KR910001342B1

KR910001342B1 - 네온 트랜스의 보호장치

Info

Publication number: KR910001342B1
Application number: KR1019880010326A
Authority: KR
Inventors: 정충시
Original assignee: 서울애드 네온 주식회사; 함광남
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1991-03-04
Also published as: KR900004223A

Abstract

내용 없음.

Description

네온 트랜스의 보호장치

제1도는 본 발명의 기본적 구성을 보인 회로도.

제2도 내지 제5도는 본 발명의 다른 실시예를 보인 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

A₁,A₂, A₃: 연산 증폭기 a, b : AC 전원단자

C₂,C₃,C₄: 콘덴서 D₃, D₄: 다이오드

LD : LED L₁, L₂: 트랜스(T)의 1, 2차측권선

Ne : 네온관 PC₁, PC₂, PC₃, PC₄: 포토결합기

Q₃-Q₈: 트랜지스터 R₁, R₁₄: 저항

RG : 정전압회로 T : 트랜스

TR₁: 트라이액 VD : 전압 검출회로

Vcc : 전원단자

본 발명은 네온관을 점등시키는데 사용되는 네온트랜스에 이상전류가 흐르는 경우 이를 감지하여 전류의 흐름을 차단함으로써 보호할 수 있게 한 네온트랜스 보호장치에 관한 것이다.

종래에도 네온트랜스 보호장치가 실용화된 바 있었으며, 이는 이상 발생시 전압의 변화가 크게 나타나기 마련인 트랜스의 2차측에 감지회로를 설치하고 감지회로의 출력으로 리레이를 구동시킴으로써 트랜스에 공급되는 전압을 차단하도록 하여 이상 발생시 트랜스를 보호할 수 있도록 하였던 것이다.

반면에 이러한 종래의 보호장치는 네온관의 방전시 필요한 15,OOOV정도의 고전압이 유기되는 트랜스의 2차측에서 감지전압을 얻는 것이므로 감지회로가 고압에 의하여 절연 파괴되어 보호장치의 기능이 상실될 위험성이 상존하게 되는 문제점이 있는 것일뿐 아니라, 초기에 전원을 인가하였을시 트랜스 및 네온관의 특성에 의하여 막대한 초기 돌입 전류가 흐르게 되므로 감지회로가 이를 이상 발생으로 감지하여 리레이를 작동시킴으로써 초기 기동이 전혀 불가능하게 되는 문제점이 있어서 작동의 신뢰성이 낮은 실정이다.

본 발명의 목적은 이상에서 살펴본 바와 같은 종래의 보호장치가 안고있는 문제점들을 해결하기 위하여 네온트랜스의 2차측이 아닌 1차측에서 전압변화를 검출하고, 초기의 돌입전류가 흐르거나 무전류시에도 오동작을 방지할 수 있도록 함으로써, 전압변화를 위한 감지부위가 절연파괴되거나 작업자가 정비작업 중 감전되는 일이 없도록 하고 작동의 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적은 트랜스의 1차측권선과 전원 사이에 저항을 직렬접속하고 작동시 저항양단에서 발생되는 미소한 전압의 변화를 충분한 크기로 증폭시키되, 기준전압과 대비하여 전압변화가 설정된 범위를 벗어나는 경우에 트라이액(TRIAC)을 제어하여 전류의 공급이 차단되도록 함으로써, 전압변화는 적으나 저압이어서 안전한 트랜스의 1차측귄선에 전압변화를 감지하여 트랜스에 입력되는 전원을 제어할 수 있게하고, 콘덴서 및 저항으로 구성된 지연회로에 의하여 초기 돌입전류에 의한 오동작을 방지하며, 과소전류나 무전류시에는 트랜지스터에 의하여 회로각부의 콘덴서에 충전된 전하가 강제 방전될 수 있게하여, 작동재개를 대비하고 무전류시에는 회로전체의 작동을 일시에 중단시킬 수 있도록 다이오드 및 콘덴서, 포토커플러(Photo Coupler), 트랜지스터를 사용하거나, 트랜스의 1차측권선에 직렬접속된 저항양단의 전압이 다이오드 및 콘덴서 그리고 포토커플러의 작동에 의하여 공급차단 될 수 있도록 하여서 된 것으로 이를 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에 본 발명의 기본적인 형태를 보인 회로도로써 이상발생시 트라이액(TR₁)에 의하며 전원의 공급이 차단되는 것이다.

