KR100315521B1 - 자동 전압 선택 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선진 유럽 규격에서 요구하고 있는 일명 블루엔젤(BLUE ANGEL) 즉, 스탠바이 모드시 1와트(W) 미만의 저전력 소비 요구 규정을 만족시키면서도 저가의 생산 단가를 유지하기 위한 자동 전압 선택 장치에 관한 것으로 특히, 교류 입력 전압을 정류하기 위한 브릿지 다이오드와, 제어신호에 따라 턴 온/오프 동작하며 일단이 상기 브릿지 다이오드의 상용 교류전압 입력단중 어느 하나에 연결되어 있는 트라이악과, 직렬 연결된 두 개의 콘덴서로 이루어지며 연결 노드가 트라이악의 타단에 연결되고 직렬 연결된 두 개의 콘덴서 양단에 브릿지 다이오드의 출력전압이 인가되도록 구성되어 트라이악의 턴 온/오프 동작에 따라 상기 브릿지 다이오드에서 출력되는 정류전압을 그대로 또는 배전압하여 출력하는 출력부와, 입력되는 상용 교류전원의 전압변동 또는 전압크기를 기준전압과 비교 인식하여 그에 따라 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 클럭펄스를 발생시키는 전압크기 인식부, 및 전압크기 인식부에서 인식되어진 전압에 따라 발생되어지는 클럭펄스를 입력받아 기준전압과 비교 인식하여 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 전압신호를 트라이악의 게이트 단자에 걸어주며 전압크기 인식부의 기준전압의 크기를 변화시키는 발진부로 구성된다.

Description

자동 전압 선택 장치{Auto voltage selector}
본 발명은 자동 전압 선택 장치에 관한 것으로, 특히 선진 유럽 규격에서 요구하고 있는 일명 블루엔젤(BLUE ANGEL) 즉, 스탠바이 모드시 1와트(W) 미만의 저전력 소비 요구 규정을 만족시키면서도 저가의 생산 단가를 유지하기 위한 자동 전압 선택 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자기기의 발전에 힘입어 현대인들은 전자 장비속에 묻혀 산다고하여도 과언이 아닌 정도로 많은 전자기기 또는 전자제품들을 사용하고 있다. 이러한, 전자 기기 또는 제품들은 그 독특한 기능을 수행하기 위해서 구동에 필요한 전원을 구비하고 있어야 하는데, 구동전원의 가장 기본은 상용교류전원이다.
즉, 구동전원이 직류전원인 경우에도 배터리만을 사용하는 제품의 경우를 제외하면 실제적으로 상용 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 사용하도록하는 것이 통상적인데, 교류전원은 국가별 또는 지역별로 220V 또는 110V의 전압차를 갖고 있다.
따라서, 종래의 전자제품의 생산자는 사용자들로 하여금 220V 또는 110V의 상용전원중 어떠한 전원이 해당하는가를 판단하여 딥스위치 등등의 선택수단을 사용하여 선택 사용하도록 하였으나 이는 사용자가 부주의하는 경우 즉, 110V전원을 입력받아야 하는 전자제품에 220V의 전압을 입력시키면 해당 전자제품은 유입되는 과전압에 의해 안전장치인 휴즈가 끊어진다거나 손상되어지는 문제점을 내제하고 있었다.
상술한 문제점 즉, 사용자가 현재 사용되는 상용 교류전원의 전압치를 정확하게 인식하고 그에 따라 사용하고자 하는 전자제품의 입력전압을 선택하도록 하는 방식에서 사용자의 부주의 또는 인식부족에 기인한 해당 제품의 손상을 방지하기 위해 근래 제안되어진 방식이 입력전압 프리(Free)방식이다.
입력전압 프리(Free)방식이란 사용자가 특별히 전압을 선택하지 않고 110V 또는 220V의 전압을 해당 제품에 입력시킨다 할지라도 해당 제품 스스로가 입력되는 전압의 상태를 인식하여 적절한 전압전달 경로의 선택 또는 전압상태의 변화를 통해 내부 전자회로의 손상을 방지하며 정상동작을 수행하도록 하는 방식이다.
