TWI327806B

TWI327806B - Two-wire switching device

Info

Publication number: TWI327806B
Application number: TW096107123A
Authority: TW
Inventors: Kiyoshi Goto; Hirotada Higashihama
Original assignee: Panasonic Elec Works Co Ltd
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2010-07-21
Also published as: JP4748024B2; HK1115241A1; KR100867043B1; JP2008097535A; CN101166025B; CN101166025A; TW200820536A; SA07280084B1; KR20080034385A

Description

23594-PI-607 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明涉及一種兩線開關裝置。【先前技術】近年來，電動操縱的配線設備正變得越來越普遍。與此相關，用作非接觸開關元件的三端雙向閘流體（TRIAC) 或閘流體廣泛地用作電子開關裝置的開關元件。然而，在兩線型開關裝置（即，兩線開關裝置）中，爲了節省配線，其開關元件連接在串聯的AC電源和負載的各端之間（即，負載連接在開關元件的兩端之間，其中一端經由AC電源連接到負載）。由於在這種結構中，電源電纜不能單獨地***開關裝置，因此，固定該開關裝置的電源就成爲問題。爲了解决上述問題，提出了一種具有圖8所示電路結構的兩線開關裝置100 (例如參見日本專利申請公報No. H11-237925 (圖 1)、2000-133473 (圖 1 )和 2001-16804 (圖 1))。兩線開關裝置100是主要以嵌入室内牆壁中的狀態使用的兩線型配線裝置，其例如通過從室内安裝的開關盒延伸的兩條商用電源的室内電線，連接到商用電源和負載。如圖8所示，兩線開關裝置100包括主開關單元2、整流單元3、第一電源單元4、第二電源單元5、穩定單元6、控制單元7和副開關單元8。下面，將參考圖8來詳細說明兩線開關裝置100。如 23594-PI-607 圖8所示’開關裝置ι〇〇且和乃將要連該端子丁] 控制的負載LF (例如，發弁开杜(商用笔源）AC和要被氣扇等等）的各端。 1白熾燈或螢光燈、換而且，如圖8所示，由二單元2連接在端子T1和T2一之而广向間流體構成的主開關連接在端子了 1ίσΤ2之間以使之也狀說，在負載U ΔΓ 门以使其中一個端子經由AC電源端之門寺’負mLF連接在主開關單元2的兩端經由AC電源AC連接到負載❿ 利用坆種方法，AC電源AC、 2形成閉合電路。在這個閉^載彳主開關早元 j，AC電源AC給負載LF提供足以操作負載功率；而如果主開關單元2截止，Ac電勺电 LF提供足以操作負載LF的電功率。下二將=負载 2的連接到端子-端稱爲“·早兀到端子T2的另—端稱爲“負載側端子，，而將連接另外’用作°桑聲(n〇ise)濾波界的空和電容器π連接丄= 器的電感器L連接在主開關單元2和端子T2之門^渡波整流單元3例如具有-對輪入端子（下面稱輸入端子”）和一對輸出端子（下面稱爲“D鉍山子），幷且該整流單元3由二極體橋構成，用1出= ，源AC輪出的AC電流整流，以輪出整流電流。二以單元3中，—個AC輸入端子電輕合到與ac電源八^"^ 23594-PI-607 接=主開關單元2的電源側端子（即，主開關單元2連接到鈿子T1的一端）；而另一個AC輸入端子電耦合到盥負，LF連接的主開關單元2的負載側端子（即，電心到 if而子丁 2的上述主開關單元2的另一端）和閘極端子。此外，閘極驅動電路連接在整流單元3的另一個AC 輸入端子和主開關單元2的負載側端子之間，該閘極驅動电路由。電谷0 C2和電阻器R1幷聯構成，該電容器C2和私阻R1用於通過向其施加大於或等於規定的閾 (^hreshold)值的電壓來導通主開關單元2。因此，如果整流 3的DC輸出端子短路，則閘極電壓就施加到主開關单元2的閘極端子。第电源單元4包括電阻裔R2，其一端連接到整流單元。3。的高電壓D C輸出端子；電晶體φ，其集極連接到電阻益R2的另一端；電阻器R3 ’連接在電晶體Q1的隼極和基極之間；齊納二極體zm，其陰極連接到電晶體… 的基極，而其陽極連接到地；以及電阻器R4，其—端連接到電晶體Q1的射極。利用第—電源單元4的這種結構，電流被電阻器R2和R4限制，而電壓被齊納二極體保持和週整’因而可以基於整流單元3的輸出來提供具有規定壓的DC電源。 '此外，已經通過齊納二極體ZD1的電流通過該接地點而返回到整流單元3的低電壓DC輸出端子。然後，該電流從端子T2提供給負載LF。然而’爲了防止負載LF^ 該電流誤操作，將第一電源單元4的阻抗設置得相對高。 23594-PN607 此外’儘管所示實例中&结 _ type)，作日a叮' 一電源單元4是滴管型（droppe yPe)，也可以使用開關型弟二電源單元5 且木代旁匕和穩定單it 6之間，用*電二體Q2，其插在整流單元3 Q3,其是用作致能單元(==關元件；以及電晶體關單元，用於藉由控^ ^轉換單元）料導體開 Q2。凡7的控制來導通和截止電晶體更具體而言，第二電源φ 連接到整流單元3㈣電^二I括電晶體Q2，其射極 R5和電容器C3，連接：严輪出端子；幷聯的電阻器電阻器R6，1 一端連接丨：B曰體Q2的射極和基極之間；其集極連接R6 的基極；電晶體Q3，電阻器R7，連接在雷曰邮而，而其射極連接到地；極體ZD2，其陰極連^的射極和基極之間；齊納二 D > I包晶體Q2的集極；以及二極體 D 除極連接到一個節點，齊納—極，連接刭带曰-A、，·内一極體ZD2在該節點處運接到=日睛Q2的集極，用於抑制反向電流。雕在第一電源單兀5中，如果電晶體Q3導通，則電晶版Q2導通’以輸出規定電壓的功率給穩定單元6。因此’如果整流單元3的輸出電壓變得高於閾值位準（即，如果齊納二極體ZD2的陰極電壓變得高於或等於擊穿電壓），則整流單元3提供的電流通過齊納二極體ZD2，然後輸出到副開關單元8 (即，齊納>極體ZD2的漏電流輪出到副開關單元8)。利用第二電源單元5的這種結耩，電壓被齊納二極體 23594-P1-607 23594-P1-607 的輸出來提供 ZD 2保持幷調整，使得可以基於整規定電壓的DC電源。穩定單元6用於穩定從带。元5提供的DC電源。秤二或第二電源單 L疋後的輸出（即，藉經穩定的輸出）用作护:制。。一 ^ ^ 釔疋早兀6已制早兀7的操作電源。穩定單元6包括三蠕調整器⑽ 電阻器R4的另-端和、=入^子連接到电界早兀3肀的二極體D的陰極。而且，用作緩衝器的雷 *

