TWI627831B - Electronic switch device and electronic switch system - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可小型化的電子開關裝置及電子開關系統。電子開關裝置(1)係具備：開關部(Q1)、電源部(42)、控制部(5)及饋電電路(41)。電源部(42)係被電性連接在開關部(Q1)的兩端間，並且藉由來自交流電源的供給電力而產生控制電壓。控制部(5)係從電源部(42)接受上述控制電壓的供給而作動來控制開關部(Q 1)。饋電電路(41)係被電性連接在開關部(Q1)的兩端間，成為開關部(Q1)與電源部(42)之間的上述供給電力的單一通路。饋電電路(41)係構成為：若開關部(Q1)的兩端間之電壓的大小成為既定值以上，則對電源部(42)供給上述供給電力。

Description

電子開關裝置及電子開關系統

本發明一般而言係關於電子開關裝置及電子開關系統，更詳細而言係關於具備被電性連接在交流電源與負載之間的開關部之電子開關裝置及電子開關系統。

從昔至今，已知檢測從人體放射的紅外線，而使負載開啟/關閉的電子開關裝置(附紅外線感測器自動開關)(例如參考專利文獻1[日本國公開專利公報第200 0-131456號])。專利文獻1所記載的電子開關裝置係在連接端子間，電流轉換器的1次卷線、全波整流器、具有對朝負載的電源供給進行開啟/關閉控制的雙向閘流體之負載控制電路以並聯連接。

又，在專利文獻1所記載的電子開關裝置，於全波整流器的直流輸出端子間， 連接著電源電路。電源電路係對產生控制用IC(Integrated Circuit)用的控制電源(作動電源)之定電壓電路，在負載非通電時供給電源。又，在負載通電時，藉由流動到電流轉換器的2次卷線之電流，輔助電源電路會對定電壓電路供給電源。

專利文獻所記載的電子開關裝置必須具有電流轉換器以便在負載通電時確保控制電源，因此有難以小型化的問題。

本發明係鑒於上述事由而成者，目的在於提供可小型化的電子開關裝置及電子開關系統。

本發明之一態樣的電子開關裝置係具備：開關部、電源部、控制部及饋電電路。前述開關部係被電性連接在交流電源與負載之間，並且切換前述交流電源與前述負載之間的導通與非導通；前述電源部係被電性連接在前述開關部的兩端間，並且藉由來自前述交流電源的供給電力而產生控制電壓；前述控制部係從前述電源部接受前述控制電壓的供給而作動來控制前述開關部；且前述饋電電路係被電性連接在前述開關部的兩端間，成為前述開關部與前述電源部之間的前述供給電力的單一通路，前述饋電電路係構成為：若前述開關部的前述兩端間之電壓的大小成為既定值以上，則對前述電源部供給前述供給電力。

本發明之一態樣的電子開關系統係具備複數個前述電子開關裝置。前述複數個電子開關裝置所具備的複數個開關部係在交流電源與負載之間被電性並聯連接。

(實施形態1) (1) 概要 實施形態1的電子開關裝置1A、1B係如圖2所示，為被電性連接在交流電源11與負載12之間，並且切換從交流電源11朝負載12的通電狀態之配線器具。電子開關裝置1A、1B例如被安裝在住宅牆壁等。交流電源11為例如單相100[V]、60[Hz]的商用電源。負載12為例如具備具有LED(Light Emitting Diode)的光源與將光源點亮的點燈電路之照明裝置。在這個負載12，當從交流電源11供給電力時，光源會點亮。

在圖2所示之例，2個電子開關裝置1A、1B構成電子開關系統10。也就是說，電子開關系統10係具備複數(在此為2個)個電子開關裝置1A、1B。2個電子開關裝置1A、1B係採用彼此共通的構成。以下，未特別區分2個電子開關裝置1A、 1B時，將 2個電子開關裝置1A、1B皆稱為「電子開關裝置1」。

電子開關裝置1具備例如雙向閘流體及電晶體等半導體開關所組成的開關部Q1。電子開關裝置1係藉由以電子方式控制開關部Q1，而以電子方式切換交流電源11與負載12之間的導通與非導通。

在本實施形態，電子開關裝置1係可連接3條配線之所謂的三路開關。電子開關裝置1係具備3個連接端子101、102、103。因此，在組合2個電子開關裝置1 A、1B的電子開關系統10，可將負載12的通電狀態，例如在建築物的樓梯之上層部分與下層部分的2處進行切換。

在圖2的實例，電子開關裝置1A(以下也稱為「第1電子開關裝置1A」)的連接端子101係被連接到負載12。電子開關裝置1B(以下也稱為「第2電子開關裝置1B」)的連接端子101係被連接到交流電源11。又，電子開關裝置1A的連接端子102係被連接到電子開關裝置1B的連接端子103。電子開關裝置1A的連接端子103係被連接到電子開關裝置1B的連接端子102。在各電子開關裝置1，連接端子101與連接端子102係在電子開關裝置1的內部被連接。

更且，在各電子開關裝置1，開關部Q1係在連接端子101與連接端子103之間被連接。因此，在各電子開關裝置1，當開關部Q1為導通(開啟)的狀態，連接端子101及連接端子102與連接端子103之間經由開關部Q1而導通。又，在各電子開關裝置1，當開關部Q1為非導通(關閉)的狀態，則連接端子101及連接端子102與連接端子103之間會成為非導通。

