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KR200365406Y1 - 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감 장치 - Google Patents

스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감 장치 Download PDF

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KR200365406Y1
KR200365406Y1 KR20-2004-0021036U KR20040021036U KR200365406Y1 KR 200365406 Y1 KR200365406 Y1 KR 200365406Y1 KR 20040021036 U KR20040021036 U KR 20040021036U KR 200365406 Y1 KR200365406 Y1 KR 200365406Y1
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김창남
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Abstract

본 고안은 대기전력 절감을 위한 전원공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는전기를 이용하여 구동되는 전기·전자기기의 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치에 있어서, 상용 전원을 입력받아 정류하여 출력하는 정류부와, 상기의 정류부에서 정류된 전원에 의해 동작되어 트랜스포머 제어를 위한 스위칭 신호를 출력하는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 회로와, 과전압, 과전류 검출 회로를 포함하고 출력단의 부하에 따른 신호를 피드백 시켜주는 전원출력부와, 무부하시 상용 전원의 입력을 차단/인가하기 위한 온/오프(on/off) 기능을 가지는 전원 차단스위치와, 상기의 정류부, 전원 출력부 및 상기의 PWM 제어회로에서 피드백되는 신호를 입력받아 부하상태를 비교 분석하여 전원 차단스위치를 온/오프 제어하기 위한 전원차단 스위치 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기와 같이 구성된 본 고안에 따르면, 부하가 없는 무부하동작 상태에서 전원입력단에 구성된 전원 차단스위치를 제어하여 상용 전원을 주기적으로 차단/인가시키고, 상용 전원이 차단되었을때 정류부의 평활 콘덴서에 저장된 에너지를 이용하여 일정시간 회로를 정상동작 시킬 수 있으며, 이때 무부하시에 소모되는 전력을 차단하여 대기전력을 절감시킬 수 있다.

