KR870002964Y1 - 부하의 통, 단전 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

부하의 통, 단전 제어장치

제1도는 다이리스터의 회로 기호, 구조 및 등가회로를 도시한 도면.

제2도 내지 제5도는 본 고안의 제1의 실시예를 도시하는 것으로,

제2도는 전기회로도.

제3도는 히이터 와이어의 사시도.

제4도는 센서와이어의 사시도.

제5도는 전기회로중의 전압 또는 전류 파형을 도시하는 도면.

제6도는 본 고안의 제2의 실시예를 도시하는 전기회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전기적 발열장치 2 : 히이터 와이어

2b : 발열선(부하) 3 : 센서 와이어

6 : 다이리스터(제어정류소자) 15 : 분압회로

16 : 직류전원회로 23 : 동기회로

32 : 온도 검출회로 39 : 게이트회로

41 : 제1기준 전압 발생회로 46 : 연산증폭기

49 : 제2기준 전압 발생회로 51 : 연산증폭기

54 : 트랜지스터(콘덴서 방전 제어소자) 56 : 저항(충전 전류제어 소자)

57 : 다이오드(정전압소자) 58 : 콘덴서

59 : 누설전류 바이패스용 저항 60 : 충전 전원

66 : 정전압다이오드(정전압소자) 67 : 충전 전원

본 고안은 전기모포나 전기카페트와 같은 전기적 발열장치의 히이터등의 부하를, 교류전원에 동기한 제어신호에 의해 제어되는 제어정류소자로 통·단전 제어하도록 한 부하의 통·단전 제어장치에 관한 것이다.

전기모포나 전기카페트와 같은 전기적 발열장치의 히이터등의 부하를 통·단전 제어하는 제어정류소자, 예를들면, 다이리스터는, 제1도(b)에 도시한 바와같이, PNPN 접합의 4층 구조로 구성되고, 제1도(c)에 도시한 바와같이, PNP 트랜지스터와 NPN트랜지스터를 콜렉터 공통 접속한 등 가회로로 나타내는 것은 잘 알려져 있다. 이 다이리스터는, 주위온도가 상승하면 그 애노우드(A). 캐소우드(K) 간순방향 내전압 Vf이 저하하는 성질이 있다. 그리고, 전압 Vf을 크게하거나, 서어지등에 의해 이 전압 Vf이 급격히 상승하거나 할때에는, 오프시에 역바이어스 상태로 되어 있는 NP접합간에, 제1도(b), (c)에서 화살표 i로 표시하는 바와같이, 누설전류가 흐르고, 이것이 소정치 이상이 되면 제1도(c)의 등 가회로중의 NPN트랜지스터에 의해 증폭되어, 다시 PNP트랜지스터가 순 바이어스됨에 따라 게이트전류가 없어도 다이리스터가 턴온되기 때문에, 통상 다이리스터의 게이트(G)와 캐소우드(K)사이에 바이패스용 저항(R)을 삽입해서, 상기의 누설전류 i가 NPN트랜지스터의 베이스에 인가되지 않도록함으로써, 누설전류에 의한 턴온을 방지하고 있다.

그러나, 바이패스용 저항(R)이 단전 고장을 일으켰을때에는, 상기한 바와같이 다이리스터의 동작이 불안정해지고, 다이리스터의 온도가 높거나, 또는 다이리스터의 애노우드, 캐소우드간에 외부 유입서어지가 가해졌을때에는, 게이트 펄스가 제공되지 않더라도 다이리스터가 도통되어, 특히 부하가 발열체인 전기모포나 전기 카페트 등에서 그대로 사용하면 위험한 상태를 초래하게 된다.

