(57)【要約】【課題】交流電圧に波形歪みが存在しても、ゼロクロス信号が割れたりしないゼロクロス検知回路を提供する。【解決手段】交流電圧Ｖ０のゼロクロス点近傍の閾値電圧Ｖｏａ，−Ｖｏａより高低に変化するときに状態が転移する転移手段２と、転移手段の転移に基づいてゼロクロス信号Ｖ９を生成するゼロクロス信号生成手段３と、転移手段の最初の転移をゼロクロス信号生成手段でのゼロクロス信号の生成に有効な転移とし、当該最初の転移より以降で予め設定した時間区間内の転移に対してはゼロクロス信号の生成に対して無効化する無効化手段４とを備えた構成。【選択図】図１
2005235125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に閾値電圧を有する転移手段と、
交流電圧が閾値電圧に対して高低に変化したときの転移手段の転移に基づいてゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成手段と、
上記転移手段の最初の転移を上記ゼロクロス信号生成手段でのゼロクロス信号の生成に有効とし、当該最初の転移より以降で予め設定した時間区間内の転移に対してはゼロクロス信号の生成に対して無効とする無効化手段と、
を備えたことを特徴とするゼロクロス検知回路。
【請求項２】
交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に閾値電圧を有する転移手段と、
交流電圧が閾値電圧に対して高低に変化したときの転移手段の転移に基づいてゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成手段と、
交流電圧が、閾値電圧に対して低い側から高い側に変化して上記転移手段の転移が発生した時点から予め設定した時間区間内は、ゼロクロス信号の生成を無効にする無効化手段と、
を備えたことを特徴とするゼロクロス検知回路。
【請求項３】
交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に閾値電圧を有する転移手段と、
交流電圧が、閾値電圧に対して高い側から低い側に変化するときの転移手段の転移に基づいて、ゼロクロス信号をアクティブレベルに変化させ、同じく交流電圧が、先に述べた閾値電圧と正負が逆側である閾値電圧に対して低い側から高い側に変化するときの転移手段の転移に基づいて、ゼロクロス信号をノンアクティブレベルに変化させるゼロクロス信号生成手段と、
交流電圧が、閾値電圧に対して低い側から高い側に変化するときの転移手段の転移が発生した時点から予め設定した時間区間内は、ゼロクロス信号のノンアクティブレベルからアクティブレベルへの変化を無効にする無効化手段と、
を備えたことを特徴とするゼロクロス検知回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のゼロクロス検知回路と、
電力調整対象物に対する操作量と、上記ゼロクロス検知回路からのゼロクロス検知出力とに基づいて所要の演算を行う演算器と、
を備えることを特徴する電力調整器。
【請求項５】
転移手段の閾値電圧を交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に設定し、交流電圧が閾値電圧に対して高低に変化したときの転移手段の状態転移に基づいてゼロクロス信号を生成するゼロクロス検知方法であって、上記状態転移のうち、最初の転移をゼロクロス信号の生成に有効とし、当該最初の転移より以降で予め設定した時間区間内の転移に対してはゼロクロス信号の生成に対して無効とする、ことを特徴とするゼロクロス検知方法。
【請求項６】
転移手段の閾値電圧を交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に設定し、交流電圧が、閾値電圧に対して高い側から低い側に変化するときの転移手段の転移に基づいて、ゼロクロス信号をアクティブレベルに変化させ、同じく交流電圧が、先に述べた閾値電圧と正負が逆側である閾値電圧に対して低い側から高い側に変化するときの転移手段の転移に基づいて、ゼロクロス信号をノンアクティブレベルに変化させるゼロクロス検知方法であって、
