(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力源と負荷との間の、電力をスイッチングするためのスイッチング回路において、
（ａ）上記電力源と上記負荷とを電気的に接続しかつ断線するための、直列に接続された第１と第２の電気的制御可能スイッチ、
（ｂ）上記直列に接続された第１と第２の電気的制御可能スイッチと並列に接続された第３の電気的制御可能スイッチ、
（ｃ）上記第１、第２、および第３のスイッチに接続された制御手段であって、上記電力源を上記負荷に接続するために上記第１、第２、および第３のスイッチを連続して接続する操作が可能な上記制御手段、
（ｄ）その後上記第１および第２のスイッチを開路とし、オープニング・シーケンスが始まるまで上記第１および第２のスイッチを開路状態にしておく操作が可能な上記制御手段、
（ｅ）オープニング・シーケンスを始めるために、上記第３のスイッチが接続されている間に上記第１のスイッチおよび第２のスイッチを再び接続するための操作がさらに可能な上記制御手段、
（ｆ）上記オープニング・シーケンスの間に、上記第１および第２のスイッチを再び接続した後上記第３のスイッチを開路とする操作がさらに可能な上記制御手段、及び、
（ｇ）その後上記第１および第２のスイッチを再び開路とする操作がさらに可能な上記制御手段
を含むスイッチング回路。
【請求項２】
上記第２のスイッチに先行して上記第１のスイッチが再び接続される、請求項１により定義される装置。
【請求項３】
上記第１のスイッチに先行して上記第２のスイッチが再び開路とされる、請求項１により定義される装置。
【請求項４】
上記第２のスイッチが接続した後７０ミリ秒から１３５ミリ秒の遅延のみの後上記第３のスイッチが接続される、請求項１の装置。
【請求項５】
上記第２のスイッチが接続した後１００ミリ秒の遅延のみの後上記第３のスイッチが接続される、請求項４の装置。
【請求項６】
上記第１および第３のスイッチが継電器を備え上記第２のスイッチが制御可能な伝導装置を備える、請求項１により定義される装置。
【請求項７】
上記第１と第２のスイッチが連続して接続する間の時間間隔を制御するための手段をさらに備えた、請求項１に定義された装置。
【請求項８】
上記第２と第３のスイッチが連続して接続する間の時間間隔を制御するための手段をさらに備えた、請求項１に定義された装置。
【請求項９】
上記第１と第２のスイッチが連続して接続する間とおよび上記第２と第３のスイッチが連続して接続する間のそれぞれの時間間隔を制御するための手段をさらに備えた、請求項１に定義された装置。
【請求項１０】
上記負荷が誘電性負荷を含む、請求項１の回路。
【請求項１１】
上記第２のスイッチが接続した後７０ミリ秒から１３５ミリ秒の遅延の後上記第３のスイッチが接続される、請求項７の装置。
【請求項１２】
上記第２のスイッチが接続した後１００ミリ秒の遅延の後上記第３のスイッチが接続される、請求項１１の装置。
【請求項１３】
電力源と負荷との間の、電力をスイッチングするためのスイッチング回路において、
（ａ）上記電力源と上記負荷とを電気的に接続しかつ断線するための、直列に接続された第１と第２の電気的制御可能スイッチ、
（ｂ）上記第２の電気的制御可能スイッチと並列に接続された第３の電気的制御可能スイッチ、
（ｃ）上記第１、第２、および第３のスイッチに接続された制御手段であって、上記電力源を上記負荷に接続するために上記第１、第２、および第３のスイッチを連続して接続する操作が可能な上記制御手段、
（ｄ）その後上記第２のスイッチを開路とし、オープニング・シーケンスが始まるまで上記第２のスイッチを開路状態にしておく操作が可能な上記制御手段；
（ｅ）オープニング・シーケンスを始めるために、上記第１のスイッチおよび第３のスイッチが接続されている間に上記第２のスイッチを再び接続する操作がさらに可能な上記制御手段、及び、
