KR100302076B1 - 입력전압범위를 확장시킨 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력 부품의 용량증가 없이 교류입력전원의 입력가능범위를 확장시킬 수 있는 전원 공급 장치에 관한 것으로, 교류입력전원을 직류로 정류하는 정류부와, 입력전원이 소정 범위이내일때는 상기 정류부로부터 출력되는 직류전원의 역률을 일정하게 조정하고 입력전원이 소정범위이상일때는 그대로 출력시키는 역률제어부와, 상기 역률제어부로부터 출력되는 전압을 원하는 소정레벨로 변환하는 DC/DC컨버팅부와, 상기 역률제어부가 동작시에는 역률제어부에서 유기된 전압을 DC/DC컨버팅부에 동작전원으로 인가하고, 역률제어부가 동작시에는 역률제어부의 출력전압을 정류하여 DC/DC컨버팅부의 동작전원으로 인가하는 보조전원공급회로부로 구성된다.

Description

입력 전압 범위를 확장시킨 전원 공급 장치{POWER SUPPLY APPRATUS HAVING EXPANDED INPUT VOLTAGE RANGE}
본 발명은 임의 레벨의 입력전원을 실제 전자회로의 구동전원으로 사용되는 소정 레벨의 일정한 직류전원으로 변환하여 공급하는 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변환가능한 입력전원의 범위를 확대시킬 수 있는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전원 공급 장치는 상용교류전원을 입력받아 다른 전자/전기 기구를 구동할 수 있는 소정 레벨의 직류전원으로 변환하여 공급하는 장치인데, 세계적으로 이용되는 상용전원은 110V 대와, 220V대가 사용되고 있기 때문에, 보통 전원변환장치의 입력범위는 90 [Vac]~ 264 [Vac] 를 만족하면 된다.
그런데, 일부 상용교류전원의 변동이 심한 곳에서는, 입력전압이 상기를 벗어나는 경우가 있기 때문에, 이보다 더 넓은 85 [Vac]~ 276 [Vac]의 범위를 만족하도록 규정된 곳도 있다.
그런데, 종래의 전원 공급 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 교류입력전원(AC)을 직류전원으로 정류하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)로부터 출력되는 직류전원의 역률(POWER FACTOR)을 일정하게 조정하는 역률제어부(20)와, 상기 역률제어부(20)로부터 출력되는 역률조정된 DC전압을 원하는 소정 레벨의 DC전압으로 변환하는 DC/DC컨버팅부(30)를 구비하고, 상기 역률제어부(20) 및 DC/DC컨버팅부(30)에는 각각 전력스위칭소자(I1,I2)와, 그 각각의 스위칭소자(I1,I2)의 온/오프주기를 제어하는 제어기(21,22)가 구비되며, 이러한 각 소자에 구동전원을 공급하기 위해 종래에는 정류기(10)의 출력단에 보조트랜스(T1)를 직렬로 연결하고, 상기 보조트랜스(T1)에 의해 소정 레벨로 변환된 직류전원을 각각 정류다이오드(D11),(D12)를 통해 역률제어기(21)와 PWM제어기(31)에 인가하도록 보조전원공급회로부(40)를 구성하였다.
그런데, 이러한 종래의 전원 공급 장치에서 90 [Vac]~ 264 [Vac] 범위에서 확장된 85 [Vac]~ 276 [Vac]를 만족시키기 위해서는 입력 벌크캐패시터(Bulk capaciter)를 큰 용량의 것으로 사용하여야 하기 때문에, 사이즈 뿐만 아니라 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 입력 부품의 용량증가 없이 교류입력전원의 입력가능범위를 확장시킬 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 종래 전원 공급 장치를 보이는 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 도시한 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 정류부
20 : 역률(POWER FACTOR)제어부
30 : DC/DC 컨버팅부
40, 40' : 보조전원공급회로부
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서, 본 발명에 의한 전원공급장치는 교류입력전원을 직류로 정류하는 정류부와,
입력전원이 소정 범위이내일때는 상기 정류부로부터 출력되는 직류전원의 역률을 일정하게 조정하고 입력전원이 소정범위이상일때는 그대로 출력시키는 역률제어부와,
