KR20170123098A - 누전차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 선호의 영상전류를 검출하는 영상변류기, 상기 영상변류기에서 검출된 영상전류를 기설정방식으로 증폭하는 증폭부, 및 상기 영상전류가 상기 증폭부에 입력되기에 앞서 잡음을 제거하는 필터부, 상기 증폭된 영상전류 신호가 설정 값 이상인 경우 접점을 오픈 시켜 회로를 차단하는 누전 트립회로를 포함한 누전차단기에 있어서, 상기 증폭부는 결합 차동쌍을 이루는 복수의 트랜지스터를 포함하고, 상기 복수의 트랜지스터의 활성화를 위해 필요한 전류를 공급하는 전류공급회로를 포함하여 구성된다.

Description

누전차단기 {Leakage Current Detector}
본 발명은 누전차단기로서, 기존의 영상 변류기가 출력하는 누전전류를 기설정된 방식으로 증폭시키는 증폭기의 동작을 위해 사용되는 전류를 상기 누전전류로부터 충당하는 것을 방지하여 초기에 생성된 누전전류가 설정 허용치 밖의 과전류인지 여부를 측정하는 누전차단기에 관한 것이다.
누전검출기 혹은 누전차단기는 각종 전기선로에서 발생하는 누설 때문에 전원의 불 평형 전류가 설정된 값을 초과하는 경우 회로 내의 해당 전원을 차단하여 화재나 아크에 의한 인체 감전 및 화재를 방지하는 안정장치이다.
도 1은 종래의 누전차단기의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.
누전차단기(100)는 전기선로의 영상전류를 검출하는 영상변류기(110), 및 상기 영상전류의 잡음을 제거하는 필터부(120), 상기 필터부(120)를 통과한 영상전류(신호)를 기설정방식으로 증폭하는 증폭부(130), 및 상기 증폭된 영상전류 신호가 설정 값 이상인 경우 접점을 오픈 시켜 회로를 차단하는 트립회로(150)를 포함하고 있다.
이들 구성요소 각각의 기능을 간략히 살펴보면, 영상변류기(110)는 외부전원(미도시)과 부하(미도시) 간을 오고 가는 입력전류 및 출력전류 간의 차이에 의해 발생한 합성자속의 발생 여부를 근거하여 영상전류를 검출한다.
필터부(120)는 복수의 저항소자 및 적어도 하나 이상의 콘덴서를 구비하여, 영상변류기(110)로부터 입력되는 영상전류를 설치된 필터에 통과시켜 잡음을 제거한 후에 증폭부(130)에 입력한다.
상기 증폭부(130)는 복수의 차동증폭기(Q1, Q2)를 포함하고, 이들은 NPN형 BJT로 구현될 수 있다. 여기서, 이들 Q1, Q2의 컬렉터 단은 정(+) 전압(VCC)이 인가되며, 그들의 에미터 단은 부(-) 전압 (-VEE)이 인가된다.
상기 증폭부(130)의 증폭동작을 살펴보면, 제1 차동증폭기(Q1)의 베이스 단을 통해 입력신호(INPUT) 수신된다. 그리고, 제2 차동증폭기(Q2)의 컬렉터 단을 통해 증폭되어 출력신호(OUTPUT)로서 누전트립 판별기(220)에 전송된다.
여기서 문제는 상기 Q1, Q2가 증폭기능을 수행하기 위해서는 해당 구성 게이트단에 적절한 전압이 인가되어야 한다는 점이고 이를 위해 검출된 영상전류를 사용한다는 것이다.
즉, 예를 들어,VBE가 증폭기로의 동작 모드가 되기 위해서는 약 0.8 Volt의 전압이 인가되어 B-E 접합이 순방향 바이어스가 되고, 컬렉터에 1V를 인가하여 VCE= 1 V로 만들면, VCB= 0.2 V가 되어 C-B 접합은 역방향 바이어스 되어야 한다. 이와 같은 조건이 충족되어야 BJT는 순방향 활성모드로 동작할 수 있는 것이다.
