KR20200096857A - 이중 Core 영상변류기 제어 회로 장치 - Google Patents

Abstract

Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701), Sensor부 (702), Switch 제어부 (710)로 구성된다.
S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.
S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.
상기 S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해, 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.
외부 제1 CORE와 내부 제2 CORE 가 분리되어 있다.
외부 제1 CORE 에는 복수개의 관통 도체가 모두 관통하는 구조로 구성된다.
또한, 검출용 2차 Coil은 외부 제1 CORE에만 감아 형성되는 구조를 한다.
상기 검출용 2차 Coil의 2개의 출력 단자는 상기 S_1 신호와 상기 S_2 신호에 각각 연결된다.
내부 제2 CORE는 복수개의 관통 도체 중 1개의 제1 관통 도체만 통과하게 되어 있다.
즉, 제2 관통 도체는 내부 제2 CORE에 관통하지 않는다.
제1 관통 도체와 제2 관통 도체 중 제1 관통 도체만 내부 제2 CORE를 관통하게 되어 외부 제1 CORE에서는 자기장 불평형이 발생하게 된다. 이와 같은 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되게 된다.

Description

이중 Core 영상변류기 제어 회로 장치{A Double Core ZCT Control Circuit}

외부 제1 CORE와 내부 제2 CORE 가 분리되어 있다.

외부 제1 CORE 에는 복수개의 관통 도체가 모두 관통하는 구조로 구성된다.

또한, 검출용 2차 Coil은 외부 제1 CORE에만 감아 형성되는 구조를 한다.

상기 검출용 2차 Coil의 2개의 출력 단자는 상기 S_1 신호와 상기 S_2 신호에 각각 연결된다.

내부 제2 CORE는 복수개의 관통 도체 중 1개의 제1 관통 도체만 통과하게 되어 있다.

즉, 제2 관통 도체는 내부 제2 CORE에 관통하지 않는다.

제1 관통 도체와 제2 관통 도체 중 제1 관통 도체만 내부 제2 CORE를 관통하게 되어 외부 제1 CORE에서는 자기장 불평형이 발생하게 된다. 이와 같은 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되게 된다.

고 전압의 교류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다.

따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다. 한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자에 병렬로 배치하여 사용하게 된다.

최근에는 통신 분야의 system transients와 lightning-induced transients로부터 시스템을 보호해주는 써지 보호 역할과, 이동 통신 단말기, 노트북 PC, 전자수첩, PDA등의 정전 기에 대하여 회로를 보호해주는 ESD(electrostatic discharge) protection의 역할로서 PN 바리스터(Varistor)가 필요하다.

각종 정보기기, 제어기기 등 전기를 사용하는 제품에 갑작스런 전압의 변화(surge) 가전제품에 대한 기기 손상을 방지하기 위한 써지 흡수소자로서 사용 된다. 또한 발전소, 변전소, 송전소 같은 전력 기기 분야에서 낙뢰로부터 설비를 안전하게 보호하기 위한 전력용 피뢰기의 핵심 소자에 이르기까지 다양한 부분에 사용된다.

이에 따라 이들 장비에 발생하는 전원서지, 낙뇌서지 등으로부터 시스템을 보호하기 위한 필요성이 그 어느 때보다도 강하게 요구되고 있다.

전력 계통에 설치되는 전자기기들을 이러한 과도 외부 서지로부터 파괴, 또는 오동작하지 않도록 서지를 차단하기 위해서는 서지 보호 장치(Surge Protection Device: SPD, Voltage Transient Management System: VTMS, or Transient Voltage Surge Suppressor: TVSS)를 설치한다. 또한, 전력 계통에 설치되는 전자기기들은 이상 전류, 이상 전압 혹은 누설 전류와 같은 각종 고장 사고에 의한 재해를 방지할 수 있는 감지(Sensing) 보호 장치를 설치하여야 한다.

본 발명의 실시예는 다음과 같은 특징을 갖는다.

첫째, 통상 변압 회로(100) 영역의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 영역에서 차지하는 면적을 제거하여 저 비용 회로의 구현이 가능하게 하는 특징을 갖는다.

둘째, Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부, CLK 발생부 및 Capacitive Sensor부로 구성되게 하는 특징을 갖는다.

셋째, 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복되는 특징을 갖는다.

넷째, 외부 제1 CORE와 내부 제2 CORE 가 분리되어 있다.

외부 제1 관통 도체와 제2 관통 도체 중 제1 관통 도체만 내부 제2 CORE를 관통하게 되어 외부 제1 CORE에서는 자기장 불평형이 발생하게 된다. 이와 같은 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되는 특징을 갖는다.

고 전압의 교류 및 직류 전원에서 저 전압의 직류 전원으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 통상 변압 회로(100)의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 구성에서 차지하는 많은 면적을 제거하여 저 비용의 회로를 구성할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701) 및 Sensor부 (702), Switch 제어부 (710)로 구성된다.

S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.

