JP5109156B2 - スイッチ回路および回生回路 - Google Patents
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Description
(1)スイッチ素子内部での発熱(損失)への対策
(2)負荷回路の誘導性による電流立ち上がりの遅れへの対策
(3)回路および負荷の誘導性による電流遮断時のサージ電圧への対策
図1乃至図4は、本発明の実施の形態のスイッチ回路を示している。
図1に示すように、スイッチ回路10は、通電用電気スイッチ11と過渡電流用電気スイッチ12と損失抑制コンデンサ13とサージ用コンデンサ14とを有している。スイッチ回路10は、電源1に接続された負荷2に対して直列に接続されている。なお、負荷2は、抵抗R、インダクタンスLを有している。
図2に示すように、本発明の実施の形態のスイッチ回路10では、通電用電気スイッチ11を開離するとき過渡電流用電気スイッチ12を閉成しておく。これにより、通電用電気スイッチ11の開離動作中、負荷電流を過渡電流用電気スイッチ12を介して損失抑制コンデンサ13に流すことができる。このときの通電用電気スイッチ11の電圧および電流は、図3中で、電流遮断開始時のa点から、電流がゼロに近づくb点に至るように変化する。損失抑制コンデンサ13は、徐々に充電され電圧が上昇するが、開離動作中の通電用電気スイッチ11を流れる電流がゼロに近づく間、その電圧の上昇を抑えることができ、設定電圧V0に至る。
図5に示すように、回生回路は、電源1と負荷2と本発明の実施の形態のスイッチ回路10とを有している。
スイッチ回路10は、負荷2に対して直列に接続され、回生スイッチ15と逆流防止部16とを有している。回生スイッチ15は、一端が電源1と負荷2との間に接続され、他端が過渡電流用電気スイッチ12と損失抑制コンデンサ13およびサージ用コンデンサ14との間に接続されている。逆流防止部16は、ダイオードから成り、サージ用コンデンサ14に蓄えられた電荷が電源1に逆流するのを防ぐよう損失抑制コンデンサ13とサージ用コンデンサ14との間に接続されている。
回生回路は、通電用電気スイッチ11が開離(off)するとき、負荷2のインダクタンスLによりサージ電圧が発生する。このサージ電圧により、サージ用コンデンサ14を電源1の電圧以上の高電圧で充電することができる。このとき、スイッチ回路10が通電用電気スイッチ11および過渡電流用電気スイッチ12の特性と無関係に負荷電流を低減できるため、負荷2のインダクタンスLでのサージ電圧によるサージ用コンデンサ14の充電を制御することができる。図6に示すように、次に通電用電気スイッチ11を閉成(on)するとき、負荷2に電流が流れるタイミングで回生スイッチ15を閉成(on)させる。これにより、サージ用コンデンサ14を負荷2に接続して、サージ用コンデンサ14に蓄えられた電荷を負荷2に流すことができる。
2 負荷
10 スイッチ回路
11 通電用電気スイッチ
12 過渡電流用電気スイッチ
13 損失抑制コンデンサ
14 サージ用コンデンサ
15 回生スイッチ
16 逆流防止部
Claims (5)
- 通電用電気スイッチと過渡電流用電気スイッチと損失抑制コンデンサとサージ用コンデンサとダイオードとを有し、
前記通電用電気スイッチおよび前記過渡電流用電気スイッチは互いに電気的に並列に接続され、時間差をつけて開閉可能であり、
前記損失抑制コンデンサおよび前記サージ用コンデンサは互いに電気的に並列に接続され、前記過渡電流用電気スイッチに対して直列に接続され、
前記損失抑制コンデンサは、前記通電用電気スイッチの開離時間をΔt、前記通電用電気スイッチを流れる通電電流をIc、前記通電用電気スイッチの電流遮断時の接点間電圧をVcとするとき、容量C1が(Ic×Δt)/Vc以上となり、等価直列抵抗値R1が(Ic×Vc)以下となるよう設定されており、
前記ダイオードは前記サージ用コンデンサに蓄えられた電荷の逆流を防ぐよう、前記損失抑制コンデンサと前記サージ用コンデンサとの間に接続されていることを、
特徴とするスイッチ回路。 - 前記通電用電気スイッチは、電気接点から成り、電流遮断時の接点間電圧が前記電気接点の金属材料で決まる最小アーク放電電圧値以下になるよう設定されていることを、特徴とする請求項1記載のスイッチ回路。
- 前記通電用電気スイッチは、電気接点から成り、電流遮断時の接点間電圧が前記電気接点の金属材料で決まる融点温度Tmまたは沸点温度Tbに対応する電圧V≒Tm/3200またはV≒Tb/3200を超えない電圧に設定されていることを、特徴とする請求項1または2記載のスイッチ回路。
- 電源と負荷と請求項1,2または3記載のスイッチ回路とを有し、
前記負荷はインダクタンスを有し、前記電源に接続され、
前記スイッチ回路は前記負荷に対して直列に接続され、前記通電用電気スイッチの開離で発生するサージ電圧により前記サージ用コンデンサを前記電源の電圧以上の電圧で充電可能であり、前記通電用電気スイッチを閉成するとき、前記サージ用コンデンサを前記負荷に接続可能であり、前記サージ用コンデンサに蓄えられた電荷が前記電源に逆流するのを防ぐよう設けられた逆流防止部を有することを、
特徴とする回生回路。 - 接続負荷回路を有し、
前記スイッチ回路は前記通電用電気スイッチを閉成するとき、前記サージ用コンデンサを前記接続負荷回路に接続可能であることを、
特徴とする請求項4記載の回生回路。
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