KR20120121827A - 전원회로 및 이 전원회로를 이용한 누전 차단기 - Google Patents
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Abstract
[과제] 비정상시에 있어서의 소비 전력을 저감해서 최대 전원용량을 억제함으로써, 소형화와 전력 절약화를 도모할 수 있는 전원회로 및 누전 차단기를 얻는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 교류 전원(1)으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단(13), 이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단(14), 및 상기 제 1 강압 수단에 의해서 강압된 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단(17)을 구비하고, 상기 제 1 강압 수단(14)이 시리즈 레귤레이터로, 상기 제 2 강압 수단(17)이 스위칭 레귤레이터로 각각 구성되어, 상기 제 1 강압 수단(14) 및 상기 제 2 강압 수단(17)의 각 출력전압이 어느 것이나 전원으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전원회로를 제공한다.
[해결 수단] 교류 전원(1)으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단(13), 이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단(14), 및 상기 제 1 강압 수단에 의해서 강압된 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단(17)을 구비하고, 상기 제 1 강압 수단(14)이 시리즈 레귤레이터로, 상기 제 2 강압 수단(17)이 스위칭 레귤레이터로 각각 구성되어, 상기 제 1 강압 수단(14) 및 상기 제 2 강압 수단(17)의 각 출력전압이 어느 것이나 전원으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전원회로를 제공한다.
Description
본 발명은 교류 전로(電路)에 접속된 누전 차단기 등에 내장되는 전원회로 및 이 전원회로를 이용한 누전 차단기에 관한 것이다.
이런 종류의 누전 차단기에 내장된 전원회로는, 교류 전로로부터 공급된 교류 전압(예를 들면 AC 100V, 200V, 440V 등)을 정류 수단에 의해 직류 전압으로 변환한 후, 정류된 직류 전압을 강압(降壓) 수단에 의해 저전압의 직류 전압(예를 들면 DC 24V)으로 변환해서, 누전검출회로나 트리핑(tripping) 장치에 구동 전원으로서 공급하는 것이다.
이와 같은 전원회로에서는 전력 손실을 억제하면서 광범위의 입력전압에 대응할 수 있도록, 강압 수단으로는 정전압 방식이나 정전류 방식의 시리즈 레귤레이터(series regulator)가 다수 채용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).
또한, 누전 차단기에는 교류 전로에 누전이 발생한 경우에 개폐 접점을 개방하는 누전 트리핑 장치와, 누전 검출 및 누전 트리핑 기능이 정상적으로 작동하는지를 정기적으로 검사하기 위해 테스트 기능이 구비되지만, 이것들이 소비하는 전력도 상기의 정전압 전원이나 정전류 전원의 출력전압으로부터 직접, 혹은 시리즈 레귤레이터인 정전압 전원을 통해서 공급되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4 참조).
상기와 같이 종래의 누전 차단기의 전원회로에 있어서는, 누전검출회로의 소비 전류와, 누전 트리핑 장치 및 테스트 기능의 소비 전류의 총합이, 정류 후의 정전압 방식이나 정전류 방식의 시리즈 레귤레이터의 부하 전류가 되기 때문에 이 시리즈 레귤레이터의 전원용량을 크게 할 필요가 있고, 반대로 이 시리즈 레귤레이터의 체적의 제약이나 손실에 따른 발열의 문제로 전원용량을 크게 할 수 없는 경우는, 누전 트리핑 장치 및 테스트 기능으로의 전원 공급을 억제할 필요가 있는데, 필요한 누전 트리핑 장치의 구동력이나 테스트 전류를 확보할 수 없다고 하는 문제가 발생했다.
또한, 이 과제의 해결책으로서, 정류 후의 강압 수단으로 효율이 좋은 스위칭 레귤레이터(switching regulator)를 이용하는 것도 고려할 수 있지만, 교류 전로의 전압이 높은 경우, 예를 들면 AC 440V의 교류 전로에서의 사용을 고려한 경우, 정류 후의 전압은 600V를 넘는 전압이 되기 때문에, 스위칭 레귤레이터로 사용하는 스위칭 소자는 고내압이고, 아울러 고속 스위칭이 가능한 것이 필요하지만, 소형으로 이와 같은 조건을 만족한 스위칭 소자는 거의 생산되지 않고 입수가 곤란한데다가, 높은 전압을 고속으로 스위칭시키기 위해서는 스위칭 소자에 대해서 큰 드라이브(drive) 전류가 필요하고, 경우에 따라서는 부하 전류 이상의 드라이브 전류를 소비하게 되기 때문에, 스위칭을 수행하는 것에 의한 손실(switching loss)이 크고, 스위칭 레귤레이터를 사용하는 효과를 얻을 수 없다.
또한, 정류 후의 높은 전압을 스위칭 레귤레이터에 의해 고속 스위칭하면, 교류 전로로의 스위칭 노이즈(switching noise)의 전파를 피할 수 없고, 전파 장해 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 그 때문에, 노이즈를 흡수하는 노이즈 대책 부품이나 회로를 추가하거나 의도적으로 스위칭 파형을 둔화시켜 노이즈의 발생 그 자체를 저감시키는 수단이 이용될 수 있지만, 노이즈 대책 부품 등의 추가는 회로 규모를 크게 해 버리고, 또한 스위칭 파형을 둔화시키는 대책은 스위칭 손실이 증가해 버리므로, 스위칭 레귤레이터를 이용하는 효과를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위한 것으로, 차단기 내부에서 소비하는 내부 전원을, 정상시에는 시리즈 레귤레이터로부터의 전원 공급만으로 하고, 테스트 동작시나 누전 작동시라고 하는 비정상시에만 스위칭 레귤레이터를 이용한 전원 공급이 이루어지도록 해 비정상시의 소비 전류를 억제함으로써, 소형화와 전력 절약화를 도모한 전원회로 및 누전 차단기를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 전원회로는, 교류 전원으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단, 이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단, 및 상기 제 1 강압 수단에 의해 강압된 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단을 구비하고, 상기 제 1 강압 수단이 시리즈 레귤레이터로, 상기 제 2 강압 수단이 스위칭 레귤레이터로 각각 구성되어, 상기 제 1 강압 수단 및 상기 제 2 강압 수단의 각 출력전압이 어느 것이나 전원으로서 사용되는 것이다.
