KR20210094654A - Ac 전압 조건에 대한 보호 - Google Patents

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KR20210094654A
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캘리 씨. 캐시
트런 탄 토마스 트란
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본스인코오포레이티드
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Abstract

보호용 회로는 AC 전원으로부터 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인과, AC 라인에 결합되고 부하 회로와 전기적으로 병렬로 구현되는 제1 보호 회로를 포함할 수 있다. 제1 보호 회로는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위에 있을 때 비활성 상태에서 실질적으로 비전도성이 되도록 구성되거나, 또는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 부하 회로로부터 전력을 분로시키기 위해 활성 상태에서 실질적으로 전도성이 되도록 구성될 수 있다. 보호용 회로는 AC 전원과 부하 회로 사이에 전기적으로 구현된 제2 보호 회로를 더 포함할 수 있다. 제2 보호 회로는 제1 보호 회로가 활성 상태에 있는 것에서 기인하는 조건에 응답하여 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성될 수 있다.

Description

AC 전압 조건에 대한 보호
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 12월 19일자로 출원되고 발명의 명칭이 "AC VOLTAGE SWELL PROTECTOR"인 미국 가출원 제62/782,338호 및 2018년 12월 19일자로 출원되고 발명의 명칭이 "ACTIVE AC OVERVOLTAGE PROTECTION"인 미국 가출원 제62/782,336호에 대한 우선권을 주장하고, 이들 각각의 개시는 본 명세서에 전체로 참조로써 명시적으로 포함되어 있다.
기술 분야
본 개시는 AC 전압 조건에 대하여 보호하기 위한 회로, 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
가정용 기기와 같은 많은 전기 장치는 AC 전압에 의해 전력을 공급받는다. 일부 경우에 있어서, 이러한 AC 전압에 대해 바람직하지 않으면서 잠재적으로 전기 장치에 손상을 줄 수 있는 조건이 존재할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 AC 전원으로부터 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인과, AC 라인에 결합되고 부하 회로와 전기적으로 병렬로 구현되는 제1 보호 회로를 포함하는 보호용 회로에 관한 것이다. 제1 보호 회로는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위에 있을 때 비활성 상태에서 실질적으로 비전도성이 되거나, 또는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 활성 상태에서 실질적으로 전도성이 되어 부하 회로로부터 전력을 분로시키도록 구성된다. 보호용 회로는 AC 전원과 부하 회로 사이에 전기적으로 구현된 제2 보호 회로를 더 포함한다. 제2 보호 회로는 활성 상태의 제1 보호 회로로부터 기인하는 조건에 응답하여 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 제1 보호 회로는 가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV)의 전기적인 직렬 조합을 포함할 수 있다. 활성 상태의 제1 보호 회로로부터 기인하는 조건은 통과 신호(let-through signal) 내의 고주파수 성분을 포함한다. 제2 보호 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 고주파수 성분을 감지할 경우 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성된 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 포함할 수 있다. 통과 신호의 고주파수 성분은 제1 보호 회로에 의해 발생될 수 있다.
일부 실시예에서, GDT 및 MOV 각각은 별개의 장치로서 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, GDT 및 MOV는 단일 장치로서 함께 패키징될 수 있다. 일부 실시예에서, GDT 및 MOV는 GDT 및 MOV에 공통인 적어도 하나의 공유부를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 적어도 하나의 공유부는 MOV의 전극으로서 또한 기능하도록 구성된 GDT의 전극을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 보호 회로는 사이리스터(thyristor) 과전압 보호 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 사이리스터 과전압 보호 장치는 사이리스터 통합 서지 보호기(TISP)로서 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 활성 상태의 제1 보호 회로로부터 기인하는 조건은 AC 라인에서의 과전류를 포함할 수 있다. 제2 보호 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 AC 라인에서 과전류를 차단하도록 구성된 과도 차단 유닛(TBU)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 보호용 회로는 TBU와 사이리스터 과전압 보호 장치 사이에 구현된 전력 변환 구성 요소를 추가로 포함할 수 있고, AC 전력을 전압을 갖는 출력으로 변환하도록 구성될 수 있다. 이러한 전력 변환 구성 요소의 출력은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다. 일부 실시예에서, 보호용 회로는 AC 라인을 가로질러 구현되고 AC 라인과 연관된 과전압 조건에 의해서 활성화될 때 전력 변환 구성 요소로부터 AC 전력을 분로시키도록 구성된 과전압 보호 장치를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 보호용 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 트립(tripped)될 때 AC 전력이 AC 라인에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 퓨즈를 더 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 부하 회로 및 부하 회로에 전력을 공급하도록 구성된 보호용 회로를 포함하는 전기 기구에 관한 것이다. 보호용 회로는 AC 전원으로부터 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인과, AC 라인에 결합되고 부하 회로와 전기적으로 병렬로 구현되는 제1 보호 회로를 포함한다. 제1 보호 회로는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위에 있을 때 비활성 상태에서 실질적으로 비전도성이 되거나, 또는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 활성 상태에서 실질적으로 전도성이 되어 부하 회로로부터 전력을 분로시키도록 구성된다. 보호용 회로는 AC 전원과 부하 회로 사이에 전기적으로 구현된 제2 보호 회로를 더 포함한다. 제2 보호 회로는 활성 상태의 제1 보호 회로로부터 기인하는 조건에 응답하여 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 전기 장치는 AC 라인에 전력을 공급하기 위해 AC 전원에 보호용 회로를 연결하도록 구성된 연결 구성 요소를 포함하는 전기 기구일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 AC 전원으로부터 부하 회로로 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인 및 가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV)의 직렬 배열을 포함하는 서브-회로를 포함하는 보호용 회로에 관한 것이다. 서브-회로는 부하 회로가 AC 라인에 연결될 때 부하 회로와 병렬이 되도록 AC 라인에 걸쳐 구현된다. 서브-회로는 활성 상태에 있을 때 통과 신호에서 고주파수 성분을 생성한다. 보호용 회로는 AC 라인을 따라 구현되고, 서브-회로에 의해 발생된 고주파수 성분을 감지할 때 부하 회로에 공급되는 전력을 차단하도록 구성된 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, AFCI는 AC 라인이 AC 전원에 연결될 때 서브-회로와 AC 전원 사이에 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, GDT 및 MOV 각각은 별개의 장치로서 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, GDT 및 MOV는 단일 장치로서 함께 패키징 될 수 있다. 일부 실시예에서, 서브-회로는 GDT 및 MOV에 공통인 적어도 하나의 공유부를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 부하 회로 및 부하 회로에 전력을 공급하도록 구성된 보호용 회로를 포함하는 전기 기구에 관한 것이다. 보호용 회로는 AC 전원에 연결되도록 구성된 AC 라인을 포함한다. 보호용 회로는 가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV)의 직렬 배열을 갖는 서브-회로를 더 포함한다. 서브-회로는 부하 회로와 병렬이 되도록 AC 라인에 걸쳐 구현된다. 서브-회로는 활성 상태에 있을 때 통과 신호에서 고주파수 성분을 생성한다. 보호용 회로는 AC 라인을 따라 구현되고, 서브-회로에 의해 발생된 고주파수 성분을 감지할 때 부하 회로에 공급되는 전력을 차단하도록 구성된 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 전기 기구는 AC 라인에 전력을 공급하기 위해 AC 전원에 보호용 회로를 연결하도록 구성된 연결 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 기구는 전기 기기일 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 AC 전력을 수용하도록 구성된 AC 라인 및 AC 라인을 따라 구현된 과도 차단 유닛(TBU)을 포함하는 보호용 공급 회로에 관한 것이다. 보호용 공급 회로는 AC 라인에 결합되고, 부하 회로가 회로 보호 장치에 연결될 때 부하 회로와 병렬로 연결되는 회로 보호 장치를 추가로 포함한다. 회로 보호 장치는 부하 회로에 가해지는 전압이 정상 범위에 있을 때 비전도성이 되도록 구성되며, 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 부하 회로로부터 실질적으로 모든 초과 전력을 분로시키기 위해 전도성이 되도록 구성된다. TBU는 회로 보호 장치의 전류로 인한 AC 라인의 과잉 전류를 차단하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 보호용 공급 회로는 회로 보호 장치의 AC 라인 사이에 구현되고 AC 전력을 전압을 갖는 출력으로 변환하도록 구성되는 전력 변환 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다. 전력 변환 구성 요소의 출력으로부터 전압은 DC 전압 또는 AC 전압일 수 있다.
