JP5362484B2 - Load control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load control device capable of precisely controlling opening and closing timing and reducing power consumption while reducing the number of switching elements. <P>SOLUTION: In a control part 13, when a voltage detecting part 18 detects that a voltage inputted to a third power supply part 16 has reached a predetermined threshold while power is supplied to a load, first, the conductivity of an auxiliary opening/closing part 17 is established, and then, when a current detecting part 26 detects that a current flowing through the auxiliary opening/closing part 17 has reached a predetermined threshold, the conductivity of a main opening/closing part 11 is established. When the current flowing through the auxiliary opening/closing part 17 does not reach the predetermined threshold, the conductivity of the auxiliary opening/closing part 17 is continued. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、交流電源と照明装置などの負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置に関する。   The present invention relates to a two-wire load control device connected in series between a load such as an AC power source and a lighting device.

従来から、トライアックやサイリスタなどの無接点スイッチ素子を用いた照明装置用の負荷制御装置が実用化されている。これらの負荷制御装置は、省配線の見地から、２線式結線が一般的であり、商用の交流電源と負荷との間に直列に接続される。このように交流電源と負荷との間に直列に接続される負荷制御装置においては、如何にして自己の回路電源を確保するかが問題となる。   Conventionally, load control devices for lighting devices using contactless switching elements such as triacs and thyristors have been put into practical use. These load control devices generally have a two-wire connection from the viewpoint of reduced wiring, and are connected in series between a commercial AC power source and a load. Thus, in a load control device connected in series between an AC power supply and a load, how to secure its own circuit power supply becomes a problem.

図２０に示す第１従来例の負荷制御装置５０は、交流電源２と負荷３との間に直列に接続され、主開閉部５１と、整流部５２と、制御部５３と、制御部５３に安定した電源を供給するための第１電源部５４と、負荷３への電力停止状態のときに第１電源部５４へ電力を供給する第２電源部５５と、負荷３への電力供給が行われているときに第１電源部５４へ電力を供給する第３電源部５６と、負荷電流のうち微小電流の通電を行う補助開閉部５７などで構成されている。主開閉部５１のスイッチ素子５１ａは、トライアックで構成されている。   A load control device 50 of the first conventional example shown in FIG. 20 is connected in series between an AC power source 2 and a load 3, and includes a main switching unit 51, a rectifying unit 52, a control unit 53, and a control unit 53. A first power supply unit 54 for supplying stable power, a second power supply unit 55 for supplying power to the first power supply unit 54 when power to the load 3 is stopped, and power supply to the load 3 are performed. The third power source unit 56 supplies power to the first power source unit 54 when it is connected, and an auxiliary opening / closing unit 57 that energizes a minute current in the load current. The switch element 51a of the main opening / closing part 51 is configured by a triac.

負荷３へ電力供給が行われていない負荷制御装置５０のオフ状態では、交流電源２から負荷制御装置５０に印加される電圧は、整流部５２を介して第２電源部５５に供給される。第２電源部５５は、抵抗とツェナーダイオードで構成された定電圧回路である。このときに負荷３に流れる電流は、負荷３が誤動作しない程度の微小電流であり、制御部５３の消費電流は小さく、第２電源部５５のインピーダンスは高く維持されるように設定されている。   In the off state of the load control device 50 in which no power is supplied to the load 3, the voltage applied from the AC power supply 2 to the load control device 50 is supplied to the second power supply unit 55 via the rectification unit 52. The second power supply unit 55 is a constant voltage circuit composed of a resistor and a Zener diode. The current flowing through the load 3 at this time is a minute current that does not cause the load 3 to malfunction, the current consumption of the control unit 53 is small, and the impedance of the second power supply unit 55 is set to be kept high.

一方、負荷３へ電力供給が行われている負荷制御装置５０のオン状態では、制御部５３からの制御信号により第３電源部５６がオンし、負荷制御装置５０のインピーダンスが低下して負荷３に流れる電流量が増加すると共に、第３電源部５６に流れる電流は第１電源部５４にも流れ、バッファコンデンサ５９の充電を開始する。バッファコンデンサ５９の充電電圧が所定の閾値よりも高くなると、第３電源部５６を構成するツェナーダイオード５６ａがブレークダウンして電流が流れ始め、補助開閉部５７のゲートに電流が流れ込み、補助開閉部５７が導通する（閉状態）。その結果、整流部５２から第３電源部５６に流れていた電流は補助開閉部５７へ転流し、さらに主開閉部５１のスイッチ素子５１ａのゲートに流れ込み、主開閉部５１が導通する（閉状態）。そのため、負荷６１に対してほぼ全ての電力が供給される。一旦、主開閉部５１が導通する（閉状態）と電流を流し続けるが、交流電流がゼロクロス点に達したときにスイッチ素子５１ａは自己消弧し、主開閉部５１が非導通（開状態）になる。主開閉部５１が非導通（開状態）になると、再び整流部５２から第３電源部５６を経て第１電源部５４に電流が流れ、負荷制御装置５０の自己回路電源を確保する動作を行う。すなわち、交流の１／２周期ごとに、負荷制御装置５０の自己回路電源確保、補助開閉部５７の導通及び主開閉部５１の導通動作が繰り返される。   On the other hand, in the ON state of the load control device 50 in which power is supplied to the load 3, the third power supply unit 56 is turned on by the control signal from the control unit 53, and the impedance of the load control device 50 is lowered to reduce the load 3 As the amount of current flowing through the first power supply unit 56 increases, the current flowing through the third power supply unit 56 also flows through the first power supply unit 54 and starts charging the buffer capacitor 59. When the charging voltage of the buffer capacitor 59 becomes higher than a predetermined threshold value, the Zener diode 56a constituting the third power supply unit 56 breaks down and current starts to flow, current flows into the gate of the auxiliary switching unit 57, and the auxiliary switching unit 57 conducts (closed state). As a result, the current flowing from the rectifying unit 52 to the third power supply unit 56 is commutated to the auxiliary switching unit 57 and further flows into the gate of the switch element 51a of the main switching unit 51, and the main switching unit 51 becomes conductive (closed state). ). Therefore, almost all the electric power is supplied to the load 61. Once the main opening / closing part 51 becomes conductive (closed state), the current continues to flow. However, when the alternating current reaches the zero cross point, the switch element 51a self-extinguishes and the main opening / closing part 51 becomes non-conductive (open state). become. When the main opening / closing part 51 becomes non-conductive (open state), a current flows again from the rectifying part 52 through the third power supply part 56 to the first power supply part 54, and the operation for securing the self-circuit power supply of the load control device 50 is performed. . In other words, the self-circuit power supply securing of the load control device 50, the conduction of the auxiliary opening / closing part 57, and the conduction operation of the main opening / closing part 51 are repeated every half cycle of the AC.

図２１に示す第２従来例の負荷制御装置６０は、交流電源２と負荷３との間に直列に接続され、主開閉部６１と、整流部６２と、制御部６３と、制御部６３に安定した電源を供給するための第１電源部６４と、負荷３への電力停止状態のときに第１電源部６４へ電力を供給する第２電源部６５と、負荷３への電力供給が行われているときに第１電源部６４へ電力を供給する第３電源部６６と、負荷電流のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部６７などで構成されている。主開閉部６１のスイッチ素子６１ａとしてＭＯＳＦＥＴを用いており、白熱灯を制御対象負荷としている。   A load control device 60 of the second conventional example shown in FIG. 21 is connected in series between the AC power source 2 and the load 3, and includes a main switching unit 61, a rectifying unit 62, a control unit 63, and a control unit 63. The first power supply unit 64 for supplying stable power, the second power supply unit 65 for supplying power to the first power supply unit 64 when the power to the load 3 is stopped, and the power supply to the load 3 are performed. The third power source unit 66 supplies power to the first power source unit 64 when the power source is disconnected, and the zero cross detection unit 67 detects the zero cross point of the load current. A MOSFET is used as the switch element 61a of the main opening / closing part 61, and an incandescent lamp is used as a load to be controlled.

負荷３に電力を供給する場合、外部入力される調光レベルに応じた期間だけ主開閉部６１のスイッチ素子６１ａを導通させるが、ゼロクロス検出部６７が電圧のゼロクロス点を検出するタイミングでスイッチ素子６１ａを導通させ（閉状態）、上記期間経過後にスイッチ素子６１ａを非導通（開状態）にさせる。主開閉部６１が非導通（開状態）の間、上記第１従来例と同様に負荷制御装置６０の自己回路電源が確保される。主開閉部６１が非導通（開状態）にされると、再びゼロクロス検出部６７がゼロクロス点を検出し、スイッチ素子６１ａを導通（閉状態）にさせる動作を交流の１／２周期ごとに繰り返す。   When power is supplied to the load 3, the switch element 61a of the main switching unit 61 is turned on only during a period according to the dimming level inputted externally, but at the timing when the zero-cross detection unit 67 detects the zero-cross point of the voltage. 61a is made conductive (closed state), and the switch element 61a is made nonconductive (open state) after the above period. While the main opening / closing part 61 is non-conductive (open state), the self-circuit power supply of the load control device 60 is secured as in the first conventional example. When the main opening / closing part 61 is made non-conductive (open state), the zero cross detection part 67 again detects the zero cross point and repeats the operation of making the switch element 61a conductive (closed state) every half cycle of AC. .

第１従来例の負荷制御装置５０のように主開閉部５１のスイッチ素子がトライアックやサイリスタの場合、負荷３に電力を供給する際に発生するノイズを低減するため、及び負荷３への電力供給を停止する際に電源２から伝播されるノイズによる誤動作を防止するために、フィルタを設ける必要があるが、フィルタを構成するコイル５８の大きさやコイルによる発熱が問題となり、負荷制御装置の小型化が困難である。   When the switch element of the main switching unit 51 is a triac or thyristor as in the load control device 50 of the first conventional example, to reduce noise generated when power is supplied to the load 3, and to supply power to the load 3. In order to prevent malfunction caused by noise propagated from the power supply 2 when stopping the power supply, it is necessary to provide a filter. However, the size of the coil 58 constituting the filter and the heat generated by the coil become problems, and the load control device is downsized. Is difficult.

フィルタを用いずに負荷制御装置によるノイズを低減するために、例えば特許文献１に記載された負荷制御装置（第３従来例）では、主開閉部のスイッチ素子の他に、このスイッチ素子（第１スイッチ部）よりもオン抵抗の大きい第２スイッチ部を設け、第２スイッチ部をオンさせた後第１スイッチ部をオンさせるようにしている。しかしながら、このような第３従来例では、スイッチ素子の数が多くなり、回路構成が複雑になると共に、スイッチオンのタイミングの制御が複雑になる。   In order to reduce noise caused by the load control device without using a filter, for example, in the load control device described in Patent Document 1 (third conventional example), in addition to the switch element of the main switching unit, The second switch unit having a larger on-resistance than the first switch unit is provided, and the first switch unit is turned on after the second switch unit is turned on. However, in the third conventional example, the number of switch elements increases, the circuit configuration becomes complicated, and the control of switch-on timing becomes complicated.

また、第２従来例の負荷制御装置６０のように主開閉部６１のスイッチ素子６１ａがトランジスタの場合、負荷が白熱灯のような負荷電流と負荷電圧が同位相（力率１）になる負荷に限定される。   In addition, when the switch element 61a of the main switching unit 61 is a transistor as in the load control device 60 of the second conventional example, the load is a load such as an incandescent lamp and the load voltage has the same phase (power factor 1). It is limited to.

さらに、主開閉部のスイッチ素子として用いられるトライアックやトランジスタはＳｉで構成され、素子の縦方向に電流が流れる縦型が一般的である。トライアックの場合、通電経路にＰＮジャンクションが存在するため、通電時にこの障壁を乗り越えるために損失が発生する。また、トランジスタの場合、２つの素子を逆方向に接続する必要があること、及び耐電圧維持層となる低キャリア濃度層の抵抗が高いため、通電時に損失が発生する。これらの損失によりスイッチ素子自体の発熱が大きく、大型のヒートシンクを必要とするため、負荷制御装置の大容量化や小型化の妨げとなっていた。一般的に、このような負荷制御装置は、壁面に設けられた金属製のボックスなどに収納されて使用されるが、従来の負荷制御装置では小型化には限界があるため、現在一般的に使用されているボックスの大きさでは、負荷制御装置と他のセンサやスイッチなどとの併用ができない。従って、一般的な大きさのボックスにおいて、負荷制御装置と他のセンサやスイッチなどの併設を可能にするために、負荷制御装置のさらなる小型化が求められている。   Further, a triac or transistor used as a switching element of the main opening / closing unit is generally made of Si, and a vertical type in which a current flows in the vertical direction of the element is generally used. In the case of a triac, since a PN junction exists in the energization path, a loss is generated because the barrier is overcome. Further, in the case of a transistor, a loss occurs during energization because it is necessary to connect the two elements in opposite directions and the resistance of the low carrier concentration layer serving as the withstand voltage maintaining layer is high. Due to these losses, the switch element itself generates a large amount of heat and requires a large heat sink, which hinders an increase in capacity and size of the load control device. In general, such a load control device is used by being housed in a metal box or the like provided on a wall surface. However, since there is a limit to downsizing of a conventional load control device, it is currently generally used. Depending on the size of the box used, the load control device cannot be used in combination with other sensors or switches. Therefore, further reduction in size of the load control device is required in order to allow the load control device and other sensors, switches, and the like to be provided in a box having a general size.

また、上記従来の負荷制御装置において、例えば負荷が照明装置である場合、豆電球等の低容量の負荷を制御する際にも、消費電力の大きい主開閉部が導通されるため、負荷制御装置内において消費される電力が大きくなる。   Further, in the conventional load control device, for example, when the load is a lighting device, the main opening / closing section with large power consumption is conducted even when controlling a low-capacity load such as a miniature light bulb. The electric power consumed inside becomes large.

特開２００６−９２８５９号公報JP 2006-92859 A

本発明は、上記従来例の問題を解決するためになされたものであり、スイッチ素子の点数を削減しつつ、開閉タイミングを正確に制御し、かつ消費電力の低減を図ることができる負荷制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional example, and is capable of accurately controlling the switching timing and reducing power consumption while reducing the number of switch elements. The purpose is to provide.

