KR100448684B1 - A surge voltage suppressing circuit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An overvoltage protection circuit is provided to protect a measurement control circuit by suppressing spurious conductive noise of an overvoltage induced to a measurement line while transmitting physical parameter information by detecting a number of parameters to the measurement line. CONSTITUTION: The first protection circuit(201) suppresses the first intrusion of an overvoltage due to the ground of a commercial frequency AC voltage through a gas discharge tube. The second protection circuit(203) comprises a positive temperature coefficient resistor connected to each port of the line to prevent the self over-heating due to a residual over-current of the first protection circuit or over-heating state of the measurement control circuit. The third protection circuit(205) comprises a varistor connected to both ends of the line and between each port of the line and the earth ground to confine a residual over voltage of the first protection circuit and the second protection circuit within a fixed level. The fifth protection circuit(209) comprises an avalanche breakdown diode connected to both ends of the line and between each port of the line and the earth ground to prevent the inflow of a breakdown voltage by suppressing the residual voltage of the third protection circuit. And the fourth protection circuit(207) comprises a linear resistor to suppress the over current of the fifth protection circuit.

Description

과도전압 방지 회로{A SURGE VOLTAGE SUPPRESSING CIRCUIT}Transient Voltage Protection Circuits {A SURGE VOLTAGE SUPPRESSING CIRCUIT}

본 발명은 과도전압 방지회로에 관한 것으로, 보다 상세히는 전류센서 및 계측제어회로의 과도전압을 감지 및 억제하고, 과도전압에 대한 계수를 측정하기 위한 과도전압 방지 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a transient voltage protection circuit, and more particularly, to a transient voltage protection circuit for detecting and suppressing a transient voltage of a current sensor and a measurement control circuit and measuring a coefficient for the transient voltage.

일반적으로, DC 4 ~ 20mA의 센서 입출력 및 계측제어회로에 사용되는 트랜스미터는 그 속성상 야외 현장에서 검출하는 전압, 전류, 주파수, 온도, 압력, 수위, 수량 등 많은 물리량을 전류신호로 송출하여 최대 수 km에 걸친 중거리 선로를 통해 수신장치로 물리적 정보를 전송하기 때문에, 전송 도중에 개폐성 과도전압과 같은 내부요인에 의한 과도전압이나, 뇌써지와 같은 외래의 과도전압 및 저압 교류회로와의 혼촉(합선) 혹은 지락과 같은 과도전압에 노출되기 쉽다. 또한 신호의 전송중에 전력선이나 대전류 회로와 병가되는 경우, 잡음이 유도되어 원 계측량을 왜곡할 우려가 있다.In general, the transmitter used for sensor input / output and measurement control circuit of DC 4 ~ 20mA transmits a large amount of physical quantity such as voltage, current, frequency, temperature, pressure, water level, quantity detected in outdoor field as current signal Since the physical information is transmitted to the receiving device through a medium-distance line over several kilometers, it is possible to mix with the transient voltage caused by internal factors such as switchable transient voltages, or with external transient voltages such as brain surges and low voltage AC circuits. Short circuit) or ground fault. In addition, when a signal is combined with a power line or a large current circuit during signal transmission, noise may be induced to distort the original measured amount.

따라서, 계측의 정확성을 향상시키기 위해 선로내에 과도전압 방지회로를 부가하여 시스템의 안정성을 증대시키고 있는데, 종래의 일반적인 과도전압 방지회로는 도 1a에 도시된 바와 같이 센서 및 전송부(110), 과도전압 보호대책회로(120), 선로(130), 과도전압 보호대책회로(140), 제어기(150)로 구성되어 있고, 특히 과도전압 보호대책회로(140)는 도 1b에 도시된 바와 같이 선로의 입력단(T1, T2) 사이로 세라믹제 가스방전관(Gas Discharge Tube :101)이 접속되고, 일측 선로(T1)에는 퓨즈(Fuse) 및 R-L 직렬 회로가 접속된다. 또한, 상기 선로의 출력단(L1, L2) 사이로 어벨런치(Avalanche) 다이오드(ZD1, ZD2)가 상호 역방향 접속되어 배치되어 있다.Therefore, in order to improve the accuracy of the measurement, the transient voltage protection circuit is added to the line to increase the stability of the system. A conventional general transient voltage protection circuit is shown in FIG. 1A as shown in FIG. 1A. The voltage protection measures circuit 120, the line 130, the transient voltage protection measures circuit 140, the controller 150, and in particular the transient voltage protection measures circuit 140 is shown in Figure 1b A ceramic gas discharge tube 101 is connected between the input terminals T1 and T2, and a fuse and an RL series circuit are connected to one line T1. In addition, the avalanche diodes ZD1 and ZD2 are arranged in a reverse direction between the output terminals L1 and L2 of the line.

