KR19990003787A - Power stabilization circuit for products with inductive load using AC power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교류전원을 사용하는 유도성 부하를 갖는 제품의 전원안정화 회로에 관한 것으로, 교류전원을 사용하는 전기·전자제품의 유도성부하에 초기돌입전류가 흐르는 동안 정전압소자를 이용하여 회로를 구성하여 돌입전류 발생시간동안 유도성 부하에 인가되는 전압을 강제로 강하시키고, 컨덴서와 저항으로 그 시간을 제어하여 그 후로는 정상전압으로 동작하도록 부하에 인가되는 전압을 일정시간만 제어하므로써 전기·전자장치가 동작할 때 솔레노이드(Solenoid), 계전기(Relay), 모터(Motor), 변압기(Transfomer) 등의 코일로 이루어진 유도성 부하(Inductive Load)의 온(On)/오프(Off) 반복 스위칭(Switching)시, 온(On)시에 발생하는 순간돌입전류(In Rush Current) 및 오프(Off)시에 발생하는 펄스폭에 비하여 매우짧은 펄스모양의 왜곡인 스파이크(Spike) 파형의 높은 전압에 의한 다른 전기 사용기기에 장해를 주는 현상을 방지할 수 있게 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power stabilization circuit for a product having an inductive load using an AC power source, and a circuit is constituted by using a constant voltage device while an initial inrush current flows under inductive load of an electric / The voltage applied to the inductive load during the inrush current generation time is forcibly lowered and the voltage applied to the load is controlled for a predetermined time so as to control the time by the capacitor and the resistor and then operate at the normal voltage, (On / off) repeated switching of inductive loads consisting of solenoids, relays, motors, transformers and other coils at the time of operation, A spike waveform with a very short pulse shape in comparison with a pulse width generated at the moment of inrush current and off during instantaneous on-time and on-off, Thereby preventing a phenomenon that the other electric equipment using the pressure is obstructed.
Description
본 발명은 교류전원을 사용하는 유도성부하를 갖는 제품의 전원안정화 회로에 관한 것으로, 교류전원을 사용하는 전기·전자제품의 유도성부하에 초기돌입전류가 흐르는 동안 정전압소자를 이용하여 회로를 구성하여 돌입전류 발생시간동안 유도성 부하에 인가되는 전압을 강제로 강하시키고, 컨덴서와 저항으로 그 시간을 제어하여 그 후로는 정상전압으로 동작하도록 부하에 인가되는 전압을 일정시간만 제어하므로써 전도노이즈 및 순간돌입전류를 억제하여 타 전기·전자제품의 오동작 유발 및 과전류차단기 오픈으로 인한 정전 등의 전기적 장해를 방지할 수 있게 한 교류전원을 사용하는 유도성부하를 갖는 제품의 전원안정화 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power stabilization circuit for a product having an inductive load using an AC power source, and a circuit is constituted by using a constant voltage device while an initial inrush current flows under inductive load of an electric / During the inrush current generation time, the voltage applied to the inductive load is forcibly dropped, the time is controlled by the capacitor and the resistor, and then the voltage applied to the load is controlled for a certain time so as to operate at the normal voltage, To a power stabilization circuit for a product having an inductive load using an AC power source that can suppress an inrush current and cause malfunction of other electric / electronic products and prevent an electrical trouble such as a power failure due to an overcurrent interrupter open.
부하(Load)란 전기적 또는 기계적 에너지를 발생 또는 변환하는 모든 장치에 대하여 그곳으로부터 나오는 에너지(출력)를 소비하는 장치를 총칭하는 말로 그 전기적 성질에 따라 유도성 부하, 용량성 부하, 저항성 부하 등으로 분류된다.A load is a generic term for any device that generates or converts electrical or mechanical energy and that consumes energy (power) from it. Depending on its electrical properties, it can be an inductive, capacitive, or resistive load. .
그 중에서 유도성 부하(Inductive Load)는 유도리액턴스가 용량리액턴스보다 큰 부하로 일명 리액턴스 부하라고 한다.Among them, an inductive load is called a reactance load, in which the inductive reactance is larger than the capacitive reactance.
유도성 부하류들은 짧은 시간에 전압이나 전류의 변화(dv/dt, di/dt)가 급격하기 때문에 이로 인한 장해전파가 상용전원의 전선 라인(Line)을 통하여 다른 전기 사용기기에 장해를 주는 현상을 발생시킨다.Inductive load currents have a short duration in which the voltage or current changes (dv / dt, di / dt) are sudden, so that the disturbance caused by this causes damage to other electrical equipment through the commercial power line. .
즉, 전기·전자장치가 동작 할 때, 솔레노이드(Solenoid), 계전기(Relay), 모터(Motor), 변압기(Trarsformer) 등의 코일로 이루어진 유도성부하(Inductive Load)의 온(On)/오프(Off) 반복 스위칭(Switching)시 온(On)시에는 순간돌입전류(In Rush Current,)가 발생되고, 오프(Off)시에는 펄스폭에 비하여 매우 짧은 펄스모양의 왜곡인 스파이크(Spike) 파형의 높은 전압(역기전압)이 발생하여 이 것들이 상용전원의 전선 라인(Line)을 통하여 다른 전기 사용기기에 장해를 주는 현상을 발생시키게 되는 것이다.That is, when the electric / electronic device operates, the on / off state of an inductive load composed of a coil such as a solenoid, a relay, a motor, a transformer, Off) In the case of repeated switching, an instantaneous inrush current is generated at the time of turning on and a spike waveform which is a pulse shape distortion which is very short at the time of off. A high voltage (a back electromotive voltage) is generated, which causes a problem to be given to other electric appliances through the electric line of the commercial power source.
