KR200296699Y1 - 과 전압 차단 회로 - Google Patents

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KR200296699Y1 KR2020020012876U KR20020012876U KR200296699Y1 KR 200296699 Y1 KR200296699 Y1 KR 200296699Y1 KR 2020020012876 U KR2020020012876 U KR 2020020012876U KR 20020012876 U KR20020012876 U KR 20020012876U KR 200296699 Y1 KR200296699 Y1 KR 200296699Y1
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이정석
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Abstract

본 고안은 가입자 포트를 통해 유입되는 과전압을 차단하기 위한 회로이다.
본 고안에 따른 과전압 차단 회로는, 가입자 포트와 연결된 라인을 통해 전송되는 과전압 차단 회로에 있어서, 라인을 통해 파형이 유입되면, 파형에 대한 양극(+) 과전압 차단 설정치와 음극(-) 과전압 차단 설정치가 각기 다르게 설정되도록 과전압 차단 소자들이 배치된다.
따라서, 음극(-) 과전압에 대한 차단 범위와 양극(+) 과전압에 대한 차단 범위를 유사하게 관리하여 음극 과전압에 비해 양극 과전압에 의해 부하가 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

과 전압 차단 회로{Overvoltage cut-off circuit}
본 고안은 통신 시스템의 과전압 차단 회로에 관한 것으로, 특히 가입자 포트를 통해 유입되는 낙뢰 전압을 비롯한 이상 과 전압을 차단하여 가입자 포트 후단의 부하(또는 부품)를 보호하기 위한 과전압 차단 회로에 관한 것이다.
기존의 통신 시스템의 가입자 포트에는 낙뢰 또는 기타 이유로 인한 이상 과 전압이 유입됨에 따라 가입자 포트 후단의 부하가 파손되는 것을 방지하기 위하여 과 전압을 차단할 수 있는 회로가 구비되어 있다.
그러나, 기존의 과전압 차단 회로는 (+) 전압 피크치와 (-) 전압 피크치에 대한 차단 전압이 똑같이 설정되도록 구성되어 있다. 따라서 도 1에 도시된 바와같이 유입되는 정현파에 대한 (+) 과전압에 대한 차단 설정치가 상대적으로 높은 편이다. 이는 가입자 포트로 유입되는 정현파에 -48V의 직류 전원이 함께 실리기 때문이다.
따라서, 기존의 과전압 차단 회로는 (+) 과전압 구간에서 지속적인 스파크(spike)성 과전압이 유입되어도 (+) 과전압 차단 설정치를 초과하지 않으면, 과전압 차단 회로가 구동되지 않으므로, 후단의 부하를 파손시킬 수 있는 과전압이 인가되어도 (+) 과전압 차단 설정치 이하인 경우에는 후단의 부하로 유입되어 후단의 부하를 파손시키는 경우가 발생된다.
본 고안은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가입자 포트를 통해 유입되는 전압에 대한 (+) 과전압 차단 설정치와 (-) 과전압 차단 설정치를 각각 다르게 설정하여 운영함으로써, 가입자 포트의 후단에 구비되어 있는 부하를 보호하기 위한 과전압 차단 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안에 따른 회로는, 가입자 포트와 연결된 라인을 통해 전송되는 과전압 차단 회로에 있어서, 라인을 통해 파형이 유입되면, 파형에 대한 양극(+) 과전압 차단 설정치와 음극(-) 과전압 차단 설정치가 각기 다르게 설정되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 과전압 차단 회로는 양극(+) 과전압 차단 설정치와 음극(-) 과전압 차단 설정치가 유입되는 파형의 전압에 -48V 직류전원이 실리는 것을 고려한 값으로 설정되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 과전압 차단 회로는 양극(+) 과전압 차단 설정치와 라인을 통해 유입되는 파형이 정상적일 때 발생 가능한 양극(+) 최대 전압치간의 차와 음극(-) 과전압 차단 설정치와 라인을 통해 유입되는 파형이 정상적일 때 발생 가능한 음극(-) 최대 전압치간의 차가 근접한 값을 갖도록, 양극(+) 과전압 차단 설정치와 음극(-) 과전압 차단 설정치가 설정되도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 과전압 차단 회로는, 유입되는 파형의 양극(+) 전압이 전송되는 라인과 접지단 사이에 직렬로 연결된 제 1 순간적인 전압 억제(TVS) 소자와 제 1 바리스터, 유입되는 파형의 음극(-) 전압이 전송되는 라인과 접지단 사이에 직렬로 연결된 제 2 순간적인 전압 억제 소자와 제 2 바리스터를 포함하고, 양극(+) 과전압 차단 전압은 제 1 바리스터 차단 전압으로 설정되도록 제 1 순간적인 전압 억제 소자와 제 1 바리스터를 배치하고, 음극(-) 과전압의 차단 전압은 제 2 순간적인 전압 억제 소자의 차단 전압과 상기 제 2 바리스터의 차단전압의 합으로 설정되도록 제 2 순간적인 전압 억제 소자와 제 2 바리스터를 배치한 것이 바람직하다.
