KR100419740B1 - 경보발생을 방지하는 보상회로를 포함하는 전원 모듈이병렬로 접속된 전원 공급 장치 - Google Patents

Abstract

복수의 전원 모듈이 병렬 접속된 전원공급장치에 있어서, 각 전원 모듈에 전류가 흐르지 않거나 매우 작은 전류가 흐를 경우 전원 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하여 경보 신호가 발생하게 된다. 그런데, 전원 모듈이 양호하다고 할지라도 출력단에 연결된 부하가 아주 작거나 무부하이면, 전원 모듈에 흐르는 전류량이 아주 작거나 전류가 흐르지 않게 되기 때문에 각 전원 모듈에 포함된 경보 회로는 전원 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하여 경보 신호를 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 상황에서 경보 신호를 발생하지 않도록 하는 보상 회로를 포함한 전원공급장치에 관한 것으로서, 부하로 공급되는 출력 전압을 검출하는 검출수단, 검출수단에 의하여 검출된 검출신호와 소정의 기준신호를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제어 신호를 발생함으로써, 부하에 공급되는 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 출력 전압 제어부, 전원 모듈과 부하 사이에 직렬 접속된 블로킹 다이오드, 블로킹 다이오드 양단의 전위를 입력 신호로 하며, 상기 입력신호에 따라 상기 제어 수단에 제어 신호를 제공하는 보상회로를 포함하며, 보상회로는 블로킹 다이오드 양단의 전위가 소정의 값에 미치지 못하면 제어 수단에 부하의 출력 전압을 상승시키도록 하는 제어 신호를 제공하여, 전원 모듈에 흐르는 전류를 증가시킴으로써, 전원 모듈에 흐르는 전류량이 작을 경우 발생되는 전원 모듈 경보를 방지하도록 한다.

Description

경보발생을 방지하는 보상회로를 포함하는 전원 모듈이 병렬로 접속된 전원공급장치{POWER SUPPLY DEVICE COMPRISING PARALLEL CONNECTED POWER MODULES INCLUDING COMPENSATING CIRCUIT FOR PREVENTING ALARM}

본 발명은 복수의 전원 모듈이 병렬로 접속된 전원공급장치에 관한 것으로서, 특히 무부하 또는 저부하시 일부 전원 모듈에서 일정 전류 미만의 전류가 흐를 경우에도 경보가 발생하지 않도록 하는 보상회로를 구비하는 전원공급 장치에 관한 것이다.

종래의 전원공급장치는 복수의 전원 모듈을 병렬로 접속하고 각 전원 모듈이 자신에게 할당된 전류를 공급하되, 부하에 인가되는 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 제어수단만을 제공하였다.

도 1 은 이러한 종래의 전원공급장치에 포함되는 하나의 전원 모듈의 일예를 도시한 회로도로서 이를 참조하여 종래의 전원공급장치의 전원 모듈을 설명하면 다음과 같다.

종래의 전원공급장치는 전기적 에너지를 생성하는 1 차측 전원과, 전기적 에너지를 부하에 인가하는 2 차측 전원으로 크게 구분되며, 1 차측 전원은 일정한 크기의 교류 전압을 생성하는 교류 전압 발생부 (10), 파워 트랜지스터 (Q1) 및 2 차측 전원으로부터 전달되는 제어신호의 크기에 따라 파워 트랜지스터의 듀티비를 증감시키는 스위칭 제어부 (5) 로 이루어지며, 2 차측 전원은 1 차측 전원으로부터 전달되는 교류 신호를 직류 신호로 전환하기 위한 다이오드 (D1) 와 커패시터 (C1), 출력 전압을 분압하여 검출하는 검출 저항 (R1, R2) 및 그 검출 신호에 의하여 제어신호를 생성하는 제어 회로 (30) 로 이루어진다. 여기서, 파워 트랜지스터 (Q1), 스위칭 제어부 (5) 및 제어 회로 (30)를 모아서 출력 전압 제어부 (60) 라고 한다.

한편, 1 차측 전원과 2 차측 전원은 전자기적 결합부 (20) 와 광 결합부 (40) 를 통하여 서로 연결되며, 전자기적 결합부 (20) 는 1 차측 전원의 전기적 에너지를 2 차측 전원으로 전달해 주는 매개 역할을 수행하며, 광 결합부 (40) 는 2 차측 전원의 출력 전압을 제어하는 제어신호를 1 차측 전원에 전달하는 매개 역할을 수행하는 결합부이다.