이 장해로는 전도노이즈(Conducted Emission)에 의해 타제품의 오동작을 유발하는 EMI(Electro-magnetic Interference) 장해와 순간돌입전류(In Rush Current)로 인한 가정내의 과전류차단기(House Braker)가 오픈(Open)되어 발생하는 정전 등의 장해가 있다.This obstacle is caused by EMI (Electro-magnetic Interference) disturbance which causes malfunction of other products due to conduction noise and the House Braker in house due to In Rush Current, There is a trouble such as a power failure.
상기한 정전의 이유는 산업용이나 대형에어컨 등의 대형모터를 사용하는 경우에는 순간돌입전류로 부터의 피해를 줄이기 위해 응답지연형(시간지연형) 과전류 차단기를 사용하고 있으나, 유럽 등에서 사용하는 가정용 과전류 차단기는 누전 등으로 인한 화재 등을 방지하기 위해 응답지연없는 과전류 차단기를 사용하기 때문에 순간돌입전류 발생시 곧바로 정전되게 된다.The reason for the above-mentioned power failure is that a response delay type (time delay type) overcurrent circuit breaker is used to reduce damage from instantaneous inrush current when a large motor such as an industrial or large air conditioner is used. However, Since the circuit breaker uses an overcurrent breaker with no response delay in order to prevent a fire due to a short circuit or the like, instantaneous inrush current immediately causes power failure.
도 1은 상기한 유도성 부하 회로의 일예를, 도 2는 도 1 회로의 스위칭시의 전압·전류파형을 도시한 것으로, 회로 구성은 스위치 S와 저항 R, 코일 L을 직렬로 전원 Vs에 연결하여 구성한 것으로, 스위치를 온(On) 할때는 순간적으로 펑균전류 is보다 수십∼수백배 큰 순간돌입전류 iR가 흐르고, 스위치를 오프(Off) 할 때는 임력전압 Vs의 수십∼수백배의 전압 VL이 발생하는 것을 나타내고 있다.The Figure 1 is an example of the above-described inductive load circuit, and Fig 2 shows the voltage and current waveforms at the time of switching of Figure 1 circuit, the circuit configuration of the power supply V s to the switch S and a resistor R, a coil L in series When the switch is turned on, an instantaneous inrush current i R flows instantaneously several tens to several hundred times larger than the pseudo current i s . When the switch is turned off, a voltage of several tens to several hundreds of times the input voltage Vs V L is generated.
이 때, VL은 전기적 빠른 이상전압(Electrical Fast Transient : FNS) 환언하면 역기전압이라 한다.In this case, V L is referred to as an electrical fast transient (FNS), in other words, a back electromotive voltage.
진공청소기나 헤어드라이어 등 유도성 부하가 비교적 낮은(수W∼수십W)제품은 동작 중 전원라인에 전달된 전도노이즈에 의해 전화, 라디오, TV 등의 잡음이나 혼선을 유발하며, 전자레인지, 대형냉장고, 에어컨 등 유도성 부하가 비교적 높은(수십W∼수천W) 제품은 동작 중 온(On)시 발생되는 순간돌입전류로 인해 과전류 차단기를 오픈시켜 정전을 유발시켜 타 제품의 오동작이나 사용중인 컴퓨터 등의 데이터를 소멸시키는 등의 피해를 발생시키게 된다.Products with a relatively low inductive load (such as vacuum cleaners and hair dryers) (several W to several tens of W) cause noise or crosstalk from telephone, radio, and TV due to conduction noise transmitted to power lines during operation, Products with relatively high inductive loads (such as refrigerators and air conditioners) (several tens of W to several thousands of W) are opened due to an inrush current generated during operation, causing a power failure, causing malfunction of other products, And the like, and the like.
최근들어 세계각국은 상기한 순간돌입전류나, 써지전압 등의 장애요인에 대한 내성 및 억제에 대한 국제적 규제를 더욱 강화하고 있는 동향이다.In recent years, countries around the world have been strengthening the international regulations for tolerance and suppression of obstacles such as instantaneous inrush current and surge voltage.
따라서, 상기와 같은 순간돌입전류나, 써지전압 등의 장해요인을 완충시키는 안정화회로 또는 보호회로에 대한 연구가 많이 진행 중이며 많은 성과도 있었다.Therefore, many researches on a stabilizing circuit or a protection circuit which buffer the obstacles such as the instantaneous inrush current and the surge voltage have been conducted and many achievements have been made.
종래의 일반적인 유도성부하 제품에 사용되는 안정화회로는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같으며, 도 3의 회로는 비교적 유도성 부하가 낮은 제품에 도 4 내지 도 6의 회로는 유도성 부하가 비교적 높은 제품에 사용되고있다.The stabilization circuit used in conventional inductive load products is as shown in Figs. 3 to 6, the circuit of Fig. 3 has a relatively low inductive load, the circuit of Figs. 4 to 6 has an inductive load It is used in relatively high products.
