KR102096482B1 - 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기 - Google Patents

누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기선로에 설치된 누설전류 검출수단으로부터 입력되는 유도전압에 의해 당해 전기선로의 누전 발생 여부를 판단하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)를 구비하는 누전차단기에 관한 것으로, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(110)는 유도전압을 증폭하는 신호 증폭부(110)와, 신호 증폭부가 출력하는 출력전압과 미리 설정된 차단 결정용 기준전압을 비교하여, 신호 증폭부의 출력전압이 기준전압 이상인 때에는 전기선로를 차단하는 차단신호를 출력하는 차단 결정부(130)와, 신호 증폭부와 차단 결정부 사이에 설치되어서, 신호 증폭부의 출력전압이 미리 정해진 값 이상이면 차단 결정부의 동작을 미리 정해진 동작지연시간만큼 지연시키는 돌발전류 안정화부(150)를 포함한다.

Description

누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기{SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT FOR LEAKAGE CURRENT DETECTION AND EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER HAVING THE SAME}
본 발명은 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기에 관한 것이다.
각종 전기선로나 부하 측 기기 등(이하, 본 명세서에서는 이를 「전기선로 등」이라 한다)의 지락(地絡)에 의한 누전을 검출하고, 누전이 검출되면 당해 전기선로 또는 부하 측 기기로 공급되는 전력공급을 차단함으로써 전기선로나 기기 등에 대한 전력 공급을 차단하는 장치로 누전차단기가 널리 사용되고 있다.
도 1은 일반적인 누전차단기의 구성을 나타내는 블록 도이며, 도 1에 나타내는 것과 같이, 일반적으로 누전차단기는 전기선로 등의 누전 발생 시에 당해 전기선로에 설치된 누설전류 검출부(20)가 이를 검지하여 유도전류를 출력하면, 이 유도전류가 입력저항(Rin)에서 유도전압으로 변환되어 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)의 신호 증폭부(11)로 입력되어서, 신호 증폭부(11)에 의해 수 mV 크기의 입력 유도전압에 대해 증폭 등의 처리를 거쳐서 차단 결정부(13)로 출력된다.
차단 결정부(13)는 신호 증폭부(11)로부터의 입력신호에 의해 당해 전기선로의 누전 여부를 판단하고, 판단 결과 누전으로 판정된 때에는 당해 전기선로를 차단하기 위한 차단신호를 차단부(30)에 출력하여 차단동작을 실행한다.
또. 정류부(40)는 전기선로로부터 공급되는 교류전력을 각 부에 필요한 전압으로 강압하는 동시에 이를 직류(정확하게는 맥류)로 변환하여 필터부(50) 및 차단부(30)로 공급한다. 또, 필터부(50)는 정류부(40)의 출력에서 리플 성분을 제거하여 직류로 변환해서 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)의 신호 증폭부(11) 및 차단 결정부(13)로 공급한다.
한편, 전기선로 등에는 누전차단기의 오프(off) 상태에서 전원을 인가한 경우, 또는 기타 여러 요인에 의한 전원의 불안정 등(이하, 본 명세서에서는 이를 「누전차단기 온 시 등」이라 한다)에 기인하는 돌발전류가 통상 수 ㎳ 동안 흐르며, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)의 신호 증폭부(11)는 이 돌발전류에 의한 입력신호도 증폭하여 차단 결정부(13)로 출력하게 된다.
이때, 도 4(a)와 같이, 만일 돌발전류에 의해 신호 증폭부(11)로부터 차단결정부(13)로 입력하는 입력전압의 크기가 차단전압(도 4의 trip voltage) 이상이면 차단 결정부(13)는 이 돌발전류를 누전으로 잘못 판단하여 돌발전류가 입력되는 즉시(도 4의 시각 t1) 전기선로를 차단하게 되는 오동작이 발생하게 된다는 문제가 있다.
