JPS6112571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スイツチのオン・オフ操作により複
数段の交流出力を出力し得る交流電力制御装置に
関するものである。

たとえば天井灯の照度の調節すなわち調光は供
給電圧を制御することによつて達成できる。この
ような調光を行うために従来は、電源のオン・オ
フを行う壁スイツチを壁に取付け、さらに調光用
のプルスイツチまたは回転つまみを壁スイツチと
は別に照明器具に付設している。この調光方式に
おいては壁スイツチをオンにしておいてから器具
で調光するという二重の操作を必要とする。

本発明の目的はこのような欠点を除去すること
である。すなわち本発明の目的は、単一のスイツ
チの複数回操作により複数段の調整出力を供給し
得る交流電力制御装置を提供することである。

この目的を本発明は回路技術的に達成したもの
であつて、以下、図面を参照しながら詳述する。

図は、出力電圧を３段階に調整する場合の一実
施例を示すものである。この装置の主回路は、交
流電源２からスイツチ３およびサイリスタ、たと
えばトライアツク４を介して負荷５に給電する閉
回路で構成される。負荷５への給電電圧はトライ
アツク４の導通位相を制御することによつて調整
される。

トライアツク４を制御するために直流電源回路
１０、第１段位相設定回路２０、第２段位相設定
回路４０および弛張発振回路６０が設けられてい
る。

直流電源回路１０は上記の各回路２０，４０お
よび６０に動作電力を供給するものであつて、整
流器１１を含んでいる。整流器１１の交流入力側
は抵抗１２および前述のスイツチ３を介して交流
電源２に接続される。整流器１１の直流出力側は
抵抗１３を介してツエナーダイオード１４に接続
される。ツエナーダイオード１４の両端はさらに
ダイオード１５を介してコンデンサ１６に接続さ
れる。コンデンサ１６には高抵抗１７が並列に接
続される。コンデンサ１６の負極側から基準電位
導線として機能する負極導線１８が導出される。

第１段位相設定回路２０は能動部品としてトラ
ンジスタ２１，２３およびサイリスタ２２を含む
と共に、２つのCR直列回路２４，２７を含んで
いる。一方のCR直列回路２４はコンデンサ２５
および抵抗２６から成り、コンデンサ２５を正極
側に、抵抗２６を負極側にして、直流電源回路１
０の出力端子すなわちコンデンサ１６の両端間に
接続される。他方のCR直列回路２７は抵抗２８
およびコンデンサ２９から成り、抵抗２８を正極
側に、コンデンサ２９を負極側にして、コンデン
サ１６の両端に接続される。コンデンサ２９には
高抵抗３０が接続される。トランジスタ２１は、
コレクタが抵抗３１を介してCR直列回路２４の
中間接続点に、ベースが抵抗３２を介してCR直
流回路２７の中間接続点に、またエミツタが抵抗
３３を介して負極導線１８にそれぞれ接続され
る。サイリスタ２２は、アノードが抵抗３４およ
び３５を介してコンデンサ１６の正極側に、カソ
ードが負極導線１８に、ゲートがトランジスタ２
１のエミツタにそれぞれ接続される。トランジス
タ２３は、コレクタが抵抗３６を介して抵抗３
４，３５の共通接続点に、エミツタが負極導線１
８に、ベースが抵抗３７を介してサイリスタ２２
のアノードにそれぞれ接続される。第１段位相設
定回路２０においてCR直列回路２４の時定数は
CR直列回路２７の時定数よりも十分小さく設定
される。

第２段位相設定回路４０はトランジスタ４１お
よびサイリスタ４２を含む。トランジスタ４１の
コレクタはトランジスタ２１のコレクタに接続さ
れ、エミツタは抵抗４３を介して負極導線１８
に、またベースは抵抗４４およびダイオード４５
を介してトランジスタ２３のコレクタに接続され
る。ダイオード４５のカソードと負極導線１８と
の間にコンデンサ４６が接続され、さらにこのコ
ンデンサ４６に並列に高抵抗４７が接続される。
サイリスタ４２のアノードは抵抗４８を介して前
記両抵抗３４，３５の共通接続点に接続され、カ
ソードは負極導線１８に、さらにゲートはトラン
ジスタ４１のエミツタに接続される。なお、第１
段位相設定回路２０の抵抗３６の抵抗値は、抵抗
４８、抵抗３４および３５の各抵抗値に比べて十
分大きく設定される。

