KR20100128353A - 스위치 전원 주파 과전압 보호회로 - Google Patents

스위치 전원 주파 과전압 보호회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일종의 스위치 전원 주파 과전압 보호회로(1)에 관한 것으로서, 사이리스터(SCR), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS), 제 1 레지스터(Register)(R1), 제 2 레지스터(R2), 제 2 다이오드(D2)와 제 2 커패시터(Capacitor)(C2)을 포함하며, 상기 사이리스터(SCR)의 양극과 교류 입력단(ACIT)은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 부하단(LDT)은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 음극과 사이리스터(SCR)의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 제 1 레지스터(R1)와 제 2 레지스터(R2) 상에 연결되어 있으며, 제 1 레지스터(R1)는 직접 교류 입력단(ACIT)과 서로 연결되어 있으며, 제 2 레지스터(R2)는 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 역방향에 설치되어 있는 제 2 다이오드(D2)와 연결된 후, 교류 입력단(ACIT)과 서로 연결되며, 제 2 커패시터(Capacitor)(C2)은 사이리스터(SCR) 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 음극 사이에 연결되어 있으며, 부하 입력단(LDT)과 부하 지단(LDGT) 사이에는 제 1 커패시터(Capacitor)(C1)이 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

스위치 전원 주파 과전압 보호회로{A SWITCH POWER SOURCE CYCLE BY CYCLE OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT}
본 발명은 과전압 보호 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 일종의 스위치 전원 입력 과전압 보호회로에 관한 것이다.
일부 전원 환경은 복잡하고 열악한 조건 상황 하에서, 전력 계통 전압이 안정적이지 못할 경우, 220VAC과 380VAC이 쉽게 분해되지 않으며, 전원 입력단은 과전압을 입력하고, 전자 기기 설비 중 스위치 전원 부분의 내부 구성 요소중 축적에너지커패시터(Capacitor)등은 통상적으로 과전압을 받아들여 손상되며, 모든 전자 기기의 정상적 운전에 영향을 끼친다.
이러한 상황 하에서 전자 기기 설비 보호를 위해, 일반적으로 사용되는 방식은 전원 입력단에 과전압 보호회로를 추가하는 방식으로, 통상적으로 다음과 같은 몇 가지 방법이 쓰이고 있다.
방법 1 : 정 온도 계수퓨즈(Fuse) PTCC(Positive Temperature Coefficient)와 금속 산화물 배리스터 MOV(Metal Oxide Varistor)의 공동 보호 방식을 사용하여, 도 1에서 도시하듯이, 교류 입력단이 어떠한 수치보다 높게 입력 될 때, 배리스터의 저항값이 급격히 떨어지며, 대전류 회로를 형성하고, PPTC는 대전류를 통해 신속히 발열되고, 고저항 상태로 전변되며, 회로를 통과한 전류 제한이 매우 작기 때문에, 전원 포스트 회로(Post Circuit)를 보호하려는 목적을 달성할 수 있다. 하지만 상기 방식은 배리스터의 사용 수명이 짧고, 응답 시간이 느리며, 또한 일단 보호가 시작 된 후에는, 반드시 전원이 끊기게 되고, PPTC가 냉각되어 저저항 상태로 돌아왔을 때야 비로서 연속 작동이 가능하다는 결점이 있다.
방법 2 : 방법 2는 방법 1의 개선형으로, 정전압 다이오드(Zener Diode)을 사용해 배리스터를 대체하여, 도 2에서 도시하듯이, 정전압 다이오드(Zener Diode)은 배리스터의 결점을 극복하여, 응답 시간이 매우 빠르며, 사용 수명이 길고, 전압고정(Voltage Clamp)의 일관성이 높으며, 교류 입력단이 정전압 다이오드(Zener Diode)의 전압고정(Voltage Clamp)보다 높게 입력될 때, 정전압 다이오드(Zener Diode)을 뚫고 지나가 정전압 다이오드(Zener Diode)의 저항을 즉시 감소시키며, 또한 전압 의 고정(Clamp)을 정전압 다이오드(Zener Diode)의 전압고정(Voltage Clamp) 상에 두어, 대전류 회로를 형성시키며, PPTC는 대전류를 통해 신속히 발열되고, 고저항 상태로 전변되며, 회로를 통과한 전류 제한이 매우 작기 때문에, 전원 포스트 회로(Post Circuit)를 보호하려는 목적을 달성할 수 있다. 하지만 상기 방식은 일단 보호가 시작 된 후에는, 반드시 전원이 끊기게 되고, PPTC가 냉각되어 저저항 상태로 돌아왔을 때야 비로서 연속 작동이 가능하다는 결점이 있다.