上記目的を達成するために請求項１の発明は、交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、トランジスタ構造のスイッチ素子を有し、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、サイリスタ構造のスイッチ素子を有し、前記主開閉部が非導通のときに、負荷に対して電源の供給を制御する補助開閉部と、前記主開閉部及び前記補助開閉部の開閉を制御する制御部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、前記主開閉部又は前記補助開閉部が閉状態で、負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部と、前記第３電源部に入力される電圧を検出する電圧検出部と、前記補助開閉部に流れる電流を検出する電流検出部を備え、負荷へ電力を供給しているとき、前記第３電源部に入力される電圧が所定の閾値に達したことを前記電圧検出部が検出すると、前記補助開閉部は導通され、前記制御部は、前記補助開閉部に流れる電流が所定の閾値に達したことを前記電流検出部が検出すると前記主開閉部を導通させることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a two-wire load control device connected in series between an AC power source and a load, comprising a switch element having a transistor structure, A main switching unit for controlling power supply; a switch element having a thyristor structure; an auxiliary switching unit for controlling power supply to a load when the main switching unit is non-conductive; and the main switching unit And a control unit that controls opening and closing of the auxiliary switching unit, a first power supply unit that is supplied with power from both ends of the main switching unit via a rectifying unit and supplies a stable voltage to the control unit, and the main switching unit A second power supply unit that supplies power to the first power supply unit when power is supplied from both ends of the power supply via the rectification unit and power supply to the load is stopped, and the main switching unit or the auxiliary switching unit Section is closed and supplying power to the load A third power source that supplies power to the first power source; a voltage detector that detects a voltage input to the third power source; and a current detector that detects a current flowing through the auxiliary opening / closing unit. When the voltage detection unit detects that the voltage input to the third power supply unit has reached a predetermined threshold when supplying power to the load, the auxiliary switching unit is turned on, and the control unit The main opening / closing section is turned on when the current detecting section detects that the current flowing through the auxiliary opening / closing section has reached a predetermined threshold value.

請求項２の発明は、請求項１に記載の負荷制御装置において、負荷電流のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備え、前記制御部は、前記主開閉部を導通させた後、前記ゼロクロス検出部が負荷電流のゼロクロス点を検出してから負荷電流の半周期未満の所定時間の経過後、前記主開閉部を非導通とすることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the load control device according to the first aspect of the present invention, the load control device further includes a zero-cross detection unit that detects a zero-cross point of the load current, and the control unit conducts the main opening / closing unit and then the zero-crossing unit. The main switching unit is made non-conductive after a predetermined time less than a half cycle of the load current has elapsed since the detection unit detected the zero cross point of the load current.

請求項３の発明は、請求項２に記載の負荷制御装置において、前記制御部は、前記主開閉部を非導通とした後、前記補助開閉部を所定時間導通させることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the load control device according to the second aspect, the control unit makes the auxiliary opening / closing part conductive for a predetermined time after making the main opening / closing part non-conductive.

請求項４の発明は、前記制御部は、前記補助開閉部に流れる電流が所定の閾値に達したことを前記電流検出部が検出すると、一旦前記主開閉部を導通状態とし、その後、前記主開閉部が非導通となる際に、前記補助開閉部を導通させることを特徴とする請求項３に記載の負荷制御装置。   According to a fourth aspect of the present invention, when the current detection unit detects that the current flowing through the auxiliary switching unit has reached a predetermined threshold value, the control unit temporarily turns the main switching unit into a conductive state, and then The load control device according to claim 3, wherein the auxiliary opening / closing part is turned on when the opening / closing part is turned off.

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の負荷制御装置において、前記電流検出部は、積分回路を有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the load control device according to any one of the first to fourth aspects, the current detection unit includes an integration circuit.

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の負荷制御装置において、前記制御部は、負荷へ電力を供給しているとき、所定の待ち限度時間内に前記電圧検出部が前記第３電源部に入力される電圧が所定の閾値に達したことを検出しなかった場合、前記待ち限度時間が経過した後前記補助開閉部を導通させることを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the load control device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control unit supplies the power to the load within a predetermined waiting time limit. When the voltage detection unit does not detect that the voltage input to the third power supply unit has reached a predetermined threshold value, the auxiliary switching unit is turned on after the waiting time limit has elapsed.

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の負荷制御装置において、前記主開閉部を駆動する駆動回路をさらに備え、前記主開閉部は、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、それぞれ接続点に対し制御電圧が印加されるゲートを１箇所ずつ有し、耐電圧部を１箇所とする横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子を有することを特徴とする。   A seventh aspect of the present invention is the load control device according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a drive circuit that drives the main opening / closing part, wherein the main opening / closing part includes the AC power supply and It has a main switch element of a horizontal dual gate transistor structure which is connected in series to the load, has one gate to which a control voltage is applied to each connection point, and has a withstand voltage portion at one place. Features.

請求項８の発明は、請求項７に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路は、前記制御部からの駆動信号に応じて、前記交流電源及び前記負荷にそれぞれ接続される点の電位を基準にして、前記制御部とは電気的に絶縁された電力を、前記主スイッチ素子のゲート部に供給し、前記主スイッチ素子を駆動することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the load control device according to the seventh aspect, the drive circuit is based on potentials at points connected to the AC power supply and the load in accordance with a drive signal from the control unit. Then, the power electrically insulated from the control unit is supplied to the gate unit of the main switch element to drive the main switch element.

請求項９の発明は、請求項８に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路は、前記主スイッチ素子のデュアルゲートに対応して２組設けられ、発光部及び受光部を有する光絶縁半導体スイッチ素子で構成され、前記発光部は前記制御部に接続されて駆動信号が入力され、前記受光部は、前記発光部から出力された光が入射すると光電変換を行い、前記受光部で発電された電力が、前記交流電源及び前記負荷が接続される点をそれぞれ基準として、前記主スイッチ素子のゲート端子に正の電位が印加されるように接続されていることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the load control device according to claim 8, wherein the drive circuit is provided in two sets corresponding to the dual gate of the main switch element, and has a light emitting part and a light receiving part. The light emitting unit is connected to the control unit and a drive signal is input, and the light receiving unit performs photoelectric conversion when light output from the light emitting unit is incident, and is generated by the light receiving unit. The power is connected such that a positive potential is applied to the gate terminal of the main switch element with respect to the point where the AC power supply and the load are connected.

請求項１０の発明は、請求項８に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路は、前記制御部に接続された１次側コイルと、前記主スイッチ素子のデュアルゲートに対応して２組設けられ、整流回路を介して前記主スイッチ素子のゲート電極に接続された２組の２次側コイルを有するトランスで構成され、前記制御部からの駆動信号に応じて前記１次側コイルに交流電流が流れたときに、前記２次側コイルに発生した起電力を整流した電力により、前記交流電源及び前記負荷が接続される点をそれぞれ基準として、前記主スイッチ素子のゲート端子に正の電位が印加されることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the load control device according to the eighth aspect, the drive circuit is provided in two sets corresponding to the primary side coil connected to the control unit and the dual gate of the main switch element. A transformer having two sets of secondary coils connected to the gate electrode of the main switch element through a rectifier circuit, and an AC current is supplied to the primary coil in accordance with a drive signal from the control unit. When a positive potential is applied to the gate terminal of the main switch element with reference to the point where the AC power supply and the load are connected by the power obtained by rectifying the electromotive force generated in the secondary coil. It is characterized by being applied.

請求項１１の発明は、請求項７に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路は、前記主スイッチ素子のデュアルゲートに対応してそれぞれ２組設けられ、第１電源部に接続されたダイオードと、一端がそれぞれの電力線に接続され、他端が前記ダイオードに接続されたコンデンサと、前記ダイオードと前記コンデンサの接続点と前記主開閉部の主スイッチ素子の各ゲート端子との間に接続された駆動スイッチ素子で構成され、前記駆動スイッチ素子を前記制御部からの信号により導通させることで、前記主開閉部に駆動電力を供給することを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the load control device according to the seventh aspect, wherein two sets of the drive circuits are provided corresponding to the dual gates of the main switch elements, and the diodes are connected to the first power supply unit. , One end connected to each power line, the other end connected between the capacitor connected to the diode, the connection point of the diode and the capacitor, and each gate terminal of the main switch element of the main switching unit A drive switch element is provided, and drive power is supplied to the main opening / closing section by making the drive switch element conductive by a signal from the control section.

請求項１２の発明は、請求項１１に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路における駆動スイッチ素子は、前記制御部から駆動信号によって光を出力する発光部と、前記発光部から出力された光を受光して導通する受光部で構成された光絶縁半導体スイッチ素子であり、前記受光部が導通することによって、前記第１電源の電力を利用して前記主開閉部に駆動電力を供給することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the load control device according to the eleventh aspect, the driving switch element in the driving circuit includes a light emitting unit that outputs light according to a driving signal from the control unit, and a light output from the light emitting unit. Is a light-insulating semiconductor switch element configured to receive light and conduct, and when the light-receiving part conducts, the driving power is supplied to the main switching part using the power of the first power supply. It is characterized by.

請求項１３の発明は、請求項９又は請求項１２に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路における２つの前記光絶縁半導体スイッチ素子の発光部が直列に接続されていることを特徴とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the load control device according to the ninth or twelfth aspect, the light emitting portions of the two optically insulated semiconductor switch elements in the drive circuit are connected in series.

請求項１４の発明は、請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の負荷制御装置において、前記駆動回路は、前記主スイッチ素子のゲート電極と前記駆動スイッチ素子が接続される接続点と、前記ゲート電極の基準となる電力線との間に接続されたコンデンサをさらに備えたことを特徴とする。   A fourteenth aspect of the present invention is the load control device according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, wherein the drive circuit is a connection point where the gate electrode of the main switch element and the drive switch element are connected. And a capacitor connected between the gate electrode and a power line serving as a reference of the gate electrode.

請求項１５の発明は、請求項７又は請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の負荷制御装置において、前記整流部の交流ラインが接続される点と、そのマイナス出力点との間に接続された同期スイッチ素子を有し、前記主開閉部が閉となる動作に同期して、前記同期スイッチ素子が閉となる動作を行うことを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the load control device according to the seventh aspect or the eleventh to fourteenth aspects, the point where the AC line of the rectifying unit is connected and the negative output point thereof. It has a synchronous switch element connected between, and synchronizes with the operation | movement which the said main opening-and-closing part closes, The operation | movement which the said synchronous switch element closes is performed.

請求項１６の発明は、請求項１５に記載の負荷制御装置において、前記駆動スイッチ素子は、サイリスタ又はトライアック構造を有し、前記駆動スイッチ素子は、前記負荷制御装置のいずれかの電源部とは絶縁された信号で駆動されることを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the load control device according to the fifteenth aspect, the drive switch element has a thyristor or triac structure, and the drive switch element is a power supply unit of any one of the load control devices. It is driven by an isolated signal.

請求項１の発明によれば、第３電源部に入力される電圧が所定の閾値に達すると、制御部は、まず補助開閉部を導通させ（閉状態にさせ）、その後補助開閉部に流れる電流が所定の閾値に達すると主開閉部を導通させるので、高負荷時においては、交流電源の１／２周期のうち、ほとんどの時間を主開閉部から負荷に電力を供給することができる。一方、低負荷時においては補助開閉部に流れる電流が所定の閾値に達しないため、消費電力の大きい主開閉部を導通させることなく補助開閉部によって通電させる。これにより、例えば負荷として照明器具を適用する場合、低負荷である豆電球を点灯させる場合等における負荷制御装置の内部で消費される電力を低減することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, when the voltage input to the third power supply unit reaches a predetermined threshold value, the control unit first causes the auxiliary opening / closing unit to conduct (closed), and then flows to the auxiliary opening / closing unit. When the current reaches a predetermined threshold value, the main switching unit is turned on. Therefore, during a heavy load, power can be supplied from the main switching unit to the load for most of the half cycle of the AC power supply. On the other hand, since the current flowing through the auxiliary opening / closing unit does not reach a predetermined threshold at low load, the auxiliary opening / closing unit is energized without conducting the main opening / closing unit with high power consumption. As a result, for example, when a lighting fixture is applied as a load, it is possible to reduce the power consumed inside the load control device in the case of turning on a light bulb having a low load.

請求項２の発明によれば、負荷電流のゼロクロス点の検出から半周期未満の所定時間の経過後、主開閉部が非導通とされるので、主開閉部の導通が開始されるタイミングが遅延しても、負荷電流が零となる前に主開閉部を確実に非導通とすることができる。これにより、主開閉部が負荷電流のゼロクロスを越えて導通されることがなくなり、負荷制御装置の半周期ごとの動作が安定する。   According to the second aspect of the present invention, since the main opening / closing part is made non-conductive after a predetermined time less than a half cycle has elapsed since the detection of the zero cross point of the load current, the timing for starting the conduction of the main opening / closing part is delayed. Even so, the main opening / closing part can be reliably turned off before the load current becomes zero. As a result, the main switching unit is not conducted beyond the zero cross of the load current, and the operation of each half cycle of the load control device is stabilized.

請求項３の発明によれば、主開閉部が非導通になるとき、補助開閉部を所定時間だけ導通させるので、高負荷時において商用電源の１／２周期のうち、ほとんどの時間を主開閉部から負荷に電力を供給した後、通電電流が少なくなってから、補助開閉部から負荷に電力を供給することになる。これらの動作は負荷電流に対して行われるため、主開閉部がトランジスタ構造を有するスイッチ素子で構成されていても、負荷は力率１のものに限定されず、蛍光灯及び白熱灯のいずれにも適した２線式の負荷制御装置を実現することができる。また、負荷制御装置の動作時に発生するノイズのレベルが低く抑えられるため、小型で、かつ適合負荷範囲の広い負荷制御装置を実現することができる。   According to the invention of claim 3, when the main opening / closing part becomes non-conductive, the auxiliary opening / closing part is made conductive for a predetermined time. After power is supplied from the unit to the load, power is supplied to the load from the auxiliary opening / closing unit after the energization current decreases. Since these operations are performed with respect to the load current, the load is not limited to one having a power factor of 1 even if the main switching unit is configured by a switch element having a transistor structure, and it can be applied to either a fluorescent lamp or an incandescent lamp. A suitable two-wire load control device can be realized. Further, since the level of noise generated during operation of the load control device can be kept low, it is possible to realize a load control device that is small and has a wide compatible load range.

