KR101019332B1 - 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치 - Google Patents

전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 구동 개시를 위하여 요구되는 전압이 전기 이중층 콘덴서의 정격 출력 전압보다 수배 높은 수준이므로, 이러한 높은 전압을 기동전원으로 공급하기 위하여 충전시에는 복수개의 전기 이중층 콘덴서를 전원 공급부와 병렬로 연결되게 하여 일정한 전압으로 충전될 수 있도록 하며, 방전 시에는 복수개의 전기 이중층 콘덴서를 직렬로 연결되게 하여 충분한 크기의 기동 전력을 제공할 수 있도록 한 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치를 개시한다.
본 발명은 이를 위하여 충전에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부와, 각각의 전기 이중층 콘덴서와 연결되어 충전 전류가 공급되도록 하며 역전류를 방지하는 다이오드와, 충전 시에는 전원 공급부의 양단에 연결되는 모든 전기 이중층 콘덴서가 병렬로 연결되게 하며 방전 시에는 직렬로 연결되도록 작동하는 릴레이를 구비하여서 된 것이다.
이러한 본 발명은 자동 복귀형 누전차단기에서 차단된 전원을 자동으로 복귀할 수 있도록 동력을 제공하는 마이크로 모터와 같은 액튜에이터에 기동 전력을 공급하기 위하여 평상시에는 공급되는 전력을 사용하여 전기 이중층 콘덴서에 충전을 하게 되는데, 이때에는 릴레이의 접점을 이용하여 필요로 하는 복수개의 모든 전기 이중층 콘덴서가 병렬로 연결되게 하여 일정한 전압이 충전될 수 있게 하며, 충전된 전원을 출력할 때에는 모든 전기 이중층 콘덴서가 릴레이의 접점을 이용하여 직렬로 연결되게 함으로서 충분한 크기의 기동 전력을 제공할 수 있게 되는 것이다.
이에 따라 본 발명은 복수개의 전기 이중층 콘덴서에 일정한 전압이 충전될 수 있도록 하기 위한 각각의 정전압 회로가 불필요하게 되어 전체적으로 회로를 간단하게 구성할 수 있게 되고 생산성 향상 및 제조 원가를 절감할 수 있으며,
릴레이 접점에 의하여 충전된 콘덴서가 직렬로 방전되면서 충분한 기동 전력을 공급할 수 있음은 물론, 특히 다이오드에 의하여 콘덴서의 전하가 다른 회로로 방전됨을 방지하므로 정전 상태에서도 장시간 작동 대기가 가능하게 되는 유용한 효과가 있는 것이다.
전기 이중층 콘덴서, 출력단자, 커먼단자, 노멀 크로스단자, 노멀 오픈단자, 릴레이, 연결수단, 제어부, 부하, 릴레이 구동부

Description

전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치{ Motor Operation Power Supply Apparatus of Automatic Recovery Electric Leakage Breaker using Electric Double Layer Capacitors }
본 발명은 누전 또는 낙뢰 등으로 인하여 전원 공급이 차단되었다가 누전 등 차단된 원인이 해소 된 다음 접속 상태로 복귀하는 자동 복귀형 누전차단기에서 접점 접리(接離)를 위한 레버를 구동시키기 위하여 사용하는 마이크로 모터를 구동하기 위한 기동 전력을 공급하기 위하여 복수개의 전기 이중층 콘덴서(EDLC ; Electric Double layer Capacitors)를 비상용 백업 배터리로 사용하는 경우 평상시에는 공급되는 전원을 사용하여 얻어진 전압을 전원 공급 부를 통해 일정하게 충전할 수 있도록 전기 이중층 콘덴서를 병렬로 연결하며, 누전차단기의 접점이 차단된 후 레버를 회동시켜 다시 접속상태로 되도록 레버를 회동시키기 위한 마이크로 모터를 구동할 수 있는 충분한 크기의 전력을 얻을 수 있도록 하기 위하여 전기 이중층 콘덴서를 모두 직렬로 연결하기 위한 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 일반적으로 누전 또는 낙뢰 등으로 인하여 전원공급이 차단되었을 때 차단된 원인이 해소되면 자동으로 전원 공급이 복귀될 수 있게 하는 자동 복귀형 누전 차단기에서 마이크로 모터를 구동할 수 있는 기동 전력을 제공하기 위하여 최근에는 배터리나 충전지 대용으로 전기 이중층 콘덴서를 사용하는 경우가 많다.
