KR20130109879A - 직류배전용 전자식 스위치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 직류 스위치는 직류 배전 전원과 부하 사이에 접속되어 부하로의 전력 공급을 제어하는 직류 스위치로서, 직류 배전 전원에 접속되는 제 1 입력측 단자(11)와 부하에 접속되는 제 1 출력측 단자(21)와의 사이에 접속된 기계식 스위치; 상기 기계식 스위치와 병렬로 접속되어 돌입 전류 제한 및 아크 방지 기능을 가지도록 다이오드와 반도체 스위칭 소자 및 저항을 포함하는 보조 스위치부; 상기 보조 스위치부 내의 다이오드 캐소드 단자와 제 2 입력측 단자(12) 사이에 연결되어 제어부로 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부로부터 공급되는 전원에 의해 상기 직류 스위치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 기계식 접점구조의 스위치를 이용하여 부하로의 전력 공급을 제어하므로, 전자식 스위치에 비해 입력 전류에 의한 접점 도통 손실이 작으며, 보조 스위치부의 동작으로 도통 순간의 돌입전류를 방지하고, 도통순간과 차단순간에 기계식 접점 양단의 전압을 제한하여 아크 발생을 억제할수 있어, 저가의 저전압 기계식 스위치의 사용이 가능하다.
Description
본 발명은 적어도 100V 이상의 직류 배전 전력을 부하에 공급하거나, 그 전력의 부하로의 공급을 정지하기 위해 이용되는 직류 스위치에 관한 것이다.
종래에, 일반 가정에서는 각종 전기 기기에 전력을 공급하기 위해 상용 전원을 중심으로 한 교류 배전 시스템이 사용되었다. 최근, 일반 가정용 태양 전지(태양광 발전), 연료 전지 혹은 축전지 등을 이용한 직류 분산 전원이 보급되고 있다. 또한, 각각의 전기 기기에 있어서의 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 때의 전력 손실을 저감하기 위해, 가정용 직류 배전 시스템의 도입도 제안되고 있다. 이 경우, 종래의 교류 배전 시스템에 부가하여 직류 배전 시스템을 병설할 필요가 있다.
교류 배전 시스템의 경우, 반주기에 한번 전류 영점(전류가 0의 값을 가지는 시점, 일명 제로크로스)이 존재하기 때문에, 전류 영점에서 접점 개폐형 스위치를 이용하여 용이하게 전류를 차단할 수 있다. 그러나 직류 배전 시스템의 경우, 전류 영점이 존재하지 않을 뿐만 아니라, 비교적 저전압(예를 들면, 40V 정도)에서도 차단시에 아크가 발생하기 때문에 접점간 거리를 길게 하거나, 혹은 전자석 등의 아크 소멸 기능을 갖추거나 할 필요가 있어, 교류 배전 시스템용의 스위치에 비교하여 직류 배전 시스템용의 스위치는 그 크기가 대형화한다.
또한, 태양광 발전이나 연료 전지 등의 경우, 수백 V의 고전압이기 때문에 전류를 유효하게 차단하기 위해서는 단지 접점 거리를 길게 하는 것만으로는 충분하지 않고, 고성능의 아크 소멸 기능이 요구된다. 그 때문에, 기존의 교류 배전 시스템용 스위치를 직류 배전 시스템용 스위치로 전용하거나, 또는 기존의 교류 배전 시스템용의 스위치에 직류 배전 시스템용의 스위치를 병설하거나 하는 것은 용이하지 않다. 또한, 크기가 다른 스위치가 혼재하는 것은 미관상 좋지 않고 인테리어 디자인 면에서도 바람직하지 못하다.
따라서 종래의 기계식 접점 대신 도 10과 같은 반도체 스위칭 소자(MOSFET, BJT 등)를 이용하여 아크를 발생시키지 않는 직류 스위치가 제안되고 있지만, 반도체 스위칭 소자로 MOSFET을 사용하는 경우 MOSFET의 소스 단자를 반드시 직류 전원의 부(-)극에 접속해야 하므로, 전류 경로를 분리할 수 있는 위치는 부극측에 한정된다. 그런데, 감전 등으로부터의 인적 보호를 고려하면 전류 차단 위치를 정(+)의 전위측에서 분리할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 직류 전원의 극성을 잘못 연결한 경우, MOSFET에 존재하는 내부 기생다이오드를 경유하여 전류가 흐를 수 있으므로, MOSFET에 대한 오프 명령에도 불구하고 오프되지 않게 되어 스위치로서의 기능을 상실하는 문제가 발생한다.