상기 구성의 종래 전원공급장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

1 차측 전원의 교류 전압 발생부 (10)에서 생성된 교류 전압이 전자기적 결합부 (20)을 통하여 2 차측 전원으로 전달되면 2 차측 전원에서는 다이오드 (D1) 와 커패시터 (C1) 에 의하여 이를 직류 전압으로 정류한다. 이와 같이 정류된 직류 전압은 Vout 단자를 통하여 부하에 인가되는데, 이때 인가되는 전압은 검출 저항인 저항 R1 과 R2 에 의하여 분압되고, 분압된 전압은 제어 회로 (30) 에 입력된다. 제어 회로 (30) 에 입력되는 전압은 R2*Vout/(R1+R2) 이며, 이 값은 제어 회로 (30) 에 포함된 OP 앰프 (OP1) 의 반전단자에 인가된다. OP 앰프 (OP1) 는 반전단자에 인가된 상기 전압과 비반전단자에 인가된 기준전위 (Vref)를 비교하고, 그 차전위를 증폭하여 출력한다.

이때, 차전위 값이 크면 OP 앰프 (OP1) 의 출력단의 전위가 높아지고, 출력단의 전위가 높으면 광 다이오드 (D3) 에 흐르는 전류량이 증가한다. 광 다이오드 (D3)에서 발생되는 증가된 광 신호는 스위칭 제어부 (5)를 제어하여 파워 트랜지스터 (Q1)의 듀티비를 감소시킨다. 그 결과 1 차측 전원이 도통되는 비율이 낮아져서 2 차측 전원의 출력 전압이 감소한다.

이상을 요약하면, 검출 저항 (R1, R2) 에서 감지되는 전압과 기준전위를 비교하여 전위차가 크면 제어 회로 (30) 는 스위칭 제어부 (5)를 제어하여 파워 트랜지스터 (Q1) 의 듀티비를 감소시킴으로써, 출력 전압을 감소시킨다.

한편, 검출 저항 (R1, R2) 에서 감지되는 전압과 기준전위를 비교하여 전위차가 작다면 OP 앰프 (OP1) 출력단의 전위는 상대적으로 낮아지고, 출력단의 전위가 낮아지면 광 다이오드 (D3) 에 흐르는 전류가 감소한다. 이 전류의 감소는 광 결합부 (40)를 통하여 스위칭 제어부 (5) 에 전달되고 그 결과 파워 트랜지스터 (Q1) 의 듀티비를 높이게 된다. 따라서, 1 차측 전원이 도통되는 비율은 높아지고 그 결과 2 차측의 출력 전압은 증가하게 된다.

상술한 바와 같이, 종래의 전원공급장치는 제어 회로 (30), 스위칭 제어부 (5) 및 파워 트랜지스터 (Q1) 를 이용하여 출력 전압이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.

그러나, 만약 Vout 단자에 부하가 걸리지 않거나, 소수의 부하가 걸리게 될 경우에는 문제가 발생할 수 있다. 도 2를 참조하여 이를 설명하면, 다수의 전원 모듈 (전원 모듈 1 ~ 전원 모듈 N) 은 각각에 할당된 만큼의 전력을 부하에 공급한다. 그런데, 만약 Vout 단자에 부하가 걸리지 않거나 소수의 부하만 걸리게 된다면 각 전원 모듈에는 전류가 흐르지 않거나, 아주 적은 양의 전류만 흐르게 된다. 특히, 다른 전원 모듈에 비하여 상대적으로 적은 파워가 분배된 전원 모듈에는 거의 전류가 흐르지 않게 된다.

그 결과, 전류가 흐르지 않거나 전류가 거의 흐르지 않는 전원 모듈의 출력단 블록킹 다이오드 캐소드측 전압은 정격 출력전압으로 유지되고 op AMP의 반전단자에 인가되는 전압이 높아지므로 op AMP 출력값이 증가하고 광다이오드에 흐르는 전류량이 증가하여 스위칭 제어부의 듀티비를 감소시킨다.

