KR102096481B1 - 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기 - Google Patents

누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기선로에 설치된 누설전류 검출부(20)로부터 입력되는 유도전압에 의해 당해 전기선로의 누전 발생 여부를 판단하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 누설전류 검출용 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기에 관한 것으로, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)는 누설전류 검출부(20)로부터 입력되는 유도전압을 증폭하는 신호 증폭부(110)와, 신호 증폭부가 출력하는 출력전압을 미리 설정된 차단 결정용 기준전압을 비교하여, 출력전압이 기준전압 값 이상인 때에는 당해 전기선로를 차단하는 차단신호를 출력하는 차단 결정부(130)와, 신호 증폭부와 접속되어서, 신호 증폭부의 확산 분포전류를 안정화시키는 신호 증폭부용 확산분포전류 안정화회로(150)와, 차단 결정부와 접속되어서, 차단 결정부의 확산 분포전류를 안정화시키는 차단 결정부용 확산분포전류 안정화회로(170)를 포함를 포함하며, 이 구성에 의해 누전차단기의 감도전류의 편차를 대폭 감소시킬 수 있다.

Description

누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기{SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT FOR LEAKAGE CURRENT DETECTION AND EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER HAVING THE SAME}
본 발명은 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기에 관한 것이다.
각종 전기선로나 부하 측 기기 등의 지락(地絡)에 의한 누전을 검출하고, 누전이 검출되면 당해 전기선로 또는 부하 측 기기로 공급되는 전력공급을 차단함으로써 전기선로나 기기 등에 대한 전력 공급을 차단하는 장치로 누전차단기가 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 누전차단기의 구성을 나타내는 블록 도이며, 도 1에 나타내는 것과 같이, 일반적으로 누전차단기는 전기선로 등의 누전 발생 시에 당해 전기선로에 설치된 누설전류 검출부(20)가 이를 검지하여 유도전류를 출력하면, 이 유도전류가 입력저항(Rin)에서 유도전압으로 변환되어 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)의 신호 증폭부(11)로 입력되어서, 신호 증폭부(11)에 의해 수 mV 크기의 입력 유도전압에 대해 증폭 등의 처리를 거쳐서 차단 결정부(13)로 출력된다.
차단 결정부(13)는 신호 증폭부(11)로부터의 입력신호에 의해 당해 전기선로의 누전 여부를 판단하고, 판단 결과 누전으로 판정된 때에는 당해 전기선로를 차단하기 위한 차단신호를 차단부(19)에 출력하여 차단동작을 실행하며, 예를 들어 특허문헌 1, 2 등에는 이와 같은 기본 구성을 구비하는 누전차단기의 누설전류 검출장치가 개시되어 있다.
여기서, 누전차단기가 차단동작을 하도록 하는 누설전류, 더 정확하게는 통상의 사용상태에서 누전차단기가 반드시 동작을 하는 누설전류(지락 전류)의 크기를 누전차단기의 감도전류라 하며, 이 감도전류가 5㎃ ~ 30㎃를 고감도형, 100㎃ ~ 1,000㎃를 중감도형으로 구분하기도 한다. 또, IEC(International Electrotechnical Commission, 국제전기표준회의) 61008에서는 고감도형 누전차단기의 감도전류를 30㎃ 이하, 동작속도를 30㎳로 규정하고 있고, 상기 조건을 만족하기 위한 누전차단기의 감도전류의 편차(△)(variation)는 5㎃ 이내가 되어야 한다.
한편, 도 2는 종래의 일반적인 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 동작전류(IC Consumption Current; ICC)에 따른 누전차단기의 감도전류를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2로부터 알 수 있는 것과 같이, 누전차단기의 감도전류 편차(△)는 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 ICC의 편차(△)에 비례하며, 종래의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 ICC 편차(△)는 250㎂이고, 이에 따른 누전차단기의 감도전류 편차(△)는 13㎃이며, 따라서 종래의 누전차단기에 의해서는 고감도형 누전차단기의 감도전류 제어범위인 5㎃(±2.5㎃)를 유지하기가 불가능하다.