그리고 직류전원이 축전지이고 이 직류 스위치가 축전지의 충방전 회로에 이용될 경우, 스위치 온시 매우 높은 돌입전류가 발생하고, 충전시와 방전시에 전류가 흐르는 방향이 반전하기 때문에 MOSFET과 같이 개폐 기능이 한쪽 방항에서만 가능한 경우에는 스위치로서의 기능이 불완전하다는 문제가 있다. 또한 종래의 반도체 소자를 사용하는 직류스위치의 경우 대전류 도통시 반도체 소자의 도통 손실이 켜져, 스위치 내부에 발열이 발생하고, 이를 억제하기 위해 큰 방열판이 필요하다.
본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 직류 배전 시스템에 사용되었을 경우에도 돌입전류를 제한하고 아크를 발생 시킴없이 개폐가 가능하며, 또한 역극성 접속시 용이하게 인식이 가능한 직류 스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 직류 스위치는 직류 배전 전원과 부하 사이에 접속되어 부하로의 전력 공급을 제어하는 직류 스위치로서, 직류 배전 전원에 접속되는 제 1 입력측 단자(11)와 부하에 접속되는 제 1 출력측 단자(21)와의 사이에 접속된 기계식 스위치; 상기 기계식 스위치와 병렬로 접속되어 돌입 전류 제한 및 아크 방지 기능을 가지도록 다이오드와 반도체 스위칭 소자 및 저항을 포함하는 보조 스위치부; 상기 보조 스위치부 내의 다이오드 캐소드 단자와 제 2 입력측 단자(12) 사이에 연결되어 제어부로 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 전원부로부터 공급되는 전원에 의해 상기 직류 스위치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 기계식 접점구조의 스위치를 이용하여 부하로의 전력 공급을 제어하므로, 전자식 스위치에 비해 입력 전류에 의한 접점 도통 손실이 작으며, 보조 스위치부의 동작으로 도통 순간의 돌입전류를 방지하고, 도통순간과 차단순간에 기계식 접점 양단의 전압을 제한하여 아크 발생을 억제할수 있어, 저가의 저전압 기계식 스위치의 사용이 가능하다.
상기 기계식 스위치는 직류 내압이 30V 이하이고, 상기 보조 스위치부는 상기 다이오드, 상기 반도체 스위칭 소자 및 저항이 직렬로 연결될 수 있다.
상기 보조 스위치부의 다이오드는 애노드 단자가 제1 입력측 단자에 접속되고 캐소드 단자가 전원부에 연결되어, 직류 배전 전압의 정극이 제1 입력측 단자로 바르게 접속될 경우에만 전원부가 동작 가능하고 직류 배전 전원과 직류 스위치가 역방향으로 접속된 경우에는 전원부가 동작하지 않을 수 있다.
상기 보조 스위치부는 저항 대신에 인덕터와 콘덴서를 포함하는 전류 제어 기능을 가진 전류 제한용 컨버터로 구성되어, 직류 스위치 온 시에 반도체 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 돌입 전류 제한 기능을 가질 수 있다.
상기 보조 스위치부의 전류 제한용 컨버터는 전류 검출용 소자를 구비하여 기계식 스위치가 온 상태인 기간에도 부하 측의 전류를 검출하고, 과전류가 검출된 경우 보조 스위치부를 온 시킨 후 기계식 스위치를 오프 시킴으로써 아크 발생 없이 차단하는 동작이 가능하다.
상기 제 1 입력측 단자와 상기 제 2 입력측 단자에 접속된 직류 배전 전원의 극성에 따라 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다. 이것에 의하면 직류 스위치에 전원의 연결 여부 및 고장을 용이하게 인식할 수 있다.
