KR100297001B1 - 전열기기제어회로 - Google Patents

Abstract

개시된 전열기기 제어회로는 전열기기를 제어하는 마이크로프로세서가 정전기, 낙뢰, 펄스 노이즈 등에 의해 손상되었을 경우 자동으로 발열부하의 전원을 차단함으로서 과열로 인한 제품 손상 및 화재 위험을 미연에 방지하여 안전도를 크게 개선할 수 있도록 하는 것이다.

본 발며은 사용자에 의해 기능선택 스위치가 작동되면 '하이'의 구동신호를 제1출력단자(P1)을 통해 출력하며, 제2출력단자(P2)를 통해 연속적인 펄스신호를 출력하는 마이크로 프로세서와, 마이크로 프로세서의 제2출력단자(P2)에서 출력되는 연속적인 펄스신호를 직류전원으로 변환하는 펄스 정류부와, 마이크로 프로세서의 제1출력단자(P1)에서 출력되는 '하이'의 구동신호 및 펄스 정류부에서 출력되는 직류전원에 의해 제1트랜지스터와 제2트랜지스터가 모두 턴 온되는 경우 제1트랜지스터의 콜렉터 단자를 통해 트라이액의 게이트 단자로 게이트 전류를 흘려 트라이액이 턴 온 되도록 하는 트라이액 구동부로 구성된다.

따라서, 본 발명은 과열로 인한 제품 손상 및 화재 위험을 미연에 방지하여 안전도를 크게 개선함을 물론, 포토 트라이액 드라이버와 같은 고가의 부품을 사용하지 않고 일반 트랜지스터로 트라이액을 구동할 수 있도록 함으로써 기기의 구성 원가를 크게 절감하는 효과를 제공한다.

Description

전열기기 제어회로

본 발명은 전열기기 제어회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전열기기를 제어하는 마이크로 프로세서가 정전기, 낙뢰, 펄스 노이즈 등에 의해 손상되었을 경우 자동으로 발열부하의 전원을 차단함으로써 과열로 인한 제품 손상 및 화재 위험을 미연에 방지하여 안전도를 크게 개선할 수 있도록 하는 전열기기 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 전열기기는 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 텅스텐 전기히터, 할로겐 전기히터, 다리미, 전기밥솥, 전기담요 등의 전자제품으로서, 이들 전열기기는 각기 나름대로의 전원 제어장치를 갖추고 있다.

이와 같은 전열기기에 사용되는 전원 제어장치는 단순히 전원을 온/오프 시키기 위한 것과 부하의 소비전력 또는 온도까지 제어할 수 있도록 하는 것 들 여러 가지가 있다.

최근의 전열기기는 전원 제어장치에 마이크로 프로세서가 탑재되어 있어, 사용자의 기능 선택에 따라 마이크로 프로세서가 릴레이 또는 트라이액과 같은 스위칭 소자를 구동시킴으로써 발열부하의 전원을 단속할 수 있도록 되어 있다.

도 1은 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 전열기기 제어회를 상세하게 나타낸 도면으로서, 그 구성은 다음과 같다.

노이즈 흡수 콘덴서(C1)와 노이즈 필터 코일(L)은 기기 자체에서 발생하는 전원 노이즈의 외부 방출을 억제한다.

전원 공그부(1)는 전원 트랜스(T)와 브리지 다이오드(BD)와 평활 콘덴서(C2)로구성되어서 상용 교류전원단의 노이즈 필터 코일(L) 양단에 연결되어 있으며, 제어 회로에서 필요한 12볼트의 직류전원을 공급한다.

저항(R1)과 콘덴서(C3)는 후술되는 포토 트라이액 드라이버(4)에 의해 트라이액(TRIAC)이 턴 온/턴 오프될 때 발생하는 날카로운 펄스 노이즈를 줄여주는 스누버(snubber) 역할을 수행한다.

마이크로 프로세서(3)는 사용자에 의해 기능선택 스위치(2)가 작동되면 트랜지스터(Q)를 구동하기 위한 '하이'의 구동신호(+5V)를 제1출력단자(P1)를 통해 트랜지스터(Q)의 베이스 단자로 출력한다.