본 고안은 상기의 사정을 고려하여 연구된 것으로, 그 목적은, 제어정류소자의 게이트와 캐소우드 사이에 삽입된 누설전류 바이패스용의 저항이 단선되어 제어정류소자의 동작이 불안정한 상태가 되었을 때에는, 이 제어정류소자의 게이트에 트리거 펄스가 부여되지 않도록 하여, 이로써 사용자에게 고장이라는 것을 알리고, 위험한 사용상태를 회피할 수 있도록 한 부하의 통, 단전제어 장치를 제공하는데 있다.

이하, 본 고안의 제1의 실시예에 대하여, 제2도 내지 제5도를 참조하면서 설명한다. (1)은 전기모포나 전기카페트와 같은 전기 발열장치로서, 그 내부에 히이터 와이어(2), 몇센서와이어(3)가 설치된다. 즉, 제3도는 히이터와이어(2)의 구조를 도시한 도면으로, 이것은 코어(2a)에 발열체로서의 발열선(2b)을 감고, 그 위에 소정의 온도에서 용융되는 나일론측(2c)을 피복한 후, 과열감지선(2d)을 감아서, 그 외측에 전기절연층(2e)을 피복한 것이다. 또, 제4도는 센서와이어(3)의 구조를 도시한 도면으로서, 이것은 코어(3a)에 제1의 도체(3b)를 감고, 그위에 부(負)의 온도계수의 임피던스 특성을 갖는 감열층(3c)을 피복한 후, 제2의 도체(3d)를 그 위에 감아서, 그 외측 에전기절연층(3e)을 피복한 것이다. 한편, (4), (5)는 1쌍의 교류전원 단자로서, 이들 사이에는 발열선(2b)과, 제어정류소자로서의 다이리스터(6)와, 온도 퓨우즈(7)와의 직렬회로가 접속된다. (8)은 온도 설정용의 가변저항이고(9)는 고정 저항으로서, 이들은 센서와이어(3)의 감열층(3c)의 임피던스, 과열감지선(2d), 온도퓨우즈(7)를 가열하는 히이터(10) 및 온도퓨우즈(7)를 통해 교류전원단자(4), (5)간에 접속되고, 도체(3b), (3d)간에는 저항(11), (12), (13) 및 콘덴서(14)로 구성된 분압회로(15)가 접속된다.

한편, (16)은 직류전원회로로서, 저항(17), 제너다이오드(18), 다이오드(19) 및 (20), 콘덴서(21) 및 (22)로 구성되고, (16A)는 플러스 전원선, (16B)는 마이너스 전원선이다. (23)은 동기회로로서, 4개의 다이오드(24a) 내지 (24d)로 구성된 전파정류기(24), 저항(25) 내지 (29), 트랜지스터(30) 및 (31)로 구성된다. (32)는 온도 검출회로로서, 제너다이오드(33) 및 (34), 연산증폭기(35), 다이오드(36), 저항(37) 및 콘덴서(38)로 구성된다. (39)는 제1의 샘플링용 게이트회로로서, 7개의 다이오드(40)로 구성된 제1의 기준 전압발생회로(41)와, 저항(42) 내지 (44) 및 트랜지스터(45)로 구성된다.