도 3의 회로는 모터 등 유도성부하 IL을 온(On)/오프(Off)하는 스외칭소자 역할을 하는 쌍방향성 전력 온(On)/오프(Off) 제어소자인 트라이악(Triac) T와, 소형 유도성 부하 IL에서 순간돌입전류에 의해 발생되는 자체발열로 저항값을 상승시켜 순간돌입전류를 제한하는 역할을 하는 온도가 상승되면 저항값도 올라가는 소자인 파워써머스터 P.T.C와, 모터 등 유도성부하 IL의 쇼트시 발생될 과전류로 인한 화재 및 트라이악(Triac) T, 파워써머스터 P.T.C등의 부품파괴를 방지하여 보호하는 역할을 하는 고전력저항기(Cement-resistor) CR과, 모터 등의 유도성 부하 IL에서 발생되는 노이즈 및 역기전력으로부터 트라이악(Triac) 소자의 기능파괴를 방지하는 역할을 하는 컨덴서(Capacitor) C로 구성된 것이며, 트라이악 T, 파워써머스터P.T.C, 고전력저항기 CR은 유도성 부하 IL에 직렬로 연결되며, 고전력저항기 CR과 유도성 부하 IL사이 및 전원 P와 유도성 부하 IL사이의 두 연결점을 연결하여 컨덴서 C를 유도성 부하 IL과 병렬로 연결하여 이루어지는 것이다.The circuit of FIG. 3 includes a triac T, which is a bidirectional power-on / off control element serving as a swath element that turns on / off an inductive load IL, such as a motor, A power thermistor PTC, which is a device that increases the resistance value when the temperature rises, which serves to limit the instantaneous inrush current by raising the resistance value by self heat generated by the instantaneous inrush current in the small inductive load IL, A high-power resistor (CR) that protects and protects against fire caused by an overcurrent generated during short-circuit of the load IL and triac T, power thermistor PTC and other parts, and induction of a motor (T), a power thermistor (PTC), and a high-power resistor (CR) are connected to an inductive load (C), and a capacitor (C) that prevents breakdown of the triac element from noise and counter- Serial to IL And connecting the capacitor C to the inductive load IL in parallel by connecting two connection points between the high power resistor CR and the inductive load IL and between the power P and the inductive load IL.
상기와 같이 구성된 회로는 주로 소비전력이 낮은 유도성 부하에 채용되는 것으로, 순간돌입전류(In Rush Current)는 파워써머스터 P.T.C에 의해서 억재되고, 트라이악(Triac)의 기능파괴 보호를 주목적으로 하는 컨덴서 C에서 노이즈(Noise) 및 써지(Surge)가 일부 흡수되게 되어 장해요인을 억제하게 되는 것이다.The circuit constructed as described above is mainly used for an inductive load with low power consumption. The instantaneous rush current is suppressed by the power thermistor PTC, and the primary function of the triac Noise and surge are partially absorbed in the capacitor C, thereby suppressing the obstacle factor.
그러나, 이 회로는 대전력용으로 사용하기 위해서는 파워써머스터 P.T.C를 수개로 늘려야 하고, 고전력저항기 CR도 무한정 고전력급으로 커져야 하므로 제조원가가 많이 들고, 회로기판의 면적도 커져야 하므로 대전력용으로는 이용할 수 없는 단점과 아울러 대전력용의 트라이악(Triac)의 제조원가가 매우 높기 때문에 현실적으로는 이 회로의 사용은 거의 없는 실정이다.However, this circuit needs to increase the number of power summer PTCs to be used for large power, and the high power resistor CR must be increased to a high power level indefinitely, so that the manufacturing cost is increased and the area of the circuit board is increased. And the manufacturing cost of a triac for a large electric power is very high. Therefore, in practice, there is almost no use of this circuit.
도 4 는 유도성 부하 IL을 온(On)/오프(Off)시키는 스위치 S와, 순간돌입전류를 제한하는 역할을 하는 파워써머스터 P.T.C (또는 부하의 쇼트시 회로소자를 보호하기 위한 고전력 저항기 RC)와, 모터 등의 부하를 온(On)/오프(Off)하는 유접점식 스위칭소자인 타임딜레이형 교류용 계전기(AC-Relay) Re1으로 구성되며, 스위치 S와 파워써머스터 P.T.C (또는 고전력저항기 CR)는 직렬로 유도성 부하 IL에 연결되며, 스외치 S와 파워써머스터 P.T.C (또는 고전력저항기 CR)사이와, 교류전원 P와 유도성 부하(IL)사이의 두 연결점에 유도성 부하 IL과 병렬로 교류용 계전기 Re1을 연결하여 이루어진다.FIG. 4 shows a switch S for turning on / off the inductive load IL, a power thermistor PTC for limiting instantaneous inrush current (or a high power resistor RC for protecting the load's short circuit elements) (AC-Relay) Re1 which is a reed switch that is a reed switch that turns the load of the motor on and off. The switch S and the power thermistor PTC (or high-power The resistor CR is connected in series to the inductive load IL and is connected between the switch S and the power summer PTC (or high power resistor CR) and between the AC power P and the inductive load IL, And the AC relays Re1 are connected in parallel with the AC relays.
