JP2006092859A - Switching device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching device capable of restraining the level of disturbance voltage, while restraining the current capacity of a switching element. <P>SOLUTION: The switching device is provided with a first switching part 6 for switching a current supply circuit, supplying current to an incandescent lamp LA connected to external connection terminals parts 2, 3, a second switching part 10 connected in parallel to the first switching part 6 through a diode bridge 7, having a turn-on resistance larger than that of the first switching part 10, and a control part 12 controlling the turn-on and turn-off of the first switching part 6 and the second switching part 10. The control part 12 is made to turn on the first switching part 6, after the second switch part 10 has been turned on. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、外部に接続された負荷への電流供給回路を開閉するスイッチ装置に関する。   The present invention relates to a switch device that opens and closes a current supply circuit to a load connected to the outside.

図５は、背景技術に係るスイッチ装置の構成を示すブロック図である。図５に示すスイッチ装置１０１は、外部に商用電源電圧Ｖａｃを出力する商用電源ＰＳと白熱灯ＬＡとの直列回路が接続される外部接続端子１０２，１０３と、外部接続端子１０２，１０３間に接続されるトライアック１０４とリレースイッチ１０５との直列回路と、ユーザからの調光指示を受け付ける調光ボリューム１０７と、調光ボリューム１０７により受け付けられた調光指示に応じてトライアック１０４とリレースイッチ１０５とのオンオフ動作を制御する制御部１０６とを備えている。そして、制御部１０６は、調光指示に応じてリレースイッチ１０５をオンさせることにより商用電源ＰＳから白熱灯ＬＡへ電源電流を供給して白熱灯ＬＡを点灯させると共に、トライアック１０４をオンさせる位相を制御することにより白熱灯ＬＡへ供給する電力量を変化させて白熱灯ＬＡの発光を調光するようにされている。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a switch device according to the background art. The switch device 101 shown in FIG. 5 is connected between the external connection terminals 102 and 103 to which a series circuit of the commercial power supply PS that outputs the commercial power supply voltage Vac and the incandescent lamp LA is connected, and the external connection terminals 102 and 103. Of the triac 104 and the relay switch 105, the dimming volume 107 for receiving a dimming instruction from the user, and the triac 104 and the relay switch 105 according to the dimming instruction received by the dimming volume 107. And a control unit 106 that controls the on / off operation. Then, the control unit 106 turns on the relay switch 105 in response to the dimming instruction to supply a power source current from the commercial power source PS to the incandescent lamp LA to turn on the incandescent lamp LA, and to turn on the triac 104. By controlling, the amount of electric power supplied to the incandescent lamp LA is changed to adjust the light emission of the incandescent lamp LA.

しかし、位相制御用のトライアック１０４をオンさせた状態でリレースイッチ１０５をオン、オフさせると、リレースイッチ１０５によって白熱灯ＬＡへの電流供給回路が開閉されるために、リレースイッチ１０５の接点にアークが発生し、リレースイッチ１０５の寿命を縮めてしまうという不都合があった。特に、近年、環境配慮によりカドミウムなどの有害物質の使用を避けるべくリレースイッチのいわゆるカドミフリー化が促進され、リレースイッチのオン、オフ時において接点に生じるアークの影響がますます大きくなることが予想される。   However, when the relay switch 105 is turned on and off with the phase control triac 104 turned on, the relay switch 105 opens and closes the current supply circuit to the incandescent lamp LA, so that an arc is generated at the contact of the relay switch 105. Occurs, and the life of the relay switch 105 is shortened. In recent years, in order to avoid the use of harmful substances such as cadmium due to environmental considerations, the so-called cadmium-free relay switch has been promoted, and it is expected that the influence of the arc generated at the contact when the relay switch is turned on and off will become even greater. Is done.

そこで、白熱灯ＬＡを点灯させる際にはトライアック１０４がオフしている状態で先にリレースイッチ１０５をオンさせ、白熱灯ＬＡを消灯させる際には先にトライアック１０４をオフさせてからリレースイッチ１０５をオフさせて、リレースイッチ１０５に電圧が印加されない状態でリレースイッチ１０５をオン、オフさせることによりリレースイッチ１０５のオン、オフ時におけるアークの発生を抑制し、アークの発生によるリレースイッチ１０５の寿命短縮を低減することができるスイッチ装置１０１が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、トライアック１０４は調光用及び負荷電流供給回路開閉用のスイッチとして用いられ、リレースイッチ１０５はトライアック１０４の漏れ電流を遮断するスイッチとして用いられている。
特開２００３−３１３７６号公報 Therefore, when turning on the incandescent lamp LA, the relay switch 105 is turned on first with the triac 104 turned off, and when turning off the incandescent lamp LA, the triac 104 is turned off first and then the relay switch 105 is turned on. Is turned off and the relay switch 105 is turned on and off in the state where no voltage is applied to the relay switch 105, thereby suppressing the occurrence of arc when the relay switch 105 is turned on and off, and the life of the relay switch 105 due to the occurrence of arc. A switch device 101 that can reduce the shortening is known (for example, see Patent Document 1). In this case, the triac 104 is used as a switch for dimming and opening / closing the load current supply circuit, and the relay switch 105 is used as a switch for cutting off the leakage current of the triac 104.
JP 2003-31376 A

