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WO2013141429A1 - 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치 - Google Patents

직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치 Download PDF

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Publication number
WO2013141429A1
WO2013141429A1 PCT/KR2012/002241 KR2012002241W WO2013141429A1 WO 2013141429 A1 WO2013141429 A1 WO 2013141429A1 KR 2012002241 W KR2012002241 W KR 2012002241W WO 2013141429 A1 WO2013141429 A1 WO 2013141429A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
terminal
negative
constant voltage
common terminal
lightning surge
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/002241
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
우제욱
서용준
서재호
우윤식
김장주
Original Assignee
주식회사 그라운드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 그라운드 filed Critical 주식회사 그라운드
Publication of WO2013141429A1 publication Critical patent/WO2013141429A1/ko

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/04—Arrangements for preventing response to transient abnormal conditions, e.g. to lightning or to short duration over voltage or oscillations; Damping the influence of DC component by short circuits in AC networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • the present invention relates to a lightning surge protection device for direct current power, and more particularly, to a lightning surge protection device for direct current power that protects a load facility using a direct current power supply from lightning surges.
  • the conventional surge protector is composed of a constant voltage element to remove the lightning surge by the operation of the overvoltage of the lightning surge, and in the case of the DC power supply, the positive lightning surge is removed, but the lightning surge having the negative polarity is not removed.
  • Background art related to the present invention is a 'lightning protection method and apparatus of a communication device' of Republic of Korea Patent Publication No. 10-2003-0021890 (2003.03.15).
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the forward semiconductor characteristics of the diode in the case of removing the overvoltage and overcurrent due to the lightning surge and having a negative lightning surge with respect to the original positive electrode of each of the DC power lines
  • the purpose of the present invention is to provide a lightning surge protection device for a DC power supply which removes a negative surge by using a high voltage and removes an AC component having a high frequency impulse characteristic by using a fast operating characteristic of a capacitor.
  • Lightning surge protection device for a DC power supply includes an overvoltage removing unit for removing the overvoltage by the lightning surge drawn from the positive terminal and the negative terminal to the common terminal connected to the ground terminal; An impulse removal unit for removing impulses caused by lightning surges introduced from the positive terminal and the negative terminal; And a negative surge removing unit for removing a lightning surge having negative polarities drawn from the positive terminal and the negative terminal.
  • the overvoltage removing unit includes a first constant voltage device connected between the common terminal and the plus terminal; And a second constant voltage device connected between the common terminal and the negative terminal, wherein the first constant voltage device and the second constant voltage device are connected in series.
  • the first constant voltage device and the second constant voltage device of the present invention include a gas discharge tube (GDT), a metal oxide varistor (MOV), a zener diode, a silicon controlled rectifier (Silicon Controlled). Rectifier: SCR, Varistor (Varistor), Triac (Triac) and Arrester (Arrester) is characterized in that any one.
  • GDT gas discharge tube
  • MOV metal oxide varistor
  • zener diode a silicon controlled rectifier
  • Rectifier SCR, Varistor (Varistor), Triac (Triac) and Arrester (Arrester) is characterized in that any one.
  • the impulse removing unit of the present invention includes a first capacitor connected between the common terminal and the plus terminal; And a second capacitor connected between the common terminal and the negative terminal, wherein the first capacitor and the second capacitor are connected in series.
  • the negative polarity surge removing unit of the present invention includes: a first diode connected in a reverse direction to the plus terminal between the common terminal and the plus terminal; And a second diode connected in a reverse direction to the plus terminal between the common terminal and the negative terminal, wherein the first diode and the second diode are connected in series.
  • the present invention may further include a third constant voltage device connected between the ground terminal and the common terminal.
  • the third constant voltage device of the present invention is a gas discharge tube (GDT), a metal oxide varistor (MOV), a zener diode, a silicon controlled rectifier (SCR), a varistor It is characterized in that any one of (Varistor), Triac (Triac) and Arrester (Arrester).
  • the common terminal of the present invention is connected to the load-side common terminal provided in the DC load facility, the ground terminal is characterized in that connected to the load-side ground terminal provided in the DC load facility.
  • the common terminal of the present invention is connected to the load-side common terminal provided in the DC load facility, the ground terminal is characterized in that connected to the ground of the reference potential of the electrical circuit system provided outside the DC load facility.
