KR200448796Y1

KR200448796Y1 - 단위세대를 위한 상용/비상 전원 자동 공급기

Info

Publication number: KR200448796Y1
Application number: KR2020080001009U
Authority: KR
Inventors: 김주철
Original assignee: 상도전기통신 주식회사
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2010-05-24
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: KR20090007588U

Abstract

본 고안은 단위세대를 위한 상용/비상 전원 자동 공급기를 개시한다.

본 고안은 상용전원과 비상전원을 각각 입력 받는 입력부와 단위세대에 전력을 공급하는 출력부를 구비하고, 입력부의 상용전원과 연결되어 상용전원의 인가를 감시하는 상용전원검출부와, 상용전원검출부의 출력단자에 연결되어 상용전원의 끊김을 확인하여 프로그램 된 시간 후 릴레이의 작동을 지시하는 마이크로프로세서와, 입력부의 비상전원과 연결되어 마이크로프로세서에 정전압을 공급하는 정전압부와, 입력부로부터 입력 받는 상용전원과 비상전원을 절체하여 출력부에 연결하는 릴레이와, 마이크로프로세서의 명령에 따라 릴레이의 작동을 위한 전력을 비상전원으로부터 공급하는 비상출력부로 구성되어 있다.

이에 따라 본 고안은 저전압에서도 동작 성능이 높고, 노이즈를 감쇄와 그라운드 쉴드의 효과를 극대화 시켜 노이즈에 의한 오작동율을 감소 시키며, 써지에 대한 대책이 수립되어 있어 안정적인 작동을 하는 장점이 있다.

또한 릴레이에 전류가 끊긴 것을 감지하여 절체하기 때문에 아크를 방지하고 제품의 신뢰성을 높일 수 있고, 하나의 릴레이와 칩 부품을 사용하므로 소형이며 최적화된 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기를 제작 할 수 있으며, 상용 전원이 인가되는 상태에서는 작동을 하지 않고 비상전원이 공급되는 동안에만 상용 전원이 끊긴 것을 확인하여 각 구성요소들이 작동하므로 작동의 신뢰성뿐만 아니라 릴레이를 비롯한 각 구성요소들의 수명을 단축시키지 않는 효과를 제공한다.

정전, 상용 전원, 비상 전원

Description

단위세대를 위한 상용/비상 전원 자동 공급기{Automatic Supplying Normal and Emergency Power Supply of Separate Household}

본 고안은 단위세대를 위한 상용/비상 전원 자동 공급기에 관한 것으로, 특히 정전으로 상용 전원이 공급되지 않을 경우에 자동으로 발전기 등에서 공급되는 비상 전원을 부하에 공급하고, 상용전원이 다시 송전될 경우에 자동으로 비상 전원을 차단하며, 부하에 상용 전원을 공급하는 상용/비상 전원 자동 공급기에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 종래에도 정전으로 상용 전원이 공급되지 않을 경우에 자동으로 비상 전원을 부하에 공급하도록 하는 발명이 공지된바 있다. 그 대표적인 예를 대한민국 공개특허 제 2001-0001587호(발명의 명칭: 비상 전원 공급 장치; 이하 '인용발명1'이라 함)에 의하여 살펴볼 수 있다. 이는 도 1로 도시한 바와 같이 인용발명1은 상용전원의 공급을 검출하는 상용전원 공급 검출부(110)와, 비상전원의 공급을 검출함과 아울러 비상전원을 정류 및 평활하여 직류전원을 발생하는 동작전원 공급/비상전원 공급 검출부(120)와, 상기 동작전원 공급/비상전원 공급 검출부(120)가 공급하는 직류전원으로 동작하고 상기 상용전원 공급 검출부(110)가 상용전원의 공급을 검출하여 미리 설정된 시간이 경과될 경우에 스위칭 제어신호를 발생하는 타이머(130)와, 상기 상용전원 공급 검출부(110)가 상용전원을 검출하지 못할 경우에 상기 동작전원 공급/비상전원 공급 검출부(120)가 출력하는 전원에 따라 상용전원의 공급선로를 부하(150)에서 차단한 후 비상전원을 부하에 공급하고 상기 상용전원 공급 검출부(110)가 상용전원을 검출할 경우에 비상전원을 차단함과 아울러 상기 타이머(130)가 출력하는 스위칭 제어신호에 따라 상용전원을 부하(150)에 공급하는 전원 스위칭부(140)를 구비한다.

