TW201735537A - 電子開關裝置及電子開關系統 - Google Patents

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宮本賢吾
後藤潔
三宅智裕
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松下知識產權經營股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種可進行與其他電子開關裝置之控制不易競合的控制之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)、控制部(5)、電壓監視部(32)及判定部(53)。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。控制部(5)係控制開關部(Q1)。電壓監視部(32)係監視開關部(Q1)的兩端電壓亦即開關間電壓(Vsw)的大小。判定部(53)係依據在電壓監視部(32)的監視結果,而判定被電性連接在交流電源(11)與負載(12)之間的其他電子開關裝置(1、1B)的開關部(Q1)亦即其他開關部(Q14)的作動狀態。

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2000-131456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。
另外,在具備複數個電子開關裝置的電子開關系統,會有以複數個電子開關裝置控制1個負載的情況。此時,期望電子開關裝置實行與其他電子開關裝置的控制不易競合的控制。
本發明係鑒於上述事由而成者,目的在於提供可進行與其他電子開關裝置的控制不易競合的控制之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、控制部、電壓監視部及判定部。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/非導通。前述控制部係控制前述開關部。前述電壓監視部係監視前述開關部的兩端電壓亦即開關間電壓的大小。前述判定部係依據在前述電壓監視部的監視結果,而判定被電性連接在前述交流電源與前述負載之間的其他電子開關裝置之開關部亦即其他開關部的作動狀態。
本發明之一態樣的電子開關系統係具備複數個上述電子開關裝置。前述複數個電子開關裝置所具備的複數個開關部係在前述交流電源與前述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係如第2圖所示,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。
在第2圖所示之例,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。也就是說,電子開關裝置1係具備被電性連接在交流電源11與負載12之間的開關部Q1。
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(第1連接端子、第2連接端子、第3連接端子)101、102、103。因此,在組合2個電子開關裝置1A、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。也就是說,在樓梯的上層部分及下層部分分別設置電子開關裝置1A、1B時,即使操作電子開關裝置1A、1B的任一者,也可對設置在樓梯之負載12切換通電狀態。
在第2圖的實例,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。換言之,在電子開關裝置1的內部,連接端子101與連接端子103係經由開關部Q1而被電性連接。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,若電子開關裝置1的開關部Q1為導通,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1,從交流電源11對負載12供給電力。在本實施形態,開關部Q1的開啟狀態不僅指開關部Q1為連續導通的狀態,也包含開關部Q1為間歇導通的狀態。也就是說,開關部Q1的開啟狀態係指從交流電源11朝負載12供給電力的狀態,開關部Q1的關閉狀態係指從交流電源11朝負載12的電力供給被遮斷的狀態。
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,參考第1圖及第2圖進行說明。
電子開關裝置1係如第2圖所示,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。在第1圖及第2圖等,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。又,交流電壓Vac的極性係將第2圖的箭頭之方向設為正極性。
然後,針對電路部3的詳情,參考第1圖進行說明。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2個饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)、電源部43及切換部44。電源部43係構成為,被電性連接到開關部Q1的兩端間,並且藉由從交流電源11供給的電力而產生控制電壓。第1饋電路41與第2饋電路42係在開關部Q1與電源部43之間被電性並聯連接。因此,作為從交流電源11朝電源部43供給電力之通路,形成有包含第1饋電路41之通路與包含第2饋電路42之通路的2個通路。切換部44係被電性連接在開關部Q1與2個饋電路(第1饋電路41、第2饋電路)任一者之間。切換部44係構成為,將從交流電源11朝電源部43供給電力之通路所使用的饋電路,在第1饋電路41與第2饋電路42之間切換。尚且,「切換饋電路」係指供給電力的通路所使用的饋電路在第1饋電路41與第2饋電路42進行電性切換,並不限於對第1饋電路41與第2饋電路42進行物理切換。
第1饋電路41係由阻抗比較低的低阻抗元件所構成。第2饋電路42係構成為,包含阻抗比較高的高阻抗元件。作為低阻抗元件的一例,具備例如PNP型雙極電晶體的負載開關。負載開關係在切換部44與電源部43之間被電性串聯連接,並且藉由成為開啟狀態,第1饋電路41的阻抗會變低。尚且,負載開關並不限於具備雙極電晶體的構成,可為例如具備MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)的構成。作為高阻抗元件的一例,有將輸入電壓(開關間電壓Vsw)降壓而向電源部43輸出的降壓器電路。
切換部44係例如具備電晶體等半導體開關,並且被電性連接在電源輸入端子401與第1饋電路41之間。電源輸入端子401係被電性連接到整流器2的正極之直流輸出端子。藉由切換部44開啟,第1饋電路41會被用於朝電源部43供給電力的通路,而藉由切換部44關閉,第2饋電路42會被用於朝電源部43供給電力的通路。例如,若低阻抗元件為具備雙極電晶體的負載開關,則切換部44開啟的話,基極電流會流到負載開關的雙極電晶體。切換部44係由後述的切換控制部52所控制。切換部44係依據從切換控制部52輸出的切換控制訊號,將朝電源部43供給電力的通路所使用的饋電路,在第1饋電路41與第2饋電路42之間切換。在第1圖,將切換部44與以具有接點的機械開關同樣的電路記號標示。
電源部43係具有電容器C1與調節器45。電容器C1係被電性連接在第1饋電路41及第2饋電路42各者的輸出端子與地極(基準電位點)之間。調節器45為三端子調節器(串聯調節器)。調節器45的輸入端子係被電性連接到電容器C1的高電位側之端子亦即第1饋電路41及第2饋電路42各者的輸出端子。調節器45係將電容器C1的兩端電壓變換成所定電壓而輸出。調節器45的輸出端子係相當於電源部43的輸出端子,並且被電性連接到電源輸出端子402。電源輸出端子402係被電性連接到控制部5。
也就是說,在整流器2的直流輸出端子間,第1饋電路41與第2饋電路42的並聯電路,連同電源部43被電性串聯連接。電源輸入端子401與地極(基準電位點)之間,經過全波整流的開關間電壓Vsw,也就是從整流器2輸出的脈流電壓被施加。藉此,電容器C1會被充電。朝電源部43供給的電力係依照切換部44決定的電源輸入端子401之連接目的地,而經由第1饋電路41與第2饋電路42任一者被供給到電源部43。
本實施形態的「電源輸入端子」等「端子」可不為用於連接電線等的零件(端子),例如電子構件的導線、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的開關控制部51與控制切換部44的切換控制部52。
開關控制部51係依據感測器部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)輸出開關控制訊號。藉此,開關控制部51係以切換開關部Q1的導通與非導通的方式控制開關部Q1。更且,控制部5係在將開關部Q1設為開啟狀態時,依據從電壓監視部32輸出的監視訊號,決定輸出開關控制訊號的時點。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。
切換控制部52係依據從電壓監視部32輸出的監視訊號,向切換部44輸出切換控制訊號。藉此,切換控制部52係以朝電源部43供給電力之通路所使用的饋電路在第1饋電與第2饋電路之間切換的方式,來控制切換部44。
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)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、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的開關控制部51。
電壓監視部32係構成為,監視(檢測)開關部Q1的兩端電壓亦即開關間電壓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。基準値係為設定在0〔V〕附近的値,例如數〔V〕程度。電壓監視部32係可發揮檢測交流電壓Vac的零交叉點〔0V〕之零交叉偵測部的功能,但零交叉的檢測點係比交流電壓Vac的零交叉點〔0V〕在時間上略微延遲。
