KR20010071034A

KR20010071034A - 용량성 부하의 전류 생성을 제한하는 회로

Info

Publication number: KR20010071034A
Application number: KR1020017001098A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 호프만; 휴고 골러
Original assignee: 칼 하인쯔 호르닝어; 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-07-28
Also published as: EP1101265B1; CN1143420C; WO2000007272A1; EP1101265A1; JP2002521997A; US5994889A; CN1311911A; DE59903269D1

Abstract

용량성 부하(1)가 스위치 온 되면, 예를 들어, 접촉기들(4,10,20)의 접촉면 융합을 야기시키는 전류 피크가 발생한다.

스위치 온 전류를 제한하는 회로 배치는 스위치 온시 전류의 흐름을 감소시키기 위해 제공되는 NTC 서미스터들(40)을 포함한다. 추가 서미스터(44)가 전류에 의해 충분히 가열될 때까지, 상기 서미스터들(40)은 바이패스 되지 않고, 용량성 부하(1)는 충분한 동작 전압(2)을 제공받는다. 스위치 오프 되면, 주위 온도에 대해 보상된 트랜지스터(46)의 전압 분배기(44,48)는, 추가 NTC 서미스터(44)와 그에 따른

모든 NTC 서미스터들(40)이 충분히 냉각될 때까지, 급격한 스위칭 온을 예방한다.

Description

용량성 부하의 전류 생성을 제한하는 회로{CIRCUIT FOR LIMITING THE MAKING CURRENT OF A CAPACITIVE LOAD}

예를 들어 X-Y 모터들을 작동하기 위한 서보 출력 단으로부터 용량성 부하가 스위치 온 되면, 용량성 부하는 순간적으로 충전된다. 상기 출력단들의 에너지 저장 커패시터들(18000㎌ 까지)의 경우에, 안전을 위해 회로에 연결된 접점과 접촉기들을 녹일 수 있는 200A 까지의 전류 피크가 발생할 수 있다.

본 발명은 동작 전압에서 작동되는 용량성 부하의 스위치 온 전류를 제한하는 회로 배치에 관한 것이다.

본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예로서 상세히 설명된다.

본 도면은 유도성 부하의 스위치 온 전류를 제한하는 회로 배치도이다.

본 발명의 목적은 용량성 부하의 스위치 온 전류를 제한하기 위해 스위치 온 과정 동안 흐르는 전류를 줄이는 회로 배치를 구현하는 것이다.

그 목적은 본 발명에 따른 제1항의 특징을 가지는 회로 배치에 의해 달성된다.

본 발명에서는

상이한 시간에서 스위치 되는 2개의 스위치가 유용하게 사용된다. 제1 스위치는 동작 전압과 용량성 부하 사이에 연결된 NTC 서미스터를 경유하는 전류를 스위치한다. 따라서 스위치 온 전류는 제한되고 상기 NTC 서미스터의 자체 가열의 결과로서 시간이 지남에 따라 증가된다. 제2 스위치는 상기 제1 스위치에 관련된 지연 시간 후에 스위치하고, 따라서 상기 NTC 서미스터가 바이패스 되어지고 이용 가능한 용량성 부하의 동작 전압을 만들게 된다.

특히 간략한 회로 배치는 제2항에 따라 시간 지연을 야기시키는 추가 NTC 서미스터에 의해 구현된다.

상기 NTC 서미스터가 예열된 후에 스위치 온 과정동안 전류의 급증을 피하기 위해, 제3항은 제1, 제2 스위치들이 결합 스위칭 계전기의 공급 전압이 상기 추가 NTC 서미스터, 그리고 그에 따른 다른 NTC 서미스터들이 냉각될 때까지 스위치 되지 않도록 하는 결합 스위칭 계전기로서 구현되도록 하여준다.

본 도면에 따르면, 용량성 부하(1)는 정류기(3)와 접촉기들(4,10,20)로 구성된 회로를 경유하여 동작 전압(2)과 연결된다. 여기서, 제1 접촉기(4)의 입력들은 상기 동작 전압(2)과 연결된다. 3상 전력원은 각각이 동일한 회로를 가지는 3개의 입력들을 포함한다. 하나의 회로는 아래에서 제시되어 있고, 나머지 두개의 회로는 동일한 방식으로 연결된다. 제1 접촉기(4)는 여자기 전압이 여자기 입력(7)과여자기 출력(8)에 인가되면 여자기 장치(6)에 의해 스위치 되는 스위치들(5)을 가지고 있다. 상기 제1 접촉기(4)의 입력은 상기 스위치(5)를 경유하여 상기 제1 접촉기(4)의 출력과 연결된다. 상기 제1 접촉기(4)의 출력은 스위치들(11)과 추가 스위치(15)를 가지고 있는 제2 접촉기(10)의 일부 입력들과 연결된다. 상기 스위치들(11)과 추가 스위치(15)는 여자기 전압이 상기 제2 접촉기(10)의 여자기 입력(13)과 여자기 출력(14)에 인가되면 상기 제2 접촉기(10)의 여자기 장치(12)에 의해 스위치 된다. 상기 제2 접촉기의 출력은 정류기(3)의 입력에 연결되고, 상기 정류기(3)는 인가된 3상 전압을 정류하고, 그 전압을 상기 용량성 부하(1), 예를 들면 X-Y 모터들의 서보 출력단, 에 인가한다.