상기 과전압 차단회로는 제 1 순간적인 전압 억제 소자 및 제 1 바리스터 및 제 2 순간적인 전압 억제 소자 및 제 2 바리스터와 병렬로 접속되어 라인을 통해 전송되는 양극(+) 및 음극(-) 과전압을 차단하기 위한 방전관을 더 포함하는 것이 바람직하다.
도 1은 기존의 과전압 차단 회로에서의 (+) 과전압 차단 설정치와 (-) 과전압 차단 설정치 및 입력되는 정현파간의 관계를 설명하기 위한 파형 예이다.
도 2는 본 고안에 따른 과 전압 차단 회로도이다.
도 3은 라인을 통해 입력되는 파형이 정상적인 경우의 예시 도이다.
도 4는 라인을 통해 입력되는 파형이 비정상적인 경우의 예시 도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 실시 예에 따른 과전압 자동 보호 회로에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 통신 시스템에서 본 고안에 따른 바람직한 실시 예인 과전압 차단회로의 상세도이다. 도 2를 참조하면, 과전압 차단회로는 미 도시된 가입자 포트에 연결된 각 라인(L1, L2)에 양단이 연결되고 접지(202)에 다른 단이 연결된 방전관(201), 양극(+) 전압이 걸리는 라인(L1)과 접지(202) 사이에 직렬로 연결된 제 1 순간적인 전압 억제(Transient Voltage Suppressor, TVS라고 약하기도 함.) 다이오드(205) 및 제 1 바리스터(barister)(206), 음극(-) 전압이 걸리는 라인(L2)과 접지(202) 사이에 직렬로 연결된 제 2 바리스터(207) 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208), 라인(L1)과 방전관(201) 사이의 접점(A)과 제 1 순간적인 전압 억제 다이오드(205)의 양극(+) 단 사이에 연결된 제 1 폴리 스위치(poly switch)(203), 라인(L2)과 방전관(201) 사이의 접점(B)과 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)의 양극(+) 단 사이에 연결된 제 2 폴리 스위치(204)로 구성된다. 상기 방전관(201)과 상기 제 1 순간적인 전압 억제 다이오드(205), 제 1 바리스터(206), 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(207) 및 제 2 바리스터(208)는 병렬로 접속된다.
라인(L1, L2)은 외부의 통신 라인과 본 과전압 차단회로가 구비되는 통신 시스템을 연결시켜 주는 가입자 포트(미 도시됨)에 연결된다. 라인(L1)으로는 미 도시된 가입자 포트를 통해 유입되는 파형중 양극(+) 전압에 해당되는 파형이 입력되고, 라인(L2)으로는 상기 가입자 포트를 통해 유입되는 파형중 음극(-) 전압에 해당되는 파형이 입력된다. 따라서, 도 3에 도시된 정현파에서 t1구간에 해당되는 파형이 라인(L1)을 통해 전송되고, t2구간에 해당되는 파형이 라인(L2)을 통해 전송된다.
방전관(201)은 과 전압이나 낙뢰 전압으로부터 해당되는 통신 시스템을 보호하기 위한 소자로서, 후단에 구비되어 있는 제 1 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(205, 208)와 제 1 및 제 2 바리스터(206, 207)를 이용하여 차단할 수 있는 과전압보다 높은 과전압을 차단할 수 있는 용량을 갖는다. 따라서 낙뢰 전압과 같이 지나치게 높은 과전압이 유입될 경우에, 방전관(201)에서 1차적으로 차단되어 후단으로 전송된다. 차단 방식은 방전관(201)에 의해 설정된 차단 전압 이상의 (+)전압성분은 접지(202)로 흐르게 하는 방식으로 이루어진다.
제 1 및 제 2 폴리 스위치(203, 204)는 해당 라인(L1, L2)에 흐르는 전류가 일정치 이상으로 장시간 흐르는 과전류 현상이 발생될 때, 해당되는 통신시스템을 보호하기 위하여 자동적으로 끊어지는(단락되는) 전기적 휴즈이다. 제 1 및 제 2 폴리 스위치(203, 204)는 해당 라인(L1, L2)에서 과전류 현상이 없어지면, 해당 라인(L1, L2)을 자동적으로 복구시킨다. 제 1 및 제 2 폴리 스위치(203, 204)는 본 과전압 차단 회로의 동작 조건에 따라 제거될 수도 있다.