交流電圧が、閾値電圧に対して低い側から高い側に変化するときの転移手段の転移が発生した時点から予め設定した時間区間内は、ゼロクロス信号のノンアクティブレベルからアクティブレベルへの変化を無効とする、ことを特徴とするゼロクロス検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼロクロス検知回路、該ゼロクロス検知回路を備えた電力調整器ならびにゼロクロス検知方法に関する。電力調整器は、例えば、各種電気機器、電子機器、機械装置等の負荷へ供給する電力を調整する装置である。
【背景技術】
【０００２】
電力調整器に、負荷への供給電力の調整のため、交流電源のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知回路を備えたものは、これまで多数提案されている（例えば特許文献１、２、３、４、等、参照。）。このような電力調整器が備えるゼロクロス検知回路について図８を参照して説明すると、１００はゼロクロス検知回路、２００は演算器（ＣＰＵ）を示す。ゼロクロス検知回路１００は、交流電源ＡＣに対して電流制限抵抗ＬＲを介して接続されるフォトカプラＰＣと、直流電源Ｖｃｃに一端側が接続されたプルアップ抵抗ＰＲと、入力部がプルアップ抵抗ＰＲとフォトカプラＰＣとに共通に接続され、かつ、出力部が演算器２００に接続されたインバータＩＮＶとを備える。フォトカプラＰＣは、互いに逆極性に並列接続された発光ダイオードＰＤ１，ＰＤ２と、両発光ダイオードＰＤ１，ＰＤ２の発光出力に導通する受光トランジスタＴＲとからなり、両発光ダイオードＰＤ１，ＰＤ２は交流電源ＡＣに並列に接続され、受光トランジスタＴＲのコレクタはプルアップ抵抗ＰＲの他端側とインバータＩＮＶの入力部との間に接続されている。図８において、Ｖ０は交流電源ＡＣの電圧、Ｖ１はフォトカプラＰＣの受光トランジスタＴＲの出力電圧、Ｖ２はインバータＩＮＶの出力電圧を示している。ここで、フォトカプラＰＣの発光ダイオードＰＤ１は、交流電源ＡＣの波形が正の半サイクル期間でかつ閾値電圧Ｖｏａ以上のとき発光（オン）し、閾値電圧Ｖｏａ以下で非発光状態（オフ）になり、発光ダイオードＰＤ２は、交流電源ＡＣの波形が負の半サイクル期間でかつ閾値電圧−Ｖｏａ以上のとき発光（オン）し、閾値電圧−Ｖｏａ以下で非発光状態（オフ）になる。ただし、ここでの「以上」，「以下」とは絶対値の大きさを示す。また、閾値電圧Ｖｏａ，−Ｖｏａは、電流制限抵抗ＬＲの抵抗値，フォトカプラＰＣの変換効率，プルアップ抵抗ＰＲの抵抗値，直流電源Ｖｃｃの電圧値などによって決定される固定値である。
【０００３】
図９を参照して上記ゼロクロス検知回路１００の動作を説明する。ここでの「以上」，「以下」も絶対値の大きさを示す。以上図９（Ａ）は交流電源電圧Ｖ０の波形、図９（Ｂ）はフォトカプラＰＣの受光トランジスタＴＲの出力電圧Ｖ１の波形、図９（Ｃ）はインバータＩＮＶの出力電圧Ｖ２の波形を示す。交流電源電圧Ｖ０が負側の半サイクルにおいて電源電圧が閾値電圧−Ｖｏａ以上のときは、発光ダイオードＰＤ２がオンし、受光トランジスタＴＲがオンしているから、受光トランジスタＴＲの出力電圧Ｖ１は、０Ｖであり、インバータＩＮＶの出力電圧Ｖ２は、Ｖｃｃである。交流電源電圧Ｖ０が負側の半サイクルにおいて電源電圧が閾値電圧−Ｖｏａ以下になると、交流電源電圧Ｖ０が正側の半サイクルにおいて電源電圧がＶｏａになるまでの間は、発光ダイオードＰＤ１，ＰＤ２は共にオフし、受光トランジスタＴＲの出力電圧Ｖ１は、Ｖｃｃとなり、インバータＩＮＶの出力電圧Ｖ２は、０Ｖとなる。交流電源電圧Ｖ０が正側の半サイクルにおいて電源電圧が閾値電圧Ｖｏａ以上のときは、発光ダイオードＰＤ１がオンし、受光トランジスタＴＲがオンしているから、受光トランジスタＴＲの出力電圧Ｖ１は、０Ｖであり、インバータＩＮＶの出力電圧Ｖ２は、Ｖｃｃである。以上により、交流電源電圧Ｖ０が正負いずれの半サイクルにおいても、−Ｖｏａ〜Ｖｏａにおいてのみ、インバータＩＮＶから演算器（ＣＰＵ）には、図９（Ｃ）で示す０Ｖの矩形電圧がゼロクロス信号として印加される。演算器（ＣＰＵ）においては、内蔵プログラムによってゼロクロス信号が０Ｖである状態をアクティブ状態と判断するようになっており、ゼロクロス信号がアクティブである期間中に、交流電源電圧Ｖ０のゼロクロス点が存在すると認識し、所要の電力調整に必要な演算を行い、負荷への電力の供給を調整する。
【０００４】