이와 같은 문제의 해결방안으로 특허문헌 1에는 서지 유입에 따른 누전차단기의 오동작을 방지할 수 있는 누전차단기의 오동작 방지에 관한 기술이 공개되어 있다.
그러나 특허문헌 1의 기술은 오동작 방지장치의 구성이 매우 복잡하고, 장치 구성을 위한 구성요소의 수도 많으며, 이는 결과적으로는 비용 증가로 이어질 수 있다는 문제가 있다.
또, 누전차단기에는 정상 동작 여부를 테스트하기 위한 테스트 버튼이 설치되어 있고, 이 테스트 버튼을 동작시키면 테스트용 누설전류에 의해 누전차단기의 차단부(30)가 오프 되는 동시에 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)도 함께 오프 되어야 한다.
그러나 정류부(40)의 출력에서 리플 성분을 제거하여 직류로 변환하는 필터부(50)는 통상 리플 제거용 소자로 저항과 커패시터로 이루어지는 R-C 회로를 사용하고 있고, 커패시터에 충전된 전하의 방전에는 일정한 시간이 소요되므로, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)는 차단부(30)가 오프 되는 시간보다 지연되어서 늦게 오프 된다.
누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)의 오프 시간은 통상 50㎳ 이내일 것이 요구되며, 만일 이 시간이 지나도 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)가 오프 되지 않을 경우에 누전차단기를 다시 온 하게 되면, 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)는 전원 차단신호를 래치 하고 있으므로, 누전차단기가 온 되지 않고 바로 오프 되어 버리는 오동작이 발생하게 되며, 이는 누전차단기의 테스트시간 증가 등의 문제로 이어진다.
이 문제를 해결하기 위한 방안의 하나로 필터부(50)의 커패시터의 용량을 줄이는 방안이 있을 수 있으나, 커패시터의 용량이 감소하면 리플이 증가하게 되므로 누설전류 검출용 반도체 집적회로(10)의 안정성이 저하되며, 이는 누전차단기의 동작 신뢰성의 저하로 이어질 수 있다
공개특허 10-2008-0078757호(2008. 08. 28. 공개)
본 발명은 종래기술의 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 간단한 구성에 의해 돌발전류에 의한 누전차단기의 오동작을 방지할 수 있는 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 누전차단기 테스트동작 시의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 동작 지연을 방지할 수 있는 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 누설전류 검출용 반도체 집적회로는, 전기선로에 설치된 누설전류 검출수단으로부터 입력되는 유도전압에 의해 당해 전기선로의 누전 발생 여부를 판단하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로로, 상기 유도전압을 증폭하는 신호 증폭부와, 상기 신호 증폭부가 출력하는 출력전압과 미리 설정된 차단 결정용 기준전압을 비교하여, 상기 신호 증폭부의 출력전압이 상기 기준전압 이상인 때에는 상기 전기선로를 차단하는 차단신호를 출력하는 차단 결정부와, 상기 신호 증폭부와 상기 차단 결정부 사이에 설치되어서, 상기 신호 증폭부의 출력전압이 미리 정해진 값 이상이면 상기 차단 결정부의 동작을 미리 정해진 동작지연시간만큼 지연시키는 돌발전류 안정화부를 포함하며, 상기 돌발전류 안정화부는, 상기 신호 증폭부의 상기 출력전압으로부터 돌발전류 안정화신호를 생성하여 출력하는 돌발전류 안정화신호 발생부와, 상기 돌발전류 안정화신호가 입력되면 상기 차단 결정부의 동작을 상기 동작지연시간만큼 지연시키는 리셋 타임 제어부를 포함하고, 상기 리셋 타임 제어부는 상기 돌발전류 안정화신호가 입력되면 상기 차단 결정부의 동작을 미리 정해진 지연시간만큼 더 지연시키며, 상기 동작지연시간은 돌발전류 안정화신호 발생부가 상기 신호 증폭부의 상기 출력전압으로부터 상기 돌발전류 안정화신호를 생성하여 출력하기까지의 시간과 상기 미리 정해진 지연시간을 합한 시간이다.
또, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 누전검출기는, 상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로와, 상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 상기 차단신호에 따라서 상기 전기선로를 차단하는 차단부를 포함한다.
본 발명에 의하면 간단한 구성에 의해 돌발전류에 의한 누전차단기의 오동작을 방지할 수 있는 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기를 얻을 수 있다.
또, 본 발명에 의하면 누전차단기 테스트동작 시의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 동작 지연을 방지할 수 있는 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 누전차단기의 구성을 나타내는 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 돌발전류 안정화부의 구성을 나타내는 도면,
도 4는 돌발전류에 의한 누전차단기 오동작 방지동작을 설명하는 파형도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 최저 동작전압 상향부의 구현 예를 나타내는 회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 누설전류 검출용 반도체 집적회로 및 이 반도체 집적회로를 갖는 누전차단기에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기의 개략적인 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2에 나타내는 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태의 누전차단기는 누설전류 검출부(20)와, 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130)와 돌발전류 안정화부(150) 및 최저 동작전압 상향부(170)를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)와, 차단 결정부(130)의 판단 결과 누전으로 판정된 때에 당해 전기선로를 차단하는 차단부(30)와 정류부(40) 및 필터부(50)를 포함한다.
전기선로 등에 누전 발생 시에 당해 전기선로에 설치된 누설전류 검출부(20)가 이를 검지하여 유도전류를 출력하면, 이 유도전류는 입력저항(Rin)에 의해 유도전압으로 변환하여 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 신호 증폭부(110)로 입력된다.
누설전류 검출부(20)는 전기선로 또는 부하 측 전기기기 등에서 발생하는 누설전류를 검출하며, 예를 들어 전기선로 또는 부하 측 전기기기에 설치된 영상변류기(ZCT)일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 누전차단기가 설치되는 전기선로 또는 부하 측 전기기기 등에서 발생한 누설전류를 검출할 수 있는 수단이라면 모두 포함된다.
신호 증폭부(110)는 전기선로 등의 누전 발생 시에 누설전류 검출부(20)가 출력하는 유도전류가 입력저항(Rin)에서 전압으로 변환된 수 mV 크기의 유도전압을 증폭하여 돌발전류 안정화부(150)로 출력한다.
돌발전류 안정화부(150)는 본 발명의 주제인 누전차단기 온 시 등에 발생하는 돌발전류를 누전에 의한 누설전류로 잘못 판단하여 전기선로를 차단하게 되는 누전차단기의 오동작을 방지하도록 하며, 상세에 대해서는 후술한다.
차단 결정부(130)는 돌발전류 안정화부(150)를 통해서 입력되는 신호 증폭부(110)의 출력전압을 미리 설정된 차단 결정용 기준전압과 비교하여, 신호 증폭부(110)의 출력전압이 기준전압 값 이상인 때에는 전기선로 등의 차단동작을 실행하도록 하는 차단신호를 차단부(30)에 출력한다.
최저 동작전압 상향부(170)는 차단 결정부(130)의 최저 동작전압을 높여 주며, 상세에 대해서는 후술한다.
차단부(30)는 미 도시의 코일과 미 도시의 액추에이터나 플런저 등으로 이루어지는 출력부와 미 도시의 개폐기구 등으로 구성되어서, 차단 결정부(130)로부터 출력하는 차단신호에 의해 코일이 자화되면 그 자력에 의해 출력부를 이동시켜서 개폐기구가 자동으로 전기선로 등의 차단동작을 실행한다.