제 1 순간적인 전압 억제 다이오드(205)와 제 1 바리스터(206)는 라인(L1)을 통해 양극(+) 과전압이 유입되면, 후단의 미 도시된 부하로 유입되지 않도록 차단하는 역할을 한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 정상적인 파형이 라인(L1)을 통해 유입될 때에는 유입된 파형의 전압을 후단의 미 도시된 부하로 전송한다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 정현파의 파형이 비정상적으로 유입될 때, 특히, 양극(+) 피크 전압 파형이 제 1 바리스터(206)에 설정되어 있는 전압보다 높으면, 제 1 순간적인 전압 억제 다이오드(205)는 라인(L1)에 대해 정방향으로 연결되어 있으므로 도통상태가 된다. 따라서 라인(L1)을 통해 전송되는 양극(+) 과전압에 대한 차단 전압은 제 1 바리스터(206)에 설정되어 있는 전압이 된다. 이는 도 3 및 도 4에서의 (+) 과전압 차단 설정치가 제 1 바리스터(206)에 의해 설정된 차단 전압임을 의미한다. 제 1 바리스터(206)에 의해 설정된 차단 전압 보다 높은 전압성분은 접지(202)로 흐르므로, 미 도시된 부하로 유입되는 신호의 앙극(+) 최대 전압은 제 1 바리스터(206)에 의해 설정된 차단 전압이 된다.
그러므로, 라인(L1)을 통해 유입되는 정상적인 파형의 양극(+) 피크 전압(+Vp)은 제 1 바리스터(206)에 의해 설정된 차단 전압(Vv) 및 방전관(201)에 의해 설정된 양극 차단 전압(+Vg)보다 작은 값을 가져야 한다. 만약 라인(L1)을 통해 유입되는 파형의 양극(+) 피크 전압(+Vp)이 상기 차단 전압(Vv)보다 작으면, 유입되는 파형에 대해 방전관(201) 및 제 1 순간적인 전압 억제 다이오드(205) 및 제 1 바리스터(206)는 구동되지 않는다.
한편, 제 2 바리스터(207) 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)는 라인(L2)을 통해 음극(-) 과전압이 유입되면, 후단의 미 도시된 부하로 유입되지 않도록 차단하는 역할을 한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 정상적인 파형이 라인(L1)을 통해 유입될 때에는 유입된 파형의 전압을 후단의 미 도시된 부하로 전송한다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 정현파의 파형이 비정상적으로 유입될 때, 특히, 음극(-) 피크 전압이 제 2 바리스터(207) 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)에 의해 설정된 차단 전압보다 낮으면, 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)는 라인(L2)에 대해 역방향으로 연결되어 있으므로 차단 전압이 형성된다. 따라서 라인(L2)을 통해 전송되는 음극(-) 과전압에 대한 차단 전압은 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)에 의해 설정되는 차단 전압과 제 2 바리스터(207)에 의해 설정되는 차단 전압의 합이 된다. 이는 도 3 및 도 4에서의 음극(-) 과전압 차단 설정치가 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)에 의해 설정되는 차단 전압(Vt)과 제 2 바리스터(207)에 의해 설정되는 차단 전압(Vv')의 합(Vt+Vv')에 해당되는 전압임을 의미한다. 라인(L2)을 통해 유입되는 상기 차단 전압(Vt+Vv')보다 낮은 전압은 제 2 바리스터(207) 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)를 통해 접지(202)로 흐르므로, 미 도시된 부하로 유입되는 신호의 음극(-) 최대 전압은 상기 차단 전압(Vt+Vv')이 된다.
그러므로, 라인(L2)을 통해 유입되는 정상적인 파형의 음극(-) 피크 전압(-Vp)은 제 2 바리스터(207)와 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208)에 의해 설정된 차단 전압(Vt+Vv') 및 방전관(201)에 의해 설정된 음극 차단 전압(-Vg)보다 작은 값을 가져야 한다. 만약 라인(L2)을 통해 유입되는 음극 파형의 피크 전압(-Vp)이 상기 차단 전압(Vt+Vv')보다 작으면, 유입되는 파형의 음극 전압에 대해 방전관(201) 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(208) 및 제 2 바리스터(207)는 구동되지 않는다.