開關控制部51從感測器部31接受開啟控制指示的話,會依據來自電壓監視部32的監視訊號,向開關部Q1輸出開關控制訊號。具體而言,開關控制部51係依據來自電壓監視部32的監視訊號,在開關間電壓Vsw的大小成為基準値以上時,使開關部Q1導通。開關部Q1如上述由雙向閘流體所構成,因此開關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,開關控制部51係藉由每經過交流電壓Vac的半週期,即輸出開關控制訊號,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,開關控制部51在將開關部Q1設為關閉狀態時,不向開關部Q1輸出開關控制訊號,藉此使開關部Q1維持在非導通。
切換控制部52係在開關控制部51將開關部Q1控制為關閉狀態時,依據來自電壓監視部32的監視訊號,向切換部44輸出切換控制訊號。具體而言,切換控制部52係依據來自電壓監視部32的監視訊號,而比較開關間電壓Vsw的大小為基準値以上的時間之長度(以下稱為「脈衝寬度」)與閾値。切換控制部52係在脈衝寬度未達閾値的狀態連續複數次時,以第1饋電路41被用於朝電源部43供給電力之通路的方式,將切換控制訊號輸出到切換部44。又,切換控制部52係在脈衝寬度為閾値以上時,以第2饋電路42被用於朝電源部43供給電力之通路的方式,將切換控制訊號輸出到切換部44。也就是說,切換控制部52係以開關間電壓Vsw的脈衝寬度是否為閾値以上,而將朝電源部43供給電力之通路所使用的饋電路在第1饋電路41與第2饋電路42之間切換的方式,來控制切換部44。又,閾値在本實施形態係被設定在交流電壓Vac的1週期之1/8程度。尚且,「交流電壓Vac的1週期之1/8」係為閾値的一例,但不限於這個數値。開關間電壓Vsw的脈衝寬度可為開關間電壓Vsw的大小未達基準値的時間之長度。此時,切換控制部52係在脈衝寬度為閾値以上的狀態連續複數次時,以第1饋電路41被用於朝電源部43供給電力之通路的方式,來將切換控制訊號輸出到切換部44。又,切換控制部52係在脈衝寬度未達閾値時,以第2饋電路42被用於朝電源部43供給電力之通路的方式,將切換控制訊號輸出到切換部44。
又,切換控制部52在開關控制部51將開關部Q1控制為開啟狀態時,與來自電壓監視部32的監視訊號無關,而向切換部44輸出切換控制訊號。也就是說,切換控制部52係在開關部Q1為開啟狀態期間,以第1饋電路41被用於朝電源部43供給電力之通路的方式,將切換控制訊號輸出到切換部44。 (2‧2)作動
接著,針對電子開關裝置1及電子開關系統10的作動,參考第3圖、第4圖進行說明。
在第3圖,例示第1電子開關裝置1A及第2電子開關裝置1B兩者之開關部Q1為關閉狀態時的作動。在第4圖,例示第1電子開關裝置1A的開關部Q1為關閉狀態,第2電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態時的作動。第3圖、第4圖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)。關於表示開關部Q1的狀態之「Q1」,「ON」表示導通,「OFF」表示非導通。在第3圖、第4圖之例,監視訊號S1a、S1b的訊號位準在開關間電壓Vsw的大小為基準値Vth1以上時,為L位準(Low level),開關間電壓Vsw的大小在未達基準値Vth1時,為H位準(High level)。
首先,第1電子開關裝置1A及第2電子開關裝置1B兩者之開關部Q1為關閉狀態時的作動,使用第3圖進行說明。
在第3圖,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之兩端電壓大致相同。又,在第3圖,時點t0為交流電壓Vac從負極性朝正極性移動時的零交叉點。在時點t1,開關間電壓Vsw的大小超過基準値Vth1,在時點t2,開關間電壓Vsw的大小低於基準値Vth1。時點t3為交流電壓Vac從正極性朝負極性移動時的零交叉點。在時點t4,開關間電壓Vsw的大小超過基準値Vth1,在時點t5,開關間電壓Vsw的大小低於基準値Vth1。
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的兩方之開關部Q1為關閉狀態,因此對於2個電子開關裝置1A、1B任一者,開關間電壓Vsw皆與交流電壓Vac為相同電壓。因此,在交流電壓Vac的1週期中幾乎所有期間亦即從時點t1至時點t2的期間及從時點t4至時點t5的期間,開關間電壓Vsw的大小皆超過基準値Vth1。藉此,開關間電壓Vsw的大小為基準値Vth1以上之期間的長度(脈衝寬度)成為閾値以上。因此,對於2個電子開關裝置1A、1B任一者,第2饋電路42被用於朝電源部43供給電力之通路。
接著,針對第1電子開關裝置1A的開關部Q1為關閉狀態,第2電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態時的作動,使用第4圖進行說明。
在第4圖,時點t10為交流電壓Vac從負極性朝正極性移動時的零交叉點。在時點t11,開關間電壓Vsw的大小超過基準値Vth1,在時點t11隨後的時點t12,第2電子開關裝置1B的開關部Q1被導通,開關間電壓Vsw的大小低於基準値Vth1。時點t13為交流電壓Vac從正極性朝負極性移動時的零交叉點。在時點t14,開關間電壓Vsw的大小超過基準値Vth1,在時點t14隨後的時點t15,第2電子開關裝置1B的開關部Q1被導通,開關間電壓Vsw的大小低於基準値Vth1。
在這個狀態,於第2電子開關裝置1B的開關部Q1被導通期間,由於第2電子開關裝置1B的開關部Q1之兩端間短路,對於2個電子開關裝置1A、1B任一者,開關間電壓Vsw皆成為約為0〔V〕。
第2電子開關裝置1B的開關部Q1會在交流電壓Vac的零交叉點(0〔V〕)附近成為非導通,而當開關間電壓Vsw的大小超過基準値Vth1的話,則會導通。開關間電壓Vsw的大小未達基準値Vth1期間,監視訊號S1a、S1b為H位準,但開關間電壓Vsw的大小成為基準値Vth1以上的話,則監視訊號S1a、S1b會成為L位準。因此,在第4圖的例,從開關部Q1被導通的時點t12,到開關間電壓Vsw的大小達到基準値Vth1的時點t14為止的期間,監視訊號S1a、S1b會成為H位準,在時點t14,監視訊號S1a、S1b會成為L位準。
監視訊號S1b成為L位準的話,第2電子開關裝置1B的開關控制部51會使開關部Q1導通。因此,在時點t11隨後的時點t12及時點t14隨後的時點t15,第2電子開關裝置1B的開關部Q1會導通,開關間電壓Vsw成為約為0〔V〕。因此,在時點t12、t15,監視訊號S1a、S1b會成為H位準。第2電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態期間,第2電子開關裝置1B會重複上述作動。藉此,2個電子開關裝置1A、1B任一者,從時點t10至時點t12的期間及從時點t13至時點t15的期間,開關間電壓Vsw會間歇發生,而進行朝電源部43的電力供給。
如上述,第2電子開關裝置1B的開關部Q1(也稱為其他開關部Q14)導通期間,第1電子開關裝置1A的開關間電壓Vsw也會成為約為0〔V〕。因此,第1電子開關裝置1A的控制部5係藉由依據來自電壓監視部32的監視訊號來監視開關間電壓Vsw,而可偵測第2電子開關裝置1B的開關部Q1(其他開關部Q14)之開啟/關閉狀態。也就是說,在本實施形態的電子開關裝置1,控制部5具有作為判定部的功能,可判定其他電子開關裝置1的其他開關部Q14之作動狀態。
在第4圖,於第1電子開關裝置1A,開關間電壓Vsw的大小為基準値Vth1以上的期間成為從時點t11至時點t12及從時點t14至時點t15的短期間。也就是說,開關間電壓Vsw的大小為基準値Vth1以上的期間之長度(脈衝寬度)成為未達閾値的狀態會連續產生複數次。因此,在第1電子開關裝置1A,第1饋電路41會被用於朝電源部43供給電力之通路。
在第2電子開關裝置1B,切換控制部52藉由開關控制部51將開關部Q1控制在開啟狀態,以第1饋電路41被用於朝電源部43供給電力之通路的方式,控制切換部44。 (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)、控制部(5)、電壓監視部(32)及判定部。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。控制部(5)(開關控制部51)係控制開關部(Q1)。電壓監視部(32)係監視開關部(Q1)的兩端電壓亦即開關間電壓(Vsw)的大小。判定部係依據在電壓監視部(32)的監視結果,而判定係被電性連接在交流電源(11)與負載(12)之間的其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)亦即其他開關部(Q14)的作動狀態。
若依照這個構成,控制部5係可考慮其他開關部(Q14)的作動狀態,而控制開關部(Q1)。也就是說,若依照這個構成,則具有可進行與其他電子開關裝置(1)的控制不易競合的優點。
又,第2態樣的電子開關裝置(1)如同第1態樣,其中該電子開關裝置(1)具備電源部(43)、2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)、切換部(44)及切換控制部(52)。電源部(43)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。2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)係被電性連接在開關部(Q1)的兩端間,並且成為開關部(Q1)與電源部(43)之間的供給電力之通路。切換部(44)係將用於供給電力之通路的饋電路切換成2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)中之任一者。切換控制部(52)係依據開關間電壓(Vsw)之波形控制切換部(44)。控制部(5)(開關控制部51)係從電源部(43)接受控制電壓之供給而作動。
依照這個構成,作為從交流電源(11)朝電源部(43)供給電力之通路,有2條饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42),供給電力經由任一饋電路而朝電源部(43)被供給。2條饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)的切換係依據開關間電壓(Vsw)而進行。在電子開關裝置(1),藉由電壓監視部(32)監視開關間電壓(Vsw),而可偵測其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態。例如,在第1電子開關裝置(1A)的開關部(Q1)為關閉狀態,將第2電子開關裝置(1B)的開關部(Q1)設為開啟狀態。此時,開關部(Q1)為關閉狀態的第1電子開關裝置(1A)可依據開關間電壓(Vsw)的波形,偵測第2電子開關裝置(1B)的開關部(Q1)為開啟狀態。因此,第1電子開關裝置(1A)係依照第2電子開關裝置(1B)的開關部(Q1)之開啟狀態而切換饋電路。也就是說,電子開關裝置(1)係依照其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態,使饋電路被切換。藉此,電子開關裝置(1)係可使用適當的饋電路向電源部(43)供給電力,而從開關間電壓(Vsw)確保控制電壓。結果,在電子開關裝置(1),不必為了在負載(12)通電時確保控制電壓,而需要電流轉換器,因此可小型化。