여기서 세라믹 가스방전관(101)은 과도전압이 침입하였을 때 1차 억제회로로사용되며, R-L 직렬회로는 상기 어벨런치 다이오드의 누설 캐패시턴스와 R-L 값에 의한 RLC 저역필터 회로로 동작하여 1차 억제된 과도전압의 불요 전도성 잡음을 억제하는 2차 억제회로이다. 상기 어벨런치 다이오드 회로는 과도전압의 3차 억제회로로써, 소정치 전압이상의 노이즈를 제거하여 과도전압의 최종 필터링을 수행한다.Here, the ceramic gas discharge tube 101 is used as a primary suppression circuit when a transient voltage invades, and the RL series circuit acts as an RLC low pass filter circuit based on the leakage capacitance of the avalanche diode and the RL value to suppress the primary suppression. It is a secondary suppression circuit that suppresses unwanted conductive noise of voltage. The avalanche diode circuit is a third suppression circuit of the transient voltage, and removes noise above a predetermined voltage to perform final filtering of the transient voltage.

이와 같이 구성된, 일반적인 과도전압 억제회로는 세라믹 가스방전관을 통해 소정치의 과도전압을 억제한 후, 퓨즈를 거치기 때문에 퓨즈가 용단되어 회로가 개방되면 보호회로 기능이 없어지므로 계측제어 기기를 보호하는 것이 불가능해진다. 또한, 고전압 대전류의 과도전압이 인가되어 세라믹 가스방전관을 거쳐 퓨즈를 관통할 때, 퓨즈의 개방이 이루어지지 않을 경우에는 어벨런치 다이오드의 파손이 발생하여 계측기기의 손상이 우려된다.In general, the transient voltage suppression circuit configured as described above suppresses the transient voltage of a predetermined value through the ceramic gas discharge tube and passes through the fuse. Therefore, when the fuse is blown and the circuit is opened, the protection circuit function is lost. It becomes impossible. In addition, when a transient voltage of high voltage and high current is applied to pass through the fuse through the ceramic gas discharge tube, when the fuse is not opened, breakage of the avalanche diode may occur, which may cause damage to the measuring device.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 계측 선로상으로 다수 파라메타 검출을 통한 물리량 정보의 전송시 선로상으로 유입되는 과도전압의 불요 전도성 잡음을 억제하여 계측제어 회로의 보호와 더불어, 과도전압의 계수를 통한 계측제어 기기의 고장원인 및 경로추적이 용이하도록 하는 과도전압 방지 회로를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to control the measurement control circuit by suppressing the undesired conductive noise of the transient voltage flowing into the line during the transmission of physical quantity information through the detection of multiple parameters on the measurement line. In addition to the protection of the present invention, a transient voltage protection circuit for facilitating the cause and path tracking of the measurement control device through the coefficient of the transient voltage.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 과도전압 방지 회로는, 선로 양단으로 접속되어, 가스방전관을 통해 상용주파 교류전압의 혼촉 또는 지락에 의한 과도전압의 1차 침입을 억제하기 위한 제 1 보호회로; 상기 제 1 보호회로의 잔류 과전류로 인한 자체 과열 또는 계측제어회로의 과열상태를 방지하기 위해 상기 선로의 각 단자상으로 직렬 접속되는 정 온도계수 저항으로 구성된 제 2 보호회로; 상기 제 1 보호회로 및 제 2 보호회로의 잔여 과도전압을 소정 레벨로 한정시키기 위해 상기 선로 양단과, 상기 선로의 각 단자 및 대지간으로 각각 접속되는 배리스터(Varistor:Variable Resistor)로 이루어진 제 3 보호회로; 상기 제 3 보호회로의 잔여 전압을 억제하여 절연파괴 전압의 유입을 방지하기 위해 상기 선로 양단과 상기 선로의 각 단자 및 대지간으로 각각 접속되는 어벨런치(Avalanche) 항복 다이오드로 이루어진 제 5 보호회로; 및 상기 제 5 보호회로 및 제 3 보호회로 사이의 상기 선로 각 단자로 직렬 접속되어 상기 제 5 보호회로의 과전류 억제를 위한 선형 저항으로 구성된 제 4 보호회로로 이루어진 것을 특징으로 한다.The transient voltage protection circuit according to the aspect of the present invention for achieving the above object is connected to both ends of the line, the first for suppressing the primary intrusion of the transient voltage by contact or ground fault of the commercial frequency AC voltage through the gas discharge tube Protection circuit; A second protection circuit composed of a positive temperature coefficient resistor connected in series on each terminal of the line to prevent self overheating due to the residual overcurrent of the first protection circuit or overheating of the measurement control circuit; A third protection comprising a varistor (Varistor: Resistor) connected to both ends of the line and between each terminal and the ground of the line to limit the residual transient voltages of the first protection circuit and the second protection circuit to a predetermined level. Circuit; A fifth protection circuit comprising an avalanche breakdown diode connected to both ends of the line and between each terminal and the ground of the line to suppress a residual voltage of the third protection circuit to prevent inflow of an insulation breakdown voltage; And a fourth protection circuit connected in series with each terminal of the line between the fifth protection circuit and the third protection circuit and configured with a linear resistor for suppressing overcurrent of the fifth protection circuit.