상기 역률제어부로부터 출력되는 전압을 원하는 소정레벨로 변환하는 DC/DC컨버팅부와,
상기 역률제어부가 동작시에는 역률제어부에서 유기된 전압을 DC/DC컨버팅부에 동작전원으로 인가하고, 역률제어부가 동작시에는 역률제어부의 출력전압을 정류하여 DC/DC컨버팅부의 동작전원으로 인가하는 보조전원공급회로부로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 기재된 본 발명의 실시예를 참조하여 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따라서 개선된 전원 공급 장치를도시한 회로도로서, 이 전원 변환 장치는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)의 출력단과 접지사이에 구비되는 스위칭소자(I1)와 상기 정류부(10)의 출력단에 직렬로 연결되어 출력전압을 정류하는 정류다이오드(D1)와 상기 정류다이오드(D1)의 출력과 접지사이에 직렬로 연결되어 출력전압을 평활화하는 입력캐패시터(C1)와 입력전원이 소정범위(즉, 90 Vac ~ 264 Vac)일 때는 상기 스위칭소자(I1)의 스위칭 주기를 조정하여 일정 역률로 제어하고 입력전원이 소정범위(즉, 264Vac)이상일 때는 동작하지 않는 역률제어기(IC1)을 포함하는 역률제어부(20)와, 상기 역률제어부(20)의 캐패시터(C1)에 걸린 전압을 유기하는 트랜스(T2)와 상기 트랜스(T2)의 2차측에 연결되는 정류다이오드(D2)와 상기 트랜스(T2)의 1차코일과 접지사이에 직렬연결되는 스위칭소자(I2)와 상기 스위칭소자(I2)의 온/오프주기를 조정하여 출력전압(Vo)의 레벨을 제어하는 PWM제어기(31)를 포함하는 DC/DC컨버팅부(30)와, 입력전원이 소정범위(즉, 90 Vac ~ 264 Vac)일 때는 역률제어기(21)의 제어에 의해 PWM제어기(31)에 구동전원이 공급되도록 하고, 상기 범위(즉, 90 Vac ~ 264 Vac) 이외일때에는 동작하지 않는 역률제어기(21) 대신에 역률제어부(20)의 출력전압이 보조전압으로 공급되도록 연결구성된 보조전원공급회로부(40')로 이루어진다.
상기 보조전원회로부(40')는 상기 정류부(10)의 출력라인(+)에 트랜스(T1)의 1차코일을 직렬로 연결하고, 상기 보조트랜스(T1)를 통해 출력전압의 일부를 저항(R21)을 통해 역률제어기(21)의 전원단(Vcc)에 연결하고, 상기 보조트랜스(T1)의 2차코일 일단에 다이오드(D21)의 음극과 다이오드(D22)의 양극을 동시에 연결하고, 상기 다이오드(D21)의 양극과 보조트랜스(T1)의 타단사이에 캐패시터(C21)를 연결하고, 상기 다이오드(D22)의 음극과 보조트랜스(T1)의 타단사이에 캐패시터(C22)를 연결하고, 상기 캐패시터(C21)와 다이오드(D21)의 접점은 캐패시터(C23)을 통해 역률제어기(21)의 전원단(VCC)에 연결하고, 상기 캐패시터(C22)와 다이오드(D22)의 접점은 순방향으로 연결된 다이오드(D23)을 통해 상기 역률제어기(21)의 전원단(Vcc)에 연결하며, 상기 두 다이오드(D22) 및 캐패시터(C22)의 접점을 PWM IC(31)의 전원단(Vcc)에 연결함과 동시에 캐패시터(C24)를 통해 접지시키고 상기 캐패시터(C24)의 양단에는 다이오드(D25) 및 보조코일을 병렬로 연결하며, 또한, 상기 PWM IC(31)의 전원단(Vcc)은 순방향으로 직렬연결된 저항(R22)와 다이오드(D24)를 통해 역률제어부(20)의 출력측에 연결하여 구성한다.
상기와 같이 구성된 전원 공급장치의 동작은 입력전원이 소정 범위(즉, 90 Vac ~ 264 Vac) 이내일 경우와, 상기 범위 이외일 경우로 나누어 설명된다.
먼저, 입력전원이 상기 설정된 소정 범위(즉, 90 Vac ~ 264 Vac) 이내일 경우에는, 정류부(10)로부터 출력되는 정류된 소정 전압이 저항(R21)을 통해 역률제어기(21)의 전원단(Vcc)에 인가된다. 이렇게, 전원을 공급받은 역률제어기(21)는 기동하여 역률제어를 위한 전력스위칭소자(I1)을 동작시키고, 이에, 트랜스(T2)에 의해 유기된 전압은 다이오드(D22) 및 캐패시터(C22)에 의해 정류되고 평활화된 보조전압이 PWM IC(31)의 전원단(Vcc)에 인가된다. 이에, PWM IC(31)가 기동하여, 전력스위칭소자(I2)의 스위칭동작을 제어하고, 이에 설정 레벨의 전압이 트랜스(T2)의 2차측에 유기되고, 다이오드(D2) 및 캐패시터(C2)에 의해 정류 및 평활하되어 출력된다.
