KR920000255Y1 - 통신시스템의 반도체소자를 이용한 과전류 자동 보호장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

통신시스템의 반도체소자를 이용한 과전류 자동 보호장치

제1도는 종래의 과전류 보호장치를 보인 회로도로서, (a) (b)는 정상전류 및 과전류 상태에서의 동작을 보인 동작 상태도. (c) (d)는 (a) (b)의 등가회로도

제2도는 종래의 과전류 보호장치를 보인 회로도로서, (a)는 구조 설명도 (b)는 (a)의 등가회로도

제3도는 본 고안의 과전류 자동 보호장치 회로도로서, (a)는 정상전류 유입시의 동작상태도, (b)는 과전류유입시의 동작상태도.

제4도는 본 고안의 과전류 자동 보호장치의 다른 실시 회로도로서, (a)는 정상전류 유입시의 동작상태도, (b)는 과전류 유입시의 동작상태도,

제5도는 제3도 및 제4도 반도체 저항소자의 구조를 보인 것으로, (a)는 반도체소자의 형태도, (b)는 반도체소자에 형상기억합금 접속바가 취부된 상태도, (c)는 (b)의 형상기억합금 접속바 동작상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 가스튜브 방전관 12 : 산화아연 바리스터

13 : 반도체 저항소자 14 : 형상기억합금의 가변접속바

LI : 가입자측 선로 TI : 교환기측 선로

본 고안은 통신시스템의 과전압 및 과전류 보호장치에 관한 것으로, 특히 낙뢰써어지를 비롯한 이상과전압이 시스템측 전자회로에 입력되거나, 통신선로에 전력선등이 접속되어 정상전류 이상의 과전류가 유입될시 이를 검출하여 접지로 흐르게 함으로써 과전압이나 과전류로 부터 통신용 교환기 시스템을 보호할 수 있게 한 통신 시스템의 반도체 소자를 이용한 과전류 자동 보호장치에 관한 것이다.

최근 반도체산업의 급속한 발전에 힘입어 통신용교환기 시스템내에 사용되어지고 있는 각종 능동소자들은 소형경량화, 고속고밀집화, 다기능화등의 이점을 갓고 있는 대규모집적회고로(LSI), 초대규모 집적회로 (VLSl) 등의 첨단반도체소자로 급격히 대체되어 가고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 반도체소자들을 채용한 통신시스템내 전자교환기 회로에 있어서는 과전압 및 과전류에 대한 허용범위를 더욱 낮추어야 함은 물론, 시스템내로 유입되는 유해요인을 고속으로 차단시켜 방호할 수 있는 보호장치를 필수적으로 채용하지 않으면 안된다.

그런데, 종래의 통신용 교환기 시스템에 있어서는 주로 방전관을 가입자 선로와 대지간에 설치하여 낙뢰를 비롯한 이상 과전압 요인이 유입될 때 그 방전관을 효과적으로 자동 동작시켜 그 과전압요인을 차단시킴으로써 시스템측 전자회로를 과전압 요인으로 부터 보호할 수 있게 되어 있었다.

또한, 통신선로는 넓은 지역을 통과하므로 상용교류 전력선과의 혼합접촉이 발생될 요인이 크게 되고, 이와같이 통신선과 전력선의 혼합접촉사고가 발생하면, 시스템측으로 정상전류 이상의 과전류가 유입되어 첨단반도체소자들로 구성된 통신시스템측 기기에 막대한 손상이 발생될 뿐 아니라 인명피해가 유발되므로 이를 방호하기 위하여 히트 코일을 이용한 과전류 보호장치를 시스템측 보호용으로 사용하고 있다.

제1도는 종래의 통신시스템 과전압, 과전류 보호장치 회로도로서, 이에 도시된 바와같이 가입자측 선로(LI)가 과전압 보호소자인 가스튜브 방전관(1)에 접속됨과 아울러 바이메탈 접속바(3)(4)에 권회된 코일 저항선(2)을 통해 교환기 시스템측 선로(TI)에 접속되어 구성된 것으로, 상기 바이메탈 접속바(3) (4)는 코일 저항선(2)에 과전류가 홀러 그 코일 저항선(2)에서 소정값 이상의 쥬울열이 발생될 때 단락되게 되어 있다. 따라서 이와같은 종래의 장치에 있어서는 가입자측 선로(LI)에 과전압이 유입될 때, 그 과전압은 과전압 보호소자인 가스튜브방전관(1)을 통해 접지로 흐르게 됨으로써 교환기측 선로(TI)에 과전압이 인가되는 것을 차단하여 교환기시스템을 과전압으로부터 보호할 수 있게 된다.