又,若構成為,依據電源部(43)的電容器(C1)之兩端電壓,而偵測其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態,則有由於電容器(C1)的兩端電壓而錯誤偵測開關部(Q1)的開啟/關閉狀態之風險。對於這樣的構成,本實施形態的電子開關裝置(1)係構成為,依據開關間電壓(Vsw),而直接偵測其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態,因此開關部(Q1)的開啟/關閉狀態之偵測精確度高。因此,電子開關裝置(1)可依照其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態而使用適當的饋電路向電源部(43)供給電力。
又,第3態樣的電子開關裝置(1)如同第2態樣,其中電壓監視部(32)係被電性連接在開關部(Q1)與2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)之間為較佳。若依照這個構成,電壓監視部(32)係可藉由饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)監視電壓下降前的開關間電壓(Vsw),因此可謀求提升開關部(Q1)的開啟/關閉狀態之偵測精確度。然而,這個構成並非電子開關裝置(1)的必要構成,電壓監視部(32)例如可被電性連接在2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)與電源部(43)之間。 又,第4態樣的電子開關裝置(1)如同第2態樣或第3態樣,其中2條以上的饋電路係包含第1饋電路(41)與第2饋電路(42),而且第1饋電路(41)的阻抗係低於第2饋電路(42)為佳。若依照這個構成,可依照開關部(Q1)的開啟/關閉狀態,切換成阻抗相異的饋電路,而可從開關間電壓(Vsw)有效率地確保控制電壓。然而,這個構成並非電子開關裝置(1)的必要構成,在2條以上的饋電路可包含阻抗相同的饋電路。
又,第5態樣的電子開關裝置(1)如同第2態樣或第3態樣,其中切換控制部(52)係依據前述開關間電壓(Vsw)為基準値以上或者未達基準値的時間之長度亦即脈衝寬度,而控制切換部(44)為佳。若依照這個構成,切換控制部(52)係可依據開關間電壓(Vsw)的脈衝寬度,而偵測開關部(Q1)的開啟/關閉狀態,並不需要複雜的演算處理。然而,這個構成並非電子開關裝置(1)的必要構成,例如,切換控制部(52)可依據開關間電壓(Vsw)的實效値(平均値),而控制切換部(44)。又,切換控制部(52)可依據交流電壓(Vac)每半週期的開關間電壓(Vsw)之峰值,而控制切換部(44)。
又,第6態樣的電子開關裝置(1)如同第5態樣,其中2條以上的饋電路包含第1饋電路(41)與第2饋電路(42),第1饋電路(41)的阻抗低於第2饋電路(42)為佳。脈衝寬度係開關間電壓Vsw為基準値以上的時間之長度為佳。切換控制部(52)在脈衝寬度未達閾値時控制切換部(44)使第1饋電路(41)被用於供給電力之通路。若依照這個構成,開關部(Q1)為開啟狀態,而且開關間電壓(Vsw)的大小為小時,阻抗低的第1饋電路(41)會被用於朝電源部(43)供給電力之通路。藉此,即使在負載(12)通電時,也可有效率地確保控制電壓。更且,開關部(Q1)為關閉狀態,而且開關間電壓(Vsw)為大時,阻抗大的第2饋電路(42)會被用於朝電源部(43)供給電力之通路。藉此,開關部(Q1)為關閉狀態時,可抑制經由第2饋電路(42)向負載(12)流動的漏電流,而可避免負載(12)錯誤作動。然而,這個構成並非電子開關裝置(1)的必要構成,例如,可構成為,依照開關部(Q1)的開啟/關閉狀態,調整對電源部(43)間歇供給的電流之工作方式。
又,第7態樣的電子開關裝置(1)如同第2態樣至第6態樣中任一者,其中該電子開關裝置(1)更具備感測器部(31),開關控制部(51)係構成為,依據感測器部(31)的輸出來控制開關部(Q1)為佳。若依照這個構成,可由電源部(43)產生的控制電壓來驅動感測器部(31),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,第8態樣的電子開關系統(10)具備第2態樣至第7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。複數個電子開關裝置(1)的任一個電子開關裝置(1)之開關部(Q1)為導通狀態的話,在複數個電子開關裝置(1)中開關部(Q1)為非導通狀態的其他電子開關裝置(1),切換控制部(52)會控制切換部(44)以便切換使用於供給電力之通路的饋電路。
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(43)、開關控制部(51)、2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)、切換部(44)、電壓監視部(32)及切換控制部(52)。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(43)係被電性連接在開關部(Q1)的兩端間,藉由來自交流電源(11)的供給電力而產生控制電壓。開關控制部(51)係接受電源部(43)供給的控制電壓而作動來控制開關部(Q1)。2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)係被電性連接在開關部(Q1)的兩端間,並且成為開關部(Q1)與電源部(43)之間的供給電力之通路。切換部(44)係將供給電力之通路所使用的饋電路切換成2條以上的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)任一者。電壓監視部(32)係監視開關部(Q1)的兩端電壓亦即開關間電壓(Vsw)的大小。切換控制部(52)係依據開關間電壓(Vsw)的波形來控制切換部(44)。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。複數個電子開關裝置(1)的任一個電子開關裝置(1)之開關部(Q1)成為導通狀態的話,在複數個電子開關裝置(1)中開關部(Q1)為非導通狀態的1個以上其他電子開關裝置(1),1個以上的切換控制部(52)係以供給電力的通路所使用的饋電路切換的方式控制1個以上的切換部(44)。
若依照這個構成,在複數個電子開關裝置(1)的各者,作為從交流電源(11)朝電源部(43)供給電力之通路,有2個饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42),供給電力經由任一饋電路被供給。2個饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)的切換,係依據開關間電壓(Vsw)而進行。在電子開關裝置(1),可藉由電壓監視部(32)監視開關間電壓(Vsw),而偵測其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態。例如,將第1電子開關裝置(1A)的開關部(Q1)設為關閉狀態,而將第2電子開關裝置(1B)的開關部(Q1)設為開啟狀態。此時,開關部(Q1)為關閉狀態的第1電子開關裝置(1A)可依據開關間電壓(Vsw)的波形,偵測到第2電子開關裝置(1B)的開關部(Q1)為開啟狀態。因此,第1電子開關裝置(1A)係依照第2電子開關裝置(1B)的開關部(Q1)之開啟狀態來切換饋電路。也就是說,電子開關裝置(1)係依照其他電子開關裝置(1)的開關部(Q1)之開啟/關閉狀態來切換饋電路。藉此,電子開關裝置(1)係可使用適當的饋電路向電源部(43)供給電力,而從開關間電壓(Vsw)確保控制電壓。結果,在電子開關裝置(1),負載(12)通電時不需要電流轉換器以確保控制電壓,因而可小型化。特別是,在組合2個由三路開關所構成的電子開關裝置(1)的電子開關系統(10),開關部(Q1)為關閉狀態的第1電子開關裝置(1A)與開關部(Q1)為開啟狀態的第2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,成為朝電源部43供給電力之通路的饋電路(第1饋電路41、第2饋電路42)個數不限於2,可為3以上。
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不限於依據感測器部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會依據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,例如依據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可不為監視全波整流後的開關間電壓Vsw,而為監視全波整流前的開關間電壓Vsw之大小的構成。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。電壓監視部32係兼具作為檢測零交叉點用的零交叉偵測部與檢測其他電子開關裝置1的開關部Q1之開啟/關閉狀態用的狀態偵測部之功能,但零交叉偵測部與狀態偵測部可分開設置。狀態偵測部可構成為,僅比較開關間電壓Vsw的大小與正極性的基準値,或可構成為,僅比較開關間電壓Vsw的大小與負極性的基準値。
又,開關控制部51可構成為,在開關間電壓Vsw的大小為基準値以上之後,在經過所定時間的時點使開關部Q1導通。開關間電壓Vsw的大小成為基準値以上後,在所定時間期間,開關部Q1保持在非導通狀態。藉此,在複數個電子開關裝置1之間,即使基準値出現起伏的情形,當其他電子開關裝置1的開關部Q1成為導通狀態時,可抑制自身的電子開關裝置1之開關間電壓Vsw未達基準値的情況。因此,可謀求提升其他電子開關裝置1的開關部Q1之開啟/關閉狀態的偵測精確度。
更且,又,開關控制部51可構成為,依據電源部43的電容器C1之兩端電壓,向開關部Q1輸出開關控制訊號。開關控制部51在電容器C1的兩端電壓成為閾値電壓以上時,使開關部Q1導通。這個閾値電壓係為電容器C1已充電時的電容器C1之兩端電壓,其中電壓大小必須可在之後開關部Q1成為非導通為止的期間,使控制部5、感測器部31作動。