Rr 解電令裔Β連接在地和三端調 =RG、的輸入知子之間；且幷聯的電容器C4與電解電谷益C5連接在地和：r姓二闽攸r n 土人解電_ B，」；：/ 的輸出軒之間。電敕哭合電解電容器C5用於穩定三端調正。。RG的麵作，根據調整來設置它們的電容。、斤此外，用作緩衝器的電解電容器B由第一電源單元4 或第二電源單元5提供的DC電源來充電。因此，在不^ 第-電源單元4也不從第二電源單元5提供dc電源時，電解電容器B提供DC電源給穩定單元6。控制單元7由例如CPU等構成。如果控制單元7從外 =操作裝置等接收到表示開始從a C電源a c向負載L ^供 Μ»的k號，則控制皁元輸出控制電流到第二電源單元5中的琶Ba體Q3的基極，從而導通電晶體Q2。在這種情况下電晶體Q2導通，以開始第二電源單元5的操作（即，從第二電源單元5提供DC電源）。 ’ < 副開關單元8由閛流體構成，其中閘流體的陽極電輕合到整流單元3的高電壓DC輸出端子，其陰極電輕合到 1327806 23594-PI-607 A单元3的低電塵DC #出端子，幷且其間二電源單元5中的齊納二極體ΖΜ的陽極。此外，^上 R8連接在副開關單元8的陽極和整流單元 :; 極驅動電路連接在副開關單元8的閘極棒極=幷= 閘極驅動電路由幷聯的電容器^和電阻器被用於副開關單元8。構成，其將供的♦、士 f gp 7n〇 A, °。C6由角、、内二極體ZD2提 i、W爪（即，ZD2的漏電流）來充電。因此六 l§ C6的電壓變得高於戎耸果电合導通，#敕、ώ Γ j次寻於閾值位準，則副開關單元8 導通使整流早兀3的DC輪出端子短路。下面’將參考圖8和圖9夾烤明兩娩叫操作。在這裡，假吸主門『^ 線開關裳置100的曰-02二六1 牛副開關元件8以及電日曰月豆Q2和卩3在初始狀態下是截止的。在初始狀態，由於主開關單元2 ^ 不提供充足的電流給負載LF，幷且負載LF的操^^ 止。因此，AC電源AC的AC電流由整流單元3整 :綱流單元3的輸出以產生幷輸出規』當i:電源單元4所輸出的dc電源提供給和2電容器B。然後，穩定單元6藉由利用 =C電源而産生控制單元7的操作琶源，由此給控制單元7提供操作電源。 '乍空制單元7從外部操作裝置等接收到從从 :二第供電的請求，則控制單元7輸出控制弟二電源早元5中的電晶體Q3的基極，從而導通 1327806 23594-P1-607 電晶體Q3。電晶體Q3導通後，降低，從而使電晶體Q2導通。供規定電壓的DC電源。在這裡配置者’使其主要輸入到第二電入到第一電源單元4。如上所述，在從第二電源單元5提供DC電源的_，由该DC電源對電解電容器b右赍闽0 士充電（在圖9中的時間