일부 실시예에서, 회로 보호 장치는 과전압 보호 장치일 수 있다. 회로 보호 장치는 사이리스터 통합 서지 보호기(TISP)와 같은 사이리스터 과전압 보호 장치일 수 있다.
일부 실시예에서, 보호용 공급 회로는 AC 라인을 가로질러 구현되고 AC 라인과 연관된 과전압 조건에 의해서 활성화될 때 전력 변환 구성 요소로부터 AC 전력을 분로시키도록 구성된 과전압 보호 장치를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 보호용 공급 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 트립(tripped)될 때 AC 전력이 AC 라인에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 퓨즈를 더 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 본 개시는 전압으로 작동하도록 구성된 부하 회로와, AC 전력을 수용하고 부하 회로를 위한 전압을 발생시키도록 구성된 보호용 공급 회로를 포함하는 전기 기구에 관한 것이다. 보호용 공급 회로는 AC 전력을 공급받도록 구성된 AC 라인 및 AC 라인을 따라 구현된 과도 차단 유닛(TBU)을 포함한다. 보호용 공급 회로는 AC 라인에 결합되고 부하 회로와 병렬이 되도록 구현되는 회로 보호 장치를 추가로 포함한다. 회로 보호 장치는 부하 회로에 가해지는 전압이 정상 범위에 있을 때 비전도성이 되도록 구성되며, 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 부하 회로로부터 실질적으로 모든 초과 전력을 분로시키기 위해 전도성이 되도록 구성된다. TBU는 회로 보호 장치의 전류로 인한 AC 라인의 과잉 전류를 차단하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 보호용 공급 회로는 회로 보호 장치의 AC 라인 사이에 구현되고 AC 전력을 전압을 갖는 출력으로 변환하도록 구성되는 전력 변환 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 보호용 공급 회로는 AC 전력을 AC 라인에 공급하기 위해 보호용 공급 회로를 AC 전원에 연결하도록 구성되는 연결 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 기구는 전기 기기일 수 있다.
본 개시를 요약하기 위해, 본 발명의 특정 양태들, 장점들 및 신규한 특징들이 본 명세서에 기술되어 있다. 이러한 장점들은 모두가 꼭 본 발명의 임의의 특정 실시예에 따라 달성될 수 있다는 것은 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은, 본 명세서에 교시되거나 암시되어 있을 수 있는 다른 장점들을 꼭 달성할 필요 없이, 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 장점 또는 일군의 장점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현 또는 수행될 수 있다.
도 1은 보호용 회로를 통해 교류(AC) 전원에 의해 전력이 공급되는 피보호 장치를 포함하는 회로 구성을 도시한다.
도 2는 피보호 회로 또는 장치에 전력을 공급하기 위해 AC 전원으로부터 AC 전력이 이용되는 예시적인 회로를 도시한다.
도 3은 도 2의 회로에 대한 정상 작동 조건의 예를 도시한다.
도 4는 도 2의 예시적인 회로에 대해서, 피보호 회로 또는 장치로부터 전력을 전환하기 위해서 GDT+MOV 조립체가 활성화되게 하는 AC 전압 팽창(AC voltage swell)과 같은 과전압 조건의 예를 도시한다.
도 5는 GDT+MOV 조립체를 통과하는 전류에 대응하는 신호의 예를 도시한다.
도 6은 GDT+MOV 조립체와 관련된 고주파수 신호 성분 감지의 결과로서 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)가 활성화되어 있는 예를 도시한다.
도 7a 내지 도 7d는 도 2의 회로에 사용될 수 있는 GDT+MOV 조립체의 비제한적인 예를 도시한다.
도 8은 일부 실시예에서 도 2의 회로가 보호용 회로를 포함하는 상이한 기능 부분 또는 블록을 포함할 수 있음을 도시한다.
도 9는 일부 실시예에서 도 8의 보호용 회로가 주어진 장치에서 구현될 수 있음을 도시한다.
도 10은 도 9의 예와 유사한 구성 요소의 배열을 갖는 기구의 예를 도시한다.
도 11은 일부 실시예에서 도 8의 보호용 회로가 부분적으로는 주어진 장치에서, 그리고 부분적으로는 AC 전원과 추가로 관련된 방식으로 구현될 수 있음을 도시한다.
도 12는 도 11의 예와 유사한 구성 요소의 배열을 갖는 장치의 예를 도시한다.
도 13은 피보호 회로 또는 장치에 전력을 공급하기 위해 AC 전원으로부터의 AC 전력이 이용되는 다른 예시적인 회로를 도시한다.
도 14는 도 13의 회로에 대한 정상 작동 조건의 예를 도시한다.
도 15는 도 13의 예시적인 회로를 위한 피보호 회로 또는 장치를 가로질러 발생할 수 있는 과전압 조건의 예를 도시한다.
도 16은 도 13의 예시적인 회로를 위한 전력 변환 구성 요소에 의해 AC 라인에서 유도되는 증가된 전류량의 예를 도시한다.
도 17은 전력 변환 구성 요소로 흐르는 전류를 차단하기 위해 활성 상태에 있는 과도 차단 유닛(TBU)의 예를 도시한다.
도 18은 AC 라인을 통해 전력을 공급받는 부하의 과전압 조건을 초래하는 사건의 이전, 도중 및 이후의 부하 전압 및 AC 라인 전류의 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한다.
도 19는 보호되지 않을 경우 회로에 대한 손상을 초래할 수 있는 사건의 예를 도시한다.
도 20은 일부 실시예에서 도 13의 예시적인 회로가 다른 기능적 부분 또는 블록으로 분할될 수 있음을 도시한다.
도 21은 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 특징을 갖는 기구의 예를 도시하며, 기구는 보호용 공급 회로를 통해 전력이 공급되는 하나 이상의 피보호 회로를 포함할 수 있다.
본 명세서에 제공되는 표제는, 만약 있다면 단지 편의를 위한 것이며, 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 미치는 것은 아니다.
