KR101937209B1 - 전류 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치는, 일 방향을 따라 적층되는 적어도 두 개의 베이스 기판들을 포함하고, 상기 일 방향을 따라 회로를 통과시키는 기판부, 상기 베이스 기판들 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 상기 회로를 둘러싸는 코일부 및 상기 베이스 기판들 사이에서 상기 코일부로부터 이격되어 배치되고, 상기 회로를 둘러싸는 코어부를 포함할 수 있다.

Description

전류 감지 장치{APPARATUS FOR SENSING CURRENT}
다양한 실시예들은 전류 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차단기는 회로를 개폐한다. 이 때 차단기는 전원과 부하 사이의 회로 상에 배치된다. 그리고 차단기는 회로를 연결하거나, 회로를 차단한다. 여기서, 차단기는 회로 상에 흐르는 전류를 분석한다. 이를 통해, 회로의 전류가 정상 전류이면, 차단기는 회로를 연결한다. 한편, 회로의 전류가 이상 전류이면, 차단기는 회로를 차단한다.
이를 위해, 상기와 같은 차단기는 회로의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 장치를 포함한다. 전류 감지 장치는 회로를 둘러싸는 절연성의 바디 및 바디에 감겨 있고 전자기장이 인가되는 코일을 포함한다. 전류 감지 장치는 전자기 유도 현상에 기반하여, 회로에서 생성되는 전자기장으로부터 회로의 전류를 산출한다.
그런데, 상기와 같은 전류 감지 장치의 성능이 균일하게 확보되지 않는 문제점이 있다. 즉 전류 감지 장치의 제작 환경에 따라, 전류 감지 장치의 성능이 다르게 결정될 수 있다. 이는, 바디에 코일을 감는 등의 제작 공정이 수동으로 이루어지기 때문이다. 이로 인하여, 전류 감지 장치에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 낮으며, 나아가 차단기가 오동작할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전류 감지 장치의 제작 공정에서 수동 절차를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 전류 감지 장치의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 장치에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다. 나아가, 차단기에서 전류 감지 장치에 따른 오동작이 방지될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치는, 일 방향을 따라 적층되는 적어도 두 개의 베이스 기판들을 포함하고, 상기 일 방향을 따라 회로를 통과시키는 기판부, 상기 베이스 기판들 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 상기 회로를 둘러싸는 코일부 및 상기 베이스 기판들 사이에서 상기 코일부로부터 이격되어 배치되고, 상기 회로를 둘러싸는 코어부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 코일부는, 상기 회로에서 생성되는 전자기장의 일부를 상쇄시키도록 구성된 제 1 코일부 및 상기 전자기장의 나머지로부터 유도되는 전류를 발생하도록 구성된 제 2 코일부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전류 감지 장치는, 상기 전자기장의 일부를 보상하기 위한 보상 전류를 상기 제 2 코일부에 인가하도록 구성된 보상부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제 2 코일부는, 상기 유도되는 전류와 보상 전류에 상응하는 전압을 출력하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전류 감지 장치는, 상기 제 1 코일부를 구동시키기 위한 구동 전류를 인가하도록 구성된 발진부 및 상기 전압에 기반하여, 상기 회로 상에 흐르는 전류를 산출하도록 구성된 산출부를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기판부에 코일부가 형성된 구조로 구동부가 제조됨에 따라, 구동부가 용이하게 제조될 수 있다. 이 때 구동부가 코어부를 포함함에 따라, 코어부가 회로로부터 구동부에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 아울러, 전류 감지 장치가 회로에서 생성되는 전자기장의 일부를 상쇄시키고 이를 보상 전류로 보상함으로써, 전자기장에 따른 포화를 방지할 수 있다. 이를 통해, 전류 감지 장치의 제작 공정에서 수동 절차가 최소화되면서도, 전류 감지 장치의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 장치에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다. 나아가, 차단기에서 전류 감지 장치에 따른 오동작이 방지될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 감지부를 도시하는 사시도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 감지부를 분해하여 도시하는 사시도이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 구동부를 도시하는 평면도이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른 구동부를 도시하는 배면도이다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 전류 감지 장치를 도시하는 블록도이다.
도 7은 제 1 실시예에 따른 구동부를 도시하는 사시도이다.
도 8은 제 1 실시예에 따른 구동부를 도시하는 사시도와 단면도이다.