상기 직류 스위치는 외부 장치와의 사이에서 직류 스위치를 제어하기 위한 신호를 송수신하기 위한 통신 기능부를 더 포함할 수 있다. 이것에 의하면 외부 장치와의 사이에서 신호를 송수신하기 위한 통신 기능부를 구비하고 있으므로, 사용자는 예를 들어 벽면에 마련된 조작부(벽면 스위치)를 직접 조작할 필요 없이 조명 장치 등의 부하의 온 또는 오프를 원격 제어 또는 자동 제어할 수 있다.
상기 통신 기능부는 전력선에 접속된 외부 장치로부터 전력에 중첩되어 송신된 제어 신호를 검출하는 전력선 통신 장치일 수 있다. 이것에 의하면 전력선에 접속된 외부 장치가 제어 신호를 전력에 중첩시켜 송신하고 신호 검출부가 제어 신호를 검출하여, 전용 통신선이나 무선 송수신기를 불필요하게 할 수 있다.
상기 직류 스위치의 출력 단자는 스위치부 콘센트 형상을 가질 수 있다. 이것에 의하면 직류 스위치를 부하에 직접 결선하지 않아도 되므로 이동 가능한 조명 장치 등의 임의의 부하를 콘센트에 연결함으로써 부하의 연결 편의성이 높아진다.
본 발명에 따른 직류 스위치(1)에 의하면, 개폐부(4)를 구성하는 주 스위칭부(41)에 저가의 저내압 기계식 접점스위치를 사용할 수 있도록 보조 스위치부(45)를 포함함으로써, 고가의 고전압 릴레이를 사용하지 않을 수 있고, 돌입전류 방지 및 역전압 방지, 오프시 아크방지기능을 갖는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 직류 스위치(1)의 기본 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 상기 직류 스위치에 있어서, 상기 전원부에 역극성 표시부를 구성함으로써, 입력 전압의 오 결선인 경우 표시등으로 표시하는 실시예이다.
도 3은 상기 직류 스위치에 있어서, 제어부가 스위치부의 온/오프 신호 및 입력전압, 출력전압에 따라 동작하는 경우에 있어서의 각 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 4는 직류 스위치의 보조 스위치부(45)에 직류컨버터를 사용한 실시예이다.
도 5는 도 4의 실시예에 있어서의 각 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 실시예에서 과전류가 발생한 경우 각 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 7은 스위치 입력부에 외부 장치와 신호의 송수신이 가능한 통신 기능부를 마련한 실시예이다.
도 8은 도 7의 실시예에서 전력선통신장치를 사용하는 실시예이다.
도 9는 직류 스위치의 출력측 단자를 콘센트 타입으로 형성한 실시예이다.
도 10은 종래의 직류 스위치 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는 상기 직류 스위치에 있어서, 상기 전원부에 역극성 표시부를 구성함으로써, 입력 전압의 오 결선인 경우 표시등으로 표시하는 실시예이다.
도 3은 상기 직류 스위치에 있어서, 제어부가 스위치부의 온/오프 신호 및 입력전압, 출력전압에 따라 동작하는 경우에 있어서의 각 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 4는 직류 스위치의 보조 스위치부(45)에 직류컨버터를 사용한 실시예이다.
도 5는 도 4의 실시예에 있어서의 각 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 실시예에서 과전류가 발생한 경우 각 전압의 파형을 도시한 도면이다.
도 7은 스위치 입력부에 외부 장치와 신호의 송수신이 가능한 통신 기능부를 마련한 실시예이다.
도 8은 도 7의 실시예에서 전력선통신장치를 사용하는 실시예이다.
도 9는 직류 스위치의 출력측 단자를 콘센트 타입으로 형성한 실시예이다.
도 10은 종래의 직류 스위치 구성을 나타내는 회로도이다.
본 발명에 따른 직류 스위치의 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 직류 스위치(1)의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 1에서 직류 스위치(1)는 개폐부(4), 전원부(3), 제어부(5)를 포함함으로써, 직류 배전 전원(2)의 부하(6)로의 공급을 온/오프하는 스위치 기능을 수행한다.