（ｆ）上記オープニング・シーケンスの間に、上記第２のスイッチを再び接続した後上記第３のスイッチを開路とする操作がさらに可能な上記制御手段、
（ｇ）その後上記第１および第２のスイッチを再び開路とする操作がさらに可能な上記制御手段
を含むスイッチング回路。
【請求項１４】
上記負荷が誘電性負荷を含む、請求項１３の装置。
【請求項１５】
上記第１および第３の電気的制御可能スイッチが継電器を備える、請求項１３の装置。
【請求項１６】
上記第２の電気的制御可能スイッチがトライアックからなる、請求項１３の装置。
【請求項１７】
電力源と負荷との間の、電力をスイッチングするための方法において、
（ａ）互いに直列に接続され上記電力源および上記負荷と直列に接続された第１のスイッチおよび制御可能伝導装置と、上記直列接続の第１のスイッチおよび上記制御可能伝導装置と並列して接続される第２のスイッチと、を含むスイッチング回路を与えるステップ、
（ｂ）上記第１のスイッチを接続し、第１の所定期間待ち、上記第１の所定期間の後上記制御可能伝導装置を伝導状態にし、第２の所定期間待ち、そして、第２のスイッチを接続し、；その後、オープニング・シーケンスが始まるまで、上記制御可能伝導装置を非伝導状態にし上記第１のスイッチを開路とする、ことにより上記電力源を上記負荷に接続するステップ、及び、
（ｃ）そして、オープニング・シーケンスを始めるために上記第１のスイッチ装置を再び接続し上記制御可能伝導装置を再び伝導状態にし、上記第２のスイッチを開路とし、その後再び上記制御可能伝導装置を非伝導状態にし上記第１のスイッチを再び開路とすることにより上記電力源を上記負荷から断線するステップを含む方法。
【請求項１８】
上記制御可能伝導装置を伝導状態にした後７０ミリ秒から１３５ミリ秒の遅延の後上記第２のスイッチが接続される、請求項１７の方法。
【請求項１９】
上記制御可能伝導装置を伝導状態にした後１００ミリ秒の遅延のみの後上記第２のスイッチが接続される、請求項１８の方法。
【請求項２０】
上記第１の所定期間が１５ミリ秒と６０ミリ秒の間であり、上記第２の所定期間が７０ミリ秒と１３５ミリ秒の間である、請求項１７により定義された方法。
【請求項２１】
上記第１と第２の所定期間がそれぞれ４０ミリ秒と１００ミリ秒である、請求項２０により定義された方法。
【請求項２２】
上記第１と第２のスイッチが継電器を含み、関連するスイッチが接続されるときに一緒にパチンと閉まる電気的接触子をおのおのの継電器が有し、
上記第１のスイッチは、接触子が閉まる際に接触子に生じる跳ねが沈降する所定の跳ねの期間を有し、
上記第１の期間は、上記所定の跳ねの期間より長いことを特徴とする請求項１７により定義された方法。
【請求項２３】
７０ミリ秒と１３５ミリ秒の間である上記第２の所定期間は、上記制御可能伝導装置が伝導状態にされた後に生じるどの電流サージも減衰させる長さである、請求項２２により定義された方法。
【請求項２４】
電力源から負荷を断線するための方法において、
（ａ）負荷と直列に繋がれた第１の電気的制御可能スイッチおよび制御可能伝導装置と、上記第１の電気的制御可能スイッチおよび上記制御可能伝導装置と並列に繋がれ、上記負荷が上記電力源に接続されているときは接続状態である第２の電気的制御可能スイッチと、を含むスイッチング回路を与えるステップと、
（ｂ）上記第１の電気的制御可能スイッチを接続し所定期間待ち、上記期間の後上記制御可能伝導装置を伝導状態にし第２の所定期間待ち、そして、上記第２の電気的制御可能スイッチを開路とし、それから上記制御可能伝導装置を非伝導状態にし上記第１の電気的制御可能スイッチを開路とすることにより上記電力源を上記負荷から断線するステップ
を含む方法。
【請求項２５】
上記負荷が誘電性負荷を含む、請求項２４の方法。
