TWI763576B

TWI763576B - 負載控制裝置

Info

Publication number: TWI763576B
Application number: TW110128620A
Authority: TW
Inventors: 宮本賢吾
Original assignee: 日商松下知識產權經營股份有限公司
Priority date: 2020-08-05
Filing date: 2021-08-04
Publication date: 2022-05-01
Also published as: JP2022029795A; WO2022030362A1; TW202207593A; JP7320729B2

Abstract

本發明的目的在於提供可降低雜訊的低損耗之負載控制裝置。第1開關（SW1）連接到一對連接端子（TA1、TA2）之間，切換為遮斷從交流電源（2）對負載（3）供給的電力之斷開狀態、及從交流電源（2）對負載（3）供給電力之接通狀態的任一者。第2開關（SW2）插入到電流從交流電源（2）經由一對連接端子（TA1、TA2）之中的至少一方流到電容元件（12）的電流路徑（RT1、RT2）。控制部（11）在交流電源（2）的交流電壓（Vac）之各個半週期，於依對負載（3）供給的電力而決定的導通期間，將第1開關（SW1）控制為接通狀態，於導通期間以外的遮斷期間，將第1開關（SW1）控制為斷開狀態。控制部（11）在交流電壓（Vac）的各個半週期之途中，於第1開關（SW1）的接通/斷開切換的切換時間點，將第2開關（SW2）控制為接通狀態。

Description

負載控制裝置

本發明係關於負載控制裝置。具體而言，本發明係關於控制對負載供給的電力之負載控制裝置。

專利文獻1揭露的調光裝置包含：對於交流電源而與負載串聯連接的開關部；及控制部。控制部藉由控制開關部的接通/斷開，而將供給到負載的交流電壓予以位相控制。

在專利文獻1的調光裝置，進行所謂的逆位相控制，於交流電壓的零交叉之時間點，將開關部設為接通，於交流電壓的每半週期之期間途中，將開關部設為斷開而遮斷對負載供給的電力。

在上述的專利文獻1，將開關部斷開時，連接交流電源及負載與開關部之間的電線等電感（以下，稱為系統的電感）等可能導致反向電壓產生。降低開關部的斷開速度的話，可減少在斷開時產生的反向電壓，但有切換損耗增加的問題。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2013-149498號公報

本發明的目的在於提供可降低雜訊的低損耗之負載控制裝置。

本發明的一態樣之負載控制裝置包含：一對連接端子；第1開關；電容元件；第2開關；及控制部。對於前述一對連接端子，連接有交流電源及負載的串聯電路。前述第1開關連接到前述一對連接端子之間，切換為遮斷從前述交流電源朝向前述負載供給的電力之斷開狀態、及從前述交流電源朝向前述負載供給電力之接通狀態的任一者。前述第2開關插入到電流路徑。前述電流路徑為電流從前述交流電源經由前述一對連接端子之中的至少一方而流到前述電容元件的路徑。前述控制部在前述交流電源的交流電壓之各個半週期，於依配合朝向前述負載供給的電力而決定的導通期間，將前述第1開關控制為接通狀態，於前述導通期間以外的遮斷期間，將前述第1開關控制為斷開狀態，前述控制部在前述交流電壓的各個半週期之途中，於前述第1開關的接通/斷開切換的切換時間點，將前述第2開關控制為接通狀態。

（實施型態1）（1）概要以下，針對實施形態1的負載控制裝置1之概要，參考圖1予以說明。

本實施形態的負載控制裝置1如圖1所示，包含：一對連接端子TA1、TA2；第1開關SW1；電容元件12；第2開關SW2；及控制部11。

對於一對連接端子TA1、TA2，連接交流電源2及負載3的串聯電路。

第1開關SW1連接到一對連接端子TA1、TA2之間。第1開關SW1切換為遮斷從交流電源2對負載3供給的電力之斷開狀態、及從交流電源2對負載3供給電力之接通狀態的任一者。

第2開關SW2插入到電流路徑RT1及RT2。電流路徑RT1及RT2為電流從交流電源2經由一對連接端子TA1、TA2之中的至少一方而流到電容元件12的路徑。

控制部11在交流電源2的交流電壓Vac之各個半週期，於依對負載3供給的電力而決定的導通期間，將第1開關SW1控制為接通狀態，於導通期間以外的遮斷期間，將第1開關SW1控制為斷開狀態。控制部11在交流電壓Vac的各個半週期之途中，於第1開關SW1的接通/斷開切換的切換時間點，將第2開關SW2控制為接通狀態。

其中，第1開關SW1例如由變壓器或者雙方向閘流器等半導體開關所實現。在本實施形態，負載控制裝置1為所謂的電子開關，藉由以電子方式控制第1開關SW1，而以電子方式切換交流電源2及負載3之間的導通/非導通。負載控制裝置1包含一對連接端子TA1、TA2，第1開關SW1電性連接到一對連接端子TA1、TA2之間。換言之，在負載控制裝置1的內部，連接端子TA1及連接端子TA2經由第1開關SW1而被電性連接。一方的連接端子TA1連接到交流電源2，另一方的連接端子TA2連接到負載3，藉此，在交流電源2與負載3之間，連接著第1開關SW1。

又，第2開關SW2例如由變壓器或者雙方向閘流器等半導體開關所實現。第2開關SW2插入到上述的電流路徑RT1、RT2。負載控制裝置1為所謂的電子開關，藉由以電子方式控制第2開關SW2，而以電子方式切換在電流經由電流路徑RT1、RT2流到電容元件12的狀態、及遮斷電流路徑RT1、RT2的狀態。第2開關SW2被控制為接通狀態的話，電流經由電流路徑RT1、RT2而流到電容元件12，第2開關SW2被控制為斷開狀態的話，使電流流到電容元件12的電流路徑RT1、RT2會被遮斷。