방법 3 : 사이리스터(Thyristor) 과전압 보호법을 채택하여, 도 3에서 도시하듯이, 교류 입력 전압이 보호회로의 설정 전압까지 상승 할 때(R1, R2 저항값을 변환하면 곧 설정 전압이 변환된다), 트리거 다이오드(trigger diode) DS 브레이크 오버(Break Over), 사이리스터 브레이크 오버되며, 전류는 PPTC 통과, 사이리스터 전류 제한저항 R3, 사이리스터는 대전류 회로를 형성하며, PPTC는 대전류를 통해 신속히 발열되고, 고저항 상태로 전변되며, 회로를 통과한 전류 제한이 매우 작기 때문에, 전원 포스트 회로(Post Circuit)를 보호하려는 목적을 달성할 수 있다. 하지만 상기 방식은 PPTC의 보호가 일단 시작 된 후에는, 반드시 전원이 끊기게 되고, PPTC가 냉각되어 저저항 상태로 돌아왔을 때야 비로서 연속 작동이 가능하다는 결점이 있다.
방법 4 : 사이리스터(Thyristor) 제압 보호법을 채택하는데, 도 4에서 도시하듯이, 그 원리는 다음과 같다. 교류 입력 전압의 크기에 근거하여 회로를 제어하며, 회로의 비교와 연산을 통해, 적절한 연착 트리거 펄스(trigger pulse)를 출력해내며, 사이리스터 브레이크 오버 타임을 제어함으로써, 스위치 전원 포스트 회로(Post Circuit)의 전압이 최고 작동 전압을 초과하지 않게 한다. 상기 보호법은 양호한 편이지만, 회로 제어가 매우 복잡하며, 또한 실현 원가가 높고, 작은 공률로 스위치 전원 중에서 사용되기가 어렵다는 결점이 있다.
방법 5 : 계전기 과전압 보호법을 채택하는데, 교류 입력 전압이 상승된 후, 정류 후의 직류 전압 역시 상승하며, 상기 직류 전압이 정전압 다이오드(Zener Diode)의 전압고정(Voltage Clamp)보다 높을 때, 정전압 다이오드(Zener Diode)은 뚫고 지나가, 삼극관 Q1 브레이크 오버, 계전기 동작되며, 상폐접점을 연동하여, 포스트(Post/End) 전원 회로를 끊어, 입력 과전압 보호 목적을 달성할 수 있다. 상기 방식은 간단하고 확실하지만, 전압 파동이 큰 상황에서, 계전기가 빈번히 작동되어, 전원의 연속적이며 안정적인 전력 공급에 영향을 끼치며, 상기 보호회로는 계전기가 추가되어 있기 때문에 번거롭지만 반드시 계전기 작동 전원이 제공되어야 하며, 또한 체적이 크고, 작은 공률로 스위치 전원 중에서 사용되기가 어렵다는 결점이 있다.
본 발명은 현재 상용되는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로 기술에서 나타나는 상기 문제점들을 해결하기 위해, 사이리스터 교류쵸퍼(AC chopper)원리를 통해, 직접 전력 계통 전압을 추출하고, 교류 입력 전압의 크기에 근거하여, 자동으로 사이리스터의 브레이크 오버 타임의 전원 스위치 과전압 보호회로를 변환 시키는 것을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기 기술 문제의 해결을 위해 다음과 같은 기술 방안을 채택하였다. 일종의 스위치 전원 주파 과전압 보호회로로서, 교류 입력과 부하(Load) 사이에는 과전압 보호회로(1)이 하나 연결되어 있으며, 상기 과전압 보호회로(1)은 사이리스터, 정전압 다이오드(Zener Diode), 제 1 레지스터(Register), 제 2 레지스터, 제 2 다이오드와 제 2 커패시터(Capacitor)을 포함하며, 상기 사이리스터의 양극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 부하단은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극과 사이리스터의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 정전압 다이오드(Zener Diode)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 제 1 레지스터와 제 2 레지스터 상에 연결되어 있으며, 제 1 레지스터는 직접 교류 입력단과 서로 연결되어 있으며, 제 2 레지스터는 정전압 다이오드(Zener Diode) 역방향에 설치되어 있는 제 2 다이오드와 연결된 후, 교류 입력단과 서로 연결되며, 제 2 커패시터(Capacitor)은 사이리스터 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극 사이에 연결되어 있다.