그리고, 기존의 누전차단기에서 사용되는 상기 차동증폭기(Q1, Q2)는 그들의 베이스 및 에미터 단자 간의 전압을 0.8 Volt로 만들기 위해 필요한 전류를 상기 필터부를 거쳐 흐르는 영상전류로부터 충당해 왔다.
즉, 상기 차동증폭기(Q1, Q2)는 증폭동작에 필요한 전류(Ib)를 필터부(120)에서 공급받고 이로 인하여 필터부(120)에는 입력전압(VOS)를 형성되었다.
즉, 상기 필터부(120)는 고유저항(R)값을 갖고, 필터부의 정(+)전압단자에는 영상변류기로부터 전송 받는 누전전류(IL)가 흐르게 되는 반면, 필터부의 부(-)전압 단자에는 누전전류에서 2개의 차동증폭기의 게이트 단에 흐르는 전류(Ib)를 제외한 전류(IL-2(Ib))가 흐르게 되는 것이다.
그리고, 상기 필터부(120)의 양 단자 사이에 흐르는 전류량 간의 차이 때문에, 상기 필터부(120)에는 전압(VOS = ((IL-2(Ib))* R)이 형성된다.
문제는, 상기 영상변류기(110)가 생성한 누설전류 신호 량을 일부를 증폭기의 차동증폭기(Q1,Q2)에 제공하게 됨에 따라, 상기 차동증폭기(Q1,Q2)가 증폭하는 누전전류신호는 원래 검출된 누설전류(IL)가 아니라, 이들 증폭기(Q1,Q2)의 동작전류를 제외한 누설전류((IL-2(Ib))를 증폭한다는 점이다.
그리고, 상기 증폭기(Q1,Q2)의 동작전류를 제외한 누설전류((IL-2(Ib))를 증폭한 신호가 설정된 허용범위 내의 누설전류량에 있는가를 판단해야 하므로 정확한 차단을 수행하는 데에 기술적 한계가 있다.
더불어, 이러한 기술적 한계를 극복하기 위해서는 최소한의 증폭기 활성화 전류를 소비하는 트랜지스터를 사용할 수 밖에 없는 문제에 직면하게 되는 것이다.
예를 들어, 증폭기능을 수행하는 BJT 트랜지스터 또는 CMOS 트랜지스터 중, 증폭기능을 수행하기 위해 필요한 동작전류를 상대적으로 적게 소모하는 BJT 트랜지스터에 국한되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 누전차단기의 증폭에 소요되는 전류를 공급하는 전류발생부를 두어, 영상변류기에서 검출된 누설전류량 전부가 증폭되게 하여 정확한 누설전류량 측정을 근거한 차단동작을 수행할 수 있는 누전차단기를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 전기 선로의 영상전류를 검출하는 영상변류기, 상기 검출된 영상전류로부터 잡음을 제거하는 필터부, 상기 필터부를 통과한 영상전류를 기설정방식으로 증폭하는 증폭부, 및 상기 증폭된 영상전류 신호가 설정 값 이상인 경우 접점을 오픈 시켜 회로를 차단하는 트립회로를 포함한 누전차단기에 있어서, 상기 증폭부는 결합 차동쌍을 이루는 복수의 트랜지스터를 포함하고, 상기 복수의 트랜지스터의 활성화를 위해 필요한 전류를 공급하는 전류공급회로를 포함할 수 있다.
이때, 상기 복수의 트랜지스터 각각은 BJT로 이루어지고, 상기 전류공급회로는 상기 BJT의 베이스에 기설정된 전류를 공급하여, 상기 BJT가 활성화되어 증폭기능을 할 수 있다.
이때, 상기 복수의 트랜지스터 각각은 MOSFET으로 이루어지고, 상기 전류공급회로는 상기 MOSFET의 게이트에 기설정된 전류를 공급하여, 상기 MOSFET이 활성화되어 증폭기능을 할 수 있다.