상술한 제 1 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(205, 208)와 제 1 및 제 2 바리스터(206, 207) 및 방전관(201)에 의해 설정되는 차단 전압은 라인(L1, L2)을 통해 유입되는 정현파에 -48V의 직류 전원이 함께 실리는 것을 고려한 차단 전압으로 운영될 수 있는 용량을 갖는 소자를 사용한다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 양극 과전압에 대한 차단 전압(또는 차단 설정치)과 정상적으로 유입되는 정현파의 양극 최대 전압간의 차와 음극 과전압에 대한 차단 전압과 정상적으로 유입되는 정현파의 음극 최대 전압간의 차가 동일한 값을 갖거나 근사치를 가질 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 순간적인 전압 억제 다이오드(205, 208)와 제 1 및 제 2 바리스터(206, 207) 및 방전관(201)의 용량을 결정하여 도 2에 도시된 바와 같이 배치한다. 상술한 최대 전압(Vp)은 실효치(Vrms)일 수 있다.
상술한 실시 예에서 상기 부하는 예를 들어 릴레이 집적회로와 같은 것이 될 수 있다.
상술한 본 고안에 따르면, 가입자 포트를 통해 입력되는 신호의 양극(+) 최대치(+Vp, 또는 최대 전압)와 양극(+) 과전압 차단 설정 치(또는 차단 전압)간의 차와 입력되는 신호의 음극(-) 최대치(-Vp, 또는 최대 전압)와 음극(-) 과전압 차단 설정 치(또는 차단 전압) 간의 차가 동일한 값을 갖거나 근사한 값을 가질 수 있도록 양극(+) 과전압 차단 설정치와 음극(-) 과전압 차단 설정치의 절대치를 각각 다르게 설정하여 운영되는 과전압 차단 회로를 제공함으로써, 양극(+) 과전압에 대한 차단 범위도 음극(-) 과전압에 대한 차단 범위와 유사하게 관리할 수 있어 양극(+) 과전압으로 인해 가입자 포트의 후단에 존재하는 부하가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 가입자 포트와 연결된 라인을 통해 전송되는 과전압 차단 회로에 있어서,
    상기 라인을 통해 유입되는 파형의 양극(+) 전압이 전송되는 라인(L1)과 접지단 사이에 직렬로 연결된 제 1 순간적인 전압 억제(TVS) 소자와 제 1 바리스터;
    상기 라인을 통해 유입되는 파형의 음극(-) 전압이 전송되는 라인(L2)과 접지단 사이에 직렬로 연결된 제 2 순간적인 전압 억제 소자와 제 2 바리스터;
    상기 라인(L1)을 통해 유입되는 파형에 대한 양극(+) 과전압 차단 설정치는 상기 제 1 바리스터 차단 전압으로 설정되도록 상기 제 1 순간적인 전압 억제소자와 제 1 바리스터를 배치하고,
    상기 라인(L2)을 통해 유입되는 파형에 대한 음극(-) 과전압 차단 설정치는 상기 제 2 순간적인 전압 억제 소자의 차단 전압과 상기 제 2 바리스터의 차단 전압의 합이 상기 음극(-) 과전압의 차단 전압으로 설정되도록 상기 제 2 순간적인 전압 억제소자와 상기 2 바리스터를 배치하고,
    상기 라인을 통해 유입되는 파형이 정상적일 때, 상기 유입되는 파형의 발생 가능한 양극(+) 최대 전압치와 상기 양극(+) 과전압 차단 설정치간의 차와 상기 유입되는 파형의 발생 가능한 음극(-) 최대 전압치와 상기 음극(-) 과전압 차단 설정치간의 차가 근사치를 갖도록, 상기 양극(+) 과전압 차단 설정치와 상기 음극(-) 과전압 차단 설정치가 설정되도록 상기 제 1 순각적인 전압억제소자와 제 1 바리스터와 제 2 순간적인 전압억제소자와 제 2 바리스터를 설정하는 것을 특징으로 하는 과전압 차단 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과전압 차단 회로는 상기 양극(+) 과전압 차단 설정치와 음극(-) 과전압 차단 설정치가 상기 유입되는 파형의 전압에 -48V 직류전원이 실리는 것을 고려한 값으로 설정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 차단 회로.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 과전압 차단회로는 상기 제 1 순간적인 전압 억제 소자 및 제 1 바리스터 및 상기 제 2 순간적인 전압 억제 소자 및 제 2 바리스터와 병렬로 접속되어 상기 라인을 통해 전송되는 양극(+) 및 음극(-) 과전압을 차단하기 위한 방전관을 더 포함하는 과전압 차단 회로.
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