제3 접촉기(20)와 NTC 서미스터들(40)로 구성된 직렬 회로는 제1 접촉기(4)와 상기 정류기(3)사이에서 제2 접촉기(10)와 병렬로 연결된다. 상기 NTC 서미스터들(40)은 온도가 증가함에 따라 저항값이 감소하는(NTC:negative temperature coefficient) 온도 의존 저항 특성을 가지고 있다. 이러한 목적에서, 상기 제1 접촉기(4)의 출력들은 제3 접촉기(20)의 입력들에 연결되고, 상기 제3 접촉기(20)의 입력들은 스위치들(21)을 경유하여 상기 제3 접촉기(20)의 출력들에 연결된다. 상기 스위치들(21)은 여자기 전압이 상기 여자기 입력(23)과 출력(24)에 인가되면 상기 제3 접촉기(20)내의 여자기 장치(22)에 의해 스위치 된다.

상기 NTC 서미스터들(40)은 스위치 온 전류 제한기(33)내에 배치되고, 단자(39)를 경유하여 제3 접촉기(20)의 출력및 제2 접촉기(10)의 출력과 연결된다.

상기 접촉기들(4,10,20)을 제어하기 위해서, 예를 들어 그라운드(32)에 대해각각 24V DC 전압을 가지는 2개의 제어 전압들(30,31)이 사용된다. 제1 제어 전압(30)의 단자는 상기 제1,2,3 접촉기들(4,10,20)의 여자기 입력들(7,13,23)및 상기 스위치 온 전류 제한기(33)의 제1 단자(34)에 연결된다. 제1, 제3접촉기들(4,20)의 여자기 출력들(8,24)은 상기 스위치 온 전류 제한기(33)의 제2 단자(35)에 연결된다. 상기 스위치 온 전류 제한기(33)의 제2 단자(35)는 계전기(41)의 제1 스위치(42)를 경유하여 접지 라인(32)에 연결된 상기 스위치 온 전류 제한기(33)의 제3 단자(36)와 연결된다.

제2 접촉기(10)의 여자기 출력(14)은 상기 스위치 온 전류 제한기(33)의 제4 단자(37)와 연결된다. 이 제4 단자(37)는 계전기(41)의 제2 스위치(43)및 그와 직렬 연결된 추가 서미스터(44)를 경유하여 스위치 온 전류 제한기(33)의 제3 단자(36)와 연결된다.

상기 제2 접촉기(10)의 여자기 출력(14)은 역시 제2 접촉기(10)의 추가 출력(17)에 연결되고, 상기 추가 출력(17)은 추가 스위치(15)를 경유하여 상기 제2 접촉기(10)의 추가 입력(16)에 연결되며, 상기 제2 접촉기의 추가 입력(16)은 그라운드(32)에 연결된다.

제2 제어 전압(31)의 단자는 저항(47)과 npn 트랜지스터 (46)의 베이스에 연결된 추가 NTC 서미스터(48)를 경유하여 연결된 상기 스위치 온 전류 제한기의 제5 단자(38)에 연결된다. 상기 npn 트랜지스터(46)의 이미터는 제3 단자(36)를 경유하여 그라운드(32)에 연결되고, 상기 트랜지스터(46)의 컬렉터는 퓨즈(45)를 경유하여 스위치 온 전류 제한기(33)의 제1 단자(34)에 연결된다.

제2 단자(35), 제4단자(37) 그리고 상기 트랜지스터(46)의 컬렉터는 각각 켄칭 다이오드(quenching diode)를 경유하여 제1 단자(34)에 연결된다.

