KR20070059273A

KR20070059273A - 전원공급장치

Info

Publication number: KR20070059273A
Application number: KR1020050117941A
Authority: KR
Inventors: 노흥균
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2007-06-12

Abstract

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 릴레이 구동부에 포함된 레귤레이터를 저항으로 대체하고 제어부의 제어에 의하여 릴레이가 구동되도록 함으로써, 대기모드시에 릴레이로 공급되는 전원을 차단하여 레귤레이터 및 릴레이의 여자코일에서 소모되는 대기전력을 감소시킬 수 있고 제조 단가를 낮출 수 있는 전원공급장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 교류전원과, 모터와, 상기 교류전원과 상기 모터 사이에 연결되어 돌입전류를 제한하는 저항과, 상기 저항에 병렬 연결된 릴레이와, 상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동부와, 상기 모터를 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 정상 운전 모드에서 상기 교류 전원을 공급하여 상기 모터를 구동할 수 있도록 제1릴레이 제어명령을 상기 릴레이 구동부에 출력하고, 대기 모드에서 상기 모터에 공급하기 위한 교류 전원을 차단할 수 있도록 제2릴레이 제어명령을 상기 릴레이 구동부에 출력하며, 상기 릴레이 구동부는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령에 따라 상기 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

전원공급장치{Power Supply Apparatus}

도 1은 종래의 전원공급장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 종래의 전원공급장치에서 릴레이의 구동부의 구성을 나타내는 회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 릴레이의 구동부의 구성을 나타내는 회로도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 릴레이 제어 구동신호에 따른 릴레이 동작 상태를 나타낸다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 릴레이 11-A : 릴레이구동부

12 : 브리지다이오드 13 : 커패시터

14 : BLDC 모터 15 : 상검출부

16-A : 제어부 17 : 인버터

20 : 레귤레이터

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 릴레이 구동부에 포함된 레귤레이터를 저항으로 교체하고 부하의 동작 여부에 따라 제어부가 릴레이의 구동을 제어하도록 하는 전원공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 BLDC(BrushLess Direct Current) 모터에 전력을 공급하는 전원공급장치는 돌입전류를 제한하기 위해 릴레이와 저항으로 구성된 돌입전류 제한 회로를 구비하고, 전원이 인가되는 초기에는 저항을 통하여 교류 전원이 인가되고, 이후 일정시간이 지난 후 릴레이가 동작하여 릴레이를 통하여 모터에 전원이 공급된다.

도 1은 종래의 전원공급장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이 종래의 BLDC 모터의 전원공급장치는 교류전원(AC)에 연결된 돌입전류 제한용 저항(R)과, 릴레이(10)와, 릴레이의 구동을 제어하는 릴레이구동부(11)와, 교류전원을 전파정류하기 위한 브리지다이오드(12)와, 브리지다이오드(12)의 출력을 평활하는 커패시터(13)와, BLDC 모터(14)와, BLDC 모터(14)의 회전위치를 검출하기 위한 상검출부(15)와, 상검출부(15)의 출력신호에 따라 상전환시점을 결정하는 제어부(16)와, 제어부(16)의 제어신호에 따라 DC전력을 AC 전력으로 변환하여 BLDC 모터(14)로 공급하는 인버터(17)로 구성된다.

도 1에 도시된 종래의 전원공급부에서는 초기에 교류전원(AC)이 공급될 때 돌입전류를 제한하기 위해 처음에는 돌입전류 제한용 저항(R)을 통해서 전원을 공 급하고 일정시간이 지난 후 인버터 내부의 전압이 상응하여 돌입전류가 줄어들면 릴레이(10)가 동작하도록 하여 릴레이를 통해서 전원이 공급되도록 한다.