電容元件12為可充放電的元件，在本實施形態，例如為電容器。尚且，電容元件12不限於電容器，可為電雙層電容器，也可為二次電池等。

控制部11在交流電壓Vac的各個半週期，於依對負載3供給的電力而決定的導通期間，將第1開關SW1控制為接通狀態，故可將配合導通期間的供給電力供給到負載3。其中，在交流電壓Vac的各個半週期之途中的切換時間點，第1開關SW1的接通/斷開切換的話，連接有第1開關SW1的電路（連接交流電源2及負載3與負載控制裝置1的電路等）之電感（以下，稱為系統的電感）等可能導致反向電壓產生。在本實施形態的負載控制裝置1，藉由於上述的切換時間點將第2開關SW2設為接通狀態，可使第1開關SW1的接通/斷開之切換所產生的反向電壓由電容元件12吸收，而減少負載控制裝置1產生的雜訊。因此，在本實施形態的負載控制裝置1，為了減少雜訊，可不必將第1開關SW1的斷開速度或者接通速度設為低速，即可減少在第1開關SW1的損耗，而抑制第1開關SW1的發熱。又，第2開關SW2成為斷開的話，電流從交流電源2流到電容元件12的電流路徑RT1、RT2會被遮斷，故可抑制不需要的電流流到負載3。

（2）詳情（2.1）前提在本實施形態，負載控制裝置1固定到建築物的安裝對象物。本發明所謂的「安裝對象物」為負載控制裝置1被固定的物體，例如包含建築物的牆壁，天花板或者地板等建築設施、或桌子、架子、或者櫃台等日常用具（包含門窗）等。設置有負載控制裝置1的建築物例如獨棟住宅或者集合住宅等住宅設施，或者辦公室、店鋪、學校、工廠、醫院或者長照機構等非住宅設施。

在本實施形態，作為一例，負載控制裝置1假設為安裝到住宅的牆壁所構成的安裝對象物之埋入型的配線器具。又，交流電源2例如假設為單相100[V]、60[Hz]的商用之交流電源（系統電源）。進一步，負載3例如包含可調光的照明負載。在本實施形態，負載3假設為包含LED（Light Emitting Diode/發光二極體）所構成的光源、及使光源點亮的點燈電路的照明裝置（照明器具）。在該負載3，從交流電源2供給電力時，光源點亮，配合從交流電源2供給的供給電力之大小，光輸出會變化。

又，負載控制裝置1包含連接電線之用的連接端子TA1、TA2，例如在壁部（安裝對象物）內捲繞的電線連接到連接端子TA1、TA2，藉此，經由電線電性連接到交流電源2及負載3。電線對於交流電源2（系統電源等）可直接連接，也可經由分電盤等而間接連接。

又，本發明所謂的連接端子TA1、TA2等「端子」可不為連接電線等之用的零件，例如可為電子零件的簧片、或者電路基板所包含的導體之一部分等。

又，在本發明中，在比較2個值時，所謂的「以上」包含2個值相等的情況、及2個值的一方超過另一方的情況這兩者。然而，不限於此，在此的「以上」也可等同於僅包含2個值的一方超過另一方的情況之「大於」。也就是說，是否包含2個值相等的情況，可依照基準值等的設定而任意變更，故「以上」或「大於」在技術上並無差異。同樣地，「未達」也可等同於「以下」。

（2.2）負載控制裝置的全體構成以下，針對本實施形態的負載控制裝置1之全體構成，參考圖1予以說明。

本實施形態的負載控制裝置1如圖1所示，包含：上述的一對連接端子TA1、TA2；第1開關SW1；電容元件12；第2開關SW2；及控制部11。又，本實施形態的負載控制裝置1還包含：零交叉（圖中標記為「ZC」）檢出部15、16；第1驅動電路17；第2驅動電路18；電源部19；及操作受理部20。這些負載控制裝置1的構成零件收納到1個框體。

一對連接端子TA1、TA2的各者為電線電性並且機械連接的零件。一對連接端子TA1、TA2的各者，作為一例，為藉由從端子孔插入電線而連接有電線的電線差入式之所謂快速連接端子。

第1開關SW1插入到交流電源2與負載3之間，切換交流電源2與負載3之間的導通狀態與遮斷狀態。本發明所謂的「插入」係指朝向電性連接的二者間插入，第1開關SW1會在由交流電源2及負載3所構成的電路電性連接到交流電源2與負載3之間。換言之，負載3對於交流電源2經由第1開關SW1電性連接。

在本實施形態，作為一例，第1開關SW1在一對連接端子TA1、TA2間，具有電性串聯連接的2個MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor/金屬氧化物半導體場校電晶體）Q11、Q12。這2個MOSFETQ11、Q12的各者為增強型的n通道MOSFET。2個MOSFETQ11、Q12藉由源極端子彼此互相連接、也就是所謂的逆串聯連接，而對於雙方向的電流，切換導通/遮斷。

各MOSFETQ11、Q12的閘極端子電性連接到第1驅動電路17。第1驅動電路17藉由輸入來自控制部11的控制訊號，而對於各MOSFETQ11、Q12的閘極端子輸出控制訊號Sa1、Sa2，驅動各MOSFETQ11、Q12。

又，如上述，第1開關SW1包含接通狀態及斷開狀態作為動作狀態。其中的接通狀態包含在交流電壓Vac的各個半週期，於控制部11已決定的導通期間導通的狀態、也就是間歇導通的狀態。也就是說，在本實施形態，第1開關SW1的接通狀態係指從交流電源2對負載3供給電力的狀態，第1開關SW1的斷開狀態係指遮斷從交流電源2對負載3供給電力的狀態。

其中，假設第1開關SW1為非導通的狀態（斷開狀態），在第1開關SW1的兩端間，從交流電源2施加交流電壓Vac。也就是說，若第1開關SW1為斷開狀態，則對於第1開關SW1的兩端間施加的電壓（以下，也稱為「開關間電壓」）會大致等同於來自交流電源2的交流電壓Vac。又，以下，將連接端子TA1成為高電位的開關間電壓之極性稱為「正極性」，將連接端子TA2成為高電位的開關間電壓之極性稱為「負極性」。

