JP2012065532A

JP2012065532A - 熱電素子用電源供給装置

Info

Publication number: JP2012065532A
Application number: JP2010276769A
Authority: JP
Inventors: Su-Bon Jang; ボンジャン・ス; Jon-Ho Yun; ホユン・ジョン
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-03-29
Also published as: KR20120028692A; CN102403773A

Abstract

【課題】小電力の電源を要する熱電素子に電源を供給する時、簡単な構成で軽薄短小化が可能であり、低価でありながら安定的かつ一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源を供給することができて、また、熱電素子に電源を供給するために、商用交流（ＡＣ）電源を一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源に変換する時に発生される雑音及び電磁波が顕著に減少される熱電素子用電源供給装置を提供する。
【解決手段】本発明は熱電素子用電源供給装置に関し、本発明による熱電素子用電源供給装置は、外部から入力された陽と陰の方向に変化する交流（ＡＣ）電源を整流して、一つの方向のみを有する直流（ＤＣ）電源に変換させる整流器；及び前記整流器を通じて整流された直流（ＤＣ）電源を一定の大きさの値を有する直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源で供給するために充電する充電装置を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は熱電素子用電源供給装置に関する。

一般的に、冷温装置などに用いられる熱電素子の電源として、一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源であるスイッチモード電源（Ｓｗｉｔｃｈｅｄ−ｍｏｄｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ＳＭＰＳ）が用いられる。

前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、商用電源から供給される交流（ＡＣ）電源をコンピューター、通信機器、家電器機などの各種機器に適するように変換させるモジュール型の電源供給装置であり、高速電力半導体を用いて高い周波数で断続制御をし、整流と平滑回路を経て安定された各種直流電圧を得る。

前記熱電素子が交流（ＡＣ）電源でなく一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源を用いる理由は、熱電素子の特性上、片面は高温部（ｈｏｔｓｉｄｅ）を他の片面は低温部（ｃｏｌｄｓｉｄｅ）を常に維持しなければならないためである。

もし熱電素子に直流（ＤＣ）電源でなく交流（ＡＣ）電源を印加する場合、電流の方向が一定でなく変わるため、それによって熱電素子の高温部（ｈｏｔｓｉｄｅ）と低温部（ｃｏｌｄｓｉｄｅ）が変わり、前記熱電素子に約１秒間隔で熱衝撃が加えられるようになる。

この場合、前記熱電素子の信頼性に問題が発生したり、熱電素子の特性である両端の熱差異が発生されなくなる。

このような理由から、上述のように熱電素子の片面は高温部（ｈｏｔｓｉｄｅ）に、他の片面は低温部（ｃｏｌｄｓｉｄｅ）に一定に維持するために、電流が一定に維持される定電流回路が内蔵されたスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）を具現して前記熱電素子の電源として用いている。

しかし、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、一般的にラインフィルター（ＥＭＩフィルター）、ＰＦＣ部、ＰＷＭ部、整流器、変圧器及び保護回路などで構成されて大容量の直流（ＤＣ）電源を得ることはできるが、大電力を要して占める体積が大きく、非常に高価である。

また、前記スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は多くの段階の各部を経て直流（ＤＣ）電源が生成されるため、スイッチング過程で多くの雑音及び電磁波を発生させる短所がある。

本発明は上述のような問題点を解決するために導き出されたものであり、小電力の電源を要する熱電素子に電源を供給する時、簡単な構成で軽薄短小化が可能であり、低価でありながら安定的かつ一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源を供給することができる小電力熱電素子用電源供給装置を提供することを目的とする。

また、本発明は熱電素子に電源を供給するために、商用交流（ＡＣ）電源を一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源に変換する時に発生される雑音及び電磁波が顕著に減少される熱電素子用電源供給装置を提供することを目的とする。

上述のような目的を果たすために、本発明の実施例による熱電素子用電源供給装置は、外部から入力された陽と陰の方向に変化する交流（ＡＣ）電源を整流して、一つの方向のみを有する直流（ＤＣ）電源に変換させる整流器；及び前記整流器を通じて整流された直流（ＤＣ）電源を一定の大きさの値を有する直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源で供給するために充電する充電装置を含んで構成される。

