KR100395348B1

KR100395348B1 - 단락 검출 회로가 부가된 다기능 안정기

Info

Publication number: KR100395348B1
Application number: KR10-2001-0067165A
Authority: KR
Inventors: 오현우
Original assignee: 오현우
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-08-21
Also published as: KR20030035203A

Abstract

본 발명은 단락 검출 회로를 이용하여 램프의 단락을 사전에 검출하여 안정기가 과열되는 것을 방지하도록 한 단락 검출 회로가 부가된 다기능 안정기에 관한 것으로, 본 발명에 적용되는 다기능 안정기는, 교류전원을 정류하여 릴레이에 공급하고 그 교류전원을 전압강하 하여 정전압화 하는 전원부와, 영상변류기에서 발생한 누전전류를 검출하는 누전검출부와, 정상 점등시 발광체는 소등되고 정상 점등되지 않거나 램프가 없을시 발광체가 점등되어 램프불량임을 표시하는 점등보조장치와, 교류전원 출력과 램프간에 직렬로 연결된 트랜스로 이루어진 안정기에 있어서, 단락시 회로에 흐르는 최대 전류를 검출하여 그 회로를 차단하는 단락 검출부를 포함하여 구성됨으로서, 기존의 다기능 안정기에서 단락 검출부를 추가함으로써 출력측(램프)의 단락으로 인해 안정기 코일이 과열되고 레이어 쇼트되어 화재 또는 고장의 원인을 미연에 방지하게 된다.

Description

단락 검출 회로가 부가된 다기능 안정기{multi function stability apparatuse addition short detection circuit}

본 발명은 다기능 안정기에 관한 것으로, 특히 단락 검출 회로를 이용하여 램프의 단락을 사전에 검출하여 안정기가 과열되는 것을 방지하도록 한 단락 검출 회로가 부가된 다기능 안정기에 관한 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 220V 전원과 공통단자(COM)에 전원이 공급되고 안정기 코일을 통하여 2차측 램프에 전원이 공급되고 있을때 램프측의 선(wire)이 단락되면 안정기 코일에 의하여 단락 전류가 제한되어 흐르므로 이를 검출하여 차단시키기가 어려워진다.

만약, 입력측에 과전류 차단기가 설치되어 있다고 하더라도 차단시킬수 있는 전류까지 흐르지 못하므로(차단기의 차단전류는 보통 10A)안정기 코일이 과열로 인하여 레이어 쇼트가 될때까지 안전차단을 하지 못한다.

이와같이, 종래에는 안정기(회로상의 220V 출력과 램프간에 직렬로 연결된 트랜스)를 출력측(램프)의 단락으로 인해 안정기가 과열 화재 발생 등의 고장이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 안정기의 출력측 단락으로 인하여 안정기가 과열되어 고장이 발생하거나 화재가 발생하는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 저전력 안정기로부터 대전력 안정기까지 적용하도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 안정기 코일이 연결되는 구성도.

도 2 는 본 발명에 적용되는 단락 검출 회로가 부가된 다기능 안정기의 회로도.

<도면의 주요부호의 설명>

100 : 전원부 200 : 누전 검출부

300 : 점등보조장치 400 : 안정기

500 : 단락 검출부

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 적용되는 다기능 안정기는,

교류전원을 정류하여 릴레이에 공급하고 그 교류전원을 전압강하 하여 정전압화 하는 전원부(100)와, 영상변류기에서 발생한 누전전류를 검출하는 누전검출부(200)와, 정상 점등시 발광체는 소등되고 정상 점등되지 않거나 램프가 없을시 발광체가 점등되어 램프불량임을 표시하는 점등보조장치(300)와, 교류전원 출력과 램프간에 직렬로 연결된 트랜스로 이루어진 안정기(400)에 있어서,

단락시 회로에 흐르는 최대 전류를 검출하여 그 회로를 차단하는 단락 검출부(500)를 포함하여 구성된다.