零交叉檢出部15、16構成為藉由檢出開關間電壓的大小，而檢出開關間電壓的零交叉點。

零交叉檢出部15電性連接到連接端子TA1。零交叉檢出部15藉由比較連接端子TA1-接地（基準電位點）間電壓的絕對值與基準值（例如10[V]），而檢出開關間電壓從負極性切換到正極性時的零交叉點。也就是說，零交叉檢出部15檢出正極性的開關間電壓從未達基準值的狀態移動到基準值以上的狀態的話，判斷零交叉點。

零交叉檢出部16電性連接到連接端子TA2。零交叉檢出部16藉由比較端子TA2-接地（基準電位點）間電壓的絕對值與基準值（例如10[V]），而檢出開關間電壓從正極性切換到負極性時的零交叉點。也就是說，零交叉檢出部16檢出負極性的開關間電壓從未達基準值的狀態移動到基準值以上的狀態的話，判斷為零交叉點。

因此，在零交叉檢出部15、16所檢出的零交叉點之檢出時間點嚴格來說相較於零交叉點（0[V]）會略微延遲。

電源部19從施加到第1開關SW1的兩端之電壓生成控制部11等電路的動作用之電力。電源部19經由二極體D1而電性連接到連接端子TA1，經由二極體D2而電性連接到連接端子TA2。其中，由二極體D1、D2、及MOSFETQ11、Q12的本體二極體D11、D12構成整流電路DB1，將來自交流電源2的交流電壓Vac以整流電路DB1予以全波整流之後的直流電壓輸入到電源部19。電源部19包含串聯調節器、降壓截波電路、升降壓截波電路、或升壓截波電路等電壓變換電路，藉由將來自整流電路DB1的輸出電壓予以平滑化，而將定電壓的直流電壓供給到控制部11等的電路。

又，在本實施形態，於連接端子TA1與連接端子TA2之間，電容元件12、及第2開關SW2串聯連接。換言之，與第1開關SW1並聯連接有第2開關SW2及電容元件12的串聯電路。

電容元件12連接到連接端子TA1與第2開關SW2之間。在本實施形態，電容元件12例如為1個電容器，但可為以串聯或並聯連接的多個電容器。

在本實施形態，作為一例，第2開關SW2在電容元件12與連接端子TA2之間，具有電性串聯連接的2個MOSFETQ21、Q22。這2個MOSFETQ21、Q22的各者為增強型的n通道MOSFET。2個MOSFETQ21、Q22藉由源極端子彼此互相連接、也就是所謂的以逆串聯連接，而在雙方向的電流，切換導通/遮斷。

各MOSFETQ21、Q22的閘極端子電性連接到第2驅動電路18。第2驅動電路18藉由輸入來自控制部11的控制訊號，而對於各MOSFETQ21、Q22的閘極端子輸出控制訊號Sb1、Sb2，驅動各MOSFETQ21、Q22。

操作受理部20例如為具有顯示功能及觸控感測器功能的觸控面板。此種觸控面板發揮使用者介面的功能。觸控面板例如可藉由顯示負載控制裝置1的動作状況等之資訊而提醒使用者，或接受變更負載控制裝置1的動作之用的使用者之觸控操作，再將操作訊號輸出到控制部11。在本實施形態，操作受理部20例如接受切換負載3的點亮及熄滅之操作、或者接受切換負載3的調光位準之操作，將操作訊號輸出到控制部11。控制部11基於從操作受理部20輸入的操作訊號，而控制第1開關SW1。尚且，操作受理部20不限於具有觸控面板者，也可為接受使用者的操作之用的機械開關、或者附開關的可變電阻器等設備。

又，操作受理部20可從配合使用者的操作而發送包含負載3的控制命令之無線訊號的發送器，接受控制命令，再將該控制命令作為操作訊號輸出到控制部11。這種無線通訊例如為920MHz頻寬的特定低功率無線電台（不需要執照的無線電台）、Wi-Fi（註冊商標）、或者Bluetooth（註冊商標）等通訊規格為準的無線通訊等。具有無線通訊部的操作受理部20可藉由與傳送器進行無線通訊，而從傳送機接受無線通訊，控制部11可基於來自傳送機的無線訊號而控制第1開關SW1。

控制部11例如包含具有1個以上的處理器及1個以上的記憶體的微控制器作為主構成。微控制器藉由將1個以上的記憶體所記錄的程式由1個以上的處理器執行，而實現作為控制部11的功能。程式可預先紀錄在記憶體，也可記錄在記憶卡等暫時性記錄媒體再提供，或者經由電通訊線路而提供。換言之，上述程式為將1個以上的處理器作為控制部11發揮功能之用的程式。

控制部11至少對於第1開關SW1及第2開關SW2進行接通/斷開的控制。具體而言，控制部11如圖2所示從零交叉檢出部15、16取得分別表示檢出結果的檢出訊號ZC1、ZC2。又，控制部11取得操作受理部20配合使用者的操作而輸出的操作訊號。又，控制部11將控制第1開關SW1之用的控制訊號輸出到第1驅動電路17，將控制第2開關SW2之用的控制訊號輸出到第2驅動電路18。進一步，控制部11可藉由位相控制或者PWM（Pulse Width Modulation/脈衝頻寬調變）控制，而調節每單位時間從交流電源2對負載3供給的供給電力（也就是電力量），以這種方式控制第1開關SW1（以下，稱為「負載控制」）。在本實施形態，控制部11進行位相控制（所謂的逆位相控制），也就是從交流電壓Vac的半週期之起始點經過導通期間為止將第1開關SW1控制為接通狀態，經過導通期間之後將第1開關SW1控制為斷開狀態。第1開關SW1在交流電壓Vac的半週期之起始點從斷開狀態切換為接通狀態，故可減少切換為接通狀態時產生的雜訊。尚且，第1開關SW1在交流電壓Vac的半週期之起始點從斷開狀態切換為接通狀態，但不限於在交流電壓Vac的零交叉點從斷開狀態切換為接通狀態，也可在檢出零交叉的時間點從斷開狀態切換為接通狀態。

