JPH0315408B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、負荷制御回路に関し、特に照明灯な
どの負荷を予め定めた時間だけ電力付勢し、その
後、自動的に消勢する負荷制御回路に関する。

第３図を参照して先行技術を説明する。この先
行技術では、商用交流電源１０１からの電力は、
ライン１０２，１０３間に介在されている従来の
負荷制御回路１０４を介して負荷である照明灯１
０５に与えられる。押釦スイツチ１０６を操作す
ることによつて、変流器１０７の１次コイル１０
８に負荷電流が流れる。これによつて２次コイル
１０９からの出力は、ダイオード１１０によつて
整流されてコンデンサ１１１が充電される。コン
デンサ１１１には、放電抵抗１１２が接続されて
いる。コンデンサ１１１の出力は、電界効果トラ
ンジスタ１１３のゲートに与えられる。電界効果
トランジスタ１１３は、第２図のｌ１に示すよう
な、いわゆるデプレツシヨン特性を有する。すな
わち、ドレン・ソース間は、ゲート・ソース間電
圧の絶対値が大きいとき遮断し、ゲート・ソース
間電圧の絶対値が小さいとき導通する。

したがつて、押釦スイツチ１０６の操作によつ
て電界効果トランジスタ１１３は遮断し、これに
よつてライン１１５から抵抗１１６を経てサイリ
スタ１１８のゲートを経てライン１１４に電流が
流れる。そのためサイリスタ１１８が点弧され
る。したがつて、ライン１０２が正極性である電
源電圧の半周期では、ライン１０２から全波整流
回路１２６のダイオード１２２、ライン１１５、
抵抗１１９、サイリスタ１１８、ライン１１４、
ダイオード１２３、双方向性三端子サイリスタで
あるトライアツク１２１のゲートおよびライン１
０３に電流が流れてトライアツク１２１が点弧さ
れる。ライン１０３が正極性となる電源電圧の次
の半周期では、ライン１０３からトライアツク１
２１のゲート、ダイオード１２４、ライン１１
５、抵抗１１９、サイリスタ１１８、ライン１１
４およびダイオード１２５を経てライン１０２に
電流が流れ、これによつてトライアツク１２１が
点弧する。

押釦スイツチ１０６を遮断すると、コンデンサ
１１１は放電抵抗１１２によつて放電され、これ
によつて電界効果トランジスタ１１３のゲートの
電圧は、時間経過とともに徐々に小さくなり、電
界効果トランジスタ１１３のインピーダンスが小
さくなつてゆく。電界効果トランジスタ１１３の
インピーダンスが小さくなつて導通状態になる
と、抵抗１１６を介してサイリスタ１１８のゲー
トに流れる電流は減少し、電界効果トランジスタ
１１３の方に流れるようになる。サイリスタ１１
８のゲート電流が減少すると、サイリスタ１１８
は遮断する。サイリスタ１１８が遮断すると、ト
ライアツク１２１を点弧させるためのゲート電流
は流れなくなり、トライアツク１２１が消弧す
る。

この従来技術では、押釦スイツチ１０６が操作
されないで遮断しているとき、電界効果トランジ
スタ１１３は、ゲート電圧が零であるので導通状
態となる。このため、交流電源１０１から前述の
経路、すなわち、トライアツク１２１のゲート、
ダイオード１２２〜１２５によつて構成される全
波整流回路１２６および抵抗１１６を経て電界効
果トランジスタ１１３に電流が流れる。この電流
は、トライアツク１２１を点弧させるだけの大き
さはない。しかしながら、負荷である照明灯１０
５の消勢時において、電力の消費をもたらす。

このような負荷制御回路では、負荷の消勢時に
おいて電力が可及的に消費されないことが望まし
く、それによつて電力消費の節減を図ることがで
きる。

本発明の目的は、負荷の消勢時において、電力
消費を節減するようにした負荷制御回路を提供す
ることである。

本発明は、交流電源１と、負荷５と、双方向性
三端子サイリスタ３０とを直列に接続して閉ルー
プを構成し、 手動操作スイツチ８と、交流器９とから成る直
列回路を双方向性三端子サイリスタ３０に並列に
接続し、 変流器９の出力を第１勢流回路１２によつて整
流してコンデンサ１６に与え、このコンデンサ１
６には並列に抵抗１７が接続され、 ゲート・ソース間電圧の絶対値が小さいときド
レン・ソース間が遮断し、ゲート・ソース間電圧
の絶対値が大きいときドレン・ソース間が導通す
る特性を有する電界効果トランジスタ１９のゲー
トとソースとは、コンデンサ１６の両端子にそれ
ぞれ接続され、 双方向性三端子サイリスタ３０の一方端と双方
向性三端子サイリスタ３０のゲートとの間に、４
つの第１〜第４ダイオード２５〜２８がブリツジ
の各辺を構成して接続される第２整流回路２９が
接続され、 第２整流回路２９は、第１ダイオード２５のア
ノードと第２ダイオード２６のカソードとが第１
接続点で接続され、その第１接続点が双方向性三
端子サイリスタ３０の前記一方端に接続されてお
り、第３ダイオード２７のカソードと第４ダイオ
ード２８のアノードとが第２接続点で接続され、
その第２接続点が双方向性三端子サイリスタ３０
の前記ゲートに接続されており、第１ダイオード
２５および第４ダイオード２８のカソードは、共
通接続されて電界効果トランジスタ１９のドレン
に接続されており、第２ダイオード２６および第
３ダイオード２７のアノードは、共通接続されて
電界効果トランジスタ１９のソースに接続されて
いることを特徴とする負荷制御回路である。