즉, 네온관(Ne)이 설정된 프로그램에 따라 점소등될 수 있도록 스위칭소자(도면에는 불표시함)에 연결된 AC 전원단자(a), (b)에 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)을 접속하고, 2차측권선(L₂)을 네온관(Ne)에 접속하되, 전원단자(a), (b)와 트랜스(T)의 1차측권선(L₁) 사이에는 트라이액(TR₁)과 저항(R₁)이 연결되어 있으며, 저항(R₁)의 양단에는 정류기(BD) 및 콘덴서(C₁)로 이루어진 전압 검출회로(VD)가 접속되어 있고, 이는 반전 및 비반전 단자에 콘덴서(C₂), (C₃), 저항(R₂) - (R₆) 및 가변저항(VR₁) - (VR₈)을 접속하여서 된 연산증폭기(Operdtional Amplifier) (A₁), (A₂)에 연결하며, 그 출력을 트랜지스터(Q₁), (Q₂)에 입력시키고 포토커플러(PC₁)의 1차측과 다이오드(D₁), (D₂)및 전기 트랜지스터(Q₁), (Q₂)를 연결하고, 포토커플러(PC₁)의 2차측과, 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 연결된 트라이액 (TR₁)의 게이팅용 LED(LD) 사이에 트랜지스터(Q₃)를 접속하여서 된 것이다.

그러므로 전원을 인가한 초기에는 트랜스(T)에 정상적인 전류가 흐르고 네온관(Ne)이 정상적인 점등상태를 유지하고 있다면, 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 흐르는 전류도 정상치이고 따라서 저항(R₁)의 양단전압도 정상치이며 이는 정류기(BD)에서 정류되고 콘덴서(C₁)에서 평활되어 직류로 된 후 연산증폭기(A₁), (A₂)에 인가된다.

이때의 인가전압은 연산증폭기(A₁), (A₂)의 반전단자에 가하여지는데 그 크기는 가변저항(VR₂), (VR₃), (VR₄), (VR₆), (VR₇), (VR₈)에 의하여 조절되는 것이며, 한편 연산증폭기(A₁), (A₂)의 비반전단자에는 저항(R₂), (R₃), (R₄), (R₅), (R₆), (VR₁), (VR₅) 및 콘덴서 (C₂), (C₃)에 의하여 결정된 감압된 전압이 가하여져 있게 된다.

이러한 초기의 상태에서는 연산증폭기(A₁)의 반전단자에 가하여지는 전압이 비반전단자에 가하여 지는 전압보다 낮으므로 그 출력은 양의 전압이 되고 이는 반전증폭기 (A₃)에서 증폭되면서 음의 전압으로 출력되어 트랜지스터 (Q₁)을 차단상태로 하고, 아울러 연산증폭기(A₂)의 반전단자에 가하여 지는 전압은 비반전단자에 가하여지는 전압보다 높으므로 그 출력은 음의 전압이 되어 트랜지스터(Q₂) 역시 차단 상태로 되는 것이다.

그러므로 전원단자(Vcc)로부터 공급되는 전류는 트랜지스터(Q₁), (Q₂)에 의하여 흐를 수 없는 상태로 되고 그러므로 포토커플러(PC₁)의 1차측에 연결된 LED가 소등되어 있고 따라서 2차측의 트라이액은 차단상태로 되어 트랜지스터(Q₃)의 베이스에는 충분한 양의 전압이 공급되고 그러므로 트랜지스터(Q₃)가 도통되어 LED(LD)에 전류를 흘려주게되며, 따라서 LED(LD)가 점등되어 트라이액(TR₁)이 도통되면서 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 단자(a), (b)로부터의 전원을 흘려줄 수 있게되는 것이다.

그러므로 트랜스(T)의 2차측권선에는 15,OOOV정도의 고압이 발생되어 네온관(Ne)을 점등시킬 수 있게 되는 것이고 방전전류가 흐르기 시작하면 전압이 저하되어 2차측권선(L₂)의 리액턴스에 의하여 안정기로서의 기능을 하면서 점등상태를 유지하게 되는 것이다.

이와 같이하여 사용하다가 트랜스(T)의 2차측권선(L₂) 또는 1차측권선(L₁) 및 네온관(Ne) 또는 그 결선회로에 이상이 발생되는 경우에는 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 흐르는 전류가 과대하게 되거나 과소하게 되기 마련이며, 이러한 상태는 트랜스(T)를 과열시키거나 절연이 파괴되어 레어쇼트시키게 되는 것이므로 즉각 전류의 공급을 자동으로 차단시키게 된다.