又，控制部11在交流電壓Vac的各個半週期之途中第1開關SW1的接通/斷開切換的切換時間點，將第2開關SW2控制為接通狀態。逆位相控制的情況，控制部11在交流電壓Vac的各個半週期之途中第1開關SW1從接通切換為斷開的切換時間點，將第2開關SW2控制為接通狀態。第2開關SW2成為接通狀態的話，形成有電流從交流電源2流到電容元件12的電流路徑RT1或RT2。在切換時間點，在一對連接端子TA1、TA2之間，與第1開關SW1並聯連接有電容元件12的狀態，故可將在第1開關SW1的斷開時所產生的反向電壓由電容元件12吸收，而可減低重疊於交流電壓Vac的雜訊。

（2.3）負載控制裝置的動作接下來，針對本實施形態的負載控制裝置1之動作，參考圖1及圖2予以說明。

（2.3.1）啟動動作首先，說明本實施形態的負載控制裝置1之通電開始時的啟動動作。

負載控制裝置1在啟動不久之後，也就是電源供給開始不久之後，第1開關SW1及第2開關SW2成為斷開狀態，將交流電壓Vac由整流電路DB1予以全波整流之後的直流電壓供給到電源部19。電源部19將從整流電路DB1輸入的直流電壓，變換成規定電壓值的直流電壓再供給到控制部11，然後控制部11開始動作。

控制部11配合從操作受理部20輸入的操作訊號而控制第1開關SW1的接通/斷開。從操作受理部20輸入使負載3熄滅的訊號時，控制部11控制第1驅動電路17而將第1開關SW1（也就是MOSFETQ11、Q12）控制為斷開狀態，遮斷從交流電源2對負載3的電力供給。又，控制部11將第1開關SW1控制為斷開狀態時，控制第2驅動電路18而將第2開關SW2（也就是MOSFETQ21、Q22）控制為斷開狀態。

（2.3.2）調光動作接下來，針對本實施形態的負載控制裝置1之調光動作，參考圖2予以說明。圖2表示交流電壓Vac、施加到負載3的負載電壓V1、零交叉檢出部15、16的檢出訊號ZC1、ZC2、輸入到MOSFETQ11、Q12的閘極端子之控制訊號Sa1、Sa2、及輸入到MOSFETQ21、Q22的閘極端子之控制訊號Sb1、Sb2。其中，檢出訊號ZC1為由零交叉檢出部15所得到的檢出訊號，檢出訊號ZC2為由零交叉檢出部16所得到的檢出訊號。尚且，其中，將檢出訊號ZC1、ZC2從「H」位準變化為「L」位準，視為檢出訊號ZC1、ZC2已產生。也就是說，檢出訊號ZC1、ZC2為在零交叉點的檢出時從「H」位準變化為「L」位準的訊號。

首先，說明交流電壓Vac為正極性的半週期之負載控制裝置1的動作。負載控制裝置1將成為位相控制的基準之交流電壓Vac的零交叉點由零交叉檢出部15檢出。交流電壓Vac從負極性的半週期移動到正極性的半週期時，交流電壓Vac達到正極性之規定值「Vzc」的話，零交叉檢出部15輸出檢出訊號ZC1。在本實施形態，將檢出訊號ZC1的產生時間點設為第1時間點t1，將從半週期的起始點（零交叉點）t0到第1時間點t1為止的期間設為第一期間T1。

其中，在從半週期的起始點t0到第1時間點t1為止的第一期間T1，控制部11對於第1驅動電路17輸出將第1開關SW1設為斷開狀態的控制訊號。第1驅動電路17配合該控制訊號輸出「斷開」訊號作為控制訊號Sa1、Sa2。藉此，在第一期間T1，2個MOSFETQ11、Q12皆成為斷開狀態，第1開關SW1成為斷開狀態。又，在第1時間點t1，控制部11對於第1驅動電路17輸出控制訊號，從第1驅動電路17輸出「接通」訊號作為控制訊號Sa1、Sa2。藉此，在第1時間點t1，第1開關SW1從斷開狀態切換為接通狀態，從交流電源2對於負載3供給電力。

控制部11在從第1時間點t1經過導通期間（第二期間）T2的第3時間點t3，對於第1驅動電路17輸出將MOSFETQ11設為斷開狀態的控制訊號。第1驅動電路17在配合該控制訊號輸出「接通」訊號作為控制訊號Sa2的情況下，輸出「斷開」訊號作為控制訊號Sa1。控制部11配合從操作受理部20輸入的調光位準（也就是對負載3供給的電力），而決定導通期間T2的長度。藉此，在從第1時間點t1到第3時間點t3為止的導通期間T2，第1開關SW1維持接通狀態，從交流電源2對於負載3供給電力。然後，在第3時間點t3，第1開關SW1從接通狀態切換為斷開狀態，遮斷從交流電源2對負載3供給的電力。

其中，在第3時間點t3之前的第2時間點t2，控制部11對於第2驅動電路18輸出將第2開關SW2設為接通狀態的控制訊號。第2驅動電路18配合該控制訊號輸出「接通」訊號作為控制訊號Sb1、Sb2。藉此，2個MOSFETQ21、Q22皆成為接通，第2開關SW2成為接通狀態。也就是說，控制部11在將第1開關SW1從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點（第3時間點t3），將第2開關SW2控制為接通狀態，在第2開關SW2成為接通狀態的狀態，第1開關SW1從接通狀態切換為斷開狀態。因此，在切換時間點（第3時間點t3），可將系統的電感所產生的反向電壓由電容元件12吸收。又，藉由將反向電壓由電容元件12吸收，第1開關SW1的高速切換成為可能，可減少在第1開關SW1的切換損耗。