請求項４の発明によれば、電流検出部が、補助開閉部に許容値を超える電流が流れたことを検出すると、一旦主開閉部を導通させるので、補助開閉部のスイッチ素子の破損を防止すると共に、小型のスイッチ素子で補助開閉部を構成することができ、負荷制御装置の小型化が可能であり、商用電源の種類に対する対応性や過負荷に対する対応性が向上する。   According to the invention of claim 4, when the current detection unit detects that a current exceeding the allowable value flows in the auxiliary opening / closing unit, the main opening / closing unit is once turned on, so that the switch element of the auxiliary opening / closing unit is prevented from being damaged. In addition, the auxiliary opening / closing unit can be configured with a small switch element, the load control device can be downsized, and the compatibility with the type of commercial power supply and the overload are improved.

請求項５の発明によれば、積分回路によって電流検出部を通過する電流のエネルギーを検出することができる。従って、例えば負荷として低容量のインバータが接続される場合等のように補助開閉部を通過する電流値自体は小さいがピーク値は大きくなる場合にあっても、主開閉部への導通の切り替えを抑制し、消費電力のより一層の低減を図ることが可能となる。   According to the invention of claim 5, the energy of the current passing through the current detector can be detected by the integrating circuit. Therefore, even when the current value itself passing through the auxiliary switching unit is small but the peak value is large, such as when a low-capacity inverter is connected as a load, the conduction to the main switching unit is switched. It is possible to suppress the power consumption and further reduce the power consumption.

請求項６の発明によれば、補助開閉部の導通開始の待ち時間に制限を設けているので、例えば極低負荷時において第３電源部に入力される電圧が所定の閾値に達するのが過度に遅延する場合であっても、待ち限度時間の経過後補助開閉部が導通される。これにより、補助開閉部を１／２周期ごとに安定して開閉動作させることが可能となり、豆電球等のゆらぎ点灯を防止できるようになる。   According to the invention of claim 6, since the waiting time for starting the conduction of the auxiliary opening / closing unit is limited, for example, it is excessive that the voltage input to the third power supply unit reaches a predetermined threshold at an extremely low load, for example. Even if it is delayed, the auxiliary opening / closing part is turned on after the waiting time has elapsed. As a result, the auxiliary opening / closing part can be stably opened / closed every 1/2 cycle, and fluctuation lighting of a miniature light bulb or the like can be prevented.

請求項７の発明によれば、２線式負荷制御装置の主開閉部の主スイッチ素子の構造が、交流制御において、低損失（低抵抗）化に対して効率のよい半導体チップ構成となるデュアルゲートトランジスタ構造であるため、負荷制御装置の小型・大容量化が実現できる。   According to the seventh aspect of the present invention, the structure of the main switch element of the main opening / closing part of the two-wire load control device is a dual in which the structure of the semiconductor chip is efficient for low loss (low resistance) in AC control. Due to the gate transistor structure, the load control device can be reduced in size and capacity.

請求項８の発明によれば、容易に基準電位の異なる主開閉部の主スイッチ素子のゲート電極に駆動信号を入力することができ、主開閉部の主スイッチ素子を導通状態にすることができる。   According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to easily input a drive signal to the gate electrode of the main switching element of the main opening / closing part having a different reference potential, and to make the main switching element of the main opening / closing part conductive. .

請求項９の発明によれば、電力線の電位を基準とする簡易電源を小型で安価な部品で構成することができる。さらに、主スイッチ素子を駆動する電力を、発光部と受光部が電気的に絶縁された光絶縁半導体スイッチ素子を介して、電力変化することなく高効率で送ることができるため、デュアルゲートトランジスタ構成の主スイッチ素子を容易に駆動することが可能となる。   According to the ninth aspect of the present invention, the simple power source based on the potential of the power line can be configured with small and inexpensive components. Furthermore, the power to drive the main switch element can be sent with high efficiency without changing the power through the optically insulated semiconductor switch element in which the light emitting part and the light receiving part are electrically insulated. The main switch element can be easily driven.

請求項１０の発明によれば、主開閉部を駆動する際に、主開閉部の主スイッチ素子がゲート部に電流を流す必要がある素子であっても、負荷制御装置の内部電源とは絶縁された電力を安定してゲート部に供給することができる。そのため、低損失であるデュアルゲートスイッチ素子を搭載した小型・高容量の２線式負荷制御装置を実現することが可能となる。   According to the invention of claim 10, even when the main switching element of the main switching part is an element that needs to pass a current to the gate part when driving the main switching part, it is insulated from the internal power supply of the load control device. The generated power can be stably supplied to the gate portion. Therefore, it is possible to realize a small-sized and high-capacity two-wire load control device equipped with a low-loss dual gate switch element.

請求項１１の発明によれば、電力線の電位を基準とする簡易電源を小型で安価な部品で構成することができる。さらに、主スイッチ素子を駆動する電力を、電力変化することなく高効率で送ることができるため、デュアルゲートトランジスタ構成の主スイッチ素子を容易に駆動することが可能となる。   According to the eleventh aspect of the present invention, the simple power source based on the potential of the power line can be configured with small and inexpensive components. Furthermore, since the power for driving the main switch element can be sent with high efficiency without changing the power, it becomes possible to easily drive the main switch element having a dual gate transistor configuration.

請求項１２の発明によれば、主開閉部を駆動するためのタイミングを、光絶縁された半導体スイッチ素子で信号伝達することができ、デュアルゲートトランジスタ構成の主スイッチ素子を容易に駆動することが可能となる。   According to the twelfth aspect of the present invention, the timing for driving the main opening / closing section can be transmitted by the optically isolated semiconductor switching element, and the main switching element having the dual gate transistor configuration can be easily driven. It becomes possible.

請求項１３の発明によれば、駆動回路における光絶縁半導体スイッチ素子の発光部での消費電流を約半分にすることができるため、負荷へ電力を供給する時に確保しなければならない電力を低減でき、安定した動作を実現することができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, since the current consumption in the light emitting part of the optically insulated semiconductor switch element in the drive circuit can be reduced to about half, the power that must be secured when supplying power to the load can be reduced. , Stable operation can be realized.

請求項１４の発明によれば、主開閉部の動作による発生ノイズを低く抑えることができ、ノイズフィルタを不要とできるので、安価かつ小型で、しかも負荷制御装置のオフ時に高インピーダンスを維持することが可能となる。   According to the fourteenth aspect of the present invention, the noise generated by the operation of the main opening / closing part can be kept low, and the noise filter can be eliminated, so that it is inexpensive and small in size, and maintains a high impedance when the load control device is off. Is possible.

請求項１５の発明によれば、主開閉部を駆動する際に、主開閉部の主スイッチ素子がゲート部に電流を流す必要がある素子であっても、安定してゲート部に電力を供給することができる。そのため、低損失であるデュアルゲートスイッチ素子を搭載した小型・高容量の２線式負荷制御装置を実現することが可能となる。   According to the fifteenth aspect of the present invention, when the main opening / closing part is driven, even if the main switching element of the main opening / closing part is an element that needs to pass a current to the gate part, power is stably supplied to the gate part. can do. Therefore, it is possible to realize a small-sized and high-capacity two-wire load control device equipped with a low-loss dual gate switch element.

請求項１６の発明によれば、主開閉部の主スイッチ素子のゲート部に駆動電力を送るための駆動スイッチ素子を駆動するための電力を低く抑えることが可能になる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, it is possible to suppress the power for driving the drive switch element for sending the drive power to the gate part of the main switch element of the main opening / closing part.

本発明の第１実施形態に係る負荷制御装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the load control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同装置に適用される主開閉部の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the main opening / closing part applied to the apparatus. 第１実施形態に係る負荷制御装置の高負荷時における各部の信号波形を示すタイムチャート。The time chart which shows the signal waveform of each part at the time of the high load of the load control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る負荷制御装置の低負荷時における各部の信号波形を示すタイムチャート。The time chart which shows the signal waveform of each part at the time of low load of the load control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る負荷制御装置に適用される電流検出部の構成の一例を示す回路図。The circuit diagram which shows an example of a structure of the electric current detection part applied to the load control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態に係る負荷制御装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the load control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態に係る負荷制御装置の高負荷時における各部の信号波形を示すタイムチャート。The time chart which shows the signal waveform of each part at the time of high load of the load control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る負荷制御装置の低負荷時における各部の信号波形を示すタイムチャート。The time chart which shows the signal waveform of each part at the time of low load of the load control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る負荷制御装置に適用される耐電圧部を１カ所とする横型デュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子の回路図、（ｂ）は参考例として２つのＭＯＳＦＥＴ型トランジスタ素子を逆方向接続した場合の回路図。(A) is a circuit diagram of a main switch element of a lateral dual gate transistor structure having one withstand voltage portion applied to the load control device according to the third embodiment of the present invention, and (b) is 2 as a reference example. The circuit diagram at the time of connecting two MOSFET type transistor elements in the reverse direction. 横型デュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the main switch element of a horizontal type dual gate transistor structure. 本発明の第３実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の概略構成を示す回路図。The circuit diagram which shows schematic structure of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の具体的構成例を示す回路図。The circuit diagram which shows the specific structural example of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の他の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the other modification of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係る負荷制御装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the load control apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第７実施形態に係る負荷制御装置に適用される駆動回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the drive circuit applied to the load control apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention. 第１従来例に係る負荷制御装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the load control apparatus which concerns on a 1st prior art example. 第２従来例に係る負荷制御装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the load control apparatus which concerns on a 2nd prior art example.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る負荷制御装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る負荷制御装置１Ａの構成を示す回路図である。図２は、負荷制御装置１Ａに適用される主開閉部１１の構成の一例を示す回路図である。また、図３及び図４は、負荷制御装置１Ａの各部における信号波形を示すタイムチャートである。 (First embodiment)
A load control device according to a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a load control device 1A according to the first embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the main switching unit 11 applied to the load control device 1A. FIGS. 3 and 4 are time charts showing signal waveforms in each part of the load control device 1A.

図１に示す第１実施形態の負荷制御装置１Ａは、交流電源２と負荷３との間に直列に接続され、駆動回路１０と、負荷３に対して電源の供給を制御する主開閉部１１と、整流部１２と、負荷制御装置１Ａ全体を制御する制御部１３と、制御部１３に安定した電源を供給するための第１電源部１４と、負荷３への電力停止状態のときに第１電源部１４へ電力を供給する第２電源部１５と、負荷３への電力供給が行われているときに第１電源部１４へ電力を供給する第３電源部１６と、負荷電流のうち微小電流の通電を行う補助開閉部１７などで構成されている。駆動回路１０は、制御部１３から出力されるパルス信号に応じて主開閉部１１を駆動する。また、第３電源部１６には、第３電源部１６に入力される電圧を検出する電圧検出部１８が設けられている。主開閉部１１は、シングルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子１１ａを有し（図２参照）、補助開閉部１７は、サイリスタ構造の補助スイッチ素子１７ａを有している。電圧検出部１８は、ツェナーダイオードとトランジスタ等によって構成されている。第３電源部１６に入力される電圧がツェナーダイオードのツェナー電圧を超えると、トランジスタが導通して補助開閉部１７にその旨の検出信号が入力される。また、制御部１３には、ＣＰＵなどで構成された主制御部２０と、第１パルス出力部２１が設けられている。図１において、第１パルス出力部２１は、専用のＩＣなどを用いてハードウェア的に構成されたものを適用しているが、図示した構成に限定されず、主制御部２０によってソフトウェア的に各パルス信号を出力するように構成してもよい。   A load control device 1 </ b> A according to the first embodiment shown in FIG. 1 is connected in series between an AC power supply 2 and a load 3, and has a drive circuit 10 and a main switching unit 11 that controls supply of power to the load 3. , The rectifying unit 12, the control unit 13 for controlling the entire load control device 1A, the first power supply unit 14 for supplying stable power to the control unit 13, and the power supply to the load 3 when the power is stopped. A second power supply unit 15 for supplying power to the first power supply unit 14; a third power supply unit 16 for supplying power to the first power supply unit 14 when power is supplied to the load 3; The auxiliary opening / closing unit 17 is configured to energize a minute current. The drive circuit 10 drives the main opening / closing unit 11 according to the pulse signal output from the control unit 13. Further, the third power supply unit 16 is provided with a voltage detection unit 18 that detects a voltage input to the third power supply unit 16. The main opening / closing part 11 has a main switch element 11a having a single gate transistor structure (see FIG. 2), and the auxiliary opening / closing part 17 has an auxiliary switch element 17a having a thyristor structure. The voltage detection unit 18 includes a Zener diode and a transistor. When the voltage input to the third power supply unit 16 exceeds the Zener voltage of the Zener diode, the transistor is turned on and a detection signal to that effect is input to the auxiliary switching unit 17. Further, the control unit 13 is provided with a main control unit 20 constituted by a CPU or the like and a first pulse output unit 21. In FIG. 1, the first pulse output unit 21 is applied to a hardware configuration using a dedicated IC or the like, but is not limited to the illustrated configuration, and is controlled by the main control unit 20 in software. You may comprise so that each pulse signal may be output.

負荷３への電力供給が行われていない負荷制御装置１Ａのオフ状態においても、電源２から整流部１２を介して第２電源部１５に電流が流れるため、負荷３にも微小電流が流れているが、その電流は負荷３を誤動作させない程度に低く抑えられており、第２電源部１５のインピーダンスが高い値に維持されている。   Even in the off state of the load control device 1A in which power supply to the load 3 is not performed, a current flows from the power source 2 to the second power source unit 15 via the rectifying unit 12, and therefore a minute current also flows to the load 3. However, the current is kept low enough not to cause the load 3 to malfunction, and the impedance of the second power supply unit 15 is maintained at a high value.

負荷３へ電力供給が行われているとき、第３電源部１６のインピーダンスを低くし、負荷制御装置１Ａの内部の回路側に電流を流し、バッファコンデンサ２９を充電する。上記のように、第３電源部１６には、電圧検出部（充電監視部）１８が設けられており、第３電源部１６に入力される電圧すなわちバッファコンデンサ２９の充電電圧を検出する。   When power is supplied to the load 3, the impedance of the third power supply unit 16 is lowered, a current is supplied to the circuit side inside the load control device 1 </ b> A, and the buffer capacitor 29 is charged. As described above, the third power supply unit 16 is provided with the voltage detection unit (charge monitoring unit) 18 and detects the voltage input to the third power supply unit 16, that is, the charging voltage of the buffer capacitor 29.

