KR20040099982A

KR20040099982A - 누전차단기

Info

Publication number: KR20040099982A
Application number: KR1020030032155A
Authority: KR
Inventors: 홍성권
Original assignee: 형제전기주식회사
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-02

Abstract

본 발명은 누전차단기에 관한 것으로, 상세하게는 영상변류기를 통해 누전에 의한 지락전류를 검출하는 누전검출부와; 상기 영상변류기를 통해 검출된 전압을 증폭시키며, 칩온보드 형태로 양면에 회로 소자 접속이 가능한 제어회로부와; 상기 제어회로부로부터 인가된 전압에 의해 동작하는 전자수단부와; 상기 전자수단부의 동작에 따라 트립코일을 여자하여 개폐기구부를 트립시키는 트립수단부와; 상기 트립코일의 여자 여부에 따라 전원이 인가 또는 차단되는 전원부를 포함하여 구성된 누전차단기에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 제어회로부의 COB공정시 양면 모두 회로를 접속할 수 있도록 하여 회로 소자가 차지하는 면적을 최소화하여 제품을 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

누전차단기 {Earth leakage breaker}

본 발명은 누전차단기에 관한 것으로, 특히 누전검출부, 제어회로부, 전자수단부, 트립수단부, 전원부를 전자회로기판에 모두 장착되고, 칩온보드(COB;Chip On Board)형태로 상기 누전검출부 및 트립수단부의 작동을 제어하는 제어회로부의 회로 소자 구성에 있어서 양면으로 사용가능하도록 한 누전차단기에 관한 것이다.

일반적으로 누전차단기는 전류의 부하기기의 금속제 외함 또는 금속제 외피 등의 금속제 부분에서 누전, 절연파괴 등으로 인하여 발생되는 지락전류가 일정 값 이상이 될 경우 주어진 동작시간 이내에 이를 감지하여 누전트립(Trip)장치가 동작하여 선로를 차단시켜주는 것으로, 전선의 피복이 벗겨지거나, 습기가 많은 곳에서 전기제품을 사용하여 누전이 되었을 때 3/100초 이내에 전원을 차단하여 감전이나 화재를 예방하는 안전 장치를 말한다.

종래의 누전차단기는 도 1에 도시된 바와 같이 핸들(14)을 중심으로 일측에는 틀립코일(Trip Coil)이 설치되고, 타측에는 집적회로(IC)(11)가 장착되는 누전검출전자회로부기판(PCB)이 세워져 설치되며, 상기 트립코일(20)은 트립 코일 브래킷에 의해 설치된다.

상기의 누전차단기는 구조적으로 트립코일(20) 및 영상변류기(미도시)를 포함하여 누전검출전자회로부기판에 장착될 수 없으며, 영상변류기를 상기 트립코일과 같이 별도로 설치구성하거나, 영상변류기와 집적회로(IC)를 상기 누전검출전자회로부기판(PCB)(10)에 장착시키면서 트립코일(20)은 별도로 설치구성시켜야만 했다.

따라서, 누전차단기는 트립코일 브래킷(21)이 별도로 성형 제작되어야 하고, 상기 트립코일 브래킷(21)이 장착되어야 할 공간이 확보되어야 할 뿐만 아니라, 조립공정수 및 조립시간이 증가하게 되어 품질 및 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

도 2는 다른 종래기술(한국등록번호 제 20-0182343 호)로, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 제시된 누전차단기에 관한 것으로, 전기선로상에 설치되어 설정치 이상의 누설전류나 과열온도에 대해 전기회로를 자동차단할 수 있도록 과대전류시 손잡이노브를 오프시키는 트립코일(7)과, 누전전류량을 검출하는 영상변류기(6) 및 제어회로블럭(8)을 1개의 전자회로기판(2)상에 함께 설치할 수 있도록 한 것으로, 누전차단기의 하부몸체상의 구성부품의 조립공정수를 줄어들게 하는 효과가 있으나, 제어회로블럭을 구성하는 회로 소자가 다수개로 구성되어 이루어지므로, 칩온보드(COB)형태로 공정시에 제어회로블럭의 회로 소자 구성 면적이 커질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로,

본 발명의 목적은 전자회로기판상에 칩온보드형태로 누전차단기의 누전검출부, 트립수단부 및 제어회로부 등의 구성부품을 모두 배열하여 설치구성하되, 회로소자의 양면 사용이 가능한 제어회로부를 수직으로 착탈가능하도록 하여 구성설치되는 회로 소자가 차지하는 면적을 최소화하여 제품의 경박단소화와 아울러 구성부품의 조립공정수를 단축시키고 용이한 조립작업 및 정확한 동작성능을 통해 제품의 신뢰성 및 경쟁성을 향상시킬 수 있는 누전차단기를 제공하고자 하는 데 있다.

도 1은 종래 누전차단기를 도시한 개략도

도 2는 종래 누전차단기의 주요부를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명인 누전차단기에 설치 사시도.