그 이유는 BCD(Bipolar-CMOS-DMOS) 공정에서 구현되는 MOSFET 소자는 3㎛ 이하의 미세공정으로 갈수록 게이트에 형성되는 채널의 편차가 커지며(이를 쇼트 채널 효과(short channel effect)라 함), 이 영향으로 종래의 누전차단기에서는 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 ICC 편차(△)가 증가하게 된다. 따라서 BCD 공정으로 제작되는 종래의 누전차단기의 감도전류의 편차(△)도 ICC 편차(△)의 증가에 비례하여 커지게 된다는 문제가 있다.
이와 같은 문제의 해결방안으로, 종래에는 테스트 과정을 통해서 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 감도전류 구간을 예를 들어 15~21㎃, 21~26㎃, 26~32㎃와 같이 3개 이상의 구간으로 구분하여, 각각의 구간마다 다른 저항값을 갖는 입력저항(Rin)을 적용하도록 하는 방법이 있으나, 이 방법은 각 구간별로 서로 다른 복수의 저항소자를 이용하고 있으므로 구조가 복잡한 동시에 비용이 증가하며, 감도전류 편차에 따라서는 동작속도가 30㎳를 벗어나게 되는 등의 문제가 있다.
그러나 본 발명자들이 확인한 바로는 종래기술의 상기 문제를 해결할 수 있는 선행기술은 발견하지 못하였다.
공개특허 10-2010-0080188호 공보(2010. 7. 8. 공개) 일본 특개 소57-95132호 공보(1982. 6. 12. 공개)
본 발명은 종래기술의 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, BCD 공정으로 제작된 종래의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 신호 증폭부와 차단 결정부에 쇼트 채널 효과와는 상관이 없는 확산분포전류 안정화회로(flare current stabilization circuit)(이하에서는 간단하게 「FCS 회로」라고 하는 경우도 있음)를 적용함으로써 감도전류 편차(△)를 감소시킬 수 있는 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 누설전류 검출용 반도체 집적회로는, 전기선로에 설치된 누설전류 검출수단으로부터 입력되는 유도전압에 의해 당해 전기선로의 누전 발생 여부를 판단하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로로, 상기 유도전압을 증폭하는 신호 증폭부와, 상기 신호 증폭부가 출력하는 출력전압을 미리 설정된 차단 결정용 기준전압과 비교하여, 상기 출력전압이 상기 기준전압 값 이상인 때에는 상기 전기선로를 차단하는 차단신호를 출력하는 차단 결정부와, 상기 신호 증폭부와 접속되어서, 상기 신호 증폭부의 확산 분포전류를 안정화시키는 신호 증폭부용 확산분포전류 안정화회로와, 상기 차단 결정부와 접속되어서, 상기 차단 결정부의 확산 분포전류를 안정화시키는 차단 결정부용 확산분포전류 안정화회로를 포함한다.
또, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 누전차단기는, 상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로와, 상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 상기 차단신호에 따라서 상기 전기선로를 차단하는 차단부를 포함한다.
본 발명에 의하면 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기의 감도전류의 편차를 대폭 감소시킬 수 있으며, 따라서 신뢰성 및 안전성이 높은 누전차단기를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 누전차단기의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 종래의 일반적인 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 동작전류에 따른 누전차단기의 감도전류를 측정한 결과를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 FCS 회로의 구성을 나타내는 도면,
도 5는 FCS 회로를 적용한 본 발명의 바람직한 실시형태의 신호 증폭부의 구현 예를 나타내는 회로도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 ICC 값을 온도에 따라서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기의 개략적인 구성에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3에 나타내는 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기는 누설전류 검출부(20)와, 신호 증폭부(110)와 신호 증폭부용 FCS 회로(150)와 차단 결정부(130)와 차단 결정부용 FCS 회로(170)로 이루어지는 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)와, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 차단 결정부(130)의 판단 결과 누전으로 판정된 때에 당해 전기선로를 차단하는 차단부(190)를 포함한다.
전기선로 등의 누전 발생 시에 당해 전기선로에 설치된 누설전류 검출부(20)가 이를 검지하여 유도전류를 출력하면, 이 유도전류는 입력저항(Rin)에 의해 유도전압으로 변환하여 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 신호 증폭부(110)에 출력한다.
누설전류 검출부(20)는 전기선로 또는 부하 측 전기기기 등에서 발생한 누설전류를 검출하며, 예를 들어 전기선로 또는 부하 측 전기기기에 설치된 영상변류기(ZCT)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 누전차단기가 설치되는 전기선로 또는 부하 측 전기기기 등에서 발생한 누설전류를 검출할 수 있는 수단을 모두 포함한다.