단락 검출부(500)는 출력측(LAMP)의 단락 여부를 검출하고, 또한 단락 검출부(500)는 램프(LAMP)와 공용단자(COM) 간의 전선이 단락시 모든 전압은 안정기(T1)에 걸리게 되고 램프양단(LAMP-COM) 간의 전압은 0V로 다운이 되고 저항(R12)과 포토커플러에 흐르는 전류 역시 0 으로 다운되어 포토 커플러는 동작을 멈추며, 트랜지스터(Q3)의 바이어스 전류도 멈추고 콜렉터에는 저항(R8)에 의하여 전압이 Vcc 에 근접하고 IC(U1B)의 (+) 단자전압은 (-)단자의 기준 전압보다 높아져 출력이 발생하며, 이 출력 전압은 다이오드(D9)와 저항(R5)을 통하여 사이리스터(SCR) Q1의 게이트를 트리거 하고 릴레이를 구동하여 회로를 차단한다.

도 2 는 본 발명에 적용되는 단락 검출 회로가 부가된 다기능 안정기의 회로도서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

다이오드 D1으로 AC220V를 정류하여 릴레이 K1에 공급한다. 단, 릴레이는 평상시에 동작되지 않는다. 또한, 저항 R18로 220V를 전압강하하여 제너다이오드 D7로 정전압화 하고 캐패시터 C5로 평활한다. 이때, IC(U1A,U1B)에 정전압을 공급한다.

IC(U1A)는 증폭용으로 영상변류기 L1에서 발생한 누전 전류를 저항 R1으로받아서 (+)측에 넣어주고 (-)측의 저항 R2 및 R3에 의하여 적정 배율의 증폭을 한다.

영상변류기를 관통하는 두선이 정상 상태에서는 각각 역으로 자속이 발생하므로 상쇄하여 기전력이 발생하지 않으나 지락으로 인하여 두선중 한쪽전류가 증가하여 평형이 깨지면 그만큼의 기전력이 L1의 코일에 유기 되고 발생된 전압은 IC(U1A)에 의하여 증폭되고 그 전압이 저항 R4 와 콘덴서 C2의 시정수에 의하여 적절한 시간동안 시간지연후 사이리스터(SCR) Q1의 게이트를 트리거하여 릴레이 K1을 구동하여 노멀 클로즈(normal close)상태에서 통전되고 있던 부하전류를 차단한다.

발광다이오드 LED1은 저항 R17로 전류 제한되어 안전차단 되었을 때 표시한다. 또한, 스위치 SW1은 수동복귀 스위치로서 Q1의 유지전류를 "0"으로 내려 터언 오프(turn off)되게 한다.

저항 R13 에 의하여 램프에 공급되는 전압을 전류 제한하여 제너다이오드 D6으로 전압을 일정하게 하고, 이 전압을 다시 저항 R14 로 포토커플러(Photo Coupler :PC)를 구동한다. 이때 저항 R13 에 인가되는 전압은 램프에 인가되는 최대 무부하 유효전압 220V와 또는 램프가 연결되어 있을 경우 점등시 안정되기 이전의 전압인 100V 이하와 점등 실패시 발생할 수 있는 최저 전압까지 풀 스윙을 고려하여 설계되어야 한다.

정상적으로 램프측에 전류가 흐를때는 포토커플러(PC)가 정상 구동되어 포토커플러의 내부 트랜지스터의 에미터 전류가 저항 R9 을 통하여 트랜지스터 Q3 의 베이스 전류가 흐르므로 콜렉터 전압이 "0" 이 된다. 또한, IC(U1B)는 (-)측이 저항 R6과 R7 에 의하여 전압 분할이 되어 있다.

정상적으로 램프측의 전압이 발생되고 있을 경우 트랜지스터 Q3 의 콜렉터 전압이 "0" 이므로 IC(U1B)의 (+)측 전압이 (-)측의 전압보다 낮으므로 IC(U1B)의 출력은 "0" 이 된다.

이때, 전원이 투입되고 있는 상태에서 램프측이 단락되면 모든 전압은 안정기 코일에 걸리게 되고 저항 R13 으로 전류는 완전히 "0" 이 된다.

트랜지스터 Q3 의 베이스 전류는 차단되고 저항 R8 에 의하여 IC(U1B) (+)측 단자에 걸리는 전압은 (-)측 전압보다 높고 IC(U1B)의 출력은 "1" 이 된다. 이 신호는 다이오드 D9과 전류제한저항 R5을 통하여 사이리스터(SCR) Q1의 게이트를 트리거하여 신속히 전원을 차단하게 된다.