구체적으로, 상기 가스방전관과 근접 설치되어 발광상태를 감지하기 위한 수광센서를 포함하고, 상기 수광센서의 검출신호에 기초하여 상기 과도전압 침입 횟수를 계수하기 위한 과도전압 계수부; 및 상기 과도전압 계수부의 계수결과를 디스플레이하기 위한 표시부가 접속되는 것을 특징으로 한다.Specifically, the transient voltage counting unit is installed in close proximity to the gas discharge tube and includes a light receiving sensor for detecting a light emitting state, and counting the number of times of transient voltage intrusion based on the detection signal of the light receiving sensor; And a display portion for displaying the counting result of the transient voltage coefficient portion.

도 1a는 종래 과도전압 억제를 위해 사용된 회로도이다.1A is a circuit diagram used for suppressing a transient voltage in the related art.

도 1b는 도 1의 과도전압 보호대책회로의 상세도이다.FIG. 1B is a detailed view of the transient voltage protection circuit of FIG. 1.

도 2는 본 발명에 따른 과도전압 방지회로를 나타낸 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a transient voltage protection circuit according to the present invention.

도 3은 도 2의 제 1 보호회로를 나타낸 소자간 체결 구성도이다.3 is a diagram illustrating a fastening configuration between devices illustrating the first protection circuit of FIG. 2.

도 4는 본 발명에 따른 동작성능을 나타낸 전압 파형도이다.4 is a voltage waveform diagram showing the operation performance according to the present invention.

<주요 도면에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main drawings>

201 : 제 1 보호회로 203 : 제 2 보호회로201: first protection circuit 203: second protection circuit

205 : 제 3 보호회로 207 : 제 4 보호회로205: third protective circuit 207: fourth protective circuit

209 : 제 5 보호회로 211 : 표시부209: fifth protective circuit 211: display unit

213 : 3극 가스방전관 215 : 계수부213: three-pole gas discharge tube 215: counter

303 : 제 1 끼움링 305 : 튜브303: first fitting ring 305: tube

307 : 제 2 끼움링307: second fitting ring

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 과도전압을 방지하기 위한 회로도로서, 4 ~ 20mA의 계측제어회로 보호용 과도전압 보호회로이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 과도전압 보호회로는 선로(T1, T2)상으로 침입하는 과도전압 및 상기 과도전압으로부터 발생되는 전류를 점진적으로 일정 레벨까지 한정시키기 위한 제 1 보호회로(201), 제 2보호회로(203), 제 3 보호회로(205), 제 4 보호회로(207) 및 제 5 보호회로(209)로 구성되며, 각 보호회로는 상호 직렬로 접속된다. 또한, 상기 제 1 보호회로 (201)와 연동되어 과도전압의 침입여부를 검출하여 이를 계수하기 위한 과도전압 계수부(215)가 구비되며, 상기 과도전압 계수부(215)의 계수결과를 디스플레이하기 위한 표시부(211)를 포함한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a circuit diagram for preventing a transient voltage according to the present invention, a transient voltage protection circuit for protecting the measurement control circuit of 4 ~ 20mA. As shown, the transient voltage protection circuit according to the present invention is a first protection circuit 201 for gradually limiting the transient voltage invading on the lines (T1, T2) and the current generated from the transient voltage to a certain level And a second protection circuit 203, a third protection circuit 205, a fourth protection circuit 207, and a fifth protection circuit 209, and each protection circuit is connected in series with each other. In addition, a transient voltage counting unit 215 for interlocking with the first protection circuit 201 and detecting whether the transient voltage is invaded is provided, and displaying the counting result of the transient voltage counting unit 215. It includes a display unit 211 for.