이러한 전기 이중층 콘덴서는 일반적으로 대용량이지만 2.65 V 정도의 비교적 낮은 정격전압 때문에 높은 전압을 요구하는 마이크로 모터로 된 액튜에이터를 구동하기 위한 장치의 백업용으로 사용하기 위해서는 복수개의 전기 이중층 콘덴서를 직렬로 연결하여 높은 전압을 얻고 있는 것이 보통이다. 이러한 높은 전압을 요구하는 장치에 사용하기 위하여 직렬로 연결된 복수개의 전기 이중층 콘덴서에 전압을 충전하기 위해서는 각각의 전기 이중층 콘덴서마다 정전압 회로를 연결하여 정격전압의 범위 내에서 소정의 전압을 제어하여 충전함으로서 모든 전기 이중층 콘덴서가 각각의 정전압 회로에 의하여 일정한 전압으로 충전되도록 하였다. 이러한 종래의 일반적으로 사용되고 있는 전기 이중층 콘덴서 충전 회로를 도1내지 도2에 도시하였다.
이에서 보는 바와 같이 종래에는 직렬로 연결된 복수개의 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)와, 그 양단에 연결되어 충전전원을 공급하는 전원 공급부(106)와, 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)마다 정격전압을 초과 할 수 없도록 충전전류를 제어하기 위한 제1, 제2, 제3 정전압 제어부(100, 101, 102)를 구비하여서 된 것이다.
작용상태를 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 용도에 따라 높은 전압을 요할 경우는 복수개의 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)가 직렬로 연결 된 상태에서 양단에 전원 공급부(106)를 연결하여 전원을 공급하게 되는데, 이러한 경우 동일한 정격전압의 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)를 사용하더라도 각기 다른 내부저항 때문에 일정한 전압으로 충전되지 못하게 되는 것이다. 그러므로 각각의 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)에는 정격전압을 초과하지 않는 범위 내에서 일정한 전류를 제어할 수 있도록 도2에서와 같은 제1, 제2, 제3정전압 제어부(100, 101, 102)를 구성하여 병렬로 연결하며, 이에 의해 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)에 충전 완료된 후에는 트랜지스터(Q2)가 턴온되면서 저항(R8)과 트랜지스터(Q2)를 통해 전류가 흐르므로 모든 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)에는 소정의 정해진 전압으로 일정하게 충전을 할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 직렬로 연결된 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)의 충전방식은 모든 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)마다 제1, 제2, 제3 정전압 제어부(100, 101, 102)를 연결하여 구성함으로서 일정한 크기의 전압으로 충전할 수 있는 효과는 있으나, 자동 복귀형 누전 차단기의 접점이 차단된 상태에서 시간이 오래 경과하면 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)의 충전 전하가 제1, 제2, 제3 정전압 제어부(100, 101, 102)를 통하여 서서히 누설, 방전되므로 누전 등 차단의 원인이 해소된 후 마이크로 모터를 구동시켜야 할 시점에서 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105)의 전압이 낮아져 기동 불능하게 되는 사례가 있으며, 제1, 제2, 제3 정전압 제어부(100, 101, 102)는 회로구성이 복잡하고 모든 전기 이중층 콘덴서(103, 104, 105) 마다 하나씩 설치하여야 하므로 생산원가가 높아지는 문제점이 있는 것이다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 누전이나 낙뢰 등으로 인하여 전원 공급이 차단되었을 때 차단된 원인이 해소된 다음 전원공급이 복귀될 수 있도록 마이크로 모터로 된 액튜에이터를 구동하기 위한 기동 전력을 출력하는 복수개로 연결된 전기 이중층 콘덴서를 사용하되, 충전 시에는 모든 전기 이중층 콘덴서에 일정한 전압이 충전될 수 있도록 전원 공급부에 병렬로 연결되게 하며, 비상시 전원을 출력할 때에는 충분한 크기의 전압을 얻기 위해 충전된 상태의 전기 이중층 콘덴서가 직렬로 접속하되 전기 이중층 콘덴서의 충전을 위한 정전압제어부의 사용을 배제함으로써, 충전된 전기 이중층 콘덴서의 전하가 누설, 방전됨을 방지할 수 있도록 하기 위한 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급 장치를 제공하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 정상적으로 전원공급이 되고 있는 평상시에는 충전을 하였다가 비상시 백업 배터리로 사용되는 복수개의 전기 이중층 콘덴서와, 전기 이중층 콘덴서에 충전을 하기 위하여 충전전압을 생성하는 전원 공급부로 된 공지의 것에 있어서,
전원 공급부와 전기 이중층 콘덴서 사이에 연결되어 충전된 전원의 역류를 방지하는 다이오드와, 충전 시에는 전원 공급부의 전원이 모든 전기 이중층 콘덴서에 일정하게 충전될 수 있도록 전기 이중층 콘덴서가 다이오드를 통해 전원 공급부에 병렬 연결되게 하며 비상시 충전 전원을 출력할 때에는 충분한 크기의 전력이 출력될 수 있도록 직렬로 연결되게 작동하는 복수개의 접점을 갖는 연결수단과, 연결수단 구동부와, 충전 및 방전 상태를 구분하여 연결수단과 릴레이 구동부에 신호를 출력하며 회로 전체를 제어하기 위한 제어부와, 제어부에 소정의 전원을 생성하여 공급하기 위한 전원부를 구비하여서 된 것이다.
