KR100330498B1 - 100~240볼트 겸용 정전압 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 AC입력전원을 정류한 후 소정레벨의 정전압으로 조정하고 나서 위상제어를 위한 트리거신호를 생성하는 정전압부와, 상기 트리거 신호에 의해 AC입력전원을 위상 제어하면서 이를 정류 평활하는 정류 평활부 및 시작 및/또는 정지 스위치의 위치에 따라 상기 정류 평활부에서 모터로 공급되는 전원을 조절하는 모터 구동 제어부로 구성된다. 본 발명에 의하면, AC전원의 입력레벨에 관계없이 전동모터에 공급되는 전원을 일정한 레벨로 정류 평활하면서도 정전압 장치에서 발생되는 열을 극소화할 수 있는 것이다.

Description

100~240볼트 겸용 정전압 장치{Line stabilizer}
본 발명은 100~240V 겸용 정전압 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 AC전원의 위상 제어를 통해 AC전원의 입력레벨에 관계없이 전동모터에 공급되는 전원을 일정한 레벨로 정류 평활할 수 있도록 하는 100~240V 겸용 정전압 장치에 관한 것이다.
1990. 07. 09 자로 선출원된 실용신안등록출원 제 10162호는 '프리볼트(free volt)회로를 구성함에 있어서, AC입력전압을 저항(R) 및 다이오드(D)를 통해 인가시켜커패시터(C)에 의해 전압 조정하여 코일(T)에 설치한 릴레이(RL)를 작동케하고 이 릴레이(RL)의 양접점으로부터 110V 및 220V의 전압을 도출할 수 있게 회로 구성함을 특징으로 하는 110V/220V 자동 절환회로 장치'로 구성됨을 알 수 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 장치에서는 별도의 릴레이를 구비해야 함을 물론이고, 트랜스를 이용하여 출력전압을 조절하기 때문에 출력전압을 조절하기 위해서는 많은 열이 발생하게 되는 결점이 있다.
다시 말하면, 대부분의 가전제품에 장착되는 자동절환회로 장치에서 많은 열이 발생하게 되므로 가전제품을 이루는 다수의 부품들이 오동작되어 가전제품의 신뢰성이 떨어지는 결점이 있다. 특히, 최근들어 대부분의 가전제품 내에 열에 민감한 집적회로가 내장되면서 자동 절환회로 장치에서 발생되는 열로 인한 피해가 증가하고 있는 추세에 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로, AC전원의 위상 제어를 통해 AC전원의 입력레벨에 관계없이 전동모터에 공급되는 전원을 일정한 레벨로 정류 평활할 수 있도록 하는 100~240V 겸용 정전압장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 100~240V 겸용 정전압장치를 나타낸 회로도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
100 : 정전압부 110 : 미세 조정부
200 : 정류 평활부 300 : 모터 구동 제어부
S2 : 시작 스위치 S3 : 정지 스위치
M1 : 모터 TRIAC1 : 트라이악
ISO2,ISO3 : 아이솔레이터 Q1∼Q4 : 트랜지스터
SFR1 : 가변저항
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 본 발명은, AC입력전원을 정류한 후 소정레벨의 정전압으로 조정하고 나서 위상제어를 위한 트리거신호를 생성하는 정전압부(100)와, 상기 트리거 신호에 의해 AC입력전원을 위상 제어하면서이를 정류 평활하는 정류 평활부(200) 및 시작 및/또는 정지 스위치의 위치에 따라 상기 정류 평활부에서 모터로 공급되는 전원을 조절하는 모터 구동 제어부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 도 1에 도시한 것처럼, 정전압부(100)와 정류 평활부(200) 그리고 모터(M1)에 공급되는 전원을 단속하는 모터 구동 제어부(300)로 구성된다.
보다 상세하게는 상기 정전압부(100)는 브리지 다이오드(D2)에 의해 정류된 AC 입력전압을 소정레벨의 정전압으로 조정하는 저항(R5)과 제너 다이오드(ZD1)로 구성된 정전압회로와, 상기 정전압회로의 출력전압을 충방전하는 저항(R2)(R1) 및 커패시터(C1)와, 상기 저항(R2)(R1) 및 커패시터(C1)에 의해 충방전되는 전압과 두 개의 저항(R3)(R4)으로 분압된 AC입력전압을 대비하여 트리거 신호를 발생하는 PUT(PUT1)와, 상기 PUT(PUT1)에서 발생되는 트리거 신호를 정류 평활부(200)의 트라이악(TRIAC1)에 전달하는 아이솔레이터(ISO2)로 구성되는 있다.
상기 정전압부(100)에는 정류 평활부(200)의 커패시터(C2) 양단의 출력전압이 피드백되며 정전압의 미세조정이 가능하도록 된 가변저항(SFR1)과, 상기 가변저항(SFR1)의 통한 피드백 전압에 의해 구동되는 제너 다이오드(D7)(D6)와, 상기 제너 다이오드(D7)(D6)를 통한 전압에 의해 구동되어 PUT(PUT1)에 가해지는 전압의 시간을 조정하는 아이솔레이터(ISO3)를 구비한 미세 조정부(110)가 더 구비되어 있다.