따라서 2차측 출력전압이 감소한다.

이와 같은 반복 동작으로 인하여 2차측 블록킹 다이오드 애노드측 출력전압은 zero volt에 가깝게 감소하며 출력전압이 감소하면 출력저전압 보호회로측의 기준전압 이하로 출력전압이 감소하면 출력저전압 보호회로가 동작하여 경보신호를 발생한다.

그러나, 이러한 상황은 출력단에 걸리는 부하가 없거나 소수의 부하가 걸리기 때문에 발생하는 것으로서 전원 모듈에 하자가 있는 것은 아니므로, 경보의 발생은 방지되어야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 무부하 또는 소수의 부하만이 출력단에 걸릴 경우, 일부 전원 모듈에 흐르는 전류량이 기준값 이하로 작아지기 때문에 발생되는 경보를 방지할 수 있는 전원공급장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 전원공급장치의 전원 모듈의 일 예를 도시한 회로도.

도 2는 전원공급장치와 부하의 접속관계를 개략적으로 도시한 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 모듈을 도시한 회로도.

도 4 는 도 3 에 도시된 보상 회로의 구체적 구성을 도시한 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭 *

5...스위칭 제어부

10...교류전압 발생부 20...전자기적 결합부

30...제어 회로 40...광 결합부

50...보상 회로 60...출력 전압 제어부

100...전원공급장치 200...부하

R1 ~ R11...저항 C1, C2...커패시터

D1, D2, D4...다이오드 D3, D5...광 다이오드

Q1...파워 트랜지스터 Qp...광 트랜지스터

OP1, OP2...OP 앰프

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 부하로 공급되는 출력 전압을 검출하는 검출수단, 이 검출수단에 의하여 검출된 검출신호와 소정의 기준신호를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제어 신호를 발생함으로써, 부하에 공급되는 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 출력 전압 제어부를 포함하는 전원 모듈이 병렬 접속된 전원공급장치로서, 전원 모듈과 부하 사이에 직렬 접속된 블로킹 다이오드, 블로킹 다이오드 양단의 전위를 입력 신호로 하며, 입력신호에 따라 출력 전압 제어부에 제어 신호를 제공하는 보상회로를 포함하며, 보상회로는 블로킹 다이오드 양단의 전위가 소정의 값에 미치지 못하면 출력 전압 제어부에 부하의 출력 전압을 상승시키도록 하는 제어 신호를 제공하여, 전원 모듈에 흐르는 전류를 증가시킴으로써, 전원 모듈에 흐르는 전류량이 작을 경우 발생되는 전원 모듈 경보를 방지하는 전원공급장치를 제공한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 전원 모듈의 회로도로서, 이에 따르면, 전원공급장치는 도 1 에 도시된 종래의 전원공급장치에 추가하여, 전원 모듈과 부하 사이에 각 전원 모듈간의 신호를 차단하기 위한 블로킹 다이오드 (D4) 및 블로킹 다이오드 (D4) 양단의 전위를 입력 신호로 하는 보상회로 (50)를 포함하고 있다. 또한, 도 1 에 도시된 검출회로 (R1, R2) 중 저항 (R2) 에 저항 (R5) 및 광 트랜지스터 (Qp) 가 병렬 접속되어 있다. 종래의 전원공급장치에서 설명된 부분은 본 발명에서도 동일하게 적용되므로, 이하에서는 구성상 추가된 부분을 중심으로 동작을 설명하도록 한다.

이미 앞에서 기술한 바와 같이, 출력단 (Vout) 에 소수의 부하가 접속되는 경우에는 각 전원 모듈이 공급해야 하는 전류의 양이 작아진다. 이러한 경우, 블로킹 다이오드 (D4) 양단의 전위는 낮아지게 되고, 이를 입력 신호로 받은 보상회로 (50) 는 광 트랜지스터 (Qp)를 도통시키는 신호를 발생하게 된다. 이 동작에 대하여는 추후 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

한편, 광 트랜지스터 (Qp) 가 도통되면 저항 R2와 R5는 병렬 접속되고, 병렬 접속된 저항 (R5//R2) 의 크기는 저항 (R2) 에 비하여 작기 때문에, 제어 회로 (30) 에 입력되는 전압신호 (C의 전위) 가 낮아지게 된다. 제어 회로 (30) 는 이와 같이 감소된 신호를 입력받게 되면, 출력 전압이 감소한 것으로 인식하여 출력 전압을 상승시키는 제어 신호를 스위칭 제어부 (5)에 전달하게 된다.