신호 증폭부(110)는 전기선로 등의 누전 발생 시에 누설전류 검출부(20)로부터 출력하는 유도전류가 입력저항(Rin)에서 전압으로 변환된 수 mV 크기의 유도전압을 증폭한다.
차단 결정부(130)는 증폭된 신호 증폭부(110)의 출력전압과 미리 설정된 차단 결정용 기준전압을 비교하여, 출력전압이 기준전압 값 이상인 때에는 차단동작을 실행하는 차단신호를 차단부(190)에 출력한다.
차단부(190)는 미 도시의 코일과 미 도시의 액추에이터나 플런저 등으로 이루어지는 출력부와 미 도시의 개폐기구 등으로 구성되어서, 차단 결정부(130)로부터 출력하는 차단신호에 의해 코일이 자화되면 그 자력에 의해 출력부를 이동시켜서 개폐기구가 자동으로 전기선로의 차단동작을 실행한다.
신호 증폭부(110), 차단 결정부(130) 및 차단부(190) 등은 공지의 구성이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 신호 증폭부용 FCS 회로(150) 및 차단 결정부용 FCS 회로(170)에 대해서 설명한다.
도 4는 FCS 회로의 구성을 나타내는 도면이며, 신호 증폭부용 FCS 회로(150)와 차단 결정부용 FCS 회로(170)는 동일한 구성을 가지며, 따라서 이하에서는 신호 증폭부용 FCS 회로(150)를 중심으로 그 구성 및 동작에 대해서 상세하게 설명한다.
신호 증폭부용 FCS 회로(150)는 신호 증폭부(110)의 확산분포전류(flare current)를 안정화시키는 기능을 하며, 도 4에 나타내는 것과 같이, 신호 증폭부용 FCS 회로(150)는 각각 PNP형 트랜지스터(Q1, Q2)와 PNP형 트랜지스터(Q3, Q4)로 이루어지는 한 쌍의 전류 미러회로(151a, 151b)(current mirror circuit)와, 한 쌍의 전류 미러회로(151a, 151b)를 구성하는 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스 및 트랜지스터(Q3, Q4)의 베이스에 각각 공통으로 접속되어서 트랜지스터(Q1, Q2) 및 트랜지스터(Q3, Q4)에 각각 동일한 양의 베이스전류를 공급하는 베이스전류 공급기(153a, 153b)와, 한 쌍의 전류 미러회로(151a, 151b)를 구성하는 각 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)의 이미터와 각각 접속되어서 각 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)에 흐르는 전류량을 조정하는 전류량 조정기(155a, 155b, 155c, 155d)를 포함한다.
또, 도 4에 나타내는 것과 같이, 전류 미러회로(151a)를 구성하는 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 단자는 단자 A를 통해 베이스전류 공급기(153a)의 일단과 접속되고, 베이스전류 공급기(153a)의 타단은 접지되며, 전류 미러회로(151a)를 구성하는 트랜지스터(Q2)의 컬렉터 단자는 단자 B를 통해 전류 미러회로(151b)를 구성하는 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 단자와 공통 접속되는 동시에 베이스전류 공급기(153b)의 일단과 접속되고, 베이스전류 공급기(153b)의 타단은 접지된다.
또, 단자 A, 단자 B 및 전류 미러회로(151b)를 구성하는 트랜지스터(Q4)의 컬렉터 단자는 단자 C를 통해 각각 신호 증폭부(110)와 접속되며, 단자 A 및 단지 B도신호 증폭부(110)와 접속되며, 상세에 대해서는 후술한다.
여기서, 전류 미러회로(151a, 151b)를 구성하는 트랜지스터(Q1, Q2)와 트랜지스터(Q3, Q4)는 모두 컬렉터 단자가 p 타입이므로 p 타입의 기판과 전기적으로 도통할 수 있으며, 이 경우 각 트랜지스터가 정상적으로 동작하지 않을 수도 있으므로, 전류 미러회로(151a, 151b)를 구성하는 트랜지스터(Q1, Q2)와 트랜지스터(Q3, Q4)는 컬렉터 단자가 반드시 p 타입의 기판과 전기선로(isolation)된 구성의 소자를 사용해야 한다.