이에 따라 본 발명은 복수개의 전기 이중층 콘덴서에 일정한 전압이 충전될 수 있도록 하기 위한 각각의 정전압 회로가 불필요하게 되어 전체적으로 회로를 간단하게 구성할 수 있어서 생산성 향상 및 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있는 것이며, 다이오드와 연결수단의 접점을 사용하여 충전된 전기 이중층 콘덴서의 전하가 다른 회로로 누설, 방전됨을 방지하여 누전 차단기의 접점 차단 후 시간이 경과하더라도 전압이 강하됨을 방지하여 마이크로 모터의 정상 기동이 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3은 본 발명에 따른 충전 시의 실시 예를 보인 회로도 이다.
이에서 보는 바와 같이 정상적으로 전원공급이 되고 있는 평상시에는 충전을 하였다가 비상시 백업 배터리로 사용되는 복수개의 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)와, 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)에 충전을 하기 위하여 충전전압을 생성하는 전원 공급부(300)로 된 공지의 것에 있어서,
전원 공급부(300)와 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303) 사이에서 전원 공급부(300)의 전류가 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)측 으로 흘러서 충전되지만, 충전된 전류가 역류되는 것을 방지할 수 있도록 에노드측은 공통으로 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)와 연결되며 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(＋)단자 측에 연결되는 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)와, 충전 시에는 접점에 의해 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)가 병렬로 연결되게 하며 방전 시에는 직렬로 연결될 수 있도록 하기 위하여, 제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 양(+)단자와 연결되는 제1 노멀 오픈단자(NO1)와 항상 어스(308)와 연결되는 제1, 제2 노멀 크로스 단자(NC1, NC2)라 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자와 연결되는 제1 커먼 단자(C1)와 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 양(＋)단자와 연결되는 제2 노멀 오 픈 단자(NO2)와 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자와 연결되는 제2 커먼 단자(C2)와, 단자와 단자 사이를 개폐할 수 있도록 전류가 흐를 때 자화되어 흡인력을 제공하기 위한 코일(307a)을 구비하여 릴레이로 된 연결수단(307)과, 연결수단(307)이 작동할 수 있도록 구동신호를 생성하는 연결수단 구동부(309)와, 회로 전체를 제어하기 위한 제어부(310)와, 제어부(310)에 전원을 공급하기 위한 전원부(311)와, 비상시 직렬로 연결되는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)에 충전되어 있는 전압이 부하(314)측에 공급될 수 있도록 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(+)단자 측과 부하(314)측을 연결하는 릴레이(313)와, 릴레이(313)가 작동할 수 있도록 구동신호를 생성하는 릴레이 구동부(312)를 구비하여 된 것이다.
이러한 본 발명의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.
전원 공급부(300)는 정상적으로 전원공급이 되고 있는 평상시에는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)에 전류를 흘려서 충전할 수 있도록 전원을 생성하기 위한 것이다. 이와 같은 전원 공급부(300)는 여러 가지 방식이 제공될 수 있겠지만 본 발명에서는 SMPS(스위칭 모드 파워 스플라이)방식을 실시 예로 한 것이며 구체적인 작용 설명은 본 발명과 무관함으로 생략하기로 한다.