부하 입력단과 부하 지단 사이에는 제 1 커패시터(Capacitor)이 연결되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 사이리스터 음극과 부하단 사이에는 사이리스터와 같은 방향으로 연결되어 있는 제 1 다이오드가 설치되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 제 1 다이오드 양극과 공동 지단 사이에는 제 3 레지스터가 연결되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 또한 제 3 다이오드를 포함하며, 상기 제 3 다이오드의 음극과 제 3 레지스터는 서로 직렬 연결되어 있으며, 상기 음극과 제 3 레지스터는 서로 연결되어 있으며, 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 교류 입력과 부하 사이에는 과전압 보호회로(2)가 연결되어 있으며, 상기 단상 과전압 보호회로(2)는 사이리스터, 정전압 다이오드(Zener Diode), 제 1 레지스터, 제 2 레지스터, 제 3 레지스터, 제 1 다이오드, 제 2 다이오드, 제 3 다이오드와 제 2 커패시터(Capacitor)을 포함하고 있으며, 상기 사이리스터의 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있으며, 그 음극은 사이리스터와 같은 방향으로 직렬 연결되어 있는 제 1 다이오드를 통한 후, 부하단과 서로 연결되며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 양극과 사이리스터의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 정전압 다이오드(Zener Diode)의 음극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 제 1 레지스터와 제 2 레지스터 상에 연결되어 있으며, 제 1 레지스터는 직접 공동 지단과 서로 연결되어 있으며, 제 2 레지스터는 정전압 다이오드(Zener Diode)과 같은 방향에 설치되어 있는 제 2 다이오드와 연결된 후, 공동 지단과 서로 연결되며, 제 2 커패시터(Capacitor)은 사이리스터 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode) 양극 사이에 연결되어 있으며, 제 3 레지스터와 제 3 다이오드는 직렬 연결되어 제 1 다이오드 양극과 교류 입력단 사이에 설치되며, 상기 제 3 다이오드의 음극과 제 3 다이오드는 서로 연결되어 있으며, 상기 양극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 교류 입력단과 부하 지단 사이에는 과전압 보호회로(3)이 연결되어 있으며, 상기 과전압 보호회로(3)은 사이리스터, 정전압 다이오드(Zener Diode), 제 1 레지스터, 제 2 레지스터, 제 2 커패시터(Capacitor)과 제 2 다이오드를 포함하고 있으며, 상기 사이리스터의 양극과 부하 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극과 사이리스터의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 정전압 다이오드(Zener Diode)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 제 1 레지스터와 제 2 레지스터 상에 연결되어 있으며, 제 1 레지스터는 직접 부하 지단과 서로 연결되어 있으며, 제 2 레지스터는 정전압 다이오드(Zener Diode) 역방향에 설치되어 있는 제 2 다이오드와 연결된 후, 부하 지단과 서로 연결되며, 제 2 커패시터(Capacitor)은 사이리스터 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극 사이에 연결되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 과전압 보호회로(1) 중에는 제 3 다이오드가 설치되어 있으며, 상기 다이오드 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 부하단은 서로 연결되어 있다.
본 발명의 한 바람직한 실시 예에 의하면, 또한 제 3 다이오드가 설치되어 있으며, 상기 제 3 다이오드는 공동 지단과 부하 지단 케이블 상에 연결되어 있으며, 제 3 다이오드의 양극과 제 1 커패시터(Capacitor) 음극은 서로 연결되어 있으며, 제 3 다이오드의 음극과 과전압 보호회로(1) 중의 제 3 다이오드 양극은 서로 연결되어 있다.
본 발명의 유리한 효과는 사이리스터 교류쵸퍼(AC chopper)를 통해, 직접 전력 계통 전압을 추출하고, 교류 입력 전압의 크기에 근거하여, 자동으로 사이리스터의 브레이크 오버 타임을 변환 시켜, 교류 입력 전원의 주파 제어에 도달하게 함으로써 응답 시간이 느려지는 결점을 피하고, 전력 계통 전압 파동을 자동으로 즉시 수정이 가능하게 함으로써 포스트(Post/End) 전원 회로의 과전압 보호 목적을 달성하게 하는 것이다.
도 1은 통상적인 제 1 회로도;
도 2는 통상적인 제 2 회로도;
도 3은 통상적인 제 3 회로도;
도 4는 통상적인 제 4 회로도;
도 5는 통상적인 제 5 회로도;
도 6은 본 발명의 단상 반파(Half Wave) 과전압 보호의 기본 회로도;
도 7은 본 발명의 단상 반파(Half Wave) 과전압 보호의 확대 회로도;
도 8은 본 발명의 단상 전파(Full Wave) 과전압 보호의 기본 회로도;
도 9는 본 발명의 단상 전파(Full Wave) 과전압 보호의 확대 회로도;
도 10은 단상 반파(Half Wave) 과전압 보호 기본 회로의 파형 사시도;
도 11은 단상 반파(Half Wave) 과전압 보호 기본 회로 A점의 전압 파형 사시도.
아래의 구체적인 실시 예 방식은 첨부도와 함께 본 발명의 기술 방안에 대해 더욱 상세히 설명하고 있다.