도 1은 교류(AC) 전원(102, 502)으로부터 전력을 공급받는 장치 또는 회로(110, 516)가 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 보호용 회로(200 및/또는 600)로 보호될 수 있는 구성(100 및/또는 500)을 도시한다. 따라서, 장치 또는 회로(110, 516)는 피보호 장치 또는 회로인 것으로 간주할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 다양한 예에서, 구성(100 및/또는 500)은 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 보호용 회로(200 및/또는 600)는 피보호 장치 또는 회로(110, 516)를 갖는 기구의 실질적으로 외부에, 피보호 장치 또는 회로(110, 516)를 갖는 기구의 부분적으로 외부 및 부분적으로 내부에, 피보호 장치 또는 회로(110, 516)를 갖는 기구의 실질적으로 내부에, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 다양한 예에서, 도 1의 구성(100 및/또는 500)은 때때로 회로로서 설명된다. 이러한 회로는 예를 들어, 시스템, 기구, 전기 회로, 또는 이들 몇몇의 조합으로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 회로 또는 구성은 또한 시스템, 기구, 또는 전기 회로로 칭할 수도 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 다양한 예에서, 도 1의 피보호 장치 또는 회로(110, 516)는 때때로 본 명세서에서 피보호 회로 또는 간단히 회로로 지칭된다. 그러한 회로가 전기 회로, 전기 장치, 또는 이들 일부의 조합일 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 2 내지 도 12는 대체로 제1 예시적 구성(100)에 관한 것이고, 도 13 내지 도 21은 대체로 제2 예시적 구성(500)에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 구성은 제1 예시적 구성(100)의 하나 이상의 특징 및 제2 예시적 구성의 하나 이상의 특징을 갖는 조합을 포함할 수 있다.
제1 예시적 구성
과전압 보호 기능을 제공하기 위한, 가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV) 기능을 갖는 조립체와 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)의 조합에 관한 예가 본 명세서에 개시된다. 이러한 과전압 보호 기능은 교류(AC) 라인 전압 팽창과 같은 사건에 대해 효과적일 수 있다.
도 2는 AC 전원(102)으로부터의 AC 전력이 피보호 회로(110)에 전력을 공급하기 위해 이용되는 예시적인 회로(100)를 도시한다. 설명의 목적을 위해, 그러한 회로는 회로(100)와 관련되는 과전압 보호 기능으로 인해 피보호 회로인 것으로 간주할 수 있다. 피보호 회로(110)가 AC 전력을 이용하는 하나 이상의 부하 회로, DC 전력을 이용하는 하나 이상의 부하 회로, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 2의 예에서, AC 전원(102)은 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 통해 피보호 회로(110)에 결합된 것으로 도시된다. 일부 실시예에서, 가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV) 기능을 갖는 조립체(106)가 피보호 회로(110)와 병렬이 되도록 피보호 회로(110)를 가로질러 제공될 수 있다. 그러한 GDT+MOV 조립체의 예가 본 명세서에서 더 상세히 설명된다.
통상의 AFCI는 예를 들어, 열악한 전기 연결에 의해 발생된 아크와 관련된 고주파수 성분의 감지에 기초하여 AC 회로를 차단하도록 구성될 수 있다는 것이 주목된다. 일부 실시예에서, 그리고 본 명세서에 설명된 바와 같이, 도 2의 AFCI(104)는 GDT+MOV 조립체(106)의 작동 동안 발생된 서명(signature)을 감지하도록 구성될 수 있다. 그러한 감지된 서명을 기초로 하여, AFCI(104)가 활성화되어 전원(102)으로부터 AFCI(104)의 다른 측부로 전달되는 AC 전력을 중단시킬 수 있다.
일부 실시예에서, GDT+MOV 조립체(106)의 작동과 관련된 상술한 서명은 고주파수 특성을 갖는 하나 이상의 단기 펄스를 포함할 수 있다. 따라서, 이런 고주파수 성분이 사용되는 경우, AFCI(104)는 GDT+MOV 조립체(106)와 관련된 이런 고주파수 서명의 감지에 기초하여 활성화되도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, AFCI(104)는 GDT+MOV 조립체(106)의 작동과 관련된 서명 또는 통상적인 아크 조건(예컨대, 열악한 전기적 연결에서 초래됨)에 기초하여 활성화되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, AFCI(104)는 GDT+MOV 조립체(106)의 작동과 관련된 서명에 기초하여 활성화되도록 구성될 수 있지만, 통상적인 아크 조건(예컨대, 열악한 전기적 연결에서 초래됨)에서는 활성화되지 않는다.
전술한 방식으로 구성된 도 3은 도 2의 회로(100)에 대한 정상 작동 조건의 예를 도시한다. 도 3에서, AC 전원(102)으로부터의 AC 전력은 피보호 회로(110)로 전달되고 있다. 따라서, 정상 AC 전류(120)는 AFCI(104)를 통해 피보호 회로(110)로 공급되는 것으로 도시된다. 이러한 상태에서, GDT+MOV 조립체(106)는 비활성 상태로 유지된다. 도 3에 대응하는 회로(100)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 1에 제공되어 있다.
AFCI GDT+MOV 조립체 피보호 회로로 전달되는 전력
비활성 비활성 예
도 4는 피보호 회로(110)로부터 전력을 전환하기 위해 GDT+MOV 조립체(106)가 활성화되는 결과를 초래하는 AC 전압 팽창과 같은 과전압 조건의 예를 도시한다. 따라서, 도 4에서 전류(122)가 GDT+MOV 조립체(106)를 통과할 수 있고, 그에 의해 회로(110)를 보호한다. 도 4의 조건에 대응하는 회로(100)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 2에 제공되어 있다.
AFCI GDT+MOV 조립체 피보호 회로로 전달되는 전력
비활성 → 활성 활성 아니오
도 4의 예에서, GDT+MOV 조립체(106)의 활성화로부터 초래되는 전류(122)는 주성분 및 고주파(HF) 성분을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도 5는 GDT+MOV 조립체(106)를 통과하는 전류(도 4의 122)에 대응하는 신호(124)의 예를 도시한다. 더 구체적으로, 예시적인 신호(124)는 신호(124)와 관련된 과전압 조건에서 주성분 및 단기간 고주파수 성분(126)을 포함하는 전압 트레이스(voltage trace)이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, AFCI(104)가 [도 5의 예에서의 HF 성분(126)과 같은] 고주파수 성분의 존재를 검출할 때, AFCI(104)는 전원(102)으로부터의 AC 전력을 차단하도록 작동될 수 있다. 따라서, 표 2에서 도 4에서의 AFCI(104)의 상태는 AFCI가 작동 중에 있는 전이 상태일 수 있다.
도 6은 AFCI(104)가 GDT+MOV 조립체(106)와 관련된 고주파수 신호 성분의 감지의 결과로서 활성화되어 있는 예를 도시한다. 따라서, 도 6에서 AFCI(104)는 전원측을 회로측으로부터 분리시킨다. 도 6의 조건에 상응하는 회로(100)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 3에 제공되어 있다.
AFCI GDT+MOV 조립체 피보호 회로로 전달되는 전력
활성 비활성 아니오
도 6의 예에서, AFCI(104)에 의해서 중단되는 회로(100)는 회로측 상에 전력이 실질적으로 존재하지 않게 된다. 따라서, 이런 조건에서 GDT+MOV 조립체(106)는 자체적으로 재설정되고 비활성화될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 6의 회로(100)는, AFCI(104)가 재설정(예컨대, 과전압 조건이 더 이상 존재하지 않게 된 후에, 수동으로 또는 일부 제어 신호에 의해)될 때까지 전력이 중단된 상태를 유지할 수 있다. 재설정되면 AFCI(104)는 비활성 상태에 있을 수 있고, 그에 따라 전력이 피보호 회로(110)의 작동을 위해 회로측으로 공급되게 된다.
