KR100607565B1 - 무접촉 급전설비의 유도수전회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돌입전류의 발생을 방지하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소비전력이 변동하는 부하에 급전하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로에 있어서, 수전코일에 병렬로 접속되며, 수전코일과 함께 유도선로의 주파수와 공진하는 공진회로를 형성하는 공진 콘덴서와, 4개의 다이오드로 형성되며, 부하에 공급하는 전파정류기와, 전파정류기에 대한 귀환측의 2개의 다이오드에 각각 병렬로 접속된 다이오드(단락수단)와, 전파정류기의 출력단과 부하 사이에 직렬로 접속되는 전류제한용 코일과, 전류제한용 코일과 부하 사이에, 부하에 병렬로 접속되는 평활 콘덴서를 구비하고, 일부 또는 전부의 단락수단을 작동시키므로써 공진회로의 공진을 정지시키는 구성이다.
유도수전회로, 돌입전류

Description

무접촉 급전설비의 유도수전회로{INDUCTION INCOMING CIRCUIT OF NONCONTACT POWER SUPPLY FACILITY}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무접촉 급전설비의 유도수전회로의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공진회로의 공진을 정지시킨 후의 전류의 흐름을 도시한 도이다.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
1 유도수전회로 2 수전코일
3 공진콘덴서 4 전파정류기
5 (5a, 5b) 트랜지스터(단락수단)
6 (6a, 6b, 6c, 6d) 다이오드
7 트랜지스터 제어회로 8 직류정전압회로
9 정류용 다이오드 10 전류제한용 코일
11 평활용 콘덴서 12 부하
본 발명은, 무접촉 급전설비(給電設備)의 유도수전(誘導受電)회로에 관한 것이다.
종래의 무접촉 급전설비의 유도수전회로로서, 예를 들면 특개평 11-252912 호에 개시되어 있다.
2차측 수전회로(유도수전회로)는, 고주파 전류가 흐르는 1차측 수전선로에 대향하여 코일을 마련하고, 이 코일에, 코일과 함께 유도선로의 주파수에 공진하는 공진회로를 형성하는 공진 콘덴서를 접속하며, 이 콘덴서에 전파(全波)정류회로를 접속하고, 더욱이 정류회로에, 출력전압을 기준전압으로 제어하는 정전압제어회로를 접속하여 구성된다. 부하는 정전압 제어회로에 접속되며, 이 정전압 제어회로로부터 부하에 급전(給電)된다. 또한 상기 전파정류회로의 귀환(歸還)측의 2개의 다이오드에 각각, 단락수단으로 트랜지스터(이하, 단락용 트랜지스터라 한다)가 병렬로 접속된다.
그리고, 전파정류회로의 트랜지스터가 접속되지 않은 일방의 다이오드의 캐소드와, 전파정류회로의 출력단과 접속된 출력조정용 트랜지스터의 사이에 전류제한용 코일을 마련해 놓고, 더욱이 정전압 제어회로에 출력전압과 기준전압을 비교하는 콤퍼레이터(comparator)의 출력신호가 온(on)이면 카운트를 개시하는 타이머를 마련한다. 이 타이머는, 카운트식이 미리 설정된 카운트식(설정시간)으로 되면, 출력신호를 온으로 하며, 이 온의 출력신호에 의해 단락용 트랜지스터가 온이 된다. 또한 정전압 제어회로에 논리적회로(AND 회로)를 마련하고, 콤퍼레이터의 출력신호가 온이고, 동시에 타이머의 출력신호가 오프일 때, 출력조정용 트랜지스터를 온으로 하는 구성이다.
상기 구성에서는, 부하가 감소하여 출력전압이 상승하고, 출력전압이 기준전압을 초과하면, 콤퍼레이터의 출력신호에 따라 출력조정용 트랜지스터가 온이 된다. 동시에 콤퍼레이터의 출력신호에 따라 타이머가 기동되며, 소정 시간(타이머의 설정시간) 후, 타이머의 출력신호가 온이 되면, 단락용 트랜지스터는 온으로 되는 것과 동시에 출력 조정용 트랜지스터는 오프로 된다.