이때, 상기 복수의 트랜지스터 각각은 BJT로 이루어지고, 상기 전류공급회로는 상기 필터부가 상기 BJT 베이스에 공급하는 전류량과 동일한 전류를 상기 BJT의 베이스에 공급할 수 있다.
이때, 상기 전류공급회로는 복수의 전류거울회로를 포함하고, 상기 복수의 전류거울 회로 각각은 복수의 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 전류거울회로는 2개의 트랜지스터가 한 쌍을 이루는 4개의 트랜지스터를 포함하되, 제1 쌍은 기준이 되는 제 1 공급 전류를 생성하는 제1 트랜지스터 및 상기 제1 공급전류를 상기 증폭부에 출력하는 제2 트랜지스터를 포함하고 제2 쌍은 제2 공급전류의 기준이 되는 제 2 공급전류를 생성하는 제 3 트랜지스터 및 상기 제2 공급전류를 상기 증폭부에 출력하는 제4 트랜지스터를 포함할 수 있다.
이때, 상기 4개의 트랜지스터 각각은 동일한 전기적 특성을 갖는 BJT일 수 있다.
이때, 상기 제1 BJT와 상기 제2 BJT의 베이스 단자는 베이스 단자끼리, 컬렉터 단자는 컬렉터 단자끼리 연결되고, 상기 제3 BJT와 상기 제4 BJT의 베이스 단자는 베이스 단자끼리, 컬렉터 단자는 컬렉터 단자끼리 연결될 수 있다.
본 발명은 누전 전류 검출 시 오프셋 전압을 제거하여 누전차단기의 오 동작을 방지하고 누전 차단동작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 누전차단기를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 누전차단기의 증폭부를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전류발생부를 나타내고 있다,
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 누전차단기의 신호처리를 나타내고 있다
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 누전차단기의 신호처리를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 누전차단기의 증폭부를 나타내고 있다.
본 발명에 따른 전류발생부(200)는 일정한 전류를 생성하는 정전류원으로 전류거울 회로(current mirror circuit)를 통해 구현될 수 있다. 이에 대한 구체적인 구조는 도 3에서 살펴보도록 하겠다.
상기 전류발생부(200)는 복수의 출력단을 갖고, 이들 각각의 출력단은 복수의 차동 증폭기(Q1, Q2)의 입력단(Input 1, Input 2)에 연결되어 있다.
이러한 연결구조를 통해 상기 전류발생부(200)는 상기 차동 증폭기(Q1, Q2)의 증폭동작을 위해 필요한 전류를 그들 각각의 베이스 단에 공급할 수 있다.
예를 들어, NPN형 BJT로 상기 차동 증폭기(Q1,Q2)로 구현되는 경우, 상기 BJT는 VBE에 0.8 Volt의 전압이 인가되어 B-E 접합이 순방향 바이어스가 되고 컬렉터에 1V를 인가하여 VCE= 1 V로 만들어 VCB= 0.2 V가 되어 C-B 접합은 역방향 바이어스 되는 경우에 증폭기능을 수행하기 때문에, 상기 전류발생부(200)는 상기 복수의 증폭기 (Q1, Q2)의 VBE가 0.8 Volt가 되기 위한 전류를 상기 Q1 및 Q2의 베이스에 제공한다.
다른 한편, MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor)로 상기 차동증폭기(Q1, Q2)가 구현되는 경우, 상기 전류발생부(200)는 상기 차동증폭기(Q1, Q2)의 증폭동작에 필요한 전류를 이들의 게이트 단에 공급한다.
예를 들어, 전류발생부(200)가 상기 MOSFET의 게이트 단에 공급하는 전류는 그것의 게이트 단과 소스 단 간의 전압 차이(Vgs) 가 기설정된 문턱전압을 초과하도록 조절된다. 그리고, 상기 문턱 전압(Vth)은 0.3 ~ 1.0 V의 범위를 갖는다.