控制部11在第3時間點t3將第1開關SW1的MOSFETQ11設為斷開的話，在從第3時間點t3經過規定的突波吸收期間之第4時間點t4，使僅將MOSFETQ22設為接通的控制訊號輸出到第2驅動電路18。在第2驅動電路18配合該控制訊號輸出「接通」訊號作為控制訊號Sb2的情況，輸出「斷開」訊號作為控制訊號Sb1。藉此，從第3時間點t3到交流電壓Vac的正極性之半週期結束為止，MOSFETQ21被控制為斷開狀態，第2開關SW2成為斷開。也就是說，控制部11係從切換時間點（第3時間點t3）經過既定時間（突波吸收期間）的話，將第2開關SW2從接通狀態切換為斷開狀態。突波吸收期間較佳為設定成比假定在切換時間點（第3時間點t3）由於系統的電感等導致反向電壓產生的期間還長的期間。因此，經過突波吸收期間之後，藉由遮斷電流從交流電源2流到電容元件12的電流路徑RT1，可抑制在第1開關SW1的斷開時經由電容元件12而流到負載3的電流，而可改善負載3的調光特性。又，在第4時間點t4，MOSFETQ22維持在接通狀態，MOSFETQ21被控制為斷開狀態的話，蓄積在電容元件12的電荷經由MOSFETQ21的本體二極體D21及MOSFETQ22而對於交流電源2放電。

之後，控制部11在從第3時間點t3經過規定的放電期間T10之第5時間點t5，使將MOSFETQ22設成斷開狀態的控制訊號輸出到第2驅動電路18。第2驅動電路18配合該控制訊號輸出「斷開」訊號作為控制訊號Sb1、Sb2，將MOSFETQ21、Q22皆設為斷開狀態，藉此，遮斷來自電容元件12的放電路徑。其中，放電期間T10較佳為設定為比蓄積在電容元件12的電荷之放電所需要的時間還長的期間。

更且，控制部11在距離交流電壓Vac的正極性之半週期的終點（零交叉點）t7僅既定時間（例如300[μs]）之前的第6時間點t6，使將MOSFETQ12設為斷開的控制訊號輸出到第1驅動電路17。第1驅動電路17配合該控制訊號輸出「OFF」訊號作為控制訊號Sa1、Sa2。其中，將從第3時間點t3到第6時間點t6為止的期間稱為第三期間T3，將從第6時間點t6到正極性的半週期之終點（零交叉點）t7為止的期間稱為第四期間T4。在第四期間T4，2個MOSFETQ11、Q12皆成為斷開，第1開關SW1成為斷開狀態。

又，交流電壓Vac在負極性的半週期時的負載控制裝置1之動作成為與正極性的半週期基本上相同的動作。

在負極性的半週期，交流電壓Vac達到負極性之規定值「-Vzc」的話，零交叉檢出部16輸出檢出訊號ZC2。在本實施形態，將從負極性的半週期之起始點t0（t7）到檢出訊號ZC2的產生時間點也就是第1時間點t1為止的期間設為第一期間T1。又，第3時間點t3為從第1時間點t1經過配合調光位準的長度之導通期間的時間點，第6時間點t6為距離負極性的半週期之終點t7（t0）僅既定時間（例如300[μs]）之前的時間。即使在負極性的半週期，在第1開關SW1從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點（第3時間點t3）之前的第2時間點t2，第2開關SW2成為接通狀態，形成有電流從交流電源2流到電容元件12的電流路徑RT2。因此，在切換時間點（第3時間點t3），可將系統的電感等所產生的反向電壓由電容元件12吸收。又，第2開關SW2在從交流電壓Vac的負極性之半週期的起始點到第2時間點t2為止的期間、及從第4時間點t4到負極性的半週期之終點t7為止的期間，成為斷開狀態，遮斷從交流電源2朝向電容元件12的電流路徑。因此，相較於在負極性的半週期，第2開關SW2維持接通狀態的情況，可在第1開關SW1斷開時抑制經由電容元件12流到負載3的電流，而可抑制負載3的調光性能之惡化。

本實施形態的負載控制裝置1藉由將以上所說明的正極性之半週期的動作及負極性之半週期的動作每隔交流電壓Vac的半週期即交互切換，而對於負載3進行調光。尚且，若正極性的規定值「Vzc」及負極性的規定值「-Vzc」為固定值，則從半週期的起始點t0到第1時間點（檢出訊號ZC1或者ZC2的發生時間點）t1為止的時間成為大致固定長度的時間。

因此，從半週期的起始點t0到切換時間點（第3時間點t3）為止的時間，也就是說，合計第一期間T1及第二期間T2的時間也就是「導通期間」配合調光位準使得長度發生變化。換言之，導通期間為可變長的時間，相對於交流電壓Vac的切換時間點（第3時間點t3）之位相會配合調光位準而變化。也就是說，在減少負載3的光輸出之情況，設定較短的導通期間，在增加負載3的光輸出之情況，設定較長的導通期間。因此，負載控制裝置1可配合操作受理部20接受的調光位準，而改變負載3的光輸出之大小。

（3）變形例實施形態1僅為本發明的各種實施形態之其中一個。實施形態1若達成本發明的目的，則可配合設計等而有各種變更。例如，圖1所示的具體電路僅為本發明的負載控制裝置1之一例，可配合設計等而有各種變更。在本發明所說明的各圖為模式圖，各圖中的各構成組件之大小及厚度的各個比值未必反映實際的尺寸比值。又，與實施形態1的負載控制裝置1之控制部11相同的功能可由控制方法、（電腦）程式、或記錄程式的暫時性記錄媒體等予以實現。

以下，列舉實施形態1的變形例。以下所說明的變形例可適當組合而運用。

（3.1）變形例1 圖3表示實施形態1的變形例1之負載控制裝置1的概略電路圖。變形例1的負載控制裝置1將MOSFETQ21、Q22的連接點P2連接到電源部19的基準電位，電容元件12在包含第1電容元件121、及第2電容元件122的方面不同於上述的實施形態1。第1電容元件121連接到連接端子TA1與MOSFETQ21之間，第2電容元件122連接到連接端子TA2與MOSFETQ22之間。在變形例1，MOSFETQ11、Q12的連接點P1、及MOSFETQ21、Q22的連接點P2電性連接。以下，針對與實施形態1相同的構成，附加共通的符號而適當省略說明。