직류 스위치(1)는 제1 입력측 단자(11) 및 제2 입력측 단자(12)를 통해 직류 배전 전원(2)과 접속하고, 제1 출력측 단자(21) 및 제2 출력측 단자(22)를 통해 부하와 접속한다.
개폐부(4)는 제1 입력측 단자(11)와 제1 출력측 단자(21) 사이에 접속되는 기계식 스위치(41)와 보조 스위치부(45)를 포함한다. 기계식 스위치(41)와 보조 스위치부(45)는 병렬로 접속된다.
기계식 스위치(41)는 직류 배전 전원(2)과 부하(6)의 연결 혹은 차단 기능을 수행하는 주 스위치로서 기능한다. 주 스위치로서 기능한다고 하는 것은 대부분의 연결 상태에서 기계식 스위치(41)가 연결되어 있고 보조 스위치부(45)는 아크 방지 및 돌입 전류 방지 기능을 위해 온/오프 상태의 변화 시에 보조적으로 기능함을 의미한다.
보조 스위치부(45)는 다이오드(42), 반도체 스위칭 소자(43) 및 저항(44)가 직렬로 연결될 수 있다. 다이오드(42)는 직류 배전 전원(2)이 역방향으로 연결되는 경우 스위치가 역방향으로 도통되는 것을 방지하는 기능을 한다. 반도체 스위칭 소자(43)는 제어부(5)의 제어 신호에 따라 온/오프 되어 주 스위치인 기계식 스위치를 보조하는 스위치 역할을 한다. 반도체 스위칭 소자로는 MOSFET, BJT, IGBT 등의 스위칭 소자가 사용될 수 있다. 저항(44)은 직류 스위치의 턴온시 돌입전류를 방지하는 기능을 한다.
전원부(3)는 보조 스위치부의 다이오드(42)의 캐소드 단자와 직류 배전 전원(2)의 부극측 사이에 연결되어, 직류 배전 전원으로부터 다이오드(42)를 통해 전력을 공급받는다. 전원부(3)는 직류 배전 전압이 변동하더라도 이를 일정 크기의 안정된 출력 전압으로 변환하여 제어부(5)의 제어용 전원으로 공급한다. 또한 전원부(3)는 보조 스위치부(45)의 다이오드(42)의 캐소드 단자를 통해 입력 전력을 공급받기 때문에 직류 배전 전원(2)이 역방향으로 결선될 경우 전원부(3)가 제어전원을 발생시키지 않으므로 개폐부(4)가 도통될 수 없다. 따라서 역결선 시의 오동작을 미연에 방지하는 효과가 있다.
제어부(5)는 전원부(3)의 출력 전압을 공급받아 직류 스위치(1)의 전체 동작을 제어한다. 제어부(5)는 스위치 조작부(7)로부터 스위치 조작 명령을 받고 직류 배전 전압(2) 및 부하(6) 전압을 검출하여, 기계식 접점(41)과 보조 스위치부(45)가 상호 협력하여 아크 및 돌입 전류를 방지하면서 스위치로서의 기능을 적절히 수행하도록 기계식 스위치(41)와 반도체 스위칭 소자(43)를 제어한다. 구체적인 제어 방법은 차후에 상세히 설명한다.
스위치 조작부(7)는 벽면 등에 설치되어 사용자에 의해 조작되는 구성으로서, 직류 스위치(1)의 온/오프 동작 여부를 결정하는 신호를 제어부(5)로 전달한다. 스위치 조작부(7)는 개폐 접점을 갖는 기계식 스위치일 수도 있고, 적외선이나 전파에 의한 소전력 무선 등을 이용한 리모컨 스위치 등이라도 좋다. 또는 초전도 효과를 이용한 인체 감지 센서 등의 센서나 타이머 등이어도 좋다.
도 2는 도 1의 실시예에 전원 연결 여부를 표시하는 표시 수단을 부가한 실시예이다. 직류 스위치(1)의 전원부(3)의 출력단에 LED(61)와 저항(62)를 사용하여 직류 배전 전원(2)의 연결 유무 및 역결선 상태를 LED의 점등을 통해 판별할 수 있다. 직류 배전 시스템에서 복수의 직류 스위치에 전원의 접속 유무를 각각 식별할 수 있고, 사용자에 의한 파악이 용이해지는 동시에 유지 보수도 용이해진다.