평상시에는 제어부(310)에서 미도시한 감지부에 의해 전원 공급 상태가 정상임을 감지하여 연결수단 구동부(309)와 릴레이 구동부(312)에 신호를 출력하지 않아 연결수단(307)과 릴레이(313)는 오프상태를 유지할 때 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)에 제1, 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)의 에노드측이 공통으로 연결 되며, 제1, 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)의 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자에 연결되어 충전상태가 되는 것이다.
충전상태를 더 상세히 설명하면, 제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 음(-)단자는 직접 어스(308)와 고정적으로 연결된 상태이며, 기계적인 접점 구조를 갖춘 릴레이로 된 연결수단(307)에 의해 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자는 제1 커먼단자(C1)와 제1 노멀 크로스 단자(NC1)의 접점을 통해 어스(308)와 연결되며, 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자는 제2 커먼단자(C2)와 제2 노멀 크로스 단자(NC2)의 접점을 통해 어스(308)와 연결됨으로서 결과적으로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 병렬로 연결되어 전원 공급부(300)의 전원에 의해 일정한 전압으로 충전될 수 있게 되는 것이다. 한편 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 역방향으로 연결된 제1 제2, 제3 다이오드(3O4, 305, 306)에 의해 역전류가 흐르는 것을 방지하게 되어 전원공급이 차단되어 충전이 중단되었을 때 충전된 상태를 오래 동안 유지할 수 있게 되는 것이다.
이러한 상태를 유지하다가 누전이나 낙뢰 등의 원인으로 전원 공급이 차단되면 이를 제어부(310)의 미도시한 감지부에 의해 전원공급이 차단되었음을 감지하고 차단된 원인이 해소된 다음 전원공급이 복귀될 수 있도록 마이크로 모터 등으로 된 액튜에이터를 구동할 수 있는 충분한 크기의 전력을 부하(314)측으로 출력하게 되는데, 이를 위하여 제어부(310)는 신호를 출력하여 연결수단 구동부(309) 및 릴레이 구동부(312)를 통해 각각 연결수단(307)과 릴레이(313)를 구동하게 된다. 코일(307a)에 전류가 흐르면서 자화되어 연결수단(315)의 제1, 제2 커먼단자(C1, C2)는 동시에 제1, 제2 노멀 오픈단자(NO1, NO2)단자와 접촉됨에 따라 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 직렬연결 상태로 전환되며 충전 전원은 부하(314)측으로 출력하게 되는데 이를 도4를 보면서 설명하면 다음과 같다.
제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 음(-)단자는 어스(308)에 고정적으로 연결되어 있으며, 양(+)단자는 제1 노멀 오픈단자(NO1)와 제1 커먼단자(C1)의 접점을 통해서 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자에 연결되며, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 양(+)단자는 제2 노멀 오픈단자(NO2)와 제2 커먼단자(C2)의 접점을 통해서 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자에 연결됨으로서 결과적으로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 직렬로 연결 되어 충전된 전압이 합해지는 상태가 되는 것이다. 이때에 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(+)단자는 릴레이(313)의 노멀 오픈단자(NO)와 커먼단자(COM)의 접점을 통해 부하(314)측에 연결됨으로서 마이크로 모터 등 액튜에이터로 된 부하(314)측으로 출력되게 되는 것이다.
또한 구동하고자 하는 부하(314)에 더 큰 전압이 요구될 경우에는 상기에서 설명한바와 같은 동일한 전기 이중층 콘덴서와 연결수단(307)을 필요한 만큼 추가하여 해결할 수 있게 되는 것이다.
이러한 본 발명에서 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)에 충전을 할 때에는 병렬로 연결되게 하며 방전을 할 때에는 직렬로 연결되게 절환 하는 연결수단(307) 으로서, 도3에서와 같이 기계적인 접점과 동일한 효과가 있는 반도체 회로에 의한 SPDT(Single-Pole/Double-Throw) 아날로그 스위치를 사용한 다른 실시 예를 도5에 도시 하였다.