도 5 는 유도성 부하 IL을 온(On)/오프(Off)시키는 스위치 S와, 순간돌입전류를 제한하는 역할을 하는 파워써머스터 P.T.C (또는 부하의 쇼트시 회로소자를 보호하기 위한 고전력 저항기 RC)와, 부하에 공급되는 전류를낮추는 역할을 하는 전압강하용 고전력저항기 CR1과, 정류다이오드 D1, D2, D3, D4로 이루어지며 교류입력전원을 직류로 변환하여 출력하는 브리지 다이오드 BD와, 방전저항(교류전원 오프시) R1, 브리지다이오드 BD에 의해 출력된 직류성분에서 맥류를 제거하여 평활하는 전해컨덴서 C1으로 이루어진 평활회로 SC와, 모터 등의 부하를 온(On)/오프Off)하는 유접점식 스위칭소자인 직류용 계전기(DC-Relay) Re2로 구성되며, 스위치 S와 파워써머스터 P.T.C (또는 고전력저항기 CR)는 직렬로 유도성 부하 IL에 연결되며, 전압강하용 고전력저항기 CR1에 직렬로 병렬 연곁된 평활회로 SC 및 직류용 계전기 Re2를 연결하여 스위치 S 와 파워써머스터 P.T.C (또는 고전력저항기 CR)사이와, 교류전원 P와 유도성 부하(IL) 사이의 두 연결점에 유도성 부하 IL과 병렬로 연결하므로써 이루어 진다.FIG. 5 shows a switch S for turning on / off the inductive load IL and a power thermistor PTC for limiting the instantaneous inrush current (or a high power resistor RC A bridge diode BD composed of rectifier diodes D1, D2, D3 and D4 for converting the AC input power to DC and outputting the DC power, and a high-voltage resistor CR1 for reducing the current supplied to the load, (When AC power is off) R1, a smoothing circuit SC composed of an electrolytic capacitor C1 for smoothing the pulsating current from the DC component output by the bridge diode BD, and a contact point for turning on / off the load of the motor, (DC-Relay) Re2, which is a switching device, and the switch S and the power summer PTC (or high power resistor CR) are connected in series to the inductive load IL and connected in series to the voltage drop resistor CR1 Parallel Connected smoothing circuit SC and direct current relay Re2 to connect the switch S and the power thermistor PTC (or high power resistor CR) and the two connections between the AC power P and the inductive load (IL) in parallel with the inductive load IL .
도 6은 도 5의 회로중에서 전압강하용 고전력저항기 CR1 대신 저항 R2가 병렬연결된 전압강하용 컨덴서 C2를 적용한 것이다.6 is a circuit diagram of a voltage drop capacitor C2 in which a resistor R2 is connected in parallel in place of the high-voltage resistor CR1 for voltage drop in the circuit of FIG.
상기한 구성을 갖는 도 4 내지 도 6에 도시한 회로동작의 기본원리는 동일하며, 역기전력(스위치 S를 오프시 발생되는 써지전압)에 대한 보호기능은 없이 역기전력의 에너지가 스위치 S의 오프(Off) 후 자체소멸되도록 하는 방식으로, 먼저 전원 스위치 S를 온하면 전류는 파워써머스터 P.T.C (또는 고전력 저항기 CR)를 통하여 유도성 부하 IL에 호르게 되어 파워써머스터 P.T.C (또는 고전력 저항기 CR)에 의해 순간돌입전류(과전류)가 억제되고, 이후 십수 msec(통상적으로 l0∼20msec) 후에 계전기(Re1,Re2)가 동작하면서 저항값이 '0'인 접점을 통하여 유도성 부하에 정상적인 전류를 흐르게 하여 회로를 안정시키게 되는 것이다.The basic principle of the circuit operation shown in Fig. 4 to Fig. 6 having the above-described configuration is the same, and the energy of the counter electromotive force is switched off (OFF) without the protection function against the back electromotive force (surge voltage generated when the switch S is off) The power is first turned on by the power thermistor PTC (or high power resistor CR) and then by the power thermistor PTC (or the high power resistor CR) by the power thermistor PTC And the relay Re1 and Re2 are operated after tens of milliseconds (typically 10-20 msec), so that a normal current flows to the inductive load through a contact having a resistance value of '0' .
즉, 계전기(Re1,Re2)의 스위칭 동작을 이용하여 순간돌입전류가 소멸될 동안 시간을 지연시킨 후 유도성 부하에 정상적인 전류를 흐르게 하는 기계적 방식의 전원안정화 회로이다.That is, it is a mechanical type power stabilization circuit that uses a switching operation of the relays Re1 and Re2 to delay a time while the instantaneous inrush current is extinguished, and then flows a normal current to the inductive load.
도 7은 도 4 내지 6에 도시한 회로의 스위칭시의 전압·전류파형도를 도시한 것으로, 계전기 회로가 없는 경우와 비교해 볼 때, 순간돌입전류는 억제된 것을 볼 수 있으나, 역기전압은 졔속 남아있음을 볼 수 있다.Fig. 7 shows the voltage / current waveforms at the time of switching the circuit shown in Figs. 4 to 6. Compared with the case where there is no relay circuit, it can be seen that the instantaneous inrush current is suppressed, It can be seen that it remains.
