KR0121247Y1 - 돌입전류 차단회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 돌입전류 차단회로에 관한 것으로, 특히 NTC 특성을 갖는 소자를 이용하여 전원투입초기시 발생하는 돌입전류를 충분히 방지하면서 회로의 신뢰성을 향상 시키고 생산성 향상 및 PCB 면적을 축소하도록 한 돌입전류 차단회로에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 돌입전류 차단회로는 상용전원공급스위치와, 상기 상용전원공급스위치에 의해 전달되는 상용교류전원(110V-220V)을 직류전원으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에 의한 직류전원으로 충전하여 평활전압을 출력하는 평활수단과, 전원차단시 상기 평활수단의 평활전압에 대한 방전시간을 길게 하여 전원 재투입시 과도한 돌입전류를 방지하고, 정상 운전시 제어전원을 출력하는 저전압차단수단과, 상기 저전압차단수단의 제어전원에 의해 전체 제어시스템에 전원을 공급하는 전원회로부와, 상용전원의 최초 돌입전류를 방지하는 부성온도특성(NTC)을 갖는 소자를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

돌입전류 차단회로

제1도는 일반적인 세탁기 구동용 BLDC 모터제어장치에 대한 블록도.

제2도는 종래의 돌입전류 차단회로의 회로도.

제3도는 본 고안의 돌입전류 차단회로의 회로도.

제4도는 본 고안의 부성온도특성(NTC)소자의 온도 및 저항특성에 대한 그래프.

제5도는 본 고안의 전원차단시 평활커패시터 방전특성에 대한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 상용전원 공급스위치 22 : 정류부

23 : 평활커패시터 40 : 저전압차단회로부

35 : 부성온도특성(NTC)소자 41 : 제너다이오드

42 : 발광다이오드 43 : 제1트랜지스터

44 : 제2트랜지스터 45 : 전원회로부

본 고안은 돌입전류 차단회로에 관한 것으로, 특히 NTC 특성을 갖는 소자를 이용하여 전원투입 초기시 발생하는 돌입전류를 충분히 방지하면서 회로의 신뢰성을 향상시키고 생산성 향상 및 PCB 면적을 축소하도록 한 돌입전류 차단회로에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기 구동용 BLDC 모터제어에서 전원투입시 투입순간 커패시터의 과다한 충전전류에 의해 정류다이오드, 커패시터, 스위치등의 소자가 파손 또는 수명 저하되는 문제가 발생되게 된다.

이를 해결하기 위해 전원투입초기는 낮은 온도에서 저항이 높게 나타나는 특성에 의해 커패시터의 순간 충전전류를 낮게하고 전원투입후는 온도상승으로 저항이 낮아지는 특성에 의해 저항손실을 줄이는 NTC 소자를 연결하여 사용하였으나, 전원 차단후 다시 투입했을때 발생하는 순간 충전전류(돌입전류)를 방지하지 못하게 됐다

그러나 최근 전원 재투입시 돌입전류를 줄이는 목적으로 전원회로부와 저전압시 전원회로를 차단하는 회로를 두는 경향이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 돌입전류 차단회로를 설명하면 다음과 같다.

제1도는 일반적인 세탁기 구동용 BLDC 모터제어장치에 대한 블록도이고, 제2도는 종래의 돌입전류방지회로의 회로도이다.

일반적인 세탁기 구동용 BLDC 모터 제어장치는 제2도에 도시한 바와같고, 크게 제어회로부(16), 필터부(1), 돌입전류방지부(2), 정류부(3), 평활커패시터(4), 인버터부(5), 전원회로부(7)등으로 나누어진다.

전원이 인가되면 필터부(1)를 거쳐 돌입전류방지부(2), 정류부(3)를 통해 평활커패시터(4)를 충전하게 된다.

평활커패시터(4)의 충전전압은 인버터부(5)를 통해 제어회로부(16)의 제어에 따라 요구하는 전압과 주파수의 교류전원으로 바꾸어 전동기(6)가 공급하게 된다.

제어회로부(16)는 전동기(6) 회전자의 회전속도를 센서부(11)에서 감지하여 신호를 마이컴(12)에 전달하고, 마이컴(12)에서 회전자 위치에 맞게 상신호와 PWM신호를 모듈레이션회로(13)와 버퍼회로(14)에서 처리하여 게이트신호를 만들고, 게이트 구동부(10)에서 인버터부(5)의 전력스위칭소자(트라이악)에 있는 게이트를 직접 구동할 수 있는 신호를 만들어 공급하게 된다.

교류전압 감지부(8)는 정전시 감지하여 마이컴(12)에서 처리하도록 하게하고, 과전류보호를 위해 과전류보호회로부(9)는 과부하 신호를 검출하여 마이컴(12)에 전달하고, 마이컴(12)에서 과부하신호를 제어한다.

