(57)【要約】【課題】負荷機器の給電インピーダンスによりゼロクロススイッチの動作が影響を受けず、品位の高い電源を供給すると共に、信頼性の向上したゼロクロススイッチを提供することを目的とする。【解決手段】ゼロクロススイッチは、ＡＣ1００Ｖ電源を入力するＡＣ１００Ｖプラグ１と、ゼロクロススイッチされたＡＣ1００Ｖ電源を出力するＡＣ１００Ｖコンセント４ａ〜４ｄと、電源のゼロクロス点で動作するトライアック７と、トライアック７と並列に挿入して所定のタイミングで負荷機器に電源を供給するメカニカルリレー８と、入力した電源の線間に挿入するブリーダ抵抗９と、該ブリーダ抵抗９の動作を制御するメカニカルリレー１０と、電源のゼロクロス点を検出してトライアック７、メカニカルリレー８、メカニカルリレー１０の動作を制御するコントローラ１１とにより構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電源を入力するＡＣプラグと、
ゼロクロス動作を行うＡＣ電源を負荷機器に出力する所定の数量のＡＣコンセントと、
ゼロクロススイッチの動作時にＡＣ電源のゼロクロス点で所定の時間ＯＮとなり負荷機器にＡＣ電源を供給すると共に、ゼロクロススイッチの復旧時にＡＣ電源のゼロクロス点でＯＦＦとなり負荷機器への電源供給を停止するする半導体スイッチ素子と、
該半導体スイッチ素子と並列に挿入して所定のタイミングで負荷機器にＡＣ電源を供給する第一のメカニカルリレーと、
入力したＡＣ電源の線間に挿入するブリーダ抵抗と、
該ブリーダ抵抗をＡＣ電源の線間に挿入するか切り離すかの切り替えを所定のタイミングで行う第二のメカニカルリレーと、
所定のタイミングでＡＣ電源のゼロクロス点を検出して、前記半導体スイッチ素子、第一のメカニカルリレー、及び第二のメカニカルリレーの動作を制御するコントローラとにより構成することを特徴とするゼロクロススイッチ。
【請求項２】
前記コントローラが、ゼロクロススイッチを起動、復旧させるスイッチと、
ＡＣ電源に接続してＡＣ電源を所定の電圧に降圧するトランスと、
降圧したＡＣ電源を入力してコントローラに所定の直流電圧を供給する直流安定化電源と、
所定のタイミングで、降圧したＡＣ電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出センサと、
前記スイッチの操作によりコントローラ内のシーケンス動作をつかさどるシーケンサと、
該シーケンサからの指示によりクロック信号を出力する発振器と、
前記クロック信号を入力して所定のタイミング信号を生成するタイマーと、
前記シーケンサ、及タイマーからの指示によりカウントアップし、所定のステート信号を出力するステートカウンタと、
前記ステート信号を所定の内容に変換し、前記ゼロクロス検出センサ、半導体スイッチ素子、第一のメカニカルリレー、及び第二のメカニカルリレーの動作を制御するデコーダと、
前記デコーダからの指示により半導体スイッチ素子へのトリガー信号を出力するフリップフロップと、
前記デコーダからの指示により第二のメカニカルリレーへの動作信号を出力するロジック回路とにより構成し、
前記ゼロクロス検出センサには、差動アンプ、絶対値回路、及びコンパレータを備えていることを特徴とする請求項１記載のゼロクロススイッチ。
【請求項３】
ゼロクロススイッチの待機時に、前記ゼロクロス検出センサ、発振器、タイマー、ステートカウンタ、デコーダ、及びフリップフロップの動作を停止していることを特徴とする請求項１または２記載のゼロクロススイッチ。
【請求項４】
ゼロクロススイッチの待機時に、ＡＣ電源間にブリーダ抵抗を挿入し、ゼロクロススイッチ回路の発振現象を防止すると共に、前記第一のメカニカルリレーの動作後は、前記ブリーダ抵抗を切り離しゼロクロススイッチの消費電力を低減したことを特徴とする請求項１乃至３に記載のゼロクロススイッチ。
【請求項５】
前記ゼロクロス検出センサとして、差動アンプ、コンパレータ、及びゼロクロス検出シーケンサを備えてゼロクロス検出を高速化させ、前記第一のメカニカルリレー、第二のメカニカルリレー、及びブリーダ抵抗を廃止し、前記半導体スイッチ素子として高速スイッチ可能な素子を使用することにより、高周波の正弦波における高速ゼロクロススイッチを可能としたことを特徴とする請求項１乃至３記載のゼロクロススイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゼロクロススイッチに関し、特にディジタル回路によるステートマシンを用い、機器の電源ＯＮ、ＯＦＦ時の突入電流を抑えるゼロクロススイッチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、オーディオ用機器を長期にわたり使用していると、出力音声が次第に劣化してくることが有る。この原因の一つとして考えられるものは、機器の電源を投入、或いは切断する際に機器に流れ込む突入電流により、機器の電源用整流平滑安定化回路が次第にダメージを受け、機器に十分な品位の電気を供給することが出来なくなることにある。