상기한 바와 같은 도 4 내지 도 5에 도시한 유접점식 스위칭 소자인 계전기(Re1,Re2)를 사용하는 회로에서는 제어시간이 길수록 순간돌입전류 제한 특성은 좋아지게되나 계전기의 시간지연(응답지연)에는 기구적인 접점구조상의 한계가 있기 때문에 통상적으로 30∼40msec이상 지연시키게되면 채터링이나 접점아크발생 및 접점동작시 소음이 발생할 우려가 있었으며, 무접점식에 비해 제조원가가 비싸지는 문제점 등이 있었고, 전원 오프(Off)후 발생되는 역기전압에 대한 흡수 내지는 강압이나 상쇄하는 기능이 없기 때문에 이로 인한 계전기 접점 수명단축 및 쇼크성 역기전압으로 인한 시간지연회로의 수명단축을 가져올 우려가 있었다.In the circuit using the relays Re1 and Re2, which are the switching elements shown in FIG. 4 to FIG. 5, the instantaneous inrush current limiting characteristic is improved as the control time becomes longer, but the time delay (response delay) There is a problem in that a chattering or a contact arc occurs and a noise is generated in the operation of the contact point and the manufacturing cost is higher than that of the contactless type, There is no function of absorbing or down-regulating or counteracting the back electromotive voltage generated after the off, which may shorten the lifetime of the time delay circuit due to the shortening of the contact point lifetime and the shocking back electromotive voltage.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 교류전원을 사용하는 전기·전자제품의 유도성부하에 순간돌입전류(In Rush Current)가 흐르기전 컨덴서와 정전압소자를 통하여 먼저 전류가 흐르도록하여 시간을 지연시킴과 동시에 전압을 제어하며, 무접점회로 방식을 채용하므로써 제조원가를 낮출 수 있을 뿐 만 아니라 소음이 없고, 낮은 유도성부하에서부터 높은 유도성 부하까지 장해 제어폭이 넓은 전원 안정화회로를 제공하므로써 국제적인 전자기파 장해 관련규격의 규제 강화에 따른 경쟁력 강화에 부흥할 수 있도록 함을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling an inrush current of an electric / The voltage can be controlled by delaying the time, and the manufacturing cost can be lowered by adopting the non-contact circuit method. In addition, the power stabilization circuit having a wide control range of the trouble from the low noise induction load to the high inductive load To improve the competitiveness of the international electromagnetic interference standard by strengthening the regulations.
도 1은 유도성 부하 회로의 일실시도1 is an embodiment of an inductive load circuit
도 2는 도 1 회로의 스위칭시의 전압·전류파형도Fig. 2 is a graph showing voltage and current waveforms at the time of switching in Fig. 1
도 3은 비교적 유도성 부하가 낮은 제품에서의 전원 안정화회로Figure 3 shows a power stabilization circuit in a relatively low inductive load product
도 4는 비교적 유도성 부하가 높은 제품에서의 전원 안정화회로의 제 1 일시예Fig. 4 is a graph showing the relationship between the first and the second example of the power stabilization circuit in a product having a relatively high inductive load
도 5는 비교적 유도성 부하가 높은 제품에서의 전원 안정화회로의 제 1 일시예FIG. 5 is a diagram showing a first and a temporary example of a power stabilization circuit in a product having a relatively high inductive load
도 6은 비교적 유도성 부하가 높은 제품에서의 전원 안정화회로의 제 1 일시예Fig. 6 is a graph showing the relationship between the first and second example of the power stabilization circuit in a product having a relatively high inductive load
도 7은 도 4 내지 6 회로의 스위칭시의 전압·전류파형도Fig. 7 is a graph showing voltage vs. current waveforms at the time of switching in Figs. 4 to 6
도 8은 본 발명의 제어 블록도8 is a control block diagram
도 9는 본 발명의 제 1 실시예의 회로도9 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention
도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 회로도10 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention
도 11은 본 발명의 제 3 실시예의 회로도11 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention
도 12는 본 발명의 제 4 실시예의 회로도12 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention
도 13은 븐 발명의 제 5 실시예의 회로도13 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention
도 14는 본 발명의 제 6 실시예의 회로도14 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention
도 15는 본 발명의 제 7 실시예의 회로도15 is a circuit diagram of a seventh embodiment of the present invention
도 16은 본 발명의 제 8 실시예의 회로도16 is a circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention
도 17은 본 발명의 제 9 실시예의 회로도17 is a circuit diagram of a ninth embodiment of the present invention
도 l8a는 순간돌입전류 발생의 시간에 따른 전압·전류 특성도Figure 18a shows the voltage-current characteristic curve according to the time of instantaneous inrush current generation
도 18b는 본 발명에 의해 순간돌입전류가 억제되었을 경우의 시간에 따른 전압·전류 특성도FIG. 18B is a graph showing voltage vs. current characteristics with time when the instantaneous inrush current is suppressed by the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
10 : 교류전원 20 : 정전압회로10: AC power supply 20: Constant voltage circuit
30 : 정전압회로의 동작시간 제어회로30: Operation time control circuit of constant voltage circuit
40 : 과전압보호회로 50 : 유도성 부하40: overvoltage protection circuit 50: inductive load
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 회로 구성 및 동작효과에 대해 보다 상세히 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig.
도 8은 본 발명의 제어 블록도로서, 본 발명은 정전압회로(20)와 정전압회로의 동작시간 제어회로(30) 및 과전압 보호회로(40)를 유도성 부하(50)와 병렬연결하여 이루어 짐을 그 기본적인 회로구성으로 하고 있으며, 순간돌입전류의 이론공식인 IL=(dv/dt)/Z (dv : 전압변화분, dt : 시간변화분, Z : 임피던스)에서 dt와 dv를 제어하여 IL을 낮추도록 한 것이다.8 is a control block diagram of the present invention in which the constant voltage circuit 20 and the operation time control circuit 30 of the constant voltage circuit and the overvoltage protection circuit 40 are connected in parallel with the inductive load 50 Dt and dv are controlled by I L = (dv / dt) / Z (dv: voltage change, dt: time variation, Z: impedance) L is lowered.