제어 신호를 전달받은 스위칭 제어부 (5) 는 파워 트랜지스터 (Q1) 의 듀티비를 증가시켜 2 차측 전원의 출력 전압을 상승시키고 그 결과 2 차측 전원에 흐르는 전류가 증가하게 된다. 출력전압이 일정치 이상 증가하면 전원 모듈의 경보 회로 (도시 않됨) 는 작동하지 않아 불필요한 경보를 방지할 수 있다.

한편, 전류가 증가하여 블로킹 다이오드 (D4) 양단의 전압이 일정치 이상 증가하면, 보상회로 (50) 는 어떠한 제어 신호도 발생하지 않도록 설계되어 있으므로, 종래의 제어 방식에 따라서만 출력 전압이 제어된다.

상술한 보상회로 (50) 의 동작을 본 발명에 따른 보상회로의 일 실시예를 도시한 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

블로킹 다이오드 (D4) 양단 (A, B) 은 각각 OP 앰프 (OP2) 의 반전단자와 비반전단자에 접속된다. 단자 A, B 의 전위를 각각 Va, Vb라고 하고, OP 앰프 (OP2) 의 입력단의 전압을 각각 Ve, Vf 라고 하고, 출력단 (D) 의 전압을 Vd라고 하면, Vd는 다음과 같이 구해진다.

먼저, Ve = Vf = R9*Vb/(R7+R9) 식 (1)

이므로, R10 에 흐르는 전류 I₁₀는,

I₁₀= (Va-Ve)/R6 식 (2)

이고, Vd는

Vd = Ve-{(Va-Ve)/R6}(R10+R11) 가 되고 식 (3)

식 (1)을 식 (3) 에 대입하여 정리하면

Vd =식 (4)

와 같다.

여기서, R6 내지 R11을 적절히 선택하면, Va-Vb가 소정값 (예를 들면, 0.5V)을 기준으로 그 이상이면 Vd가 음의 값을 가지며, 그 미만이면 Vd가 양의 값을 갖도록 할 수 있다.

Vd가 음의 값을 가지면, 광 다이오드 (D5) 에 전류가 흐르지 않으므로, 광 트랜지스터 (Qp) 에 아무런 제어 신호도 전달하지 않으나, Vd가 양의 값을 가지면, 광 다이오드 (D5) 에 전류가 흘러 광 트랜지스터 (Qp)를 도통시키게 된다.

광 트랜지스터 (Qp) 가 도통되면, 단자 (C) 의 전위 Vc 가 낮아지고, 이 값이 제어 회로 (30) 에 입력되면, 제어 회로 (30) 는 출력 전압이 낮아진 것으로 인식하여 이를 상승시키는 제어 신호를 스위칭 제어부 (5) 에 전달한다.

이 신호를 전달받은 스위칭 제어부 (5) 는 파워 트랜지스터 (Q1) 의 듀티비를 증가시켜 2 차측 전원의 출력 전압을 상승시키고, 그 결과 블로킹 다이오드 (D4) 에 흐르는 전류가 증가하여 블로킹 다이오드 (D4) 양단의 전위는 소정값 (예를 들면, 0.5V) 을 회복한다.

Va-Vb가 소정값 이상에 도달하였으므로, 보상회로 (50) 로부터 어떠한 제어 신호도 발생되지 않고, 전원공급장치는 제어 회로 (30) 만의 제어에 의하여 출력 전압을 제어하게 된다.

상술한 동작을 통하여 출력 전압이 상승하였으므로, 제어 회로 (30) 는 다시 출력 전압을 감소시키는 제어 신호를 스위칭 제어부 (5) 에 전달하며, 그 결과 출력 전압은 다시 낮아지고, 블로킹 다이오드 (D4) 에 흐르는 전류는 감소하고, 보상회로 (50) 가 다시 동작한다.