트랜지스터(Q)는 마이크로 프로세서(3)와 포토 트라이액 드라이버(4) 사이에 연결되어 마이크로 프로세서(3)의 제1출력단자(P1)에서 출력되는 구동신호에 의해 턴 온/턴 오프된다.

포토 트라이액 드라이버(4)는 트랜지스터(Q)의 콜렉터 단자와 전원 공급부(1)사이에 연결되어 있으며, 트랜지스터(Q)의 턴 온 동작에 따라 도통되면 트라이액(TRIAC)의 게이트 단자(G)로 게이트 전류를 흘려 트라이액(TRIAC)이 도통되도록 한다.

이 포토 트라이액 드라이버(4)는 발광다이오드와 트리거 다이오드로 구성되어 발광다이오드가 발광되면 트리거 다이오드가 도통되는 구조로서, 발광다이오드와 트리거 다이오드 부분은 전기적으로 철저히 절연되어 있으므로 전위체계가 서로 다른 개체 즉, 5볼트 정도의 저전압으로 구동되는 마이크로 프로세서(3)와 상용 교류전원을 개폐하는 트라액(TRIAC)간의 인터페이스에 매우 편리하다.

트라이액(TRIAC)은 포토 트라이액 드라이버(4)가 도통됨에 따라 출력되는 게이트 신호에 의해 턴 온 되어 상용 교류전원에 의한 전류를 히터(5)로 공급하고, 포토 트라이액 드라이버(4)가 오프되면 턴 오프되어 히터(5)에 전류가 공급되지 않도록 상용 교류전원을 차단한다.

다음에는, 이와 같이 구성된 종래의 전열기기 제어회로의 동작을 설명한다.

우선, 사용자가 전원코드를 접속하여 상용 교류전원이 인가되면 노이즈 흡수 콘덴서(C1)와 노이즈 필터 코일(L)을 통해 기기 자체에서 발생하는 전원 노이즈의 외부 방출이 억제되고, 전원 공급부(1)를 통해 제어회로에서 필요한 12볼트의 직류전원이 포토 트라이액 드라이버(4)로 공급된다.

이때 포토 트라이액 드라이버(4)는 사용자에 의해 가열 기능이 선택되지 않으면 마이크로 프로세서(3)에서 '로우'의 구동신호가 출력되어 포토 트라이액 드라이버(4)의 도통을 제어하는 트랜지스터(Q)가 턴 오프된 상태를 유지하기 때문에 전원 공급부(1)를 통해 전원이 인가되더라도 동작하지 않는다.

이제 사용자가 기능선택 스위치(2)를 작동시키면, 마이크로 프로세서(3)에서 트랜지스터(Q)를 구동하기 위한 '하이'의 구동신호(+5V)가 제1출력단자(P1)를 통해 트랜지스터(Q)의 베이스 단자로 출력된다.

그 후에는 마이크로 프로세서(3)에서 출력된 '하이'의 구동신호에 따라 트랜지서터(Q)가 턴 온되고, 트랜지스터(Q)가 턴 온 됨에 따라 포토 트라이액 드라이버(4)의 발광다이오드가 발광되며, 이에 따라 트리거 다이오드가 도통된다.

이와 같이 포토 트라이액 드라이버(4)의 트리거 다이오드가 도통되면 트라이액(TRIAC)의 게이트 단자(G)로 게이트 전류가 출력되며, 이 게이트 전류에 의해 트라이액(TRIAC)의 양단이 도통되어 상용 교류전원에 의한 전류가 히터(5)로 흐르게 되어 가열되기 시작한다.

이때 트라이액(TRIAC)이 도통된 상태 즉, 마이크로 프로세서(3)의 제1출력단자(P1)가 '하이'인 상태에서 트라이액(TRIAC)의 턴 온/턴 오프시 발생하는 펄스 노이즈, 외부 정전기, 낙뢰 등의 여러 가지 외적 요인에 의해 마이크로 프로세서(3)의 동작이 멈추게 되는 경우가 발생될 수 있다.