(46)은 제1의 비교 제어회로로서의 오픈콜렉터형 연산증폭기이다. (47)은 제2의 샘플링용 게이트회로로서, 3개의 다이오드(48a) 내지 (48c)로 구성된 제2의 기준 전압발생회로(48)와, 저항(49) 및 (50)으로 구성된다. (51)은 제2의 비교제어회로로서의 연산증폭기이다. (52) 및 (53)은 저항, (54)는 콘덴서방전제어소자로서의 PNP형 트랜지스터이고, (55)는 트랜지스터(54)의 에미터, 콜렉터간에 설치된 역류보호용 다이오드이다. (56)은 트랜지스터(54)의 콜렉터에 그 일단이 접속된 충전 전류제어소자로서의저항이고, (57)은 이 저항(56)의 타단과 직류전원회로(16)의 마이너스 전원선(16B) 사이에 직렬접속된 정전압소자로서의 2개의 다이오드, (58)은 다이리스터(6)의 게이트와 트랜지스터(54)의 콜렉터 사이에 접속된 트리거울 콘덴서, (59)는 다이리스터(6)의 게이트, 캐소우드간에 접속된 누설전류바이패스용 저항이다. 이와같이하여, 다이리스터(6)의 캐소우드는 직류전원회로(16)의 플러스전원선(16A)에 접속되고, 따라서, 저항(59), 콘덴서(58), 저항(56) 및 다이오드(57), (57)가 직류전원회로(16)의 플러스 전원선(16A)과 마이너스 전원선(16B)과의 사이에 직렬로 접속되어, 이들의 직렬회로로 콘덴서(58)를 충전시키기 위한 충전전원(60)을 구성한다. (61) 및 (62)는 잡음 방지용의 저항 및 콘덴서이고, (63)은 온도 퓨우즈(7)를 가열하는 히이터, (64)는 다이오드이다.

다음에, 상기 구성의 작용을 설명한다. 교류전원단자(4), (5) 상이에 교류전원 V_AC이 인가되면, 가변저항(8), 고정저항(9), 감열층(3c)의 임피던스, 과열감지선(2d) 및 히이터(10)의 직렬회로에 전류가 흘러서, 도체(3b), (3d)간에 감열층(3c)에서 분압된 교류 검출전압 Vs가 생성되고, 이것이 저항(11), (12)과 저항(13) 및 콘덴서(14)에서 더욱 분압되어, 분압회로(15)의 출력단자에 검출전압 Vi가 출력되며, 이 검출전압 Vi은 연산증폭기(35)의 비반전입력 단자에 입력된다. (제5도(a), (c)참조). 감열층(3c)의 임피던스는 전기적 발열장치(1)의 온도에 따라 변화되므로, 도체(3b), (3d)간에 발생하는 교류검출전압 Vs 및 분압회로(15)로부터 출력되는 검출전압 Vi은 전기적 발열장치(1)의 온도에 따른 것이다. 분압회로(15)를 거쳐 온도검출회로(32)에 입력된 검출전압 Vi는 연산증폭기(35)에서 완충증폭되고, 이것이 다이오드(36)에서 정류된 후, 콘덴서(38)에서 직류화되어, 직류검출 전압 Vd으로 된다[제5도(c)참조]. 따라서, 이 직류검출전압 Vd도 전기적 발열장치(1)의 온도에 따른 전압이 된다.

예를들면, 전기적 발열장치(1)의 온도가 설정온도일 때, 교류검출전압 Vs은 약 AC 50V로 되고, 검출전압 Vi은 약 Ac 1.5V로 되며, 직류검출전압 Vd은 플러스 전원선(16A)에 대하여 약 -2.1V로 되도록 분압회로(15)의 저항(11), (12)의 저항치가 설정된다.

한편, 제너다이오드(18)의 양단에는 최대치가 일정화된 교류전압이 발생하고, 플러스 전원선(16A) 및 마이너스 전원선(16B)간에는 다이오드(20)에서 정류된 후 전해 콘덴서(21)에서 직류화된 낮은 직류전압(Vcc-Vee), 예를들면, -6.3V가 인가된다. 그리고, 동기회로(23)의 트랜지스터(30)의 베이스, 에미터간에는 전파 정류기(24)에서 직류화된 제5도(b)에도 시한 전압 Va이 인가되므로, 이 트랜지스터(30)는 교류전원단자(4), (5)간에 인가된 교류전원의 영전압 근방에서 그 교류전원에 동기해서 차단된다. 트랜지스터(31)는, 트랜지스터(30)의 도통시에 함께 도통 해서 그 콜렉터가 로우레벨(Vee)로 되고, 또 트랜지스터(30)의 차단시에 함께 차단되어 그 콜렉터가 하이 레벨(Vcc)로 된다. 그리고, 트랜지스터(45)는 그 베이스에 하이레벨이 인가되었을때에 도통하여, 그 콜렉터가 로우레벨로 되고, 이때, 제1의 기준 전압발생회로(41)가 유효화되어, 게이트회로(39)의 출력단자인 다이오드(40)와 저항(43)의 공통접속점이, 7개의 다이오드(40)의 순방향 전압강하(약 0.7V×7)에 의해서 플ㄹ스 전원선(16A)의 전압 Vcc에 대해 약 4.9V 낮은 제1의 기준전압 -Vr₁으로 된다.