【請求項２６】
上記第１および第２の電気的制御可能スイッチが継電器を備える、請求項２４の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、モータ負荷と磁性低ボルト変圧器のような、例えば誘電性負荷を含む、負荷のためのスイッチング回路の改良に関する。
発明の背景
誘導性負荷、容量性負荷、そして抵抗性負荷を接続し断線する継電器と、それらの組み合わせは、よく知られている。そのような継電器は、「蛍光灯制御部のための２つの継電器スイッチング回路」という名称で、シーモ・Ｐ・ハーカライネンという出願人名義の、本発明の譲受人に譲渡された、米国特許第５，３０９，０６８号（特表平７−５０６２１５号）にて開示されている。またそのような継電器は、米国特許第４，８５５，６１２号（特開昭６０−１１７５１８号）、米国特許第４，７７２，８０９号（特開昭６０−１１７５１８号）、米国特許第４，２０９，８１４号、米国特許第３，８６４，６０４号（特開昭４９−４９１４０号）においても、記述されている。
先行技術においては、補助スイッチング継電器接触子と直列に繋がれた、トライアック、非並列に繋がれた一対のＳＣＲ（シリコン制御整流器）、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴまたはサイリスタ・タイプ装置といったような、制御可能な伝導装置により構成される並列回路とともに、主要スイッチング継電器接触子を利用することは、知られていた。稼動中で、しかも接続過程では、補助継電器接触子が最初に接続され、次にサイリスタが繋がれ、主要継電器接触子への並列の伝導経路を作成する。それから主要接触子は、アークをほとんど生じないで、または全く生じないで、接続される。
特許第５，３０９，０６８号（特表平７−５０６２１５号）では、補助継電器接触子とサイリスタを含む直列経路は、それから、次の主要継電器接触子接続オペレーションまで、非伝導とされる。主要負荷回路は主要接触子を開路とすることだけで開回路となる。
特許第４，７７２，８０９号（特開昭６０−１１７５１８号）では、回路を接続するにあたり、補助継電器接触子とサイリスタの直列回路は最初伝導にされ、主要継電器接触子はアークを生じることなく接続される。しかしながら、負荷回路を開路にするときに、主要接触子が開路となり電流が方向を転換し接続された直列回路の中に入り込めるように、補助継電器接触子は接続されたままである。このようにして、主要継電器接触子は、アークをほとんど生じないで、または全く生じないで、開路となる。
主要継電器接触子が接続されている間、補助継電器接触子が接続されたままであるこのタイプの回路は、たとえば落雷により生成されるサージ電流のせいで損傷を受けやすいかまたは破壊されやすい、というのは接続された直列回路に一部分が迂回する極高サージ電流がサイリスタに損傷を与えるまたは破壊するのには十分強烈である可能性があるためだ、ということが見出されている。しかしながら、直列回路の接続後あまりに間断なく主要継電器接触子が接続されると、主要継電器接触子接続中の容量性負荷への容量流入電流が、主要接触子を損傷することがありうる。しかし、主要スイッチを接続するに際しての遅延時間が長すぎると、トライアックに加えられるエネルギ全体がトライアックをヒートシンクが必要な温度にまで加熱してしまう。
これらの要求事項は相互に関連しており、これらの回路の設計において数多く問題を生じてきた。
発明の要約
本発明によると、新しいオペレーティング・シーケンスを備えた新しいスイッチング回路が供給されており、過度のサージ電流と加熱から直列回路サイリスタを保護する一方で、誘電性負荷、抵抗性負荷、そして容量性負荷とのアークを生じないスイッチングを強化する。