본 발명은 교류 전원으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단, 이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단, 및 상기 제 1 강압 수단에 의해 강압된 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단을 구비하고, 상기 제 1 강압 수단이 시리즈 레귤레이터로, 상기 제 2 강압 수단이 스위칭 레귤레이터로 각각 구성되어, 상기 제 1 강압 수단 및 상기 제 2 강압 수단의 각 출력전압이 어느 것이나 전원으로서 사용되는데, 정상상태에 있어서는 시리즈 레귤레이터만으로 전력을 공급하고, 비정상시에만 필요한 전력을 스위칭 레귤레이터에서 공급하도록 함으로써, 스위칭 노이즈의 영향을 억제하면서, 아울러 장치 전체의 소비 전력이 저감되므로 전원회로의 소형화와 장치의 전력 절약화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기의 사례를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기의 사례를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기의 사례를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기의 사례를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기의 사례를 나타내는 회로도이다.
[제 1 실시 형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시 형태를 도 1에 의해 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 있어서, 누전 차단기(100)는 교류 전로를 개폐하는 개폐 접점(2)과, 교류 전로(1) 중에 삽입된 영상 변류기(3)에 접속되고 영상 변류기(3)의 2차 코일(3a)로부터의 출력신호에 기초해서 누전을 검출하는 누전검출회로(4)와, 이 누전검출회로(4)의 출력신호에 의해 스위칭 수단(5)을 통해 통전되는(energized) 트리핑 코일(6)과, 이 트리핑 코일(6)의 통전시에 개폐 접점(2)을 개리(開離) 구동하는 트리핑 장치(7)로, 누전 차단기의 차단과 누전 검출 기능을 구성하고 있다.
또한, 누전 차단기(100)는 사용자가 누전 기능을 테스트하기 위한 테스트 스위치(test switch)(8)를 구비하고 있으며, 이 테스트 스위치(8)가 온(on) 되면 테스트 전류를 생성하는 테스트 회로(9)에 전원이 공급되고, 테스트 회로(9)가 교류 전로(1)와 동일 주파수의 펄스(pulse) 신호를 스위칭 수단(10)에 출력함으로써, 누전 차단기의 내부 전원으로부터 제한저항(11)에 의해 소정의 전류치로 조정된 테스트용 모의 누전전류가, 영상 변류기(3)에 마련된 3차 코일(3b)에 흐르도록 구성하고 있다.
또한, 누전검출회로(4)와 트리핑 코일(6)과 테스트 회로(9), 그리고 테스트 회로(9)의 출력에 연동해서 3차 코일(3b)을 여자(勵磁)시키는 테스트 전류는, 각각 작동시키기 위한 전기 에너지가 필요하지만, 그 전기 에너지는 교류 전로(1)의 각 상에 접속된 한류(限流)저항(12)을 통해서 전파정류회로(13)에 공급되어 전파 정류된 직류 전압(V1)을 바탕으로 생성된다. 또한, 한류저항(12)은 교류 전로(1)에 낙뢰에 의한 서지(surge) 등의 고전압이 가해진 때에, 전파정류회로(13)에 과대한 전류가 유입되는 것을 방지해 전파정류회로(13) 이후의 내부 회로를 보호하기 위한 저항이다.
전파 정류된 직류 전압(V1)은 한류저항(12)에 의해 약간 전압이 저하하지만, 교류 전로(1)를 전파 정류한 만큼의 높은 전압이며, 전압 강압 수단인 제 1 시리즈 레귤레이터(14)에 의해 중간적인 소정의 전압으로 강압하고, 평활 콘덴서(15)에 의해 리플(ripple)이 억제된 직류 전압(V2)이 생성된다. 또한, 이 직류 전압(V2)은 전압 강압 수단인 제 2 시리즈 레귤레이터(16)에 의해 약 5V 정도의 직류 전압(V3)으로 강압, 안정화되고, 이 직류 전압(V3)은 누전검출회로(4)와 테스트 회로(9)의 전원으로 사용된다. 더욱이, 직류 전압(V2)은 전압 강압 수단인 제 1 스위칭 레귤레이터(17)에 의해 직류 전압(V4)으로 강압되고, 이 직류 전압(V4)은 트리핑 코일(6)의 구동용 전원 및 영상 변류기(3)의 3차 코일(3b)을 여자시키는 테스트 전류용 전원으로 사용된다.
다음으로, 누전 차단기의 정상 상태와 누전 트리핑시, 테스트 동작시의 각각 상태에 있어서의 전력 손실에 대해서 설명한다.
우선, 누전 차단기의 정상 상태에 있어서는 트리핑 코일(6) 및 테스트 기능은 작동하지 않고, 누전검출회로(4)만이 작동하고 있는 상태이며, 도 1에 있어서 누전검출회로(4)의 소비 전류(Ia)가 그대로 제 1 시리즈 레귤레이터(14) 및 제 2 시리즈 레귤레이터(16)의 부하 전류가 된다.
통상, 시리즈 레귤레이터의 입력전류와 출력전류의 관계는, 시리즈 레귤레이터에 약간의 손실이 있기 때문에 '입력전류 > 출력전류'가 되지만, 여기에서는 손실을 무시할 수 있을 만큼 작은 것으로 해서, '입력전류 ≒ 출력전류'라 하면 'Ia≒Ib≒Ic≒Id≒Ie'가 된다.
