KR100725832B1 - 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 및 그 전원공급 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 및 전원공급 제어방법에 관한 것으로, 교류 및 직류 전원이 주 작동 스위치에 의해서만 개폐되고, 입력신호의 유무에 관계없이 항상 앰프 전체 회로에 획일적으로 전원을 공급하는 전원부와, 이 전원부에서 제공된 전원을 기반으로 하여 인가신호를 전치 증폭하는 초단증폭부와, 이 초단증폭부에서 출력된 신호를 2차 증폭하는 전력증폭부와, 가동 중인 앰프의 발열 온도를 낮추고, 작동 상태를 표시하기 위한 냉각용 팬 및 작동표시부를 구비한 통상의 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템에 있어서, 상기 전원부와는 독립적으로 상용 전원이 상시 인가되는 서브전원부(10)와; 서브전원부(10)로부터 전원을 공급받아, 연속입력신호가 없다고 판단되어 전원을 계속 공급할 필요가 없는 설정 무음 시, 입력되는 신호를 감지, 분석하여 불필요 소비전력의 차단 여부를 판단, 실행(Cut-off), 복귀(Reset), 작동유보(Pass)토록 하는 명령신호를 생성하고, 30초 내지 3분 이내의 연속적으로 입력신호가 제공되지 않는 연속 입력신호 부재시간을 설정하여 두고, 상기 연속 입력신호 부재시간에 도달하면 제어 논리레벨을 생성하여 전력을 차단(Cut-off)하는 제어신호를 출력하고, 상기의 전력차단 수행 중 입력신호가 인가되어, 검출되면 주 전력의 공급을 개시(Reset)하는 제어신호를 출력하며, 상기의 설정된 연속입력신호부재시간 이내에 복수의 연속입력신호 부재구간이 반복되는 경우는, 그 구간의 개별시간을 합산하지 않고 매회 자동 초기화 되도록 하여 연속사용구간대(Pass)로 인식하도록 하는 무음부검출처리장치부(20); 및 상기 무음부검출처리장치부(20)에서 생성된 제어신호에 의해 상용전원인 교류(AC) 전원을 단속하는 교류(AC)전원 스위칭부와, 비상전원인 직류(DC) 전원을 단속하는 직류(DC)전원 스위칭부를 구비하여, 설정 연속입력신호의 존재 여부에 따라 교류전원과 직류전원을 동시에 단속할 수 있는 2조의 무접점전력스위칭부; 를 포함하여 이루어진다.

퍼블릭어드레스 파워앰프, 불 필요소비전력, 공급전원체계2원화방법, 무음부검출처리장치, 2조의 무접점 고속 전력 스위칭 소자와 그 회로, 서브전원부

Description

퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 및 그 전원공급 제어방법{PUBLIC ADDRESS POWER AMPLIFIER SYSTEM AND ITS POWER CONTROL METHOD}

도 1은 일반적인 종래의 퍼블릭어드레스 파워 앰프에 적용해온 종래장치의 전원공급 계통도.

도 2는 본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경소음 감소와 신호 대 잡음특성을 향상하기 위한 공급전원체계2원화방법을 보인 개요도.

도 3은 본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경소음 감소와 신호 대 잡음특성을 향상하기 위한 공급전원체계2원화방법을 도시한 계통도.

도 4는 본 발명에 의하여 불 필요 전력을 격감시키고 능동적 처리능력을 통해 제어명령을 생성, 전달하는 기능을 수행하는 무음부검출처리장치를 보인 개요도.

도 5a 및 5b는 도 4에 의한 무음부검출처리장치의 순차적 수행과 진행 과정을 시간 축을 기준으로 도해한 무음부검출처리장치의 시퀸스(SEQUENCE)도.

도 6은 도 4 및 도 5a, 5b에 대한 무음부검출처리장치의 회로도.

도 7은 무음부검출처리장치의 명령에 따라 불 필요전력의 차단, 복귀, 유보 등의 유관기능을 전기적으로 수행하는 장치의 계통을 도해한 2조의 무접점 고속 전력 스위칭 소자와 그 적용 계통도.

도 8은 도 7의 2조의 무접점 고속 전력 스위칭 소자와 그 적용 회로도.

도 9는 일부 증폭단과 무음부검출처리장치부와 작동인디케이터에 전원을 공급하는 전원공급장치로, 능동처리작동에 의한 공급전원의 변화 상태를 계통적으로 설명하기 위해 도시한 서브전원부 계통도.

