KR100661406B1 - 비상조명용 무정전 전원장치 - Google Patents

비상조명용 무정전 전원장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정전 시 소등되는 기존의 조명부하 비상조명등 역할을 하는 비상조명용 무정전 전원장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치는 교류입력전원을 강압형 트랜스로 정류하여 직류전압으로 변환하고, 예비전원인 배터리를 충전시키는 충전부; 별도의 정전 검출선 없이 2선식으로 상기 교류입력전원 양단으로부터 인출된 저항과 연결되어 직류 검출전압을 얻을 수 있도록 하여 정전검출여부를 확인하는 정전검출부; 상기 교류입력전원을 바이패스 시키는 릴레이부; 상기 예비전원을 고전압으로 승압시키는 고전압 파워서플라이; 및 상기 승압된 고전압을 상용 주파수 및 교류전압으로 변환시키는 인버터부;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 2선식 시공방식에 의하여 간단히 설치할 수 있도록 하고, 또한 비상 동작시 통상의 상용 교류 전압 및 주파수를 공급할 수 있도록 하여 기존의 이미 설치된 자기식 및 전자식 안정기 앞단에 결속되어 설치될 수 있는 장점이 있다.

Description

비상조명용 무정전 전원장치{A uninterruptible power supply for emergency light}
도 1은 종래의 비상용 안정기를 이용하여 형광등 및 램프를 구동하는 장치에 대한 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 비상용 안정기의 실시예에서 정전검출부만을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치를 이용한 조명구동장치의 블록도로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치의 상세 회로도를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 비상조명용 무정전 전원장치에 대한 타이밍도를 도시한 것이다.
본 발명은 비상조명장치에 관한 것으로, 특히 정전 시 소등되는 기존의 조명 부하에 비상조명등 역할을 할 수 있도록 한 비상조명용 무정전 전원장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 비상용 안정기를 이용하여 형광등 및 램프를 구동하는 장치에 대한 블록도를 도시한 것이다.
비상용 안정기(110)는 일반 안정기 및 비상용 인버터 일체형으로 구비되어 평상시에는 램프(120)를 점등시키며, 정전시 고주파 비상등 인버터가 동작되는 방식의 제품이다.
상기 비상용 안정기(110)는 제품의 기능이 일체형으로 구비되는 장점이 있으나 실제로 특정한 램프에 제한되어 적용될 뿐만 아니라 기존에 이미 설치된 건물에 비상조명을 설치할 경우 일체형 비상용 안정기를 새로 구비해야 하는 부분이 있어왔다.
때문에 기존의 이미 설치된 전자식 및 자기식 안정기를 소용이 없게 되는 자원 재활용 및 낭비의 문제가 있게 되어 신규 건축 설비에 제한적으로 적용되어 왔다. 또한 실제로 정전검출을 확인하기 위하여 3선식의 시공으로 인하여 배선 및 추가의 전기공사의 문제점이 있게되어 공사기간 및 공사비용의 문제가 있게되어 기존의 건물에 적용하기 어려운 부분이 있어왔다.
도 2는 종래의 비상용 안정기의 실시예에서 정전검출부만을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 정전검출부는 교류 전원부의 활선(HOT)과 중선선(NEUTRAL)로부터 인출된 저항 R1, R2, R3가 바로 트랜지스터의 증폭부에 결속된 2선식 방식은 실제의 필드 즉, 배선용 차단기, 누전용 차단기가 대지접지를 기준으로 차단기 오 프(OFF)시 실제로 출력 교류 전압은 접지와 활선 및 중성선이 실제로 영전위로 되지 않는 경우가 발생한다.