電源用整流平滑安定回路の品質は、オーディオ機器の再生音の品質に大きく作用する。そこで、電源用整流平滑安定回路の品質の向上のためには、一般的に次に述べるような条件が必要である。
【０００３】
１．電源用整流平滑安定回路の入力となるＡＣ１００Ｖの電源は、ノイズが少なく波形歪のない正弦波交流電源のように、品位の高いものが必要である。
２．電源用整流平滑安定回路自身がノイズが少なく波形歪のない品位の高いトランスレートを行う必要が有る。
３．負荷から、ノイズや負荷前段の回路にダメージをもたらすような要因（突然の高い負荷電流の頻発等）が起こらないようにする必要がある。
【０００４】
図６は、従来のゼロクロススイッチの第一の構成例である。これは、電源の投入、切断時に生じる突入電流を防止し、機器に十分な品位の電源を供給する手段であり、ＡＣ１００Ｖプラグ１には、ＡＣ１００Ｖ電源が供給されており、スイッチ２を投入、切断した際に、ゼロクロス検出付きトライアック３を用いて入力される電源のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点においてトライアックを動作させてＡＣ１００Ｖコンセント４に電源を出力、或いは遮断するものである。又、電源のゼロクロススイッチ手段としては、半導体スイッチ素子であるトライアックの他、ＦＥＴ、ソリッドステートリレー等を使用可能である。
【０００５】
図６に示した構成例においては、もともと電源用整流平滑安定回路の入力となるＡＣ１００Ｖの電源が、ノイズが少なく波形歪のない正弦波交流電源であり、電源用整流平滑安定回路が品位の高いトランスレートを行っていると仮定しても、ゼロクロススイッチを構成する半導体に常時電流が流れ続けることにより、ゼロクロススイッチ回路の発振、熱雑音の発生、或いは電源波形の変形等が生じる可能性があり、ゼロクロススイッチ回路の出力を印加する電源用整流平滑安定回路において、入力する電源がノイズが少なく波形歪のない正弦波交流電源のような品位の高いという条件を満たすことが出来ない。
【０００６】
そこで、従来のゼロクロススイッチの第二の構成例を図７に示す。本構成例は、図６に示したゼロクロススイッチの問題を解決するためになされたものであって、トライアック、ＦＥＴやソリッドステートリレーを用いたゼロクロススイッチ手段に並列に機械リレーを取り付け、負荷機器に電源を投入、或いは切断するタイミングにのみゼロクロススイッチ手段を動作させ、電源の投入後は機械リレーによりＡＣ１００Ｖ電源を供給するものである。
【０００７】
図７の動作を説明すると、ＡＣ１００Ｖプラグ１には、ＡＣ１００Ｖ電源が供給されており、スイッチ２を投入するとシーケンサ５が動作し、ゼロクロス検出付きトライアック３を動作させて入力されるＡＣ１００Ｖ電源のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点においてトライアックを起動させてＡＣ１００Ｖコンセント４に電源を出力する。その後、所定のタイミングでシーケンサ５は、メカニカルリレー６を動作させ、ＡＣ１００Ｖ電源を機械リレー６経由でＡＣ１００Ｖコンセント４に出力すると共に、トライアック３を復旧する。
【０００８】
次に、スイッチ２を復旧させると、シーケンサ５が動作し、ゼロクロス検出付きトライアック３を動作させてＡＣ１００Ｖ電源を出力すると共に、所定のタイミングで機械リレー６を復旧させる。ゼロクロス検出付きトライアック３は、電源のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点においてトライアックを復旧させて、機器に印加していたＡＣ１００Ｖの供給を停止する。
【特許文献１】特開平８−４６４９９号公報
【特許文献２】特開平１０−３１２７１５号公報
【特許文献３】特開平１０−１７７０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図７に示した従来のゼロクロススイッチは、以下に示したような問題を抱えている。