그리고, 상기 정류 평활부(200)는 상기 정전압부(200)의 트리거 신호에 의해 브리지 다이오드(D1)에 흐르는 AC입력전원의 위상을 제어하는 트라이악(TRIAC1)과, 상기 트라이악(TRIAC1)에 의해 위상 제어된 AC입력전원을 정류하는 브리지 다이오드(D1)와, 상기 브리지 다이오드(D1)에 의해 정류된 AC입력전원을 평활하는 커패시터(C2)로 구성되어 있다.
또한, 상기 모터 구동 제어부(300)는 시작 스위치(S2)의 조작으로 정역구동되어 모터(M1)에 공급되는 전원을 단속하게 되는 두 개의 트랜지스터(Q2)(Q1)와, 정지 스위치(S4)의 조작으로 SCR 작용을 하여 상기 두 개의 트랜지스터(Q2)(Q1)에 대한 트리거를 다운시키게 되는 두 개의 트랜지스터(Q3)(Q4)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하기로 한다.
100V∼230V의 AC 입력전원은 브리지 다이오드(D2)에 의해 정류되어 정전압 조정용 저항(R5)과 제너 다이오드(ZD1)를 통해 저항(R2)과 저항(R21)을 거쳐 커패시터(C1)에 충전된다. PUT(PUT1)(Programmable Unijunction Transistor)는 커패시터(C1)에 충전된 전압과 저항(R4)과 저항(R3)에 의해 분압된 전압을 비교하여 정전압 작용을 위한 트리거 신호를 발생시킨다.
이렇게 정전압 작용을 위해 발생되는 트리거 신호는 커패시터(C1)에 충전되는 시정수와 저항(R4)와 저항(R3)에 분압되는 전압의 시간차로 결정된다. PUT(PUT1)가 트리거되면 아이솔레이터(ISO2)를 구동되어 트라이악(TRIAC1)이 트리거된다.
이때 저항(R13)(R14)은 트라이악(TRIAC1)의 게이트에 흐르는 전류를 제한하는 역할을 하며, SCR(SCR-112)은 써지 전류로부터 트라이악(TRIAC1)을 보호하는 기능을 한다.
저항(R5)과 제너 다이오드(D1)로 구성된 정전압회로와 트라이악(TRIAC1)에 의해 위상 제어된 AC전압은 브리지 다이오드(D1)와 커패시터(C2)에 의해 정류 및 평활된다. 이때 커패시터(C2)에 걸린 전압은 가변저항(SFR2)과 저항(R22), 두 개의 제너 다이오드(D7)(D6)를 거쳐 아이솔레이터(ISO3)의 애노우드에 흐른다.
여기서, 아이솔레이터(ISO3)는 애노우드에 전류가 많이 흐를수록 에미터와 콜렉터 사이의 저항값이 감소하여 저항(R2)에 흐르는 전류를 억제하고, 반대로 아이솔레이터(ISO3)의 애노우드에 흐르는 전류가 감소되면 아이솔레이터(ISO3)의 콜렉터와 에미터 간의 저항값이 증가하여 저항(R2)에는 전류가 잘 흐르는 특징을 갖는다.
결과적으로는 커패시터(C2)에 걸리는 전압에 따라 아이솔레이터(ISO3)의 에미터와 콜렉터의 저항값이 변하게 되므로 정전압 작용을 한다.
또한, 150V 이상의 AC전원이 입력되는 경우 두 개의 제너 다이오드(D4)(D5)와 저항(R20)은 정전압을 보상하는 작용을 한다.
이어서, 모터(M1)에 걸리는 전압을 100V로 조정하는 경우 AC입력을 150V로 맞추고 가변저항(SFR1)을 조정하면, 정류 평활부(200)의 출력이 모터(M1)가 도는 동안 다이오드(D11)와 저항(R27)을 거쳐 커패시터(C7)에 충전된다.
여기서, 다이오드(D10)는 커패시터(C7)에 걸리는 전압을 소정의 전압(12V)으로 제한하고, 다이오드(D11)는 커패시터(C7)가 완전 충전되었을 때 역전류가 흘러 방전되는 것을 방지하는 기능을 한다.
시작 스위치(S2)를 닫으면 DC100V의 전원이 저항(R24)을 거쳐 트랜지스터(Q2)의 베이스에 흐르게 되어 트랜지스터(Q2)가 '턴온'되면서 다이오드(D9)에 전류가 흐르게 되어 모터(M1)가 돌기 시작한다. 이때 트랜지스터(Q2)가 '턴온'상태이므로 트랜지스터(Q1)는 '턴오프'상태를 유지한다.
여기서, 스위치(S3)는 모터(M1)에 공급되는 전류의 흐름을 조절하여 모터(M1)의 회전방향을 절환하는 기능을 수행한다.