上記ゼロクロス検知回路１００から演算器（ＣＰＵ）２００に出力されるゼロクロス信号は、交流電源電圧Ｖ０のゼロクロス点を正確なタイミングを示すものではないが、演算器（ＣＰＵ）としては、ゼロクロス信号がアクティブの期間中は、ゼロクロス点が存在することが認識できるので、ゼロクロス点のおおまかなタイミングが把握できればよいとする用途では、簡単な構成で実現できる回路として採用される。
【０００５】
しかしながら、交流電源ＡＣの使用環境によっては、電源電圧Ｖ０の波形が、図１０（Ａ）で示すように歪みを持つ場合がある。中でも図中（１）に示すように発光ダイオードＰＤ１，ＰＤ２の閾値電圧Ｖｏａ，−Ｖｏａをまたがるような波形歪みが存在すると、上記ゼロクロス検知回路１００では、詳しい回路動作の説明は、上述から明らかであるので、省略するが、フォトカプラＰＣの受光トランジスタＴＲの出力電圧Ｖ１の波形は図１０（Ｂ）となり、これに伴い、インバータＩＮＶの出力電圧Ｖ２の波形は図１０（Ｃ）となり、ゼロクロス信号が複数に割れてしまうという課題がある。
【特許文献１】特開２００１−２６５４４６号公報
【特許文献２】特開２００４−０４０９１３号公報
【特許文献３】特開２００４−０１３６６８号公報
【特許文献４】特開２００３−２０９９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、交流電圧に波形歪みが存在しても、この波形歪みに起因してゼロクロス信号が複数に割れたりしないようにすることを主たる解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明第１によるゼロクロス検知回路は、交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に閾値電圧を有する転移手段と、交流電圧が閾値電圧に対して高低に変化したときの転移手段の転移に基づいてゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成手段と、上記転移手段の最初の転移を上記ゼロクロス信号生成手段でのゼロクロス信号の生成に有効とし、当該最初の転移より以降で予め設定した時間区間内の転移に対してはゼロクロス信号の生成に対して無効とする無効化手段とを備えたことを特徴するものである。
【０００８】
本発明第２によるゼロクロス検知回路は、交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に閾値電圧を有する転移手段と、交流電圧が閾値電圧に対して高低に変化したときの転移手段の転移に基づいてゼロクロス信号を生成するゼロクロス信号生成手段と、交流電圧が、閾値電圧に対して低い側から高い側に変化して上記転移手段の転移が発生した時点から予め設定した時間区間内は、ゼロクロス信号の生成を無効にする無効化手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明第３によるゼロクロス検知回路は、交流電圧の各半サイクル側それぞれのゼロクロス点近傍に閾値電圧を有する転移手段と、交流電圧が、閾値電圧に対して高い側から低い側に変化するときの転移手段の転移に基づいて、ゼロクロス信号をアクティブレベルに変化させ、同じく交流電圧が、先に述べた閾値電圧と正負が逆側である閾値電圧に対して低い側から高い側に変化するときの転移手段の転移に基づいて、ゼロクロス信号をノンアクティブレベルに変化させるゼロクロス信号生成手段と、交流電圧が、閾値電圧に対して低い側から高い側に変化するときの転移手段の転移が発生した時点から予め設定した時間区間内は、ゼロクロス信号のノンアクティブレベルからアクティブレベルへの変化を無効にする無効化手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によると、ゼロクロス信号生成手段の効果により、交流電圧（ただし絶対値）が閾値電圧（仮に甲とする）に対して高い側から低い側に変化してから、同じく交流電圧が、先に述べた閾値電圧と正負が逆側である閾値電圧（仮に乙とする）に対して低い側から高い側に変化するまでの間はゼロクロス信号のレベルがアクティブレベルを維持するため、たとえそのアクティブレベルを維持している間に甲の閾値電圧をまたぐ電圧歪みが何回入ろうとも、ゼロクロス信号のレベルには何の影響も及ぼすことはない。すなわち、ゼロクロス信号生成手段によって、ゼロクロス信号がアクティブレベルを維持している状態においては、アクティブレベルに変化するきっかけとなる転移を生じた側の閾値電圧をまたぐ電圧歪みによるゼロクロス信号の割れを防止できる。