TWI741463B - 負載控制電路、負載控制方法及記錄媒體 - Google Patents
負載控制電路、負載控制方法及記錄媒體 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI741463B TWI741463B TW108147713A TW108147713A TWI741463B TW I741463 B TWI741463 B TW I741463B TW 108147713 A TW108147713 A TW 108147713A TW 108147713 A TW108147713 A TW 108147713A TW I741463 B TWI741463 B TW I741463B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- switching element
- load
- switch
- control circuit
- bidirectional switch
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims abstract description 96
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 19
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 26
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/72—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/72—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region
- H03K17/725—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices having more than two PN junctions; having more than three electrodes; having more than one electrode connected to the same conductivity region for ac voltages or currents
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0009—AC switches, i.e. delivering AC power to a load
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Thyristor Switches And Gates (AREA)
Abstract
本發明之課題在於使可使用的負載不易受到限制。負載控制電路10具備：雙方向開關Q0；電壓驅動型的第1開關元件Q1；自保持型的第2開關元件Q2；及控制部1。雙方向開關Q0在電源11與負載12之間電性連接，並且切換電源11與負載12之間的導通/非導通。第1開關元件Q1及第2開關元件Q2並聯電性連接到雙方向開關Q0的控制端子，並且切換是否從電源11朝向雙方向開關Q0供給驅動電力。控制部1使第1開關元件Q1及第2開關元件Q2各者的開/關同步，而控制雙方向開關Q0。
Description
本發明一般而言係關於負載控制電路、負載控制方法、及程式。更詳細而言，本發明係關於藉由雙方向開關控制負載的負載控制電路、負載控制方法、及程式。
文獻1(JP2011-87260A)揭露在商用電源與負載之間串聯連接的2線式之負載控制裝置。該負載控制裝置具備：主開閉部；操作開關；及控制部。主開閉部具有對商用電源及負載串聯連接的主開關元件(三極體流開關)，而控制對負載供給電力的作業。操作開關係藉由使用者而操作，並且至少輸出用以使負載起動的起動訊號。控制部連接到操作開關，並且配合從操作開關傳送的訊號，而控制主開閉部的開閉。
本發明之目的在於提供不易受到可使用之負載的限制之負載控制電路、負載控制方法、及程式。
本發明的一態樣之負載控制電路具備：雙方向開關；電壓驅動型的第1開關元件；自保持型的第2開關元件；及控制部。前述雙方向開關在電源與負載之間電性連接，並且切換前述電源與前述負載之間的導通/非導通。前述第1開關元件及前述第2開關元件並聯電性連接到前述雙方向開關的控制端子，並且切換是否從前述電源朝向前述雙方向開關供給驅動電力。前述控制部使前述第1開關元件及前述第2開關元件各者的開/關同步，而控制前述雙方向開關。
本發明的一態樣之負載控制方法係使電壓驅動型的第1開關元件及自保持型的第2開關元件各者的開/關同步而控制雙方向開關。前述雙方向開關在電源與負載之間電性連接，並且切換前述電源與前述負載之間的導通/非導通。前述第1開關元件及前述第2開關元件並聯電性連接到前述雙方向開關的控制端子，並且切換是否從前述電源朝向前述雙方向開關供給驅動電力。
本發明的一態樣之程式為用以使1個以上的處理器執行上述的負載控制方法之程式。
1:控制部
10:負載控制電路
11:電源
12:負載
101,102:連接端子
A1,A2:交流輸入端子
B1,B2:直流輸出端子
C1,C2,C3,C4:電容器
DB1:整流器
L1:電感器
Q0:雙方向開關
Q1:第1開關元件
Q2:第2開關元件
R1,R2,R3,R4,R5,R6:電阻
Sig1:第1控制訊號
Sig2:第2控制訊號
T1:控制端子
V1:負載電壓
VR1:變阻器
【圖1】圖1為表示本發明的一實施形態之負載控制電路的構成之概略電路圖。
