KR20000038281A - 돌입전류 제한회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 유니트를 포함하는 시스템에서의 돌입전류 제한회로에 관한 것으로서, 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류가 입력전압을 심하게 변화시키고 다른 유니트나 시스템에 악영향을 주는 것을 최소화시키기 위한 것이다.
이를 위하여 본 장치는 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류에 의해 유발되는 입력 DC 전압의 변화를 최소화하는 역전류 방지를 위한 제 1 방지수단과, 저항에 의한 분배 수단과, 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류의 흐름을 제어하는 스위칭 수단과, 분배된 전압이 일시적으로 상기 스위칭 수단에 걸리는 것을 방지하기 위한 제2 방지수단을 포함한다.
따라서, 본 발명은 종래의 돌입전류 리미터를 사용하지 않게 됨으로써 원가를 절감할 수 있으며 현재 사용 중인 DC/DC 변환기 내부의 필터와 중복되는 LC 회로에 의해서 초래될 수 있는 악영향을 제거할 수 있다. 또한 MOS-FET가 스위치로 동작하기 때문에 유니트의 탈착시 발생되는 돌입 전류에 의한 영향을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구성 자체가 간단하여 실장되는 부품이 차지하는 면적이 줄어들게 되므로 유니트를 소형화하는데 기여한다.