이렇게 모터(M1)가 도는 동안 정지 스위치(S4)를 닫으면 커패시터(C7)에 충전된 전압이 커패시터(C6)에 충전되는 데, 커패시터(C6)의 충전이 완료되면 트랜지스터(Q4)가 트리거되면서 트랜지스터(Q3)를 트리거시킨다.
즉, 트랜지스터(Q3)(Q4)가 SCR 작용을 하게 되어 트랜지스터(Q3)의 에미터 전압이 0V가 될 때까지 연속해서 전류가 흐르게 된다. 이에 따라 저항(R24)을 거쳐 트랜지스터(Q2)를 트리거하는 전압이 0V가 된다. 이때 스위치(S2)를 열 때까지는 저항(R24)을 통하여 전류가 흐르게 된다. 물론, 시작 스위치(S2)를 열어주면 위와 같은 트랜지스터(Q3)(Q4)의 SCR 작용은 중지된다.
여기서, 저항(R26)은 커패시터(C6)의 방전시간을 조절하고, 저항(R25)은 노이즈로 인한 트랜지스터(Q2)의 오동작을 차단하며, 다이오드(D12)는 트랜지스터(Q2)의 게이트에 걸리는 전압을 제한하여 과전압으로부터 트랜지스터(Q2)를 보호한다.
시작 스위치(S2)가 닫혀 트랜지스터(Q2)가 '턴오프'되면 저항(R23)을 거쳐 흐르는 전류에 의해 트랜지스터(Q1)가 '턴온'되어 모터(M1)에 발생된 역기전력은 저항(R8)을 통하여 부하가 걸리면서 모터(M1)는 즉시 정지한다. 이렇게 모터(M1)가 정지하는 동안 트랜지스터(Q2)는 '턴오프'되고 트랜지스터(Q1)는 '턴온'된다.
여기서, 커패시터(C3)는 AC라인에 흐르는 써지 전류를 흡수하는 작용을 한다.
본 발명에 의하면, AC전원의 입력레벨에 관계없이 전동모터에 공급되는 전원을 일정한 레벨로 정류 평활하면서도 정전압 장치에서 발생되는 열을 극소화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

  1. AC입력전원을 정류한 후 소정레벨의 정전압으로 조정하고 나서 위상제어를 위한 트리거신호를 생성하는 정전압부(100);
    상기 트리거 신호에 의해 AC입력전원을 위상 제어하면서 이를 정류 평활하는 정류 평활부(200); 및
    시작 및/또는 정지 스위치(S2)(S3)의 위치에 따라 상기 정류 평활부(200)에서 모터(M1)로 공급되는 전원을 조절하는 모터 구동 제어부(300);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 100~240V 겸용 정전압장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정전압부(100)는, 브리지 다이오드(D2)에 의해 정류된 AC 입력전압을 소정레벨의 정전압으로 조정하는 저항(R5)과 제너 다이오드(ZD1)로 구성된 정전압회로와, 상기 정전압회로의 출력전압을 충방전하는 저항(R2)(R1) 및 커패시터(C1)와, 상기 저항(R2)(R1) 및 커패시터(C1)에 의해 충방전되는 전압과 두 개의 저항(R3)(R4)으로 분압된 AC입력전압을 대비하여 트리거 신호를 발생하는 PUT(PUT1)와, 상기 PUT(PUT1)에서 발생되는 트리거 신호를 정류 평활부(200)의 트라이악(TRIAC1)에 전달하는 아이솔레이터(ISO2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 100~240V 겸용 정전압장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정전압부(100)에는 정류 평활부(200)의 커패시터(C2) 양단의 출력전압이 피드백되며 정전압의 미세조정이 가능하도록 된 가변저항(SFR1)과, 상기 가변저항(SFR1)의 통한 피드백 전압에 의해 구동되는 제너 다이오드(D7)(D6)와, 상기 제너 다이오드(D7)(D6)를 통한 전압에 의해 구동되어 PUT(PUT1)에 가해지는 전압의 시간을 조정하는 아이솔레이터(ISO3)를 구비한 미세 조정부(110)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 100~240V 겸용 정전압장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정류 평활부(200)는, 상기 정전압부(200)의 트리거 신호에 의해 브리지 다이오드(D1)에 흐르는 AC입력전원의 위상을 제어하는 트라이악(TRIAC1)과, 상기 트라이악(TRIAC1)에 의해 위상 제어된 AC입력전원을 정류하는 브리지 다이오드(D1)와, 상기 브리지 다이오드(D1)에 의해 정류된 AC입력전원을 평활하는 커패시터(C2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 100~240V 겸용 정전압장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 모터 구동 제어부(300)는, 시작 스위치(S2)의 조작으로 정역구동되어 모터(M1)에 공급되는 전원을 단속하게 되는 두 개의 트랜지스터(Q2)(Q1)와, 정지 스위치(S4)의 조작으로 SCR 작용을 하여 상기 두 개의 트랜지스터(Q2)(Q1)에 대한트리거를 다운시키게 되는 두 개의 트랜지스터(Q3)(Q4)로 구성됨을 특징으로 하는 100~240V 겸용 정전압장치.
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