  • the present invention further includes a switching unit connected to the positive terminal and the negative terminal in series to block an overcurrent.
  • the present invention eliminates the overvoltage / overcurrent caused by the lightning surge and removes the negative surge by using the forward semiconductor characteristics of the diode in the case of having the negative lightning surge with respect to the original positive electrode of each of the DC power lines.
  • the present invention removes an AC component having an impulse characteristic of a high frequency by using a fast operation characteristic of the high frequency of the capacitor. Through this, the present invention can effectively protect and stably operate the electrical and electronic communication information facilities that are DC load facilities from lightning surges.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a lightning surge protection device for a DC power supply according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example in which a lightning surge protection device for a DC power supply according to an embodiment of the present invention is installed in a DC load facility.
  • FIG. 3 is a view showing another example in which a lightning surge protection device for a DC power supply according to an embodiment of the present invention is installed in a DC load facility.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a lightning surge protection device for a DC power supply according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing an example in which a lightning surge protection device for a DC power supply according to an embodiment of the present invention is installed in a DC load facility
  • 3 is a view showing another example in which a lightning surge protection device for a DC power supply according to an embodiment of the present invention is installed in a DC load facility.
  • an overvoltage removing unit 50, an impulse removing unit 60, a negative surge removing unit 70, and a third constant voltage device are illustrated in FIG. 1. 80 and the switching unit 90.
  • the overvoltage removing unit 50 receives an overvoltage caused by a lightning surge introduced into the positive terminal 10 and the negative terminal 40. This eliminates the voltage / current of the large-capacity lightning surge and prevents the impulse removal unit 60 and the negative surge removal unit 70 from being damaged by the lightning surge.
  • the overvoltage remover 50 is connected to the common terminal 20 connected to the ground terminal 30 between the positive terminal 10 and the negative terminal 40 connected to the DC power supply 200.
  • the overvoltage remover 50 includes a first constant voltage element 51 and a second constant voltage element 52.
  • the positive terminal 10 is connected to the positive electrode of the DC power source 200
  • the negative terminal 40 is connected to the negative electrode of the DC power source 200.
  • the first constant voltage element 51 and the second constant voltage element 52 may include a gas discharge tube (GDT), a metal oxide varistor (MOV), a zener diode, a silicon controlled rectifier ( Silicon Controlled Rectifier (SCR), Varistor, Triac and Arrester may be employed.
  • GDT gas discharge tube
  • MOV metal oxide varistor
  • SCR Silicon Controlled Rectifier
  • Varistor Triac and Arrester
  • the first constant voltage element 51 is connected between the common terminal 20 and the plus terminal 10 and in parallel with the plus terminal 10.
  • the second constant voltage device 52 is connected between the common terminal 20 and the negative terminal 40 and connected in parallel with the negative terminal 40.
  • the first constant voltage element 51 and the second constant voltage element 52 are connected in series. That is, the common terminal 10 is connected between the first constant voltage element 51 and the second constant voltage element 52 connected in series.
  • the third constant voltage device 80 is connected to the common terminal 20, and is connected between the ground terminal 30 and the common terminal 20 to block overvoltage applied to the common terminal 20.
  • the third constant voltage device 80 may include a gas discharge tube (GDT), a metal oxide varistor (MOV), a zener diode, a silicon controlled rectifier (SCR), Varistor, Triac and Arrester can be employed.
  • GDT gas discharge tube
  • MOV metal oxide varistor
  • SCR silicon controlled rectifier
  • Varistor Triac and Arrester
  • the impulse removing unit 60 removes the AC component of the lightning surge having the impulse characteristic of the high frequency introduced into the positive terminal 10 and the negative terminal 40 by rapidly charging and discharging in response to the high frequency of the AC component.
  • the common terminal 20 is connected between the terminal 10 and the negative terminal 40.
  • the impulse removing unit 60 includes a first capacitor 61 and a second capacitor 62, and the first capacitor 61 is connected between the common terminal 20 and the plus terminal 10 and has a plus terminal ( 10) is connected in parallel.
  • the second capacitor 62 is connected between the common terminal 20 and the negative terminal 40 and in parallel with the negative terminal 40.
