JPS585529B2 - 電子化リレ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は負荷に供給される電源をスイッチング制御す
る際に高周波雑音が発生しない電子化リレー装置に関す
る。

サイリスクなどのスイッチング素子によって交流電源を
オンオフする場合に高周波雑音が発生することがある。

これは交流電源電圧がちょうどピーク値あるいはピーク
値に近い値のところでサイリスクがトリガされると、負
荷に急速に電流が流れるためである。

このため最近では負荷に電圧を印加するための指令が供
給されても、交流電源電圧が零になるまではサイリスク
をトリガしないような、いわゆるゼロボルトスイッチ機
能を有した電子化リレー装置が開発実用化されている。

第１図はゼロボルトスイッチ機能を有した従来の電子化
リレー装置の回路構成図である。

図において交流電源には負荷１とこの負荷１をオンオフ
制御する双方向性サイリスタ２が直列的に接続されてい
る。

３は上記双方向性サイリスタ２の制御極と第２陽極との
間に印加される交流電圧を両波整流して正側電圧を得る
ための整流回路である。

上記整流回路３から出力される正側電圧は電圧分割回路
４およびＰゲートの光サイリスタ５のアノード・カソー
ド間に供給される。

上記電圧分割回路４は整流回路３の正側出力電圧を任意
に分割するためのもので、その分割電圧はＮＰＮ型のト
ランジスタ６のベースに供給される。

上記トランジスタ６のコレクタ、エミツタ各々は上記光
サイリスタ５のゲート、カソード各々に接続されている
。

また上記光サイリスタ５のゲート・カソード間には抵抗
７が接続されている。

また図において８は上記光サイリスタ５と同一容器内に
収納される発光ダイオードで、この発光ダイオード８か
ら出る光は光サイリスタ５に照射されるようになってい
る。

上記発光ダイオード８は負荷１をオンオフ制御するため
の制御信号を増幅する増幅回路９によって駆動されるよ
うになっている。

上記回路において電圧分割回路４の分割電圧が充分に高
い場合、トランジスタ６がオン状態になり光サイリスタ
５のゲート・カソードが短絡されるので、発光ダイオー
ド８が発光してもこの光サイリスタ５はターンオンせず
オフ状態になったままである。

すなわちこの場合双方向性サイリスタ２の制御極には電
圧分割回路４を介しての微少電流しか流れないので、双
方向性サイリスタ２はターンオンしない。

次に発光ダイオード８が発光している状態で交流電源電
圧が零付近の値になると電圧分割回路４の分割電圧も零
付近の値になり、トランジスタ６が今度はオフ状態にな
る。

この結果光サイリスタ５はターンオンし、双方向性サイ
リスタ２の制御極には充分大きな値の電流が流れこの後
双方向性サイリスタ２はターンオンする。

すなわち増幅回路９に制御信号が入力しても、交流電源
電圧が零付近の値にならなければ双方向性サイリスタ２
はターンオンしないので、負荷１に急速に負荷電流が流
れることはない。

ところで上記光サイリスタ５と発光ダイオード８は同一
容器内に収納されていていわゆるサイリスタフオトカプ
ラを構成しているが、従来の電子化リレー装置では整流
回路３の出力電圧が直接上記光サイリスタ５のアノード
・カソード間に印加されるので、この光サイリスタ５は
高耐圧のものが必要であるといった欠点があった。

さらに光サイリスタ５は発光ダイオード８から出る光に
より駆動されるため高感度のゲート特性を必要するが上
記高耐圧とするために充分な感度が得られずＩＣ、特に
相補ＭＯＳ型ＩＣによる直接駆動ができないといった欠
点もある。

また光サイリスタ５に高耐圧のものを用いることはサイ
リスクフオトカプラが高価となり、装置自体の製造価格
が高価となってしまうといった欠点もある。

この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、その目的とするところは集積回路装置の出力等微少信
号によって負荷に供給される電源のオンオフ制御と高周
波雑音を発生させずに行なえ、しかも製造価格も安価な
電子化リレー装置を提供することにある。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第２図はこの発明の電子化リレー装置の一実施例による
回路構成図である。

図において交流電源には負荷１１とこの負荷１１をオン
オフ制御する双方向性サイリスク（双方向制御整流装置
）１２が直列的に接続されている。

上記負荷１１と双方向性サイリスタ１２の第２陽極Ｔ２
との接続点には抵抗１３の一端が接続されている。

この抵抗１３の他端はダイオード１４のアノードおよび
ダイオード１５のカソードに各々並列接続されている。

また上記双方向性サイリスタ１２の制御極Ｇはダイオー
ド１６のアノードおよびダイオード１７のカソードに各
々並列的に接続されている。

また上記ダイオード１４，１６各々のカソードは並列的
に接続されていると共に、上記ダイオード１５，１７の
各々のアノードは並列的に接続されている。

すなわち上記４個のダイオード１４〜１７は双方向性サ
イリスタ１２の第２陽極と制御極との間に印加される交
流電圧を両波整流する整流回路１８を構成していて、ダ
イオード１４，１６各々のカソード共通接続点■が正側
電圧出力端に、ダイオード１５，１７各々のアノード共
通接続点■が基準電位端となる。