이와 같은 경우 마이크로 프로세서(3)의 동작은 멈춘다 하더라도 히터(5)에는 계속 전류가 흐르기 때문에 과열로 인한 기기의 손상이나 화재의 염려가 있으므로 이 경우에는 전원코드를 뽑아 전원공급을 차단하여야 한다.

그러나, 사용자가 타이머 기능을 통해 일정시간 후에 자동적으로 꺼지도록 세팅한 상태에서 자리를 비운사이 전술한 바와 같이 마이크로 프로세서(3)가 정상적인 동작을 하지 못하게 되는 경우에는 과열로 인한 기기의 심각한 손상 및 화재 발생의 위험이 매우 높았다.

이처럼, 상술한 바와 같은 종래의 전열기기 제어회로는 스위칭 소자(트라이액)의 턴 온/턴 오프시 발생하는 펄스 노이드, 외부 정전기, 낙뢰 등의 여러 가지 외적 요인에 의해 마이크로 프로세서가 손상되거나 오동작될 경우 발열부하에 영속적으로 허용 최대전류가 흘러 과열에 의한 기기의 화재발생 등의 위험이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 전열기기의 제어회로에서 스위칭 소자로 트라이액을 사용하는 경우 마이크로 프로세서의 제어에 따라 트라이액을 구동시키기 위한 수단으로 포토 트라이액 드라이버를 사용하고 있으나 이는 매우 고가의 부품으로서 기기의 제조 원가가 많이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 전열기기를 제어하는 마이크로 프로세서가 정전기, 낙뢰, 펄스 노이즈 등에 의해 손상되었을 경우 자동으로 발열부하의 전원을 차단함으로써 과열로 인한 제품 손상 및 화재 위험을 미연에 방지하여 안전도를 크게 개선할 수 있도록 하는 전열기기 제어회로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 포토 트라이액 드라이버 등과 같은 고가의 부품을 사용하지 않고 일반 트랜지스터로 트라이액을 구동할 수 있도록 함으로써 기기의 구성 원가를 크게 절감할 수 있도록 하는 전열기기 제어회로를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전열기기 제어회로를 상세하게 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 전열기기 제어회로를 상세하게 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 주요부분에 대한 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전원 공급부 2 : 기능선택 스위치

5 : 히터 10 : 마이크로 프로세서

11 : FND 12 : 펄스 정류뷰

13 : 트라이액 구동부 TRIAC : 트라이액

T1 : 제1애너드/캐소드 T2 : 제2 애너드/캐소드

Q1, Q2 : 트랜지스터 C1∼C5 : 콘덴서

R1∼R3 : 저항 D1, D2 : 다이오드

L : 코일 T : 트랜스

BD : 브리지 다이오드

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전열기기 제어회로는 사용자에 의해 기능선택 스위치가 작동되면 '하이'의 구동신호를 제1출력단자(P1)를 통해 출력하며, 제2출력단자(P2)를 통해 연속적인 펄스신호를 출력하는 마이크로 프로세서와, 마이크로 프로세서의 제2출력단자(P2)에서 출력되는 연속적인 펄스신호를 직류전원으로 변환하는 펄스 정류부와, 마이크로 프로세서의 제1출력단자(P1)에서 출력되는 '하이'의 구동신호 및 펄스 정류부에서 출력되는 직류전원에 의해 제트랜지스터와 제2트랜지스터가 모두 턴 온되는 경우 제1트랜지스터의 콜렉터 단자를 통해 트라이액의 게이트 단자로 게이트 전류를 흘려 트라이액이 턴 온 되도록 하는 트라이액 구동부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전열기기 제어회로를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전열기기 제어회로를 상세하게 나타낸 도면으로서, 전술한 도 1과 동일한 부분은 동일한 부호를 사용하고 여기에서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이, 마이크로 프로세서(10)는 사용자에 의해 기능선택 스위치(2)가 작동되면 제1트랜지스터(Q1)를 구동하기 위한 '하이'의 구동신호(+5V)를 제1출력단자(P1)를 통해 제1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자로 출력하며, 제2트랜지스터(Q2)를 구동하기 위한 연속적인 펄스신호를 제2출력단자(P2)를 통해 후술되는 펄스 정류부(12)로 출력한다.