정류부(40)와 필터부(50)를 비롯하여 신호 증폭부(110), 차단 결정부(130) 및 차단부(30) 등은 모두 공지의 구성을 사용하므로 여기에서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
다음에, 돌발전류 안정화부(150)에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 돌발전류 안정화부의 구성을 나타내는 회로도로, (a)는 아날로그 방식의 돌발전류 안정화부(150a)의 구성을, (b)는 디지털 방식의 돌발전류 안정화부(150b)의 구성을 각각 나타낸다. 도 4는 돌발전류에 의한 누전차단기 오동작 방지동작을 설명하는 파형도이다.
통상적으로, 지락에 누설전류는 지속시간이 긴데 반해 누전차단기 온 시 등에 발생하는 돌발전류는 통상 수 ㎳ 이내로 지속시간이 매우 짧다는 특징이 있으며, 본 실시형태의 돌발전류 안정화부(150)는 이와 같은 차이를 이용하여 돌발전류에 의한 누전차단기의 오동작을 방지하도록 한다.
먼저, 도 3(a) 및 도 4를 참조하면서 아날로그 방식의 돌발전류 안정화부(150a)에 대해서 설명한다.
도 3(a)에 나타내는 것과 같이, 아날로그 방식의 돌발전류 안정화부(150)는 펄스발생기(PG)와 스위칭부(1511)와 정전류 원(Is)과 충전용 커패시터(C11) 및 비교기(1512)로 이루어지는 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)와, 리셋 타임 제어부(153) 및 스위치(SW)로 구성된다.
펄스발생기(PG)는 신호 증폭부(110)의 출력단과 접속되어서, 신호 증폭부(110)로부터 차단전압 이상의 전압이 입력되면 펄스신호를 발생하여 스위칭부(1511)로 출력한다.
스위칭부(1511)는 서로 반대 극성을 갖는 스위칭 트랜지스터(TR1) 및 스위칭 트랜지스터(TR2)의 2개의 트랜지스터로 이루어지며, 2개의 트랜지스터의 베이스는 펄스발생기(PG)와 공통으로 접속되어 있다. 또, 스위칭 트랜지스터(TR1)의 이미터는 정전류원(Is)와 접속되고, 스위칭 트랜지스터(TR2)의 이미터는 접지 측과 접속되고, 스위칭 트랜지스터(TR1)와 스위칭 트랜지스터(TR2)의 컬렉터는 비교기(1512)의 일단과 공통으로 접속된다.
비교기(1512)의 일단과 스위칭 트랜지스터(TR1) 및 스위칭 트랜지스터(TR2)의 컬렉터 사이에는 충전용 커패시터(C11)가 병렬로 접속되어 있고, 비교기(1512)의 타 단에는 기준전압(Vref)이 입력된다.
리셋 타임 제어부(153)는 비교기(1512)의 출력에 따라서 동작하여 스위치(SW)를 제어한다. 또, 도 3에는 도시하고 있지 않으나, 리셋 타임 제어부(153)는 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)의 펄스발생기(PG)와 접속되어서 펄스발생기(PG)의 동작을 제어하도록 구성해도 좋다.
스위치(SW)는 신호 증폭부(110)의 출력단과 차단 결정부(130) 사이에 접속되며, 초기상태에서는 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이를 차단하도록 설정되어 있고, 리셋 타임 제어부(153)의 제어에 따라서 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이를 접속(on) 또는 차단(off)한다. 스위치(SW)는 예를 들어 트랜지스터와 같은 스위칭소자를 이용하여 구성할 수도 있고, 물리적인 접점을 갖는 스위치를 이용하여 구성할 수도 있다.
이어서, 돌발전류 안정화부(150a)의 동작에 대해서 설명한다.
신호 증폭부(110)로부터 차단전압 이상의 출력신호(도 4의 trip voltage)가 펄스발생기(PG)로 입력되면(도 4의 시각 t1) 펄스발생기(PG)는 펄스신호를 발생하여 스위칭부(1511)에 인가하고, 이에 따라 스위칭 트랜지스터(TR1)는 턴 온(turn on) 되고 스위칭 트랜지스터(TR2)는 턴 오프(turn off) 된다. 따라서 정전류 원(Is)으로부터 흐르는 전류에 의해 충전용 커패시터(C11)를 충전한다.