그리고, 입력전원이 상기 범위 이외, 즉, 265Vac이상일 경우에는, 역률제어기(21)가 전력스위칭소자(I1)을 스위칭동작시키지 않는다. 따라서, 상기 보조트랜스(T1)의 2차측으로 유기되는 전압이 없으며, 정류부(10)로부터 출력된 전압은 역률조정없이 다이오드(D1) 및 캐패시터(C1)을 통해 출력된다.
이때, PWM IC(31)의 전원단(Vcc)으로는 상기 역률제어부(20)의 정류다이오드(D1)을 통해 출력되는 전압의 일부분이 저항(R22) 및 다이오드(D24)를 통해 보조전원으로 인가된다. 따라서, PWM IC(31)은 정상적으로 동작하여, 설정된 주기로 해당 전력스위칭소자(I2)를 스위칭동작시키고, 이에 앞서와 마찬가지로, 트랜스(T2)의 2차측에 목표하는 소정 레벨의 전압이 유기되고, 이 전압은 다이오드(D2)에 의해 정류되고, 캐패시터(C2)에 의해 평활화되어 출력된다.
여기에서, 상기 역률제어부(20)가 항상동작한다고 하면, 입력전원이 최대값, 예를 들어, 276Vac일 경우에 역률제어부(20)의 출력은 400VDC이상으로 설정해야 한다. 이렇게 할 경우, 상기 역률제어부(20)의 캐패시터(C1)은 이에 맞춰 더 커져야 한다. 그러므로, 본 발명에서는 역률제어부(20)의 출력을 380VDC로 설정하고, 입력전압이 265Vac이상일때는 역률제어를 하지 않고 그대로 출력하도록 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이, 입력전원이 통상 입력범위, 즉, 90Vac~264Vac이외일 경우, 특히 265Vac이상일 경우에는 역률제어부를 동작정지시키고, 이때 PWM IC의 구동전원을 따로 인가받을 수 있도록 구성하여, 비용이나 크기의 증가없이, 간단하게 입력범위가 85Vac~276Vac로 확장된 규제를 만족시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 교류입력전원을 직류로 정류하는 정류부와,
    입력전원이 소정 범위이내일때는 상기 정류부로부터 출력되는 직류전원의 역률을 일정하게 조정하고 입력전원이 소정범위이상일때는 그대로 출력시키는 역률제어부와,
    상기 역률제어부로부터 출력되는 전압을 원하는 소정레벨로 변환하는 DC/DC컨버팅부와,
    상기 역률제어부가 동작시에는 역률제어부에서 유기된 전압을 DC/DC컨버팅부에 동작전원으로 인가하고, 역률제어부가 동작시에는 역률제어부의 출력전압을 정류하여 DC/DC컨버팅부의 동작전원으로 인가하는 보조전원공급회로부로 구성됨을 특징으로 하는 입력 범위를 확장시킨 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 역률제어부는 전원단에 연결된 전력스위칭소자(I1)와, 상기 전력스위칭소자(I1)를 스위칭제어하여 역률을 조정하는 역률제어기(21)와, 정류다이오드(D1) 및 콘덴서(C1)를 포함하고,
    상기 DC/DC컨버팅부는 상기 역률제어부의 출력측에 1차코일이 연결된 트랜스(T2)와 상기 트랜스(T2)의 1차코일에 직렬로 연결된 전력스위칭소자(I1)와, 상기 트랜스(T2)의 2차코일에 연결되는 정류다이오드(D2) 및 평활콘덴서(C2)와, 상기 전력스위칭소자(I1)의 스위칭동작을 제어하는 PWM IC(31)를 포함하고,
    상기 보조전원공급회로부는 상기 정류부의 출력전압과 상기 역률제어기(21)의 전원단 사이에 저항(R11)을 연결하고, 상기 전원출력라인에 보조트랜스(T1)의 1차측을 연결하고, 상기 보조트랜스(T1)의 2차측에 정류용 다이오드(D21,D22) 및 콘덴서(C21,C22)를 연결하고, 상기 다이오드(D21,D22)와 콘덴서(C21,C22)의 접점을 각각 콘덴서(C23)과 다이오드(D23)을 통해 역률제어기(21)의 전원단에 연결하고, 상기 다이오드(D22)와 콘덴서(C22)의 접점은 또한 PWM IC(31)의 전원단에 연결하고, 상기 PWM IC(31)의 전원단은 다이오드(D24) 및 저항(R22)를 통해 역률제어부의 출력단에 연결하며, 또한 병렬로 구성된 콘덴서(C24),다이오드(D25) 및 코일을 연결하여 구성하는 것을 특징으로 하는 입력범위를 확장시킨 전원 공급 장치.
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