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KR100887062B1 - 서지 보호 회로를 구비한 전원장치 - Google Patents

서지 보호 회로를 구비한 전원장치 Download PDF

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KR100887062B1
KR100887062B1 KR1020070043230A KR20070043230A KR100887062B1 KR 100887062 B1 KR100887062 B1 KR 100887062B1 KR 1020070043230 A KR1020070043230 A KR 1020070043230A KR 20070043230 A KR20070043230 A KR 20070043230A KR 100887062 B1 KR100887062 B1 KR 100887062B1
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Abstract

본 발명은 제품 사용시 AC 전원 입력단을 통해 제품에 서지전압 또는 서지 전류 등이 인가된 경우 이를 효과적으로 방전시켜 서지로부터 제품을 보호하는 서지 보호회로를 구비한 전원장치에 관한 것이다.
본 발명은 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 전원장치에 있어서, 상기 교류 전원의 입력단에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 교류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 전압 레벨 이상이면 상기 교류 전원을 바이 패스하는 바이 패스부와, 상기 바이 패스부의 바이패스단과 접지사이에 전기적으로 직렬 연결되어 상기 바이 패스단으로부터의 교류 전원을 방전하는 방전부를 포함하여 교류 전원 입력단을 통해 서지 전원이 인가되는 경우 서지 전원을 바이패스한 후 방전시켜 전원회로를 보호하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070043230
서지, 낙뢰, 과전압, 보호 회로, 방전

Description

서지 보호 회로를 구비한 전원장치{POWER SUPPLY HAVING SURGE PROTECTION CIRCUIT}
도 1은 본 발명의 전원장치의 구성도.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 전원장치가 기판에 장착된 실시예.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...전원 장치 110...과전류 보호부
111...제1 퓨즈 112...제2 퓨즈
120...바이 패스부 121...제1 바리스터
122...제2 바리스터 130...방전부
131...제1 방전기 132...제2 방전기
140...전원부 141...EMI 제거부
142...정류부 143...역률 보정부
144...변환부
본 발명은 전원장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제품 사용시 AC 전원 입력단을 통해 제품에 서지전압 또는 서지 전류 등이 인가된 경우 이를 효과적으로 방전시켜 서지로부터 제품을 보호하는 서지 보호회로를 구비한 전원장치에 관한 것이다.
최근 들어, 디스플레이 장치의 대형화에 따라 PDP(Plasma Cisplay Panel) 제품이 각광받고 있다. 이러한 PDP 제품에는 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원장치가 필수적으로 채택된다.
한편, 상술한 PDP 제품에 채택된 전원장치는 교류전원을 사전에 설정된 직류전원으로 변환하여 PDP 제품 내부의 각 회로에 공급하게 되는데, 이때 교류전원 입력단으로 낙뢰 또는 전력 계통의 개폐 등으로 인한 서지(Surge) 전압 또는 서지 전류가 입력되어 PDP 제품 내부의 전자 부품의 파손, 전기 전자 장비의 치명적인 손상, 프로그램의 오동작 등을 야기하는 심각한 문제점이 발생할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 전원장치에 입력되는 서지를 차단하여 내부 부품을 보호하는 서지 보호회로에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라, 대부분의 전원장치에는 교류전원 입력단에 서지 흡수 소자(Surge Absurber)를 장착하여 서지 발생시 회로를 보호하는 보호 회로를 구성하였으나, 서지 흡수 소자는 타 수동 소자에 비하여 가격이 고가여서 제품의 판가를 상승시키는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 제품 사용시 AC 전원 입력단을 통해 제품에 서지전압 또는 서지 전류 등이 인가된 경우 이를 효과적으로 방전시켜 서지로부터 제품을 보호하고 제조 단가가 저렴한 서지 보호회로를 구비한 전원장치를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전원 