特に、本発明は、補助継電器スイッチとサイリスタもしくは他の制御可能伝導装置を含む直列回路と、主要継電器スイッチが並列して接続される新しい電力スイッチング回路を供給する。電力スイッチング回路が開路となっていてオフ状態の回路の正エアギャップを与えるとき主要継電器スイッチと補助継電器スイッチの両方とも開路となっている。
オペレーティング・シーケンスが与えられており、主要接触子の接続後できるだけ早く補助接触子を開路とすることを確実なものにすることで、サイリスタまたは他の半導体装置に対する電流サージダメージを防ぐ。このように、負荷回路が主要継電器によって電源に繋がれているとき、高サージ電流は直列回路の中へ迂回しえない。
制御可能伝導装置の伝導すなわち接続と主要接触子の接続との間の、電灯安定負荷に対しては７０から１３５ミリ秒の、望ましくは約１００ミリ秒である、時間遅延が備わる新しいオペレーティング・シーケンスが与えられている。この遅延は、サイリスタを通る電流がサイリスタへの過度の加熱を防ぐのには十分に短い時間の間流れる一方で、接続中に生じうる容量性サージ電流が、主要継電器接触子が接続する前に消散してしまうことを確実にするものである。
継電器回路の接触子の接続の間、容量性負荷ははっきりとしたアークを生じさせる。なぜならば、電源と負荷との間のボルト差は非常に大きなものであるから、接触子接続に際して電流は激変しつつキャパシタに入り込み充電するからである。この電流サージは、はねて動く継電器接触子を横切ってアークを生じさせるのに十分なエネルギを含む。
誘導性負荷はオープニング・シーケンスの間により多くのアークをはっきりと生じさせる。なぜならば誘導体磁場に蓄えられたエネルギが、開路時に継電器接触子を分離させる小さいギャップを通ってアーク電流を強制的に生じさせる。
本発明とそのさまざまな利点は、好ましい実施形態についての以下の詳細な記述から、同じ参照符号は同じ部分を示す添付の図面を参照することで、よりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
図１と図２は、先行技術のスイッチング回路の概略電気回路図である。
図３と図４は、スイッチング回路についての先行技術実施形態のブロック図である。
図５は、本発明のスイッチング回路についてのブロック図である。
図５ａは、本発明のスイッチング回路についてのもう１つの実施形態のブロック図である。
図６は、先行技術での図３と図４のスイッチング装置の接続と開路とのタイミングを示すタイミング・ダイヤグラムである。
図７は、図６と同様のものであるが、本発明に係る図５のスイッチング装置の接続と開路とのタイミングを示すタイミング・ダイヤグラムである。
図８は、図７と同様のものであるが、本発明に係る図５ａのスイッチング装置の接続と開路とのタイミングを示すタイミング・ダイヤグラムである。
好ましい実施形態の詳細な説明
蛍光灯の動作を制御するのに用いられるタイプの電気安定器のような負荷に電力を加えると、安定器は容量性負荷としてふるまうことに気づく。このように、電力が負荷に対して、例えば負荷とライン・ボルト電源の間のスイッチを接続することによって、加えられるたびに、ライン・ボルトまで負荷が充電すれば素早く静まる、負荷への電流の流入が生じる。この一時的な電流サージは１つの継電器スイッチによって制御される電気安定器の個数の関数である。たとえば、（定常状態で）まる１６アンペアの減光安定器回路の場合、電流サージは３００アンペアに近づく。短寿命であり、おそらくほんの数サイクルのみであろうが、このサージのレベルは、高い（たとえば、５０アンペア）電流定格を有する比較的大きな継電器でさえも接触子に損傷を与え得る。一対の継電器接触子が接続すなわち一緒にパチンと閉まるたびに跳ねて離れる傾向がある、という事実から問題は生じている。このバウンシングが大きな電流サージの発生中に生じると、間にある気体すなわち空気がイオン化してしまいアーキングが発生する。上述のようにアーキングは誘電性負荷においてもオープニング・シーケンス中に発生する。アーキングは継電器接触子上の伝導コーティングを局所的に加熱する効果を有する。この加熱効果によって、接触子素材の腐食のために、あるいはより頻繁には接触子が断線ポジションに溶接することが生じるために、ついには継電器が機能しなくなる。