也就是說，複數(在此為2個)個電子開關裝置1A、1B所分別具備的複數個開關部Q1，係在交流電源11與負載12之間被電性並聯連接。因此，在電子開關系統10，若2個電子開關裝置1A、1B任一者的開關部Q1導通，則交流電源11與負載12之間會導通，然後經由2個電子開關裝置1A、1B，從交流電源11對負載12供給電力。因此，在電子開關系統10，於電子開關裝置1A的開關部Q1及電子開關裝置1B的開關部Q1兩者，可切換朝負載12的通電狀態。 (2) 詳細 (2.1) 電子開關裝置的全體構成

以下，針對本實施形態之電子開關裝置的構成，參考圖1及圖2進行說明。

電子開關裝置1係如圖2所示，除了開關部Q1及3個連接端子101、102、103， 還具備整流器2及電路部3。這些開關部Q1、3個連接端子101、102、103、整流器2及電路部3係被收納在1個框體，而且框體被固定在牆壁等，藉此可使電子開關裝置1被安裝在牆壁等。

開關部Q1係被電性連接在交流電源11與負載12之間，並且切換交流電源11與負載12之間的導通與非導通。在本實施形態，開關部Q1係由3端子的雙向閘流體(三極體流開關)構成。開關部Q1係被電性連接在連接端子101與連接端子103之間，並且切換連接端子101與連接端子103之間的雙方向電流之通過與遮斷。開關部Q1的控制端子(雙向閘流體的閘極端子)係被電性連接到電路部3。藉此，開關部Q1係由後述的開關控制部51所控制。在圖1及圖2等，將開關部Q1以與具有接點的機械開關同樣的電路記號標示。

3個連接端子101、102、103皆為配線被電性且機械連接的零件。第1連接端子101與第3連接端子103之間係如上述，連接著開關部Q1。第2連接端子102係為第1連接端子101的內延式端子，並且與第1連接端子101電性連接。

整流器2係由二極體電橋所構成。整流器2係將被施加在開關部Q1之兩端間的電壓(以下也稱為「開關間電壓Vsw」)進行全波整流，再向電路部3輸出。因此，電路部3係被連接到整流器2的直流輸出端子間。電路部3係使用從整流器2輸入的全波整流後的電力，而產生例如開關部Q1之控制及感測器部31之驅動等所需的「控制電壓」。

以下，當2個電子開關裝置1A、1B任一者的開關部Q1皆為非導通的狀態，假定開關部Q1被施加來自交流電源11的交流電壓Vac。也就是說，若2個電子開關裝置1A、1B皆為關閉狀態，則開關間電壓Vsw係會變成等於來自交流電源11的交流電壓Vac。

然後，針對電路部3的詳情，參考圖1進行說明。電路部3係具備電源產生區塊4、控制部5、感測器部31及電壓監視部32。

電源產生區塊4係具有饋電電路41及電源部42。電源部42係被電性連接在開關部Q1的兩端間。電源部42係構成為藉由來自交流電源11的供給電力而產生控制電壓。饋電電路41係被電性連接在開關部Q1的兩端間。饋電電路41係成為開關部Q1與電源部42之間的從交流電源11朝電源部42供給電力之單一通路。在此的「單一」係指僅有一個。也就是說，饋電電路41係在開關部Q1與電源部42之間，作為朝電源部42供給電力之通路，而形成唯一的通路。換言之，從交流電源11朝電源部42供給電力之通路係在開關部Q1與電源部42之間僅存在一條，而在饋電電路41以外，朝電源部42供給電力之通路並不存在。

也就是說，饋電電路41及電源部42係在整流器2的直流輸出端子間被電性串聯連接。電源輸入端子401係相當於饋電電路41的輸入端子，並且被電性連接到整流器2的正極之直流輸出端子。因此，開關部Q1為關閉狀態時，在電源輸入端子401與地極(基準電位點)之間，會施加經全波整流的開關間電壓Vsw，也就是從整流器2輸出的脈動電壓。電源輸出端子402係相當於電源部42的輸出端子，並且被電性連接到控制部5。藉此，電源部42產生控制電壓時，朝電源部42供給的電力必須經由饋電電路41被供給到電源部42。饋電電路41係構成為若開關間電壓Vsw的大小(絕對値)成為既定値以上，則將供給電力供給到電源部42。饋電電路41係為例如使輸入電壓(開關間電壓Vsw)降壓再向電源部42輸出的降壓器電路。關於電源產生區塊4的具體構成，將在「(2.2)電源產生區塊的構成」一欄進行說明。

本實施形態的「電源輸入端子」等「端子」可不具有實體作為用於連接電線等的零件(端子)，例如可為電子構件的導線、或者電路基板所包含的導體的一部分。

控制部5係從電源產生區塊4接受控制電壓之供給而作動。控制部5係具備控制開關部Q1的功能。具體而言，控制部5係基於感測器部31的檢測結果，向開關部Q1的控制端子(雙向閘流體的閘極端子)輸出控制訊號，而切換開關部Q1的導通與非導通，藉此，控制開關部Q1。更且，控制部5係在將開關部Q1設為開啟狀態時，基於從電壓監視部32輸出的監視訊號，決定輸出控制訊號的時點。控制部5包含用於驅動開關部Q1的驅動電路，控制部5係直接控制開關部Q1。