도 9는 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 전류 감지 장치를 도시하는 블록도이다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 구동부를 도시하는 단면도이다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 구동부를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징, 예컨대 수치, 기능, 동작 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서 사용된 “제 1”또는 “제 2” 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치(100)를 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전류 감지 장치(100)는 회로(10) 상에 배치될 수 있다. 이 때 회로(10)는 전원(20)과 부하(30)를 연결하며, 회로(10)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 전류가 흐를 수 있다. 여기서, 제 1 전류가 회로(10) 상에서 흐르는 전류로 정의될 수 있다. 이러한 전류 감지 장치(100)는 감지부(110)와 제어부(160)를 포함할 수 있다.
감지부(110)는 제 1 전류에 기반하여, 제 2 전류를 감지할 수 있다. 이 때 회로(10) 상에서 제 1 전류가 흐름에 따라, 회로(10)를 중심으로 전자기장이 생성될 수 있다. 이를 통해, 감지부(110)에, 전자기장이 인가될 수 있다. 그리고 감지부(110)는 전자기장에 대응하여, 제 2 전류를 감지할 수 있다. 여기서, 감지부(110)는 전자기 유도 현상에 따라, 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 즉 제 2 전류는 전자기장으로부터 유도되는 전류로 정의될 수 있다.
제어부(160)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 제 2 전류에 기반하여, 전압을 검출할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 전압으로부터 제 1 전류를 산출할 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 감지부(110)의 파라미터들을 미리 저장하고 있으며, 이를 이용하여 제 1 전류를 산출할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 감지부(110)를 도시하는 사시도이고, 도 3은 다양한 실시예들에 따른 감지부(110)를 분해하여 도시하는 사시도이다. 그리고 도 4는 다양한 실시예들에 따른 구동부(230)를 도시하는 평면도이고, 도 5는 다양한 실시예들에 따른 구동부(230)를 도시하는 배면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 감지부(110)는 전원부(220), 구동부(230), 절연부(240) 및 수용부(250)를 포함할 수 있다. 이 때 회로(10)가 일 방향을 따라 감지부(110)를 관통할 수 있다. 여기서, 전원부(220), 구동부(230) 및 절연부(240)가 일 방향을 따라 상호에 나란하게 배열될 수 있다.
전원부(220)는 일 방향을 따라 회로(10)를 통과시킬 수 있다. 그리고 전원부(220)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다. 이를 통해, 전원부(220)에, 회로(10)에서 생성된 전자기장이 인가될 수 있다. 이 때 전원부(220)는 미리 정해진 파라미터들에 따라, 전자기장으로부터 유도되는 전류에 기반하여, 구동 전류를 발생할 수 있다. 여기서, 전원부(220)는 전자기장으로부터 유도되는 전류를 변환하여, 구동 전류를 발생할 수 있다. 그리고 전원부(220)는 구동 전류를 제어부(160)에 공급할 수 있다. 이를 통해, 제어부(160)가 전원부(220)의 구동 전류를 이용하여, 구동할 수 있다.
구동부(230)는 일 방향을 따라 회로(10)를 통과시킬 수 있다. 그리고 구동부(230)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다. 이를 통해, 구동부(230)에, 회로(10)에서 생성된 전자기장이 인가될 수 있다. 이 때 구동부(230)는 미리 정해진 파라미터들에 따라, 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 그리고 구동부(230)는 제 2 전류를 제어부(160)에 전달할 수 있다. 이를 통해, 제어부(160)가 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 예를 들면, 구동부(230)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)으로 구현될 수 있다. 여기서, 구동부(230)는, 예컨대 원형 또는 다각형의 링(ring) 형태로 구현될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 구동부(230)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기판부(410), 코일부(420) 및 코어부(430)를 포함할 수 있다.
기판부(410)는 코일부(420)와 코어부(430)를 지지할 수 있다. 여기서, 기판부(410)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 기판부(410)는 평판 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판부(410)는 단층으로 형성될 수 있으며, 다층으로 형성될 수도 있다. 또한 기판부(410)는 일 방향을 따라 회로(10)를 통과시킬 수 있다. 여기서, 기판부(410)에서 표면이 일 방향에 수직한 평면으로 정의될 수 있다. 이러한 기판부(410)는 차폐부(725)를 포함할 수 있다. 차폐부(725)는 기판부(410)에서 구동부(230)를 외부의 노이즈로부터 차폐시키기 위해 제공될 수 있다. 이를 위해, 차폐부(725)는 기판(410)에서 일 방향에 나란한 측면을 에워쌀 수 있다 (도 7 참조).
