KR200321222Y1 - 과전류 방지 장치 - Google Patents

Abstract

이 고안은 과전류 방지장치에 관한 것으로, 시스템에 과전류가 흐르게 되면 센서부는 이를 감지하여 전류를 전압으로 변환하여 전압신호를 출력한다. 비교기는 상기 전압신호를 기준전압(ref)과 비교하고, 상기 전압신호가 기준전압(ref) 이상이면, 로우상태의 비교신호를 출력한다. 집적회로부는 상기 비교신호가 로우상태로 입력되면, 이에 대응되는 스위칭신호를 하이 상태로 시간적인 지연없이 출력하여 스위칭을 제어하고, 과전류를 차단하도록 한다. 이렇게 함으로써, 시스템의 손상을 방지하고, 저렴한 비용으로 과전류를 방지할 수 있다.

Description

과전류 방지 장치 {A device for preventing overcurrent}

이 고안은 과전류 방지 장치에 관한 것으로, 특히, 파워 서플라이, 충전기, 각종 전원제품, 전자기기의 내부에 설치되어 제품내부에 흐르는 과전류를 방지하도록 하는 과전류 방지장치에 관한 것이다.

종래의 스위칭 모드 방식이나 리니어 방식에서는 과전류가 감지되면, 출력측에서 지속적인 전류가 증가되는 것이 제한되거나 감소되거나 혹은 증가되는 것도 있었다.

또한, 정전류 형태, 전류모드방식, 전압모드방식, ??수하방식 또는 간차발진의 경우에는 출력전류가 연속적으로 흐르게 된다.

이러한 상태가 계속적으로 유지되면, 불필요한 전력을 공급하거나 스위치 소자나 기타 부품이 발열 상태로 계속 유지되어 부품 파손을 일으키고, 스위치 소자가 쇼트 상태로 변환되었을 때 회로에는 충격적인 많은 전류가 흐르게 되어 화재나 회로의 파손 또는 장비가 파손될 우려가 있으며, 이로 인해 시스템의 정상 운용이 어려워지게 된다.

이처럼 과부하 상태가 유지되면, 여러 가지 문제점이 발생되어 반도체 스위치 소자나 부품 또는 제품 자체의 신뢰를 얻을 수 없는 상태에 이르러 대내외적으로 신용을 잃을 수가 있으며, 그 제품 또는 그 회사의 이미지를 떨어뜨리게 된다.

이와 같이, 파워 서플라이 등의 전기로 동작하는 제품은 과전류가 흘러서 제품이 손상될 우려가 있어서 과전류를 방지하기 위한 회로나 장치가 필요한 실정이다.

본 고안이 이루고자 하는 기술적 과제는 과전류가 감지되는 즉시 전류를 차단하여 전류가 출력되지 않도록 하는 과전류 방지 장치를 제공하는 것이다.

또한, 저렴한 비용으로 과전류 방지 장치를 구현하는 것이다.

도1은 이 고안의 실시예에 따른 과전류 방지 장치의 구성도이다.

도2는 이 고안의 실시예에 따른 과전류 방지 장치의 각부 파형을 나타낸 도면이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 고안의 하나의 특징에 따른 과전류 방지 장치는,

전원을 출력하는 전원 시스템의 과전류를 방지하기 위한 장치로서,

상기 전원시스템의 전류를 감지하여 전압으로 변환하여 전압신호를 출력하는 센서부;

상기 전압신호와 기준전압을 비교하고, 비교 결과에 대응되는 비교신호를 출력하는 비교기;

상기 비교신호가 입력되면, 이에 대응되는 스위칭신호를 시간적인 지연없이 출력하는 집적회로부;

상기 집적회로의 스위칭 신호에 따라 동작하는 제1 스위치;

상기 제1 스위치가 온되면, 상기 전원시스템의 출력전원을 차단하는 제2 스위치를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예에 대하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

먼저, 본 고안의 실시예에 따른 과전류 방지장치에 대하여 도1을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 이 고안의 실시예에 따른 과전류 방지 장치의 구성도이다.

