KR200188557Y1 - 전자 접촉기의 코일 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 코일 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 전자 접촉기의 석방시에 주변 회로에서 발생된 유도 기전력 노이즈에 의해 코일 구동 장치가 파괴되는 현상을 방지하는데 적당하도록 한 전자 접촉기의 코일 구동 장치에 관한 것이다. 이와 같은 전자 접촉기의 코일 구동 장치는 입력단자로부터 입력된 전원을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부와, 상기 정류부에서 출력된 직류 전압을 인가 받아 코일 구동에 필요한 제어 신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부에서 발생된 제어 신호에 따라 온/오프되는 파워 스위칭부와, 상기 정류부의 출력을 제 1 다이오드의 애노드(Anode)에 연결하고, 제 2 다이오드의 캐소드(Cathode)에 코일을 연결하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드 및 제 2 다이오드의 캐소드에 병렬로 콘덴서를 연결하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드에 저항을 연결하고 이 저항의 다른 쪽을 Q2의 베이스(base)에 연결하고, 제 2 다이오드의 캐소드에 상기 Q2의 에미터(Emittor)를 연결하고, 상기 코일에 제 3 다이오드와 제 4 다이오드의 애노드에 연결하고, 제 4 다이오드의 캐소드에 상기 파워 스위칭부의 Q1의 콜렉터에 연결하고, 상기 Q2의 에미터와 콜렉터에 병렬로 바리스터를 연결한 플라이 휠부로 구성되므로써 유도 기전력 노이즈의 내성이 증가되어 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Description

전자 접촉기의 코일 구동 장치{Apparatus for driving coil of electric contactor}

본 고안은 코일 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 전자 접촉기의 석방시에 주변 회로에서 발생된 유도 기전력 노이즈에 의해 코일 구동 장치가 파괴되는 현상을 방지하는데 적당하도록 한 코일 구동 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 전자접촉기의 코일 구동 장치를 나타낸 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 전자 접촉기의 코일 구동 장치는 입력단자로부터 입력된 전원을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부(100)와, 상기 정류부(100)에서 출력된 직류 전압을 인가 받아 코일 구동에 필요한 제어 신호를 발생하는 제어부(102)와, 상기 제어부(102)에서 발생된 제어 신호에 따라 온/오프되는 파워 스위칭부(103)와, 상기 정류부(100)의 출력을 D1의 애노드(Anode)에 연결하고, D2의 캐소드(Cathode)에 전자 접촉기 코일을 연결하고, D1의 애노드와 D2의 캐소드와 병렬로 C1을 연결하고, D1의 애노드에 R1을 연결하고 이 R1의 다른 쪽을 Q2의 베이스(base)에 연결하고, D2의 캐소드 단자에 Q2의 에미터(Emittor)를 연결하고, 전자 접촉기 코일에 상기 파워 스위칭부(103)의 Q1의 드레인(drain)과 D3의 애노드를 연결하고, D3의 캐소드에 Q2의 콜렉터(Collector) 단자에 연결하고, Q2의 에미터와 콜렉터에 병렬로 바리스터를 연결한 플라이 휠(Fly Wheel)부(101)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래 전자 접촉기의 코일 구동 장치의 동작은 다음과 같다.

우선, 입력 단자에 전원이 인가되면, 제어부(102)에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 흡인 신호(One shot pulse)와 구형파인 유지 신호를 출력한다. 그러면 이 흡인 신호의 출력시에 전자 접촉기는 흡인이 되고, 유지 신호 출력시에는 전자 접촉기의 흡인 상태가 유지된다.

이 유지 신호에 의해서 파워 스위칭부(103)가 온(ON)되어 있는 동안, 플라이 휠부(101)의 C1은 다이오드 D1 및 D2의 전압 강하 분만큼 전하가 충전된다.

이후, 파워 스위칭부(103)가 오프(OFF)되면 상기 C1에 충전된 전하가 저항 R1을 통해 Q2의 베이스로 전류가 인가되고, 그에 따라 Q2는 도통되어서 파워 스위칭부(103)가 온(ON)되어 있는 기간동안 코일에 축적된 전류 및 코일의 온/오프시 발생되는 역기전력을 Q2를 통해 다시 코일로 전류가 흐르게 된다.

이 때, C1의 완전 방전 시간이 파워 스위칭부(103)의 오프(OFF) 시간보다는 길게 되므로 그에 따라 파워 스위칭부(103)가 온/오프를 반복해서 행하게 되므로써 코일에는 일정한 전류가 흐르고 전자 접촉기에 일정한 유지력을 제공하게 된다.

이러한 상태에서 입력된 전원이 석방 전압이하로 내려가거나 또는 전원이 오프(OFF)되면 제어부(102)에서는 석방 신호(LOW)를 출력하고, 파워 스위칭부(103)가 오프되면 C1에 축적된 전하가 저항 R1을 통해서 Q2의 베이스에 인가된다. 그러면, Q2는 도통하게 되고, Q2의 도통 시간 동안 코일에 축적된 전류가 코일과 Q2를 통해 흐르게 된다. 이후 C1에 축적된 전하가 소모되어 Q2의 베이스에 전류가 인가되지 않으면 Q2는 오프된다. 이때 코일에 남아있는 잔여 전류는 바리스터(ZNR)를 통해 소모되고 전자접촉기의 흡인 유지력 이하로 전류가 내려갈 때 석방하도록 동작한다.