코일부(420)는 인가되는 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이를 위해, 코일부(420)는 기판부(410)에 장착될 수 있다. 이 때 코일부(420)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다. 여기서, 코일부(420)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 코일부(420)는 기판부(410)의 표면에 장착될 수 있으며, 기판부(410)를 관통할 수도 있다. 이러한 코일부(420)는 패턴부(422)들과 적어도 하나의 연결부(423)를 포함할 수 있다. 패턴부(422)들은 기판부(410)의 표면에 장착될 수 있다. 연결부(423)는 패턴부(422)들 중 적어도 어느 하나로부터 연장되어, 기판부(410)를 관통할 수 있다. 여기서, 연결부(423)는 패턴부(422)들을 연결할 수 있다.
코어부(430)는 코일부(420)에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 이를 통해, 코어부(430)는 제 2 전류를 증폭시킬 수 있다. 이를 위해, 코어부(430)는 기판부(410)에 장착될 수 있다. 이 때 코어부(430)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다. 그리고 코어부(430)는 코일부(420)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 즉 코어부(430)는 코일부(420)와 접촉하지 않을 수 있다. 여기서, 코어부(430)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한 코어부(430)는, 예컨대 원형 또는 다각형의 링 형태로 구현될 수 있다. 이러한 코어부(430)는 코일부(420)에 감겨질 수 있다. 즉 패턴부(422)들 사이에서, 각각의 패턴부(422)에서 양 단부들 사이에서, 패턴부(422)들의 내측 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 예를 들면, 다수개의 연결부(423)들이 패턴부(422)들의 양 단부들로부터 연장되는 경우, 코어부(430)는 연결부(423)들 사이에 배치될 수 있다.
절연부(240)는 전원부(220)와 구동부(230) 사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 절연부(240)가 전원부(220)와 구동부(230)를 상호로부터 격리시킬 수 있다. 여기서, 절연부(240)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 절연부(240)는 일 방향을 따라 회로(10)를 통과시킬 수 있다. 또한 절연부(240)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다.
수용부(250)는 전원부(220), 구동부(230) 및 절연부(240)를 수용할 수 있다. 그리고 수용부(250)는 전원부(220), 구동부(230) 및 절연부(240)를 지지할 수 있다. 또한 수용부(250)는 일 방향을 따라 화로(10)를 통과시킬 수 있다. 이러한 수용부(250)는 제 1 수용부(251)와 제 2 수용부(253)를 포함할 수 있다. 제 1 수용부(251)는 전원(10)에 대향하여, 배치되고, 제 2 수용부(253)는 부하(20)에 대향하여 배치될 수 있다. 그리고 제 1 수용부(251)와 제 2 수용부(253)는 일 방향을 따라 상호와 체결될 수 있다. 여기서, 제 1 수용부(251)와 제 2 수용부(253)는 전원부(220), 구동부(230) 및 절연부(240)의 외측 영역에서 상호와 체결될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 전류가 회로(10)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 흐를 수 있다. 이에 따라, 제 1 전류에 기반하여, 전자기장이 회로(10)를 중심으로 생성될 수 있다. 이 때 전자기장이 감지부(110)의 전원부(220)와 구동부(230)에 인가될 수 있다. 여기서, 전자기장이 구동부(230)의 코일부(420)에 인가될 수 있다. 전원부(220)는 전자기장으로부터 구동 전류를 발생하여, 제어부(160)에 공급할 수 있다. 구동부(230)는 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생하여, 제 2 전류에 상응하는 전압을 제어부(160)로 출력할 수 있다. 여기서, 코어부(430)가 코일부(420)에 인가되는 전자기장을 강화시켜, 제 2 전류를 증폭시킬 수 있다. 이를 통해, 제어부(160)가 구동 전류를 이용하여 구동함으로써, 전압에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 전류 감지 장치(도 1의 100, 600)를 도시하는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 전류 감지 장치(100, 600)는 감지부(610)와 제어부(660)를 포함할 수 있다. 이 때 회로(10)는 전원(20)과 부하(30)를 연결하며, 회로(10)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 전류가 흐를 수 있다. 여기서, 제 1 전류가 회로(10) 상에서 흐르는 전류로 정의될 수 있다.