  • the first capacitor 61 and the second capacitor 62 are connected in series. That is, the common terminal 20 is connected between the first capacitor 61 and the second capacitor 62 connected in series.
  • the negative surge removing unit 70 removes a lightning surge having negative polarity introduced into the positive terminal 10 and the negative terminal 40, and includes a first diode 71 and a second diode 72. .
  • the first diode 71 is connected between the common terminal 20 and the plus terminal 10 and in parallel with the plus terminal 10.
  • the second diode 72 is connected between the common terminal 20 and the negative terminal 40 and in parallel with the negative terminal 40.
  • the first diode 71 and the second diode 72 are connected in series. That is, the first diode 71 and the second diode 72 are connected in series, and the common terminal 20 is connected between the first diode 71 and the second diode 72.
  • the first diode 71 and the second diode 72 are connected in a reverse direction to the plus terminal 10. That is, the positive terminal 10 is connected to the cathode side and the negative terminal 40 is connected to the anode side and configured in the forward direction with respect to the negative surge opposite to the polarity of the DC power supply 200. As a result, the negative surge can be removed.
  • the switching unit 90 is connected in series to the plus terminal 10 and the minus terminal 40, respectively, to block an overcurrent caused by a lightning surge.
  • the switching unit 90 includes a first switch 91 connected in series with the positive terminal 10 and a second switch 92 connected in series with the negative terminal 40. The overcurrent applied to the negative terminal 40 can be cut off.
  • Lightning surge protection device for a DC power supply is installed in the DC load facility 100, it can be variously installed depending on whether the ground terminal is provided in the DC load facility (100). Can be.
  • the common terminal 20 is connected to the DC load facility 100.
  • the load-side common terminal 110 is connected, and the ground terminal 30 is connected to the load-side ground terminal 120 connected to the ground 130.
  • the common terminal 20 is the DC load facility 100 Is connected to the common terminal 110 of the load side
  • the ground terminal 30 is connected to the ground 130 to constitute the electrical circuit of the DC load facility 100, and the ground so that the reference potential of the electrical circuit system is the equipotential The circuit can be configured.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 플러스 단자와 마이너스 단자로부터 인입되는 낙뢰서지에 의한 과전압을 접지단과 연결된 공통단자로 제거하는 과전압 제거부, 플러스 단자와 마이너스 단자로부터 인입되는 낙뢰서지에 의한 임펄스를 제거하는 임펄스 제거부 및 플러스 단자와 마이너스 단자로부터부터 인입되는 부극성을 갖는 낙뢰서지를 제거하는 부극성 서지 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치
본 발명은 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류 전원을 사용하는 부하 설비를 낙뢰 서지로부터 보호하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치에 관한 것이다.
최근, 환경오염에 따른 급격한 기후 변화로 인해 다양한 자연 재해가 발생되고 있다. 이러한 자연 재해의 하나로 우기에 주로 발생되는 낙뢰는 양전위를 갖는 구름으로부터 음전위를 갖는 구름 또는 지표면 상으로 급속하게 방전되는 현상으로 그 방전되는 전압이 수십만 볼트에 달하는 것이어서 지표면 상의 방전되는 대상의 접지 상태가 불안정할 경우에는 그 대상을 파괴시키게 된다.
종래의 서지보호기는 정전압소자로 구성되어 낙뢰서지가 갖는 과전압에 의한 동작으로 낙뢰서지를 제거하는 방식이었고, 직류전원인 경우에는 정극성의 낙뢰서지는 제거하였지만 부극성을 갖는 낙뢰서지는 제거하지 못했다.