그러나, 이와 같은 종래 전자 접촉기의 코일 구동 장치는 전원 오프시 주위의 다른 회로에 의한 부하가 기동되고 이 부하가 대전류를 순간적으로 흐르게 할 경우 선류에는 대전류가 흐르고 그에 따라 선로 주변에는 유도 기전력이 발생하게 된다. 이 유도 기전력은 전자 접촉기의 코일에 유기되어 전압 성분으로 변하게 되는데 이 때 코일에 유기된 기전력에서 파워 스위칭부에 정방향으로 인가되는 (+) 전압 부분은 파원 스위칭부의 소자 내성에 의해 영향을 미치지 못하지만, (-) 전압 부분은 역전압이 인가되는 것이므로 파워 스위칭부의 소자가 파괴된다.

따라서, 이와 같이 파워 스위칭부의 소자가 파괴되면 코일 구동 장치는 정상 적으로 동작할 수 없으며, 그에 따라 전자 접촉기도 정상적으로 동작하지 못하는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 유도 기전력에 의해 코일 구동 장치가 파괴되는 것을 방지하기 위한 전자 접촉기의 코일 구동 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래 전자 접촉기의 코일 구동 장치를 나타낸 블록 구성도.

도 2는 도 1에 보인 제어부의 제어 신호를 나타낸 도면.

도 3은 본 고안에 따른 전자 접촉기의 코일 구동 장치를 나타낸 회로도.

도 4a는 유도 기전력의 발생 현상을 나타낸 도면.

도 4b는 본 발명에 따른 전자 접촉기의 코일 구동 장치의 일 예를 나타낸 블록 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

300 : 정류부 301 : 플라이 휠부

302 : 제어부 303 : 파워 스위칭부

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 일 특징에 따르면, 전자 접촉기의 코일 구동 장치는 입력단자로부터 입력된 전원을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부와, 상기 정류부에서 출력된 직류 전압을 인가 받아 코일 구동에 필요한 제어 신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부에서 발생된 제어 신호에 따라 온/오프되는 파워 스위칭부와, 상기 정류부의 출력을 제 1 다이오드의 애노드(Anode)에 연결하고, 제 2 다이오드의 캐소드(Cathode)에 코일을 연결하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드 및 제 2 다이오드의 캐소드와 병렬로 콘덴서를 연결하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드에 저항을 연결하고 이 저항의 다른 쪽을 Q2의 베이스(base)에 연결하고, 제 2 다이오드의 캐소드에 상기 Q2의 에미터(Emittor)를 연결하고, 상기 코일에 제 3 다이오드와 제 4 다이오드의 애노드에 연결하고, 제 4 다이오드의 캐소드에 상기 파워 스위칭부의 Q1의 콜렉터에 연결하고, 상기 Q2의 에미터와 콜렉터에 병렬로 바리스터를 연결한 플라이 휠부로 구성된다.

이하 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 전자 접촉기의 코일 구동 장치를 나타낸 회로도이다.

도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 전자 접촉기의 코일 구동 장치는 입력단자로부터 입력된 전원을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부(300)와, 상기 정류부(300)에서 출력된 직류 전압을 인가 받아 코일 구동에 필요한 제어 신호를 발생하는 제어부(302)와, 상기 제어부(302)에서 발생된 제어 신호에 따라 온/오프되는 파워 스위칭부(303)와, 상기 정류부(300)의 출력을 D1의 애노드(Anode)에 연결하고, D2의 캐소드(Cathode)에 전자 접촉기 코일을 연결하고, D1의 애노드 및 D2의 캐소드와 병렬로 C1을 연결하고, D1의 애노드에 R1을 연결하고 이 R1의 다른 쪽에 Q2의 베이스(base)에 연결하고, D2의 캐소드에 Q2의 에미터(Emittor)를 연결하고, 전자 접촉기 코일에 D3와 D4의 애노드에 연결하고, D4의 캐소드에 Q1의 콜렉터에 연결하고, Q2의 에미터와 콜렉터에 병렬로 바리스터를 연결한 플라이 휠부(301)로 구성된다.

이와 같이 구성된 전자 접촉기의 코일 구동 장치의 동작은 다음과 같다.

우선, 전자 접촉기에 전원이 인가되면, 제어부(302)는 흡인 신호(One Shot pulse)와 구형파인 유지 신호를 출력한다. 이 흡인 신호의 출력시에 전자 접촉기는 흡인이 되고, 유지 신호 출력시에는 전자 접촉기가 흡인 상태를 유지한다.

이 유지 신호에 의해서 파워 스위칭부(303)의 소자 Q1이 온(ON)되어 있는 동안, 플라이 휠부(301)의 C1은 다이오드 D1 및 D2의 전압 강하 분만큼 전하가 충전되며, 전원의 전압이 코일, D4 및 Q1에 인가되므로 전압 경로를 따라 전류가 흐르게 된다.