도 10은 도 9에 대한 서브전원부 회로도.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 소음 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 종합개요도.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 소음 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 종합계통도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"
10: 서브전원부 20: 무음부검출처리장치부
30: 초단증폭부 40: 주전원부
50: 냉각용 팬 및 작동표시부 60: 전력증폭부
100: 증폭 및 비교검출부 200: 지연부
300: 혼합 출력 정합부 400: 전원투입시 뮤트부
500: 외부 인터럽트부

본 발명은 많은 사람에게 일정한 방향으로 정보를 전달하는 시스템인 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템에 있어, 특히 음향기기에 속하는 퍼블릭어드레스 파워앰프에 관한 것으로, 퍼블릭어드레스(Public Address, PA) 시스템이란, 가정용 홈 오디오(Home Audio)를 제외한 기능성 음향시스템으로서 공공장소에서 불특정다수의 사람들에게 음향 환경을 제공하는 시스템을 칭하며, 일반적으로 PA 시스템의 3대 구성요소는 스피커에 물리적 전기적인 신호를 보내주는 앰프, 신호를 혼합 보정 및 처리(Process)하여 앰프로 전달하는 프리앰프나 오디오 믹서와 같은 믹싱부/보정부/효과부, 프로그램을 재생 또는 수신하여 신호원을 공급하는 음원공급부(Source) 로 구성되어 있으며 대체로 단일기기가 아닌 복합적인 구성요소로 작동하게 되는 특징이 있다.

위와 같은 구성에 있어 종래의 앰프는 작동 불 필요 시(무음부 대기 시)에도 상시 전류를 흘리고 있어 이에 따른 전력(전압*전류) 손실(예: 정격출력의 약 9~15%)이 발생 되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 원인적으로 살펴보면 다음과 같다.

공공기관이나 개인을 막론하고 교육용, 업무용, 산업용으로 사용되는 “퍼블릭어드레스 파워앰프”는 사용 조건이나, 관리의 특성상 대체로 전원은 사용자 또는 관리자자가 처음 전원을 투입하면 끄지 않고 일상적인 사용을 하는데, 이를 신호와 전원의 관계에서 보면, 입력신호의 비 연속구간으로 사이사이에 필연적으로 발생하는 이른바 무음부, 즉 공백시간이 반드시 발생하고 그 때 때마다 전원스위치를 오프(Off) 하지 않거나 또는 할 수 없는 경우가 대부분이므로 이에 무음부의 유형은 다음의 두 가지로 분류된다.

제1유형은 사용 전 작동대기 시 미리 전원스위치를 투입해 놓거나, 사용이 종료된 후 관리자가 전원스위치의 차단을 실행하기 직전까지이고,

제2유형은 사용도중 사용자의 운용 및 프로그램의 속성상 발생하는 시간대로, 수십 초에서 하루 온종일 즉 십 수 시간 이상일 수 있다.

상기의 경우(통상적이고 일반적이며 객관적인 사용 환경) 모두 불 필요전력이 낭비되는 커다란 문제가 있다.

이는 퍼블릭어드레스 파워앰프의 전원을 투입한 후 마이크가 설치되어 있는 몇 미터 또는 몇 십 미터 떨어진 장소에서 연설, 또는 강의, 방송 등을 하고자 할 경우, 실제 사용은 수분 ~ 수십 분 후에 이루어지며 그 사이에는 무음부가 상당히 존재하지만, 이 경우에도 그때마다 전원을 오프(Off) 하지 않고 그냥 놔두게 되므로 한 시간, 즉 60분의 강의 또는 연설이나 방송 등을 막론하고 상황에 따라 앰프가 출력을 발생할 필요가 없는 무음부 시간을 현장별로 환산해 본 바 약 30%~ 80%정도까지 달할 수 있는데 이는 60분의 강의 시간일 경우 이중 10분은 휴식시간으로 배분될 수 있으며 강의, 연설 또는 방송 도중 즉 사용도중 무음부로 해석, 분류되는 30초 이상의 사용대기시간은 빈번히 발생 되는 것이 현실이며 심지어 전원이 투입된 채로 50분 동안 마이크를 한 번도 사용하지 않아 무음부 시간이 지속 되는 경우도 적지 않은 데, 이때에도 전원을 오프하지 않아 불 필요전력이 낭비된다.

이는 60분의 경우뿐만 아니라 하루의 업무시간을 8시간으로 규정할 때 방송 등의 준비, 휴식, 식사, 정리 및 마감기간 등을 고려하면, 최종적으로 일일사용을 종료하여 관리자가 전원을 반드시 차단한다고 가정해도 무음부 시간대는 전체의 절반 이상이 될 수 있음을 추측 및 확인할 수 있고 게다가 관리자가 전원을 오프하지 아니하고 퇴근하는 경우가 발생한다면 무음부 발생시간은 야간시간대를 지나 다음날 오전까지 계속되기도 하여 불필요한 전력의 낭비가 계속되는 문제가 있는 것이다.

이러한, 퍼블릭어드레스 파워앰프의 현실적 환경에 있어 주요 대기전력의 소비 주체를 두 가지로 분류하면, 첫째는 주 전원 트랜스(Power transformer)의 철손(와전류손실 + 히스테리시스손실, W/Kg), 또는 스위치모드파워서플라이(S.M.P.S) 경우 코어(Core)손+스위칭 전력손실이 발생하고, 둘째는 증폭회로 중 일부 능동소자, 기타소자들의 작동전류와, D급의 경우 A-D컨버터 등의 작동전류 등으로 요약되며, AB급의 경우 최종 출력 단을 포함한 다수 트랜지스터(Transistor)를 동작시키기 위한 바이어스(Bias)에 의한 손실이 주가 된다.