또한, 가입자측 선로 (LI)에 과전류가 유입되는 경우에는 그 과전류가 코일저항선 (2)을 통하면서 그 코일저항선(2)에서 소정값 이상의 열이 발생되고. 이 열에 의해 바이메탈 접속바(3) (4)가 제1도의 (b)에 도시된 바와같이 안쪽으로 변형되어 접촉되고, 이에따라 제1도의 (b)에서와 같이 교환기 즉 선로(TI)가 그 바이메탈 접속바(4) (3)를 통해 접지에 연결되므로 코일 저항선(2)을 통하는 과전류가 그 바이메탈 접속바(4) (3)를 통해 접지로 흐르게 됨으로써 과전류가 교환기 시스템에 유입되지 않게 되어 그 교환기 시스템을 과전류로 부터 보호할수 있게 된다.

또한, 제2도는 종래의 통신시스템 과전압, 과전류 보호 장치회로도로서, 이에 도시된 바와같이 가입자측 선로(LI)가 과전압 보호소자인 가스튜브 방전관(1)에 접속됨과 아울러 전류 제한소자인 반도체 저항소자 일측전극면(5a)에 접속되고, 그 반도체저항소자(5)의, 타측 전극면(5b)이 교환기측 선로(TI)에 접속되어 구성된것으로, 상기 반도체저항소자(5)는 상온에서 수음정도의 저항값을 갖고, 그 반도체저항소자(5)를 통하는 전류가 증가함에 따라 10-10⁴옴까지 저항값이 변화되게 되어 있다. 따라서, 이와같은 종래의 장치에 있어서는 가입자측 선로(LI)에 과전압이 유입될때. 그 과전압은 과전압 보호소자인 가스튜브방전관(1)을 통해 접지로 흐르게 됨으로써 교환기측 선로( TI)에 과전압이 인가되는 것을 차단하여 교환기 시스템을 과전압으로 부터 보호할수 있게 된다.

또한. 가입자측 선로(LI)에 과전류가 유입되는 경우에는 그 과전류가 반도체 저항소자(5)를 통하면서 그 반도체저항소자(5)의 저항값이 증가되어 시스템측 선로(TI)로 흐르는 과전류를 제한하게 된다

그러나, 상게 제1도와 같은 종래의 장치에 있어서는 바이메탈 접속바의 간격을 정확히 맞추기가 대단히 어렵고, 주위온도의 변화에 따라 바이메탈의 변위가 움직이므로 그 바이메탈의 동작상태가 일정하지 않게 되며, 또한 코일저항 선으로 유입되는 과전류를 이용하여 바이메탈 접속바를 움직이지만 그 코일저항선이 수밀리 암페어 내지 수백밀리 암페어까지는 동가할 수 있도록 제작이 가능하나, 수 암페어 이상의 과전류가 유입될시는 코일저항선이 단락되어 자동복귀가 되지 않게 되는 결점이 있었다.

또한 상기 제2도와 같은 종래의 장치에 있어서는 정상적인 상태에서 반도체 저항소자의 저항값이 수음정도로 유지되어 정상적인 운용이 가능하고, 과전류가 유입될시는 그 반도체 저항소자의 저항값이 수십 내지 수천배로 증가하여 가입자측 선로에서 시스템측 선로로 흐르는 전류를 제한시키게 되나, 이는 과전류 유입시 그 관전류를 제한시키게 되나, 이는 과전류 유입시 그 과전류를 접지로 흘려주는 것이 아니고, 그 관전류를 반도체 저항소자에 의해 제한시키는 것이므로 시스템측 부하기기를 완벽하게 보호할 수 없게 되는 결점이 있었다

또한, 상기와 같은 종래의 결점을 감안하여 본 출원인이 국내에 특허출원 제89-10534호로 선출원한 ″통신용 교환기 시스템의 과전압, 과전류 보호장치″에 있어서는 낙뢰등으로 인하여 과전압이 유입될시 가스튜브 방전관 및 바리스터소자에 의해 과전압을 접지로 방전시켜 통신용 교환기 시스템측의 기기를 과전압으로 부터 확실히 보호할 수 있고, 전력선이 통신선로에 접촉되는 등의 사고에 의해 정상전류 이상의 과전류가 유입될시 형상기억합금의 가변접속바 등으로 구성된 관전류 제한소자에 의해 그 과전류를 접지로 흘려 통신용 교환기 시스템측의 기기를 과전류로 부터 확실히 보호할 수 있음과 아울러 그 과전류 제한소자의 코일 저항선에서 자속이 발생되지 않아 그 주의의 반도체소자등에 영향을 미치지 않게 되어 있었다.