충전용 커패시터(C11)가 충전되기 시작하면 그 충전전압은 비교기(1512)의 일단으로 입력되고, 비교기(1512)는 충전용 커패시터(C11)부터 입력하는 전압과 기준전압(Vref)을 비교하고 비교결과는 리셋 타임 제어부(153)로 출력한다.
충전용 커패시터(C11)가 충전됨에 따라서 비교기(1512)로 입력하는 전압은 점차 증가하며, 일정 시간이 지나서 충전용 커패시터(C11)가 미리 정해진 전압으로 충전이 완료하여 비교기(1512)의 일단으로 입력하는 전압이 기준전압(Vref) 이상이 되면 비교기(1512)는 리셋 타임 제어부(153)에 출력신호(도 4의 BCS 출력)를 출력한다(도 4의 시각 t2).
여기서, 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)로부터 돌발전류 안정화신호가 출력되는 시간, 즉, 충전용 커패시터(C11)가 기준전압(Vref)까지 충전되는 시간이 돌발전류 안정화시간(도 4의 BCS time)이 되며, 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)로부터 돌발전류 안정화신호가 입력되면(도 4의 시각 t2) 돌발전류 안정화신호가 입력되는 순간부터 미리 정해진 시간만큼 지연(도 4의 시각 t2~t3 사이)된 시각인 시각 t3에서 리셋 타임 제어부(153)는 비교기(1512)로부터 계속해서 돌발전류 안정화신호가 출력되는가 여부를 판단한다.
도 4(b)에 나타내는 것과 같이 지락 사고에 의한 누설전류는 시간이 지나도 계속해서 전기선로와 대지 사이로 흐르며, 따라서 누설전류 검출부(20)로부터 신호 증폭부(110)로 입력하는 유도전류도 계속해서 입력된다. 반면에 돌발전류는 누설전류와는 달리 지속적이지 않으며, 도 4(c)의 상단에 나타내는 것과 같이 시간이 지남에 따라서 점차 감소하여 통상 수 ㎳ 이내에 소멸한다.
따라서 도 4(b)와 같이, 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)가 돌발전류 안정화신호를 출력하고 나서 미리 정해진 시간이 지났음에도 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)의 비교기(1512)로부터 돌발전류 안정화신호가 계속해서 출력되면 리셋 타임 제어부(153)는 신호 증폭부(110)로부터 출력하는 신호가 누전으로 인한 누설전류에 기인한 유도전압인 것으로 판정하고 펄스발생기(PG)를 제어하여 동작을 정지시키는 동시에 스위치(SW)를 제어하여 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이의 차단을 해제한다.
따라서 신호 증폭부(110)의 출력전압은 정상적으로 차단 결정부(130)로 출력되고, 차단 결정부(130)는 신호 증폭부(110)의 출력전압을 미리 설정된 차단 결정용 기준전압과 비교하여, 신호 증폭부(110)의 출력전압이 기준전압 값 이상인 때에는 차단신호를 차단부(30)로 출력한다(도 4(b)의 시각 t3).
반대로, 돌발전류 안정화신호가 리셋 타임 제어부(153)로 입력되고 나서 미리 정해진 지연시간이 지난 시점에서 비교기(1512)로부터 돌발전류 안정화신호가 계속해서 입력되지 않으면 리셋 타임 제어부(153)는 신호 증폭부(110)로부터 출력하는 차단전압 이상의 신호가 돌발전류에 의한 것으로 판정하고, 스위치(SW)를 제어하여 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이의 차단을 유지함으로써 차단전압은 출력되지 않는다.
돌발전류 안정화부(150a)의 돌발전류 안정화시간은 충전용 커패시터(C11)의 용량을 조절함으로써 변경할 수 있다.