또한, 시리즈 레귤레이터의 손실은 입력전압과 출력전압의 전위차와, 부하 전류의 곱이므로, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은 P1=(V1－V2)ㆍIa, 제 2 시리즈 레귤레이터(16)의 손실(P2)은 P2=(V2－V3)ㆍIa가 된다.
이것에 구체적인 숫자를 적용시켜 본다. 가령, 직류 전압(V1)을 400V, 직류 전압(V2)을 40V, 직류 전압(V3)을 5V, 누전검출회로(4)의 소비 전류(Ia)를 1mA라 한다면,
제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은,
P1=(V1－V2)ㆍIa=(400－40)ㆍ0.001=0.36W,
제 2 시리즈 레귤레이터(16)의 손실(P2)은,
P2=(V2－V3)ㆍIa=(40－5)ㆍ0.001=0.035W
가 된다.
다음으로, 누전 차단기의 누전 트리핑시의 전력 손실에 대해서 설명한다.
누전 트리핑시는 트리핑 코일(6)을 구동하는 전류(If)가 제 1 스위칭 레귤레이터(17)로부터 공급된다. 또한, 여기에서는 테스트 동작하고 있지 않은 것으로 하면, 전류(Ij)는 Ij=0이며, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 출력전류(Ih)는 Ih=If이다.
여기서, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 효율을 α라 하면,
제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 입력전류(Ig)는
Ig=V4／V2／αㆍIf로 표현되고,
제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 손실(P3)은
P3=(V2－V4)ㆍIgㆍ(1－α)
=(V2－V4)ㆍV4／V2／αㆍIfㆍ(1－α)가 된다.
또한, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은,
P1=(V1－V2)ㆍIb
=(V1－V2)ㆍ(Ig＋Id)
=(V1－V2)ㆍ(Ia＋V4／V2／αㆍIf)가 되어,
트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)를 40mA, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 효율(α)을 0.8로 한다면,
제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 손실(P3)은,
P3=(V2－V4)ㆍV4／V2／αㆍIfㆍ(1－α)
=(40－20)ㆍ40／20／0.8ㆍ0.04ㆍ(1－0.8)
=0.1W
제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은,
P1=(V1－V2)ㆍ(Ia＋V4／V2／αㆍIf)
=(400－40)ㆍ(0.001＋20／40／0.8ㆍ0.04)
=9.36W가 된다.
또한, 제 2 시리즈 레귤레이터(16)의 손실(P2)은, 정상 상태와 동일한 조건이므로, P2=0.035W이다.
이와 같이, 누전 트리핑시의 제 1 시리즈 레귤레이터(14)에는, 통상시 작동하고 있는 누전검출회로(4)의 소비 전류(Ia)에 비해 매우 큰 트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)가 흐르기 때문에, 단시간이라고 해도 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은 비교적 큰 것이 되고 있다.
그렇지만, 종래의 경우와 비교하면, 종래는 제 1 스위칭 레귤레이터(17)가 없고, 트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)가 직접 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 부하 전류가 되고 있었기 때문에, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은 더 큰 것이 되고 있었다.
종래의 경우를, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 출력전압(V2)을 20V로 해서 그 손실(P1)을 구하면,
P1=(V1－V2)ㆍ(Ia＋If)
=(400－20)ㆍ(0.001＋0.04)
=15.58W가 된다.
이와 같이, 본 발명의 누전 차단기에서는 누전 트리핑시의 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실을 대폭으로 저감하므로, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 소용량화나 반대로 트리핑 코일(6)의 구동 전류를 늘려 구동 능력의 향상을 도모하는 것이 가능해지고 있다.
다음으로, 누전 차단기의 테스트 동작시의 전력 손실에 대해서 설명한다. 테스트 동작중은 테스트 스위치(8)가 온 되는 것으로, 테스트 신호를 생성하는 테스트 회로(9)에 제 2 시리즈 레귤레이터(16)의 출력전압(V3)으로부터 전원이 공급되고, 테스트 회로(9)가 출력하는 펄스 신호로 구동되는 스위칭 수단(10)이, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 출력전압(V4)으로부터 제한저항(11)을 통해 영상 변류기(3)에 마련된 3차 코일(3b)에 테스트 전류를 흘린다. 따라서, 이때에 소비되는 전력은 테스트 회로(9)의 소비 전류(Ii)와 3차 코일(3b)에 흐르는 테스트 전류(Ij)에 의한 것이다.
테스트 회로(9)는 소신호의 로직(logic)으로 구성되기 때문에, 소비 전류(Ii)는 약 1mA 정도로 별로 크지 않지만, 테스트 전류(Ij)는 테스트용 모의 전류 그 자체이며, 필요한 전류의 크기는 누전 차단기의 정격감도 전류에 비례하고, 3차 코일(3b)의 권수(N)에 반비례한다. 따라서, 영상 변류기(3)가 크고 3차 코일의 코일 스페이스(space)를 충분히 확보할 수 있는 경우에는 3차 코일(3b)의 권수(N)를 늘리는 것으로 테스트 전류(Ij)를 억제할 수 있지만, 소형의 영상 변류기(3)를 사용하는 경우는 코일 스페이스가 적고 3차 코일(3b)의 권수에 제약을 발생하는 일도 많아, 테스트 전류(Ij)로서는 전술한 트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)와 동등하게 수십 mA 정도의 전류를 확보할 필요가 있다.
테스트 동작시에 있어서의 전력 손실에 대해서, 누전 트리핑시와 동일하게 설명한다.
우선, 제 2 시리즈 레귤레이터(16)의 출력전류(Ie)는 누전검출회로(4)와 테스트 회로(9)의 합이 되므로, Ie=Id=Ia＋Ii가 된다.
또한, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)는 누전 트리핑 개시와 동시에 테스트 전류가 정지되는 것처럼 제어되고 있어서, 테스트 동작중의 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 출력전류(Ih)는 테스트 전류(Ij)와 동일하고, Ih=Ij가 된다.
