专利名称：电子开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子开关，所述电子开关包括反向串联在通过负载向其施加交流电的一对端子部分之间的一对自消弧元件(selfarc-suppressing element)，并且根据相位控制信号来接通或断开该对自消弧元件。
背景技术：
图29是示出了传统电子开关的电路图。图29所示的电子开关设置了交流电源AC和负载LD之间，并且通过相位控制来调节从交流电源AC提供给负载LD的电源。这里，电子开关包括一对端子部分14、14、连接在其间的三端双向可控硅开关(triac)T、两端交流开关(diac)Dk、以及用于调节相位控制角的体积电阻器(volume resistor)VR，并且根据相位控制来接通或断开三端双向可控硅开关T。此外，在图29中，设置了包括电容器Ca、Cb、电阻器Ra和电感器La的噪声滤波器。
此外，在日本专利待审公开JP-A 7-296971(1995)中公开了一种照明设备，所述照明设备包括反向串联的开关元件IGBT的串联电路、反向并联在每一个开关元件的漏极和源极之间的两个二极管、以及通过两个开关元件的串联电路与交流电源的两端相连的照明负载。然而，由于传统的电子开关采用了用于保持电连接直到通过其中的电流变为零为止的三端双向可控硅开关，因此，传统的电子开关具有以下问题即使当检测到过电流并且将三端双向可控硅开关的驱动信号切换为停止时，过电流也不能够从流动中立即释放。
发明内容
本发明设计用于解决上述问题，因此，本发明的目的是提出一种电子开关，能够立即释放在一对端子部分之间流动的过电流。
为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提出了一种电子开关，具有连接在通过负载向其施加交流电流的一对端子部分之间的自消弧元件，并且利用相位控制信号来接通或断开所述自消弧元件，所述电子开关包括过电流检测装置，用于检测在该对端子部分之间流动的电流是否已经到达了大于预定电流的过电流；以及过电流保护装置，当过电流检测装置检测到已经到达了过电流时，所述过电流保护装置提取到自消弧元件的控制端子的相位控制信号。
根据上述结构，由于当检测到在该对端子部分之间流动的电流已经到达大于预定电流的过电流时，提取到自消弧元件的控制端子的相位控制信号，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。
根据本发明的第二方面，提出了如第一方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括作为过电流检测装置的电阻器，设置在该对端子部分之间，并且与该对自消弧元件串联；以及作为过电流保护装置的开关元件，用于提取在驱动时施加到自消弧元件的控制端子上的控制电压，以及其中，利用当大于预定电流的过电流流过电阻器时所产生的电阻器两端的电压来驱动开关元件。
根据上述结构，由于当过电流流过所述电阻器时，驱动开关元件以提取自消弧元件的控制电压，从而立即断开了自消弧元件，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。
根据本发明的第三方面，提出了如第二方面所定义的电子开关，其中，作为电阻器的第一和第二分流电阻器串联在作为一对自消弧元件的第一和第二自消弧元件之间；以及作为开关元件的第一和第二开关元件串联在第一和第二自消弧元件的控制端子之间，其中，第一和第二分流电阻器的连接点和第一和第二开关元件的连接点彼此相连，第一开关元件的控制端子与第一自消弧元件和第一分流电阻器的连接点相连，而第二开关元件的控制端子与第二自消弧元件和第二分流电阻器的连接点相连，其中，利用当过电流流过所述第一和第二分流电阻器时所产生的第一和第二分流电阻器两端的电压来驱动第一和第二开关元件。
根据上述结构，由于当过电流流过第一和第二分流电阻器时，驱动第一和第二开关元件以提取第一和第二自消弧元件的控制电压，从而立即断开第一和第二自消弧元件，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。
根据本发明的第四方面，提出了如第二方面所定义的电子开关，其中，在该对端子部分和作为一对自消弧元件的第一和第二自消弧元件之间，分别设置了作为电阻器的第一和第二分流电阻器，并且还设置了每一个均具有作为开关元件的光电开关元件和发光二极管的第一和第二光电耦合器，其中，第一和第二光电耦合器的发光二极管分别与第一和第二分流电阻器并联，第一和第二光电耦合器的光电开关元件分别串联在第一和第二自消弧元件的控制端子之间，第一和第二自消弧元件的连接点和第一和第二光电耦合器的光电开关元件的连接点彼此相连，并且第一和第二光电耦合器的光电开关元件的控制端子与所述两个连接点均相连，其中，通过利用当过电流流过第一和第二分流电阻器时所产生的第一和第二分流电阻器两端的电压来驱动第一和第二光电耦合器的发光二极管，分别驱动第一和第二光电耦合器的光电开关元件。
根据上述结构，由于当过电流流过第一和第二分流电阻器时，分别驱动第一和第二光电耦合器的光电开关元件以提取第一和第二自消弧元件的控制电压，从而立即断开第一和第二自消弧元件，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。此外，由于第一和第二分流电阻不会影响第一和第二自消弧元件的控制电压，因此容易进行精细控制。
根据本发明的第五方面，提出了如第二方面所定义的电子开关，其中，在该对端子部分的一个端子和与该对自消弧元件的一个端子部分相连的一个自消弧元件之间，设置了电阻器，并且还设置了具有作为开关元件的光电开关元件和一对反向并联的发光二极管的光电耦合器，其中，该对发光二极管与所述电阻器并联，所述光电开关元件连接在该对自消弧元件的控制端子和该对自消弧元件的连接点之间，并且光电开关元件的控制端子与所述连接点相连，以及其中，利用当过电流流过所述电阻器时所产生的电阻器两端的电压来驱动所述光电开关元件。
根据上述结构，由于当过电流流过电阻时，驱动光电开关元件以提取该对自消弧元件的控制电压，从而立即断开该对自消弧元件，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。此外，由于电阻器不会影响该对自消弧元件的控制电压，容易进行精细控制。而且，由于光电耦合器的数量可以为一，因此，能够使电子开关小型化。
根据本发明的第六方面，提出了如第二方面所定义的电子开关，其中，在该对端子部分的一个端子部分和与该对自消弧元件的一个端子部分相连的一个自消弧元件之间，以及在该对自消弧元件的控制端子和该对自消弧元件的连接点之间，分别设置了电阻器和开关元件，并且还设置了具有光电开关元件和反向并联的一对发光二极管的光电耦合器，其中，该对发光二极管与所述电阻器并联，而光电开关元件连接在开关元件的控制端子和驱动源之间；以及其中，通过利用当过电流流过电阻器以驱动光电开关元件时所产生的电阻器两端的电压来驱动该对发光二极管，驱动所述开关元件。
根据上述结构，由于当过电流流过电阻时，驱动开关元件以提取该对自消弧元件的控制电压，从而立即断开该对自消弧元件，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。此外，由于电阻器不会影响该对自消弧元件的控制电压，容易进行精细控制。而且，由于电子开关可以由便宜的光电耦合器和较小的开关元件组成，因此，能够省钱。
根据本发明的第七方面，提出了如第六方面所定义的电子开关，还包括第一、第二和第三电阻器、第一和第二二极管、以及作为开关元件的闸流晶体管，其中，第一电阻器、第二电阻器和闸流晶体管的一端均与该对自消弧元件的控制端子相连，连接第一二极管，从而当断开该对自消弧元件时，使第一电阻器与该对自消弧元件的控制端子相分离，连接第二二极管，从而当接通该对自消弧元件时，使第二电阻器与该对自消弧元件的控制端子相分离，以及第三电阻器与闸流晶体管的一端相连以确保锁定保持电流。
根据上述结构，能够单独地控制自消弧元件的接通和断开切换速率、当检测到过电流时的自消弧元件的停止定时、以及具有最少数量的组件的闸流晶体管的保持电流。
根据本发明的第八方面，提出了如第一方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，所述电子开关还包括控制部分，用于输出相位控制信号，以及作为过电流检测装置的电阻器，与该对自消弧元件串联，以及其中，作为过电流保护装置的控制部分根据当大于预定电流的过电流流过电阻器时所产生的电阻器两端的电压，停止相位控制信号的输出。
根据上述结构，由于当过电流流过所述电阻器时，停止相位控制信号的输出，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。此外，在控制部分由微型计算机或CMOS-IC等组成的情况下，能够省钱并使电子开关小型化。
根据本发明的第九方面，提出了如第一方面所定义的电子开关，还包括二极管桥，设置在该对端子部分和自消弧元件之间，其交流输入端子与该对端子部分相连，所述自消弧元件连接在二极管桥的直流输出端子之间；以及作为过电流检测装置的电阻器，设置在二极管桥的直流输出端子之间，并与自消弧元件串联，以及其中，过电流保护装置利用当大于预定电流的过电流流过所述电阻器时所产生的电阻器两端的电压，断开自消弧元件。
根据上述结构，由于当过电流流过所述电阻器时，断开自消弧元件，因此，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。此外，由于自消弧元件和电阻器的数量可以分别为一，因此，能够省钱并使电子开关小型化。