상술한 입력전압 프리(Free)방식에 대표적이며 최근에 가장 많이 사용되는 방식이 유입되는 전압의 상태가 220V인 경우는 바이패스를 수행하고, 110V가 유입되는 경우는 유입전압을 배가하여 220V로 변경한 후 전달하는 배전압(double voltage) 방식이다.
상술한 배전압 방식을 채용하고 있는 종래 자동 전압 선택 장치의 대략적인 구성과 동작을 첨부한 도 1을 참조하여 살펴보면, 종래 자동 전압 선택 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 110볼트 또는 220볼트의 입력 전압을 정류하기 위한 정류부(20)와, 정류부(20)의 출력 신호를 그대로 또는 배전압하여 출력하기 위한 출력부(21)와, 출력부(21)의 배전압을 선택하기 위한 트라이악(22)과, 입력 전압을 검출하여 트라이악(22)의 구동을 제어하기 위한 제어부(23)를 포함하여 구성된다.
도 1의 종래 자동 전압 선택 장치는, 입력 전압이 110V이거나 220V일 때에도 사용할 수 있는 것으로, 110V 또는 220V의 입력 전압을 정류부(10)에서 정류하여 출력하되, 입력 전압이 110V일 때 제어부(23)는 이 입력 전압을 검출하여 트라이악(22)이 구동 되도록 하고, 그 트라이악(22)이 턴온으로 출력부(21)는 배전압을 실시하여 220V의 전압을 출력하도록 한다. 한편, 입력 전압이 220V일 때 제어부(23)는 이 입력 전압을 검출하여 트라이악(22)의 구동이 턴오프 되도록 제어하고, 그 트라이악(22)이 턴오프 동작으로 출력부(21)는 배전압을 실시하지 않고 220V의 입력 전압을 그대로 출력한다.
이와 같이 자동 전압 선택 장치는, 입력 전압이 110V일 때도 사용하고 220V일 때도 사용하되, 그 입력 전압이 110V일 때는 정류한 후 배전압을 실시하여 출력하고, 입력 전압이 220V일 때는 정류한 후 배전압을 실시하지 않음으로써, 정류된 직류 전압이 110V일 때도 220V일 때와 비슷한 전압이 출력되도록 한다. 따라서, 기기의 설계를 용이하게 하고 효율 향상 및 가격 절감에 기여할 수 있도록 한다.
즉, 자동 전압 선택 장치는 AVS1ACP와 같은 전용 IC로 구성된 제어부(23)의 제어에 따라 트라이악(22)을 온 또는 오프 시킴으로써 출력부(21)의 배전압 여부를 결정하는데, 제어부(23)의 펄스 제어에 의해 구동되는 트라이악(22)은 단속적으로 턴온되기 때문에 EMI 노이즈의 발생량이 매우 큰 문제점이 있고, 그 제어부용 전용 IC의 가격이 매우 비싼 단점이 있었다.