특히 직류전원을 사용하는 경우에 고주파수의 임펄스 특성을 갖는 낙뢰서지의 교류성분에 대한 대책이 충분치 못하여 낙뢰서지로 인하여 전기전자통신 정보화설비 등과 같은 부하설비를 안전하게 보호할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개번호 10-2003-0021890호(2003.03.15)의 '통신기기의 낙뢰 보호 방법 및 장치'가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 낙뢰서지에 의한 과전압 및 과전류를 제거하고, 직류전원선 각각이 갖는 본래의 정극에 대하여 부극성의 낙뢰서지를 갖는 경우에 다이오드의 순방향 반도체 특성을 이용하여 부극성의 서지를 제거하며, 캐패시터의 고주파수에 빠른 동작특성을 이용하여 높은 고주파수의 임펄스 특성을 갖는 교류성분을 제거하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치는 플러스 단자와 마이너스 단자로부터 인입되는 낙뢰서지에 의한 과전압을 접지단과 연결된 공통단자로 제거하는 과전압 제거부; 상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자로부터 인입되는 낙뢰서지에 의한 임펄스를 제거하는 임펄스 제거부; 및 상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자로부터부터 인입되는 부극성을 갖는 낙뢰서지를 제거하는 부극성 서지 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 과전압 제거부는 상기 공통단자와 상기 플러스 단자 사이에 연결되는 제1 정전압소자; 및 상기 공통단자와 상기 마이너스 단자 사이에 연결되는 제2 정전압소자를 포함하되, 상기 제1 정전압소자와 상기 제2정전압소자는 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1 정전압소자와 상기 제2 정전압소자는 가스방전관(Gas Discharge Tube;GDT), 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor;MOV), 제너 다이오드(Zener Diode), 실리콘 제어 정류소자(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 배리스터(Varistor), 트라이악(Triac) 및 어레스터(Arrester) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 임펄스 제거부는 상기 공통단자와 상기 플러스 단자 사이에 연결되는 제1 커패시터; 및 상기 공통단자와 상기 마이너스 단자 사이에 연결되는 제2 커패시터를 포함하되, 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터는 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 부극성 서지 제거부는 상기 공통단자와 상기 플러스 단자 사이에 상기 플러스 단자와 역방향으로 연결되는 제1 다이오드; 및 상기 공통단자와 상기 마이너스 단자 사이에 상기 플러스 단자와 역방향으로 연결되는 제2 다이오드를 포함하되, 상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드는 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 접지단자와 상기 공통단자 사이에 연결되는 제3 정전압소자를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제3 정전압소자는 가스방전관(Gas Discharge Tube;GDT), 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor;MOV), 제너 다이오드(Zener Diode), 실리콘 제어 정류소자(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 배리스터(Varistor), 트라이악(Triac) 및 어레스터(Arrester) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 공통단자는 DC 부하설비에 구비된 부하측 공통단자에 연결되고, 상기 접지단자는 상기 DC 부하설비에 구비된 부하측 접지단자와 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 공통단자는 DC 부하설비에 구비된 부하측 공통단자에 연결되고, 상기 접지단자는 DC 부하설비 외부에 구비된 전기회로계의 기준전위의 접지와 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자에 각각 직렬로 연결되어 과전류를 차단하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 낙뢰서지에 의한 과전압/과전류를 제거하고, 직류전원선 각각이 갖는 본래의 정극에 대하여 부극성의 낙뢰서지를 갖는 경우에 다이오드의 순방향 반도체 특성을 이용하여 부극성의 서지를 제거한다. 또한, 본 발명은 캐패시터의 고주파수에 빠른 동작특성을 이용하여 높은 고주파수의 임펄스 특성을 갖는 교류성분을 제거한다. 이를 통해 본 발명은 낙뢰 서지로부터 DC 부하설비인 전기전자통신 정보화설비들을 효과적으로 보호하고 안정적으로 운용할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치의 회로도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치가 DC 부하설비에 설치되는 예를 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치가 DC 부하설비에 설치되는 다른 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치의 회로도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치가 DC 부하설비에 설치되는 예를 도시한 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치가 DC 부하설비에 설치되는 다른 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 과전압 제거부(50)와 임펄스 제거부(60), 부극성 서지 제거부(70), 제3 정전압소자(80) 및 스위칭부(90)를 포함한다.
과전압 제거부(50)는 낙뢰 및 서지와 같은 고주파수 특성을 갖는 과전압이 직류전원(200)의 선로에 유입될 경우, 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40)로 인입되는 낙뢰서지에 의한 과전압을 제거하는 것으로써, 대용량 낙뢰서지의 전압/전류를 제거하고 또한 낙뢰서지에 의해 임펄스 제거부(60)와 부극성 서지 제거부(70)가 파손되는 것을 방지한다.
과전압 제거부(50)는 직류전원(200)과 연결되는 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40) 사이에서 접지단자(30)와 연결되는 공통단자(20)와 연결된다.
