KR20010037514A - 유입전류 억제회로 - Google Patents

Abstract

유입전류를 억제하는 회로에 관한 것으로, 수명이 길고 제작단가가 낮은 유입전류 차단회로를 제공하는 데에 그 목적이 있으며, 교류전압을 정류하여 출력하는 정류부와, 정류부에서 정류된 전압을 평활하는 평활부와, 평활부와 정류부 사이에 연결된 저항부와, 저항부에 병렬로 연결된 스위치소자, 그리고 평활부의 출력이 일정 수준 이상이면 스위치소자를 도통시키는 스위치제어부를 포함하여 구성된 것이 특징으로서, 종래의 유입전류 억제회로에 비하여 트라이악 또는, 릴레이 소자가 필요없이 하드웨어적인 회로 구성만으로 초기전류를 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

유입전류 억제회로{Circuit for restrainning Inrush current}

본 발명은 유입전류를 억제하는 회로에 관한 것으로, 직류전원회로의 유입전류를 억제하는 회로에 관한 것이다.

모터를 구동시키는 인버터 구동회로와 같이 직류전원을 인가받아 소정의 구동신호를 생성하는 회로는 전원부로부터 돌발적으로 유입되는 고전위의 직류전압을 차단할 필요가 있다. 도 1은 이러한 고전위의 직류전압을 차단할 수 있는 억제회로가 없는 회로를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 것과 같이 초기에 전원이 인가될 때, 전류는 교류전압선을 거쳐 브리지 다이오드(bridge diode)와, 평활 커패시터를 통과하여 흐른다. 이 때, 커패시터는 초기에 충전된 전압이 없으므로, 단락(short)와 동일한 상태이다. 이러한 단락 현상으로 인하여 초기에 상당히 큰 전류가 순간적으로 흘러 브리지 다이오드와 평활 커패시터에 충격을 주게된다. 이러한 현상이 빈번하게 발생하면 회로를 구성하는 각 부품이 손상되는 경우가 발생한다.

이러한 경우를 방지하기 위하여 전원의 온/오프(on/off)가 잦은 전원회로는 반드시 유입전류를 억제하는 회로를 포함하고 있어야 한다. 도 2는 저항과 릴레이 소자를 이용하여 유입전류를 억제하는 기존의 회로를 도시한 것이다.

종래의 유입전류 차단회로는 다음과 같이 동작한다.

초기에 저항(R1)을 통해 전류가 흐르면, 저항(R1)에 의해 전류가 억제되고 어느 정도 시간이 흐른 후에 커패시터 전압이 충전된다. 그래서, 커패시터에 충전된 전압으로 인하여 차단(open) 상태가 되면, 마이콤 신호를 인가받아 릴레이를 동작시킨다. 이 때, 종래의 유입전류 차단회로가 릴레이를 사용하는 이유는 저항(R1)을 통하여 지속적으로 전류가 흐르면, 전류와 저항값에 의해 손실이 발생되기 때문이다. 이러한 손실을 줄이기 위하여 종래의 유입전류 차단회로는 초기 상태가 지나서 어느 정도 커패시터에 전압이 충전되면, 릴레이를 이용하여 전류가 흐르게 하는 것이다.

그러나, 도 2에 도시된 회로는 릴레이의 가격으로 인하여 제작단가가 높아지는 문제점이 있고, 릴레이 구동을 위한 마이콤의 출력이 필요하며, 채터링(chattering)으로 인한 오동작이 일어나는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 트라이악(TRIAC)을 사용하는 회로가 있다. 도 3은 트라이악을 사용하는 종래의 유입전류 차단회로를 도시한 회로도이다.

도 3에 도시된 종래의 유입전류 차단회로는 릴레이 대신 트라이악을 사용함으로써, 릴레이의 기계적 접점이 아닌 전기적 접촉을 이용하여 회로의 수명을 연장시키고 제작단가가 낮아지는 장점이 있다. 그러나, 게이트 신호에 전압을 인가해 주어야 하므로, 트라이악 전용전원을 위한 전압라인을 별도로 구성해야 된다는 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 종래의 릴레이를 사용하는 유입전류 차단회로는 릴레이의 기계적 접점 작용으로 인하여 수명이 짧은 문제점이 있고, 트라이악을 사용하는 유입전류 차단회로는 트라이악 구동을 위한 전용전압라인을 별도로 설치해야 하는 문제점이 있다. 게다가 상기 종래의 유입전류 차단회로는 모두 마이콤의 신호를 받아 구동하므로, 회로가 복잡해진다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 마이콤 신호가 필요없고, 별도의 전압라인을 설치하지 않으면서도 수명이 길고 제작단가가 낮은 유입전류 차단회로를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 유입전류를 억제하기 위한 회로가 구성되지 않은 전원회로를 도시한 회로도.

도 2은 저항과 릴레이를 이용하여 유입전류를 억제하는 회로를 도시한 회로도.

도 3은 트라이악을 이용하여 유입전류를 억제하는 회로를 도시한 회로도.

도 4는 본 발명의 유입전류 억제회로를 도시한 회로도.

도면의 주요부분에 대한 기호설명

100 : 교류전원 200 : 정류부

300 : 평활부 400 : 저항부

500 : 스위치제어부 600 : 스위치소자

본 발명은 트랜지스터를 이용하여 유입전류(Inrush current)를 방지하는 것이 특징이다.

본 발명의 유입전류 억제회로는 교류전압을 정류하여 출력하는 정류부와, 정류부에 연결되어 정류부에서 출력되는 초기전류를 충전하여 평활하는 평활부와, 평활부와 정류부 사이에 연결된 저항부, 저항부에 병렬로 연결된 스위치소자, 그리고 평활부와 병렬로 연결되어 스위치소자를 도통시키는 스위치제어부를 포함하여 구성되어 있다. 도 4는 본 발명의 유입전류 억제회로를 도시한 회로도이다.