도 7a 내지 도 7d는 도 2의 회로에서 사용될 수 있는 GDT+MOV 조립체의 비제한적인 예를 도시한다. 도 7a는 일부 실시예에서, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 GDT+MOV 조립체(106)가 각각 별개의 장치인 GDT 장치(150) 및 MOV 장치(152)를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 이러한 별개의 장치는 전도체(156)와 직렬로 연결될 수 있다. 따라서 GDT+MOV 조립체(106)의 일 단부는 전도체(154)를 통해 연결될 수 있고, 다른 단부는 전도체(158)를 통해 연결될 수 있다.
도 7b는 일부 실시예에서, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 GDT+MOV 조립체(106)가 단일 패키징된 장치에서 함께 조합된 GDT 장치(160) 및 MOV 장치(162)를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 예를 들어, GDT 장치(160)의 단자 또는 전극은 MOV 장치(162)의 단자 또는 전극과 물리적 및 전기적으로 접촉할 수 있다. 따라서, GDT+MOV 조립체(106)의 일 단부는 전도체(164)를 통해 연결될 수 있고, 다른 단부는 전도체(168)를 통해 연결될 수 있다.
도 7c는 도 7b의 GDT+MOV 조립체(106)의 더 구체적인 예를 도시한다. 도 7c는 또한 일부 실시예에서 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 GDT+MOV 조립체(106)가 하나 이상의 GDT 및 하나 이상의 MOV를 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 예를 들어, 도 7c의 GDT+MOV 조립체(106)는 MOV+GDT+MOV의 직렬 조합을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이런 구성에 관한 추가적인 세부사항은 2019년 8월 30일자로 출원되고 발명의 명칭이 "INTEGRATED DEVICE HAVING GDT AND MOV FUNCTIONALITIES"인 국제 출원 제PCT/US2019/049008호에 개시되어 있고, 그 개시는 본 명세서에 전체로 참조로써 명시적으로 포함되어 있다
도 7d는 일부 실시예에서, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 GDT+MOV 조립체(106)가 하나 이상의 MOV 및 하나 이상의 GDT와 관련된 하나 이상의 부분의 통합을 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 예를 들어, 도 7d의 GDT+MOV 조립체(106)는 도 7c와 유사하지만 일부 부품이 공유되는, MOV+GDT+MOV의 직렬 조합의 기능을 제공할 수 있다. 그러한 구성에 대한 부가적인 상세 내용은 전술한 국제 출원 제PCT/US2019/049008호에 개시되어 있다.
도 8은 도 2 내지 도 4 및 도 6의 회로(100)를 도시한다. 도 8에서, 그러한 회로는 AC 전원(102)으로부터 피보호 회로(110)로 전력을 공급하도록 구성된 보호용 회로(200)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그러한 보호용 회로는 GDT+MOV 조립체(106) 및 AFCI(104)를 포함할 수 있고, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 작동하도록 구성될 수 있다.
도 9 내지 도 12는 도 8의 보호용 회로(200)가 상이한 방식으로 구현될 수 있다는 것을 도시한다. 더 구체적으로, 그러한 보호용 회로는 단일 기구 내에서, 별개의 장치 또는 시스템의 일부로서, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 도 9는 여기에 설명된 것과 같은 한 개 이상의 특징을 갖는 보호용 회로(200)가 주어진 기구에서 실시될 수 있다는 것을 도시하고 있다. 이러한 맥락에서, 보호용 회로(200)의 좌측 부분은 연결 구성 요소(302)인 것으로 간주될 수 있고, 연결 구성 요소(302)의 좌측 부분은 AC 전원(204)인 것으로 간주될 수 있다. 그러한 맥락에서, 보호용 회로(200)는 연결 구성 요소를 통해 AC 전원에 연결될 수 있도록 구성될 수 있다.
도 10은 도 9의 예와 유사한 구성 요소의 배열을 갖는 기구(300)의 예를 도시한다. 특히, 기구(300)는 보호용 회로(200)를 통해 전력이 공급되는 하나 이상의 피보호 회로(110)를 포함할 수 있다. 보호용 회로(200)는 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 특징을 포함할 수 있고, 기구(300) 외부에 있는 AC 전원(102)으로부터 하나 이상의 피보호 회로(110)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 도 10의 예에서, AC 전원(102)은, 예를 들어 적절하게 구성된 플러그(304)를 수용하도록 구성된 전기 콘센트일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 플러그는 전기 코드(306)에 연결될 수 있고; 그에 따라, 코드(306) 및 플러그(304)는 기구(300)와 관련되는 AC 전력 연결 구성 요소(302)의 일부일 수 있다.
일부 실시예에서, 도 10의 기구(300)는 작동을 위해 AC 콘센트에 플러그되도록 구성되는 임의의 전기 장치일 수 있다. 이러한 전기 장치는 예를 들어 가전 기기일 수 있다.
또 다른 예에서, 도 11은 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 보호용 회로(200)가 부분적으로는 주어진 기구에서, 그리고 부분적으로는 AC 전원과 추가로 관련된 조립체에서 구현될 수 있다는 것을 도시하고 있다. 예를 들어, 보호용 회로(200)의 AFCI(104)는 AC 전원(102)에 대해 대체로 고정된 위치에 있을 수 있다. AFCI 기능을 포함하는 콘센트를 갖는 벽에 설치되는 AC 콘센트가 이러한 구성의 예이다. 이러한 맥락에서, "204"로 표시되는 부분은 부분적으로 보호 기능을 갖는 AC 전원으로 간주될 수 있다.
도 11의 예에서, GDT+MOV 조립체(106)는 주어진 기구(300)의 일부로서 구현되는 것으로 도시되어 있다. 이런 GDT+MOV 조립체가 또한 부분(204)의 일부로서 구현될 수 있지만, 피보호 회로(110)의 전기적 특성을 수용하도록 GDT+MOV 조립체(106)가 구성되게 하는 것[그리고 따라서 동일한 기구(300)의 일부가 되는 것]이 더 바람직할 수 있다는 것을 유의하여야 한다.
도 12는 도 11의 예와 유사한 구성 요소의 배열을 갖는 기구(300)의 예를 도시한다. 특히, 기구(300)는 보호용 회로(200)를 통해 전력이 공급되는 하나 이상의 피보호 회로(110)를 포함할 수 있다. 보호용 회로(200)는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 특징부를 포함할 수 있고, 기구(300) 외부에 있는 AC 전원(204)으로부터 하나 이상의 피보호 회로(110)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 도 12의 예에서, AC 전원(204)은 예를 들어, 적절하게 구성된 플러그(304)를 수용하도록 구성된 전기 콘센트일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 플러그는 전기 코드(306)에 연결될 수 있고; 그에 따라, 코드(306)와 플러그(304)는 기구(300)와 관련되는 AC 전력 연결 구성 요소(302)의 일부일 수 있다.
도 12의 예에서, 보호용 회로(200)의 부분은 기구(300)의 일부로서, 그리고 또한 AC 전원(204)과 연관된 일부로서 구현되는 것으로 도시되어 있다.
제2 예시적 구성
자가 보호 및 자가 재설정 과전압 보호 기능을 제공하기 위한, 통합 서지 보호기 [예컨대, 사이리스터(thyristor) 통합 서지 보호기(TISP)] 및 과도 차단 유닛(TBU)과 같은 크로바(crowbar) 회로 보호 장치의 조정된 사용에 관한 예가 본 명세서에 개시된다. 이러한 과전압 보호 기능은 낙뢰, 서브-회로 고장 및/또는 교류(AC) 라인 전압 팽창과 같은 사건에 대해 효과적일 수 있다. TISP 요소는 단지 예일 뿐이고, 다른 전압 보호 장치[예컨대, 가스 방전관(GDT), 금속-산화물 배리스터(MOV), 과도 전압 억제기(TVS) 등]도 또한 이용될 수도 있다는 것이 이해할 수 있을 것이다.