그러나, 이러한 본 출원인의 선 출원발명에 있어서는 코일저항선에서 발생되는 열에 의해 형상기억합금의 가변접속바를 변형시켜 그 코일저항선을 통한 과전류를 접지로 흐르게 하는 것으므로, 과전류 유입시에 신속히 대응하지 못하게 되고 코일저항선의 설치로 그의 구조가 복잡하게 될 뿐 아니라 제작시 매우 복잡하게 되는 결점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 상기 본 출원인의 선출원 발명을 개량한 것으로, 가입자측 선로에 과전류가 유입될시 그 과전류를 반도체 저항 소자에 의해 제한시킴과 동시에 그 반도체 저항소자에서 발생되는 열에 의해 형상기억합금의 가변접속바를 접지로 연결시켜, 과전류가 교환기 시스템측 부하에 유입되는 것을 신속하고도 완벽하게 차단할 수 있게 함에 본 고안의 목적이 있다.

이러한 목적을 가지는 본 고안을 첨부면 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안의 과전류 자동 보호장치 회로도로서, 이에 도시한 바와같이 가입자측 선로(LI)가 과전압 보호소자인 가스튜브방전관(11) 및 산화아연 바리스터(12)에 접속되어 구성된 통신시스템의 과전압 보호장치에 있어서, 상기 가입자측 선로(LI)를 반도체저항소자(13)의 일측 전극면(13a)에 접속하여, 그 반도체저항소자(13)의 타측 전극면(13b)에 형상기억합금의 가변접속바(I4)를 접속하고, 그 형상기억합금의 가변 접속바(14)의 가변단자(14a) (I4b)가 선택적으로 단락되는 고정단자(15a) (15b)를 접지 및 교환기측 선로(TI)에 각기 접속하여 구성한다.

제4도는 상기 제3도의 다른 실시희로도로서, 이에 도시한 바와같이 상기 반도체저항소자(13)의 타측전극면(13b)에 교환기측 전로(TI)를 직접 접속하고, 다른 부분은 상기 제3도와 동일하게 구성한다.

제5도는 제3도 및 제4도의 반도체 저항소자(13)의 구조를 보인 것으로, 그 반도체 저항소자(13)의 타측전극면(13b)에 형상기억합금의 가변접속바(14)를 밀착 접속하여, 그 반도체저항 소자(13)에서 소정값이상의 열이 발생될때 그 형상기억합금의 가변접속바(14)가 소정각도(α) 변형되어 그의 가변단가(14a)가 일측 고정단자(15a)에 접촉되게 구성한 것으로, 상기 반도체 저항소자(13)는 상온에서 수옴정도의 저항값을 갖고, 그를 통하는 전류가 증가함에 따라 그의 저항값이 10-10⁴옴까시 변화되게 되어 있다. 또한, 그 반도체 저항소자(13)는 1000℃이상에서 고온 소결하여 수암페어의 전류가 유입될때도 반영구적으로 작기 복구기능을 가지게 되어있다.

이와같이 구성된 본 고안의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

가입자측 선(L1)에 과전압이 유입될 때, 그 과전압은 가스튜브방전관(11) 및 산화아연 바리스터(12)를 통해 접지로 흐르게 됨으로써 교환기측 선로(T1)에 과전압이 인가되는 것을 차단하여 교환기 시스템을 과전압으로 부터 보호할 수 있게 된다.

그리고, 가입자측 선로(L1)에 접속되어 있는 반도체 저항소자(13)에 정상전류가 흐르게 되는 경우에는 그 반도체 저항소자(13)에서 열이 미약하게 발생되므로 형상기억합금의 가변접속바(14)의 가변단자(14b)가 제3도의 (a)에 도시한 바와같이 교환기시스템측 고정단자(15b)에 단락되어 정상적인 통신시스템의 운용이 가능하게 된다.

이와같은 상태에서 상용교류전력선과의 혼합접촉등으로 인하여 가입자측 선로(L1)에 정상전류 이상의 과전류가 유입되는 경우에는 그 과전류에 의해 반도체 저항소자(13)의 저항값이 순식간에 증가되어 그 반도체 저항소자(13)를 통하는 전류를 제한하게 되고, 이때 그 반도체저항소자(13)의 저항값 증가에 의해 그 반도체 저항소자(13)에서 많은 열이 발생되므로 형상기억합금의 가변접속바(14)는 제5도의 (c)에 도시된 바와같이 소정각도(α)로 변형되어 그의 가변단자(14a)가 일측고정단자 (15a)에 단락된다.