ところで、上述のように、リレースイッチ１０５に電圧が印加されない状態でリレースイッチ１０５をオン、オフさせる構成によれば、トライアック１０４によって白熱灯ＬＡへの電流供給回路が開閉されるために、トライアック１０４のオン時に白熱灯ＬＡへの突入電流が流れる。図６は、リレースイッチ１０５及びトライアック１０４のオン、オフタイミングと、電源電圧Ｖａｃと、白熱灯ＬＡに流れる負荷電流Ｉｌａとの関係を模式的に示す説明図である。図６に示すように、負荷電流Ｉｌａは、トライアック１０４のオン時に突入電流が急激に増加し、白熱灯ＬＡのフィラメントが加熱されるに伴い減少する。トライアック１０４のオン時に流れる突入電流は、外部接続端子１０２，１０３間に接続される負荷が白熱灯ＬＡのようなランプ負荷や、容量性の負荷装置である場合に特に増大する。そのため、トライアック１０４を調光用にのみ使用する場合と比べて電流供給回路の開閉にも用いる場合には、このような突入電流を流すことができるようにトライアック１０４の電流容量を増大させる必要があり、トライアック１０４が大型化するという不都合があった。   By the way, as described above, according to the configuration in which the relay switch 105 is turned on and off in a state where no voltage is applied to the relay switch 105, the current supply circuit to the incandescent lamp LA is opened and closed by the triac 104. An inrush current flows into the incandescent lamp LA when is turned on. FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the relationship between the ON / OFF timing of the relay switch 105 and the triac 104, the power supply voltage Vac, and the load current Ila flowing through the incandescent lamp LA. As shown in FIG. 6, the load current Ila increases rapidly when the triac 104 is turned on, and decreases as the filament of the incandescent lamp LA is heated. The inrush current that flows when the triac 104 is turned on increases particularly when the load connected between the external connection terminals 102 and 103 is a lamp load such as an incandescent lamp LA or a capacitive load device. Therefore, when the triac 104 is used for opening and closing the current supply circuit as compared with the case where the triac 104 is used only for dimming, it is necessary to increase the current capacity of the triac 104 so that such an inrush current can flow. There is a disadvantage that the triac 104 is enlarged.

また、トライアック１０４を負荷電流供給回路開閉用のスイッチとして用いると、トライアックのスイッチングが急峻であるためスイッチングノイズが増大し、外部接続端子１０２，１０３から外部に漏洩する雑音端子電圧が増大してしまう。そのため、雑音端子電圧レベルを例えばＩＥＣ（International Electrotechnical Commisson）規格等で規定されている範囲内に抑えるため、図７に示すようにトライアック１０４とリレースイッチ１０５との直列回路と外部接続端子１０２，１０３との間にノイズフィルタ１０８を設けていた。ノイズフィルタ１０８は、例えばトライアック１０４とリレースイッチ１０５との直列回路と、並列に接続されるコンデンサ１１０と直列に接続されるコイル１０９と、外部接続端子１０２，１０３間に接続されるコンデンサ１１１とを備えたものが用いられ、雑音端子電圧レベルを抑制するためにスイッチ装置１０１が大型化してしまうという不都合があった。   Further, when the triac 104 is used as a switch for opening and closing the load current supply circuit, the switching of the triac is steep and the switching noise increases, and the noise terminal voltage leaked to the outside from the external connection terminals 102 and 103 increases. . Therefore, in order to keep the noise terminal voltage level within a range defined by, for example, the IEC (International Electrotechnical Commisson) standard, the series circuit of the triac 104 and the relay switch 105 and the external connection terminals 102 and 103 as shown in FIG. The noise filter 108 is provided between the two. The noise filter 108 includes, for example, a series circuit of a triac 104 and a relay switch 105, a coil 109 connected in series with a capacitor 110 connected in parallel, and a capacitor 111 connected between the external connection terminals 102 and 103. What is provided is used, and there is a disadvantage that the switch device 101 is enlarged in order to suppress the noise terminal voltage level.

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、スイッチング素子の電流容量の増大を抑制しつつ雑音端子電圧レベルを抑制することができるスイッチ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a switch device capable of suppressing the noise terminal voltage level while suppressing an increase in the current capacity of the switching element.

上述の目的を達成するために、本発明に係るスイッチ装置は、外部に接続された負荷への電流供給回路を開閉するためのスイッチ装置であって、前記電流供給回路を開閉する第１のスイッチ部と、前記第１のスイッチ部と並列に接続されると共に前記第１のスイッチ部よりもオン抵抗が大きい第２のスイッチ部と、前記第１及び第２のスイッチ部のオン、オフを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第２のスイッチ部をオンさせた後に前記第１のスイッチ部をオンさせることを特徴としている。   To achieve the above object, a switching device according to the present invention is a switching device for opening and closing a current supply circuit to a load connected to the outside, and is a first switch for opening and closing the current supply circuit. , A second switch unit connected in parallel with the first switch unit and having a higher on-resistance than the first switch unit, and controlling on and off of the first and second switch units And a control section that turns on the first switch section after the second switch section is turned on.