고압방전등용 안정기를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원부(100)에서는 D1으로 AC220V를 정류하여 릴레이 K1에 공급한다. 단, 릴레이는 평상시 동작 하지 않는다.

R18로 220V를 전압강하 하여 D7로 정전압화 하고 C5로 평활하고, IC U1A,U1B 에 공급한다.

다음, 누전 검출부(200)에서는 IC U1A는 증폭용으로 영상변류기 L1에서 발생한 누전 전류를 저항 R1으로 받아서 (+)측에 넣어주고 (-)측의 저항 R2 및 R3에 의하여 적정 배율의 증폭을 한다.

또한, 영상변류기를 관통하는 두선이 정상 상태에서는 각각 역으로 자속이 발생 하므로 상쇄하여 기전력이 발생하지 않으나 지락으로 인하여 두선중 한쪽전류가증가하여 평형이 깨지면 그만큼의 기전력이 L1의 코일에 유기 되고 발생된 전압은 U1A 에 의하여 증폭되고 이 전압이 R4 와 C2의 시정수에 의하여 적절한 시간동안 시간지연후 SCR Q1의 게이트를 트리거 하여 릴레이 K1을 구동하여 노멀클로즈 상태에서 통전 되고 있던 부하전류를 차단한다. LED1은 저항 R17로 전류 제한되어 안전차단 되었을 때 표시한다. D5는 릴레이가 오프(off) 될 때 발생하는 역기전력을 흡수하고, C3은 외부 노이즈 억압용이다.

또한, SW1은 수동 복귀 스위치로서 Q1을 터언 오프 한다.

일반적으로는 단락(합선)이 발생할 경우 최대 전류가 흐르게 되고 그 전류를 검출 하여 회로를 차단하게 하는 것이 보통이다. 그러나 안정기코일 T1을 통하여 외부 회로에 연결 되어 있는 선이 단락 되는 경우 과전류차단기를 동작시킬수 있는 전류가 흐르지 않게 된다. 즉, 안정기로 인하여 단락전류가 정상 부하 보다 약간 증가 되는 정도로 고압방전등에 있어서 외부 단락이 있을 경우 과전류 차단기(일반적으로 뿌레카라고 하는 것)가 작동하지 않아 안정기코일이 과열되어 내부 레이어 쇼트(layer short)에 이르게 되는 문제점이 있었다. 이를 방지하기 위하여 단락 검출부를 추가하였다.

단락 검출부(500)에서는 정상적으로 작동 하고 있을 때는 com과 lamp 간 즉, 고압방전등 양단에 전원전압의 약 1/2 ~ 1/3 가량의 전압이 걸리게 되고 이 전압은 R12 에 의하여 전류 제한되고 D8에의하여 정전압화 하고 R11에 의하여 다시 전류제한 된다음 포토커플러(PC)를 구동한다. R10는 PC 내부의 포토트랜지스터에 적절한 바이어스를 걸어주고 R9는 포토트랜지스터를 통하여 트랜지스터 Q3을 구동하여 Q3의 콜렉터 전류를 흐르게 하여 만든다. IC U1B의 (-)는 R6과 R7에 의하여 기준전압을 받고 있고 이때의 상태는 (+)단자의 전압이 (-)의 기준전압보다 낮으므로 IC의 출력은 Vcc와 동일 즉, "L" 출력상태이다.

만약 LAMP와 COM 간의 전선이 단락 되면 모든 전압은 안정기 T1에 걸리게 되고 램프양단 LAMP-COM 간의 전압은 0V로 다운이 되고 R12측, 포토커플러에 흐르는 전류역시 전류가 흐르지 않게되어 포토 커플러는 동작을 멈춘다. 트랜지스터 Q3의 바이어스 전류도 멈추고 콜렉터에는 R8에 의하여 전압이 Vcc 에 근접하고 IC U1B의 (+) 단자 전압은 (-)단자의 기준 전압보다 높아져서 출력이 발생한다. 이 출력 전압은 D9 와 R5를 통하여 SCR Q1의 게이트를 트리거 하게 되고 릴레이를 구동하여 회로를 차단하게 된다.