따라서, 본 발명에 따른 전류발생부를 이용하여 사용자는 누전차단기의 증폭부는 BJT형 증폭기 또는 MOSFET형 증폭기를 기술적 목적에 따라 선택할 수 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 일 예에 따른 전류발생부를 나타내고 있다.
여기서, 증폭부(300)는 서로 대칭구조를 갖는 복수의 BJT형 트랜지스터(Q1, Q2)를 포함하고 있다. 상기 BJT형 트랜지스터(Q1, Q2) 각각은 동일하고 하나의 출력 단자(Vout)를 갖고, 이들 각각의 컬렉터 단자에 연결된 저항소자(Rc1,Rc2)는 서로 동일한 저항 값을 갖는다.
본 발명에 따라 상기 BJT형 트랜지스터(Q1, Q2) 증폭동작을 위한 전류(Ib)를 한 쌍의 전류거울 회로를 포함한 전류발생부(200)로부터 입력받을 수 있다.
상기 전류발생부(200)에서, 상기 한 쌍의 전류거울 중 제1 전류거울 회로는 기준이 되는 전류(제 1 공급 전류)를 생성하는 Q3, 상기 Q3와 동일한 공급전류(제 1 공급 전류)를 상기 증폭부(210)에 흘려주는 Q4로 이루어져 있다.
또한, 상기 Q3와 상기 Q4의 베이스 단자는 베이스(B) 단자끼리, 컬렉터 단자는 켈렉터 단자끼리 연결된다. 상기 Q4의 에미터 단자를 흐르는 전류는 누전 검출기의 증폭부를 구성하는 Q1의 베이스에 입력되어, Q1 증폭기의 동작에 필요한 전류(Ib)가 공급될 수 있다.
상기 한 쌍의 전류거울 중 제2 전류거울 회로는 상기 제2 전류거울 회로는 기준이 되는 전류(제 2 공급 전류)를 생성하는 Q5, 상기 Q5와 동일한 전류(제 2 공급 전류)를 흘려주는 Q6를 포함하고, 상기 제1 전류거울회로와 동일한 외부전압(Vcc)을 공급받는다.
또한, 상기 Q5과 상기 Q6 의 베이스 단자(B)는 베이스(B) 단자끼리, 컬렉터 단자는 켈렉터 단자끼리 연결된다. 상기 Q5의 에미터 단자를 흐르는 전류는 누전 검출기의 증폭부를 구성하는 Q2의 베이스에 입력되어, 상기 제2 전류거울 회로는 Q2 증폭기의 동작에 필요한 전류(Ib)를 공급할 수 있다.
이러한 제1 및 제2 전류거울 회로와 상기 증폭기(Q1 ,,Q2)간의 구조를 통해, 기존의 필터부(120)는 상기 증폭기 (Q1 ,Q2)의 증폭기능을 위해 필요한 입력전류를 이들 증폭부의 베이스 단에 공급하지 않아도 되어, 상기 증폭기(300)는 상기 영상변류기(110)가 초기에 발생시킨 누설전류(IL)를 그대로 증폭시킬 수 있는 것이다. 그리고 이렇게 증폭된 신호를 근거하여 상기 누전차단기는 차단동작을 제어할 수 있는 것이다.
본 발명의 일 예로서, 상기 전류발생부(200)은 이득조정기(미도시)와 연결되어 내부 또는 외부에서 상기 영상변류기(110)이 검출한 누설전류의 레벨설정을 용이하게 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 누전차단기의 신호처리를 나타내고 있다. 여기서, 본 발명에 따른 전류 발생부(200)는 트랜지스터(Q1, Q2)에 그들의 증폭동작을 위한 전류(Ib)를 공급하여 실제 누전전류가 INPUT 신호로서 증폭부(210)에 입력되고, 상기 증폭부(210)가 이에 상응한 OUTPUT 신호를 출력하는 것이다. 여기서, 트랜지스터(Q1, Q2)의 소신호(검출된 영상전류) 처리과정은 기존의 결합 차동쌍을 이루는 트랜지스터 증폭기와 동일하므로 세세한 설명은 생략하기로 하겠다.
