JP2007287635A

JP2007287635A - 位相制御回路

Info

Publication number: JP2007287635A
Application number: JP2006116946A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Yamada; 茂美山田
Original assignee: Kuroi Electric Co Ltd
Current assignee: Kuroi Electric Co Ltd
Priority date: 2006-04-20
Filing date: 2006-04-20
Publication date: 2007-11-01

Abstract

【課題】高周波ノイズの除去特性に優れ、また、低廉で簡単な回路構成となる位相制御回路を提供する。
【解決手段】交流電源電圧を位相制御するトライアックＴＲ１、ＴＲ２と、このトライアックＴＲ１、ＴＲ２にそれぞれ直列に接続されるインダクタＬ１、Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）とを備え、位相制御による通電開始時に、前記トライアックＴＲ１を先ず導通させ、その直後に前記トライアックＴＲ２も導通させることにより、同通開始時にインダクタＬ１によって高周波ノイズを除去し、その後はインダクタＬ２に電流の多くを流すことにより、インダクタによる発熱を抑制する。
【選択図】図１

Description

この発明は、調光器などに用いられる位相制御回路に関する。

調光器などに用いられる位相制御回路は、負荷に直列に位相制御素子を接続し、さらに、インダクタ（チョーク）を直列接続することにより負荷に供給する電流（交流）の位相制御を行っている。インダクタは、位相制御素子による導通開始時に生じる高周波ノイズ（高調波成分）を除去する機能を持ち、十分な高周波ノイズを除去するためには比較的大型のものを用いる必要がある。しかし、負荷に大型のインダクタを接続する構成では、高周波ノイズを除去できるが、大型化を避けられず、且つ温度上昇に対する対策が必要となってくる。

そこで、この課題を解決するために、例えば、特許文献１に示すように、位相制御素子による通電開始時の負荷供給電流の傾きが緩やかになるように傾斜制御を行うようにしたものがある。高周波ノイズは、負荷電流の急峻な変化時に大量且つ高レベルで発生するため、傾斜区間を設けて位相制御素子による通電開始時の負荷電流が緩慢な変化となるように制御することで、同ノイズの低減化を図ることができる。
特開平１０−２８４２６３号公報

しかしながら、特許文献１に示される装置では、傾斜制御のための特別の回路構成が必要であるため高コスト化を避けられず、また、傾斜区間を位相制御による通電開始タイミングの前に設定しているため、位相制御が正確にできない問題がある。さらに、負荷にインダクタが直列接続されていないため、通電開始時や負荷の断線時などに位相制御素子に急峻な電流変化が直接加わって同素子を破壊に至らせる可能性がある。

この発明の目的は、高周波ノイズの除去特性に優れ、また、低廉で簡単な回路構成となる位相制御回路を提供することにある。

この発明の位相制御回路は、負荷に直列に接続されたインダクタと位相制御素子とを備え、位相制御素子による通電開始時により多く発生する高周波ノイズをインダクタにより抑制する位相制御回路において、インダクタを第１のインダクタＬ１と第２のインダクタＬ２を並列的に接続して構成する。第１のインダクタＬ１はインダクタンスの値が大きく、第２のインダクタＬ２はインダクタンスの値が小さい。

また、前記位相制御素子は、前記第１のインダクタＬ１に接続される第１の位相制御素子と、前記第２のインダクタＬ２に接続される第２の位相制御素子とで構成され、
位相制御による通電開始時に、前記第１の位相制御素子を先ず導通させ、その直後に前記第２の位相制御素子を導通させる。

上記のように構成することで、位相制御の通電開始時（電流の立ち上がり時）にはＬの大きい第１のインダクタＬ１が通電することにより高周波ノイズの発生が抑制され、その直後に相対的にＬの小さな第２のインダクタＬ２も通電することにより、電流の多くは第２のインダクタＬ２を流れるようになる。第１のインダクタＬ１の抵抗値Ｒ１は、第２のインダクタＬ２の抵抗値Ｒ２よりも大きいから、第２のインダクタＬ２が通電したとき以降はＩ＾２* Ｒの大きさ（発熱量）もそれほど大きくはならない。

したがって、通電開始時（電流の立ち上がり時）に最も発生しやすい高周波ノイズを抑制できるとともに、定常電流による発熱量が大きくならないことから温度上昇を抑えることができる。また、第１のインダクタＬ１は通電開始時にだけ大きな電流が流れ、その後は小さな電流しか流れないため、大型化する必要がない。