그리하여 상용전원이 입력될 경우에는 상용전원 공급 검출부(110)의 포토 카플러(PC)가 온 됨에 따라 트랜지스터(Q4)가 오프 되어 릴레이(RY1)와 릴레이(RY2)가 구동되지 않고, 릴레이(RY2)의 스위치(RYS21)(RYS22)가 개방되어 부하(150)에 비상전원이 공급되지 않게 되며, 트랜지스터(Q1)가 오프 되어 동작전원 공급/비상전원 공급 검출부(120)의 출력에 의해 충전된 정전압이 발진용 집적소자(131)에 공 급되므로 발진용 집적소자(131)의 출력단자(OUT)로 계속 저전위를 출력하게 되어 트랜지스터(Q2)는 오프 되고 트랜지스터(Q3)는 온 되며 이로 인해 트랜지스터(Q5)가 오프 되므로 릴레이(RY3)와 릴레이(RY4)가 구동되지 않아 릴레이(RY4)의 스위치(RYS41)(RYS42)가 계속 접속되므로 상용전원이 릴레이(RY4)의 스위치(RYS41)(RYS42)를 통해 부하(150)에 공급된다.

이와 같은 상태에서 정전으로 상용전원이 공급되지 않으면 상용전원 공급 검출부(110)의 포토 카플러(PC)가 오프 되므로 트랜지스터(Q1)가 온 되어 동작전원 공급/비상전원 공급 검출부(120)에서 출력되는 전원이 발진용 집적소자(131)에 공급되어 발진용 집적소자(131)의 출력단자(OUT)로 계속 고전위를 출력하게 되므로 트랜지스터(Q2)는 온 되고 트랜지스터(Q3)는 오프 되며 이로 인해 트랜지스터(Q5)가 온 되어 릴레이(RY3)와 릴레이(RY4)가 구동되고 릴레이(RY4)의 스위치(RYS41)(RYS42)가 개방되므로 상용전원의 공급 선로가 부하(150)와 분리되며, 동작전원 공급/비상전원 공급 검출부(120)에서 출력되는 전원이 시정수 회로를 통해 트랜지스터(Q4)의 베이스에 인가되므로 시정수 시간이 경과된 후 트랜지스터(Q4)가 온되고, 릴레이(RY1)가 구동되어 스위치(RYS1)가 접속되며, 스위치(RYS1)의 접속에 따라 릴레이(RY2)가 구동되어 스위치(RYS21)(RYS22)가 접속되므로 비상전원이 스위치(RYS21)(RYS22)를 통해 부하(150)에 공급된다.

이와 같은 인용발명1은 상용전원이 공급되지 않을 경우에 비상전원을 부하에 공급하고, 상용전원이 다시 공급될 경우에 비상전원을 차단하고, 상용전원을 공급하는 것으로서 정전 및 급전으로 상용전원 및 비상전원을 전환하여 부하에 공급할 경우에 전원이 공급되지 않는 시간 간격을 두어 공급되는 전원의 위상 변환으로 인한 손상을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

그러나 인용발명1은 상용전원과 비상전원을 절체하기 위하여 많은 수의 릴레이들과 스위치를 사용하므로 비상전원 공급 장치의 단가 및 부피를 증대 시키는 문제점이 있다. 또한 전술한 작용을 위한 구성 요소들의 동작 전원을 비상전원에 의해 충전하여 사용하므로 오랜 기간 비상전원의 인가가 없으면 자연 방전으로 인해 각 구성 요소들이 정상 동작을 못 하거나 오작동의 문제가 있을 뿐만 아니라 번개 등으로 인한 써지(Surge) 같은 순간적인 고전압에 대한 대책이 없으므로 고전압 발생시 회로를 보호할 수 없는 문제가 있다.