【圖2】圖2為表示同上的負載控制電路之動作例的流程圖。
【圖3】圖3為同上的負載控制電路之第1開關元件及第2開關元件的動作例之說明圖。
【圖4】圖4為同上的負載控制電路之動作的說明圖。
【圖5】圖5為第2比較例的負載控制電路之動作的說明圖。
(1)概要
本實施形態的負載控制電路10係如圖1所示，在電源11與負載12之間電性連接，並且用以切換從電源11朝向負載12的通電狀態。電源11為例如單相100〔V〕、60〔Hz〕的商用電源。負載12例如可包含：光源，其具有LED(Light Emitting Diode)等固體發光元件；及通風扇。通風扇除了可包含AC馬達式的通風扇、DC馬達式的通風扇，還可包含已載置電子電路的通風扇、或者附加電氣式開閉器的通風扇等。也就是說，負載12可包含感應負載。
負載控制電路10例如收納在安裝在住宅牆壁等的開關之框體。作為一例，開關包含具有配合已設定的時刻而切換從電源11朝向負載12的通電狀態之計時器功能的開關。此外，開關例如包含配合人體感測器或者亮度感測器的檢測結果而切換從電源11朝向負載12的通電狀態之開關。又，上述所舉的開關也具有藉由接受來自任一使用者的操作，而切換從電源11朝向負載12的通電狀態之功能。
負載控制電路10具備：雙方向開關Q0；電壓驅動型的第1開關元件Q1；自保持型的第2開關元件Q2；及控制部1。雙方向開關Q0在電源11與負載12之間電性連接，並且切換電源11與負載12之間的導通/非導通。
其中，雙方向開關Q0在負載控制電路10的連接端子101與連接端子102之間連接。換言之，在負載控制電路10的內部，連接端子101與連接端子102係經由雙方向開關Q0而電性連接。因此，若雙方向開關Q0為開通狀態，則連接端子101與連接端子102之間經由雙方向開關Q0而導通。又，若雙方向開關Q0為切斷狀態，則連接端子101與連接端子102之間成為非導通。也就是說，若雙方向開關Q0導通，則電源11與負載12之間導通，而從電源11對負載12供給電力。在本實施形態，雙方向開關Q0的開通狀態不只是雙方向開關Q0連續導通的狀態，還包含雙方向開關Q0間歇導通的狀態。也就是說，雙方向開關Q0的開通狀態為從電源11朝向負載12供給電力的狀態，而雙方向開關Q0的切斷狀態為從電源11朝向負載12的停止供給電力的狀態。
第1開關元件Q1為電壓驅動型、也就是配合施加到第1開關元件Q1的控制端子之電壓的大小而切換開/關的開關。在本實施形態，第1開關元件Q1為FET(Field Effect Transistor：場效電晶體)。第2開關元件Q2為自保持型，也就是一旦開通的話，在保持電流成為零之前皆維持開通狀態的開關。在本實施形態，第2開關元件Q2為閘流體。
第1開關元件Q1及第2開關元件Q2並聯電性連接到雙方向開關Q0的控制端子T1。又，第1開關元件Q1及第2開關元件Q2如後述皆為用以切換是否從電源11對雙方向開關Q0供給驅動電力的開關。本發明的「驅動電力」係為了使雙方向開關Q0導通而供給到雙方向開關Q0的控制端子T1之電力(電壓)。
控制部1藉由使第1開關元件Q1及第2開關元件Q2各者的開/關同步，而控制雙方向開關Q0。具體而言，控制部1以檢測出從電源11施加到負載12的負載電壓
V1之零交叉的時間點為基準，而控制第1開關元件Q1及第2開關元件Q2各者的開/關。
如上述，在本實施形態，使用電壓驅動型的第1開關元件Q1與自保持型的第2開關元件Q2之兩者而控制雙方向開關Q0。因此，在本實施形態，可使用在僅使用第1開關元件Q1而控制雙方向開關Q0的情況下不易使用的種類之負載12。同樣地，在本實施形態，可使用在僅使用第2開關元件Q2而控制雙方向開關Q0的情況下不易使用的種類之負載12。也就是說，在本實施形態，具有不易受到可使用的負載12之限制的優點。
(2)詳細
以下，針對本實施形態的負載控制電路10之構成使用圖1予以詳細說明。以下，假設負載控制電路10用於具有計時器功能的開關。又，以下，假設連接到負載控制電路10的負載12為具有上述的固體發光元件之光源或者通風扇。
負載控制電路10如以上所述具備：2個連接端子101、102；雙方向開關Q0；第1開關元件Q1；第2開關元件Q2；及控制部1。2個連接端子101、102係分別為配線以電性或者機械方式連接的零件。這2個連接端子101、102、雙方向開關Q0、第1開關元件Q1、第2開關元件Q2、及控制部1收納到1個框體。本實施形態的「連接端子」等之「端子」可不為用以連接電源線的零件(端子)，例如可為電子零件的導線或者電路基板所包含的導體之一部分。
對2個連接端子101、102之間，電容器C1及變阻器VR1的並聯電路被電性連接。又，2個連接端子101、102之中的一者之連接端子101經由電感器L1而電性連接到整流器DB1的一對交流輸入端子A1、A2之中的一者之交流輸入端子A1。
整流器DB1由二極體電橋所構成，具有：一對交流輸入端子A1、A2；及一對直流輸出端子B1、B2。整流器DB1將施加到雙方向開關Q0的兩端間之電壓(以下，也稱為「開關間電壓」)予以全波整流，再將全波整流後的電壓從一對直流輸出端子B1、B2輸出。
雙方向開關Q0在電源11與負載12之間電性連接，並且切換電源11與負載12之間的導通/非導通。在本實施形態，雙方向開關Q0由3端子的雙方向閘流體(三極體流開關)所構成。雙方向開關Q0在連接端子101與連接端子102之間電性連接，並且切換連接端子101與連接端子102之間的雙方向之電流的通過/遮斷。雙方向開關Q0的控制端子T1(閘極端子)電性連接到整流器DB1的一對交流輸入端子A1、A2之中的一者之交流輸入端子A2。
