KR101704923B1 - 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로 - Google Patents

Abstract

스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로는, 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 단락 여부를 검출하는 검출부; 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 도통되거나 차단되도록 하는 스위치부; 및 상기 검출부에 의해 상기 전기 디바이스의 출력 전원이 단락된 것으로 검출된 경우, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 차단되도록 하는 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함한다. 본 발명의 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로에 따르면, 전기 디바이스 내부에 구비되며 간단한 회로 구성에 의해 전기 디바이스의 출력 전원의 단락시 동작하여 전기 디바이스의 파손을 방지할 수 있다.

Description

스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로{PROTECTION CIRCUIT OF ELECTRIC DEVICE FOR SMART GRID}

본 발명은 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 전원이 단락이 될 경우 내부에 포함되어 있는 보호 회로를 이용하여 소켓과 같은 전기 디바이스의 파손을 방지할 수 있는 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로에 관한 것이다.

실용신안등록공보 제20-0421608호(방전램프용 소켓형 안정기)에는 안정기 회로에 스위치가 마련되어, 방전램프 또는 안정기의 점검 또는 교체 시, 안정기 자체에서 전원을 도통/차단시킬 수 있도록 함으로써, 작업에 따른 안정성을 향상시킬 수 있는 안정기가 개시되어 있다. 실용신안등록공보 제20-0421608호에서는 과전류보호수단(14)이 전원공급단(1)으로부터 안정기회로(11)로 전원이 공급되는 과정에서 이상 또는 과전류가 공급되면, 전기적으로 안정기회로(11)를 단락시켜 더 이상의 전원이 도통되는 것을 방지하여, 안정기회로(11)는 물론, 방전램프(2)를 보호한다.

소켓은 일반적으로 16A 정도가 그 정격이며, 소켓의 출력에 단락(Short)이 발생했을 때 분전반 차단기의 반응이 늦을 경우 소켓이 파손될 가능성이 있다. 따라서, 소켓의 출력에 단락이 발생했을 때 신속하게 단락 현상을 검출하여 소켓을 통해 공급되는 전원을 차단할 필요가 있다. 아울러, 소켓 내부에서 단락 현상을 검출하여 소켓을 통해 공급되는 전원을 차단하기 위한 보호 회로를 탑재해야 하는 까닭에 간단한 구성은 필수적이고, 실용신안등록공보 제20-0421608호를 그대로 적용하는 것에는 어려움이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 전기 디바이스 내부에 구비되어 간단한 회로 구성에 의해 전기 디바이스의 출력 전원의 단락시 동작하여 전기 디바이스의 파손을 방지할 수 있는 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 전기 디바이스용 보호 회로는, 전기 디바이스용 보호 회로에 있어서, 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 단락 여부를 검출하는 검출부; 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 도통되거나 차단되도록 하는 스위치부; 및 상기 검출부에 의해 상기 전기 디바이스의 출력 전원이 단락된 것으로 검출된 경우, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 차단되도록 하는 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출부는, 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호와 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원 신호의 뉴트럴 신호를 이용하여 비교 출력하는 비교기; 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호를 정류하는 정류기; 및 상기 정류기의 출력 전압 레벨을 다운하여 상기 비교기의 일단으로 입력하는 전압 분배기;를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제어부는, 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호와 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호가 단락(Short)된 시간 이상으로, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 차단되도록 하는 제어 신호를 생성한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호와 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호가 단락 상태에서 개방(Open) 상태로 바뀐 이후 미리 지정된 시간만큼 지연되어, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 도통되도록 하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로에 따르면, 전기 디바이스 내부에 구비되며 간단한 회로 구성에 의해 전기 디바이스의 출력 전원의 단락시 동작하여 전기 디바이스의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로의 구성도.
도 2는, 도 1의 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로의 구체적인 회로도.
도 3은 비교기의 출력 신호와 제어부의 생성 신호의 타이밍도.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로(100)의 구성도를 나타낸다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로(100)는, 검출부(110), 스위치부(120), 제어부(130) 및 시스템 전원부(140)를 포함한다.

스마트 그리드를 위한 전기 디바이스의 예로는 전기 소켓을 비롯한 다양한 전원 연결용 디바이스 및 가전 제품 등을 들 수 있다.