다른 예로 대한민국 등록 특허 535857호(발명의 명칭: 전원 자동 절체 장치; 이하 '인용발명2'이라 함)는 도 2와 도 3으로 보인 바와 같이, 발전기로부터 단위세대로 공급되는 비상전원을 인입하기 위한 전선을 고정하는 비상전원 입력단자(210)와, 상기 비상전원 입력단자(210)에 연결된 바이메탈(214)과, 영상변류기(ZCT)(216)와 연산장치(218)로 이루어져 누전상태를 감지하기 위한 누전감지기(220) 및 누전차단기(222)와, 누전차단기(222)의 정상동작 상태를 테스트하기 위한 테스트 스위치(224)와, 단위세대 계량기 및 분전반을 통해 인입되는 상용전원을 인입하기 위한 전선을 고정하는 상용전원 입력단자(212)와, 상기 상용전원 입력단자(212)와 비상전원 입력단자(210)를 절체하는 절체부(226)와, 상기 절체부(226)의 제1 출력단(230)과 제2 출력단(232) 사이에 연결되고, 제2 출력단(232)과 제3 출력단(234)이 공통접속되어 연결된 상용/비상등(236)와, 상기 제1 출력단(230)과 상기 제3 출력단(234) 사이에 연결되는 비상용 부하(238)로 구성 되어 있으며, 절체부(226)는 상용전원 입력단(210)의 일단에 연결된 폴리퓨즈(Pole Fuse)(F1)와, 저항(R1, R2) 및 캐패시터(C1)로 구성되어 상기 상용전원 입력단(210)의 타단에 연결되어 전압을 조절하기 위한 전압조절부(240)와, 브릿지 다이오드(D1~D4) 및 캐패시터(C2)로 이루어져 있으며, 상기 폴리퓨즈(Pole Fuse)(F1)와 전압조절부(240)를 통해 인입되는 교류전원(예를 들어 220V)을 전파 정류 및 평활하여 직류전압을 출력하는 정류부(242)와, 상기 정류부(242)로부터 출력된 직류전압을 안정된 전압으로 출력되도록 하는 제너다이오드(ZD1)와, 상기 제너다이오드(ZD1)와 병렬로 연결된 인덕터(L1)와 2개의 스위치(SW1,SW2)로 구성되어 상기 직류전압이 인가될 시 상용전원을 공급하도록 접점이 연결되고 상기 직류전압이 인가되지 않을 시 상용전원을 차단하고 비상전원이 연결되도록 접점이 연결되는 제1 릴레이(1RY)와, 상기 인덕터(L1)와 병렬로 연결되어 있고, 저항(R3)과 직렬로 연결되어 상용전원 공급 시 점등되는 제1 발광다이오드(LED1)와,상기 정류부(242)의 출력단에 연결된 인덕터(L2)와 1개의 스위치(SW3)로 구성되어 상기 직류전압이 인가되지 않을 시 비상전원을 공급하도록 접점이 연결되는 제2 릴레이(2RY)와, 저항(R4~R7) 및 캐패시터(C5), 트랜지스터(Q), 제너다이오드(ZD2), 다이오드(D5)로 구성되어 상용전원이 차단될 시 상기 제2 릴레이(2RY)의 접점이 일정시간 지연된 후 비상전원으로 연결되도록 하고, 비상전원이 공급되고 있는 상태에서 상용전원이 공급될 때 상기 제2 릴레이(2RY)의 접점이 일정시간 지연된 후 상용전원으로 연결되도록 하여 상용전원과 비상전원이 쇼트되지 않도록 하는 지연회로(244)와, 상기 제1 출력단(230)에 접속 된 퓨즈(F2)로 구성되어 있다.