図３に示すように、負荷３として高容量の負荷が接続された場合には、第３電源部１６に流れる電流が大きくなるので、バッファコンデンサ２９は短時間で充電される。そして、電圧検出部１８が、第３電源部１６に入力される電圧（すなわちバッファコンデンサ２９の端子電圧）が所定の閾値（充電完了電圧）に達したことを検出すると、電圧検出信号が補助開閉部１７の補助スイッチ素子１７ａに入力され、補助開閉部１７が導通される。補助開閉部１７に流れる電流は電流検出部２６によって検出される。電流検出部２６が補助開閉部１７に流れる電流が所定の過電流閾値に達したことを検出すると、過電流検出信号を第１パルス出力部２１に出力する。   As shown in FIG. 3, when a high-capacity load is connected as the load 3, the current flowing through the third power supply unit 16 becomes large, so that the buffer capacitor 29 is charged in a short time. When the voltage detection unit 18 detects that the voltage input to the third power supply unit 16 (that is, the terminal voltage of the buffer capacitor 29) has reached a predetermined threshold value (charging completion voltage), the voltage detection signal is auxiliary opened and closed. The auxiliary switching element 17a of the unit 17 is input, and the auxiliary opening / closing unit 17 is conducted. The current flowing through the auxiliary opening / closing unit 17 is detected by the current detection unit 26. When the current detection unit 26 detects that the current flowing through the auxiliary switching unit 17 has reached a predetermined overcurrent threshold, it outputs an overcurrent detection signal to the first pulse output unit 21.

補助開閉部１７は、本来電流のゼロクロス点を検出して交流の１／２周期毎に確実に負荷電流を零にすることを目的としており、通電を主目的とはしておらず、小型のスイッチ素子で構成されることが期待されている。従って、補助開閉部１７に流れる電流が過大となると補助開閉部１７を構成するスイッチ素子が破損する可能性がある。そのため、本発明においては、電流検出部２６により補助開閉部１７に流れる電流値を検出し、高容量の負荷３が接続され、補助開閉部１７が許容できる電流値を超える電流が流れたときに、補助開閉部１７から主開閉部１１に導通を切り替えて負荷３に電力を供給すると共に、補助開閉部１７を過電流から保護する。   The purpose of the auxiliary opening / closing part 17 is to detect the zero crossing point of the current and to make sure that the load current becomes zero every half cycle of the alternating current. It is expected to be composed of switch elements. Therefore, if the current flowing through the auxiliary opening / closing part 17 becomes excessive, the switch element constituting the auxiliary opening / closing part 17 may be damaged. Therefore, in the present invention, when the current detection unit 26 detects the current value flowing through the auxiliary opening / closing unit 17 and the high-capacity load 3 is connected and a current exceeding the allowable current value of the auxiliary opening / closing unit 17 flows. The continuity is switched from the auxiliary opening / closing part 17 to the main opening / closing part 11 to supply power to the load 3 and to protect the auxiliary opening / closing part 17 from overcurrent.

すなわち、過電流検出信号を受けた第１パルス出力部２１は、直ちに主開閉部１１を導通させるための第１パルス信号を主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート端子に出力する。第１パルス信号は、過電流検出信号を受けた後、第１所定時間に亘って出力され主開閉部１１を駆動する。こうして主開閉部１１が導通されることにより、補助開閉部１７は非導通とされ、補助開閉部１７が過電流から保護される。また、商用電源の１／２周期のうち、ほとんどの時間である第１所定時間に亘って主開閉部１１から負荷３に電力を供給することになる。このとき、電流値が零となる時点（ゼロクロス点）の前に主開閉部１１が非導通とされるように第１所定時間が設定されているので、ゼロクロス点を越えて主開閉部１１が導通状態とされることはない。   That is, the first pulse output unit 21 that has received the overcurrent detection signal immediately outputs a first pulse signal for conducting the main switching unit 11 to the gate terminal of the main switch element 11 a of the main switching unit 11. The first pulse signal is output for a first predetermined time after receiving the overcurrent detection signal, and drives the main switching unit 11. When the main opening / closing part 11 is thus conducted, the auxiliary opening / closing part 17 is made non-conductive, and the auxiliary opening / closing part 17 is protected from overcurrent. Moreover, electric power is supplied to the load 3 from the main switching part 11 over the 1st predetermined time which is most of the 1/2 period of commercial power. At this time, since the first predetermined time is set so that the main opening / closing part 11 is turned off before the time when the current value becomes zero (zero crossing point), the main opening / closing part 11 exceeds the zero crossing point. There is no conduction.

一方、図４に示すように、負荷３として低容量の負荷が接続された場合には、補助開閉部１７に流れる電流が所定の過電流閾値に達しないため、消費電力の大きい主開閉部１１を導通させることなく引き続き補助開閉部１７によって通電させる。そして、補助開閉部１７は、次のゼロクロス点で非導通とされ、再び第３電源部１６に電流が流れ込むため、上記の動作が商用電源の１／２周期ごとに繰り返される。   On the other hand, as shown in FIG. 4, when a low-capacity load is connected as the load 3, the current flowing through the auxiliary switching unit 17 does not reach a predetermined overcurrent threshold, and thus the main switching unit 11 with high power consumption. Is continuously energized by the auxiliary opening / closing part 17 without conducting the current. And the auxiliary | assistant opening / closing part 17 is made non-conductive at the next zero cross point, and the current again flows into the third power supply part 16, so the above operation is repeated every 1/2 cycle of the commercial power supply.

図５は、第１実施形態に係る負荷制御装置１Ａに適用される電流検出部２６の構成の一例を示している。負荷３として例えば低容量のインバータが接続される場合にあっては、電流検出部２６を通過する電流値自体は小さいがピーク値は大きくなる。このような場合、電流検出部２６として単に電流値を検出する構成とした場合、補助開閉部１７から主開閉部１１への切り替えが頻繁に起こり、消費電力を効果的に低減することができないことがある。そこで、本実施形態では、図５に示す抵抗２６ｅ、コンデンサ２６ｆを有するＲＣ積分回路及びトランジスタ２６ｇ等によって電流検出部２６を構成し、補助開閉部１７を通過する電流の波形をなまらせて通過電流のエネルギーを検出する。   FIG. 5 shows an example of the configuration of the current detection unit 26 applied to the load control device 1A according to the first embodiment. For example, when a low-capacity inverter is connected as the load 3, the current value passing through the current detection unit 26 is small but the peak value is large. In such a case, when the current detection unit 26 is configured to simply detect the current value, the switching from the auxiliary opening / closing unit 17 to the main opening / closing unit 11 frequently occurs, and the power consumption cannot be effectively reduced. There is. Therefore, in the present embodiment, the current detection unit 26 is configured by the RC integration circuit having the resistor 26e and the capacitor 26f shown in FIG. 5 and the transistor 26g, etc., and the waveform of the current passing through the auxiliary switching unit 17 is smoothed to pass current. Detect the energy of.

本第１実施形態に係る負荷制御装置１Ａによれば、高負荷時において第３電源部１６に入力される電圧が所定の閾値に達すると、制御部１３は、まず補助開閉部１７を導通させ（閉状態にさせ）、その後補助開閉部１７に流れる電流が所定の過電流閾値に達すると主開閉部１１を導通させるので、交流電源の１／２周期のうち、ほとんどの時間を主開閉部１１から負荷に電力を供給することができる。一方、低負荷時においては補助開閉部１７に流れる電流が所定の過電流閾値に達しないため、消費電力の大きい主開閉部１１を導通させることなく補助開閉部１７によって通電させる。これにより、例えば負荷３として照明器具を適用する場合、豆電球を点灯させる際における負荷制御装置の内部で消費される電力を低減することが可能となる。   According to the load control device 1A according to the first embodiment, when the voltage input to the third power supply unit 16 reaches a predetermined threshold at a high load, the control unit 13 first causes the auxiliary opening / closing unit 17 to conduct. (When closed), when the current flowing through the auxiliary switching unit 17 reaches a predetermined overcurrent threshold value, the main switching unit 11 is made conductive. 11 can supply power to the load. On the other hand, since the current flowing through the auxiliary opening / closing unit 17 does not reach a predetermined overcurrent threshold at low load, the auxiliary opening / closing unit 17 energizes the main opening / closing unit 11 with high power consumption without conducting. Thereby, when applying a lighting fixture as the load 3, for example, it becomes possible to reduce the electric power consumed inside the load control device when the miniature light bulb is turned on.

また、電流検出部２６として図５に示した回路を適用する場合には、ＲＣ積分回路によって電流検出部２６を通過する電流のエネルギーを検出することができる。従って、例えば負荷３として低容量のインバータが接続される場合等の補助開閉部１７を通過する電流値自体は小さいがピーク値は大きくなる場合にあっても、主開閉部１１への頻繁な導通の切り替えを抑制し、消費電力のより一層の低減を図ることが可能となる。   In addition, when the circuit shown in FIG. 5 is applied as the current detection unit 26, the energy of the current passing through the current detection unit 26 can be detected by the RC integration circuit. Therefore, for example, when a low-capacity inverter is connected as the load 3, the current value passing through the auxiliary switching unit 17 is small but the peak value becomes large. Therefore, it is possible to further reduce power consumption.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る負荷制御装置について説明する。図６は、第２実施形態に係る負荷制御装置１Ｂの構成を示す回路図である。また、図７及び図８は、負荷制御装置１Ｂの各部における信号波形を示すタイムチャートである。負荷制御装置１Ｂは、ゼロクロス検出部１９と、第２パルス出力部２２、第３パルス出力部２３と、ＡＮＤ回路２５ａと、電流検出部２６と、ＯＲ回路２５ｂをさらに備えている点で第１実施形態に係る負荷制御装置１Ａと異なり、その他は同様である。図６において、第２パルス出力部２２及び第３パルス出力部２３は、専用のＩＣなどを用いてハードウェア的に構成されたものを適用しているが、図示した構成に限定されず、ＣＰＵなどで構成された主制御部２０によってソフトウェア的に各パルス信号を出力するように構成してもよい。 (Second Embodiment)
A load control device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a load control device 1B according to the second embodiment. 7 and 8 are time charts showing signal waveforms in the respective parts of the load control device 1B. The load control device 1B is the first in that it further includes a zero-cross detection unit 19, a second pulse output unit 22, a third pulse output unit 23, an AND circuit 25a, a current detection unit 26, and an OR circuit 25b. Unlike the load control device 1A according to the embodiment, the other parts are the same. In FIG. 6, the second pulse output unit 22 and the third pulse output unit 23 apply hardware configurations using a dedicated IC or the like, but are not limited to the illustrated configurations, and the CPU Each pulse signal may be configured to be output in software by the main control unit 20 configured as described above.

ゼロクロス検出部１９は、負荷電流のゼロクロスを検出し、ゼロクロス検出信号を第３パルス出力部２３に出力する。第２パルス出力部２２は、電圧検出部１８から出力された電圧検出信号を受け、補助開閉部１７の補助スイッチ素子１７ａに補助開閉部駆動信号として第２所定時間の第２パルス信号を出力する。第３パルス出力部２３は、ゼロクロス検出部１９から出力されたゼロクロス検出信号を受け、第１パルス出力部２１及びＡＮＤ回路２５ａに第３所定時間の第３パルス信号を出力する。第１パルス出力部２１は、第１実施形態における第１パルス出力部２１と同様に、電流検出部２６から補助開閉部１７の過電流検出信号を受けた後、第１所定時間だけ主開閉部１１を導通させるよう、第１パルスを出力する。また、バッファコンデンサ２９の充電完了が遅延する場合、第１パルス出力部２１は、第１所定時間が経過する前であっても第３パルス出力部２３からの第３パルスの入力を受けた場合には、第１パルスを立ち下げる。   The zero cross detection unit 19 detects a zero cross of the load current and outputs a zero cross detection signal to the third pulse output unit 23. The second pulse output unit 22 receives the voltage detection signal output from the voltage detection unit 18 and outputs a second pulse signal for a second predetermined time as an auxiliary opening / closing unit drive signal to the auxiliary switch element 17a of the auxiliary opening / closing unit 17. . The third pulse output unit 23 receives the zero-cross detection signal output from the zero-cross detection unit 19, and outputs a third pulse signal for a third predetermined time to the first pulse output unit 21 and the AND circuit 25a. Similarly to the first pulse output unit 21 in the first embodiment, the first pulse output unit 21 receives the overcurrent detection signal of the auxiliary opening / closing unit 17 from the current detection unit 26, and then the main switching unit for a first predetermined time. 1st pulse is output so that 11 may be conducted. When the completion of charging of the buffer capacitor 29 is delayed, the first pulse output unit 21 receives the third pulse input from the third pulse output unit 23 even before the first predetermined time has elapsed. In this case, the first pulse is lowered.

ＡＮＤ回路２５ａは、第１パルス出力部２１から出力される第１パルス信号及び第３パルス出力部２３から出力される第３パルス信号の論理積をとり、ＯＲ回路２５ｂに出力する。ＯＲ回路２５ｂは、電流検出部２６から出力される過電流検出信号及びＡＮＤ回路２５ａから出力される信号の論理和をとり、主開閉部駆動信号として駆動回路１０及び第２パルス出力部２２に出力する。   The AND circuit 25a takes a logical product of the first pulse signal output from the first pulse output unit 21 and the third pulse signal output from the third pulse output unit 23, and outputs the logical product to the OR circuit 25b. The OR circuit 25b calculates the logical sum of the overcurrent detection signal output from the current detection unit 26 and the signal output from the AND circuit 25a, and outputs the logical sum to the drive circuit 10 and the second pulse output unit 22 as a main switching unit drive signal. To do.

図７に示すように、負荷３として高容量の負荷が接続された場合には、第１実施形態の負荷制御装置１Ａと同様に、バッファコンデンサ２９は短時間で充電される。そして、電圧検出部１８が、第３電源部１６に入力される電圧が充電完了電圧に達したことを検出すると、電圧検出信号が第２パルス出力部２２に出力される。この電圧検出信号を受けた第２パルス出力部２２は、補助開閉部駆動信号としての第２パルス信号を補助開閉部１７の補助スイッチ素子１７ａに出力し、これにより補助開閉部１７が導通される。その後、電流検出部２６は、補助開閉部１７に流れる電流が所定の過電流閾値に達したことを検出すると、過電流検出信号を第１パルス出力部２１に出力する。   As shown in FIG. 7, when a high-capacity load is connected as the load 3, the buffer capacitor 29 is charged in a short time as in the load control device 1A of the first embodiment. When the voltage detection unit 18 detects that the voltage input to the third power supply unit 16 has reached the charge completion voltage, a voltage detection signal is output to the second pulse output unit 22. Upon receiving this voltage detection signal, the second pulse output unit 22 outputs a second pulse signal as an auxiliary opening / closing unit drive signal to the auxiliary switch element 17a of the auxiliary opening / closing unit 17, whereby the auxiliary opening / closing unit 17 is turned on. . Thereafter, the current detection unit 26 outputs an overcurrent detection signal to the first pulse output unit 21 when detecting that the current flowing through the auxiliary switching unit 17 has reached a predetermined overcurrent threshold.