이와 같이, 본 발명의 전원공급장치에 무부하 또는 소수의 부하가 인가되는 경우에는, 보상회로 (50) 가 주기적으로 광 트랜지스터 (Qp)를 온/오프함으로써, 전원 모듈 경보의 발생을 방지하게 된다.

상술한 바에 의하여, 본 발명이 제공하는 전원공급장치는 전원공급장치의 운용 중 출력 단자에 무부하 또는 소수의 부하가 인가될 경우에 불필요하게 발생하는경보를 방지할 수 있으며, 그 결과 작업장에서 전원공급장치의 운용시 자주 발생하는 경보로 인한 오동작을 감소시켜 제품의 신뢰성,안전성을 증대시키고, 경보가 발생할 때마다 전원 모듈의 이상 여부를 점검해야 하는 문제를 해소하여 작업 능률을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 부하로 공급되는 출력 전압을 검출하는 검출수단,

   상기 검출수단에 의하여 검출된 검출신호와 소정의 기준신호를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 제어 신호를 발생함으로써, 부하에 공급되는 출력 전압을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 출력 전압 제어부를 포함하는 전원 모듈이 병렬 접속된 전원공급장치로서,

   상기 전원 모듈과 상기 부하 사이에 직렬 접속된 블로킹 다이오드,

   상기 블로킹 다이오드 양단의 전위를 입력 신호로 하며, 상기 입력신호의 크기에 따라 상기 출력 전압 제어부에 제어 신호를 제공하는 보상회로를 포함하며,

   상기 보상회로는 상기 블로킹 다이오드 양단의 전위가 소정값에 미치지 못하면 상기 출력 전압 제어부에 부하의 출력 전압을 상승시키도록 하는 제어 신호를 제공하여, 상기 전원 모듈에 흐르는 전류를 증가시키는 것을 특징으로 하는 경보 발생을 방지하는 전원공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력 전압 제어부는 반전단자에는 상기 검출회로의 검출신호가 입력되고, 비반전단자에는 기준신호가 입력되는 제 1 OP 앰프를 포함하는 제 1 피드백 제어 회로,

   상기 제 1 피드백 제어 회로의 출력단에 광 결합된 스위칭 제어부 및

   상기 스위칭 제어부에 의하여 듀티비가 제어되는 파워 트랜지스터를 구비하며,

   상기 제 1 피드백 제어 회로는 상기 검출신호와 상기 기준신호를 비교하여 상기 검출신호가 상기 기준신호를 상회하면 상기 스위칭 제어부를 제어하여 상기 파워 트랜지스터의 듀티비를 감소시키고, 상기 검출신호가 상기 기준신호에 미치지 못하면 상기 스위칭 제어부를 제어하여 상기 파워 트랜지스터의 듀티비를 증가시킴으로써, 부하의 출력 전압을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 경보 발생을 방지하는 전원공급장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 보상회로는 상기 블로킹 다이오드 양단의 전위가 상기 소정값 이상이면 아무런 제어신호도 발생하지 않으며, 상기 블로킹 다이오드 양단의 전위가 상기 소정값에 미치지 못하면, 상기 검출신호를 상기 기준신호 이하로 감소시킴으로써, 상기 출력 전압 제어부가 상기 파워 트랜지스터의 듀티비를 증가시켜 부하의 출력 전압을 상승시켜, 전원 모듈에 흐르는 전류를 증가시키는 것을 특징으로 하는 경보 발생을 방지하는 전원공급장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 검출수단은 저항으로 이루어지며,

   상기 제 1 피드백 제어 회로는 상기 검출수단에 병렬 접속된 광 트랜지스터를 더 포함하고,

   상기 보상회로는 상기 블로킹 다이오드 양단의 전위가 반전단자와 비반전단자에 입력되는 제 2 OP 앰프를 포함하는 제 2 피드백 제어 회로 및 상기 제 2 피드백 제어 회로의 출력단에 접속된 광 다이오드를 포함하며,

   상기 광 다이오드는 상기 광 트랜지스터와 광 결합되어 있으며,

   상기 제 2 OP 앰프 양단의 전위가 소정의 값에 미치지 못하면 출력단의 광 다이오드에 전류가 흐르고, 그 결과 상기 광 트랜지스터가 도통되어 상기 검출신호를 상기 기준신호 미만으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 경보 발생을 방지하는 전원공급장치.