따라서 이러한 경우에 차단기 오프시 실제로 비상등 동작이 되지 않을 경우가 발생할 수 있으며, 또한 제품의 접지가 이루어지지 않거나 건물의 접지가 제대로 잡히지 않는 상황에서 오동작의 발생이 있게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 정전 검출부없이 간단하게 2선식으로 시공하여 기존의 설치된 전자식 및 자기식 및 안정기 등의 교류 전력부하에 설치되어 정전 시 예비전원에 의하여 비상조명 될 수 있도록 하고, 또한, 2선식으로 이루어진 방식에서 활선 및 중성선 모두 오프시 영전위로 떨어뜨려 오동작을 방지하는 비상조명용 무정전 전원장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치는 교류입력전원을 강압형 트랜스로 정류하여 직류전압으로 변환하고, 예비전원인 배터리를 충전시키는 충전부; 별도의 정전 검출선 없이 2선식으로 상기 교류입력전원 양단으로부터 인출된 저항과 연결되어 직류 검출전압을 얻을 수 있도록 하여 정전검출여부를 확인하는 정전검출부; 상기 교류입력전원을 바이패스 시키는 릴레이부; 상기 예비전원을 고전압으로 승압시키는 고전압 파워서플라이; 및 상기 승압된 고전압을 상용 주파수 및 교류전압으로 변환시키는 인버터부;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전 검출부는 활선(HOT)으로부터 인출된 제1 저항(R1)과 중성선(NEUTRAL)에 인출된 제2 저항(R2)과 제3 저항(R3)이 연결되고, 상기 제3 저항(R3)이 대지접지부에 연결된 커패시터(CG)에 결속되면, 상기 활선 또는 중성선 어느 하나가 오프 상태가 되어도 제3 저항(R3)의 기준 전압이 영전위로 되지 않고 활선(HOT), 중성선(NEUTRAL) 모두 오프 상태가 되어야 영전위 떨어지게 됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전 검출부는 활선 및 중성선 각각 인출된 제1, 제2 저항(R1,R2)이 교류 기준 신호레벨로 설정될 수 있도록 상호결속 되는 제3 저항(R3)으로 매칭되는 저항 센싱부; 상기 대지 접지부, 신호접지부 사이에 결속되어 등전위가 될 수 있도록 하는 콘덴서부; 상기 저항 센싱부의 교류 신호를 전파 DC 변환시키는 D1, D2, C1으로 구성되는 직류 신호변환부; 및 상기 직류신호 변환부로부터 출력되는 미세신호를 증폭시키는 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저항 센싱부는 상기 저항 R3이 대지접지부에 연결된 커패시터(CG)에 결속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 릴레이부는 AC 입력 바이패스부와 DC 충전 바이패스부를 별도로 구동시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인버터부는 하프브리지 인버터 방식을 채용하고, 주파수 발진과 게이트 전압을 구동하기 위한 펄스 발생기를 포함함을 특징으로 한다.
삭제
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치를 이용한 조명 구동장치의 블록도로 도시한 것으로, 교류전원(310), 무정전 전원장치(320), 안정기(330) 램프(340) 및 배터리(350)로 이루어진다.
본 발명은 정전시 예비전원인 배터리(350)에 의해 상용 교류전원 및 주파수를 공급하여 안정기(330)에 설치된 램프(340)가 비상 조명되도록 구성된다.
상기 무정전 전원장치(320)는 별도의 정전 검출선 없이 2선식으로 설치되며, 도 4와 도5를 통하여 상세히 설명하기로 한다.
삭제
도 4는 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 충전부(410), 정전검출부(420), 릴레이부(430), 인버터부(440) 및 고전압 파워서플라이(450)로 이루어진다.
충전부(410)는 교류전원을 강압형 트랜스로 정류하여 직류전압으로 변환하고, 예비전원인 배터리를 충전시킨다.
정전검출부(420)는 별도의 정전 검출선 없이 교류입력 양단에 저항을 인출되어 직류 검출전압을 얻을 수 있도록 하여 정전검출여부를 확인한다.
릴레이부(430)는 입력전압을 바이패스하는 수단으로, AC 입력 바이패스부와 DC 충전 바이패스부를 별도로 구동시킨다.
인버터부(440)는 고전압 파워서플라이(450)에 의해 승압된 고전압을 상용 주파수 및 교류전압으로 변환한다.
고전압 파워서플라이(450)는 예비전원을 고전압으로 변환시키는 수단으로, 주요 구성요소인 플라이백 컨버터를 구비한다.
도 5는 본 발명에 의한 비상조명용 무정전 전원장치 회로도의 일실시예를 도시한 것으로, 도 3과 도 4를 상호 연결시켜 설명하기로 한다.
