KR100867043B1 - A two-wire switching device - Google Patents
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Abstract
동작시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있는 2선식 스위치 장치를 제공하는 것에 있다. 2선식 스위치 장치(1)는, 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 주개폐부(2)와, 주개폐부(2)의 한쪽 단부와 게이트 단자 각각에 입력 단자가 접속되어 출력 단자 사이가 단락되었을 때에 게이트 단자에 게이트 전압을 가하는 정류 회로부(3)와, 교류 전원(AC)에서 부하(LF)로의 급전 정지시에 이용되는 제 1 전원 회로부(4)와, 급전개시시에 동작되는 제 2 전원 회로부(5)와, 제 1 전원 회로부(4) 또는 제 2 전원 회로부(5)로부터 얻은 직류 전원을 안정화하는 안정화 회로부(6)와, 안정화 출력에 의해 동작되어 급전을 개시하기 위해서 제 2 전원 회로부(5)를 동작시키는 제어부(7)와, 제 2 전원 회로부(5)의 동작시에 정류 회로부(3)의 출력 단자 사이를 단락하는 부개폐부(8)와, 주개폐부(2)의 한쪽 단부와 게이트 단자와의 사이에 접속되어 정류 회로부(3)의 출력 단자 사이가 단락되고 나서 주개폐부(2)가 온이 될 때까지의 사이에 온이 되는 보조개폐부(9)를 구비한다. The present invention provides a two-wire switch device capable of reducing noise generated during operation. The two-wire switch device 1 has a gate terminal when an input terminal is connected to each of the main opening / closing part 2 consisting of a three-terminal bidirectional thyristor, and one end of the main opening and closing part 2 and the gate terminal, respectively, and the output terminal is short-circuited. A rectifying circuit section 3 for applying a gate voltage to the first circuit, a first power supply circuit section 4 used for stopping power supply from the AC power supply AC to the load LF, and a second power supply circuit section 5 operated at the start of power supply ), A stabilization circuit section 6 for stabilizing a DC power source obtained from the first power supply circuit section 4 or the second power supply circuit section 5, and the second power supply circuit section 5 to be operated by a stabilization output to start feeding. Control section 7 for operating the circuit, sub-opening section 8 for shorting between output terminals of the rectifying circuit section 3 during operation of the second power supply circuit section 5, one end of the main opening / closing section 2, and the gate terminal. Output terminal of the rectifier circuit part 3 connected between and It is provided with the auxiliary opening-closing part 9 which turns on between the time between the short circuit and the main opening-and-closing part 2 turns on.
Description
도 1은 실시형태 1의 2선식 스위치 장치의 회로 설명도이다. 1 is a circuit explanatory diagram of a two-wire switch device according to the first embodiment.
도 2의 (a)는, 실시형태 1의 2선식 스위치 장치의 스위치간 전압의 시간변화를 나타내는 그래프이며, (b)는, 동도면(a)에 P로 나타내는 부위의 확대도이다. FIG. 2A is a graph showing a time change in the voltage between switches of the two-wire switch device of the first embodiment, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion indicated by P in the same drawing (a).
도 3은 실시형태 1의 2선식 스위치 장치의 다른 예의 회로 설명도이다. 3 is a circuit explanatory diagram of another example of the two-wire switch device of the first embodiment.
도 4는 실시형태 2의 2선식 스위치 장치의 회로 설명도이다. 4 is a circuit explanatory diagram of a two-wire switch device according to the second embodiment.
도 5는 실시형태 3의 2선식 스위치 장치의 회로 설명도이다. 5 is a circuit explanatory diagram of a two-wire switch device according to the third embodiment.
도 6은 실시형태 4의 2선식 스위치 장치의 회로 설명도이다. 6 is a circuit explanatory diagram of a two-wire switch device according to the fourth embodiment.
도 7은 종래의 2선식 스위치 장치의 스위치간 전압의 시간변화를 나타내는 그래프로, (a)는 제어부의 소비 전류가 작은 경우의 그래프, (b)는 제어부의 소비 전류가 큰 경우의 그래프이다. 7 is a graph showing a time change of the voltage between switches of a conventional two-wire switch device, (a) is a graph when the current consumption of the control unit is small, and (b) is a graph when the current consumption of the control unit is large.
도 8은 종래 예의 2선식 스위치 장치의 회로 설명도이다. 8 is a circuit explanatory diagram of a two-wire switch device of a conventional example.
도 9는 종래 예의 2선식 스위치 장치의 스위치간 전압의 시간변화를 나타내는 그래프이다. Fig. 9 is a graph showing the time change of the voltage between switches in the conventional two-wire switch device.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1: 2선식 스위치 장치1: 2-wire switch unit
2: 주개폐부2: main opening and closing
3: 정류 회로부3: rectifier circuit part
4: 제 1 전원 회로부4: first power circuit
5: 제 2 전원 회로부5: second power circuit
6: 안정화 회로부6: stabilization circuit
7: 제어부7: control unit
8: 부개폐부8: open and close
9: 보조개폐부 9: auxiliary switchgear
AC: 교류 전원 AC: AC power
LF: 부하LF: load
본 발명은, 2선식 스위치 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a two-wire switch device.
최근, 배선기구의 전자화가 진행되고 있다. 이에 따라, 전자 스위치 장치에 이용되는 스위치 요소로서는, 무접점의 스위치 소자인 3 단자 쌍방향성 사이리스터(트라이액)나, 사이리스터 등이 널리 이용되게 되었다. 그러나, 배선 절약의 견지로부터 보면, 2선 배선식의 스위치 장치(2선식 스위치 장치)에 있어서는, 상기 스위치 요소는, 교류 전원과 부하와의 직렬 회로의 양쪽 단부 사이에 접속되는(부 하가 교류 전원을 거쳐서 스위치 요소의 양쪽 단부 사이에 접속되는)것이 되기 때문에, 스위치 장치에 전원선을 개별적으로 인입 할 수 없어, 어떻게 하여 자신의 회로 전원을 확보할지가 문제되고 있다. In recent years, the electronics of wiring mechanisms are advanced. As a result, a three-terminal bidirectional thyristor (triac), a thyristor, or the like, which is a contactless switch element, has become widely used as a switch element used in an electronic switch device. However, from the point of view of wiring saving, in the two-wire wiring switch device (two-wire switch device), the switch element is connected between both ends of the series circuit between the AC power supply and the load (the load is alternating current). Since it is connected between both ends of a switch element via a power supply, a power supply line cannot be drawn in to a switch apparatus individually, and it becomes a problem how to secure the circuit power of its own.