控制部5係例如具備微電腦作為主構成。微電腦係藉由將儲存在微電腦的記憶體之程式在CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)執行的方式，而實現作為控制部5的功能。程式係可預先儲存在微電腦的記憶體，或者也可儲存在記憶卡等儲存媒體而提供，也可經由電通訊線路而提供。換言之，上述程式係為使微電腦發揮控制部5之功能用的程式。

感測器部31係檢測人是否位在檢測區域。感測器部31係例如包含焦電元件， 並且藉由檢測從人體放出的紅外線，而判斷人是否位在檢測區域。感測器部31檢測到人位在檢測區域的話，會將開關部Q1設為開啟狀態用的開啟控制指示輸出到控制部5。

電壓監視部32係構成為監視(檢測)開關間電壓Vsw的大小。在本實施形態，電壓監視部32係被電性連接在整流器2的直流輸出端子間，然後監視全波整流後的開關間電壓Vsw之大小。電壓監視部32係比較開關間電壓Vsw之大小(絕對値)與基準値，再將表示比較結果的監視訊號輸出到控制部5。

控制部5從感測器部31接受開啟控制指示的話，會基於來自電壓監視部32的監視訊號，向開關部Q1輸出控制訊號。具體而言，控制部5係基於來自電壓監視部32的監視訊號，在開關間電壓Vsw的大小(絕對值)成為基準値以上時，使開關部Q1導通。開關部Q1如上述由雙向閘流體所構成，因此控制訊號被輸入的話則導通，而在來自交流電源11的交流電壓Vac之零交叉點(0[V])附近會成為非導通。 嚴格來說，開關部Q1在導通後，流經開關部Q1的電流成為0[A]的話，則開關部Q1會成為非導通，因此依照負載12的種類，也會有在比交流電壓Vac的零交叉點更早的時點，開關部Q1即成為非導通的情況。因此，控制部5係藉由每經過交流電壓Vac的半週期，即輸出控制訊號，而使開關部Q1導通。也就是說，在此所說的開關部Q1之開啟狀態並不僅是開關部Q1連續導通的狀態，也包含開關部Q1間歇導通的狀態。又，控制部5在將開關部Q1設為關閉狀態時，不向開關部Q1輸出控制訊號，藉此使開關部Q1維持在非導通。 (2.2) 電源產生區塊

接著，針對電源產生區塊4的詳情，參考圖3進行說明。

饋電電路41係具有齊納二極體ZD1、主動元件Q10、第1電阻R1、第2電阻R2、二極體D1及電流限制部43。電源部42係具有電容器C1及調節器44。饋電電路41係為將從電源輸入端子401輸入的電壓降壓再向電源部42輸出的降壓器電路。

在電源輸入端子401與地極之間，電阻R1、主動元件Q10、二極體D1及電容器C1被電性串聯連接。藉此，電阻R1、主動元件Q10及二極體D1的串聯電路係構成朝電源部42供給電力之通路的一部分，也就是電容器C1之充電通路40的一部分。在主動元件Q10與二極體D1之間，隔著電流限制部43的第3電阻R3，但在此先以省略電流限制部43(也就是主動元件Q10與二極體D1直接連接)的方式，對饋電電路41的構成進行說明。

主動元件Q10係為設置在開關部Q1的兩端間之電容器C1的充電通路40上，並且在開關間電壓Vsw的大小為既定値以上時會開啟的電壓驅動型的主動元件。 主動元件Q10作為一例由增強型的n通道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Fi eld Effect Transistor)所構成。

主動元件Q10的汲極端子係經由電阻R1被電性連接到電源輸入端子401。成為主動元件Q10的輸出端子之源極端子係被電性連接到二極體D1的陽極端子。二極體D1的陰極端子係經由電容器C1被電性連接到地極。「主動元件Q10的輸出端子」係在將主動元件Q10與齊納二極體ZD1組合而作為定電壓電路使用時，意指輸出定電壓的端子。一般而言，電晶體具有一對主端子(若為MOSFET，則為汲極端子及源極端子)與控制端子(若為MOSFET，則為閘極端子)，因此一對主端子中任一者相當於主動元件Q10的輸出端子。

電阻R2及齊納二極體ZD1係在電源輸入端子401與地極之間被電性串聯連接。齊納二極體ZD1的陰極端子係經由電阻R2被電性連接到電源輸入端子401。齊納二極體ZD1的陽極端子係被電性連接到地極。主動元件Q10的閘極端子(控制端子)係被電性連接到齊納二極體ZD1的陰極端子。

調節器44係為三端子調節器(串聯調節器)。調節器44的輸入端子係被電性連接到電容器C1的高電位側之端子，也就是二極體D1的陰極端子。調節器44的輸出端子係被電性連接到電源輸出端子402。

藉由上述構成，饋電電路41會接受來自交流電源11的電力供給，並且以基於齊納二極體ZD1的齊納電壓(降伏電壓)之定電壓，而對電容器C1充電。也就是說，藉由電阻R2及齊納二極體ZD1的串聯電路，主動元件Q10的閾値電壓以上之閘極電壓被施加到主動元件Q10的閘極端子-源極端子間的話，從主動元件Q10的源極端子會輸出定電壓。此時，主動元件Q10的閘極端子與地極之間的電壓係被箝位在齊納二極體ZD1的齊納電壓。因此，在電容器C1的兩端間，會施加從齊納電壓扣除主動元件Q10的閘極電壓及二極體D1的順方向電壓所得的電壓。