상기와 같이 하므로써 교류전원 온(On)후 통상적으로 수∼수십msec동안 나타나는 순간돌입전류(In Rush Current)에 있어서의 가장 높이 나타나는 사인파(Sine wave)상의 정점(Pick point)을 정전압회로(20) 및 정전압회로의 동작시간 제어회로(30)를 통해 일정시간 만큼 유도성 부하에 인가되는 전압을 리미팅(Limiting) 되게하여 순간돌입전류를 억제시키면서 동시에 과전압보호회로(40)를 통해 노이즈(Noise) 및 써지(Surge)를 흡수하도록 하여 유도성 부하(50)로 인한 각종 장해요인을 차단시키게 되는 것이다.As described above, the peak point on the sine wave, which appears at the highest level in the instantaneous in rush current that appears for several to several tens of milliseconds after the AC power is turned on, is applied to the constant voltage circuit 20, And the operation time control circuit 30 of the constant voltage circuit to limit the instantaneous inrush current by limiting the voltage applied to the inductive load for a certain period of time through the overvoltage protection circuit 40, Thereby absorbing the surge, thereby blocking various obstacles caused by the inductive load 50.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예의 회로도로서, 그 회로구성은 순방향 전류는 통과시키고 역방향전류는 차단하는 역할을 담당하므로써 스위칭 작용하는 다이오드 D1과, 충전과 방전시간을 제어하는 저항 RC와, 전기를 충전하는 기능을 하는 컨덴서 MC와, 역방향 전압이 일정값에 다다르면 다이오드기능을 상실하고 역방향으로도 전류가 흐르도록 하는 특성을 이용한 정전압소자인 제너다이오드 ZD1을 직렬연결하여 전원선의 연결점 a, b 에 연결하여 유도성 부하 VL과 병렬로 연결되도록 하고, 역방향 전압이 일정값에 다다르면 다이오드 기능을 상실하고 역방향으로도 전류가 흐르도록 하는 특성을 이용한 정전압 소자인 제너다이오드 ZD2, 회로를 보호하는 역할을 담당하는 저항 R, 순방향 전류는 통과시키고 역방향전류는 차단하는 역한을 담당하므로써 스위칭 작용하는 다이오드 D2를 직렬연결하여 전원선의 연결점 c, d에 연결하여 역시 유도성 부하 VL과 병렬로 연결되도록 하며, 상기 저항 R 양단과 다이오드 D1과 저항 RC 사이 및 컨덴서 MC와 제너다이오드 ZD1사이를 연결점 g, h가 형성되도록 연결하고, 과전압으로부터 회로를 보호하는 바리스터 TNR1을 유도성 부하 VL과 병렬로 연결하여 이루어진다.FIG. 9 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention. The circuit configuration includes a diode D1 that performs a switching operation by passing a forward current and blocking a reverse current, a resistor RC for controlling charging and discharging times, And a Zener diode ZD1, which is a constant voltage device using characteristics that cause a current to flow in the opposite direction, to lose the diode function when the reverse voltage reaches a predetermined value, and to connect the power source line to the connection points a and b of the power line Zener diode ZD2, which is a constant voltage device that connects with inductive load V L in parallel, dissipates the diode function when reverse voltage reaches a certain value and allows current to flow in reverse direction. The resistor R, which is responsible for passing the forward current and blocking the reverse current, Ching diode D2 serial connection to the power line connection point acting c, connected to d also inductive and such that the load V L and connected in parallel between the resistor R at both ends and the diode D1 and resistor RC, and between the capacitor MC and the zener diode ZD1 Is connected to form the connection points g and h, and the varistor TNR1 for protecting the circuit from the overvoltage is connected in parallel with the inductive load V L.
위의 구성에서 다이오드 D1, D2와 제너다이오드 ZD1, ZD2 및 저항 R이 정전압회로(20)를 이루며, 저항 RC와 컨덴서 MC가 정전압회로의 동작시간 제어회로(30)를 이루고, 바리스터 TNR1이 과전압 보호회로(40)를 이룬다.The diodes D1 and D2 and the Zener diodes ZD1 and ZD2 and the resistor R constitute the constant voltage circuit 20 and the resistor RC and the capacitor MC constitute the operation time control circuit 30 of the constant voltage circuit and the varistor TNR1 functions as the overvoltage protection Circuit (40).
상기와 같이 구성한 회로의 동작은 스위치 S가 온(On) 즉, 유도성 부하 VL에 전압이 인가되면 이 순간 연곁검 a가 +전위, 연결점 b가 -전위이면 ZD2→RC→MC→D2 와 ZD2→R→D2로 각각 전류가 흐르게 되고, MC에 풀(Full)충전되기까지 ZD2의 정전압치 만큼 전압이 인가되게 된다. 순간 연결점 b가 +전위, 연결점 a가 -전위이면 ZD1→R→D1과 ZD1→MC→RC→D2로 전류가 반대로 흐르게 된다.When the switch S is on, that is, when a voltage is applied to the inductive load V L , the terminal side detector a is at + potential, and when the connection point b is at - potential, ZD 2 → RC → MC → D 2 A current flows from ZD2 to R to D2, and the voltage is applied to the ZD2 by a constant voltage until the MC is fully charged. If the instantaneous connection point b is a positive potential and the connection point a is a negative potential, the current flows inversely from ZD1? R? D1 and ZD1? MC? RC? D2.
따라서, 전원이 인가된 후 유도성 부하 VL에 순간돌입전류가 흐르기전 다이오드 D1, D2, 제너다이오드 ZD1, ZD2의 스위칭 작용에 의해 순간돌입전류가 가장높이 나타나는 사인파상의 정점(Pick Point)을 저항 RC, 컨덴서 MC가 제어하는 일정시간 동안 만큼 리미팅(Limiting)되게 하여 순간돌입전류를 억제시킨 후 유도성 부하에 전류를 통하게 하는 것이다.Therefore, the peak point on the sine wave, in which the instantaneous inrush current is highest by the switching action of the diodes D1 and D2 and the zener diodes ZD1 and ZD2, before the instantaneous inrush current flows into the inductive load V L after the power is applied, RC, and the capacitor MC for a certain period of time, thereby suppressing the instantaneous inrush current, and then passing the current through the inductive load.