又,切換控制部52係構成為,當開關間電壓Vsw未達基準値的連續時間持續所定時間以上時,以第1饋電路41被用在朝電源部43供給電力之通路的方式來控制切換部44。當基準值在複數個電子開關裝置1之間起伏時,儘管其他電子開關裝置1的開關部Q1為開啟狀態,但自身的電子開關裝置1之開關間電壓Vsw仍有未達基準値的風險。即使在這種情況,仍可偵測到其他電子開關裝置1的開關部Q1為開啟狀態,而且可將阻抗低的第1饋電路41用於朝電源部43供給電力的通路。
更且,又,切換控制部52係構成為,即使在開關部Q1被控制在開啟狀態時,仍然與開關部Q1被控制在關閉狀態相同,可依據開關間電壓Vsw來控制切換部44。
又,開關間電壓Vsw的脈衝寬度未達閾値時,僅第1饋電路41被用於電源部43的電力供給通路之構成並非唯一。例如,切換控制部52可構成為,當開關間電壓Vsw的脈衝寬度未達閾値時,以所定間隔交互切換第1饋電路41與第2饋電路42。藉此,開關部Q1從開啟狀態切換成關閉狀態時,可抑制電流經由第1饋電路41持續流動到負載12,而可謀求改善其他電子開關裝置1的開關部Q1之開啟/關閉狀態的偵測精確度。
又,在第1饋電路41的低阻抗元件採用負載開關時,可兼用負載開關與切換部44。藉由開啟負載開關,第2饋電路42的兩端間會在第1饋電路41短路,而經由第1饋電路41將電力供給到電源部43。又,藉由關閉負載開關,而經由第2饋電路42將電力供給到電源部43。
又,電源部43的具體電路並不限於第1圖所示的電路,而可適當變更。對於電源部43,例如電容器C1可被連結到調節器45的輸出,電容器C1以外的電容器也可被連結到調節器45的輸出。更且,電源部43的調節器45並非電子開關裝置1的必要構成,而可省略調節器45。
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」。 (實施形態2)
實施形態2的電子開關系統10A係如第5圖所示,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104。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103。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,不需要電流轉換器以便在負載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。 (實施形態3) (1)詳細
以下,針對本實施形態的電子開關裝置1及電子開關系統10之構成,參考第2圖及第6圖進行說明。
電子開關裝置1係如第2圖所示,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。電路部3係具備輔助開關部Q2、電壓監視部32、電源產生區塊4、控制部5、判定部53及感測器部31。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。電子開關裝置1係藉由框體被固定在牆壁等,而被安裝在牆壁等。
3個連接端子101、102、103的各者係為配線以電性或機械方式連接的零件。連接端子101與連接端子103之間係如上述,開關部Q1被連接。連接端子102係為連接端子101的內延式端子,而且與連接端子101電性連接。本實施形態的「連接端子」等「端子」可不為連接電源線用的零件(端子),例如,可為電子構件的導線或電路基板所包含的導體之一部分。
開關部Q1係被電性連接在交流電源11與負載12之間,而且切換交流電源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,而且切換連接端子101與連接端子103之間的雙方向之電流的通過與遮斷。開關部Q1的控制端子(雙向閘流體的閘極端子)係被電性連接到整流器2的交流輸入端子。又,開關部Q1的控制端子係經由電阻R0而被電性連接到連接端子103。在第2圖,將開關部Q1與具有接點的機械開關以同樣的電路記號標記。
輔助開關部Q2係被電性連接在整流器2與電源產生區塊4之間,並且切換整流器2的直流輸出端子間之導通與非導通。在本實施形態,輔助開關部Q2係由增強型的n通道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)構成。輔助開關部Q2的汲極端子係被電性連接到整流器2的高電位側之直流輸出端子。輔助開關部Q2的源極端子係被電性連接到整流器2的低電位側之直流輸出端子(地極)。輔助開關部Q2係如後述,藉由將來自控制部5的控制訊號(第1控制訊號)CS1輸入到閘極端子而被控制。
在此,若輔助開關部Q2為非導通,則對開關部Q1的控制端子不施加相當程度大小的控制電壓(閘極電壓),開關部Q1即會成為非導通。另外,若輔助開關部Q2為導通,則電流經由輔助開關部Q2、整流器2流動到電阻R0,藉此對開關部Q1的控制端子施加相當程度大小的控制電壓,使開關部Q1導通。
整流器2係由二極體電橋所構成。整流器2係將施加於開關部Q1的兩端間之電壓(以下也稱為「開關間電壓Vsw」)經全波整流,再向電源產生區塊4輸出。因此,電源產生區塊4係被連接到整流器2的直流輸出端子間。電源產生區塊4係使用從整流器2輸入之全波整流後的電力,而產生例如控制部5及感測器部31之驅動等所需的「控制電壓」。
以下,假設開關部Q1為非導通的狀態,對開關部Q1從交流電源11施加交流電壓Vac。也就是說,若開關部Q1為非導通,則開關間電壓Vsw會與來自交流電源11的交流電壓Vac成為大致相同。又,以下將連接端子101成為高電位的交流電壓Vac及開關間電壓Vsw之極性稱為「正極性」,將連接端子103成為高電位的交流電壓Vac及開關間電壓Vsw之極性稱為「負極性」。
電壓監視部32係構成為,監視(偵測)開關間電壓Vsw的大小。在本實施形態,電壓監視部32係構成為,偵測開關間電壓Vsw的零交叉。又,電壓監視部32係構成為,將偵測訊號輸出到控制部5。本實施形態的電子開關裝置1係作為電壓監視部32而具有偵測部(第1偵測部)321與偵測部(第2偵測部)322。又,在本實施形態,偵測訊號也為2個(偵測訊號(第1偵測訊號)S11、偵測訊號(第2偵測訊號)S12)。
偵測部321係被電性連接到連接端子101。偵測部321係藉由比較連接端子101-地極(基準電位點)間電壓的大小與基準値Vth10(參考第7圖。例如12〔V〕),偵測到開關間電壓Vsw從負極性切換到正極性時的零交叉。偵測部321係將表示監視結果(偵測結果)的偵測訊號S11輸出到控制部5。偵測訊號S11的訊號位準係在連接端子101-地極間電壓的大小未達基準値Vth10時成為H位準(High level),連接端子101-地極間電壓的大小為基準値Vth10以上時則成為L位準(Low level)。
偵測部322係被電性連接到連接端子103。偵測部322係藉由比較連接端子103-地極間電壓的大小與基準値Vth10,而偵測到開關間電壓Vsw從正極性切換到負極性時的零交叉。偵測部322係將表示監視結果(偵測結果)的偵測訊號S12輸出到控制部5。偵測訊號S12的訊號位準係在連接端子102-地極間電壓的大小未達基準値Vth10時成為H位準,連接端子102-地極間電壓的大小為基準値Vth10以上時則成為L位準。
也就是說,偵測部321偵測到正極性的開關間電壓Vsw之大小從未達基準値Vth10之狀態移動到基準値Vth10以上之狀態的話,即會判斷為零交叉,而將偵測訊號S11的訊號位準設為L位準。同樣,偵測部322偵測到負極性的開關間電壓Vsw之大小從未達基準値Vth10之狀態移動到基準値Vth10以上之狀態的話,即會判斷為零交叉,而將偵測訊號S12的訊號位準設為L位準。因此,偵測部321及偵測部322所偵測的零交叉之偵測點相較於嚴格意義上的零交叉(0〔V〕),在時間上稍微延遲。
電源產生區塊4係具有饋電電路430、電源部43、電源輸入端子401及電源輸出端子402。電源部43係被電性連接到開關部Q1。電源部43係構成為,藉由來自交流電源11的供給電力而產生控制部5的控制電壓。饋電電路430係被電性連接在開關部Q1與電源部43之間。
饋電電路430與電源部43皆被電性連接在整流器2的直流輸出端子間。電源輸入端子401係相當於饋電電路430的輸入端子,並且被電性連接到整流器2的高電位側之直流輸出端子。因此,開關部Q1及輔助開關部Q2為非導通的狀態時,在電源輸入端子401與地極(整流器2的低電位側之直流輸出端子)之間,施加經全波整流的開關間電壓Vsw,也就是從整流器2輸出的脈流電壓。電源輸出端子402係相當於電源部43的輸出端子,並且被電性連接到控制部5。藉此,電源部43產生控制電壓時,朝電源部43供給的電力必須經由饋電電路430被供給到電源部43。饋電電路430係為例如將輸入電壓(開關間電壓Vsw)降壓而輸出到電源部43的降壓器電路。
饋電電路430係具有齊納二極體(第1齊納二極體)ZD1、主動元件Q10、電阻(第1電阻)R1、電阻(第2電阻)R2、二極體D1及電流限制部46。電流限制部46係具有開關元件(第1開關元件)Q11、電阻(第3電阻)R3及電阻(第4電阻)R4。又,饋電電路430係進一步具有齊納二極體(第2齊納二極體)ZD2、開關元件(第2開關元件)Q12、開關元件(第3開關元件)Q13、電阻(第5電阻)R5及電阻(第6電阻)R6。電源部43係具有電容器C1及調節器45。
在電源輸入端子401與地極之間,主動元件Q10、電阻R3、二極體D1及電容器C1係被電性串聯。藉此,主動元件Q10、電阻R3及二極體D1的串聯電路係構成朝電源部43供給電力之通路的一部分,也就是電容器C1之充電通路47的一部分。主動元件Q10係設在開關部Q1的兩端間之電容器C1的充電通路47上,而且為在開關間電壓Vsw的大小為所定値以上時會開啟之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所構成。
主動元件Q10的汲極端子係被電性連接到電源輸入端子401。主動元件Q10的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而被電性連接到地極。電阻R1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的陽極端子被電性連接到地極。主動元件Q10的閘極端子(控制端子)係經由電阻R2被電性連接到齊納二極體ZD1的陰極端子。