여기서, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 효율을 α라 하면, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 입력전류(Ig)는 Ig=V4／V2／αㆍIj로 표현되고, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 손실(P3)은,
P3=(V2－V4)ㆍIgㆍ(1－α)
=(V2－V4)ㆍV4／V2／αㆍIjㆍ(1－α)가 되지만,
이 식은 누전 트리핑인 경우의 식 중 트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)를 테스트 전류(Ij)로 치환한 것과 동일하다. 따라서, 테스트 전류(Ij)를 트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)와 같은 레벨로 설정했다고 하면,
제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 손실(P3)은,
P3=(V2－V4)ㆍV4／V2／αㆍIjㆍ(1－α)
=(40－20)ㆍ40／20／0.8ㆍ0.04ㆍ(1－0.8)
=0.1W가 되고,
또한, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 손실(P1)은, 테스트 회로(9)의 소비 전류(Ii)를 1mA라 하면,
P1=(V1－V2)ㆍ(Ia＋Ii＋V4／V2／αㆍIf)
=(400－40)ㆍ(0.001＋0.001＋20／40／0.8ㆍ0.04)
=9.75W로,
테스트 회로(9)의 소비 전류분만큼 약간 증가하지만 누전 트리핑인 경우와 거의 동등한 손실이 된다.
여기서, 종래의 누전 차단기의 테스트 기능에서는 테스트 전류가 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 출력전압(V2)으로부터 공급되고 있었으므로, 누전 트리핑시의 경우와 동일하게 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 출력전압(V2)을 20V로 해서, 그 손실(P1)을 구하면,
P1=(V1－V2)ㆍ(Ia＋Ii＋Ij)
=(400－20)ㆍ(0.001＋0.001＋0.04)
=15.96W가 되는 것으로부터, 테스트 동작시에 있어도 본 발명의 누전 차단기 쪽이 전력 손실이 적게 되고 있다.
또한, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 출력전압(V2)은 전압을 높게 설정하는 것이 제 1 스위칭 레귤레이터(17)를 이용하는 효과를 얻기 쉽고, 동시에 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 부담도 경감할 수 있는 반면, 출력전압(V2)이 50V를 초과한 전압으로 설정하면, 평활용 콘덴서(15)나 제 1 스위칭 레귤레이터(17)에 고내압의 부품을 선정할 필요가 발생하여, 염가로 입수성(入手性)이 좋은 범용의 소신호의 전자 부품을 사용할 수 없게 된다고 하는 디메리트(demerit)가 발생하고, 또한 출력전압(V2)이 높아지면, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 스위칭 전압이 높아져 스위칭 노이즈가 발생하기 쉬워지거나, 스위칭 손실이 증가해서 반대로 효율이 저하하므로, 출력전압(V2)은 40V 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기는, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)로 일단 중간적인 전압(V2)까지 강압하고, 정상적으로 작동하는 회로에 대해서는 전압(V2)을 제 2 시리즈 레귤레이터(16)로 더욱 강압한 전원을 공급하고, 누전 트리핑이나 테스트 동작 등의 일시적으로밖에 작동하지 않는 회로에 대해서는, 전압(V2)을 제 1 스위칭 레귤레이터(17)로 더욱 강압해서 전원을 공급하도록 함으로써, 드롭(drop) 전압이 크기 때문에 아무래도 전력 손실이 커진 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 부하 전류를 작게 할 수 있어, 전원회로 전체의 소형화나 발열의 억제가 가능해진다.
또한, 트리핑 코일(6)의 구동 전류(If)나 테스트 전류(Ij)에 대해서 전원의 공급 능력에 여유가 발생하므로, 코일(6)의 구동 전류(If)를 늘려 작동력을 올리거나 테스트 전류(Ij)를 늘려서 3차 코일(3b)의 권수를 줄여 코스트(cost)를 억제하는 일도 가능해진다.
또한, 종래는 그 스위칭 노이즈의 발생이나 스위칭 손실의 문제가 있었기 때문에 스위칭 레귤레이터를 사용할 수 없었지만, 본 발명과 같이 제 1 시리즈 레귤레이터(14)를 통해서 비교적 낮은 전압으로 제 1 스위칭 레귤레이터(17)를 작동시킴으로써, 스위칭 노이즈나 스위칭 손실을 억제할 수 있어 전원회로의 효율을 올릴 수 있다.
게다가 또한, 제 1 스위칭 레귤레이터(17)를 누전 트리핑이나 테스트 동작시라고 하는 비정상시에만 사용함으로써, 제 1 스위칭 레귤레이터가 가령 스위칭 노이즈를 발생해도, 차단기가 작동할 때의 일시적인 발생으로 고정되므로 노이즈의 악영향을 최소한으로 억제할 수 있다.
[제 2 실시 형태]
이하, 본 발명의 제 2 실시 형태를 도 2에 의해 설명한다. 도 2는 제 2 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기를 나타내는 회로도이다.
본 실시 형태는 제 1 실시 형태에서 나타낸 전원회로를 이용한 누전 차단기의 테스트 동작시의 손실을 더욱 저감하는 것이다. 도 2에 있어서, '18'은 매우 낮은 전압(예를 들면, 1V 이하)을 출력하는 전압 강압 수단인 제 2 스위칭 레귤레이터이며, 그 입력 측에는 테스트 회로(9)의 출력 펄스에 연동해서 작동하는 스위칭 수단(10)에 의해 제 1 스위칭 레귤레이터(17)의 출력전압(V4)이 접속되고, 또한 그 출력전압(V5)은 제한저항(11)을 통해서 영상 변류기(3)의 3차 코일(3b)에 전류(Ik)가 흐르도록 구성되어 있다.