根据本发明的第十方面，提出了如第一方面所定义的电子开关，还包括过电压检测装置，用于检测该对端子部分之间所施加的电压是否到达了高于交流电压的电压的至少一个过电流检测电平；以及过电压保护装置，用于将用于将该对端子部分之间的电压抑制到高于交流电源电压并低于自消弧元件的耐受电压的过电压限制电平的信号，输出到自消弧元件的控制端子，而与当过电压检测装置检测到已经到达过电压时的相位控制信号无关。
根据上述结构，过电压检测装置检测到已经到达过电压，并且提取对自消弧元件的控制端子的相位控制信号，从而由于交流电源和与交流电源的接线电缆的电感所造成的反电动势，在该对端子部分之间的电压上升到高于交流电源电压。然而，由于当检测到在该对端子部分之间的电压已经到达过电压限制电平时，由过电压保护装置将该对端子部分之间的电压阈值到过电压限制电平，因此，能够防止在过电压保护时由于交流电源和到交流电源的接线电缆的电感所造成的反电动势而施加到自消弧元件的较大压力。
根据本发明的第十一方面，提出了如第十方面所定义的电子开关，还包括断开保持装置，用于在从过电流检测装置未检测到已经到达了过电流的定时到相位控制信号改变为用于断开自消弧元件的信号的定时的时间段内，保持自消弧元件的断开状态。
根据上述结构，由于防止自消弧元件在过电流检测装置未检测到已经到达过电流的定时之后、不同于由相位控制信号所产生的原始相位控制的定时的定时处接通，因此，在原始相位控制通过交流电源的过零来断开自消弧元件的情况下，能够防止自消弧元件在除了通过交流电源的过零之外的其他方式下接通。
根据本发明的第十二方面，提出了如第十一方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括二极管桥，其交流输入端子与该对端子部分相连，而其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件之间；以及其中，过电流检测装置包括齐纳二极管，其阴极和阳极分别与二极管桥的正极性直流电流输出端子和该对自消弧元件的两个控制端子相连，而其齐纳电压变为与过电压检测电平相对应的电压。
根据上述结构，由于可以使用初始提供的二极管桥的直流输出电压来监控施加在该对端子部分之间的交流电源电压，因此，能够通过设置用于接收二极管桥的直流输出电压的至少齐纳二极管来简单地构造过电压检测装置，从而能够减小电子开关的尺寸。
根据本发明的第十三方面，提出了如第十一方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括二极管桥，其交流输入端子与该对端子部分相连，而其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件之间；其中，过电流检测装置包括误差放大器，用于放大来自二极管桥的正极性直流输出端子的电压电平相对于诸如过电压限制电平的过电压检测电平的误差量，以及其中，过电压保护装置接收误差放大器的输出，并且输出用于将所述输出抑制到过电压限制电平的信号。
根据上述结构，由于能够以较高的精度将该对端子部分之间的电压电平抑制到过电压限制电平，因此，能够使用具有较低耐压的便宜的自消弧元件，并且抑制自消弧元件的热量产生。
根据本发明的第十四方面，提出了如第十一方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，过电流检测装置包括电流-电压转换器，用于将在该对端子部分之间流动的电流转换为电压；以及反向并联的一对发光二极管，当通过电流-电压转换器转换后的电压到达与作为预定电流电平的过电流检测电平相对应的电压时，该对发光二极管发光；以及其中，过电流保护装置和断开保持装置共同使用光控闸流晶体管，其阴极和阳极分别连接在该对自消弧元件之间和与该对自消弧元件的两个控制端子相连，并且通过所述发光二极管的发光来接通该光控闸流晶体管。
根据上述结构，能够通过使用光控闸流晶体管的特性，简单地构造过电流保护装置和断开保持装置，并且减小电子开关的尺寸。
根据本发明的第十五方面，提出了如第十一方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，过电流检测装置包括电流-电压转换器，用于将在该对端子部分之间流动的电流转换为电压；以及比较器，当通过电流-电压转换器转换后的电压到达了与作为预定电流电平的过电流检测电平相对应的电压时，所述比较器输出表示已经到达了过电流的信号。
根据上述结构，由于能够高精度地检测在该对端子部分之间流动的电流是否已经到达了过电压检测电平，因此，能够使用具有较低耐压的便宜的自消弧元件，并且抑制自消弧元件的热量产生。
根据本发明的第十六方面，提出了如第十五方面所定义的电子开关，其中，过电流保护装置和断开保持装置共同使用所述比较器，所述比较器的输出端子与该对自消弧元件的两个控制端子相连，从而当利用来自过电流检测装置的信号作为一个输入而输出表示已经到达了过电流的信号时，提取和保持到该对自消弧元件的两个控制端子的相位控制信号；并且当利用相位控制信号作为另一输入而停止相位控制信号时，停止由断开保持装置所进行的相位控制信号的提取和保持。
根据上述结构，由于可以利用比较器来容易地构造过电流保护装置和断开保持装置，因此，能够减小电子开关的尺寸。
根据本发明的第十七方面，提出了如第十六方面所定义的电子开关，其中，所述过电流保护装置包括开关元件，设置在该对自消弧元件的两个控制端子和地之间，并且自身比较器的输出端子与开关元件的控制端子相连。
根据上述结构，由于可以增强提取对该对自消弧元件的两个控制端子的相位控制信号的任务，并且可以将由于负载短路而快速上升的过电流限制到小电流值以截取该电流，因此，能够使用更低成本和更小尺寸的自消弧元件。
根据本发明的第十八方面，提出了如第十五方面所定义的电子开关，过电流检测装置包括微分电路部分，用于对通过自身电流-电压转换器转换后的电压进行微分，所述微分电路部分设置在自身电流-电压转换器和比较器之间。
根据上述结构，在产生了快速上升的电流的情况下，通过微分电路部分，将足够小的过电流确定为所述过电流。
根据本发明的第十九方面，提出了如第十方面所定义的电子开关，还包括控制装置，用于对过电流检测装置检测到已经到达过电流时每预定单位时间内的次数进行计数，其中，当由计数装置所计数得到的每单位时间的次数到达预定次数时，停止对该对自消弧元件的两个控制端子的相位控制信号的输出。
根据上述结构，由于可以将任何故障看作为当每单位时间的次数到达了预定次数时所产生的故障，因此，能够防止电子开关工作在可以将故障看作通过停止相位控制信号的输出而产生的故障的状态，此外，能够减少能量消耗。
根据本发明的第二十方面，提出了如第十方面所定义的电子开关，其中，作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括二极管桥，其交流输入端子与该对端子部分相连，而其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件之间；内部电源电路部分，包括晶体管，其一端与二极管桥的正极性直流输出端子相连，其控制端子与二极管桥的负极性直流输出端子相连；以及平滑电容器，连接在控制端子和晶体管的另一端之间，所述内部电源电路部分稳定来自二极管桥的两个直流输出端子之间的直流电压，并产生内部电能；用于间歇动作的开关元件，连接在内部电源电路部分的晶体管的控制端子和二极管桥的负极性直流输出端子之间；以及控制部分，用于输出相位控制信号；以及其中，控制部分在利用相位控制信号接通该对自消弧元件的部分时间段内，接通用于间歇动作的开关元件，并且在除了所述部分时间段之外的时间段内，断开用于间歇动作的开关元件。
根据上述结构，在负载是照明设备并且该照明设备最小发光的情况下，在当该对端子部分之间的电压上升时的时间段的部分时间段内，停止内部电源电路的操作，即使当该对端子部分之间的电压上升，并且二极管桥的两个直流输出端子之间的电压因而上升时，从而能够抑制内部电源电路的晶体管的发热。
参考附图，从典型实施例的详细描述中，本发明的上述和其他特征和优点将变得显而易见，其中图1是示出了根据本发明第一实施例的电子开关的一部分的电路图；图2是图1所示的电子开关的分解透视图；图3A是图1所示的电子开关的前视图；图3B是其右侧视图，而图3C是底侧视图；图4是具有三个模块尺寸的电子开关的分解透视图；图5A是图4所示的电子开关的前视图，图5B是其右侧视图，而图5C是其底侧视图；图6是示出了根据本发明的第二实施例的电子开关的一部分的电路图；图7是示出了根据本发明第三实施例的电子开关的一部分的电路图；图8是示出了根据本发明第四实施例的电子开关的一部分的电路图；图9是图8所示的电子开关的操作波形图；图10是示出了根据本发明第五实施例的电子开关的一部分的电路图；图11是示出了根据本发明第六实施例的电子开关的电路图；图12是示出了在图11所示的电子开关中的体积电阻的偏差减少的示意图；图13是示出了根据本发明第七实施例的电子开关的电路图；图14是示出了根据本发明第八实施例的电子开关的电路图；图15是示出了根据本发明第九实施例的电子开关的电路图；图16是示出了根据本发明第十实施例的电子开关的电路图；图17是处于正常模式下的图16所示的电子开关的操作波形图；图18是处于过电流模式下的图16所示的电子开关的操作波形图；图19是示出了根据本发明第十一实施例的电子开关的电路图；图20是示出了根据本发明第十二实施例的电子开关的电路图；
图21是示出了根据本发明第十三实施例的电子开关的电路图；图22是处于过电流模式下的图21所示的电子开关的操作波形图；图23是示出了根据本发明第十四实施例的电子开关的电路图；图24是示出了根据本发明第十五实施例的电子开关的电路图；图25是示出了电感和过电流容差之间的关系的曲线图；图26是示出了根据本发明第十六实施例的电子开关的电路图；图27A是示出了根据本发明第十七实施例的电子开关的电路图，而图27B是示出了在图27A所示的电子开关中的控制电路部分的实例的电路图；图28是图27A所示的电子开关的操作波形图；以及图29是示出了传统电子开关的电路图。
具体实施例方式
此后，将参考附图来详细描述本发明。