또, 이 트랜지스터(45)는 그 베이스 에로우 레벨이 제공되었을때 차단되어, 게이트회로(39)의 출력단자가 하이레벨(Vcc)로 된다. 또한, 트랜지스터(45)의 베이스에는 동기회로(23)의 출력이 제공되므로, 제1의 기준전압 -Vr₁이 동기회로(23)의 출력에 의해 샘플링되고, 게이트회로(39)의 출력단자에는 제5도(c)에 도시하는 샘플링 결과 신호 V₁가 출력된다. 그리고, 온도 검출회로 (32)로부터 출력되는 직류검출전압 Vd 연산증폭기(46)의 비반전 입력단자에 입력되고, 또 게이트회로 (39)의 샘플링 결과 신호 V₁가 그 반전입력단자에 입력되어, 양자가 이 연산증폭기(46)에서 비교된다. 온도 검출회로(32)에서 출력되는 직류검출전압 Vd은, 회로가 정상적으로 작동하고 있을 때에는, 전기적 발열장치(1)의 온도가 실온정도일때에도, 제1의 기준전압 -Vr₁보다 높은 값을 출력하도록 되어 있으므로, V₁=-Vr₁으로 되어 Vd가 -Vr₁보다 높을 때, 이 연산증폭기(46)가 오프상태로 되고, Vd가 -Vr₁보다 낮을 때에는 이 연산증폭기(46)는 온상태로 된다. 그리고, 게이트회로(47)의 다이오드(48c)와 저항(49)의 공통접속점은, 3개의 다이오드(48a) 내지 (48e)의 순방향 전압강하(약 0.7V×3)에 의해 플러스 전원선(16A)의 전압 Vcc에 대하여 약 2.1V 낮은 제2의 기준전압 -Vr₂으로 되고, 연산증폭기(46)가 온, 오프되는 정상작동시에는 게이트회로(47)의 출력단자, 즉 저항(50)과 연산증폭기(51)의 반전압력단자와의 공통접속점이 연산증폭기(46)의 출력으로 샘플링되어, 제5도(d)에 도시한 바와같은 샘플링결과 신호 V₂가 출력된다.