이어서, 도 5를 참조하면서 신호 증폭부용 FCS 회로(150)를 신호 증폭부(110)에 대해서 설명한다. 도 5는 FCS 회로를 적용한 본 발명의 바람직한 실시형태의 신호 증폭부의 구현 예를 나타내는 회로도이다.
도 5에 나타내는 것과 같이, 신호 증폭부용 FCS 회로(150)는 베이스전류 공급기(153a, 153b)로 각각 PNP형 트랜지스터(Q5 및 Q6)를 이용하고 있고, 트랜지스터(Q5)의 베이스는 단자 A를 통해 전류 미러회로(151a)를 구성하는 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 접속되고, 트랜지스터(Q6)의 베이스는 단자 B를 통해 전류 미러회로(151b)를 구성하는 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 및 전류 미러회로(151a)를 구성하는 트랜지스터(Q2)의 컬렉터와 공통으로 접속된다. 또, 트랜지스터(Q5 및 Q6)의 이미터는 각각 전류 미러회로(151a, 151b)를 구성하는 트랜지스터(Q1, Q2) 및 트랜지스터(Q3, Q4)의 베이스와 공통으로 접속되고, 컬렉터는 접지된다.
또, 전류 미러회로(151a, 151b)를 구성하는 각 트랜지스터(Q1, Q2) 및 트랜지스터(Q3, Q4)에 흐르는 전류량을 조정하는 전류량 조정기(155a, 155b, 155c, 155d)로는 각각 저항 (R1, R2, R3, R4)을 이용하고 있고, 저항 (R1, R2, R3, R4)의 일단은 전압원(Vcc)과 접속된다.
신호 증폭부(110)는 베이스가 입력저항(Rin)의 양 출력단에 각각 접속되는 한 쌍의 NPN형 트랜지스터(Q7, Q8)를 포함하며, 트랜지스터(Q7, Q8)의 컬렉터는 각각 당해 컬렉터에 정전류를 공급하는 미 도시의 정전류원에 접속되는 동시에 NPN형 트랜지스터(Q9, Q10)의 베이스와 각각 접속되고, 이미터는 당해 이미터에 정전류를 공급하는 정전류원(Is1)과 공통으로 접속된다. 또, 트랜지스터(Q9, Q10)의 컬렉터는 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 단자 A 및 단자 B와 각각 접속되고, 이미터는 당해 이미터에 정전류를 공급하는 정전류원(Is2)과 공통으로 접속된다.
또, 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 단자 C는 신호 증폭부(110)의 출력 제어용 NPN형 트랜지스터(Q11)의 베이스 및 NPN형 트랜지스터(Q12)의 컬렉터와 공통으로 접속되고, 트랜지스터(Q11)의 컬렉터는 전압원(Vcc)과, 이미터는 트랜지스터(Q12)의 베이스와 각각 접속되는 동시에, 저항(R7)을 통해서 트랜지스터(Q12)의 이미터와 함께 정전류원(Is3)과 접속된다. 또. 저항(R7)의 타단 및 트랜지스터(Q12)의 이미터는 차단 결정부(130)와 접속되어서, 신호 증폭부(110)에서 증폭된 출력전압을 차단 결정부(130)로 출력하는 구성으로 되어 있다.
미설명 부호 a는 차단 증폭부용 FCS 회로(170)의 전압원(Vcc)과 접속되는 접속 단이고, b 및 c는 신호 증폭부(110)의 출력신호를 차단 결정부(130)에 출력하도록 접속되는 접속 단이다.
다음에, 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 누설전류 검출부(20)에서 검출되어 입력저항(Rin)에서 전압으로 변환된 전압신호는 신호 증폭부(110)의 트랜지스터(Q7, Q8)에 의해 베이스전류에 대한 컬렉터 전류의 비율로 증폭되고, 증폭된 컬렉터 전류는 각각의 컬렉터 저항(R5, R6)에 의해 전압으로 변환되어 트랜지스터(Q9 및 Q10)의 베이스로 출력되며, 이에 의해 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 전류 미러회로(151a)를 구성하는 트랜지스터(Q1)가 동작하여 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 단자 A를 통해서 전류가 흐르면 트랜지스터(Q1)를 흐르는 전류는 트랜지스터(Q2)에 미러 되어서 단자 B로 전류가 흐르게 된다. 이때, 단자 A에 흐르던 전류의 흐름이 끊어지면 트랜지스터(Q2)에 흐르던 전류의 흐름도 끊어지게 되어서 단자 B에는 트랜지스터(Q3)를 통해서 전류가 흐르게 되고, 트랜지스터(Q3)의 전류는 트랜지스터(Q4)에 미러 되어서 단자 C를 통해서 전류가 흐르게 되며, 이 전류에 의해 트랜지스터(Q11)와 트랜지스터(Q12)가 동작하여 신호 증폭부(110)에 의해 증폭된 신호가 신호차단 결정부(130)로 출력되게 된다.