감지부(610)는 전원부(620)와 구동부(630)를 포함할 수 있다. 이 때 전원부(620)와 구동부(630)는 일 방향을 따라 상호에 나란하게 배열될 수 있다. 그리고 전원부(620)와 구동부(630)는 일 방향을 따라 회로(10)를 통과시킬 수 있다. 또한 전원부(620)와 구동부(630)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다. 이를 통해, 전원부(620)와 구동부(630)에, 회로(10)에서 생성된 전자기장이 인가될 수 있다. 전원부(620)는 전자기장으로부터 구동 전류를 발생하여, 제어부(660)에 공급할 수 있다. 구동부(630)는 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 제 1 실시예에 따르면, 구동부(630)는 감지 소자(635)를 포함할 수 있다. 감지 소자(635)는 제 2 전류에 상응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 감지 소자(635)는 미리 정해진 저항을 가질 수 있다.
제어부(660)는 전원부(620)의 구동 전류를 이용하여, 구동할 수 있다. 그리고 제어부(660)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 제 1 실시예에 따르면, 제어부(660)는 검출부(680)와 산출부(690)를 포함할 수 있다.
검출부(680)는 감지부(610)로부터 제 2 전류를 검출할 수 있다. 이 때 검출부(680)는 제 2 전류에 상응하는 전압을 검출할 수 있다.
산출부(690)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 이 때 산출부(690)는 제 2 전류에 상응하는 전압으로 제 1 전류를 산출할 수 있다. 여기서, 제어부(660)는 감지부(610)의 파라미터들을 미리 저장하고 있으며, 산출부(690)가 이를 이용하여 제 1 전류를 산출할 수 있다. 한편, 제어부(660)는 전압과 제 1 전류를 상호에 매핑하여 저장하고 있으며, 산출부(690)가 전압에 대응하여 제 1 전류를 선택할 수 있다.
도 7은 제 1 실시예에 따른 구동부(630)를 도시하는 사시도이다. 그리고 도 8은 제 1 실시예에 따른 구동부(630)를 도시하는 단면도이다. 이 때 도 8은 도 7에서 A-A’를 따라 절단된 단면을 도시하고 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 구동부(630)는 기판부(710), 코일부(720) 및 코어부(730)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 7은 구동부(630)의 일부 영역에서 기판부(710)와 코일부(720)가 제거된 상태를 도시하고 있다. 예를 들면, 구동부(630)는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있다.
기판부(710)는 코일부(720)와 코어부(730)를 지지할 수 있다. 여기서, 기판부(710)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판부(710)는 다수개의 베이스 기판(711, 713)들을 포함할 수 있다. 베이스 기판(711, 713)들은 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 여기서, 각각의 베이스 기판(711, 713)은 평판 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 베이스 기판(711, 713)는 단층으로 형성될 수 있으며, 다층으로 형성될 수도 있다. 이러한 베이스 기판(711, 713)들은 제 1 베이스 기판(711)과 제 1 베이스 기판(711)의 양 측면들에 장착되는 제 2 베이스 기판(713)들을 포함할 수 있다.
코일부(720)는 인가되는 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이를 위해, 코일부(720)는 기판부(710)에 장착될 수 있다. 여기서, 코일부(720)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 코일부(720)는 패턴부(722)들과 연결부(723)들을 포함할 수 있다. 패턴부(722)들은 기판부(710)의 표면에 장착될 수 있다. 여기서, 패턴부(722)들은 제 2 베이스 기판(713)들에서 제 1 베이스 기판(711)의 반대 편에 장착될 수 있다. 연결부(723)들은 기판부(710)를 관통할 수 있다. 그리고 연결부(723)들은 패턴부(722)들을 연결할 수 있다. 여기서, 연결부(723)들은 제 1 베이스 기판(711)과 제 2 베이스 기판(713)들을 관통할 수 있다. 예를 들면, 연결부(723)들 중 어느 두 개가 기판부(710)의 일 면에서 패턴부(722)들 중 어느 하나에 연결되고, 기판부(710)의 타 면에서 패턴부(722)들 중 다른 두 개에 각각 연결될 수 있다.
코어부(730)는 코일부(720)에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 이를 통해, 코어부(730)는 제 2 전류를 증폭시킬 수 있다. 이를 위해, 코어부(730)는 기판부(710)에 장착될 수 있다. 여기서, 코어부(730)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 코어부(730)는, 예컨대 링 형태로 구현될 수 있다. 이 때 코어부(730)는 기판부(710)의 내측 영역에 삽입될 수 있다. 여기서, 코어부(730)는 제 1 베이스 기판(711)을 관통할 수 있다. 이를 통해, 코어부(730)는 제 2 베이스 기판(713)들을 경계로 패턴부(722)들로부터 이격될 수 있으며, 제 1 베이스 기판(711)과 제 2 베이스 기판(713)들을 경계로 연결부(723)들로부터 이격될 수 있다.