この発明によれば、高周波ノイズを効果的に抑制できるとともに、温度上昇を抑制できるため放熱対策部品が不要であり、また、第１のインダクタＬ１を大型化する必要がないため回路全体の小型化とコストダウンを実現できる。

図１は、この発明の実施形態である位相制御回路の回路図である。

図１において、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源ＡＣの入力端子には白熱電球等の負荷ＬＤが接続され、さらに、負荷ＬＤには、第１の位相制御素子であるトライアックＴＲ１と第２の位相制御素子であるトライアックＴＲ２が接続され、トライアックＴＲ１には第１のインダクタであるインダクタＬ１が接続され、トライアックＴＲ２には第２のインダクタであるインダクタＬ２が接続されている。トライアックＴＲ１とインダクタＬ１との直列回路は、トライアックＴＲ２とインダクタＬ２との直列回路に並列接続されている。また、インダクタＬ１とインダクタＬ２の一端は共通接続され、この一端と負荷ＬＤとの間にコンデンサＣが接続されている。

制御部ＣＴは、トライアックＴＲ１とＴＲ２のゲート端子にトリガ信号を出力し、それらの通電開始を制御する。

上記インダクタＬ１のインダクタンス値ＬはインダクタＬ２のインダクタンス値Ｌよりも大きい値にある（Ｌ１＞Ｌ２）。この例では、Ｌ１＝３５３μＨ、Ｌ２＝８．８μＨに設定されている。制御部ＣＴは、通電開始時に、まずインダクタＬ１にトリガ信号を出力し、その直後にインダクタＬ２にもトリガ信号を出力する。その遅延時間は概ね１０μＳ程度である。図２は、トライアックＴＲ１とＴＲ２の通電開始タイミングの遅延を示している。時刻ｔ１が通電開始タイミングであり、この時刻ｔ１にトライアックＴＲ１がオンし、遅延時間Δｔだけ遅れた時刻ｔ１＋ΔｔにトライアックＴＲ２がオンする。トライアックＴＲ１、ＴＲ２は、その後時間Ｔ（Δｔ経過時から電流がゼロクロスする迄の時間）が経過するまでオン状態を保つ。したがって、時刻ｔ１の電流立ち上がり時においては、電流はインダクタＬ１のみに流れ、そのときに生じる高周波ノイズはＬの大きなインダクタＬ１により十分に吸収される。また、上記遅延時間Δｔ経過後は、トライアックＴＲ２もオンする。インダクタＬ２はインダクタＬ１に対して、Ｌが小さいことからＲ（抵抗値）も小さい。したがって、トライアックＴＲ２がオンすることで、その後半サイクルが経過するまで（電流がゼロクロスする迄）、電流はその多くがトライアックＴＲ２とＬの小さなインダクタＬ２を流れる。そのため、発熱が小さくインダクタ全体による発熱を抑制することができる。なお、トライアックＴＲ２に接続されるインダクタＬ２は、期間Ｔにおいて多少発生する高周波ノイズを除去するとともに、通電開始時や負荷の断線時などにトライアックＴＲ２に急峻な電流変化が加わらないようにする。したがって、急峻な電流変化によるトライアックＴＲ２の破壊を未然に防止することができる。

上記実施形態では、Ｌ１＝３５３μＨ、Ｌ２＝８．８μＨに設定したが、インダクタＬ１とＬ２の上記の機能を十分に実現するためには、Ｌ１はＬ２の１０倍以上であることが望ましい。また、上記実施形態では遅延時間Δｔを概ね１０μＳ程度としたが、実験により適切な値に設定することが望ましい。

この発明の実施形態である位相制御回路の回路図である。位相制御回路の動作波形図である。

Claims

交流電源電圧を位相制御する位相制御素子と、この位相制御素子に直列に接続されるインダクタとを備え、前記位相制御素子で位相制御された交流電源電圧を負荷に供給する位相制御回路において、
前記インダクタは、一端が共通接続された第１のインダクタＬ１と、第２のインダクタＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）とで構成され、
前記位相制御素子は、前記第１のインダクタＬ１に接続される第１の位相制御素子と、前記第２のインダクタＬ２に接続される第２の位相制御素子とで構成され、
位相制御による通電開始時に、前記第１の位相制御素子を先ず導通させ、その直後に前記第２の位相制御素子を導通させることを特徴とする位相制御回路。