상기 제 1 보호회로(201)는 선로상으로 침입되는 과도전압을 1차적으로 억제하기 위한 것으로, 3극 가스방전관(213) 및 수광센서로 이루어진다. 상기 수광센서로는 포토 트랜지스터, 포토 다이오드 및 카드뮴 센서(CDS) 등이 이용될 수 있다. 또한 상기 3극 가스방전관(213)은 표준 뇌임펄스 전압 즉, 1.2/50㎲ 파형을 기준으로 최소 800V에서 방전하며, 50/60Hz의 상용주파 교류전압이 제어회로에 혼촉되거나 인근에 지락사고가 발생할 경우 최소 130V에서부터 방전을 시작한다. 과도전압에 의한 상기 3극 가스방전관(213)의 방전은 광원을 발생시키며, 상기 광원은 수광센서에 의해 검출된다.The first protection circuit 201 primarily suppresses the transient voltage penetrating into the line, and comprises a three-pole gas discharge tube 213 and a light receiving sensor. As the light receiving sensor, a photo transistor, a photo diode, and a cadmium sensor (CDS) may be used. In addition, the three-pole gas discharge tube 213 discharges at a minimum of 800 V based on a standard brain impulse voltage, that is, a 1.2 / 50 Hz waveform, and a commercial frequency AC voltage of 50/60 Hz is mixed with a control circuit or a ground fault occurs in the vicinity. Discharge starts at least 130V. The discharge of the three-pole gas discharge tube 213 due to the transient voltage generates a light source, and the light source is detected by the light receiving sensor.

상기 3극 가스방전관(213)은 상용화된 소자로써, 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 벗어날 수 있어 동작 원리 및 형상에 대한 설명은 생략한다.The three-pole gas discharge tube 213 is a commercially available device, and a detailed description thereof may deviate from the gist of the present invention, and thus description of the operation principle and shape will be omitted.

한편, 상기 수광센서는 방전시 발생하는 광원에 의해 저항치 변화 또는 도통전류의 변화를 유도하며, 트랜지스터(TR)를 통한 스위칭에 의한 과도전압의 침입 계수를 측정한다. 상기 계수부(215)의 입력포트는 상기 트랜지스터(TR)의 이미터단과 접속되며, 트랜지스터(TR)의 이미터단으로부터 제공되는 스위칭 신호의 노이즈 제거 및 정형화를 수행한다. 그리고, 정형화된 스위칭 신호(펄스)의 발생횟수에 근거하여 카운트를 수행하며, 카운트 결과는 표시부(211)를 통해 디스플레이 시킨다.On the other hand, the light receiving sensor induces a change in resistance value or a change in conduction current by a light source generated at the time of discharge, and measures the intrusion coefficient of the transient voltage by switching through the transistor TR. The input port of the counter 215 is connected to the emitter terminal of the transistor TR and performs noise removal and shaping of the switching signal provided from the emitter terminal of the transistor TR. A count is performed based on the number of occurrences of the standardized switching signal (pulse), and the count result is displayed on the display unit 211.

관리자는 상기 표시부(211)의 표시결과에 기초하여 해당 구역에서의 과도전압 침입 횟수를 측정할 수 있으며, 이에 기초한 설비의 유지보수에 기여할 수 있다. 상기 과도전압 계수부(215)는 별도의 배터리(B) 전원을 보유한다.The manager may measure the number of transient voltage intrusions in the corresponding area based on the display result of the display unit 211, and may contribute to maintenance of the facility based thereon. The transient voltage counting unit 215 holds a separate battery (B) power.