過電流検出信号を受けた第１パルス出力部２１は、主開閉部１１を導通させるための第１パルス信号をＡＮＤ回路２５ａに出力する。ＡＮＤ回路２５ａには、第１パルス出力部２１からの第１パルス信号及び第３パルス出力部２３からの第３パルス信号が入力され、ＡＮＤ回路２５ａはこれらの論理積をとり、主開閉部駆動信号としてＯＲ回路２５ｂに出力する。ＡＮＤ回路２５ａから出力された主開閉部駆動信号は、ＯＲ回路２５ｂ及び駆動回路１０を経由して主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート端子に入力され、第１所定時間と第３所定時間の重複する間、主開閉部１１が導通される。   Upon receiving the overcurrent detection signal, the first pulse output unit 21 outputs a first pulse signal for making the main switching unit 11 conductive to the AND circuit 25a. The AND circuit 25a receives the first pulse signal from the first pulse output unit 21 and the third pulse signal from the third pulse output unit 23. The AND circuit 25a takes the logical product of these signals and drives the main switching unit. A signal is output to the OR circuit 25b. The main opening / closing section drive signal output from the AND circuit 25a is input to the gate terminal of the main switch element 11a of the main opening / closing section 11 via the OR circuit 25b and the drive circuit 10, and the first predetermined time and the third predetermined time. The main opening / closing part 11 is conducted during the overlap.

また、ＡＮＤ回路２５ａから出力された主開閉部駆動信号は、ＯＲ回路２５ｂを経由して第２パルス出力部２２に入力される。第２パルス出力部２２は、主開閉部１１が非導通とされることを示す主開閉部駆動信号の立ち下がりを受け、補助開閉部駆動信号としての第２パルスを補助開閉部１７の補助スイッチ素子１７ａに出力し、これにより補助開閉部１７が再び導通される。すなわち、上記第１所定時間の経過後、主開閉部１１が非導通になる動作を開始する際、制御部１３は、補助開閉部１７を第２所定時間（例えば、数百μ秒）だけ導通させる。この動作は、補助開閉部１７が主開閉部１１よりも少し遅れて非導通になればよい。なお、補助スイッチ素子１７ａはサイリスタ構造を有することから、補助開閉部１７は、次のゼロクロス点で非導通とされる。補助開閉部１７が非導通（開状態）になると、再び第３電源部１６に電流が流れ込むため、上記の動作を商用電源の１／２周期ごとに繰り返す。   The main opening / closing section drive signal output from the AND circuit 25a is input to the second pulse output section 22 via the OR circuit 25b. The second pulse output unit 22 receives the fall of the main opening / closing unit drive signal indicating that the main opening / closing unit 11 is turned off, and outputs the second pulse as the auxiliary opening / closing unit drive signal to the auxiliary switch of the auxiliary opening / closing unit 17. This is output to the element 17a, whereby the auxiliary opening / closing part 17 is turned on again. That is, when the main opening / closing part 11 starts an operation of turning off after the first predetermined time has elapsed, the control part 13 conducts the auxiliary opening / closing part 17 for the second predetermined time (for example, several hundred μs). Let This operation may be performed as long as the auxiliary opening / closing part 17 becomes slightly non-conductive after the main opening / closing part 11. Since the auxiliary switch element 17a has a thyristor structure, the auxiliary opening / closing part 17 is made non-conductive at the next zero cross point. When the auxiliary opening / closing part 17 becomes non-conductive (open state), since the current flows again into the third power supply part 16, the above operation is repeated every 1/2 cycle of the commercial power supply.

一方、図８に示すように、負荷３として低容量の負荷が接続された場合には、補助開閉部１７に流れる電流が所定の過電流閾値に達しないため、消費電力の大きい主開閉部１１を導通させることなく補助開閉部１７によって通電させる。そして、補助開閉部１７は、次のゼロクロス点で非導通とされ、再び第３電源部１６に電流が流れ込むため、上記の動作を商用電源の１／２周期ごとに繰り返す。   On the other hand, as shown in FIG. 8, when a low-capacity load is connected as the load 3, the current flowing through the auxiliary switching unit 17 does not reach a predetermined overcurrent threshold. Is energized by the auxiliary opening / closing part 17 without conducting. And the auxiliary | assistant opening / closing part 17 is made non-conductive at the next zero cross point, and the current flows again into the third power supply part 16, so the above operation is repeated every 1/2 cycle of the commercial power supply.

また、負荷３として極めて低容量の負荷が接続された場合には、バッファコンデンサ２９の充電速度が低下し、商用電源の１／２周期の間に電圧検出部１８から電圧検出信号が出力されない場合が想定される。そこで本実施形態においては、第２パルス出力部２２が電圧検出部１８から出力される電圧検出信号を待つ時間に制限を設け、電圧検出信号の有無に関わらず、所定の待ち限度時間の経過後第２パルス出力部２２から第２パルスを出力するように構成してもよい。この構成によれば、第３電源部１６に入力される電圧が所定の閾値に達するのが過度に遅延する場合であっても、待ち限度時間の経過後補助開閉部１７が導通される。これにより、補助開閉部１７を１／２周期ごとに安定して開閉動作させることが可能となり、豆電球等のゆらぎ点灯を防止できるようになる。   In addition, when a very low-capacity load is connected as the load 3, the charging speed of the buffer capacitor 29 decreases, and the voltage detection signal is not output from the voltage detection unit 18 during the 1/2 cycle of the commercial power supply. Is assumed. Therefore, in the present embodiment, the second pulse output unit 22 places a limit on the time for waiting for the voltage detection signal output from the voltage detection unit 18, and after the elapse of a predetermined waiting time limit regardless of the presence or absence of the voltage detection signal. The second pulse output unit 22 may be configured to output the second pulse. According to this configuration, even when the voltage input to the third power supply unit 16 reaches a predetermined threshold excessively, the auxiliary opening / closing unit 17 is turned on after the waiting time limit has elapsed. As a result, the auxiliary opening / closing part 17 can be stably opened and closed every half cycle, and fluctuation lighting of a miniature light bulb or the like can be prevented.

第１実施形態において既に述べたように、補助開閉部１７は、本来電流のゼロクロス点を検出することを目的としており、通電を主目的とはしておらず、小型のスイッチ素子で構成されることが期待されている。しかしながら、商用電源において周波数がずれたり、あるいは負荷制御装置を５０Ｈｚと６０Ｈｚの共用で動作させようとしたりすると、主開閉部１１が非導通になってから電流のゼロクロス点までの時間が長くなり、負荷電流が十分に小さくなる前に補助開閉部１７に通電が開始されてしまう。また、負荷３として過負荷が接続された場合、補助開閉部１７での通電時間は同じであっても、通電損失が大きくなり、補助開閉部１７を構成するスイッチ素子が破損する可能性がある。そのため、第２実施形態では、図７において、主開閉部１１の駆動から補助開閉部１７の駆動に切り替えた後においても、電流検出部２６により補助開閉部１７に流れる電流値を検出し、補助開閉部１７が許容できる過電流閾値を超える電流が流れたときに、さらに再び短時間（第４所定時間）だけ主開閉部１１を導通させ（閉状態にさせ）、その後主開閉部１１が非導通（開状態）になるときに、補助開閉部１７を再び導通させる。   As already described in the first embodiment, the auxiliary opening / closing part 17 is originally intended to detect the zero-cross point of the current, and is not intended to be energized, but is composed of a small switch element. It is expected that. However, when the frequency shifts in the commercial power supply or when the load control device is intended to operate in a shared manner of 50 Hz and 60 Hz, the time from when the main switching unit 11 becomes non-conductive until the zero cross point of the current becomes long, Energization of the auxiliary opening / closing part 17 is started before the load current becomes sufficiently small. Further, when an overload is connected as the load 3, even if the energization time in the auxiliary opening / closing part 17 is the same, the energization loss becomes large, and the switch element constituting the auxiliary opening / closing part 17 may be damaged. . Therefore, in the second embodiment, even after switching from driving of the main opening / closing part 11 to driving of the auxiliary opening / closing part 17 in FIG. When a current exceeding an overcurrent threshold that can be permitted by the switching unit 17 flows, the main switching unit 11 is turned on (closed) again for a short time (fourth predetermined time). When becoming conductive (open state), the auxiliary opening / closing part 17 is made conductive again.

より具体的には、補助開閉部１７が許容できる過電流閾値を超える電流が流れることを検知した電流検出部２６は、過電流検出信号をＯＲ回路２５ｂに出力する。ＯＲ回路２５ｂは、上述したＡＮＤ回路２５ａからの出力信号又は電流検出部２６からの出力信号のいずれかの入力を受けたとき、主開閉部１１を短時間だけ導通させて補助開閉部１７を保護する。このように主開閉部１１と補助開閉部１７を繰り返し切り換えることにより、補助開閉部１７のスイッチ素子の破損を防止する。   More specifically, the current detection unit 26 that has detected that a current exceeding the overcurrent threshold allowable by the auxiliary opening / closing unit 17 flows outputs an overcurrent detection signal to the OR circuit 25b. When receiving either the output signal from the AND circuit 25a or the output signal from the current detection unit 26, the OR circuit 25b makes the main switching unit 11 conductive for a short time to protect the auxiliary switching unit 17. To do. By repeatedly switching the main opening / closing part 11 and the auxiliary opening / closing part 17 in this way, the switch element of the auxiliary opening / closing part 17 is prevented from being damaged.

本第２実施形態に係る負荷制御装置１Ｂによれば、負荷電流のゼロクロス点の検出から半周期未満の第３所定時間の経過後、主開閉部１１が非導通とされるので、例えば低負荷時においてバッファコンデンサ２９の充電完了が遅れ主開閉部１１の導通が開始されるタイミングが遅延しても、負荷電流が零となる前に主開閉部１１を確実に非導通とすることができる。これにより、主開閉部１１が負荷電流のゼロクロスを越えて導通されることがなくなり、負荷制御装置の半周期ごとの動作が安定する。また、主開閉部１１が非導通になるとき、補助開閉部１７を所定時間だけ導通させるので、高負荷時において、商用電源の１／２周期のうち、ほとんどの時間を主開閉部１１から負荷３に電力を供給した後、通電電流が少なくなってから、補助開閉部１７から負荷に電力を供給することになる。これらの動作は負荷電流に対して行われるため、主開閉部１１がトランジスタ構造を有するスイッチ素子で構成されていても、負荷は力率１のものに限定されず、蛍光灯及び白熱灯のいずれにも適した２線式の負荷制御装置を実現することができる。また、負荷制御装置の動作時に発生するノイズのレベルが低く抑えられるため、小型で、かつ適合負荷範囲の広い負荷制御装置を実現することができる。   According to the load control device 1B according to the second embodiment, after the third predetermined time less than a half cycle has elapsed since the detection of the zero cross point of the load current, the main opening / closing part 11 is turned off. Even when the charging of the buffer capacitor 29 is delayed and the timing at which the conduction of the main switching unit 11 is started is delayed, the main switching unit 11 can be reliably turned off before the load current becomes zero. As a result, the main switching unit 11 is not conducted beyond the zero cross of the load current, and the operation of each half cycle of the load control device is stabilized. In addition, when the main opening / closing part 11 becomes non-conductive, the auxiliary opening / closing part 17 is made conductive for a predetermined time. Therefore, at the time of high load, most of the half time of the commercial power source is loaded from the main opening / closing part 11. After power is supplied to 3, power is supplied from the auxiliary opening / closing part 17 to the load after the energization current decreases. Since these operations are performed on the load current, the load is not limited to one with a power factor of 1, even if the main switching unit 11 is configured by a switch element having a transistor structure. It is possible to realize a two-wire load control apparatus suitable for the above. Further, since the level of noise generated during operation of the load control device can be kept low, it is possible to realize a load control device that is small and has a wide compatible load range.

また、電流検出部２６が、補助開閉部１７に許容値を超える電流が流れることを検出すると、主開閉部１１を一旦導通させ（閉状態にさせ）、その後非導通状態にする。これにより、補助開閉部１７のスイッチ素子の破損を防止すると共に、小型のスイッチ素子で補助開閉部１７を構成することができ、負荷制御装置の小型化が可能となり、商用電源の種類に対する対応性や過負荷に対する対応性が向上する。   Further, when the current detection unit 26 detects that a current exceeding the allowable value flows through the auxiliary opening / closing unit 17, the main opening / closing unit 11 is once turned on (closed), and then is turned off. As a result, the switch element of the auxiliary opening / closing part 17 can be prevented from being damaged, and the auxiliary opening / closing part 17 can be configured with a small switch element, so that the load control device can be miniaturized, and the compatibility with the type of commercial power supply can be achieved. And improved response to overload.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る負荷制御装置について説明する。第３実施形態に係る負荷制御装置は、第１実施形態に係る負荷制御装置１Ａ及び第２実施形態に係る負荷制御装置１Ｂにおいて、デュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子（図９に示す）とその駆動回路１０を適用したものである。 (Third embodiment)
A load control device according to a third embodiment of the present invention will be described. The load control device according to the third embodiment includes a dual-gate transistor main switch element (shown in FIG. 9) and the load control device 1A according to the first embodiment and the load control device 1B according to the second embodiment. The drive circuit 10 is applied.

はじめに、以下に説明する負荷制御装置において使用される主スイッチ素子について説明する。この主スイッチ素子は、耐電圧部を１箇所とする横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子である点で、上記従来例とは異なる。図９（ａ）は、耐電圧部を１カ所とする横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子の回路図を示し、図９（ｂ）は参考例として上記第２従来例のように２つのＭＯＳＦＥＴ型トランジスタ素子を逆方向接続した場合の回路図を示す。また、図１０は、横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子の縦断面構成を示す。   First, the main switch element used in the load control device described below will be described. This main switch element is different from the above-described conventional example in that it is a main switch element having a horizontal dual gate transistor structure having one withstand voltage portion. FIG. 9A shows a circuit diagram of a main switch element having a horizontal dual gate transistor structure with one withstand voltage portion, and FIG. 9B shows two reference examples as in the second conventional example. The circuit diagram at the time of reversely connecting a MOSFET type transistor element is shown. FIG. 10 shows a vertical cross-sectional configuration of a main switch element having a horizontal dual gate transistor structure.