실시 예 1 : 도 6에서 도시하듯이, 단상 반파(Half Wave) 과전압 보호 기본 회로는, 교류 입력과 부하 사이에 설치되어 있으며, 과전압 보호회로(1)과 다이오드(D1), 레지스터(R3), 커패시터(Capacitor)(C1)으로 구성되어 있다. 상기 단상 반파 과전압 보호 기본 회로 구조는 사이리스터(SCR) 하나를 포함하고 있으며, 상기 사이리스터(SCR)의 양극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있으며, 그 음극은 사이리스터(SCR)와 같은 방향에 설치되어 있는 다이오드(D1)와 연결된 후, 부하단과 서로 연결되며, 또한 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 하나를 포함하고 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 음극과 사이리스터(SCR)의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 레지스터(R1)와 레지스터(R2) 상에 연결되어 있으며, 레지스터(R1)는 직접 교류 입력단과 서로 연결되어 있으며, 레지스터(R2)는 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 역방향에 설치되어 있는 다이오드(D2)와 연결된 후, 교류 입력단과 서로 연결되며, 사이리스터(SCR) 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS) 음극 사이에는 커패시터(Capacitor)(C2)이 연결되어 있으며, 또한 레지스터(R3)가 설치되어 있으며, 레지스터(R3)는 다이오드(D1) 양극과 교류 입력단 사이에 설치되어 있으며, 부하 입력단과 부하 지단 사이에는 커패시터(Capacitor)(C1)이 연결되어 있다. 상기 사이리스터(SCR), 다이오드(D1), 커패시터(Capacitor)(C1)은 전류 출력 주회로를 구성한다. 레지스터(R1), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS), 커패시터(Capacitor)(C2), 레지스터(R3)는 사이리스터 트리거 펄스(Trigger Pulse)의 제어회로(1)을 생성해낸다. 다이오드(D2), 레지스터(R2), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS), 커패시터(Capacitor)(C2), 레지스터(R3)는 사이리스터 트리거 펄스(Trigger Pulse)의 제어 회로 2를 생성해낸다.
상기 회로의 작동 원리는 다음과 같다. 교류 입력이 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)시작 단계에 처할 때, 사이리스터(SCR)의 펄스 트리거단 A단은 점차 Low Level 현상이 나타나며, A점 전압은 도 11에서 도시하듯이, 사이리스터(SCR) 마감되며, 이 때 C전압이 B점보다 높아지고, 다이오드(D1)는 역방향 마감 상태에 처하게 되며, 축적 에너지 커패시터(Capacitor)(C1)은 역방향으로 입력 회로 방전되지 않으며, 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)의 전압이 점차 상승함에 따라, 전류는 제어 회로 (1)을 통과하고, 레지스터(R1), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS), 레지스터(R3)는 커패시터(Capacitor)(C2)을 향해 정방향 충전되며, 이 때, 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)은 정방향 브레이크 오버 상태에 처하게 되며, 교류 입력 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)의 전압이 점차 상승함에 따라, A점의 전압 역시 점차 상승하며, A점의 전압이 사이리스터의 게이트(Gate) 트리거 전압(trigger voltage)(VSCR)을 초과할 때, 사이리스터(SCR)는 브레이크 오버되며, 커패시터(Capacitor)(C2)은 충전 완료되고, 커패시터(Capacitor)(C2)의 정방향 충전 시간을 도 10에서 도시하듯이, TC2+라 칭한다.
사이리스터(SCR) 브레이크 오버 후, B점 전압은 점차 상승하며, B점 전압이 C점 전압(VC1)(전압 C1 단전압) + 0.7V(다이오드(D1)의 정방향 압력강하(Pressure Drop))을 초과할 때, D1 브레이크 오버되며, 전류는 주회로를 통해 커패시터(Capacitor)(C1) 방향으로 충전되며, C점 전압(VC1)은 점차 상승하고, 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)의 전압이 점차 하강함에 따라, B점 전압 역시 점차 하강하게 되며, B점 전압이 C점 전압(VC1 + 0.7V)보다 낮을 때, D1은 마감되고, 커패시터(Capacitor)(C1)에 대한 충전이 완료되는데, 커패시터(Capacitor)(C1)의 충전 시간은 도 10에서 도시하듯이, TC1이라 칭한다.
레지스터(R3)의 저항이 매우 크기 때문에, 사이리스터(SCR)에 흐른 전류는 사이리스터의 유지 전류(holding current)보다 작으며, 사이리스터(SCR)는 마감되고, 끊긴 전류는 주회로로 출력되는데, 사이리스터(SCR)의 브레이크 오버 타임은 도 10에서 도시하듯이 TSCR이라 칭한다.
이 때, 즉시 사이리스터(SCR)에 흐른 전류는 그 유지 전류보다 크고, 사이리스터(SCR)는 브레이크 오버되지만, 입력 전압이 감소하여 0에 달함에 따라, 사이리스터(SCR) 역시 자동으로 닫혀, 끊긴 전류는 주회로로 출력된다.