(第一实施例)图1是示出了根据本发明第一实施例的电子开关的一部分的电路图，图2是图1所示的电子开关的分解透视图，图3A是图1所示的电子开关的前视图，图3B使其右侧视图，而图3C是其底侧视图。
如图1所示，根据第一实施例的电子开关设置在交流电源AC和负载LD之间，并通过相位控制来调节从交流电源AC提供给负载LD的电源。如图2和3所示，电子开关包括主体11和壳盖12，并且手柄13、一对端子部分14、14、释放按钮15、散热器16和电路块1容纳在包括主体11和壳盖12的外壳中。在图2和3所示的实例中，将外壳设计为具有与埋入墙内具有一个模块尺寸的两个接线机构相对应的尺寸。
主体11按照盒状形成，具有由绝缘树脂所制成的前表面处的开口11a，并且在主体11的底部形成了一对电缆插入孔。按照盒状形成了壳盖12，用于闭合由绝缘树脂制成的主体11的开口11a，并且在壳盖12的前表面120处形成了用于插入手柄13的孔120a。按照圆柱状形成了手柄13，具有由绝缘树脂制成的底部部分，并且将其安装到体积电阻VR的轴上，用于调节相位控制角。
每一个端子部分14包括接线板141和锁簧142，并且锁住诸如到电缆插入孔中的外部电缆的导线，从而获得与其的电连接。当利用诸如通过主体11的底部的另一孔所插入的负驱动器(minus driver)的前端按下释放按钮15时，其释放端子部分14与导线之间的锁定。散热器16与稍后描述的电路块1中的一对自消弧元件Q21、Q22机械连接，并且进行散热。
电路块1包括与该对端子部分14、14电连接的衬底1a、以及安装在衬底上两个表面上的各种电子元件。即，如图1所示，具有单向开和关控制结构的自消弧元件Q21、Q22反向串联在该对端子部分14(T1)、14(T2)之间，并且利用与体积电阻器VR相对应的、未示出的控制部分的相位控制(信号)接通或断开。每一个自消弧元件Q21、Q22包括在图1所示的实例中与其反向并联的具有寄生二极管的MOS FET，并且该对自消弧元件Q21、Q22的两个漏极分别与该对端子部分14(T1)、14(T2)电连接。该对自消弧元件Q21、Q22的每一个可以包括双极型晶体管和与其反向并联的二极管，并且可以包括IGBT和与其反向并联的二极管，替代MOS FET。
在本发明的第一实施例中，分流电阻器R51、R52设置在该对端子部分14(T1)、14(T2)之间，并且分别与该对自消弧元件Q21、Q22串联，并且还设置了用于提取施加到自消弧元件Q21、Q22的两个栅极的控制电压的闸流晶体管(thyristor)S71、S72。利用当大于预定电流的过电流流过分流电阻器R51、R52时所产生的分流二极管R51、R52两端的电压立即接通所述闸流晶体管S71、S72。
更具体地，该对分流电阻器R51、R52串联在该对自消弧元件Q21、Q22之间，并且该对闸流晶体管S71、S72通过一对电阻器R21、R22反向串联在该对自消弧元件Q21、Q22的两个栅极之间，其中，闸流晶体管的阴极彼此相连。该对分流电阻器R51、R52之间的连接点P1和该对闸流晶体管S71、S72之间的连接点彼此相连。此外，在交流电源AC侧的闸流晶体管S71的栅极通过电阻器R71与在交流电源AC侧的自消弧元件Q21和分流电阻器R51之间的连接点P3相连，并且在负载LD侧的闸流晶体管S72的栅极通过电阻器R72与在负载LD侧的自消弧元件Q22和分流电阻器R52之间的连接点相连。在图1中，DB表示二极管桥。
接下来，将描述具有上述结构的电子开关的装配顺序的实例。首先，将该对端子部分14、14和释放按钮15容纳在主体11的预定容纳空间中，并且将与电路块1相连的散热器16容纳在主体11的另一容纳空间中。之后，将手柄13安装到电路块1的体积电阻器VR的轴上，并且将手柄13插入到壳盖12的孔120a中，从而使壳盖12与主体11相连。可以将手柄13预先安装到体积电阻器VR的轴上，并且可以将端子部分14预先或临时固定到电路块1上。
接下来，将描述根据本发明第一实施例的电子开关的特征操作。如上所述设计根据第一实施例的电子开关，以便利用当大于预定电流的过电流流过各个分流电阻器R51、R52时所产生的各个分流电阻器R51、R52两端的电压来接通各个闸流晶体管S71、S72。由于这个原因，当诸如由于负载LD的短路或作为负载LD的灯泡的熄灭而使过电流流过分流电阻器R51、R52时，分流电阻器两端的电压增加到能够接通闸流晶体管S71、S72的电压之上，闸流晶体管S71、S72立即接通，并且提取了自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，从而立即断开自消弧元件Q21、Q22。
结果，能够立即释放在该对端子部分14、14之间流动的过电流，因此，能够进行电子开关的保护、短路保护和熄灭保护。此外，能够自动地减少浪涌电流(当其变得温和时，进行正常控制)。根据具有上述结构的电子开关，与稍后将描述的根据其他实施例的电子开关类似，能够按照IEC所要求的CISPR标准来清除噪声端子电压的标准电平。
此外，在第一实施例中，将外壳设置为与具有一个模块尺寸的两个接线机构相对应的尺寸。然而，外壳不局限于这样的尺寸，而是可以设置为与具有一个模块尺寸的三个接线机构相对应的尺寸，如图4和5所示。
此外，可以使用一对三端双向可控硅开关来替代所述的一对闸流晶体管S71、S72，并且在该结构中，能够获得与第一实施例相同的优点。
(第二实施例)图6是示出了根据本发明第二实施例的电子开关的一部分的电路图。
如图6所示，根据第二实施例的电子开关与第一实施例的不同在于一对分流晶体管R51、R52设置在一对端子部分14(T1)、14(T2)和一对自消弧元件Q21、Q22之间，并且设置了具有发光二极管D51、D52和光控闸流晶体管PS71、PS72的一对光控闸流晶体管耦合器PSC、PSC。
在交流电源AC侧和负载LD侧的光控闸流晶体管耦合器PSC、PSC的发光二极管D51、D52分别与交流电源AC侧和负载LD侧的分流电阻R51、R52并联，从而使发光二极管的阳极均面向该对端子部分14(T1)、14(T2)。另一方面，该对光控闸流晶体管PS71、PS72通过一对电阻器R21、R22反向串联在该对自消弧元件Q21、Q22之间，从而使光控闸流晶体管的阴极彼此相连。使该对自消弧元件Q21、Q22之间的连接点P21和该对光控闸流晶体管PS71、PS72之间的连接点P22相连，并且该对光控闸流晶体管PS71、PS72的栅极均分别通过一对晶体管R71、R72与两个连接点P21、P22相连。
通过利用当大于预定电流的过电流分别流过该对分流电阻器R51、R52时所产生的分流电阻器R51、R52两端的电压来驱动该对发光二极管D51、D52，可以立即接通该对光控闸流晶体管PS71、PS72。
在具有上述结构的电子开关中，当过电流流过分流电阻器R51、R52时，分流电阻器两端的电压增加到能够接通该对发光二极管D51、D52的电压之上时，立即接通光控闸流晶体管PS71、PS72，并且提取该对自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，从而可以立即断开自消弧元件Q21、Q22。结果，能够立即释放在该对端子部分14、14之间流动的过电流。此外，由于该对分流电阻器R51、R52不影响该对自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，因此可以有利于对其进行精细控制。
此外，在第二实施例中，已经使用了一对光控闸流晶体管耦合器，然而，可以使用具有光控闸流晶体管和发光二极管的一对光控闸流晶体管耦合器，并且在该结构中，也能够获得与第二实施例相同的优点。
(第三实施例)图7是示出了根据本发明第三实施例的电子开关的一部分的电路图。
如图7所示，根据第三实施例的电子开关与第一实施例的不同在于分流电阻器R5设置在交流电源AC侧的端子部分14(T1)和自消弧元件Q21之间，并且设置了具有反向并联的一对发光二极管D51、D52和光控闸流晶体管PS7的光控闸流晶体管耦合器PSC。
该对发光二极管D51、D52与分流电阻器R5并联。另一方面，光控闸流晶体管PS7通过电阻器R21、R22连接在该对自消弧元件Q21、Q22的两个栅极和该对自消弧元件Q21、Q22的连接点P21之间，并且光控闸流晶体管PS7的栅极通过电阻器R7与连接点P21相连。
此外，通过利用当大于预定电流的过电流流过分流电阻器R5时所产生的分流电阻器R5两端的电压来驱动发光二极管D51、D52，立即接通光控闸流晶体管PS7。
在具有上述结构的电子开关中，当过电流流过分流电阻器R5时，分流电阻器两端的电压增加到能够接通该对发光二极管D51、D52的电压之上时，立即接通光控闸流晶体管PS7，并且提取该对自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，从而可以立即断开自消弧元件Q21、Q22。结果，能够立即释放在该对端子部分14、14之间流动的过电流。此外，由于该对分流电阻器R5不影响该对自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，因此有利于对其进行精细控制。此外，由于仅需要一个光控闸流晶体管PSC，能够减少尺寸。
此外，在第三实施例中，已经使用了光控闸流晶体管耦合器，然而，可以使用具有光控闸流晶体管和发光二极管的光控闸流晶体管耦合器，并且在该结构中，也能够获得与第三实施例相同的优点。
(第四实施例)图8是示出了根据本发明第四实施例的电子开关的一部分的电路图，而图9是图8所示的电子开关的操作波形图。
如图8所示，根据第四实施例的电子开关与第一实施例的不同在于分流电阻器R5和闸流晶体管S7分别设置在交流电源AC侧的端子部分14(T1)和自消弧元件Q21之间、以及该对自消弧元件Q21、Q22的两个栅极和该对自消弧元件Q21、Q22的连接点P21之间，并且设置了具有反向并联的一对发光二极管D51、D52和光电晶体管PT7的光电晶体管耦合器PTC。