제1 관통 도체와 제2 관통 도체 중 제1 관통 도체만 내부 제2 CORE를 관통하게 되어 외부 제1 CORE에서는 자기장 불평형이 발생하게 된다. 이와 같은 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되는 특징을 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 통상 변압 회로(100) 영역의 구성을 제거하여 통상 변압 회로(100) 영역에서 차지하는 면적을 제거하여 저 비용 회로의 구현이 가능하도록 한다.

둘째, Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부, CLK 발생부, Sensor부 (702) 로 구성됨을 특징으로 하는 효과를 제공한다.

셋째, 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복됨을 특징으로 하는 효과를 제공한다.

넷째, 제1 관통 도체와 제2 관통 도체 중 제1 관통 도체만 내부 제2 CORE를 관통하게 되어 외부 제1 CORE에서는 자기장 불평형이 발생하게 된다. 이와 같은 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되는 것을 특징으로 하는 효과를 제공한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도.
도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도
도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도.
도 4은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도.
도 5는 본 발명 Sensor부 (702)의 상세 회로도.
도 6은 본 발명 Sensor부 (702)의 동작 파형도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 통상의 전압 변환 회로의 구성도이다.

교류 입력 전원(100)에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서 통상 변압회로(101), 정류 회로(102), 및 제너 다이오드(Zener diode)(104)의 회로 영역으로 구성된다. 통상 변압 회로(100)는 고 전압의 입력 전원을 저 전압으로 변환하는 회로 영역이다.

정류 회로(102)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 반파 혹은 전파 정류 다이오드로 구성된 회로 영역이다. 통상 변압 회로(100)는 회로의 구성에 많은 면적과 비용을 유발하는 회로 영역이 된다.

따라서 저 비용의 회로를 구성하는데 있어서 방해 요인으로 작용하게 된다.

한편, 제너 다이오드(Zener diode)(104)회로 영역은 정 전압의 출력 전압 특성을 확보하기 위해 정류 회로(102)의 출력 단자(103)에 병렬로 배치하여 사용하게 된다.

정류 회로(102)의 출력 단자(103)는 최종 출력 제1 전력 공급 단자(105)로 사용된다.

도 2는 본 발명의 반파 정류 VDD 전원 발생 회로의 구성도이다.

본 발명의 교류 입력 전원에서 저 전압의 직류 전원의 전압으로 변환하는 전압 변환 장치에 있어서, 교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 반파 정류 회로의 한쪽 입력 단에 연결된다.

교류 입력 전원(200)의 다른 쪽 전극(202)은 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.

교류 입력 전원(200)의 한쪽 전극(201)은 Diode D4의 Anode 전극에 연결된다.

Diode D4의 Cathode 전극은 전류 제한 소자인 저항 R1의 한쪽 단자에 연결된다.

저항 R1의 다른 쪽 단자(204)는 Zener diode (206)의 Cathode 와 Diode D5의 Anode 전극에 공통으로 연결된다.

상기 Zener diode (206)의 Anode 단자는 공통의 접지 단자인 GND에 연결된다.

상기 D5의 Cathode 전극에는 저 전압 출력 단자인 VDD 전원 단자가 연결된다.

VDD 전원 단자는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 VDD 전원 단자에 연결된다.

도 3은 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 구성도이다.

Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 Block 구성은 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700), CLK 발생부 (701), Sensor부 (702)로 구성된다.

상기 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)는 out- 단자의 precharge transistor (703), out+ 단자의 precharge transistor (704), Latch 증폭부 (705), S_1 신호 입력 Transistor (706), S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707) 및 활성화 제어 Transistor (708) 로 구성된다.

상기 precharge transistor (703) 와 precharge transistor (704)는 out- 단자와 out+ 단자를 High 전압으로 Precharge 시키는 사용되는 Transistor 이다.

Latch 증폭부 (705)는 out- 단자와 out+ 단자를 증폭시키기 위한 회로이다.

S_1 신호 입력 Transistor (706)는 Sensor부 (702) 의 S_1 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는 Sensor부 (702) 의 S_2 신호를 입력 시키기 위한 Transistor 소자이다.

또한, 상기 S_2 신호 입력 Sensing Detection Voltage 생성 Transistor (707)는, 상기 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 다른 정해진 값의 Sensing Detection Voltage 특성을 생성하기 위해, 복수개의 Transistor를 직렬로 연결하여 구성하거나 병렬로 연결하여 전류 구동 능력에서 S_1 신호 입력 Transistor (706)와 차이가 나도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 활성화 제어 Transistor (708)는 CLK 신호가 High 일 때는 동작을 활성화 시키고, CLK 신호가 Low 일 때는 Precharge 시키는 동작을 수행한다.

상기 CLK 발생부 (701)는 전원을 인가하면 자체적으로 일정 주기의 clock 신호인 CLK 을 발생함을 특징으로 하는 회로 Block이다.

상기 Sensor부 (702) 는 온도 Sensor, 영상 변류기(ZCT)를 포함하는 자기 Sensor, 가스 Sensor 등 각종 Sensor 신호를 발생하는 Sensor 회로 Block이다.

상기 Sensor부 (702)의 2개의 출력 단자는 상기 S_1 신호와 상기 S_2 신호에 각각 연결된다.