즉, 과대전류가 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)의 흐르는 경우에는 저항(R₁)의 양단에 발생되는 전압이 다소 높게되고 이는 정류 및 평활되어 연산증폭기(A₁), (A₂)의 반전단자에 인가되는 것인데, 이 전압은 종전의 정상상태의 전압보다 높은 것이므로 연산증폭기(A₁)의 비반전단자 전압을 초과하게되어 연산증폭기(A₁)의 출력은 음의 전압으로 상태반전하게 되고 이는 연산증폭기(A₃)를 거치면서 양의 전압으로 상태반전되어 출력되므로 트랜지스터(Q₁)을 도통시키게 되고 그 결과 전원단자(Vcc)의 전류는 포토커플러(PC₁)의 1차측인 LED 및 다이오드(D₁), 트랜지스터 (Q₁)를 순차로 흐르게 된다.

그러므로 포토커플러(PC₁)의 2차측인 트라이액은 1차측인 LED로부터 빛을 받아 도통되면서 트랜지스터(Q₃)의 베이스를 접지전위로 떨어뜨리므로 트랜지스터(Q₃)는 즉시 차단되고 그 결과 LED(LD)에 흐르던 전류 역시 차단되어 트라이액(TR₁)도 차단상태로 된다.

그러므로 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에는 전류의 공급이 차단된 상태가 되는 것이며, 결국 트랜스(T)는 과대 전류로부터 보호될 수 있는 것이다.

또한 트랜스(T)의 2차측권선(L₂) 및 네온관(Ne) 그리고 배선 등에 이상이 발생되어 과소 전류가 흐를수도 있는 것이며, 이 경우 트랜스(T)의 2차측권선(L₂)에는 고압이 계속 발생되므로 트랜스(T)에 무리를 줄 뿐만 아니라, 고압에 의한 감전사고 등이 발생될 소지가 있으므로 이때에도 트랜스(T)의 전원공급을 차단시키게 되는 것이다.

즉, 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 흐르는 전류가 과소하면 저항(R₁)의 양단에서 얻어지는 전압도 낮아지므로 정류 및 평활되어 연산증폭기(A₁), (A₂)의 비반전단자에 가하여지는 전압도 낮게되는 것인데, 이 전압은 정상상태의 전압보다 낮은 것이므로 연산증폭기(A₂)의 비반전단자의 전압보다 낮게되어 연산증폭기(A₂)의 출력 전압은 양의 전압으로 상태 반전되고 이는 트랜지스터(Q₂)를 도통시켜 전원단자(Vcc)의 전류가 포토커플러(PC₁)의 1차측인 LED 및 다이오드(D₂) 그리고 트랜지스터(Q₃)를 순차로 흐르므로, LED의 빛으로 포토커플러(PC₁)의 2차측인 트라이액이 도통되고 그 결과 트랜지스터 (Q₃)의 베이스 전위가 낮아져 차단상태가 되면서 LED(LD)를 소등시키므로 트라이액 (TR₁)을 차단시켜 전술한 과대전류가 흐르는 경우와 마찬가지로 트랜스(T)에 AC 전원단자(a), (b)로부터 공급되던 전원이 차단되어 트랜스(T)의 보호기능을 얻게 되는 것이다.

또한 본 발명에서는 제2도에 도시한 바와 같은 돌입전류에 의한 오동작 방지회로를 부가 사용함으로써 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

즉, 초기에 전원을 인가하였을시, 막대한 돌입전류가 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 흐르게 되고 이는 저항(R₁)의 양단에 높은 전압을 발생시키므로 전술한 바의 과대 전류가 흐르는 경우와 동일한 작동으로 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)에 공급되는 전원을 차단시키게 되어 작동개시가 불가능하게 될 염려가 있다.

그러므로 본 발명에서는 이를 위하여 제2도에 표현된 바와 같이 전압검출회로(VD)와 저항(R₇) - (R₁₂)및 콘덴스(C₄)를 상호 접속하고 이들을 연산증폭기(A₄)의 반전 및 비반전단자와 연결하며, 그 출력으로 트랜지스터(Q₄) 및 포토커플러(PC₂)의 1차측을 구동하고 그 2차측으로 트랜지스터(Q₅)를 구동하며 이와 포토커플러 (PC₁)의 1차측을 접속하였다.

이에 의하면 초기에 막대한 돌입전류가 흐르는 순간 한편으로는 전압검출회로(VD)에서 공급하는 전압이 콘덴서 (C₄)를 충전시키고 있게 되므로 콘덴서(C₄)측과 접속된 반전단자의 전압은 비반전단자의 전압보다 낮게 된다.