도 4는 본 발명인 누전차단기에 따른 전자회로기판을 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명인 누전차단기에 따른 제어회로부를 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명인 누전차단기에 따른 주요부의 세부 회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 전자회로기판 110: 누전검출부

112: 영상변류기 120: 제어회로부

122: 집적회로IC 130: 전자수단부

140: 트립수단부 142: 트립코일

144: 다이오드 150: 전원부

152: 제너다이오드 152: 교류전원

200: 누전차단기 하부몸체

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 누전차단기는 영상변류기를 통해 누전에 의한 지락전류를 검출하는 누전검출부와, 상기 영상변류기를 통해 검출된 전압을 증폭시켜 구동부로 인가하는 제어회로부와, 상기 제어회로부로부터 인가된 전압을 의해 동작하는 전자수단부와, 상기 전자수단부의 동작에 따라 트립코일을 여자하여 개폐기구부를 트립시키는 트립수단부와, 상기 트립코일의 여자 여부에 따라 전원이 인가 또는 차단되는 전원부를 포함하여 전자회로기판(PCB)상에 모두 장착되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 제어회로부는 칩온보드(COB)형태로 상기 전자회로기판(PCB)의 일측에 수직으로 장착되며, 회로 소자를 양면에 접속 가능한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명인 누전차단기의 설치상태를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명인 누전차단기에 따른 전자회로기판을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명인누전차단기에 따른 양면으로 회로소자를 구성토록 한 제어회로부를 나타낸 사시도 이며, 도 6은 본 발명인 누전차단기에 따른 주요부 세부 회로도를 나타낸 것이다.

도 3와 도 4, 도 5, 도 6에서 도시된 바와 같이 본 발명인 누전차단기는 누전검출부(110), 제어회로부(120), 전자수단부(130), 트립수단부(140), 전원부(150)를 포함하여 모두 장착된 전자회로기판(PCB)(100)을 누전차단기의 하부몸체(200)에 수직으로 장착하는데, 상기 제어회로부(120)는 전자회로기판(100)에 칩온보드(Chip On Board)형태로, 상기 전자회로기판(100)의 일측에 구비된 단자 홀에 수직으로 삽입하여 장착하고, 상기 누전검출부(110) 및 트립수단부(140)를 제어하는 다수의 회로 소자를 구성설치함에 있어, 양면을 모두 사용할 수 있도록 하여 회로 소자를 구성설치하는 데 있어 면적을 최소화시킬 수 있다.

상기 누전검출부(110)는 외함을 형성하는 커버 및 케이스 내에 회로의 누전, 지락 등의 이상전류를 검출하며, 검출 소자로 영상변류기(Zero-phase Current Transformer;ZCT)(112)를 사용하며, 정상상태에서는 영상변류기(112)의 유입 및 유출 전류가 같기 때문에 누전차단기가 작동되지 않으나, 지락사고시는 영상변류기를 관통하는 유입 및 유출전류가 지락전류만큼 달라져 이 차이를 검출하여 누전차단기를 차단시켜 인체가 감전되는 것을 방지하는 것이다.

상기 영상변류기(112)를 통해 누전검출부(110)에서 이상 전류가 검출되면, 상기 영상변류기(112)의 2차측에는 매우 미소한 전압이 유기되어 제어회로부(120)에서 상기 미소한 유기 전압을 증폭시켜 전자수단부(130)를 작동시켜 트립수단부(140)의 트립코일(142)에 전압을 인가하면, 상기 트립코일(142)이 여자되면서 전기기계기구의 금속제 외함 또는 금속제 외피등의 금속제 부분에서 누전, 절연파괴 등으로 인하여 발생되는 지락전류가 일정 값 이상이 될 경우 주어진 동작시간 이내에 전기기계기구의 전로를 차단한다.

도 4는 전자회로기판을 도시한 평면도로 누전차단기를 구성하는 회로 소자를 모두 상기 전자회로기판상에 배열시키며, 도 5는 본 발명인 누전차단기에 따른 제어회로부의 사시도로, 칩온보드(COB)형태로, 회로소자를 양면으로 구성가능하도록 공정한 것이다.

도 6은 본 발명인 누전차단기에 따른 주요부의 세부 회로도를 나타낸 것으로, 누전차단기의 회로 구성을 보면, 전자회로기판(100)상에 누전검출부(110), 제어회로부(120), 전자수단부(130), 트립수단부(140), 전원부(150)를 장착한다.

상기 누전검출부(110)는 검출소자인 영상변류기(ZCT)(112)로 구성되며, 상기 영상변류기(112)에서 지락 전류가 검출되면, 영상변류기(112)의 2차측에 미소한 전압이 유기되어 상기 유기된 전압을 증폭시키기 위한 제어회로부(120)는 저항(R1, R2), 콘덴서(C1, C2, C3, C4) 및 집적회로IC(122)를 포함하여 구성되며, 전자수단부(130)는 사이리스터(SCR), 저항(R3), 콘덴서(C5)를 포함하여 구성되며, 상기 사이리스터(SCR)의 여자(온/오프) 여부에 따라 전류를 도통하는 트립수단부(140)는 트립코일(TC)(142)을 포함하여 구성되며, 상기 사이리스터의 트립코일(142)의 여자 여부에 따라 전원이 인가 또는 차단되는 전원부(150)는 제너다이오드(152) 및 교류전원(154)를 포함하여 구성된다.