도 3은 본 발명에 따른 직류 스위치(1)를 사용하여 스위칭 온 시의 돌입 전류 방지 동작 및 스위치 오프 시의 아크 방지 동작을 포함한 직류 스위치(1)의 주요 동작 파형을 도시한다.
제어부(5)는 직류 스위치의 입력 전압과 출력 전압을 분압 회로 등을 통해 검출하고 스위치 조작부(7)의 지시에 따라 기계식 스위치(41)와 보조 스위치부(45)를 적절히 제어한다.
먼저, 스위치 조작부(7)의 지시(스위치 입력)에 따라 직류 스위치(1)가 턴온 될 경우를 살펴본다. 스위치 조작부의 지시에 따라 직류 스위치를 온 시키는 경우, 보조 스위치부(45)의 반도체 스위칭 소자(43)을 먼저 턴온 시킨다. 그러면 직류 배전 전압(2)로부터 다이오드(42), 반도체 스위칭 소자(43) 및 저항(44)을 통해 부하(6)로 전류가 흐르게 되어 직류 스위치의 출력 전압(부하 전압)이 상승하기 시작한다. 시간의 경과에 따라 직류 스위치의 출력 전압(부하 전압)이 계속 상승하여 직류 스위치의 입력 전압(직류 배전 전압)과의 차이가 기계식 스위치(41)의 내압보다 작아지게 되면 기계식 스위치(41)를 턴온 시킨다. 기계식 스위치(41)가 턴온 된 후 일정 시간이 경과하면 보조 스위치부(45)를 오프시켜 주 스위치인 기계식 스위치(41)로만 전류가 흐르게 한다. 이 방법에 따르면 직류 스위치(1)의 턴온 시에는 전류가 보조 스위치부(45)의 저항을 통해 흘러야 하므로 저항의 크기를 조절하여 돌입 전류의 크기를 제한할 수 있다.
다음으로 스위치 조작부(7)가 오프 신호를 전달한 경우, 보조 스위치부(45)를 먼저 온 시켜 기계식 스위치(41) 양단의 전압을 제한한 후에 기계식 스위치를 오프하고, 일정 시간 경과 후에 다시 보조 스위치부(45)도 오프 시킨다. 보조 스위치부(45)가 오프인 상태에서 기계식 스위치를 바로 오프 시키면, 흐르던 전류가 더 이상 흐를 수 있는 경로가 없어지므로 급격한 전류의 차단에 의해 큰 전압이 기계식 스위치에 인가되기 때문이다. 그러나 본 발명과 같이 보조 스위치부(45)를 먼저 온 시킨 후에 기계식 스위치를 오프 시키면 전류가 보조 스위치부를 통해 흐를 수 있으므로 기계식 스위치에는 큰 전압이 인가되지 않는다. 보조 스위치부(45)는 저항(44)을 통해 전류를 공급하므로 보조 스위치부(45)가 켜진 동안 전류가 점점 감소한다. 전류가 일정 크기 이하로 줄어든 이후 보조 스위치(45)를 오프 시키면 큰 전압이 생성되지 않게 하면서 직류 스위치(1) 전체를 오프 시킬 수 있다. 이와 같은 방식에 의해 반도체 스위치의 도움으로 기계식 스위치(41)에는 직류 내압이 낮고 전류 용량이 큰 저가격의 기계식 접점 스위치(41)을 사용할 수 있고, 종래의 반도체 스위치로만 이루어진 직류 스위치에 비해 기계식 스위치(41)을 병용함으로써 전류 용량을 증대시킬수 있다는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다. 도 1의 실시예와 같이 보조 스위치부(45)에 저항(44)을 사용하는 방법은, 부하 전류가 매우 큰 경우(10A 이상)에서는 돌입 전류 제한 요구 및 기계식 스위치(41)의 내압 요구를 동시에 만족하는 저항 값을 구할 수 없는 경우가 생긴다. 예를 들면, 입력 전압 직류 380V, 출력 전류 10A인 경우 돌입 전류의 최대치를 20A로 제한하기 위해서는 저항(44)을 19Ω(380V/20A)을 사용해야 하지만, 이 경우 오프할 때 기계식 스위치의 내전압이 190V(19ΩX10A)까지 상승한다. 저가의 저내압(30V) 기계식 접점 스위치를 사용하기 위해서는 저항(44)을 3Ω으로 해야 하나, 이 경우 돌입 전류는 126A(380V/3Ω)까지 상승하게 된다.