그래서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 도 8에 나타내는 바와 같은 회로 구성을 갖는 2선식 스위치 장치(100)가 제공되어 있다(일본 특허공개 평성11-237925호 공보(도 1참조), 일본 특허공개 제2000-133473호 공보(도 1참조), 일본 특허공개 제2001-16804호 공보(도 1참조) 등을 참조). In order to solve such a problem, a two-
2선식 스위치 장치(100)는, 예컨대 실내에 마련된 스위치박스로부터 끌어 낸 상용 전원의 2개의 실내 배선을 이용하여 상용 전원 및 부하에 접속되고, 주로 실내의 벽면에 매립 설치된 상태로 사용되는 2선식 배선기구로서, 도 8에 도시하는 바와 같이 주로, 주개폐부(2)와, 정류 회로부(3)와, 제 1 전원 회로부(4)와, 제 2 전원 회로부(5)와, 안정화 회로부(6)와, 제어부(7)와, 보조개폐부(8)를 구비하고 있다. The two-
이하에, 2선식 스위치 장치(100)에 대하여 도 8을 참조하여 더 상세히 설명한다. 스위치 장치(100)는, 도 8에 도시하는 바와 같이 상용 전원인 교류 전원(AC)과 제어 대상이 되는 부하(예컨대, 백열등이나 형광등 등의 조명기구나 환기팬 등의 기기)(LF)로 이루어지는 직렬 회로의 양쪽 단부가 각각 접속되는 단자(T1, T2)를 구비하고 있다. Hereinafter, the two-
단자(T1, T2)사이에는, 도 8에 도시하는 바와 같이 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 주개폐부(2)가 접속되어 있다. 즉, 교류 전원(AC)을 거쳐서 부 하(LF)를 단자(T1, T2) 사이에 접속했을 때에는, 주개폐부(2)의 양쪽 단부 사이에 부하(LF)가 교류 전원(AC)을 거쳐서 접속되어, 교류 전원(AC)과 부하(LF)와 주개폐부(2)로 이루어지는 폐회로가 구성된다. 이 폐회로에서는, 주개폐부(2)가 온이면, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에는 부하(LF)를 동작시키는 데 충분한 전력이 공급되고, 주개폐부(2)가 오프이면, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에는 부하(LF)를 동작시키는 데 충분한 전력이 공급되지 않도록 되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 주개폐부(2)에 있어서 단자(T1)에 접속되는 한쪽 단부를 전원측 단자라고 칭하고, 단자(T2)에 접속되는 다른 쪽 단부를 부하측 단자라고 칭한다. As shown in FIG. 8, the main opening-
이에 더해, 단자(T1, T2) 사이에는 서지 서프레서(surge suppressor)(Z)와 노이즈 필터용의 콘덴서(C1)가 접속되고, 또한, 주개폐부(2)와 단자(T2)와의 사이에는 노이즈 필터용의 인덕터(L)가 접속되어 있다. In addition, a surge suppressor Z and a capacitor C1 for the noise filter are connected between the terminals T1 and T2, and the noise between the main opening and closing
정류 회로부(3)는, 예컨대 각 한 쌍의 입력 단자(이하,「교류 입력 단자」라고 칭한다) 및 출력 단자(이하,「직류 출력 단자」라고 칭한다)를 가지고, 교류 전원(AC)이 출력하는 교류 전류를 정류하여 출력하는 다이오드브리지로 이루어진다. 정류 회로부(3)는, 한쪽의 교류 입력 단자가 주개폐부(2)에 있어서 교류 전원(AC)이 전기적으로 접속되는 전원측 단자(즉 단자(T1)에 접속되는 주개폐부(2)의 한쪽 단부)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽의 교류 입력 단자가 주개폐부(2)에 있어서 부하(LF)가 전기적으로 접속되는 부하측 단자(즉 단자(T2)에 접속되는 주개폐부(2)의 다른 쪽 단부) 및 게이트 단자에 각각 전기적으로 접속되어 있다. The
또한, 정류 회로부(3)의 다른 쪽의 교류 입력 단자와 주개폐부(2)의 부하측 단자와의 사이에는, 콘덴서(C2)와 저항(R1)의 병렬 회로로 이루어져 주개폐부(2)의 게이트 단자에 소정의 역치(threshold) 이상의 전압을 가하여 주개폐부(2)를 온하기 위한 게이트 구동 회로가 접속되어 있다. 따라서, 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락됐을 때에는, 주개폐부(2)의 게이트 단자에 게이트 전압이 가해지게 된다. In addition, between the AC input terminal of the other side of the
제 1 전원 회로부(4)는, 정류 회로부(3)의 고전위측의 직류 출력 단자에 한쪽 단부가 접속되는 저항(R2)과, R2의 다른 쪽 단부에 컬렉터가 접속되는 트랜지스터(Q1)와, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 베이스사이에 접속되는 저항(R3)과, 캐소드가 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속되어 아노드가 그라운드에 접속된 제너 다이오드(ZD1)와, 트랜지스터(Q1)의 이미터에 한쪽 단부가 접속된 저항(R4)으로 구성되어 있다. 이러한 제 1 전원 회로부(4)에 의하면, 저항(R2, R4)에 의해 전류제한을 실행함과 동시에 제너 다이오드(ZD1)에 의해 전압을 클리프하여 정전압화하는 것에 의해, 정류 회로부(3)의 출력을 바탕으로 소정의 전압의 직류 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다. The first power
또한, 제너 다이오드(ZD1)를 통과한 전류는, 그라운드를 지나서 정류 회로부(3)의 저전위측의 직류 출력 단자로 되돌려진 후에, 단자(T2)로부터 부하(LF)에 공급되게 되지만, 이러한 전류에 의해서 부하(LF)가 오동작을 하는 일이 없도록 제 1 전원 회로부(4)의 임피던스는 높게 설정되어 있다. 또한, 제 1 전원 회로부(4)는 소위 드롭퍼 타입인 것이지만, 스위칭 타입인 것도 이용된다. In addition, the current passing through the zener diode ZD1 is supplied to the load LF from the terminal T2 after being returned to the direct current output terminal on the low potential side of the
제 2 전원 회로부(5)는, 정류 회로부(3)와 안정화 회로부(6)와의 사이에 개 재되는 반도체 스위치 소자인 트랜지스터(Q2)와, 제어부(7)에 의해 제어되어 트랜지스터(Q2)의 온오프 제어를 실행하는 인에이블(enable)부(온오프 전환부)로서 이용되는 반도체 스위치부인 트랜지스터(Q3)를 가지고 있다. The second power
또한 자세히 설명하면, 제 2 전원 회로부(5)는, 정류 회로부(3)의 고전위측의 직류 출력 단자에 이미터가 접속되는 트랜지스터(Q2)와, 트랜지스터(Q2)의 이미터 베이스사이에 접속되는 저항(R5) 및 콘덴서(C3)로 이루어지는 병렬 회로와, 트랜지스터(Q2)의 베이스에 한쪽 단부가 접속되는 저항(R6)과, 컬렉터가 저항(R6)의 다른 쪽 단부에 접속되어 이미터가 그라운드에 접속되는 트랜지스터(Q3)와, 트랜지스터(Q3)의 이미터 베이스사이에 접속되는 저항(R7)과, 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 캐소드가 접속되는 제너 다이오드(ZD2)와, 제너 다이오드(ZD2)와 트랜지스터(Q2)의 컬렉터의 접속점에 아노드가 접속되는 역류저지용의 다이오드(D)로 구성되어 있다. In detail, the second power
따라서, 제 2 전원 회로부(5)에서는, 트랜지스터(Q3)가 온인 경우에 트랜지스터(Q2)가 온이 되어 소정의 전압의 직류 전원이 안정화 회로부(6)에 출력된다. 여기서, 정류 회로부(3)의 출력 전압이 소정값 이상, 즉 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드의 전압이 브레이크다운 전압 이상이 되면, 정류 회로부(3)로부터 공급되는 전류는 제너 다이오드(ZD2)를 지나 부개폐부(8)에 출력되게(즉 제너 다이오드(ZD2)의 리크 전류가 부개폐부(8)에 출력되게)된다. Therefore, in the second power
이러한 제 2 전원 회로부(5)에 의하면, 제너 다이오드(ZD2)에 의해 전압을 클리프하여 정(定)전압화하는 것에 의해, 정류 회로부(3)의 출력을 바탕으로 소정의 전압의 직류 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다. According to such a second power
안정화 회로부(6)는, 제 1 전원 회로부(4) 또는 제 2 전원 회로부(5)로부터 출력되는 직류 전원을 안정화하기 위한 것으로서, 안정화 회로부(6)에 의해 안정화된 출력(안정화 출력)은 제어부(7)의 동작 전원으로서 사용된다. 안정화 회로부(6)는 3 단자 레귤레이터(RG)를 가지고, 3 단자 레귤레이터(RG)의 입력 단자에는, 제 1 전원 회로부(4)의 저항(R4)의 다른 쪽 단부, 및 제 2 전원 회로부(5)의 다이오드(D)의 캐소드가 접속되어 있다. 또한, 3 단자 레귤레이터(RG)의 입력 단자와 그라운드의 사이에는 버퍼용의 전해 콘덴서(B)가 접속되고, 출력 단자와 그라운드의 사이에는 콘덴서(C4) 및 전해 콘덴서(C5)의 병렬 회로가 접속되어 있다. 이들 전해 콘덴서(B), 콘덴서(C4), 및 전해 콘덴서(C5)는, 3 단자 레귤레이터(RG)의 규격에 따른 값으로 설정되어, 3 단자 레귤레이터(RG)의 동작을 안정화하기 위해서 이용되고 있다. The