複数の大きい接触子と１つの高弾性式接触子とを用いた単一式のヘビーデューティ継電器が利用されてきた。しかし、このタイプの継電器は、高価でしかもサイズ上かさばりがちである。１つのコストを押さえる方法では、並列に接続された２つの比較的小さい継電器を用い、一方の継電器にはそれに加えて直列に繋がる電流制限抵抗素子を備える。そのようなスイッチング回路が図１に示される。動作においては、継電器ＲＬ２が開路状態である間に継電器ＲＬ１が短時間接続される。継電器ＲＬ１が接続すると、電力源からのサージ電流は抵抗器Ｒを通って流れ、容量性負荷を充電する。電流サージの大きさは、抵抗器Ｒに制限され、抵抗値に依存するものである。電流サージが弱まったのち、第２の継電器ＲＬ２が接続され、電源と負荷間の直接の、実質上インピーダンスのない経路を与える。明白なことであるが、この回路の抵抗器Ｒは、損傷もブレイクダウンもなく電流サージに繰り返し耐えるように適切に見積もられなければならない。そのような抵抗器はサイズ上比較的大きくなりがちであり、いくつかの能動回路素子と比較してみても、高価である。しかし、図１の回路を採用するに際してより重大な問題には、以下のことがある。（１）第１の継電器が接続されるとまさに即座に抵抗器を通る伝導経路ができるのであるから、継電器接触子が最初の接続時に跳ねを生じて接触子間にやはりアーキングが発生する、（２）第１の継電器ＲＬ１が接続されるたびに、たとえほんの短時間とはいえ、抵抗器Ｒにかかるボルト数はフルラインボルテージに接近する可能性があるため、抵抗器Ｒは高エネルギストレスレベルに繰り返しさらされる。これは、第１の継電器は依然として跳ねを生じる間に幾許かのサージ電流に常にさらされること、抵抗器Ｒは吸収したエネルギを、内部的にまたはヒートシンクを経由して、熱として放散しなければならないこと、を意味する。この回路は容量性負荷を取り扱えるかもしれないが、誘電性負荷には利用できない。
これらの問題を避けるために、ハイブリッド・スイッチング回路が提案された。これらの回路は、図２に示されるように、２セットの接触子とトライアックのような半導体スイッチを備えるタイプの継電器を用いる。この回路は以下のように動作する。インプット信号が継電器に加えられると、接触子Ａが最初に接続し、よって電流を即座に抵抗器Ｒを通ってトライアックＱのゲート・リードに流させる。トライアックが引き動かされると、トライアックを通って電流が電力源から負荷へ流れる。所定の時間後、Ｂ接触子が接続し、負荷電流が電源から負荷へインピーダンスが無く流れることが許される。この時点で両セットの継電器接触子は接続されている。インプット信号が取り除かれると、Ｂ接触子が最初に開路とされ、よって負荷電流を再びトライアックＱに流させる。それに続いて、接触子Ａが開路とされると、負荷電流がゼロになりトライアックＱによりカットオフされる。
電気安定器への電力スイッチングを制御する、図２に示されるタイプの回路を用いるにあたって少なくとも３つの潜在的な問題がある。第１は、Ｂ接触子が接続されているときでさえも、トライアックＱはいつもオン状態に駆動されるので、負荷電流が、２つの接触子のセットの接続の間短時間インタバルのみというよりもむしろ、トライアックＱ中に間断無く流れる可能性がある、ということである。トライアックは、最初の伝導インタバルの間で、まだ開路状態にあるＢ接触子にかかるボルテージを約１ボルト（すなわち、トライアックのＯＮ状態のボルト数）にまで減じてしまう。