그리하여 절체부(226)로 상용전원이 입력되면 저항(R1, R2) 및 캐패시터(C1)에 의해 전압을 조절되며 브릿지 다이오드(D1~D4) 및 캐패시터(C2)로 이루어진 정류부(242)로 인가되어 상용전원을 전파정류하고 평활하여 직류전압을 출력하고, 출력된 직류전압은 제1 릴레이(1RY)의 인덕터(L1)로 인가되어 스위치(SW1,SW2)가 연동으로 동작되어 제1 및 제2 출력단(230, 232)으로 상용전원을 공급한다. 그리고 정류부(242)로부터 출력된 전압은 저항(R4) 및 다이오드(D5)를 통해 바이어스저항(R6, R7)으로 인가되고, 상기 바이어스저항(R6, R7)에 의해 분압 되어 트랜지스터(Q)의 베이스로 인가되어 트랜지스터(Q)가 턴 온 되며, 제2 릴레이(2RY)의 인덕터(L2)에 전류가 흐르게 되어 제2 릴레이(2RY)의 스위치(SW3)가 동작되므로 비상전원 입력단자(210)로 공급되는 비상전원이 상용/비상등(236)이나 비상용부하(238)로 인가되지 않도록 차단한다. 이렇게 하여 정전이 되지 않은 정상적인 상태에서 절체부(226)는 상용전원 입력단자(212)를 통해 인입되는 상용전원이 상용/비상등(236)으로 공급되도록 한다. 이때 정전으로 인해 상용전원이 차단되면 정류부(242)로부터 전압이 출력되지 않기 때문에 제1 릴레이(1RY)의 인덕터(L1)에 전류가 흐르지 않게 되므로 스위치(SW1,SW2)가 연동으로 동작되어 공통단자(c)가 접점(b)으로 접속되어 제1 및 제2 출력단(230, 232)으로 상용전원의 공급을 차단되도록 하는 동시에 지연회로(244)의 캐패시터(C3, C4, C5)에 충전된 전원이 일정시간 동안 방전되며 트랜지스터(Q)가 턴 온 상태를 유지하므로 제2릴레이(2RY)의 인덕터(L2)에 전류가 흐르게 되어 제3 스위치(SW3)가 공통단자(c)와 접점(a)을 접속하고 있다가 방전 이 완료되면 트랜지스터(Q)가 턴 오프 되어 제2 릴레이(2RY)의 인덕터(L2)에 전류가 흐르지 않게 되어 제3 스위치(SW3)가 공통단자(c)와 접점(b)을 접속하여 비상전원 입력단자(210)를 통해 인입된 전원을 상용/비상등(240)과 비상용부하(238)에 비상전원을 공급한다.

이와 같은 인용발명2는 상용비상전원 공급으로 안정적 전원 공급과 상용등을 비상상용겸용전등으로 교체하면서의 경제적 원가를 절감할 수 있고, 전원 자동절체장치를 단위세대 분전반에 설치하여 비상용에 비상전원에 의한 화재 사고나 정전 시 또는 부하측의 전원사고, 선로쇼트 등이 있을 시에도 각 세대의 선로를 보호함에 따라 세대별 안정적 전원이 공급될 수 있는 효과가 있다.

그러나 인용발명2는 항시 상용전원을 사용하여 절체부(226)의 정류부(242)와 지연회로(244)를 위한 전원을 공급하므로 전력 소비가 많고, 고용량 소자들을 사용하여 부품 전체면적이 크며, 저전압 동작성능이 낮아 오동작 확률이 높은 문제가 있다. 또한 지연회로(244)의 충방전에 의해 자동 절체가 되므로 잦은 단전 또는 완전 중전 전에 단전되면 비상전원이 연결되기까지 지연되는 시간이 단축되는 문제가 있다.

상술한 종래의 문제점을 감안하여 본 고안은 저전압에 강하고, 오작동이 적으며, 정확한 작동을 하고, 써지(Surge) 대책이 수립되어 최적화된 단위세대를 위한 상용/비상 전원 자동 공급기를 제안한다.