또한, 버퍼용의 전해 콘덴서(B)는, 제 1 전원 회로부(4) 또는 제 2 전원 회로부(5)가 출력하는 직류 전원에 의해서 충전된다. 그 때문에, 제 1 전원 회로부(4) 또는 제 2 전원 회로부(5)로부터 직류 전원이 공급되지 않게 된 경우에는, 제 1 전원 회로부(4) 또는 제 2 전원 회로부(5) 대신에, 전해 콘덴서(B)로부터 안정화 회로부(6)에 직류 전원이 공급된다. In addition, the electrolytic capacitor B for a buffer is charged by the DC power supply which the 1st power
제어부(7)는, 예컨대 CPU 등으로서, 외부의 조작기기등에 의해서 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에 전력 공급을 개시하는 취지의 신호를 수신했을 때에는, 제 2 전원 회로부(5)의 트랜지스터(Q3)의 베이스에 제어용 전류를 출력하여 트랜지스터(Q3)를 온하고, 이에 의해 트랜지스터(Q2)를 온하여 제 2 전원 회로부(5)의 동 작을 시작시키도록(즉, 제 2 전원 회로부(5)로부터 직류 전원을 얻도록) 되어 있다. The
부개폐부(8)는, 정류 회로부(3)의 고전위측의 직류 출력 단자에 아노드가, 저전위측의 직류 출력 단자에 캐소드가 각각 전기적으로 접속된 상태로 직류 출력 단자 사이에 접속되는 사이리스터로 이루어지고, 게이트에는 제 2 전원 회로부(5)의 제너 다이오드(ZD2)의 아노드가 접속되어 있다. 이 부개폐부(8)의 아노드와 정류 회로부(3)와의 사이에는 저항(R8)이 접속되어 있고, 또한 부개폐부(8)의 게이트와 캐소드와의 사이에는 콘덴서(C6) 및 저항(R9)의 병렬 회로로 이루어지는 부개폐부(8)용의 게이트 구동 회로가 접속되어 있다. The
따라서, 부개폐부(8)는 제너 다이오드(ZD2)로부터 출력되는 전류(리크 전류)에 의해서 콘덴서(C6)가 충전되고, 콘덴서(C6)의 전압이 소정의 역치 이상이 되었을 때 온하여 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이를 단락하도록 되어 있다. Therefore, the
다음에, 2선식 스위치 장치(100)의 동작에 대하여 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 초기 상태에서는, 주개폐부(2), 부개폐부(8), 트랜지스터(Q2, Q3)가 모두 오프로 되어있는 것으로 한다. Next, the operation of the two-
이 초기 상태에서는 주개폐부(2)가 오프이므로, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에는 충분한 전류가 공급되지 않고, 부하(LF)의 동작은 정지하고 있어, 교류 전원(AC)의 교류 전류는, 정류 회로부(3)에 의해 정류된다. 제 1 전원 회로부(4)에서는, 정류 회로부(3)의 출력을 바탕으로 소정의 전압의 직류 전원이 생성되어 출력된다. 제 1 전원 회로부(4)로부터 출력된 직류 전원은, 안정화 회로부(6) 및 전해 콘덴서(B)에 입력된다. 안정화 회로부(6)에서는, 제 1 전원 회로부(4)가 출력하는 직류 전원을 바탕으로 제어부(7)용의 동작 전원의 생성이 실행되어, 이에 의해 제어부(7)에 동작 전원이 공급된다. In this initial state, since the main opening /
그리고, 외부의 조작 기기 등에 의해서 제어부(7)에 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에 전력 공급을 실행하는 취지의 지령이 가해진 경우, 제어부(7)는, 제 2 전원 회로부(5)의 트랜지스터(Q3)의 베이스로에 제어용 전류를 출력하여 트랜지스터(Q3)를 온시킨다. 트랜지스터(Q3)가 온이 되면, 트랜지스터(Q2)의 베이스의 전압이 저하되어 트랜지스터(Q2)가 온이 되어, 제 2 전원 회로부(5)로부터는 소정의 전압의 직류 전원이 출력된다. 이 때, 정류 회로부(3)의 출력은 대부분이 제 2 전원 회로부(5)에 입력되어, 제 1 전원 회로부(4)에는 대부분 입력되지 않도록 구성되어 있다. And when the instruction | indication of performing electric power supply to the load LF from AC power supply AC to the
이와 같이 제 2 전원 회로부(5)로부터 직류 전원이 출력되면, 해당 직류 전원에 의해서 전해 콘덴서(B)가 충전된다(도 9 중, 시간(t1)). 또한, 제 2 전원 회로부(5)의 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드의 전압이 브레이크 다운 전압 이상이 되면, 정류 회로부(3)의 출력은, 제너 다이오드(ZD2)를 통해서 부개폐부(8)로 출력된다. As described above, when the DC power supply is output from the second power
제너 다이오드(ZD2)로부터 출력되는 전류(즉 리크 전류)는, 부개폐부(8)의 게이트 구동 회로를 구성하는 콘덴서(C6)를 충전하여, 콘덴서(C6)의 전압이 소정의 역치 이상이 됐을 때에 부개폐부(8)가 온하여, 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락된다(도 9 중, 시간(t2)). When the current (that is, the leakage current) output from the zener diode ZD2 charges the capacitor C6 constituting the gate driving circuit of the
정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락되면, 정류 회로부(3)의 고전압측의 직류 출력 단자로부터 출력된 전류는, 저항(R8)을 지나 저전압측의 직류 출력 단자에 입력되어, 그 후에, 정류 회로부(3)의 다른 쪽의 교류 입력 단자로부터 출력되어, 주개폐부(2)의 게이트 구동 회로를 구성하는 콘덴서(C2)를 충전한다. When the short circuit between the DC output terminals of the
그리고, 콘덴서(C2)의 전압이 소정의 역치압 이상이 됐을 때에, 주개폐부(2)가 온하여(도 9 중, 시간(t3)), 이에 의해 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에 충분한 크기의 전류가 공급되어 부하(LF)의 동작이 시작된다. When the voltage of the capacitor C2 becomes equal to or greater than the predetermined threshold pressure, the main opening /
이렇게 하여 부하(LF)의 동작이 시작된 후에는, 주개폐부(2)는 교류 전원(AC)의 제로 크로스점에서 온에서 오프로 전환되어, 이에 의해 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에의 전력 공급이 중지되게 되지만, 정류 회로부(3)의 출력 전압이 높아져 제 2 전원 회로부(5)의 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드 전압이 브레이크다운 전압 이상이 되면, 정류 회로부(3)로부터 공급되는 전류는 제너 다이오드(ZD2)를 지나 부개폐부(8)에 출력되게 되어, 이에 의해 상술한 동작이 실행되어 주개폐부(2)가 온된다. 이후, 동일한 동작이 반복되는 것에 의해 부하(LF)로의 전력 공급이 실행된다. After the operation of the load LF is started in this way, the main opening /
또한, 제어부(7)는, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에의 전력 공급을 중지하는 취지의 지령을 받아들였을 때에는, 트랜지스터(Q3)로의 제어용 전류의 출력을 정지하여 트랜지스터(Q3)를 오프로 하고, 이에 의해 제 2 전원 회로부(5)의 트랜지스터(Q2)도 오프가 되어, 그 결과, 상기의 초기 상태로 복귀하게 된다. In addition, when the
이상에서 말했듯이, 종래의 2선식 스위치 장치(100)에서는, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에 전력 공급을 실행할 때에, 제 2 전원 회로부(5)에 의해서 제어부(7)의 동작 전원을 확보하고, 그 후에 부개폐부(8)를 온하여 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이를 단락시키고, 정류 회로부(3)를 지나는 단락 전류에 의해서 주개폐부가 되는 주개폐부(2)를 온하여, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에 전력 공급을 실행하도록 되어 있다. As mentioned above, in the conventional 2-
그 때문에, 주개폐부(2)가 오프에서 온으로 될 때에, 도 9에 도시하는 바와 같이 스위치간 전압(단자(T1, T2)사이의 전압)이 비교적 큰(급격한) 전압 변화를 나타내고, 이에 의해서 2선식 스위치 장치(100)의 온오프의 전환 동작시에 발생하는 노이즈가 커지거나, 부하(LF)에 공급되는 전류(부하 전류)가 왜곡되어 버리거나 하는 문제가 있었다. 또한, 이러한 급격한 전압 변화가 발생했을 때에는, 이용하는 부하(LF)의 종류에 따라서는 부하(LF)에 돌입 전류가 흘러버릴 우려도 있었다. Therefore, when the main opening /
상기의 문제를 해결하는 방법으로서는, 예컨대 다이오드(D)로서 전압 강하가 작은 쇼트키 배리어 다이오드를 이용하여, 제너 다이오드(ZD2)의 설정 전압(브레이크다운 전압)을 낮게 하는 방법이 제안되어 있다. As a method of solving the above problem, a method of lowering the set voltage (breakdown voltage) of the zener diode ZD2 by using a Schottky barrier diode having a small voltage drop as the diode D, for example, has been proposed.