이때, 첫째 요소인 전원 트랜스의 철손을 줄이려면 유도자계 형성 주 소자인 코어(Core)의 재질을 특수 소재인 아몰퍼스(Amorphous) 합금이나 자기장 효율을 향상시킨 트로이달(Toroidal) 방식을 사용하면 발생하는 손실을 일부 줄일 수 있으나, 제조원가가 상승된다.

이에 전력손실을 간과하더라도 제조공법이 용이하고 상대적으로 경제성이 좋은 규소강판을 성층한 EI 코어를 일반적으로 사용한다. 또 스위치모드파워서플라이(S.M.P.S)의 경우에도 코어(Core)손 + 스위칭 전력손실이 상존한다.

전원부의 주요 구성 소재가 어떠한 재질이든, 또 방식이든 불 필요전력은 가능한 제거 되어야 할 대상임은 명백함에도 불구하고 불필요하게 소비되고 있는 전력손실을 종래기술로는 해결하지 못하였다.

위에 상술한 전력손실의 원인이 되는 현상의 이해를 돕기 위해 도 1의 계통도를 참조하면서 전기적 경로를 들어 설명한다.

도 1은 종래장치의 전원공급 계통도로 전원개폐가 전원스위치에 의해서만 전적으로 의존되는 종래기술의 획일화된 전원공급체계와 그 현상을 설명 한다.

도시한 바와 같이, 입력 전원(AC 220V/60Hz)이 제공되고, 전원스위치가 온(ON) 상태로 되면, 입력된 전원은 파워트랜스 또는 스위칭트랜스에 제공되고 2차측 권선에 전력이 유도되어 정류, 평활회로를 거쳐 직류전원(DC)이 생성되는 것과함께, 연동 된 스위치의 작동에 의해 초단증폭부(1),전력증폭부(2), 냉각용 팬 및 작동 표시부(3) 등에 동시에 전원을 공급하도록 구성되어 있다.

즉 입력전원이 주 전원장치(4)에 공급되고 가동 스위치를 온(ON) 상태로 하면, 초단증폭부 뿐만 아니라, 앰프의 실제 구동에 필요한 전원이 전력증폭부, 냉각용 팬, 및 작동 표시부에 일제히 공급되는 구조이므로 이른바 무음부 대기시간과 무관하게 불 필요전력 즉 상대적 다량의 전력을 소비할 수밖에 없는 구조임을 알 수 있다.

또한, 종래의 퍼블릭어드레스 파워앰프는 전원이 투입된 조건에서 입력신호의 유, 무와 관계없이 계속적으로 발열하고 냉각팬 가동잡음((Fan Noise)이 발생하게 되는데, 이는 작동 불필요 시(발열을 중단시킬 수 있는 상태)의 조건인 때에도 작동 불필요부에 상시 전류를 흘리고 있어 이에 해당되는 “주울 열“ 만큼 반드시 발열이 되며, 이는 전류의 제곱과 저항 값 및 시간에 비례하므로 전력(P=I*I*R)과도 비례하여 발열하고 더불어 강제냉각 시 환경소음을 유발시키는 문제가 있다.

이는 퍼블릭어드레스 파워앰프의 사용 환경인 비교적 협소한 공간에서 다단의 장비를 쌓아 놓고 사용하는 현실적 구조, 대체로 사람이 조작하므로 사용자의 업무 공간 내에 위치, 사람과 인접해 있게 되고 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 주변에 배치된 여러 종류의 음원 소스(Source) 기기들과 사람에게 온도상승의 원인을 제공, 발열 원(복수의 파워앰프)들이 군집하게 되어 총 발열량은 발열 원의 수량만큼 더해지며, 발생 된 열은 사용자 업무 공간 온도를 상승시켜 공조기(에어컨, 또는 환풍 장치)를 설치, 가동해야 하는 부가적인 2차적 에너지 자원 소비를 촉발하는 문제가 있다.

발열은 또한, 퍼블릭어드레스 파워앰프 자체는 물론 주변 인접한 유관 전자기기의 절대수명을 단축하는 원인을 제공하며, 퍼블릭어드레스 파워앰프의 자체 발열을 방출케 하기 위하여 내장된 강제냉각방식의 냉각팬을 가동하게 되는 경우 상시 가동하게 되므로 냉각팬 자체의 수명단축은 물론 이에 따르는 전력소비와 환경소음이 발생 되는 문제점이 발생된다.