この低いボルト数は第２の接触子のセット上の酸化物のコーティングを破壊するには十分ではない可能性がある。従って、Ｂ接触子が機械的には“接続されて”いるとしても、電気的な意味においては“接続されて”いない可能性がある。この問題点は先行技術である特許第４，８５５，６１２号（特開昭６０−１１７５１８号）と第４，７７２，８０９号（特開昭６０−１１７５１８号）の回路においても存在する。全ての負荷電流はトライアックＱ中に流れ続け、トライアックは熱が沈降しないため、じきにオーバーヒートし最後には機能しなくなる、というのが正味の結果である。典型的な破損モードは“短絡”であるから、継電器はそれから負荷電流を断線できなくなる。
図２の回路に関する第２の潜在的な問題は、継電器がターンオフされたとき、並列の接触子（すなわち、Ｂ接触子）が最初に開路とされ、それで負荷電流は再びトライアックＱにより瞬間拾い上げられる、ということである。その後、Ａ接触子が最後に開路とされると、駆動力はトライアックＱゲートから除かれる。この時点で、トライアックＱはオフの状態に切替ると想定され、よって負荷回路から電力を除去する。しかし、負荷回路のあるタイプの、特に高い誘電特性を備える負荷回路は、トライアックＱがオフの状態に切替るのを妨げる可能性があり、よって、負荷がＯＦＦ状態であると想定されても、負荷には電圧が加えられたままであることがある。これは、安全上の問題点である。図２の回路にはエアギャップのオフがないことを銘記すべきである。
図２の回路に関する第３の潜在的な問題は、エアギャップが無いため、トライアックＱ１からの少量のリーク電流が電気安定器のような容量性負荷を充電してしまい、十分に有害なボルト数になる可能性がある、ということである。これは深刻な安全上の問題点である。というのは、ある時点で負荷が電圧計に対しオフ状態であるかのように示していながら、しかし、後のある時点で、負荷ボルト数が十分に有害な値になりうるからである。
図３を参照すると、（特許第５，３０９，０６８号（特表平７−５０６２１５号）での）先行技術の電力スイッチング回路が示されており、分離性継電器ＲＬ３、ＲＬ４のような一対のスイッチ、最も望ましくはトライアックＱ１である電気スイッチのような制御可能伝導装置、を備える。好ましい実施形態では２つの分離性継電器を利用しているが、２セットの接触子と接触子の接続・開路の相対的なタイミングを制御する手段とを有する、単一の継電器であっても、図２スイッチング回路の場合のように、利用できることが認められる。継電器ＲＬ３とＲＬ４はドライバ回路１０と１２にそれぞれ駆動され、ドライバ回路１０と１２は、それぞれの継電器接触子を開路・接続させる信号を生成する。トライアックＱ１の動作は、適切なタイミングでトライアックのゲート・リード上への出力信号を生成し、よってトライアックＱ１に伝導させるトリガ回路１６により制御される。先行技術の図３回路は以下のように動作する。
第１に、入力信号がドライバ回路１０に与えられ、よってドライバ回路１０に継電器ＲＬ３の接触子Ｃを接続させ、電流を電力源からトライアックＱ１に向かって進ませる。継電器を接続するとき、接触子にて数ミリ秒間“はねが生じる”のは避けえない。しかし、トライアックＱ１がオフ状態にされており、このはねが生じる時間電流をブロックするよう設計されているのだから、この接続の結果として継電器接触子間にアーキングは生じえない。継電器接触子を接続ポジションにて安定させておくのに十分な、適切な遅延時間後（たとえば、１０ミリ秒から５０ミリ秒、望ましくは約２５ミリ秒）、トライアックは引き動かされ伝導状態にはいり、電流が負荷に対してサージする。この遅延時間は、継電器ＲＬ３への入力信号に接続された、適切なＲＣ遅延回路１８により、もたらされる。継電器ＲＬ３の接触子は今やしっかりと接続されているから、負荷への電流サージの結果としてはアーキングは生じない。