정류부(200)는 교류전원부(100)로부터 입력되는 교류전압을 정류하여 출력한다. 정류부(200)는 일반적으로 브릿지 다이오드로 구성되는 것이 바람직하다. 브릿지 다이오드는 교류전압을 전파정류하여 출력한다.

평활부(300)는 정류부(200)에 일단이 연결되어 정류부(200)에서 출력되는 전압을 소정의 문턱치까지 충전하고, 외부에서 인가되는 전압의 전위에 따라 방전한다. 그래서, 정류부에서 출력된 전압을 평활시킨다. 이러한 평활부(300)는 커패시터로 구성되는 것이 바람직하다.

저항부(400)는 평활부(300)의 타단과 정류부(200) 사이에 연결되어 정류부(200)에서 출력되는 전류의 양을 제한한다. 따라서, 평활부(300)를 통해 흐르는 전류, 즉 초기전류가 제한된다. 그 결과, 평활부(300)에 전압이 충전되는 것이다.

스위치소자(500)는 저항부(400)에 병렬로 연결되어 외부의 제어신호에 의해 도통여부가 결정된다. 이러한 스위치소자(500)는 일반적으로 트랜지스터로 구성되며 트랜지스터의 입력단자와 출력단자가 저항부(400)에 병렬로 연결되고, 제어단자가 스위치제어부(600)에 연결되도록 설치되어 있다.

스위치제어부(600)는 평활부(300)와 병렬로 연결되어 평활부(300)에 일정 수준 이상의 전압이 충전되면, 스위치소자(500)를 도통시킨다. 즉, 스위치제어부(600)은 평활부의 출력이 일정한 수준 이상이면 스위치소자(500)를 도통시키는 것이다. 이러한 스위치제어부(600)는 평활부(300)에 병렬로 연결된 제 1 저항(R2, R3)과, 제 1 저항(R2, R3)에 직렬로 연결된 제 2 저항(R4)과, 제 2 저항(R4)에 병렬로 연결되고 제 1 저항(R2, R3)에 직렬로 연결된 커패시터, 그리고 제 2 저항(R4)에 병렬로 연결되고 일단이 스위치소자(500)에 연결된 제 3 저항(R5)을 포함하여 구성되어 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 유입전류 억제회로 다음과 같이 동작한다.

먼저, 초기에 교류전원부(100)으로부터 정류부(200)에 전압이 인가되면, 정류부(200)에 의해 정류된 전압이 평활부(300)와 저항부(400)를 통해 전류가 흐른다. 이 때, 이러한 저항으로 인가하여 초기에 발생하는 매우 큰 전류, 즉 초기전류의 양이 제한된다.

그 후, 초기전류가 지속적으로 흐르면서 평활부(300)에 전압이 소정의 문턱치까지 충전된다. 평활부(300)에 충전되는 전압이 상기 문턱치를 초과하면, 스위치제어부(600)를 통해 전류가 흐른다.

스위치제어부(600)에 흐르는 전류의 전압은 제 1 저항(R2, R3)과 제 2 저항(R4)에 의해 분압되어 제 3 저항(R5)을 통해 스위치소자(500), 즉 트랜지스터의 제어단자로 인가된다. 이 때, 트랜지스터의 제어단자로 인가된 전압은 트랜지스터의 문턱전압을 초과하여 트랜지스터를 도통(turn on)시킨다.

트랜지스터가 도통되면, 저항부(400)를 통해 흐르던 전류는 트랜지스터를 통해 흐른다. 따라서, 저항부(400)에 의해 억제되던 전류량이 증가하여 전력이 증강된다. 그 결과, 평활부(300)에 전압이 충전되지 않았던 초기에는 저항부(400)에 의해 전류량이 억제되지만, 평활부(300)에 전압이 충전된 후에는 전류량이 억제되지 않고 정상적으로 정류부(200)가 동작한다.

결국, 본 발명은 트랜지스터의 전압을 분배받아 사용하므로, 정류부(200)를 포함하는 전원회로의 부하를 줄이고, 별도의 마이콤 신호가 필요없게 된다.

본 발명은 종래의 유입전류 억제회로에 비하여 트라이악 또는, 릴레이 소자가 필요없이 하드웨어적인 회로 구성만으로 초기전류를 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유입전류 억제회로는 종래의 유입전류 억제회로와 달리 릴레이의 기계적 동작이 없어 종래보다 수명이 길어지고, 트라이악을 구동하기 위한 별도의 전압라인이 필요없으므로, 종래보다 제작단가가 낮아지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 교류전압을 정류하여 출력하는 정류부,

   상기 정류부에서 정류된 전압을 평활하는 평활부,

   상기 평활부와 상기 정류부 사이에 연결된 저항부,

   상기 저항부에 병렬로 연결된 스위치소자, 그리고

   상기 평활부의 출력이 일정 수준 이상이면 상기 스위치소자를 도통시키는 스위치제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유입전류 억제회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치소자는

   상기 저항부에 입력단자와 출력단자가 병렬로 연결되고 상기 스위치제어부에 제어단자가 연결된 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 유입전류 억제회로.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치제어부는

   상기 평활부에 병렬로 연결된 제 1 저항,

   상기 제 1 저항에 직렬로 연결된 제 2 저항,

   상기 제 2 저항에 병렬로 연결되고 상기 제 1 저항에 직렬로 연결된 커패시터, 그리고

   상기 제 2 저항에 병렬로 연결되고 일단이 상기 스위치소자에 연결된 제 3 저항을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유입전류 억제회로.