상기 제 1 보호회로(201)를 거쳐 과도전압의 1차 억제를 수행한 후, 상기 제 2 보호회로(203)를 통해 과도전압의 1차 억제 이후에 발생될 수 있는 고전압으로부터 계측제어회로를 보호한다. 상기 제 2 보호회로(203)는 각 선로상으로 정 온도계수 저항(PTC1, PTC2)이 접속되며, 정 온도계수 저항(PTC1, PTC2)은 교류 혼촉 사고시 과전류로 인한 보호회로 자체의 과열 또는 계측제어회로의 과열상태를 방지하기 위한 것으로, 정특성 서미스터(Thermistor)인 PTC 소자를 사용하는 것이 바람직하다.After performing the first suppression of the transient voltage through the first protection circuit 201, the measurement control circuit is protected from the high voltage which may occur after the first suppression of the transient voltage through the second protection circuit 203. do. The second protection circuit 203 is connected to the positive temperature coefficient resistors PTC1 and PTC2 on the respective lines, and the positive temperature constant resistances PTC1 and PTC2 are controlled by overheating or measurement control of the protection circuit itself due to an overcurrent in the case of an AC mixed accident. In order to prevent overheating of the circuit, it is preferable to use a PTC element which is a static thermistor.

정 온도계수 저항(PTC1, PTC2)은 혼촉 사고 또는 과도전압의 침입으로 인한 선로상의 온도상승시 저항치가 비례하여 상승함으로써 과전류를 억제하며, 혼촉 사고 또는 과도전압의 침입 해제시에는 원상복귀되어 회로의 정상화가 이루어진다.Positive temperature coefficient resistance (PTC1, PTC2) suppresses overcurrent due to the proportional increase in resistance when temperature rises on the line due to intercalation accidents or intrusion of transient voltages. Normalization takes place.

상기 제 3 보호회로(205)는 제 1 및 제 2 보호회로(201,203)에서 충분히 억제되지 않은 잔여 과도전압을 한정시키기 위한 비선형 저항으로 구성된다. 상기 비선형 저항은 산화아연 배리스터(Zinc Oxide Varistor - Nonlinear Resistor)가 바람직하며, 회로의 변경에 따라 ZNR, INR, TNR 등이 가능하다. 상기 배리스터(NR1, NR2, NR3)는 선로간 및 선로-대지간 발생되는 과도전압을 동시에 억제하기 위해 상기 선로(T1, T2) 사이에 제 1 배리스터(NR1)이 접속되고, 제 2 배리스터(NR2) 및제 3 배리스터(NR3)는 상호 직렬 접속된 후, 접속노드를 어스시키는 구조를 이룬다.The third protection circuit 205 is composed of a nonlinear resistor for limiting the residual transient voltage that is not sufficiently suppressed in the first and second protection circuits 201 and 203. The nonlinear resistor is preferably zinc oxide varistor (nonlinear resistor), and may be ZNR, INR, TNR, etc. according to the change of the circuit. In the varistors NR1, NR2, and NR3, a first varistor NR1 is connected between the lines T1 and T2 to simultaneously suppress transient voltages generated between the lines and the line-to-ground, and the second varistor NR2. ) And the third varistor NR3 form a structure in which the connection node is earthed after being connected in series with each other.

즉, 선로간(T1, T2) 기준치 이상의 과도전압이 발생할 경우, 제 1 배리스터(NR1) 양단에 걸리는 전압상승에 의해 배리스터의 자체 저항치를 높여 선로간 절연을 유도한다. 또한, 대지와 선로사이의 과도전압 발생시에는 상기 제 2 배리스터(NR2) 또는 제 3 배리스터(NR3)에 의해 대지와 선로사이의 절연을 이행하므로서, 잔여 과도전압을 비선형적으로 억제한다.That is, when a transient voltage greater than or equal to the reference value between the lines T1 and T2 occurs, the resistance of the varistor is increased by the voltage rise across the first varistor NR1 to induce line insulation. When the transient voltage is generated between the ground and the line, the insulation between the ground and the line is transferred by the second varistor NR2 or the third varistor NR3, thereby suppressing the residual transient voltage nonlinearly.

상기 제 4 보호회로(207)는 각 선로상으로 선형저항(R2, R3)을 접속시켜, 각 선로상으로 유입되는 과전류를 억제시킨다. 또한, 제 4 보호회로(207)는 상기 제 5 보호회로(209)의 입력 전류를 제한토록 함에 따라, 제 5 보호회로(209)의 단락방지와 같은 안정성을 확보한다.The fourth protection circuit 207 connects the linear resistors R2 and R3 on each line to suppress overcurrent flowing into each line. In addition, since the fourth protection circuit 207 limits the input current of the fifth protection circuit 209, the fourth protection circuit 207 ensures stability such as short circuit protection of the fifth protection circuit 209.