図９（ｂ）に示す従来の構成では、２つのトランジスタ素子のソース電極Ｓ同士が接続され、かつアースされており（最低電位部）、ソース電極Ｓとゲート電極Ｇ１，Ｇ２の間は耐電圧が不要であり、ゲート電極Ｇ１，Ｇ２とドレイン電極Ｄ１，Ｄ２の間に耐電圧が必要であるため、耐電圧部（例えば、耐電圧距離を開ける）を２箇所必要としている。２つのトランジスタ素子はソース電極を基準にしたゲート信号で動作するので、各トランジスタ素子のゲート電極Ｇ１，Ｇ２に同じ駆動信号を入力して駆動することができる。それに対して、図１０に示すように、横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子では、耐圧を維持する箇所を１箇所とした損失の少ない双方向素子を実現する構造である。このような構成にあっては、負荷３への通電時における主スイッチ素子自体の発熱量を少なくして、負荷制御装置の小型化及び大容量化を同時に実現することができる。一方、この構成の素子はドレイン電極Ｄ１，Ｄ２の電圧を基準として制御する必要があり、２つのゲート電極Ｇ１，Ｇ２にそれぞれ異なった駆動信号を入力する必要がある（そのため、デュアルゲートトランジスタ構造と呼ぶ）。   In the conventional configuration shown in FIG. 9B, the source electrodes S of the two transistor elements are connected to each other and grounded (minimum potential portion), and the withstand voltage is between the source electrode S and the gate electrodes G1 and G2. Is required, and a withstand voltage is required between the gate electrodes G1 and G2 and the drain electrodes D1 and D2, so two withstand voltage portions (for example, a withstand voltage distance are opened) are required. Since the two transistor elements operate with a gate signal based on the source electrode, they can be driven by inputting the same drive signal to the gate electrodes G1 and G2 of each transistor element. On the other hand, as shown in FIG. 10, the main switch element having a horizontal dual gate transistor structure has a structure that realizes a bidirectional element with a small loss, with only one part maintaining the withstand voltage. In such a configuration, the heat generation amount of the main switch element itself during energization of the load 3 can be reduced, and the load control device can be reduced in size and increased in capacity at the same time. On the other hand, the element having this configuration needs to be controlled with reference to the voltages of the drain electrodes D1 and D2, and it is necessary to input different drive signals to the two gate electrodes G1 and G2, respectively. Call).

次に、本第３実施形態に係る負荷制御装置において適用される駆動回路１０について、図１１を参照しつつ説明する。主開閉部１１を駆動するための駆動回路１０は、主スイッチ素子１１ａのデュアルゲートに対応して２組設けられたフォトカプラなどの光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２などで構成されている。光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２の発光部１０１ａ，１０２ａには、それぞれ制御部１３からの駆動信号が入力される。光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２の発光部１０１ａ，１０２ａは、駆動信号が入力されると、その電力を光エネルギーに変換して出力する。光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２の受光部１０１ｂ，１０２ｂに、発光部１０１ａ，１０２ａからの光が入射すると、受光部１０１ｂ，１０２ｂで光電変換を行い、光エネルギーを電気エネルギーに変換（すなわち発電）する。受光部１０１ｂ，１０２ｂは、そこで発電された電力が、交流電源（商用電源）及び負荷が接続される点をそれぞれ基準として（図９（ａ）参照）、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート部に正の電位が印加されるように接続されている。   Next, the drive circuit 10 applied in the load control apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The drive circuit 10 for driving the main opening / closing section 11 is composed of optically-insulating semiconductor switch elements 101 and 102 such as photocouplers provided corresponding to the dual gate of the main switch element 11a. Drive signals from the control unit 13 are input to the light emitting units 101a and 102a of the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102, respectively. When the drive signal is input, the light emitting units 101a and 102a of the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102 convert the power into light energy and output the light energy. When light from the light emitting portions 101a and 102a enters the light receiving portions 101b and 102b of the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102, photoelectric conversion is performed by the light receiving portions 101b and 102b to convert light energy into electric energy (that is, power generation). To do. The light receiving units 101b and 102b are configured so that the power generated by the main switch element 11a of the main switching unit 11 is based on the point where the AC power (commercial power) and the load are connected to each other (see FIG. 9A). The gate portion is connected so that a positive potential is applied.

制御部１３から駆動信号を出力して光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２の発光部１０１ａ，１０２ａを発光させることにより、容易に基準電位の異なる主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート電極に駆動信号を入力することができ、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａを導通状態（閉状態）にすることができる。なお、光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２の発光部１０１ａ，１０２ａと受光部１０１ｂ，１０２ｂは、電気的に絶縁されているため、発光部１０１ａ，１０２ａから光が出力されない限り、主スイッチ素子１１ａのゲート電極には駆動信号は入力されない。すなわち、主スイッチ素子１１ａのゲート電極には、制御部１３から出力された駆動信号とは異なる制御部１３（又は負荷制御装置１Ａの第１電源部１４）から電気的に絶縁された電力が供給される。また、制御部１３からの駆動信号を基に、絶縁を維持しながら容易に、且つ確実に主スイッチ素子１１ａのゲート電極に接続された光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２をオン・オフすることができる。   By outputting a drive signal from the control unit 13 and causing the light emitting units 101a and 102a of the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102 to emit light, the gate electrode of the main switch element 11a of the main switching unit 11 having a different reference potential is easily driven. A signal can be input, and the main switch element 11a of the main opening / closing part 11 can be turned on (closed state). Since the light emitting units 101a and 102a and the light receiving units 101b and 102b of the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102 are electrically insulated, unless the light is output from the light emitting units 101a and 102a, the main switch element 11a No drive signal is input to the gate electrode. That is, the electrically insulated power from the control unit 13 (or the first power supply unit 14 of the load control device 1A) different from the drive signal output from the control unit 13 is supplied to the gate electrode of the main switch element 11a. Is done. Further, based on the drive signal from the control unit 13, the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102 connected to the gate electrode of the main switch element 11a can be turned on and off easily and reliably while maintaining insulation. it can.

図１２は、図１１に示す駆動回路１０の変形例を示す。この変形例では、フォトカプラなどの光絶縁半導体スイッチ素子１０１，１０２の発光部１０１ａ，１０２ａが直列に接続されている。それにより、駆動回路１０に流れる電流値を約１／２にすることができ、駆動回路１０での電力消費量を低減させることが可能となる。   FIG. 12 shows a modification of the drive circuit 10 shown in FIG. In this modification, the light emitting portions 101a and 102a of the optically insulated semiconductor switch elements 101 and 102 such as photocouplers are connected in series. Thereby, the value of the current flowing through the drive circuit 10 can be reduced to about ½, and the power consumption in the drive circuit 10 can be reduced.

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る負荷制御装置について説明する。本第４実施形態に係る負荷制御装置は、図１１に示した駆動回路１０に代えて、図１３に示す駆動回路１０を適用した点で第３実施形態に係る負荷制御装置とは異なる。 (Fourth embodiment)
Next, a load control device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The load control device according to the fourth embodiment is different from the load control device according to the third embodiment in that the drive circuit 10 shown in FIG. 13 is applied instead of the drive circuit 10 shown in FIG.

第４実施形態では、主開閉部１１の駆動回路１０が、高周波絶縁トランスなど電磁的結合によって電力を伝達するトランス（電磁結合素子）１０３、整流回路１０４ａ，１０４ｂ、発振回路１０５などによって構成されている。トランス１０３の１次側コイル１０３ａは発振回路１０５に接続され、さらに発振回路１０５は制御部１３に接続されている。発振回路１０５に制御部１３からの駆動信号が入力されると、駆動信号が印加されている間だけ、発振回路１０５は発振を行い、交流電力を発生させる。トランス１０３の１次側コイル１０３ａに発振回路１０５により発生された交流電流が流れると、電磁誘導により２次側コイル１０３ｂ，１０３ｃに起電力が発生する。トランス１０３の２次側にコイル１０３ｂ、１０３ｃに発生する起電力は交流であるため、整流回路１０４ａ，１０４ｂにより整流された後、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート電極に入力される。なお、整流回路１０４ａ，１０４ｂは、交流電源及び負荷が接続される点を基準として、主スイッチ素子１１ａのゲート電極に正の電位が印加されるように接続されている。また、トランス１０３の１次側コイル１０３ａと２次側コイル１０３ｂ，１０３ｃは電気的に絶縁されているため、トランス１０３の１次側コイル１０３ａに電流が流れない限り、主スイッチ素子１１ａのゲート電極には駆動信号は入力されない。すなわち、主スイッチ素子１１ａのゲート電極には、制御部１３から出力された駆動信号とは異なる制御部１３から電気的に絶縁された電力が供給される。   In the fourth embodiment, the drive circuit 10 of the main switching unit 11 includes a transformer (electromagnetic coupling element) 103 that transmits electric power by electromagnetic coupling, such as a high-frequency insulating transformer, rectifier circuits 104a and 104b, an oscillation circuit 105, and the like. Yes. The primary coil 103 a of the transformer 103 is connected to the oscillation circuit 105, and the oscillation circuit 105 is further connected to the control unit 13. When the drive signal from the control unit 13 is input to the oscillation circuit 105, the oscillation circuit 105 oscillates and generates AC power only while the drive signal is applied. When an alternating current generated by the oscillation circuit 105 flows through the primary side coil 103a of the transformer 103, an electromotive force is generated in the secondary side coils 103b and 103c by electromagnetic induction. Since the electromotive force generated in the coils 103 b and 103 c on the secondary side of the transformer 103 is alternating current, it is rectified by the rectifier circuits 104 a and 104 b and then input to the gate electrode of the main switch element 11 a of the main switching unit 11. The rectifier circuits 104a and 104b are connected so that a positive potential is applied to the gate electrode of the main switch element 11a with reference to the point where the AC power supply and the load are connected. In addition, since the primary side coil 103a and the secondary side coils 103b and 103c of the transformer 103 are electrically insulated, the gate electrode of the main switch element 11a is used as long as no current flows through the primary side coil 103a of the transformer 103. No drive signal is input to. That is, the electrically insulated power from the control unit 13 different from the drive signal output from the control unit 13 is supplied to the gate electrode of the main switch element 11a.

このように、第４実施形態では、制御部１３から出力される駆動信号をトリガとして発振回路１０５により交流電力を発生させているので、発振回路１０５での発振周波数及び振幅、トランス１０３の１次側コイル１０３ａと２次側コイル１０３ｂ，１０３ｃの巻き線数などを適宜設定することにより、トランス１０３の２次側コイル１０３ｂ，１０３ｃに所望する電力を発生させることができる。そのため、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート部が一定以上の電流値を必要とする電流型の主スイッチ素子である場合であっても安定して駆動することができる。なお、発振回路１０５の駆動電力は、負荷制御装置のいずれかの電源部から供給されることは言うまでもない。あるいは、図示していないが、発振回路１０５を省略して、制御部１３から所定周波数及び所定振幅のパルス信号を直接出力するように構成してもよい。   As described above, in the fourth embodiment, the AC power is generated by the oscillation circuit 105 using the drive signal output from the control unit 13 as a trigger. Therefore, the oscillation frequency and amplitude in the oscillation circuit 105, and the primary of the transformer 103 are generated. By appropriately setting the number of windings of the side coil 103a and the secondary side coils 103b and 103c, desired power can be generated in the secondary side coils 103b and 103c of the transformer 103. Therefore, even if the gate part of the main switch element 11a of the main opening / closing part 11 is a current type main switch element that requires a certain current value or more, it can be driven stably. Needless to say, the driving power of the oscillation circuit 105 is supplied from one of the power supply units of the load control device. Alternatively, although not shown, the oscillation circuit 105 may be omitted and a pulse signal having a predetermined frequency and a predetermined amplitude may be directly output from the control unit 13.

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る負荷制御装置について説明する。本第５実施形態に係る負荷制御装置は、図１１に示した駆動回路１０に代えて、図１４に示す駆動回路１０を適用した点で第３実施形態に係る負荷制御装置とは異なる。 (Fifth embodiment)
Next, a load control device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The load control device according to the fifth embodiment is different from the load control device according to the third embodiment in that the drive circuit 10 shown in FIG. 14 is applied instead of the drive circuit 10 shown in FIG.

図１４に示すように、主開閉部１１を駆動するための駆動回路１０は、主スイッチ素子１１ａのデュアルゲートに対応してそれぞれ２組設けられ、負荷制御装置の第１電源部１４に接続されたダイオード２０１ａ，２０１ｂと、一端がそれぞれの電力線に接続され、他端がダイオード２０１ａ，２０１ｂに接続されたコンデンサ２０２ａ，２０２ｂと、ダイオード２０１ａ，２０１ｂとコンデンサ２０２ａ，２０２ｂの接続点と主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａの各ゲート端子との間に接続された駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂで構成されている。駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂは、制御部１３からの信号によりオン／オフされる。さらに、この駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂは、スイッチ部と操作部が絶縁された構成である。駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂの構成は特に限定されるものではなく、以下に述べるように、様々なタイプのものを使用することができる。   As shown in FIG. 14, two sets of driving circuits 10 for driving the main switching unit 11 are provided corresponding to the dual gates of the main switch element 11a, and are connected to the first power supply unit 14 of the load control device. Diodes 201a and 201b, capacitors 202a and 202b having one ends connected to the respective power lines and the other ends connected to the diodes 201a and 201b, connection points of the diodes 201a and 201b and the capacitors 202a and 202b, and the main switching unit 11 The drive switch elements 203a and 203b are connected to each gate terminal of the main switch element 11a. The drive switch elements 203a and 203b are turned on / off by a signal from the control unit 13. Further, the drive switch elements 203a and 203b have a configuration in which the switch unit and the operation unit are insulated. The configuration of the drive switch elements 203a and 203b is not particularly limited, and various types can be used as described below.