又，雙方向開關Q0的控制端子T1經由由電阻R1、R2及電容器C2所構成的電路而電性連接到連接端子102。電阻R1、R2的連接點電性連接到整流器DB1的交流輸入端子A1、A2之中的一者之交流輸入端子A2。電容器C2及電阻R1的連接點電性連接到雙方向開關Q0的控制端子T1。又，電容器C2及電阻R2的連接點電性連接到連接端子102。
第1開關元件Q1經由電阻R6而電性連接到整流器DB1的一對直流輸出端子B1、B2之中的高電位側之直流輸出端子B1。換言之，第1開關元件Q1經由整流
器DB1而電性連接到雙方向開關Q0的控制端子T1。在本實施形態，第1開關元件Q1由增強型的n頻道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)所構成。換言之，第1開關元件Q1為場效電晶體。
第1開關元件Q1的汲極端子經由電阻R6而電性連接到整流器DB1的高電位側之直流輸出端子B1。第1開關元件Q1的源極端子電性連接到整流器DB1的低電位側之直流輸出端子B2(接地)。第1開關元件Q1的閘極端子經由電阻R3及電容器C3的並聯電路而電性連接到控制部1。然後，第1開關元件Q1藉由對閘極端子從控制部1輸入電壓訊號也就是第1控制訊號Sig1，而切換整流器DB1的一對直流輸出端子B1、B2間的導通/非導通。
第2開關元件Q2經由電阻R5而電性連接到整流器DB1的一對直流輸出端子B1、B2之中的高電位側之直流輸出端子B1。換言之，第2開關元件Q2經由整流器DB1而電性連接到雙方向開關Q0的控制端子T1。在本實施形態，第2開關元件Q2由閘流體(逆阻止3端子閘流體)所構成。
第2開關元件Q2的陽極經由電阻R5而電性連接到整流器DB1的高電位側之直流輸出端子B1。第2開關元件Q2的陰極電性連接到整流器DB1的低電位側之直流輸出端子B2(接地)。第2開關元件Q2的閘極經由電阻R4及電容器C4的並聯電路而電性連接到控制部1。然後，第2開關元件Q2藉由對閘極從控制部1輸入電流訊號也就是第2控制訊號Sig2，而切換整流器DB1的一對直流輸出端子B1、B2間的導通/非導通。
在此，若第1開關元件Q1及第2開關元件Q2為非導通，則不對雙方向開關Q0的控制端子T1施加充分大的控制電壓(閘極電壓)，而使雙方向開關Q0維持非導通的狀態。另外，若第1開關元件Q1及第2開關元件Q2之中的至少一者導通，則藉由電流流過整流器DB1，而對雙方向開關Q0的控制端子T1施加充分大的控制電壓，使雙方向開關Q0導通。也就是說，第1開關元件Q1及第2開關元件Q2並聯電性連接到雙方向開關Q0的控制端子T1，並且切換是否從電源11對雙方向開關Q0供給驅動電力。尚且，雙方向開關Q0為自保持型的開關，對負載12施加的負載電壓V1為零交叉，也就是流經雙方向開關Q0的保持電流成為零的話，切換為非導通狀態。
作為一例，控制部1以具有1個以上的處理器及1個以上的記憶體之電腦系統作為主構成。處理器藉由執行記錄在記憶體的程式，而實現控制部1的功能。程式可預先記錄在記憶體，也可記錄在記憶卡般的暫時性記錄媒體予以提供，或者通過電氣通訊回線予以提供。
控制部1具有藉由控制第1開關元件Q1及第2開關元件Q2，而間接控制雙方向開關Q0的功能。具體而言，控制部1藉由對第1開關元件Q1的控制端子(閘極端子)輸出第1控制訊號Sig1，而切換第1開關元件Q1的導通/非導通。又，控制部1藉由對第2開關元件Q2的控制端子(閘極)輸出第2控制訊號Sig2，而切換第2開關元件Q2的導通/非導通。如上述，若第1開關元件Q1及第2開關元件Q2的至少一者導通，則雙方向開關Q0切換為導通狀態。又，若第1開關元件Q1及第2開關元件Q2的兩者為非導通狀態，並且流過雙方向開關Q0的保持電流成為零，則雙方向開關Q0切換為非導通狀態。
控制部1接受由使用者的操作而產生的開通控制指示，或者在成為預先由使用者設定的時刻的話，執行將雙方向開關Q0切換為開通狀態的控制。藉此，從電源11對負載12供給電力，使負載12驅動。
在此，控制部1藉由監視施加到雙方向開關Q0的兩端間的電壓(開關間電壓)之大小，而監視開關間電壓(間接監視施加到負載12的負載電壓V1)之零交叉。具體而言，控制部1藉由比較連接端子101-接地(基準電位點)間電壓的大小與基準值(例如12〔V〕)，而檢測出連接端子101、102之中的連接端子101成為高電位時的開關間電壓之零交叉。又，控制部1藉由比較連接端子102-接地間電壓的大小與基準值，而檢測出連接端子101、102之中的連接端子102成為高電位時的零交叉。尚且，在控制部1檢測出的零交叉之時間點與嚴格定義下的零交叉之時間點(負載電壓V1成為0〔V〕的時間點)之間，可僅產生微小差異。
然後，控制部1在每當檢測出開關間電壓(間接檢測出施加到負載12的負載電壓V1)之零交叉時，使第1開關元件Q1開/關。也就是說，在本實施形態，控制部1根據施加到負載12的負載電壓V1之零交叉，而控制第1開關元件Q1。然後，在本實施形態，控制部1在施加到負載12的負載電壓V1之每個半周期，使第1開關元件Q1開通。
在此，控制部1在第1開關元件Q1為開通狀態時，檢測出開關間電壓之零交叉的話，將第1開關元件Q1切換到切斷狀態之前，而使第2開關元件Q2開通。也就是說，在本實施形態，控制部1在第1開關元件Q1的開通期間，使第2開關元件Q2開通。然後，由於第2開關元件Q2為自保持型的開關，故流過第2開關元件Q2的保持電流、也就是施加到負載12的負載電壓V1成為零的話，切換為切斷狀態。
第2開關元件Q2切換為切斷狀態的時間點為第1開關元件Q1的切斷期間。也就是說，控制部1藉由調整開通第2開關元件Q2的時間點，而在第1開關元件Q1的切斷期間，使第2開關元件Q2切斷。
以這種方式，控制部1以檢測出從電源11對負載12施加的負載電壓V1之零交叉的時間點為基準，控制第1開關元件Q1及第2開關元件Q2各者的開/關。然後，配合第1開關元件Q1及第2開關元件Q2各者的開/關，而切換雙方向開關Q0的導通/非導通。也就是說，控制部1藉由使第1開關元件Q1及第2開關元件Q2各者的開/關同步，而控制雙方向開關Q0。