また、上述のスイッチ装置において、前記第１のスイッチ部は、半導体スイッチとリレースイッチとの直列回路により構成されており、前記制御部は、前記リレースイッチと前記第２のスイッチ部と前記半導体スイッチとをこの順にオンさせることを特徴としている。   In the above-described switch device, the first switch unit is configured by a series circuit of a semiconductor switch and a relay switch, and the control unit includes the relay switch, the second switch unit, and the semiconductor switch. And is turned on in this order.

そして、上述のスイッチ装置において、前記第２のスイッチ部は、複数のスイッチング素子が並列に接続されて構成されており、前記制御部は、前記第２のスイッチ部における複数のスイッチング素子を順次オンさせた後に前記第１のスイッチ部をオンさせ、
前記複数のスイッチング素子のうち、少なくとも前記制御部によって最初にオンされるスイッチング素子のオン抵抗は、前記第１のスイッチ部よりも大きくされていることを特徴としている。 In the above switch device, the second switch unit is configured by connecting a plurality of switching elements in parallel, and the control unit sequentially turns on the plurality of switching elements in the second switch unit. After turning on the first switch unit,
Among the plurality of switching elements, at least an on-resistance of a switching element that is first turned on by the control unit is larger than that of the first switch unit.

さらに、上述のスイッチ装置において、前記複数のスイッチング素子は、オン抵抗の異なる少なくとも２種類のスイッチング素子を含み、前記制御部は、前記複数のスイッチング素子をオン抵抗の大きい順に順次オンさせた後に前記第１のスイッチ部をオンさせることを特徴としている。   Further, in the above switch device, the plurality of switching elements include at least two types of switching elements having different on-resistances, and the control unit sequentially turns on the plurality of switching elements in descending order of on-resistance. The first switch unit is turned on.

また、上述のスイッチ装置において、前記第１のスイッチ部における両端電圧を整流する整流回路をさらに備え、前記複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つである第３のスイッチング素子は、前記第１のスイッチ部と前記整流回路を介して並列に接続されていることを特徴としている。   The switch device may further include a rectifier circuit that rectifies the voltage across the first switch unit, and the third switching element that is at least one of the plurality of switching elements is the first switch. Are connected in parallel via the rectifier circuit.

そして、上述のスイッチ装置において、前記第１のスイッチ部と前記整流回路を介さずに並列接続されているスイッチング素子である第４のスイッチング素子は、前記第３のスイッチング素子よりもオン抵抗が小さくされていることを特徴としている。   In the above switching device, the fourth switching element, which is a switching element connected in parallel without the rectifier circuit and the first switch section, has a smaller on-resistance than the third switching element. It is characterized by being.

さらに、上述のスイッチ装置において、前記第３のスイッチング素子は、電界効果トランジスタであり、前記第４のスイッチング素子は、ＩＧＢＴであることを特徴としている。   Further, in the above switch device, the third switching element is a field effect transistor, and the fourth switching element is an IGBT.

このような構成のスイッチ装置は、電流供給回路を開閉する第１のスイッチ部よりもオン抵抗が大きい第２のスイッチ部によって外部に接続された負荷への電流供給回路が閉じられた後、第１のスイッチ部がオンされる結果、第２のスイッチ部におけるオン抵抗により外部に接続された負荷への突入電流が制限されると共に負荷への電流供給が徐々に増加されるので、スイッチング素子の電流容量の増大を抑制しつつ雑音端子電圧レベルを抑制することができる。   In the switch device having such a configuration, after the current supply circuit to the load connected to the outside is closed by the second switch unit having a higher on-resistance than the first switch unit that opens and closes the current supply circuit, As a result of turning on one switch unit, the inrush current to the load connected to the outside is limited by the on-resistance in the second switch unit and the current supply to the load is gradually increased. The noise terminal voltage level can be suppressed while suppressing an increase in current capacity.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

図１は、本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の構成の一例を示す回路図である。図１に示すスイッチ装置１は、外部に商用電源ＰＳと負荷の一例である白熱灯ＬＡとの直列回路が接続される外部接続端子２，３と、外部接続端子２，３間に接続される半導体スイッチの一例であるトライアック４とリレースイッチ５との直列回路から構成される第１スイッチ部６（第１のスイッチ部）と、第１スイッチ部６の両端電圧を全波整流する整流回路の一例であるダイオードブリッジ７と、ダイオードブリッジ７の出力端子間に接続されすなわちダイオードブリッジ７を介して第１スイッチ部６と並列に接続されている、ＦＥＴ（Field Effect Transisitor：電界効果トランジスタ）８とＦＥＴ９との並列回路から構成される第２スイッチ部１０（第２のスイッチ部）と、ユーザからの調光指示を受け付ける調光ボリューム１１と、調光ボリューム１１により受け付けられた調光指示に応じてトライアック４、リレースイッチ５、及びＦＥＴ８，９のオンオフ動作を制御する制御部１２とを備えている。制御部１２は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御回路である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a switch device according to an embodiment of the present invention. The switch device 1 shown in FIG. 1 is connected between an external connection terminal 2 and 3 and a connection circuit 2 and 3 connected to a series circuit of a commercial power source PS and an incandescent lamp LA which is an example of a load. A first switch unit 6 (first switch unit) composed of a series circuit of a triac 4 and a relay switch 5, which is an example of a semiconductor switch, and a rectifier circuit that full-wave rectifies the voltage across the first switch unit 6 A diode bridge 7, which is an example, and a FET (Field Effect Transistor) 8 connected between the output terminals of the diode bridge 7, that is, connected in parallel with the first switch unit 6 via the diode bridge 7. A second switch unit 10 (second switch unit) composed of a parallel circuit with the FET 9, a dimming volume 11 for receiving a dimming instruction from the user, and a dimming button Triac 4 according to the accepted light control direction by volume 11, and a control unit 12 for controlling the on-off operation of the relay switch 5, and FET8,9. The control unit 12 is a control circuit configured using, for example, a microcomputer.