この構成によれば、負荷制御装置の第１電源部１４を一端が電力線に接続されたコンデンサ２０２ａ，２０２ｂの他端にダイオード２０１ａ，２０１ｂを経由して接続することにより、電力線の電位を基準とする簡易電源がこのコンデンサ２０２ａ，２０２ｂにより構成される。このコンデンサ２０２ａ，２０２ｂへの充電は、電力線のうち電源電圧の高い側から、負荷制御装置の内部電源を経由して、電圧の低い側の電力線に流れる電流が、電圧の低い側に接続されたコンデンサを充電することによって行われる。そのとき、電圧の高い側に接続されたコンデンサには充電されないため、電源周波数の一周期毎にコンデンサに充電が繰り返される。反対側のコンデンサには、電力線の電位の関係が前述と逆のタイミングで充電される。   According to this configuration, the first power supply unit 14 of the load control device is connected to the other ends of the capacitors 202a and 202b, one end of which is connected to the power line, via the diodes 201a and 201b. A simple power supply is configured by the capacitors 202a and 202b. Charging to the capacitors 202a and 202b is performed by connecting the current flowing from the high power supply voltage side of the power line to the low voltage power line via the internal power supply of the load control device to the low voltage side. This is done by charging a capacitor. At that time, since the capacitor connected to the higher voltage side is not charged, the capacitor is repeatedly charged every cycle of the power supply frequency. The capacitor on the opposite side is charged at a timing opposite to that described above in relation to the potential of the power line.

横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子１１ａをオフからオンにする場合、主スイッチ素子１１ａのゲートに対して、電力線が接続される点（図９参照）を基準として電圧を印加する必要がある。ここで、制御部１３からの信号により主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート電極に接続される駆動スイッチ素子２０３ａ又は２０３ｂを導通させると、主スイッチ素子１１ａのゲート端子には、それぞれ電力線を基準とするコンデンサに充電された電圧が印加されるため、主スイッチ素子１１ａは導通状態（閉状態）になる。主スイッチ素子１１ａが一旦導通状態になると、主スイッチ素子１１ａの端子間電圧が非常に小さくなるため、負荷制御装置の電源からダイオード２０１ａ，２０１ｂ及び駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂを経由して印加される電圧で導通を維持することができる。   When the main switch element 11a having a horizontal dual gate transistor structure is turned on from off, it is necessary to apply a voltage to the gate of the main switch element 11a with reference to the point where the power line is connected (see FIG. 9). . Here, when the drive switch element 203a or 203b connected to the gate electrode of the main switch element 11a of the main switching unit 11 is turned on by a signal from the control unit 13, a power line is connected to each gate terminal of the main switch element 11a. Since the charged voltage is applied to the reference capacitor, the main switch element 11a becomes conductive (closed). Once the main switch element 11a is turned on, the voltage across the terminals of the main switch element 11a becomes very small and is applied from the power supply of the load control device via the diodes 201a and 201b and the drive switch elements 203a and 203b. Conductivity can be maintained with voltage.

この実施形態では、駆動回路１０が第１電源部１４と非絶縁に構成されているため、高効率で駆動電力を供給することが可能である。コンデンサ２０２ａ，２０２ｂは、主スイッチ素子１１ａがオフからオンになるときのゲート電極の電位を一時的に確定すればよいので、その形状や容量は小型なものでもよい。なお、駆動回路１０への電源供給は、第１電源部１４の入力又は出力などの比較的安定した電源部からなされる。   In this embodiment, since the drive circuit 10 is configured to be non-insulated from the first power supply unit 14, it is possible to supply drive power with high efficiency. Since the capacitors 202a and 202b only need to temporarily determine the potential of the gate electrode when the main switch element 11a is turned on from off, the shape and capacity of the capacitors 202a and 202b may be small. Note that power is supplied to the drive circuit 10 from a relatively stable power supply unit such as an input or output of the first power supply unit 14.

図１５は、駆動回路１０の具体的構成例を示し、駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂとして、フォトカプラやフォトリレーなどの光絶縁半導体スイッチ素子を用いている。制御部１３からの駆動信号が入力されると、光絶縁半導体スイッチ素子の発光部から光信号が出力され、その光信号が受光部に入射すると、受光部が導通し、第１電源部１４からの電流（駆動信号）が流れる。発光部と受光部は電気的に絶縁されているため、発光部から光が出力されない限り、主スイッチ素子１１ａのゲート電極には駆動信号は入力されない。そのため、制御部１３からの駆動信号を基に、絶縁を維持しながら容易に、且つ確実に主スイッチ素子１１ａのゲート電極に接続された駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂをオン・オフすることができる。   FIG. 15 shows a specific configuration example of the drive circuit 10, and optically insulated semiconductor switch elements such as photocouplers and photorelays are used as the drive switch elements 203 a and 203 b. When a drive signal from the control unit 13 is input, an optical signal is output from the light emitting unit of the optically insulated semiconductor switch element. When the optical signal is incident on the light receiving unit, the light receiving unit conducts, and from the first power supply unit 14 Current (drive signal) flows. Since the light emitting unit and the light receiving unit are electrically insulated, no drive signal is input to the gate electrode of the main switch element 11a unless light is output from the light emitting unit. Therefore, based on the drive signal from the control unit 13, the drive switch elements 203a and 203b connected to the gate electrode of the main switch element 11a can be turned on / off easily and reliably while maintaining insulation.

図１６は、図１５に示す駆動回路１０の変形例を示す。この変形例では、フォトカプラやフォトリレーなどの光絶縁半導体スイッチ素子を用いた駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂの発光部が直列に接続されている。それにより、駆動回路１０に流れる電流値を約１／２にすることができ、駆動回路１０での電力消費量を低減させることが可能となる。   FIG. 16 shows a modification of the drive circuit 10 shown in FIG. In this modification, the light emitting portions of the drive switch elements 203a and 203b using photo-insulating semiconductor switch elements such as photocouplers and photorelays are connected in series. Thereby, the value of the current flowing through the drive circuit 10 can be reduced to about ½, and the power consumption in the drive circuit 10 can be reduced.

図１７は、図１５に示す駆動回路１０の他の変形例を示す。この変形例では、フォトカプラやフォトリレーなどの光絶縁半導体スイッチ素子を用いた駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂの発光部が直列に接続されていると共に、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート電極と駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂが接続される接続点と、そのゲート電極の基準となる電力線との間にコンデンサ２０４ａ，２０４ｂが接続されている。なお、図１５に示す駆動回路１０の構成例に、コンデンサ２０４ａ，２０４ｂを追加してもよい。   FIG. 17 shows another modification of the drive circuit 10 shown in FIG. In this modification, the light emitting parts of the drive switch elements 203a and 203b using photo-insulating semiconductor switch elements such as photocouplers and photorelays are connected in series, and the gate electrode of the main switch element 11a of the main switching part 11 Capacitors 204a and 204b are connected between a connection point to which the drive switch elements 203a and 203b are connected and a power line serving as a reference for the gate electrode. Note that capacitors 204a and 204b may be added to the configuration example of the drive circuit 10 shown in FIG.

この変形例に示すように、コンデンサ２０４ａ，２０４ｂを追加することにより、駆動スイッチ素子２０３ａ，２０３ｂがオン・オフされる際に、コンデンサ２０４ａ，２０４ｂにより、主スイッチ素子１１ａのゲート電極に印加される電圧の急激な変化を緩和することができ、主スイッチ素子１１ａが急峻にオン・オフすることを防止することができる。その結果、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａがオン・オフすることで発生するノイズを低減することができるため、ノイズフィルタを小さくしたり、あるいは省略したりすることが可能となる。すなわち、図２０又は図２１に示す従来例の構成と比較して、ノイズフィルタとして機能するコイルやコンデンサを省略することができる。   As shown in this modification, when the drive switch elements 203a and 203b are turned on / off by adding the capacitors 204a and 204b, the capacitors 204a and 204b are applied to the gate electrode of the main switch element 11a. A sudden change in voltage can be mitigated, and the main switch element 11a can be prevented from turning on and off rapidly. As a result, noise generated when the main switch element 11a of the main opening / closing part 11 is turned on / off can be reduced, so that the noise filter can be reduced or omitted. That is, as compared with the configuration of the conventional example shown in FIG. 20 or FIG. 21, the coil and capacitor that function as a noise filter can be omitted.

ノイズフィルタを構成するコイルに関しては、負荷制御装置の定格電流が大きくなるにつれて、このコイルも大型になるため、コイルを省略することができれば、負荷制御装置の小型化を実現することができる。また、ノイズフィルタを構成するコンデンサに関しては、コイルに比べて負荷制御装置の大きさに対する制約は少ないが、このコンデンサが存在することにより、負荷制御装置がオフの状態での負荷制御装置のインピーダンスを下げることにつながり、負荷制御装置のオフ状態として好ましくない。また、負荷制御装置がオフの状態でもコンデンサを介して交流電流が流れ、それによってオフ時に負荷が誤動作したりする可能性がある。従って、負荷制御装置からノイズフィルタ用のコンデンサを省略することができれば、２線式負荷制御装置にとって好ましい形態となる。   Regarding the coil constituting the noise filter, as the rated current of the load control device increases, this coil also increases in size. Therefore, if the coil can be omitted, the load control device can be reduced in size. In addition, regarding the capacitor constituting the noise filter, there are few restrictions on the size of the load control device compared to the coil, but the presence of this capacitor reduces the impedance of the load control device when the load control device is off. This is not preferable as an off state of the load control device. Also, even when the load control device is off, an alternating current flows through the capacitor, which may cause the load to malfunction. Therefore, if the capacitor for the noise filter can be omitted from the load control device, it is a preferable form for the two-wire load control device.

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る負荷制御装置について説明する。上記第５実施形態に係る負荷制御装置では、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａに駆動信号を印加する際、整流部１２のダイオードによって電流が流れない回路構成であるため、主スイッチ素子１１ａのゲート部（ゲート端子）が一定以上の電流値を必要としない電圧型のものにしか対応できない。そこで、第６実施形態では、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａが一定以上の電流値を必要とする電流型の主スイッチ素子である場合であっても安定して駆動できるようにしたものである。 (Sixth embodiment)
Next, a load control device according to a sixth embodiment of the present invention will be described. In the load control device according to the fifth embodiment, when a drive signal is applied to the main switch element 11a of the main switching unit 11, the current does not flow due to the diode of the rectifier unit 12, and therefore the main switch element 11a Only a voltage type whose gate part (gate terminal) does not require a current value above a certain level can be handled. Therefore, in the sixth embodiment, even when the main switch element 11a of the main opening / closing part 11 is a current-type main switch element that requires a certain current value or more, it can be driven stably. is there.

図１８に示すように、第６実施形態に係る負荷制御装置１Ｃでは、整流部１２の交流ラインと回路基準となる整流部のマイナス側出力間に同期スイッチ素子１２０ａ，１２０ｂが接続されており、主開閉部１１が閉となる動作に同期して同期スイッチ素子１２０ａ、１２０ｂがオンとなる動作を行う。主開閉部１１が閉となる動作に同期してこの同期スイッチ素子１２０ａ、１２０ｂを閉とすると、負荷制御装置１Ｃ内の第１電源部１４から主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート部に電流を流す経路が形成される。そのため、主スイッチ素子１１ａゲート部が電流を必要とするデュアルゲート素子であっても安定して駆動することができる。なお、その他の構成や基本動作は上記第５実施形態の場合と同様であり、駆動回路１０の構成は特に限定されず、上記第５実施形態の基本構成や各変形例を応用することができる。   As shown in FIG. 18, in the load control device 1 </ b> C according to the sixth embodiment, the synchronous switch elements 120 a and 120 b are connected between the AC line of the rectifying unit 12 and the negative side output of the rectifying unit serving as a circuit reference. In synchronization with the operation of closing the main opening / closing section 11, the operation of turning on the synchronous switch elements 120a and 120b is performed. When the synchronous switch elements 120a and 120b are closed in synchronization with the operation of closing the main opening / closing part 11, the first power supply part 14 in the load control device 1C is connected to the gate part of the main switching element 11a of the main opening / closing part 11. A path for passing current is formed. Therefore, even if the gate part of the main switch element 11a is a dual gate element that requires current, it can be driven stably. Other configurations and basic operations are the same as in the case of the fifth embodiment, and the configuration of the drive circuit 10 is not particularly limited, and the basic configuration and modifications of the fifth embodiment can be applied. .

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る負荷制御装置について説明する。本第７実施形態に係る負荷制御装置は、図１８に示した駆動回路１０に代えて、図１９に示す駆動回路１０を適用した点で第６実施形態に係る負荷制御装置とは異なる。 (Seventh embodiment)
Next, a load control device according to a seventh embodiment of the present invention will be described. The load control device according to the seventh embodiment is different from the load control device according to the sixth embodiment in that the drive circuit 10 shown in FIG. 19 is applied instead of the drive circuit 10 shown in FIG.

第７実施形態に係る負荷制御装置において、主開閉部１１の駆動回路１０は、負荷制御装置の第１電源部１４に接続された高耐圧のダイオード２０１ａ，２０１ｂと、一端がそれぞれの電力線に接続され、他端がダイオード２０１ａ，２０１ｂに接続されたコンデンサ２０２ａ，２０２ｂと、ダイオード２０１ａ，２０１ｂとコンデンサ２０２ａ，２０２ｂの接続点と主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａの各ゲート端子との間に接続されたフォトサイリスタ又はフォトトライアックなどの自己消弧型の駆動スイッチ素子２０５ａ，２０５ｂで構成されている。   In the load control device according to the seventh embodiment, the drive circuit 10 of the main switching unit 11 includes high-breakdown-voltage diodes 201a and 201b connected to the first power supply unit 14 of the load control device, and one end connected to each power line. The other ends of the capacitors 202a and 202b connected to the diodes 201a and 201b, and the connection points between the diodes 201a and 201b and the capacitors 202a and 202b and the gate terminals of the main switch element 11a of the main switching unit 11 are connected. The self-extinguishing type drive switch elements 205a and 205b such as a photothyristor or a phototriac.