이에서 보는 바와 같이 전원 공급부(300)와 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303) 사이에서 전원 공급부(300)의 전류가 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)측 으로 흘러서 충전되지만, 충전된 전류가 역류되는 것을 방지할 수 있도록 에노드측은 공통으로 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)에 연결되며 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 연결되는 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)와, 충전 시에는 아날로그 스위칭에 의해 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)가 병렬로 연결되며 방전 시에는 직렬로 연결될 수 있도록 하기 위하여, 제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 양(+)단자와 연결되는 제1 노멀 오픈단자(NO1)와, 항상 어스(308)와 고정적으로 연결되는 제1, 제2 노멀 크로스 단자(NC1, NC2)와, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자와 연결되는 제1 커먼 단자(C1)와, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 양(+)단자와 연결되는 제2 노멀 오픈 단자(NO2)와, 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자와 연결되는 제2 커먼 단자(C2)와, 아날로그 스위치가 작동할 수 있도록 제어신호를 제공하기 위한 제1, 제2 버퍼(400, 401)를 갖춘 SPDT 아날로그 스위치로 된 연결수단(307)과, 회로 전체를 제어하기 위한 제어부(310)와, 제어부(310)에 전원을 공급하기 위한 전원부(311)와, 비상시 직렬로 연결되는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)에 충전되어 있는 전압이 부하(314)측에 공급될 수 있도록 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(＋)단자 측과 부하(314)측을 연결하는 릴레이(313)와, 릴레이(313)가 작동할 수 있도록 구동신호를 생성하는 릴레이 구동부(312)를 구비하여 된 것이다.
이러한 본 발명의 SPDT 아날로그 스위치로 된 연결수단(307)의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.
단자에 연결된 스위치는 반도체 회로에 의해 작동하는 스위치이지만 기계적인 접점 구조를 갖춘 릴레이와 동일하게 작동하도록 되어 있다. 평상시 제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 음(-)단자는 직접 어스(308)와 고정적으로 연결된 상태이며, 제어부(310)에서 제어신호(S1, S2)를 출력하지 않는 상태임으로 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자는 제1 커먼단자(C1)와 제1 노멀 크로스 단자(NC1)를 통해 어스(308)와 연결되며, 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자는 제2 커먼단자(C2)와 제2 노멀 크로스 단자(NC2)를 통해 어스(308)와 연결됨으로서 결과적으로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 병렬로 연결되어 전원 공급부(300)의 전원에 의해 일정한 전압으로 충전될 수 있게 되는 것이다. 한편 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(＋)단자 측에 역방향으로 연결된 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)에 의해 역전류가 흐르는 것을 방지하게 되어 전원공급이 차단되어 충전이 중단되었을 때 충전된 상태를 오래 동안 유지할 수 있게 되는 것이다.
이러한 상태를 유지하다가 누전이나 낙뢰 등의 원인으로 전원 공급이 차단되면 이를 제어부(310)의 미도시한 감지부에 의해 전원공급이 차단되었음을 감지하여 예로서, 누전 등 차단된 원인이 해소된 다음 전원공급이 복귀될 수 있도록 마이크로 모터 등으로 된 액튜에이터를 구동할 수 있는 충분한 크기의 전력을 부하(314)측으로 출력하게 되는데, 이를 위하여 제어부(310)에서 제어신호(S1, S2)를 출력하여 연결수단(307)과 릴레이(313)를 구동하게 된다. 연결수단(307)의 제1, 제2 버퍼(400, 401)에 제어신호(S1)가 동시에 인가되면 반도체 회로에 의해 제1, 제2 커먼단자(C1, C2)는 동시에 제1, 제2 노멀 오픈단자(NO1, NO2)단자와 통함에 따라 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 직렬연결 상태로 전환되며 충전 전원은 부하(314)측으로 출력하게 되는데 이를 도6를 보면서 설명하면 다음과 같다.
제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 음(-)단자는 어스(308)에 고정적으로 연결되어 있으며, 양(＋)단자는 제1 노멀 오픈단자(NO1)와 제1 커먼단자(C1)를 통해서 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자에 연결되며, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 양(+)단자는 제2 노멀 오픈단자(NO2)와 제2 커먼단자(C2)를 통해서 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자에 연결됨으로서 결과적으로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 직렬로 연결 되어 충전된 전압이 합해지는 상태가 되는 것이다. 이때에 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(＋)단자는 릴레이(313)의 노멀 오픈단자(NO)와 커먼단자(COM)를 통해 부하(314)측에 연결됨으로서 마이크로 모터등 엑튜에이터로 된 부하(314)측으로 출력되게 되는 것이다.