이러한 과전압 제거부(50)는 제1 정전압소자(51)와 제2 정전압소자(52)를 포함한다. 참고로, 플러스 단자(10)는 직류전원(200)의 양극과 연결되고, 마이너스 단자(40)는 직류전원(200)의 음극과 연결된다.
이러한 제1 정전압소자(51)와 제2 정전압소자(52)는 가스방전관(Gas Discharge Tube;GDT), 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor;MOV), 제너 다이오드(Zener Diode), 실리콘 제어 정류소자(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 배리스터(Varistor), 트라이악(Triac) 및 어레스터(Arrester) 중 어느 하나가 채용될 수 있다.
제1 정전압소자(51)는 공통단자(20)와 플러스 단자(10) 사이에 연결되고 플러스 단자(10)와는 병렬로 연결된다. 또한, 제2 정전압소자(52)는 공통단자(20)와 상기 마이너스 단자(40) 사이에 연결되고 마이너스 단자(40)와는 병렬로 연결된다. 이 경우, 제1 정전압소자(51)와 제2 정전압소자(52)는 직렬 연결된다. 즉, 직렬 연결된 제1 정전압소자(51)와 제2 정전압소자(52) 사이에 공통단자(10)가 연결된다.
제3 정전압소자(80)는 공통단자(20)에 연결되는데, 접지단자(30)와 공통단자(20) 사이에 연결되어 공통단자(20)에 인가되는 과전압을 차단한다.
여기서, 제3 정전압소자(80)는 가스방전관(Gas Discharge Tube;GDT), 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor;MOV), 제너 다이오드(Zener Diode), 실리콘 제어 정류소자(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 배리스터(Varistor), 트라이악(Triac) 및 어레스터(Arrester) 중 어느 하나가 채용될 수 있다.
임펄스 제거부(60)는 교류성분의 고주파수에 응답하여 빠르게 충전과 방전하여 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40)로 인입되는 고주파수의 임펄스 특성을 갖는 낙뢰서지의 교류 성분을 제거하는 것으로서, 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40) 사이에서 공통단자(20)와 연결된다.
이러한 임펄스 제거부(60)는 제1 커패시터(61)와 제2 커패시터(62)를 포함하며, 제1 커패시터(61)는 공통단자(20)와 플러스 단자(10) 사이에 연결되고 플러스 단자(10)와는 병렬로 연결된다. 제2 커패시터(62)는 공통단자(20)와 마이너스 단자(40) 사이에 연결되고 마이너스 단자(40)와는 병렬로 연결된다. 이 경우, 제1 커패시터(61)와 제2 커패시터(62)는 직렬로 연결된다. 즉, 직렬 연결된 제1 커패시터(61)와 제2 커패시터(62) 사이에 공통단자(20)가 연결된다.
부극성 서지 제거부(70)는 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40)로 인입되는 부극성을 갖는 낙뢰서지를 제거하는 것으로서, 제1 다이오드(71)와 제2 다이오드(72)를 포함한다.
제1 다이오드(71)는 공통단자(20)와 플러스 단자(10) 사이에 연결되고 플러스 단자(10)와는 병렬로 연결된다. 제2 다이오드(72)는 공통단자(20)와 마이너스 단자(40) 사이에 연결되고 마이너스 단자(40)와 병렬로 연결된다. 이 경우, 제1 다이오드(71)와 제2 다이오드(72)는 직렬로 연결된다. 즉, 제1 다이오드(71)와 제2 다이오드(72)는 직렬로 연결되며, 제1 다이오드(71)와 제2 다이오드(72) 사이에 공통단자(20)가 연결된다.
특히, 제1 다이오드(71)와 제2 다이오드(72)는 플러스 단자(10)와 역방향으로 연결된다. 즉, 캐소드(cathode)측에 플러스 단자(10)가 연결되고, 애노드(anode)측에 마이너스 단자(40)에 연결되어 직류전원(200)의 극성과 반대인 부극성의 서지에 대해 순방향으로 구성됨으로써, 부극성의 서지를 제거할 수 있게 된다.