上記接続点■および■間には抵抗１９，２０が直列接続
されていて、この２つの抵抗１９，２０は電圧分割回路
２１を構成している。

さらに上記接続点■および■間には抵抗２２，２３が直
列接続されていて、この２つの抵抗２２，２３は電圧分
割回路２４を構成している。

また上記接続点■には抵抗２５の一端が接続され、さら
にこの抵抗２５の他端は後述の発光ダイオードと共にサ
イリスクフオトカプラ２６を構成するＮゲートの光サイ
リスタ２７のアノードに接続されている。

この光サイリスタ２７のカソードは一端が上記接続点■
に接続された抵抗２８の他端に接続されている。

すなわち接続点■と■との間には抵抗２５、光サイリス
タ２７のアノード・カソード間、抵抗２８なる直列回路
が接続されている。

上記光サイリスタ２７のゲートは前記電圧分割回路Ｕの
分割電圧出力点■に接続されている。

また光サイリスタ２７のアノードと前記接続点■との間
にはコンデンサ２９が接続されている。

さらに光サイリスタ２７のアノードには、エミツクが前
記接続点■に接続されているＮＰＮ型のトランジスタ（
スイッチング装置）３０のコレクタが接続されている。

このトランジスタ３０のベースは前記電圧分割回路２４
の分割電圧出力点■に接続されている。

前記接続点■と■との間にはまたそのアノードを接続点
■側に向けてサイリスタ３１が接続されている。

そしてこのサイリスタ３１のゲートは前記光サイリスタ
２７と抵抗２８の接続点に接続されている。

また図において発光ダイオード３２は前記光サイリスタ
２７と共にサイリスタフオトカプラ２６を構成するもの
で、制御信号入力時発光しこの光は光サイリスタ２７に
照射されるようになっている。

そしてこの発光ダイオード３２には逆並列的にノイズ吸
収用のダイオード３３が接続されている。

次に上記のように構成された装置の動作を第３図ａ〜ｃ
に各々示す波形図を併用して説明する。

先ず整流回路ｌが双方向性サイリスタ１２の制御極と第
２陽極との間に印加される第３図ａに示すような交流電
圧を両波整流することにより、第３図ｂに示すような波
形の正側電圧を得る。

次に電圧分割回路ハが上記第３図ｂに示す正側電圧を適
宜分割する。

したがって■点における電圧は上記第３図ｂに示す電圧
波形と波形が相似し、レベルが第３図ｂに示す電圧より
も低い電圧となる。

いま上記■点の電圧が充分に高くトランジスタ３０がオ
ン状態にあるとき、抵抗２５およびこのトランジスタ３
０を介して接続点■から■に向って電流が流れることに
なる。

このとき抵抗２５の抵抗値が充分に高ければ、前記整流
回路１８を通じて双方向性サイリスタ１２の制御極に流
れ込む電流は少ないので、この双方向性サイリスタ１２
はターンオンしない。

次に■点の電圧が零に近付いてトランジスタ３０がオン
状態からオフ状態に移る。

このときサイリスタフォトカプラ２６の発光ダイオード
３２が発光していなければ、抵抗２５を介してコンデン
サ２９に充電電流が流れ、コンデンサ２９は充電を行な
うことになる。

次に■点の電圧が零になった後、今度は零から増加して
トランジスタ３０がオン状態になると、上記コンデンサ
の充電電圧はこのトランジスタ３０を介して接続点■に
放電される。

そして次に再び抵抗２５およびトランジスタを介して接
続点■から■に向って微少電流が流れる。

第３図は上記コンデンサ２９の端子電圧の変化を示すも
ので、上記したように■点の電圧、いいかえれば第３図
ｂに示す電圧が零付近にあるときのみ、コンデンサ２９
の端子電圧は零以外のある値を持つ。

したがって発光ダイオード３２に制御信号を入力しない
場合、双方向性サイリスタ１２の制御極には微少電流し
か流れないのでターンオンしない。

次に任意のタイミングで発光ダイオード３２に制御信号
を入力する。

制御信号が入力することにより発光ダイオード３２が発
光しその光が光サイリスタ２７に照射される。

そして発光ダイオード３２から出る光が光サイリスタ２
７に照射されている期間、この光サイリスタ２７はトリ
ガされる。

そして制御信号入力時■点の電圧が充分に高ければ、す
なわち第３図ａに示す交流電圧が零あるいは零付近以外
の値であれば、トランジスタ３０はオン状態となり光サ
イリスタ２７には電流が流れない。