また、無効化手段により、先に述べたゼロクロス信号生成手段で交流電圧が、乙の閾値電圧に対して低い側から高い側に変化することでゼロクロス信号がアクティブレベルからノンアクティブレベルに変化した時点から、予め設定した時間区間内は、ゼロクロス信号生成手段のゼロクロス信号をノンアクティブレベルからアクティブレベルに変化させる機能を無効にすることができる。すなわち、無効化手段により、ゼロクロス信号がノンアクティブレベルからアクティブレベルに変化した時点から予め設定した時間区間は、甲、乙の閾値電圧をまたぐ電源歪みによるゼロクロス信号の割れを防止できる。ここで述べた甲の閾値電圧と乙の閾値電圧とは、互いの電圧の正負が逆であるということであり、それぞれの電圧の正負を特定してしまうものではない。
【００１１】
なお、上記ゼロクロス信号生成手段と無効化手段をそれぞれ構成する具体例としては、実施形態では、ゼロクロス信号生成回路と無効化回路とであり、それらはゲート、ワンショット回路、フリップフロップ回路等で構成されている。しかしながら、実施形態では、その説明の都合で構成分けしたものであり、機能的には、実施形態のゼロクロス信号生成回路の一部が無効化手段を構成したり、無効化回路の一部がゼロクロス信号生成手段の一部を構成しえるものであり、実施形態の構成例は、本発明を限定するものではない。
【００１２】
実施形態の回路構成は、単なる論理回路の一構成例にすぎない。例えば、実施形態のワンショット回路は、入力の立ち下がりでトリガされるようになっているが、その逆に入力の立ち上がりでトリガされるものでもよく、また、実施形態のワンショット回路には転移回路のバッファ回路から転移出力が入力されるが、ワンショット回路とバッファ回路との間にインバータを介することも可能である。
【００１３】
なお、上記ゼロクロス信号生成手段と無効化手段をそれぞれ構成する具体例としては、実施形態では、ゼロクロス信号生成回路と無効化回路とであり、それらはゲート、タイマ回路、フリップフロップ回路等で構成されている。しかしながら、実施形態では、その説明の都合で構成分けしたものであり、機能的には、実施形態のゼロクロス信号生成回路の一部が無効化手段を構成したり、無効化回路の一部がゼロクロス信号生成手段の一部を構成しえるものであり、実施形態の構成例は、本発明を限定するものではない。
【００１４】
本発明による電力調整器は、上記ゼロクロス検知回路と、電力調整対象物に対する操作量と、上記ゼロクロス検知回路からのゼロクロス検知出力とに基づいて所要の演算を行う演算器とを備えることを特徴するものである。本発明の電力調整器によると、交流電圧に波形歪みがあっても、ゼロクロス検知回路からは、割れの無いゼロクロス信号を得られるので、電力調整対象物に対する電力調整を正確に行うことができる。
【００１５】
本発明によるゼロクロス検知方法では、交流電圧に波形歪みがあっても、割れの無いゼロクロス信号を得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、交流電圧に波形歪みが存在しても、ゼロクロス信号が割れたりせず、ゼロクロス信号を発生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して本発明による最良の形態を詳細に説明する。図１はこの形態に係るゼロクロス検知回路の回路図である。１はゼロクロス検知回路の全体を示す。２は転移回路（転移手段）、３はゼロクロス信号生成回路（ゼロクロス信号生成手段）、４は無効化回路（無効化手段）である。
【００１８】
転移回路２は、交流電圧Ｖ０の正の半サイクル側と負の半サイクル側とにおいて当該交流電圧Ｖ０がそのゼロクロス点近傍に設定した第１および第２閾値電圧Ｖｏａ，−Ｖｏａより高低に変化するときに出力状態が転移するものであり、第１フォトカプラＰＣ１と、第１プルアップ抵抗ＰＲ１と、第１バッファＢＦ１とからなる第１転移回路２１と、第２フォトカプラＰＣ２と、第２プルアップ抵抗ＰＲ２と、第２バッファＢＦ２とからなる第２転移回路２２とを備える。
【００１９】