控制部11對於第1開關SW1進行逆位相控制，在交流電壓Vac的各個半週期，於第1開關SW1從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點，將第2開關SW2控制為接通狀態。藉此，在切換時間點，可將系統的電感等所產生的反向電壓由第1電容元件121及第2電容元件122吸收。又，從切換時間點經過既定時間的話，控制部11將MOSFETQ21、Q22皆控制為斷開狀態，蓄積在第1電容元件121或第2電容元件122的電荷通過MOSFETQ21、Q22的本體二極體D21、D22，經由電源部19的基準電位而放電。

尚且，在變形例1，第1電容元件121及第2電容元件122由電容器構成，但也可為電雙層電容器、或二次電池等。又，第1電容元件121及第2電容元件122的各者不限定於由1個電容器所構成，可由串聯或並聯連接的多個電容器所構成。

（3.2）其他變形例本發明的負載控制裝置1在控制部11等包含電腦系統。電腦系統將作為硬體的處理器及記憶體設為主構成。藉由將電腦系統的記憶體所記錄的程式由處理器執行，而實現作為本發明的負載控制裝置1之功能。程式可預先記錄在電腦系統的記憶體，也可通過電通訊線路而提供，也可記錄在可由電腦系統讀取的記憶卡、光碟、硬碟驅動器等暫時性記錄媒體而提供。電腦系統的處理器由包含半導體積體電路（IC）或大型積體電路（LSI）的1個至多個電子電路所構成。所謂的IC或者LSI等積體電路係取決於積體的程度而有不同的稱呼，包含稱為系統LSI、VLSI（Very Large Scale Integration/超大型積體電路）、或ULSI（Ultra Large Scale Integration/極大型積體電路）的積體電路。進一步，在LSI的製造後再撰寫程式的FPGA（Field-Programmable Gate Array/現場可程式化閘極陣列）、或LSI內部的耦合關係之再構成或者LSI內部的電路分區之再構成為可能的邏輯裝置，也可採用作為處理器。多個電子電路可匯集在1個晶片，也可分散設置在多個晶片。多個晶片可匯集在1個裝置，也可分散設置在多個裝置。所謂的電腦系統包含具有1個以上的處理器及1個以上的記憶體之微控制器。因此，微控制器也可由包含半導體積體電路或大型積體電路的1個至多個電子電路所構成。

又，負載控制裝置1的至少一部分的功能匯集在1個框體內並非負載控制裝置1的必要構成，負載控制裝置1的構成組件可分散設置在多個框體。例如，操作受理部20包含的觸控面板可設置在與控制部11不同的框體。又，控制部11等的至少一部分的功能例如可由伺服器或雲端（雲端計算）等而實現。

在實施形態1，控制部11在切換時間點（第3時間點t3）之前將第2開關SW2從斷開狀態控制為接通狀態，但可在上述的切換時間點，將第2開關SW2從斷開狀態控制為接通狀態。也就是說，控制部11在與將第1開關SW1從斷開狀態控制為接通狀態相同的時間點，可將第2開關SW2從斷開狀態控制為接通狀態，也可將在第1開關SW1斷開時所產生的反向電壓以電容元件12抑制。

在實施形態1，控制部11對於第1開關SW1進行逆位相控制，但也可對於第1開關SW1進行正位相控制。也就是說，控制部11可從交流電壓Vac的半週期之起始點到經過遮斷期間為止將第1開關SW1控制為斷開狀態，然後在經過遮斷期間之後將第1開關SW1控制為接通狀態。在正位相控制，控制部11於第1開關SW1的切換時間點將第2開關SW2控制為接通狀態，故可減少在切換時間點所產生的反向電壓。在正位相控制時，控制部11可於交流電壓Vac的各個半週期之途中第1開關SW1從斷開切換為接通的切換時間點，將第2開關SW2控制為接通狀態。

又，在實施形態1，交流電源2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2的電壓值不限於100[V]。

又，在實施形態1，負載控制裝置1為單切開關，但可為其他構成。例如負載控制裝置1可為可連接3條配線的所謂三路開關。又，負載控制裝置1可為可連接4條配線的所謂四路開關。負載控制裝置1構成三路開關時，藉由組合2個負載控制裝置1，而可將對負載3的通電狀態，例如可在建築物的樓梯之上端部分及下端部分的2個處所予以切換。又，在實施形態1，負載控制裝置1為L相及N相的2條電線被連接的2線式開關，但負載控制裝置1可為L相、負載、電源及負載共用的N相之3條電線被連接的3線式開關。

在實施形態1，零交叉檢出部15構成為以連接端子TA1-接地間電壓成為基準值以上，而檢出開關間電壓從負極性切換為正極性時的零交叉，也可反向操作。也就是說，零交叉檢出部15可構成為以連接端子TA1-接地間電壓未達基準值，而檢出開關間電壓從正極性切換為負極性時的零交叉。同樣地，零交叉檢出部16構成為以端子TA2-接地間電壓成為基準值以上，而檢出開關間電壓從正極性切換為負極性時的零交叉，也可反向操作。也就是說，零交叉檢出部16構成為以端子TA2-接地間電壓未達基準值，而檢出開關間電壓從負極性切換為正極性時的零交叉。

又，負載3不限於包含由LED所構成的光源之照明裝置，可為包含LED以外的光源之照明裝置。進一步，負載3不限於照明裝置，例如可為換氣扇、顯示裝置、電動遮斷器、空調機器或防盜機器等機器（包含裝置、系統及設備）。又，負載3不限於1部機器，可為電性串聯或並聯連接的多部機器。