ti )。此外’如果第二電源單以中的齊納二極體zm 的陰極電壓變得南於或等於擊穿㈣，則整流單元3的輸出經由齊納二極體ZD2輸㈣單元8。 h納-極體ZD2提供的電流（即，齊納二極體ZD2 的漏電流）對副開關單以的閘極電路中的電容器以充電。因此’如果電容器C6的電壓變得高於或等於閾值位準’則副開關單it 8導通，從而使整流單元3的Dc輸出端子短路（在圖9的時間“t2”）。

電晶體Q2的基極電壓就然後，第二電源單元5提 ’整流單元3的輸出如此源單元5，幷且幾乎不輸在，流單元3的DC輸出端子短路時，從整流單元3 =高電M DC輸出端子提供的電流經由電阻器R8輸入低電壓DC輸出端子。此後，該電流從整流單元3的另一個 AC輸入端子輸出，從而對主_單元2的閘極驅路中的電容器C2充電。；然後，如果電容器C2的電壓變得高於或等於閾值位則主開關單元2導通（在圖9的時間Ύ )，由此提供充足的電流給負載LF以啓動其操作。在負栽LF的操作如上所述啓動之後，主開關單元2 23594-P 丨-607 在AC電源Δ p 從AC電琢向二:二導而通轉f爲截止’從而停止出電壓升高，使带、、扣；；、而，如果整流單元3的輸陰極電壓變得高^ 中的齊納二極體ZD2的的電流經由齊纟内_炻7穿電壓，則從整流單元3提供過上述操如；^極體ZD2輪她咖單元8，從而通操作給負副開關單元8。此後，通過重複同樣的負载二供Ϊ = 接，止從心源-向晶體Q3，因制早兀停止輸出控制電流給電 V因而截止此電晶體Q3，該雷a雕〔 .a十必止第:::ΐ元1:_體Q2，使其：初始‘：元-供電二=兩=裝r_AC電源單 = 電源’然後副開關單元8導通，以使整流主F1關--輪出端子短路。然後，用作主要開關單元的 2由通過整流單元3的短路電流導通，因而從 AC電源AC供電給負載]^。口，，在主開關單元從截止轉換爲導通時，開關電壓㈠ft子Τ1和Τ2之間的電壓差）如圖9所示經歷比較大的（突變的）電壓變化。因此，在兩線開關裝置100的 ^通/截止轉換過程中’可能發生噪聲變大的問題，和/或提供給負載LF的電流（即，負載電流）失真。而且，根據負載LF的類型，在電壓發生上述突變時，一種渴入 (inrush)電流可能流入負載LF。 13 23594-PI-607 其决上述問題’提出—種藉由利用低壓降的肖特基一極體作爲二極I# ，十壓（擊穿電壓）白勺來降低齊納二極體ZD2的設定電兮古t據上述方法，可以减小開關電壓的最大值。然而，

能充分地减小開關電壓的突變，這是因爲在從AC 肖負載LF供電的過程中，兩線開關裝置100中 = 關Ϊ壓突變取决於半導體元件（即，由閘流體 8 '由二極體橋構成的整流單元3和主開關早兀2 )的壓降。、㈣關於這一點：可以嘗試利用壓降更低的其它種類的半開關7L件作爲所述半導體開關元件。然而，由於半導體開關元件：：般具有™接面(junction)元件，該PN接面 7C件由具有冋耐壓的⑪材料形成，因此只能將壓降抑制到 =限的私度。因此，即使在使用低壓降的半導體開關元件蚪，也不旎充分地抑制開關電壓的突變。這樣，上面探的問題沒有解决。〇【發明内容】因此’本發明的目的是提供一種能够减少操作期間的噪聲産生的兩線開關裝置。根據本發明，提供一種兩線開關裝置，包括具有三端雙向閘流體的主開關單元，其兩端連接到負載和AC電源；整流單元，其輸入端子連接到主開關單元的閘極端子和一端，用於在整流單元的輸出端子短路時，對閘極端子施加閘極電壓；第一電源單元，用於在停止從AC電源向 14 1327806 23594-P1-607