여기서, 트랜지스터(Q7)와 트랜지스터(Q8)에 흐르는 전류의 합은 정전류원(Is1)에 의해 제한되고, 트랜지스터(Q9)와 트랜지스터(Q10)에 흐르는 전류의 합은 정전류원(Is2)에 의해 제한되므로, 트랜지스터(Q7)와 트랜지스터(Q8)에 흐르는 전류량 및 트랜지스터(Q9)와 트랜지스터(Q10)에 흐르는 전류량은 각각 서로 동일하며, 정전류원(Is3)에 의해 신호 증폭부(110) 출력으로부터 인입되는 전류의 크기가 제한되게 된다.
또한, 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 베이스전류 공급기(153a, 153b)의 트랜지스터(Q5 및 Q6)에 의해 전류 미러회로(151a 및 151b)를 구성하는 트랜지스터(Q1, Q2)와 트랜지스터(Q3, Q4)의 베이스 전류가 각각 트랜지스터(Q1) 및 트랜지스터(Q2)의 컬렉터로 흐르는 것을 방지해준다.
또, 전류 미러회로(151a)를 구성하는 각 트랜지스터(Q1, Q2)에 흐르는 전류와 전류 미러회로(151b)를 구성하는 각 트랜지스터(Q3, Q4)에 흐르는 전류는 각각 이미터와 베이스 사이의 전압(Veb)에 의해 변화하며, 본 실시형태에서는 전류량 조정기(155a, 155b, 155c, 155d)로 각각 저항(R1, R2, R3, R4)을 사용하여 각각 트랜지스터(Q1, Q2, Q3, Q4)에 흐르는 전류 값을 조절할 수 있다. 그 이유는, 통상 저항의 온도계수는 양의 값을 가지고, 온도 변화에 따른 P-N 접합 트랜지스터 소자의 이미터-베이스 전압(Veb)은 음의 값을 가지므로 전류량의 변화를 서로 상쇄시킬 수 있기 때문이다.
또, 통상, 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류(Ib1)는 컬렉터 전류(Ic1)의 1/β 배(단, β는 전류 증폭률, 전류 조건에 따라서 대략 50~200의 값을 갖는다.)가 되므로 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류(Ib1)는 트랜지스터(Q1)의 (컬렉터 전류(Ic1)/β)가 되고, 이 값은 트랜지스터(Q5)의 컬렉터 전류(Ic5)와 대략 동일하므로, 트랜지스터(Q5)의 베이스 전류(Ib5)는 ((Ic1/β)/β)가 된다.
만일, 본 실시형태의 신호 증폭부용 FCS 회로(150)의 베이스전류 공급기(153a)가 없는 경우, 단자 A를 흐르는 전류는 (Ic1+(Ic/β))이 되고, 단자 B를 흐르는 전류는 Ic2이며, Ic1
Figure 112019039119704-pat00001
Ic2의 관계에 있으므로, 전류 오차는 (Ic1/β) 만큼 발생하게 되나, 본 실시형태의 베이스전류 공급기(153a)에 의해 전류 오차는 ((Ic1/β)/β)가 되며, 베이스전류 공급기(153a)가 없는 경우에 비해 β의 크기에 따라서 컬렉터 전류(Ic1)의 1/50~1/200 내지 1/250~1/40,000 배로 감소하며, 따라서 트랜지스터(Q1)와 트랜지스터(Q2) 사이 및 트랜지스터(Q3)와 트랜지스터(Q4) 사이의 전류 오차를 대폭 줄일 수 있으며, 이는 베이스전류 공급기(153b)의 트랜지스터(Q3)와 트랜지스터(Q4)에서도 동일하다.