이와 같이 부하 전류가 커서 적절한 저항값을 선정할 수 없는 경우에는 도 4와 같이 보조 스위치부(45)에 전류 제한용 컨버터를 사용할 수 있다. 전류 제한용 컨버터는 다이오드(42, 48), 반도체 스위칭 소자(43), 인덕터(46) 및 콘덴서(49)를 포함한다. 도 4에서 제어부(5)는 전류 검출 저항(50)을 통해 전류를 검출하여, 턴온 시의 돌입전류가 일정값 이하가 되도록 반도체 스위칭 소자(43)를 온/오프 제어한다. 인덕터(46)와 콘덴서(49)는 출력 전압 및 전류를 평활한다. 이런 방법에 따르면 돌입전류를 원하는 크기로 제한할 수 있다. 직류 스위치를 오프 시키는 경우에는 보조 스위치부의 반도체 스위칭 소자(43)를 먼저 온 시키고 기계식 접점 스위치를 오프시켜 아크 발생을 억제한 후, 제어부가 반도체 스위칭 소자(43)의 온 비율을 낮춰 부하로 공급되는 전류를 줄인 후에 직류 스위치(1)을 완전히 오프 시킨다. 이 실시예에 따르면 부하 전류가 큰 경우에도 온 시의 돌입 전류를 일정 크기 이하로 줄이면서 오프 시의 아크 발생도 억제할 수 있으므로 저가의 저내압, 대전류 기계식 접점 스위치의 사용이 가능한 장점이 있다. 본 실시예에서는 벅(Buck) 타입의 컨버터를 사용하였으나, 전류 제어 기능을 가진 컨버터이면 부스트(Boost) 혹은 플라이백(Flyback) 등의 다른 형태의 컨버터도 사용될 수 있다.
도 5는 보조 스위치부(45)에 도 4의 실시예에 따른 전류 제한용 컨버터를 사용하여 제어하는 경우의 동작 파형을 보여준다. 직류 스위치를 온 시킬 경우, 먼저 보조 스위치부(45)를 온 시키고, 보조 스위치부의 전류 제한용 컨버터는 입/출력 전류가 원하는 크기가 되도록 스위칭 소자(43)의 턴온 비율(듀티)를 제어하며, 그 동안 출력 전압은 시간에 따라 점차 상승한다. 입력전압과 출력전압의 차이가 기계식 스위치(41)의 내전압보다 작아지게 되면 기계식 스위치를 온 시켜 직류 스위치(1)의 턴온 절차를 완료한다. 직류 스위치(1)를 오프 시키는 과정은, 먼저 보조 스위치부(45)를 온 시킨 후 기계식 스위치(41)를 오프 시키고, 일정 시간 후에 보조 스위치부(45)를 오프 시키면 아크 전압을 발생시키지 않을 수 있다.
도 6은 도 4의 실시예에서 과전류 보호 기능을 구현하는 동작을 설명하는 도면이다. 기계식 스위치(41)가 온 상태이고 보조 스위치부(45)는 오프 상태인 정상 동작 상태에서도 보조 스위치부(45)는 전류 검출 저항(48)을 통해 지속적으로 전류를 검출한다. 만약 이상 동작에 의해 검출된 전류가 일정 기준값을 초과하면 과전류 차단을 위해 보조 스위치부(45)가 동작한다. 부하전류가 과전류 차단 레벨을 넘으면 먼저 보조 스위치(45)를 턴온 한 후 기계식 스위치(41)를 오프시키면 아크발생을 억제하면서 입력과 출력사이에 안전한 차단이 가능하다.