次に、上述のように構成されたスイッチ装置１の動作について説明する。図２は、図１に示すスイッチ装置１の動作を説明するためのタイミングチャートである。まず、商用電源ＰＳは、例えば５０Ｈｚ、１００Ｖの電原電圧Ｖａｃを出力する。すなわち、図２に示す電原電圧Ｖａｃの１／２周期である期間ｔａは、例えば１０ｍｓｅｃである。次に、ＦＥＴ８，９とトライアック４とが、全てオフしている状態でユーザによる白熱灯ＬＡの調光点灯を指示する調光指示が調光ボリューム１１によって受け付けられると、タイミングＴ０において、制御部１２からの制御信号に応じてリレースイッチ５がオンされる。なお、第１スイッチ部６は、トライアック４とリレースイッチ５との直列回路であるので、トライアック４とリレースイッチ５との両方がオンした場合に第１スイッチ部６がオンしたこととなる。   Next, the operation of the switch device 1 configured as described above will be described. FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the switch device 1 shown in FIG. First, the commercial power source PS outputs a power source voltage Vac of, for example, 50 Hz and 100V. That is, the period ta which is a half cycle of the power source voltage Vac shown in FIG. 2 is, for example, 10 msec. Next, when the dimming instruction for instructing the dimming lighting of the incandescent lamp LA by the user is received by the dimming volume 11 in a state where the FETs 8 and 9 and the triac 4 are all off, the control unit at timing T0 In response to the control signal from 12, the relay switch 5 is turned on. Since the first switch unit 6 is a series circuit of the triac 4 and the relay switch 5, the first switch unit 6 is turned on when both the triac 4 and the relay switch 5 are turned on.

タイミングＴ０においては、ＦＥＴ８，９及びトライアック４がオフしているので、リレースイッチ５がオンしても白熱灯ＬＡの負荷電流Ｉｌａは流れず、従ってリレースイッチ５の接点にアークが生じることが無く、アークの発生によりリレースイッチ５の接点が劣化することが抑制される。なお、図２においては、説明の容易のため負荷電流Ｉｌａについては絶対値を示している。   At the timing T0, since the FETs 8 and 9 and the triac 4 are turned off, the load current Ila of the incandescent lamp LA does not flow even when the relay switch 5 is turned on, so that no arc is generated at the contact point of the relay switch 5. The deterioration of the contact of the relay switch 5 due to the occurrence of the arc is suppressed. In FIG. 2, the absolute value of the load current Ila is shown for ease of explanation.

次に、タイミングＴ１において、制御部１２からの制御信号に応じてＦＥＴ８がオンされる。そうすると、商用電源ＰＳから外部接続端子２、ダイオードブリッジ７、ＦＥＴ８、ダイオードブリッジ７、外部接続端子３、及び白熱灯ＬＡを経由して商用電源ＰＳに至る電流供給回路を負荷電流Ｉｌａが流れ、白熱灯ＬＡが点灯する。この場合、ＦＥＴ８のオン抵抗はトライアック４よりも大きいので、ＦＥＴ８のオン抵抗によって白熱灯ＬＡを流れる突入電流を低減し、負荷電流Ｉｌａの増加を滑らかにすることができる。   Next, at timing T1, the FET 8 is turned on in response to a control signal from the control unit 12. Then, the load current Ila flows through the current supply circuit from the commercial power source PS to the commercial power source PS via the external connection terminal 2, the diode bridge 7, the FET 8, the diode bridge 7, the external connection terminal 3, and the incandescent lamp LA. The light LA lights up. In this case, since the on-resistance of the FET 8 is larger than that of the triac 4, the inrush current flowing through the incandescent lamp LA can be reduced by the on-resistance of the FET 8, and the increase in the load current Ila can be smoothed.

次に、タイミングＴ２において、制御部１２からの制御信号に応じてＦＥＴ９がオンされる。そうすると、ＦＥＴ８とＦＥＴ９とは並列接続されているので、第２スイッチ部１０におけるオン抵抗が低下する。そして、タイミングＴ３において、制御部１２からの制御信号に応じてトライアック４がオンされる。   Next, at timing T2, the FET 9 is turned on in response to a control signal from the control unit 12. Then, since the FET 8 and the FET 9 are connected in parallel, the on-resistance in the second switch unit 10 is lowered. At time T3, the triac 4 is turned on in response to a control signal from the control unit 12.