도 13은 AC 전원(502)으로부터의 AC 전력이 부하(516)에 전력을 공급하기 위해 사용되는 예시적인 회로(500)를 도시한다. 설명의 목적으로, 그러한 부하는 회로(500)와 관련된 과전압 보호 기능으로 인해 피보호 회로인 것으로 간주될 수 있다.
도 13의 예에서, AC 전원(502)은 AC 라인(510)을 통해 전력 변환 구성 요소(512)에 결합되는 것으로 도시된다. 전력 변환 구성 요소(512)는 AC 라인(510)을 통해 제공된 AC 전력을 전류(I)와 전압(V)을 갖는 직류(DC) 또는 교류(AC) 전력으로 변환할 수 있다.
일부 실시예에서, 통합 서지 보호기[예컨대, 완전 통합 서지 보호기(TISP)] 같은 크로바 회로 보호 장치(514)가 AC 라인(510)을 따라 피보호 회로(516) 및 과도 차단 유닛(TBU)(508)을 가로질러 제공될 수 있다. 크로바 회로 보호 장치(514) 및 TBU(508)의 작동에 관한 예가 더 상세히 본 명세서에 설명된다.
일부 실시예에서, 과전압 보호(OVP) 장치(506)가 AC 라인(510)을 가로질러 제공될 수 있고, TBU(508)는 OVP 장치(506)와 전력 변환 구성 요소(512) 사이에 있다. 그러한 OVP 장치(506)는 특정 상황(예컨대, 과전압 조건이 AC 전원 측에서 발생)에서 활성화 될 수 있다. 일부 실시예에서, 퓨즈(F1)(504)는 AC 라인(510)을 따라 제공될 수 있고, 이러한 퓨즈(504)는 OVP 장치(506)와 AC 전원(502) 사이에 있다. 이러한 퓨즈는 특정한 상황(예컨대, AC 전원 측의 큰 서지)에서 활성화될 수 있다.
도 13의 예에서, AC 전원 측의 서지 사건이 충분히 크면, 퓨즈(504)는 트립될 수 있고, 퓨즈(504) 우측에 있는 회로(500) 전체의 전력을 차단할 수 있다. 퓨즈(504)를 트립시키지 않고 OVP 장치(506)를 활성화시키는 서지가 AC 전원 측에 존재할 수 있다. 그러한 상황에서, AC 전원(502)으로부터의 전류는 일반적으로 OVP 장치(506)를 통해 그리고 전력 변환 구성 요소(512)로부터 분로될 수 있다. 일부 실시예에서, OVP 장치(506)는 예를 들어 금속-산화물 배리스터(MOV)일 수 있다.
전술한 방식으로 구성된 상태에서, 도 14는 도 13의 회로(500)에 대한 정상 작동 조건의 예를 도시한다. 도 14에서, AC 전원(502)으로부터의 AC 전력은 부하(피보호 회로)(516)에 정상 전류를 공급하기 위해 전력 변환 구성 요소(512)에 의해 DC 전력으로 변환된다. 따라서, 정상 전압(Vnorm)은 피보호 회로(516)를 가로질러 존재할 뿐만 아니라, 크로바 회로 보호 장치(514)를 가로질러 존재한다. 크로바 회로 보호 장치(514)는 비활성 상태이고 본질적으로 개방 회로로서 작용한다. 회로(500)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 4에 제공되어 있다.
F1 OVP TBU Z1 부하(116)를 가로지르는 전압(V)
언트립 비활성 비활성 비활성 Vnorm
도 15는 피보호 회로(516)에 걸쳐 발생할 수 있는 과전압 조건의 예를 도시한다. 이러한 과전압 조건은 전력 변환 구성 요소(512)의 양측 상의 사건으로 인해 발생할 수 있다. 따라서 설명을 위해, 피보호 회로(516)에 걸친 과전압(Vover)은 일부 조건으로부터 기인한 것으로 가정될 것이다. 이러한 과전압 조건이 발생할 때, 크로바 회로 보호 장치(514)는 활성화되고 전도성을 띄게 된다. 따라서, 과전압 조건으로부터 초래되는 전류가 피보호 회로(516)로부터 분로되어 크로바 회로 보호 장치(514)를 통해 전송된다. 따라서 도 15에서, 크로바 회로 보호 장치(514)를 통해 분로되는 이러한 전류는 크로바 전류로 표시된다. 이러한 크로바 전류가 설정되면, 크로바 회로 보호 장치(514)를 가로지르는 전압은 거의 0이 된다. 도 15의 조건에 상응하는 회로(500)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 5에 제공되어 있다.
F1 OVP TBU Z1 부하(116)를 가로지르는 전압(V)
언트립 비활성 비활성 활성 초기값 Vover에서 0으로 전이
도 15의 예에서, 크로바 회로 보호 장치(514)의 전도성 특성(활성된 때)은 저항이 거의 없거나 전혀 없는 상태에서 크로바 전류가 흐르게 한다. 따라서, 전력 변환 구성 요소(512)는 전술한 크로바 전류에 응답하여 AC 라인(510)으로부터 증가된 전류량을 유도할 수 있다. 도 16은 전력 변환 구성 요소(512)에 의해 AC 라인(510)에서 인출되는 전술한 증가된 전류량의 예를 도시한다. 보다 구체적으로, 크로바 전류에 대한 응답으로 초래되는 이러한 전류는 AC 라인(510)에 흐르는 과전류로서 표시된다. 도 16의 예에서, 전력 변환 구성 요소(512)는 전류-제한 특징부를 갖지 않는다고 가정된다. 도 16의 조건에 대응하는 회로(500)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 6에 제공되어 있다.
F1 OVP TBU Z1 부하(116)를 가로지르는 전압(V)
언트립 비활성 비활성 활성 0
도 16의 예에서, AC 라인(510) 내의 과전류는 증가된 전류(크로바 전류로서 표시됨)의 결과로서 인출되는 추가적인 전류인 것으로 가정된다. AC 라인(510) 내의 과전류를 포함하는 총 전류가 TBU(508)의 소정의 임계 트립 전류를 초과하면, TBU(508)는 활성화되고 차단 기능을 제공한다. 도 17은 전력 변환 구성 요소(512)로 흐르는 전류를 차단하기 위해 활성 상태의 TBU(508)의 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 활성 상태의 TBU(508)는 AC 전류의 양 및 음의 부분으로의 통과를 모두 차단할 수 있다. 도 17에서, TBU(508)는 AC 전류의 일 방향(예컨대, 양의 부분에 대응하는 방향)을 차단하는 것으로 도시되어 있지만, 그럼에도 다른 방향도 차단한다. 그러나 도 17의 설명을 위해, AC 전류의 이러한 다른 방향은 전력 변환 구성 요소(512)의 타측에 도달하는 것이 차단되는 것으로 가정된다. 특히, 전력 변환 구성 요소(512)는 AC 전력의 양의 부분 또는 음의 부분만 통과하도록 정류 기능을 포함하는 것으로 가정될 수도 있다. 따라서, TBU(508)가 양의 부분만을 차단하더라도, 음의 부분은 전력 변환 구성 요소(512)에 의해 차단된다. 도 17의 조건에 대응하는 회로(500)의 다양한 구성 요소의 상태가 표 7에 제공되어 있다.