该对发光二极管D51、D52与分流电阻器R5并联。另一方面，光电晶体管PT7通过电阻器R73连接在闸流晶体管S7的栅极和直流内部电源(驱动电源)DC之间。
此外，通过利用当大于预定电流(图9中的检测电平)的过电流流过分流电阻器R5时所产生的分流电阻器R5两端的电压来驱动该对发光二极管D51、D52，并因而立即接通光电晶体管PT7，立即接通光控闸流晶体管PS7。在图8中，参考符号100表示与体积电阻器VR相对应的相位控制(信号)，并且表示用于接通和断开该对自消弧元件Q21、Q22的控制部分。此外，在图8中，与自消弧元件Q21、Q22的栅极相连的电阻器R21、R22未示出。
在具有上述结构的电子开关中，当过电流流过分流电阻器R5时，分流电阻器两端的电压增加到能够接通该对发光二极管D51、D52的电压之上，立即接通光电晶体管PT7，立即接通闸流晶体管S7，并且提取该对自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，从而可以立即断开自消弧元件Q21、Q22。
结果，能够立即释放在该对端子部分14、14之间流动的过电流，因此，能够进行电子开关的保护、短路保护和熄灭保护，如第一实施例所述(见图9)。此外，由于该对分流电阻器R5不影响该对自消弧元件Q21、Q22的栅极电压，因此有利于对其进行精细控制。另外，由于可以使用便宜的光电晶体管耦合器PTC和小型闸流晶体管S7来构造电子开关，因此能够降低成本。
(第五实施例)图10是示出了根据本发明第五实施例的电子开关的一部分的电路图。
如图10所示，根据本发明第五实施例的电子开关与第四实施例的不同在于还设置了电阻器R100到R102、R7、R9和二极管D101、D102。此外，在上述电阻器中，电阻器R100设置为220kΩ，电阻器R101设置为100kΩ，电阻器R102设置为15kΩ，而电阻器R9设置为2.7kΩ。
在这样的电子开关中，当接通或断开自消弧元件Q21、Q22时，产生了噪声电压，而当缓和地接通或断开这些元件以便减小噪声电压时，发生了由于开关损耗而发光的问题。由于这个原因，需要能够以减小噪声电压和抑制发热的最佳缓和度来接通和断开自消弧元件Q21、Q22。此外，为了立即释放该对端子部分14、14之间流动的过电流，应该立即断开自消弧元件Q21、Q22。
因此，在第五实施例中，为了减少噪声电压和抑制发热，并立即断开自消弧元件Q21、Q22，设置了电阻器R101、R102和二极管D101、D102，并且闸流晶体管S7设置在自消弧元件Q21、Q22侧，而不是电阻器R102侧。
当控制部分100从端口#1中输出高电平的接通电压时，通过二极管D101和电阻器R101、R21、R22将该接通电压施加到自消弧元件Q21、Q22的两个栅极，利用与电阻器R101的电阻值相对应的缓和度，将电荷充电到自消弧元件Q21、Q22的两个栅极，因此，接通了自消弧元件Q21、Q22。另一方面，当控制部分100从端口#1中输出低电平(例如，地电平)的接通电压时，利用与电阻器R102的电阻值相对应的缓和度，通过电阻器R21、R22、二极管D102和电阻器R102，从自消弧元件Q21、Q22中进行电荷放电，并因而断开了自消弧元件Q21、Q22。结果，能够减小噪声电压并抑制发热。
另一方面，当上述过电流流过分流电阻器R5时，立即接通光电晶体管PT7，并且立即接通闸流晶体管S7，从而通过电阻器R21、R22和二极管D102立即提取自消弧元件Q21、Q22的栅极电压。结果，能够立即断开自消弧元件Q21、Q22。
此外，在第五实施例中，设置了电阻器R9，从而保持闸流晶体管S7的接通状态，并且在闸流晶体管S7已经作用在过电流状态下之后，将自消弧元件Q21、Q22的断开状态保持至少交流电源(商用电源)AC的至少一半周期。即，当减小噪声电压而设置的电阻器R102的电阻值变得更大时，流过闸流晶体管S7的电流变得更小。由于这个原因，电阻器R9通过二极管D101与闸流晶体管S7相连，并且将电阻器R9的电阻值设置为利用其可以确保闸流晶体管S7的保持电流的值。
根据具有上述结构的第五实施例，可以控制接通和断开自消弧元件的开关速度、当已经检测到过电流时自消弧元件的停止定时、以及闸流晶体管的保持电流，而与组成元件的最小数量无关。
(第六实施例)图11是示出了根据本发明第六实施例的电子开关的电路图，而图12是示出了图11所示的电子开关的体积电阻的偏差减少的示意图。
如图11所示，根据本发明第六实施例的电子开关与第五实施例的不同在于还设置了与用于调节前述相位控制中的相位角的体积电阻VR并联的固定电阻器R。
由于通常进入市场的体积电阻器具有从±20％到±30％的较大偏差范围的电阻值，针对每一个电子开关，可调相位角发生了较大地偏差。由于这个原因，已经设计的是选择体积电阻器的电阻值，或者在制造期间配备用于调节的半固定体积电阻，而这引起了成本的增加。
因此，在第六实施例中，将固定电阻R与体积电阻器VR并联，并且利用综合电阻值来抑制可调相位角的偏差。如图12B所示，通过并联具有诸如大约200kΩ±5％偏差的固定电阻器R，该固定电阻器可以将综合电阻值抑制在大约100kΩ+36％到100kΩ-19.4％的偏差之内，即使当图12A所示的体积电阻器VR具有诸如大约100kΩ±30％的偏差时，从而使电阻值通常具有±2到±5％的偏差范围。
另外解释图11所示的电子开关，通常断开该对自消弧元件Q21、Q22。通过二极管桥DB到该对自消弧元件Q21、Q22的两端，设置了用于驱动控制部分100的内部电源电路部分(电源部分)4。设置了过零检测部分101，用于在由二极管桥DB整流后的输出波形中的0V附近，将过零定时信号输出到控制部分100。此外，控制部分100输出用于在定时处接通自消弧元件Q21、Q22的信号，并且输出用于在当利用体积电阻器VR和电容器C确定了定时时，在经过了恒定时间(小于半周期的时间)之后，断开自消弧元件Q21、Q22的信号。
此外，当由于负载LD的短路而流过了过电流，并且分流电阻器R5两端的电压变得大于1到1.5V时，电流流过发光二极管D51、D52，因此，接通了光电二极管PT7。此外，在图11中，SW表示开关，F表示熔丝，均包括在根据本实施例的电子开关中。
(第七实施例)图13是示出了根据本发明第七实施例的电子开关的电路图。
如图13所示，根据第七实施例的电子开关包括控制部分100、驱动电路部分102，其中一对端子部分14、14和前述的一对自消弧元件Q21、Q22反向串联在该对端子部分14(T1)、14(T2)之间，从而控制部分100通过驱动电路部分102，利用相位控制(信号)来接通和断开该对自消弧元件Q21、Q22。
更具体地，在交流电源AC侧的端子部分14(T1)和自消弧元件Q21之间，设置了分流电阻器R5，并且还设置了具有彼此反向并联的一对发光二极管D51、D52和光电晶体管PT7的光电晶体管耦合器PTC。该对发光二极管D51、D52与分流电阻器R5并联。另一方面，在光电晶体管PT7中，集电极通过电阻器R73与驱动电源DC相连，并且还与控制部分100的一个输入端口相连，而发射极与地相连。
另外，控制部分100根据当大于预定电流的过电流流过分流电阻器R5时所产生的分流电阻器R5两端的电压，立即停止该对自消弧元件Q21、Q22的接通和断开控制。
在具有上述结构的电子开关中，当过电流流过分流电阻器R5时，控制部分100利用施加到输入端口的电压电平从高到低的变化，立即停止该对自消弧元件Q21、Q22的接通和断开控制。结果，能够立即释放在该对端子部分14、14之间流动的过电流。此外，当控制部分100包括微型计算机或CMOS-IC(图13中的微型计算机)时，能够减少成本和尺寸。
(第八实施例)图14是示出了根据本发明第八实施例的电子开关的电路图。
如图14所示，除了控制部分100和一对端子部分14(T1)、14(T2)之外，根据第八实施例的电子开关还包括如上所述的一个自消弧元件Q2，其中控制部分100利用相位控制(信号)来接通和断开自消弧元件Q2。
更具体地，设置了其交流输入端子与该对端子部分14(T1)、14(T2)相连的二极管桥DB、分流电阻器R5、闸流晶体管S7、以及具有发光二极管D5和光电晶体管PT7的光电晶体管耦合器PTC。
为了使自消弧元件Q2在其断开时截取在二极管桥DB和DC输出端子之间，构成自消弧元件Q2的MOS FET的漏极和源极分别与二极管桥DB的正极性和负极性输出端子相连。分流电阻器R5设置在二极管桥DB的正极性输出端子和自消弧元件Q2之间。闸流晶体管S7通过电阻器R2连接在自消弧元件Q2的栅极和源极之间。发光二极管D5与分流电阻器R5并联。光电晶体管PT7的集电极通过电阻器R73与内部电源DC相连，并且发射极与闸流晶体管S7的栅极相连。
此外，通过利用当大于预定电流的过电流流过分流电阻器R5时所产生的分流电阻器R5两端的电压驱动发光二极管D5，并因而立即接通光电晶体管PT7，立即接通闸流晶体管S7。
在具有上述结构的电子开关中，当过电流流过分流电阻器R5时，分流电阻器两端的电压增加到能够接通发光二极管D5的电压之上，立即接通光电晶体管PT7，立即接通闸流晶体管S7，并且因而提取自消弧元件Q2的栅极电压，从而立即断开自消弧元件Q21。
结果，能够立即释放在该对端子部分14、14之间流动的过电流，此外，由于仅需要一个自消弧元件Q2和一个分流电阻器R5，能够减少成本和减小尺寸。
(第九实施例)
图15是根据本发明第九实施例的电子开关的电路图。
如图15所示，根据第九实施例的电子开关与第八实施例的不同在于省略了闸流晶体管S7，并且控制部分100立即释放在一对端子部分14、14之间流动的过电流，与第七实施例类似。
即，光电晶体管PT7的集电极通过电阻器R73与内部电源DC相连，并且还与控制部分100的一个输入端口相连，而发射极与地相连。控制部分100根据当大于预定电流的过电流流过分流电阻器R5时所产生的分流电阻器R5两端的电压，立即停止自消弧元件Q2的接通和断开控制。