도 2는 종래의 전원공급장치에서 릴레이의 구동부의 구성을 나타내는 회로도이다. 도시된 바와 같이 종래의 릴레이 구동부는 릴레이 구동부로 입력되는 입력전압(Vc)을 릴레이 구동 전압으로 변환하는 레귤레이터(20)와, 레귤레이터(20)의 입출력단에 병렬로 연결되어 잡음을 제거하는 노이즈필터 기능을 수행하는 커패시터(C1, C2)와, 역전압을 방지하는 다이오드(D)와, 릴레이의 온/오프를 제어하는 트랜지스터(Q1)와, 트랜지스터(Q1)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 저항(R1, R2)과 커패시터(C3)로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같은 종래의 릴레이 구동 회로는 릴레이 구동부에 입력전원(Vc)이 인가되면 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자와 이미터 단자사이에 병렬로 연결된 저항(R1)과 커패시턴스(C3)의 RC 시정수에 의한 지연시간동안 트랜지스터(Q1)가 오프상태로 있기 때문에 릴레이가 오프상태가 되고, 지연시간이 경과된 후 트랜지스터(Q1)가 온이 되면서 릴레이가 구동된다.

상기와 같은 종래의 전원공급장치에서는 전원이 인가되는 초기에 RC 지연회로에 의해 릴레이의 오프상태를 일정시간 동안 유지시킨 후 지연시간이 경과한 후에 릴레이가 동작하여 릴레이의 접점을 통하여 교류 전원이 인가되며, 모터의 구동이 정지된 대기모드에서도 릴레이는 온상태를 유지하고 있으므로 릴레이의 여자 코일에서 전력이 소모(약 0.7[W])된다는 단점이 있다.

또한, 릴레이의 구동 전압을 생성하는 레귤레이터도 항상 온상태를 유지하고 있으므로 미세한 전력(약 0.1[W])이 소모된다.

일반적으로 냉장고나 공기조화기의 압축기에 사용되는 BLDC 모터의 경우 평균적으로 3~4[W]의 대기전력이 소모되고, 이 중 릴레이의 여자코일과 레귤레이터에서 소모되는 전력은 0.8[W] 정도의 상당히 큰 전력이 소모된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 릴레이 구동부에 포함된 레귤레이터를 저항으로 대체하고 제어부의 제어에 의하여 릴레이가 구동되도록 함으로써, 대기모드시에 릴레이로 공급되는 전원을 차단하여 레귤레이터 및 릴레이의 여자코일에서 소모되는 대기전력을 감소시킬 수 있고 제조 단가를 낮출 수 있는 전원공급장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교류전원과, 모터와, 상기 교류전원과 상기 모터 사이에 연결되어 돌입전류를 제한하는 저항과, 상기 저항에 병렬 연결된 릴레이와, 상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동부와, 상기 모터를 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 정상 운전 모드에서 상기 교류 전원을 공급하여 상기 모터를 구동할 수 있도록 제1릴레이 제어명령을 상기 릴레이 구동부에 출력하고, 대기 모드에서 상기 모터에 공급하기 위한 교류 전원을 차단할 수 있도록 제2릴레이 제어명령을 상기 릴레이 구동부에 출력하며, 상기 릴레이 구동부는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령에 따라 상기 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릴레이 구동부는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령에 따라 상기 릴레이의 전원을 온/오프하기 위한 스위칭회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위칭회로는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령을 수신하고 이에 응답하여 온/오프되는 제1트랜지스터 및 상기 제1트랜지스터와 연결되고 상기 제1트랜지스터의 온/오프 상태에 상응하여 온/오프되는 제2트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릴레이 구동부는 상기 릴레이 구동부로 인가되는 전압을 강하하여 상기 릴레이가 동작하기 위한 동작 전압으로 변환하는 저항소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 구성을 나타내는 블럭도로써 냉장고 또는 공기조화기의 압축기 등에 적용될 수 있다. 도시된 바와 같이 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치는 교류전원(AC)에 연결된 돌입전류 제한용 저항(R)과, 릴레이(10)와, 릴레이의 구동을 제어하는 릴레이구동부(11-A)와, 교류전원을 전파정류하기 위해 4개의 다이오드가 브리지 형태로 연결된 브리지다이오드(12)를 포함한다.