このとき、オン抵抗がトライアック４より大きいＦＥＴ８とＦＥＴ９とを順次オンさせた後にトライアック４をオンさせるので、スイッチ装置１における外部接続端子２，３間の抵抗値は、順次段階的に低下する結果、負荷電流Ｉｌａは滑らかに上昇し、トライアック４をオンさせた際に生じるスイッチングノイズが低減され、雑音端子電圧レベルを抑制することができる。また、ＦＥＴ８とＦＥＴ９とを先にオンさせることによって、トライアック４をオンさせる際には白熱灯ＬＡを流れる突入電流が低減され、トライアック４を流れる電流が低減されるので、図５に示す背景技術に係るスイッチ装置１０１におけるトライアック１０４よりもトライアック４として電流容量の小さなトライアックを用いることができ、トライアック４の電流容量の増大を抑制することができる。さらに、タイミングＴ３において、トライアック４がオンされた際にはトライアック４とダイオードブリッジ７を介して並列に接続されたＦＥＴ８，９がオンしているので、負荷電流Ｉｌａはトライアック４とＦＥＴ８，９とに分流され、トライアック４を流れる突入電流が低減される結果、トライアック４の電流容量を低減することができる。   At this time, since the triac 4 is turned on after sequentially turning on the FET 8 and the FET 9 whose on-resistance is larger than the triac 4, the resistance value between the external connection terminals 2 and 3 in the switch device 1 is sequentially reduced step by step. The load current Ila rises smoothly, switching noise generated when the triac 4 is turned on is reduced, and the noise terminal voltage level can be suppressed. Also, by turning on the FET 8 and FET 9 first, the inrush current flowing through the incandescent lamp LA is reduced when the triac 4 is turned on, and the current flowing through the triac 4 is reduced, so the background art shown in FIG. A triac having a smaller current capacity can be used as the triac 4 than the triac 104 in the switch device 101 according to the present invention, and an increase in the current capacity of the triac 4 can be suppressed. Further, at the timing T3, when the triac 4 is turned on, the FETs 8 and 9 connected in parallel via the triac 4 and the diode bridge 7 are turned on, so that the load current Ila is equal to the triac 4 and the FETs 8 and 9. As a result, the inrush current flowing through the triac 4 is reduced, so that the current capacity of the triac 4 can be reduced.

これにより、トライアック４の電流容量の増大を抑制しつつ雑音端子電圧レベルを抑制することができる。   Thereby, it is possible to suppress the noise terminal voltage level while suppressing an increase in the current capacity of the triac 4.

この場合、タイミングＴ１からＴ２までの時間は、例えば図５に示す背景技術に係るスイッチ装置１０１において図６に示す負荷電流Ｉｌａにおける突入電流がピークに達するまでの時間が設定されており、数ミリ秒、例えば１ｍｓｅｃにされている。すなわち、最も突入電流が増加するタイミングにおいて、ＦＥＴ８のオン抵抗により電流を制限するようにされている。また、タイミングＴ２からＴ３までの時間は、例えば図６に示す負荷電流Ｉｌａにおける突入電流がピークを過ぎるまでの時間が設定されており、数ミリ秒、例えば１ｍｓｅｃにされている。すなわち、突入電流が低下し始めるタイミングにおいてＦＥＴ９をオンさせることにより、突入電流を増加させることなく滑らかにオン抵抗を低下させるようにされている。   In this case, the time from the timing T1 to T2 is set, for example, in the switch device 101 according to the background art shown in FIG. 5 until the inrush current in the load current Ila shown in FIG. Second, for example, 1 msec. That is, the current is limited by the on-resistance of the FET 8 at the timing at which the inrush current increases most. The time from the timing T2 to T3 is set to, for example, the time until the inrush current in the load current Ila shown in FIG. 6 passes the peak, and is set to several milliseconds, for example, 1 msec. That is, by turning on the FET 9 at the timing when the inrush current starts to decrease, the on-resistance is smoothly reduced without increasing the inrush current.

また、制御部１２によって、調光ボリューム１１によって受け付けられた調光指示で示される調光比に応じて電源電圧Ｖａｃにおける白熱灯ＬＡへ供給を開始する位相角を変化させるべく、調光比が上昇する（明るくなる）とタイミングＴ１が進められ、調光比が低下する（暗くなる）とタイミングＴ１が遅らされる。このように、スイッチ装置１は、タイミングＴ１を変化させることにより外部接続端子２，３間に接続された負荷に対する電力供給量を変化させるようにされている。   In addition, the dimming ratio is set by the control unit 12 to change the phase angle at which the supply voltage Vac starts to be supplied to the incandescent lamp LA according to the dimming ratio indicated by the dimming instruction received by the dimming volume 11. When it rises (becomes brighter), timing T1 is advanced, and when the dimming ratio is lowered (becomes darker), timing T1 is delayed. Thus, the switch device 1 is configured to change the amount of power supplied to the load connected between the external connection terminals 2 and 3 by changing the timing T1.

次に、タイミングＴ４において、タイミングＴ３から数ミリ秒、例えば１ｍｓｅｃ経過後に制御部１２からの制御信号に応じてＦＥＴ８，９がオフされる。そして、タイミングＴ５において制御部１２からトライアック４をオフさせる制御信号が出力され、タイミングＴ６において電源電圧Ｖａｃが０Ｖになり負荷電流Ｉｌａがゼロになると、トライアック４がオフする。   Next, at the timing T4, the FETs 8 and 9 are turned off in response to a control signal from the control unit 12 after a lapse of several milliseconds, for example, 1 msec from the timing T3. Then, a control signal for turning off the triac 4 is output from the control unit 12 at the timing T5. When the power supply voltage Vac becomes 0 V and the load current Ila becomes zero at the timing T6, the triac 4 is turned off.