F1 OVP TBU Z1 부하(116)를 가로지르는 전압(V)
언트립 비활성 활성 활성 또는 비활성 0
도 17의 예에서, 활성화되는 TBU(508)는 AC 라인(510)으로부터 전력 변환 구성 요소(512)의 부하측으로의 전력을 차단하는 결과를 초래한다. 따라서 크로바 활성 사건이 AC 라인에서 발생하면, 부하측에 전력이 공급되지 않고, 그리고 크로바 회로 보호 장치(514)는 비활성화될 수 있다. 크로바 활성 사건이 부하측에서 발생하면, 크로바 회로 보호 장치(514)는 활성 상태로 유지되거나 비활성 상태로 복귀할 수도 있다. 예를 들어, 크로바 활성 조건이 유지되는 경우, TBU 활성화 이후에도 크로바 회로 보호 장치(514)는 부하를 보호하기 위해 활성 상태로 유지될 수 있다. 다른 예에서, 크로바 활성 조건이 더 이상 존재하지 않는 경우, 크로바 회로 보호 장치(514)는 비활성 상태로 복귀할 수 있다. 도 13 내지 도 17을 참조하여 본 명세서에서 설명된 다양한 예에 기초하여, AC 전원(502)에 의해 전력이 공급되는 피보호 회로(516)는 과전압 조건을 초래하는 사건으로부터 실질적으로 항상 보호될 수 있다. 이러한 과전압 조건이 해소되면, 크로바 회로 보호 장치(514)는 재설정될 수 있으며, 회로(500)는 정상 작동을 재개할 수 있다.
도 18은 AC 라인을 통해 전력을 공급받는 부하의 과전압 조건을 초래하는 사건 이전, 도중 및 이후의 부하 전압(점선) 및 AC 라인 전류(실선)의 예시적인 타이밍 다이어그램을 도시한다. 시간 t1 이전에, 도 13 내지 도 17의 회로(500)는 정상 작동 상태에 있는 것으로 도시되고, 정상 부하 전압은 피보호 회로(516)에 공급된다. 이러한 부하 전압은 AC 라인(510)으로부터 변환된 전력에 기인한다.
시간 t1에서, 과전압 조건이 발생하는 것으로 나타나고, 부하에 가해지는 전압의 증가를 초래한다. 이러한 전압의 증가는 시간 t2에서 크로바 임계치에 도달할 때까지 지속되는 것으로 도시된다. 이때, 크로바 회로 보호 장치(514)는 활성화되고 저저항 분로 경로를 제공하여, 부하에 가해지는 전압을 감소시킨다.
본 명세서에서 설명된 바와 같이, 저저항 크로바 경로는 이를 통한 전류의 증가를 초래하여, AC 라인에서의 전류의 증가를 유도한다. 따라서, AC 라인 전류는 또한 TBU 임계치가 시간 t3에 도달할 때까지 증가한다. 이 때, TBU(508)는 AC 라인 전류를 차단하여, AC 라인 전류가 전력 변환 구성 요소(512)에 도달하는 것을 차단한다. 따라서, 전력 변환 구성 요소의 AC 라인 전류 및 이에 따른 변환된 전력은 각각의 널 레벨(null level)로 감소한다.
도 18의 예에서, 이러한 널 레벨은 과전압 조건이 더 이상 존재하지 않고, 크로바 회로 보호 장치(114) 및 TBU(108)가 재설정될 때까지 유지되는 것으로 도시된다. 그러한 시간(t4)에서, AC 라인 전류가 정상 작동 레벨에 도달할 수 있게 한다. 시간 t5에서, 부하 전압은 또한 정상 작동 레벨을 (시간 t6 에서) 증가시키기 시작할 수 있다.
도 18의 예에서, 사건 지속 기간(ΔT)은 시간 t1에서 시작하고 시간 t6에서 종료하는 것으로 고려될 수 있다. 도 19를 참조하여 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 이러한 사건 지속 기간은 비교적 짧거나, 길거나 또는 그 사이의 임의의 값일 수 있다. 일부 실시예에서, 크로바 회로 보호 장치(514) 및 TBU(508)와 관련된 활성화 시간은 이런 다양한 사건 동안 효과적인 보호를 제공하기에 충분히 짧을 수 있다. 일부 상황에서, 크로바 회로 보호 장치(514)는 AC 입력 전압의 모든 제로-크로싱(zero-crossing)에 대해 재설정될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이러한 상황에서, 도 18에 도시된 예시적인 순서는 AC 입력 전력의 매 절반 사이클마다 또는 매 사이클마다 (반파 정류 구성에서) 반복될 수 있다.
도 19는 보호되지 않은 경우에 회로에 대한 손상을 초래할 수 있는 사건의 예를 도시한다. 예를 들어, 낙뢰와 같은 짧은 지속 기간(ΔT1)의 사건은 큰 과전압을 수반할 수 있다. 다른 예에서, 서브-회로 고장은 낙뢰의 예보다 더 오래 지속되는 과전압 조건(예컨대, ΔT2)을 초래할 수 있다. 또 다른 예에서, 몇몇 상황에서, 진입 라인 내의 전압 팽창은 두 개의 예시적인 기간 중 어느 하나보다 훨씬 길게 지속될 수도 있다. 이러한 과전압 조건의 긴 지속 기간(예컨대, ΔT3)은 낙뢰의 예만큼 높은 과전압 레벨을 갖지 않을 수도 있지만, 회로를 손상시킬 수는 있다.
도 20은 도 13 내지 도 17의 회로(500)를 도시한다. 도 20에서, 이러한 회로는 상이한 부분으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 일부는 피보호 회로(516)에 전력을 제공하도록 구성된 보호용 공급 회로(600)인 것으로 고려될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 보호용 공급 회로는 크로바 회로 보호 장치(514), 전력 변환 구성 요소(512) 및 TBU(508)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 보호용 공급 회로(600)는 과전압 보호(OVP) 장치(506) 및 퓨즈(F1)(504) 중 어느 하나 또는 양자 모두를 선택적으로 포함할 수도 있다.
도 20의 예에서, 보호용 공급 회로(600)의 좌측 부분은 연결 구성 요소(602)인 것으로 간주될 수 있고, 연결 구성 요소(602)의 좌측 부분은 AC 전원(604)인 것으로 간주될 수 있다. 그러한 예시적인 맥락에서, 보호용 공급 회로(600)는 피보호 회로(예컨대, 516)에 연결되거나 그에 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 보호용 공급 회로(600)는 또한 연결 구성 요소(602)를 통해 AC 전원(604)에 연결되도록 구성되거나 연결될 수 있다. 다양한 예가 전력 변환 구성 요소(512)에 의해 변환되는 전력의 맥락에서 본 명세서에 설명되지만, 본 개시의 하나 이상의 특징은 또한 이러한 변환 구성 요소 없이 회로 내에서도 구현될 수 있다는 것이 주목된다. 이러한 구성에서, AC 전원(예컨대, 502)으로부터의 전력은 AC 라인(예컨대, 510)을 통해 부하 회로(예컨대, 516) 및 대응하는 크로바 회로 보호 장치(예컨대, 514)에 공급될 수 있다.