또한 반도체로 된 양방향 아날로그 스위치를 사용한 다른 실시 예를 도7에 도시 하였다.
이에서 보는 바와 같이 전원 공급부(300)와 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303) 사이에서 전원 공급부(300)의 전류가 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)측 으로 흘러서 충전되지만, 충전된 전류가 역류되는 것을 방지할 수 있도록 에노드측은 공통으로 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)와 연결되며 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 연결되는 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)와, 충전 시에는 아날로그 스위칭에 의해 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)가 병렬로 연결되며 방전 시에는 직렬로 연결될 수 있도록 하기 위하여,
제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 양(＋)단자와 연결되는 제2 입출력 단자(IO2)와 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(－)단자와 연결되는 제1 입출력단자(IO1)와 제1, 제2 입출력단자(IO1, IO2)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제어신호가 입력되는 제1 컨트롤단자(CON1)를 구비하여 양방향으로 된 제1 스위치(SW1)와, 제1 입출력단자(IO1)와 공통으로 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자와 연결되는 제3 입출력단자(IO3)와 항상 어스(308)와 고정적으로 연결되는 제4 입출력단자(IO4)와 제3, 제4 입출력 단자(IO3, IO4)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제어신호가 입력되는 제2 컨트롤단자(CON2)를 구비하여 양방향으로 된 제2 스위치(SW2)와, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 양(+)단자와 연결되는 제6 입출력단자(IO6)와 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자와 연결되는 제5 입출력단자(IO5)와 제5, 제6 입출력단자(IO5, IO6)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제어신호가 입력되는 제3 컨트롤단자(CON3)를 구비하여 양방향으로 된 제3 스위치(SW3)와, 제5 입출력단자(IO5)와 공통 으로 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자와 연결되는 제7 입출력단자(IO7)와 항상 어스(108)와 고정적으로 연결되는 제8 입출력단자(IO8)와 제7, 제8 입출력단자(IO7, IO8)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제어신호가 입력되는 제4 컨트롤단자(CON4)를 구비하여 양방향으로 된 제4 스위치(SW4)로 된 복수개의 아날로그 스위치로 된 연결수단(307)과, 연결수단(307)의 제1, 제3 스위치(SW1, SW3)에 컨트롤 신호를 각각 공급하는 제2, 제4 버퍼(U2, U4)와 제2, 제4 스위치(SW2, SW4)에 컨트롤 신호를 각각 공급하는 제1, 제3 버퍼(U1, U3)로 된 컨트롤 신호 발생부(500)와, 회로 전체를 제어하기 위한 제어부(310)와, 제어부(310)에 전원을 공급하기 위한 전원부(311)와, 비상시 직렬로 연결되는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)에 충전되어 있는 전압이 부하(314)측에 공급될 수 있도록 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(＋)단자 측과 부하(314)측을 연결하는 릴레이(313)와, 릴레이(313)가 작동할 수 있도록 구동신호를 생성하는 릴레이 구동부(312)를 구비하여 된 것이다.
이러한 본 발명의 반도체로 된 양방향 아날로그 스위치를 사용한 연결수단(307)의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.
평상시 제어부(310)에서 제어신호(S1, S2)를 출력하지 않아 입력전압이 로우(Low)인 상태의 컨트롤 신호 발생부(500)는 인버팅 타입(Inverting type)으로 된 제1 , 제3 버퍼(U1, U3)를 통해 하이(Hight)신호를 출력하며, 논 인버팅 타입(Non Inverting type)으로 된 제2, 제4 버퍼(U2, U4)를 통해 로우(Low) 신호를 출력하게 된다. 이에 따라 제1 스위치(SW1)와 제3 스위치(SW3)는 노멀 오픈 상태가 되며, 제 2 스위치(SW2)와 제4 스위치(SW4)는 노멀 크로스 상태가 되므로, 제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 음(-)단자는 직접 어스(308)와 고정적으로 연결된 상태이며, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자는 제2 스위치(SW2)를 통해 어스(308)와 연결되며, 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자는 제4 스위치(SW4)를 통해 어스(308)와 연결됨으로서 결과적으로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 병렬로 연결되어 전원 공급부(300)의 전원에 의해 일정한 전압으로 충전될 수 있게 되는 것이다. 한편 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 역방향으로 연결된 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)에 의해 역전류가 흐르는 것을 방지하게 되어 전원공급이 차단되어 충전이 중단되었을 때 충전된 상태를 오래 동안 유지할 수 있게 되는 것이다.