이 신호 V₂는 교류전원의 영전압근방에서 -Vr₂로 되고, 그 이외에는 Vee로 된다. 연산증폭기(51)의 반전입력단자에 신호 V₂가 입력되고, 그 비반전 입력단자에는 직류 검출전압 Vd이 입력되어, 양자가 이 연산증폭기(51)에서 비교된다. 전기적 발열장치(1)의 온도가 설정온도보다 낮아서, 전압 Vd이 신호 V₂의 피크전압(전압 -Vr₂)보다 낮은 기간 T₁에 있어서는, 연산증폭기(51)의 출력전압 Vo₁이 교류전압의 영전압근방에서 전압 Vee까지 하강하는 파형으로 되고, 또 전기적 발열장치(1)의 온도가 설정온도보다 높고, 전압 Vd이 전압 -Vr₂보다 높은기간 T₂에 있어서는 연산증폭기(51)의 출력전압 Vo₁이 전압 Vcc과 동일한 일정 전압파형으로 된다[제5도(e) 참조]. 이 출력전압 Vo₁이 트랜지스터(54)의 베이스로 저항(52)을 통해 입력되므로, 기간 T₁에 있어서, 전압 Vo₁이 로우레벨일때(전압 Vee와 동일할때)에는, 트랜지스터(54)가 도통되고, 전압 Vo₁이 하이레벨일때(전압 Vcc와 같을 때)에는 이 트랜지스터(54)는 차단된다. 이 트랜지스터(54)가 차단될때, 저항(59), 콘덴서(58), 저항(56), 다이오드(57), (57)로 구성되는 충전회로(60)에, 제2도에서 Ic로 표시한 바와같은 전류가 흘러서, 이 콘덴서(58)에 전하가 축적되고, 이 트랜지스터(54)가 온상태로 되었을 때에는 이 트랜즈시터(54)의 콜렉터와 콘덴서(58)의 공통접속점의 전압 Vc이 상승하므로[제5도(f)참조], 다이리스터(6)의 게이트에, 제5도(g)에 도시한 바와 같이, 교류전원의 영전압 근방에서 콘덴서(56)에 축적된 전하가 게이트 전류 Ig로서 흘러들어, 이 다이리스터(6)가 교류전원의 정의반 사이클 기간동안 도통하고, 이것으로 발열선(2b)의 양단에, 제5도(h)에 도시한 바와같이, 교류전압 V_R이 인가되어 발열선(2b)이 발열하게 된다. 반면, 기간 T₂에 있어서는, 다이리스터(6)가 차단된다.

상기구성에서, 저항(59)은 다이리스터(6)의 온도가 높을때에 그 애노우드, 캐소우드간의 전압 Vf이 커지거나, 또는 서어지등으로 급격히 상승하여 게이트에 누설전류가 발생했을때에 이것을 바이패스하여, 누설전류에 의한 턴온을 방지하는 것이나, 이 저항(59)를 직렬로 삽입하여 콘덴서(58)를 충전하는 구성을 이루고 있으므로, 이 저항(59)이 단선고장을 일으키면 트랜지스터(54)의 차단시에 콘덴서(58)가 충전되지 않게되어, 트랜지스터(54)가 온되어도 다이리스터(6)의 게이트에 점호펄스가 부여되지 아니하고, 따라서 전기적 발열장치(1)가 설정온도 이하로 되어, 트랜지스터(54)가 온·오프할때에도 다이리스터(6)는 도통하지 않으며, 따라서 전기적 발열장치(1)의 온도가 강하하여 점차적으로 차가와지므로 사용자는 고장을 인식하게 되어 고장상태로 사용하는 것이 방지된다. 또, 저항(59)의 단선고장시에 다이리스터(6)의 온도가 높을때에는, 서어지에 대한 안정도가 나빠져서, 게이트펄스가 부여되지 않아도 다이리스터(6)가 서어지에 의하여 턴온되는 일은 있으나, 서어지에 의한 턴온의 빈도는 적으므로 전기 모포본체(1)가 과열상태가 되는 일은 없고, 일단 사용이 끝나고 다음에 사용할때는 다이리스터(6)가 냉각되어 있으므로 서어지에 의하여 다이리스터(6)가 턴온하는 일도 없고, 방열선(2b)으로의 통전이 차단되므로 사용자가 쉽게 고장을 판별할 수 있다.

그런데, 상기와 같이 저항(59)의 단선고장시에 다이리스터(6)의 게이트 캐소우드간의 전압이 역내전압(일반적으로 약 -5V)을 초과하면 캐소우드로부터 게이트를 향해서 누설전류가 발생하여, 그 누설전류가 콘덴서(58)에 축적되고, 트랜지스터(54)가 온상태로 될때 다이리스터(6)에 점호신호가 부여되어 이 다이리스터(6)가 온 상태로 되나, 상기 구성에서는 직류전원회로(16)에 다이오드(57), (57)를 직렬 접속해서 충전전원(60)을 구성하고, 충전전원(60)의 전압 V₆₀[플러스 전원선(16A)과 저항(56), 다이오드(57)의 공통접속점과의 사이의 전압]을 직류전원회로(16)의 전압 -6.3V에 대하여 2개의 다이오드(57), (57)의 순방향 전압강하(약 0.7V×2)에 의해 약 -4.9V로 설정하고, 다이리스터(6)의 게이트, 캐소우드간의 역내전압(약 -5V)을 초과하지 못하도록 하고 있으므로, 다이리스터(6)의 캐소우드에서 게이트로 향한 누설전류가 발생하는 것도 확실히 방지할 수 있으며, 저항(59)의 단선고장시에 다이리스터(6)에 게이트·트리거 신호가 부여되어 이 다이리스터(6)가 턴온하는 일은 없다.