$載供電時，從整流單元的輸出產生D 於在從AC電源向負載供電時，從整流㈡ ^生DC電源；财單元，用於狀由第—電的輪弟—電源早兀産生的DC電源；控制單元，基於：： :輸出來進行操作’以用於在從AC電源向負載二動第—電源早兀的操作；副開關單it，用於在第^ 元的輸出端子短路;和至少間，=在r…产開關早7^的閘極端子和所述-端之端子被短路的時間到主開關在這種結構中，至少一個輔助開關單元電輕端雙向閘流體構成的㈣關單元的閘極端 °二在從整流單元的輪―子制„單元關單元導通的時間間隔内，該輔助開關單“二小開關電壓。因此，可以减輕在從A c電^而减 :=間的開議的突變，從而可以减;操二優選的是，權利要求i的兩線開阻器，用於控制從輔助開關單战供的電流制電關單元提供的電流的時序。換到攸主開时利用這種結+構，可以_控制電阻器來關早几提供的電流轉換到從主開關單二竭序。因此，主開關單元可以按適人读,4。捉彳/、的电的時生的操作時序來進行操作，間的噪聲產 /貝、現。呆聲降低。 15 23594-Pl-6〇7 此=，優選的是，輔助開關單元包括三端雙向閘流體。因此在?種結構中，三端雙向閘流體用作辅助開關單元。閘、、可以减少所需要的元件數量。此外，由於三端雙向 ^的尺寸小幷且價格便宜，因此還可以降低生産成本。元件此外，優選的是，輔助開關單元包括多個半導體開關現辅構，可以使用傳統的半導體開關元件來實容哭此外’優選在整流單元的輸出端子之間連接著平滑電由此，可以進一步减 n g„ DO 〜狂阳傅，1 U紙輕在整; 了關早7〇短路時的開關電壓的少噪聲。义輪出，Ϊ ’優選的是，關關單元包括連接在整流單元的彳的場效應電晶體，幷且將其如此配置著，使〃。單元的輸出^子短路時逐漸地向場效應電晶體的閣極施加電壓。在^種結構中，副開關單元由場效應電晶體構成，幷且將電壓逐漸地施加給場效應電晶體的閘極，以導通場效應電曰曰體。因此，由於整流單元的輸出端子被副開關單元逐漸地短路，因此可以减輕開關電壓的突變，從而實現進一步的噪聲降低。 ' 此外，優遥的是，副開關單元包括設置在整流單元和穩定單元之間的半導體開關元件；以及具有達林頓 23594-PI-607 (Darlington)電路的半導體開關單元，用於響應於控制單元的控制而導通和截止半導體開關元件。在這種結構中，半導體開關單元由達林頓電路構成。因此，用於控制半導體開關單元所需的電源可以保持較低，同時由第二電源單元抑制壓降。因此，開關電壓可以保持較低。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。【實施方式】從以下結合附圖給出的優選實施例的說明，本發明的上述和其它目的和特點將變得顯而易見。 (第一實施例）根據本發明第一實施例的兩線開關裝置1與圖8所示的兩線開關裝置100類似，是主要以嵌入在室内墙壁中的狀態使用的兩線型配線裝置，幷且例如藉由從室内安裝的開關盒延伸的商用電源的兩條室内電線，以連接到商用電源和負載。如圖1所示，兩線開關裝置1包括：由三端雙向閘流體構成的主開關單元2,其中負載LF和AC電源連接在主開關單元2的兩端之間，使得主開關單元2的一端經由AC 電源AC連接到負載LF;以及整流單元3，其輸入端子（AC 輸入端）分別連接到主開關單元2的閘極端子和主開關單元2的電源側端子（即，主開關單元2的電源側端子電性 1327806 23594-P].607 輕合至AC雷VS Λ 元3的於 * C)。在這裡’整流單元3用於在整流單的門枚廊出端子（DC輪出端子）短路時向主開闕單元2 的閘極端子施加閘極電壓。另外’兩線開關裝置！還包括：第一電源單元4，用；如止從AC電源AC向負載LF供電時，基於整流單元的輸出以産生DC電源；第二電源單元5 ’用於在從AC 電源AC向負載LF供電時’基於整流單元3的輸出以産生DC電源；穩定單元6，用於穩定第一電源單元4或者第二電源單元5產生的DC電源；由献後的輸出所操作的控制單元7，用於在從AC電源AC向負載LF供電時’ ^動第二電源單元5的操作；副開關單元8，用於在第二，源單元5操作時’使整流單元3的D(：輸出端子短路； =甫助開料TL 9 ’連接在主開關單元2的電源側端子和 :極端t之間，從而在從主開關單元2的DC輸出端子被丑路的k間到主開關單元2被導通的時間間隔内導通。