이러한 상태를 유지하다가 누전이나 낙뢰 등의 원인으로 전원 공급이 차단되면 이를 제어부(310)의 미도시한 감지부에 의해 전원공급이 차단되었음을 감지하여 예로서, 누전 등 차단된 원인이 해소된 다음 전원공급이 복귀될 수 있도록 마이크로 모터 등으로 된 액튜에이터를 구동할 수 있는 충분한 크기의 전력을 부하(314)측으로 출력하게 되는데, 이를 위하여 제어부(310)에서 제어신호(S1, S2)를 출력하여 연결수단(307)과 릴레이(313)를 구동하게 된다. 제어신호(S1, S2)에 의해 입력전압이 하이(High)로 될 때 컨트롤 신호 발생부(500)는 인버팅 타입(Inverting type)으로 된 제1 , 제3 버퍼(U1, U3)를 통해 로우(Low)신호를 출력하며, 논 인버팅 타입(Non Inverting type)으로 된 제2, 제4 버퍼(U2, U4)를 통해 하이(High) 신호를 출력하게 된다. 이에 따라 제1 스위치(SW1)와 제3 스위치(SW3)는 크로스 상태가 되며, 제2 스위치(SW2)와 제4 스위치(SW4)는 오픈 상태가 되므로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 직렬연결 상태로 전환되며 충전 전원은 부하(314)측으로 출력하게 되는데 이를 도8을 보면서 설명하면 다음과 같다.
제1 전기 이중층 콘덴서(301)의 음(-)단자는 어스(308)에 고정적으로 연결되어 있으며, 양(+)단자는 제1 스위치(SW1)를 통해서 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 음(-)단자에 연결되며, 제2 전기 이중층 콘덴서(302)의 양(+)단자는 제3 스위치(SW3)를 통해서 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 음(-)단자에 연결됨으로서 결과적으로 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)는 직렬로 연결 되어 충전된 전압이 합해지는 상태가 되는 것이다. 이때에 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(+)단자는 릴레이(313)의 노멀 오픈단자(NO)와 커먼단자(COM)를 통해 부하(314)측에 연결됨으로서 마이크로 모터 등의 액튜에이터로 된 부하(314)측으로 출력되게 되어 전원을 공급할 수 있게 되는 것이다.
도1은 종래의 일반적인 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공의 블록도.
도2는 종래의 일반적인 전기 이중층 콘덴서의 충전 시 정전압 회로도.
도3은 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공의 실시 예를 보인 블록도.
도4는 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공에서 방전 상태를 보인 블록도.
도5는 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공에서 SPDT 아날로그 스위치를 사용한 실시 예를 보인 블록도.
도6은 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공에서 SPDT 아날로그 스위치를 사용한 실시 예에서 방전상태를 보인 블록도.
도7은 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공에서 양방향 아날로그 스위치를 사용한 실시 예를 보인 블록도.
도8은 본 발명에 따른 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공에서 양방향 아날로그 스위치를 사용한 실시 예에서 방전상태를 보인 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
300 : 전원 공급부 300a : 출력단자
301 : 제1 전기 이중층 콘덴서 302 : 제2 전기 이중층 콘덴서
303 : 제3 전기 이중층 콘덴서 304 : 제1 다이오드
305 : 제2 다이오드 306 : 제3 다이오드
307 : 연결수단 307a : 코일
309 : 연결수단 구동부 310 : 제어부
311 : 전원부 312 : 릴레이 구동부
313 : 릴레이 314 : 부하
C1 : 제1 커먼단자 C2 : 제2 커먼단자
NO1 : 제1 노멀 오픈단자 NO2 : 제2 노멀 오픈단자
NC1 : 제1 노멀 크로스단자 NC2 : 제2 노멀 크로스단자

Claims (3)

  1. 평상시에는 충전을 하였다가 비상시 백업 배터리로 사용되는 복수개의 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)와, 충전전압을 생성하는 전원 공급부(300)로 된 공지의 것에 있어서,
    에노드측은 공통으로 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)와 연결되며 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 연결되는 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)와, 충전 시에는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)가 병렬로 연결되며 비상시에는 충전된 전원을 출력하기 위하여 직렬로 연결되도록 제1, 제2 커먼단자(C1, C2)와 제1, 제2 노멀 크로스단자(NC1, NC2)와, 제1, 제2 노멀 오픈단자(NO1, NO2)와, 상기 제1, 제2 커먼단자(C1, C2)가 작동할 수 있는 흡인력을 제공하는 코일(307a)을 구비한 릴레이로 된 연결수단(307)과, 제어부(310)의 제어에 따라 연결수단(307)을 구동하기 위한 연결수단 구동부(309)와, 비상시 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(+)단자 측이 부하(314)측에 연결되도록 작동하는 릴레이(313)와, 제어부(310)의 제어에 따라 릴레이(313)를 구동하기 위한 릴레이 구동부(312)를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급장치.