또한, 본 발명의 전원공급장치는 브리지다이오드(12)의 출력을 평활하는 커패시터(13)와, BLDC 모터(14)와, BLDC 모터(14)의 회전위치를 검출하기 위한 상검출부(15)와, 상검출부(15)의 출력신호에 따라 상전환시점을 결정하고, 릴레이 구동부 에 릴레이 구동 신호를 전송하는 제어부(16-A)와, 제어부(16-A)로부터 전송된 제어신호에 상응하여 DC전력을 AC 전력으로 변환하여 BLDC 모터(14)로 공급하는 인버터(17)로 구성된다.

도 3에 도시된 본발명의 실시예에 따른 전원공급장치는 교류전원(AC)(예를 들면, 220[V], 60[Hz])이 공급되는 초기에 돌입전류에 의한 브리지다이오드(12)의 소손을 방지하기 위해 돌입전류 제한용 저항(R)을 통해 교류전원(AC)이 유입되도록 함으로써 돌입전류의 유입을 방지한다. 그리고, BLDC 모터가 구동시에 제어부에서 릴레이 구동 제어신호를 전송하여 릴레이를 구동시키고, 대기모드시에는 릴레이에 구동신호를 인가하지 않음으로써, 릴레이의 여자코일에서 발생하는 전력소모를 줄이도록 한다.

즉, 본발명의 실시예에서는 BLDC 모터가 구동하지 않는 대기모드에서는 릴레이를 동작시키지 않고, 돌입전류 제한용 저항(R)을 통하여 전원이 공급되도록 함으로써 대기모드시에 릴레이에서 소모되는 대기전력을 줄인다.

도 3의 실시예에서는 돌입전류를 제한하기 위해 저항(R)을 사용한 경우를 예를 들었으나 저항(R) 대신 NTC(Negative Thermal Coefficient)를 사용해도 무방하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치의 릴레이의 구동부의 구성을 나타내는 회로도로서, 릴레이 구동부로 입력되는 전압(Vc)에 연결되는 트랜지스터(Q3)와, 트랜지스터(Q3)의 이미터 단자와 접지 사이에 연결된 커패시터(C2)와, 트랜지스터(Q3)의 베이스에 연결된 저항(R3)과, 저항(R3)에 컬렉터 단자가 연결되고, 베이스 단자에 릴레이 구동 제어 신호(RLY_con)가 입력되고, 컬렉터 단자가 접지된 트랜지스터(Q2)와, 트랜지스터(Q3)의 컬렉터 단자에 연결된 저항(R2)과, 저항(R2)에 연결된 커패시터(C1)와, 커패시터(C1)에 병렬로 연결된 릴레이(10) 및 다이오드(D)로 구성된다.

커패시터(C1, C2)는 노이즈를 제거하는 필터의 기능을 수행하고, 다이오드(D)는 릴레이(10)가 온 상태가 될 때 발생되는 역전압을 방지한다.

저항(R2)은 레귤레이터 역할을 수행하는 것으로써, 릴레이 구동부로 입력되는 전압을 릴레이 구동에 필요한 전압으로 바꾸는 역할을 수행한다. 예를 들어 릴레이 구동부에 15V의 전압이 인가될 때, 저항의 전압 강하를 통해서 릴레이 구동에 필요한 12V의 전압이 생성된다.

트랜지스터(Q2)는 릴레이(10)를 구동시키기 위하여 베이스 단자를 통하여 제어부로부터 구동제어신호(RLY_con)를 입력받고 이에 상응하여 온/오프 된다.

트랜지스터(Q3)는 트랜지스터의 온/오프 상태에 따라 온/오프되어 릴레이 구동부(11-A)로 입력되는 전압(Vc)을 스위칭한다.

또한, 도시하지는 않았지만 릴레이의 전원(Vc)은 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등과 같은 장치에 의해 공급된다.