상기 제 5 보호회로(209)는 상기 제 3 보호회로(205)에서 억제되지 못한 잔여 과도전압을 최종 억제시키기 위한 것으로, 제 3 보호회로(205)의 선로간 및 선로-대지간 과도전압 억제와 동일하게, 선로(L1, L2)상으로 제 1 어벨런치 항복 다이오드(Avalanche Breakdown Diode:ZD1)가 접속되고, 일측 선로(L1)와 대지(G)간으로 제 2 어벨런치 항복 다이오드(ZD2)가 접속되며, 타측 선로(L2)와 대지(G)간으로 제 3 어벨런치 항복 다이오드(ZD3)가 접속된다.The fifth protection circuit 209 is for ultimately suppressing residual transient voltages that are not suppressed in the third protection circuit 205. Similarly, the first Avalanche Breakdown Diode ZD1 is connected on the lines L1 and L2, and the second Avalanche Breakdown Diode ZD2 is connected between the one side L1 and the ground G. The third avalanche breakdown diode ZD3 is connected between the other line L2 and the ground G.

상기 제 1 어벨런치 항복 다이오드(ZD1)는 선로간 잔여 과도전압을 억제하며, 상기 제 2 어벨런치 항복 다이오드(ZD2) 및 제 3 어벨런치 항복 다이오드(ZD3)는 선로와 대지간 잔여 과도전압을 억제하므로서, 최소 절연파괴 전압인 100V이상의 전압이 센서 또는 계측제어기기에 침입하지 못하도록 한다.The first avalanche breakdown diode ZD1 suppresses a residual transient voltage between lines, and the second avalanche breakdown diode ZD2 and a third avalanche breakdown diode ZD3 suppress a residual transient voltage between the line and the ground. Therefore, a voltage of 100 V or more, which is the minimum dielectric breakdown voltage, does not enter the sensor or the measuring and control device.

도 3은 본 발명에 따른 제 1 보호회로(201)를 나타낸 구성도이다. 앞서 설명된 바와 같이, 3극 가스방전관(213), 수광센서(301) 및 튜브(305)로 구성되며, 상기 튜브(305)는 소정 크기의 탄력을 갖는 불투명 소재의 고무관으로써, 상하측으로 개구면을 갖는다. 또한, 상측 개구면은 소정 폭의 제 1 끼움링(303)이 인입 고정되도록 하고, 상기 제 1 끼움링(303)의 내주면으로 상기 3극 가스방전관(213)의 외주면이 내설되도록 하며, 상기 하측 개구면으로 소정 폭의 제 2 끼움링(307)을 인입 고정하되, 상기 제 2 끼움링(307)의 내주면으로 상기 수광센서(301)의 외주면이 내설되도록 한다.3 is a configuration diagram illustrating a first protection circuit 201 according to the present invention. As described above, the three-pole gas discharge tube 213, the light receiving sensor 301 and the tube 305, the tube 305 is a rubber tube of an opaque material having a predetermined size of elasticity, the opening surface up and down Has In addition, the upper opening surface allows the first fitting ring 303 of a predetermined width to be fixed inlet, the outer peripheral surface of the three-pole gas discharge tube 213 to the inner circumferential surface of the first fitting ring 303, the lower side The second fitting ring 307 having a predetermined width is pulled in and fixed to the opening surface, and the outer circumferential surface of the light receiving sensor 301 is imparted to the inner circumferential surface of the second fitting ring 307.

따라서, 과도전압 발생시 상기 제 1 보호회로(201)의 3극 가스방전관(213)은 방전되며, 이 때 발생되는 광원은 상기 제 1 끼움링(303)과 튜브(305) 및 제 2 끼움링(307)에 의해 외부로 방출되지 않음에 따라 수광센서(301)의 수광률을 높일 수 있다.Therefore, when the transient voltage is generated, the three-pole gas discharge tube 213 of the first protection circuit 201 is discharged, and the light source generated at this time is the first fitting ring 303, the tube 305, and the second fitting ring ( As it is not emitted to the outside by the 307, the light receiving rate of the light receiving sensor 301 can be increased.