FND(11)는 타이머 표시 또는 내부온도 표시를 겸하도록 하여 사용자가 기능선택 스위치(2)에서 타이머 기능을 선택하면 마이크로 프로세서(10)의 제어에 따라 설정된 타이머 값이 표시되고, 타이머 기능을 해제하면 내부 온도 값이 표시되도록 한다.

펄스 정류부(12)는 펄스전달 콘덴서(C4)와, 정류 다이오드(D1, D2) 및 충전 콘덴서(C5)로 구성되어, 마이크로 프로세서(10)의 제2출력단자(P2)에서 출력되는 연속적인 펄스신호를 약 5V의 직류전원으로 변환하여 제2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자로 인가시켜 제2트랜지스터(Q2)가 턴 온 되도록 한다.

트라이액 구동부(13)는 이미터 단자와 콜렉터 단자가 직렬 형태로 연결된 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)로 구성되어 있으며, 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)가 모두 턴 온되는 경우 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자를 통해 트라이액(TRIAC)의 게이트 단자(G)로 게이트 전류를 흘려 제1 애너드/캐소드(T1)와 제2 애너드/캐소드(T2로 구성된 트라이액(TRIAC)이 도통되게 한다.

트라이액(TRIAC)은 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)가 모두 턴 온 되어 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터 단자에서 게이트 저항(R2)을 통해 게이트 단자(G)로 부극성(-)의 게이트 전류가 인가되면 턴 온되어 상용 교류전원에 의한 전류를 히터(5)로 공급하고, 제1트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q2)중 어느 하나라도 오프되어 게이트 단자(G)로 전류가 인가되지 않으면 턴 오프되어 히터(5)에 전류가 공급되지 않도록 상용 교류전원을 차단한다.

도 3은 도 2의 주요부분에 대한 파형도로서, "A" 구간으로 표시한 부분은 일반적인 정상 동작 상태인 경우로 제2출력단자(P2)에서 출력되는 연속 펄스에 의해 P3 점이 직류 5V까지 충전되는 모습을 볼 수 있다.

그리고 "D" 구간으로 표시한 부분은 정전기, 낙뢰, 펄스 노이즈 등의 외부 요인에 의해 마이크로 프로세서(10)의 기능이 정지했을 때으 파형 모습을 예로 든 것으로서, 이때 제2출력단자(P2)에 나타나는 신호는 연속펄스가 아니고 0V 또는 +5V의 직류이기 때문에 P3 점의 전위가 낮아져 제2트랜지스터(Q2)가 턴 오프되므로 결국 트라이액(TRIAC)이 턴 오프된다.

즉 외부 요인에 의해 마이크로 프로세서(10)의 동작이 정지되더라도 자동으로 히터(5)에 공급되는 전원을 차단함으로써 과열로 인한 제품 손상 및 화재 위험을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전열기기 제어회로의 작용을 구체적으로 설명한다.

우선, 사용자가 전원코드를 접속하여 상용 교류전원이 인가되면 노이즈 흡수 콘덴서(C1)와 노이즈 필터 코일(L)을 통해 기기 자체에서 발생하는 전원 노이즈의 외부 방출이 억제되고, 전원 공급부(1)을 통해 제어회로에서 필요한 12V의 직류전원이 트라이액(TRIAC)의 제1 애너드/캐소드(T1)단으로 공급된다.

이때 트라이액(TRIAC)은 사용자에 의해 가열 기능이 선택되지 않으면 마이크로 프로세서(10)에서 '로우'의 구동신호가 출력되어 트라이액(TRIAC)의 도통을 제어하는 제1트랜지스터(Q1)가 턴 오프되기 때문에 게이트 단자(G)로 게이트 전류가 인가되지 않아 전원 공급부(1)를 통해 전원이 인가되더라도 동작하지 않는다.