본 고안은 이러한 목적을 달성하기 위하여 상용전원과 비상전원을 각각 입력 받는 입력부와 단위세대의 부하에 전력을 공급하는 출력부를 구비하고, 입력부의 상용전원과 비상전원이 릴레이의 두 고정접점에 연결되고, 릴레이의 가동접점에 출력부의 부하전원이 연결되도록 하며, 정전시 릴레이가 가동하여 비상전원의 고정접점과 부하전원의 가동접점이 접속되도록 릴레이 코일을 구동하는 구동부가 구비된 공지의 상용/비상전원 자동 공급기에 있어서, 포토커플러로 구성되어 전술한 입력부의 상용전원 양단에 포토커플러의 입력을 연결하고, 포토커플러의 출력을 마이크로프로세서의 입출력단자A에 연결하여 입력 받은 상용전원을 분리하여 출력전압을 출력하는 상용전원검출부와; 상용전원검출부의 출력단자에 연결되어 상용전원의 끊김을 확인하여 프로그램 된 시간 후 릴레이의 작동을 지시하고, 상용전원의 공급을 확인하여 프로그램 된 시간 후 릴레이의 작동 중지를 지시하는 마이크로프로세서와; 입력부의 비상전원을 입력단자에 연결하고, 마이크로프로세서의 vcc단자를 출력단자에 연결하여 비상전원을 입력 받아 마이크로프로세서가 작동할 수 있는 정전압으로 조정하여 출력하는 정전압부와; 포토커플러와 포토커플러의 출력에 의해 스위칭 되는 모스펫 스위치로 구성되며, 마이크로프로세서의 출력단자C와 포토커플러의 입력단자를 연결하고, 모스펫 스위치의 양 단자에 입력부의 비상전원과 릴레이의 구동부를 연결하여 마이크로프로세서의 명령에 따라 릴레이의 작동을 위한 전력 을 비상전원으로부터 공급하는 비상출력부로 구성되며, 전술한 입력부의 비상전원의 양 단에 바리스터(Varistor)로 구성된 써지보호회로가 연결되며, 마이크로프로세서의 출력단자B에 비상전원의 공급을 알리는 비상전원LED가 연결하고, 상용전원검출부의 입력단자와 출력단자 사이에 상용전원의 공급을 알리는 상용전원LED가 연결됨을 특징으로 하는 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기를 제공한다.

전술한 비상출력부와 상용전원검출부와 정전압부가 각각 단일 IC 칩으로 구성될 수 있고, 전술한 마이크로프로세서는 상용전원이 끊기고 비상전원이 공급될 때 정전압부로부터 정전압을 공급받아 작동하며, 작동을 시작하면 상용전원검출부가 검출한 전압레벨로 상용전원의 공급 상태를 확인하여 상용전원이 끊겨 있으면 마이크로프로세서의 내부플래시메모리에 저장되어 있는 프로그램에 의해 지정된 시간 후 비상출력부로 릴레이의 작동을 지시하고, 비상전원의 공급을 알리는 비상전원LED를 온 시키며, 상용전원검출부의 전압레벨을 감시하고, 상용전원의 공급으로 상용전원검출부의 전압레벨이 올라감이 감지되면 내부플래시메모리에 저장되어 지정된 시간 후 비상출력부로 릴레이의 작동 중지을 지시하고, 비상전원LED를 오프 시키는 작동을 한다.

이와 같이 하여 본 고안은 저전압에서도 동작 성능이 높고, 노이즈를 감쇄와 그라운드 쉴드의 효과를 극대화 시켜 노이즈에 의한 오작동율을 감소 시키며, 써지에 대한 대책이 수립되어 있어 안정적인 작동을 하는 장점이 있다.

또한 릴레이에 전류가 끊긴 것을 감지하여 절체하기 때문에 아크를 방지하고 제품의 신뢰성을 높일 수 있고, 하나의 릴레이와 칩 부품을 사용하므로 소형이며 최적화된 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기를 제작 할 수 있으며, 상용 전원이 인가되는 상태에서는 작동을 하지 않고 비상전원이 공급되는 동안에만 상용 전원이 끊긴 것을 확인하여 각 구성요소들이 작동하므로 작동의 신뢰성뿐만 아니라 릴레이를 비롯한 각 구성요소들의 수명을 단축시키지 않는 효과를 제공한다.
또한 본 고안은 입력부의 비상전원 입력단에 바리스터(Varistor)로 구성된 써지보호회로를 추가하며, 마이크로프로세서를 별도의 PCB에 구성하여 비상출력부와 상용전원검출부, 상용전원LED, 정전압부로 구성된 메인회로에 탈부착 할 수 있도록 혼성집적회로(Hybrid IC)화하고, 각 구성요소들을 연결하는 회로의 페턴(Pattern)에 전류량의 최대화를 위해 납땜을 추가하고, 각 구성요소들을 노이즈에 강한 IC 칩으로 구성하여 집적도를 높이면서도 노이즈에 의한 오작동율 낮출 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