在具有上述结构的电子开关中，当过电流流过分流电阻器R5时，控制部分100利用施加到输入端口的电压电平从高到低的变化，立即停止自消弧元件Q2的接通和断开控制，从而能够立即释放该对端子部分14、14之间流动的过电流。
(第十实施例)图16是示出了根据本发明第十实施例的电子开关的电路图；图17是处于正常模式下的图16所示的电子开关的操作波形图；而图18是处于过电流模式下的图16所示的电子开关的操作波形图。
这里，例如，如图7所示，除了包括自消弧(开关)元件Q21、Q22和电阻器R21、R22的开关电路部分、包括二极管桥(整流器)DB的整流器电路部分、用于向各个部分提供内部电能的内部电源电路部分(在图7中未示出)、以及用于利用相位控制信号来接通和断开自消弧元件Q21、Q22的控制电路部分(在图7中未示出)之外，根据前述实施例中的第三实施例的电子开关包括过电流检测电路部分和过电流保护电路部分。
过电流检测电路部分检测在端子部分T1、T2之间流动的电流是否到达了大于预定额定电流并小于自消弧元件Q21、Q22的耐受电流的过电流检测电平，并且包括电阻器(分流电阻器)R5和发光二极管D51、D52。
当过电流检测电路部分检测到已经到达了过电流检测电平时，过电流保护电路部分将该相位控制信号提取到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子，所述过电流保护电路部分包括光控闸流晶体管PS7和电阻器R7。
在具有上述结构的电子开关中，当具有过电流检测电平的过电流在端子部分T1、T2之间流动时，发光二极管发光，接通光控闸流晶体管PS7，并且断开自消弧元件Q21、Q22，从而使过电流不会在端子部分T1、T2之间流动。
然而，在截取端子部分T1、T2之间的连接的过电流的结构中，存在的问题在于由于交流电源AC和接线电缆的电感所产生的反电动势，在端子部分T1、T2之间产生了过电压。
通过在端子部分T1、T2之间设置电涌吸收器，可以解决该问题，但是增加了成本和尺寸，并且应该使用具有更高耐压的自消弧元件。即，当使用200V或更大的交流电源AC时，需要使用其在1mA处的限制电压具有470V等级的电涌吸收器而不导致通常电压下的电连接，而在该电涌吸收器中，具有几个安培的电流的限制电压超过了600V，因此，不能够使用具有600V或更小耐压的通用自消弧元件。此外，由于具有较高耐压的自消弧元件的使用引起了接通电压和发光的增加，应该限制负载体积，或者应该增大散热的区域。
根据第十实施例的电子开关防止了由于在过电流保护模式下由交流电源和接通电缆的电感所产生的反电动势而将较大的压力施加到一对自消弧元件上。
即，如图16所示，根据第十实施例的电子开关设置在交流电源AC和诸如照明机构或通风机等负载LD之间，并且利用相位控制来调节从交流电源AC向负载LD的供电，其中，电子开关包括开关电路部分2、整流器电路部分3、内部电源电路部分4、过电流检测电路部分5、过电压检测电路部分6、过电流保护电路部分7、过电压保护电路部分8、断开保持电路部分9，并且在电路块1中设置了控制电路部分10。
开关电路部分2包括一对自消弧元件Q21、Q22，所述自消弧元件Q21、Q22串联在通过负载LD向其施加交流电AC的该对端子部分T1、T2之间；以及与各个控制端子(栅极)串联的一对电阻器R21、R22。自消弧元件Q21、Q22的每一个包括具有反向并联的寄生二极管的MOS FET，并且在第十实施例中，将MOS FET的源极相互反向串联。此外，根据本发明的自消弧元件不局限于MOS FET，而可以包括双极型晶体管和与其反向并联的二极管，或者可以包括IGBT和与其反向并联的二极管。
整流器电路部分3包括二极管桥(整流器)DB，其交流输入端子与该对端子部分T1、T2相连，其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件Q21、Q22之间(图中的连接点)。
内部电源电路部分4使来自分流器电路部分3的直流电平滑，并且产生预定电平的内部电能，并且将内部电能提供给电子开关的各个部分(控制电路部分10等)。
过电流检测电路部分5检测在该对端子部分T1、T2之间流动的电流是否到达了大于预定额定电流并小于该对自消弧元件Q21、Q22的耐受电流的过电流检测电平。在该图中，过电流检测电路部分包括作为电流-电压转换器的电阻器(分流电阻器)R5，设置在端子部分T1和自消弧元件Q21之间，并且将在该对端子部分T1、T2之间流动的电流转换为电压；与电阻器R5并联的该对发光二极管D51、D52，彼此反向并联，并且当电阻器R5两端的电压到达了与过电流检测电平相对应的电压时发光。
过电压检测电路部分6检测施加到该对端子部分T1、T2的电压是否到达了至少大于交流电源电压AC的过电压检测电平。在第十实施例中，过电流检测电路部分包括齐纳二极管ZD6，其阴极和阳极分别与二极管桥DB的正极性直流输入端子和该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子侧(图中所示的电阻器R21、R22的连接器)相连。
当过电流检测电路部分5检测到已经到达过电流检测电平时，过电流保护电路部分7将相位控制信号提取到该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子。在该图中，过电流保护电路部分包括光控闸流晶体管PS7，其阴极和栅极分别与该对自消弧元件Q21、Q22的连接点和该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子相连，并且通过过电流检测电路部分5的发光二极管的发光来接通该光控闸流晶体管PS7；以及电阻器R7，设置在该对自消弧元件Q21、Q22的栅极和连接点之间。
这里，根据第十实施例的过电流保护电路部分7的光控闸流晶体管PS7与断开保持电路部分9共同使用，以便将该对自消弧元件Q21、Q22的断开状态保持从过电压检测电路部分6检测到已经到达过电压检测电压时的定时到相位控制信号改变为用于断开该对自消弧元件Q21、Q22的低电平信号时的定时的时间段。过电流检测电路部分5的光控闸流晶体管PS7和发光二极管D51、D52构成了光控闸流晶体管耦合器。
当过电压检测电路部分6检测到已经到达了过电压检测电平时，过电压保持电路部分8将用于将该对端子部分T1、T2之间的电压抑制到大于交流电源电压并小于该对自消弧元件Q21、Q22的耐压的电压限制电平的信号，输出到该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子，与相位控制信号不同。在该图中，电压保护电路部分包括齐纳二极管ZD6、二极管D8和电阻器R8，并且将齐纳二极管ZD6与过电压检测电路部分6共同使用。过电压检测电平和过电压限制电平是相同的，并且将齐纳二极管ZD6设置为与两个电平相对应的齐纳电压。二极管D8防止相位控制信号在过电压检测电路部分6中流动。电阻器R8防止该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子接地，以允许电压保持电路部分8工作。
通过将与根据未示出的操纵部分的操纵的调用角度相对应的相位控制信号输出到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子，控制电路部分10接通和断开该对自消弧元件Q21、Q22。
接下来，将描述处于正常模式下的根据第十实施例的电子开关的动作。如图17所示，从控制电路部分10中输出的相位控制信号在交流电源AC的过零定时t1处变为高电平，因此，接通了该对自消弧元件Q21、Q22。结果，由于交流电源AC的缘故，负载电流在该对端子部分T1、T2之间流动。此时，端子部分T1、T2之间的电压变得几乎为零。之后，在与由于操纵的调用角(calling angle)的结束相对应的定时t2处，从控制电路部分10中输出的控制信号变为低电平，并且断开了该对自消弧元件Q21、Q22。结果，截取了该对端子部分T1、T2之间的电连接，并且负载电流几乎不流动。此时，交流电压AC施加在端子部分T1、T2之间，因此，内部电源电路部分4工作。根据相位控制信号，在交流电源电压AC的每个半波，重复这一连串的动作。
接下来，将描述处于过电流模式下的根据第十实施例的电子开关的动作。当产生了浪涌电流时，或者当发生了负载的短路或熄灭时，如图18所示，当产生了到达过电流检测电平的过电流(负载电流)，并且在端子部分T1、T2之间流动的电流到达了过电流检测电平(t10)时，在正好到达过电流检测电平的情况下，过电流检测电路部分5的发光二极管在过电流检测时间段TM1内发光，从而接通了光控闸流晶体管PS7。
当接通了光控闸流晶体管PS7时，提取到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子(栅极)的相位控制信号，并且各个控制端子的电压(栅极电压)开始下降。随着栅极电压的下降，增加了各个自消弧元件的接通电阻，因此，增加了端子部分T1、T2之间的电压。之后，当过电流(负载电流)从上升变为下降时，由于交流电源AC和接线电缆的电感所产生的反电动势，端子部分T1、T2之间的电压增加到交流电压AC之上。结果，当端子部分T1、T2之间的电压到达了过电压检测电平(过电压限制电平)(t11)时，齐纳二极管ZD6重复接通和断开当到达过电压检测电平时的过电压检测时间段TM2。