이 방법에 의하면 스위치간 전압의 최대값을 작게 하는 것은 가능하지만, 2선식 스위치 장치(100)에 있어서 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)로 전력 공급을 실행할 때에 발생하는 스위치간 전압의 급격한 변화는, 사이리스터로 이루어지는 부개폐부(8), 다이오드브리지로 이루어지는 정류 회로부(3), 및 주개폐부(2), 즉 반도체 스위치 소자의 전압강하에 의존하기 때문에, 스위치간 전압의 급격한 변화를 완화한다고 하는 점에서는 불충분했다. According to this method, it is possible to reduce the maximum value of the inter-switch voltage, but in the 2-
그래서, 스위치간 전압의 급격한 변화를 억제하기 위해서, 반도체 스위치 소자로서 보다 전압강하가 낮은 반도체 스위치 소자를 이용하는 것을 생각할 수 있지만, 일반적으로 반도체 스위치 소자는, 고내압의 실리콘 재료를 이용하여 형성된 PN 접합 소자를 가지고 있기 때문에, 전압강하를 낮게 억제하는 것에도 한계가 있어, 단지 전압강하가 낮은 반도체 스위치 소자를 사용했다고 해도, 스위치간 전압의 급격한 변화를 충분히 억제할 수 없어, 결국, 상기의 문제점을 해결할 수가 없었다. Therefore, in order to suppress a sudden change in the voltage between switches, it is conceivable to use a semiconductor switch element having a lower voltage drop as a semiconductor switch element. In general, a semiconductor switch element is a PN junction formed using a high breakdown voltage silicon material. Since there is an element, there is a limit to suppressing the voltage drop low, and even if a semiconductor switch element having a low voltage drop is used, a sudden change in the voltage between the switches cannot be sufficiently suppressed. I could not solve it.
본 발명은 상술의 점에 비추어 행해진 것으로, 그 목적은, 동작시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있는 2선식 스위치 장치를 제공하는 것에 있다. The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a two-wire switch device capable of reducing noise generated during operation.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 양태에서는, 부하가 교류 전원을 거쳐서 양쪽 단부 사이에 접속되는 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 주개폐부와, 주개폐부의 한쪽 단부와 게이트 단자 각각에 입력 단자가 접속되어 출력 단자 사이가 단락되었을 때에 상기 게이트 단자에 게이트 전압을 가하는 정류 회로부와, 교류 전원으로부터 부하로의 전력 공급이 정지하고 있을 때에 이용되어 정류 회로부의 출력을 바탕으로 직류 전원을 생성하는 제 1 전원 회로부와, 교류 전원으로부터 부하로의 전력 공급을 실행할 때에 이용되어 정류 회로부의 출력을 바탕으로 직류 전원을 생성하는 제 2 전원 회로부와, 제 1 전원 회로부 또는 제 2 전원 회로부에서 얻은 직류 전원을 안정화하는 안정화 회로부와, 안정화 출력에 의해 동작되어 교류 전원으로부터 부하로의 전력 공급을 실행할 때에 제 2 전원 회로부의 동작을 시작시키는 제어부와, 제 2 전원 회로부의 동작시에 정류 회로부의 출력 단자 사이를 단락하는 부개폐부를 구비함과 동시에, 주개폐부의 상기 한쪽 단부와 상기 게이트 단자와의 사이에 접속되어 정류 회로부의 출력 단자 사이가 단락되고 나서 주개폐부가 온이 될 때까지의 사이에 온이 되는 보조개폐부를 적어도 하나 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the above-mentioned subject, in the 1st aspect of this invention, a load is input to the main opening-and-closing part which consists of a 3-terminal bidirectional thyristor connected between both ends via AC power supply, one end of a main opening and closing part, and a gate terminal, respectively. A rectifier circuit section for applying a gate voltage to the gate terminal when the terminals are connected and the output terminal is short-circuited, and used when the power supply from the AC power supply to the load is stopped to generate a DC power supply based on the output of the rectifier circuit section. A first power circuit section, a second power supply circuit section that is used when supplying power from an AC power supply to a load, and generates a DC power supply based on the output of the rectifying circuit section, and a DC power supply obtained from the first power supply circuit section or the second power supply circuit section. By the stabilization circuit and stabilization output to stabilize the A control unit for starting the operation of the second power supply circuit unit when the power supply from the source to the load is performed, and a sub-opening unit for shorting between the output terminals of the rectifying circuit unit during operation of the second power supply circuit unit, And at least one auxiliary opening and closing portion connected between the one end portion and the gate terminal and turned on between the output terminal of the rectifier circuit portion and the main opening and closing portion until the main opening and closing portion is turned on.
본 발명의 제 2 양태에서는, 본 발명의 제 1 양태에 있어서, 전류가 보조개폐부로부터 주개폐부에 전류하는 타이밍을 조정하는 조정 저항을 가지고 있는 것을 특징으로 한다. In the second aspect of the present invention, the first aspect of the present invention is characterized by having an adjusting resistor for adjusting the timing of the current flowing from the auxiliary opening and closing portion to the main opening and closing portion.
본 발명의 제 3 양태에서는, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 보조개폐부는, 3 단자 쌍방향성 사이리스터인 것을 특징으로 한다. In the third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the auxiliary opening and closing portion is a three-terminal bidirectional thyristor.
본 발명의 제 4 양태에서는, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 보조개폐부는, 복수의 반도체 스위치 소자를 이용하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. In the 4th aspect of this invention, in an 1st aspect or 2nd aspect of this invention, an auxiliary switch part is comprised using several semiconductor switch element. It is characterized by the above-mentioned.
본 발명의 제 5 양태에서는, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 정류 회로부의 출력 단자 사이에는, 평활용 콘덴서가 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. In the 5th aspect of this invention, in the 1st aspect or 2nd aspect of this invention, the smoothing capacitor is connected between the output terminals of a rectifier circuit part.
본 발명의 제 6 양태에서는, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 부개폐부는, 정류 회로부의 출력 단자 사이에 접속되는 전계 효과 트랜지스터로 이루어져, 정류 회로부의 출력 단자 사이를 단락할 때에는 상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자에 서서히 전압이 인가되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. In the sixth aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the sub-opening portion is made of a field effect transistor connected between the output terminals of the rectifying circuit portion, and when the short circuit between the output terminals of the rectifying circuit portion is performed. And a voltage is gradually applied to the gate terminal of the field effect transistor.