도 9는 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 전류 감지 장치(도 1의 100, 900)를 도시하는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따른 전류 감지 장치(100, 900)는 감지부(910)와 제어부(960)를 포함할 수 있다. 이 때 회로(10)는 전원(20)과 부하(30)를 연결하며, 회로(10)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 전류가 흐를 수 있다. 여기서, 제 1 전류가 회로(10) 상에서 흐르는 전류로 정의될 수 있다. 그리고 제 1 전자기장이 제 1 전류에 기반하여, 회로(10)에서 생성되는 전자기장으로 정의될 수 있다.
감지부(910)는 전원부(920)와 구동부(930)를 포함할 수 있다. 이 때 전원부(920)와 구동부(930)는 일 방향을 따라 상호에 나란하게 배열될 수 있다. 그리고 전원부(920)와 구동부(930)는 일 방향을 따라 회로(10)를 통과시킬 수 있다. 또한 전원부(920)와 구동부(930)는 회로(10)를 둘러쌀 수 있다. 이를 통해, 전원부(920)와 구동부(930)에, 제 1 전자기장이 인가될 수 있다. 전원부(920)는 제 1 전자기장으로부터 구동 전류를 발생하여, 제어부(960)에 공급할 수 있다. 구동부(930)는 제 1 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따르면, 구동부(930)는 제 1 구동부(931)와 제 2 구동부(933)를 포함할 수 있다.
제 1 구동부(931)는 제어부(960)로부터 인가되는 구동 전류에 기반하여, 제 2 전자기장을 발생할 수 있다. 이를 통해, 제 1 전자기장의 일부가 제 2 전자기장에 의해 상쇄될 수 있다.
제 2 구동부(933)는 제 1 전자기장의 나머지로부터 유도되는 전류와 제어부(960)로부터 인가되는 보상 전류에 기반하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이러한 제 2 구동부(933)는 감지 소자(935)를 포함할 수 있다. 감지 소자(935)는 제 2 전류에 상응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 감지 소자(935)는 미리 정해진 저항을 가질 수 있다.
제어부(960)는 전원부(920)의 구동 전류를 이용하여, 구동할 수 있다. 그리고 제어부(960)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 제 2 실시예 및 제 3 실시예에 따르면, 제어부(960)는 보상부(970), 검출부(980) 및 산출부(990)를 포함할 수 있다.
보상부(970)는 감지부(910)에 보상 전류를 인가할 수 있다. 이러한 보상부(970)는 발진부(971), 비교부(973) 및 피드백부(975)를 포함할 수 있다. 발진부(971)는 제 1 구동부(931)에 구동 전류를 인가할 수 있다. 여기서, 발진부(971)는 구동 전류에 삼각파 또는 사각파를 인가하여, 구동 전류와 제 1 전류의 위상차를 180 도로 형성할 수 있다. 비교부(973)는 제 1 전자기장의 일부를 보상하기 위한 보상 전류를 결정할 수 있다. 이 때 비교부(973)는 제 2 구동부(933)에 유도되는 전류에 대응하여 미리 설정된 보상 전류를 결정할 수 있다. 여기서, 비교부(973)는 제 2 구동부(933)에 유도되는 전류를 미리 설정된 기준치들과 비교하고, 기준치들 중 어느 하나에 대응하여 보상 전류를 결정할 수 있다. 피드백부(975)는 제 2 구동부(933)에 유도되는 전류를 비교부(973)에 전달할 수 있다. 그리고 피드백부(975)는 제 2 구동부(933)에 보상 전류를 인가할 수 있다.
검출부(980)는 감지부(610)로부터 제 2 전류를 검출할 수 있다. 이 때 검출부(980)는 제 2 전류에 상응하는 전압을 검출할 수 있다.
산출부(990)는 제 2 전류에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다. 이 때 산출부(990)는 제 2 전류에 상응하는 전압으로 제 1 전류를 산출할 수 있다. 여기서, 제어부(960)는 감지부(910)의 파라미터들을 미리 저장하고 있으며, 산출부(990)가 이를 이용하여 제 1 전류를 산출할 수 있다. 한편, 제어부(960)는 전압과 제 1 전류를 상호에 매핑하여 저장하고 있으며, 산출부(990)가 전압에 대응하여 제 1 전류를 선택할 수 있다.