換言之，開關部Q1的兩端間之電壓，也就是施加到電源輸入端子401及地極間的電壓之大小成為既定値以上的話，主動元件Q10會開啟而將供給電力供給到電源部42。在此的既定値為對電容器C1的兩端電壓，加上齊納二極體ZD1的齊納電壓、主動元件Q10的閘極電壓及二極體D1的順方向電壓所得的電壓(以下，也稱為「最低充電電壓」)。藉此，開關部Q1的兩端間之電壓為最低充電電壓以上時，電容器C1會以定電壓被充電。電容器C1的兩端電壓會由調節器44降壓，再從電源輸出端子402輸出。如此一來，電源部42會從電源輸出端子402輸出定電壓的控制電壓。

總之，若開關間電壓Vsw為最低充電電壓以上，則饋電電路41的主動元件Q 10會開啟，因而使饋電電路41的輸入阻抗成為低阻抗狀態。因此，供給電力會被供給到電源部42，並且在電源部42產生控制電壓。然而，若電容器C1成為滿量充電狀態，則電流不會從饋電電路41流動到電源部42，因此饋電電路41的輸入阻抗會成為高阻抗狀態。

另外，在此的最低充電電壓(既定値)係為饋電電路41將供給電力供給到電源部42時所需的電壓値，例如，可依照齊納二極體ZD1的齊納電壓等電路常數而任意設定。

在此，於本實施形態，饋電電路41的主動元件Q10為MOSFET之構成相較於主動元件Q10為雙極電晶體之構成(以下，稱為「比較例」)，可將最低充電電壓抑制成較低。關於其理由，以下將簡單說明。

通過電阻R2的電流通路為了抑制漏電流的產生，必須具有較高阻抗。在此的漏電流係為當開關部Q1為非導通時，流過饋電電路41的較大電流，並且為可能造成負載12錯誤作動的原因之電流。例如，當負載12為照明裝置時，一旦漏電流產生的話，負載12的光源會暫時點亮，而產生所謂的閃爍現象。

通過電阻R2的電流通路為高阻抗的話，在主動元件Q10為雙極電晶體的比較例，使基極電流流動到雙極電晶體所需的開關間電壓Vsw會變得較大。相較之下， 在本實施形態，由於主動元件Q10為MOSFET，不論通過電阻R2的電流通路之阻抗如何，只要對主動元件Q10施加既定的閘極電壓，主動元件Q10即會開啟而將供給電力供給到電源部42。因此，在本實施形態的電子開關裝置1，相較於比較例，可將最低充電電壓抑制到較低(作為一例，10[V]左右)。

接著，針對電流限制部43的構成進行說明。在本實施形態，電流限制部43係被設置在包含主動元件Q10之朝電源部42供給電力之通路，也就是電容器C1的充電通路40上。電流限制部43係一旦規定値以上的電流從交流電源11流動到電源部42的話，即會使朝電源部42供給的電力停止供給。在本實施形態，電流限制部43係一旦規定値以上的電流流動到饋電電路41之主動元件Q10的話，即會關閉主動元件Q10，而使朝電源部42供給的電力停止供給。

具體而言，電流限制部43係具有第3電阻R3、第4電阻R4及開關元件Q11。電阻R3係為被電性連接到主動元件Q10的輸出端子(源極端子)，並且發揮偵測流動到主動元件Q10之電流的偵測電阻之功能的分流電阻。在此，電阻R3係被電性連接在饋電電路41的主動元件Q10之源極端子與二極體D1的陽極端子之間。

開關元件Q11係在被電性連接主動元件Q10的輸出端子(源極端子)與控制端子(閘極端子)之間。開關元件Q11作為一例係由npn型的雙極電晶體所構成。開關元件Q11的發射端子係經由電阻R3而被電性連接到主動元件Q10的源極端子。開關元件Q11的集極端子係被電性連接到主動元件Q10的閘極端子。開關元件Q11的基極端子係經由電阻R4而被電性連接到主動元件Q10的源極端子。換言之，在開關元件Q11的基極端子-發射端子間，電阻R3及電阻R4的串聯電路被電性連接。

若依照上述構成，則電流限制部43係一旦流經主動元件Q10的電流(汲極電流)成為規定値以上的話，開關元件Q11即會以電阻R3的兩端電壓開啟，藉此使主動元件Q10關閉。也就是說，規定値以上的電流經由主動元件Q10流動到電阻R3的話，即會以由這個電流在電阻R3所產生的電壓對開關元件Q11施加偏壓，電流會經由電阻R4流入開關元件Q11的基極端子。此時，藉由開關元件Q11開啟， 主動元件Q10的閘極端子-源極端子間會短路，使主動元件Q10關閉。如此一來，電容器C1的充電通路40會被遮斷，使在電源部42的控制電壓之產生停止。換言之，規定値以上的電流從交流電源11流動到電源部42的話，電容器C1會藉由電流限制部43從電源輸入端子401被電性切離，而使朝電源部42供給的電力停止供給。

另外，在此的規定値係為使電流限制部43作動時的饋電電路41之電流値，例如，可藉由電阻R3的電阻値等電路常數而任意設定。在本實施形態，作為一例，將對饋電電路41的定格電流値加上既定的裕度而所得之值設成規定値。 (2.3) 作動