장치는 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 전원장치에 있어서, 상기 교류 전원의 입력단에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 교류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 전압 레벨 이상이면 상기 교류 전원을 바이 패스하는 바이 패스부와, 상기 바이 패스부의 바이패스단과 접지사이에 전기적으로 직렬 연결되어 상기 바이 패스단으로부터의 교류 전원을 방전하는 방전부를 포함하여 교류 전원 입력단을 통해 서지 전원이 인가되는 경우 서지 전원을 바이패스한 후 방전시켜 전원회로를 보호하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 바이 패스부는 상기 교류 전원 입력단 중 라이브단과 병렬 연결된 제1 바리스터와, 상기 교류 전원 입력단 중 뉴트럴단과 병렬 연결된 제2 바리스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 방전부는 일단이 제1 바리스터에 연결되고 타단이 접지에 연결되어 상기 교류 전원을 아크 방전하는 제1 방전기와, 일단에 제2 바리스터에 연결되고 타단이 접지에 연결되어 상기 교류 전원을 아크 방전하는 제2 방전기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 바이 패스부의 제1 및 제2 바리스터와 상기 교류 입력단의 라이브단 및 뉴트럴단 사이에 각각 장착되는 복수의 퓨즈를 갖는 과전류 보호부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 바이패스부와 상기 방전부는 패턴이 형성된 기판에 장착될 수 있고, 상기 제1 방전기는 상기 제1 바리스터에 전기적으로 연결된 제1 패턴과 상기 접지에 전기적으로 연결되고 상기 제1 패턴과 사전에 설정된 거리로 이격된 제2 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 제2 방전기는 상기 제2 바리스터에 전기적으로 연결된 제3 패턴과 상기 접지에 전기적으로 연결되고 상기 제3 패턴과 사전에 설정된 거리로 이격된 제4 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 접지는 상기 기판에 형성되고 상기 기판을 커버하는 케이스에 연결된 프레임 접지일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 방전기의 제1 패턴과 제2 패턴은 서로 3.2mm이상 이격될 수 있고, 상기 제2 방전기의 제3 패턴과 제4 패턴은 서로 3.2mm이상 이격될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 전원 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 장치(100)는 교류 전원 입력단에 직렬연결된 과전류 보호부(110)와, 과전류 보호부(110)에 병렬 연결된 바이 패스부(120)와, 바이패스부에 직렬연결된 방전부(130)와, 과전류 보호부(110)에 직렬 연결된 전원부(140)를 포함한다.
과전류 보호부(110)는 교류 전원 입력단에 각각 직렬연결된 복수의 퓨즈(Fuse)를 포함할 수 있다. 즉, 과전류 보호부(110)는 교류 전원 입력단의 라이브(Live)단에 직렬 연결된 제1 퓨즈(111)와 교류 전원 입력단의 뉴트럴(Neutral)단에 직렬 연결된 제2 퓨즈(112)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 퓨즈(111, 112)는 교류 전원 입력단으로부터의 교류 전원의 전류 레벨이 사전에 설정된 전류 레벨 이상이면 단락되어 이후에 연결된 회로를 과전류로부터 보호한다.
바이 패스부(120)는 과전류 보호부(110)에 병렬로 연결되어 교류 전원 입력단으로부터의 교류전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 전압 레벨 이상인 경우 상기 교류 전원을 접지로 바이패스(by pass)한다. 바이 패스부(120)는 제1 바리스터(Varister) 및 제2 바리스터를 각각 구비하고, 제1 바리스터(121)는 교류 전원 입력단 중 라이브단에 연결된 제1 퓨즈(111)에 병렬 연결되고 접지(F.G)에 연결된다. 마찬가지로 제2 바리스터(122)는 교류 전원 입력단 중 뉴트럴단에 연결된 제2 퓨즈(112)에 병렬 연결되고 접지(F.G)에 연결된다. 일반적으로, 바리스터는 양단간에 인가되는 전압이 사전에 설정된 전압 이상인 경우 저항값이 급격히 감소하는 전기적인 특성을 갖고 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 바리스터(121, 122) 상기 교류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 전압 레벨이상이면 상기 교류 전원을 접지로 바이패스 시킨다.