점등 보조장치(300)에서는 전원이 투입되면 다이오드(D3)을 통하여 흐르는 전류는 두개의 저항(R13, R14)에 의하여 전압 분할을 이루고 있다. 이 때문에 사이리스터(Q2)의 게이트가 트리거 되기 위해서는 일정 전압까지 상승하여야 한다.

그러므로 사이리스터(Q2)의 게이트를 트리거시킬 수 있는 전압값에 해당하는 위상각에 이르면 사이리스터(Q2)의 게이트는 트리거되고 턴온(turn on)되게 된다.

사이리스터(Q2)의 게이트가 온되게 되면 사이리스터(Q2)의 에노우드에 연결되어 있는 콘덴서(C1)에 충전을 하기 위한 전류가 순간적으로 흐르게 되고 이 전류는 안정기 트랜스(T1)의 중간 탭에 인가된다.

안정기(T1)의 중간 탭에 인가되면 출력측인 고압방전등에 고압이 인가되어 고압방전등이 기동된다.

이로 인해 고압방전등이 점등되면 양단의 전압이 1/2이하로 급격히 감소하므로 저항(R13, R14)에 의한 분할 전압은 더 이상 사이리스터(Q1)을 트리거 할 수 있는 전압이 안 되므로 고압발생은 정지하게 된다. D4는 반대의 위상에서는 싸이리스터를 바이패스하고 C1에 충전 되었던 전하를 방전시키는 역할을 한다.

또한, LED3은 Q2가 턴온하여 고압을 발생하고 있는 동안만 점등시켜 고압이 발생하고 있음을 표시하기 위한 표시램프이고 R15로 적절한 전류를 흘려준다.

LED2는 고압방전등이 정상 점등 되었을 경우 양단 전압이 1/2 가량으로 전압 강하하는 것을 이용하여 램프불량여부를 판별하기 위한 것으로 D6은 다음과 같이 설정한다.

전원전압 > D6의 제너전압 > 정상점등시 램프양단전압

즉, 정상 점등 되었을 경우에는 램프양단전압의 D6는 제너전압보다 낮으므로 R16과 LED 에는 전류가 흐르지 않아 LED2는 소등된다. 그러나 정상 점등되지 않거나 램프가 없는 경우 입력전압과 동일한 전압이 램프양단에 걸리므로 이 전압은 D6의 제너 전압보다 높아져 전원전압 - D6의 제너전압 만큼의 전압이 R16과 LED2에 걸리고 전류가 흘러 LED2가 점등 되어 램프불량임을 표시하게 된다. 또한, C6은 역률 개선용 콘덴서이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 기존의 다기능 안정기에서 단락 검출부를 추가함으로써 출력측(램프)의 단락으로 인해 안정기 코일이 과열되고 레이어 쇼트되어 화재 또는 고장의 원인을 미연에 방지하게 된다.

Claims

교류전원을 정류하여 릴레이에 공급하고 그 교류전원을 전압강하 하여 정전압화 하는 전원부와, 영상변류기에서 발생한 누전전류를 검출하는 누전검출부와, 정상 점등시 발광체는 소등되고 정상 점등되지 않거나 램프가 없을시 발광체가 점등되어 램프불량임을 표시하는 점등보조장치와, 교류전원 출력과 램프간에 직렬로 연결된 트랜스로 이루어진 안정기와, 단락시 회로에 흐르는 최대 전류를 검출하여 그 회로를 차단하는 단락검출부로 구성된것에 있어서,

단락검출부는 램프(LAMP)와 공용단자(COM) 간의 전선이 단락시 모든 전압은 안정기(T1)에 걸리게 되고 램프양단(LAMP-COM) 간의 전압은 0V가 되며 저항(R12)과 포토커플러에 흐르는 전류역시 전류가 흐르지 않게 되어 포토 커플러는 동작을 멈추며, 트랜지스터(Q3)의 바이어스 전류도 멈추고 콜렉터에는 저항(R13)에 의하여 전압이 Vcc에 근접하고 IC(UIB)의 (+) 단자전압은 (-)단자의 기준 전압보다 높아져 출력이 발생하며, 이 출력 전압은 다이오드(D9)와 저항(R5)통하여 사이리스터(SCR) Q1의 게이트를 트리거 하고 릴레이를 구동하여 회로를 차단함을 특징으로 하는 단락검출회로가 부가된 다기능 안정기.
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