제 1 실시 형태에 나타낸 누전 차단기의 예에서는, 테스트 동작에 테스트 전류를 소정의 값으로 설정하기 위한 제한저항(11)이 많은 전력을 손실하고 있어, 종래의 누전 차단기와 비교하면 개선되고 있지만, 테스트 동작은 3차 코일(3b)로는 여자 전류를 흘리는 것만으로 좋으므로, 이 제한저항(11)의 손실은 효율이 좋다고는 할 수 없다.
따라서, 본 실시 형태에서는 이 제한저항(11)의 손실을 작게 하면서, 3차 코일(3b)로의 여자 전류를 크게 할 수 있도록, 테스트 회로(9)의 출력 펄스에 연동해서 작동하는 스위칭 수단(10)에 의해 전압(V4)으로부터 흐르는 전류(Ij)를, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에 의해 매우 낮은 전압으로 강압화함으로써, 제한저항(11)의 손실을 작게 하면서 3차 코일(3b)에 의해 큰 여자 전류가 흐르도록 하고 있다.
또한, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)는 이른바 전류 증폭적으로 기능하기 위해, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)로 정전류 출력형의 스위칭 레귤레이터를 사용해도 좋고, 그 경우는 제한저항(11)이 생략된다.
또한, 근년에 소형 휴대 기기의 보급에 따라 5V 미만의 것을 중심으로 원칩(one chip)화된 DC-DC 컨버터(converter)가 많이 개발되어 염가로 공급되도록 되어 있으므로, 이와 같은 원칩화된 DC-DC 컨버터를 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에 사용하는 것도 가능하고, 한층 더 소형화와 고효율화를 기대할 수 있다.
또한, 이와 같은 원칩화된 DC-DC 컨버터는 입력할 수 있는 전압이 별로 높지 않은 경우가 많지만, 이와 같은 DC-DC 컨버터를 제 2 스위칭 레귤레이터(18)로서 사용하는 경우는, 약간 효율이 떨어지지만 스위칭 수단(10)을 통해서 입력되는 전압을 전압(V4)이 아니고, 전압이 낮은 제 1 시리즈 레귤레이터의 출력전압(V3)으로 해도 좋다.
이와 같이, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)를 테스트 신호의 생성에 사용함으로써, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 최대 부하 전류가 삭감되고, 전원회로의 소형화나 차단기 전체의 소비 전류 삭감이라고 하는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 3차 코일(3b)로의 여자 전류, 즉 테스트 전류로서 흘릴 수 있는 전류가 대폭으로 확대되므로, 3차 코일(3b)의 권수를 대폭으로 삭감할 수 있으며, 종래의 영상 변류기(3) 내부에 마련되어 있던 3차 코일(3b) 자체를, 영상 변류기(3)의 외부에 전선으로 수 턴(turn) 정도의 권수로 대응할 수 있게 되므로, 영상 변류기(3) 내부의 3차 코일이 불필요해져 영상 변류기(3)의 코스트 저감이나 소형화를 도모할 수 있다.
[제 3 실시 형태]
다음으로, 본 발명의 제 3 실시 형태를 도 3에 의해 설명한다. 도 3은 제 3 실시 형태에 있어서의 전원회로를 이용한 누전 차단기를 나타내는 회로도이다.
본 실시 형태는 제 2 실시 형태에서 나타낸 제 2 스위칭 레귤레이터(18)를 정전류 출력으로 하는 것으로, 누전 차단기의 테스트 동작시에 있어서의 테스트 전류를 효율적으로 발생시켜 손실을 더욱 저감하는 것이다.
도 3에 있어서, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)는 제 2 실시 형태와 마찬가지로, 테스트 전류를 발생시키는 회로이지만, 출력이 소정의 전류로 일정해진 정전류 출력이 되고 있고, 그 때문에 전류를 제한하는 제한저항(11)을 생략하고 있다. 또한, 입력전압을 높게 하고 입력과 출력의 전압비를 크게 하는 것으로 제 2 스위칭 레귤레이터(18)의 효율이 향상하므로, 스위칭 수단(10)을 통해서 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에 입력되는 입력전압을, 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 출력전압(V2)으로 하고 있는 것이 제 2 실시 형태와 다르다.
제 3 실시 형태에 있어서의 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에서는, 스위칭 소자(Q1)와, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)의 출력단이 되는 인덕터(L1)와, 인덕터에 대한 플라이 휠 다이오드(flywheel diode)(D1)와, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)의 출력단이 되는 출력 레벨을 검출해서 스위칭 소자(Q1) 측에 피드백(feedback) 제어를 수행하는 포토 커플러(Photo-Coupler)(PC1)를 가지는 회로를 기본으로 한, 자려식(自勵式)의 강압 초퍼(chopper)형 스위칭 회로로 구성되어 있다. 또한, 트랜지스터(Q2) 및 저항(R2, R3, R4)은 포토 커플러(PC1)의 출력에 따라 스위칭 소자(Q1)를 온/오프 제어시키기 위한 게이트(gate) 회로의 구성 부품이다.
다음으로, 제 3 실시 형태에 있어서의 제 2 스위칭 레귤레이터(18)의 동작 에 대해서 설명한다. 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에는, 테스트 회로(9)의 출력 펄스에 연동해서 작동하는 스위칭 수단(10)에 의해 제 1 시리즈 레귤레이터(14)의 출력전압(V2)의 전압이, 교류 전로(1)와 동일한 주파수로 단속적(斷續的)으로 공급된다.
초기 상태에서, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에 출력전압(V2)의 전압이 공급되면, 저항(R4)으로부터 트랜지스터(Q2)에 베이스 전류가 흘러 트랜지스터(Q2)가 온 상태가 되고, 저항(R3)을 통해서 P채널의 스위칭 소자(Q1)가 온 상태가 되어, 인덕터(L1)로부터 병렬 접속된 저항(R1)과 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드, 아울러 영상 변류기(3)의 3차 코일(3b)을 통해서 그라운드(GND)로 전류(Ik)가 흐르기 시작하지만, 전류(Ik)는 인덕터(L1)의 인덕턴스(inductance) 성분에 의해 일정 속도로 직선적으로 증가한다.