第１転移回路２１と第２転移回路２２は、それぞれ、電流制限抵抗ＬＲを介して、交流電源ＡＣに共通に接続されている。第１フォトカプラＰＣ１は、第１発光ダイオードＰＤ１１と、第１受光トランジスタＴＲ１２とからなり、第２フォトカプラＰＣ２は、第２発光ダイオードＰＤ２１と、第２受光トランジスタＴＲ２２とからなる。第１発光ダイオードＰＤ１１は、アノードが電流制限抵抗ＬＲ側に、第２発光ダイオードＰＤ２１は、カソードが電流制限抵抗ＬＲ側に接続されている。第１受光トランジスタＴＲ１２は、コレクタエミッタが、第１プルアップ抵抗ＰＲ１と接地との間に、第２受光トランジスタＴＲ２２は、コレクタエミッタが、第２プルアップ抵抗ＰＲ２と接地との間に、それぞれ、接続されている。第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードＰＤ１１は交流電圧Ｖ０の正の半サイクル区間でＶｏａが第１閾値電圧となり、Ｖｏａ以上で導通（オン）し、Ｖｏａ以下で非導通（オフ）となる。第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＰＤ２１は交流電源ＡＣの負の半サイクル区間で−Ｖｏａが第２閾値電圧となり、−Ｖｏａ以上でオンし、−Ｖｏａ以下でオフする。ここでの「以上」「以下」とは絶対値での大きさを示す。
【００２０】
第１転移回路２１は、交流電圧Ｖ０の正の半サイクル側において当該交流電圧Ｖ０の絶対値がそのゼロクロス点近傍に設定された第１閾値電圧Ｖｏａに対して低い電圧から高い電圧に変化するときに出力電圧Ｖ１が一方側（０Ｖ）に転移し、また、第１閾値電圧Ｖｏａに対して高い電圧から低い電圧に変化するときに出力電圧Ｖ１が他方側（Ｖｃｃ）に転移する。
【００２１】
第２転移回路２２は、交流電圧Ｖ０の負の半サイクル側において当該交流電圧Ｖ０の絶対値がそのゼロクロス点近傍に設定された第２閾値電圧−Ｖｏａに対して低い電圧から高い電圧に変化するときに出力電圧Ｖ２が一方側（０Ｖ）に転移し、また、第２閾値電圧−Ｖｏａに対して高い電圧から低い電圧に変化するときに出力電圧Ｖ２が他方側（Ｖｃｃ）に転移する。
【００２２】
ゼロクロス信号生成回路３は、第１フリップフロップ回路ＦＦ１と第２フリップフロップ回路ＦＦ２と第３ＡＮＤゲートＧ３とから構成されている。
【００２３】
ゼロクロス信号生成回路３は、交流電圧Ｖ０の絶対値が閾値電圧−Ｖｏａより高い電圧から低い電圧に変化するときの第２転移回路２２の最初の転移（例えば図２の時刻ｔ１，ｔ５、図３の時刻ｔ１，ｔ５´参照）と、交流電圧Ｖ０の絶対値が閾値電圧Ｖｏａより低い電圧から高い電圧に変化するときの第１転移回路２１の最初の転移（例えば図２の時刻ｔ２，ｔ６、図３の時刻ｔ２´，ｔ６参照）それぞれに対応した電圧変化に基づいてゼロクロス信号Ｖ９（図２のパルス幅Ｗ、図３のパルス幅Ｗ´参照）を生成し、また、交流電圧Ｖ０の絶対値が閾値電圧Ｖｏａより高い電圧から低い電圧に変化するときの第１転移回路２１の最初の転移（例えば図２の時刻ｔ３、図３の時刻ｔ３´参照）と、交流電圧Ｖ０の絶対値が閾値電圧−Ｖｏａより低い電圧から高い電圧に変化するときの第２転移回路２２の最初の転移（例えば図２の時刻ｔ４、図３の時刻ｔ４´参照）それぞれに対応した電圧変化に基づいてゼロクロス信号Ｖ９（図２のパルス幅Ｗ、図３のパルス幅Ｗ´参照）を生成するようになっている。
【００２４】
無効化回路４は、第１ＡＮＤゲートＧ１と第１タイマ回路ＴＭ１とからなる第１無効化回路４１と、第２ＡＮＤゲートＧ２と第２タイマ回路ＴＭ２とからなる第２無効化回路４２とを備える。
【００２５】
第１無効化回路４１は、第１転移回路２１の出力電圧Ｖ１の０ＶからＶｃｃへの転移を最初の転移をゼロクロス信号生成回路３でのゼロクロス信号Ｖ９の生成に有効な転移とし、第１転移回路２１の出力電圧Ｖ１のＶｃｃからＯＶへの転移からその後の転移に対しては予め設定した時間区間ｔ（図２、図３参照）だけゼロクロス信号Ｖ９の生成に対して無効化する。第２無効化回路４２は、第２転移回路２２の出力電圧Ｖ２の０ＶからＶｃｃへの転移をゼロクロス信号生成回路３でのゼロクロス信号Ｖ９の生成に有効な転移とし、第２転移回路２２の出力電圧Ｖ２のＶｃｃからＯＶへの転移から予め設定した時間区間ｔ（図２、図３参照）だけゼロクロス信号Ｖ９の生成に対して無効化する。
【００２６】
図２を参照して、交流電圧Ｖ０に波形歪みが無い場合の動作を説明する。
【００２７】