본 발명의 제 7 양태에서는, 본 발명의 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 제 2 전원 회로부는, 정류 회로부와 안정화 회로부와의 사이에 개재되는 반도체 스위치 소자와, 제어부에 의해 제어되어 반도체 스위치 소자의 온오프 제어를 실행하는 반도체 스위치부를 가지고, 반도체 스위치부는, 달링턴 회로로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the seventh aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the second power supply circuit portion is controlled by a semiconductor switch element interposed between the rectifying circuit portion and the stabilization circuit portion, and controlled by a control unit. A semiconductor switch unit for performing on-off control of the device, wherein the semiconductor switch unit comprises a Darlington circuit.
(실시형태 1)(Embodiment 1)
본 실시형태의 2선식 스위치 장치(1)는, 도 8에 나타내는 2선식 스위치 장치(100)와 동일하게, 실내에 마련된 스위치박스로부터 끌어 낸 상용 전원의 2개의 실내 배선을 이용하여 상용 전원 및 부하에 접속되어, 주로 실내의 벽면에 매립 설치된 상태로 사용되는 2선식 배선기구로서, 도 1에 도시하는 바와 같이 부하(LF)가 교류 전원(AC)을 거쳐서 양쪽 단부 사이에 접속되는 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 주개폐부(2)와, 교류 전원(AC)이 전기적으로 접속되는 주개폐부(2)의 한쪽 단부로 이루어지는 전원측 단자와 주개폐부(2)의 게이트 단자 각각에 입력 단자(교류 입력 단자)가 접속되어 출력 단자(직류 출력 단자)사이가 단락되었을 때에 주개폐부(2)의 게이트 단자에 게이트 전압을 가하기 위해서 이용되는 정류 회로부(3)와, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)로의 전력 공급이 정지하고 있을 때에 이용되어 정류 회로부(3)의 출력을 바탕으로 직류 전원을 생성하는 제 1 전원 회로 부(4)와, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)로의 전력 공급을 실행할 때에 이용되어 정류 회로부(3)의 출력을 바탕으로 직류 전원을 생성하는 제 2 전원 회로부(5)와, 제 1 전원 회로부(4) 또는 제 2 전원 회로부(5)로부터 얻은 직류 전원을 안정화하는 안정화 회로부(6)와, 안정화 출력에 의해 동작되어 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)로의 전력 공급을 실행할 때에 제 2 전원 회로부(5)의 동작을 시작시키는 제어부(7)와, 제 2 전원 회로부(5)의 동작시에 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이를 단락하는 부개폐부(8)와, 주개폐부(2)의 전원측 단자와 게이트 단자와의 사이에 접속되어 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락되고 나서 주개폐부(2)가 온이 될 때까지의 사이에 온이 되는 보조개폐부(9)를 구비하고 있다. The two-
본 실시형태의 2선식 스위치 장치(1)는, 주로 보조개폐부(9)를 구비하고 있는 점에서 종래의 2선식 스위치 장치(100)와 다르고, 그 밖의 구성은 종래의 2선식 스위치 장치(100)와 동일하기 때문에, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. The two-
보조개폐부(9)는, 예컨대, 3 단자 쌍방향성 사이리스터(트라이액)로서, 도 1에 도시하는 바와 같이 주개폐부(2)의 전원측 단자에, 저항(R10)을 거쳐서 한쪽 단부가 접속되고, 주개폐부(2)의 게이트 단자에 다른 쪽 단부가 접속되어 있다. 또한, 보조개폐부(9)의 게이트 단자와 상기 다른 쪽 단부와의 사이에는, 콘덴서(C7) 및 저항(R11)의 병렬 회로로 이루어지는 게이트 구동 회로가 접속되어 있고, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(1)에서는, 정류 회로부(3)의 다른 쪽의 교류 입력 단자는, 주개폐부(2)가 아니라 보조개폐부(9)의 게이트 단자에 접속되어 있다. The auxiliary opening and closing
그런데, 저항(R10)은, 주개폐부(2)의 게이트 구동 회로를 구성하는 콘덴서(C2)에 보조개폐부(9)를 통해서 흐르는 전류를 제한함으로써, 보조개폐부(9)가 온이 되고 나서 주개폐부(2)가 온이 되기까지의 시간, 즉, 전류가 보조개폐부(9)로부터 주개폐부(2)로 전류하는 타이밍을 조정하기 위한 조정 저항으로서 이용되고 있다. By the way, the resistor R10 limits the current flowing through the
이러한 저항(R10)에 의하면, 보조개폐부(9)로부터 주개폐부(2)에 전류가 전류하는 타이밍을 조정할 수 있기 때문에, 주개폐부(2)를, 동작시에 발생하는 노이즈의 저감에 적합한 타이밍으로 동작시킬 수 있게 되어, 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to such a resistor R10, the timing at which the current flows from the auxiliary opening and
다음에, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(1)의 동작에 대하여 도 1 및 도 2(a), (b)를 참조하여 설명한다. 또한, 초기 상태에서는, 주개폐부(2), 부개폐부(8), 보조개폐부(9), 트랜지스터(Q2, Q3)가 모두 오프로 되어있는 것으로 한다. Next, the operation of the two-
초기 상태에서는, 주개폐부(2)와 보조개폐부(9)가 함께 오프이기 때문에, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)에는 충분한 전류가 공급되지 않고, 부하(LF)의 동작은 정지하고 있어, 교류 전원(AC)이 출력하는 교류 전류는, 정류 회로부(3)에 의해 정류된다. 그리고, 제 1 전원 회로부(4)에서는, 정류 회로부(3)의 출력을 바탕으로 소정의 전압의 직류 전원이 생성된다. 제 1 전원 회로부(4)로부터 생성된 직류 전원은, 안정화 회로부(6) 및 전해 콘덴서(B)에 공급되고, 안정화 회로부(6)에서는 공급된 직류 전원을 안정화하여 제어부(7)용의 동작 전원이 생성되어, 이 동작 전원이 제어부(7)에 공급된다. In the initial state, since the
이와 같이 제어부(7)에 동작 전원이 공급되어 있는 상태에서, 수동 스위치나 리모컨 등의 외부의 조작용 기기 등에 의해서 제어부(7)에 교류 전원(AC)에서 부하(LF)로 전력 공급을 실행하는 취지의 지령이 인가된 경우, 제어부(7)는, 제 2 전원 회로부(5)의 트랜지스터(Q3)에 제어용 전류를 출력하여 트랜지스터(Q3)를 온시킨다. 트랜지스터(Q3)가 온이 되면, 트랜지스터(Q2)의 베이스의 전압이 저하되어 트랜지스터(Q2)가 온이 되어, 제 2 전원 회로부(5)로부터는 소정의 전압의 직류 전원이 출력된다. 이 때, 정류 회로부(3)의 출력은 대부분이 제 2 전원 회로부(5)에 입력되어, 제 1 전원 회로부(4)에는 거의 입력되지 않도록 구성되어 있다. As described above, in the state in which the operating power is supplied to the
제 2 전원 회로부(5)에 의해 생성된 직류 전원은, 안정화 회로부(6)(및 전해 콘덴서(B))에 공급되어, 제 2 전원 회로부(5)의 직류 전원에 의해서 전해 콘덴서(B)가 충전된다(도 2(b) 중, 시간(t1)). 그리고, 제 2 전원 회로부(5)의 동작시에, 제 2 전원 회로부(5)의 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드의 전압이 브레이크다운 전압 이상이 되면, 정류 회로부(3)의 출력은, 제너 다이오드(ZD2)를 통해서 부개폐부(8)에 출력되게 된다. The DC power generated by the second power
그리고, 제너 다이오드(ZD2)로부터 출력되는 전류(즉 리크 전류)는, 부개폐부(8)의 게이트 구동 회로를 구성하는 콘덴서(C6)를 충전하고, 콘덴서(C6)의 전압이, 부개폐부(8)의 이상이 됐을 때에, 부개폐부(8)가 온하여, 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락된다(도 2(b) 중, 시간(t2)). The current output from the zener diode ZD2 (that is, the leakage current) charges the capacitor C6 constituting the gate driving circuit of the