이러한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 의한 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기의 전체적인 구성을 도 4로 도시하였고, 상세한 회로도를 도 5로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 고안은 상용전원과 비상전원을 각각 입력 받는 입력부(10)와 단위세대에 전력을 공급하는 출력부(20)를 구비하고, 입력부(10)의 상용전원과 연결되어 상용전원의 인가를 감시하는 상용전원검출부(50)와, 상용전원검출부(50)의 출력단자에 연결되어 상용전원의 끊김을 확인하여 프로그램 된 시간 후 릴레이(30)의 작동을 지시하는 마이크로프로세서(70)와, 입력부(10)의 비상전원과 연결되어 마이크로프로세서(70)에 정전압을 공급하는 정전압부(60)와, 입력부(10)로부터 입력 받는 상용전원과 비상전원을 절체하여 출력부(20)의 부하전원에 연결하는 릴레이(30)와, 마이크로프로세서(70)의 명령에 따라 릴레이(30)의 작동을 위한 전력을 비상전원으로부터 공급하는 비상출력부(40)로 구성되며, 입력부(10)의 비상전원의 양단에 바리스터(Varistor)로 구성된 써지보호회로(90)가 연결되고, 마이크로프로세서(70)에 비상전원의 공급을 알리는 비상전원LED(80)가 연결하고, 상용전원검출부(50)에 상용전원의 공급을 알리는 상용전원LED(81)가 연결된다.

이를 각 구성요소별로 더욱 상세하게 설명하면, 전술한 상용전원검출부(50)는 포토커플러로 구성되며, 입력부(10)의 상용전원 양단에 포토커플러의 입력을 연결하고, 포토커플러의 출력을 마이크로프로세서(70)의 입출력단자A에 연결하여 입력 받은 상용전원을 분리하여 출력전압을 출력하므로 마이크로프로세서(70)가 상용전원의 상태를 감지할 수 있도록 하는 기능을 하며, 추가적으로 상용전원의 인가 상태를 식별할 수 있는 상용전원LED(81)를 상용전원검출부(50)의 입력단자와 출력단자의 사이에 연결하여 구성하는 것이 가능하다.

전술한 마이크로프로세서(70)는 VCC단자, 입출력단자A, 출력단자B, C 및 그라운드단자를 가지고 있으며, VCC단자는 정전압부(60)의 출력단자와 연결되어 작동전원을 공급받고, 입출력단자A는 상용전원검출부(50)의 출력단자와 연결되어 상용전원을 감시하며, 출력단자B는 비상전원LED(80)에 연결되어 비상전원LED(80)를 점등시키고, 출력단자C는 비상출력부(40)의 입력단자에 연결되어 비상출력부(40)의 포토커플러를 작동시켜 모스펫(MOSFET) 스위치를 스위칭한다. 이와 같은 마이크로프로세서(70)는 상용전원이 끊기고 비상전원이 공급될 때 정전압부(60)로부터 정전압을 공급받아 작동하며, 도 6에 도시한 바와 같이 작동을 시작하면 상용전원검출 부(50)가 검출한 전압레벨로 상용전원의 공급 상태를 확인하여 상용전원이 끊겨 있으면 마이크로프로세서(70)의 내부플래시메모리에 저장되어 있는 프로그램에 의해 지정된 시간 후 비상출력부(40)로 릴레이(30)의 작동을 지시하고, 비상전원의 공급을 알리는 비상전원LED(80)를 온 시키며, 상용전원검출부(50)의 전압레벨을 감시하고, 상용전원의 공급으로 상용전원검출부(50)의 전압레벨이 올라감이 감지되면 내부플래시메모리에 저장되어 지정된 시간 후 비상출력부(40)로 릴레이(30)의 작동 중지을 지시하고, 비상전원LED(80)를 오프 시키는 작동을 한다.

또한 전술한 정전압부(60)는 정전압조정기(Regulator) IC로 구성될 수 있고, 입력부(10)의 비상전원과 연결되어 비상전원을 입력 받아 정전압을 출력하며, 정전압부(60)의 출력은 마이크로프로세서(70)의 VCC단자와 연결되어 마이크로프로세서(70)의 작동전원을 공급된다.

전술한 비상출력부(40)는 포토커플러와 포토커플러의 출력에 의해 스위칭 되는 모스펫 스위치로 구성되어 DC 전압을 입력 받아 작동하고, AC 전압을 출력할 수 있으며, 포토커플러의 입력단자를 마이크로프로세서(70)의 출력단자C와 연결되고, 입력부(10)의 비상전원과 릴레이(30) 구동부의 입력전원을 모스펫 스위치의 양단에 연결하여 마이크로프로세서(70)로부터 작동전원을 입력 받아 릴레이(30)에 비상전원이 공급되도록 스위칭 할 수 있다.