세탁기의 행정 상황 및 각 상태를 표시하는 디스플레이와 사용자의 모드선택을 위한 인터페이스회로(15)에 의해 마이컴(12)에 명령신호를 입·출력하고, 평활커패시터의 충전전압을 받아 제어회로부(16)에 전원을 공급하기 위한 전원회로부(7)가 있다.

종래의 돌입전류 차단회로는 제2도와 같이 상용전원을 인가하고 차단하는 상용전원 공급스위치(21)와, 상기 상용전원 공급스위치(21)에 의해 직류전원으로 변환시키는 정류부(22)와, 상기 정류부(22)에 의해 전압을 충전하여 제어전압을 출력하는 평활커패시터(23)와, 저항(30), 커패시터(29), 다이오드, 연산증폭기(31)로 이루어져 상기 평활커패시터(23)의 제어전압을 받아 검출신호를 발생하는 전압검출부(28)와 트라이악 구동 IC로 구성되어 상기 전압검출부(28)에 의해 게이트신호를 출력하는 구동부(27)와, PTC소자(25), 트라이악(26)등으로 구성되어, 상기 구동부(27)의 게이트신호를 받아서 구동하는 돌입전류차단부(24)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 종래의 돌입전류 차단회로에 대한 동작은 상용전원 공급스위치(21)를 통해서 상용전원을 인가하면 정류부(22)를 지나 직류전원으로 변하고, 이 직류전압을 평활커패시터(23)를 통해 평활전압으로 된다.

이때 발생하는 전류는 돌입전류차단부(24)를 통과하게 된다.

한편 전원인가 초기시에는 저온에서 저저항 특성을 가지는 돌입전류 차단부(24)의 PTC소자(25)가 동작하여 정류부(22)를 통해 평활 커패시터(23)에 충전한다.

상기 평활커패시터(23)에 충전이 완료되면 전압검출부(28)에 제어전압을 발생하고 전압검출부(28)의 거패시터(29)에 충전된 전압과 저항(30) 양단전압을 연산증폭기(31)에서 비교하여 커패시터(29)에 충전된 전압이 크면 구동부(27)에 검출신호를 출력한다.

구동부(27)에서 검출신호를 받아 돌입전류 차단부(24)의 트라이악(26)에 게이트신호를 출력하여 PTC소자(25)를 통과하는 전류패스(path)가 트라이악(25)을 통과하는 전류패스(path)로 바뀐다.

즉, 전원인가시에는 저온에서 저저항 특성을 가지는 PTC 소자(25)를 통과하는 패스(path)를 형성하고, 전원 인가후에는 평활커패시터(23)에서 발생하는 제어전압이 생성하는 시간과 전압검출부(28)의 커패시터(29)의 충전시간 동안에 PTC 소자(25)는 온도가 상승하여 저항이 높아지면서 전압검출부(28)와 구동부(27)를 거친 신호가 돌입전류차단부(24)의 트라이악(26)을 도통시켜 트라이악(26)을 통과하는 패스(path)를 형성한다.

상기와 같은 종래의 돌입전류 차단회로는 회로가 복잡하고 부품수가 많아 단가가 높으며 PCB 면적을 많이 차지하고, 상용전원공급스위치를 절단하고 난 후 다시 통전시킬 경우 평활커패시터가 완전 방전이되지 않고 남아있는 전압에 의해서 돌입전류차단부의 트라이악을 동작시켜 전원 재투입시 초기에 흐르는 과다전류를 차단할 수 없는 단점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로, 특히 NTC 특성을 갖는 소자를 이용항 전원투입 초기시 발생하는 돌입전류를 충분히 방지하면서 회로의 신뢰성을 향상시키고 생산성 향상 및 PCB 면적을 축소하도록 한 돌입전류 차단회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 돌입전류 차단회로는 상용전원공급스위치와, 상기 상용전원공급스위치에 의해 전달되는 상용교류전원(110V-220V)을 직류전원으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에 의한 직류전원으로 충전하여 평활전압을 출력하는 평활수단과, 전원차단시 상기 평활수단의 평활전압에 대한 방전시간을 길게하여 전원재투입시 과도한 돌입전류를 방지하고, 정상 운전시 제어전원을 출력하는 저전압차단수단과, 상기 저전압차단수단의 제어전원에 의해 전체 제어시스템에 전원을 공급하는 전원회로부와, 상용전원의 최초 돌입전류를 방지하는 부성온도특성(NTC)을 갖는 소자를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 돌입전류 차단회로를 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안의 돌입전류 차단회로의 회로도이고, 제4도는 본 고안의 NTC 소자의 온도 및 저항특성에 대한 그래프이고, 제5도는 본 고안의 전원차단시 평활 커패시터 방전특성에 대한 그래프이다.