以上の動作が電源電圧Ｖａｃの１／２周期である期間ｔａ毎に繰り返される。そして、調光ボリューム１１によって白熱灯ＬＡの消灯を指示する調光指示が受け付けられると、タイミングＴ７において、制御部１２によって、ＦＥＴ８，９とトライアック４とがオフしている状態でリレースイッチ５がオフされる。これにより、リレースイッチ５に負荷電流Ｉｌａが流れない状態でリレースイッチ５がオフされるので、アークによるリレースイッチ５の接点の劣化が抑制される。   The above operation is repeated every period ta which is a half cycle of the power supply voltage Vac. Then, when the dimming instruction for instructing to turn off the incandescent lamp LA is received by the dimming volume 11, the relay switch 5 is turned off at the timing T7 while the FETs 8 and 9 and the triac 4 are turned off by the control unit 12. Turned off. Thereby, since the relay switch 5 is turned off in a state where the load current Ila does not flow through the relay switch 5, deterioration of the contact of the relay switch 5 due to the arc is suppressed.

また、上述のように、図１に示すスイッチ装置１によれば、トライアック４よりオン抵抗が大きいＦＥＴ８とＦＥＴ９とを順次オンさせた後に、ＦＥＴ８，９よりオン抵抗が小さいトライアック４をオンさせることにより、負荷電流Ｉｌａは滑らかに上昇し、トライアック４をオンさせた際に生じるスイッチングノイズが低減され、雑音端子電圧レベルを抑制することができるので、図７に示す背景技術に係るスイッチ装置１０１におけるノイズフィルタ１０８を備えない構成としたり、あるいはコイル１０９のインダクタンスやコンデンサ１１０，１１１のキャパシタンスを小さくしてコイル１０９やコンデンサ１１０，１１１を小型化することが容易となる結果、スイッチ装置１を小型化することが容易となる。   Further, as described above, according to the switch device 1 shown in FIG. 1, after the FET 8 and FET 9 having higher on-resistance than the triac 4 are sequentially turned on, the triac 4 having lower on-resistance than the FETs 8 and 9 is turned on. As a result, the load current Ila rises smoothly, the switching noise generated when the triac 4 is turned on is reduced, and the noise terminal voltage level can be suppressed. Therefore, in the switch device 101 according to the background art shown in FIG. As a result of not having the noise filter 108 or reducing the inductance of the coil 109 and the capacitances of the capacitors 110 and 111 to facilitate the downsizing of the coil 109 and the capacitors 110 and 111, the switch device 1 can be downsized. Easy to do.

なお、第２スイッチ部１０は、ＦＥＴが二つ用いられる例を示したが、ＦＥＴ９を備えず、ＦＥＴ８のみを備える構成であってもよく、あるいはＦＥＴが三つ以上並列接続され、制御部１２によって複数のＦＥＴが順次オンされた後にトライアック４がオンされ、すなわち第１スイッチ部６がオンされる構成であってもよい。また、ＦＥＴ８，９は、ＦＥＴ以外のスイッチング素子であってもよく、トライアック４よりもオン抵抗が大きいスイッチング素子であればよい。   The second switch unit 10 has been shown as an example in which two FETs are used. However, the second switch unit 10 may have a configuration in which only the FET 8 is provided without the FET 9, or three or more FETs are connected in parallel, and the control unit 12 is connected. The triac 4 may be turned on after the plurality of FETs are sequentially turned on, that is, the first switch unit 6 may be turned on. Further, the FETs 8 and 9 may be switching elements other than the FETs, and may be any switching elements having a higher on-resistance than the triac 4.

また、例えば図３に示すように、ＦＥＴ９の代わりにＦＥＴ９よりもオン抵抗の小さいＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）９ａを用いてもよい。この場合、第２スイッチ部１０において、複数のスイッチング素子がオン抵抗の大きい順にオンされた後にトライアック４がオンされるので、外部接続端子２，３間の抵抗値を滑らかに低下させて白熱灯ＬＡへの突入電流を低減し、第１スイッチ部６や第２スイッチ部１０におけるスイッチングノイズを低減して雑音端子電圧レベルを低減することができる。   For example, as shown in FIG. 3, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 9 a having an ON resistance smaller than that of the FET 9 may be used instead of the FET 9. In this case, since the triac 4 is turned on after the plurality of switching elements are turned on in descending order of the on-resistance in the second switch unit 10, the resistance value between the external connection terminals 2 and 3 is smoothly lowered to increase the incandescent lamp. The inrush current to LA can be reduced, switching noise in the first switch unit 6 and the second switch unit 10 can be reduced, and the noise terminal voltage level can be reduced.