  2. 평상시에는 충전을 하였다가 비상시 백업 배터리로 사용되는 복수개의 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)와, 충전전압을 생성하는 전원 공급부(300)로 된 공지의 것에 있어서,
    에노드측은 공통으로 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)와 연결되며 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 연결되는 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)와, 충전 시에는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)가 병렬로 연결되며 비상시에는 충전된 전원을 출력하기 위하여 직렬로 연결되도록 제1, 제2 노멀 오픈단자(NO1, NO2)와, 제1, 제2 노멀 크로스 단자(NC1, NC2)와, 제1, 제2 커먼 단자(C1, C2)와, 제1, 제2 버퍼(400, 401)를 구비하여서 된 SPDT 아날로그 스위치로 된 연결수단(307)과,
    제어부(310)의 제어에 따라 연결수단(307)을 구동하기 위한 연결수단 구동부(309)와, 비상시 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(+)단자 측이 부하(314)측에 연결되도록 작동하는 릴레이(313)와, 제어부(310)의 제어에 따라 릴레이(313)를 구동하기 위한 릴레이 구동부(312)를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급장치.
  3. 평상시에는 충전을 하였다가 비상시 백업 배터리로 사용되는 복수개의 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)와, 충전전압을 생성하는 전원 공급부(300)로 된 공지의 것에 있어서,
    에노드측은 공통으로 전원 공급부(300)의 출력단자(300a)와 연결되며 케소드 측은 각각 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)의 양(+)단자 측에 연결되는 제1 제2, 제3 다이오드(304, 305, 306)와, 충전 시에는 제1, 제2, 제3 전기 이중층 콘덴서(301, 302, 303)가 병렬로 연결되며 비상시에는 충전된 전원을 출력하기 위하여 직렬로 연결되도록 제1 입출력단자(IO1)와 제2 입출력 단자(IO2)와 제1, 제2 입출력단자(IO1, IO2)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제1 컨트롤단자(CON1)를 구비하여 양방향으로 된 제1 스위치(SW1)와, 제3 입출력단자(IO3)와 제4 입출력단자(IO4)와 제3, 제4 입출력 단자(IO3, IO4)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제2 컨트롤단자(CON2)를 구비하여 양방향으로 된 제2 스위치(SW2)와, 제5 입출력단자(IO5)와 제6 입출력단자(IO6)와 제5, 제6 입출력단자(IO5, IO6)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제3 컨트롤단자(CON3)를 구비하여 양방향으로 된 제3 스위치(SW3)와, 제7 입출력단자(IO7)와 제8 입출력단자(IO8)와 제7, 제8 입출력단자(IO7, IO8)의 개폐를 컨트롤하기 위한 제4 컨트롤단자(CON4)를 구비하여 양방향으로 된 제4 스위치(SW4)로 된 복수개의 아날로그 스위치임로 된 연결수단(307)과, 제어부(310)의 제어에 따라 연결수단(307)을 구동하기 위한 연결수단 구동부(309)와, 비상시 제3 전기 이중층 콘덴서(303)의 양(+)단자 측이 부하(314)측에 연결되도록 작동하는 릴레이(313)와, 제어부(310)의 제어에 따라 릴레이(313)를 구동하기 위한 릴레이 구동부(312)를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 전기 이중층 콘덴서를 이용한 자동 복귀형 누전 차단기의 모터 작동 전원 공급장치.
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