即，当到达了过电压限制电平并接通齐纳二极管ZD6时，二极管桥DB的正极性直流输出端子与自消弧元件Q21、Q22的控制端子侧相连，而当随着正极性直流输出端子的电压上升，到达了自消弧元件的栅极限制电压时，接通各个自消弧元件。结果，当二极管桥DB两端的电压从上升改变为下降，并且正极性直流输出端子的电压小于过电压限制电平时，断开齐纳二极管ZD6，而由于该过电压，将正极性直流输出端子的电压再次改变为上升。当到达过电压限制电平，并且接通了齐纳二极管ZD6时，栅极电压开始上升，并且到达了自消弧元件的栅极限制电压，从而接通了各个自消弧元件。由于针对过电压(端子部分T1、T2之间的电压)到达过电压检测电平时的电压检测时间段TM2，重复这些动作，将端子部分T1、T2之间的电压抑制到过电压限制电平。当完全地截取了过电流，并且完成了过电压检测时间段TM2时，将端子部分T1、T2之间的电压稳定地固定到交流电源AC的电压电平。
此外，当在过电流减少的过程中，过电流变得小于过电流检测电平时，熄灭过电流检测电路部分5中的发光二极管，而在从控制电路部分10中接收用于接通的高电平相位控制信号的过程中，光控闸流晶体管PS7保持其接通状态。在相位控制信号改变为用于断开的的电平时的定时处，断开光控闸流晶体管PS7。
每次当产生了到达过电流检测电平的过电流时，执行上述的动作。例如，当负载LD是辉光灯时，在每个半波处，限制启动时的浪涌电流，并且重复上述动作，直到加热了灯丝并且未到达过电流检测电平为止。当负载LD短路时，重复上述动作，直到释放了短路状态为止。当负载熄灭时，重复上述动作，直到灯泡的灯丝或熔丝断掉为止。
如上所述，根据第十实施例，当检测到已经到达了过电流检测电平时，提取对该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子的相位控制信号，从而利用由于交流电源AC和接线电缆的电感的反电动势，使该对端子部分T1、T2之间的电压上升到交流电源电压AC的电压之上。然而，当检测到该对端子部分T1、T2之间的电压到达了过电压检测电平(过电压限制电平)时，由过电压保护电路部分8将该对端子部分T1、T2之间的电压抑制到过电压限制电平，从而能够防止由于在过电流保护模式下的交流电源AC和接线电缆的电感所产生的反电动势而施加到该对自消弧元件Q21、Q22上的较大压力。
此外，在未检测到到达过电流检测电平的定时之后，由于能够防止利用相位控制信号在与原始相位控制的定时不同的定时处接通该对自消弧元件Q21、Q22，因此，能够防止在除了交流电源AC的过零定时之外的其他定时处接通该对自消弧元件Q21、Q22。
此外，通过使用光控闸流晶体管PS7的特性，能够简单地构造过电流保护电路部分7和断开保持电路部分9，因此能够减小尺寸。此外，不需要电涌吸收器。
(第十一实施例)图19是示出了根据本发明第十一实施例的电子开关的电路图。
如图19所示，根据第十一实施例的电子开关与第十实施例的不同在于过电压保护电路部分8包括晶体管Tr8，设置在二极管D8和齐纳二极管ZD6之间，其集电极接收内部电能，而其发射极和基极与二极管D8的阳极和齐纳二极管ZD6的阳极相连；以及电阻器R80，设置在齐纳二极管ZD6的基极和阳极之间。即，对根据第十一实施例的电子开关进行构造，从而由晶体管Tr8对流过齐纳二极管ZD6的电流进行放大。
在第十实施例中，齐纳二极管ZD6应该具有较高的耐压。此外，由于流向高电压的电流引起了较大的损耗，因此需要大型的功率齐纳二极管。
相反，在第十一实施例中，由于通过设置晶体管Tr8，不需要具有高耐压的功率齐纳二极管和较大的尺寸，并且可以使用具有较小信号电平的齐纳二极管，能够减少成本和减小尺寸。此外，可以将用于将电压抑制到过电压限制电平的信号高速地输出到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子，并且可以保护自消弧元件Q21、Q22免受过电压。
(第十二实施例)图20是示出了根据本发明第十二实施例的电子开关的电路图。
如图20所示，根据第十二实施例的电子开关与第十实施例的不同在于过电压检测电路部分6包括误差放大器60，用于放大来自二极管桥DB的正极性直流输出端子的电压电平在诸如过电压限制电平的过电压检测电平周围的误差，作为齐纳二极管ZD6的替代，并且过电压保护电路部分8接收误差放大器60的输出，并且将用于将电压抑制到过电压限制电平的信号输出到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子。
在图20中，过电压检测电路部分6包括误差放大器60，其输出端子与二极管D8的阳极相连；电阻器R61，设置在成为诸如过电压限制电平的过电压检测电平的基准电压输出端子和误差放大器60的反相输入端子之间；电阻器R62，设置在误差放大器60的非反相输入端子和二极管桥DB的正极性直流输出端子之间；电阻器R63，设置在误差放大器60的非反相输入端子和地之间；电阻器R64，连接在误差放大器60的反相输入端子和输出端子之间；以及与其并联的电容器C6。在该结构中，将二极管桥DB的正极性直流输出端子的电压分压到电阻器R62、R63中，并输入到误差放大器60的非反相输入端子，其中对在基准电压周围的误差进行放大。
接下来，将描述根据第十二实施例的电子开关的特征动作。当未产生过电流和过电压时，输入到误差放大器60的非同相输入端子的电压变得小于输入到反相输入端子的基准电压，从而使误差放大器60的输出信号变为低电平。在这种情况下，相位控制信号通过正常动作接通和断开自消弧元件Q21、Q22，而不会影响过电压检测电路部分6和过电压保护电路部分8。
另一方面，当产生了到达过电压检测电平的过电平时，过电流检测电路部分5和过电流保护电路部分7与第十实施例类似地进行操作。之后，当产生了到达过电压检测电平(过电压限制电平)的过电压时，误差放大器60的输出信号变为高电平，并且过电压保护电路部分8接收输出信号，并且将用于将电压抑制到过电压限制电平的信号输出到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子。即，当端子部分T1、T2之间的电压上升并到达了过电压检测电平时，误差放大器60的输出信号变为高电平，并且通过过电压保护电路部分8接通自消弧元件Q21、Q22。结果，当端子部分T1、T2之间的电压从上升变为下降，并且变得小于过电压检测电平时，误差放大器60的输出信号变为低电平，并且通过过电压保护电路部分8断开自消弧元件Q21、Q22，从而将端子部分T1、T2之间的电压抑制到过电压限制电平。针对过电压(端子部分T1、T2之间的电压)到达了过电压检测电平时的过电压检测时间段，重复这些动作。
在第十实施例中，过电压限制电平根据齐纳电压和温度特性的偏差而发生变化，从而需要利用预测变化，使用具有耐压性能的自消弧元件。然而，在第十二实施例中，由于可以将端子部分T1、T2之间的电压以较高的精度抑制到过电压限制电平，能够使用更低耐压和成本的自消弧元件，并且还防止了自消弧元件的发热。
(第十三实施例)图21是根据本发明第十三实施例的电子开关的电路图，而图22是处于过电流模式下的图21所示的电子开关的操作波形图。
如图21所示，除了与第十到第十二实施例的任一个类似的开关电路部分2、整流电路部分3、内部电源电路部分4、电压检测电路部分6、过电压保护电路部分8和控制电路部分10之外，根据第十三实施例的电子开关还包括与第十实施例不同的过电流检测电路部分5、过电流保护电路部分7和断开保持电路部分9。
过电流检测电路部分5包括电流-电压转换器，用于将在该对端子部分T1、T2之间流动的电流转换为电压，并且该电流-电压转换器具有电阻器(分流电阻器)R51、R52和二极管D53、D54；比较器50，用于当通过电流-电压转换器转换后的电压到达与过电流检测电平相对应的电压(基准电压)时，输出表示到达了过电流检测电平的信号。即，过电流检测电路部分5的输出侧包括比较器，其具有集电极开路型输出和电阻器R53、R54，并且当该对端子部分T1、T2之间流动的电流到达了过电流检测电平时，过电流检测电路部分输出低电平信号，否则，输出高电平信号。
过电流保护电路部分7和断开保持电路部分9将具有集电极开路型输出的比较器70共同使用。比较器70的输出端子与该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子相连，从而当利用来自过电流检测电路部分5的信号作为一个输入(图中所示的非反相输入端子)输出了表示到达了过电流检测电平的信号时，比较器提取并保持到该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子的相位控制信号，并且当使用相位控制信号作为另一输入(图中所示的反相输入端子)的相位控制信号停止了该相位控制信号时，停止由断开保持电路部分9提取和保持相位控制信号的动作。
即，过电流保护电路部分7包括二极管D7和比较器70，并且如图22所示，当比较器70的输出变为低电平时，将低电平的信号输出到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子。另一方面，断开保持电路部分9包括比较器70和电阻器R91到R94，并且当比较器70的输出从低电平改变为高电平时，将低于反相输入端子的电压电平、并通过利用电阻器R93、R94分割来自控制电路部分10的相位控制信号所获得的高电平的信号输入到非反相输入端子，由此，断开保持电路部分将比较器的输出保持在低电平，直到相位控制信号变为低电平为止。将利用通过由电阻器R91、R93分割来自内部电源电路部分4的内部电源电压而获得的电压变为高电平的信号输入到比较器70的非反相输入端子。即，设置电阻器R91、R92的电阻值，从而使高电平的信号变得低于去往比较器70的非反相输入端子的电压电平。
接下来将描述根据第十三实施例的电子开关的特征动作。如图22所示，当产生了到达过电流检测电平的过电流，并且在端子部分T1、T2之间流动的电流到达了过电流检测电平时(t20)，对于到达过电流检测电平的过电流检测时间段TM1，过电流检测电路部分5的比较器50的输出变为低电平，并且过电流保护电路部分7的比较器70的输出变为低电平。