다음에, 디지털 방식의 돌발전류 안정화부(150b)에 대해서 설명한다. 도 3(b)에 나타내는 것과 같이, 디지털 방식의 돌발전류 안정화부(150a)는 오실레이터(OSC)와 카운터(1513) 및 비교기(1514)로 이루어지는 돌발전류 안정화신호 발생부(151b)와, 리셋 타임 제어부(153) 및 스위치(SW)를 포함한다.
카운터(1513)의 일단은 신호 증폭부(110)의 출력단과 접속되어 있고, 신호 증폭부(110)로부터 차단전압 이상의 전압이 입력되면 카운터(1513)는 오실레이터(OSC)로부터 입력하는 클록(CLK)을 카운트하여 비교기(1514)의 일단으로 출력한다.
비교기(1514)는 카운터(1513)의 카운트 수가 미리 정해진 값(ref) 이상이면 리셋 타임 제어부(153)에 돌발전류 안정화신호를 출력한다. 돌발전류 안정화신호가 입력되면 리셋 타임 제어부(153)는 돌발전류 안정화신호 입력시점에서부터 미리 정해진 시간만큼 시간을 지연(도 4의 시각 t2~t3 사이)시킨 시각인 시각 t3에서 비교기(1542)로부터 계속해서 돌발전류 안정화신호가 입력되는가 여부를 판단하며, 그 이후의 동작은 앞에서 설명한 돌발전류 안정화부(150a)의 동작과 동일하다.
이와 같이, 본 실시형태의 돌발전류 안정화부(150)는 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이에 설치되어서, 신호 증폭부(110)로부터 입력되는 신호(신호 증폭부(110)의 출력신호)가 미리 정해진 전압(도 4의 Trip Voltage) 이상인가 여부를 확인하고, 확인 결과 신호 증폭부(110)의 출력신호가 미리 정해진 차단전압 이상이면 신호 증폭부(110)에서 차단 결정부(130)로 출력하는 전압의 출력을 미리 정해진 동작지연시간(본 실시형태에서는 돌발전류 안정화시간 + 리셋 타임 제어부(153)의 지연시간)만큼 지연시킨 후, 이 동작지연시간이 지난 후에도 계속해서 차단전압 이상의 신호가 신호 증폭부(110)로부터 출력되면 신호 증폭부(110)의 출력신호가 차단 결정부(130)로 출력되도록 한다.
돌발전류 안정화부(150b)의 돌발전류 안정화시간은 비교기(1514)의 기준 카운트 수(ref) 또는 오실레이터(OSC)의 주파수를 조절함으로써 변경할 수 있다.
다음에, 도 2 및 5를 참조하면서 누전차단기 테스트동작 시의 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 동작 지연을 방지하는 방법에 대해서 설명한다.
앞에서도 설명한 것과 같이, 본 실시형태의 누전차단기는 필터부(50)의 리플 제거용 커패시터에 충전된 전하가 방전되는 동시에 누전차단기의 차단 결정부(130)도 함께 동작하도록 함으로써 테스트 시의 차단 결정부(130)의 차단신호 출력과 누설전류 검출용 반도체 집적회로(100)의 오프 동작이 동시에 일어나도록 한다.
이를 위해 본 실시형태에서는 정류부(40)가 정류한 직류전압(맥류)에서 리플 성분을 제거하는 필터부(50)와 차단 결정부(130) 사이에 설치되어서 차단 결정부(130)에 인가되는 전압(차단 결정부(130)의 동작전압)을 상향시킴으로써 결과적으로 차단 결정부(130)가 빨리 오프 동작을 하도록 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태의 최저 동작전압 상향부의 구현 예를 나타내는 회로도이며, (a)는 최저 동작전압 상향수단으로 저항소자를, (b)는 트랜지스터를, (c)는 다이오드를 사용한 예를 각각 나타낸다.