이와같이 가입자측 선로(LI)는 반도체 저항소자(13) 및 형상기억합금의 가변접속바(14)를 통해 접지로 연결됨과 아울러 교환기측 선로 (TI)는 가입자측 선로(LI)와 개방상태로 되므로 교환기측 선로(TI)에 과전류가 유입되는 것을 확실하게 방지하여 교환기측 시스템을 과전류로 부터 안전하게 보호할 수 있게 된다.

이와같은 상탱에서 가입자측 선로(LI)에 유입되는 과전류가 제거되면, 반도체 저항소자(13)의 저항값이 평상상태로 낮아져 그 반도체저항소자(13)에서 발생되는 열도 소멸되고, 이에따라 형상기억합금의 가변접속바(14)는 자동복귀되어 그의 가변단자(14b)가 타측 고정단자(15b)에 단락되므로 상기와 같이 정상적인 통신시스템의 운용이 가능해진다.

한편, 제4도의 회로도 상기 제3도의 설명과 동일하게 동작되어진다. 즉, 가입자측 선로(LI)에 정상전류가 흐르게 되는 경우에는 반도체저항소자(13)의 저항값이 평상상태를 유지하므로 형상기억합금의 가변접속바(14)는 일측 고정단자(15a)로 부터 개방된 상태를 유지하고, 이에따라 가입자측 선로(LI)는 반도체저항소자(13)를 통해 교환기측 선로(Tl)와 연결되어 정상적인 통신시스템의 운용이 가능해진다.

그러나, 가입자측 선로(LI)에 과전류가 유입되는 경우에는 그 과전류에 의해 반도체 저항소자(13)의 저항값이 순식간에 증가되어 그 반도체저상소자(13)를 통하는 전류를 제한하게 되고, 이때 그 반도체저항소자(13)의 저항값 증가에 의해 그 반도체저항소자(13)에서 많은 열이 발생되므로 형상기억합금의 가변접속바(14)는 제5도의 (c)에 도시된 바와같이 변형되어 그의 가변단자(14a)가 일측 고정단자(15a)에 단락된다.

이에따라, 반도체저항소자(13)를 통하는 전류는 그 형상기억합금의 가변 접속바(14)를 통하여 접지로 흐르게 되므로 교환기측 선로(TI)에 과전류가 유입되는 것을 확실하게 방지하여 교환기측 시스템을 과전류로 부터 안전하게 보호할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 고안은 가입자측 선로에 정상전류이상의 과전류가 유입될때에 반도체저항소자에서 그 과전류를 제한함과 동시에 그 반도체저항소자에서 발생되는 열에 의해 형상기억합금의 가변접속바가 접지로 연결되어 그 과전류를 접지로 흐르게 하므로 교환기측 시스템을 신속히 과전류로 부터 보호할수 있게 되고, 또한 가입자측 선로에 수 암페어의 전류가 유입된 후에도 반도체 저항소자가 평상상태로 복구되므로 반영구적으로 자기복구기능을 가지게 되어 제품의 신뢰성을 향상시키게 되며, 또한, 과전류 제한소자로서 코일저항선등을 사용하지 않으므로 제조공정의 단순화 및 인쇄회로기판의 조립화가 용이하며, 제품을 소형화할 수 있고 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. 가입자측 선로(L1)가 과전압 보호소자인 가스튜브방전관(11) 및 산화아연 바리스터 (12)에 접속되어 구성된 통신시스템의 과전압보호장치에 있어서, 상기 가입자측 선로(LI)를 반도체 저항(13)의 일측 전극면(13a)에 접속하고, 반도체 저항소자( 13)의 일측 전극면(13a)에 접속하고, 반도체 저항소자(13)의 타측 전극면(13b)에 형상기억합금의 가변 접속바(14)를 접속하여, 그 형상기억합금의 가변접속바(14)의 가변단자(14a) (14b)가 선택적으로 단락되는 고정단자(15a) (15b)를 접지 및 교환기측 선로(TI)에 각기 접속하여 구성된 것을 특징으로하는 통신시스템의 반도체소자를 이용한 과전류 자동 보호장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 반도체저항소자(13)의 타측전극면(13b)에 교환기측 선로(TI)를 직접 접속하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신시스템의 반도체소자를 이용한 과전류 자동 보호장치.