又，負載控制裝置1也可進一步包含連接子機之用的操作端子。子機例如包含壓釦開關等接點部，接點部的接通/斷開由負載控制裝置1檢測得知。此時，負載控制裝置1配合子機的動作（接點部的接通/斷開），而控制第1開關SW1以切換第1開關SW1的動作狀態。也就是說，在子機，例如每當壓釦開關被按壓而使得接點部接通，負載控制裝置1以第1開關SW1的接通狀態、斷開狀態之間切換的方式動作。簡而言之，在負載控制裝置1，第1開關SW1的控制不僅配合操作受理部20的輸出而進行，也可配合子機的動作而進行。因此，負載控制裝置1及子機例如可藉由在建築物的階梯之上端部分及下端部分的2個處所分開設置，而將對負載3通電的狀態在2個處所切換。

又，負載控制裝置1可除了或取代操作受理部20，另外配置感測器電路或計時器電路等。感測器電路作為一例包含檢測得知是否有人體的人感感測器及/或亮度感測器等。負載控制裝置1可基於這些感測器電路或計時器電路等的輸出而控制第1開關SW1。

又，在上述實施形態，第1開關SW1具有2個MOSFETQ11、Q12，但不限於MOSFET，可為其他半導體開關。例如第1開關SW1可由3端子的雙方向閘流器（雙向開關）實現，也可利用使用GaN（氮化鎵）等寬帶隙的半導體材料之雙閘極（分離閘極）構造的半導體素子而實現。

（實施型態2）在本實施形態的負載控制裝置1A，如圖4所示，在整流電路DB1的輸出端子間連接有第2開關SW21及電容元件12的串聯電路的方面不同於實施形態1的負載控制裝置1。也就是說，實施形態2的負載控制裝置1A包含將經由一對連接端子TA1、TA2而輸入的交流電壓Vac予以整流的整流電路DB1。然後，整流電路DB1的輸出端子間連接有第2開關SW21及電容元件12的串聯電路。以下，針對與實施形態1相同的構成，附加共通的符號而適當省略說明。

在實施形態2的負載控制裝置1A，第2開關SW21對於連接端子TA1經由二極體D1而電性連接，對於連接端子TA2經由二極體D2而電性連接。也就是說，第2開關SW21插入電流從交流電源2經由連接端子TA1或TA2流到電容元件12的電流路徑RT3。第2開關SW21控制為接通狀態的話，成為電流從交流電源2流到電容元件12的狀態，第2開關SW21控制為斷開狀態的話，從交流電源2流到電容元件12的電流被遮斷。

又，實施形態2的負載控制裝置1A進一步包含與電容元件12並聯連接的電阻器R1（阻抗元件）與第3開關SW3的串聯電路。然後，控制部11在將第2開關SW21控制為斷開狀態的期間將第3開關SW3控制為接通狀態。尚且，控制部11在將第2開關SW21控制為接通狀態的期間，將第3開關SW3控制為斷開狀態。

在本實施形態，第3開關SW3例如為MOSFET，但可由變壓器或閘流器等半導體開關所實現，也可由機械中繼器的接點等所實現。又，在本實施形態，阻抗元件由電阻器R1所實現，但阻抗元件不限定於控制部11而是可適當變更。又，將蓄積在電容元件12的電荷供給到串聯調節器等電源電路，也可用於供給到控制部11等的電路的電力。

在實施形態2的負載控制裝置1A，例如對於第1開關SW1進行逆位相控制，在將第1開關SW1從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點，將第2開關SW21控制為接通狀態。藉此，在切換時間點，可將系統的電感等所產生的反向電壓由電容元件12吸收，而可減少在負載控制裝置1A所產生的雜訊。控制部11在從切換時間點經過既定時間時，將第2開關SW21從接通狀態切換為斷開狀態。然後，控制部11在第2開關SW21控制為斷開狀態時，將第3開關SW3控制為接通狀態，故可將蓄積在電容元件12的電荷，經由電阻器R1予以放電。

（總結）如以上所說明，第1態樣的負載控制裝置（1、1A）包含：一對連接端子（TA1、TA2）；第1開關（SW1）；電容元件（12）；第2開關（SW2、SW21）；及控制部（11）。對於一對連接端子（TA1、TA2），連接有交流電源（2）及負載（3）的串聯電路。第1開關（SW1）連接到一對連接端子（TA1、TA2）之間，切換為遮斷從交流電源（2）對負載（3）供給的電力之斷開狀態、及從交流電源（2）對負載（3）供給電力的接通狀態之任一者。第2開關（SW2、SW21）插入到電流路徑（RT1~RT3）。電流路徑（RT1~RT3）為電流從交流電源（2）經由一對連接端子（TA1、TA2）之中的至少一方流到電容元件（12）的路徑。控制部（11）在交流電源（2）的交流電壓（Vac）之各個半週期，於依對負載（3）供給的電力而決定的導通期間將第1開關（SW1）控制為接通狀態，在導通期間以外的遮斷期間將第1開關（SW1）控制為斷開狀態。控制部（11）在交流電壓（Vac）的各個半週期之途中於第1開關（SW1）的接通/斷開切換的切換時間點，將第2開關（SW2、SW21）控制為接通狀態。

若依照此態樣，則可提供可減少雜訊的低損耗之負載控制裝置（1、1A）。

在第2態樣的負載控制裝置（1、1A），於第1態樣，與第1開關（SW1）並聯連接有第2開關（SW2）及電容元件（12）的串聯電路。若依照此態樣，則可提供可減少雜訊的低損耗的負載控制裝置（1、1A）。

第3態樣的負載控制裝置（1A）如同第1態樣，進一步包含將經由一對連接端子（TA1、TA2）所輸入的交流電壓（Vac）予以整流的整流電路（DB1）。在整流電路（DB1）的輸出端子間，連接有第2開關（SW21）及電容元件（12）的串聯電路。

若依照此態樣，則可提供可減少雜訊的低損耗之負載控制裝置（1A）。

第4態樣的負載控制裝置（1A）如同第3態樣，進一步包含與電容元件（12）並聯連接的阻抗元件（R1）及第3開關（SW3）的串聯電路。控制部（11）在將第2開關（SW21）控制為斷開狀態的期間將第3開關（SW3）控制為接通狀態。