도 10은 제 2 실시예에 따른 구동부(930)를 도시하는 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 구동부(930)는 기판부(1010), 코일부(1020) 및 코어부(1030)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 구동부(931)와 제 2 구동부(933)가 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)으로 구현될 수 있다.
기판부(1010)는 코일부(1020)와 코어부(1030)를 지지할 수 있다. 여기서, 기판부(1010)는 절연성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 기판부(1010)는 다수개의 베이스 기판(1011, 1013, 1015)들을 포함할 수 있다. 베이스 기판(1011, 1013, 1015)들은 일 방향을 따라 적층될 수 있다. 여기서, 각각의 베이스 기판(1011, 1013, 1015)은 평판 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 각각의 베이스 기판(1011, 1013, 1015)는 단층으로 형성될 수 있으며, 다층으로 형성될 수도 있다. 이러한 베이스 기판(1011, 1013, 1015)들은 제 1 베이스 기판(1011), 제 1 베이스 기판(1011)의 양 측면들에 장착되는 제 2 베이스 기판(1013)들 및 제 2 베이스 기판(1013)들에 각각 장착되는 제 3 베이스 기판(1015)들을 포함할 수 있다.
코일부(1020)는 인가되는 전자기장으로부터 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이를 위해, 코일부(1020)는 기판부(1010)에 장착될 수 있다. 여기서, 코일부(1020)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 코일부(1020)는 제 1 코일부(1021)와 제 2 코일부(1025)를 포함할 수 있다. 이 때 제 1 코일부(1021)가 제 1 구동부(931)로 동작하고, 제 2 코일부(1023)가 제 2 구동부(933)로 동작할 수 있다.
제 1 코일부(1021)는 제 1 패턴부(1022)들과 제 1 연결부(1023)들을 포함할 수 있다. 제 1 패턴부(1022)들은 제 2 베이스 기판(1013)의 표면에 장착될 수 있다. 여기서, 제 1 패턴부(1022)들은 제 2 베이스 기판(1013)들과 제 3 베이스 기판(1015) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 연결부(1023)들은 제 1 베이스 기판(1011)과 제 2 베이스 기판(1013)들을 관통할 수 있다. 그리고 제 1 연결부(1023)들은 제 1 패턴부(1022)들을 연결할 수 있다. 예를 들면, 제 1 연결부(1023)들 중 어느 두 개가 제 2 베이스 기판(1013)의 일 면에서 제 1 패턴부(1022)들 중 어느 하나에 연결되고, 제 2 베이스 기판(1013)의 타 면에서 제 1 패턴부(1022)들 중 다른두 개에 각각 연결될 수 있다.
제 2 코일부(1025)는 제 2 패턴부(1026)들과 제 2 연결부(1027)들을 포함할 수 있다. 제 2 패턴부(1026)들은 제 3 베이스 기판(1015)의 표면에 장착될 수 있다. 제 2 연결부(1027)들은 제 1 베이스 기판(1011), 제 2 베이스 기판(1013)들 및 제 3 베이스 기판(1015)들을 관통할 수 있다. 또한 제 2 연결부(1027)들은 제 2 패턴부(1026)들을 연결할 수 있다. 예를 들면, 제 2 연결부(1027)들 중 어느 두 개가 제 3 베이스 기판(1015)의 일 면에서 제 2 패턴부(1026)들 중 어느 하나에 연결되고, 제 3 베이스 기판(1015)의 타 면에서 제 2 패턴부(1026)들 중 다른 두 개에 각각 연결될 수 있다.
코어부(1030)는 코일부(1020)에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 이를 통해, 코어부(1030)는 제 2 전류를 증폭시킬 수 있다. 이를 위해, 코어부(1030)는 기판부(1010)에 장착될 수 있다. 여기서, 코어부(1030)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 그리고 코어부(1030)는, 예컨대 링 형태로 구현될 수 있다. 이 때 코어부(1030)는 기판부(1010)의 내측 영역에 삽입될 수 있다. 여기서, 코어부(1030)는 제 1 베이스 기판(1011)을 관통할 수 있다.
도 11은 제 3 실시예에 따른 구동부(930)를 도시하는 단면도이다.