また、例えば、図４に示すように、ＦＥＴ９の代わりに第４のスイッチング素子の一例であるＩＧＢＴ９ｂ，９ｃを備えてもよい。具体的には、外部接続端子２にコレクタが接続されたＩＧＢＴ９ｂのエミッタが、ＩＧＢＴ９ｃのエミッタに接続され、ＩＧＢＴ９ｃのコレクタが外部接続端子３に接続されている。そして、ＩＧＢＴ９ｂ，９ｃのエミッタ同士の接続点が、ダイオードブリッジ７におけるアノード側出力端子すなわちダイオードブリッジ７を構成するダイオードのアノード同士が接続されている端子に接続されている。そして、制御部１２は、ＦＥＴ９をオン、オフさせる代わりにＩＧＢＴ９ｂ，９ｃをオン、オフさせる。   For example, as shown in FIG. 4, IGBTs 9 b and 9 c which are examples of the fourth switching element may be provided instead of the FET 9. Specifically, the emitter of the IGBT 9 b whose collector is connected to the external connection terminal 2 is connected to the emitter of the IGBT 9 c, and the collector of the IGBT 9 c is connected to the external connection terminal 3. The connection point between the emitters of the IGBTs 9b and 9c is connected to the anode side output terminal of the diode bridge 7, that is, the terminal to which the anodes of the diodes constituting the diode bridge 7 are connected. Then, the control unit 12 turns on and off the IGBTs 9b and 9c instead of turning on and off the FET 9.

この場合、ＩＧＢＴ９ｂ，９ｃをオンさせると、電源電圧Ｖａｃが正極性の場合は商用電源ＰＳから外部接続端子２、ＩＧＢＴ９ｂ、ダイオードブリッジ７、外部接続端子３、及び白熱灯ＬＡを介して商用電源ＰＳへ負荷電流Ｉｌａが流れる。一方、電源電圧Ｖａｃが負極性の場合は商用電源ＰＳから白熱灯ＬＡ、外部接続端子３、ＩＧＢＴ９ｃ、ダイオードブリッジ７、及び外部接続端子２を介して商用電源ＰＳへ負荷電流Ｉｌａが流れる。すなわち、電源電圧Ｖａｃが正極性の場合はＩＧＢＴ９ｂが第１スイッチ部６と並列に接続され、電源電圧Ｖａｃが負極性の場合はＩＧＢＴ９ｃが第１スイッチ部６と並列に接続されている。この場合、ＦＥＴ８とＩＧＢＴ９ｂ，９ｃとによって、第２スイッチ部１０ａ（図略）が構成されている。そして、ＩＧＢＴ９ｂ，９ｃは、第３のスイッチング素子の一例であるＦＥＴ８よりもオン抵抗が小さいので、図３に示すスイッチ装置１と同様に、複数のスイッチング素子がオン抵抗の大きい順にオンされた後にトライアック４がオンされる結果、外部接続端子２，３間の抵抗値を滑らかに低下させて白熱灯ＬＡへの突入電流を低減し、第１スイッチ部６や第２スイッチ部１０ａにおけるスイッチングノイズを低減して雑音端子電圧レベルを低減することができる。   In this case, when the IGBTs 9b and 9c are turned on, when the power supply voltage Vac is positive, the commercial power PS is supplied from the commercial power PS via the external connection terminal 2, the IGBT 9b, the diode bridge 7, the external connection terminal 3, and the incandescent lamp LA. A load current Ila flows. On the other hand, when the power supply voltage Vac is negative, the load current Ila flows from the commercial power source PS to the commercial power source PS through the incandescent lamp LA, the external connection terminal 3, the IGBT 9c, the diode bridge 7, and the external connection terminal 2. That is, when the power supply voltage Vac is positive, the IGBT 9b is connected in parallel with the first switch unit 6, and when the power supply voltage Vac is negative, the IGBT 9c is connected in parallel with the first switch unit 6. In this case, the second switch portion 10a (not shown) is configured by the FET 8 and the IGBTs 9b and 9c. Since the IGBTs 9b and 9c have a smaller on-resistance than the FET 8 which is an example of the third switching element, after the plurality of switching elements are turned on in the order of the large on-resistance as in the switch device 1 shown in FIG. As a result of the triac 4 being turned on, the resistance value between the external connection terminals 2 and 3 is smoothly reduced to reduce the inrush current to the incandescent lamp LA, and switching noise in the first switch unit 6 and the second switch unit 10a is reduced. This can reduce the noise terminal voltage level.

なお、第１スイッチ部６は、トライアック４とリレースイッチ５との直列回路に限られず、トライアック４のみ、あるいはリレースイッチ５のみから構成されていてもよい。また、スイッチ装置１は、外部接続端子２，３に対する電力供給量を調整する機能、例えば調光機能を備えず、外部負荷の電源をオン、オフする機能のみ備えてもよい。また、トライアック４は他の交流スイッチであってもよい。さらに、商用電源ＰＳは直流電源であってもよく、トライアック４は、バイポーラトランジスタ等直流のスイッチング素子であってもよい。   The first switch unit 6 is not limited to the series circuit of the triac 4 and the relay switch 5, and may be configured by only the triac 4 or only the relay switch 5. Further, the switch device 1 may have only a function of turning on / off the power of the external load without providing a function of adjusting the power supply amount to the external connection terminals 2 and 3, for example, a dimming function. The triac 4 may be another AC switch. Further, the commercial power source PS may be a DC power source, and the triac 4 may be a DC switching element such as a bipolar transistor.