弛張発振回路６０はトランジスタ６１およびプ
ログラマブル・ユニジヤンクシヨン・トランジス
タ（以下これをPUTと称する）６２を含んでい
る。すなわち、弛張発振回路６０はPUT弛張発
振回路である。トランジスタ６１は、コレクタが
抵抗６３を介してダイオード１５のアノード側
に、エミツタがコンデンサ６４を介して負極導線
１８に、ベースが抵抗６５を介して前記両抵抗３
４，３５の共通接続点にそれぞれ接続される。
PUT６２は、第２ベースがトランジスタ６１の
エミツタに、第１ベースがパルストランス６６の
１次巻線６６ａを介して負極導線１８に、また、
エミツタがダイオード１５のアノード側と負極導
線１８との間に接続された分圧用両抵抗６７，６
８の分圧点すなわち共通接続点にそれぞれ接続さ
れている。トランジスタ６１のエミツタおよび
PUT６２の第２ベースの共通接続点は可変抵抗
６９および固定抵抗７０を介して整流器１１の直
流出力側正極に接続されている。パルストランス
６６の２次巻線６６ｂは直列抵抗７１および並列
抵抗７２を介してトライアツク４のゲート回路に
接続されている。

次に図示の回路装置の動作について説明する。

スイツチ３をオフからオンにすると、コンデン
サ２５が抵抗２６を介して急速に充電され、抵抗
２６の電圧はコンデンサ２５の充電につれて次第
に低下する。この抵抗２６の電圧がトランジスタ
２１にコレクタ電圧として印加される。しかし、
トランジスタ２１のベース側には、比較的緩慢に
充電されるコンデンサ２９の充電期間中はその充
電電圧として与えられる低い電圧しかかからな
い。つまりコレクタ電圧が存在するスイツチ投入
直後はベース電圧が存在せず、ベース電圧が存在
するようになつた時はコレクタ電圧が存在しな
い。このことを換言すると、トランジスタ２１へ
のコレクタ入力電圧とベース入力電圧とを論理積
条件として、これが満たされない限りトランジス
タ２１はオンすることなく、オフ状態のままであ
る。トランジスタ２１がオフの時は、サイリスタ
２２もゲート電流が流れないのでオフ状態を維持
する。

サイリスタ２２がオフの時は、抵抗３４および
３７を介してトランジスタ２３にベース電流が流
れ、トランジスタ２３はオン状態になる。

トランジスタ２３がオンになると、トランジス
タ４１はベース電流が流れないのでオフ状態にな
る。トランジスタ４１がオフであれば、サイリス
タ４２もゲート電流が流れないのでオフ状態を維
持する。

この状態では、トランジスタ６１のベースには
ツエナーダイオード１４によつて規定される比較
的高い電圧がほぼそのままかかることになり、ト
ランジスタ６１は高導通度すなわち高設定とな
る。この高設定のもとではコンデンサ６４の充電
電圧の立上りが速く、たがつて、PUT６２およ
びパルストランス６６を介して行われる放電の位
相、すなわちトライアツク４のトリガ位相も比較
的進んだものとなり、負荷５への供給電圧は相対
的に高くなる。

次に、スイツチ３を再度オフ・オン操作する
と、負荷５への供給電圧が変わるので、その時の
各部の動作について説明する。

スイツチ３のオフ・オン操作の際、コンデンサ
２９によりトランジスタ２１にはゲート電流が中
断せずに流れ続けると共に、スイツチオフの間、
コンデンサ２５は放電により電圧が低下する。そ
のためトランジスタ２１は再度スイツチオンにし
た時、コンデンサ２５および抵抗３１を介してコ
レクタ電圧が導かれてオン状態になり、サイリス
タ２２をオンにする。この場合、トランジスタ２
１は前記論理積条件が過渡的に満たされることに
なり、暫時オンしてサイリスタ２２をオンさせ
る。

その結果、トランジスタ２３はベース電圧が低
下してオフ状態に移行する。この時、コンデンサ
４６は抵抗３６およびダイオード４５を介して充
電されるが、その充電期間中は充電電圧も低く、
この充電電圧によつてベース電流を供給されるト
ランジスタ４１はオフ状態となる。したがつて、
サイリスタ４２もオフ状態である。

結局、トランジスタ６１のベースバイアス電圧
としては、ツエナーダイオード１４によつて規定
される電圧の、抵抗３５と３４によつて分圧され
たものが、抵抗６５を介して印加されることにな
る。つまり、トランジスタ６１のベースバイアス
は、スイツチ３の初回操作時のバイアスよりも減
少することになり、そのためトライアツク４のト
リガ位相も遅れ、負荷５への供給電圧も低下する
ことになる。