在二極體D1的陽極端子與地極之間,齊納二極體ZD2、開關元件Q12及電阻R5被電性串聯連接。齊納二極體ZD2的陰極端子係被電性連接到二極體D1的陽極端子。開關元件Q12作為一例係由增強型的n通道MOSFET所構成。開關元件Q12的汲極端子係被電性連接到齊納二極體ZD2的陽極端子。開關元件Q12的源極端子係被電性連接到電阻R5。開關元件Q12係如後述,藉由對閘極端子輸入來自控制部5的控制訊號(第2控制訊號)CS2而被控制。
開關元件Q13作為一例係由npn型的雙極電晶體所構成。開關元件Q13的基極端子係被電性連接到開關元件Q12的源極端子及電阻R5的連接點。開關元件Q13的發射端子係被電性連接到地極。開關元件Q13的集極端子係經由電阻R6而被電性連接到調節器45的輸出端子,也就是電源輸出端子402。又,開關元件Q13的集極端子係被電性連接到控制部5。因此,對控制部5輸入充電偵測訊號S3,當開關元件Q13為非導通時,訊號位準成為H位準,而當開關元件Q13為導通時,訊號位準成為L位準。
調節器45為三端子調節器(串聯調節器)。調節器45的輸入端子係被電性連接到電容器C1之高電位側的端子,也就是二極體D1的陰極端子。調節器45的輸出端子係被電性連接到電源輸出端子402。
若依照上述構成,饋電電路430係接受來自交流電源11的電力供給,並且以依據齊納二極體ZD1的齊納電壓(降伏電壓)之定電壓將電容器C1充電。也就是說,開關間電壓Vsw,也就是對電源輸入端子401及地極間施加的電壓大小為所定値(以下也稱為「最低充電電壓」)以上的話,主動元件Q10會導通而將供給電力供給到電源部43。換言之,饋電電路430係構成為,開關間電壓Vsw的大小成為所定値以上的話,將供給電力供給到電源部43。藉此,開關間電壓Vsw為最低充電電壓以上時,電容器C1便會以定電壓充電。電容器C1的兩端電壓係由調節器45降壓,再從電源輸出端子402輸出。如此一來,電源部43係從電源輸出端子402輸出定電壓的控制電壓。
也就是說,若開關間電壓Vsw為最低充電電壓以上,則饋電電路430的主動元件Q10會導通,因此饋電電路430的輸入阻抗會成為低阻抗狀態。因此,供給電力被供給到電源部43,而在電源部43產生控制電壓。若電容器C1成為滿量充電狀態,則電流不會從饋電電路430流動到電源部43,因此饋電電路430的輸入阻抗會成為高阻抗狀態。
接著,針對電流限制部46進行說明。在電流限制部46,電阻R3係為被電性連接到主動元件Q10的源極端子,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430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係被電性連接在主動元件Q10的源極端子與控制端子(閘極端子)之間。開關元件Q11作為一例由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被電性連接到主動元件Q10的源極端子。
若依照上述構成,電流限制部46係在流經主動元件Q10的電流(汲極電流)成為規定値以上時,會以電阻R3的兩端電壓使開關元件Q11導通,藉此使主動元件Q10關閉。如此一來,電容器C1的充電通路47會被遮斷,而使在電源部43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43的話,電容器C1會藉由電流限制部46從電源輸入端子401被電性切離,而使朝電源部43供給的電力停止供給。
控制部5係具備例如微電腦作為主構成。微電腦係藉由將儲存在微電腦的記憶體之程式於CPU(Central Processing Unit)執行,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,也可被儲存在記憶卡等儲存媒體而提供,或是經由電氣通信回路提供。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。
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係具備藉由控制輔助開關部Q2,而間接控制開關部Q1的功能。也就是說,控制部5係構成為,控制開關部Q1。具體而言,控制部5係依據感測器部31的檢測結果,而對輔助開關部Q2的控制端子(閘極端子)輸出控制訊號CS1,藉此切換輔助開關部Q2的導通與非導通,而控制輔助開關部Q2。切換輔助開關部Q2的導通與非導通的話,則如上述會切換開關部Q1的導通與非導通。又,控制部5係在使輔助開關部Q2導通時,也就是使開關部Q1導通時,依據從電壓監視部32輸出的偵測訊號(偵測訊號S11、S12),而決定將控制訊號CS1的訊號位準設為H位準的時點。在控制部5包含驅動輔助開關部Q2用的驅動電路,控制部5會直接控制輔助開關部Q2。
又,控制部5係藉由對開關元件Q12的控制端子(閘極端子)輸出控制訊號CS2,來切換開關元件Q12的導通與非導通,而控制開關元件Q12。在本實施形態,控制部5在將輔助開關部Q2從導通狀態切換到非導通狀態時,藉由將控制訊號CS2的訊號位準從L位準切換到H位準,而使開關元件Q12導通。在開關元件Q12為導通狀態時,電容器C1的充電電壓及二極體D1的順方向電壓之和超越齊納二極體ZD2之齊納電壓的話,電流會流動到開關元件Q13的基極端子。如此一來,開關元件Q13會導通,充電偵測訊號S3的訊號位準會從H位準成為L位準。另外,在開關元件Q12為導通狀態時,電容器C1的充電電壓及二極體D1的順方向電壓之和為齊納二極體ZD2之齊納電壓以下的話,電流不會流動到開關元件Q13的基極端子。因此,由於開關元件Q13維持非導通狀態,因此充電偵測訊號S3的訊號位準會被維持在H位準。
也就是說,在開關元件Q12的導通狀態,若電容器C1被充分充電,而可確保控制電壓,則充電偵測訊號S3的訊號位準會成為L位準。另外,在開關元件Q12的導通狀態,若電容器C1未被充分充電而無法確保控制電壓,則充電偵測訊號S3的訊號位準會被維持在H位準。因此,控制部5可藉由監視充電偵測訊號S3,而判斷是否可確保控制電壓。
在本實施形態,控制部5係在電壓監視部32偵測到開關間電壓Vsw的零交叉,而且判斷可藉由充電偵測訊號S3確保控制電壓時,實行輔助開關部Q2的控制。也就是說,控制部5係在電壓監視部32偵測到開關間電壓Vsw的零交叉時,在電容器C1未被充分充電的情況,等到電容器C1被充分充電,再實行輔助開關部Q2的控制。
判定部53係構成為,依據在電壓監視部32的監視結果,而判定其他開關部Q14的作動狀態。在此,「其他開關部Q14」係為被電性連接在交流電源11與負載12之間的其他電子開關裝置1之開關部Q1。例如,電子開關裝置1A的判定部53係構成為,判定其他電子開關裝置1B的開關部Q1(其他開關部Q14)之作動狀態(導通/非導通)。在本實施形態,判定部53係在電壓監視部32偵測到開關間電壓Vsw的零交叉時,依據偵測訊號S10中出現的脈衝寬度W1(參考第7圖),而判定其他開關部Q14的作動狀態。在此的「脈衝寬度」係開關間電壓Vsw的大小(Vsw)為基準値Vth10以上的時間之長度。又,在第7圖,偵測訊號S10係為使偵測訊號S11與偵測訊號S12重合的訊號。
判定部53若比較脈衝寬度W1與閾値,而發現脈衝寬度W1未達閾値,則會判定其他開關部Q14為導通狀態。又,判定部53若發現脈衝寬度W1為閾値以上,則會判定其他開關部Q14為非導通狀態。閾値係被設定成例如交流電壓Vac的1週期之1/8程度。在本實施形態,判定部53係為控制部5所具有之功能中的其中一個功能,但也可為由控制部5以外的硬體(或軟體)所構成。
感測器部31係檢測在檢測區域內是否有人。感測器部31係例如包含焦電元件並且偵測從人體釋放的紅外線,藉此判斷在檢測區域內是否有人。感測器部31在檢測區域內檢測到有人的話,會將使開關部Q1設為開啟狀態用的開啟控制指示向控制部5輸出。
控制部5從感測器部31接受開啟控制指示的話,則依據來自電壓監視部32的偵測訊號,會將給予輔助開關部Q2的控制訊號CS1之訊號位準設為H位準。具體而言,控制部5依據來自電壓監視部32的偵測訊號,當開關間電壓Vsw為零交叉時,使輔助開關部Q2導通。藉此,開關部Q1會導通。也就是說,控制部5構成為,接受將開關部Q1的作動狀態設為開啟狀態用之開啟控制指示的話,會將開關部Q1的作動狀態設為開啟狀態。
在此,開關部Q1係如上述由雙向閘流體所構成,在來自交流電源11的交流電壓Vac為零交叉(0〔V〕)附近成為非導通。嚴格來說,開關部Q1導通後,流經開關部Q1的電流成為0〔A〕的話,開關部Q1會成為非導通,因此依照負載12的種類,有時在比交流電壓Vac的零交叉更早的時點,開關部Q1會成為非導通。
也就是說,控制部5會在每次電壓監視部32偵測到開關間電壓Vsw為零交叉時,也就是在每次交流電壓Vac經過略半週期時使輔助開關部Q2導通,而使開關部Q1導通。在本實施形態,控制部5係交互執行在偵測部321偵測開關間電壓Vsw為零交叉而控制輔助開關部Q2的處理,以及在偵測部322偵測開關間電壓Vsw為零交叉而控制輔助開關部Q2的處理。又,控制部5係在將開關部Q1設為關閉狀態時,會以使輔助開關部Q2成為非導通的方式控制輔助開關部Q2,藉此使開關部Q1維持在非導通。 (2)作動
接者,針對電子開關裝置1及電子開關系統10的作動,參考第7圖及第8圖進行說明。第7圖例示電子開關裝置1A、1B兩者的開關部Q1為關閉狀態時的作動。第8圖例示電子開關裝置1A的開關部Q1為關閉狀態,以及電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態時的作動。又,在第7圖及第8圖之例,將電子開關裝置1B作為「其他電子開關裝置1B」,針對電子開關裝置1A的作動進行說明。因此,在第7圖及第8圖之例,電子開關裝置1B的開關部Q1為其他開關部Q14。
第7圖及第8圖皆從上段依序表示交流電源11的交流電壓「Vac」、電子開關裝置1A之開關部Q1的開關間電壓「Vsw」、在電子開關裝置1A的偵測訊號「S10」及其他開關部Q14的作動狀態(導通/非導通)。在第7圖及第8圖之例,偵測訊號「S10」的訊號位準係在開關間電壓Vsw的大小為基準値Vth10以上時為L位準,在開關間電壓Vsw的大小未達基準値Vth10時為H位準。又,第7圖及第8圖表示電子開關裝置1A的開關間電壓Vsw,但這個開關間電壓Vsw係與其他電子開關裝置1B的開關間電壓Vsw大致相同。又,針對表示其他開關部Q14之作動狀態的「Q14」,「ON」表示導通,「OFF」表示非導通。
首先,針對電子開關裝置1A、1B兩者的開關部Q1為關閉狀態時的作動,使用第7圖進行說明。在第7圖之例,電子開關裝置1A、1B兩者的開關部Q1為關閉狀態,因此開關間電壓Vsw係與交流電壓Vac為相同電壓。
在第7圖之例,開關間電壓Vsw係在時點t20從負極性切換到正極性,在時點t20後的時點t23,則從正極性切換到負極性。又,在第7圖之例,從時點t20後的時點t21,到時點t23前的時點t22為止,開關間電壓Vsw的大小成為基準値Vth10以上,而使偵測訊號S10的訊號位準成為L位準。同樣,在第7圖之例,從時點t23後的時點t24到時點t25為止,偵測訊號S10的訊號位準會成為L位準。