또한, 바리스터 TNR1은 과전압으로부터 회로를 보호하는 역할을 하게 되는 것이다.In addition, the varistor TNR1 serves to protect the circuit from overvoltage.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 회로도로서, 도 9의 회로 중 다이오드 D1 대신 제너다이오드 ZD3, 다이오드 D2 대신 제너다이오드 ZD4를 사용한 것으로, 제너다이오드 D3, ZD4는 순방향 특성만을 사용하여 다이오드와 같은 역할을 담당하도록 한 것으로, 동작은 도 9의 회로와 동일하므로 자세한 설명은 성략한다.FIG. 10 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. In the circuit of FIG. 9, a Zener diode ZD4 is used instead of the diode D1 and a Zener diode ZD4 is used in place of the diode D2. Zener diodes D3 and ZD4 serve as diodes Since the operation is the same as that of the circuit of Fig. 9, a detailed description will be omitted.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예의 회로도로서, 정전압, 써지전압보호 기능을 하는 순간 전압 써프레서(Transient voltage suppressor)인 전압제어 특징을 갖는 양방향 다이오드 VRD1과 회로보호 역할을 담당하는 저항 R을 직렬로 연결하여 구성한 정전압회로(20)를 연결점 a, b에 연결하여 유도성부하 VL에 병렬로 연결하고, 상기 저항 R의 양단에 충전과 방전을 제어하는저항 RC와 충전기능을 담당하는 컨덴서 MC를 직렬로 하여 구성한 정전압회로의 동작시간 제어회로(30)를 연결점 g, h에 병렬 연결하고, 바리스터 TNR1을 유도성 부하 VL에 병렬연결하여 구성한 것으로, 도 9 및 도 10에 도시한 회로의 다이오드 D1, D2 및 제너다이오드 ZD1, ZD2, ZD3, ZD4를 양방향 다이오드 VRD1로 대체한 것이다. 즉, VRD1은 양방향 다이오드이므로 제너다이오드 ZD1과 ZD2의 기능을 동시에 수행하게 되는 것이다.Fig. 11 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. In Fig. 11, a bidirectional diode VRD1 having a voltage control characteristic, which is a transient voltage suppressor functioning as a constant voltage and surge voltage protection function, and a resistor R And connected to the inductive load V L in parallel, a resistor RC for controlling the charging and discharging at both ends of the resistor R, and a capacitor MC for charging the capacitor R And the varistor TNR1 are connected in parallel to the inductive load V L. In the circuit shown in Figs. 9 and 10, the operation time control circuit 30 of the constant- Diodes D1 and D2 and zener diodes ZD1, ZD2, ZD3 and ZD4 are replaced by bidirectional diode VRD1. That is, since VRD1 is a bidirectional diode, functions of zener diodes ZD1 and ZD2 are simultaneously performed.
동작원리는 도 9 및 도 10의 회로와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.The operation principle is the same as that of the circuit shown in Figs. 9 and 10, and a detailed description thereof will be omitted.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예의 회로도로서, 도 13의 회로에서 양방향다이오드 VRD1 대신 바리스터 TNR2를 적용하고, 과전압 보호회로(30)로 바리스터 TNR1 대신 저항 RCK 와 컨덴서 MCK를 직렬로 연결하여 구성한 것이다.12 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention in which the varistor TNR2 is applied instead of the bidirectional diode VRD1 in the circuit of Fig. 13 and the resistor RCK and the capacitor MCK are connected in series to the overvoltage protection circuit 30 instead of the varistor TNR1 .
바리스터 TNR2는 양방향성 정전압 소자이므로 도 9 및 도 10의 제너다이오드 ZD1과 ZD2의 기능을 수행하게 된다.Since the varistor TNR2 is a bidirectional constant-voltage device, it functions as the zener diodes ZD1 and ZD2 of Figs.
동작원리는 상기한 회로와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Since the operation principle is the same as the above-mentioned circuit, detailed description is omitted.
도 13은 본 발명의 제 5 실시예의 회로도로서, 제너다이오드 ZD1, 저항 RC1, 컨덴서 MC1, 다이오드 D1을 직렬 연결하여 연결점 a, b에 연결하여 유동성 부하 VL에 병렬연결하며, 다이오드 D2, 컨덴서 MC2, 저항 RC2, 제너다이오드 ZD2를 직렬 연결하여 연결점 c, d에 연결하여 유도성 부하 VL에 병렬연결하고, 바리스터 TNR1 역시 연결점 e, f에 연결하여 유도성 부하 VL에 병렬연결하여 구성한 것으로, 도 9의 제너다이오드 ZD1용 충전컨덴서와, 제너다이오드 ZD2용 충전 컨덴서를 따로 분리한 형태이며 회로의 동작은 저항 R만 생략되었을 뿐 나머지는 도 9와 동일하다.13 is a fifth embodiment of a circuit diagram of the present invention, a Zener diode ZD1, resistors RC1, capacitor MC1, and a diode D1 in series connection by connecting the connection points a, b, and parallel connected to the fluidic load V L, diode D2, capacitor MC2 , The resistor RC2 and the zener diode ZD2 are connected in series and connected to the connection points c and d to be connected in parallel to the inductive load V L and the varistor TNR1 to the connection points e and f to be connected in parallel to the inductive load V L , The charging capacitor for the Zener diode ZD1 and the charging capacitor for the Zener diode ZD2 in Fig. 9 are separately provided. The operation of the circuit is the same as that in Fig. 9 except that only the resistor R is omitted.