도1을 참조하면, 이 고안의 실시예에 따른 과전류 방지 장치는,

전원을 출력하는 전원 시스템(200)의 과전류를 방지하기 위한 장치로서, 센서부(120), 비교기(100), 집적회로부(110), 저항(R), 커패시터(C), 트랜지스터(Tr), 스위치(130)를 포함한다. 센서부(120)는 상기 전원시스템(200)의 전류를 감지하여 전압으로 변환하여 전압신호를 출력하며, 홀센서나, 트랜스, 검출저항 등을 사용한다. 비교기(100)는 상기 전압신호를 기준전압(ref)과 비교하고, 상기 전압신호가 기준전압(ref) 이상이면, 로우상태의 비교신호를 출력한다. 집적회로부(110)는 상기 비교신호가 로우상태로 입력되면, 이에 대응되는 스위칭신호를 하이 상태로 시간적인 지연없이 출력한다. 저항(R)과 커패시터(C)는 상기 집적회로부(110)의 하이상태의 출력이 일정시간동안 유지되도록 한다. 트랜지스터(Tr)는 상기 집적회로부(110)의 하이상태의 신호에 따라 온된다. 스위치(130)는 트랜지스터(Tr)가 온되면, 오프되어 상기 전원시스템(200)의 출력전원을 차단한다.

본 고안의 실시예는 과전류를 방지하기 위한 전원 시스템(200)의 출력단자(OUT+)에 스위치(130)를 연결하고, 센서부(120)를 결합한 구조에서, 센서부(120), 비교기(100), 집적회로부(110), 저항(R), 커패시터(C), 트랜지스터(Tr), 스위치(130) 등을 패키지화하여 결합하여 구성한다. 이외에도 다양한 방법으로 패키지를 구성할 수도 있고, 다른 형태로 구성도 가능하다.

이러한 구성을 가진 이 고안의 실시예에 따른 과전류 방지 장치의 동작에 대해 도2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 이 고안의 실시예에 따른 과전류 방지 장치의 각부 파형을 나타낸 도면이다.

먼저, 전원시스템(200)은 외부로 전원을 공급하는 장치이며, 일정한 전원을 출력단자를 통해 출력한다.

그러면, 센서부(120)는 상기 전원시스템(200)의 전류를 감지하여 전압으로 변환하여 전압신호를 출력하며, 홀센서나, 검출저항, 트랜스 등을 사용하여 이러한기능을 수행한다. 이때, 센서부의 출력파형(a)을 도2에 도시하였다.

여기서, 출력단(LOAD)에 어떤 원인에 의해 과전류가 발생되면, 센서부(120)는 도2에 도시한 바와 같이 과부하를 출력하게 된다.

그러면, 비교기(100)는 감지된 과부하가 반전단자로 입력됨에 따라 이 전압신호를 기준전압(ref)과 비교하고, 과전압신호가 기준전압(ref) 이상이므로 로우상태의 비교신호를 출력하며, 이때의 파형(b)은 도2에 도시되어 있다. 이때, 비교기(100)의 기준전압(ref)은 과전류의 기준이 되는 포인트(Point)점을 고려하여 설정하며, 과전압(과전류점)이 입력되었을 때, 로우상태의 신호를 출력하도록 설계한다.

집적회로부(110)는 상기 비교신호가 로우상태로 입력되면, 이에 대응되는 스위칭신호를 하이 상태로 시간적인 지연없이 출력하며, 3번 단자의 출력파형(c)은 도2에 도시되어 있다. 이때, 집적회로부(110)는 내부가 타이머와 오실레이터등으로 구성되는 NE555 IC이며, 로우신호가 2번 단자로 입력되면 하이신호를 시간적인 지연없이 바로 3번 단자로 출력하는 특성이 있다. 여기서, NE555 IC는 제조사와 관계없이 같은 구조를 가진 같은 종류의 IC 또는 같은 기능을 하는 IC로 대체할 수 있다. 또한, 7번단자와 8번 단자에 저항(R)을 연결하고, 6번단자에 커패시터(C)를 연결하면, 연결된 저항(R)과 커패시터(C)의 값에 따라 하이신호의 출력값을 일정시간동안 유지하게 된다.

집적회로부(110)의 3번단자에서 하이신호가 출력되면, 트랜지스터(Tr)가 온되고, 컬렉터의 전압은 0전위로 낮아지고, 이때의 파형을 도2에 도시하였다.