(3)動作
以下，針對本實施形態的負載控制電路10之動作使用圖2及圖3予以說明。以下，假設控制部1接受由使用者的操作而產生的開通控制指示，再執行使雙方向開關Q0為開通狀態的控制。又，圖3的「Q1」及「Q2」分別表示第1開關元件Q1的開/關、及第2開關元件Q2的開/關之狀態。
首先，控制部1可持續監視開關間電壓的大小。然後，控制部1檢測出開關間電壓(間接檢測出負載電壓V1)的零交叉(S1)。然後，控制部1藉由若在檢測出零交叉的時點，第1開關元件Q1為切斷狀態(S2：Yes)，則將第1控制訊號Sig1給予第1開關元件Q1的控制端子，而將第1開關元件Q1切換為開通狀態(S3)。藉此，對雙方向開關Q0的控制端子T1施加充分大的控制電壓，而使雙方向開關Q0導通。
在圖3所示的範例，控制部1在時刻t0檢測出開關間電壓的零交叉。之後，控制部1在從時刻t0經過第1時間的時點也就是時刻t1，將第1開關元件Q1切換為開通狀態。作為一例，考慮檢測出開關間電壓的零交叉之時間點、與預想開關間電壓實際零交叉的時間點之間的差分，而設定第1時間。
之後，經過相當於負載電壓V1的半周期之時間的話，控制部1會再次檢測出開關間電壓的零交叉(S1)。然後，控制部1藉由在檢測出零交叉的時點使第1開關元件Q1為開通狀態(S2：No)，故將第2控制訊號Sig2賦予第2開關元件Q2的控制端子，而將第2開關元件Q2切換為開通狀態(S4)。也就是說，如上述，控制部1在第1開關元件Q1的開通期間，使第2開關元件Q2開通。
又，控制部1藉由在將第2開關元件Q2切換為開通狀態之後，停止將第1控制訊號Sig1賦予第1開關元件Q1的控制端子之作業，藉此，將第1開關元件Q1切換為切斷狀態(S5)。之後，第2開關元件Q2在負載電壓V1實際零交叉、也就是流過第2開關元件Q2的保持電流成為零的話，切換為切斷狀態(S6)。也就是說，如上述，控制部1在第1開關元件Q1的切斷期間，使第2開關元件Q2切斷。藉此，第1開關元件Q1及第2開關元件Q2兩者皆成為切斷的狀態。在該狀態，藉由流過雙方向開關Q0的保持電流成為零，而使雙方向開關Q0切換為非導通狀態。
如圖3所示的範例，控制部1在時刻t2檢測出開關間電壓的零交叉。之後，控制部1在從時刻t2經過第2時間的時點也就是時刻t3，將第2開關元件Q2切換為開通狀態。又，控制部1在從時刻t2經過第3時間(>第2時間)的時點也就是時刻t4，將第2開關元件Q2切換為切斷狀態。作為一例，皆考慮檢測出開關間電壓的零交叉之時間點、與預想開關間電壓實際零交叉的時間點之間的差分，而設定
第2時間及第3時間。之後，在時刻t5，藉由流過第2開關元件Q2的保持電流成為零，而使第2開關元件Q2切換為切斷狀態。
控制部1藉由重複上述的步驟S1~S6之處理，而使雙方向開關Q0間歇導通。藉此，負載12係藉由從電源11間歇供給電力而驅動。作為一例，負載12為光源時，控制部1藉由重複上述的步驟S1~S6之處理，而點亮光源。又，作為一例，負載12為通風扇時，控制部1藉由重複上述的步驟S1~S6之處理，而使通風扇驅動。
以下，說明本實施形態的負載控制電路10之優點時，首先，說明第1比較例的負載控制電路、及第2比較例的控制電路。第1比較例的負載控制電路在不具備第1開關元件，而僅藉由第2開關元件的開/關控制雙方向開關這一點，與本實施形態的負載控制電路10相異。第1比較例的控制電路基本上用於將AC馬達式的通風扇設為負載的情況。又，第2比較例的負載控制電路在不具備第2開關元件，而僅藉由第1開關元件的開/關控制雙方向開關這一點，與本實施形態的負載控制電路10相異。基本上，第2比較例的負載控制電路用於將具有固體發光元件的光源、DC馬達式的通風扇、已載置電子電路的通風扇、或者附加電氣式開閉器的通風扇設為負載的情況。
在第1比較例的負載控制電路，控制部藉由對第2開關元件的控制端子賦予第2控制訊號，而將第2開關元件切換為開通狀態。第2開關元件在流過第2開關元件的保持電流成為零的話，切換為切斷狀態。在第1比較例的負載控制電路，可能產生流過第2開關元件的保持電流不成為零，並且在第2開關元件不切換為切斷狀態而維持開通狀態的情況。此時，由於雙方向開關也維持開通狀態，故
例如若負載為光源，則儘管必須使光源熄滅，但光源仍維持點亮狀態等問題可能產生。又，在第1比較例的負載控制電路，對電源的輸出電壓疊加雜訊的話，由於第2開關元件重複開/關，導致雙方向開關也會重複導通/非導通，而使負載的動作呈現不穩定的情況可能產生。
在第2比較例的負載控制電路，控制部藉由對第1開關元件的控制端子賦予第1控制訊號，而將第1開關元件切換為開通狀態。又，控制部藉由停止對第1開關元件的控制端子賦予第1控制訊號的作業，而將第1開關元件切換為切斷狀態。在第2比較例的負載控制電路，由於使用電壓驅動型的第1開關元件控制雙方向開關，故在第1比較例的負載控制電路可能產生的上述問題不易產生。然而，在第2比較例的負載控制電路，例如在使用AC馬達式的通風扇等感應負載時，可能產生以下問題。
也就是說，在第2比較例的負載控制電路，控制部根據檢測出開關間電壓的零交叉之時間點而將第1開關元件切換為切斷狀態。因此，第1開關元件未必要在負載電壓實際零交叉的時間點切換為切斷狀態。然後，在負載電壓實際零交叉的前後之時間點，也就是在電流正流過負載的狀態，第1開關元件切換為切斷狀態的話，流過負載的電流會急遽變化，在負載所包含的電感成分可能會產生逆起電壓(參考圖5)。如圖5所示的範例，「Q10」表示第2比較例的負載控制電路之第1開關元件的開/關之狀態、「V10」表示在第2比較例的負載控制電路施加到負載的負載電壓之波形。藉由該逆起電壓的發生，通風扇的馬達在旋轉時會失去平衡，導致嗚嗚聲等異音可能產生。