상기 영상변류기(112)를 관통하는 유입 및 유출전류가 지락전류만큼 달라진차이를 검출하여 집적회로IC(122)로 전달하면, 상기 집적회로IC(122)에서 증폭하여 전자수단부(130)로 전달한다.

상기 제어회로부(120)는 영상변류기의 출력전압을 전달할 수 있도록 집적회로IC(122)의 2번단자(I_N)와 1번단자(V_R)를 영상변류기(112)와 연결시키고, 상기 영상변류기(112)와 집적회로IC(122)사이에는 집적회로IC(122)의 2번단자와 직렬 연결된 저항(R2)과, 영상변류기(112)와 집적회로IC(122)의 1번단자와 2번단자에 병렬로 각각 구성된 저항(R1), 콘덴서(C1)를 연결시킨다.

상기 집적회로IC(122)의 3번단자(GND)는 접지이며, 4번단자(O_D)와 5번단자(S_C)는 서로 접속되어 콘덴서(C2)를 통하여 접지되고, 6번단자(N_R)은 콘덴서(C3)를 통하여 전자수단부(130)의 사이리스터(SCR)의 게이트단과 연결되며, 상기 사이리스터(SCR)의 7번단자(O_S)는 콘덴서(C3)를 통한 6번단자(N_R)과 접속되어 콘덴서(C4)를 통해 접지되고, 8번단자(V⁺)는 저항(R3)를 통해 전자수단부(130)의 사이리스터(SCR)의 애노우드단과 연결되는 동시에 정류소자인 다이오드(144) 및 콘덴서(C6)와 연결되며, 상기 사이리스터(SCR)의 애노우드단에 병렬접속된 저항(R3)과 콘덴서(C5)는 접지된다.

상기 다이오드(144)와 콘덴서(C6)는 병렬접속되며, 상기 다이오드(144)는 트립수단부(140)의 트립코일(TC)과 연결되며, 상기 트립코일(TC)은 제너다이오드(152), 교류전원(154)으로 구성된 전원부(150)와 연결된다.

상기 제어회로부(120)는 칩온보드(COB ; Chip On Board)형태로 누전검출부(110), 트립수단부(140), 전자수단부(130)를 제어하는 회로 소자들이 직접 표면 실장되며, 상기 제어 회로 소자들을 한면이 아닌 양면으로 구성설치하도록 되어 있어 회로를 실제 구성하기 위한 공간이 줄어들어 제어회로부(120)의 구성면적이 최소화된다.

상기 칩온보드 공정은 일반적으로 전자회로기판에 Die(Bare Chip)을 알루미늄(Aluminium)으로 와이어 본딩(Wire Bonding) 또는 골드 와이어(Gold Wire)로 와이어 본딩(Wire Bonding)하여 연결하고 난 후 몰딩(Molding)하는 공정으로 이루어져 있는데 대부분 전자회로기판의 한면에 사용하고 있으나, 본 발명인 누전차단기에 따른 제어회로부(120)는 상기와 같은 공정으로 회로 소자 구성 설치를 양면을 모두 사용가능하도록 한 것이다.

이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시예들에 한정되지 않으며, 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다. 예를 들면 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있다는 것이다.

본 발명에 의하면, 종래 누전차단기에서 트립수단부를 제어하기 위한 제어회로부의 다수의 부품에 따른 회로 소자 설치를 웨이퍼상의 칩온보드(COB)형태로 장착함과 아울러 상기 제어회로부의 양면에 회로 소자를 설치할 수 있도록 함으로써, 회로 소자 구성설치에서 차지하는 면적을 최소화시키고, 상기 제어회로부, 누전검출부, 전자수단부, 트립수단부, 전원부를 포함하여 전자회로기판(PCB)상에 모두 장착할 수 있도록 하여 구성부품의 단축된 조립공정 및 용이한 조립과정, 제품의 경박단소화를 통하여 제품의 신뢰성 및 경쟁성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

영상변류기를 통해 누전에 의한 지락전류를 검출하는 누전검출부와, 상기 영상변류기를 통해 검출된 전압을 증폭시켜 구동부로 인가하는 제어회로부와, 상기 제어회로부로부터 인가된 전압에 의해 동작하는 전자수단부와, 상기 전자수단부의 동작에 따라 트립코일을 여자하여 개폐기구부를 트립시키는 트립수단부와, 상기 트립코일의 여자 여부에 따라 전원이 인가 또는 차단되는 전원부를 포함하여 전자회로기판(PCB)상에 모두 장착한 누전차단기에 있어서,

상기 제어회로부는 상기 전자회로기판(PCB)의 일측에 수직의 칩온보드(COB)형태로 구성되는 회로 소자를 양면에 모두 접속 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 누전차단기.