도 4 및 도 5를 통하여 본발명의 실시예에 따른 릴레이 구동부의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, BLDC 모터(14)가 동작모드가 되면 제어부(16-A)는 릴레이 구동제어신호(RLY_con)를 하이(H)로 하여 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 전송하고, 트랜지스터(Q2)는 이에 상응하여 온 상태가 되고, 트랜지스터(Q3)는 트랜지스터(Q2)의 온 상태에 상응하여 턴 온이 됨으로써 릴레이(10)에 릴레이 구동전원(Vc)이 인가되어 릴레이(10)가 온 상태가 된다.

BLDC 모터(10)가 동작을 정지하는 대기모드가 되면, 제어부(16-A)는 릴레이 구동 제어신호(RLY_con)를 로우(L)로 하여 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 전송하고, 트랜지스터(Q2)는 이에 상응하여 오프 상태가 되며, 트랜지스터(Q3)는 트랜지스터(Q2)의 오프 상태에 상응하여 오프 됨으로써 릴레이 구동전원(Vc)이 차단되고 릴레이(10)가 오프 상태가 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 BLDC 모터와 같은 부하가 동작하지 않는 대기모드에서는 제어부의 제어에 의해 릴레이의 전원을 차단하고, 돌입전류 제한용 저항을 통해 회로의 경로가 형성되어 외부 전원이 인가되고, 부하가 동작시에는 제어부가 릴레이를 동작시켜 릴레이의 접점을 통하여 외부 전원이 인가된다.

또한, 본 발명의 실시예에 적용된 릴레이는 구동 전압이 인가되지 않으면 오프상태를 유지하는 특성을 가지고 있다. 따라서, 제어부가 초기화되기 이전에는 제어부에서 릴레이를 구동하기 위한 제어신호를 보내지 않으므로 오프 상태를 유지한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 교류전원이 인가되는 초기에는 돌입전류 방지용 저항을 통하여 교류전원이 인가되고 돌입전류가 해소된 후 부하가 동작할 때 제 어부에서 릴레이 구동을 위한 제어신호를 전송함으로써, 돌입전류가 해소되지 않은 전원의 불안전 상태에서는 릴레이가 오프 상태로 유지 된다.

본 발명은 릴레이 구동부에 포함된 레귤레이터를 저항으로 대체하여 레귤레이터 부품의 비용에 해당하는 제조 단가의 감소 및 레귤레이터에서 소모되는 전력을 감소시킬 수 있고, 부하가 동작하지 않는 대기모드시에는 릴레이에 공급되는 전원을 차단함으로써 릴레이에서 소모되는 대기전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

교류전원과, 모터와, 상기 교류전원과 상기 모터 사이에 연결되어 돌입전류를 제한하는 저항과, 상기 저항에 병렬 연결된 릴레이와, 상기 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 구동부와, 상기 모터를 제어하기 위한 제어부를 포함하고,

상기 제어부는 정상 운전 모드에서 상기 교류 전원을 공급하여 상기 모터를 구동할 수 있도록 제1릴레이 제어명령을 상기 릴레이 구동부에 출력하고, 대기 모드에서 상기 모터에 공급하기 위한 교류 전원을 차단할 수 있도록 제2릴레이 제어명령을 상기 릴레이 구동부에 출력하며,

상기 릴레이 구동부는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령에 따라 상기 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 릴레이 구동부는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령에 따라 상기 릴레이의 전원을 온/오프하기 위한 스위칭회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제2항에 있어서,

상기 스위칭회로는 상기 제1 또는 제2릴레이 제어명령을 수신하고 이에 응답하여 온/오프되는 제1트랜지스터 및 상기 제1트랜지스터와 연결되고 상기 제1트랜 지스터의 온/오프 상태에 상응하여 온/오프되는 제2트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 릴레이 구동부는 상기 릴레이 구동부로 인가되는 전압을 강하하여 상기 릴레이가 동작하기 위한 동작 전압으로 변환하는 저항소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.