아울러 전술한 릴레이(30)는 입력부(10)의 상용전원과 비상전원을 릴레이(30)의 두 고정접점에 연결하고, 릴레이(30)의 가동접점에 출력부(20)의 부하전원을 연결하여 정전 시 릴레이(30)의 구동부가 비상출력부(40)로부터 전원을 공급 받아 작동하므로 비상전원의 고정접점과 부하전원의 가동접점이 접속되어 비상전원을 부하에 공급하게 된다. 다시 말해, 릴레이(30)의 오프 상태는 전력 소비 없이 상용전원과 부하전원을 연결하고 있는 것이며, 비상출력부(40)로부터 전원을 입력 받는 릴레이(30)의 온 상태는 스위칭 되어 비상전원과 부하전원을 연결하고 있는 것이다.

따라서 상용전원이 공급되는 상시에는 릴레이(30)가 작동하지 않아 입력부(10)의 상용전원이 그대로 출력부(20)의 부하전원과 연결되어 부하에 상용전원을 공급하고, 상용전원이 단전 등으로 끊기거나 누전 또는 과전류에 의하여 감지기에 감지되므로 차단기에 의해 상용전원이 차단된 경우에는 상용전원검출부(50)의 입력전압이 없으므로 출력전압도 떨어지며, 자가발전이나 축전지 설비 또는 비상수전 전원 설비에 의해 공급되는 비상전원이 인가되어 정전압부(60)에 비상전원이 공급되며, 정전압부(60)가 비상전원을 마이크로프로세서(70)의 작동전원으로 조정하여 공급하므로 마이크로프로세서(70)가 작동하게 되며, 마이크로프로세서(70)는 초기화를 거친 후 입력부(10)의 상용전원과 연결된 상용전원검출부(50)의 전압레벨을 감시하여 출력전압이 없거나 기준레벨보다 전압레벨이 낮으면 상용전원이 끊긴 것으로 인식하여 설정된 시간 후에 비상출력부(40)를 작동 시켜 비상전원이 릴레이(30)의 구동부에 있는 자석의 코일에 공급 되도록 하여 릴레이(30)의 스위치를 작동시켜 입력부(10)의 비상전원이 출력부(20)의 부하전원과 연결되어 부하에 비상전원이 공급되는 것이다.

이어서, 상용전원이 단전된 원인이 해결되어 다시 상용전원이 공급되면 상용 전원검출부(50)의 출력전압레벨이 올라가므로 이를 감시하고 있는 마이크로프로세서(70)가 상용전원의 공급을 감지하게 되어 설정된 시간 후에 비상출력부(40)를 다시 스위칭 시켜 릴레이(30)에 공급되던 비상전원을 단전 시키므로 릴레이(30)가 오프 되어 입력부(10)의 상용전원과 출력부(20)의 부하전원이 다시 연결되는 것이다.

아울러 이와 같은 작동에 있어서 노이즈에 의한 오작동이나 써지에 의한 오작동을 사전에 방지하기 위하여 본 고안에서는 입력부(10)의 비상전원 입력단에 바리스터(Varistor)로 구성된 써지보호회로(90)를 추가 할 수 있으며, 전술한 마이크로프로세서(70)를 별도의 PCB에 구성하여 비상출력부(40)와 상용전원검출부(50), 상용전원LED(81), 정전압부(60)로 구성된 메인회로(1)에 탈부착 할 수 있도록 혼성집적회로(Hybrid IC)화하고, 전술한 각 구성요소들을 연결하는 회로의 페턴(Pattern)에 전류량의 최대화를 위해 납땜을 추가할 수 있으며 각 구성요소들을 노이즈에 강한 IC로 구성하여 집적도를 높이면서도 노이즈에 의한 오작동율이 낮은 소형의 상용/비상전원 자동 공급기를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 비상 전원 공급 장치의 전체적인 구성도.

도 2는 종래 전원 자동 절체 장치의 전체적인 구성도.

도 3은 종래 전원 자동 절체 장치의 절체부의 구성도.