또한, 잡음(Noise)의 문제인데 현재의 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 진보된 소재기술, 회로기술의 발전에 힘입어 얻어진 신호 대 잡음비 95dB 이상의 성능은 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 단독으로 작동시키는 경우에 한해 스피커에 직접 귀를 대면 화이트 노이즈(White Noise)가 겨우 들릴 정도로서 대체로 불편하지 않으나, 퍼블릭어드레스 파워앰프를 단독으로 사용할 수 없고 필수적인 구성상 전단증폭장치인 프리앰프, 또는 오디오믹서 등과 연계되어 사용하게 되므로, 전단증폭장치에서 발생 된 잡음은 그대로 증폭되어 소리의 형태로 귀에 들리기 때문에 주위에 있는 사람들은 잡음이 존재하는 불편함을 느끼게 되는 문제가 발생한다.

뿐만 아니라 퍼블릭어드레스 파워앰프와 연계하여 사용해야 하는 프리앰프 또는 오디오 믹서의 전단, 즉 초단은 대체로 수 미터에서 수십 미터의 전기적 신호전달 경로가 케이블 형태(선로)로 존재하게 되는데 이는 신호원의 개폐, 분포용량 미세변화, 유도성 잡음(Hum) 등으로 인해 불 필요한 잡음을 발생시켜 그대로 증폭되어 잡음으로 들려질 수 있기 때문에 잡음으로서의 분명한 정체성 문제를 가짐에도 막론하고 종래의 퍼블릭어드레스 파워앰프는 이러한 불 필요잡음을 능동적으로 제거하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 불 필요전력손실을 현저히 절감하고 발열 감소와 내구성 향상 및 잡음을 차단하는 시스템 및 그 구현 방법을 제공하는 데 목적이 있는 것으로, 통상적으로 이는 손실로 소비되고 있는 전력의 대부분(95% 이상)을 효과적인 방법으로 절감하기 위해, 무음부 대기시간의 실체를 찾아 공히 정의하고 실용상 불편이 따르지 않는 조건 하에서 대기전력을 종전 3기종 평균 25 [VA] 이하에서 1 [VA] 미만으로 유지할 수 있는 전력공급 배분방법을 달성하며, 빈번한 전력차단 및 원상복귀에 따르는 전기적 과도현상 최소화와 전압강하에 의한 손실부분을 최소화할 수 있는 방법을 현실적이고도 대중성 있는 구체화적용 방법인 2조의 무접점 고속전력스위칭소자를 구동할 수 있는 현실적 방안을 제시하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 앰프를 포함, 주변기기의 발열에 악영향을 끼치지 않도록 하면서 내구성을 향상하기위해 무음 시 발열(주울 열)의 근원을 대폭 억제함으로써 PA 앰프 강제냉각에 소요되는 1차적 냉각용 전력손실을 저감하고, 불필요한 실내 환경온도상승을 개선하며, 종래기술에서 스위치 투입과 동시에 상시 가동되고 있는 필수 구성물들에의 공급전류를 효과적으로 차단함으로써 각 부분품들의 고유수명을 연장할 수 있는 범위를 가능한 최대화 하는 것도 기술적 과제로 하는 것이다.

또한, 냉각팬의 상시가동을 배제시켜 물리적 환경소음을 줄어들게 하는 개선효과와 사용상 입력신호에 섞일 수 있는 불필요 잡음의 레벨을 정의하여 스피커에서 들리는 청감 일정레벨 이하의 잡음은 원천적으로 제거할 수 있는 무음부검출처리장치에 의한 청감적 잡음차단 인프라 구축도 그 기술적 과제로 한다.