도 4는 본 발명에 따른 과도전압 보호회로의 동작성능을 설명하기 위한 전압 파형도이다. 도시된 바와 같이, ⓐ는 선로상으로 침입되는 20kV 표준 뇌임펄스 전압(1.2/50㎲) 파형도이다. 도시된 파형 ⓑ는 표준 뇌임펄스 전압이 선로와 접지간에 침입한 경우 상기 제 1 보호회로(201)의 3극 가스방전관(213)을 통해 억제된 실험 파형도이다. 본 실험치에서는 1.844kV까지 억제되고 있다.4 is a voltage waveform diagram illustrating the operation performance of the transient voltage protection circuit according to the present invention. As shown, ⓐ is a 20 kV standard brain impulse voltage (1.2 / 50 kV) waveform diagram intruding onto the line. The waveform ⓑ is an experimental waveform diagram suppressed through the three-pole gas discharge tube 213 of the first protection circuit 201 when the standard brain impulse voltage invades between the line and the ground. In this experimental value, it is suppressed to 1.844kV.

상기 ⓒ 파형은 제 2 보호회로(203) 및 제 3 보호회로(205)를 경유하므로서 억제되는 전압 파형도를 나타낸 것으로, 이는 상기 제 2 보호회로(203)의 비선형성저항과 제 3 보호회로(205)의 배리스터간 누설 캐패시턴스로 인한 RC 저역필터 특성에 의해 ⓑ 그래프상에서의 고주파 전도잡음이 효과적으로 억제되고 있음을 보여주고 있다. 상기 ⓓ 파형은 제 4 보호회로와 제 5 보호회로를 경유하여 최종적으로 계측제어장치 또는 센서부의 입력단으로 유기되는 전압파형으로, 상기 제 4 보호회로(207)의 선형저항과 상기 제 5 보호회로 (209)의 어벨런치(Avalanche) 항복 다이오드의 누설 캐패시턴스로 인한 RC 저역필터 특성에 의해 고주파 전도잡음이 억제된 것이다. 본 그래프의 최대 억제 전압인 ⓓ 파형은 47V의 실험결과를 갖고 있다.The waveform ⓒ shows a voltage waveform diagram suppressed by passing through the second protection circuit 203 and the third protection circuit 205, which indicates the nonlinear resistance of the second protection circuit 203 and the third protection circuit ( It is shown that the high frequency conduction noise on the graph is effectively suppressed by the RC low pass filter characteristic due to the leakage capacitance between the varistors in 205). The ⓓ waveform is a voltage waveform finally induced by the fourth protection circuit and the fifth protection circuit to the input terminal of the measurement control device or the sensor unit, and the linear resistance of the fourth protection circuit 207 and the fifth protection circuit ( The high frequency conduction noise is suppressed by the RC low pass filter characteristic due to the leakage capacitance of the Avalanche breakdown diode of 209. The waveform of ⓓ maximum suppression voltage in this graph has a test result of 47V.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 과도전압 방지 및 불요 전도성 잡음 억제를 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for preventing transient voltage and suppressing unwanted conductive noise according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, Without departing from the gist of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains to the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 과도전압 방지 회로는 과도전압을 단계적으로 억제하기 위한 보호회로를 구현하므로서, 선로상의 과도전압 억제 성능을 증대시켜 신호전송의 정확성을 확보할 수 있는 효과가 있으며, 과도전압 발생 횟수를 계수하므로서, 계측제어기기의 고장 원인과 경로 추적이 용이하여 설비의 유지보수에 기여할 수 있는 효과가 있다. 또한, 온도계수 저항회로를 이용하므로서 과전류 유입시 퓨즈의 개방이 이루어지지 않아, 회로의 안정성을 증대시키며, 회로내의 선형 저항 또는 비선형 저항 및 특정 소자간의 누설 캐패시턴스에 의한 저역필터 특성을 보유함에 따라 선로상의 과도전압 억제 성능을 보다 증대시킬 수 있는 부수적 효과를 얻는다.As described above, the transient voltage protection circuit according to the present invention implements a protection circuit for suppressing the transient voltage step by step, thereby increasing the transient voltage suppression performance on the line to secure the accuracy of signal transmission. By counting the number of occurrences of transient voltages, it is possible to easily trace the cause and path of the measurement control device and contribute to the maintenance of the facility. In addition, by using a temperature coefficient resistance circuit, the fuse is not opened when an overcurrent flows, thereby increasing the stability of the circuit. The side effect of further increasing the transient voltage suppression performance of the phase is obtained.