１．ゼロクロススイッチ手段としてトライアックを用いた場合、トライアックがＯＦＦの時、出力電圧が０Ｖとならずに負荷のインピーダンスに左右されて少量の電圧を生ずる時がある。これは、ゼロクロススイッチとしての動作としては問題とならない場合が多いが、ゼロクロススイッチとしての動作は不完全であり、これにより何らかの障害が発生する可能性を否定出来ない。
【００１０】
２．上述のように、負荷のインピーダンスにより、トライアックの出力電圧が異なると言うことは、ゼロクロススイッチに何らかのＣＲを含む影響の大きい等価回路が形成されている可能性がある。この等価回路と負荷機器の給電インピーダンスとの関係で発振ループが形成され、それがオーディオ機器等の回路素子に何らかのダメージを与える可能性が有る。
【００１１】
３．従来のゼロクロススイッチを構成する回路は、主にアナログ素子を用いた回路、ＣＲタイマーを用いた回路が主流である。前述したように、ゼロクロススイッチの操作の後、シーケンサーを用いて所定のシーケンス動作を行う場合、シーケンサーが様々な操作によって起こりえる問題となるステートに陥らないため、冗長性のある回路が構成されている必要があるが、アナログ素子を用いた回路、ＣＲタイマーを用いた回路は、シーケンス動作に確実性を持たせるには無理があり、前述の整理された確実な状態遷移を行うには問題を生ずる。
【００１２】
４．ゼロクロススイッチを操作しない時は、ゼロクロススイッチそのものは何も動作しないことが理想であるが、アナログ素子を用いた回路、ＣＲタイマーを用いた回路は、ゼロクロススイッチが動作していない状態においても、電源ラインに回路素子が接続されており、負荷の状態によっては、ゼロクロススイッチ回路との間に発振ループが形成される可能性を有している。
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、負荷機器の給電インピーダンスによりゼロクロススイッチの動作が影響を受けず、品位の高い電源を供給すると共に、信頼性の向上したゼロクロススイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明に係わるゼロクロススイッチは、以下の構成をとる。
請求項１記載の発明は、ＡＣ電源を入力するＡＣプラグと、ゼロクロス動作を行うＡＣ電源を負荷機器に出力する所定の数量のＡＣコンセントと、ゼロクロススイッチの動作時にＡＣ電源のゼロクロス点で所定の時間ＯＮとなり負荷機器にＡＣ電源を供給すると共に、ゼロクロススイッチの復旧時にＡＣ電源のゼロクロス点でＯＦＦとなり負荷機器への電源供給を停止するする半導体スイッチ素子と、該半導体スイッチ素子と並列に挿入して所定のタイミングで負荷機器にＡＣ電源を供給する第一のメカニカルリレーと、入力したＡＣ電源の線間に挿入するブリーダ抵抗と、該ブリーダ抵抗をＡＣ電源の線間に挿入するか切り離すかの切り替えを所定のタイミングで行う第二のメカニカルリレーと、所定のタイミングでＡＣ電源のゼロクロス点を検出して、前記半導体スイッチ素子、第一のメカニカルリレー、及び第二のメカニカルリレーの動作を制御するコントローラとにより構成することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記コントローラが、ゼロクロススイッチを起動、復旧させるスイッチと、ＡＣ電源に接続してＡＣ電源を所定の電圧に降圧するトランスと、降圧したＡＣ電源を入力してコントローラに所定の直流電圧を供給する直流安定化電源と、所定のタイミングで、降圧したＡＣ電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出センサと、前記スイッチの操作によりコントローラ内のシーケンス動作をつかさどるシーケンサと、該シーケンサからの指示によりクロック信号を出力する発振器と、前記クロック信号を入力して所定のタイミング信号を生成するタイマーと、前記シーケンサ、及タイマーからの指示によりカウントアップし、所定のステート信号を出力するステートカウンタと、前記ステート信号を所定の内容に変換し、前記ゼロクロス検出センサ、半導体スイッチ素子、第一のメカニカルリレー、及び第二のメカニカルリレーの動作を制御するデコーダと、前記デコーダからの指示により半導体スイッチ素子へのトリガー信号を出力するフリップフロップと、前記デコーダからの指示により前記ブリーダ抵抗を制御する第二のメカニカルリレーへの動作信号を出力するロジック回路とにより構成し、前記ゼロクロス検出センサには、差動アンプ、絶対値回路、及びコンパレータを備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、ゼロクロススイッチの待機時に、前記ゼロクロス検出センサ、発振器、タイマー、ステートカウンタ、デコーダ、及びフリップフロップの動作を停止していることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、ゼロクロススイッチの待機時に、ＡＣ電源間にブリーダ抵抗を挿入し、ゼロクロススイッチ回路の発振現象を防止すると共に、前記第一のメカニカルリレーの動作後は、前記ブリーダ抵抗を切り離しゼロクロススイッチの消費電力を低減したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、前記ゼロクロス検出センサとして、差動アンプ、コンパレータ、及びゼロクロス検出シーケンサを備えてゼロクロス検出を高速化させ、前記第一のメカニカルリレー、第二のメカニカルリレー、及びブリーダ抵抗を廃止し、前記半導体スイッチ素子として高速スイッチ可能な素子を使用することにより、高周波の正弦波における高速ゼロクロススイッチを可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１、２及び４記載の発明は、ゼロクロススイッチの待機時と半導体スイッチ素子がＯＮの時、ＡＣ電源間にブリーダ抵抗を挿入したため、ゼロクロススイッチに接続する負荷機器の給電インピーダンスによりゼロクロススイッチの動作が影響を受け難くなることから、ゼロクロススイッチが動作した際に、半導体スイッチ素子の作動モードとメカニカルリレーの差動モードとの性能の差が少なくなり、高品位のゼロクロススイッチを提供する上で著しい効果を発揮する。
【００１９】
又、ブリーダ抵抗は、ゼロクロススイッチに接続する負荷機器に予想される誘導性リアクタンスや容量性リアクタンスの大きさに対して、出力電圧に対する出力電流の位相ずれを小さくとどめる程度に小さい抵抗値としたため、ゼロクロススイッチと負荷機器の給電インピーダンスとの関係で発振ループが形成されることを防止した。
【００２０】
請求項２記載の発明は、コントローラをディジタルシーケンスを用いることにより構成したことにより信頼性の高いゼロクロススイッチを実現出来ると共に、ゼロクロススイッチを量産化する際には、ステートマシンをワンチップのＰＬＤで構成し、安価なテレビゲーム用機器から高級オーディオ機器に至るまで、品位の高いゼロクロススイッチを提供することが可能である。
【００２１】
請求項３記載の発明は、コントローラを構成する機能素子について、待機時に必要最小限の機能素子のみ動作させ、他の素子は動作を停止しているため、ゼロクロススイッチが発生するノイズを最小限に留め、品位の高いゼロクロススイッチを提供すると共に、低消費電力化も果たしている。
【００２２】
請求項５記載の発明は、高速のゼロクロススイッチを実現しており、水晶振動子クラスの周波数を有する正弦波における高速ゼロクロススイッチを可能とし、ゼロクロススイッチの多様化に大きな効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明においては、負荷機器の給電インピーダンスによりゼロクロススイッチの動作が影響を受けないように、半導体スイッチ素子がＯＮの時、及び待機時に機能するブリーダ抵抗を内蔵した。ブリーダ抵抗は、ゼロクロススイッチに接続する機器に予想される誘導性リアクタンスや容量性リアクタンスの大きさに対して、出力電圧に対する出力電流の位相ずれを小さくとどめる程度に小さい抵抗値とする。又、ゼロクロススイッチ回路は、主にディジタルシーケンスを用いて構成し、アリゴリズムはマイコンでの動作をトレースしたものである。
【００２４】
図１は、本発明に係わるゼロクロススイッチの一実施例を示す構成図である。ゼロクロススイッチは、ＡＣ１００Ｖ電源を入力するＡＣ１００Ｖプラグ１と、ゼロクロススイッチされたＡＣ１００Ｖ電源を出力するＡＣ１００Ｖコンセント４ａ〜４ｄと、電源のゼロクロス点で動作するトライアック７と、トライアック７と並列に挿入して所定のタイミングで負荷機器に電源を供給するメカニカルリレー８と、入力した電源の線間に挿入するブリーダ抵抗９と、該ブリーダ抵抗９の動作を制御するメカニカルリレー１０と、電源のゼロクロス点を検出してトライアック７、メカニカルリレー８、メカニカルリレー１０の動作を制御するコントローラ１１とにより構成する。又、電源のゼロクロススイッチ手段としては、半導体スイッチ素子であるトライアックの他、ＦＥＴ、ソリッドステートリレー等を使用可能であるが、本実施例においては、トライアックを用いた例により説明する。