도 7은 스위치 조작부(7)가 통신기능부(8)를 통해 외부장치(9)와 통신하는 기능을 포함하는 실시예이다. 예를 들면, 스위치 조작부(7)는 리모컨 장치 등의 외부장치(9)와의 사이에서 신호의 송수신이 가능한 통신 기능부(8)를 구비하여 외부장치(9)로부터 스위치 조작 신호를 받을 수 있다.
도 8은 도 7의 변형예로서, 직류 스위치(1)의 제어 신호가 외부로부터 직류 배전선(2)을 통해 전송된다. 전력선 통신장치(10)는 직류 배전선에 접속되어 직류 배전 전압에 포함된 제어 신호를 검출하여 스위치 조작부(7)로 전송하도록 할 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 사용자는 예를 들어 벽면에 마련된 스위치 조작부(7)를 직접 조작할 필요 없이 원격으로 조명 장치 등의 부하(6)의 온/오프를 제어할 수 있다. 전력선 통신을 활용하는 실시예에 의하면 전용의 통신선이나 무선 송수신기가 필요하지 않다는 장점이 있다.
도 9는 직류 스위치(1)를 부하(6)에 직접 결선하지 않고, 스위치부 콘센트(50) 타입으로 구성한 실시예를 나타낸다. 이러한 구성에 의하면, 이동 가능한 조명 장치 등 임의의 부하의 조명 제어가 가능해진다. 이 직류 스위치(1)는 기존의 콘센트에 꽂아서 사용되는 어댑터 타입이라도 좋고, 벽면에 매설되는 타입이라도 좋다. 즉, 제 1 출력측 단자(21)와 제 2 출력측 단자(22)는 직류 전용의 콘센트 형상이면 좋다. 콘센트 내의 기계식 접점 스위치(51)는 플러그의 삽입 유무에 따라 스위치 조작부(7)로 신호를 보내어, 플러그 삽입 유무에 따라 자동으로 직류 스위치의 동작을 제어하는데 활용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 직류 스위치(1)에 의하면, 보조 스위치부를 활용함으로써 개폐부를 구성하는 주 스위치에 저가의 저내압 기계식 접점 스위치를 사용할 수 있고, 돌입 전류 제한 및 역전압 인가 방지, 아크 방지 기능을 갖는다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 형태의 구성에 한정되는 것은 아니며, 도시된 각 실시예를 임의로 조합할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
1 : 직류 스위치
2 : 직류 배전 전압
3 : 전원부
4 : 개폐부
5 : 제어부
6 : 부하
7 : 스위치 조작부
41 : 주 스위치 (기계식 스위치)
42 : 다이오드
43 : 반도체 스위칭 소자
44 : 돌입 전류 제한용 저항
45 : 보조 스위치부
2 : 직류 배전 전압
3 : 전원부
4 : 개폐부
5 : 제어부
6 : 부하
7 : 스위치 조작부
41 : 주 스위치 (기계식 스위치)
42 : 다이오드
43 : 반도체 스위칭 소자
44 : 돌입 전류 제한용 저항
45 : 보조 스위치부
Claims (9)
- 직류 배전 전원과 부하 사이에 접속되어 부하로의 전력 공급을 제어하는 직류 스위치로서,
직류 배전 전원에 접속되는 제 1 입력측 단자(11)와 부하에 접속되는 제 1 출력측 단자(21)와의 사이에 접속된 기계식 스위치;
상기 기계식 스위치와 병렬로 접속되어 돌입 전류 제한 및 아크 방지 기능을 가지도록 다이오드와 반도체 스위칭 소자 및 저항을 포함하는 보조 스위치부;
상기 보조 스위치부 내의 다이오드 캐소드 단자와 제 2 입력측 단자(12) 사이에 연결되어 제어부로 전원을 공급하는 전원부; 및
상기 전원부로부터 공급되는 전원에 의해 상기 직류 스위치의 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기계식 스위치는 직류 내압이 30V 이하이고,
상기 보조 스위치부는 상기 다이오드, 상기 반도체 스위칭 소자 및 저항이 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보조 스위치부의 다이오드는 애노드 단자가 제1 입력측 단자에 접속되고 캐소드 단자가 전원부에 연결되어, 직류 배전 전압의 정극이 제1 입력측 단자로 바르게 접속될 경우에만 전원부가 동작 가능하고 직류 배전 전원과 직류 스위치가 역방향으로 접속된 경우에는 전원부가 동작하지 않는 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 보조 스위치부는 저항 대신에 인덕터와 콘덴서를 포함하는 전류 제어 기능을 가진 전류 제한용 컨버터로 구성되어, 직류 스위치 온 시에 반도체 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 돌입 전류 제한 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 보조 스위치부의 전류 제한용 컨버터는 전류 검출용 소자를 구비하여 기계식 스위치가 온 상태인 기간에도 전류를 검출하고, 과전류가 검출된 경우 보조 스위치부를 온 시킨 후 기계식 스위치를 오프 시킴으로써 아크 발생 없이 차단하는 동작이 가능한 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 입력측 단자와 상기 제 2 입력측 단자에 접속된 직류 배전 전원의 극성에 따라 결과를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