이를 위해 앰프 내부의 전력공급계통 중 불 필요 소비전력상태 시 차단해야 할 제1구간(회로)과 차단하지 말아야 할 제2구간(회로)으로 구분하는 이른바 "공급전원체계이원화방법"을 실시하는 것과, 불필요 전력의 실체를 감지하여 판단, 차단하며 복귀 또는 작동 유보 등, 이 같은 능동적 처리를 통해 제어명령을 생성, 전달하는 이른바 "무음부검출처리장치"와, 이와 같은 불필요 전력을 효과적이고도 실용적으로 그 명령대로 단속 실행할 수 있는 "2조의 무접점 전력 스위칭 소자와 그 회로"로 구성하되, 1차 전원은 트라이액(TRIAC)이나 무접점전자릴레이(Solid State Relay; 이하, S.S.R.) 또는 스위치모드파워서플라이(S.M.P.S.)의 경우 그 스위칭소자를 트리거(Trigger) 단속하고, 비상전원(DC)은 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)나 DC-DC컨버터의 트리거(Trigger)단속으로 스위칭하도록 구성하며, 이들의 3대 주요요소들을 회로적으로 결합하고, 원활한 작동이 가능하도록 구성하는데 필요한 "인터페이스 소자(또는 회로)"들과 별도의 전원공급장치인 "서브전원부"로 구성하여 유기적으로 총괄하며 작동하게 함으로써 회로구성기술에 따라 차이는 있겠으나 종전기술에 대비하여 현저한 전력량절감과 발열감소, 수명연장과 환경소음차단, 전기적 잡음 차단효과 등의 탁월한 효과를 얻을 수 있는 시스템 및 그 전원공급제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적은, 교류 및 직류 전원이 주 작동 스위치에 의해서만 개폐되고, 입력신호의 유무에 관계없이 항상 앰프 전체 회로에 획일적으로 전원을 공급하는 전원부와, 이 전원부에서 제공된 전원을 기반으로 하여 인가신호를 전치 증폭하는 초단증폭부와, 이 초단증폭부에서 출력된 신호를 2차 증폭하는 전력증폭부와, 가동 중인 앰프의 발열 온도를 낮추고, 작동 상태를 표시하기 위한 냉각용 팬 및 작동표시부를 구비한 통상의 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템에 있어서, 상기 전원부와는 독립적으로 상용 전원이 상시 인가되는 서브전원부(10)와; 서브전원부(10)로부터 전원을 공급받아, 연속입력신호가 없다고 인식하여 전원을 계속 공급할 필요가 없는 설정 무음 시, 입력되는 신호를 감지, 분석하여 불필요 소비전력의 차단 여부를 판단, 실행(Cut-off), 복귀(Reset), 작동유보(Pass)토록 하는 명령신호를 생성하되, 30초 내지 3분 이내를 무음부 기준시간으로 설정할 수 있도록 하고, 설정된 무음부 기준시간에 도달하면 제어 논리레벨을 생성하여 주전원부의 전력을 차단(Cut-off)하는 제어신호를 출력하고, 상기 주전원부의 전력차단 수행 중 입력신호가 인가되어, 검출, 처리되면 주 전력의 공급을 개시(Reset)하는 제어신호를 출력하며, 상기의 설정된 무음부 기준시간 이내에 복수의 연속입력신호 부재구간이 반복되는 경우는, 그 구간의 개별시간을 합산하지 않고 매회 자동 초기화 되도록 하여 연속사용구간대(Pass)로 인식하도록 하는 무음부검출처리장치부(20); 및 상기 무음부검출처리장치부(20)에서 생성된 제어신호에 의해 상용전원인 교류(AC) 전원을 단속하는 교류(AC)전원 스위칭부와, 비상전원인 직류(DC) 전원을 단속하는 직류(DC)전원 스위칭부를 구비하여, 설정 연속입력신호의 존재 여부에 따라 교류전원과 직류전원을 동시에 단속할 수 있는 2조의 무접점전력스위칭부; 를 포함하는 구성으로써 달성할 수 있다.
이때, 상기 무음부검출처리장치부(20)는, 초단증폭부(30)의 입력신호와 링크(Link) 결합되어 음성 입력신호가 있는 경우 이를 증폭하고, 아날로그 레벨로 일정신호 이상인 경우 이를 검출, 디지털신호로 변환 처리하는 증폭 및 비교검출부(100)와; 상기 증폭 및 비교검출부(100)로부터 출력을 제공받아, 전력의 공급이 필요하지 않는 상황임을 판단할 수 있는 무음부 시간이 30초 내지 3분을 초과하면 주 전원을 차단하고, 무음부 시간이 30초 내지 3분 이내의 시간 이내인 것으로 판단하면 주 전원의 차단을 유보하는 신호를 출력하는 지연부(200)와; 앰프 시스템 내·외부에서 발생하는 과도현상, 과열, 과 입력에 의한 불 필요 신호가 인가되면 상기 교류(AC) 전원 스위칭부와 상기 직류(DC) 전원 스위칭부의 작동을 차단하는 신호를 제공하는 외부 인터럽트부(500)와; 전원의 투입 초기에 전기적 과도현상을 방지하는 전원 투입시 뮤트부(400); 및 상기 지연부(200)의 출력과 상기 외부 인터럽트부(500) 및 전원 투입시 뮤트부(400)로부터의 신호를 혼합하여, 교류 및 직류 전력 스위칭 소자를 구동 제어할 수 있도록 제어신호를 정합하는 혼합 및 출력 정합부(300); 를 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또, 상기 서브전원부(10)는, 그 2차부하(Load)인 무음부검출처리장치부(20)와, 초단증폭부(30)와, 전원 투입 상태를 표시하는 작동표시부(50),에 대해 설정무음 시 사용되는 전체 부하소비전력이 1 [VA] 미만인 것이 바람직하다.
또한, 상기 2조의 무접점 전력 스위칭부는, 공통의 신호 명령에 의해 교류(AC) 전원과 직류(DC) 전원이 동시에 단속되는 구성이고, 전기적 과도현상을 방지하기 위하여 제로 크로싱(Zero-Crossing) 방식의 스위치 회로를 채용하여 이루어지고, 상기 교류(AC)전원스위칭부는, 상기 무음부검출처리장치부(20)로부터 제공되는 최종 출력신호의 하이(H), 또는 로우(L) 레벨에 의해 얻어진 직류 성분을 절연 제어신호로 결합하는 포토커플러(401)와; 상기 포토커플러(401)의 신호를 받아 주 전력인 교류전원을 단속하는 주 스위칭소자; 를 구비하고, 상기 직류(DC)전원 스위칭부는, 상기 무음부검출처리장치부(20)로부터 제공되는 최종 출력신호에 의한 하이(H), 또는 로우(L) 레벨에 의해 얻어진 신호를 적정 바이어스(Bias)로 변환하고 보정 한 후 전원을 단속하도록 하는 전계 효과 트랜지스터(FET)소자; 를 구비하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 다른 목적은, 주전원부와는 독립적으로 상용 전원이 상시 제공되는 서브전원부(10)와; 상기 서브전원부(10)로부터 전원을 인가받아, 연속입력신호가 없다고 판단되는 설정 무음 시, 입력되는 신호를 감지, 분석하여 불필요 소비전력의 차단 여부를 판단, 실행(Cut-off), 복귀(Reset), 작동유보(Pass)토록 하는 명령신호를 생성하는 무음부검출처리장치부(20)와; 상기 무음부검출처리장치부(20)에서 생성된 제어신호에 의해 상용전원인 교류(AC)전원을 단속하는 교류(AC)전원 스위칭부와, 비상전원인 직류(DC) 전원을 단속하는 직류(DC)전원 스위칭부를 구비하여, 설정무음 시 동시에 단속할 수 있는 2조의 무접점 전력스위칭부; 를 구비하여 작동되는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 전원공급 제어방법에 있어서, 상시 전원공급이 필요한 구성인, 서브전원부(10)와, 무음부검출처리장치부(20), 및 초단증폭부(30)에 상시 전원이 공급되는 제 1 단계; 불필요한 소비전력을 차단하기 위하여 교류 및 직류 주 전원이 일괄적으로 제공되거나 또는 차단되는 구간인, 주전원부(40)와, 전력증폭부(60)와, 냉각용 팬 및 작동표시부(50)에, 상기 제 1 단계 구성요소들의 제어명령에 의해 교류 및 직류 주 전원이 단속되도록 하는 제 2 단계; 로 구분하여 공급전원체계를 2원화하는 방법으로 달성할 수 있다.
(용어의 정의)
본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 발열 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 및 그 구현방법에서 설명하는 구성상의 용어의 정의는 다음과 같다.