当比较器70的输出变为低电平时，提取到自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子的相位控制信号，并且栅极电压开始下降。然后，随着栅极电平的下降，端子部分T1、T2之间的电压上升。之后，当过电流从上升变为下降时，端子部分T1、T2之间的电压变得高于交流电源AC的电源电压。结果，当端子部分T1、T2之间的电压到达过电压检测电平(过电压限制电平)时，对于到达电压检测电平时的过电压检测时间段，齐纳二极管ZD6重复接通和断开，并且将端子部分T1、T2之间的电压抑制到过电压限制电平。然后，当过电压检测时间段结束时，端子部分T1、T2之间的电压固定到交流电源AC的电平。
另一方面，当过电流下降，并且变得低于过电流检测电平t21时，从比较器50输入到比较器70的非反相输入端子的信号变为高电平，而低于输入到比较器70的反相输入端子的相位控制信号的高电平，从而将比较器70的输出保持在低电平，并且在相位控制信号变为低电平的定时，将其改变为高电平。
根据第十三实施例，由于过电流检测电路部分5包括电流-电压转换器和比较器50，能够以较高的精度来检测在该对端子部分T1、T2之间流动的电流是否到达了过电流检测电平。结果，能够使用具有更低耐受电流和更低成本的自消弧元件，还抑制了自消弧元件的发热。
此外，在使用光控闸流晶体管耦合器的结构中，由于光控闸流晶体管PS7的响应速度较低，能够立即转变为接通状态。然而，在第十三实施例中，过电流检测电路部分5能够立即转变为输出是低电平的状态。
此外，在利用光控闸流晶体管耦合器的结构中，发光二极管的发光定时彼此不同，触发光控闸流晶体管PS7所需要的光量具有偏差，并且该偏差受到环境温度的影响。相反，在第十三实施例中，能够进行利用基准电压来阈值偏差的精确动作。
此外，由于能够通过使用比较器70等简单地构造过电流保护电路部分7和断开保持电路部分9，能够减小尺寸。
(第十四实施例)图23是示出了根据本发明第十四实施例的电子开关的电路图。
如图23所示，根据第十四实施例的电子开关与第十三实施例的不同在于过电流保护电路部分7包括PNP晶体管Tr7，设置在该对自消弧元件Q21、Q22的控制端子侧和地之间，并且比较器70的输出端子与晶体管Tr7的控制端子(基极)相连。更具体地，晶体管Tr7设置在二极管D7和电阻器R8之间，并且晶体管Tr7的发射极和基极分别与二极管D7和电阻器R74的阴极相连。此外，电阻器R8设置在晶体管Tr7的集电极和地之间。
在第十三实施例中，直接从比较器70的输出中提取相位控制信号。然而，在比较器70具有IC结构的情况下，其静电电容是有限的，因此，由于自消弧元件Q21、Q22的栅极端子的相对较大的静电电容，不能够快速地提取栅极电流，从而不能够立即变换到电流截取动作。
相反，在第十四实施例中，由于通过提供晶体管Tr7能够增强提取到该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子的相位控制信号的任务，因此，可以将由于负载短路等快速上升的过电流限制到较小的电流值以截取电流，从而能够使用成本更低和尺寸更小的自消弧元件。
(第十五实施例)图24是示出了根据本发明第十五实施例的电子开关的电路图，而图25是示出了电感和过电流容差之间的关系的曲线图。
如图24所示，根据第十五实施例的电子开关与第十三和第十四实施例(图24的实例中的第十四实施例)的不同在于过电流检测电路部分5包括微分电路部分，用于对在电流-电压转换器和比较器50之间通过电流-电压转换器转换的电压进行微分。所述微分电路部分包括电阻器R53；电阻器R55，设置在电阻器R53和比较器50的反相输入端子的连接点与电流-电压转换器的输出(二极管D53、D54的两个阴极)之间；以及电容器C5，与电阻器R55并联。
这里，当利用交流电源AC的过零接通自消弧元件Q21、Q22时的浪涌电流随着交流电源AC的增加而增加。由于交流电源AC的频率通常为50Hz或60Hz，浪涌电流的增加相对变慢。因此，即使当交流电源AC和接线电缆的电感发生变化时，也能够将过电流截取为恒定的电流值。
然而，如图25所示，较小的电感引起了过电流的快速增加。因此，如果由于自消弧元件Q21、Q22的栅极静电电容，需要花费大量的时间来提取电流，当接通了自消弧元件Q21、Q22时，交流电源AC的电压较大，并且当由于熄灭或负载短路而产生了过电流时，存在过电流变得太大的问题。
根据第十五实施例，在电感较小的情况下，即时当产生了快速上升的过电流时，可以通过提供微分电路部分，将足够小的过电流确定为所述的过电流，从而能够补偿由于栅极电流的提取所造成的延迟操作，并且还防止了过电流变得太大。结果，能够保护自消弧元件Q21、Q22免受过电流。
(第十六实施例)
图26是示出了根据本发明第十六实施例的电子开关的电路图。
如图26所示，根据第十六实施例的电子开关与第十到第十五实施例(在图26的实例中的第十五实施例)的不同在于控制电路部分10包括计数装置(未示出)，用于对过电流检测电路部分5在预定单位时间内检测到到达了过电流检测电平的次数进行计数，并且当由计数装置所计数得到的每单位时间的次数到达预定次数时，控制电路部分10停止对该对自消弧元件Q21、Q22的两个控制端子的相位控制信号的输出。在图中，通过监控二极管D7的阳极的电压(自消弧元件的栅极电压的下降)，对次数进行计数。
根据第十六实施例，由于可以将任何故障看作为当每单位时间的次数到达预定次数时所产生的故障，因而能够防止电子开关工作在可以将故障看作为由于停止相位控制信号的输出而产生的状态，此外，能够减少能量消耗。
(第十七实施例)图27A是示出了根据本发明第十七实施例的电子开关的电路图。图27B是示出了在图27A中所示的电子开关中的控制电路部分的实例的电路图，而图28是图27A中的电子开关的操作波形图。
在负载LD是照明设备的情况下，当负载LD最大发光时，仅将图28所示的较小的“基于最大发光的自消弧元件电压”施加到自消弧元件(端子部分T1、T2之间)。当负载最小发光时，将图28所示的较大的“基于最小发光的自消弧元件电压”施加到自消弧元件(端子部分T1、T2之间)，从而升高了用于整流和输出端子部分T1、T2之间的电压的二极管桥的输出电压，并且将上升的电压施加到内部电源电路部分4。
对于诸如刚好在完成之前的自消弧元件Q21、Q22的接通时间段TM3，在使内部电源电路部分4操作以便利用较小的“基于最大发光的自消弧元件电压”来确保更大功率的情况下，如果如所述的，“基于最小发光的自消弧元件电压”上升到“基于最大发光的自消弧元件电压”之上太多，在内部电源电路部分4中的元件(稍后描述的晶体管Tr4)的温度增加，从而需要另一针对发热的对策。然而，由于电子开关的尺寸是有限的，限制了图2所示的散热器的增大。
如图27所示，根据第十七实施例的电子开关与第十到第十六实施例(图27的实例中的第十六实施例)的不同在于针对发热的对策控制电路部分10允许内部电源电路部分4间歇地操作，其中，内部电源电路部分4稳定二极管桥DB的两个直流输出端子之间的直流电压，并且产生内部电源电压。
内部电源电路部分4包括齐纳二极管ZD4，其阳极接地；电阻器R41；晶体管Tr4，其一端(集电极)通过电阻器与二极管桥DB的正极性直流输出端子相连，而其控制端子(基极)通过齐纳二极管ZD4与二极管桥DB的负极性直流输出端子相连；电阻器R42，连接在集电极和基极之间；以及平滑电容器C4，连接在晶体管Tr4的另一端和另一端的控制端子(发射极)之间。晶体管Tr4并不局限于双极型晶体管，而可以是诸如双CMOS型晶体管。
除了包括具有两个内置多谐振荡器100a的CMOS-IC的控制部分100之外，控制电路部分10包括用于间歇操作的开关元件(图中所示的晶体管)Tr10，连接在内部电源电路部分4的晶体管Tr4的控制端子和二极管桥DB的负极性直流输出端子之间；以及电阻器R10，设置在开关元件的基极和多谐振荡器100a的输出之间。
在控制部分100中，如图28所示，多谐振荡器100a在利用从另一多谐振荡器100b中输出的前述相位控制信号接通该对自消弧元件Q21、Q22时的时间段TM3的部分时间段TM4内，接通开关元件Tr10，并且在除了该部分时间段之外的时间段TM5内断开开关元件Tr10。
根据第十七实施例，在负载LD是照明设备并且照明设备最小发光的情况下，即时当该对端子部分T1、T2之间的电压上升，并因而二极管桥DB的两个直流输出端子之间的电压上升时，也在该对端子部分T1、T2之间的电压上升时的时间段TM3的部分时间段TM4内，停止内部电源电路部分4的晶体管Tr4的操作，从而能够抑制晶体管Tr4的发热。
根据如上所述的本发明，能够立即释放在该对端子部分之间流动的过电流。
到目前为止，尽管已经参考多个典型实施例具体描述了本发明，但是本发明并不局限于这些典型实施例中的构成元素的组合和排列，而是在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对在这些实施例中的构成元素的组合和排列进行修改。
权利要求
1.一种电子开关，具有连接在通过负载向其施加交流电流的一对端子部分之间的自消弧元件，并且利用相位控制信号来接通或断开所述自消弧元件，所述电子开关包括过电流检测装置，用于检测在该对端子部分之间流动的电流是否已经到达了大于预定电流的过电流；以及过电流保护装置，当过电流检测装置检测到已经到达了过电流时，所述过电流保护装置提取到自消弧元件的控制端子的相位控制信号。
2.根据权利要求1所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括作为过电流检测装置的电阻器，设置在该对端子部分之间，并且与该对自消弧元件串联；以及作为过电流保护装置的开关元件，用于提取在驱动时施加到自消弧元件的控制端子上的控制电压，以及其中，利用当大于预定电流的过电流流过电阻器时所产生的电阻器两端的电压来驱动开关元件。