본 고안의 돌입전류 차단회로는 제3도와 같이 상용전원을 인가하고 차단하는 상용전원 공급스위치(21)와, 상기 상용전원 공급스위치(21)에 의해 직류전원으로 변환시키는 정류부(22)와, 상기 정류부(22)에 의해 전압을 충전하여 제어전압을 출력하는 평활커패시터(23)와, 제1, 제2트랜지스터(43,44), LED(42), 제너다이오드(41)등으로 구성되어 상기 평활커패시터(23)의 불완전 방전으로 발생하는 저전압을 차단하여 상기 평활커패시터(23)를 완전 방전시키고, 구동전압을 출력하는 저전압 차단회로부(40)와, RCC 방식으로 구성되어 상기 저전압 차단회로부(40)에서 출력한 제어전압으로, 세탁기 시스템 전체를 제어하는 제어회로부에 구동전압을 공급하는 전원회로부(45)와, 고온에서 저저항, 저온에서 고저항특성으로 초기돌입전류를 제어하는 NTC 소자(35)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 돌입전류 차단회로에 대한 동작은 제3도와 제4도에 도시한 바와같이 상용전원공급스위치(21)를 통해 상용전원을 인가하면 정류부(22)를 지나 직류전원으로 변환하고, 이 전압은 평활커패시터(23)에 의해 평활전압(구동전압)으로 된다.

이때 발생하는 돌입전류는 NTC 소자(35)를 통과하여 전원투입 초기에는 NTC 소자(35) 특성상 제4도와 같이 저온(101)에서 고저항이므로(102) 과도한 초기돌입전류를 제어하게 되고, 전원투입후는 흐르는 전류에 의해 발생하는 열손실로 온도가 높아지게 되고(101) 저항은 낮아지게 되어(102) 운전시 저항손실을 줄일 수 있게 한다.

그러나 NTC 소자(35)의 열시정수가 커서 전원 재투입시 NTC 소자(35)가 식기 위한 충분한 시간을 확보하지 않으면 NTC 소자(35)의 온도는 높고, 저항은 낮아지며 과도한 돌입전류가 흘러 주변소자의 손상을 초래하게 된다.

그런데, 평활커패시터(23)에서 발생하는 평활전압(구동전압)은 저전압 차단회로부(40)에 인가 전압으로 형성되며 전원투입후 구동전압(평활전압)은 저저압 차단회로부(40)의 제너다이오드(41)의 제너전압 이상이므로 A패스(path)로 전류가 흘러 제1트랜지스터(43)와 제2트랜지스터(44)를 동작시킨다.

이때 전원회로부(45)와 구동전압을 인가하여 제어회로부에 전압을 공급한다.

제5도와 같이 전원차단시(T₁) 평활커패시터(23)에서 발생하는 구동전압(평활전압)이 적정전압(제너전압)이하로 감소하면 저전압 차단회로부(40)의 LED(발광다이오드)(42)에 의해 느리게 자연방전이 되도록(103,104) B패스(path)로 전류 흐름이 이루어진다.

NTC 소자(35)가 식기전에 전원을 재투입할 경우 평활커패시터(23)의 자체 방전만을 허용하여 방전시간을 길게 한 평활전압(구동전압)을 유지하므로 NTC 소자(35)에 의한 저항저감은 전압차(상용전원전압-평활(구동)전압) 저감을 통해 보상하도록 한다.

이때, 과도한 돌입전류가 흘러도 전압차 저감의 보상에 의해 돌입전류를 방지한다.

상기와 같은 본 고안의 돌입전류 차단회로는 회로를 간단히 구성할 수 있고, 충분히 돌입전류를 방지할 수 있으므로 회로에 신뢰성을 증대시키고 단가절감시키며, 생산성 향상 및 PCB 면적을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상용전원공급스위치와, 상기 상용전원공급스위치에 의해 전달되는 상용교류전원(110V-220V)을 직류전원으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부에 의한 직류전원으로 충전하여 평활전압을 출력하는 평활수단과, 전원차단시 상기 평활수단의 평활전압에 대한 방전시간을 길게하여 전원 재투입시 과도한 돌입전류를 방지하고, 정상 운전시 제어전원을 출력하는 저전압차단수단과, 상기 저전압차단수단의 제어전원에 의해 전체 제어시스템에 전원을 공급하는 전원회로부와, 상용전원의 최초 돌입전류를 방지하는 부성온도특성(NTC)을 갖는 소자를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 돌입전류 차단회로.
2. 제1항에 있어서, 저전압차단수단은 평활전압이 제너전압보다 크거나 작음에 따라 전류를 차단하고 흘리게하는 제너다이오드와, 상기 제너다이오드에 의해 동작하는 제1,제2트랜지스터와, 상기 제너다이오드에 차단될 경우 충전된 평활전압에 대한 방전시간을 연장하는 발광다이오드를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 돌입전류 차단회로.