接著，針對電子開關裝置1及電子開關系統10的動作，參考圖4進行說明。

圖4例示從第1電子開關裝置1A及第2電子開關裝置1B兩者的開關部Q1位在關閉狀態的狀態，在時點t1移動到第2電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態時的作動。圖4係從上段依序表示交流電壓「Vac」、開關間電壓「Vsw」、第1電子開關裝置1A的監視訊號「S1a」、第2電子開關裝置1B的監視訊號「S1b」、第2電子開關裝置1B的開關部Q1之狀態(導通/非導通)。針對表示開關部Q1的狀態之「Q1」，「ON」表示導通，「OFF」表示非導通。在圖4之例，監視訊號S1a、S1b的訊號位準係在開關間電壓Vsw的絕對値為基準値Vth1以上時為L位準(Low level)，開關間電壓Vsw的絕對値未達基準値Vth1時為H位準(High level)。

首先，針對第1電子開關裝置1A及第2電子開關裝置1B兩者的開關部Q1為關閉狀態時的作動進行說明。

在這個狀態，由於第1電子開關裝置1A及第2電子開關裝置1B兩者的開關部Q1為關閉狀態，所以開關間電壓Vsw係與交流電壓Vac成為相同電壓。圖4係表示第1電子開關裝置1A的開關部Q1之兩端電壓，但第2電子開關裝置1B的開關部Q1之兩端電壓也與第1電子開關裝置1A的開關部Q1之兩端電壓相同。

在這個狀態，2個電子開關裝置1A、1B任一者在交流電壓Vac的1週期中幾乎整個期間，開關間電壓Vsw皆大幅增加。因此，2個電子開關裝置1A、1B任一者在交流電壓Vac的1週期中幾乎整個期間，開關間電壓Vsw皆成為最低充電電壓以上，而可將供給電力供給到電源部42以在電源部42產生控制電壓。

接著，針對第2電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態時的作動進行說明。第1電子開關裝置1A的開關部Q1維持關閉狀態。

在時點t1，一旦第2電子開關裝置1B的開關部Q1移動到開啟狀態的話，在第2電子開關裝置1B的開關部Q1導通的期間，開關部Q1的兩端間會短路，因此開關間電壓Vsw會成為約為0[V]。第2電子開關裝置1B的開關部Q1係在交流電壓Va c的零交叉點(0[V])附近，也就是在時點t2成為非導通。之後，在開關間電壓Vsw的大小(絕對値)未達基準値Vth1的期間，監視訊號S1a、S1b為H位準，但一旦開關間電壓Vsw的大小(絕對値)成為基準値Vth1以上的話，監視訊號S1a、S1b即會成為L位準。因此，在圖4之例，於開關間電壓Vsw的大小(絕對値)達到基準値Vth1之時點t3為止的期間，監視訊號S1a、S1b為H位準，而在時點t3，監視訊號S1a、S1b成為L位準。

監視訊號S1b成為L位準的話，第2電子開關裝置1B的控制部5會使開關部Q1導通。因此，在時點t3隨後的時點t4，第2電子開關裝置1B的開關部Q1會導通，開關間電壓Vsw會成為約為0[V]。因此，在時點t4，監視訊號S1a、S1b會成為H位準。在第2電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態的期間，第2電子開關裝置1B會重複上述的動作，如此一來，開關間電壓Vsw在從時點t2到時點t4為止的期間會間歇性產生。

在這個狀態，於開關部Q1位在關閉狀態的第1電子開關裝置1A，在交流電壓Vac的1週期中從時點t2到時點t4為止的期間，在電源部42可產生控制電壓。又， 即使在開關部Q1位於開啟狀態的第2電子開關裝置1B，也與第1電子開關裝置1A同樣，在交流電壓Vac的1週期中從時點t2到時點t4為止的期間，在電源部42可產生控制電壓。也就是說，在電子開關裝置1，若如上述，開關間電壓Vsw為最低充電電壓以上，則供給電力會從饋電電路41被供給到電源部42，而在電源部42可產生控制電壓。因此，即使開關間電壓Vsw較低時，只要產生最低充電電壓以上的開關間電壓Vsw，在電源部42即可產生控制電壓。

作為一例，若在電壓監視部32與開關間電壓Vsw的大小(絕對値)比較的基準値Vth1為最低充電電壓以上，則在交流電壓Vac的1週期中從時點t2到時點t4為止的期間，在電源部42可產生控制電壓。也就是說，若基準値Vth1為最低充電電壓以上，則在開關部Q1成為非導通之後，到開關部Q1再次導通為止的期間，開關間電壓Vsw必定成為最低充電電壓以上，因而在電源部42可產生控制電壓。 (3) 優點

如以上說明，第1態樣的電子開關裝置1係具備開關部Q1、電源部42、控制部5及饋電電路41。開關部Q1係被電性連接在交流電源11與負載12之間，並且切換交流電源11與負載12之間的導通與非導通。電源部42係被電性連接在開關部Q 1的兩端間，並且藉由來自交流電源11的供給電力而產生控制電壓。控制部5係接受從電源部42供給的上述控制電壓而作動，然後控制開關部Q1。饋電電路41係被電性連接在開關部Q1的兩端間，並且成為在開關部Q1與電源部42之間的上述供給電力之單一通路。饋電電路41係構成為若開關部Q1的兩端間之電壓的大小成為既定値以上，則對電源部42供給上述供給電力。