정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락되면, 정류 회로부(3)의 고전압측의 직류 출력 단자으로부터 출력된 전류는, 저항(R8)을 지나 저전압측의 직류 출력 단자에 입력되고, 그 후에, 정류 회로부(3)의 다른 쪽의 교류 입력 단자로부터 출력되어, 보조개폐부(9)의 게이트 구동 회로를 구성하는 콘덴서(C7)를 충전한다. When the short circuit between the DC output terminals of the
그리고, 콘덴서(C7)의 전압이 소정의 역치 이상이 됐을 때에, 보조개폐부(9)가 온하여(도 2(b)중, 시간(tm)), 교류 전원(AC)으로부터 출력되는 교류 전류가 저항(R10) 및 보조개폐부(9)를 통해서 주개폐부(2)의 게이트 구동 회로를 구성하는 콘덴서(C2)에 입력되어, 콘덴서(C2)가 충전된다. 그 후에, 콘덴서(C2)의 전압이 소정의 역치 이상이 됐을 때에, 주개폐부(2)가 온하여(도 2(b)중, 시간(t3)), 이에 의해 교류 전원(AC)에서 부하(LF)에 충분한 크기의 전류가 공급되어, 부하(LF)의 동작이 시작된다. When the voltage of the capacitor C7 reaches or exceeds the predetermined threshold, the auxiliary opening and
이렇게 하여 부하(LF)의 동작이 시작된 후, 주개폐부(2) 및 보조개폐부(9)는, 교류 전원(AC)의 제로 크로스점에서 온에서 오프로 전환되어, 이에 따라 교류 전원(AC)에서 부하(LF)로의 전력 공급이 중지되게 되지만, 정류 회로부(3)의 출력 전압이 높아져 제 2 전원 회로부(5)의 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드 전압이 브레이크다운 전압 이상이 되면, 정류 회로부(3)로부터 공급되는 전류는, 제너 다이오드(ZD2)를 지나 부개폐부(8)에 출력되게 되어, 이에 따라 상술한 동작이 실행되어 주개폐부(2)가 온된다. 이후, 동일한 동작이 반복되어, 부하(LF)에 전력 공급이 실행된다. After the operation of the load LF is started in this manner, the
또한, 제어부(7)는, 교류 전원(AC)으로부터 부하(LF)로의 전력 공급을 중지하는 취지의 지령을 받아들였을 때에는, 트랜지스터(Q3)로의 제어용 전류의 출력을 정지하여 트랜지스터(Q3)를 오프로 하여, 이에 따라 제 2 전원 회로부(5)의 트랜지스터(Q2)도 오프가 되어, 이에 따라 상기의 초기 상태로 복귀하게 된다. In addition, when the
이상에서 말한 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(1)에 의하면, 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 주개폐부(2)의 전원측 단자와 게이트 단자와의 사이에 전기적으로 접속되는 보조개폐부(9)를 구비하고, 부개폐부(8)에 의해 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락되고 나서 주개폐부(2)가 온이 될 때까지의 사이에, 보조개폐부(9)가 온이 됨으로써 스위치간 전압을 강하시키도록 하고 있기 때문에, 교류 전원(AC)로부터 부하(LF)로 전력 공급을 실행할 때에 발생하는 스위치간 전압의 급격한 변화를 완화할 수 있게 되어, 그 결과, 동작시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to the two-
또한, 보조개폐부(9)가 온이 되고 나서 주개폐부(2)가 온이 되기까지의 시간을 조정하는 조정 저항인 저항(R10)을 가지고 있으므로, 동작시에 발생하는 노이즈의 저감에 적합한 동작 타이밍으로 주개폐부(2)를 동작시킬 수 있게 되어, 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. Moreover, since it has the resistance R10 which is the adjustment resistance which adjusts the time from the auxiliary opening /
또한, 보조개폐부(9)로서 3 단자 쌍방향성 사이리스터를 이용하고 있기 때문에, 부품점수를 적게 할 수 있고, 더구나 3 단자 쌍방향성 사이리스터는 소형이고 염가인 부품이기 때문에, 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. In addition, since the three-terminal bidirectional thyristor is used as the auxiliary opening and
그런데, 상기의 예에서는 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 보조개폐부(9)를 이용하고 있지만, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이 복수의 반도체 스 위치 소자를 이용하여 구성된 보조개폐부(90)를 이용하도록 해도 좋다. By the way, in the above example, although the auxiliary opening and closing
이 보조개폐부(90)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 PNP 형 트랜지스터(90a)와, NPN 형 트랜지스터(90b)와, 다이오드(90c)를 각각 2개 이용하여 구성되어 있다. 더욱 자세히 설명하면, PNP 형 트랜지스터(90a)와 NPN 형 트랜지스터(90b)와 다이오드(90c)는, PNP 형 트랜지스터(90a)의 컬렉터에 NPN 형 트랜지스터(90b)의 베이스, 및 PNP 형 트랜지스터(90a)의 베이스에 NPN 형 트랜지스터(90b)의 컬렉터가 전기적으로 접속됨과 동시에, PNP 형 트랜지스터(90a)의 이미터에 다이오드(90c)의 캐소드가 접속되어 있어, 이에 의해 사이리스터와 동등한 기능을 갖는 사이리스터부(90d)를 구성하고 있다. As shown in FIG. 3, the auxiliary switch unit 90 is configured by using two
그리고, 이들 PNP 형 트랜지스터(90a)와 NPN 형 트랜지스터(90b)와 다이오드(90c)로 이루어지는 2개의 사이리스터부(90d)를, 역병렬로 접속하는 것에 의해, 쌍방향성 사이리스터를 구성하고 있다. The bidirectional thyristor is constituted by connecting two thyristor portions 90d including the
즉, 보조개폐부(90)는, 복수의 반도체 스위치 소자(주로 트랜지스터)를 이용하여 이루어지는 쌍방향성 사이리스터다. That is, the auxiliary switch unit 90 is a bidirectional thyristor made of a plurality of semiconductor switch elements (mainly transistors).
이와 같이 구성된 보조개폐부(90)는, 저항(R10)을 거쳐서 한쪽의 다이오드(90c)의 아노드를 교류 전원(AC)에, 다른 쪽의 다이오드(90c)의 아노드를 주개폐부(2)의 게이트 단자에 각각 접속함과 동시에, 양 PNP 형 트랜지스터(90a) 및 양 NPN 형 트랜지스터(90b)의 베이스를, 정류 회로부(3)의 다른 쪽의 교류 입력 단자에 접속하는 것에 의해, 회로에 내장되어 있다. The auxiliary opening and closing unit 90 configured as described above has the anode of one
또한 보조개폐부는, 3 단자 쌍방향성 사이리스터를 이용한 것에 한정되는 것 이 아니라, 트랜지스터나, 사이리스터 등 일반적인 반도체 스위치 소자를 이용하여도 실현할 수 있다. 또한, 보조개폐부는, 도 1이나 도 3에 나타내는 예에 한정되는 것이 아니라, 요컨대, 상기의 것과 동일한 효과를 달성하는 반도체 스위치 요소라면 좋다. The auxiliary switch is not limited to the one using a three-terminal bidirectional thyristor, but can be realized by using a general semiconductor switch element such as a transistor or a thyristor. In addition, the auxiliary switch is not limited to the example shown in FIG. 1 or FIG. 3, In short, what is necessary is just a semiconductor switch element which achieves the same effect as the above.