また、前記整流器の前段に設けられ、前記交流（ＡＣ）電源の電磁波の干渉及びノイズを除去するラインフィルターをさらに含むことを特徴とする。

また、前記整流器は、第１から第４ダイオードを連結するブリッジ回路を含んで、陽の電流が前記整流器の第１端子に印加されると第１及び第４ダイオードがオン（ｏｎ）されて前記陽の電流を通過させ、陰の電流が前記整流器の第２端子に印加されると第２及び第３ダイオードがオン（ｏｎ）されて陰の電流を通過させることにより、電流の方向を一定にすることを特徴とする。

また、前記充電装置は、前記整流器から入力される整流された直流（ＤＣ）電源をバッテリー充電電源に変換して充電を制御するための充電回路；前記充電回路を通じて供給する電源を充電し、充電された電源を放電するバッテリー；及び前記バッテリーの充電状態を感知して、前記充電回路を制御する制御手段を含むことを特徴とする。

また、前記充電装置は前記バッテリーの充電状態を表示するための表示手段をさらに含むことを特徴とする。

また、前記バッテリーは２次電池または蓄電池であることを特徴とする。

また、前記バッテリーは充電用キャパシタであることを特徴とする。

本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

本発明によると、整流器と充電装置のみで構成された熱電素子用電源供給装置を具現することにより、軽薄短小化が可能であり、コストが節減される効果がある。

また、本発明によると、構成が簡単であるため、商用交流（ＡＣ）電源を一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源に変換する時に各構成要素から発生される雑音及び電磁波が顕著に減少される効果がある。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係わる以下の詳細な説明および好ましい実施例によってさらに明白になるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼかす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置のブロック図であり、図２は図１に図示された整流器の整流回路を示す図面であり、図３は図１に図示された充電装置の詳細ブロック図であり、図４は本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置の各部による波形の変化を示す図面である。

図１を参照すると、本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置１００は、ラインフィルター１１０、整流器１２０及び充電装置１３０を含んで構成される。

前記ラインフィルター１１０は外部から入力された交流（ＡＣ）電源の不必要な電磁波信号の干渉及びノイズを除去する。

前記ラインフィルター１１０は例えば、ＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）フィルターが用いられる。

前記整流器１２０は、前記ラインフィルター１１０から提供された周期的に陽と陰の方向に変化する交流（ＡＣ）電源を、一つの方向のみを有する直流（ＤＣ）電源に変換する。

このような前記整流器１２０は図２に図示されたように、第１から第４ダイオード１２１〜１２４がブリッジ連結されたブリッジ回路で具現することができる。

具体的には、前記ブリッジ回路の第１端子ａに陽の電流が印加されると第１及び第４ダイオード１２１及び１２４がオン（ｏｎ）されて通過するようになり、前記ブリッジ回路の第２端子ｂに陰の電流が印加されると第２及び第３ダイオード１２２及び１２３がオン（ｏｎ）されて通過するようになる。

従って、前記整流器１２０のブリッジ回路の両端の間に、即ち、第１端子ａと第２端子ｂの間に負荷を連結すると、前記ブリッジ回路を経た電流は常に第１端子ａから第２端子ｂの方向に一定に流れるようになる。即ち、電流の方向が常に一定に維持される。

従って、前記負荷が熱電素子２００である場合、常に一定の方向に電流が流れるようになるため、前記熱電素子２００の片面は高温部（ｈｏｔｓｉｄｅ）に、他の片面は低温部（ｃｏｌｄｓｉｄｅ）に一定に維持することができるようになる。

これを波形で示すと、図４に図示されたように、陽と陰の方向に変化する前記交流（ＡＣ）電源は、前記整流器１２０のブリッジ回路を経て一つの方向のみを有する（例えば、陽の方向のみを有する）整流された直流（ＤＣ）電源に変換される。