㈣ΐ據η本實施例的兩線開關裝置1不同於傳統的兩線開 ^Q主要在於’本實施例還包括__單元9。 100的、: 開關裝置1的結構與兩線開關裝置声一、：目5 ” ’相同的部分將用相同的附圖標記表不’幷且將省略其說明。成^開關單兀9由例如二端雙向閘流體（™AC)構單元2的電_端子以連接到主開關閘極端子。此外，由電容哭c接到主開關早兀2的 σ 和电阻器R11構成的閘極 23594、 *"ϊ、ι 6〇7 辅樣單元9的上述另-端和間極端子另外，在本貫施例的兩線開關裝置1中，敕、、*时-的另—個AC輸入端子不連接到主開關正抓早凡到輔动開關單元9的問極端子。1關早兀2,而是連接主阻器R10用於限制經由輔助開關單元 1關早兀2的閘極驅動電路中的電衮此’電阻器㈣用作控制電阻器，用於二=電流。f 70 9被導通的時間到主開關單元2被導二:關早從輔助開關單元9轉換電流到主開關單元2白二二广即，輕』t使用該電阻器R10，可以控制從輔助二單元9 2口而間的噪聲產生時的時序來操作主開關單元攸而貝現進一步的噪聲降低。 ::;將參考圖卜2A和料說明本實施例的兩線 j U置1。在這裡’假設主開關單it 2、副開關單元8、 ::助開關單元9以及電晶體Q2，，在初始狀態下是截止 F，==、下’由於主開關單元2和輔助開關單元截 ^包源AC不提供充足的電流給負載LF，幷且 ,白Lt作保持停止。因此，AC電源AC的電流由整産生和輸出規4壓=、基!ί流單元3的輸出以的DC電源提供给=。?弟一電源單元4輸出 —，釔疋早兀6和電解電容器B。然後，穩疋早兀6 %疋這樣所提供的dc電流，以産生控制單元7 19 1327806 23594-P1-6Q7 的操：源在7提供此操作電源。等接收到從AC電源fc向(=/手動+開關或遙控器）等元7輪出—種控制電Μ、^ F供电的請求，則控制單從而導通電晶體03 : 電源單元5中的電晶體⑺，基極電璧降低，從而導^電/!^3導通’電晶體Q2的 5提供規定電壓的DC電;= ’ ϊ其主要輸入到第二電源單元5，幷且幾十不輸入到第一電源單元4。戏第二電源單元5産生的Dc電源提供 — 電解電容器B)，以便用第一…疋早兀6(和解電容哭Bf r产回包，原早兀的DC電源爲電充電（在圖2B中的時間“u”）。果在弟二電源單元5的操作納二極體ZD2的陰極電壓變得中的齊流單元3的輸出經由齊納二極體ZD:『:單則整此外，齊納二極體ZD2所提供的電^=早兀8。體ZD2的漏電流）對副開關單 (卩，背納一極容器C6充電。這樣，如二早二=動電路中的電電壓’則副開關單元8就== 整:T) C輸出端子短路（在圖扭中的^ 在整流單元3的DC輪出端子短的高電壓DC輸出端子提供的電流經由電心ς而早= 20 23594-PI-607 到低電壓DC輪出端子。此後，該電流從整流單元3的另一個AC輪入端子輪出，以對輔助開關單元9的閘極驅動電路中的電容器C7充電。然後，如果電容器C7的電壓變得高於或等於閾值位準，則輔助開關單元9導通（在圖2B中的時間“tm”）。結果’從AC電源AC輸出的AC電流經由電阻器Rl〇和輔助開關單元9以輸入到主開關單元2的閘極驅動電路中的電容器C2，由此對電容器C2充電。此後，如果電容器 C2的電壓變得高於或等於閾值位準，則主開關單元2就導通（在圖2B中的時間“t3”），從而從AC電源AC提供充足的電流給負載LF以啓動負載LF的操作。在負載UF的操作如上所述地啓動之後，主開關單元2 2助開關單元9在AC電源AC白勺過零(zer0-Cr0SS)點處從‘通轉變爲截止，從而停止從Ac電源向負載LF供電。然而’如果整流單S3的輸出電壓升高，使得第二電源單 =中的齊納HIZD2的陰極電墨變得高於或等於擊穿仏[，則整流單兀3所提供的電流經由齊納二極體ZD2而輸出到副開關單元8，從而藉由上述操相導通主開關單兀2。此後，藉由重複同樣的操作來對此外，如果控制單元7接收到停止從AC電源AC向曰=LF供電的凊求，則控制單元停止輸出控制電流給電 =Q3 ’從而關閉電㈣Q3 ’該電晶體φ反過來關閉弟二電源單元5中的電晶體Q2]x使其回到初始狀態。