在此,偵測訊號S10的脈衝寬度W1(從時點t21到時點t22為止的時間之長度、及從時點t24到時點t25為止的時間之長度)係為相當於交流電壓Vac的半週期之長度,而且為閾値以上。因此,在第7圖之例,於交流電壓Vac的1週期內,脈衝寬度W1會複數次連續成為閾値以上,電子開關裝置1A的判定部53會判斷其他開關部Q14為關閉狀態。
接著,針對電子開關裝置1A的開關部Q1為關閉狀態,以及電子開關裝置1B的開關部Q1為開啟狀態時的作動,使用第8圖進行說明。在第8圖之例,開關間電壓Vsw係在時點t26從負極性切換到正極性,在時點t26後的時點t29則從正極性切換到負極性。又,在第8圖之例,於時點t26後的時點t27,開關間電壓Vsw的大小成為基準値Vth10以上,而使偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準。然後,在時點t27後的時點t28,其他開關部Q14會導通,而使開關間電壓Vsw成為約為0〔V〕。因此,偵測訊號S10的訊號位準係在時點t28從L位準成為H位準。同樣,在第8圖之例,於時點t29後的時點t30,偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準,而在時點t30後的時點t31,偵測訊號S10的訊號位準則從L位準成為H位準。
在此,偵測訊號S10的脈衝寬度W1(從時點t27到時點t28為止的時間之長度、及從時點t30到時點t31為止的時間之長度)未達閾値。因此,在第8圖之例,於交流電壓Vac的1週期,脈衝寬度W1會複數次連續未達閾値,因此電子開關裝置1A的判定部53會判定其他開關部Q14位在開啟狀態。 (3)優點
以下,針對本實施形態的電子開關裝置1之優點進行說明時,首先,針對比較例的電子開關裝置進行說明。比較例的電子開關裝置在不具備判定部的方面,與本實施形態的電子開關裝置1相異。又,以下將具備比較例的電子開關裝置與其他電子開關裝置的系統作為比較例的電子開關系統進行說明。
例如,假設比較例的電子開關裝置之開關部為關閉狀態,而其他電子開關裝置的開關部(其他開關部)為開啟狀態。然後,假設在這個狀態,比較例的電子開關裝置之控制部從感測器部已接受開啟控制指示。此時,由於其他開關部位在開啟狀態,所以電力已經從交流電源供給到負載。因此,在這個狀態,不須使電子開關裝置的開關部導通。
然而,由於比較例的電子開關裝置不具備判定部,所以無法在控制開關部時考慮其他開關部的作動狀態。因此,比較例的電子開關裝置之控制部儘管在其他開關部為開啟狀態時也會使開關部導通。然後,若比較例的電子開關裝置之開關部與其他電子開關裝置之開關部同時成為導通狀態,則可能會因為流經負載的電流朝各開關部分流,導致各開關部無法維持導通狀態。此時,例如若負載為照明裝置,則負載的亮度會改變,可能會帶給目視負載的人不適感。此外,也可能會擾亂比較例的電子開關之控制部及其他電子開關裝置之控制部進行的控制。也就是說,比較例的電子開關裝置之控制可能會與其他電子開關裝置之控制競合。
另外,在本實施形態的電子開關裝置1,藉由電壓監視部32監視開關部Q1的兩端電壓亦即開關間電壓Vsw的大小。然後,在本實施形態的電子開關裝置1,藉由判定部53,依據在電壓監視部32的監視結果判定其他電子開關裝置1的開關部Q1(其他開關部Q14)之作動狀態。因此,在本實施形態的電子開關裝置1,控制部5可考慮其他開關部Q14的作動狀態,而控制開關部Q1。
例如,本實施形態的電子開關裝置1之控制部5係在其他開關部Q14位在開啟狀態時而從感測器部31接受開啟控制指示時,可等待其他開關部Q14成為關閉狀態再使開關部Q1導通。換言之,控制部5係可構成為,在接受開啟控制指示,而且在判定部53判定其他開關部Q14的作動狀態為開啟狀態時,延遲將開關部Q1的作動狀態設為開啟狀態的處理。當然,控制部5若在判定部53判定其他開關部Q14的作動狀態為開啟狀態時,不與其他電子開關裝置1的控制競合,則可不等待其他開關部Q14成為關閉狀態,就將開關部Q1導通。如此一來,在本實施形態的電子開關裝置1,具有可進行與其他電子開關裝置1的控制不易競合之控制的優點。 (4)變形例
在本實施形態,判定部53係構成為,依據由控制部5控制開關部Q1的控制狀態與在電壓監視部32的監視結果,判定至少其他開關部Q14的作動狀態。例如,控制訊號CS1的訊號位準為L位準,在交流電壓Vac的1週期,脈衝寬度W1複數次連續未達閾値時,判定部53會判定其他開關部Q14為開啟狀態。又,控制訊號CS1的訊號位準為L位準,而且在交流電壓Vac的1週期內脈衝寬度W1複數次連續為閾値以上時,判定部53會判定其他開關部Q14為關閉狀態。
另外,控制訊號CS1的訊號位準為H位準,而且在交流電壓Vac的1週期內脈衝寬度W1複數次連續未達閾値時,判定部53會判定開關部Q1正常作動。又,控制訊號CS1的訊號位準為H位準,而且在交流電壓Vac的1週期內脈衝寬度W1複數次連續為閾値以上時,判定部53會判定開關部Q1異常。原因在於,若開關部Q1為正常,則在執行使開關部Q1導通的控制時,不論其他開關部Q14的作動狀態為何,在交流電壓Vac的1週期內脈衝寬度W1皆會複數次連續未達閾値。
尚且,控制訊號CS1的訊號位準為H位準時,判定部53無法判定其他開關部Q14的作動狀態。然而,此時由於開關部Q1為開啟狀態,因此不判定其他開關部Q14的作動狀態也無妨。
在本實施形態,判定部53係藉由在交流電壓Vac的1週期內脈衝寬度W1是否複數次連續為閾値以上(或未達閾値)而判斷其他開關部Q14的作動狀態,但也可為其他構成。例如,判定部53係可藉由在交流電壓Vac的半週期脈衝寬度W1是否為閾値以上(或未達閾値)而判定其他開關部Q14的作動狀態。此外,判定部53係可藉由脈衝寬度W1是否3次以上連續為閾値以上(或未滿閾値)而判定其他開關部Q14的作動狀態。
在本實施形態,脈衝寬度W1係為開關間電壓Vsw的大小成為基準値Vth10以上的時間之長度,但也可為開關間電壓Vsw的大小未達基準値Vth10的時間之長度。此時,判定部53在脈衝寬度W1未達閾値時,會判定其他電子開關裝置1的開關部Q1位在非導通狀態。又,此時,判定部53在脈衝寬度W1為閾値以上時,會判定其他電子開關裝置1的開關部Q1位在導通狀態。
在本實施形態,判定部53係構成為,依據脈衝寬度W1而判定其他電子開關裝置1的開關部Q1之作動狀態,但也可為其他構成。判定部53即使在脈衝寬度W1不存在時(也就是其他開關部Q14時常導通時),也可判定其他開關部Q14的作動狀態。例如,判定部53係可藉由偵測訊號S10的訊號位準為H位準的時間之長度超過閾値(例如500〔ms〕),而判定其他電子開關裝置1B的開關部Q1為導通狀態。閾値係設定成例如考慮因瞬間停電導致開關間電壓Vsw不產生的時間之長度為較佳。
在本實施形態,電子開關裝置1的控制部5係假設構成為,在接受開啟控制指示後計算一定時間,再使開關部Q1從開啟狀態切換成關閉狀態。此時,控制部5可在等待其他開關部Q14從開啟狀態切換成關閉狀態並且將開關部Q1設為開啟狀態時,於接受開啟控制指示之後,或者其他開關部Q14切換成關閉狀態之後,再計算一定時間。
在本實施形態,交流電源11為單相100〔V〕、60〔Hz〕的商用電源,但可為單相100〔V〕、50〔Hz〕的商用電源。又,交流電源11的電壓値並不限於100〔V〕。
在本實施形態,偵測部321係構成為,偵測開關間電壓Vsw從負極性切換成正極性時的零交叉,但也可為相反的構成。也就是說,偵測部321係可構成為,藉由連接端子101-地極間電壓位未達基準値,而偵測到開關間電壓Vsw從正極性切換成負極性時的零交叉。同樣,偵測部322係構成為,偵測開關間電壓Vsw從正極性切換成負極性時的零交叉,但也可為相反的構成。也就是說,偵測部322可構成為,藉由連接端子102-地極間電壓未達基準値,而偵測到開關間電壓Vsw從負極性切換成正極性時的零交叉。
在本實施形態,電壓監視部32係具有2個偵測部(偵測部321、322),但偵測部也可為1個。此時,電壓監視部32係可構成為,藉由比較開關間電壓Vsw與基準値,而偵測開關間電壓Vsw的零交叉。又,此時,電壓監視部32係將偵測訊號S10輸出到控制部5。又,在本實施形態,電壓監視部32係構成為,監視全波整流前的開關間電壓Vsw之大小,但也可構成為,監視全波整流後的開關間電壓Vsw之大小。
在本實施形態,負載12並不限於照明裝置,例如,可為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。
在本實施形態,開關部Q1為雙向閘流體,但可為該其他半導體開關。例如,開關部Q1可為在連接端子101與連接端子103之間被電性串聯連接的2個MOSFET。2個MOSFET係可藉由源極端子彼此互相連接,也就是所謂的逆串聯連接,而切換雙方向的電流之通過與遮斷。又,開關部Q1係可為例如使用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。
在本實施形態,輔助開關部Q2為MOSFET,也可為該其他半導體開關。例如,輔助開關部Q2可為IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等電容器。
在本實施形態,感測器部31並不限於檢測是否有人的人體感測器,可為例如亮度感測器。又,感測器部31可具有人體感測器與亮度感測器兩者。更且,電子開關裝置1並不限於依據感測器部31的檢測結果而控制開關部Q1的構成,可為例如附有遠距操作功能、計時功能或調光功能的電子開關裝置1。例如,若為附有遠距操作功能的電子開關裝置1,控制部5會依據來自遙控器的無線訊號而控制開關部Q1。更且,電子開關裝置1可構成為,例如依據人對按壓開關或觸控開關等操作部的操作,而控制開關部Q1。
在本實施形態中比較2値時,「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」。
在本實施形態,監視充電偵測訊號S3的構成(開關元件Q12、Q13等)並非電子開關裝置1的必要構成,可適當省略這個構成。此時,控制部5接受開啟控制指示的話,每經過交流電壓Vac的半週期,僅依據來自偵測部3的偵測訊號S10,即會使輔助開關部Q2導通。
在本實施形態,電子開關裝置1A係與其他電子開關裝置1B組合而作動,但當然也能夠以單體形式作動。 (實施形態4)