도 5는 본 발명의 다른 예에 따른 누전차단기의 신호처리를 나타내고 있다.
누전차단기를 이루는 증폭부는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor)로 구현된 차동증폭기(T1, T2)로 이루어질 수 있다.
전류 발생부(200)는 한 쌍의 전류거울 회로를 포함하고 상기 차동증폭기(T1, T2)의 증폭동작에 필요한 전압을 생성하기 위한 전류를 이들에게 각각 전송할 수 있다.
예를 들어, 전류발생부(200)가 상기 MOSFET의 게이트 단에 공급하는 전류는 그것의 게이트 단과 소스 단 간의 전압 차이(Vgs) 가 0.3 ~ 1.0 V의 범위를 갖는 문턱전압을 초과하도록 조절될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 전류거울 회로와 상기 증폭기(T1, T2)간의 구조를 통해, 기존의 필터부(120)는 상기 증폭기(T1 ,T2)의 증폭기능을 위해 필요한 입력전류를 이들 증폭부의 게이트 단에 공급하지 않아도 되는 것이다.
상기 증폭기(400)는 상기 영상변류기가 초기에 발생시킨 누설전류(IL)를 그대로 증폭시킬 수 있는 것이다. 그리고 이렇게 증폭된 신호를 근거하여 상기 누전 차단기는 차단동작을 제어할 수 있는 것이다.
110: 영상 변류기 200: 전류발생부
120: 필터부 300 제 1 증폭부 (본발명)
130: 증폭부 400 제 2 증폭부 (본발명)
140: 누전트립 판별기
150: 트립 회로

Claims (7)

  1. 전기 선로의 영상전류를 검출하는 영상변류기, 상기 검출된 영상전류로부터 잡음을 제거하는 필터부, 상기 필터부를 통과한 영상전류를 기설정방식으로 증폭하는 증폭부 및 상기 증폭된 영상전류 신호가 설정 값 이상인 경우 접점을 오픈 시켜 회로를 차단하는 트립회로를 포함한 누전차단기에 있어서,
    상기 증폭부는 결합 차동쌍을 이루는 복수의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 복수의 트랜지스터의 활성화를 위해 필요한 전류를 공급하는 전류공급회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 트랜지스터 각각은 BJT(Bipolar Junction Transistor)로 이루어지고,
    상기 전류공급회로는 상기 BJT의 베이스에 기설정된 전류를 공급하여, 상기 BJT가 활성화되어 증폭기능을 하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 트랜지스터 각각은 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)로 이루어지고,
    상기 전류공급회로는 상기 MOSFET의 게이트에 기설정된 전류를 공급하여, 상기 MOSFET이 활성화되어 증폭기능을 하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전류공급회로는
    복수의 전류거울회로를 포함하고, 상기 복수의 전류거울 회로 각각은 복수의 트랜지스터를 포함한 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 전류거울회로는,
    2개의 트랜지스터가 한 쌍을 이루는 4개의 트랜지스터를 포함하되,
    제1 쌍은 기준이 되는 제1 공급전류를 생성하는 제1 트랜지스터 및 상기 제1 공급전류를 상기 증폭부에 출력하는 제2 트랜지스터를 포함하고,
    제2 쌍은 기준이 되는 제2 공급전류를 생성하는 제 3 트랜지스터 및 상기 제2 공급전류를 상기 증폭부에 출력하는 제4 트랜지스터를 포함한 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 4개의 트랜지스터 각각은 동일한 전기적 특성을 갖는 BJT인 것을 특징으로 하는 누전차단기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 BJT와 상기 제2 BJT의 베이스 단자는 베이스 단자끼리, 컬렉터 단자는 컬렉터 단자끼리 연결되고,
    상기 제3 BJT와 상기 제4 BJT의 베이스 단자는 베이스 단자끼리, 컬렉터 단자는 컬렉터 단자끼리 연결된 것을 특징으로 하는 누전차단기.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101979216B1 (ko) * 2018-08-08 2019-05-17 주식회사 써니아이씨 누설전류 검출장치 및 이 장치를 갖는 누전차단기

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200085563A (ko) * 2019-01-07 2020-07-15 엘에스일렉트릭(주) 누설 전류의 유형을 출력할 수 있는 누전 차단기 및 그 제어 방법
US11411385B2 (en) 2020-12-03 2022-08-09 Kedu Electric Co., Ltd. Timing leakage protection circuit and device containing same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255887B1 (en) * 1999-08-12 2001-07-03 Texas Instruments Incorporated Variable transconductance current mirror circuit