【００２５】
図２は、本発明に係わるゼロクロススイッチの一実施例を示す外観図である。ゼロクロススイッチは、ゼロクロススイッチコントローラ１２と、ゼロクロススイッチテーブルタップ１３とにより構成し、ゼロクロススイッチコントローラ１２には、電源を投入するスイッチ２と、該スイッチ２の動作状態を表示するランプ１４と、トライアック７の動作状態を表示するランプ１５と、メカニカルリレー８の動作状態を表示するランプ１６とを備えており、ゼロクロススイッチテーブルタップ１３には、４個のＪＩＳ、又はＵＬホスピタルグレードのコンセント４ａ〜４ｄと、ＪＩＳ、又はＵＬホスピタルグレードのＡＣプラグ１を設けた電源コード１７とを備えており、ゼロクロススイッチコントローラ１２とゼロクロススイッチテーブルタップ１３との間は、制御コード１８ａと電源コード１８ｂとにより接続されている。
【００２６】
そこで、図１と図２を参照しながらゼロクロススイッチの動作を説明する。先ず、電源コード１７をＡＣ１００Ｖ電源に接続しているとランプ１４は、緑色で点灯しており、ランプ１５、１６は消灯している。この時、トライアック７、メカニカルリレー８はＯＦＦ状態であり、メカニカルリレー１０はＯＮ状態として電源にブリーダ抵抗９を挿入している。
【００２７】
そこで、スイッチ２と投入すると、ランプ１４は赤色に変わり、コントローラ１１がゼロクロス点を検出すると、ゼロクロス点においてトライアック７をＯＮとしてコンセント４ａ〜４ｂに電源ＡＣ１００Ｖを印加すると共に、ランプ１５を点灯する。次に、コントローラ１１は、所定のタイミングでメカニカルリレー８をＯＮとしてランプ１６を点灯し、メカニカルリレー８経由にてもコンセント４ａ〜４ｂに電源ＡＣ１００Ｖを印加する。次に、コントローラ１１は、所定のタイミングでトライアック７をＯＦＦとし、ランプ１５を消灯すると共に、メカニカルリレー１０をＯＦＦとしてブリーダ抵抗９をＡＣ１００Ｖ電源間より除去する。その後、ランプ１４を緑色に戻す。
【００２８】
次に、スイッチ２を切断すると、ランプ１４を赤色とすると共に、トライアック７をＯＮとしてランプ１５を点灯し、更に、メカニカルリレー１０をＯＮとしてブリーダ抵抗９を挿入する。次に所定のタイミングでメカニカルリレー８をＯＦＦとして、ランプ１６を消灯した後、コントローラ１１は、電源のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点においてトライアック７をＯＦＦとしてコンセント４ａ〜４ｂに印加していた電源ＡＣ１００Ｖを停止すると共に、ランプ１５を消灯して、ランプ１４を緑色に戻す。
尚、ランプ１４は、緑色の時にのみスイッチ２の操作を受け付け、赤色時は操作を受け付けない。
【００２９】
図３は、本発明に係わるゼロクロススイッチに使用されるコントローラの一実施例を示す構成図である。コントローラは、ゼロクロススイッチを動作させるスイッチ２と、ＡＣ１００Ｖ電源に接続して所定の電圧に降圧するトランス１９と、コントローラに所定の直流電圧を供給する直流安定化電源２０と、電源のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出センサ２１と、コントローラ内のシーケンス動作をつかさどるシーケンサ２２と、クロック信号を出力する発振器２３と、所定のタイミングで信号を出力するタイマー２４と、所定のステート信号を出力するステート記述用２進ジョンソンカウンタ（以降、ステートカウンタと称す）２５と、ステート信号を所定の内容に変換するデコーダ２６と、トライアックへのトリガー信号を出力するフリップフロップ２７と、ブリーダ抵抗９の挿抜を制御するメカニカルリレー１０への動作信号を出力するロジック回路２８とにより構成する。又、ゼロクロス検出センサ２１は、差動アンプ２９、絶対値回路３０、及びコンパレータを備えている。
【００３０】
次に、図３に示したコントローラの動作を説明する。先ず、スイッチ２が切断されている待機状態においては、シーケンサ２２を除いて、発振器２３、タイマー２４、ステートカウンタ２５、デコーダ６、フリップフロップ２７、及びゼロクロス検出センサ２１は動作を停止しており、自己が発するノイズを低減している。又、ロジック回路２８の動作によりメカニカルリレー１０はＯＮ状態であり、電源の線間にブリーダ抵抗９が挿入されている。