제6도는 본 고안의 제2의 실시예를 도시하는 것으로, 제1도와 다른 부분에 대하여 설명하면 다이오드(57), (57)를 제거하고 그 대신 저항(65) 및 제너전압이 예를들면 (4.9V인 정전압소자로서의 정전압 다이오드(66)를 직류전원회로(16)의 플러스 전원선(16A) 및 마이너스 전원선(16B)간에 접속하여 충전전원(67)을 구성하고, 충전전원(67)의 전압 V₆₇이 -5V를 초과하지 않도록 해도 상기와 동일한 효과가 있다. 또, 이 구성에서 정전압 다이오드(66)를 저항으로 치환하여 전압 V₆₇이 -5V를 초과하지 않도록 설정할 수 있다.

또, 이 제6도의 구성에서는 콘덴서(58)에 충전전류 Ic가 흐르지 아니할때에도, 정전압 다이오드(66)에 상기 충전전류 Ic를 초과하는 전류를 통전해 놓아야 하고, 약간 소비전류가 증가되지만 제2도의 구성으로는 충전전류 Ic와 다이오드(57), (57)를 흐르는 전류가 같고 소비전류는 최소한으로 절약된다.

본 고안은 이상의 설명에서 알 수 있듯이 정어정류소자의 게이트·캐소우드 간에 삽입된 누설전류 바이패스용의 저항이 단선하여 제어 정류소자의 동작이 불안정된 상태가 되었을때는 이 제어정류소자의 게이트에 트리걸펄스가 주어지지 않도록 하여, 이것으로 사용자에게 고장의 발생을 알려서 위험한 사용상태를 피하도록 한 부하의 통단전 제어장치를 제공한다.

Claims (3)

1. 히이터등의 부하를 교류전원에 동기한 제어신호에 의해 제어되는 제어정류 소자로 통·단전 제어함에 있어서, 상기 제어정류소자(6)의 게이트·캐소우드간에 삽입되는 누설전류 바이패스용 저항(59)과, 상기제어 정류소자의 게이트에 접속된 트리거용의 콘덴서(58)와, 콘덴서의 충전전류를 설정하는 충전전류제어소자(56)와 상기저항 및 충전전류 제어소자를 통해 상기 콘덴서를 충전하는 충전전원(60)과, 상기 제어신호에 따라 상기 콘덴서를 방전시키고 상기 제어정류소자를 트리거하는 콘덴서 방전 제어소자(54)를 구비하여 구성되고, 상기 충전전원의 전압을 상기제어 정류소자의 게이트·캐소우드간 역내전압 이하로 설정한 것을 특징으로 하는 부하의 통단전 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 충전전원(60)은 제어신호를 생성하는 제어회로(16)의 직류전원을 분압하여 구성한 것을 특징으로 하는 부하의 통단전 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 제어신호를 생성하는 제어회로(16)의 직류 전원간에 누설전류 바이패스용 저항(59), 트리거용 콘덴서(58), 충전전류 제어소자(56) 및 정전압소자(57)를 직렬로 접속하여, 상기 콘덴서를 충전시키기 위한 충전전원(60)을 구성한 것을 특징으로하는 부하의 통단전 제어장치.