방전부(130)는 바이패스부(120)와 상기 접지 사이에 형성되어 바이패스부(120)로부터의 교류 전원을 아크 방전시킨다. 이에 따라, 방전부(130)는 바이패스부(120)의 제1 바리스터(121)와 상기 접지 사이에 연결된 제1 방전기(131)와 바이패스부(120)의 제2 바리스터(122)와 상기 접지 사이에 연결된 제2 방전기(132)를 포함할 수 있다.
전원부(140)는 과전류 보호부(110)로부터의 교류 전원을 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 스위칭하여 사전에 설정된 직류 전원으로 변환한다.
이에 따라, 전원부(140)는 과전류 보호부(110)로부터의 교류 전원의 전자기 간섭(Electro-Magnetic Interference; EMI)을 제거하는 전자기 간섭 제거부(141)와, 전자기 간섭 제거부(141)로부터의 교류 전원을 정류 및 평활하는 정류부(142)와, 정류부(142)로부터의 정류 및 평활된 교류 전원을 역률 보정하는 역률 보정부(143)와, 역률 보정부(143)로부터의 역률 보정된 교류 전원을 PWM 방식으로 스위칭하여 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하는 변환부(144)를 포 함할 수 있다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명의 전원 장치가 기판에 장착된 실시예를 나타낸다.
도 1과 함께 도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 전원 장치(100)의 구성요소인 과전류 보호부(110), 바이 패스부(120), 방전부(130) 및 전원부(140)는 기판(B)에 실장될 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 기판(B)의 상면에는 교류 전원의 라이브와 뉴트럴이 입력되는 교류 전원 입력단(C)이 형성되고, 교류 전원 입력단(C)의 라이브단(L)에 직렬 연결된 제1 퓨즈(111)와 교류 전원 입력단(C)의 뉴트럴단(N)에 직렬 연결된 제2 퓨즈(112)가 실장된다. 이에 더하여, 기판(B)의 상면에는 제1 퓨즈(111)에 병렬 연결된 제1 바리스터(121)와 제2 퓨즈(112)에 병렬 연결된 제2 바리스터(122)가 실장된다. 이어서, 전원부(140)가 실장된다.
도 2의 (b)를 참조하면, 기판(B)의 하면에는 제1 방전기(131)와 제2 방전기(132)가 각각 형성된다. 기판(B)의 하면에는 부품과 부품 사이의 전기적인 경로를 제공하는 패턴(Pattern)이 형성되는데, 제1 방전기(131) 및 제2 방전기(132)는 기판의 하면에 패턴으로 형성될 수 있다.
이때, 제1 방전기(131)는 제1 바리스터(121)과 전기적으로 연결된 제1 패턴(131a)과 접지(F.G)에 연결된 제2 패턴(131b)으로 형성될 수 있으며, 제1 패턴(131a)과 제2 패턴(131b)은 서로 사전에 설정된 거리로 이격되어 제1 바리스 터(121)로부터의 서지 전압을 아크 방전시킨다.
이를 위해, 제1 패턴(131a)과 제2 패턴(131b)은 서로 마주보는 부분이 톱니 모양으로 형성되어 아크 방전을 용이하게 도모할 수 있으며, 미국 또는 유럽의 안전 규격에 적합하게 3.2mm이상 이격될 수 있다.
마찬가지로, 제2 방전기(132)는 제2 바리스터(122)와 전기적으로 연결된 제3 패턴(132a)과 접지(F.G)에 연결된 제4 패턴(132b)으로 형성될 수 있으며, 제3 패턴(132a)와 제4 패턴(132b)은 서로 사전에 설정된 거리로 이격되어 제2 바리스터(122)로부터의 서지 전압을 아크 방전시킬 수 있으며, 이를 위해 서로 마주보는 부분이 톱니 모양으로 형성될 수 있고, 또한 미국 도는 유럽의 안전 규격에 적합하게 3.2mm 이상 이격될 수 있다.