상기 작용에 의해, 출력 조정용 트랜지스터가 온이 될 때, 출력전압이 기준전압으로 유지되며, 또한 공진 콘덴서에 충전된 전하가, 전류제한용 코일에 축척되고, 단락용 트랜지스터를 온으로 하는 것과 동시에 출력조정용 트랜지스터를 오프로 할 때에, 전류제한용 코일에 축척된 에너지는 부하로 출력되어 유효하게 사용되며, 따라서 손실을 감소시킬 수 있다.
그러나, 상기의 종래 구성에 의하면, 상승한 출력전압을 정전압 제어회로를 이용하여 기준전압으로 낮출 때, 정전압 제어회로의 출력조정용 트랜지스터를 온으로 하면, 공진 콘덴서에 충전된 전하가, 전류제한용 코일을 이용하여 출력조정용 트랜지스터에 한번에 유입된다. 이 돌입(突入)전류에 의해, 출력조정용 트랜지스터의 파괴를 초래할 우려가 있는 한편, 전류제한용 코일에 대하여 급속한 가열이 나타나기 때문에, 열손실을 유발하는 문제가 있으며, 상기 돌입전류를 나타내기 때문에, 전류제한용 코일과 출력 조정용 트랜지스터를 대형화하지 않으면 안된다.
또한, 종래의 구성은, 단락용 트랜지스터, 및 출력조정용 트랜지스터를 제어하는 회로가, 복잡하게 구성된 것에 문제가 있다.
따라서 본 발명은, 돌입전류의 발생을 방지함으로써, 트랜지스터가 파괴되는 것을 막는 한편 코일의 열손실을 낮추며, 상품의 소형화를 도모하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 청구항 1에 기재된 무접촉 급전설비의 유도수전회로는, 고주파 전류가 흐르는 유도선로에 대향하여 상기 유도선로로부터 기전력이 유기된 수전코일을 마련하고, 이 수전코일에 유도된 기전력에 의해 소비전력이 변동하는 부하에 급전하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로에 있어서, 상기 수전코일에 병렬로 접속되며, 상기 수전코일과 함께 상기 유도선로의 주파수와 공진하는 공진회로를 형성하는 공진 콘덴서와, 4개의 다이오드에서 형성되며, 상기 공진회로에서 취출한 교류전압을 정류하고, 상기 부하에 공급하는 전파정류기와, 상기 전파정류기의 귀환측의 2개의 상기 다이오드에 각각 병렬로 접속된 단락수단과, 상기 전파정류기의 출력단과 상기 부하 사이에 직렬로 접속된 전류제한용 코일과, 상기 전류제한용 코일과 상기 부하 사이에, 상기 부하에 병렬로 접속된 평활(平滑)용 콘덴서를 구비하고, 상기 일부 또는 전부의 단락 수단을 작동시키므로써 상기 공진회로의 공진을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 일부 또는 전부의 단락 수단을 작동시키고, 공진회로의 공진을 정지시키는 경우, 공진회로에서 취출한 교류전류는, 전류제한용 코일과 연결되지 않고 공진회로에 흐르기 때문에, 전류제한용 코일에 돌입전류가 흐르는 것 을 방지할 수 있다. 이에 의해, 단락수단을 전파정류기와 공통화하고, 또한 단락수단을 작동시켜 공진회로의 공진을 정지시켜도 전류제한용 코일에 돌입전류가 유입되지는 않고, 부품의 소형화를 가능하게 한다.
또한 청구항 2에 기재한 무접촉 급전설비의 유도수전회로는, 일부 또는 전부의 일방의 단락수단에 인가된 전압의 전위를 감시하며, 2개의 상기 단락수단 중, 상기 다이오드가 순방향바이어스가 되는 단락수단을 작동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 상기 다이오드가 순방향 바이어스가 되는 단락수단을 작동시키고, 상기 다이오드가 순방향 바이어스에서 역방향 바이어스로 바뀌는 때에, 전류를 천천히 흐르게 할 수 있기 때문에, 단락수단 및 전류제한용 코일에 돌입전류가 흐르는 것을 방지하고, 따라서 단락수단이 파괴되는 것을 방지할 수 있는 한편, 전류제한용 코일의 열손실을 크게 줄일 수 있다.