이제 사용자가 기능선택 스위치(2)를 작동시키면, 마이크로 프로세서(10)에서 제1트랜지스터(Q1)를 구동하기 위한 '하이'의 구동신호(+5V)가 제1출력단자(P1)를 통해 제1트랜지스터(Q1)를 통해 제1트랜지스터(Q1)의 베이스 단자로 출력되고, 제2트랜지스터(Q2)를 구동하기 위한 연속적인 펄스신호가 제2출력단자(P2)를 통해 펄스 정류부(12)로 출력된다.

그 후에는 마이크로 프로세서(10)의 제1출력단자(P1)를 통해 출력된 '하이'의 구동신호(5V)에 다라 제1트랜지스터(Q1)가 턴 온되며, 마이크로 프로세서(10)의 제2출력단자(P2)를 통해 출력된 연속적인 펄스신호는 펄스 정류부(12)에 의해 5 V의 직류전원으로 변환된 후 제2트랜지스터(Q2)의 베이스 단자로 인가되어 제2트랜지스터(Q2)가 턴 온된다.

이때 트라이액(TRIAC)이 도통된 상태 즉, 마이크로 프로세서(10)의 제1출력단자(P1)가 '하이'인 상태에서 펄스 노이즈, 외부 정전기, 낙뢰 등의 여러 가지 외적요인에 의해 마이크로 프로세서(10)의 기능이 정지되는 경우가 발생될 수 있다.

이 경우 마이크로 프로세서(10)의 제1출력단자(P1)는 '하이' 상태 그대로 유지되고, 제2출력단자(P2)는 마이크로 프로세서(10)가 정지되기 직전의 상태인 '하이' 또는 '로우' 상태가 유지되는데, 가령 출력이 '하이' 상태에서 멈췄더라도 이는 직류이기 때문에 펄스전달 콘덴서(C4)에 의해 차단되고, 충전 콘덴서(C5)에 충전되어 있던 전하는 저항(R3)을 통해 방전되어 제2트랜지스터(Q2)가 턴 오프 된다.

따라서 트라이액(TRIAC)의 게이트 단자(G)로 흐르는 게이트 전류가 차단되어 트라이액(TRIAC)이 턴 오프된다.

즉, 마이크로 프로세서(10)가 어떠한 원인에 의해 올바로 제 역할을 수행하지 못하게 되는 경우, 트라이액(TRIAC)이 자동적으로 턴 오프되므로 기기의 과열을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 전열기기 제어회로에 의하면, 정전기, 낙뢰, 펄스 노이즈 등에 의해 마이크로 프로세서가 손상될 경우에도 자동으로 발열부하의 전원을 차단해 줌으로써 과열로 인한 제품 손상 및 화재 위험을 미연에 방지하여 안전도를 크게 개선함을 물론, 포토 트라이액 드라이버와 같은 고가의 부품을 사용하지 않고 일반 트랜지스터로 트라이액을 구동할 수 있도록 함으로써 기기의 구성 원가를 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 사용자에 의해 기능선택 스위치가 작동되면 '하이'의 구동신호를 제1출력단자(P1)를 통해 출력하며, 제2출력단자(P2)를 통해 연속적인 펄스신호를 출력하는 마이크로 프로세서;

   상기 마이크로 프로세서의 제2출력단자(P2)에서 출력되는 연속적인 펄스신호를 직류전원으로 변환하는 펄스 정류부; 및

   상기 마이크로 프로세서의 제1출력단자(P1)에서 출력되는 '하이'의 구동신호 및 상기 펄스 정류부에서 출력되는 직류전원에 의해 제1트랜지스터와 제2트랜지스터가 모두 턴 온되는 경우 제1트랜지스터의 콜렉터 단자를 통해 트라이액의 게이트 단자로 게이트 전류를 흘려 트라이액이 턴 온 되도록 하는 트라이액 구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 전열기기 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 트라이액은;

   게이트 전위가 제1 애너드/캐소드 또는 제2 애너드/캐소드에 비해 부극성(-)으로 될 때 도통되는 것을 특징으로 하는 전열기기 제어회로.