그러므로 연산증폭기(A₄)의 출력전압은 콘덴서 (C₄)의 충전시간동안 양의 전압이 되는 것이고, 그 결과 트랜지스터 (Q₄)는 차단 상태가 되고 포토커플러(PC₂)의1차측인 LED는 소등상태를 유지하고 2차측인 트라이액은 차단상태를 유지하여 트랜지스터 (Q₅) 역시 차단상태를 유지하게 되는 것이다.

그러므로 포토커플러(PC₁)의 1차측인 LED가 소등되고 2차측인 트라이액 역시 차단되어 트랜지스터(Q₃)는 도통되고 그 결과 LED(LD)가 점등되어 트라이액 (TR₁)은 도통되는 것이어서 초기에는 돌입전류가 막대함에도 불구하고 계속적인 전원공급이 이루어지는 것이다.

이와 같이하여 짧은 순간동안 존재하던 돌입전류가 소실되고 정상적인 전류가 흐르기 시작하면 콘덴서(C₄) 역시 충전이 완료되어 연산증폭기(A₄)의 반전단자 전압이 비반전단자에 보다 높게되고 그 결과 연산증폭기(A₄)의 출력은 음의 전압으로 상태반전하게 되고 따라서 트랜지스터(Q₄)가 도통되고 포토커플러(PC₂)의 1차측인 LED가 점등되며 2차측인 트라이액이 도통되어 트랜지스터(Q₅)역시 도통하고, 그러므로 제1도의 상태와 마찬가지로 포토커플러(PC₁)의 1차측인 LED에는 전원단자(Vcc)가 직접 연결된 것과 동일한 상태가 되어 과대전류나 과소전류의 발생시 전술한 바와 같은 트랜스의 보호동작을 반복할 수 있게되는 것이다.

아울러 제2도에 보인 본 발명에 의한 트랜스 보호장치의 콘덴서(C₄)는 전원이 인가되는 초기에 미리 충전되어 있으면 돌입 전류에 의한 오동작을 일으키게 되는 것이며, 콘덴서(C₂), (C₃)가 미리 충전되어 있으면 과대, 과소전류가 흐른것으로 되어 오동작을 일으키게 되므로, 트라이액(TR₁)의 차단시나 무전류시에는 콘덴서(C₂) - (C₄)에 충전된 전하를 일제히 방전시킬 필요가 있다.

이를 위하여 본 발명에서는 제3도에 도시된 바와 같이 콘덴서(C₂) - (C₄)의 일측과 연산증폭기(A₂)의 출력측을 트랜지스터 (Q₆) - (Q₈)에 접속하였으며, 이에 의하여 과소 전류가 흐르거나 무전류시에는 트랜지스터 (Q₆), (Q₇), (Q₈)의 베이스에 연산증폭기(A₂)의 출력인 양의 전압이 인가되면서 도통시키므로 콘덴서(C₂) - (C₄)의 전하를 방전시키게 되어 트라이액이 차단되었다가 재차 도통되는 경우의 초기 동작을 원활하게 수행할 수 있게 되는 것이며, 과대전류가 흘러 트라이액(TR₁)이 차단됨으로써 전류의 흐름이 차단된 경우에도 증폭기(A₂)의 출력이 양의 전압으로 되어 트랜지스터 (Q₆), (Q₇), (Q₈)가 도통되면서 콘덴서(C₂) - (C₄)의 전하를 방전시킴으로서 재차 트랜스(T)에 전류가 공급되는 초기동작을 원활하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

그리고 제4도에 도시된 바와 같이 AC 전원단자(a), (b)의 양단에 저항(R₁₃) 및 다이오드(D₃) 그리고 포토커플러(PC₃)의 1차측을 직렬접속하고 그 2차측 트랜지스터와 트랜지스터 (Q₆), (Q₇) 그리고 정전압회로(RG)를 연결하여 줌으로써, AC 전원단자(a), (b)에 일체의 전류가 공급되지 않는 무전류시에 각 부의 작동 특히 트라이액(TR₁)을 도통시키기 위한 LED(LD)의 점등에 필요한 전원공급이 중단되도록 하여 트라이액(TR₁)이 매우 빠른 속도로 차단되도록 할 수 있는 것이다.