Description

돌입전류 제한회로
본 발명은 다수의 유니트를 포함하는 시스템에서의 돌입전류 제한 회로에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 유니트에서의 DC 전원 입력부 회로도이다.
도 1에서와 같이 역전류가 흐르지 않게 하는 다이오드(D1,D2)와, 전원 뒤에 있는 단의 고장에 대비하는 퓨즈(F1)와, 포트 1(10)과 포트 2(11)가 포트 3(13)으로 빠르게 연결되는 것을 지연하는 제품화된 돌입전류 리미터(inrush current limiter;이하 ICL이라고 함)(12)와, 전원 입력단이나 전원 후단으로부터 발생된 잡음에 의한 영향을 최소화하는 콘덴서(C1,C2) 및 인덕터(L1)로 구성되어 있다.
다수의 유니트를 포함하는 시스템에서 유니트를 탈착할 때 돌입전류가 발생하더라도 다이오드(D1,D2)에 의해서 역전류가 흐르지 않도록 제한된다. 이 때 제한되지 못한 전류가 전원의 후단에 고장을 일으키는 것을 퓨즈(F1)에서 막게 된다.
ICL(12)은 포트 1(10)과 포트 2(11)의 -48V가 포트 3(13)의 -48V 단자로 빠르게 연결되지 않도록 지연 기능을 하는데, 내부는 용량이 대체로 큰 콘덴서를 사용하여 충분히 지연 시간을 갖도록 구성되어 있다. ICL(12)과 병렬로 연결된 콘덴서(C1,C2)는 전원의 입력단이나 후단으로부터 발생된 잡음에 의한 소자간의 영향을 최소화하기 위해서 인덕터(L1)와 함께 필터의 역할을 수행한다.
도 2는 종래의 돌입전류 제한 회로도이다.
도 2에서와 같이 직류 전압을 공급하는 DC 전원(20)과, 상기 DC 전원(20)을 제어하는 전원 스위치(21)와, 상기 DC 전원(20)의 교류 성분을 차단하는 인덕터(L1)와, 완충 작용을 하는 다이오드(CR1,CR2)와, 전압을 일정하게 분배하는 제너 다이오드(VR1) 및 저항(R1)과, 돌입전류의 흐름을 지연하는 콘덴서(C1,C2) 및 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor;이하 FET라고 함)(Q1)로 구성된다.
DC 전압원(20)은 전원 스위치(21)를 닫게 되면 작동하게 되고, DC 전원(20)으로부터 출력되는 직류전압의 교류 성분을 인덕터(L1)를 통하여 차단한다. 인덕터(L1)와 병렬로 연결된 다이오드(CR1,CR2)는 완충하는 작용을 하며, 제너 다이오드(VR1)와 저항(R1)을 이용하여 콘덴서(C1) 바로 위의 지점(A)의 전압이 일정하도록 전압을 분배한다. 제너 다이오드(VR1)는 과도 전압으로부터 FET(Q1)의 게이트를 보호하고, 콘덴서(C1)는 초기에 FET(Q1)를 OFF 상태로 유지하지만, 상기 분배된 전압이 적은 용량의 콘덴서(C1)를 충전하게 되고 콘덴서(C1)의 충전 시간만큼 돌입전류의 흐름은 지연된다.
콘덴서(C1)가 충전되면서 FET(Q1)의 저항을 서서히 감소시켜 작은 저항값을 가지게 한다. 이런 작용이 적은 용량의 콘덴서(C1)와 직렬로 연결된 저항(R1)의 값에 따라서, 큰 용량의 콘덴서(C2)를 통하여 원하는 레벨로 돌입전류를 제한하게 된다. 상기 FET(Q1)는 보통의 트랜지스터보다 더 많은 저항의 감소가 가능하며, 큰 용량의 콘덴서(C2)가 충전되는 시간만큼 지연을 하게된다.
상술한 바와 같이 종래의 기술은 기존에 제품으로 판매되는 돌입전류 리미터를 사용하여야 하는데 기존의 제품은 내부의 콘덴서와 인덕터의 용량을 마음대로 조정할 수 없을 뿐만 아니라 후단에 연결된 DC/DC 변환기와 중복되는 콘덴서와 코일이 있을 경우 전류의 흐름에 방해를 초래할 수 있다.
현재 사용 중인 DC/DC 변환기는 대개 내부의 필터로 LC필터를 가지고 있으므로, 기존의 돌입전류 리미터를 사용할 때에는 항상 소자간에 악영향을 주지 않는 소자를 선택해야 하는 어려움이 있다.
따라서, 다수의 유니트를 포함하는 시스템에서 유니트를 탈착할 때 발생되는 돌입전류에 의해 유발되는 악영향들을 최소화하고, 후단에 위치하는 DC/DC 변환기의 LC 회로와 작용하여 전류의 흐름을 방해하지 않는 돌입전류 제한회로의 개발이 요구되고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 유니트를 구비한 시스템에서 유니트의 탈착시 돌입 전류로 인해 발생되는 악영향들을 개선하고, 후단에 위치하는 DC/DC 변환기의 LC 회로와 작용하여 전류의 흐름을 방해하지 않는 돌입전류 제한회로를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 유니트에서의 DC 전원 입력부 회로도,
도 2는 종래의 돌입전류 제한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 DC 전원 입력부에서의 돌입전류 제한 회로도이다.
＜도면 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
30: 포트 1 31: 포트 2
32: 포트 3 D1,D2: 다이오드
F1: 퓨즈 R1,R2: 저항
C1: 콘덴서
Q2: 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOS-FET)
B: MOS-FET(Q2)의 게이트 단자
상기 목적을 달성하기 위한 본 장치는 다수의 유니트를 포함하는 시스템에서의 돌입전류 제한회로에 있어서, 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류에 의해 유발되는 입력 DC 전압의 변화를 최소화하는 역전류 방지를 위한 제 1 방지수단과, 저항에 의한 분배 수단과, 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류의 흐름을 제어하는 스위칭 수단과, 분배된 전압이 일시적으로 상기 스위칭 수단에 걸리는 것을 방지하기 위한 제2 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 DC 전원 입력부에서의 돌입전류 제한 회로도이다.
본 장치는 역전류가 흐르는 것을 방지하는 다이오드(D1,D2)와, 전원 후단의 고장을 차단하는 퓨즈(F1)와, 전압을 분배하는 저항(R1,R2)과, 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류의 흐름을 제어하는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide semiconductor field effect transistor;이하 MOS-FET라고 함)(Q2)와, 상기 분배된 전압이 FET(Q2)에 일시적으로 걸리는 것을 방지하는 콘덴서(C1)로 구성된다.
돌입전류 서지(surge)는 DC/DC 변환기(미도시)의 LC 필터 구조로부터 발생한다. 그러므로 DC/DC 변환기(미도시)에서 사용되는 LC 필터는 본질적으로 돌입전류를 일으킨다.
도 3에서와 같이 다수의 유니트를 포함하는 시스템에서 유니트를 탈착할 때 돌입전류가 발생하는데 병렬 연결된 두 개의 다이오드(D1,D2)에 의해서 역전류가 흐르지 않도록 제한된다. 그리고, 만약 제한되지 못한 전류가 전원의 후단에 고장을 일으키는 것은 상기 다이오드(D1,D2)와 직렬로 연결된 퓨즈(F1)에 의해서 차단된다.
포트 1(30)과 포트 2(31)로 입력되는 -48V의 전압은 저항(R1,R2)에 의해서 전압 분배가 이루어진다. 이 때 콘덴서(C1)가 충전되는 시간만큼 지연이 이루어지므로 저항(R1,R2)에 의해서 분배된 전압이 일시적으로 MOS-FET(Q2)에 걸리는 것을 방지하여 갑작스런 MOS-FET(Q2)의 동작이 이루어지지 않도록 한다 . 그리고 콘덴서(C1)가 충전되면서 MOS-FET(Q2)의 저항을 천천히 감소시켜 원하는 돌입전류로 제한한다.
MOS-FET(Q2)의 게이트 단자(B)에는 특정 전압, 즉 동작 임계 전압 이상이 걸리도록 저항(R1,R2)의 값이 정해져야 한다. MOS-FET(Q2)의 게이트 단자(B) 전압이 동작 임계 전압을 초과하면 MOS-FET(Q2)는 스위치처럼 작동하게 되는데, 이와 같이 동작함으로써 유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류의 흐름을 제어한다.
상기 저항(R1,R2)에 의해서 분배된 전압은 MOS-FET(Q2)를 동작시켜 접지와 포트 3(32)의 -48V 단자 사이에 연결된 DC/DC 변환기(미도시)에 입력된다.
본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래의 돌입전류 리미터를 사용하지 않게 됨으로써 원가를 절감할 수 있으며 현재 사용 중인 DC/DC 변환기 내부의 필터와 중복되는 LC 회로에 의해서 초래될 수 있는 악영향을 제거할 수 있다. 또한 MOS-FET가 스위치로 동작하기 때문에 유니트의 탈착시 발생되는 돌입 전류에 의한 영향을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구성 자체가 간단하여 실장되는 부품이 차지하는 면적이 줄어들게 되므로 유니트를 소형화하는데 기여한다.
그리고, 입력 전압으로 직류 -48V를 사용하는 DC/DC 변환을 통하여 유니트 내에서 요구되는 전압을 만들어 사용하는 경우에 적합하다.