그러면, 트랜지스터(Tr)의 컬렉터의 0전압은 트랜지스터로 구성된 스위치(130)의 베이스나 게이트를 0전위로 낮추어 스위치(130)는 오프되어 전원 시스템(200)의 전류흐름을 차단한다. 이때, 실제로 전류가 차단되는 파형을 도2에 도시하였으며, 빗금 부분은 전류가 흐르지 않음을 표시한 것이다.

상기한 과정의 도2에서 보면 알 수 있듯이, 본원 고안의 실시예에서는 과전류가 발생하는 즉시 전원을 차단할수 있어서 시스템에 손상을 입히지 않을수 있다.

또한, 도2를 참조하면, 집적회로부(110)의 3번 단자가 저항(R)과 커패시터 (C)에 의해 유지된 시간이 지났을 때, 과전류가 흐르지 않으면 정상상태로 돌아가며, 도2와 같이 과부하 상태가 발생되거나 유지된다면 계속 전원 차단 상태로 있게 된다.

또한, 상기한 저항(R1, R2)은 집적회로부(110)의 출력전압이 트랜지스터(Tr)에 전부 걸리지 않도록 부하용으로 설치한 것이다.

이상의 실시예는 다양한 변형이 가능하며, 필요에 따라서는 트랜지스터(Tr)를 생략하고, 집적회로부(110)의 출력으로 스위치(130)를 제어할 수도 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 고안의 기술 사상을 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경과 수정 실시가 가능함을 알 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 이 고안의 실시예에서, 시스템의 과전류가 감지되는 즉시 전류를 차단하여 시스템의 손상을 방지하고, 저렴한 비용으로 구현할 수 있는 과전류 방지 장치를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 전원을 출력하는 전원 시스템의 과전류를 방지하기 위한 장치로서,

   상기 전원시스템의 전류를 감지하여 전압으로 변환하여 전압신호를 출력하는 센서부(120);

   상기 전압신호와 기준전압을 비교하고, 비교 결과에 대응되는 비교신호를 출력하는 비교기(100);

   상기 비교신호가 입력되면, 이에 대응되는 스위칭신호를 시간적인 지연없이 출력하는 집적회로부(110);

   상기 집적회로의 스위칭 신호에 따라 동작하는 제1 스위치(Tr);

   상기 제1 스위치가 온되면, 상기 전원시스템의 출력전원을 차단하는 제2 스위치(130)를 포함하는 과전류 방지 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 집적회로부는 NE555 IC 인 것을 특징으로 하는 과전류 방지장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 NE555 IC의 7번과 8번 단자사이에 연결된 저항(R),

   상기 NE555 IC의 6번 단자에 연결된 커패시터(C)를 더 포함하며,

   상기 저항(R)과 커패시터(C)의 값에 따라 상기 NE555 IC의 3번 단자의 출력이 일정시간 지연되는 것을 특징으로 하는 과전류 방지 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,

   상기 센서부는 홀센서, 검출저항, 트랜스중 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 상기 비교기의 반전 단자로 검출된 전류를 전압으로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 하는 과전류 방지 장치.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,

   상기 비교기(100)는 반전 단자로 입력되는 전압이 비반전단자에 연결된 기준전압보다 클 경우에 로우신호를 출력하도록 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 과전류 방지 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 집적회로부(110)는 NE555 IC와 같은 기능을 하는 다른IC 인 것을 특징으로 하는 과전류 방지장치.
7. 전원을 출력하는 전원 시스템의 과전류를 방지하기 위한 장치로서,

   상기 전원시스템의 전류를 감지하여 전압으로 변환하여 전압신호를 출력하는 센서부(120);

   상기 전압신호와 기준전압을 비교하고, 비교 결과에 대응되는 비교신호를 출력하는 비교기(100);

   상기 비교신호가 입력되면, 이에 대응되는 스위칭신호를 시간적인 지연없이 출력하는 집적회로부(110);

   상기 집적회로의 스위칭 신호에 따라 상기 전원시스템의 출력전원을 차단하는 스위치(130)를 포함하는 과전류 방지 장치.