커패시터(Capacitor)(C1)의 충전 시간(TC1)과 사이리스터(SCR)의 브레이크 오버 타임(TSCR)은 정비례하기 때문에, 사이리스터(SCR)의 브레이크 오버 타임(TSCR)이 길어질수록, 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압(VC1) 역시 점차 높아지게 된다. 사이리스터(SCR)의 브레이크 오버는 게이트(Gate) 제어로부터, 게이트(Gate)을 트리거 전압(VSCR)에 닿게 하는데, A점 전압(VC2)이 VSCR의 시간(TC2+)에 닿는 시간이 길어질수록, 사이리스터(SCR)의 브레이크 오버 타임(TSCR)은 점차 줄어들게 되고, 축적 에너지 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압 역시 점차 낮아지게 된다. 그러므로 C2의 정방향 충전 시간(TC2+)만 잘 제어할 수 있다면, 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압(VC1)을 안전 사용 범위 내에 놓이게 할 수 있어, 부하 회로를 보호하고자 하는 목적을 실현시킬 수 있다. 하지만 이는 반드시 교류 입력 전압이 안정적이어야 한다는 조건이 전제되어야 하는 것으로, 만약 교류 입력전압이 갑자기 상승할 경우, 제어 회로 (1) 중의 충전 전류 역시 상응하여 증가하게 되고, 게이트(Gate) 트리거 전압(VSCR)에 닿는 시간(TC2+)이 단축되어, 사이리스터(SCR) 브레이크 오버 타임(TSCR)이 연장되어, 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 충전 시간(TC1)을 연장시키고, 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압(VC1) 역시 상응하여 증가하게 된다. 또한 매치되는 제어회로(2)로써, 제어회로(1)이 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 충전 시간(TC1) 제어를 해결하게 한다.
교류 입력의 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle) 주파 내에서는, 제어회로(2) 중의 다이오드(D2)는 역방향 마감되어, 제어회로(2)를 작동하지 않게 하고, 네거티브 하프 사이클(Negative half cycle) 주파에 진입하였을 때는, 부압이 작기 때문에, 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)은 브레이크 오버되지 않으며, 또한 고저항 상태에 처하게 되며, 제어회로에는 아주 작은 누설 전류(Leakage Current)만이 존재하여, A점 전압에 대한 영향이 매우 미비하며, A점의 전압은 기본적으로 변하지 않는다.
부전압이 증대함에 따라, 부전압이 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)의 전압고정(Voltage Clamp)(VTVS)을 초과할 때, 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)의 저항은 즉시 감소하며, 또한 전압의 고정(Clamp)을 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)의 전압고정(Voltage Clamp) 상에 두어, 제어회로(2) 중 커패시터(Capacitor)(C2)에 대한 하나의 역방향 충전 회로를 형성함으로써, A점의 전압을 정압에서 부압으로 전변시키고, 도 10에서 도시하듯이, A점의 부압은 VC2-라 칭하고, C2에 대한 충전 시간을 TC2-라 칭한다.
만약 교류 입력 전압이 증대하면(교류 입력 부압 증대), 역방향 충전 전류가 증대하며, 또한 정전압 다이오드(Zener Diode) TVS관의 뚫고 지나가는 시간이 앞당겨야 하기 때문에, 커패시터(Capacitor)(C2)에 대한 역방향 충전 시간(TC2-)이 증대한다. C2는 충전 시간이 연장되고 충전 전류가 증대하기 때문에 A점에 더욱 높은 부압(VC2-0) 형성을 초래한다. A점에 형성되는 부압(VC2-)의 크기는, 제어회로(1)이 교류 입력 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle) 주파 중 커패시터(Capacitor)(C2)의 정방향 충전 시간에 대해 영향을 주며, A점의 부압(VC2-)이 높아질수록, C2는 정방향 충전 시간 시, 사이리스터(SCR) 트리거 브레이크 오버 문턱전압(VSCR)에 닿는 시간(TC2+) 역시 점차 길어지는데, 그렇게 사이리스터(SCR)의 오버 브레이크 타임(TSCR)이 단축됨으로써, 커패시터(Capacitor)(C1)에 대한 충전 시간(TC1)이 짧아지며, 커패시터(Capacitor)(C1)의 전압(VC1) 역시 이에 따라 하강하여, 부하의 보호 목적을 달성할 수 있다.