퍼블릭어드레스 파워앰프 : 교육용, 업무용, 산업용 음향기기 중 스피커를 구동하기 위한 최종 출력을 제공하는 수단으로 사용되는 장치로서 동 구성기기 중 가장 전력을 많이 취급하게 되므로 발열 문제나 내구성 문제에 가장 영향을 끼치는 요소(장치)이며 이하에서는 "PA 앰프" 라 한다.

주요성능개선 : PA 앰프에 있어 개선할 주요성능들은 다음과 같다.

전력소비효율 향상, 발열로 인한 2차적 환경온도 상승억제, 불 필요한 전기적 잡음의 차단, 강제냉각용 팬의 작동시간을 줄여 환경소음 량 감소, 내구성 향상 등.

불 필요소비전력 : 마이크 등이 사용되지 않아 발생되는 무음부 대기 시에 사용되는 앰프의 낭비전력을 일컫는다.

공급전원체계2원화방법 : 종래의 획일적으로 구성된 전력공급체계를 2원화체계로 그 계통을 구분하되, 제 1 단계는 상시 전원공급이 필요한 구성인, 서브전원부(10)와, 무음부검출처리장치부(20), 및 초단증폭부(30)에 상시 전원이 공급되는단계이고,
제 2 단계는 불필요한 소비전력을 차단하기 위하여 교류 및 직류 주 전원이 일괄적으로 제공되거나 또는 차단되는 구간인, 주전원부(40)와, 전력증폭부(60)와, 냉각용 팬 및 작동표시부(50)에, 상기 제 1 단계 구성요소들의 제어명령에 의해 교류 및 직류 주 전원이 단속되도록 하는 단계로 구분되는 방법을 말한다.

무음부검출처리장치 : 불 필요 전력의 실체를 감지하여 판단, 차단하며 복귀 또는 작동 유보 등과 같은 능동적 처리능력을 통해 제어명령을 생성 및 전달할 수 있는 기능을 수행하도록 발명된 본원 발명의 주요장치를 나타낸다.
2조의 무접점 전력 스위칭 소자와 그 회로 : 고속작동(예를 들면, 5mm/sec 이내)과 무 마모성의 고효율 전원단속에 적합하도록 1차 전원인 상용전원(AC)을 반도체 스위칭방식으로 고속단속하고, 2차 전원(DC)은 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)나 DC-DC컨버터의 트리거(Trigger)단속으로 고속 스위칭하도록 구성하여 무음부검출처리장치의 명령에 따른 불필요 전력의 차단, 복귀, 유보 등의 제반기능을 전기적으로 실행하도록 하는 회로.
3대 주요요소 : "공급전원체계2원화방법" 과 "무음부검출처리장치" 와 "2조의 무접점 전력 스위칭소자 적용방법과 그 회로" 를 의미한다.