図２において、Ｖ０は交流電圧、Ｖ１は第１転移回路２１の出力、Ｖ２は第２転移回路２２の出力、Ｖ３は第１無効化回路４１の第１出力（第１ワンショット回路ＯＳ１の出力）、Ｖ４は第２無効化回路４２の第１出力（第２ワンショット回路ＯＳ２の出力）、Ｖ５は第１無効化回路４１の第２出力（第１ＡＮＤゲートＧ１の出力）、Ｖ６は第２無効化回路４２の第２出力（第２ＡＮＤゲートＧ２の出力）、Ｖ７はゼロクロス信号生成回路３内の第１フリップフロップ回路ＦＦ１の出力、Ｖ８はゼロクロス信号生成回路３内の第２フリップフロップ回路ＦＦ２の出力、Ｖ９はゼロクロス信号生成回路３の出力（第３ＡＮＤゲートＧ３の出力）を、それぞれ、示す。第１、第２タイマ回路ＴＭ１，ＴＭ２は例えば周知のワンショットマルチバイブレータであり、例えば抵抗とコンデンサの時定数の設定により出力Ｖ３，Ｖ４の状態を制御できるものであり、第１、第２フリップフロップ回路ＦＦ１，ＦＦ２は例えば周知のＤ型フリップフロップ回路である。
【００２８】
第１フォトカプラＰＣ１の第１発光ダイオードＰＤ１１は、時刻ｔ１以前、時刻ｔ４〜ｔ５でオン、第２フォトカプラＰＣ２の第２発光ダイオードＰＤ２１は、時刻ｔ２〜ｔ３、時刻ｔ６以降でオンする。第１発光ダイオードＰＤ１１と第２発光ダイオードＰＤ２１は、共に、時刻t１〜ｔ２、t３〜ｔ４、t５〜ｔ６で共にオフするので、第１転移回路２１の出力Ｖ１、第２転移回路２２の出力Ｖ２は図２のようになる。時刻ｔ１で、出力Ｖ２が立ち上がると、第２ＡＮＤゲートＧ２の出力Ｖ６は立ち上がり、これによって第２フリップフロップ回路ＦＦ２の出力Ｖ８は立ち下る。時刻ｔ２で、出力Ｖ１が立ち下ると、第１タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ３は立ち下り、これによって第２フリップフロップ回路ＦＦ２はリセットされて出力Ｖ８は立ち上がる。第１タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ３は時刻ｔ２で立ち下ってから、時間区間ｔの経過後に立ち上がる。時刻ｔ３で、出力Ｖ１が立ち上がり、第１ＡＮＤゲートＧ１の出力Ｖ５は立ち上がり、これによって第１フリップフロップ回路ＦＦ１の出力Ｖ７は立ち下る。時刻ｔ４で、出力Ｖ２が立ち下り、第２タイマ回路ＴＭ２の出力Ｖ４が立ち下り、これによって第１フリップフロップ回路ＦＦ１の出力Ｖ７が立ち上がる。第２タイマ回路ＴＭ２の出力Ｖ４は時刻ｔ４で立ち下ってから、時間区間ｔの経過後に立ち上がる。
【００２９】
以上により、第３ＡＮＤゲートＧ３からの出力Ｖ９は、時刻ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４でアクティブなローレベルとなり、パルス幅Ｗのゼロクロス信号Ｖ９が生成される。
【００３０】
図３を参照して交流電圧Ｖ０に波形歪みが存在する場合の動作を説明する。
【００３１】
図３の波形歪みでは、第２フォトカプラＰＣ２の第１発光ダイオードＰＤ２１は、時刻ｔ１以前、時刻t４´〜ｔ４´´、ｔ４´´´〜ｔ５´、ｔ５´´〜ｔ５´´´でオン、第１フォトカプラＰＣ１の第２発光ダイオードＰＤ１１は、時刻ｔ２´〜ｔ２´´、ｔ２´´´〜ｔ３´、ｔ３´´〜ｔ３´´´、ｔ６以降でオンする。第１発光ダイオードＰＤ１１と第２発光ダイオードＰＤ２１は、共に、時刻t１〜ｔ２´、ｔ２´´〜ｔ２´´´、ｔ３´〜ｔ３´´、ｔ３´´´〜ｔ４´、t４´´〜t４´´´、t５´〜ｔ５´´、ｔ５´´´〜ｔ６で共にオフする。
【００３２】
図３で第２転移回路２２の転移出力Ｖ２はｔ１、ｔ４´´、ｔ５´、ｔ５´´´において立ち上がる。このうち、ｔ１、ｔ５´においては第２ＡＮＤゲートＧ２の出力Ｖ６が立ち上がり、これによって第２のフリップフロップ回路ＦＦ２の出力Ｖ８は立ち下がる。一方、ｔ４´´、 ｔ５´´´においては、それぞれ直前のｔ４´、ｔ５´´において第２タイマ回路ＴＭ２の出力Ｖ４が立ち下がり、時間区間ｔの間Ｖ４のローレベルを維持することにより、第２ＡＮＤゲートＧ２の出力Ｖ６の立ち上がりが発生しないため、第２のフリップフロップ回路ＦＦ２の出力Ｖ８は立ち下がらない。ただしこの動作は、ｔ４´、ｔ５´´から設定時間ｔが経過する前にｔ４´´、 ｔ５´´´が存在することが条件となる。同様に、第１転移回路２１の転移出力Ｖ１はｔ２´´、ｔ３´、ｔ３´´´、において立ち上がる。このうち、ｔ３´においては第１ＡＮＤゲートＧ１の出力Ｖ５が立ち上がり、これによって第１のフリップフロップ回路ＦＦ１の出力Ｖ７は立ち下がる。一方、ｔ２´´、ｔ３´´´においては、それぞれ直前のｔ２´、ｔ３´´において第１タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ３が立ち下がり、時間区間ｔの間Ｖ３のローレベルを維持することにより、第１ＡＮＤゲートＧ１の出力Ｖ５の立ち上がりが発生しないため、第１のフリップフロップ回路ＦＦ１の出力Ｖ７は立ち下がらない。ただしこの動作は、ｔ２´、ｔ３´´から設定時間ｔが経過する前にｔ２´´、ｔ３´´´が存在することが条件となる。