電流サージを減じさせるのに適当な時間、すなわち２０ミリ秒から１００ミリ秒、望ましくは約７５ミリ秒経た後、継電器ＲＬ４の接触子は電力源から負荷へのインピーダンスのない伝導経路を与えるために接続される。この遅延時間は、回路１８の出力信号により引き動かされる、第２のＲＣ遅延回路２０により与えられる。この時点で、トライアックはオフ状態に変えられ、継電器ＲＬ３は回路からトライアックを外すために開路とされる。このシーケンスによると、トライアックは、負荷への定常状態電流の熱を放散させるためのヒートシンクの必要がない。電源から負荷を切り離すためには、継電器ＲＬ４が最後に開路とされる。
図３のスイッチング回路は、以下の観点から有利なものである。（１）特に、たとえトライアックが短絡により機能しない場合でも負荷と電力源との間にエアーギャップが与えられているという観点から、図３スイッチング回路は安全である。図２の回路において、トライアックの機能不全は負荷・電力源間の直接的な短絡という結果になる、ということを銘記すべきである。（２）トライアックが引き動かされる時点と第２の継電器（ＲＬ４）が接続される時点との間に流れる負荷電流をトライアックは“確認する”のみである、という観点から、図３スイッチング回路は高信頼性がある。（３）接触子の“跳ね”が沈降したあとでのみトライアックは引き動かされるから、継電器接触子間でアーキングは発生しえない。（４）遅延回路１８と２０の存在のおかげで、図３スイッチング回路は異なるタイプの継電器やトライアックとの利用に即座に適合する。（５）図１の回路と比較して、図３スイッチング回路はより低いコストで製造可能でありよりコンパクトなサイズで作ることができる。しかしながら、この回路は誘電性負荷を取り扱えない。
先行技術たる図４をここで参照すると、図３のスイッチング回路のバリエーションが示されており、並列接続された一対のシリコン制御整流器ＳＣＲ−１、ＳＣＲ−２を含む。組み合わせによって、これらの半導体スイッチング素子は、実質的に図３回路のトライアックＱ１と同じ機能をもたらす。それらの動作は従来技術であるトリガ２４により制御される。
本発明
図３の要素と同様の要素には同じ符号を付してある図５にて本発明は示されている。（図３と比べて）固定遅延回路１８と２０が除去され、それらの機能が、適切なマイクロプロセッサ１００によって、すなわち、電気的に制御可能なスイッチング装置ＲＬ３、ＲＬ４およびＱ１のスイッチングを本発明の新しいスイッチング・シーケンスに従って制御する適切な制御装置によって果たされる、ということが注目されている。時点ｔ0、ｔ1、ｔ2が、スイッチＲＬ３の接触子Ｃの接続、トライアックＱ１のターンオン、スイッチＲＬ４の接触子Ｄの接続をそれぞれ表している図６に、図３の回路の先行技術スイッチング・シーケンスが示されている。その後、時点ｔ3にて、スイッチＲＬ３の接触子Ｃが開路とされトライアックＱ１はオフ状態に変えられ、次のクロージング・シーケンスまで接触子は開路状態でありトライアックはオフ状態のままである。ある先行技術回路では、ＲＬ３とＱ１の位置のスイッチはスイッチＲＬ４の接触子Ｄが接続されている限り接続されたままである（上述にて議論したように、ライン上の電流サージのために、あるいは、もし負荷電流が主要継電器を通って流れるのではなく制御可能な伝導装置を通って流れ続けるならば発生するオーバーヒーティングのために、トライアックＱ１にダメージを与え得るのを許容することになる）。
図７は、図５のマイクロプロセッサ１００により制御される本発明の新しいオペレーティング・シーケンスを示す。図７において時点ｔ0からｔ4までのターンオン・シーケンスは先行技術である図３と図６のものと同様であることが注目される。７０ミリ秒から１３５ミリ秒であるクリティカルな時間遅延は、それぞれ時点ｔ1とｔ2であるトライアックＱ１のターンオンと継電器ＲＬ４の接触子Ｄの接続との間に与えられる。この時間は好ましくは１００ミリ秒であり、主要サイリスタ電流がヒートシンクが必要になるほど長時間流れることを許すものではないが、容量性電流サージが継電器ＲＬ４の主要接触子Ｄを接続する前に放散することを保証するのに十分な時間を与える。