서브전원부 : 본원 발명 장치에 채용된 일부구성요소들과 일부 증폭 단에 초기전원만을 공급하기 위해 부설되는 전원공급장치로 주 전원공급장치에 비하여 그 용량이 상대적으로 작고 최소전력(1VA미만)을 사용하여 의도된 기능을 수행하도록 설계된 별도의 전원장치.

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이하 본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경소음 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 및 그 구현방법을 첨부된 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 소음 감소와 신호 대 잡음특성을 향상하기 위한 공급전원체계2원화방법을 보인 개요도로서, 도시한 바와 같이 제1단계와 제2단계로 공급전원체계를 구분하되, 제1단계는 서브전원부(10)와 무음부검출처리장치부(20), 초단증폭부(30)로 구성하고 제2단계는 주전원부(40)와 냉각용 팬 및 작동표시부(50), 전력증폭부(60) 등으로 구성하여 불 필요 전력 상태일 때에는 제2단계의 구성요소에만 전원을 공급하며, 불 필요전력의 상태가 해지될 때에는 양단 모두에 전원공급의 형태로 환원될 수 있는 계통으로 회로구성을 하여 이를 전기적으로 분리, 작동 대기토록 한다.

상기의 회로구성을 첨부된 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 작동원리를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 소음 감소와 신호 대 잡음특성을 향상하기 위한 공급전원체계2원화방법을 도시한 계통도로서, 초기 전원이 인가되면 서브전원부(10)와 주전원부(40)에 동시에 전원이 공급되며 이는 제1단계 구성요소인 전원부(10)와 무음부검출처리장치부(20), 초단증폭부(30)와, 제2단계 구성요소인 주전원부(40)와 냉각용 팬 및 작동표시부(50), 전력증폭부(60)의 각 부에 모두 전원이 공급되어 입력신호(70)에 의한 증폭기능을 수행할 태세를 갖추게 되며, 초기전원이 인가 후부터 무음부 대기시간에 해당되는 시간(예를 들면, 30초 ~ 3분) 사이에는 서브전원부(10)와 주전원부(40)에 계속 전원이 공급되므로 불 필요전력 차단기능이 작동하지 않게(유보) 되면서 대기상태가 된다.

그러나 전원이 인가되고 난 후로부터 무음부 대기시간에 해당되는 시간(30초 ~ 3분)을 초과하는 직후에는 불 필요전력으로 판단하여 무음부검출처리장치(20)의 신호발생과 작동으로 주전원부(40)에 전력공급이 차단될 수 있게 되고 이에 따라 냉각용 팬 및 작동표시부(50)와 전력증폭부(60)에 전원공급을 중단하게 된다.

또한, 주전원부(40)에 전원이 차단된 상태에서 무음부검출처리장치(20)에 의해 입력신호의 전달이 검지되면 이는 초기 전원 인가 시와 같은 작동개시 상태로 환원되는 것이며, 제2단계 주전원부(40)가 작동하게 될 때는 서브전원부(10)의 2차적 전원은 주전원부(40)로부터 공급받도록 하여 서브전원부(10)의 전원효율 대비 충분한 정 특성을 확보토록 한다.

도 4는 본 발명에 의하여 불 필요 전력을 격감시키고 능동적 처리능력을 통해 제어명령을 생성, 전달하는 기능을 수행하는 무음부검출처리장치를 보인 개요도로서, 상기와 같은 무음부검출처리장치(20)는, 입력신호가 있을 경우 출력신호를 얻는 단계와, 상기 단계를 통하여 얻어진 출력신호가 아날로그(Analog) 레벨로 일정신호이상을 증폭하여 디지털(Digital)신호로 변환한 후 다음 과정으로 신호(1)를 전달하는 단계로 이루어진 주 입력신호와 등가적으로 결합된 증폭 및 비교검출부(100)와;

상시 무음부 중 불 필요전력의 상황임을 판단하는 시간대로 통상 30초 ~ 3분을 초과하는 상황을 판단하여 다음 과정으로 신호를 전달(신호값:1)하는 단계와, 설정 무음부 한계 시간대인 30초 ~ 3분을 초과하지 않는 증폭 및 비교검출부(S 1)의 신호는 무시(신호값:0)하게 되는 임무(불 필요전력 차단을 유보)를 수행하는 단계로 이루어진 지연부(200)와;

상기 지연부(200)에서 얻어진 신호를 과도현상, 과열, 과 입력 등에 의한 기기보호차원의 전력차단도 병행될 수 있는 구조로 조건적으로 최종출력을 결정하도록 하는 전원투입시 뮤트부(400)와 외부인터럽트부(500)와;

전원투입시 뮤트부(400)와 외부인터럽트부(500)의 조건적 상황과 증폭 및 비교검출부(100), 지연부(200)를 거친 신호가 동일 작동 선상으로 결합 되어 최종 2조의 전력스위칭소자를 구동할 수 있는 혼합, 출력정합장치(300)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 5a 및 5b는 도 4에 의한 무음부검출처리장치의 순차적 수행과 진행 과정을 시간 축을 기준으로 도해한 무음부검출처리장치의 시퀸스(SEQUENCE)도로서, 본 발명에 의한 무음부검출처리장치(20)의 작동원리를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