또한, 선진 유럽 규격에서 요구하고 있는 일명 블루엔젤(BLUE ANGEL) 즉, 스탠바이 모드시 1와트(W) 미만의 저전력 소비 요구 규정을 만족시키기에는 많은 문제점이 있으며, 현재까지 알려진 방식으로는 상기 블루엔젤 규정을 만족시킬만한 기술이 존재하지 않는다(도 1에 도시되어 있는 바와 같이 AVS1ACP와 같은 전용 IC를 사용하는 경우 스탠바이 모드 상태의 소비전력은 측정 결과 1.38W임)는 문제점이 발생되었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 선진 유럽 규격에서 요구하고 있는 일명 블루엔젤(BLUE ANGEL) 즉, 스탠바이 모드시 1와트(W) 미만의 저전력 소비 요구 규정을 만족시키면서 저가의 생산 단가를 유지하기 위한 자동 전압 선택 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 자동 전압 선택 장치의 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 저전력 소모형 자동 전압 선택 장치의 회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전압크기 인식부 200 : 발진부
ZD1, ZD2 : 제너 다이오드
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 교류 입력 전압을 정류하기 위한 브릿지 다이오드와, 제어신호에 따라 턴 온/오프 동작하며 일단이 상기 브릿지 다이오드의 상용 교류전압 입력단중 어느 하나에 연결되어 있는 트라이악과, 직렬 연결된 두 개의 콘덴서로 이루어지며 연결 노드가 상기 트라이악의 타단에 연결되고 직렬 연결된 두 개의 콘덴서 양단에 상기 브릿지 다이오드의 출력전압이 인가되도록 구성되어 상기 트라이악의 턴 온/오프 동작에 따라 상기 브릿지 다이오드에서 출력되는 정류전압을 그대로 또는 배전압하여 출력하는 출력부와, 입력되는 상용 교류전원의 전압변동 또는 전압크기를 기준전압과 비교 인식하여 그에 따라 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 클럭펄스를 발생시키는 전압크기 인식부, 및 상기 전압크기 인식부에서 인식되어진 전압에 따라 발생되어지는 클럭펄스를 입력받아 상기 기준전압과 비교 인식하여 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 전압신호를 상기 트라이악의 게이트 단자에 걸어주며 상기 전압크기 인식부의 기준전압의 크기를 변화시키는 발진부를 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 저전력 소모형 자동 전압 선택 장치의 회로도로서,
인가되는 상용교류전원 110볼트 또는 220볼트의 입력 전압을 정류하기 위한 정류부(BD)와, 정류부(BD)의 출력 신호를 그대로 또는 배전압하여 출력하기 위한 출력부(참조번호 미부여)와, 출력부의 배전압을 선택하기 위한 트라이악(22)과, 입력되는 상용 교류전원의 전압변동 또는 전압크기를 인식하기 위한 전압크기인식부(100)와, 및 상기 전압크기 인식부(100)에서 인식되어진 전압에 따라 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 전압신호를 상기 트라이악(22)의 게이트 단자에 걸어주는 발진부(200)로 구성되어 있다.
상기와 같은 구성되는 본 발명에 따른 자동 전압 선택 장치의 바람직한 동작예를 살펴보기로 한다.
입력되는 상용 교류전원의 입력단자중 하나의 단자에 애노드 단자가 연결되어 있는 제 1다이오드(D1)는 입력되는 교류전원을 소스전원인 Vcc전원으로 변환시키게 된다. 이때, 상기 제 1다이오드(D1)는 다이오드의 고유 특성에 의해 입력되는 교류전원을 반파 정류하는 것이다.
이후, 상기 제 1다이오드(D1)를 통해 반파 정류되어진 소스전원은 제 1비교기(OP1)의 반전 데이터 입력단에 입력되어진다. 이때, 상기 제 1비교기(OP1)의 비반전 데이터 입력단에는 제 2다이오드(D2)와 제1, 제2 제너 다이오드(ZD1, ZD2)를 통해 설정되어진 기준전압과 비교하여 그 비교치를 출력하게 된다.
상기 제 1비교기(OP1)의 반전단자에 입력되는 소스전원은 전압신호는 반파전류되어 참조번호를 부여하지 않은 콘덴서를 통해 평탄화되어지지만 입력소스전원이 상용 교류전원이므로 인해 상기 제 1비교기(OP1)의 비반전 데이터 입력단에 인가되는 기준전압에 비하여 상태적으로 일정 주기의 흔들림이 발생되어지고, 따라서 상기 제 1비교기(OP1)의 출력신호는 특정 주기의 발진 주기를 갖는 클럭신호가 된다.