도 11을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 구동부(930)는 제 1 구동부(931), 제 2 구동부(933) 및 격리부(1180)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 구동부(931)와 제 2 구동부(933)가 각각의 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있다.
제 1 구동부(931)는 제 1 기판부(1110), 제 1 코일부(1120) 및 제 1 코어부(1130)를 포함할 수 있다. 제 1 기판부(1110)는 베이스 기판(1111, 1113)들을 포함하고, 제 1 코일부(1120)는 제 1 패턴부(1121)들과 제 1 연결부(1123)들을 포함할 수 있다. 제 2 구동부(933)는 제 2 기판부(1150), 제 2 코일부(1160) 및 제 2 코어부(1170)를 포함할 수 있다. 제 2 기판부(1150)는 베이스 기판(1151, 1153)들을 포함하고, 제 2 코일부(1160)는 제 2 패턴부(1161)들과 제 2 연결부(1163)들을 포함할 수 있다. 여기서, 제 3 실시예에 따른 구동부(930)에서 제 1 구동부(931)와 제 2 구동부(933)는 제 1 실시예에 따른 구동부(630)와 각각 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다.
격리부(1180)는 제 1 구동부(931)와 제 2 구동부(933) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 격리부(1180)는 제 1 구동부(931)와 제 2 구동부(933)를 상호로부터 격리시킬 수 있다. 여기서, 격리부(1180)는 절연성 물질로 형성될 수 있다.
제 4 실시예에 따르면, 구동부(930)는 다른 코어부(도시되지 않음)와 다른 격리부(도시되지 않음)들을 더 포함할 수 있다. 다른 코어부는 제 1 기판부(1110)와 제 2 기판부(1150) 사이에 배치될 수 있다. 이 때 제 1 구동부(931)가 제 1 코어부(1130)를 포함하지 않을 수 있으며, 제 2 구동부(933)가 제 2 코어부(1170)를 포함하지 않을 수도 있다. 다른 격리부들은 제 1 구동부(931)와 다른 코어부 사이 및 다른 코어부와 제 2 구동부(933) 사이에 배치될 수 있다. 다른 격리부들은 제 1 구동부(931)와 다른 코어부 및 다른 코어부와 제 2 구동부(933)의 접촉을 방지할 수 있다.
제 2 실시예, 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 따르면, 제 1 전류가 회로(10)를 따라 전원(20)으로부터 부하(30)로 흐를 수 있다. 이에 따라, 제 1 전류에 기반하여, 제 1 전자기장이 회로(10)를 중심으로 생성될 수 있다. 이 때 전자기장이 감지부(910)의 전원부(920)와 구동부(930)에 인가될 수 있다. 전원부(920)는 제 1 전자기장으로부터 구동 전류를 발생하여, 제어부(960)에 공급할 수 있다. 제어부(960)는 제 1 구동부(931)에 구동 전류를 인가할 수 있다. 제 1 구동부(931)는 구동 전류에 기반하여, 제 2 전자기장을 발생할 수 있다. 이를 통해, 제 1 전자기장의 일부가 제 2 전자기장에 의해 상쇄될 수 있다. 그리고 제 1 전자기장의 나머지가 제 2 구동부(953)에 인가될 수 있다. 제어부(960)는 제 2 구동부(953)에 제 1 전자기장의 일부를 보상하기 위한 보상 전류를 인가할 수 있다. 이를 통해, 제 2 구동부(953)가 제 1 전자기장의 나머지로부터 유도되는 전류와 보상 전류에 기반하여, 제 2 전류를 발생할 수 있다. 이 때 제 2 구동부(953)는 제 2 전류에 상응하는 전압을 제어부(960)로 출력할 수 있다. 이를 통해, 제어부(960)가 구동 전류를 이용하여 구동함으로써, 전압에 기반하여, 제 1 전류를 산출할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 구동부(930)는 제 3 구동부(도시되지 않음)와 다른 격리부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 감지부(910)가 전류 감지 장치(100, 900)가 직류 전류를 감지할 수 있다. 이를 위해, 제 3 구동부가 발진 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 3 구동부는 인쇄 회로 기판으로 구현될 수 있다. 여기서, 제 3 구동부는 제 1 실시예에 따른 구동부(630)와 유사하게 구현될 수 있다. 그리고 제 3 구동부는 제 1 구동부(931) 또는 제 2 구동부(933) 중 적어도 어느 하나에 적층될 수 있다. 다른 격리부는 제 1 구동부(931) 또는 제 2 구동부(933) 중 적어도 어느 하나와 제 3 구동부 사이에 배치될 수 있다. 그리고 다른 격리부는 제 1 구동부(931) 및 제 2 구동부(933)와 제 3 구동부를 상호로부터 격리시킬 수 있다. 