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문제 정의
- 본 연구에서는 초크코일을 이용한 SPD에 공통모드와 차동모드로 서지전압을 인가하여 그 특성을 분석하였다. 또한 뇌서지 전압과 ring wave 전압을 인가하여 각 측정점에서의 잔류전압을 측정하여 비교하였다.
제안 방법
- 4에 나타내었다. 1250[侬] 전압, &2ORs] 전류의 뇌임펄스와 100[kHz]의 ring wave 전압은 JQyTek사의 서지발생기를 사용하였다. 뇌 임펄스전압은 내부임피던스를 2[Q]으로 사용하여 큰 서지 전류가 흐를 수 있도록 설정하였다.
- 뇌 임펄스전압은 내부임피던스를 2[Q]으로 사용하여 큰 서지 전류가 흐를 수 있도록 설정하였다. 각 측정점의 전압은 Tektronix 차동프로브(P5210)를 이용하여 잔류전압을 동시에 측정하였다. 각 측정점에서 측정된 잔류전압을 통하여 단계별로 적용된 SFD들이 어떻게 동작하는지를 명확히 알 수 있다.
- 실험결과 차동모드 조합회로에서 서지전압을 제한하는 효과가 큰 것으로 나타났다. 뇌임펄스 전압과 lOOlkHz] ring wave 전압이 인가된 상태에서 보호가 되는 과정을 각각의 측정점에서 잔류전압을 측정하여 단계별로 적용한 SPD들이 어떻게 동작하는지를 실측제이터로 제시하였다. 뇌임펄스 전압보다 ring wave 전압이 인가되었을 때 단계별 보호효과가 높았으며 공통모드 초크코일이 저역통과필터로 작용하였음을 확인하였다.
- ZnO 바리스터의 경우는 전압 제한성능이 매우 뛰어나지만 내부 정전용량이 가스방전관 등에 비해 크기 때문에 주파수 대역이 높은 통신 회로에는 적용이 제한되는 경우가 많대』. 두 소자의 장점만을 살려 통신용 서지보호기에 적합하게 가스방전관과 ZnO 바리스터를 초크코일과 함께 접속한 조합회로를 공통모드와 차동모드로 구성하였다.
- 일반적으로 ZnO 소자를 적용할 수 있는 영역이라면, ZnO 소자의 탁월한 전압제한 능력 때문에 TVS 다이오드의 역할이 위축된다. 따라서 본 실증시험에서는 공통모드 초크코일 형태의 L과 병렬 C로 이루어진 필터를 적용하였다. 일반적으로 사용하는 C1 과 C2의 값은 0.
- 또한 뇌서지 전압과 ring wave 전압을 인가하여 각 측정점에서의 잔류전압을 측정하여 비교하였다.
- 본 연구에서는 ZnO 바리스터와 가스방전관을 공통모드 초크코일과 함께 접속한 조합회로를 공통모드와 차동모드로 구성하고 조합특성을 제시하였다 또한 뇌임펄스 전압과 ring wave 전압을 인가하여 보호가 되는 과정을 각각의 측정점에서 잔류전압을 측정하여 단계별로 적용한 SPD들이 어떻게 동작하는지를 실측데이터로 제시하였다. 실험결과 차동모드 조합회로에서 서지전압을 제한하는 효과가 큰 것으로 나타났다.
- 공통모드 및 차동모드 조합회로의 서지인가 실험에서 각 측정점의 잔류전압 결과를 그림 5에 나타내었다. 서지전류는 0.5[kA]에서부터 5[kA]까지 5번 인가하였고 그때의 잔류전압을 측정하였다.
- 저 역 통과주파수는 공통모드 신호일 때 16[kHz], 차동모드 신호일 때 92[kHz]로 확인이 되었다. 이에 수십 [kHz] 주파수 영역을 갖는 뇌임펄스와 비교를 하기 위해서 10[kHz] 주파수영역을 갖는 ring wave 전압을 선택하였다. 각 인가모드에 뇌임펄스 전압과 ring wave 전압을 각각 인가하였다.
- 측정점 ①에서의 잔류전압이 불규칙하여 측정점 ②와 측정점 ③의 값 역시 불규칙하게 나타났으나, 3 번의 반복실험을 통하여 평균화된 값을 사용하였다. 뇌임펄스의 인가전압에 대한 잔류전압은 공통모드에서는 약 75[V], 차동모드에서는 약 110[V]로 나타남을 알 수 있다.
대상 데이터
- 방전전류 내량은 5[kA] 용량이며 잔류전압은 최소 80[V] 이다. 바리스터는 EPCOS 사의 S20K60 모델을 사용하였으며, 제한전압은 165[V]이다. 제1 단과 제2단 사이에 삽입된 인덕터는 33B1H]를 적용하였다.
- 제1단에는 GDT를 사용하였다. 사용된 GDT는 CITEL 사의 BB90 모델로 직류 방전전압은 90[V], 서지전압에 대한 방전전압 피크는 최대 700[V]이다. 방전전류 내량은 5[kA] 용량이며 잔류전압은 최소 80[V] 이다.
- 나타내었다. 제1단에는 GDT를 사용하였다. 사용된 GDT는 CITEL 사의 BB90 모델로 직류 방전전압은 90[V], 서지전압에 대한 방전전압 피크는 최대 700[V]이다.
성능/효과
- 뇌임펄스 전압과 lOOlkHz] ring wave 전압이 인가된 상태에서 보호가 되는 과정을 각각의 측정점에서 잔류전압을 측정하여 단계별로 적용한 SPD들이 어떻게 동작하는지를 실측제이터로 제시하였다. 뇌임펄스 전압보다 ring wave 전압이 인가되었을 때 단계별 보호효과가 높았으며 공통모드 초크코일이 저역통과필터로 작용하였음을 확인하였다.
- 모든 공통모드 초크코일은 같은 크기와 같은 턴 수의 독립된 코일을 갖으며, 초크코일 안에 사용되는 페라이트 코어는 노이즈 억제나 DC 필터에서 의 공진 제동에 만족할만한 특성을 보인다. AC 전원부에서 사용되는 전형적인 공통모드 초크코일은 공통모드 신호에 대해 약 1[顽에서 30[mH] 사이의 인덕턴스를 갖으며, 차동모드 신호의 인덕턴스는 대개 30Q1H] 정도의 인덕턴스를 갖는다.
- 실측데이터로 제시하였다. 실험결과 차동모드 조합회로에서 서지전압을 제한하는 효과가 큰 것으로 나타났다. 뇌임펄스 전압과 lOOlkHz] ring wave 전압이 인가된 상태에서 보호가 되는 과정을 각각의 측정점에서 잔류전압을 측정하여 단계별로 적용한 SPD들이 어떻게 동작하는지를 실측제이터로 제시하였다.
- 않은 점이 크게 두 가지가 있다. 첫째는 과전압의 주파수 영역이 원하는 신호의 주파수영역 내에 존재할 수 있다는 것이고, 두 번째는 과전압 보호를 위해 선형장치를 사용하는 것이 비싸며 부피가 크다는 것이다. 따라서 그림 2의 SPD 조합회로와 공통모드 초크코일을 사용하여 서지 억제효과를 높이는 것이 바람직 하다[5].
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