먼저, 도 5(a)의 예에서는 최저 동작전압 상향수단으로 저항소자를 이용하고 있고, 필터부(50)에서 차단 결정부(130)로 흐르는 전류에 의해 저항(R11)에서 발생하는 전압강하를 이용하여 차단 결정부(130)의 최저 동작전압을 상향시킨다.
여기서, 차단 결정부(130)의 최저 동작전압 상향 값은 저항(R11)치를 변경하는 방법으로 조절할 수 있다.
다음에, 도 5(b)의 예에서는 최저 동작전압 상향수단으로 트랜지스터를 이용하고 있고, 베이스와 컬렉터를 공통 접속한 NPN형 바이폴라 트랜지스터(TR11)를 필터부(50)와 차단 결정부(130)에 접속하여, 트랜지스터(TR11)의 문턱 전압(Vbe) 만큼 차단 결정부(130)의 최저 동작전압을 상향시킨다.
여기서, 차단 결정부(130)의 최저 동작전압 상향 값은 트랜지스터(TR11)를 2개 이상 직렬로 연결하는 방법에 의해 조절할 수 있다.
다음에, 도 5(c)의 예에서는 최저 동작전압 상향수단으로 다이오드를 이용하고 있고, 다이오드(D11)의 애노드 단자는 필터부(50)와, 캐소드 단자는 차단 결정부(130)와 접속하여 다이오드(D11)의 문턱 전압(Vth) 만큼 차단 결정부(130)의 최저 동작전압을 상향시킨다.
여기서, 차단 결정부(130)의 최저 동작전압 상향 값은 다이오드(D11)를 2개 이상 직렬로 연결하는 방법에 의해 조절할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 또는 변형 실시가 가능함은 당연하다.
예를 들어 상기 실시형태에서는 돌발전류 안정화부(150)는 (돌발전류 안정화시간 + 리셋 타임 제어부(153)의 지연시간)만큼의 동작지연시간이 지난 후에도 신호 증폭부(110)로부터 차단전압 이상의 유도전압이 차단 결정부(130)로 입력하면 차단 결정부(130)가 차단신호를 출력하도록 함으로써 돌발전류에 의한 누전차단기의 오동작을 방지하도록 하였다.
그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 돌발전류 안정화부(150)의 돌발전류 안정화신호 발생부(151a)의 충전용 커패시터(C11)의 용량을 증가시키거나 또는 돌발전류 안정화부(150b)의 오실레이터(OSC)의 주파수 조정 등의 방법에 의해 돌발전류 안정화시간을 증가시킴으로써 리셋 타임 제어부(153)에 의한 별도의 지연시간 없이도 돌발전류에 의한 누전차단기의 오동작을 방지하도록 해도 좋다.
또, 상기 실시형태에서는 돌발전류 안정화부(150)가 스위치(SW)를 제어하여 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이를 접속 또는 차단하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스위치(SW) 없이, 신호 증폭부(110)와 차단 결정부(130) 사이는 항상 접속상태로 하면서, 돌발전류 유입 여부에 따라서 돌발전류 안정화부(150)가 차단 결정부(130)의 동작을 온 또는 오프 하도록 제어해도 좋다.
또, 상기 실시형태에서 설명한 돌발전류에 의한 오동작 방지와 차단 결정부의 최저 동작전압 상향에 의한 오동작 방지에 대해서는 각 별개로 실시해도 좋고, 서로 조합시켜서 함께 실시해도 좋다. 또, 상기 실시형태와 상기 변형 예는 각각 별도로 실시해도 좋고 서로 조합시켜서 실시해도 좋다.