以下,針對本實施形態的電子開關裝置1及電子開關系統10進行說明。然而,本實施形態的基本構成係與實施形態3的電子開關裝置1及電子開關系統10共通,因此對於共通的點附加同一符號而省略說明。在本實施形態的電子開關裝置1,控制部5係構成為,依據在電壓監視部32的監視結果,推算其他開關部Q14的作動狀態從開啟狀態切換成關閉狀態的時點。然後,控制部5係構成為,依據推算的時點而將開關部Q1的作動狀態設為開啟狀態。因此,在本實施形態的電子開關裝置1,控制部5可不必等待其他開關部Q14從開啟狀態切換成關閉狀態,就將開關部Q1切換成開啟狀態。
在本實施形態,控制部5係構成為,將開關部Q1從開啟狀態切換成關閉狀態前,交互重覆第1處理與第2處理。第1處理係為在相當於交流電壓Vac的2週期之時間使開關部Q1導通的處理。第2處理係為在相當於交流電壓Vac的半週期之時間使開關部Q1導通的處理。也就是說,第1處理係為在比第2處理中開關部Q1的導通時間更長的時間使開關部Q1導通的處理。然後,控制部5係構成為,執行第3次之第1處理時,將開關部Q1設為關閉狀態。
以下,針對電子開關裝置1及電子開關系統10的作動,參考第9圖進行說明。在第9圖之例,將從電子開關裝置1A所見的電子開關裝置1B作為「其他電子開關裝置1B」,針對電子開關裝置1A的作動進行說明。因此,在第9圖之例,電子開關裝置1B的開關部Q1為其他開關部Q14。
第9圖係表示從上段依序表示在電子開關裝置1B的偵測訊號「S10」、其他開關部Q14的作動狀態(導通/非導通)、在電子開關裝置1A的偵測訊號「S10」、開關部Q1的作動狀態(導通/非導通)。在電子開關裝置1A的偵測訊號S10及在其他電子開關裝置1B的偵測訊號S10為相同。在第9圖之例,偵測訊號「S10」的訊號位準係在開關間電壓Vsw的大小為基準値Vth10以上時為L位準,開關間電壓Vsw的大小未達基準値Vth10時為H位準。又,對於表示開關部Q1的作動狀態之「Q1」及表示其他開關部Q14的作動狀態之「Q14」,「ON」皆表示導通,「OFF」皆表示非導通。
在第9圖之例,於時點t32,電子開關裝置1A的開關部Q1為關閉狀態,其他電子開關裝置1B的其他開關部Q14為開啟狀態。又,在第9圖之例,於時點t32,電子開關裝置1A的控制部5係已經從感測器部31接受開啟控制指示。又,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t32前,每當偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準,也就是相當於交流電壓Vac的半週期之時間,即重複使開關部Q1導通的通常處理。然而,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t32後,交互重覆第1處理與第2處理。
首先,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t32時偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t32後的時點t33到時點t34為止之間,執行第1次的第1處理。接著,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t34後的時點t35時偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t35後的時點t36到時點t37為止之間,執行第1次的第2處理。接著,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t37後的時點t38時偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t38後的時點t39到時點t40為止之間,執行第2次的第1處理。接著,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t40後的時點t41時偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t41後的時點t42到時點t43為止之間,執行第2次的第2處理。然後,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t43後的時點t44時偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t44後的時點t45到時點t46為止之間,執行第3次的第1處理。在時點t46之後,其他開關部Q14成為關閉狀態。
在此,電子開關裝置1A的控制部5係每當偵測訊號S10的訊號位準從L位準切換成H位準,即計算所定時間。然後,電子開關裝置1A的控制部5係在開始計算所定時間為止偵測訊號S10的訊號位準一直維持在H位準的情況,於已計算所定時間的時點判定已滿足1次開啟條件。然後,電子開關裝置1A的控制部5判定已滿足所定次數(在此為3次)之開啟條件的話,則將開關部Q1設為開啟狀態。在第9圖之例,從時點t33到時點t34之間滿足第1次、從時點t39到時點t40為止之間滿足第2次的開啟條件。然後,由於在時點t46前的時點t47滿足第3次的開啟條件,因此開關部Q1成為開啟狀態。也就是說,可視為控制部5係藉由滿足第3次的開啟條件,而判定其他開關部Q14從開啟狀態切換成關閉狀態的時點。
如上述,在本實施形態的電子開關裝置1,控制部5係推算其他開關部Q14從開啟狀態切換成關閉狀態的時點。然後,控制部5係依據推算的時點而將開關部Q1設為開啟狀態。因此,在本實施形態,在其他開關部Q14切換成關閉狀態的時點及開關部Q1切換成開啟狀態的時點之間不易產生空白時間,而不易產生電力未被供給到負載12的時間。例如,若負載12為照明裝置,則在其他開關部Q14切換成關閉狀態的時點,開關部Q1可切換成開啟狀態,因此可避免負載12瞬間熄滅。尚且,在本實施形態,雖然存在著開關部Q1及其他開關部Q14同時成為導通狀態的時間,但因為是比較短的時間,所以電子開關裝置1之控制與其他電子開關裝置1之控制不易產生競合。 (變形例)
在本實施形態,第1處理為在相當於交流電壓Vac的2週期之時間使開關部Q1導通的處理,但開關部Q1的導通時間並不限於此。也就是說,第1處理可為在比第2處理中開關部Q1的導通時間更長的時間使開關部Q1導通的處理。
在本實施形態,控制部5係構成為,判定已滿足3次開啟條件的話,就將開關部Q1設為開啟狀態,但也可為其他構成。也就是說,控制部5可構成為,判定已滿足「n」次(「n」為自然數)開啟條件的話,就將開關部Q1設為開啟狀態。
另外,在本實施形態的電子開關裝置1,控制部5係構成為,在使開關部Q1從開啟狀態切換成關閉狀態之前,交互重覆第1處理與第2處理,但也可為其他構成。例如,控制部5可構成為,執行僅1次第1處理的話,就將開關部Q1設為關閉狀態。
以下,針對上述構成之情況的電子開關裝置1及電子開關系統10之作動,參考第10圖進行說明。在第10圖之例,與第9圖之例同樣,將從電子開關裝置1A所見的電子開關裝置1B作為「其他電子開關裝置1B」,而針對電子開關裝置1A之作動進行說明。因此,在第10圖之例,電子開關裝置1B的開關部Q1為其他開關部Q14。又,第10圖係與第9圖同樣,從上段依序表示在電子開關裝置1B的偵測訊號「S10」、其他開關部Q14的作動狀態(導通/非導通)、在電子開關裝置1A的偵測訊號「S10」及開關部Q1的作動狀態(導通/非導通)。
在第10圖之例,於時點t50,電子開關裝置1A的開關部Q1為關閉狀態,其他電子開關裝置1B的其他開關部Q14為開啟狀態。又,在第10圖之例,於時點t50,電子開關裝置1A的控制部5係已經從感測器部31接受開啟控制指示。又,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t50前,每當偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準,亦即相當於交流電壓Vac的半週期之時間,即重複使開關部Q1導通的通常處理。例如,其他電子開關裝置1B的控制部5在時點t50前的時點t48偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t48後的時點t49到時點t50為止之間,會使開關部Q1導通。然後,其他電子開關裝置1B的控制部5係在時點t50後對第1處理僅執行1次。
也就是說,其他電子開關裝置1B的控制部5在時點t50後的時點t51偵測訊號S10的訊號位準從H位準成為L位準的話,則從時點t51後的時點t52到時點t53為止之間,執行第1處理。在此,在第10圖之例,第1處理的開關部Q1之導通時間為例如300〔ms〕。在時點t53之後,其他開關部Q14成為關閉狀態。
在此,電子開關裝置1A的控制部5係每當偵測訊號S10的訊號位準從L位準切換到H位準,即計算所定時間。然後,電子開關裝置1A的控制部5在開始計算所定時間(例如250〔ms〕)為止偵測訊號S10的訊號位準維持在H位準的情況,於已計算所定時間的時點判定已滿足開啟條件。然後,電子開關裝置1A的控制部5判定已滿足開啟條件的話,則將開關部Q1設為開啟狀態。在第10圖之例,由於在時點t52與時點t53之間的時點t54開啟條件被滿足,所以開關部Q1成為開啟狀態。也就是說,控制部5係藉由開啟條件被滿足,而推算其他開關部Q14從開啟狀態切換成關閉狀態的時點。
實施形態4的構成(包含變形例)係可與實施形態3的構成(包含變形例)適當組合而使用。 (結論)
如以上所述,第1態樣的電子開關裝置(1)係具備開關部(Q1)、控制部(5)、電壓監視部(32)及判定部(53)。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。控制部(5)係控制開關部(Q1)。電壓監視部(32)係監視開關部(Q1)的兩端電壓亦即開關間電壓(Vsw)的大小。判定部(53)係依據在電壓監視部(32)的監視結果,而判定係被電性連接在交流電源(11)與負載(12)之間的其他電子開關裝置(1、1B)的開關部(Q1)亦即其他開關部(Q14)的作動狀態。
若依照這個構成,則控制部(5)可考慮其他開關部(Q14)的作動狀態,而控制開關部(Q1)。也就是說,若依照這個構成,則具有可進行與其他電子開關裝置(1)的控制不易競合的控制之優點。
第9態樣的電子開關裝置(1)如同第1態樣,其中判定部(53)係構成如下。也就是說,判定部(53)係構成為,依據藉由控制部(5)的開關部(Q1)之控制狀態與在電壓監視部(32)的監視結果,而判定至少其他開關部(Q14)的作動狀態。
若依照這個構成,不僅可判定其他電子開關裝置(1、1B)的作動狀態,還可判定自身電子開關裝置的狀態。然而,這個構成並非必須,判定部(53)也可構成為,僅依據在電壓監視部(32)的監視結果而判定。