根據本實施例的兩線開關裝置i，提供了輔助開關單 1327806 23594-P1-607 元，幷且此輔助開關單元9電性一體構成的主開關單元2的電源側端°由三端雙向間流從整流單it 3的輸出端子被副開關，極端子之間。在開關單元2被導通的時間間隔内，輔=的時間到主從而减小開關電壓。因此，可以减：=9導通，負載LF供電時的開關電壓的突變；：AC電源AC向期間的噪聲產生。至於可以减少操作此外，提供電阻器Rl〇以用作從輔助開關單元9被導通的時間到主工開控制 =生時的操作時序來進行操作此外，三端雙向閘流體用作辅助開關單元％ ==少所需要的元件數量。而且’由於三端雙向間厶的尺寸小’幷且價格便宜，所闕可以减少生産成本。-而且’儘管在上述情况下’將三端雙向閘流體用作輔 1開關=9，但是還可以Μ辦導體開關元件構成輔助開關單7L ’例如圖3所示的辅助開關單元9〇。參考圖3，辅助開關裝置9〇包括兩個ρΝρ型電晶體 9〇a、兩個ΝΡΝ型電晶體90b和兩個二極體9〇c。更加具版地’ PNP型電晶體9〇a的集極連接到NpN型電晶體9〇b 的基極’其中ΡΝΡ型電晶體9〇a的集極也彼此連接。pNp 型電晶體90a的基極連接到NPN型電晶體9〇b的集極。此外，PNP型電晶體90a的射極連接到二極體9〇c的陰極。 22 1327806 23594-PI-607 這樣，將PNP型電晶體9〇a、NPN型電晶體90b和二極體 90c設置爲开> 成兩個閘流體單元9〇d，起兩個閘流體的作 - 用。此外’反向幷聯佈置由PNP型電晶體9〇a、NPN型電 • 晶體9〇b和二極體90c所構成的兩個閘流體單元卯d，從 . 而實現雙向閘流體。換句話說，輔助開關單元90是由多個半導體開關元件 (主要是電晶體）構成的雙向閘流體。 • 在如上構造的輔助開關單元90中，其中一個二極體 90c的陽極經由電阻器R10連接到AC電源aC，而另一二二極體90c的陽極連接到主開關單元2的閘極端子。此外， PNP型電晶體90a和NPN型電晶體90b的基極連單，3的另一個AC輸入端子。這種方式，將輔助開關單元90嵌入在電路中。此外’辅助開關單元不局限於利用三端雙向閘流體構成的結構，而是可以用傳統的半導體開關元件來實現，例 • 如電晶體或者閘流體。此外，輔助開關單元也不局限於圖 . 1和3所示的例子。也就是說，只要輔助開關單元可以如上所述地操作，就可以用所期望的任何種類的半導體開關元件來構成。 * 在上面，已經將本實施例的兩線開關裝置〗描述成僅 . 包括單個輔助開關單元9。然而，還可以在其中提供多個辅助開關單元9。在這種情况下，優選的是將輔助開關單兀9設置成不同時導通，而是依次（以逐步的方式）導通。 23 1327806 23594-P1-607 利用，，結可以進—步减輕開關電歷的突變。 (第一貫施例） 10呈所7^，根據本發明第二實施例的兩線開關裝置 %輸出構’除了在整流單元3的财罢〗η Γ 接千滑電容器C8之外。由於兩線開同^目γ7 M t ^ 之外的部分和第—實施例相略其說明。的部分將用相同的附圖標記來表示，幷且省，據第二實施例的兩線開關裝置ι〇，獲得了 =列相同的性能’幷且除此之外，還用平滑電容哭以來 ==單元3的輸出。因此，可以减輕在整流單元3 牛的端子短路時的開議的突變，從而實現進-步的π呆聲降低。 (第三實施例） 11的社^虚戶^ ^據本發明第三實施例的兩線開關裝置 /了I弟L的結構的不同之處主要在於例早门外的大部分都配置爲與第一實施且省略其說明。灯有由二端雙向閘流體構成的㈣元㈣開關單元〗相比，本實施例的兩線開』f 心設置有由場”電.晶體（FET)構成的副開關單元8 0。此外’在第-實施例的兩線開關單元i中，齊納二極 24 /»U6 23594-P1-607 體z〇2的陽極連接到副開關單元8的閘極端子，幷且用齊納一極體ZD2的漏電流對副開關單元8的閘極驅動電路中的電容器C6充電，從而導通副開關單元8 (即使整流單元 3的DC輪出端子短路）。然而，在圖5所示的第三實施例的兩線開關單元11中，第二電源單元5中的齊納二極體 ZD2的陽極連接到電壓檢測單元70。電壓檢測單元70用於，於齊納二極體ZD2的漏電流來檢測電解電容器B的高