3.根据权利要求2所述的电子开关，其特征在于作为电阻器的第一和第二分流电阻器串联在作为一对自消弧元件的第一和第二自消弧元件之间；以及作为开关元件的第一和第二开关元件串联在第一和第二自消弧元件的控制端子之间，其中，第一和第二分流电阻器的连接点和第一和第二开关元件的连接点彼此相连，第一开关元件的控制端子与第一自消弧元件和第一分流电阻器的连接点相连，而第二开关元件的控制端子与第二自消弧元件和第二分流电阻器的连接点相连，其中，利用当过电流流过所述第一和第二分流电阻器时所产生的第一和第二分流电阻器两端的电压来驱动第一和第二开关元件。
4.根据权利要求2所述的电子开关，其特征在于在该对端子部分和作为一对自消弧元件的第一和第二自消弧元件之间，分别设置了作为电阻器的第一和第二分流电阻器，并且还设置了每一个均具有作为开关元件的光电开关元件和发光二极管的第一和第二光电耦合器，其中，第一和第二光电耦合器的发光二极管分别与第一和第二分流电阻器并联，第一和第二光电耦合器的光电开关元件分别串联在第一和第二自消弧元件的控制端子之间，第一和第二自消弧元件的连接点和第一和第二光电耦合器的光电开关元件的连接点彼此相连，并且第一和第二光电耦合器的光电开关元件的控制端子与所述两个连接点均相连，其中，通过利用当过电流流过第一和第二分流电阻器时所产生的第一和第二分流电阻器两端的电压来驱动第一和第二光电耦合器的发光二极管，分别驱动第一和第二光电耦合器的光电开关元件。
5.根据权利要求2所述的电子开关，其特征在于在该对端子部分的一个端子和与该对自消弧元件的一个端子部分相连的一个自消弧元件之间，设置了电阻器，并且还设置了具有作为开关元件的光电开关元件和反向并联的一对发光二极管的光电耦合器，其中，该对发光二极管与所述电阻器并联，所述光电开关元件连接在该对自消弧元件的控制端子和该对自消弧元件的连接点之间，并且光电开关元件的控制端子与所述连接点相连，以及其中，利用当过电流流过所述电阻器时所产生的电阻器两端的电压来驱动所述光电开关元件。
6.根据权利要求2所述的电子开关，其特征在于在该对端子部分的一个端子部分和与该对自消弧元件的一个端子部分相连的一个自消弧元件之间，以及在该对自消弧元件的控制端子和该对自消弧元件的连接点之间，分别设置了电阻器和开关元件，并且还设置了具有光电开关元件和反向并联的一对发光二极管的光电耦合器，其中，该对发光二极管与所述电阻器并联，而光电开关元件连接在开关元件的控制端子和驱动源之间；以及其中，通过利用当过电流流过电阻器以驱动光电开关元件时所产生的电阻器两端的电压来驱动该对发光二极管，驱动所述开关元件。
7.根据权利要求6所述的电子开关，其特征在于还包括第一、第二和第三电阻器、第一和第二二极管、以及作为开关元件的闸流晶体管，其中，第一电阻器、第二电阻器和闸流晶体管的一端均与该对自消弧元件的控制端子相连，连接第一二极管，从而当断开该对自消弧元件时，使第一电阻器与该对自消弧元件的控制端子相分离，连接第二二极管，从而当接通该对自消弧元件时，使第二电阻器与该对自消弧元件的控制端子相分离，以及第三电阻器与闸流晶体管的一端相连以确保锁定保持电流。
8.根据权利要求1所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，所述电子开关还包括控制部分，用于输出相位控制信号，以及作为过电流检测装置的电阻器，与该对自消弧元件串联，以及其中，作为过电流保护装置的控制部分根据当大于预定电流的过电流流过电阻器时所产生的电阻器两端的电压，停止相位控制信号的输出。
9.根据权利要求1所述的电子开关，其特征在于还包括二极管桥，设置在该对端子部分和自消弧元件之间，其交流输入端子与该对端子部分相连，所述自消弧元件连接在二极管桥的直流输出端子之间；以及作为过电流检测装置的电阻器，设置在二极管桥的直流输出端子之间，并与自消弧元件串联，以及其中，过电流保护装置利用当大于预定电流的过电流流过所述电阻器时所产生的电阻器两端的电压，断开自消弧元件。
10.根据权利要求1所述的电子开关，其特征在于还包括过电压检测装置，用于检测该对端子部分之间所施加的电压是否到达了高于交流电压的电压的至少一个过电流检测电平；以及过电压保护装置，用于将用于将该对端子部分之间的电压抑制到高于交流电源电压并低于自消弧元件的耐受电压的过电压限制电平的信号，输出到自消弧元件的控制端子，而与当过电压检测装置检测到已经到达过电压时的相位控制信号无关。
11.根据权利要求10所述的电子开关，其特征在于还包括断开保持装置，用于在从过电流检测装置未检测到已经到达了过电流的定时到相位控制信号改变为用于断开自消弧元件的信号的定时的时间段内，保持自消弧元件的断开状态。
12.根据权利要求11所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括二极管桥，其交流输入端子与该对端子部分相连，而其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件之间；以及其中，过电流检测装置包括齐纳二极管，其阴极和阳极分别与二极管桥的正极性直流电流输出端子和该对自消弧元件的两个控制端子相连，而其齐纳电压变为与过电压检测电平相对应的电压。
13.根据权利要求11所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括二极管桥，其交流输入端子与该对端子部分相连，而其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件之间；以及其中，过电流检测装置包括误差放大器，用于放大来自二极管桥的正极性直流输出端子的电压电平相对于诸如过电压限制电平的过电压检测电平的误差量，以及其中，过电压保护装置接收误差放大器的输出，并且输出用于将所述输出抑制到过电压限制电平的信号。
14.根据权利要求11所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，过电流检测装置包括电流-电压转换器，用于将在该对端子部分之间流动的电流转换为电压；以及反向并联的一对发光二极管，当通过电流-电压转换器转换后的电压到达与作为预定电流电平的过电流检测电平相对应的电压时，该对发光二极管发光；以及其中，过电流保护装置和断开保持装置共同使用光控闸流晶体管，其阴极和阳极分别连接在该对自消弧元件之间和与该对自消弧元件的两个控制端子相连，并且通过所述发光二极管的发光来接通该光控闸流晶体管。
15.根据权利要求11所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，过电流检测装置包括电流-电压转换器，用于将在该对端子部分之间流动的电流转换为电压；以及比较器，当通过电流-电压转换器转换后的电压到达了与作为预定电流电平的过电流检测电平相对应的电压时，所述比较器输出表示已经到达了过电流的信号。
16.根据权利要求15所述的电子开关，其特征在于过电流保护装置和断开保持装置共同使用所述比较器，所述比较器的输出端子与该对自消弧元件的两个控制端子相连，从而当利用来自过电流检测装置的信号作为一个输入而输出表示已经到达了过电流的信号时，提取和保持到该对自消弧元件的两个控制端子的相位控制信号；并且当利用相位控制信号作为另一输入而停止相位控制信号时，停止由断开保持装置所进行的相位控制信号的提取和保持。
17.根据权利要求16所述的电子开关，其特征在于所述过电流保护装置包括开关元件，设置在该对自消弧元件的两个控制端子和地之间，并且自身比较器的输出端子与开关元件的控制端子相连。
18.根据权利要求15所述的电子开关，其特征在于过电流检测装置包括微分电路部分，用于对通过自身电流-电压转换器转换后的电压进行微分，所述微分电路部分设置在自身电流-电压转换器和比较器之间。
19.根据权利要求10所述的电子开关，其特征在于还包括控制装置，用于对过电流检测装置检测到已经到达过电流时每预定单位时间内的次数进行计数，其中，当由计数装置所计数得到的每单位时间的次数到达预定次数时，停止对该对自消弧元件的两个控制端子的相位控制信号的输出。
20.根据权利要求10所述的电子开关，其特征在于作为自消弧元件，具有单向接通和断开控制结构的一对自消弧元件反向串联在该对端子部分之间，其中，电子开关还包括二极管桥，其交流输入端子与该对端子部分相连，而其负极性直流输出端子连接在该对自消弧元件之间；内部电源电路部分，包括晶体管，其一端与二极管桥的正极性直流输出端子相连，其控制端子与二极管桥的负极性直流输出端子相连；以及平滑电容器，连接在控制端子和晶体管的另一端之间，所述内部电源电路部分稳定来自二极管桥的两个直流输出端子之间的直流电压，并产生内部电能；用于间歇动作的开关元件，连接在内部电源电路部分的晶体管的控制端子和二极管桥的负极性直流输出端子之间；以及控制部分，用于输出相位控制信号；以及其中，控制部分在利用相位控制信号接通该对自消弧元件的部分时间段内，接通用于间歇动作的开关元件，并且在除了所述部分时间段之外的时间段内，断开用于间歇动作的开关元件。
全文摘要
一种能够立即释放一对端子部分之间流动的过电流的电子开关。在电子开关中，其中包括一对端子部分14、14和反向串联在该对端子部分之间的、具有单向接通和断开控制结构的自消弧元件Q21、Q22，并且在其中利用相位控制来接通和断开自消弧元件Q21、Q22，设置了分流电阻器R51、R52，设置在该对端子部分14、14之间，并且与该对自消弧元件Q21、Q22串联；以及闸流晶体管S71、S72，用于提取在驱动时施加到自消弧元件Q21、Q22的栅极的栅极电压。此外，利用当大于预定电流的过电流流过分流电阻器R51、R52时所产生的分流电阻器R51、R52两端的电压来驱动闸流晶体管S71、S72。
文档编号H03K17/082GK1578144SQ20041006163
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月25日
发明者向井达哉, 北村常弘, 村田之广, 冈田健治 申请人:松下电工株式会社