다시 말하자면, 교류 입력 부하가 감소하고, 역방향 충전 전류가 감소하며, 또한 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS)의 뚫고 지나가는 시간을 미루기 때문에, 커패시터(Capacitor)(C2)의 역방향 충전 시간(TC2-)를 감소시키고, 커패시터(Capacitor)(C2)은 충전 시간이 단축되고, 충전 전류가 감소하기 때문에, A점의 낮은 부압(VC2-) 형성을 초래하며, 그렇게 커패시터(Capacitor)(C2)은 정방향 충전 시간 시, 사이리스터(SCR) 트리거 브레이크 오버 문턱전압(VSCR)에 닿는 시간이 단축됨으로써, 커패시터(Capacitor)(C1)의 충전 시간(TC1)을 증가시키며, 커패시터(Capacitor)(C1)의 전압(TC1) 역시 이에 따라 상승하여, 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압 안정을 보장한다.
일반적으로, 교류 입력 전압의 포지티브(Positive)네거티브(Negative)하프 사이클(half cycle)의 전압 수치는 같으며, 교류 입력 네거티브 하프 사이클(Negative half cycle)주파내이기 때문에, 제어 회로(1) 중의 레지스터(R1)는 작용을 유지하며, 그리하여 커패시터(Capacitor)(C2)의 역방향 충전 전류는 교류 입력 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)주파내 커패시터(Capacitor)(C2)의 정방향 충전 전류보다 크고, 제어회로(1), 제어회로(2) 중에서 알맞은 소자 계수(Component Parameter)를 선택하여, 교류 입력 전압이 규정된 안전 전압(예 : 320AC보다 큼)을 초과할 시, A점의 전압은 교류 입력의 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)주파 내에 있으며, 사이리스터 문턱전압에 달할 수 없어, 사이리스터는 브레이크 오버 되지 않으며, 끊긴 전원은 회로에 입력되어, 부하의 안전을 보호한다.
제어회로(1), 제어회로(2)는 교류 입력 전원에 대해 매파의 제어와 자동 쵸퍼(Chopper) 제압을 실현시키며, 갑자기 압이 상승하는 것에 대해, 최대한 하나 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)을 브레이크 오버하고 , 단지 하나 포지티브 하프 사이클의 전압은 , 커패시터(Capacitor)(C1)와 부하는 종종 완전히 소화될 수 있지만, 회로 부품을 훼손시킬 정도는 아니므로, 완전히 부하의 안전을 보장 할 수 있다고 할 수 있다.
실시 예 2 : 도 7에서 도시하듯이, 단상 반파(Half Wave) 과전압 보호 확대 회로를 제공하며, 상기 회로 구조와 실시 예 1 중의 단상 반파 과전압 보호 기본 회로 구조는 기본적으로 일치하지만, 상기 회로는 또한 다이오드(D3) 하나를 포함하고 있으며, 상기 다이오드(D3)의 음극과 레지스터(R3)는 서로 직렬 연결 되어 있으며, 상기 음극과 레지스터(R3)는 서로 연결되어 있으며, 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있다. 상기 회로와 실시 예 1을 비교해 보았을 때, 교류 입력이 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)시작 단계에 처할 때, 입력 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle) 전압이 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압보다 클 때야 비로서 제어회로(1)은 커패시터(Capacitor)(C2)에 대한 정방향 충전 진행을 시작하며, 커패시터(Capacitor)(C2)에 대한 정방향 충전 시간을 미루어, 사이리스터(SCR)의 브레이크 오버 타임을 단축시키며, 커패시터(Capacitor)(C1)의 충전 시간을 감소시키고, 커패시터(Capacitor)(C1)의 전압이 하강함에 따라, 부하의 보호 작용을 초래한다.
레지스터(R3)는 다이오드D3의 역방향 차단 때문에 작동하지 않으며; 교류 입력 네거티브 하프 사이클주파에서, 다이오드(D3)는 정방향 상태에 처하게 되며, 제어회로(2)는 커패시터(Capacitor)(C2)의 역방향 충전 상황과 실시 예 1 중과 같다.
실시 예 3 : 도 8에서 도시하듯이, 본 발명은 또한 단상 전파(Full Wave) 과전압 보호 기본 회로를 제공하고 있다. 상기 회로 구조는 실시 예 2의 회로 기본 상, 교류 입력과 부하 사이에 과전압 보호회로(2)와 연결되어 있으며, 상기 단상 과전압 보호회로(2)는 사이리스터(SCR.1), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1), 레지스터(R1.1), 레지스터(R2.1), 레지스터(R3.1), 다이오드(D1.1), 다이오드(D2.1), 다이오드(D3.1)와 커패시터(Capacitor)(C2.1)을 포함하고 있으며, 상기 사이리스터(SCR.1)의 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극은 사이리스터(SCR.1)와 같은 방향으로 직렬 연결된 다이오드(D1,1)와 연결된 후 부하단과 서로 연결되며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1) 양극과 사이리스터(SCR.1)의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1)의 음극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 레지스터(R1.1)와 레지스터(R2.1) 상에 연결되어 있으며, 레지스터(R1.1)는 직접 공동 지단과 서로 연결되어 있으며, 레지스터(R2.1)는 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1)과 같은 방향으로 설치되어 있는 다이오드(D2,1)와 연결된 후 공동 지단과 서로 연결되며, 커패시터(Capacitor)(C2.1)은 사이리스터(SCR.1) 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1) 양극 사이에 연결되어 있으며, 레지스터(R3.1)와 다이오드(D3,1)는 직렬 연결되어 다이오드(D1,1) 양극과 교류 입력단 사이에 설치되며, 상기 다이오드(D3,1)의 음극과 다이오드(D3,1)는 서로 연결되어 있으며, 상기 양극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있다.