第１図は、本発明の一実施例の電気回路図であ
る。商用交流電源１からの電力は、ライン２，３
間に介在されている本発明に従う負荷制御回路４
を介して照明灯５に与えられる。この照明灯５
は、白熱灯や蛍光灯などであつてもよい。負荷制
御回路４では、ライン２，３間にコイル６とコン
デンサ７とが接続されている。ライン２，３間に
はまた、手動操作される押釦などのスイツチ８
と、変流器９の１次コイル１０とから成る直列回
路が接続される。変流器９の２次コイル１１から
の出力は、第１整流回路である全波整流回路１２
から抵抗１３を経てツエナダイオード１４によつ
て安定化されて、ダイオード１５を介してコンデ
ンサ１６を充電する。このコンデンサ１６には並
列に抵抗１７が接続される。コンデンサ１６と抵
抗１７とによつて時定数回路１８が構成される。
コンデンサ１６からの出力は、電界効果トランジ
スタ１９のゲートに与えられる。電界効果トラン
ジスタ１９のソースは、ライン２０に接続され
る。すなわち、電界効果トランジスタ１９のゲー
トおよびソースは、コンデンサ１６の両端子にそ
れぞれ接続される。

第２図のｌ２は電界効果トランジスタ１９のゲ
ート・ソース間電圧とドレン電流との関係を示す
グラフである。ゲート・ソース間電圧が正の範囲
において、すなわちゲート電圧がソース電圧より
も高いとき、そのゲート・ソース間電圧に依存し
たドレン電流が流れる。この電界効果トランジス
タ１９では、ゲート・ソース間電圧が零および負
の範囲において、ドレン電流は零である。すなわ
ち、電界効果トランジスタ１９は、いわゆるエン
ハンスメント特性を有し、ゲート・ソース間電圧
の極性がドレン・ソース間電圧と同じ順方向で絶
対値が大きいとき導通し、ゲート・ソース間電圧
の極性が順方向で絶対値が小さいときまたは極性
が逆方向のとき遮断する。

電界効果トランジスタ１９のドレンは、PNP
トランジスタ２１のベースに接続される。このト
ランジスタ２１に関連して、ライン２２には抵抗
２３，２４が接続される。ライン２０，２２に
は、第１〜第４ダイオードであるダイオード２５
〜２８がブリツジの各辺を構成して接続される第
２整流回路である全波整流回路２９が接続されて
いる。ライン２，３間には、スイツチ８と並列に
なるようにして双方向性三端子サイリスタである
トライアツク３０が接続されており、このトライ
アツク３０と全波整流回路２９との間にダイアツ
ク３１が介在される。全波整流回路２９とダイア
ツク３１との接続点と、ライン２との間には、コ
ンデンサ３２が接続される。

全波整流回路２９において、第３ダイオード２
７のカソードと第４ダイオード２８のアノードと
は、第２接続点においてダイアツク３１に接続さ
れる。第１ダイオード２５のアノードと第２ダイ
オード２６のカソードとは、第１接続点において
トライアツク３０の一方端に接続される。第２ダ
イオード２６および第３ダイオード２７のアノー
ドは、共通接続されてライン２０に接続される。
第１ダイオード２５および第４ダイオード２８の
カソードは、共通接続されてライン２２に接続さ
れる。

スイツチ８が遮断されたままの状態では、電界
効果トランジスタ１９のゲート・ソース間にバイ
アスは印加されず、電界効果トランジスタ１９は
遮断している。そのためトランジスタ２１は遮断
しており、これに応じて、ダイアツク３１したが
つてトライアツク３０は遮断している。こうし
て、照明灯５は消灯状態を維持する。このように
照明灯５の消灯時には、電界効果トランジスタ１
９およびトランジスタ２１に電流が流れず、その
ため消費電力の節減を図ることができる。

スイツチ８を導通すると、照明灯５には、スイ
ツチ８および変流器９の１次コイル１０を介して
負荷電流が流れ、照明灯５が点灯する。そのため
変流器９の２次コイル１１には、誘起起電力が生
じる。したがつてコンデンサ１６が充電され、電
界効果トランジスタ１９のゲートには、正のバイ
アスが与えられる。したがつて電界効果トランジ
スタ１９は導通し、これによつてトランジスタ２
１が導通する。