補助開閉部１７に接続されている電流検出部２６にて過電流の検出を行うと、主開閉部１１を閉とする動作に移る。そのとき、主開閉部１１の主スイッチ素子１１ａのゲート電極に接続された駆動スイッチ素子２０５ａ，２０５ｂを導通させるために信号を入力するが、これら駆動スイッチ素子２０５ａ，２０５ｂがサイリスタ又はトライアック構造であるため、駆動スイッチ素子２０５ａ，２０５ｂの駆動はトリガ信号のみでよい。そのため、駆動スイッチ素子２０５ａ，２０５ｂの駆動電力は、上記各実施形態のものに比べて小さくすることができる。また、駆動スイッチ素子２０５ａ，２０５ｂを非導通にするには、整流部１２に設けた同期スイッチ素子１２０ａ，１２０ｂを開とするだけでよく、主開閉部１１を開閉させるための駆動電力を小さくすることが可能になる。２線式負荷制御装置にとっては如何に安定して電源を確保しながら負荷制御を可能とするかが重要な課題であるため、負荷制御装置の駆動電力が少ないことは、その負荷の安定動作にとって望ましい。   When overcurrent is detected by the current detection unit 26 connected to the auxiliary opening / closing unit 17, the operation proceeds to the operation of closing the main opening / closing unit 11. At that time, a signal is inputted to make the drive switch elements 205a and 205b connected to the gate electrode of the main switch element 11a of the main opening / closing part 11 conductive, and these drive switch elements 205a and 205b have a thyristor or triac structure. Therefore, the drive switch elements 205a and 205b need only be driven by the trigger signal. Therefore, the drive power of the drive switch elements 205a and 205b can be made smaller than those of the above embodiments. Further, in order to make the drive switch elements 205a and 205b non-conductive, it is only necessary to open the synchronous switch elements 120a and 120b provided in the rectifying unit 12, and the drive power for opening and closing the main switching unit 11 is reduced. It becomes possible. For a two-wire load control device, how to enable load control while ensuring a stable power supply is an important issue, so that the drive power of the load control device is small for stable operation of the load. desirable.

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも負荷へ電力を供給しているとき、第３電源部１６に入力される電圧が所定の閾値に達したことを電圧検出部１８が検出すると、まず補助開閉部１７が導通され、その後、補助開閉部１７に流れる電流が所定の閾値に達したことを電流検出部２６が検出すると主開閉部１１を導通させ、補助開閉部１７に流れる電流が所定の閾値に達しない場合には、補助開閉部１７の導通を継続させるように構成されていればよい。   The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and at least when power is supplied to the load, the voltage detection unit 18 indicates that the voltage input to the third power supply unit 16 has reached a predetermined threshold value. Is detected, first, the auxiliary opening / closing part 17 is turned on. Thereafter, when the current detection part 26 detects that the current flowing through the auxiliary opening / closing part 17 has reached a predetermined threshold, the main opening / closing part 11 is turned on and the auxiliary opening / closing part 17 is turned on. When the current flowing through the auxiliary opening part 17 does not reach the predetermined threshold value, the auxiliary opening / closing part 17 may be configured to continue conduction.

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 負荷制御装置
２ 電源
３ 負荷
１１ 主開閉部
１１ａ 主スイッチ素子
１２ 整流部
１３ 制御部
１４ 第１電源部
１５ 第２電源部
１６ 第３電源部
１７ 補助開閉部
１７ａ 補助スイッチ素子
１８ 電圧検出部
１９ ゼロクロス検出部
２０ 主制御部
２１ 第１パルス出力部
２２ 第２パルス出力部
２３ 第３パルス出力部
２６ 電流検出部 1A, 1B, 1C Load control device 2 Power supply 3 Load 11 Main switching unit 11a Main switch element 12 Rectifier 13 Control unit 14 First power supply unit 15 Second power supply unit 16 Third power supply unit 17 Auxiliary switching unit 17a Auxiliary switch element 18 Voltage detection unit 19 Zero cross detection unit 20 Main control unit 21 First pulse output unit 22 Second pulse output unit 23 Third pulse output unit 26 Current detection unit

Claims (16)

交流電源と負荷の間に直列に接続される２線式の負荷制御装置であって、
トランジスタ構造のスイッチ素子を有し、負荷に対して電源の供給を制御する主開閉部と、
サイリスタ構造のスイッチ素子を有し、前記主開閉部が非導通のときに、負荷に対して電源の供給を制御する補助開閉部と、
前記主開閉部及び前記補助開閉部の開閉を制御する制御部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、前記制御部に安定した電圧を供給する第１電源部と、
前記主開閉部の両端から整流部を介して電力供給され、負荷への電力供給を停止しているときに、前記第１電源部への電源を供給する第２電源部と、
前記主開閉部又は前記補助開閉部が閉状態で、負荷への電力供給を行っているときに、前記第１電源部への電源を供給する第３電源部と、
前記第３電源部に入力される電圧を検出する電圧検出部と、前記補助開閉部に流れる電流を検出する電流検出部を備え、
負荷へ電力を供給しているとき、前記第３電源部に入力される電圧が所定の閾値に達したことを前記電圧検出部が検出すると、前記補助開閉部は導通され、
前記制御部は、前記補助開閉部に流れる電流が所定の閾値に達したことを前記電流検出部が検出すると前記主開閉部を導通させることを特徴とする負荷制御装置。

A two-wire load control device connected in series between an AC power source and a load,
A main switching unit having a transistor-structure switch element and controlling supply of power to a load;
An auxiliary opening / closing part that has a switch element of a thyristor structure and controls supply of power to a load when the main opening / closing part is non-conductive;
A control unit that controls opening and closing of the main opening and closing unit and the auxiliary opening and closing unit;
A first power supply unit that is supplied with power from both ends of the main switching unit via a rectification unit and supplies a stable voltage to the control unit;
A second power supply unit that supplies power to the first power supply unit when power is supplied from both ends of the main switching unit via the rectification unit and power supply to the load is stopped;
A third power supply for supplying power to the first power supply when the main switch or the auxiliary switch is in a closed state and supplying power to a load;
A voltage detection unit that detects a voltage input to the third power supply unit; and a current detection unit that detects a current flowing through the auxiliary switching unit,
When the voltage detection unit detects that the voltage input to the third power supply unit has reached a predetermined threshold when supplying power to the load, the auxiliary switching unit is turned on,
Wherein the control unit, the load control device current flowing through the auxiliary switching unit is characterized and Turkey to conduct the main switching unit and the current detection unit detects that reaches a predetermined threshold.

負荷電流のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記主開閉部を導通させた後、前記ゼロクロス検出部が負荷電流のゼロクロス点を検出してから負荷電流の半周期未満の所定時間の経過後、前記主開閉部を非導通とすることを特徴とする請求項１に記載の負荷制御装置。 It further includes a zero cross detection unit that detects the zero cross point of the load current,
The control unit makes the main switching unit non-conductive after the main switching unit is turned on, and after a predetermined time less than a half cycle of the load current has elapsed after the zero cross detection unit detects the zero crossing point of the load current. The load control device according to claim 1, wherein: 前記制御部は、前記主開閉部を非導通とした後、前記補助開閉部を所定時間導通させることを特徴とする請求項２に記載の負荷制御装置。   The load control device according to claim 2, wherein the control unit makes the auxiliary opening / closing unit conductive for a predetermined time after the main opening / closing unit is made non-conductive. 前記制御部は、前記補助開閉部に流れる電流が所定の閾値に達したことを前記電流検出部が検出すると、一旦前記主開閉部を導通状態とし、その後、前記主開閉部が非導通となる際に、前記補助開閉部を導通させることを特徴とする請求項３に記載の負荷制御装置。   When the current detection unit detects that the current flowing through the auxiliary opening / closing unit has reached a predetermined threshold, the control unit temporarily turns on the main opening / closing unit, and then the main opening / closing unit becomes non-conductive. The load control device according to claim 3, wherein the auxiliary opening / closing part is electrically connected. 前記電流検出部は、積分回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の負荷制御装置。   The load control device according to claim 1, wherein the current detection unit includes an integration circuit. 前記制御部は、負荷へ電力を供給しているとき、所定の待ち限度時間内に前記電圧検出部が前記第３電源部に入力される電圧が所定の閾値に達したことを検出しなかった場合、前記待ち限度時間が経過した後前記補助開閉部を導通させることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の負荷制御装置。   When the control unit supplies power to the load, the voltage detection unit does not detect that the voltage input to the third power supply unit has reached a predetermined threshold value within a predetermined waiting time limit. 6. The load control device according to claim 1, wherein the auxiliary opening / closing unit is turned on after the waiting time has elapsed. 前記主開閉部を駆動する駆動回路をさらに備え、
前記主開閉部は、前記交流電源及び前記負荷に対し直列に接続され、それぞれ接続点に対し制御電圧が印加されるゲートを１箇所ずつ有し、耐電圧部を１箇所とする横型のデュアルゲートトランジスタ構造の主スイッチ素子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の負荷制御装置。 A drive circuit for driving the main opening and closing unit;
The main switching part is connected in series to the AC power supply and the load, has a single gate to which a control voltage is applied to each connection point, and a horizontal dual gate having a withstand voltage part. The load control device according to claim 1, further comprising a main switch element having a transistor structure. 前記駆動回路は、前記制御部からの駆動信号に応じて、前記交流電源及び前記負荷にそれぞれ接続される点の電位を基準にして、前記制御部とは電気的に絶縁された電力を、前記主スイッチ素子のゲート部に供給し、前記主スイッチ素子を駆動することを特徴とする請求項７に記載の負荷制御装置。   In response to a drive signal from the control unit, the drive circuit uses, as a reference, a potential at a point connected to each of the AC power supply and the load, and the power electrically isolated from the control unit, The load control device according to claim 7, wherein the main switch element is driven by supplying the gate part of the main switch element. 前記駆動回路は、前記主スイッチ素子のデュアルゲートに対応して２組設けられ、発光部及び受光部を有する光絶縁半導体スイッチ素子で構成され、前記発光部は前記制御部に接続されて駆動信号が入力され、前記受光部は、前記発光部から出力された光が入射すると光電変換を行い、前記受光部で発電された電力が、前記交流電源及び前記負荷が接続される点をそれぞれ基準として、前記主スイッチ素子のゲート端子に正の電位が印加されるように接続されていることを特徴とする請求項８に記載の負荷制御装置。   Two sets of the drive circuits are provided corresponding to the dual gates of the main switch elements, and are constituted by optically insulated semiconductor switch elements having a light emitting part and a light receiving part, and the light emitting part is connected to the control part to drive signals. When the light output from the light emitting unit is incident, the light receiving unit performs photoelectric conversion, and the electric power generated by the light receiving unit is based on the point where the AC power supply and the load are connected, respectively. 9. The load control device according to claim 8, wherein the load control device is connected so that a positive potential is applied to a gate terminal of the main switch element. 前記駆動回路は、前記制御部に接続された１次側コイルと、前記主スイッチ素子のデュアルゲートに対応して２組設けられ、整流回路を介して前記主スイッチ素子のゲート電極に接続された２組の２次側コイルを有するトランスで構成され、前記制御部からの駆動信号に応じて前記１次側コイルに交流電流が流れたときに、前記２次側コイルに発生した起電力を整流した電力により、前記交流電源及び前記負荷が接続される点をそれぞれ基準として、前記主スイッチ素子のゲート端子に正の電位が印加されることを特徴とする請求項８に記載の負荷制御装置。   The drive circuit is provided in two sets corresponding to the primary side coil connected to the control unit and the dual gate of the main switch element, and is connected to the gate electrode of the main switch element via a rectifier circuit. Consists of a transformer having two sets of secondary coils, and rectifies the electromotive force generated in the secondary coil when an alternating current flows through the primary coil in response to a drive signal from the controller. 9. The load control device according to claim 8, wherein a positive potential is applied to the gate terminal of the main switch element by using the generated power with reference to a point where the AC power supply and the load are connected to each other. 前記駆動回路は、前記主スイッチ素子のデュアルゲートに対応してそれぞれ２組設けられ、第１電源部に接続されたダイオードと、一端がそれぞれの電力線に接続され、他端が前記ダイオードに接続されたコンデンサと、前記ダイオードと前記コンデンサの接続点と前記主開閉部の主スイッチ素子の各ゲート端子との間に接続された駆動スイッチ素子で構成され、前記駆動スイッチ素子を前記制御部からの信号により導通させることで、前記主開閉部に駆動電力を供給することを特徴とする請求項７に記載の負荷制御装置。   Two sets of the drive circuits are provided corresponding to the dual gates of the main switch element, the diode connected to the first power supply unit, one end connected to each power line, and the other end connected to the diode. And a drive switch element connected between a connection point of the diode and the capacitor and each gate terminal of the main switch element of the main switching unit, and the drive switch element is a signal from the control unit. The load control device according to claim 7, wherein driving electric power is supplied to the main opening / closing part by conducting the electric power by the electric power. 前記駆動回路における駆動スイッチ素子は、前記制御部から駆動信号によって光を出力する発光部と、前記発光部から出力された光を受光して導通する受光部で構成された光絶縁半導体スイッチ素子であり、
前記受光部が導通することによって、前記第１電源の電力を利用して前記主開閉部に駆動電力を供給することを特徴とする請求項１１に記載の負荷制御装置。 The drive switch element in the drive circuit is an optically isolated semiconductor switch element configured by a light emitting unit that outputs light according to a drive signal from the control unit and a light receiving unit that receives and conducts light output from the light emitting unit. Yes,
The load control device according to claim 11, wherein when the light receiving unit is turned on, driving power is supplied to the main opening / closing unit using power of the first power source. 前記駆動回路における２つの前記光絶縁半導体スイッチ素子の発光部が直列に接続されていることを特徴とする請求項９又は請求項１２に記載の負荷制御装置。   13. The load control device according to claim 9, wherein the light emitting units of the two optically isolated semiconductor switch elements in the drive circuit are connected in series. 前記駆動回路は、前記主スイッチ素子のゲート電極と前記駆動スイッチ素子が接続される接続点と、前記ゲート電極の基準となる電力線との間に接続されたコンデンサをさらに備えたことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の負荷制御装置。   The drive circuit further includes a capacitor connected between a connection point where the gate electrode of the main switch element and the drive switch element are connected, and a power line serving as a reference of the gate electrode. The load control device according to any one of claims 11 to 13. 前記整流部の交流ラインが接続される点と、そのマイナス出力点との間に接続された同期スイッチ素子を有し、前記主開閉部が閉となる動作に同期して、前記同期スイッチ素子が閉となる動作を行うことを特徴とする請求項７又は請求項１１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の負荷制御装置。   The synchronous switch element is connected between the point where the AC line of the rectifying unit is connected and the negative output point thereof, and the synchronous switch element is synchronized with the operation of closing the main opening / closing unit. 15. The load control device according to claim 7, wherein the load control device performs a closing operation. 前記駆動スイッチ素子は、サイリスタ又はトライアック構造を有し、前記駆動スイッチ素子は、前記負荷制御装置のいずれかの電源部とは絶縁された信号で駆動されることを特徴とする請求項１５に記載の負荷制御装置。   16. The drive switch element according to claim 15, wherein the drive switch element has a thyristor or triac structure, and the drive switch element is driven by a signal insulated from any power supply unit of the load control device. Load control device.
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