若依照這個構成，在藉由來自交流電源11的供給電力而產生控制電壓的電源部42，經由饋電電路41所構成的單一通路，而將供給電力供給。也就是說，從交流電源11朝電源部42供給電力之通路，係在開關部Q1與電源部42之間僅存在一個，而在饋電電路41以外，朝電源部42供給電力之通路並不存在。而且，饋電電路41係若開關部Q1的兩端間之電壓的大小成為既定値(最低充電電壓)以上，則對電源部42供給上述供給電力。因此，饋電電路41係不切換朝電源部42供給電力之通路，不論開關部Q1為開啟狀態或關閉狀態，皆可採用同一通路將供給電力供給到電源部42。結果，在電子開關裝置1，不需要電流轉換器即可在負載12通電時確保控制電壓，因而可小型化。更且，在電子開關裝置1，不需要用於切換朝電源部42供給電力之通路的構成，也不需要用於切換朝電源部42供給電力之通路的複雜控制，因而可進一步小型化。

又，第2態樣的電子開關裝置1如同第1態樣，其中電源部42係具有電容器C1為較佳。此時，饋電電路41係具有電壓驅動型的主動元件Q10為較佳。主動元件Q10係被設置在開關部Q1的兩端間之電容器C1的充電通路40，並且在開關部Q1的兩端間之電壓的大小為既定値以上時開啟。若依照這個構成，則如上述的比較例，相較於在饋電電路41採用雙極電晶體的構成，即使開關間電壓Vsw為更低的電壓，仍然可將電容器C1充電而確保控制電壓。然而，這個構成並非電子開關裝置1的必要構成，例如，主動元件Q10可不為電壓驅動型的元件。

又，第3態樣的電子開關裝置1如同第2態樣，其中主動元件Q10為場效電晶體(FET)為較佳。若依照這個構成，不需要特殊零件即可實現饋電電路41。然而，這個構成並非電子開關裝置1的必要構成，主動元件Q10例如可為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等。

又，第4態樣的電子開關裝置1如同第1態樣至第3態樣中任一者，其中饋電電路41係具有一旦規定値以上的電流從交流電源11流動到電源部42的話，朝電源部42供給的電力即停止供給的電流限制部43為較佳。若依照這個構成，則藉由流動到饋電電路41的電流受到限制，可使饋電電路41的構成零件承受的壓力降低，進而使饋電電路41所需的電流容量會減少。更且，藉由電流限制部43，例如可在交流電源11接通時等抑制流動到饋電電路41的衝擊電流，因而也可抑制負載12錯誤作動(例如發生閃爍現象等)。然而，這個構成並非電子開關裝置1的必要構成，例如，可在主動元件Q10採用電流容量大的元件，或者在電容器C1採用静電容量小的元件，而省略電流限制部43。

又，第5態樣的電子開關裝置1如同第1態樣至第4態樣中任一者，其中該電子開關裝置1進一步具備感測器部31，控制部5構成為基於感測器部31的輸出而控制開關部Q1為較佳。若依照這個構成，則能夠以電源部42所產生的控制電壓將感測器部31驅動，而可藉由感測器部31的輸出自動控制開關部Q1。然而，這個構成並非電子開關裝置1的必要構成，可適當省略感測器部31。

又，電子開關系統10係具備第1態樣至第5態樣中任一者的複數個電子開關裝置1，複數個電子開關裝置1所具備的複數個開關部Q1係在交流電源11與負載12之間被電性並聯連接。

換言之，電子開關系統10係具備複數個電子開關裝置1，這些複數個電子開關裝置1的各者皆具備開關部Q1、電源部42、控制部5及饋電電路41。開關部Q1係被電性連接在交流電源11與負載12之間，並且切換交流電源11與負載12之間的導通與非導通。電源部42係被電性連接在開關部Q1的兩端間，並且藉由來自交流電源11的供給電力而產生控制電壓。控制部5係接受從電源部42供給的上述控制電壓而作動，然後控制開關部Q1。饋電電路41係被電性連接在開關部Q1的兩端間，並且成為在開關部Q1與電源部42之間的上述供給電力之單一通路。饋電電路41係構成為若開關部Q1的兩端間之電壓的大小成為既定値以上，則對電源部42供給上述供給電力。複數個電子開關裝置1分別具備的複數個開關部Q1係在交流電源11與負載12之間被電性並聯連接。

若依照這個構成，則在複數個電子開關裝置1的各者，饋電電路41係不切換朝電源部42供給電力之通路，不論開關部Q1為開啟狀態或關閉狀態，皆可採用同一通路將供給電力供給到電源部42。結果，在各電子開關裝置1，不需要電流轉換器即可在負載12通電時確保控制電壓，因而可小型化。更且，在各電子開關裝置1，不需要用於切換朝電源部42供給電力之通路的構成，也不需要用於切換朝電源部42供給電力之通路的複雜控制，因而可進一步小型化。特別是，在將由三路開關所構成的2個電子開關裝置1組合的電子開關系統10，不論搭配開關部Q1為關閉狀態的電子開關裝置1A或者開關部Q1為開啟狀態的電子開關裝置1B，皆可確保控制電壓。 (4) 變形例