도 21은 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 기구(700)의 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 기구(700)는 보호용 공급 회로(600)를 통해 전력이 공급되는 하나 이상의 피보호 회로(516)를 포함할 수 있다. 보호용 공급 회로(600)는 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 특징을 포함할 수 있고, AC 전원(502)으로부터 하나 이상의 피보호 회로(516)로 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 21의 예에서, AC 전원(502)은 예를 들어, 적절하게 구성된 플러그(704)를 수용하도록 구성된 전기 콘센트일 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 플러그는 전기 코드(702)에 연결될 수 있고, 따라서 코드(702) 및 플러그(704)는 기구(700)와 관련되는 AC 전력 연결 구성 요소(602)의 일부일 수 있다.
일부 실시예에서, 기구(700)는 작동을 위해 AC 콘센트 내로 플러그되도록 구성된 임의의 전기 장치일 수 있다. 이러한 전기 장치는 예를 들어, 가전 기기일 수 있다.
일부 실시예에서, 보호용 공급 회로(600)의 적어도 일부가 도 11 및 도 12를 참조하여 본 명세서에 설명된 예와 유사하게 장치의 외부에서 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
문맥상 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐 명백하게 달리 요구되지 않는 한, "포함한다", "포함하는" 등의 단어는 배타적이거나 철저한 의미와는 반대로 포괄적 의미로 해석되어야 하며 즉, "포함하지만, 이에 국한되지 않는다"는 의미에서 해석되어야 한다. 일반적으로 본 명세서에서 사용되는 "결합된"이라는 단어는, 직접 연결되거나 하나 이상의 중간 요소를 통해 연결될 수 있는 두 개 이상의 요소를 칭한다. 또한, "본 명세서에서", "전술한", "이하에서"와 같은 단어들 및 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원의 임의의 특정 부분들이 아니라 본 출원 전체를 지칭하는 것이다. 문맥상 허용된다면, 단수 또는 복수 숫자를 이용한 전술한 상세한 설명의 단어들 각각은 복수 또는 단수를 포함할 수도 있다. 둘 이상의 항목 리스트와 관련하여 단어 "또는"은 이하의 해석들: 리스트의 임의의 항목, 리스트 내의 모든 항목 및 리스트 내 항목의 임의의 조합의 모든 의미를 포함하는 단어이다.
본 발명의 실시예의 전술한 상세한 설명은 완전한 것으로 또는 앞서 서술한 상세한 형태로 본 발명을 제한하기 위한 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 구체적인 실시예 및 예시들이 설명 목적으로 앞서 서술되어 있지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 본 발명의 범주 내에서 다양한 등가의 수정이 가능하다. 예를 들어, 프로세스 또는 블록이 주어진 순서대로 제시되어 있지만, 대안적인 실시예는 단계가 있는 루틴을 수행하거나 블록이 있는 시스템을 적용함에 있어서 상이한 순서로 사용할 수 있으며, 일부 프로세스 또는 블록들은 제거, 추가, 세분화, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스 또는 블록은 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되지만, 이들 프로세스 또는 블록은 병렬로 수행되거나 상이한 시간에 수행될 수도 있다.
본 명세서에 제공되어 있는 본 발명의 교시 내용이 꼭 앞서 기술된 시스템이 아니라 다른 시스템에도 적용될 수 있다. 전술한 다양한 실시예의 요소 및 작용을 조합하여 다른 실시예를 제공할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예가 기술되어 있지만, 이러한 실시예는 단지 예시로서 제시되어 있으며, 본 개시의 범주를 제한하려는 것으로 의도되지 않는다. 실제로, 본 명세서에서 설명된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 더 나아가, 본 명세서에 설명된 방법 및 시스템의 형식에서 다양한 생략, 치환 및 변경이 본 개시의 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있다. 첨부된 청구항 및 그 등가물은 본 개시의 범위 및 사상 내에 있는 이러한 형태 또는 수정을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (41)

  1. 보호용 회로이며,
    AC 전원으로부터 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인;
    AC 라인에 결합되고 부하 회로와 전기적으로 병렬로 구현되는 제1 보호 회로로서, 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위에 있을 때 비활성 상태에서 실질적으로 비전도성이 되거나, 또는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 활성 상태에서 실질적으로 전도성이 되어 부하 회로로부터 전력을 분로시키는, 제1 보호 회로; 및
    AC 전원과 부하 회로 사이에 전기적으로 구현된 제2 보호 회로로서, 활성 상태의 제1 보호 회로로부터 기인하는 조건에 응답하여 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성된 제2 보호 회로를 포함하는, 보호용 회로.
  2. 제1항에 있어서, 제1 보호 회로는 가스 방전관(GDT) 및 금속-산화물 배리스터(MOV)의 전기적 직렬 조합을 포함하는, 보호용 회로.
  3. 제2항에 있어서, 제1 보호 회로가 활성 상태에 있는 것에서 기인하는 조건은 통과 신호(let-through signal) 내의 고주파수 성분을 포함하는, 보호용 회로.
  4. 제3항에 있어서, 제2 보호 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 고주파수 성분을 감지할 경우 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성된 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 포함하는, 보호용 회로.
  5. 제4항에 있어서, 통과 신호 내의 고주파수 성분은 제1 보호 회로에 의해 발생되는, 보호용 회로.
  6. 제2항에 있어서, GDT 및 MOV 각각은 별개의 장치로서 구성되는, 보호용 회로.
  7. 제2항에 있어서, GDT 및 MOV는 단일 장치로서 함께 패키징되는, 보호용 회로.
  8. 제2항에 있어서, GDT 및 MOV는 GDT 및 MOV에 공통적인 적어도 하나의 공유 부분을 포함하는, 보호용 회로.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 하나의 공유 부분은 MOV의 전극으로서 또한 기능하도록 구성된 GDT의 전극을 포함하는, 보호용 회로.
  10. 제1항에 있어서, 제1 보호 회로는 사이리스터 과전압 보호 장치를 포함하는, 보호용 회로.
  11. 제10항에 있어서, 사이리스터 과전압 보호 장치는 사이리스터 통합 서지 보호기(TISP)로서 구현되는, 보호용 회로.
  12. 제10항에 있어서, 제1 보호 회로가 활성 상태에 있는 것에서 기인하는 조건은 AC 라인의 과전류를 포함하는, 보호용 회로.
  13. 제12항에 있어서, 제2 보호 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 AC 라인의 과전류를 차단하도록 구성되는 과도 차단 유닛(TBU)을 포함하는, 보호용 회로.
  14. 제13항에 있어서, TBU와 사이리스터 과전압 보호 장치 사이에 구현되고, AC 전력을 전압을 갖는 출력으로 변환하도록 구성된 전력 변환 구성 요소를 더 포함하는, 보호용 회로.
  15. 제14항에 있어서, 전력 변환 구성 요소의 출력은 DC 전압인, 보호용 회로.
  16. 제14항에 있어서, 전력 변환 구성 요소의 출력은 AC 전압인, 보호용 회로.
  17. 제14항에 있어서, AC 라인을 가로질러 구현되고, AC 라인과 관련된 과전압 조건에 의해 활성화될 때 전력 변환 구성 요소로부터 AC 전력을 분로시키도록 구성된 과전압 보호 장치를 더 포함하는, 보호용 회로.
  18. 제17항에 있어서, AC 라인을 따라 구현되고, 트립(tripped)될 때 AC 전력이 AC 라인에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 퓨즈를 더 포함하는, 보호용 회로.