Claims (5)

  1. 다수의 유니트를 포함하는 시스템에서의 돌입전류 제한회로에 있어서,
    유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류에 의해 유발되는 입력 DC 전압의 변화를 최소화하는 역전류 방지를 위한 제 1 방지수단;
    저항에 의한 분배 수단;
    유니트의 탈착시 발생되는 돌입전류의 흐름을 제어하는 스위칭 수단; 및
    분배된 전압이 일시적으로 상기 스위칭 수단에 걸리는 것을 방지하기 위한 제2 방지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 제한회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 방지 수단은 다이오드인 것을 특징으로 하는 돌입전류 제한회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭 수단은 MOS-FET인 것을 특징으로 하는 돌입전류 제한회로.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 방지 수단은 콘덴서인 것을 특징으로 하는 돌입전류 제한회로.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 입력 DC 전압은 -48V로 인가하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 제한회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030041236A (ko) * 2001-11-19 2003-05-27 기아자동차주식회사 자동차의 초기 러시전류 및 구속전류에 따른 전력 제어장치
KR100792180B1 (ko) * 2001-11-28 2008-01-09 국방과학연구소 돌입전류 제어회로 및 돌입전류 제어회로를 사용한 전원공급기
KR101053741B1 (ko) * 2009-11-10 2011-08-02 대성전기공업 주식회사 자동차용 돌입 전류 제한 회로

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