도 14는 본 발명의 제 6 실시예의 회로도로서, 도 11의 회로의 양방향다이오드 VRD1대신 양방향성 정전압 소자인 바리스터 TNR2를 적용한 것으로 회로동작은 동일하다.Fig. 14 is a circuit diagram of a sixth embodiment of the present invention, in which a bi-directional constant voltage element varistor TNR2 is used in place of the bi-directional diode VRD1 of the circuit of Fig. 11, and the circuit operation is the same.
도 15 내지 도 17 은 상기한 회로에서 충, 방전시간을 제어하는 저항 RC의 위치를 변경한 실시예이다.15 to 17 show an embodiment in which the position of the resistor RC for controlling charge and discharge time is changed in the above circuit.
도 15 는 본 발명의 제 7 실시예의 회로도로서, 서로 역방향으로 병렬연결된 제너다이오드 ZD1, ZD2에 저항 R과 저항 RC를 직렬로 연결한 후 저항 R의 양단을 연결점으로 하여 컨덴서 MC를 병렬 연결한 것이다.15 is a circuit diagram of a seventh embodiment of the present invention, in which a resistor R and a resistor RC are connected in series to Zener diodes ZD1 and ZD2 connected in parallel to each other in parallel, and a capacitor MC is connected in parallel with both ends of the resistor R as connection points .
이 회로에서도 역시 바리스터 또는 CR 흡수기(컨덴서와 저항을 직렬로 연결한 것)로 전류 보호회로를 구성하여 유도성 부하 VL에 병렬 연결하여 과전류로부터 회로를 보호한다.This circuit also protects the circuit from overcurrent by connecting it in parallel with an inductive load V L by constructing a current protection circuit with a varistor or a CR absorber (a series connection of a capacitor and a resistor).
도 16은 본 발명의 제 8 실시예의 회로도로서, 도 15의 서로 역방향으로 병렬연결된 제너다이오드 ZD1, ZD2 대신 양방향 다이오드 VRD를 적용한 것이다.FIG. 16 is a circuit diagram of an eighth embodiment of the present invention, in which bidirectional diode VRDs are applied instead of zener diodes ZD1 and ZD2 connected in parallel to each other in FIG.
도 17은 본 발명의 제 9 실시예의 회로도로서, 도 15의 서로 역방향으로 병렬연결된 제너다이오드 ZD1, ZD2 대신 양방향 정전압 소자인 바리스터 TNR을 적용한 것이다.FIG. 17 is a circuit diagram of a ninth embodiment of the present invention, in which a varistor TNR, which is a bidirectional constant voltage device, is applied in place of the zener diodes ZD1 and ZD2 connected in parallel to each other in FIG.
도 18a는 순간돌입전류 발생의 시간에 따른 전압, 전류 특성도, 도 18b는 본 발명에 의해 순간돌입전류가 억제되었을 경우의 시간에 따른 전압·전류 특성도로서, 도 18a는 교류전왼의 스위치가 온(On)되는 순간 순간적으로 전류가 상승했다가 점차 안정되는 것을 나타내고 있으며, 도 18b는 전압을 리미팅하므로써 순간돌입전류를 억제한 것을 나타내고 있으며, 빗금친 부분은 억제된 전류부분을 나타낸 것이다.FIG. 18A is a voltage vs. current characteristic diagram according to time, and FIG. 18B is a voltage / current characteristic diagram according to time when an instantaneous inrush current is suppressed by the present invention. FIG. FIG. 18B shows that the instantaneous inrush current is suppressed by limiting the voltage, and the hatched portion shows the suppressed current portion.
아래의 표는 종래의 계전기 접점식 회로와 본 발명의 제어특성을 비교한 것이다.The table below compares the control characteristics of the present invention with conventional relay contact circuits.
__
표에 설명한 바와 같이, 종래의 계전기 접점식 방식에서는 순간돌입전류 IL을 제어하는 제어인자가 시간변화분 dt와 전압변화분 dv이며, 역기전력을 제어할 수 있음을 알 수 있다.As described in the table, in the conventional relay contact type system, the control factor for controlling the instantaneous inrush current I L is the time variation dt and the voltage variation dv, and it can be seen that the counter electromotive force can be controlled.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 교류전원을 사용하는 전기·전자제품의 유도성부하에 순간돌입전류(In Rush Current)가 발생하는 시간동안 유도성 부하에 인가되는 전압을 일정수준으로 강압시켜 순간돌입전류를 제어하며, 무접점회로 방식을 채용하므로써 제조원가를 낮출 수 있을 뿐 만 아니라 소음이 없고, 낮은 유도성 부하에서부터 높은 유도성 부하까지 장해제어폭이 넓은 전원 안정화회로를 제공하므로써 국제적인 전자기파 장해 관련규격의 규제 강화에 따른 경쟁력 강화에 부흥할 수 있는 등의 유용한 효과를 가진다.As described above, according to the present invention, a voltage applied to an inductive load is reduced to a certain level during an inrush current under an inductive part of an electric / electronic product using an AC power source to generate an instantaneous inrush current And it is possible to reduce the manufacturing cost by employing the non-contact circuit method, and to provide a power stabilization circuit having a wide range of disturbance control from no-noise, low inductive load to high inductive load, And to enhance the competitiveness by strengthening regulations.
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