또한, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(1)에서는, 보조개폐부(9)를 하나 마련하고 있지만, 이러한 보조개폐부(9)는, 복수 마련하도록 해도 좋고, 이 경우, 일제히 보조개폐부(9)가 온이 되는 것이 아니라, 순서대로(단계적으로) 보조개폐부(9)가 온이 되도록 하는 것이 바람직하고, 이와 같이하면, 또한 스위치간 전압이 급격한 변화를 완화하는 것이 가능해진다. In the two-
(실시형태 2)(Embodiment 2)
본 실시형태의 2선식 스위치 장치(10)는, 상기 실시형태 1의 2선식 스위치 장치(1)와 동일한 것이지만, 도 4에 도시하는 바와 같이 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이에, 평활용 콘덴서(C8)가 접속되어 있는 점에서 다르다. 그 밖의 구성에 대해서는 상기 실시형태 1과 동일하므로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. The two-
이러한 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(10)에 의하면, 상기 실시형태 1과 동일한 효과를 달성하고 또한, 정류 회로부(3)의 출력이, 평활 콘덴서(C8)에 의해서 평활화되도록 되어 있기 때문에, 부개폐부(8)에 의해 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 단락되었을 때의 스위치간 전압의 급격한 변화를 완화할 수 있어, 이에 따라 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to such a two-
(실시형태 3)(Embodiment 3)
본 실시형태의 2선식 스위치 장치(11)는, 상기 실시형태 1의 2선식 스위치 장치(1)와 동일한 것이지만, 도 5에 도시하는 바와 같이 주로 부개폐부(80)가 다르다. 또한, 상기 실시형태 1와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. Although the two-
상기 실시형태 1의 2선식 스위치 장치(1)에서는, 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 부개폐부(8)를 이용하도록 했었지만, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(11)에서는, 전계 효과 트랜지스터(Field-Effect Transistors; FET)로 이루어지는 부개폐부(80)를 이용하고 있다. In the two-
또한, 상기 실시형태 1의 2선식 스위치 장치(1)에서는, 제너 다이오드(ZD2)의 아노드를 부개폐부(8)의 게이트 단자에 접속하여, 제너 다이오드(ZD2)의 리크 전류에 의해서, 부개폐부(8)의 게이트 구동 회로의 콘덴서(C6)를 충전하는 것에 의해 부개폐부(8)를 온(즉 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이를 단락)하도록 구성되어 있지만, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(11)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이 제 2 전원 회로부(5)의 제너 다이오드(ZD2)의 아노드에 전압 검출 회로(70)를 접속하고 있다. 전압 검출 회로(70)는, 제너 다이오드(ZD2)의 리크 전류를 바탕으로 하여 전해 콘덴서(B)의 고전위측의 전위(제너 다이오드(ZD2)의 캐소드의 전위)를 검출하기 위한 것이다. In the two-
제어부(7)는, 전압 검출 회로(70)의 검출 출력을 바탕으로 전해 콘덴서(B)에 소정값 이상의 전력이 축적되어 있는지 없는지(부개폐부(80)를 단락시켜 제 2 전원 회로부(5)로부터 직류 전원이 공급되지 않게 된 경우라도 제어부(7)를 동작시키는 데 충분한 전력이 전해 콘덴서(B)에 축적되어 있는지 없는지)를 판정한다. 그 결과, 전해 콘덴서(B)에 소정값 이상의 전력이 축적되었다고 판정했을 때에, 제어부(7)는, 부개폐부(80)의 게이트 단자에 서서히 전압을 인가해 가도록 구성되어 있다. Based on the detection output of the
따라서, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(11)에 의하면, 부개폐부(80)가, 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이에 접속되는 전계 효과 트랜지스터로 이루어져, 정류 회로부(3)의 출력 단자 사이를 단락할 때에는 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자에 서서히 전압이 인가되기 때문에, 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이는 급격히 단락되지 않고서, 부개폐부(80)에 의해 정류 회로부(3)의 직류 출력 단자 사이가 서서히 단락되게(서서히 단락 전류가 커지는) 되므로, 스위치간 전압이 급격한 변화를 완화할 수 있어, 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. Therefore, according to the two-
또한, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(11)에 있어서도, 부개폐부(80)를, 상기 실시형태 1과 동일하게 하여 제너 다이오드(ZD2)의 리크 전류에 의해서 동작 제어하도록 해도 좋지만, 전해 콘덴서(B)에 충분한 전력이 축적된 뒤에 제어부(7)에 의해 부개폐부(80)의 게이트에 서서히 전압을 인가하도록 하는 편이, 스위치간 전압의 급격한 변화를 보다 완화할 수 있으므로 바람직하다. Also, in the two-
(실시형태 4)(Embodiment 4)
그런데, 2선식 스위치 장치와 같은 전자 스위치에서는, 제어부(7)의 소비 전류가 비교적 크고, 이에 따라 주개폐부(2)가 온으로 되어있는 사이의 전류의 소비량이 많아져, 전해 콘덴서(B)의 충전시의 충전 전류도 커지는 경우가 있다. By the way, in an electronic switch such as a two-wire switch device, the current consumption of the
이 경우, 제 2 전원 회로부(5)에 있어서 정류 회로부(3)와 안정화 회로부(6)와의 사이에 개재되는 반도체 스위치 소자인 트랜지스터(Q2)가 포화 영역에서 동작하고 있지 않으면, 트랜지스터(Q2)의 양쪽 단부 사이(이미터 컬렉터사이)에 전위차가 발생하여, 그것이 스위치간 전압 상승의 원인이 된다. In this case, if the transistor Q2, which is a semiconductor switch element interposed between the
이러한 문제를 해결하여 스위치간 전압을 낮게 하기 위해서는, 제 2 전원 회로(5)의 트랜지스터(Q2)에 충분한 베이스 전류를 공급하여 트랜지스터(Q2)를 포화 영역에서 동작시킬 필요가 있다. 그것을 위해서는, 트랜지스터(Q2)의 온오프 제어를 실행하는 트랜지스터(Q3)의 양쪽 단부 사이(이미터 컬렉터사이)에 발생하는 전위차를 낮게 억제하는, 즉, 트랜지스터(Q3)에도 충분한 베이스 전류를 공급해야 한다. In order to solve such a problem and to lower the voltage between switches, it is necessary to supply sufficient base current to transistor Q2 of the second
그러나, 트랜지스터(Q3)는, 제어부(7)로부터 출력되는 제어용 전류에 의해 온오프가 제어되기 때문에(제어부(7)에 의해 베이스 전류가 공급되기 때문에), 트랜지스터(Q3)에 충분한 베이스 전류를 공급하려고 했을 때에는, 제어부(7)가 출력하는 제어용 전류를 크게 할 필요가 있다. 여기서, 제어용 전류를 크게 했을 때에는, 제어부(7)의 소비 전류가 불어나, 그에 따라 충전 전류가 증대하여(바꿔 말하 면, 제 2 전원 회로부(5)에 있어서의 전압강하가 증대하여), 결과적으로 스위치간 전압의 상승을 야기해 버리는 경우가 있었다. However, since the on / off is controlled by the control current output from the control unit 7 (since the base current is supplied by the control unit 7), the transistor Q3 supplies a sufficient base current to the transistor Q3. When it is going to do that, it is necessary to enlarge the control current which the
여기서, 제어부(7)의 소비 전류를 작게 한 경우의 종래의 2선식 스위치 장치(100)의 스위치간 전압의 그래프를 도 7(a)에, 제어부(7)의 소비 전류를 크게 한 경우의 종래의 2선식 스위치 장치(100)의 스위치간 전압의 그래프를 도 7(b)에 각각 나타낸다. Here, the graph of the inter-switch voltage of the conventional 2-
도 7(a), (b)를 보면 분명하듯이, 제어부(7)의 소비 전류가 큰 쪽이, 스위치간 전압의 최대값이 커지고 있는 것을 알 수 있다. 7 (a) and 7 (b), it is clear that the larger the current consumption of the
본 실시형태의 2선식 스위치 장치(12)는, 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 상기 실시형태 1의 제 2 전원 회로부(5) 대신에, 도 6에 나타내는 바와 같은 제 2 전원 회로부(50)를 이용하고 있다. 또한, 상기 실시형태 1와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. The two-
제 2 전원 회로부(50)는, 정류 회로부(3)와 안정화 회로부(6)와의 사이에 개재되는 반도체 스위치 소자인 트랜지스터(Q2)와, 제어부(7)에 의해 제어되어 트랜지스터(Q2)의 온오프 제어를 실행하는 인에이블부(온오프 전환부)로서 이용되는 반도체 스위치부(50a)를 가지고 있다. The second power
또한 자세히 설명하면, 제 2 전원 회로부(50)는, 정류 회로부(3)의 고전위측의 직류 출력 단자에 이미터가 접속되는 트랜지스터(Q2)와, 트랜지스터(Q2)의 이미터 베이스사이에 접속되는 저항(R5) 및 콘덴서(C3)로 이루어지는 병렬 회로와, 트랜지스터(Q2)의 베이스에 한쪽 단부가 접속되는 저항(R6)과, 컬렉터가 저항(R6)의 다른 쪽 단부에 접속되어 이미터가 그라운드에 접속되는 트랜지스터(Q3), 및 컬렉터가 저항(R6)의 다른 쪽 단부에 접속되어 이미터가 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속되는 트랜지스터(Q4)로 이루어지는 반도체 스위치부(50a)와, 트랜지스터(Q3)의 이미터 베이스사이에 접속되는 저항(R7)과, 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 캐소드가 접속되는 제너 다이오드(ZD2)와, 제너 다이오드(ZD2)와 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 접속점에 아노드가 접속되는 역류저지용의 다이오드(D)로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제어부(7)가 출력하는 제어용 전류는, 트랜지스터(Q3)가 아니라, 트랜지스터(Q4)의 베이스에 공급되도록 되어 있다. In detail, the second power