電壓端的電壓（其基本上等於齊納二極體 ZD2的陰極電壓）。

控制單元7基於電壓檢測單元70的檢測結果，判斷在電解電容器B中是否存儲了高於或等於閾值量的電能（更具體而言’甚至在由於副開關單元短路而不從第二電源單兀5提供DC電源時，存儲在電解電容器B中的電能是否足以操作控制單元7)。然後，如果確定在電解電容器B 中存儲了高於或等於閾值量的電能，則控制單元7逐漸向副開關單元80的閘極端子施加電壓。

如上所述，根據本實施例的兩線開關裝置u，單元8〇由連接在整流單元3的DC輸出端子之間的^^ 電晶體構成。因此，在整流單元3的D ^ 由於電壓逐漸施加到場效應電晶體而子知路日可，單元3的DC輸出端子不會；單元80逐漸地被短路（即，以逐漸擗’而疋利用副開關因此，可以减輕開關電壓的突缉1ϋ a電流的方式）。降低。 …從而實現進-步的嗓聲 25 1327806 23594-PI-607 此外，還可以類似於第〜實施例來構造本實施例的兩線開關裝i u，使齊納二極If ZD2的漏電流可控制副開關單元80。然而，優選的是在電解電容器B中存儲足够的電能後，由控制單元7逐漸向副開關單元8〇的閘極施加電壓，因爲根據這種結構，可以進—步减輕開關電壓的突變。 (第四實施例）

在例如兩線開關裝置等電子開關中，控制單元7中的能耗可能比較高。如果是這種情况’則在主開關單元導通時消耗大量的電流，使得對電解電容器B充電的充電電流增加。在這種情况下’除非插在整流單元 ------1w J π 疋早兀C)之間的電晶體Q 2在飽和區中工作，否則將在電晶體q 2的兩端（射極和集極）之間産生導致開關電壓增加的電厚差，其中電晶體Q2用作副開關單元5中的半導體開關元土件。

爲了解决上述問題，以降低開關電壓，需要向第二源單元5巾的電晶體Q2提供足够量縣㈣流;以錢在飽和區工作。爲此，同樣需要向電晶抑制用於導通和關閉電晶體⑴的電曰曰體Q3的兩端（射極和集極）之間的電麼差的妗加。 (即同晶體Q3由控制單元7輸出的^制電流二;導通和關閉，二足够1的基極電流。然而，如果控制電流的量二= 26 1327806 23594-PI-607 控制單元7消耗的電流量也相對應地增加，這反過來導致充電電流增加（換言之，第二電源單元5的壓降增加）。結果，開關電壓增加。圖7A是表示在控制單元7消耗較少量電流的情况下、傳統兩線開關裝置100的開關電壓的曲線圖，而圖7B 是表示在控制單元7消耗較大量電流的情况下、傳統兩線開關裝置100的開關電壓的曲線圖。從圖7A和7B可以看出，在控制單元7消耗較大量電流的情况下，開關電壓的最大值更高。提出了本實施例的兩線開關裝置12以解决上述問題，幷且其設置有圖6所示的第二電源單元50，以代替第一實施例的第二電源單元5。在下文，相同的部分用相同的附圖標記來表示，幷且省略其說明。第二電源單元50包括電晶體Q2和半導體開關單元 5〇a，其中電晶體Q2用作設置在整流單元3和穩定單元6 之間的半導體開關元件，而半導體開關單元50a用作致能單元（導通/截止轉換單元），以用於藉由控制單元7的控制來導通和關閉電晶體Q2。具體而言，第二電源單元50包括電晶體Q2，其射極連接到整流單元3的高電壓DC輸出端子；幷聯連接的電阻器R5和電容器C3，連接在電晶體Q2的射極和基極之間；電阻器R6，其一端連接到電晶體Q2的基極；電.晶體 Q3，其集極連接到電阻器R6的另一端，而其射極連接到地；電晶體Q4構成的半導體開關單元50a，電晶體Q4的 27 23594-P 丨-607 集極是電阻器R6的另-端，而其射極連接到電晶體印的，極；電阻器R7 ’連接在電晶體Q3的射極和基極之間；齊納二極體ZD2，其陰極連接到電晶體Q2的集極；和二極體D，其陽極連接到_種節點，齊納二極體迎在該點連接到電晶體Q2的集極，以抑制反向電流。疋况日日瓶用作導通和關閉電晶體σ ，半導體關單元的第—實施例的兩射裝置i相比， =施例的兩線開關裝置i2采用由電晶 ::頓)電路’Γ晶體—互相連接，以形成= 元。(ρ ΙΓ)，以作爲導通和關閉電晶體Q2料導體開關單門:上戶ί述’在本實施例的兩線開關裝置12中，半導體 =早^a由達林頓電路構成。因此，可以向半= 工二Γ二的，晶體Q3提供足以使電晶體⑺咖加。結果，可以减小電日髀抓增抑制第二電源單元的壓降。：兩::間的電麗差，同時提供足够量的基極電流，因此f由於可以向電晶體Q2 間的電壓差，t °以减小電晶體Q2兩端之 Ξ:根又可以將開關電壓限制爲低值。 ΡΒβ. 〇π , Χ本具轭例的兩線開關裝置12，由於半導μ 間關早兀5〇a由達林頓雷由於牛V體草元的電壓降，財^ 成’因此可以抑制第二電源月匕縣’1以將開關電堡抑制在低水平。所而的 Η ’儘官已經關於半導體開關裝置他来用由兩個 28 1JZ/806 23594-PI-607 電晶體構成的達林頓電路的情况可以t用由，上電晶體構成的達儘管已經參考優撰每浐如—山办電路。本領域技術人員應該理ί&在;脫離明’但是限定的本發明_的情况τ，可料專利乾圍所即，本發明以上之較佳實關並_=5修改。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之本發明，可=許之更動與潤飾，因此本發明範圍内，當之申Μ專利範圍所界定者為準。楚趣圍當視後附【圖式簡單說明】路£示出根據本發明第—實施例的兩_㈣置㈣置用ρ指示的部分的放大圖。示出圖2八中圖3示出根據本發明第—每妒办丨ΑΑ 改例的電路圖。只也|、兩線開關裝置的修路圖圖4說明根據本發明第二實施例的兩_㈣置㈣路圖圖5示出根據本發明第三實施例的兩線的電路圖圖6示出根據本發明第四實施例的兩線_裝置的電圖从和7Β提供傳統兩線開關裝置中開關電壓的瞬時 29 1327806 23594-PI-607 變化的曲線圖，其中圖7八和少量電流的·和控制單元;^表曰不控制單元消耗較况。_ 又夏電流的另一種情圖8示出傳统兩線開闕裝置圖9示出表示傳統兩線開