Description

스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감 장치{Device of Standby Power Saving for Switching Mode Power Supply}
본 고안은 대기전력 절감 기술에 관한 것으로, 상세하게는 전기를 전원으로 사용하는 전기·전자기기의 입력전원을 제어함으로써 부하가 없는 무부하 동작상태에서도 일정량 소모되는 무부하 소모전력(대기전력)의 최소화를 위한 스위칭 모드 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 대기전력 절감을 위해 사용되는 기술들은 교류전원을 입력받아 정류 하고, 정류된 직류전원을 다시 제어 회로의 내부 알고리즘에 따라 출력측의 부하동작과 무부하동작에 따른 피드백 신호에 대해 펄스폭을 변조함으로써 트랜스포머의 스위칭동작을 제어하는 방법으로 대기전력을 줄인다.
그러나, 이러한 종래의 스위칭 모드 전원공급장치에서는 전원의 출력측에 부하가 없는 무부하동작시에도 전원 대기상태를 위한 회로의 동작 상태를 유지해야 함으로, 회로 동작에 필요한 전력이 계속적으로 소모되는 문제점이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 무부하 동작시 입력되는 상용 전원을 차단/인가하고, 정류부에 포함된 평활 콘덴서에 충전된 에너지를 이용하여 일정시간 제어회로에 공급함으로써 장치에 소비되는 대기전력을 최소화 한 스위칭 모드 전원공급장치를 개발하는데 있다.
도 1은 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록 회로도,
도 2는 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치의 동작상태를 개략적으로 도시한 주요파형도,
도 3은 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치의 전원 차단스위치 제어회로의 내부 동작을 개략적으로 도시한 순서도.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 교류전원 입력부 113 : 정류부
114 : 평활 콘덴서 115 : 트랜스포머
117 : PWM 제어회로 118 : 스위칭 트랜지스터
320 : 전원 차단스위치 321 : 전원 차단스위치 제어회로
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은,
전기를 이용하여 구동되는 전기·전자기기의 대기전력 절감을 위한 스위칭 모드 전원공급장치에 있어서,
상용 전원을 입력받아 정류하여 출력하는 정류부와, 상기의 정류부에서 정류된 전원에 의해 동작되어 트랜스포머 제어를 위한 스위칭 신호를 출력하는 PWM 제어 회로와, 과전압, 과전류 검출 회로를 포함하고 출력단의 부하에 따른 신호를 피드백 시켜주는 전원출력부와, 무부하시 상용 전원의 입력을 차단하기 위한 온/오프(on/off) 기능을 가지는 전원 차단스위치와, 상기의 정류부, 전원 출력부 및 상기의 PWM 제어회로에서 피드백되는 신호를 입력받아 부하상태를 비교 분석하여 전원 차단스위치를 온/오프 제어하기 위한 전원 차단스위치 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상용전원과 상기 정류부 사이에는,
입력되는 상용전원에 포함된 전자파 노이즈와 고주파 노이즈를 제거하기 위한 입력 필터부와 초크 코일이 더 구비된다.
여기에서 상기 정류부의 평활 콘덴서는,
정류된 직류전원에 포함된 리플의 제거와 안정된 전원의 출력을 위한 평활 콘덴서는 충전용량이 큰 편이다. 무부하시의 제어회로는 동작을 위해 적은양의 전력을 소모한다. 따라서 제어회로의 동작을 위해 소모되는 적은양의 전력을 평활 콘덴서에 저장된 전력으로 대체하여 일정시간 제어회로에 공급할 수 있다.
여기에서 상기 전원 차단스위치 제어회로는,
상기 전원출력부와 PWM 제어회로, 정류부에서 피드백되는 신호를 입력받아, 장치에 부하가 있는지 없는지를 판단하고, 부하의 유무에 따라 미리 설정해 놓은 놓은 기준레벨과 비교하여 전원 차단스위치를 제어함으로써 입력되는 상용전원을 차단/인가 시킨다.
이하, 본 고안에 의한 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치의 구성을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 대기전력 절감을 위한 스위칭 모드 전원공급장치는, 입력전원부(110), 입력 필터부(111), 초크 코일(112), 정류부(113), 평활 콘덴서(114), 트랜스포머(115), 전원출력부(116), PWM 제어 회로(117), 스위칭 트랜지스터(118), 전원 차단스위치(320), 전원 차단스위치 제어회로(321)로 구성된다.
먼저 입력전원부(110)는 상용전원(110/220V)를 입력받고, 입력필터부(111)의 저항과 콘덴서의 RC필터와 초크 코일(112)은 입력전원부(110)로부터 입력받은 교류전원에 포함된 잡음을 제거한다.
정류부(113)는 직류전원으로 변환을 위해 전파정류가 가능한 브리지 다이오드로 정류하여 출력하고, 평활 콘덴서(114)에서 안정화 시킨다.
트랜스포머(115)는 1차 코일에 고압의 스위칭 에너지가 코어를 통해 2차측 코일에 전달되고, 스위칭 트랜지스터(118)는 트랜스포머(115)의 1차 코일에 에너지가 생길 수 있도록 스위치 역할을 한다.
또한 PWM 제어회로(117)는 펄스를 발생시켜 스위칭 트랜지스터(118)를 동작시키고, 출력전원부(116)는 부하에 따른 신호의 피드백과 과부하에 따른 안전회로를 포함하며, 트랜스포머(115)의 2차측으로부터 입력된 전원을 안정화 시키기 위해 다이오드와 콘덴서로 구성된 출력 필터부를 갖는다.
전원 차단스위치(320)는 무부하시 평활 콘덴서의 충전전압을 이용하기 위해 입력전원의 차단/인가를 위한 스위칭 소자로 트라이악이나 포토트라이악, 트랜지스터류, 다이오드류, 릴레이류 등이 사용되고, 전원 차단스위치 제어회로(321)는 피드백 신호에 따라 부하의 양을 판단하여 전원 차단스위치(320)를 제어하고, 정해진 기준 레벨에 따라 스위치를 차단시키거나 인가시켜 무부하시 대기전력을 감소시킨다.
이하, 본 고안에 따른 대기전력 절감을 위한 스위칭 모드 전원공급장치의 동작을 도 2의 파형도와 도 3의 순서도를 참조하여 동작 상태에 따라 메인전원 스위치 연결에 따른 부하/무부하 판단 동작, 부하상태에서 무부하 판단 동작, 무부하상태 동작, 무부하상태에서 부하인가 여부의 판단 동작 등으로 나누어 상세하게 설명한다.