그리고 청구항 3에 기재된 무접촉 급전설비의 유도수전회로는, 상기 단락수단을, 반도체 소자에 의해 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 단락수단으로 반도체 소자를 사용함으로써, 공진회로로부터 고주파전류가 반도체 소자에 흐르게 되더라도 대응할 수 있으며, 또한 단락수단을 이용하는 때와 같은 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예인 무접촉 급전설비의 유도수전회로에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무접촉 급전설비의 유도수전회로(1)는, 10kHz 정도의 일정 주파수의 교번자계(交番磁界) 중에 위치하여 유도기전력을 발생하는 수전코일(2)과, 수전코일(2)에 병렬로 접속되며, 수전코일(2)과 함께 유도선로의 주파수와 공진하는 공진회로를 형성하는 공진 콘덴서(3)와, 4개의 다이오드(6)(6a, 6b, 6c, 6d)에서 형성되며, 공진회로에서 취출한 교류전압을 정류하고, 부하(12)에 공급하는 전파정류기(4)와, 이 전파정류기(4)에 대한 귀환측의 다이오드(6c,6d)에 각각 병렬로 접속된 트랜지스터(단락수단의 일예)(5)(5a, 5b)와, 전파정류기(4)의 출력단과 접속된 정류용 다이오드(9)와, 전파정류기(4)의 출력단 및 정류용 다이오드(9)의 캐소드의 접속점과 부하(12) 사이에 직렬로 접속된 전류제한용 코일(DC코일)(10)과, 전류제한용 코일(10)과 부하(12) 사이에, 부하(12)에 병렬로 접속된 평활용 콘덴서(11)로 구성된다. 또한, 전파정류기(4)와 공통화된 스위칭 동작을 실시하는 트랜지스터(5)와, 정류용 다이오드(9)와, 전류제한용 코일(10)에 의해, 직류정전압 회로(8)가 형성된다. 또한, 전파정류기(4)는, 4개의 다이오드(6a, 6b, 6c, 6d)를 브리지(bridge)형으로 접속하는 브리지형 전파정류 회로로 형성된다.
또한, 트랜지스터(5a)는, 그 컬렉터에 다이오드(6c)의 캐소드가 접속되며, 에미터에 다이오드(6c)의 애노드가 접속되고, 트랜지스터(5b)는, 그 컬렉터에 다이오드(6d)의 캐소드가 접속되며, 에미터에 다이오드(6d)의 애노드가 접속된다. 또한, 다이오드(6)에 있어서 애노드에서 캐소드로 흐르는 전류의 방향을 순방향 바이어스로 한다.
또한, 각 트랜지스터(5a, 5b)의 제어를 실시하는 트랜지스터 제어회로(7)는, 트랜지스터(5b)의 컬렉터(X점)에 인가되는 전압과 부하(12)(Y점)에 인가되는 출력전압(부하전압)을 감시한다. 그리고, 공진회로의 공진을 정지시키는 때, 트랜지스터 제어회로(7)와, 순방향 바이어스가 된 다이오드(6c, 6d)에 병렬로 접속된 일부 또는 전부의 트랜지스터(5)를 온으로 하여, 예를 들면 다이오드(6c)가 순방향 바이어스가 되는 경우, 트랜지스터(5a)를 온으로 하여 공진회로의 공진을 정지시키며, 다이오드(6d)가 순방향 바이어스가 되는 경우, 트랜지스터(5b)를 온으로 하여 공진회로의 공진을 정지시키는 구성이다.
이하, 상기한 실시예에 대한 작용을 설명한다.
예를 들면 10kHz 정도의 고주파 전류가 유도선로에 공급되며, 이 유도선로에 발생하는 자속에 의해, 수전코일(2)에 유도기전력이 발생하고, 이 기전력에 의해 발생한 교류전류에서 얻은 교류전압은 전파정류기(4)에서 정류되며, 전류제한용 코일(DC코일)(10)을 이용하여 부하(12)에 공급된다. 또한 이 때, 평활용 콘덴서(11)에 전하가 충전된다.
여기서, 트랜지스터 제어회로(7)는, 부하(12)가 감소하여 경(輕)부하상태로 되며, 감시한 출력전압이 미리 설정된 소정전압(기준전압)보다 상승한 경우에는, 출력전압을 제어하기 위해 공진회로의 공진을 정지시킨다.