Claims (7)

선로 양단으로 접속되어, 가스방전관을 통해 상용주파 교류전압의 혼촉 또는 지락에 의한 과도전압의 1차 침입을 억제하기 위한 제 1 보호회로;A first protection circuit connected to both ends of the line for suppressing the first intrusion of the transient voltage due to the mixing or grounding of the commercial frequency AC voltage through the gas discharge tube; 상기 제 1 보호회로의 잔류 과전류로 인한 자체 과열 또는 계측제어회로의 과열상태를 방지하기 위해 상기 선로의 각 단자상으로 직렬 접속되는 정 온도계수 저항으로 구성된 제 2 보호회로;A second protection circuit composed of a positive temperature coefficient resistor connected in series on each terminal of the line to prevent self overheating due to the residual overcurrent of the first protection circuit or overheating of the measurement control circuit; 상기 제 1 보호회로 및 제 2 보호회로의 잔여 과도전압을 소정 레벨로 한정시키기 위해 상기 선로 양단과, 상기 선로의 각 단자 및 대지간으로 각각 접속되는 배리스터(Varistor:Variable Resistor)로 이루어진 제 3 보호회로;A third protection comprising a varistor (Varistor: Resistor) connected to both ends of the line and between each terminal and the ground of the line to limit the residual transient voltages of the first protection circuit and the second protection circuit to a predetermined level. Circuit; 상기 제 3 보호회로의 잔여 전압을 억제하여 절연파괴 전압의 유입을 방지하기 위해 상기 선로 양단과 상기 선로의 각 단자 및 대지간으로 각각 접속되는 어벨런치(Avalanche) 항복 다이오드로 이루어진 제 5 보호회로; 및A fifth protection circuit comprising an avalanche breakdown diode connected to both ends of the line and between each terminal and the ground of the line to suppress a residual voltage of the third protection circuit to prevent inflow of an insulation breakdown voltage; And 상기 제 5 보호회로 및 제 3 보호회로 사이의 상기 선로 각 단자로 직렬 접속되어 상기 제 5 보호회로의 과전류 억제를 위한 선형 저항으로 구성된 제 4 보호회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.And a fourth protection circuit connected in series with the respective terminals of the line between the fifth protection circuit and the third protection circuit and configured of a linear resistor for suppressing overcurrent of the fifth protection circuit. 제 1 항에 있어서, 상기 3극 가스방전관과 근접 설치되어 발광상태를 감지하기 위한 수광센서를 포함하고, 상기 수광센서의 검출신호에 기초하여 상기 과도전압 침입 횟수를 계수하기 위한 과도전압 계수부; 및 상기 과도전압 계수부의 계수결과를 디스플레이하기 위한 표시부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.The apparatus of claim 1, further comprising: a light receiving sensor installed in proximity to the three-pole gas discharge tube and configured to detect a light emitting state, the transient voltage counting unit counting the number of times of transient voltage intrusion based on a detection signal of the light receiving sensor; And a display unit for displaying the counting result of the transient voltage counting unit. 제 2 항에 있어서, 상기 과도전압 계수부는 자체 독립전원을 이용하여 계수를 수행하는 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.The transient voltage protection circuit according to claim 2, wherein the transient voltage counter performs a count using its own independent power source. 제 2 항에 있어서, 상기 수광센서는 포토 트랜지스터, 포토 다이오드 및 카드뮴 센서(CDS) 중 어느 하나의 소자이며, 상기 3극 가스방전관과 상기 수광센서 사이에는 소자간 일정 간격 유지와 광원의 유출을 방지하기 위한 불투명 소재의 튜브가 고정설치되는 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.The light receiving sensor of claim 2, wherein the light receiving sensor is any one of a photo transistor, a photo diode, and a cadmium sensor (CDS), and maintains a constant gap between the three-pole gas discharge tube and the light receiving sensor and prevents the light source from leaking. Transient voltage prevention circuit, characterized in that the tube of opaque material to be fixed. 제 1 항에 있어서, 상기 제 5 보호회로를 통해 상기 계측제어회로로 제공되는 전류는 4 ~ 20mA인 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.2. The transient voltage protection circuit according to claim 1, wherein a current provided to the measurement control circuit through the fifth protection circuit is 4 to 20 mA. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 보호회로의 정 온도계수 저항은 정특성 서미스터(Thermistor)인 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자인 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.The transient voltage protection circuit according to claim 1, wherein the positive temperature coefficient resistance of the second protection circuit is a positive temperature coefficient (PTC) element which is a positive characteristic thermistor. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 보호회로의 배리스터는 산화아연 배리스터 (Zinc Oxide Varistor - Nonlinear Resistor)인 것을 특징으로 하는 과도전압 방지회로.The transient voltage protection circuit of claim 1, wherein the varistor of the third protection circuit is a zinc oxide varistor (nonlinear resistor).
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