더하여, 기판은 금속체로 이루어진 케이스와 결합하여 외부의 충격, 환경적인 오염 등으로부터 보호받을 수 있으며, 이에 따라 접지(F.G)는 기판에 패턴으로 형성된 그라운드일 뿐만 아니라, 상기 케이스에 연결되어 상기 케이스를 접지로 사용할 수 있는 프레임 접지(Frame Ground)일 수 있다. 이는 그라운드를 넓게 생성하여 정확한 기준 전위를 제공함으로써 회로의 안정적인 동작을 도모할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 교류 전원 입력단을 통해 서지가 입력되면 즉시 접지로 바이 패스하고 방전시켜 이후에 연결된 회로를 서지로부터 안전하게 보호할 수 있으며, 또한 고가의 서지 흡수 소자를 사용하지 않아 제품 단가를 저렴하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 전원장치에 있어서,
    상기 교류 전원의 입력단에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 교류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 전압 레벨 이상이면 상기 교류 전원을 바이 패스하는 바이 패스부;
    상기 바이 패스부의 바이패스단과 접지사이에 전기적으로 직렬 연결되어 상기 바이 패스단으로부터의 교류 전원을 방전하는 방전부; 및
    상기 바이 패스부의 제1 및 제2 바리스터와 상기 교류 입력단의 라이브단 및 뉴트럴단 사이에 각각 장착되는 복수의 퓨즈를 갖는 과전류 보호부를 포함하고,
    상기 바이 패스부는
    상기 교류 전원 입력단 중 라이브단과 병렬 연결된 제1 바리스터; 및
    상기 교류 전원 입력단 중 뉴트럴단과 병렬 연결된 제2 바리스터를 포함하여,
    교류 전원 입력단을 통해 서지 전원이 인가되는 경우 서지 전원을 바이패스한 후 방전시켜 전원회로를 보호하는 것을 특징으로 하는 서지 보호 회로를 구비한 전원 장치.
  5. 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하는 전원장치에 있어서,
    상기 교류 전원의 입력단에 전기적으로 병렬 연결되어 상기 교류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 전압 레벨 이상이면 상기 교류 전원을 바이 패스하는 바이 패스부; 및
    상기 바이 패스부의 바이패스단과 접지사이에 전기적으로 직렬 연결되어 상기 바이 패스단으로부터의 교류 전원을 방전하는 방전부를 포함하고,
    상기 바이 패스부는
    상기 교류 전원 입력단 중 라이브단과 병렬 연결된 제1 바리스터; 및
    상기 교류 전원 입력단 중 뉴트럴단과 병렬 연결된 제2 바리스터를 포함하며,
    상기 바이패스부와 상기 방전부는 패턴이 형성된 기판에 장착되고,
    상기 제1 방전기는 상기 제1 바리스터에 전기적으로 연결된 제1 패턴과 상기 접지에 전기적으로 연결되고 상기 제1 패턴과 사전에 설정된 거리로 이격된 제2 패턴을 포함하고,
    상기 제2 방전기는 상기 제2 바리스터에 전기적으로 연결된 제3 패턴과 상기 접지에 전기적으로 연결되고 상기 제3 패턴과 사전에 설정된 거리로 이격된 제4 패턴을 포함하여,
    교류 전원 입력단을 통해 서지 전원이 인가되는 경우 서지 전원을 바이패스한 후 방전시켜 전원회로를 보호하는 것을 특징으로 하는 서지 보호 회로를 구비한 전원 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접지는 상기 기판에 형성되고 상기 기판을 커버하는 케이스에 연결된 프레임 접지인 것을 특징으로 하는 서지 보호 회로를 구비한 전원 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 방전기의 제1 패턴과 제2 패턴은 서로 3.2mm이상 이격되고,
    상기 제2 방전기의 제3 패턴과 제4 패턴은 서로 3.2mm이상 이격되는 것을 특징으로 하는 서지 보호 회로를 구비한 전원 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 바이 패스부의 제1 및 제2 바리스터와 상기 교류 입력단의 라이브단 및 뉴트럴단 사이에 각각 장착되는 복수의 퓨즈를 갖는 과전류 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서지 보호를 구비한 전원 장치.
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