상기 제 1비교기(OP1)의 비반전 데이터 입력단에 인가되는 기준전압을 공통적으로 비반전 데이더 입력단에 입력받는 발진부(200)의 제 2비교기(OP2)는 상기제 1비교기(OP1)의 출력신호를 제 3다이오드(D3)를 통해 반전 데이터 입력단에 입력 받게되는데, 상기 제 2비교기(OP2)에서 비반전 데이터 입력단에 인가되는 기준전압과 반전 데이터 입력단에 입가되는 상기 제 1비교기(OP1)의 출력신호의 비교에 따른 출력전압은 자신의 비반전 데이터 입력단에 영향을 주어 히스테리시스 곡선 특성을 가짐과 동시에 상기 제 1비교기(OP1)의 기준전압에 영향을 주어 상기 제 1비교기(OP1)의 출력신호 즉, 클럭신호에 영향을 주게 된다.
이와 같은 더블러(DOUBLER) 방식에 따른 동작 즉, 제 1비교기(OP1)에서 발생되는 히스테리시스 특성에 따른 발진 클럭이 제 2비교기(OP2)의 입력으로 제공되고 상기 제 2비교기(OP2)에서 발생되는 히스테리시스 특성에 따른 발진 클럭이 다시 상기 제 1비교기(OP1)의 기준신호에 영향을 미쳐 입력되는 클럭신호의 크기를 변동시키는 것이다.
단, 상기와 같은 더블러 방식에 따른 동작 조건은 입력되는 상용 교류전압이 110V일 경우에 한하여 수행되며, 상기 제1 비교기(OP1)의 반전 데이터 입력단에 연결되어 있는 콘덴서(C)는 입력 상용 교류전원이 220V인 상태로 시작되는 경우 상기 제 1비교기(OP1)의 반전 데이터 입력이 기준전압보다 늦게 올라와서 상술한 더블러 방식에 따른 동작이 수행되는 것을 방지하기 위한 것이다.
또한, 상기 발진부(200)내부의 제 3다이오드(D3)는 상기 제1 비교기(OP1)의 출력신호를 직류성분은 억제하고 교류성분만 제 2비교기(OP2)측으로 전달하기 위한 구성이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 자동 전압 선택 장치를 제공하여 종래 펄스 제어에 의해 구동되는 트라이악은 단속적으로 턴온되기 때문에 EMI 노이즈의 발생량이 매우 큰 문제점과 그 제어용 전용 IC의 가격이 매우 비싼 단점을 해소할 수 있으며, 선진 유럽 규격에서 요구하고 있는 일명 블루엔젤(BLUE ANGEL) 즉, 스탠바이 모드시 1와트(W) 미만의 저전력 소비 요구 규정을 만족시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 교류 입력 전압을 정류하기 위한 브릿지 다이오드와;
    제어신호에 따라 턴 온/오프 동작하며 일단이 상기 브릿지 다이오드의 상용 교류전압 입력단중 어느 하나에 연결되어 있는 트라이악과;
    직렬 연결된 두 개의 콘덴서로 이루어지며 연결 노드가 상기 트라이악의 타단에 연결되고 직렬 연결된 두 개의 콘덴서 양단에 상기 브릿지 다이오드의 출력전압이 인가되도록 구성되어 상기 트라이악의 턴 온/오프 동작에 따라 상기 브릿지 다이오드에서 출력되는 정류전압을 그대로 또는 배전압하여 출력하는 출력부와;
    입력되는 상용 교류전원의 전압변동 또는 전압크기를 기준전압과 비교 인식하여 그에 따라 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 클럭펄스를 발생시키는 전압크기 인식부; 및
    상기 전압크기 인식부에서 인식되어진 전압에 따라 발생되어지는 클럭펄스를 입력받아 상기 기준전압과 비교 인식하여 히스테리스시 특성에 의한 발진동작에 따른 전압신호를 상기 트라이악의 게이트 단자에 걸어주며 상기 전압크기 인식부의 기준전압의 크기를 변화시키는 발진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 선택 장치.
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