외부 장치와의 사이에서 직류 스위치를 제어하기 위한 신호를 송수신하기 위한 통신 기능부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 통신 기능부는 전력선에 접속된 외부 장치로부터 전력에 중첩되어 송신된 제어 신호를 검출하는 전력선 통신 장치인 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 직류 스위치의 출력 단자는 스위치부 콘센트 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 직류 스위치.
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KR1020120031996A KR20130109879A (ko) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | 직류배전용 전자식 스위치 |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101496707B1 (ko) * | 2014-03-07 | 2015-02-27 | 주식회사 오상엠엔이티 | 돌입전류 개선과 디밍 제어가 가능한 컨버터가 적용된 led 조명 |
KR20180063699A (ko) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 공주대학교 산학협력단 | 회로 차단기 및 회로 차단기의 게이트 구동 장치 |
CN109038524A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 西安交通大学 | 一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器及其工作方法 |
WO2019078510A1 (ko) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 한국전력공사 | 직류 보호 장치 및 그의 제어 방법 |
KR20190053957A (ko) * | 2017-01-13 | 2019-05-20 | 오므론 가부시키가이샤 | 직류 개폐기의 아크 소거 장치 |
KR20190059948A (ko) * | 2017-01-13 | 2019-05-31 | 오므론 가부시키가이샤 | 직류 개폐기의 아크 소거 장치 |
KR102099944B1 (ko) * | 2019-10-30 | 2020-04-10 | 이종배 | 차량용 직류 전원 차단용 릴레이 장치 |
CN114826329A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-29 | 昂宝电子(上海)有限公司 | 信号传输装置和方法 |
-
2012
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101496707B1 (ko) * | 2014-03-07 | 2015-02-27 | 주식회사 오상엠엔이티 | 돌입전류 개선과 디밍 제어가 가능한 컨버터가 적용된 led 조명 |
KR20180063699A (ko) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 공주대학교 산학협력단 | 회로 차단기 및 회로 차단기의 게이트 구동 장치 |
KR20190053957A (ko) * | 2017-01-13 | 2019-05-20 | 오므론 가부시키가이샤 | 직류 개폐기의 아크 소거 장치 |
KR20190059948A (ko) * | 2017-01-13 | 2019-05-31 | 오므론 가부시키가이샤 | 직류 개폐기의 아크 소거 장치 |
US10964493B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-03-30 | Omron Corporation | Arc-quenching device for direct current switch |
US11087934B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-08-10 | Omron Corporation | Arc-quenching device for direct current switch |
WO2019078510A1 (ko) * | 2017-10-18 | 2019-04-25 | 한국전력공사 | 직류 보호 장치 및 그의 제어 방법 |
KR20190043351A (ko) * | 2017-10-18 | 2019-04-26 | 한국전력공사 | 직류 보호 장치 및 그의 제어 방법 |
CN109038524A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 西安交通大学 | 一种电流双向低压直流配电系统用主动控制式限流保护器及其工作方法 |
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