KR20070035752A - 고전력용 보호소자 - Google Patents

Abstract

고전력을 사용하는 가전기기의 전원회로 보호용으로 사용되는 보호소자의 용단이 외부 환경의 영향을 받지 않도록 하기 위해, 본 발명에 따른 고전력용 보호소자는 돌입전류를 제한하기 위한 저항기와 과전류를 차단하기 위한 퓨즈저항기로 이루어지되, 퓨즈저항기는 세라믹 로드의 양단에 리드선과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전도성 캡을 형성하며, 그 사이에 과전류 인가시 용단되는 용단체가 권선되어 있다. 따라서, 본 발명의 고전력용 보호소자는 퓨즈저항기의 용단체에 걸리는 과전류에 의해 자체적으로 용단되기 때문에, 외부 온도 변화에 따른 퓨즈저항기의 오작동으로 인한 제품 불량이 발생하지 않는다.

Description

고전력용 보호소자{Protector for high electric power}

도 1은 종래의 보호소자를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 저항기와 퓨즈저항기로 이루어진 고전력용 보호소자를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 퓨즈저항기를 도시한 도면이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10..저항기 12..리드선

20..퓨즈저항기 22..로드

24..용단체 26..캡

28..리드선 30..케이싱

본 발명은 고전력용 보호소자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전력을 사용하는 가전기기의 전원회로 보호용으로 사용되는 보호소자에 관한 것이다.

일반적으로 가전기기의 전기회로에는 전원을 켤 때 발생하는 돌입전류, 내부 온도 상승, 및 지속적인 과전류로 인해 발생하는 기기 고장을 방지하기 위해 전기 회로의 전원 입력단에 세라믹 저항기나 퓨즈 등을 설치하여 전원회로를 보호한다. 그런데, 최근 대중화되고 있는 PDP TV와 같은 대형 가전은 200W 이상의 고전력을 사용하기 때문에, 종래의 세라믹 저항기나 퓨즈로는 이러한 조건들을 모두 충족시키기 어려워, 온도퓨즈 저항체(Thermal Fuse Resistor)라는 새로운 보호소자가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 이러한 종래의 온도퓨즈 저항체를 도시한 것으로서, 이를 참조하면 온도퓨즈 저항체(1)는 돌입전류를 제한하는 저항기(2)와 과전류를 차단하는 온도 퓨즈(3)가 직렬로 연결된 구조이다. 온도 퓨즈(3)는 내부에 고체상의 납 또는 고분자 펠릿으로 이루어진 용단체(溶斷體)(4)가 들어 있어서, 과전류 유입시 저항기(2)의 발열에 의해 용단체(4)가 용단(溶斷)되면서 회로를 단락시키게 된다.

그런데, 종래의 온도퓨즈 저항체(1)는 상술한 바와 같이 저항기(2)의 발열과 같은 외부 온도변화에 의해 동작하기 때문에 외부 환경에 특히 민감하였다. 따라서 이러한 단점은 온도 퓨즈(3)가 예를 들어, 온후공정인 기판의 솔더링 작업시 고온의 납조에 의해 용단 되거나, 또는 전자기기의 내부 온상 상승에 따라 용단 되는 등 저항기(2) 발열 이외의 원인으로 작동되어 제품 불량을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 보호소자의 용단이 외부 환경의 영향을 받지 않도록 한 고전력용 보호소자를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고전력용 보호소자는 돌입전류를 제한하기 위한 저항기와 과전류를 차단하기 위한 퓨즈저항기로 이루어지되, 퓨즈저항기는 세라믹 로드의 양단에 리드선과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전도성 캡을 형성하며, 그 사이에 과전류 인가시 용단되는 용단체가 권선되어 있다.

또한, 상기 용단체는 60~80%의 니켈(Ni)과 20~40%의 철(Fe)로 이루어진 합금선이며, 용단체의 굵기는 0.05~0.4[φ]이고, 선저항치는 1.5~100[Ω/m]이며, 턴수는 10~20회이다.

또한, 상기 저항기와 퓨즈저항기는 알루미나 케이스에 규석과 산화 마그네슘에 의해 내부가 충전되어 패키징되며, 이때 경화제로는 규산나트륨을, 희석제로는 물을 사용한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전력용 보호소자를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 고전력용 보호소자를 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 보호소자는 돌입전류를 제한하기 위한 저항기(10)와 과전류를 차단하기 위한 퓨즈저항기(20)로 이루어진다.

저항기(10)는 통상적으로 사용되는 시멘트 저항기나 Power용 NTC(Negative Temperature Coefficient) 등의 돌입전류를 제한하기 위한 소자로서, 적절한 임피던스 일예로, 1~10 [Ω]을 부여하여 돌입 전류를 30 [A] 이하로 낮출 수 있는 것을 사용한다. 임피던스가 높을수록 돌입전류가 낮게 유입되지만, 정상 상태에서는 돌 입전류 제한용 임피던스가 전력 손실에 해당하므로, 이러한 점을 고려하여 임피던스는 통상 1~10 [Ω] 사이에서 선정된다. 저항기(10)의 재질로는 높은 전류에 용단되지 않고 견딜 수 있도록 바람직하게는, 50~60% 구리(Cu) + 40~50% 니켈(Ni)로 이루어진 합금선을 세라믹 로드에 권선하여 사용한다. 이 합금선은 49[μΩ/cm] 비저항치를 갖고, 50[ppm/℃]의 낮은 저항온도계수를 가진다.