검출부(110)는 전기 디바이스의 출력 전원의 단락(Short) 여부를 검출하는 역할을 한다. 스위치부(120)는 전기 디바이스로 입력되는 전원을 전기 디바이스의 출력 전원과 도통(ON)되거나 차단(OFF)되도록 한다. 구체적으로, 전기 디바이스로 입력되는 전원 중 라인 신호(LINE)는 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 연결되어, 전기 디바이스로 입력되는 전원 중 라인 신호(LINE)와 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)는 동일한 신호가 된다. 다만, 전기 디바이스에서 출력되는 전원 중 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)는 전기 디바이스의 입력 전원의 뉴트럴 신호(NEUTRAL)와 스위치부(120)를 통해 연결되게 된다.

아울러, 검출부(110)에 의해 전기 디바이스의 출력 전원이 단락된 것으로 검출된 경우, 제어부(130)는 제어 신호(CONT)를 생성하여, 스위치부(120)가 전기 디바이스로 입력되는 전원과 전기 디바이스의 출력 전원과 도통하지 않고 차단하도록 한다. 즉, 제어부(130)에 의해 생성된 제어 신호(CONT)에 의해 스위치부(120)의 온오프 동작이 제어되게 된다.

시스템 전원부(140)는 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하여, 전기 디바이스 내 회로에 전원을 공급하는 역할을 한다.

도 2는, 도 1의 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로(100)의 구체적인 회로도를 나타낸다.

도 2에 의해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로(100)의 구체적인 회로의 구현 방법에 대해 설명하기로 한다.

검출부(110)는, 정류기(111), 전압 분배기(112) 및 비교기(113)를 포함한다.

정류기(111)는, 입력되는 전원을 반파 정류 또는 전파 정류 가능하다. 다만, 도 2에서는 다이오드를 이용한 반파 정류기를 예시하였다. 구체적으로, 정류기(111)는 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)를 정류하는 역할을 한다. 즉, 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE) 단자와 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL) 단자가 단락이 된 경우, 정류기(111)의 입력으로 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)가 입력되게 되고, 라인 신호(LINE)는 사인파의 교류 신호이므로 정류가 필요하게 된다. 참고로, 교류 전원 신호는, 핫라인 신호라고도 불리는 라인 신호와 뉴트럴 신호, 2개의 신호로 구현된다.

정류기(111)의 출력 전압은, 비교기(113)에 입력되기에는 신호 크기가 크다. 따라서, 전압 분배기(112)를 이용하여 정류기(111)의 출력 전압 레벨을 다운하여 비교기(113)의 일단으로 입력할 필요가 있다.

아울러, 비교기(113)는 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)와 전기 디바이스로 입력되는 전원 신호의 뉴트럴 신호(NEUTRAL)를 이용하여 비교 출력하는 역할을 한다. 다만, 비교기(113)로는 정류(111)기 및 전압 분배기(112)를 이용하여 전압의 레벨이 조절된 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 입력되게 된다.

예를 들어, 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 단락된 경우, 정류기(111)로 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 입력되지만, 그 신호 레벨은 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 동일하게 된다. 비교기(113)로 입력되는 2개의 신호 레벨은 달라지게 되고, 비교기(113)의 출력(COM_OUT)은 'HIGH' 상태가 된다.

본 발명의 제어부(130)는, 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 단락(Short)된 시간 이상으로, 스위치부(120)가 전기 디바이스로 입력되는 전원을 전기 디바이스의 출력 전원과 차단되도록 하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 스위치부(120)에 포함된 스위치(121)는, 전기 디바이스로 입력되는 전원의 뉴트럴 신호(NEUTRAL)와 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL) 사이에서 온오프 제어되게 된다.

구체적으로 제어부(130)는, 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 단락 상태에서 개방(Open) 상태로 바뀐 이후 미리 지정된 시간만큼 지연되어, 스위치부(120)가 전기 디바이스로 입력되는 전원을 전기 디바이스의 출력 전원과 도통되도록 하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 비교기(113)의 출력 신호(COM_OUT)와 제어부(130)의 생성 신호의 타이밍도이다.

구체적으로 제어부(130)는 플립플랍(Flip Flop, 131)과 신호 지연 회로(132)를 포함한다.

플립플랍(131)은, 스위치부(120)의 차단을 개시하게 하고, 신호 지연 회로(132)는 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 단락 상태에서 개방(Open) 상태로 바뀐 이후 미리 지정된 시간만큼 차단을 유지하는 역할을 한다. 아울러, 플립플랍(131)의 출력 신호(CONT)가 스위치부(120)의 제어 신호로 입력된다.