さらに次のスイツチ３のオフ・オン操作では、
トランジスタ２１、サイリスタ２２およびトラン
ジスタ２３は前回のスイツチ３のオフ・オン操作
時と同じ現象を繰返し、トランジスタ４１とサイ
リスタ４２のみがオフ状態からオン状態に移行す
る。つまり、トランジスタ２３がオフ状態である
ため、抵抗３６を流れた電流は、スイツチ３の第
２回操作時にはコンデンサ４６の充電電流として
流れたが、第３回スイツチ操作時には、コンデン
サ４６は既に十分に充電されているため、トラン
ジスタ４１にはダイオード４５および抵抗４４を
介してベース電流が流れる。この状態にある時、
抵抗２６の両端電圧がトランジスタ４１のコレク
タ電圧として印加されるため、トランジスタ４１
は前回のスイツチ操作時のトランジスタ２１にお
けると同様の論理積条件が満たされてオン状態に
なる訳である。サイリスタ４２はトランジスタ４
１がオン状態に移行すると同時にゲート電流が流
れ、オフ状態からオン状態に移行する。以上の動
作により、結局、トランジスタ６１のベースに
は、ツエナーダイオード１４によつて規定される
電圧の、抵抗３４と抵抗４８との並列抵抗と、抵
抗３５によつて分圧された、より低い電圧が抵抗
６５を介して印加されることになる。つまり、ト
ランジスタ６１のベースには前述の第１回、第２
回のスイツチ操作時よりも低いバイアス電圧がか
かり、その分だけトライアツク４のトリガ位相も
遅れて負荷５への供給電圧もさらに減少する。直
流電源のもとで用いられるサイリスタは自己保持
特性を持つため、一度オンしたサイリスタは保持
電流以上のアノード電流さえ流れるようにしてお
けばオフすることはなく、その都度の制御された
一定出力状態を維持できる。

以上は３段の出力調整の場合についての説明で
あるが、出力レベルの段階数をさらに増加したい
場合は、位相設定回路の段数をさらに増加すれば
よい。

図示の回路装置において各制御ステツプにおけ
る出力レベルを変えたい場合には、PUT弛張発
振回路６０の出力パルス位相を、たとえば可変抵
抗６９を変えることによつて調整すればよい。

負荷５は電灯であつてもよいが、それに限定さ
れることはなく、本発明は、供給電圧を何段階か
に調節したいような負荷に対して一般的に適用で
きる。負荷５が電灯である場合には、スイツチ３
として壁スイツチやプルスイツチ、またはボタン
スイツチなどを用いることができる。

以上述べたように本発明によれば、単一のスイ
ツチの複数回操作を電子回路的に識別処理して複
数段の調整出力を供給することができる。本発明
の装置は、単一のスイツチ以外は無接点静止回路
として構成できるので、小型・軽量で故障が少な
く、したがつて保守が容易であるという実益があ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による交流電力制御装置の一実施例
を示す回路接続図である。 ３……スイツチ、４……トライアツク、５……
負荷、１０……直流電源回路、２０……第１段位
相設定回路、４０……第２段位相設定回路、６０
……弛張発振回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源に直列に接続されるスイツチと、前
   記交流電源に前記スイツチを介して接続される負
   荷に直列に接続されるサイリスタと、前記交流電
   源から前記スイツチを介して得られる交流を直流
   に変換する直流電源回路と、この直流電源回路の
   出力側に接続され、前記サイリスタを位相制御す
   る弛張発振回路と、前記直流電源回路の出力電圧
   を分圧し前記弛張発振回路にその出力パルス位相
   を調節するための制御電圧として入力される分圧
   電圧を出力する複数段の位相設定回路とを備え、 前記複数段の位相設定回路のうち、第１段の位
   相設定回路は、前記分圧電圧を出力するための分
   圧器を構成する第１および第２の抵抗と、この第
   ２の抵抗に直列に接続されるサイリスタと、前記
   直流電源回路の出力電圧により充電される充放電
   時定数の相対的に小さい第１のCR直列回路およ
   び充放電時定数の相対的に大きい第２のCR直列
   回路と、前記第１のCR直列回路の抵抗の電圧お
   よび前記第２のCR直列回路のコンデンサの電圧
   とを論理積条件として前記第２の抵抗に直列のサ
   イリスタをオン制御する回路手段とを有し、 第２段以下の位相設定回路は、前記第１段の位
   相設定回路の前記第２の抵抗およびそれに直列の
   サイリスタからなる直列回路に並列に接続される
   抵抗およびそれに直列のサイリスタからなる直列
   回路と、直前段のサイリスタがオンのとき前記直
   流電源回路の出力電圧により比較的大きな時定数
   をもつて充電されるコンデンサと、前記第１段の
   位相設定回路における第１のCR直列回路の抵抗
   の電圧および自段の前記コンデンサの電圧とを論
   理積条件として自段のサイリスタをオン制御する
   回路手段とを有することを特徴とする交流電力制
   御装置。