したがってこの光サイリスタ２７のカソードの電位は零
となり、サイリスタ３１はトリガされない。

この結果■点の電圧が充分に高い場合には、光サイリス
タ２７に光が照射されているいないにかかわず、双方向
性サイリスタ１２の制御極には微少電流しか流れないの
で、双方向性サイリスタ１２はターンオンしない。

次に光サイリスタ２７が発光ダイオード３２によってト
リガされている時、■点の電圧が零付近の値になりトラ
ンジスタ３０がオフ状態になると、抵抗２５を介してコ
ンデンサ２９に充電電流が流れ、コンデンサ２９が充電
を行なう。

コンデンサ２９が充電を開始した後から所定時間後に、
コンデンサ２９は光サイリスタ２７を介して放電する。

この放電により抵抗２８に電流が流れ、光サイリスタ２
７のカソードの電圧はある値となる。

このカソード電圧によりサイリスタ３１がトリガされ、
この後このサイリスタ３１はオン状態になる。

サイリスタ３１のオン抵抗は抵抗２５の抵抗値よりも充
分に小さいので、双方向性サイリスタ１２の制御極と第
２陽極との間に印加される交流電圧が零付近の値でも、
双方向性サイリスタ１２の制御極には充分大きな電流が
流れ、この後双方向性サイリスタ１２はターンオンする
。

すなわち双方向性サイリスタ１２は発光ダイオード３２
に制御信号が入力され、交流電圧が零付近になってから
始めてターンオンするので、負荷１１には交流電圧がほ
ぼ零となる点から始めて供給されることになる。

したがって負荷に流れる負荷電流も急速に流れず順次流
れることになるので、双方向性サイリスタ１２のターン
オン時において高周波雑音は発生しない。

また整流回路ｌの出力電圧が充分に高いとき、この電圧
は抵抗２５およびトランジスタ３０に加わることになる
。

すなわち光サイリスタ２７にはコンデンサ２９の充電電
圧のみが加わることになり、この値は充分に小さな値な
ので、従来のように光サイリスタ２７として高耐圧のも
のを用いる必要がない。

光サイリスタ２７を高耐圧にする必要がなければその分
だけゲート特性を高感度とすることができるため、ＩＣ
等から出力される微少な制御信号によって発光ダイオー
ド３２を発光駆動して得られる光でも充分に光サイリス
タ２７をトリガすることができる。

また光サイリスタ２７として高耐圧のものを用いる必要
がないので、サイリスタフオトカプラ２６は安価なもの
を用いることができる。

以上説明したようにこの発明によればトランジスタがオ
フ時にコンデンサを充電し、光サイリスクに光が照射さ
れたときのみ上記コンデンサの充電電圧を光サイリスク
を介して放電させ、このとき光サイリスタに直列に接続
された抵抗における降下電圧によってサイリスクをオン
させ、双方向性サイリスクの制御極に充分大きな電流を
流してこの双方向性サイリスクをターンオンさせるよう
にしたことにより、集積回路装置の出力等微少信号によ
って負荷に供給される電源のオンオフ制御を高周波雑音
を発生させずに行なえ、しかも製造価格も安価な電子化
リレー装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子化リレー装置の回路構成図、第２図
はこの発明の一実施例の回路構成図、第３図ａ〜ｃは各
々上記実施例の動作を説明するために用いる波形図であ
る。 １１・・・・・・負荷、１２・・・・・・双方向性サイ
リスク、１８・・・・・・整流回路、２１，２４・・・
・・・電圧分割回路、２５．２８・・・・・・抵抗、２
６・・・・・・サイリスクフオトカプラ、２７・・・・
・・光サイリスタ、２９・・・・・・コンデンサ、３０
・・・・・・トランジスタ、３１・・・・・・サイリス
ク、３２・・・・・・発光ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 負荷及び交流電源が接続される整流回路と、この整
   流回路の電圧出力端間に接続される第１，第２の電圧分
   割回路と、前記整流回路の正側電圧出力端に接続される
   第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端にそのアノードが
   接続されると共に前記第１の電圧分割回路の分割電圧出
   力端にそのゲートが接続される光サイリスクと、前記光
   サイリスクのカソードと前記整流回路の基準電位端との
   間に接続される第２の抵抗と、前記光サイリスクのアノ
   ードと前記整流回路の基準電位端との間に接続される容
   量と、前記容量の両端間に並列的に接続されると共にそ
   の制御端が前記第２の電圧分割回路の分割電圧出力端に
   接続されるスイッチング装置と、前記整流回路の正側電
   圧出力側にそのアノードが接続されると共にそのカソー
   ドが前記整流回路の基準電位端に接続されさらにそのゲ
   ートが前記光サイリスクのカソードに接続されるサイリ
   スクと、駆動信号が与えられた際発光しその光が前記光
   サイリスクに照射すべく設けられた発光素子とを具備し
   たことを特徴とする電子化リレー装置。