實施形態1的電子開關裝置1僅為本發明的一例，本發明並不限定於實施形態1，即使為實施形態1以外，只要為不超過本發明的技術思想之範圍，即可依照設計等進行各種變更。以下列舉實施形態1的變形例。

負載12並不限於照明裝置，可為例如換氣扇及監視器等電器。又，負載12並不限於1台電器，可為電性串聯或並聯連接的複數台電器。

又，開關部Q1並不限於雙向閘流體，可為其他半導體開關。開關部Q1可為例如在第1連接端子101與第3連接端子103之間被電性串聯連接的2個MOSFET。 2個MOSFET藉由源極端子彼此互相連接，也就是所謂的逆串聯連接，而在雙方向的電流通過與遮斷之間切換。更且，又，開關部Q1可為例如使用GaN(氮化鎵)等寬能隙的半導體材料之雙閘極(dual gate)構造的半導體元件。

又，用於驅動開關部Q1的驅動電路可與控制部5分開設置。此時，控制電壓也可用於驅動電路的作動。

又，感測器部31並不限於檢測人是否存在的人體感測器，可為例如明亮感測器。或者，感測器部31可具有人體感測器與明亮感測器兩者。更且，電子開關裝置1不限於基於感測器部31的檢測結果而控制開關部Q1的構成，可為例如附遠距操作功能、計時功能或者調光功能的電子開關裝置。例如若為附遠距操作功能的電子開關裝置1，則控制部5會基於來自遙控器的無線訊號來控制開關部Q1。更且，又，電子開關裝置1可構成為例如基於人對按壓按鈕開關或觸控開關等操作部的操作來控制開關部Q1。

又，電壓監視部32可構成為並非監視全波整流後的開關間電壓Vsw，而是監視全波整流前的開關間電壓Vsw之大小。此時，電壓監視部32係被電性連接在整流器2的交流輸入端子間。更且，電壓監視部32係可兼作為用於偵測交流電壓Vac的零交叉點之零交叉偵側部。零交叉偵測部係藉由開關間電壓Vsw從未達設定在0[V]附近的基準値(絕對値)移動到基準値以上，而偵測到零交叉點。

又，電壓監視部32並非電子開關裝置1的必要構成，因而可省略。此時，控制部5係可例如基於電容器C1的兩端電壓之偵測結果，而控制開關部Q1。具體而言，控制部5係在電容器C1的兩端電壓達到既定的閾値時，使開關部Q1導通。在此的閾値為電容器C1已充電時的電容器C1之兩端電壓，其中電壓大小必須至少能夠確保之後主動元件Q10開啟的時點為止的控制部5等之作動。

又，饋電電路41及電源部42的具體電路並不限於圖3所示的電路，而可適當變更。例如，饋電電路41係為除了具有齊納二極體ZD1及主動元件Q10，還可具有運算放大器的定電壓電路，另外也可省略主動元件Q10。電流限制部43的開關元件Q11並不限於雙極電晶體，例如可為增強型的n通道MOSFET等。針對電源部42，例如，電容器C1可被連接到調節器44的輸出，電容器C1以外的其他電容器也可被連接到調節器44的輸出。更且，電源部42的調節器44並非電子開關裝置1的必要構成，因而可省略調節器44。

又，在實施形態1，於開關間電壓及基準値等2個値之間的比較方面，「以上」係包含2個値相等的情況及2個値的其中一個超過另一個的情況這兩種情況。 然而，不限於此，在此「以上」也可等同於只包含2個値的其中一個超過另一個的情況亦即「較大」。也就是說，是否包含2個値相等的情況，可依照基準値等的設定而任意變更，因此「以上」或「較大」在技術上並無差異。同樣，「未達」也可等同於「以下」。 (實施型態2)

實施形態2的電子開關系統10A係如圖5所示，由3個電子開關裝置1A、1B、 1C的組合所構成。以下，針對與實施形態1同樣的構成，附加共通的符號而省略適當說明。

電子開關裝置1A、1B係與實施形態1同樣為所謂的三路開關。另外，電子開關裝置1C係為可連接4條配線之所謂的四路開關。電子開關裝置1C係除了與電子開關裝置1A、1B同樣的3個連接端子101、102、103，還具備第4連接端子104。

在電子開關裝置1C，連接端子103與連接端子104係在電子開關裝置1C的內部被連接。電子開關裝置1A的連接端子102係被連接到電子開關裝置1C的連接端子101。電子開關裝置1A的連接端子103係被連接到電子開關裝置1C的連接端子1 04。電子開關裝置1B的連接端子102係被連接到電子開關裝置1C的連接端子10 3。電子開關裝置1B的連接端子103係被連接到電子開關裝置1C的連接端子102。

若依照上述連接關係，則複數(在此為3個)個電子開關裝置1A、1B、1C分別具備的複數個開關部Q1係在交流電源11與負載12之間被電性並聯連接。因此，若3個電子開關裝置1A、1B、1C任一者的開關部Q1導通，則交流電源11與負載12之間會導通，經由3個電子開關裝置1A、1B、1C，從交流電源11將電力供給到負載12。因此，在電子開關系統10A，於電子開關裝置1A的開關部Q1、電子開關裝置1B的開關部Q1及電子開關裝置1C的開關部Q1的各者，可切換朝負載12的通電狀態。因此，在組合3個電子開關裝置1A、1B、1C的電子開關系統10A，可在3處切換朝負載12的通電狀態。