여기서, 전류(Ik)가 작고, 저항(R1)의 양단 전압(즉, 저항(R1)의 저항값×전류(Ik))이 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드의 순방향(順方向) 전압(VF)보다 작은 경우는, 전류(Ik)는 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드에는 흐르지 않고, 포토 커플러(PC1)의 출력 트랜지스터는 오프 상태이다.
이 전류(Ik)가 증가해서, 저항(R1)의 양단 전압이 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드의 순방향 전압(VF)에 도달하면, 전류(Ik)의 일부가 입력 측 발광 다이오드에 흘러 포토 커플러(PC1)의 출력 트랜지스터가 온 상태가 된다.
포토 커플러(PC1)의 출력 트랜지스터가 온 하면, 트랜지스터(Q2)가 오프(off) 하고 스위칭 소자(Q1)도 오프 상태가 되어 인덕터(L1)로의 전류 공급이 정지한다. 그러나, 전류(Ik)는 인덕터(L1)의 인덕턴스 성분에 축적된 에너지에 의해 다이오드(D1)를 통해 계속해서 흐르려고 하기 때문에, 전류(Ik)는 일정 속도로 감소하면서도 계속해서 흐른다.
이 전류(Ik)가 감소해서, 저항(R1)의 양단 전압이 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드의 순방향 전압(VF)보다 낮아진 시점에서, 포토 커플러(PC1)의 출력 트랜지스터는 오프 상태로 돌아와, 이후 이 동작이 반복되는 것으로, 제 2 스위칭 레귤레이터(18)는 전류(Ik)를 일정한 레벨로 유지한 정전류의 스위칭 레귤레이터로서 동작한다. 또한, 이 스위칭 동작은 포토 커플러(PC1)의 응답 속도에 의한 제약이 있지만, 전류(Ik)와 인덕터(L1)에 의해 임의로 설정할 수 있어 스위칭 주파수를 수백 kHz 정도로 높게 설정하는 것으로, 리플이 억제되고 또한 인덕터(L1)도 작게 할 수 있다.
이상이 제 3 실시 형태에 있어서의 제 2 스위칭 레귤레이터(18)의 스위칭 동작 원리이지만, 이 제 3 실시 형태에 있어서의 제 2 스위칭 레귤레이터(18)에서는, 출력 측의 부하가 되는 것이, 병렬 접속된 저항(R1)과 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드 및 인덕터(L)의 직류 저항뿐이어서, 인덕터(L)의 직류 저항을 낮게 억제하면, 출력 측 전압은 입력 측 발광 다이오드의 순방향 전압(약 1V) 정도가 되므로, 매우 간단한 회로로 손실을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 제 3 실시 형태에 있어서의 제 2 스위칭 레귤레이터(18)는 매우 간단한 회로이므로, 범용 디스크리트(discreet) 부품으로 구성하는 것이 가능하고, 사용전압 5V 이하를 중심으로 하는 전술한 원칩화 DC-DC 컨버터를 사용한 경우보다 입력전압을 높게 설정할 수 있어, 보다 큰 출력전류 즉 테스트 전류를 얻는 것이 가능해졌다.
또한, 전술한 본 발명의 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태에 있어서의 시리즈 레귤레이터 및 스위칭 레귤레이터는 널리 일반에게 주지의 기술로서, 시리즈 레귤레이터는 부하에 직렬 접속되어 전압제어소자가 접속된 전압 강압만 가능한 연속 전류의 정전압 직류 전원회로의 총칭이며, 스위칭 레귤레이터는 스위칭 방식으로 출력전압을 제어하는 직류 안정화 전원의 총칭이며, 반도체 스위치를 온/오프 하는 것에 의해 입력전압을 고속 스위칭해서 출력전압을 제어하는 것이다.
또한, 전술한 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 초퍼형 스위칭 회로도 널리 일반에게 주지의 기술이며, 스위칭 소자와, 초퍼형 스위칭 회로의 출력단이 되는 인덕터와, 인덕터에 대한 플라이 휠 다이오드와, 초퍼형 스위칭 회로의 출력단이 되는 인덕터의 출력 레벨을 검출해서 스위칭 소자를 스위칭 제어하는 피드백 회로로 구성되는 비절연의 스위칭 레귤레이터의 총칭이며, 그 중에서도 상기 피드백 회로에 적당한 히스테리시스(hysteresis)와 시간지연을 갖게 해, 스위칭 소자를 직접적으로 스위칭 주기를 제어하는 것이 자려식의 초퍼형 스위칭 회로이며, 스위칭 전원의 기본 회로로서 널리 알려진 회로이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태, 아울러 제 3 실시 형태는 다음과 같은 기술적인 특징점을 가지고 있다.
특징점 1：교류 전원(1)으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단(13)과, 이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단(14)과, 상기 제 1 강압 수단의 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단(17)을 구비하고, 상기 제 1 강압 수단을 시리즈 레귤레이터로, 또한 상기 제 2 강압 수단을 스위칭 레귤레이터로 구성하여, 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터는, 테스트 회로(9)에 의한 동작 시험시 등의 소정의 조건을 만족하는 비정상시에만 작동되거나, 혹은 소정의 조건을 만족하는 비정상시에만 3차 코일(3b), 제한저항(11) 등의 부하가 접속됨으로써, 비시험시 등의 정상시는 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터의 스위칭 동작이 정지상태 혹은 무부하 상태가 되도록 하는 것이다.