스위칭부(90)는 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40)에 각각 직렬로 연결되어 낙뢰서지에 의한 과전류를 차단한다. 이러한 스위칭부(90)는 플러스 단자(10)와 직렬로 연결되는 제1 스위치(91)와 마이너스 단자(40)에 직렬로 연결되는 제2 스위치(92)를 포함하며, 플러스 단자(10)와 마이너스 단자(40)에 인가되는 과전류를 차단할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치는 DC 부하설비(100)에 설치되는바, DC 부하설비(100)에 접지단자가 구비되어 있는지 여부에 따라 다양하게 설치될 수 있다.
먼저, DC 부하설비(100)에 부하측 공통단자(110) 및 부하측 접지단자(120)가 구비되어 있는 경우에는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 공통단자(20)는 DC 부하설비(100)의 부하측 공통단자(110)와 연결되고, 접지단자(30)는 접지(130)와 연결된 부하측 접지단자(120)와 연결된다.
반면에, DC 부하설비(100)에 부하측 공통단자(110) 및 부하측 접지단자(120)가 구비되어 있지 않는 경우에는, 도 3 에 도시된 바와 같이, 공통단자(20)는 DC 부하설비(100)의 부하측 공통단자(110)에 연결되고, 접지단자(30)는 접지(130)에 연결되어 DC 부하설비(100)의 전기회로를 구성하고, 이 전기회로계의 기준전위가 등전위가 되도록 접지회로를 구성할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

Claims (10)

  1. 플러스 단자와 마이너스 단자로부터 인입되는 낙뢰서지에 의한 과전압을 제거하는 과전압 제거부;
    상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자로부터 인입되는 낙뢰서지에 의한 임펄스를 제거하는 임펄스 제거부; 및
    상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자로부터 인입되는 부극성을 갖는 낙뢰서지를 제거하는 부극성 서지 제거부를 포함하되,
    상기 과전압 제거부, 상기 임펄스 제거부 및 상기 부극성 서지제거부는 공통단자에 연결되는, 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 과전압 제거부는
    상기 공통단자와 상기 플러스 단자 사이에 설치되는 제1 정전압소자; 및
    상기 공통단자와 상기 마이너스 단자 사이에 설치되는 제2 정전압소자를 포함하되,
    상기 제1 정전압소자와 상기 제2정전압소자는 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 정전압소자와 상기 제2 정전압소자의 각각은 가스방전관(Gas Discharge Tube;GDT), 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor;MOV), 제너 다이오드(Zener Diode), 실리콘 제어 정류소자(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 배리스터(Varistor), 트라이악(Triac) 및 어레스터(Arrester) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 접지단자와 상기 공통단자 사이에 설치되는 제3 정전압소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제3 정전압소자는 가스방전관(Gas Discharge Tube;GDT), 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor;MOV), 제너 다이오드(Zener Diode), 실리콘 제어 정류소자(Silicon Controlled Rectifier:SCR), 배리스터(Varistor), 트라이악(Triac) 및 어레스터(Arrester) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 임펄스 제거부는
    상기 공통단자와 상기 플러스 단자 사이에 설치되는 제1 커패시터; 및
    상기 공통단자와 상기 마이너스 단자 사이에 설치되는 제2 커패시터를 포함하되,
    상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터는 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 부극성 서지 제거부는
    상기 공통단자와 상기 플러스 단자 사이에 상기 플러스 단자와 역방향으로 연결되는 제1 다이오드; 및
    상기 공통단자와 상기 마이너스 단자 사이에 상기 마이너스 단자와 역방향으로 연결되는 제2 다이오드를 포함하되,
    상기 제1 다이오드와 상기 제2 다이오드는 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    접지단자와 상기 공통단자 사이에 설치되는 정전압소자를 더 포함하되,
    상기 공통단자는 DC 부하설비에 구비된 부하측 공통단자에 연결되고, 상기 접지단자는 상기 DC 부하설비에 구비된 부하측 접지단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    접지단자와 상기 공통단자 사이에 설치되는 정전압소자를 더 포함하되,
    상기 공통단자는 DC 부하설비에 구비된 부하측 공통단자에 연결되고, 상기 접지단자는 DC 부하설비 외부에 구비된 전기회로계의 기준전위의 접지와 연결되는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 플러스 단자와 상기 마이너스 단자에 각각 직렬로 연결되어 과전류를 차단하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전원용 낙뢰서지 보호 장치.
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