【００３３】
また、第２転移回路２２の転移出力Ｖ２はｔ４´、ｔ４´´´、ｔ５´´において立ち下がる。このうち、ｔ４´においては第２タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ４が立ち下がり、第1のフリップフロップ回路ＦＦ１はリセットされて出力Ｖ７は立ち上がる。ｔ５´´においては第２タイマ回路ＴＭ２の出力Ｖ４が立ち下がり、第1のフリップフロップ回路ＦＦ１はリセットされるが、もともと出力Ｖ７はハイレベルであるためなんの変化も発生しない。ｔ４´´´においては直前のｔ４´において第２タイマ回路ＴＭ２の出力Ｖ４が立ち下がり、時間区間ｔの間Ｖ４のローレベルを維持しているため、Ｖ４が改めて立ち下がることはなく、第１のフリップフロップ回路ＦＦ１の出力Ｖ７はハイレベルのままである。      
【００３４】
ただしこの動作は、ｔ４´から設定時間ｔが経過する前にｔ４´´´が存在することが条件となる。同様に、第１転移回路２１の転移出力Ｖ１はｔ２´、ｔ２´´´、ｔ３´´、ｔ６において立ち下がる。このうち、ｔ２´、ｔ６においては第１タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ３が立ち下がり、第２のフリップフロップ回路ＦＦ２はリセットされて出力Ｖ８は立ち上がる。ｔ３´´においては第１タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ３が立ち下がり、第２のフリップフロップ回路ＦＦ２はリセットされるが、もともと出力Ｖ８はハイレベルであるためなんの変化も発生しない。ｔ２´´´においては直前のｔ２´において第１タイマ回路ＴＭ１の出力Ｖ３が立ち下がり、時間区間ｔの間Ｖ３のローレベルを維持しているため、Ｖ３が改めて立ち下がることはなく、第２のフリップフロップ回路ＦＦ２の出力Ｖ８はハイレベルのままである。ただしこの動作は、ｔ２´から設定時間ｔが経過する前にｔ２´´´が存在することが条件となる。
【００３５】
以上により、第３のＡＮＤゲートの出力Ｖ９は、ｔ１〜ｔ２´およびｔ３´〜ｔ４´およびｔ５´〜ｔ６の区間でアクティブなローレベルになり、パルス幅Ｗ´のゼロクロス信号Ｖ９が生成される。この結果、パルス幅の中にゼロクロス点が存在し割れも発生していないので、次段の演算器（ＣＰＵ）は、このゼロクロス信号Ｖ９を用いて所要の動作を行うことができる。
【００３６】
なお、上記時間区間ｔは、交流電圧Ｖ０の波形歪みの程度を考慮して決定することができる。交流電圧Ｖ０が時刻ｔ２´で閾値電圧Ｖｏａより高くなり、次に時刻ｔ２´´で閾値電圧Ｖｏａより低くなる時間をＸとし、次に交流電圧Ｖ０が最大振幅から立ち下ってきて時刻ｔ３´で閾値電圧Ｖｏａになるまでの時間をＹとしたとき、Ｘ＜ｔ＜Ｙとなる。この場合、時間Ｘ、Ｙは不定であるから、実験等により適宜に設定するとよい。時間区間ｔは、閾値電圧Ｖｏａの大きさと交流電圧Ｖ０の周波数とに基づいて決定するが、閾値電圧Ｖｏａがゼロクロス点に極めて近いと仮定しても、最大でも、交流電圧Ｖ０の半サイクルを超えない。
【００３７】
以上のゼロクロス検知回路は、例えば、半導体製造装置の一つであるＣＶＤ装置において、当該装置に使用される電力調整器に適用することができる。このＣＶＤ装置においては、加熱炉内にシリコンウエハ等の基板を収容し、加熱炉内をヒータにより所要の温度に加熱しつつ反応ガスを供給して基板上に薄膜を形成する。半導体製造装置においては加熱炉内の温度条件が製品の品質を左右する重要な要素である。電力調整器は、そのひとつの用途として、加熱炉内のヒータの発熱に必要な電力の調整をするようになっている。このような電力調整器を備えた温度制御システムには、図４で示すものがある。このシステムにおいて、電力調整器１０は、交流電源１４のゼロクロス点を検知するゼロクロス検知回路１１と、操作量に対応したゼロクロス点からの交流電源の位相を演算する演算器（ＣＰＵ）１２とを備える。ヒータ１３と交流電源１４との間にはソリッドステートリレー（ＳＳＲ）１５が介装されている。なお、ＳＳＲではなく、トライアック等、他のスイッチ素子でもよい。そして、このシステムには、図５で示す波形でヒータ１３を位相制御する方式と、図６で示す波形でヒータ１３を制御する最適サイクル制御方式とがある。