여기서, 다른 격리부는 절연성 물질로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 기판부(410, 710, 1010, 1110, 1150)에 코일부(420, 720, 1020, 1120, 1160)가 형성된 구조로 구동부(230, 630, 930)가 제조됨에 따라, 구동부(230, 630, 930)가 용이하게 제조될 수 있다. 이 때 구동부(230, 630, 930)가 코어부(430, 730, 1030, 1130, 1170)를 포함함에 따라, 코어부(430, 730, 1030, 1130, 1170)가 회로(10)로부터 구동부(230, 630, 930)에 인가되는 전자기장을 강화시킬 수 있다. 아울러, 전류 감지 장치(100, 600, 900)가 회로(10)에서 생성되는 전자기장의 일부를 상쇄시키고 이를 보상 전류로 보상함으로써, 전자기장에 따른 포화를 방지할 수 있다. 이를 통해, 전류 감지 장치(100, 600, 900)의 제작 공정에서 수동 절차가 최소화되면서도, 전류 감지 장치(100, 600, 900)의 성능이 균일하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 전류 감지 장치(100, 600, 900)에서 산출된 전류에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다. 나아가, 차단기에서 전류 감지 장치(100, 600, 900)에 따른 오동작이 방지될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

Claims (10)

  1. 회로 상에 흐르는 전류를 감지하기 위한 장치에 있어서,
    상기 회로를 둘러싸는 수용부;
    상기 수용부 내부에 설치되고 일 방향을 따라 적층되는 적어도 두 개의 베이스 기판들을 포함하고, 상기 일 방향을 따라 상기 회로를 통과시키는 기판부;
    원형 링 형태로 형성되어 상기 회로를 둘러싸도록 상기 베이스 기판들의 내측 영역에 각각 삽입 설치되는 코어부;
    상기 코어부 주변을 감도록 상기 베이스 기판들에 장착되는 코일부; 및
    상기 베이스 기판들의 둘레면에 형성되어 외부의 노이즈를 차단하는 차폐부;를 포함하고,
    상기 코일부는,
    상기 베이스 기판들에서 상기 일 방향에 수직하게 정의되는 표면에 형성되는 패턴부들; 및
    상기 베이스 기판들에서 상기 일 방향을 따라 관통하여, 상기 패턴부들을 연결하는 연결부들;을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 코일부는,
    상기 회로에서 생성되는 전자기장의 일부를 상쇄시키도록 구성된 제 1 코일부; 및
    상기 전자기장의 나머지로부터 유도되는 전류를 발생하도록 구성된 제 2 코일부를 포함하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자기장의 일부를 보상하기 위한 보상 전류를 상기 제 2 코일부에 인가하도록 구성된 보상부를 더 포함하고,
    상기 제 2 코일부는,
    상기 유도되는 전류와 보상 전류에 상응하는 전압을 출력하도록 더 구성된 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 코일부를 구동시키기 위한 구동 전류를 인가하도록 구성된 발진부; 및
    상기 전압에 기반하여, 상기 회로 상에 흐르는 전류를 산출하도록 구성된 산출부를 더 포함하는 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 기판부는,
    상기 제 1 코일부가 형성되는 제 1 기판부; 및
    상기 제 1 기판부에 적층되고, 상기 제 2 코일부가 형성되는 제 2 기판부를 포함하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 코어부는,
    상기 제 1 기판부에 삽입되는 제 1 코어부; 및
    상기 제 2 기판부에 삽입되는 제 2 코어부를 포함하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 코어부는,
    상기 제 1 기판부와 제 2 기판부 사이에 배치되는 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 기판부는,
    상기 코어부가 삽입되는 제 1 베이스 기판;
    상기 제 1 베이스 기판의 양 측면들에 각각 장착되고, 상기 제 1 코일부가 형성되는 제 2 베이스 기판들; 및
    상기 제 2 베이스 기판들에 각각 장착되고, 상기 제 2 코일부가 형성되는 제 3 베이스 기판들을 포함하는 장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 코어부는,
    상기 패턴부들 각각의 양 단부들 사이에서, 상기 패턴부들의 내측 영역에 대응하여 배치되는 장치.
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