먼저, 메인전원 스위치 연결에 따른 부하/무부하 판단 동작은 전원공급장치의 메인스위치가 연결되면 전원 차단스위치(320)의 인가로 회로가 동작되고 전원 차단스위치 제어회로(321)에 전류 피드백 신호가 입력된다. 도 3에 도시한 제어회로의 내부동작에 따라 도 2의 전류 피드백 신호가 무부하 기준레벨보다 낮다면 PWM 피드백신호나 전압 피드백신호를 입력받아 무부하상태로 동작하고, 기준레벨보다 높다면 부하가 있다고 판단하여 전원 차단스위치(320)는 인가 상태가 된다. 전원 차단스위치(320)의 인가로 전원 입력부(110)의 교류전원이 입력필터부(111)에 인가되어 입력필터부(111)에 구성된 저항과 콘덴서와 초크 코일(112)을 통해 입력전원에 포함된 잡음을 제거한다.
잡음이 제거된 교류전원이 정류부(113)에 인가되어 전파정류된 직류전원을 얻게되고, 다시 리플성분을 제거하기 위해 평활 콘덴서(114)를 통한 안정된 직류전원을 얻는다.
안정된 직류전원은 회로의 구동에 이용되고, 2차측의 부하를 구동시키기위해 트랜스포머(115)의 2차측 코일에 1차측 코일에 저장된 에너지가 전달된다. 트랜스포머(115)의 에너지 전달은 스위칭 트랜지스터(118)의 온/오프 동작으로 이루어지는데, 온상태일때는 스위칭 트랜지스터(118)가 도통되어 에너지가 코일에 저장되고, 다시 오프상태가 되면 코일에 저장 되었던 에너지가 2차측으로 전달되어 전원출력부(116)의 정류용 다이오드와 콘덴서로 구성된 출력필터를 통해 안정된 전원을 부하에 공급한다.
또한 스위칭 트랜지스터(118)의 제어를 위해 PWM 제어회로(117)에서 펄스 파형을 인가하고, 출력전원부(116)로부터 피드백 된 신호를 입력받아 펄스 파형을 변조함으로써 부하에 따른 전력량을 제어한다.
다음으로, 부하상태에서 무부하를 판단하는 동작은 전원 차단스위치 제어회로(321)에 입력되는 전류 피드백신호가 무부하시 기준레벨에 비해 낮다면 부하가 없다고 판단하여 PWM 피드백신호와 전압 피드백신호에 따라 전원 차단스위치(320)를 동작시킨다.
다음으로, 무부하 상태일때의 동작은 PWM 피드백신호와 전압 피드백신호의 입력에 따른 전원 차단스위치 제어회로(321)의 동작에 따라 전원 차단스위치(320)를 차단/인가 하여 제어한다. 입력되는 PWM 피드백신호의 펄스동작을 측정하여 펄스의 동작에 따라 전원 차단스위치(320)를 온/오프하는 방법과, 전압 피드백신호의 미세한 전압강하를 측정하여 평활 콘덴서 방전에 따른 기준레벨보다 낮아지면 평활 콘덴서(114)에 저장된 에너지가 방전되었다고 판단하여 전원 차단스위치(320)를 온하고,다시 평활 콘덴서 방전에 따른 기준 레벨보다 높아지면 전원 차단스위치(320)를 오프함으로써, 전원 입력부(110)의 상용 전원을 차단/인가한다. 상용 전원의 차단시 평활 콘덴서(114)의 충전 에너지를 이용하여 제어회로를 동작 시키으로써 무부하시 전력 소모를 줄일 수 있다.
다음으로, 무부하상태에서 부하인가 여부의 판단 동작으로 전원출력부(116)에 부하가 인가되면 많은 전력소모로 순간 전압 피드백신호가 부하인가에 따른 기준레벨이하로 강하되고, 이때 전원 차단스위치 제어회로(321)에서 감지하여 부하가 인가되었음을 판단하여 전원 차단스위치(320)가 온되어 있다면 계속 유지하고, 오프되어 있다면 온시켜 상용전원을 인가하여 회로에 상용 전원을 계속 공급시킨다.
따라서 무부하 동작시 회로에 공급되는 상용 전원을 전원 차단스위치 제어회로(321) 내부의 동작상태에 따라 전원 차단스위치(320)를 온/오프 제어하여 오프 동작시 상용전원을 차단하고 정류부의 평활 콘덴서(114)에 저장된 충전전압을 이용하여 제어회로를 동작함으로써 이때의 대기전력은 거의 영에 가깝게 되어, 종래의 대기전력 절감을 위한 전원장치에 비해 더 많은 대기전력 절감을 가져올 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치에 의하면, 부하가 없는 무부하동작 상태에서 전원입력단에 구성된전원 차단스위치를 제어하여 상용 전원을 주기적으로 차단/인가시키고, 상용 전원이 차단되었을때 정류부의 평활 콘덴서에 저장된 에너지를 이용하여 일정시간 회로를 정상동작 시킬 수 있으며, 이때 무부하시에 소모되는 전력을 차단하여 대기전력을 절감시킬 수 있다.
아울러 본 고안의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 고안의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 전기를 이용하여 구동되는 전기·전자기기의 대기전력 절감을 위한 장치 개발에 있어서, 상용 전원을 입력받아 정류하여 출력하는 정류부와, 상기의 정류부에서 정류된 전원에 의해 동작되어 트랜스포머 제어를 위한 스위칭 신호를 출력하는 PWM 제어 회로와, 과전압, 과전류 검출 회로를 포함하고 출력단의 부하에 따른 신호를 피드백 시켜주는 전원출력부와, 무부하시 상용 전원의 입력을 차단하기 위한 온/오프 기능을 가지는 전원 차단스위치와, 상기의 정류부, 전원 출력부 및 상기의 PWM 제어회로에서 피드백되는 신호를 입력받아 부하상태를 비교 분석하여 전원 차단스위치를 온/오프 제어하기 위한 전원 차단스위치 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 차단스위치 제어회로는,
    상기 출력전원부의 전류 피드백 신호와 PWM 제어회로의 출력파형을 입력받아 부하와 무부하시를 판단하고, 무부하시 신호의 입력에 따른 전원 차단스위치의 온/오프 제어에 의한 상용 전원을 차단/인가 시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전원차단 스위칭 제어회로는,
    무부하시의 상용 전원이 차단된 상태에서 부하가 인가되었을때, 평활 콘덴서의 미소저압 강하를 감지하여 부하를 인지하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치를 위한 대기전력 절감 장치.
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UA0107 Dual application for utility model registration

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