[发明专利]相位控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对交流负载的电力进行相位控制或逆相位控制的相位控制装置，更详细而言，涉及一种将晶体管用作开关元件来对交流负载的电力进行相位控制或逆相位控制的相位控制装置。

背景技术

在电动工具或照明器具等电气设备领域中，广泛对交流电动机或照明负载等负载的电力进行相位控制或逆相位控制。例如，在特开2009-12149号公报和特开平08-154392号公报中，公开了将三端双向可控硅开关元件(triac)或SSR(Solid State Relay)用作开关元件来进行交流电动机的相位控制的电动工具或交流电动机的控制装置。

在电气设备中进行交流负载的相位控制或逆相位控制时，因进行开关动作时的急剧的电流变化会产生电磁噪声。在如流过交流负载的电流大的电动工具这样的电气设备中，由于因开关动作引起的电磁噪声变大，因此很担心对周围的电气设备或人体带来的恶劣影响。

在特开平11-161346号公报中，公开了使用沿着反方向串联连接的两个MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)进行相位控制或逆相位控制的相位控制装置。近几年，在功率电子学领域中，普及了MOSFET或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等可控制大电流的晶体管。与三端双向可控硅开关元件或SSR等相比，晶体管在降低进行开关动作时的电流变化方面很有利。因此，在比较大的电流流过负载的电气设备(例如电动工具)的相位控制或逆相位控制中，也考虑通过将可控制大电流的晶体管用作开关元件来抑制进行开关动作时的电磁噪声。

在流过大电流的电气设备中，在进行使用了可控制大电流的晶体管的相位控制或逆相位控制的情况下，需要生成用作晶体管的栅极或基极驱动电压的比较大的恒定电压，施加到晶体管的栅极或基极。在特开平11-161346号公报的图2所示的相位控制装置中，使用利用了变压器的栅极电源部，从交流电压得到了栅极驱动电压。但是，这样的栅极电源部需要比较大的设置区域，在成本较高且重量较重的一点来说，并不是优选的。

此外，在特开平11-161346号公报的图8所示的相位控制装置中，将交流电源和负载的串联电路连接到了二极管电桥的输入端子间，但是利用二极管电桥对施加到这些端子间的交流电压进行全波整流，并不能稳定地得到高的直流电压。因此，该相位控制装置的结构在使用了可控制大电流的晶体管的相位控制或逆相位控制中并不是优选的。

若不是通过全波整流而是利用半波整流，从交流电压生成晶体管的栅极或基极驱动电压，则能够使用比较简单的电路结构生成栅极或基极驱动电压。但是，为了稳定且准确地进行相位控制或逆相位控制，需要栅极或基极驱动电压稳定。鉴于这一点，优选对交流电压进行全波整流来生成栅极或基极驱动电压。

发明内容

本发明用于解决上述的问题，其目的在于，在使用晶体管进行交流负载的相位控制或逆相位控制的相位控制装置中，以节省空间、低廉且重量轻的方式利用简单的结构进行全波整流，从而生成提供给晶体管的控制端子的驱动电压。

本发明的第1方式的相位控制装置是对提供给与交流电源连接的负载的电力进行相位控制或逆相位控制的相位控制装置，其特征在于，包括：第1晶体管，其源极或发射极与所述交流电源的一端连接，并且漏极或集电极与所述负载的一端连接；第2晶体管，其源极或发射极与所述交流电源的另一端连接，并且漏极或集电极与所述负载的另一端连接；二极管电桥，其对所述交流电源的交流电压进行整流；以及齐纳二极管和电容器的并联电路，所述并联电路使用所述二极管电桥的输出，相对于所述二极管电桥的负极侧的输出端子的电位而生成高电位，或者相对于所述二极管电桥的正极侧的输出端子的电位而生成低电位，在所述高电位和所述二极管电桥的负极侧的输出端子的电位之间、或者所述低电位和所述二极管电桥的正极侧的输出端子的电位之间，切换所述第1晶体管的控制端子的电位和所述第2晶体管的控制端子的电位。