如上述，在第1比較例的負載控制電路，可使用的負載限制於AC馬達式的通風扇，不易使用具有固體發光元件的光源、或者DC馬達式的通風扇等作為負載。又，在第2比較例的負載控制電路，可使用的負載限制於具有固體發光元件的光源、DC馬達式的通風扇等，不易使用AC馬達式的通風扇作為負載。也就是說，在第1比較例的負載控制電路、及第2比較例的負載控制電路，皆必須選擇不易產生上述問題的負載，而有可使用的負載易於受到限制的問題。
另外，在本實施形態的負載控制電路10，使電壓驅動型的第1開關元件Q1及自保持型的第2開關元件Q2各者之開/關同步而控制雙方向開關Q0，藉此，解決上述的問題。也就是說，在本實施形態，控制部1基本上使用第1開關元件Q1控制雙方向開關Q0，藉此，使在上述的第1比較例之負載控制電路可能產生的問題不易產生。然後，在本實施形態，控制部1同步於將第1開關元件Q1切換為切斷狀態的時間點，而將第2開關元件Q2切換為開通狀態，藉此，使在上述的第2比較例之負載控制電路可能產生的問題不易產生。
具體而言，在本實施形態，控制部1在將第1開關元件Q1切換為切斷狀態之前，將第2開關元件Q2切換為開通狀態。也就是說，在本實施形態，於第1開關元件Q1切換為切斷狀態的時間點，第2開關元件Q2處在開通狀態。因此，在本實施形態，即使在負載電壓V1實際零交叉的前後之時間點，也就是在電流正流過負載12的狀態，即使第1開關元件Q1切換為切斷狀態，流過負載12的電流也不會急遽變化。因此，在本實施形態，在負載12所包含的電感成分，逆起電壓不易產生(參考圖4)。在圖4所示的範例，「Q1」表示第1開關元件Q1的開/關之狀態，「Q2」表示第2開關元件Q2的開/關之狀態，「V1」表示負載電壓V1的波形。
如上述，在本實施形態，可使用在第1比較例的負載控制電路不易使用的種類之負載12。同樣地，在本實施形態，可使用在第2比較例的負載控制電路不易使用的種類之負載12。也就是說，本實施形態具有不易受到可使用的負載12之限制的優點。
(4)變形例
上述的實施形態僅為本發明的各種實施形態之一者。上述的實施形態若可達成本發明的目的，則可配合設計等進行各種變更。又，與負載控制電路10同樣的功能可藉由負載控制方法、(電腦)程式、或者已記錄程式的暫時性記錄媒體等予以實現。
一態樣的負載控制方法使電壓驅動型的第1開關元件Q1及自保持型的第2開關元件Q2各者的開/關同步而控制雙方向開關Q0。雙方向開關Q0在電源11與負載12之間電性連接而切換電源11與負載12之間的導通/非導通。第1開關元件Q1及第2開關元件Q2並聯電性連接雙方向開關Q0的控制端子T1。
一態樣的程式為用以使1個以上的處理器執行上述的負載控制方法之程式。
以下，列舉上述的實施形態之變形例。以下所說明的變形例可適當組合而套用。
本發明的負載控制電路10例如在控制部1等包含電腦系統。電腦系統以作為硬體的處理器及記憶體作為主構成。藉由使處理器執行電腦系統的記憶體所記
錄的程式，而實現作為本發明的負載控制電路10之功能。程式可預先記錄在電腦系統的記憶體，可經由電氣通訊回線予以提供，可記錄在電腦系統可讀取的記憶卡、光碟、硬碟驅動器等暫時性記錄媒體予以提供。電腦系統的處理器由包含半導體積體電路(IC)或者大規模積體電路(LSI)的1個或者多個電子電路所構成。在此提到的IC或者LSI等的積體電路根據積體的程度而有不同的稱呼，包含稱為系統LSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、或者ULSI(Ultra Large Scale Integration)的積體電路。進一步，即使是在LSI的製造後編寫程式之FPGA(Field-Programmable Gate Array)、或者LSI內部的接合關係之再構成或者LSI內部的電路區隔之再構成為可能的邏輯裝置，也可採用作為處理器。多個電子電路可設計成集中在1個晶片，也可設計成分散在多個晶片。多個晶片也可設計成集中在1個裝置，也可設計成分散在多個裝置。在此提到的電腦系統包含具有1個以上的處理器及1個以上的記憶體之微控制器。因此，微控制器也可由包含半導體積體電路或者大規模積體電路的1個或者多個電子電路所構成。
又，負載控制電路10至少一部分的功能集中在1個框體內並非負載控制電路10必要的構成，負載控制電路10的構成要素可設計成分散在多個框體。進一步，負載控制電路10至少一部分的功能例如控制部1的功能由雲端(雲端計算)等實現。
在上述的實施形態，電源11可為單相100〔V〕、50〔Hz〕的商用電源。又，電源11的電壓值不限於100〔V〕。
在上述的實施形態，雙方向開關Q0不限於雙方向閘流體，可為在連接端子101與連接端子102之間以電性串聯連接的2個MOSFET
(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)。2個MOSFET藉由源極端子彼此互相連接、也就是以所謂的逆串聯方式連接，而切換雙方向的電流之通過/遮斷。又，雙方向開關Q0例如可為使用GaN(氮化鎵)等寬能隙的半導體材料之雙重閘極(雙閘極)構造的半導體元件。
在上述的實施形態，第1開關元件Q1可不限於FET，例如可為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：絕緣閘極雙極電晶體)。
在上述的實施形態，控制部1可不必為1個電路，可由2個以上的電路實現。作為一例，控制部1可由控制第1開關元件Q1的電路、與控制第2開關元件Q2的電路所構成。
(總結)