퓨즈저항기(20)는 도 3에 도시한 바와 같이, 소정 길이의 절연성 세라믹 로드(22)에 권선되는 용단체(24)와, 로드(22)의 양단에 각각 설치되는 전도성 캡(26)과, 각 캡(26)에 전기적으로 연결되는 리드선(28)로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 고전력용 보호소자에 사용되는 퓨즈저항기(20)는 과전류를 차단함과 동시에 상기 저항기(10)와 마찬가지로 돌입전류도 제한하는 기능을 가져야 한다. 이것은, 고전력을 사용하는 전자기기에서 발생하는 써지는 상기 저항기(10)에서 제한할 수 있는 범위를 초과하기 때문에, 통상적인 선형 퓨즈를 사용할 수 없기 때문이다.

따라서, 바람직하게 용단체(24)는 코일 형상을 가지며 상기 조건을 만족시킬 수 있도록 60~80% 니켈(Ni) + 20~40% 철(Fe)로 구성된 Ni-Fe의 합금선이다. 예컨대, 퓨즈저항기(20)의 완성 저항치가 1~10[Ω]을 갖도록 하기 위해서는 길이가 2.5 × 8 [mm] 인 세라믹 로드(22) 위에 권선되는 Ni-Fe 합금선의 굵기는 0.05~0.4[φ]가 되고, 선저항치는 1.5~100 [Ω/m]이며, 세라믹 로드에 권선되는 턴수는 10~20회이다. 이러한 용단체(24)가 권선된 퓨즈저항기(20)를 전자기기에 적용을 하면, 돌입 전류를 30 [A] 이하로 제한할 수 있어 돌입전류 제한 특성을 만족시킬 수 있다. 또한, 상기 혼합비율로 제조된 용단체(24)는 저항온도계수가 4000~5000 [ppm/℃]로 높기 때문에, 과전류가 유입될 경우 자체 발열에 의해 저항치가 급속히 상승하면서 빠른 시간 내 융점에 도달하여 용단 된다.

퓨즈저항기(20)의 리드선(28)은 저항기(10)의 리드선(12)과 아크 용접된다.

또한, 본 발명의 보호소자는 외부가 패키징 된다. 도 2에 도시된 바와 같이 보호소자는 알루미나로 이루어진 케이싱(30) 내부에 패키징 되는데, 80 ~ 90wt%의 규석(SiO2)과 10 ~ 20wt%의 산화 마그네슘(MgO)으로 이루어지는 내부 충진제와, 경화제로서 규산 나트륨과, 희석제로서 물을 혼합하여 내부를 충진하게 된다. 산화 마그네슘은 단열 효과가 우수할 뿐만 아니라, 내부 열이 외부 기판에 전달되는 것을 방지함과 동시에 내부 발열을 집중하기 때문에, 용단이 이루어지는 시간을 더욱 단축시키는 효과가 있다. 또한, 경화제로 규산 나트륨을 사용할 경우 희석제로 물을 사용하게 되므로 유기물이 잔류하지 않으며, 그 결과 과전류 유입 시 저항체 발열에 의해 유기물이 연소하면서 발생하는 연기를 억제할 수 있다.

그러면 상기의 구조를 가지는 보호소자의 동작을 살펴보기로 한다.

본 발명의 보호소자는 저항기(10)와 퓨즈저항기(20)가 직렬로 연결된 형태를 가지며, 알루미나 케이싱(30)에 의해 패키징되어 있다. 따라서, 외부로 노출된 리드선을 회로기판에 실장하게 되면 돌입전류는 저항기(10)에 의해 소정 전류로 제한되며, 과전류는 퓨즈저항기(20)에 의해 차단된다. 또한, 이때의 퓨즈저항기(20)는 돌입전류도 동시에 제한할 수 있으므로, 고전력 전자기기의 전원을 켰을 때 발생하는 써지에도 충분히 견디게 된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호소자는 퓨즈저항기의 용단체가 과전류에 의해 자체적으로 용단되기 때문에, 외부 온도 변화에 따른 퓨즈저항기의 오작동으로 인한 제품 불량이 발생하지 않는다.

Claims (4)

1. 돌입전류를 제한하기 위한 저항기와,

   과전류를 차단하기 위한 퓨즈저항기로 이루어지되,

   상기 퓨즈저항기는 세라믹 로드의 양단에 리드선과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전도성 캡을 형성하며, 그 사이에는 과전류 인가시 용단되는 용단체가 권선되어 있는 것을 특징으로 하는 고전력용 보호소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 용단체는 60~80%의 니켈(Ni)과 20~40%의 철(Fe)로 이루어진 합금선인 것을 특징으로 하는 고전력용 보호소자.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 용단체의 굵기는 0.05~0.4[φ]이고, 선저항치는 1.5~100[Ω/m]이며, 턴수는 10~20회인 것을 특징으로 하는 고전력용 보호소자.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 저항기와 퓨즈저항기는 알루미나 케이스에 규석과 산화 마그네슘에 의해 내부가 충전되어 패키징되며, 이때 경화제로는 규산나트륨을, 희석제로는 물을 사용하는 것을 특징으로 하는 고전력용 보호소자.

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