이때, 다이오드(6c)가 순방향 바이어스가 된 경우, 공진회로의 공진을 정지시키기 위해, 트랜지스터 제어회로(7)는 트랜지스터(5a)를 온으로 한다. 이 시점에서 전류는 흐르지 않지만, 트랜지스터(5a)의 컬렉터에 인가된 전압의 전위는 적어도 반주기 후에 마이너스 측에서 플러스 측으로 바뀐다.
그리고, 다이오드(6c)가 역방향 바이어스가 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 전류가, 공진회로→트랜지스터(5a)→다이오드(6d)→공진회로(루트1)로 천천히 흐르며, 트랜지스터(5a) 및 전류제한용 코일(10)에 돌입전류를 유입시키지 않고 공진회로의 공진을 정지시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 공진회로의 공진을 정지시키면, 전류제한용 코일(10)은, 전류제한용 코일(10)에 모은 에너지를 방출하여, 그를 평활 콘덴서(11)에 평활화하여 부하(12)에 공급한다.
또한, 트랜지스터 제어회로(7)는, 부하(12)가 증가하여 통상 부하상태로 되며, 감시한 출력전압이 기준전압보다 낮게 되는 경우에 있어서는, 공진회로를 다시 공진시키기 위해, 트랜지스터(5a)를 오프(오픈 상태)로 한다.
이상의 본 실시예에 의하면, 트랜지스터(5)를 전파정류기(4)와 공통화하고, 또한 트랜지스터(5)를 작동시켜서, 공진회로의 공진을 정지시켜도 전류제한용 코일(10)에 돌입전류를 유입시키지 않고, 부품의 소형화를 이룰 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 공진 콘덴서(3)에 충전된 전하가 한번에 유입되지 않으며, 각 트랜지스터(5), 및 전류제한용 코일(10)에 돌입전류를 유입시키지 않기 때문에, 각 트랜지스터(5)가 파괴되는 것을 방지하는 한편, 전류제한용 코일(10)의 열손실을 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 트랜지스터(5)와 사이리스터(thyristor) 등의 반도체 소자를 이용하여, 공진회로로부터 고주파 전류가 흘러도 대응할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 단락수단으로서 트랜지스터(5)를 사용하지만, 사이 리스터 등의 반도체 소자를 사용하여도, 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 전파정류기(4)의 다이오드(6)가 순방향 바이어스가 되는 일방의 트랜지스터(단락수단)(5)를 온으로 하지만, 이에 의해 순방향 바이어스가 된 일방의 트랜지스터(5)를 온으로 한 후, 시간차를 두고 타방의 트랜지스터(5)를 온으로 할 수 있다.
본 발명의 무접촉 급전설비의 유도수전회로는, 단락수단을 전파정류기와 공통화하며, 또한 단락수단을 작동시켜 공진회로의 공진을 정지시키더라도 전류제한용 코일에 돌입전류를 유입시키지 않고, 부품의 소형화를 이룰 수 있다.

Claims (3)

  1. 고주파 전류가 흐르는 유도선로에 대향하여 상기 유도선로로부터 기전력이 유기되는 수전코일을 마련하고, 이 수전코일에 유도된 기전력에 의해 소비전력이 변동하는 부하에 급전하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로에 있어서,
    상기 수전코일에 병렬로 접속되며, 상기 수전코일과 함께 상기 유도선로의 주파수에 공진하는 공진회로를 형성하는 공진 콘덴서와,
    4개의 다이오드에서 형성되며, 상기 공진회로에서 취출한 교류전압을 정류하고, 상기 부하에 공급하는 전파정류기와,
    상기 전파정류기에 대한 귀환측의 2개의 상기 다이오드에 각각 병렬로 접속된 단락수단과,
    상기 전파정류기의 출력단과 상기 부하 사이에 직렬로 접속된 전류제한용 코일과,
    상기 전류제한용 코일과 상기 부하 사이에, 상기 부하에 병렬로 접속되는 평활용 콘덴서를 구비하고,
    일부 또는 전부의 상기 단락수단을 작동시킴으로써 상기 공진회로의 공진을 정지시키는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일부 또는 전부의 일방의 단락수단에 인가된 전압의 전위를 감시하고, 2개의 상기 단락수단 중, 상기 다이오드가 순방향 바이어스가 된 단락수단을 작동시키는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단락수단을, 반도체 소자에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 무접촉 급전설비의 유도수전회로.
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