如以上所述，第1態樣的負載控制電路(10)具備：雙方向開關(Q0)；電壓驅動型的第1開關元件(Q1)；自保持型的第2開關元件(Q2)；及控制部(1)。雙方向開關(Q0)在電源(11)與負載(12)之間電性連接並且切換電源(11)與負載(12)之間的導通/非導通。第1開關元件(Q1)及第2開關元件(Q2)並聯電性連接到雙方向開關(Q0)的控制端子(T1)，並且切換是否從電源(11)朝向雙方向開關(Q0)供給驅動電力。控制部(1)使第1開關元件(Q1)及第2開關元件(Q2)各者的開/關同步，而控制雙方向開關(Q0)。
若根據這個態樣，則具有不易受到可使用的負載(12)之限制的優點。
在第2態樣的負載控制電路(10)，第1態樣中的第2開關元件(Q2)為閘流體。
若根據這個態樣，則具有流過負載(12)的負載電流成為零時，易於使第2開關元件(Q2)切斷的優點。
在第3態樣的負載控制電路(10)，第1或者第2態樣中的第1開關元件(Q1)為場效電晶體。
若根據這個態樣，則具有易於維持第1開關元件(Q1)之導通狀態的優點。
在第4態樣的負載控制電路(10)，第1~第3任一態樣中的控制部(1)在第1開關元件(Q1)的開通期間使第2開關元件(Q2)開通。
若根據這個態樣，則第1開關元件(Q1)及第2開關元件(Q2)之兩者成為切斷的無感時間不會產生，因此，具有無感時間對於負載(12)導致的影響不易產生的優點。
在第5態樣的負載控制電路(10)，第1~第4任一態樣中的控制部(1)在施加到負載(12)的負載電壓(V1)之每個半周期，使第1開關元件(Q1)開通。
若根據這個態樣，則相較於在負載電壓(V1)的每個1周期使第1開關元件(Q1)開通的情況，具有控制雙方向開關(Q0)的精確度易於提高的優點。
在第6態樣的負載控制電路(10)，第1~第5任一態樣中的控制部(1)在第1開關元件(Q1)的切斷期間使第2開關元件(Q2)切斷。
若根據這個態樣，則具有在施加到負載(12)的負載電壓(V1)實際零交叉的時間點使第2開關元件(Q2)易於切斷的優點。
在第7態樣的負載控制電路(10)，則第1~第6任一態樣中的控制部(1)根據施加到負載(12)的負載電壓(V1)之零交叉，而控制第1開關元件(Q1)。
若根據這個態樣，則相較於不囿於負載電壓(V1)的零交叉而使第1開關元件(Q1)開通的情況，具有控制雙方向開關(Q0)的精確度易於提高的優點。
在第8態樣的負載控制電路(10)，第1~第7任一態樣中的負載(12)包含感應負載。
若根據這個態樣，則具有感應負載所包含的電感成分導致的逆起電壓不易產生的優點。
在第9態樣的負載控制電路(10)，第1~第8任一態樣中的負載(12)包含：光源，其具有固體發光元件；及通風扇。
若根據這個態樣，則具有能夠以1個負載控制電路(10)使用具有固體發光元件的光源及通風扇的兩者之優點。
第10態樣的負載控制方法使電壓驅動型的第1開關元件(Q1)及自保持型的第2開關元件(Q2)各者的開/關同步而控制雙方向開關(Q0)。雙方向開關(Q0)在電源(11)與負載(12)之間電性連接並且切換電源(11)與負載(12)之間的導通/非導通。第1開關元件(Q1)及第2開關元件(Q2)並聯電性連接到雙方向開關(Q0)的控制端子(T1)，並且切換是否從電源(11)朝向雙方向開關(Q0)供給驅動電力。
若根據這個態樣，則具有不易受到可使用的負載(12)之限制的優點。
第11態樣的程式為用以使1個以上的處理器執行第10態樣的負載控制方法之程式。
若根據這個態樣，則具有不易受到可使用的負載(12)之限制的優點。
第2~第9態樣的構成並非負載控制電路(10)必要的構成，可適當省略。
1:控制部
10:負載控制電路
11:電源
12:負載
101,102:連接端子
A1,A2:交流輸入端子
B1,B2:直流輸出端子
C1,C2,C3,C4:電容器
DB1:整流器
L1:電感器
Q0:雙方向開關
Q1:第1開關元件
Q2:第2開關元件
R1,R2,R3,R4,R5,R6:電阻
Sig1:第1控制訊號
Sig2:第2控制訊號
T1:控制端子
V1:負載電壓
VR1:變阻器
Claims (11)
- 一種負載控制電路，具備：雙方向開關，其在電源與負載之間電性連接，並且切換前述電源與前述負載之間的導通/非導通；電壓驅動型的第1開關元件及自保持型的第2開關元件，其並聯電性連接到前述雙方向開關的控制端子，並且切換是否從前述電源朝向前述雙方向開關供給驅動電力；及控制部，藉由對前述第1開關元件的控制端子輸出第1控制訊號，而切換前述第1開關元件的開/關，藉由對前述第2開關元件的控制端子輸出第2控制訊號，而切換前述第2開關元件的開/關，且使前述第1開關元件及前述第2開關元件各者的開/關同步，而控制前述雙方向開關；前述雙方向開關，若前述第1開關元件及前述第2開關元件的至少一者開通，則切換為導通狀態，且因應於前述第1開關元件及前述第2開關元件的兩者為切斷，而成為非導通。
- 如請求項1的負載控制電路，其中前述第2開關元件為閘流體。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述第1開關元件為場效電晶體。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述控制部在前述第1開關元件的開通期間，使前述第2開關元件開通。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述控制部在對前述負載施加的負載電壓之每個半周期，使前述第1開關元件開通。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述控制部在前述第1開關元件的切斷期間，使前述第2開關元件切斷。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述控制部基於對前述負載施加的負載電壓之零交叉，而控制前述第1開關元件。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述負載包含感應負載。