即使在以上說明的本實施形態之電子開關系統10A，也與實施形態1同樣，不需要電流轉換器即可在負載12通電時確保控制電壓，因此有可使電子開關裝置1小型化的優點。

又，作為實施形態2的變形例，電子開關系統10A可具有2個以上的電子開關裝置1C(所謂的四路開關)，總計4個以上的電子開關裝置1A、1B、1C。此時，複數個電子開關裝置1A、1B、1C分別具備的複數個開關部Q1在交流電源11與負載12之間被電性並聯連接，藉此可在4處以上切換朝負載12的通電狀態。

實施形態2的構成(包含變形例)係可與實施形態1的構成(包含變形例)適當組合而使用。 (實施型態3)

實施形態3的電子開關裝置1D係如圖6所示，為可連接2條配線的所謂單切開關。以下，針對與實施形態1同樣的構成，附加共通的符號而省略適當說明。

電子開關裝置1D係具備2個連接端子101、103。換言之，電子開關裝置1D係構成為從實施形態1的電子開關裝置1A(參考圖2)中，省略3個連接端子101、102、103中的連接端子102。

在圖6之例，電子開關裝置1D的連接端子101係被連接到負載12，電子開關裝置1D的連接端子103係被連接到交流電源11。若依照這個連接關係，則電子開關裝置1D的開關部Q1係被電性連接在交流電源11與負載12之間。因此，若電子開關裝置1D的開關部Q1導通，則交流電源11與負載12之間會導通，然後經由電子開關裝置1D，從交流電源11對負載12供給電力。

即使在以上說明的本實施形態之電子開關裝置1D，也與實施形態1同樣，不需要電流轉換器即可在負載12通電時確保控制電壓，因此有可小型化的優點。

實施形態3的構成係可與實施形態1的構成(包含變形例)適當組合而使用。

1、1A、1B、1C、1D‧‧‧電子開關裝置
10、10A‧‧‧電子開關系統
101‧‧‧第1連接端子
102‧‧‧第2連接端子
103‧‧‧第3連接端子
104‧‧‧第4連接端子
11‧‧‧交流電源
12‧‧‧負載
2‧‧‧整流器
3‧‧‧電路部
31‧‧‧感測器部
32‧‧‧電壓監視部
4‧‧‧電源產生區塊
40‧‧‧充電通路
401‧‧‧電源輸入端子
402‧‧‧電源輸出端子
41‧‧‧饋電電路
42‧‧‧電源部
43‧‧‧電流限制部
44‧‧‧調節器
5‧‧‧控制部
C1‧‧‧電容器
D1‧‧‧二極體
Q1‧‧‧開關部
Q10‧‧‧主動元件
Q11‧‧‧開關元件
R1‧‧‧第1電阻
R2‧‧‧第2電阻
R3‧‧‧第3電阻
R4‧‧‧第4電阻
S1a、S1b‧‧‧監視訊號
Vac‧‧‧交流電壓
Vsw‧‧‧開關間電壓
Vth1‧‧‧基準值
ZD1‧‧‧第1齊納二極體

【圖1】圖1為表示本發明的實施形態1之電子開關裝置的構成之概略電路圖。 【圖2】圖2為表示本發明的實施形態1之電子開關系統的構成之概略電路圖。 【圖3】圖3為表示同上之電子開關裝置的電源產生區塊的構成之電路圖。 【圖4】圖4為表示同上之電子開關系統的作動之時點圖。 【圖5】圖5為表示本發明的實施形態2之電子開關系統的構成之概略電路圖。 【圖6】圖6為表示本發明的實施形態3之電子開關裝置的構成之概略電路圖。

Claims (7)

1. 一種電子開關裝置，具備：開關部，其被電性連接在交流電源與負載之間，並且切換該交流電源與該負載之間的導通與非導通；電源部，其被電性連接在該開關部的兩端間，並且藉由來自該交流電源的供給電力而產生控制電壓；控制部，其從該電源部接受該控制電壓的供給而作動來控制該開關部；及饋電電路，其被電性連接在該開關部的兩端間，成為該開關部與該電源部之間的該供給電力的單一通路，該饋電電路係構成為：若該開關部的該兩端間之電壓的大小成為既定值以上，則對該電源部供給該供給電力。
2. 如申請專利範圍第1項之電子開關裝置，其中該電源部具有電容器，該饋電電路被設置在該開關部的該兩端間的該電容器之充電通路，並且具有「在該開關部的該兩端間之電壓的大小為既定值以上時會開啟的電壓驅動型之主動元件」。
3. 如申請專利範圍第2項之電子開關裝置，其中該主動元件為場效電晶體。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之電子開關裝置，其中該饋電電路具有電流限制部，當規定值以上的電流從該交流電源流動到該電源部，該電流限制部會使朝該電源部的該供給電力之供給停止。
5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之電子開關裝置，其中更具備感測器部，該控制部依據該感測器部的輸出而控制該開關部。
6. 如申請專利範圍第4項之電子開關裝置，其中更具備感測器部，該控制部依據該感測器部的輸出而控制該開關部。
7. 一種電子開關系統，具備複數個如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之電子開關裝置，該複數個電子開關裝置所具備的複數個開關部係被電性並聯連接在交流電源與負載之間。