통상의 교류입력전원(H,N)에 연결되어 형광 램프(340)를 점등시킬 수 있도록 안정기(330)에 연결되는 릴레이부(430) 인출단 OUT1, OUT2와 상기 교류입력전원(H,N) 양단에 각각 연결되어 교류 220V 전압은 22V 교류 전원으로 다운시키는 강압 트랜스 T1과 강압된 교류 전원을 직류로 변환시킬 수 있도록 하는 다이오드(D3)와, 상기 다이오드(D3)로 인출되어 예비전원 배터리를 충전시킬 수 있도록 하는 릴레이부(430) CH+ 단으로 충전부(410)가 구성된다.
또한, 도 5의 좌측 상부에 도시된 바와 같이 2선식 정전검출부(420)는 활선(HOT)으로부터 인출된 제1 저항(R1)과 중성선(NEUTRAL)으로부터 인출된 제2 저항(R2)이 교류 기준 신호레벨로 설정될 수 있도록 상호결속 되는 저항 센싱부에서 제3 저항(R3)으로 매칭된다. 또한 제3 저항(R3)이 대지 접지부(EARTH)에 연결된 콘덴서부의 커패시터(CG)에 결속되면, 활선 또는 중성선 어느 하나가 오프 상태가 되어도 제3 저항(R3) 기준 전압이 영전위로 되지 않고 활선(HOT), 중성선(NEUTRAL) 모두 오프 상태가 되어야 영전위 떨어지게 된다.
상기 제3 저항(R3)의 양단 AC 파형을 DC 레벨로 검출하기 위하여 직류 신호변환부에서 병렬로 연결된 두개의 다이오드(D1,D2)로 직류 변환시키고, 미소전류 레벨의 아날로그 신호 레벨을 대신호 레벨로 증폭시킬 수 있도록 증폭부에서 증폭기(Q1)이 결속된다. 또한 증폭기(Q1)의 출력 단에 증폭기(Q4) 오프시 전원 주파수 리플 성분이 저감될 수 있도록 커패시터(CL)을 증폭기(Q1)컬렉터 에미터 양단에 결속될 수 있도록 한다. 또한 증폭된 정전검출 신호레벨은 로직 IC에 의하여 “하이(HIGH)“내지 ”로(LOW) 상태인지 판별할 수 있도록 한다. 또한 교류 입력 전원 복귀시 바이패스 릴레이를 초기상태로 복귀시킬 수 있도록 즉, 온 상태의 증폭기(Q2)가 오프될 수 있도록 증폭기(Q3)의 컬렉터가 증폭기(Q2)의 베이스에 결속된다.
교류 입력 전원 오프, 즉 정전 상태인 경우에 있어서, 본 발명은 온 상태인 증폭기(Q2)에 의하여 릴레이 여자 코일 전류에 의하여 릴레이는 비상모드 상태로 전환된다. 즉, 릴레이 출력부 AC1, AC2는 비상용 인버터 출력부 OUT1, OUT2에 연결된다. 따라서, 릴레이 출력부는 인버터 입력부와 차단되고, 인버터부(440)에 연결되고, 또한 충전부(CH+)는 배터리(350)와 연결해지 상태가 되고, 배터리(350)는 방전부(DISCH)에 연결된다. 이에 의하여 고전압 파워서플라이(450)의 구성부분을 이루는 플라이백 컨버터 T3의 입력부 직류 배터리 전압이 인가하게 된다. 이에 의하여 PWM IC에 의하여 높은 승압비의 전압이 발생하게 된다.
상기 고전압 파워서플라이(450)의 설명은, 통상의 전기 전자 지식부분이므로 생략하기로 한다. 이렇게 T3에 승압된 전압은 DF에 의하여 직류 평활 된다. 이렇게 평활된 전압은 상용의 전압, 주파수로 변환될 수 있도록 Q5,Q6에 의하여 교류 발진하게 된다. 상기 조건을 위하여 본 발명의 실시예인 인버터부(440)는 하프브리지 인버터 방식을 채용하였고, 주파수 발진과 게이트 전압을 구동하기 위한 펄스 발생기를 포함하여 구성되어 있다.