スイツチ８を前述のように導通した後に遮断す
ると、その遮断時以降では、コンデンサ１６は抵
抗１７の働きによつて時定数回路１８の時定数に
依存して放電を開始する。したがつて電界効果ト
ランジスタ１９のゲート・ソース間電圧は、徐々
に零に近付いていき、これに応じて第２図から明
らかなようにドレン電流が減少し、トランジスタ
２１のベース電流も減少していく。トランジスタ
２１が導通し、ライン３が正である電源電圧の半
周期では、ライン３からコイル６、ダイオード２
５、ライン２２、抵抗２４、トランジスタ２１、
ライン２０、ダイオード２７およびダイアツク３
１を介してトライアツク３０のゲートに電流が流
れ、ダイアツク３１およびトライアツク３０が点
弧する。もう１つのライン２が正となる次の半周
期では、トライアツク３０のゲート、ダイアツク
３１、ダイオード２８、ライン２２、抵抗２４、
トランジスタ２１、ライン２０、ダイオード２６
およびコイル６を介してライン３に電流が流れ、
これによつてダイアツク３１およびトライアツク
３０が点弧する。このようにして照明灯５が点灯
される。コンデンサ１６の放電にともない前述の
ように、電界効果トランジスタ１９およびトラン
ジスタ２１のインピーダンスが大きくなる。その
ためダイアツク３１したがつてトライアツク３０
の導通角が小さくなり、各半周期において遮断期
間が長くなつてゆく。ついには、トライアツク３
０は消弧されたままとなつて、照明灯５が消灯す
る。

本発明の他の実施例として、トランジスタ２１
に代えて、制御端子を有するその他の半導体スイ
ツチング素子、たとえばサイリスタなどが用いら
れてもよい。

以上のように本発明によれば、負荷５が消勢さ
れているときには、コンデンサ１６の両端の電圧
は零である。電界効果トランジスタ１９は、ゲー
ト・ソース間電圧の絶対値が小さいので遮断して
いる。したがつて、双方向性三端子サイリスタ３
０のゲート、第２整流回路２９を経て電界効果ト
ランジスタ１９に電流は流れないので、消費電力
の節減を図ることができる。

また、負荷５が電力付勢されているときには、
電界効果トランジスタ１９のゲート電流は極めて
小さいので、抵抗１７の抵抗値を大きくしてコン
デンサ１６の放電電流を小さくすることができ
る。したがつて、コンデンサ１６の静電容量を小
さくすることができ、コンデンサ１６の充電電流
を小さくして消費電力の節減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電気回路図、第２
図は電界効果トランジスタ１９の特性を示すグラ
フ、第３図は従来からの負荷制御回路の電気回路
図である。 １……商用交流電源、４……負荷制御回路、５
……照明灯、９……変流器、１５……ダイオー
ド、１６……コンデンサ、１７……抵抗、１８…
…時定数回路、１９……電界効果トランジスタ、
２１……トランジスタ、３０……トライアツク、
３１……ダイアツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源１と、負荷５と、双方向性三端子サ
   イリスタ３０とを直列に接続して閉ループを構成
   し、 手動操作スイツチ８と、変流器９とから成る直
   列回路を双方向性三端子サイリスタ３０に並列に
   接続し、 変流器９の出力を第１整流回路１２によつて整
   流してコンデンサ１６に与え、このコンデンサ１
   ６には並列に抵抗１７が接続され、 ゲート・ソース間電圧の絶対値が小さいときド
   レン・ソース間が遮断し、ゲート・ソース間電圧
   の絶対値が大きいときドレン・ソース間が導通す
   る特性を有する電界効果トランジスタ１９のゲー
   トとソースとは、コンデンサ１６の両端子にそれ
   ぞれ接続され、 双方向性三端子サイリスタ３０の一方端と双方
   向性三端子サイリスタ３０のゲートとの間に、４
   つの第１〜第４ダイオード２５〜２８がブリツジ
   の各辺を構成して接続される第２整流回路２９が
   接続され、 第２整流回路２９は、第１ダイオード２５のア
   ノードと第２ダイオード２６のカソードとが第１
   接続点で接続され、その第１接続点が双方向性三
   端子サイリスタ３０の前記一方端に接続されてお
   り、第３ダイオード２７のカソードと第４ダイオ
   ード２８のアノードとが第２接続点で接続され、
   その第２接続点が双方向性三端子サイリスタ３０
   の前記ゲートに接続されており、第１ダイオード
   ２５および第４ダイオード２８のカソードは、共
   通接続されて電界効果トランジスタ１９のドレン
   に接続されており、第２ダイオード２６および第
   ３ダイオード２７のアノードは、共通接続されて
   電界効果トランジスタ１９のソースに接続されて
   いることを特徴とする負荷制御回路。