KR20090006309A (ko) * 2007-07-11 2009-01-15 유인기 누전차단기의 전자파장애 방지장치
JP2010272523A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Ls Industrial Systems Co Ltd 回路遮断器用異常電流検出回路
KR20140129159A (ko) * 2012-02-15 2014-11-06 퀄컴 인코포레이티드 차동 입력/출력 인터페이스들에 대한 서지 보호

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150411A (en) * 1977-12-15 1979-04-17 General Electric Company Ground fault circuit interrupter utilizing a single transformer
US4639684A (en) * 1984-11-06 1987-01-27 Harris Corporation Differential input stage for the realization of low noise and high precision bipolar transistor amplifiers
JPH06196945A (ja) 1992-12-24 1994-07-15 Toshiba Corp 差動増幅回路
JP3684568B2 (ja) 1999-06-22 2005-08-17 横河電機株式会社 遅延時間可変回路
CN100459351C (zh) * 2002-06-24 2009-02-04 沙基拉有限公司 残留电流检测电路
US6636111B1 (en) * 2002-07-26 2003-10-21 Linear Technology Corporation Bootstrap circuit to cancel input bias currents of a differential amplifier over most of common-mode input voltage range
FR2850495B1 (fr) 2003-01-24 2005-06-03 Schneider Electric Ind Sas Dispositif de protection differentielle et appareil de coupure electrique comportant un tel dispositif
US7271444B2 (en) * 2003-12-11 2007-09-18 International Business Machines Corporation Wrap-around gate field effect transistor
KR100647150B1 (ko) 2004-12-22 2006-11-23 (주) 아모센스 자성코어를 갖는 누전차단기
AU2008280932B8 (en) 2007-07-24 2011-02-24 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Charging monitor
KR101466851B1 (ko) 2008-12-30 2014-11-28 주식회사 동부하이텍 3개 입력들을 비교하는 비교 회로
JP2010183721A (ja) 2009-02-05 2010-08-19 Mitsumi Electric Co Ltd Ａｃ電源検出回路および直流電源装置
US8130037B2 (en) * 2010-03-23 2012-03-06 Analog Devices, Inc. Apparatus and method for reducing current noise
JP6255700B2 (ja) 2013-04-16 2018-01-10 富士電機株式会社 差動増幅器および漏電遮断器
KR101864624B1 (ko) 2014-07-11 2018-06-07 엘에스산전 주식회사 누전 차단기용 누전 결정 회로

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6255887B1 (en) * 1999-08-12 2001-07-03 Texas Instruments Incorporated Variable transconductance current mirror circuit
KR20090006309A (ko) * 2007-07-11 2009-01-15 유인기 누전차단기의 전자파장애 방지장치
JP2010272523A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Ls Industrial Systems Co Ltd 回路遮断器用異常電流検出回路
KR20140129159A (ko) * 2012-02-15 2014-11-06 퀄컴 인코포레이티드 차동 입력/출력 인터페이스들에 대한 서지 보호

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101979216B1 (ko) * 2018-08-08 2019-05-17 주식회사 써니아이씨 누설전류 검출장치 및 이 장치를 갖는 누전차단기

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Publication number Publication date
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