しかし、整流器１２０のみを経て整流された直流（ＤＣ）電源は電流の方向は変わらないが、図４に示したように、前記直流（ＤＣ）電源の大きさは減少及び増加を繰り返す。

このように直流（ＤＣ）電源の大きさが一定でない電源が熱電素子２００に印加される場合、所定の片面を高温部（ｈｏｔｓｉｄｅ）に、他の片面を低温部（ｃｏｌｄｓｉｄｅ）に維持することは可能であるが、印加された直流（ＤＣ）電源の大きさによって高温部（ｈｏｔｓｉｄｅ）及び低温部（ｃｏｌｄｓｉｄｅ）夫々に熱差異が発生して、前記熱電素子２００の信頼性及び性能を低下させる可能性がある。

従って、前記熱電素子２００に一定の値を有する直流（ＤＣ）電源を安定的に供給するために、前記整流器１２０を通じて整流された直流（ＤＣ）電源を後述される充電装置１３０を通じて充電すると、図４に図示されたように、一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ（ステディーＤＣ））電源を供給することができる。

このような前記充電装置１３０は、図３に図示されたように、前記整流器１２０から入力される整流された直流（ＤＣ）電源をバッテリー充電電源に変換して充電を制御するための充電回路１３１、前記充電回路１３１を通じて前記熱電素子２００に供給する電源を充電し、充電された電源を放電するバッテリー１３３及び前記バッテリー１３３の充電状態を感知し、前記充電回路１３１を制御する制御手段１３５を含んで構成される。

ここで、前記バッテリー１３３は例えば、２次電池または蓄電池が用いられることができる。また、前記バッテリー１３３は充電用キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）が用いられることもできる。

一方、前記充電装置１３０は前記バッテリー１３３の充電状態を表示するための表示手段（未図示）をさらに含むことができる。

上述のように、本発明による熱電素子用電源供給装置１００は、大容量の電力を要しないため、整流器１２０と充電装置１３０のみを含んで安定的かつ一定の直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源を供給することにより、簡単な構成による軽薄短小化が可能であり、設計コストが節減されるだけでなく、各構成要素から発生される雑音及び電磁波が顕著に減少されることができる。

以上、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野にて通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であることを理解するであろう。

本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置のブロック図である。図１に図示された整流器の整流回路を示す図面である。図１に図示された充電装置の詳細ブロック図である。本発明の一実施例による熱電素子用電源供給装置の各部による波形の変化を示す図面である。

１００電源供給装置
２００熱電素子
１１０ラインフィルター
１２０整流器
１２１〜１２４第１〜第４ダイオード
１３０充電装置
１３１充電回路
１３３バッテリー
１３５制御手段

Claims

外部から入力された陽と陰の方向に変化する交流（ＡＣ）電源を整流して、一つの方向のみを有する直流（ＤＣ）電源に変換させる整流器；及び
前記整流器を通じて整流された直流（ＤＣ）電源を一定の大きさの値を有する直流（ｓｔｅａｄｙＤＣ）電源で供給するために充電する充電装置を含む熱電素子用電源供給装置。
前記整流器の前段に設けられ、前記交流（ＡＣ）電源の電磁波の干渉及びノイズを除去するラインフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
前記整流器は、第１から第４ダイオードを連結するブリッジ回路を含んで、陽の電流が前記整流器の第１端子に印加されると第１及び第４ダイオードがオン（ｏｎ）されて前記陽の電流を通過させ、陰の電流が前記整流器の第２端子に印加されると第２及び第３ダイオードがオン（ｏｎ）されて陰の電流を通過させることにより、電流の方向を一定にすることを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
前記充電装置は、
前記整流器から入力される整流された直流（ＤＣ）電源をバッテリー充電電源に変換して充電を制御するための充電回路；
前記充電回路を通じて供給する電源を充電し、充電された電源を放電するバッテリー；及び
前記バッテリーの充電状態を感知して、前記充電回路を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
前記充電装置は前記バッテリーの充電状態を表示するための表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の熱電素子用電源供給装置。
前記バッテリーは２次電池であることを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
前記バッテリーは蓄電池であることを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。
前記バッテリーは充電用キャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の熱電素子用電源供給装置。