20 누설전류 검출부
100 누설전류 검출용 반도체 집적회로
110 신호 증폭부
130 차단 결정부
151 돌발전류 안정화신호 발생부
153 리셋 타임 제어부
150 돌발전류 안정화부
170 최저 동작전압 상향부

Claims (9)

  1. 전기선로에 설치된 누설전류 검출수단으로부터 입력되는 유도전압에 의해 당해 전기선로의 누전 발생 여부를 판단하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로로,
    상기 유도전압을 증폭하는 신호 증폭부와,
    상기 신호 증폭부가 출력하는 출력전압과 미리 설정된 차단 결정용 기준전압을 비교하여, 상기 신호 증폭부의 출력전압이 상기 기준전압 이상인 때에는 상기 전기선로를 차단하는 차단신호를 출력하는 차단 결정부와,
    상기 신호 증폭부와 상기 차단 결정부 사이에 설치되어서, 상기 신호 증폭부의 출력전압이 미리 정해진 값 이상이면 상기 차단 결정부의 동작을 미리 정해진 동작지연시간만큼 지연시키는 돌발전류 안정화부를 포함하며,
    상기 돌발전류 안정화부는,
    상기 신호 증폭부의 상기 출력전압으로부터 돌발전류 안정화신호를 생성하여 출력하는 돌발전류 안정화신호 발생부와,
    상기 돌발전류 안정화신호가 입력되면 상기 차단 결정부의 동작을 상기 동작지연시간만큼 지연시키는 리셋 타임 제어부를 포함하고,
    상기 리셋 타임 제어부는 상기 돌발전류 안정화신호가 입력되면 상기 차단 결정부의 동작을 미리 정해진 지연시간만큼 더 지연시키며,
    상기 동작지연시간은 돌발전류 안정화신호 발생부가 상기 신호 증폭부의 상기 출력전압으로부터 상기 돌발전류 안정화신호를 생성하여 출력하기까지의 시간과 상기 미리 정해진 지연시간을 합한 시간인 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌발전류 안정화신호 발생부는,
    상기 신호 증폭부의 출력단에 접속되어서, 상기 신호 증폭부의 출력전압이 미리 정해진 값 이상이면 펄스신호를 발생하는 펄스발생기와,
    상기 펄스신호에 의해 동작하여 정전류 원으로부터 흐르는 전류를 개폐하는 스위칭소자와,
    상기 스위칭소자의 출력단에 접속되어서 상기 정전류 원의 전류를 충전하는 커패시터와,
    상기 커패시터의 충전전압이 기준전압 이상이면 상기 돌발전류 안정화신호를 출력하는 비교기를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌발전류 안정화신호 발생부는,
    클록 신호를 발생하는 오실레이터와,
    상기 신호 증폭부의 출력단에 접속되어서, 상기 신호 증폭부의 출력전압이 미리 정해진 값 이상이면 상기 오실레이터가 발생하는 클록 신호를 카운트하는 카운터와,
    상기 카운터의 카운트 수가 미리 정해진 카운트 수 이상이면 상기 돌발전류 안정화신호를 출력하는 비교기를 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 증폭부와 상기 차단 결정부 사이에 접속된 스위치를 더 포함하며,
    상기 리셋 타임 제어부는 상기 스위치를 제어하여 상기 신호 증폭부와 상기 차단 결정부 사이를 개폐함으로써 상기 차단 결정부의 동작을 상기 동작지연시간만큼 지연시키는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  7. 청구항 1에 있어서,
    전원 전압을 정류하는 정류부의 직류전압에서 리플 성분을 제거하는 필터부와 상기 차단 결정부 사이에 접속되어서 상기 차단 결정부의 최저 동작전압을 상향시키는 최저 동작전압 상향부를 더 포함하는 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 최저 동작전압 상향부는 상기 필터부와 상기 차단 결정부 사이에 접속된 저항, 트랜지스터 또는 다이오드 중 어느 하나인 누설전류 검출용 반도체 집적회로.
  9. 청구항 1, 3, 4, 6, 7, 8 중 어느 한 항에 기재된 누설전류 검출용 반도체 집적회로와,
    상기 누설전류 검출용 반도체 집적회로의 상기 차단신호에 따라서 상기 전기선로를 차단하는 차단부를 포함하는 누전차단기.
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