즉, 상기 실시형태 1의 2선식 스위치 장치(1)에서는 트랜지스터(Q2)의 온오프 제어용의 반도체 스위치부로서 트랜지스터(Q3)를 이용하고 있었으나, 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(12)에서는 트랜지스터(Q2)의 온오프 제어용의 반도체 스위치부로서, 달링턴 접속된 트랜지스터(Q3, Q4)로 이루어지는 달링턴 회로를 이용하도록 하고 있다. That is, in the two-
이와 같이 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(12)에서는, 반도체 스위치부(50a)를 달링턴 회로라고 하고 있기 때문에, 제어부(7)의 제어용 전류를 크게 하지 않더라도 반도체 스위치부(50a)의 트랜지스터(Q3)에 충분한 베이스 전류를 공급하여 트랜지스터(Q3)를 포화 영역에서 동작시킬 수 있어, 그 결과, 제 2 전원 회로부에 의한 전압강하를 낮게 억제하더라도, 트랜지스터(Q3)의 양쪽 단부 사이의 전위차를 작게 할 수 있도록 되어 있다. 그 때문에, 트랜지스터(Q2)에 충분한 베이스 전류를 공급하는 것이 가능해져, 트랜지스터(Q2)의 양쪽 단부 사이의 전위차를 작게 할 수 있어, 스위치간 전압을 낮게 억제할 수 있다. As described above, in the two-
따라서, 이상에서 말한 본 실시형태의 2선식 스위치 장치(12)에 의하면, 반도체 스위치부(50a)를 달링턴 회로라고 하고 있기 때문에, 반도체 스위치부(50a)를 제어하기 위해서 필요한 전력을 낮게 억제하면서도 제 2 전원 회로부에 의한 전압강하를 낮게 억제할 수 있어, 그 결과, 스위치간 전압을 낮게 억제할 수 있게 된다고 하는 효과를 달성한다. Therefore, according to the two-
또한, 본 실시형태에서는, 반도체 스위치부(50a)로서, 2개의 트랜지스터로 이루어지는 달링턴 회로를 이용하고 있지만, 또한 많은 수의 트랜지스터로 이루어지는 달링턴 회로를 이용하도록 해도 좋다.In addition, in this embodiment, although the Darlington circuit which consists of two transistors is used as the
본 발명의 제 1 양태는, 3 단자 쌍방향성 사이리스터로 이루어지는 주개폐부의 한쪽 단부와 게이트 단자와의 사이에 전기적으로 접속되는 보조개폐부를 적어도 하나 구비하여, 부개폐부에 의해 정류 회로부의 출력 단자 사이가 단락되고 나서 주개폐부가 온이 될 때까지의 사이에, 보조개폐부가 온이 됨으로써 스위치간 전압을 강하시키도록 하고 있기 때문에, 교류 전원에서 부하로 전력 공급을 실행할 때에 발생하는 스위치간 전압의 급격한 변화를 완화할 수 있게 되어, 그 결과, 동작시에 발생하는 노이즈를 저감할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to a first aspect of the present invention, there is provided at least one auxiliary opening and closing portion electrically connected between one end portion of a main opening and closing portion formed of a three-terminal bidirectional thyristor and a gate terminal, and the secondary switching portion is provided between the output terminals of the rectifying circuit portion. The voltage between the switches is reduced by turning the auxiliary switch on when the main switch turns on after the short circuit. Therefore, a sudden change in the voltage between switches generated when power is supplied from the AC power supply to the load. As a result, the effect that noise generated during operation can be reduced can be achieved.
본 발명의 제 2 양태는, 조정 저항에 의해서 전류가 보조개폐부로부터 주개폐부로 전류하는 타이밍을 조정할 수 있기 때문에, 동작시에 발생하는 노이즈의 저 감에 적합한 동작 타이밍으로 주개폐부를 동작시킬 수 있게 되어, 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다는 효과를 달성한다. According to the second aspect of the present invention, the timing of the current flowing from the auxiliary switchgear to the main switchgear can be adjusted by the adjustment resistor, so that the main switchgear can be operated at an operation timing suitable for reducing noise generated during operation. This achieves the effect that the noise can be further reduced.
본 발명의 제 3 양태는, 보조개폐부로서 3 단자 쌍방향성 사이리스터를 이용하고 있기 때문에, 부품점수를 적게 할 수 있고, 더구나 3 단자 쌍방향성 사이리스터는 소형이고 염가인 부품이기 때문에, 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. In the third aspect of the present invention, since the three-terminal bidirectional thyristor is used as the auxiliary opening and closing part, the number of parts can be reduced, and furthermore, since the three-terminal bidirectional thyristor is a compact and inexpensive component, the manufacturing cost can be reduced. Achieve the effect that can be planned.
본 발명의 제 4 양태는, 일반적인 반도체 스위치 소자를 이용하여 보조개폐부를 실현할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. The fourth aspect of the present invention achieves the effect that the auxiliary switch unit can be realized by using a general semiconductor switch element.
본 발명의 제 5 양태는, 부개폐부에 의해 정류 회로부의 출력 단자 사이가 단락되었을 때의 스위치간 전압의 급격한 변화를 완화할 수 있어, 이에 따라 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to the fifth aspect of the present invention, a sudden change in the voltage between switches when the short-circuit part is short-circuited between the output terminals of the rectifier circuit part can be alleviated, and thus the noise can be further reduced. To achieve.
본 발명의 제 6 양태는, 부개폐부를 전계 효과 트랜지스터로 하고, 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자에 서서히 전압을 인가하여 온하도록 하고 있기 때문에, 부개폐부에 의해 정류 회로부의 출력 단자 사이가 서서히 단락되게 되어, 스위치간 전압이 급격한 변화를 완화할 수 있어, 한층 더 노이즈의 저감을 도모할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. In the sixth aspect of the present invention, since the negative switching part is a field effect transistor, and the voltage is gradually applied to the gate terminal of the field effect transistor, the secondary switching part gradually short-circuits between the output terminals of the rectifying circuit part. The effect that a sudden change in the voltage between switches can be alleviated and noise can be further reduced is achieved.
본 발명의 제 7 양태는, 반도체 스위치부를 달링턴 회로라고 하고 있기 때문에, 반도체 스위치부를 제어하기 위해서 필요한 전력을 낮게 억제하면서도 제 2 전원 회로부에 의한 전압강하를 낮게 억제할 수 있어, 그 결과, 스위치간 전압을 낮게 억제할 수 있도록 된다는 효과를 달성한다.In the seventh aspect of the present invention, since the semiconductor switch unit is referred to as a Darlington circuit, it is possible to suppress the voltage drop caused by the second power supply circuit unit while suppressing the power required for controlling the semiconductor switch unit to be low. The effect of being able to suppress the voltage low is achieved.
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