継電器ＲＬ３の接触子Ｃが時点ｔ5にて接続し、サイリスタＱ１のターンオン／クローズが時点ｔ6にて続き、ｔ7にて主要接触子Ｄの開路が開く、新しいターンオフ・シーケンスが採用されていることが、ここで意味のあることである。その後サイリスタＱ１がｔ8にてターンオフ／オープンとなり継電器ＲＬ３の接触子Ｃがｔ9にて開路とされる。そして全体回路は、開路とされた接触子により負荷と電力源とを分離する。
本発明の別の実施形態が図５ａに示されている。電気的制御可能スイッチング装置ＲＬ４がトライアックＱ１とのみ並列であり、トライアックＱ１と継電器ＲＬ３との直列の組み合わせとは並列ではない、ということ以外は、本質的に図５の回路と同じである。
図８は図５ａの回路の新しいオペレーティング・シーケンスを示す。電気的制御可能スイッチング装置ＲＬ３が通常動作の間接続されたままであることを除けば、図７のタイミング・ダイヤグラムにて図示される図５の回路のオペレーティング・シーケンスと本質的に同じである。
図５ａにて図示される本発明の実施形態は、回路中の２つの継電器接触子を１箇所に有するという不利点を有するが、にもかかわらず保護のためのターンオン、ターンオフ・シーケンスを与える。
本発明のスイッチング・シーケンスにより同じパワー・スイッチング回路が、誘導性負荷、容量性負荷、抵抗性負荷を含めたいかなる負荷に対しても用いられることが許される、ということは意味のあることである。このように、利用者はスイッチすべき負荷の性質に関心を払う必要が無い。
これらの改良の結果として、より安価で小型の継電器やサイリスタを図５と図５ａの回路に採用することが可能になる。よって、主要継電器ＲＬ４は、ＳＣＨＲＡＣＫ  ＰＲ  ３３０Ｆ２４であってもよい。補助継電器ＲＬ３は、ＯＭＲＯＮ社製Ｇ２Ｒ−１Ａ−Ｅ−Ｔ１３０であってもよい。そして、サイリスタＱ１は、ＳＧＳ社によって作られたトライアックである、ＴｈｏｍｐｓｏｎタイプのＢＴＡ−２４−４００ＢＷＬであってもよい。
本発明の更なる、予想されなかった利点として、継電器接触子が開路・接続するとき継電器接触子にて生じるアーキングが本質的に減少することにより、放射ノイズ・すなわちＲＦＩやＥＭＩが本質的に減少することがある。
好ましい実施形態では、新しいスイッチング・シーケンスを行うために２つの継電器とトライアックを利用するが、たとえばメカニカルな継電器、メカニカルなスイッチ、電気的継電器、トライアック、ペアの非並列ＳＣＲ、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ等の、いかなるスイッチの組み合わせでも、この新しいスイッチング機能を行うものである。
本発明は、それについての特別な実施形態に関して記述されてきたが、他の多くの変形、改良形や、他の用途が、同業者に対しては明らかなものである。したがって、本発明は、ここでの特定形態の開示によってではなく、添付のクレームのみによって、範囲を与えられるのが望ましい。
【図１】
0003894576.tif 000002
【図２】
0003894576.tif 000003
【図３】
0003894576.tif 000004
【図４】
0003894576.tif 000005
【図５】
0003894576.tif 000006
【図５ａ】
0003894576.tif 000007
【図６】
0003894576.tif 000008
【図７】
0003894576.tif 000009
【図８】
0003894576.tif 000010