【００３１】
そこで、ゼロクロススイッチの動作時の動作を説明する。スイッチ２を投入すると、シーケンサ２２は、発振器２３を起動させると共に、ステートカウンタ２５をステート０からステート１へカウントアップし、デコーダ２６を介してゼロクロス検出センサ２１を動作させて電源のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス点を検出するとゼロクロス検出センサ２１は、検出信号をシーケンサ２２に送出し、シーケンサ２２は、ステートカウンタ２５をステート１からステート２へカウントアップすると共に、タイマー２４をスタートさせる。この時、ゼロクロス点において、デコーダ２６からの信号によりフリップフロップ２７は、トライアック７へのトリガーを出力してトライアック７をＯＮとする。
【００３２】
次に、タイマー２４から所定のタイミング信号を入力して、ステートカウンタ２５は、ステート２からステート３へカウントアップし、デコーダ２６を介してメカニカルリレー８をＯＮとする。その後、タイマー２４からの所定のタイミング信号を入力して、ステートカウンタ２５は、ステート３からステート０へ復旧して停止すると共に、デコーダ２６を介してフリップフロップ２７よりトライアック７へトリガーを出力してトライアック７をＯＦＦとし、更に、ロジック回路２８を制御してメカニカルリレー１０をＯＦＦとする。この状態で、ゼロクロススイッチは、負荷機器にメカニカルリレー８を介して安定した電源を供給し、ブリーダ抵抗９は電源より切り離されている。次に、所定のタイミングでタイマー２４も停止してゼロクロススイッチ回路は待受け状態となり、ステート１の状態から停止していたスイッチ２からのアクセス待ちとなる。
【００３３】
次に、ゼロクロススイッチからの電源供給を停止する時の動作を説明する。スイッチ２を切断すると、シーケンサ２２は、発振器２３を起動させると共に、ステートカウンタ２５をステート０からステート１へカウントアップすると共に、タイマー２４をスタートさせる。この時、デコーダ２６からの信号によりフリップフロップ２７は、トライアック７へのトリガーを出力してトライアック７をＯＮとすると共に、ロジック回路２８を制御してメカニカルリレー１０をＯＮとし、電源の線間にブリーダ抵抗９を挿入する。
【００３４】
次に、タイマー２４から所定のタイミング信号を入力して、ステートカウンタ２５は、ステート１からステート２へカウントアップし、デコーダ２６を介してメカニカルリレー８をＯＦＦとする。次に、タイマー２４から所定のタイミング信号を入力して、ステートカウンタ２５は、ステート２からステート３へカウントアップし、デコーダ２６を介してゼロクロス検出センサ２１を動作させて電源のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス点を検出するとゼロクロス検出センサ２１は、検出信号をシーケンサ２２に送出し、シーケンサ２２は、ステートカウンタ２５をステート３からステート０に復旧すると共に、ゼロクロス点においてデコーダ２６からの信号によりフリップフロップ２７は、トライアック７へのトリガーを出力してトライアック７をＯＦＦとする。この状態で、ゼロクロススイッチは、負荷機器への電源供給を停止する。次に、所定のタイミングでタイマー２４も停止してゼロクロススイッチ回路は待受け状態となり、ステート１の状態から停止していたスイッチ２からのアクセス待ちとなる。
【００３５】
図４は、本発明に係わるゼロクロススイッチのタイミングチャートである。同図を説明する。ゼロクロススイッチを動作させるためスイッチ２を投入すると、ステートカウンタがカウントアップすると共に、電源のゼロクロス点の検出を開始する。そこで、電源のゼロクロス点を検出すると、検出出力によりステートカウンタをカウントアップすると共に、トライアック７をＯＮとする。次に、スタートしたタイマーからの信号でメカニカルリレー８をＯＮとすると共に、ステートカウンタをカウントアップする。次に、タイマーからの信号により、ステートカウンタを初期状態に復旧して所定のタイミングでトライアック７をＯＦＦとすると共に、メカニカルリレー１０をＯＦＦとしてブリーダ抵抗９を削除し、その後、タイマーも復旧する。この状態で、メカニカルリレー８のみがＯＮとなっており、ゼロクロススイッチから負荷機器に安定した電源を供給する。
【００３６】