도 4는 본 발명의 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM Latch 증폭 회로의 동작 파형도이다.

상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 Low인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 비활성화 되어 Precharge 동작을 수행한다.

한편, 상기 CLK 발생부 (701)의 CLK 신호가 High인 구간에서는 Sensing Detection Voltage 생성 strong-ARM 증폭부 (700)가 활성화 되어 정상 증폭 동작을 수행한다.

본 발명의 회로는 전원이 공급되고 있는 동안에 CLK의 일정 주파수 주기에 대응하여 증폭 동작과 Precharge 동작을 주기적으로 반복됨을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명 Sensor부 (702)의 상세 회로도이다.

통상의 영상 변류기(ZCT)는 1개의 CORE 구조에 검출용 2차 Coil을 감는 구조를 한다.

또한, 복수개의 관통 도체가 모두 1개의 CORE에 관통하는 구조로 구성된다.

본 발명의 영상 변류기(ZCT)는 2개의 CORE 구조를 특징으로 한다.

즉, 외부 제1 CORE와 내부 제2 CORE 가 분리되어 있다.

외부 제1 CORE 에는 복수개의 관통 도체가 모두 관통하는 구조로 구성된다.

또한, 검출용 2차 Coil은 외부 제1 CORE에만 감아 형성되는 구조를 한다.

상기 검출용 2차 Coil의 2개의 출력 단자는 상기 S_1 신호와 상기 S_2 신호에 각각 연결된다.

내부 제2 CORE는 복수개의 관통 도체 중 1개의 제1 관통 도체만 통과하게 되어 있다.

즉, 제2 관통 도체는 내부 제2 CORE에 관통하지 않는다.

외부 제1 CORE와 내부 제2 CORE의 재료는 Nano-Crystalline, Permalloy, Amorphous

등으로 구성된다.

내부 제2 CORE는 제1 관통 도체 절연막 표면에 얇은 박막 혹은 후막 Film 형태로 형성하여 구성하는 것을 포함한다.

도 6은 본 발명 Sensor부 (702)의 동작 파형도이다.

제1 관통 도체와 제2 관통 도체 중 제1 관통 도체만 내부 제2 CORE를 관통하게 되어 외부 제1 CORE에서는 자기장 불평형이 발생하게 된다. 이와 같은 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되게 된다.

이 유도 기전력이 정격 전류(In)의 크기에 비례하여 증가하게 된다.

만약 관통 도체 전류가 정?? 전류(In)의 N배 조건에서 Trip 임계 전압이 설정되면 정?? 전류(In)의 N배 조건에서 Trip 동작 신호가 발생하여 차단기의 Trip 동작을 수행하게 된다.

검출용 2차 Coil 출력의 기울기를 조정하기 위해서는 내부 제2 CORE의 Core 크기와 Core 재료 특성을 변경하면 가능하게 된다.

또한, 독립적으로 누전 전류가 발생하면 누전 전류에 의해 Trip 동작 신호가 발생하여 차단기의 Trip 동작을 수행하게 된다.

따라서 과전류 감지 동작과 누전 전류 감지 동작을 독립적으로 수행하여 각각 독립적으로 차단기의 Trip 동작을 수행하게 된다.

100 입력 전원
101 변압 회로
102 정류 회로
104 제너 다이노드(Zener diode)
105 제1 전력 공급 단자
200 입력 전원

Claims (1)

1. 이중 CORE 영상변류기(ZCT) 회로 장치에서,
   외부 제1 CORE;
   내부 제2 CORE;
   검출용 2차 Coil;
   제1 관통 도체; 및
   제2 관통 도체로 구성되고,
   상기 외부 제1 CORE와 상기 내부 제2 CORE 가 분리되고,
   상기 외부 제1 CORE에 상기 제1 관통 도체와 상기 제2 관통 도체가 모두 관통하고,
   상기 검출용 2차 Coil은 외부 제1 CORE에만 감아 형성되고,
   상기 내부 제2 CORE에 상기 제1 관통 도체만 관통하게 되고,
   상기 제2 관통 도체는 상기 내부 제2 CORE에 관통하지 않고,
   상기 내부 제2 CORE는 제1 관통 도체 절연막 표면에 얇은 박막 혹은 후막 Film 형태로 형성하는 것을 포함하고,
   상기 외부 제1 CORE에 자기장 불평형이 발생하게 되고,
   상기 자기장 불평형에 의해 검출용 2차 Coil에 유기 기전력이 유도되고,
   상기 유도 기전력이 정격 전류(In)의 크기에 비례하여 증가하게 되고,
   만약 정?? 전류(In)의 N배 조건에서 Trip 임계 전압이 설정되면 정?? 전류(In)의 N배 조건에서 Trip 동작 신호가 발생하여 차단기의 Trip 동작을 수행하게 되고,
   과전류 감지 동작과 누전 전류 감지 동작을 독립적으로 수행하여 각각 독립적으로 차단기의 Trip 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 CORE 영상변류기(ZCT) 회로 장치.

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