즉, AC 전원단자(a), (b)에 공금되던 전원이 설정된 프로그램에 따라 차단되면 포토커플러(PC₃)의 차측인 LED에 흐르던 전류가 차단되고 그러므로 LED의 빛에 의하여 도통되어 있어 포토커플러(PC₃)의 트랜지스터 차단되므로 트랜지스터 (Q₆), (Q₇)이 연속적으로 차단되어 정전압회로(RG)의 출력전압은 트랜지스터(Q₇)에 의하여 차단되며, 각부에 공급되던 전압은 일시에 소멸되어 신속히 트라이액(TR₂)을 차단시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 제5도에 도시된 바와 같이 저항(R₁₄)과 다이오드(D₄), 포토커플러 (PC₄)의 1차측 LED를 AC 전원단자(a), (b)와 직렬접속하며2차측 트랜지스터의 콜렉터와 에미터를 전압검출회로(VD)의 출력과 연산증폭기(A₁), (A₂)의 입력사이에 연결하여 줌으로써 전원이 설정된 프로그램에 따라 차단되는 것과 동시에 연산증폭기(A₁), (A₂)에 공급되던 전압이 차단되어 신속한 트라이액(TR₁)의 차단동작이 이루어지도록 할 수도 있는 것이다.

이와 같이하여 본 발명은 저압 트랜스의 1차측권선에서 신호전압의 변화를 감지할 수 있으므로 소형이고 저가인 구득이 용이한 부품을 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 정비시 감전의 우려가 없어서 유지보수 작업이 안전하게 되고 아울러 돌입전류에 의한 오동작을 완전히 방지할 수 있으며 과소 전류시나 무전류시 및 과대전류시에 트라이액의 차단이 신속정확하게 이루어질 수 있어서 그 신뢰성이 높게되는 것이며, 콘덴서의 전하가 강제로 완전방전된 상태에서 작동이 재개되는 것이므로 작동의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있게 되는 유용한 것이다.

Claims

AC 전원단자(a), (b)에 트랜스(T)의 1차측권선(L₁)을 접속하고 2차측권선(L₂)을 네온관(Ne)에 연결하여서된 공지의 것에 있어서, AC 전원단자(a), (b)와 트랜스(T)의 1차측권선(L₁) 사이에 트라이액(TR₁)과 저항(R₁)을 연결하고, 저항(R₁)의 양단에는 전압검출회로(VD)를 접속하며 그 출력이 설정된 범위를 벗어나는 경우 출력이 반전되는 연산증폭기(A₁), (A₂)를 접속하고, 그 출력으로 포토커플러(PC₁)을 구동시키며, 이와 트랜지스터(Q₃) 및 LED(LD)에 의하여 단속되는 전기한 트라이액(TR₁)등의 스위칭소자를 접속하여서 된 네온트랜스의 보호장치.
제1항에 있어서, 전압검출회로(VD)의 출력과 콘덴서(C₄) 및 다수의 저항을 접속하여서된 연산증폭기(A₄)의 출력을 트랜지스터(Q₄) 및 포토커플러(PC₂) 그리고 트랜지스터(Q₅)등의 스위칭 소자와 연결하며 이에 의하여 광결합기 (PC₁)에 전원이 공급되도록 하여서된 네온트랜스의 보호장치.
제2항에 있어서, 연산증폭기(A₂)의 출력으로 연산증폭기(A₁), (A₂), (A₄)의 입력에 접속된 콘덴서(C₂), (C₃), (C₄)의 충전된 전하를 방전시킬 수 있도록 연산증폭기(A₂)의 출력측과 콘덴서(C₂), (C₃), (C₄)의 일측을 트랜지스터 (Q₆), (C₇),(Q₈)와 연결하여서된 네온트랜스의 보호장치.
제1항에 있어서, AC 전원단자(a), (b)에 저항(R₁₃) 및 다이오드(D₃) 포토커플러 (PC₃)의 일차측을 직렬접속하고 그 이차측과 정전압회로(RG) 및 트랜지스터 (Q₆), (Q₇)를 연결하여 줌으로써 AC 전원단자(a), (b)의 전압이 소멸됨과 동시에 전원단자(Vcc)에 공급되던 정전압이 소멸되도록 하여서 된 네온트랜스의 보호장치.
제1항에 있어서, AC 전원단자(a), (b)에 저항(R₁₄) 및 다이오드(D₄) 그리고 포토커플러(PC₄)의 일차측을 직렬접속하고, 그 이차측을 전압 검출회로(VD)와 연산증폭기 (A₁), (A₂)의 입력측 사이에 연결하여서 된 네온트랜스의 보호장치.