- 如請求項1或2的負載控制電路，其中前述負載包含：光源，其具有固體發光元件；及通風扇。
- 一種負載控制方法，其特徵為：使電壓驅動型的第1開關元件及自保持型的第2開關元件各自的開/關同步，而控制雙方向開關，其中，該電壓驅動型的第1開關元件與該自保持型的第2開關元件各自並聯電性連接到前述雙方向開關的控制端子，並且切換是否從電源 朝向前述雙方向開關供給驅動電力，而前述雙方向開關在前述電源與負載之間電性連接，並且切換前述電源與前述負載之間的導通/非導通，藉由對前述第1開關元件的控制端子輸出第1控制訊號，而切換前述第1開關元件的開/關，藉由對前述第2開關元件的控制端子輸出第2控制訊號，而切換前述第2開關元件的開/關，前述雙方向開關，若前述第1開關元件及前述第2開關元件的至少一者開通，則切換為導通狀態，且因應於前述第1開關元件及前述第2開關元件的兩者為切斷，而成為非導通。
- 一種記錄媒體，記錄程式並可由電腦讀取，其特徵為：前述程式用以使1個以上的處理器執行請求項10記載的負載控制方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018-246278 | 2018-12-27 | ||
| JP2018246278A JP7300636B2 (ja) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 負荷制御回路、負荷制御方法、及びプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202027396A TW202027396A (zh) | 2020-07-16 |
| TWI741463B true TWI741463B (zh) | 2021-10-01 |
Family
ID=71217079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW108147713A TWI741463B (zh) | 2018-12-27 | 2019-12-26 | 負載控制電路、負載控制方法及記錄媒體 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7300636B2 (zh) |
| CN (1) | CN111384937B (zh) |
| TW (1) | TWI741463B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100419932C (zh) * | 2004-07-16 | 2008-09-17 | 松下电工株式会社 | 开关 |
| US8779680B2 (en) * | 2006-11-26 | 2014-07-15 | Tritonics Technologies Ltd | Enabling simultaneous dimming and power supply operations within a dimmer assembly through a single pair of electrical wires |
| CN104066229A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 东芝照明技术株式会社 | 电源电路及照明装置 |
| US9647553B2 (en) * | 2013-06-24 | 2017-05-09 | Ideal Power Inc. | Bidirectional two-base bipolar junction transistor operation, circuits, and systems with double base short at initial turn-off |
| TW201735537A (zh) * | 2016-03-25 | 2017-10-01 | 松下知識產權經營股份有限公司 | 電子開關裝置及電子開關系統 |
| TW201815229A (zh) * | 2016-09-20 | 2018-04-16 | 松下知識產權經營股份有限公司 | 調光裝置之保護電路及調光裝置 |
| TW201824950A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-01 | 日商松下知識產權經營股份有限公司 | 負載控制裝置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2319123B (en) * | 1996-11-07 | 2001-03-14 | Yat Chong Koh | Apparatus for controlling AC supply switches |
| JP4552847B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2010-09-29 | パナソニック電工株式会社 | ２線式電子スイッチ |
| JP5358350B2 (ja) * | 2009-08-26 | 2013-12-04 | パナソニック株式会社 | 負荷制御装置 |
| JP6047357B2 (ja) * | 2012-09-27 | 2016-12-21 | 太陽誘電株式会社 | 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ |
| JP2017163681A (ja) * | 2016-03-09 | 2017-09-14 | 富士電機株式会社 | 電圧駆動形半導体スイッチ素子の駆動回路 |
| JP7026320B2 (ja) * | 2017-03-06 | 2022-02-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電子スイッチ装置 |
-
2018
- 2018-12-27 JP JP2018246278A patent/JP7300636B2/ja active Active
-
2019
- 2019-12-26 TW TW108147713A patent/TWI741463B/zh active
- 2019-12-27 CN CN201911381694.7A patent/CN111384937B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100419932C (zh) * | 2004-07-16 | 2008-09-17 | 松下电工株式会社 | 开关 |
| US8779680B2 (en) * | 2006-11-26 | 2014-07-15 | Tritonics Technologies Ltd | Enabling simultaneous dimming and power supply operations within a dimmer assembly through a single pair of electrical wires |
| CN104066229A (zh) * | 2013-03-22 | 2014-09-24 | 东芝照明技术株式会社 | 电源电路及照明装置 |
| US9647553B2 (en) * | 2013-06-24 | 2017-05-09 | Ideal Power Inc. | Bidirectional two-base bipolar junction transistor operation, circuits, and systems with double base short at initial turn-off |
| TW201735537A (zh) * | 2016-03-25 | 2017-10-01 | 松下知識產權經營股份有限公司 | 電子開關裝置及電子開關系統 |
| TW201815229A (zh) * | 2016-09-20 | 2018-04-16 | 松下知識產權經營股份有限公司 | 調光裝置之保護電路及調光裝置 |
| TW201824950A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-01 | 日商松下知識產權經營股份有限公司 | 負載控制裝置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111384937B (zh) | 2023-08-15 |
| JP7300636B2 (ja) | 2023-06-30 |
| JP2020108040A (ja) | 2020-07-09 |
| CN111384937A (zh) | 2020-07-07 |
| TW202027396A (zh) | 2020-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6712767B2 (ja) | 調光装置 | |
| JP2018085916A (ja) | 高側から低側への制御ブロック通信を通した高度な保護をともなうハーフブリッジインバーターモジュール | |
| JP6407973B2 (ja) | 負荷、特にｌｅｄユニットを駆動するドライバデバイス及び駆動方法 | |
| JP6195200B2 (ja) | 調光装置 | |
| US8514542B2 (en) | Relay drive circuit | |
| TWI507837B (zh) | Phase control device | |
| TWI584693B (zh) | Dimming device | |
| TWI618451B (zh) | 保護電路及配線器具 | |
| JP2015198074A (ja) | 調光装置 | |
| TWI639357B (zh) | Dimming device | |
| TWI625936B (zh) | Electronic switch device and electronic switch system | |
| TWI741463B (zh) | 負載控制電路、負載控制方法及記錄媒體 | |
| JP6635301B2 (ja) | 電子スイッチ装置及び電子スイッチシステム | |
| JP2020504902A (ja) | 可逆的極性配線システム | |
| JP7390589B2 (ja) | 切替制御装置及び切替制御システム | |
| JP7026320B2 (ja) | 電子スイッチ装置 | |
| JP5909634B2 (ja) | ２線式負荷制御装置 | |
| WO2020022117A1 (ja) | 負荷制御システム、及びプログラム | |
| JP6830224B2 (ja) | 電子スイッチ装置及び電子スイッチシステム | |
| JPS6179321A (ja) | スイツチ装置 | |
| WO2020022249A1 (ja) | 負荷制御システム | |
| JP2022029794A (ja) | 負荷制御装置 | |
| WO2017164028A1 (ja) | 電子スイッチ装置及び電子スイッチシステム |