도 4는 본 고안에 의한 상용/비상전원 자동 공급기의 전체적인 구성도.

도 5는 본 고안에 의한 상용/비상전원 자동 공급기의 상세한 회로도.

도 6은 마이크로프로세서의 작동을 나타내는 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:메인회로 10:입력부 20:출력부

30:릴레이 40:비상출력부 50:상용전원검출부

60:정전압부 70:마이크로프로세서 80:비상전원LED

81:상용전원LED 90:써지보호회로

Claims

상용전원과 비상전원을 각각 입력 받는 입력부와 단위세대의 부하에 전력을 공급하는 출력부를 구비하고, 입력부의 상용전원과 비상전원이 릴레이의 두 고정접점에 연결되고, 릴레이의 가동접점에 출력부의 부하전원이 연결되도록 하며, 정전시 릴레이가 가동하여 비상전원의 고정접점과 부하전원의 가동접점이 접속되도록 릴레이 코일을 구동하는 구동부가 구비된 공지의 상용/비상전원 자동 공급기에 있어서,

포토커플러로 구성되어 전술한 입력부의 상용전원 양단에 포토커플러의 입력을 연결하고, 포토커플러의 출력을 마이크로프로세서의 입출력단자A에 연결하여 입력 받은 상용전원을 분리하여 출력전압을 출력하는 상용전원검출부와;

상용전원검출부의 출력단자에 연결되어 상용전원의 끊김을 확인하여 프로그램 된 시간 후 릴레이의 작동을 지시하고, 상용전원의 공급을 확인하여 프로그램 된 시간 후 릴레이의 작동 중지를 지시하는 마이크로프로세서와;

입력부의 비상전원을 입력단자에 연결하고, 마이크로프로세서의 vcc단자를 출력단자에 연결하여 비상전원을 입력 받아 마이크로프로세서가 작동할 수 있는 정전압으로 조정하여 출력하는 정전압부와;

포토커플러와 포토커플러의 출력에 의해 스위칭 되는 모스펫 스위치로 구성되며, 마이크로프로세서의 출력단자C와 포토커플러의 입력단자를 연결하고, 모스펫 스위치의 양 단자에 입력부의 비상전원과 릴레이의 구동부를 연결하여 마이크로프로세서의 명령에 따라 릴레이의 작동을 위한 전력을 비상전원으로부터 공급하는 비상출력부로 구성하되,

상기 마이크로프로세서는 별도의 PCB에 구성하여 상기 비상출력부와 상용전원검출부와 정전압부로 구성된 메인회로에 탈부착되는 혼성집적회로화됨을 특징으로 하는 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기.
청구항 1에 있어서,

전술한 입력부의 비상전원의 양 단에 바리스터(Varistor)로 구성된 써지보호회로가 연결됨을 특징으로 하는 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기.
청구항 1에 있어서,

전술한 마이크로프로세서의 출력단자B에 비상전원의 공급을 알리는 비상전원LED가 연결되고, 상용전원검출부의 입력단자와 출력단자 사이에 상용전원의 공급을 알리는 상용전원LED가 연결됨을 특징으로 하는 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기.
청구항 1에 있어서,

전술한 비상출력부와 상용전원검출부와 정전압부가 각각 단일 IC 칩으로 구성됨을 특징으로 하는 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

전술한 마이크로프로세서는 상용전원이 끊기고 비상전원이 공급될 때 정전압부로부터 정전압을 공급받아 작동하며, 작동을 시작하면 상용전원검출부가 검출한 전압레벨로 상용전원의 공급 상태를 확인하여 상용전원이 끊겨 있으면 마이크로프로세서의 내부플래시메모리에 저장되어 있는 프로그램에 의해 지정된 시간 후 비상출력부로 릴레이의 작동을 지시하고, 비상전원의 공급을 알리는 비상전원LED를 온 시키며, 상용전원검출부의 전압레벨을 감시하고, 상용전원의 공급으로 상용전원검출부의 전압레벨이 올라감이 감지되면 내부플래시메모리에 저장되어 지정된 시간 후 비상출력부로 릴레이의 작동 중지을 지시하고, 비상전원LED를 오프 시키는 작동을 함을 특징으로 하는 단위세대를 위한 상용/비상전원 자동 공급기.