도 6은 도 5의 비상조명용 무정전 전원장치에 대한 타이밍도를 도시한 것으 로, 릴레이 출력전압, 저항 센싱부, Q1의 출력전압, Q3의 턴온상태 및 릴레이 상태에 대한 타이밍도를 나타낸다.
정상모드에서 정전모드로 전환되면, 릴레이는 동작을 하게 되므로, 릴레이 출력전압은 상용전원상태에서 인버터 동작 상태로 변환되고, 저항 센싱부는 아무런 동작을 하지 않는다.
그리고, Q1의 출력전압은 로(Low)레벨상태에서 하이(High)레벨 상태로 전환되고, Q3의 턴온상태는 온(on)상태에서 오프(off)상태로 변환된다.
정전모드에서 정상 복귀모드로 전환되면, 릴레이는 동작하지 않게 되므로 릴레이 출력상태는 상용전원상태로 복귀되고, 저항 센싱부는 동작을 하게 된다.
그리고, Q1의 출력전압은 하이(High)레벨 상태에서 로(Low)레벨 상태로 전환되고, Q3의 턴온상태는 오프(off)상태에서 온(on)상태로 변환된다.
이상으로, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 2선식 시공방식에 의하여 간단히 설치할 수 있도록 하고, 또한 비상 동작시 통상의 상용 교류 전압 및 주파수를 공급할 수 있도록 하여 기존의 이미 설치된 자기식 및 전자식 안정기 앞단에 결속되어 설치될 수 있는 장점이 있다.
또한, 활선(HOT), 중성선(NEUTRAL) 모두 오프 상태가 되어야 영전위로 떨어지게 함으로써 오동작을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 교류입력전원을 강압형 트랜스로 정류하여 직류전압으로 변환하고, 예비전원인 배터리를 충전시키는 충전부;
    활선 및 중성선 각각 인출된 제1, 제2 저항(R1,R2)이 교류 기준 신호레벨로 설정될 수 있도록 상호결속 되는 제3 저항(R3)으로 매칭되는 저항 센싱부와, 대지 접지부(EARTH), 제3 저항(R3)의 한쪽 단자와 연결된 신호 접지부 사이에 결속되어 등전위가 될 수 있도록 하는 콘덴서부와, 상기 저항 센싱부의 교류 신호를 직류 신호로 변환시키는 병렬로 연결된 두개의 다이오드(D1,D2)를 포함하는 직류 신호변환부와, 상기 직류신호 변환부로부터 출력되는 미세신호를 증폭시키는 증폭부를 구비하여, 별도의 정전 검출선 없이 2선식으로 상기 교류입력전원 양단으로부터 인출된 저항과 연결되어 직류 검출전압을 얻을 수 있도록 하여 정전검출여부를 확인하는 정전검출부;
    상기 교류입력전원을 바이패스 시키는 릴레이부;
    상기 예비전원을 고전압으로 승압시키는 고전압 파워서플라이; 및
    상기 승압된 고전압을 상용 주파수 및 교류전압으로 변환시키는 인버터부;를 포함함을 특징으로 하는 비상조명용 무정전 전원장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 저항 센싱부는
    상기 제3 저항(R3)이 대지 접지부(EARTH)에 연결된 커패시터(CG)에 결속되는 것을 특징으로 하는 비상조명용 무정전 전원장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정전 검출부는
    활선(HOT)으로부터 인출된 제1 저항(R1)과 중성선(NEUTRAL)에 인출된 제2 저항(R2)과 제3 저항(R3)이 연결되고, 상기 제3 저항(R3)이 대지접지부에 연결된 커패시터(CG)에 결속되면, 상기 활선 또는 중성선 어느 하나가 오프 상태가 되어도 제3 저항(R3)의 기준 전압이 영전위로 되지 않고 활선(HOT), 중성선(NEUTRAL) 모두 오프 상태가 되어야 영전위 떨어지게 됨을 특징으로 하는 비상조명용 무정전 전원장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 릴레이부는
    AC 입력 바이패스부와 DC 충전 바이패스부를 별도로 구동시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 비상조명용 무정전 전원장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는
    하프브리지 인버터 방식을 채용하고, 주파수 발진과 게이트 전압을 구동하기 위한 펄스 발생기를 포함함을 특징으로 하는 비상조명용 무정전 전원장치.
  7. 삭제
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