차단 결정부(130)의 기본적인 구성은 공지의 기술이며, 차단 결정부(130)에 차단 결정부용 FCS 회로(170)를 적용한 구성 및 동작은 앞에서 설명한 신호 증폭부(110)에 신호 증폭부용 FCS 회로(150)를 적용한 구성 및 동작과 사실상 동일하므로 차단 결정부(130)에 차단 결정부용 FCS 회로(170)를 적용한 구성 및 동작에 대한 설명은 생략한다.
본 발명자들은 본 실시형태의 FCS 회로를 적용한 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 효과를 확인하기 위해 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 ICC 값을 온도에 따라서 시뮬레이션하여 ICC의 편차(△) 및 누전차단기의 감도전류 편차(△)를 확인하였으며, 그 결과는 도 6과 같다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 ICC 값을 온도에 따라서 시뮬레이션한 결과를 나타내며, (a)는 ICC의 편차(△)를, (b)는 누전차단기의 감도전류 편차(△)를 각각 나타낸다.
도 6의 (a)에 나타내는 것과 같이, 본 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)는 ICC의 편차(△)가 39㎂이고, 도 6 (b)와 같이, 본 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)를 갖는 누전차단기는 그 감도전류 편차(△)를 2㎃ 이내로 할 수 있으며, 따라서 IEC61008에서 정한 고감도형 누전차단기의 감도전류 편차(△) 범위의 상한인 5㎃ 이내의 요건을 충분히 만족할 수 있음을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경 또는 변경이 가능함은 당연하다.
100 누설전류 검출용 반도체 집적회로
110 신호 증폭부
130 차단 결정부
150 신호 증폭부용 FCS 회로
151a, 151b 전류 미러회로
153a, 153b 베이스전류 공급기
155a, 155b, 155c, 155d) 전류량 조정기
170 차단 결정부용 FCS 회로
190 차단부

Claims (8)

  1. 전기선로에 설치된 누설전류 검출수단으로부터 입력되는 유도전압에 의해 당해 전기선로의 누전 발생 여부를 판단하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로로,
    상기 유도전압을 증폭하는 신호 증폭부와,
    상기 신호 증폭부가 출력하는 출력전압을 미리 설정된 차단 결정용 기준전압과 비교하여, 상기 출력전압이 상기 기준전압 값 이상인 때에는 상기 전기선로를 차단하는 차단신호를 출력하는 차단 결정부와,
    상기 신호 증폭부와 접속되어서, 상기 신호 증폭부의 확산 분포전류를 안정화시켜서 감도전류의 편차를 감소시키기 위한 신호 증폭부용 확산분포전류 안정화회로를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차단 결정부와 접속되어서, 상기 차단 결정부의 확산 분포전류를 안정화시켜서 감도전류의 편차를 감소시키기 위한 차단 결정부용 확산분포전류 안정화회로를 더 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 증폭부용 확산분포전류 안정화회로는,
    각각 한 쌍의 트랜지스터로 이루어지는 한 쌍의 전류 미러회로와,
    상기 한 쌍의 전류 미러회로 각각의 상기 한 쌍의 트랜지스터에 동일한 양의 베이스전류를 공급하는 베이스전류 공급기와,
    상기 한 쌍의 전류 미러회로를 구성하는 각 트랜지스터의 트랜지스터에 흐르는 전류량을 조정하는 전류량 조정기를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 신호 증폭부용 확산분포전류 안정화회로는,
    각각 한 쌍의 트랜지스터로 이루어지는 한 쌍의 전류 미러회로와,
    상기 한 쌍의 전류 미러회로 각각의 상기 한 쌍의 트랜지스터에 동일한 양의 베이스전류를 공급하는 베이스전류 공급기와,
    상기 한 쌍의 전류 미러회로를 구성하는 각 트랜지스터의 트랜지스터에 흐르는 전류량을 조정하는 전류량 조정기를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 베이스 전류 공급기는 PNP형 트랜지스터로 이루어지는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 베이스 전류 공급기를 구성하는 상기 트랜지스터는 컬렉터가 기판과 접지된 구조의 트랜지스터인 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  7. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 전류량 조정기는 저항인 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  8. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 누설전류 검출용 반도체 집적회로와,
    상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 상기 차단신호에 따라서 상기 전기선로를 차단하는 차단부를 포함하는 누전차단기.
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