플립플랍(131)은, 비교기(113)의 출력 신호(COM_OUT)가 'HIGH' 상태가 되면, 출력 신호(CONT)에 변동이 발생하고, 플립플랍(131)의 출력 신호(CONT)의 변동 이후, 카운터를 이용한 신호 지연 회로(132)에 의해 지정된 시간만큼 지연되어 플립플랍(131)의 출력(CONT)은 'CLEAR'되게 된다. 이 플립플랍(131)의 출력(CONT)이 'CLEAR'되게 되면 스위치부(120)의 스위치(121)는 다시 온 상태가 되게 된다.

즉, 비교기(113)의 출력 신호(COM_OUT)가 최초로 'HIGH' 상태가 되면, 플립플랍(131)의 출력 신호(CONT)에 의해 스위치부(120)가 오프되게 되고, 신호 지연 회로(132)에는 'CLEAR' 신호가 입력되어 카운팅을 시작한다. 이후, 비교기(113)의 출력 신호(COM_OUT)가 2번째로 'HIGH' 상태가 되면, 신호 지연 회로(132)에는 'CLEAR' 신호가 입력되어 카운팅을 다시 시작한다. 그리고, 비교기(113)의 출력 신호(COM_OUT)가 마지막으로 'HIGH' 상태가 되면, 신호 지연 회로(132)에는 'CLEAR' 신호가 입력되어 카운팅을 다시 시작한다. 신호 지연 회로(132)의 카운팅이 완료되면, 플립플랍(131)의 출력(CONT)은 'CLEAR'되게 된다. 즉, 신호 지연 회로(132)의 카운팅이 완료되면, 플립플랍(131)의 출력(CONT)은 'LOW' 상태가 되게 된다. 다른 말로 이야기하면, 신호 지연 회로(132)의 카운팅이 완료되기 전까지, 플립플랍(131)의 출력(CONT)은 'HIGH' 상태를 유지하게 된다.

비교기(113)의 출력 신호(COM_OUT)가 마지막으로 'HIGH' 상태로부터 'LOW' 상태로 바뀌었다는 것은, 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호(LINE)와 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호(EXT_NEUTRAL)가 단락 상태에서 개방(Open) 상태로 바뀐 것을 의미한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 스마트 그리드를 위한 전기 디바이스용 보호 회로(100)에 따르면, 전기 디바이스 내부에 구비되어 간단한 회로 구성에 의해 전기 디바이스의 출력 전원의 단락시 동작하여 전기 디바이스의 파손을 방지할 수 있음을 알 수 있다.

100 : 전기 디바이스용 보호 회로
110 : 검출부 120 : 스위치부
130 : 제어부 140 : 시스템 전원부
111 : 정류기 112 : 전압 분배기
113 : 비교기 121 : 스위치
131 : 플립플랍 132 : 신호 지연 회로

Claims (5)

1. 전기 디바이스용 보호 회로에 있어서,
   상기 전기 디바이스의 출력 전원의 단락 여부를 검출하는 검출부;
   상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 도통되거나 차단되도록 하는 스위치부; 및
   상기 검출부에 의해 상기 전기 디바이스의 출력 전원이 단락된 것으로 검출된 경우, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 차단되도록 하는 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하되,
   상기 제어부는,
   상기 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호와 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호가 단락(Short)된 시간 이상으로, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 차단되도록 하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하고,
   상기 제어부는,
   상기 전기 디바이스의 출력 전원의 라인 신호와 상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호가 단락 상태에서 개방(Open) 상태로 바뀐 이후 미리 지정된 시간만큼 지연되어, 상기 스위치부가 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원을 상기 전기 디바이스의 출력 전원과 도통되도록 하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스용 보호 회로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출부는,
   상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호와 상기 전기 디바이스로 입력되는 전원 신호의 뉴트럴 신호를 이용하여 비교 출력하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스용 보호 회로.
3. 제2항에 있어서,
   상기 검출부는,
   상기 전기 디바이스의 출력 전원의 뉴트럴 신호를 정류하는 정류기; 및
   상기 정류기의 출력 전압 레벨을 다운하여 상기 비교기의 일단으로 입력하는 전압 분배기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 디바이스용 보호 회로.
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