특징점 2：교류 전로(1)로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압(V1)으로 변환하는 정류회로(13)와, 직류 전압(V1)을 일단 중간 전압의 직류 전압(V2)으로 변환하는 전압 강압 수단인 제 1 시리즈 레귤레이터(14)와, 상기 직류 전압(V2)을 더욱 직류 전압(V3)으로 강압해서 통상시 작동하는 누전검출회로에 전원을 공급하는 전압 강압 수단인 제 2 시리즈 레귤레이터(16)와, 상기 직류 전압(V2)을 더욱 직류 전압(V4)으로 강압해서, 비정상적으로 작동해 일시적으로 큰 전력을 소비하는 트리핑 코일(6) 및 테스트 기능부(3b, 10, 11)에 전원을 공급하는 전압 강압 수단인 제 1 스위칭 레귤레이터(17)를 구비하고, 누전 트리핑 동작시 혹은 테스트 동작시만 스위칭 레귤레이터(17)를 사용해서, 누전 트리핑 동작시나 테스트 동작시 이외의 정상시는 시리즈 레귤레이터(14, 16)에서만 누전 차단기(100)의 내부 전원을 확보하는 것이며, 상기 직류 전압(V1~V4)의 크기 관계를 'V1>V2>V4>V3'로 한 것이다.
특징점 3：교류 전원(1)으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단(13), 이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단(14), 및 상기 제 1 강압 수단에 의해 강압된 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단(17)을 구비하고, 상기 제 1 강압 수단이 시리즈 레귤레이터로, 상기 제 2 강압 수단이 스위칭 레귤레이터로 각각 구성되어, 상기 제 1 강압 수단 및 상기 제 2 강압 수단의 각 출력전압이 어느 것이나 전원으로서 사용되는 것이다.
특징점 4：특징점 3의 전원회로에 있어서, 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터(17)는, 소정의 조건을 만족하는 비정상시에만 작동되거나, 혹은 소정의 조건을 만족하는 비정상시에만 부하가 접속됨으로써, 정상시는 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터(17)의 스위칭 동작이 정지상태 혹은 무부하 상태로 유지되는 것이다.
특징점 5：전로(1)의 누전 전류를 검출하는 영상 변류기(3), 상기 영상 변류기가 검출한 신호에 기초해서 누전을 판별하는 누전검출회로(4), 상기 누전검출회로의 출력에 의해 상기 전로에 마련된 개폐 접점(2)을 개방하는 트리핑 장치(6, 7), 및 상기 누전 검출의 기능을 테스트하는 테스트 기능부(3b, 8, 9, 10, 11)를 구비하고, 특징점 3 또는 특징점 4의 전원회로로부터 상기 누전검출회로, 상기 트리핑 장치, 및 상기 테스트 기능부에 전원을 공급하는 누전 차단기이다.
특징점 6：특징점 5의 누전 차단기에 있어서, 상기 트리핑 장치(6, 7) 혹은 상기 테스트 기능부(3b, 10, 11)로의 전원 공급이 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터(17)의 출력전압에 의해서 행해지는 누전 차단기이다.
특징점 7：특징점 5의 누전 차단기에 있어서, 상기 테스트 기능부는, 상기 교류 전로의 교류 성분을 바탕으로 상기 교류 전로와 동일 주파수의 펄스를 생성하는 회로 혹은 상기 교류 전로의 주파수에 가까운 주파수를 출력하는 발진 회로로 구성되는 테스트 회로(9), 및 상기 테스트 회로가 출력하는 펄스 신호를 입력으로 하여, 상기 테스트 회로의 전원 전압보다 낮은 전압으로 강압하여 영상 변류기(3)의 3차 코일(3b)에 제한저항(11)을 통해서 전원을 공급하는 제 3 강압 수단(18)을 구비하고, 상기 제 3 강압 수단(18)이 스위칭 레귤레이터인 누전 차단기이다.
특징점 8：특징점 7의 누전 차단기에 있어서, 상기 제 3 강압 수단인 스위칭 레귤레이터(18)가 정전류 출력형의 스위칭 레귤레이터인 누전 차단기이다.
특징점 9：특징점 8의 누전 차단기에 있어서, 상기 제 3 강압 수단인 스위칭 레귤레이터(18)로서, 적어도 스위칭 소자(Q1)와, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력단이 되는 인덕터(L1)와, 상기 인덕터(L1)에 대한 플라이 휠 다이오드(D1), 및 상기 인덕터(L1)의 출력 레벨을 검출하여 상기 스위칭 소자(Q1) 측에 피드백 제어하는 포토 커플러(PC1)를 이용한 자려식의 강압 초퍼형 스위칭 회로로 구성되고, 상기 강압 초퍼형 스위칭 회로(18)의 출력단이 되는 상기 인덕터(L1)로부터 분류 저항(R1)이 병렬 접속된 상기 포토 커플러(PC1)의 입력 측 발광 다이오드 및 영상 변류기(3)의 3차 코일(3b)을 통해서 그라운드(GND) 레벨에 접속함으로써, 테스트 동작시에 있어서의 영상 변류기(3)의 3차 코일(3b)에 흐르는 테스트 전류(Ik)를 소정의 진폭 레벨로 한 누전 차단기이다.
또한, 본 발명은 그 발명의 범위 내에서 각 실시 형태를 적당히 변형, 생략할 수 있다.
또한, 각 도면 중 동일한 부호는 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
1 : 교류 전로, 2 : 개폐 접점, 3 : 영상 변류기,
3a : 영상 변류기(3)의 2차 코일, 3b : 영상 변류기(3)의 3차 코일,
4 : 누전검출회로, 5 : 스위칭 수단, 6 : 트리핑 코일,
7 : 트리핑 장치, 8 : 테스트 스위치, 9 : 테스트 회로,
10 : 스위칭 수단, 11 : 제한저항, 12 : 한류저항,
13 : 전파정류회로, 14 : 제 1 시리즈 레귤레이터,
15 : 평활 콘덴서, 16 : 제 2 시리즈 레귤레이터,
17 : 제 1 스위칭 레귤레이터,
18 : 제 2 스위칭 레귤레이터,
100 : 누전 차단기.