図５で示す位相制御方式においては、電力調整器１０の演算器１１により操作量に対応したゼロクロス点からの交流電源１４の位相が演算され、この演算に対応した出力状態で図５（Ｂ）で示すＳＳＲ駆動信号がＳＳＲ１５に印加される。これによって、図５（Ａ）の破線で示す交流電源１４の電圧（交流電圧）に対して、ヒータ１３には図５（Ａ）の斜線で示す波形の電流が供給されて、加熱炉内の温度が制御される。図６で示す最適サイクル制御方式においては、電力調整器１０の演算器１１により操作量に対応したゼロクロス点からの交流電源１４の半サイクルの個数が演算され、この演算に対応した出力状態で図７（Ｂ）で示すＳＳＲ駆動信号がＳＳＲ１５に印加される。これによって、図７（Ａ）の破線で示す交流電源１４の電圧（交流電圧）に対して、ヒータ１３には図７（Ａ）の斜線で示す波形の電流が供給されて、加熱炉内の温度が制御される。
【００３８】
以上のシステムにおいては、電力調整器１０の演算器１２における演算においては、ゼロクロス検知回路１１からのゼロクロス信号が必要となる。本実施形態のゼロクロス検知回路１は、図４で示すゼロクロス検知回路１１に適用することができる。なお、図４の電力調整器１０は、ＳＳＲ１５が外部に設けられているが、図７で示すように、ＳＳＲ１５を電力調整器１０内に設けることができる。
【００３９】
本実施形態のゼロクロス検知回路１を上記電力調整器１０のゼロクロス検知回路１１として適用した場合、ゼロクロス信号がアクティブになる周期に基づいて、交流電圧の周波数を認識する場合、交流電圧Ｖ０に波形歪みがあっても、ゼロクロス信号が割れたりしないので、その周波数を正確に認識することができる。ヒータ等に電力を供給する電力調整器において位相制御や最適サイクル制御で電力調整する場合、意図した電力に制御することができる。
【００４０】
なお、交流電圧Ｖ０に波形歪みが無い場合のゼロクロス信号Ｖ９のパルス幅Ｗと、交流電圧Ｖ０に波形歪みが有る場合のゼロクロス信号Ｖ９のパルス幅Ｗ´とが異なってくる。このようなパルス幅Ｗ，Ｗ´の相違による上記電力調整器１０等での使用用途上の懸念についてまとめる。まず、ゼロクロス信号Ｖ９がアクティブになる周期を計測することにより、交流電圧Ｖ０の周波数を検知する。そして、交流電圧Ｖ０に波形歪みが存在すると、ゼロクロス信号Ｖ９がアクティブになる周期は一定値にならないが、その周期の平均値は波形歪みが無い場合の周期と同等になるから、演算器１２内のプログラムで連続した複数回周期を測定し、その測定の平均値をその波形の周期であると認識するようにしておくことで、周期が半サイクル毎に変化したとしても問題はない。また、この認識では、波形歪みが無い波形に対してもより精度を上げることが可能である点で好ましい。ＳＳＲ１５のトリガタイミングがずれるとしても、波形歪みによるタイミングずれは僅かで済む上、本来、交流電圧Ｖ０には波形歪みが存在することを前提として位相制御や最適サイクル制御をするから、ゼロクロス信号Ｖ９のパルス幅が波形歪みの有無で相違しても、その制御の精度に影響することは少ない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の最良の形態に係るゼロクロス検知回路の回路図
【図２】交流電圧に波形歪みが無い場合の図１のゼロクロス検知回路の動作説明に供するタイミングチャート
【図３】交流電圧に波形歪みが有る場合の図１のゼロクロス検知回路の動作説明に供するタイミングチャート
【図４】温度制御システムの回路図
【図５】図４のシステムの動作説明に供するタイミングチャート
【図６】図４のシステムの動作説明に供するタイミングチャート
【図７】他の温度制御システムの回路図
【図８】従来のゼロクロス検知回路の回路図
【図９】交流電圧に波形歪みが無い場合の図８のゼロクロス検知回路の動作説明に供するタイミングチャート
【図１０】交流電圧に波形歪みが有る場合の図８のゼロクロス検知回路の動作説明に供するタイミングチャート
【符号の説明】
【００４２】
１はゼロクロス検知回路、２は転移回路（転移手段）、３はゼロクロス信号生成回路（ゼロクロス信号生成手段）、４は無効化回路（無効化手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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