次に、ゼロクロススイッチからの電源供給を停止するためスイッチ２を切断すると、ステートカウンタをカウントアップしてトライアック７をＯＮとすると共に、メカニカルリレー１０をＯＮとしてブリーダ抵抗９を挿入する。次に、タイマーをスタートさせてステートカウンタをカウントアップさせると共に、メカニカルリレー８をＯＦＦとする。その後、タイマーからの信号によりステートカウンタをカウントアップして、電源のゼロクロス点の検出を開始し、ゼロクロス点を検出すると検出信号によりステートカウンタを初期状態に復旧すると共に、ゼロクロス点においてトライアック７をＯＦＦとする。そこで、ゼロクロススイッチからの負荷機器への電源供給が停止し、その後、タイマーも復旧する。
【００３７】
次に、上述したゼロクロススイッチの実施例においては、負荷機器への電源供給を目的としたゼロクロススイッチについて説明したが、本実施例はその応用例として、水晶振動子クラスの周波数を有する正弦波におけるゼロクロススイッチを目的とした高速ゼロクロススイッチにも適用可能である。高速ゼロクロススイッチの場合においては、ゼロクロススイッチ手段としてメカニカルリレーやトライアックを用いることは困難であり、トランジスタやＦＥＴからなる高速のアナログスイッチが使用される。又、ゼロクロス検出センサにおいては、高速検出のために、絶対値回路の使用を止めシーケンサを使用した所定のゼロクロス検出シーケンスが必要である。他の部分のディジタルシーケンス動作は、図3に示したコントローラの動作に準じて機能させることにより高速ゼロクロススイッチを構成することが可能である。
【００３８】
図５は、本発明に係わる高速ゼロクロススイッチに使用されるコントローラの一実施例を示す構成図である。本実施例においては、前述したようにゼロクロス検出センサ３２の構成と、ゼロクロススイッチ手段をトランジスタやＦＥＴからなるアナログスイッチ３３としたことのみが異なり、その動作は、図３に示したコントローラに準じて行われる。
以上説明したように、本発明は所定のタイミングで電源にブリーダ抵抗を挿入することにより、負荷機器の給電インピーダンスに作用されてゼロクロススイッチの動作に悪影響を及ぼすことを避け、品位の高い電源を供給すると共に、ディジタルシーケンスを採用したことにより信頼性の高いゼロクロススイッチを提供可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係わるゼロクロススイッチの一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係わるゼロクロススイッチの一実施例を示す外観図である。
【図３】本発明に係わるゼロクロススイッチに使用されるコントローラの一実施例を示す構成図である。
【図４】本発明に係わるゼロクロススイッチのタイミングチャートである。
【図５】本発明に係わる高速ゼロクロススイッチに使用されるコントローラの一実施例を示す構成図である。
【図６】従来のゼロクロススイッチの第一の構成例である。
【図７】従来のゼロクロススイッチの第二の構成例である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・ＡＣ１００Ｖプラグ
２・・スイッチ
３・・ゼロクロス検出付トライアック
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・ＡＣ１００Ｖコンセント
５・・シーケンサ
６・・メカニカルリレー
７・・トライアック
８・・メカニカルリレー
９・・ブリーダ抵抗
１０・・メカニカルリレー
１１・・コントローラ
１２・・ゼロクロススイッチコントローラ
１３・・ゼロクロススイッチテーブルタップ
１４・・ランプ
１５・・ランプ
１６・・ランプ
１７・・電源コード
１８ａ・・制御コード
１８ｂ・・電源コード
１９・・トランス
２０・・直流安定化電源
２１・・ゼロクロス検出センサ
２２・・シーケンサ
２３・・発振器
２４・・タイマー
２５・・ステート記述用２進ジョンソンカウンタ
２６・・デコーダ
２７・・フリップフロップ
２８・・ロジック回路
２９・・差動アンプ
３０・・絶対値回路
３１・・コンパレータ
３２・・ゼロクロス検出センサ
３３・・アナログスイッチ
３４・・ゼロクロス検出シーケンサ  
【図１】
2005093258.tif 000003
【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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