第5態樣的負載控制裝置（1、1A）如同第1~4的任一態樣，控制部（11）從交流電壓（Vac）的半週期之起始點經過導通期間為止將第1開關（SW1）控制為接通狀態，經過導通期間之後將第1開關（SW1）控制為斷開狀態。

第6態樣的負載控制裝置（1、1A）如同第5態樣，控制部（11）在將第1開關（SW1）從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點，將第2開關（SW2、SW21）控制為接通狀態。

第7態樣的負載控制裝置（1、1A）如同第5態樣，控制部（11）在將第1開關（SW1）從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點，將第2開關（SW2、SW21）從斷開狀態控制為接通狀態。

第8態樣的負載控制裝置（1、1A）如同第5~7的任一態樣，控制部（11）在從將第1開關（SW1）從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點經過既定時間時，將第2開關（SW2、SW21）從接通狀態切換為斷開狀態。

第9態樣的負載控制裝置（1、1A）如同第1~4的任一態樣，控制部（11）從交流電壓（Vac）的半週期之起始點經過遮斷期間為止將第1開關（SW1）控制為斷開狀態，在經過遮斷期間之後將第1開關（SW1）控制為接通狀態。

第10態樣的負載控制裝置（1、1A）如同第1~9的任一態樣，負載（3）包含可調光的照明負載。

不限於上述態様，實施形態1或2的負載控制裝置（1、1A）之各種構成（包含變形例）可由負載控制裝置（1、1A）的控制方法、（電腦）程式、或記錄程式的暫時性記錄媒體等予以實現。

第2~第10態樣的構成並非負載控制裝置（1、1A）的必要構成，可適當省略。

1:負載控制裝置 2:交流電源 3:負載 11:控制部 12:電容元件 15:ZC檢出部 16:ZC檢出部 17:第1驅動電路 18:第2驅動電路 19:電源部 20:操作接受部 D1,D2:二極體 D11,D12,D21,D22:本體二極體 DB1:整流電路 Q11,Q12,Q21,Q22:MOSFET R1:阻抗元件 RT1~RT3:電流路徑 Sa1,Sa2,Sb1,Sb2:控制訊號 SW1:第1開關 SW2,SW21:第2開關 SW3:第3開關 TA1,TA2:連接端子 Vac:交流電壓 V1:負載電壓 ZC1:檢出訊號 ZC2:檢出訊號

[圖1]圖1為實施形態1的負載控制裝置之概略的電路圖。 [圖2]圖2為表示同上的負載控制裝置之動作的時間點圖示。 [圖3]圖3為表示實施形態1的變形例1之負載控制裝置的概略構成之電路圖。 [圖4]圖4為實施形態2的負載控制裝置之概略的電路圖。

1:負載控制裝置

2:交流電源

3:負載

11:控制部

12:電容元件

15:ZC檢出部

16:ZC檢出部

17:第1驅動電路

18:第2驅動電路

19:電源部

20:操作接受部

D1:二極體

D2:二極體

D11:本體二極體

D12:本體二極體

D21:本體二極體

D22:本體二極體

DB1:整流電路

Q11:MOSFET

Q12:MOSFET

Q21:MOSFET

Q22:MOSFET

RT1:電流路徑

RT2:電流路徑

Sa1:控制訊號

Sa2:控制訊號

Sb1:控制訊號

Sb2:控制訊號

SW1:第1開關

SW2:第2開關

TA1:連接端子

TA2:連接端子

Vac:交流電壓

V1:負載電壓

ZC1:檢出訊號

ZC2:檢出訊號

Claims

一種負載控制裝置，包含：一對連接端子，連接交流電源及負載的串聯電路；第1開關，連接到該一對連接端子之間，可切換成將從該交流電源朝向該負載的電力供給予以遮斷之斷開狀態、及進行從該交流電源朝向該負載的電力供給之接通狀態的任一者；電容元件；第2開關，插入到電流從該交流電源經由該一對連接端子之中的至少一方流到該電容元件的電流路徑；及控制部；該控制部在該交流電源的交流電壓之各個半週期，於依對該負載供給的電力而決定的導通期間，將該第1開關控制為接通狀態，於該導通期間以外的遮斷期間，將該第1開關控制為斷開狀態，該控制部在該交流電壓的各個半週期之途中，於該第1開關的接通/斷開切換的切換時間點，將該第2開關控制為接通狀態。
如請求項1的負載控制裝置，其中，該第2開關及該電容元件的串聯電路並聯連接到該第1開關。
如請求項1的負載控制裝置，更包含：整流電路，將經由該一對連接端子而輸入的該交流電壓予以整流，在該整流電路的輸出端子間，連接有該第2開關與該電容元件的串聯電路。
如請求項3的負載控制裝置，更包含：與該電容元件並聯連接之由阻抗元件與第3開關構成的串聯電路，該控制部在將該第2開關控制為斷開狀態的期間，將該第3開關控制為接通狀態。
如請求項1至4中任一項的負載控制裝置，其中，該控制部在從該交流電壓的半週期之起始點至經過該導通期間為止將該第1開關控制為接通狀態，在經過該導通期間之後，將該第1開關控制為斷開狀態。
如請求項5的負載處理裝置，其中，該控制部在將該第1開關從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點，將該第2開關控制為接通狀態。
如請求項5的負載處理裝置，其中，該控制部在將該第1開關從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點，將該第2開關從斷開狀態控制為接通狀態。
如請求項5的負載處理裝置，其中，該控制部在從將該第1開關從接通狀態切換為斷開狀態的切換時間點經過既定時間時，將該第2開關從接通狀態切換為斷開狀態。
如請求項1至4中任一項的負載控制裝置，其中，該控制部從該交流電壓的半週期之起始點經過該遮斷期間為止將該第1開關控制為斷開狀態，經過該遮斷期間之後將該第1開關控制為接通狀態。
如請求項1至4中任一項的負載控制裝置、其中，該負載包含可調光的照明負載。