  19. 전기 기구이며,
    부하 회로; 및
    부하 회로에 전력을 공급하도록 구성되는 보호용 회로를 포함하고, 보호용 회로는 AC 전원으로부터 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인과, 상기 AC 라인에 결합되고 부하 회로와 전기적으로 병렬로 구현되도록 하는 제1 보호 회로를 포함하며, 제1 보호 회로는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위에 있을 때 비활성 상태에서 실질적으로 비전도성이 되거나, 또는 부하 회로 양단의 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 활성 상태에서 실질적으로 전도성이 되어 부하 회로로부터 전력을 분로하도록 구성되고, 보호용 회로는 AC 전원과 부하 회로 사이에서 전기적으로 구현되는 제2 보호 회로를 더 포함하고, 제2 보호 회로는 활성 상태의 제1 보호 회로로부터 기인하는 상태에 응답하여 AC 전원으로부터 전력을 차단하도록 구성되는, 전기 기구.
  20. 제19항에 있어서, 전기 기구는 AC 라인에 전력을 공급하기 위해 AC 전원에 보호용 회로를 연결하도록 구성된 연결 구성 요소를 포함하는 전기 기기인, 전기 기구.
  21. 보호용 회로이며,
    AC 전원으로부터 부하 회로로 전력을 공급하도록 구성된 AC 라인;
    가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV)의 직렬 배열을 포함하는 서브-회로로서, 부하 회로가 AC 라인에 연결될 때 부하 회로와 병렬이 되도록 AC 라인에 걸쳐 구현되고, 활성 상태에 있을 때 통과 신호에서 고주파수 성분을 생성하는 서브-회로; 및
    AC 라인을 따라 구현되고 서브-회로에 의해 발생된 고주파수 성분을 감지할 때 부하 회로에 공급되는 전력을 차단하도록 구성된 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 포함하는, 보호용 회로.
  22. 제21항에 있어서, AFCI는 AC 라인이 AC 전원에 연결될 때 서브-회로와 AC 전원 사이에 구현되는, 보호용 회로.
  23. 제21항에 있어서, GDT 및 MOV 각각은 별개의 장치로서 구성되는, 보호용 회로.
  24. 제21항에 있어서, GDT 및 MOV는 단일 장치로서 함께 패키징되는, 보호용 회로.
  25. 제21항에 있어서, 서브-회로는 GDT 및 MOV에 공통인 적어도 하나의 공유부를 포함하는, 보호용 회로.
  26. 전기 기구이며,
    부하 회로; 및
    부하 회로를 위한 전력을 공급하도록 구성되는 보호용 회로를 포함하고, 보호용 회로는 AC 전원에 연결되도록 구성된 AC 라인을 포함하고, 보호용 회로는 가스 방전관(GDT)과 금속-산화물 배리스터(MOV)의 직렬 배열을 더 갖는 서브-회로를 더 포함하고, 서브-회로는 부하 회로와 병렬이 되도록 AC 라인에 걸쳐 구현되고, 서브-회로는 활성 상태에 있을 때 통과 신호에서 고주파수 성분을 발생시키고, 보호용 회로는 AC 라인을 따라 구현되고 서브-회로에 의해 발생된 고주파수 성분을 감지할 때 부하 회로에 공급되는 전력을 차단하도록 구성된 아크 폴트 회로 차단기(AFCI)를 더 포함하는, 전기 기구.
  27. 제26항에 있어서, AC 라인에 전력을 공급하기 위해 보호용 회로를 AC 전원에 연결하도록 구성된 연결 구성 요소를 더 포함하는, 전기 기구.
  28. 제27항에 있어서, 전기 기구는 전기 기기인, 전기 기구.
  29. 보호용 공급 회로이며,
    AC 전력을 수용하도록 구성된 AC 라인;
    AC 라인을 따라 구현되는 과도 차단 유닛(TBU); 및
    AC 라인에 결합되는 회로 보호 장치로서, 회로 보호 장치는 부하 회로가 회로 보호 장치에 연결될 때 부하 회로와 병렬이 되도록 구현되고, 부하 회로에 공급되는 전압이 정상 범위에 있을 때 비전도성이고, 부하 회로로부터 실질적으로 모든 초과 전력을 분로시키기 위해 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 전도성이 되도록 구성되는, 회로 보호 장치를 포함하며;
    TBU는 회로 보호 장치 내의 전류로부터 기인하는 AC 라인의 과잉 전류를 차단하도록 구성되는, 보호용 공급 회로.
  30. 제29항에 있어서, 회로 보호 장치의 AC 라인 사이에 구현되고, AC 전력을 전압을 갖는 출력으로 변환하도록 구성된 전력 변환 구성 요소를 더 포함하는, 보호용 공급 회로.
  31. 제29항에 있어서, 전력 변환 구성 요소의 출력으로부터의 전압은 DC 전압인, 보호용 공급 회로.
  32. 제29항에 있어서, 전력 변환 구성 요소의 출력으로부터의 전압은 AC 전압인, 보호용 공급 회로.
  33. 제29항에 있어서, 회로 보호 장치는 과전압 보호 장치인, 보호용 공급 회로.
  34. 제33항에 있어서, 회로 보호 장치는 사이리스터 과전압 보호 장치인, 보호용 공급 회로.
  35. 제34항에 있어서, 사이리스터 과전압 보호 장치는 사이리스터 통합 서지 보호기(TISP)로 구현되는, 보호용 공급 회로.
  36. 제29항에 있어서, AC 라인을 가로질러 구현되고, AC 라인과 관련된 과전압 조건에 의해 활성화될 때 전력 변환 구성 요소로부터 AC 전력을 분로시키도록 구성된 과전압 보호 장치를 더 포함하는, 보호용 공급 회로.
  37. 제34항에 있어서, AC 라인을 따라 구현되고, 트립될 때 AC 전력이 AC 라인에 진입하는 것을 방지하도록 구성된 퓨즈를 더 포함하는, 보호용 공급 회로.
  38. 전기 기구이며,
    전압으로 작동하도록 구성된 부하 회로; 및
    AC 전력을 수용하고 부하 회로를 위한 전압을 발생시키도록 구성된 보호용 공급 회로를 포함하고, 보호용 공급 회로는 AC 전력을 수용하도록 구성된 AC 라인과 AC 라인을 따라 구현되는 과도 차단 유닛(TBU)을 포함하고, 보호용 공급 회로는 AC 라인에 결합되고 부하 회로와 병렬로 구현되는 회로 보호 장치를 더 포함하며, 회로 보호 장치는 부하 회로에 공급되는 전압이 정상 범위에 있을 때 비전도성이고, 부하 회로로부터 실질적으로 모든 초과 전력을 분로시키기 위해 전압이 정상 범위보다 큰 과전압 값을 가질 때 전도성이 되도록 구성되고, TBU는 회로 보호 장치 내의 전류로부터 초래되는 AC 라인 내의 과잉 전류를 차단하도록 구성되는, 전기 기구.
  39. 제38항에 있어서, 보호용 공급 회로는 AC 라인과 회로 보호 장치 사이에 구현되고, AC 전력을 전압을 갖는 출력으로 변환하도록 구성되는 전력 변환 구성 요소를 더 포함하는, 전기 기구.
  40. 제38항에 있어서, AC 라인에 AC 전력을 공급하기 위해 AC 전원에 보호용 공급 회로를 연결하도록 구성되는 연결 구성 요소를 추가로 포함하는, 전기 기구.
  41. 제40항에 있어서, 전기 기구는 전기 기기인, 전기 기구.
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