第10態樣的電子開關裝置(1)如同第1態樣或第9態樣,其中判定部(53)係構成如下。也就是說,判定部(53)係構成為,依據開關間電壓(Vsw)的大小為基準値(Vth10)以上或未達基準値(Vth10)的時間之長度亦即脈衝寬度(W1),而判定其他開關部(Q14)的作動狀態。
若依照這個構成,不需要複雜的演算處理,即可判定其他開關部(Q14)的作動狀態。然而,這個構成並非必須,判定部(53)係構成為,依據一定時間的開關間電壓Vsw之實效値(平均値)而判定。
第11態樣的電子開關裝置(1)如同第1態樣、第9態樣、第10態樣中任一者,其中該電子開關裝置(1)更具備電源部(43)及饋電電路(430)。電源部(43)係構成為,被電性連接到開關部(Q1),並且藉由來自交流電源(11)的供給電力而產生控制部(5)的控制電壓。饋電電路(430)係構成為,被電性連接在開關部(Q1)與電源部(43)之間,而且在開關間電壓(Vsw)的大小成為所定値以上的話,就將供給電力供給到電源部(43)。
若依照這個構成,未必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。然而,這個構成並非必須,電子開關裝置(1)也可構成為,具備電流轉換器以便確保控制電壓。
第12態樣的電子開關裝置(1)如同第1態樣、第9態樣至第11態樣中任一者,其中控制部(5)係構成為,接受使開關部(Q1)的作動狀態設為開啟狀態用的開啟控制指示的話,就將開關部(Q1)的作動狀態設為開啟狀態。開關部(Q1)的開啟狀態係為從交流電源(11)朝負載(12)供給電力的狀態。控制部(5)係構成為,接受開啟控制指示,而且在判定部(53)判定其他開關部(Q14)的作動狀態為開啟狀態時,延遲將開關部(Q1)設為開啟狀態的處理。
若依照這個構成,開關部(Q1)會變得與其他開關部(Q14)難以同時導通。也就是說,若依照這個構成,可進行與其他電子開關裝置(1、1B)的控制難以競合的控制。然而,這個構成並非必須,控制部(5)也可在已滿足上述條件時延遲將開關部(Q1)設為開啟狀態的處理。 第13態樣的電子開關裝置(1)如同第12態樣,其中控制部(5)係構成為,依據推算的時點而將開關部(Q1)的作動狀態設為開啟狀態。控制部(5)係構成為,依據在電壓監視部(32)的監視結果,推算其他開關部(Q14)的作動狀態從開啟狀態切換到關閉狀態的時點。其他開關部(Q14)的關閉狀態係為從交流電源(11)朝負載(12)的電力供給被遮斷的狀態。
若依照這個構成,不必等待其他開關部(Q14)的作動狀態切換成關閉狀態,即可將開關部(Q1)的作動狀態設為開啟狀態。也就是說,若依照這個構成,則可進行接續其他電子開關裝置(1、1B)的控制之後的控制。然而,這個構成並非必須,控制部(5)可不推算其他開關部(Q14)的作動狀態從開啟狀態切換到關閉狀態的時點。
第14態樣的電子開關系統(10)係具備第1態樣、第9態樣至第1態樣中3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。
若依照這個構成,則具有可進行複數個電子開關裝置(1)各者不易彼此競合的控制之優點。
以上,針對實施形態1~4的電子開關裝置1及電子開關系統10進行說明。然而,以上說明的實施形態1~4皆包含上述變形例並且僅為本發明各種實施形態的其中之一,只要可達成本發明的目的,上述實施形態1~4即可依照設計等而進行各種變更。
1、1A、1B、1C‧‧‧電子開關裝置
10、10A‧‧‧電子開關系統
11‧‧‧交流電源
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
12‧‧‧負載
2‧‧‧整流器
3‧‧‧電路部
31‧‧‧感測器部
32‧‧‧電壓監視部
321‧‧‧第1偵測部
322‧‧‧第2偵測部
4‧‧‧電源產生區塊
401‧‧‧電源輸入端子
402‧‧‧電源輸出端子
41‧‧‧第1饋電路(饋電路)
42‧‧‧第2饋電路(饋電路)
43‧‧‧電源部
430‧‧‧饋電電路
44‧‧‧切換部
45‧‧‧調節器
46‧‧‧電流限制部
47‧‧‧充電通路
5‧‧‧控制部
51‧‧‧開關控制部
52‧‧‧切換控制部
53‧‧‧判定部
C1‧‧‧電容器
CS1‧‧‧第1控制訊號
CS2‧‧‧第2控制訊號
D1‧‧‧二極體
Q1‧‧‧開關部
Q2‧‧‧補助開關部
Q10、Q11、Q12、Q13、Q14‧‧‧其他開關部
R0‧‧‧電阻
R1‧‧‧第1電阻
R2‧‧‧第2電阻
R3‧‧‧第3電阻
R4‧‧‧第4電阻
R5‧‧‧第5電阻
R6‧‧‧第6電阻
S1a、S1b‧‧‧監視訊號
S3‧‧‧充電偵測訊號
S10‧‧‧偵測訊號
S11‧‧‧第1偵測訊號
S12‧‧‧第2偵測訊號
Vac‧‧‧交流電壓
Vsw‧‧‧開關間電壓
Vth1、Vth10‧‧‧基準值
W1‧‧‧脈衝寬度
ZD1‧‧‧第1齊納二極體
ZD2‧‧‧第2齊納二極體
【圖1】第1圖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】第2圖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】第3圖為表示同上之電子開關系統的第1作動之時點圖。 【圖4】第4圖為表示同上之電子開關系統的第2作動之時點圖。 【圖5】第5圖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】第6圖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。 【圖7】第7圖為同上之電子開關裝置的其他開關部為關閉狀態時的作動之說明圖。 【圖8】第8圖為同上之電子開關裝置的其他開關部為開啟狀態時的作動之說明圖。 【圖9】第9圖為本發明的實施形態4之電子開關裝置的作動之說明圖。 【圖10】第10圖為實施形態4的變形例之電子開關裝置的作動之說明圖。
1‧‧‧電子開關裝置
101‧‧‧第1連接端子
102‧‧‧第2連接端子
103‧‧‧第3連接端子
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
401‧‧‧電源輸入端子
402‧‧‧電源輸出端子
41‧‧‧第1饋電路(饋電路)
42‧‧‧第2饋電路(饋電路)
43‧‧‧電源部
44‧‧‧切換部
45‧‧‧調節器
5‧‧‧控制部
51‧‧‧開關控制部
52‧‧‧切換控制部
C1‧‧‧電容器
Q1‧‧‧開關部
Vsw‧‧‧開關間電壓

Claims (14)

  1. 一種電子開關裝置,其特徵為具備: 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; 控制部,其控制該開關部; 電壓監視部,其監視該開關部的兩端電壓亦即開關間電壓的大小;及 判定部,其依據在該電壓監視部的監視結果,而判定被電性連接在該交流電源與該負載之間的其他電子開關裝置之開關部亦即其他開關部的作動狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子開關裝置,更具備: 電源部,其被電性連接於該開關部的兩端間,並且藉由來自該交流電源的供給電力而產生控制電壓; 2條以上的饋電路,其被電性連接於該開關部的兩端間,並構成為該開關部與該電源部之間的該供給電力之通路; 切換部,其可將用於該供給電力之通路的饋電路切換成該2條以上的饋電路中之任一者;及 切換控制部,其依據該開關間電壓之波形控制該切換部, 該控制部亦即開關控制部係從該電源部接受該控制電壓之供給而作動。
  3. 如申請專利範圍第2項之電子開關裝置,其中: 該電壓監視部被電性連接在該開關部與該2條以上的饋電路之間。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項之電子開關裝置,其中: 該2條以上的饋電路包含第1饋電路與第2饋電路,且 該第1饋電路的阻抗低於該第2饋電路。
  5. 如申請專利範圍第2項或第3項之電子開關裝置,其中該切換控制部依據該開關間電壓為基準值以上或者未達基準值的時間之長度亦即脈衝寬度,而控制該切換部。
  6. 如申請專利範圍第5項之電子開關裝置,其中: 該2條以上的饋電路包含第1饋電路與第2饋電路, 該第1饋電路的阻抗低於該第2饋電路, 該脈衝寬度係指該開關間電壓為該基準值以上的時間之長度, 在該脈衝寬度未達閾值時,該切換控制部控制該切換部使該第1饋電路被用於該供給電力的通路。
  7. 如申請專利範圍第2項或第3項之電子開關裝置,其中: 更具備感測器部, 該開關控制部構成為,依據該感測器部的輸出來控制該開關部。
  8. 一種電子切換系統,其特徵為: 具備複數個如申請專利範圍第2項至第7項中任一者之電子開關裝置, 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, 一旦該複數個電子開關裝置中的任一個電子開關裝置之該開關部成為導通狀態,在該複數個電子開關中之該開關部為非導通狀態的其他電子開關裝置,該切換控制部會控制該切換部以便切換使用於該供給電力之通路的饋電路。
  9. 如申請專利範圍第1項之電子開關裝置,其中該判定部構成為:依據藉由該控制部的該開關部之控制狀態與在該電壓監視部的監視結果,而判定至少該其他開關部的作動狀態。
  10. 如申請專利範圍第1項或第9項之電子開關裝置,其中該判定部構成為:依據該開關間之電壓的大小為基準值以上或者未達該基準值的時間之長度亦即脈衝寬度,而判定該其他開關部的作動狀態。
  11. 如申請專利範圍第1項或第9項之電子開關裝置,更具備: 電源部,其電性連接到該開關部,並且藉由來自該交流電源的供給電力而產生該控制部的控制電壓;及 饋電電路,其被電性連接於該開關部與該電源部之間,且當該開關間電壓的大小成為所定値以上時,就將該供給電力供給到該電源部。
  12. 如申請專利範圍第1項或第9項之電子開關裝置,其中: 該控制部構成為:當接受到使該開關部的作動狀態設為從該交流電源朝該負載供給電力之開啟狀態用的開啟控制指示時,就將該開關部的作動狀態設為該開啟狀態;且 該控制部構成為:當接受到該開啟控制指示時,而且在該判定部判定該其他開關部的作動狀態為該開啟狀態時,延遲將該開關部的作動狀態設為該開啟狀態的處理。
  13. 如申請專利範圍第12項之電子開關裝置,其中: 該控制部構成為:依據在該電壓監視部的該監視結果,推算該其他開關部的作動狀態從該開啟狀態切換成從該交流電源朝該負載之電力供給被遮斷之關閉狀態的時點,再依據推算的時點將該開關部的作動狀態設為該開啟狀態。
  14. 一種電子開關系統,其特徵為:具備複數個如申請專利範圍第1項、第9項至第13項中任一者之電子開關裝置,而且該複數個電子開關裝置所具備的複數個開關部係被電性串聯連接在該交流電源與該負載之間。
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