본 회로 배치의 기능은 다음과 같다: 제1 제어 전압(30)은 계전기(31)의 공급 전압으로 사용되고, 제2 제어 전압(31)은 계전기(41)의 제어 전압으로 사용된다. 만약 상기 전압들(30,31)이 연결되지 않으면, 상기 계전기(41)는 자극되지 않고 용량성 부하(1)는 동작 전압(2)에 연결되지 않는다. 만약 상기 계전기(41)가 스위치 하면, 제1 접촉기(4)와 제3 접촉기(20) 역시 동시에 스위치 한다. 전류는 상기 NTC 서미스터(40)에 의해 제한되어 상기 정류기(3)를 경유하여 부하 회로(1)로 흐른다. 이렇게 제한된 스위치 온 전류는 시간이 지남에 따라 상기 NTC 서미스터들(40)의 자체 가열의 결과로서 증가된다. 결과적으로, 용량성 부하(1)는 매우 빨리 충전된다. 상기 충전 전류는 상기 충전이 증가함에 따라 감소한다. 동작 전류는 스위칭 온이 이루어지면 이미 흐르기 때문에, 상기 NTC 서미스터들(40)을 가로지르는 전압 강하가 발생한다. 상기 NTC 서미스터들(40)의 임피던스가 작으면 작을수록, 상기 전압 강하는 작아진다. 만약 상기 제2 접촉기(10)가 상기 NTC 서미스터들(40)을 바이패스 하면, 상기 전류 피크는 상기 용량성 부하(1)의 잔류 충전으로 인해 비 손상 한계 내에서 머무른다.

상기 제1 그리고 제3 접촉기(4,20)의 여자기 전류 회로들과 동시에, 상기 계전기(41)는 상기 제2 접촉기(10)의 여자기 회로를 닫는다. 이 회로를 통하는 전류는 상기 추가 NTC 서미스터(44)를 가열한다. 상기 추가 NTC 서미스터(44)의 임피던스는 떨어지고, 상기 추가 NTC 서미스터(44)를 가로지르는 전압 강하는 감소되며, 상기 여자기 전압은 증가한다. 만약 상기 제2 접촉기(10)의 스위칭 임계치가 초과되면, 상기 제2 접촉기(10)는 상기 추가 NTC 서미스터(44)를 바이패스 한다. 따라서 용량성 부하(1)의 제한 없이 전기적 에너지가 이용될 수 있다.

상기 추가 스위치(15)를 경유하는 자체 잠김 회로는 상기 제2 접촉기(10)가 상기 스위치 온된 상태를 유지할 수 있도록 해준다. 상기 모든 NTC 서미스터들(40,44)은 이제 동일한 정도로 냉각되어 상기 제1, 제2, 그리고 제3 접촉기(4,10,20)의 스위치 오프 후에는 지연 후에 다시 스위치 온이 가능해 진다. 그러나 냉각 시간이 너무 짧아서 스위치 온시 스위치 온 전류의 급증이 너무 커지게 되면, 상기 npn 트랜지스터(46)의 주위 온도를 보상하는 기본 전압 분배기는 상기 추가 NTC 서미스터(48)에 의해서 상기 추가 NTC 서미스터(44)의 냉각의 결과로 상기 기본 전압의 임계치 값이 초과될 때 까지 상기 계전기(41)의 스위칭을 금지시킨다. 상기 계전기(41)가 스위치하고, 상기 제1, 제3 접촉기가 스위치하며, 상기 제2 접촉기가 지연되는 것은 바로 이점에 있다.

Claims

동작 전압(2)에서 작동하는 용량성 부하(예로써 1)의 스위치 온 전류를 제한하는 회로 배치에 있어서,

(a)그 동작 입력에 상기 동작 전압(2)이 인가되는 제1 접촉기(4)를 가지고;

(b)적어도 그 동작 입력들중 일부는 상기 제1 접촉기(4)의 동작 출력들에 연결되고, 그 동작 출력들중 일부는 상기 용량성 부하(1)에 연결되는 제2 접촉기(10)를 가지고;

(c)그 동작 입력들이 상기 제1 접촉기(4)의 동작 출력들에 연결되는 제3 접촉기(20)를 가지고;

(d)그 각각이 상기 제3 접촉기(20)의 동작 출력들과 상기 용량성 부하(예로써 1) 사이에 연결되는 NTC 서미스터들(40)을 가지고;

(e)상기 제1 그리고 제3 접촉기(4,20)를 닫는 제1 스위치(42)를 가지며; 그리고

(f)제1 스위치(42)가 닫히고 나서 지연 시간 후에 상기 제2 접촉기(10)를 닫는 제2 스위치(43)를 가지는 것을 특징으로 하는 회로 배치.
제1항에 있어서,

상기 제2 접촉기(10)의 공급 회로에 배치된 추가 NTC 서미스터(44)의 가열에 의해서 상기 지연 시간이 발생되는 것을 특징으로 하는 회로 배치.
제2항에 있어서,

상기 제1 스위치(42)와 제2 스위치(43)가 결합 스위칭 계전기(41)로서 구현되고, 상기 계전기(41)는 그 공급 전압을 트랜지스터(46)의 주위 온도를 보상하는 전압 분배기로부터 끌어내어, 상기 계전기(41)는 상기 추가 서미스터(44)가 냉각될 때까지 스위치 하지 않는 것을 특징으로 하는 회로 배치.