증가시키는것이 고려된다. 하지만 이 가능성은 전원유니트(4)에 의해서 전달된 공칭전압이 제어기에 사용된 소자의 평가된 전압과 조화되어야 하기때문에 제한된다. 삼각전압피크(곡선 51)은 전원유니트의 공칭전압보다 확실하게 더높으며 하지만, 전원유니트에서의 전압증가가 손실을 단지 증가시키지 않도록 크기가 동일하여야 한다. 도3에 도시된 본발명의 선택된 실시예에 있어서, 트라이액(130)은 콘덴서(30)를 분로하며 그 트리거는 광트라이액(21)에 연결되며 트라이액(130)은 보조스위치를 구성한다.
전원유니트(4)는, 그 베이스에서 단자(49)에 적용된 명령신호를 수신하는 트랜지스터(41)에 부가하여, 제2트랜지스터(140d)를 포함하며, 이것의 에미터는 브리지(31)의 네가티브 출력에 연결되며 이 콜렉터는 동일한 전도방향과 직렬로 2개의 젠너다이오드를 경유하여 이 브리지의 네가티브 출력에 연결되며 즉 다이오드(140a)는 브리지(31)의 포지티브 출력에 연결되며 다이오드(140d)는 트랜지스터(140d)의 콜렉터에 연결된다. 다이오드(140a,140b)의 공통 지점은 다이오드(140a)와 동일한 방향으로 전도하는 제3 젠너다이오드(140c)에 연결된다. 이 젠너다이오드(140c)는 브리지(31)의 포지티브 출력에 연결된레지스터(140g)에 연결된다. 젠너다이오드(140c)와 레지스터(140g)의 공통지점은 트랜지스터(140d)의 베이스와 트랜지스터(41)의 콜렉터를 향하여 각각 전도하는 2개의 다이오드(140e, 140f)에 연결된다.
작동은 다음과 같다.
명령신호가 비작용되면, 트라이액은 톤오프되고 정류기(3)는 로드(1)와 콘덴서(30)를 통하여 주전원으로 부터 완전한 웨이브를 수용하며 후자는 콘덴서(44)상의 충전을 유지하도록 정류기(31)에 대해 단지 정격된다.
전원유니트(4)에 있어서, 트랜지스터(41)는 톤오프된다. 트랜지스터(140d)의 베이스는 다이오드(140e)를 경유하여 연결되며 레지스터(140g)는 정류기 브리지(31)의 포지티브 출력에 연결되고 그러므로 이 트랜지스터는 톤온된다. 약 12볼트의 항복전압을 각각 가지고있고 직렬로 연결된 젠너다이오드(140a,140b)는 24볼트의 항복전압을 구비한 도1의 젠너다이오드(40)로 대체된다.
작용명령신호가 이때 단자(49)에서 나타나면, 트랜지스터(41)는 톤온되고 발광다이오드는 광을 발산한다. 광트라이액(21)은 단자(2a,2b)사이의 전압을 교차하는 그다음 제로의 시간에서 톤온되며 광트라이액(21)은 레지스터를 경유하여 단자(2b)에 직접연결되며 정류기 브리지(31)는 단자(2a)에 연결된다. 트라이액(130)은 톤온되며 콘덴서(30)를 단락시키며 따라서 단자(2a,2b)사이의 전체전압을 정류기 브리지(31)의 입력에 적용시킨다.
이와병행으로, 트랜지스터(41)가 톤온되는 사실은 트랜지스터(140d)을 톤오프한다. 그다음에 정류기브리지(31)의 출력에서의 전압은 직렬연결된 젠너다이오드(140a(12V),140c(20V))에 의해서 약 32볼트로 제한된다.
젠너다이오드(22a,22b)의 항복전압이 30볼트 즉 젠너다이오드(140a,140c)의 항복전압의 합계보다 약간 작으면, 트라이액(20)(주스위치)은 젠너다이오드(140a,140c)가 정류기브리지(31)에서의 전압을 제한하기 바로전에 톤온된다. 트라이액(20)의 작동은 도1에 도시된 종래기술회로에 비하여 변화되지 않았다.
그다음에 트라이액(20)은 스위치단자(2a,2b)를 단락시킨다. 트라이액(130)(보조스위치)에서의 전압은 또한 제거되고 톤오프된다.
동일한 과정은 각각의 절반웨이브에서 발생한다.
따라서, 콘덴서(30)의 값은 단자(49)에서의 제어신호가 비작용상태로 스위치가 개방될때 출력단자(47,48)사이의 전원유니트(4)에 의해서 제공된 전압을 유지하도록 독점적으로 결정된다.
스위치가 폐쇄될때 제어기가 흡수할수 있는 동력은 본질적으로 트라이액(20)을 톤온하기위한 타임딜레이와 필터콘덴서(44)의 값에 종속한다.
주 및 보조스위치(20,130)와 같은 트라이액만을 설명하였지만, 특히 트리거가 양방향으로 명령전도를 할수있기때문에 다이리스터의 반병렬조합과 같은 양방향 전도를 할수있는 트리거형 전도반도체 회로는 본발명을 충족시키는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 물론 설명된 실례에 제한되지않고 클레임의 범위내에서 모든변화실행을 포함한다.

Claims (6)

  1. 교류주전기전원의 2개의 전극사이의 로드와 직렬로 연결되고, 상기 주전원의 하나의 전극과 상기 로드에 각각 연결되도록된 2개의 단자를 가지고 있으며, 상기 로드가 상기 주전원의 다른하나의 전극에 연결되며, 상기 2개의 단자사이에 연결된 트리거형 양방향 전도 주스위치와 명령신호의 작용상태에 반응하여 상기 2개의 단자사이의 전압을 교차하는 제로에 대한 특정 타입 딜레이를 구비한 상기 주스위치상에서 톤온되도록 된 제어기를 포함하고 있으며, 상기 제어기가 제1단자에 직접연결된 제1입력과 상기 전원유니트내의 전류를 제한하도록된 콘덴서를 통하여 제2단자에 연결된 제1입력을 가진 정류기 전원 유니트를 포함하고있는 스위치에 있어서,
    상기 제어기는 상기 콘덴서를 회피하는 트리거형 양방향 전도 보조스위치를 포함하고 있으며 상기 보조스위치는 작용상태에 있는 상기 명령신호와 함께 상기 2개의 터미날 사이에서 전압을 교차하는 각각의 제로의 시간에서 톤온되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 및 보조스위치는 양방향으로 트리거 트리거링 전도를 구비한 트라이액인것을 특징으로하는 스위치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주스위치는 설정레벨을 교차하는 상기 전원유니트의 상기 입력사이의 전압으로부터 유도된 전압에 의해서 톤온되는 것을 특징으로 하는 스위치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 주스위치는 양전도 방향으로 2개의 직렬연결된 젠너다이오드를 경유하여 상기 전원유니트의 상기 입력에서의 상기 전압으로부터 유도된 상기 전압을 수용하는 트리거를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 스위치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 전원은 비복귀 다이오드를 경유하여 필터콘덴서를 충전하는 정류기와 정류된 전압 리미터를 형성하는 적어도 하나의 젠너다이오드에 연결된 트랜지스터를 포함하고 있는것을 특징으로 하는 스위치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 명령신호의 상기 작용상태에 의해서 톤온되고 상기 비복귀 다이오드의 상류의 상기 정류기의 출력에 연결된 발광다이오드와 직렬로 연결되고 전도때 상기 보조스위치를 톤온하도록된 광트라이액에 광학적으로 연결된 트랜지스터를 더 포함하고 있는것을 특징으로 하는 스위치.
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