상기 작동 원리는 실시 예 1의 작동 원리와 같다. 실시 예 1과 2 중에는 단지 교류 입력 포지티브 하프 사이클(Positive half cycle)시에만, 커패시터(Capacitor)(C1)에 대한 충전이 진행되고, 교류 입력 네거티브 하프 사이클(Negative half cycle)시에는 커패시터(Capacitor)(C1)에 대한 충전이 진행되지 못한다.
본 실시 예 중에는 교류 입력의 포지티브(Positive)네거티브(Negative)하프 사이클(half cycle) 모두 커패시터(Capacitor)(C1)에 대한 충전이 진행될 수 있음으로써, 커패시터(Capacitor)(C1) 상의 전압 안정을 향상시킨다.
실시 예 4 : 도 9에서 도시하듯이, 본 발명은 또한 단상 전파(Full Wave) 과전압 보호 확대 회로를 제공하고 있다. 상기 회로는 과전압 보호회로(1)을 포함하고 있으며, 교류 입력단과 부하 지단 사이에는 또한 과전압 보호회로(3)이 연결되어 있으며, 상기 과전압 보호회로(3)은 사이리스터(SCR.1), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1), 레지스터(R1.1), 레지스터(R2.1), 커패시터(Capacitor)(C2.1)과 다이오드(D2.1)를 포함하고 있으며, 상기 사이리스터(SCR.1)의 양극과 부하 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1) 음극과 사이리스터(SCR.1)의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 레지스터(R1.1)와 레지스터(R2.1) 상에 연결되어 있으며, 레지스터(R1.1)는 직접 부하 지단과 서로 연결되어 있으며, 레지스터(R2.1)는 정전압 다이오드(Zener Diode) 역방향에 설치되어 있는 다이오드(D2,1)와 연결된 후 부하 지단과 서로 연결되며, 커패시터(Capacitor)(C2.1)은 사이리스터(SCR.1) 음극과 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS.1) 음극 사이에 연결되어 있다.
과전압 보호회로(1) 중에는 또한 다이오드(D3.1)가 설치되어 있으며, 상기 다이오드(D3,1)의 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 부하단은 서로 연결되어 있으며, 또한 다이오드(D3)가 설치되어 있으며, 상기 다이오드(D3)는 공동 지단과 부하 지단 케이블 상에 연결되어 있으며, 다이오드(D3)의 양극과 커패시터(Capacitor)(C1) 음극은 서로 연결되어 있으며, 다이오드(D3)의 음극과 과전압 보호회로 (1) 중의 다이오드(D3.1) 양극은 서로 연결되어 있다. 상기 회로와 실시 예 3 중의 단상 전파 과전압 보호 기본 회로를 비교해 보면, 교류 입력 전원 포지티브(Positive)네거티브(Negative)하프 사이클(half cycle)의 대칭성을 사용하여, 레지스터(R3), 레지스터(R3.1), 다이오드(D1), 다이오드(D1.1) 소자를 감소시켜, 단상 전파 과전압 보호 기본 회로의 기능을 갖추게 하고, 회로를 간소화하고 원가를 낮춘다.
본 발명 중 서술된 상기 구체적인 실시 예 방안은 단지 본 발명의 주제를 예를 들어 설명한 것 뿐인다. 당업자에게 있어서, 본 발명의 구체적인 실시 예 방안은 다양하게 수정되거나 보충 혹은 유사한 방식으로 적용될 수 있으나, 본 발명의 주제나 청구 범위를 벗어나서는 안 된다.
본 발명에서는 비록 사이리스터(SCR), 정전압 다이오드(Zener Diode)(TVS), 레지스터(R1), 커패시터(Capacitor)(C1), 다이오드(D1) 등의 전문 용어가 많이 쓰이고 있지만, 기타 전문 용어를 사용할 가능성 또한 배제한 것은 결코 아니다. 일부 전문 용어를 사용한 것은 단지 본 발명의 내용을 더욱 편리하게 묘사, 설명하고자 한 것으로, 본 발명의 해설에 어떠한 제한이 추가된다면, 본 발명의 주제와는 서로 위배되는 것이다.