3a : 영상 변류기(3)의 2차 코일, 3b : 영상 변류기(3)의 3차 코일,
4 : 누전검출회로, 5 : 스위칭 수단, 6 : 트리핑 코일,
7 : 트리핑 장치, 8 : 테스트 스위치, 9 : 테스트 회로,
10 : 스위칭 수단, 11 : 제한저항, 12 : 한류저항,
13 : 전파정류회로, 14 : 제 1 시리즈 레귤레이터,
15 : 평활 콘덴서, 16 : 제 2 시리즈 레귤레이터,
17 : 제 1 스위칭 레귤레이터,
18 : 제 2 스위칭 레귤레이터,
100 : 누전 차단기.
Claims (9)
- 교류 전원으로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류 수단,
이 정류 수단의 출력전압을 강압하는 제 1 강압 수단, 및
상기 제 1 강압 수단에 의해서 강압된 출력전압을 더욱 강압하는 제 2 강압 수단을 구비하고,
상기 제 1 강압 수단이 시리즈 레귤레이터로, 상기 제 2 강압 수단이 스위칭 레귤레이터로 각각 구성되어, 상기 제 1 강압 수단 및 상기 제 2 강압 수단의 각 출력전압이 어느 것이나 전원으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전원회로. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터는,
소정의 조건을 만족하는 비정상시에서만 작동되거나, 혹은 소정의 조건을 만족하는 비정상시에만 부하가 접속됨으로써, 정상시는 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터의 스위칭 동작이 정지상태 혹은 무부하 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 전원회로. - 전로의 누전 전류를 검출하는 영상 변류기,
상기 영상 변류기가 검출한 신호에 기초해서 누전을 판별하는 누전검출회로,
상기 누전검출회로의 출력에 의해 상기 전로에 마련된 개폐 접점을 개방하는 트리핑 장치, 및
상기 누전 검출의 기능을 테스트하는 테스트 기능부를 구비하고,
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 전원회로로부터, 상기 누전검출회로, 상기 트리핑 장치, 및 상기 테스트 기능부에 전원을 공급하는 누전 차단기. - 청구항 3에 있어서,
상기 트리핑 장치 혹은 상기 테스트 기능부로의 전원 공급이 상기 제 2 강압 수단인 스위칭 레귤레이터의 출력전압에 의해서 행해지는 것을 특징으로 하는 누전 차단기. - 청구항 3에 있어서,
상기 테스트 기능부는,
상기 교류 전로의 교류 성분을 바탕으로 상기 교류 전로와 동일 주파수의 펄스를 생성하는 회로 혹은 상기 교류 전로의 주파수에 가까운 주파수를 출력하는 발진 회로로 구성되는 테스트 회로, 및
상기 테스트 회로가 출력하는 펄스 신호를 입력으로 하여, 상기 테스트 회로의 전원 전압보다 낮은 전압으로 강압하는 제 3 강압 수단을 구비하고,
상기 제 3 강압 수단이 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 누전 차단기. - 청구항 5에 있어서,
상기 제 3 강압 수단인 스위칭 레귤레이터가 정전류 출력형의 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 누전 차단기. - 청구항 3에 있어서,
상기 테스트 기능부는,
상기 교류 전로의 교류 성분을 바탕으로 상기 교류 전로와 동일 주파수의 펄스를 생성하는 회로 혹은 상기 교류 전로의 주파수에 가까운 주파수를 출력하는 발진 회로로 구성되는 테스트 회로, 및
상기 테스트 회로가 출력하는 펄스 신호를 입력으로 하여 상기 테스트 회로의 전원 전압보다 낮은 전압으로 강압하여, 영상 변류기의 3차 코일에 제한저항을 통해서 전원을 공급하는 제 3 강압 수단을 구비하고,
상기 제 3 강압 수단이 스위칭 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 누전 차단기. - 교류 전로로부터 공급된 교류 전압을 직류 전압(V1)으로 변환하는 정류회로,
상기 직류 전압(V1)을 중간 전압의 직류 전압(V2)으로 변환하는 전압 강압 수단인 제 1 시리즈 레귤레이터와,
상기 직류 전압(V2)을 직류 전압(V3)으로 더욱 강압해서 통상시 작동하는 누전검출회로에 전원을 공급하는 전압 강압 수단인 제 2 시리즈 레귤레이터, 및
상기 직류 전압(V2)을 직류 전압(V4)으로 더욱 강압해서, 비정상적으로 작동해 일시적으로 큰 전력을 소비하는 트리핑 코일 및 테스트에 전원을 공급하는 전압 강압 수단인 스위칭 레귤레이터를 구비하고,
누전 트리핑 동작시 혹은 테스트 동작시만 상기 스위칭 레귤레이터가 사용되고, 누전 트리핑 동작시나 테스트 동작시 이외의 정상시는 상기 제 1 및 제 2 시리즈 레귤레이터에서 내부 전원이 확보되며, 상기 직류 전압(V1~V4)의 크기 관계가 V1>V2>V4>V3인 누전 차단기. - 청구항 6에 있어서,
상기 제 3 강압 수단인 스위칭 레귤레이터는,
적어도 스위칭 소자와, 상기 스위칭 레귤레이터의 출력단이 되는 인덕터와, 상기 인덕터의 출력 레벨을 검출하여 스위칭 소자 측에 피드백 제어하는 포토 커플러를 가지는 자려식의 강압 초퍼형 스위칭 회로로 구성되고,
상기 강압 초퍼형 스위칭 회로의 출력단이 되는 상기 인덕터로부터, 분류 저항이 병렬 접속된 상기 포토 커플러의 입력 측 발광 다이오드 및 상기 영상 변류기의 3차 코일을 통해 그라운드(GND) 레벨에 접속함으로써, 테스트 동작시에 있어서 영상 변류기의 3차 코일에 흐르는 테스트 전류를 소정의 진폭 레벨로 한 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
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