化的曲線圖。電壓的瞬時變【主要元件符號說明】又 1 ' 100 兩線開關裝置 2 主開關單元 3 整流單元 4 第一電源單元 5、50 第二電源單元 6 穩定單元 7 控制單元 8、80 副開關單元 9、90 輔助開關單元. 10 、 11 、 12 兩線開關裝置 50a 半導體開關單元 70 電壓檢測單元 Cl 〜C7 電容器 R1 〜R11 電阻器 Q1 〜Q4 電晶體 ZD1，ZD2 齊納二極體 AC 交流電源 30 1327806

Claims

23594-PI-607 十、申請專利範圍： 1. 一種兩線開關裝置，包括：主開關單元，具有三端雙向閘流體，該主開關單元的兩端之Μ連接有負載，該主開關單元的—端經由AC電源連接到所述負載；整流單元，其輸入端子連接到所述主開關單元的閘極端子和一端’用於在所述整流翠元的輸出端子短路時對所述閘極端子施加閘極電壓；第一電源單元’用於在停止從所述AC電源向所述負載供電時，利用所述整流單元的輸出來産生DC電源；第二電源單元，用於在從所述AC電源向所述負載供電時，利用所述整流單元的所述輸出來産生DC電源；穩定單元，用於穩定由所述第一電源單元和所述第二電源單元産生的所述DC電源；控制單元，基於所述穩定單元的輸出來進行操作’以用於在從所述AC電源向所述負載供電時啓動所述第二電源單元的操作；副開關單元，用於在所述第二電源單元工作時’將所述整流單元的輸出端子短路；以及至少一個輔助開關單元，連接在所述主開關單元的所述閘極端子和所述一端之間，以在從所述整流單元的輸出端子被短路的時間到所述主開關單元被導通的時間間隔内導通。 2. 如申請專利範圍第1項所述之雨線開關裝置’還包 1^27806 23594-PI-607 控制電阻Θ ’用於控制從所述辅助開關單元流轉換到從所述主開關單元提供的電流的時序。，'的電 3.如申請專利範圍第！或2項所述之兩線其中所述輔助關單元包括三端雙向閘流體。、置’ 4·如U彳圍第丨或2項所述之兩線開關八中所述輔助開關單^包括多個半導體開關元件。、’ 甘5.如申料利制第1或2酬狀兩線開關器:在所述整流早元的所述輸出端子之間連接有平濟電容 6·如U概圍第丨或2項所述之其中所述副開關單4括場效應 =蝴連接在所述整流單㈣所述輪出端子之間，幷且副開關衫進彳m置，使得在所輕流單元的所述輪出斤二子短路\’向該場效應電晶體的閘極逐漸地施加· 7.如中请專1範圍第1或2項所述之兩線開關裝置，其中所达副開關單元包括：設Ϊ在所达整流單元和所述穩定單元之間的半導體開關元件；以及具有達林頓電路的半導體開關單心用於響庫控制單糾控制來導通和_所述半導體開關元件