Claims (8)

  1. 교류 입력과 부하(Load) 사이에는 과전압 보호회로(1)이 하나 연결되어 있으며, 상기 과전압 보호회로(1)은 사이리스터, 정전압 다이오드(Zener Diode), 제 1 레지스터(Register), 제 2 레지스터, 제 2 다이오드와 제 2 커패시터(Capacitor)을 포함하며, 상기 사이리스터의 양극과 교류 입력단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 부하단은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 양극과 사이리스터의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 상기 제 1 레지스터와 상기 제 2 레지스터 상에 연결되어 있으며, 상기 제 1 레지스터는 직접 교류 입력단과 서로 연결되어 있으며, 상기 제 2 레지스터는 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 역방향에 설치되어 있는 상기 제 2 다이오드와 연결된 후, 상기 교류 입력단과 서로 연결되며, 상기 제 2 커패시터(Capacitor)은 상기 사이리스터 음극과 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극 사이에 연결되어 있으며, 상기 부하 입력단과 상기 부하 지단 사이에는 제 1 커패시터(Capacitor)이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사이리스터 음극과 부하단 사이에는 상기 사이리스터와 같은 방향으로 연결되어 있는 상기 제 1 다이오드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 다이오드 양극과 공동 지단 사이에는 제 3 레지스터가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스위치 전원 주파 과전압 보호회로는, 제 3 다이오드를 포함하며, 상기 제 3 다이오드의 음극과 상기 제 3 레지스터는 서로 직렬 연결되어 있으며, 상기 음극과 상기 제 3 레지스터는 서로 연결되어 있으며, 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 교류 입력단과 상기 부하단 사이에는 과전압 보호회로(2)가 연결되어 있으며, 상기 단상 과전압 보호회로(2)는 사이리스터, 정전압 다이오드(Zener Diode), 제 1 레지스터, 제 2 레지스터, 제 3 레지스터, 제 1 다이오드, 제 2 다이오드, 제 3 다이오드와 제 2 커패시터(Capacitor)을 포함하고 있으며, 상기 사이리스터의 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있으며, 그 음극은 상기 사이리스터와 같은 방향으로 직렬 연결되어 있는 상기 제 1 다이오드를 통한 후, 부하단과 서로 연결되며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 양극과 사이리스터의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)의 음극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 상기 제 1 레지스터와 상기 제 2 레지스터 상에 연결되어 있으며, 상기 제 1 레지스터는 직접 공동 지단과 서로 연결되어 있으며, 상기 제 2 레지스터는 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)과 같은 방향에 설치되어 있는 상기 제 2 다이오드와 연결된 후, 상기 공동 지단과 서로 연결되며, 상기 제 2 커패시터(Capacitor)은 상기 사이리스터 음극과 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 양극 사이에 연결되어 있으며, 상기 제 3 레지스터와 상기 제 3 다이오드는 직렬 연결되어 상기 제 1 다이오드 양극과 상기 교류 입력단 사이에 설치되며, 상기 제 3 다이오드의 음극과 상기 제 3 다이오드는 서로 연결되어 있으며, 상기 양극과 상기 교류 입력단은 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 교류 입력단과 상기 부하 지단 사이에는 과전압 보호회로(3)이 연결되어 있으며, 상기 과전압 보호회로(3)은 상기 사이리스터, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode), 상기 제 1 레지스터, 상기 제 2 레지스터, 상기 제 2 커패시터(Capacitor)과 상기 제 2 다이오드를 포함하고 있으며, 상기 사이리스터의 상기 양극과 부하 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 상기 교류 입력단은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극과 상기 사이리스터의 게이트(Gate)은 서로 연결되어 있으며, 상기 정전압 다이오드(Zener Diode)의 양극은 각각 상호 병렬 연결되어 있는 상기 제 1 레지스터와 상기 제 2 레지스터 상에 연결되어 있으며, 상기 제 1 레지스터는 직접 부하 지단과 서로 연결되어 있으며, 상기 제 2 레지스터는 정전압 다이오드(Zener Diode) 역방향에 설치되어 있는 상기 제 2 다이오드와 연결된 후, 상기 부하 지단과 서로 연결되며, 상기 제 2 커패시터(Capacitor)은 사이리스터 음극과 상기 정전압 다이오드(Zener Diode) 음극 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 과전압 보호회로(1) 중에는 제 3 다이오드가 설치되어 있으며, 상기 제 3 다이오드의 양극과 공동 지단은 서로 연결되어 있으며, 상기 음극과 부하단은 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 다이오드는 공동 지단과 부하 지단 케이블 상에 연결되어 있으며, 상기 제 3 다이오드의 양극과 상기 제 1 커패시터(Capacitor) 음극은 서로 연결되어 있으며, 상기 제 3 다이오드의 음극과 과전압 보호회로(1) 중의 제 3 다이오드 양극은 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 주파 과전압 보호회로.




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