本発明の一実施形態に係るスイッチ装置の構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of a structure of the switch apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図１に示すスイッチ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。2 is a timing chart for explaining the operation of the switch device shown in FIG. 1. 図１に示すスイッチ装置の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the switch apparatus shown in FIG. 図１に示すスイッチ装置の変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the switch apparatus shown in FIG. 背景技術に係るスイッチ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the switch apparatus which concerns on background art. 図５に示すスイッチ装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the operation of the switch device shown in FIG. 5. 背景技術に係るスイッチ装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the switch apparatus which concerns on background art.

符号の説明Explanation of symbols

１ スイッチ装置
２，３ 外部接続端子
４ トライアック
５ リレースイッチ
６ 第１スイッチ部
７ ダイオードブリッジ
８，９，９ａ，９ｂ，９ｃ ＦＥＴ
１０，１０ａ 第２スイッチ部
１１ 調光ボリューム
１２ 制御部
ＬＡ 白熱灯
ＰＳ 商用電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switch apparatus 2, 3 External connection terminal 4 Triac 5 Relay switch 6 1st switch part 7 Diode bridge 8, 9, 9a, 9b, 9c FET
10, 10a 2nd switch part 11 Dimming volume 12 Control part LA Incandescent lamp PS Commercial power supply

Claims (7)

外部に接続された負荷への電流供給回路を開閉するためのスイッチ装置であって、
前記電流供給回路を開閉する第１のスイッチ部と、
前記第１のスイッチ部と並列に接続されると共に前記第１のスイッチ部よりもオン抵抗が大きい第２のスイッチ部と、
前記第１及び第２のスイッチ部のオン、オフを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第２のスイッチ部をオンさせた後に前記第１のスイッチ部をオンさせることを特徴とするスイッチ装置。 A switch device for opening and closing a current supply circuit to a load connected to the outside,
A first switch for opening and closing the current supply circuit;
A second switch unit connected in parallel with the first switch unit and having a larger on-resistance than the first switch unit;
A control unit for controlling on and off of the first and second switch units;
With
The control unit turns on the first switch unit after turning on the second switch unit. 前記第１のスイッチ部は、半導体スイッチとリレースイッチとの直列回路により構成されており、
前記制御部は、前記リレースイッチと前記第２のスイッチ部と前記半導体スイッチとをこの順にオンさせることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。 The first switch unit is constituted by a series circuit of a semiconductor switch and a relay switch,
The switch device according to claim 1, wherein the control unit turns on the relay switch, the second switch unit, and the semiconductor switch in this order. 前記第２のスイッチ部は、複数のスイッチング素子が並列に接続されて構成されており、
前記制御部は、前記第２のスイッチ部における複数のスイッチング素子を順次オンさせた後に前記第１のスイッチ部をオンさせ、
前記複数のスイッチング素子のうち、少なくとも前記制御部によって最初にオンされるスイッチング素子のオン抵抗は、前記第１のスイッチ部よりも大きくされていることを特徴とする請求項１又は２記載のスイッチ装置。 The second switch unit is configured by connecting a plurality of switching elements in parallel.
The control unit turns on the first switch unit after sequentially turning on the plurality of switching elements in the second switch unit,
3. The switch according to claim 1, wherein, of the plurality of switching elements, at least an on-resistance of a switching element that is first turned on by the control unit is made larger than that of the first switch unit. apparatus. 前記複数のスイッチング素子は、オン抵抗の異なる少なくとも２種類のスイッチング素子を含み、
前記制御部は、前記複数のスイッチング素子をオン抵抗の大きい順に順次オンさせた後に前記第１のスイッチ部をオンさせることを特徴とする請求項３記載のスイッチ装置。 The plurality of switching elements include at least two types of switching elements having different on-resistances,
4. The switch device according to claim 3, wherein the control unit turns on the first switch unit after sequentially turning on the plurality of switching elements in descending order of on-resistance. 前記第１のスイッチ部における両端電圧を整流する整流回路をさらに備え、
前記複数のスイッチング素子のうち少なくとも一つである第３のスイッチング素子は、前記第１のスイッチ部と前記整流回路を介して並列に接続されていることを特徴とする請求項３又は４記載のスイッチ装置。 A rectifier circuit for rectifying the voltage across the first switch unit;
5. The third switching element, which is at least one of the plurality of switching elements, is connected in parallel via the first switch unit and the rectifier circuit. 6. Switch device. 前記第１のスイッチ部と前記整流回路を介さずに並列接続されているスイッチング素子である第４のスイッチング素子は、前記第３のスイッチング素子よりもオン抵抗が小さくされていることを特徴とする請求項４又は５記載のスイッチ装置。   The fourth switching element, which is a switching element connected in parallel with the first switch unit without passing through the rectifier circuit, has an on-resistance smaller than that of the third switching element. The switch device according to claim 4 or 5. 前記第３のスイッチング素子は、電界効果トランジスタであり、
前記第４のスイッチング素子は、ＩＧＢＴであることを特徴とする請求項６記載のスイッチ装置。 The third switching element is a field effect transistor;
The switch device according to claim 6, wherein the fourth switching element is an IGBT.
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