이 후, 파워 스위칭부(303)가 오프(OFF)되면 상기 C1에 충전된 전하가 저항 R1을 통해 Q2의 베이스로 전류가 인가되고, 그에 따라 Q2는 도통되어서 파워 스위칭부(303)가 온(ON)되어 있는 시간동안 코일에 축적된 전류 및 코일의 온/오프시 발생되는 역기전력을 Q2와 D4를 통해 다시 코일로 전류가 흐르게 된다.

여기서, 역기전력은 코일로 향하는 방향은 D4에 의해 순방향이지만 코일에서 Q1으로 향하는 방향은 D4에 의해 역방향이므로 D4는 Q1을 보호하는 기능을 갖는다.

이 때, C1의 완전 방전 시간이 파워 스위칭부(303)의 오프(OFF) 시간보다는 길게 되므로 그에 따라 파워 스위칭부(303)가 온/오프를 반복해서 행하게 되므로써 코일에는 일정한 전류가 흐르고 전자 접촉기에 일정한 유지력을 제공하게 된다.

이러한 상태에서 입력된 전원이 석방 전압이하로 내려가거나 또는 전원이 오프(OFF)되면 제어부(302)에서는 석방 신호(LOW)를 출력하고, 파워 스위칭부(303)가 오프되면 C1에 축적된 전하가 저항 R1을 통해서 Q2의 베이스에 인가된다. 그러면, Q2는 도통하게 되고, Q2의 도통 시간 동안 코일에 축적된 전류가 코일과 Q1을 통해 흐르게 된다. 이후 C1에 축적된 전하가 소모되어 Q2의 베이스에 전류가 인가되지 않으면 Q2는 오프된다. 이때 코일에 남아있는 잔여 전류는 바리스터(ZNR)를 통해 소모되고 전자접촉기의 흡인 유지력 이하로 전류가 내려갈 때 석방하도록 동작한 다.

한편, 전원 오프시에는 도 4a에 나타낸 바와 같이 주위의 부하에 의해 전류(I)가 흐르면 거리(r)인 지점에서의 자계(H)는 다음 식 1과 같이 발생된다.

이 때 기자력은 다음 식 2와 같이 발생된다.

그리고, 코일에는 다음 식 3과 같이 기전력이 발생된다.

상기 식 1 내지 3에서 e는 전자 접촉기 코일에 유기되는 기전력을 의미하고, Z는 전자 접촉기의 코아 및 코일의 임피던스를 의미한다.

여기서, 전자 접촉기가 기동될 때에는 전자 접촉기의 코일에 전류가 인가되어 있으므로 코일에 유기되는 기전력은 영향을 미치지 못한다.

그러나, 전자 접촉기의 전원이 오프되면, 코일에 발생되는 기전력이 파워 스위칭부(303)의 소자 Q1에 정방향일 경우에는 코일에서 D4에 순방향으로 인가되는 형태이므로 D4를 도통하여 Q1의 에미터에 정방향 기전력이 인가되지만, Q1은 부품 특성상 에미터에 인가되는 전압에 내성이 강하므로 Q1에 기전력이 인가되어도 부품의 신뢰성을 유지할 수 있다.

또한, 역방향 시에는 코일에서 D4에 역방향으로 인가되는 형태이므로 D4가 역방향 기전력을 도통시키지 못하게 하여 Q1에 역방향 기전력이 인가되지 못한다.

이상의 설명에서와 같은 본 고안은 전자 접촉기에 유도 기전력이 유기되어 코일에 기전력이 발생할 경우에, 발생된 기전력의 (-) 전압 부분이 파워 스위칭부에 인가되는 것을 막아 파워 스위칭부의 소자가 파괴되는 것을 방지하는 효과가 있다.

따라서, 본 고안에 따른 전자 접촉기의 코일 구동 장치는 유도 기전력 노이즈의 내성이 증가되어 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입력단자로부터 입력된 전원을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부와,

   상기 정류부에서 출력된 직류 전압을 인가 받아 코일 구동에 필요한 제어 신호를 발생하는 제어부와,

   상기 제어부에서 발생된 제어 신호에 따라 온/오프되는 파워 스위칭부와,

   상기 정류부의 출력을 제 1 다이오드의 애노드(Anode)에 연결하고, 제 2 다이오드의 캐소드(Cathode)에 코일을 연결하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드 및 제 2 다이오드의 캐소드에 병렬로 콘덴서를 연결하고, 상기 제 1 다이오드의 애노드에 저항을 연결하고 이 저항의 다른 쪽을 Q2의 베이스(base)에 연결하고, 제 2 다이오드의 캐소드에 상기 Q2의 에미터(Emittor)를 연결하고, 상기 코일에 제 3 다이오드와 제 4 다이오드의 애노드에 연결하고, 제 4 다이오드의 캐소드에 상기 파워 스위칭부의 Q1의 콜렉터에 연결하고, 상기 Q2의 에미터와 콜렉터에 병렬로 바리스터를 연결한 플라이 휠부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 접촉기의 코일 구동 장치.