참고적으로 산업용 음향기기의 일반적이고도 보편적인 사용 환경이란 개인이 음악등을 감상할 목적이 아닌 공공장소에서 방송, 업무용으로 사용되는 불특정 다수가 사용하는 환경임을 주지할 때, PA앰프의 전원은 상시 켜있는 것이 일반적이며, 사용이 시작되기 전 이미 일상 대기의 과정을 거치는데 이때에도 본 발명에 따른 장치의 작동효과가 있게 되면 주 전력이 차단되어 불 필요전력을 소비되지 않는 구간이 된다.

업무시작, 즉 사용이 개시되어 입력신호가 들어오게 되면 사용-1의 구간이 되므로 무음부검출부에서는 주전원상태에서 1을 유지하므로 전력은 당연히 차단되지 않고 공급되고 사용이 개시되어 회로부 전체의 회로에 전원이 공급되고 있는 상태는 사용-1 구간 동안 계속되다가 입력신호 부재의 시간이 연속 일정시간만큼 지나게 되어 지연한계시간을 초과하는 순간 무음부검출부에서 반응하여 주전원장치의 상태는 1에서 0으로 바뀌고 주전원장치의 상태 진행축의 OFF-1 만큼 전력차단의 고무적 상태에 도달된다.

이후, 사용 예 진행축의 무음부-1 구간만큼 주전원상태는 0을 유지하고 있게 되어 OFF-1과 같은 양 만큼 전력차단의 고무적 상태가 연속적으로 유지될 수 있으며, 사용 예 진행축의 사용-2 구간에 돌입(사용자의 재사용이 시작되어 입력신호가 감지)되면 무음부검출부에서는 지연 없이(예를 들면, 1/200초 이내) 주전원상태는 0에서 1로 바뀌어 전체전력은 공급을 재 개시하게 되어 사용자의 사용 요구에 무리 없이 반응하게 된다.

이렇게 전체전력을 공급하고 있는 도중 무음부로 인식하지 말아야 할 정도(무음부-2)의 지연시간 미만의 입력 부재의 경우, 무음부검출부는 비례적 결과치를 계수하지만 지연이라는 지연시간(Delay Time)을 설정한 만큼 능동적으로 작동을 유보(지연)하도록 구성하였으므로 주전원상태의 1 상태는 변동 없이 유지되므로 주전원이 계속 인가되며, 여기서 지연시간(Delay Time)의 양은 본 퍼블릭어드레스 파워앰프의 용도별 최대효과를 만족하는 범위 안에서 설정하면 되는데 오디오신호의 흐름 특성상, 음악(Music)과 연설(Speech) 등의 연속과 끊김의 원활한 구현을 전제로 하고, 본 고안 장치의 과도하게 빈번한 반복 온-오프(On-Off) 동작을 지양하는 범위 내에서와, 소비전력의 절감과 이어지는 고무적인 성능향상의 정도를 가늠하여 개략 30 초(Sec) 정도 이상, 180 초(Sec) 이내로 세팅될 수 있도록 함으로 만족할 만한 효과를 실현하였다.

설명한 대로 사용 예 진행축의 세 구간(사용-2 + 무음부-2 + 사용-3)동안 주전원상태의 1의 이유로 전원은 계속 인가되다가 무음부-3 시간대를 맞게 되면 이때에는 상술한 지연한계시간을 초과하는 순간 무음부검출부에서는 주전원상태는 1에서 0으로 바뀌고 주전원상태 진행축의 OFF-2 만큼 전력차단의 고무적 상태에 돌입하게 되며 다음 차례의 사용-4에 사용-2와 같은 동작, 또는 무음부-4 등으로 일관된 작동을 계속할 수 있게 되어 전력차단으로 이어지는 고무적인 개선효과를 지속적으로 창출하게 된다.

다음으로 도 5b를 참조하여, 일반적 사용 환경에 의한 무음부의 발생 예를 설명하면 도시한 바와 같이, 일정시간(예를 들어, 하루의 근무시간 8시간을 기준으로 함) 중에서, 출근(또는 등교)후 대기 시간이 발생하며, 중식시간, 휴식시간 및 하교 준비시간 등에 발생하는 무음부 발생시간은 상당히 존재함을 알 수 있으며, 이 경우에도, 불 필요전력을 차단하여 얻어지는 개선효과를 지속적으로 창출할 수 있게 된다.

도 6은 도 4 및 도 5a, 5b에 대한 무음부검출처리장치의 회로도로서, 이는 본 발명의 핵심적 요소 중 하나인 동 무음부검출처리장치의 작동원리이해를 설명하기 위해 시간 축을 기준으로 사용 적 조건을 대입한 무음부검출처리장치의 회로도를 전기적으로 기술한 것으로 무음부검출처리장치의 작동원리를 더욱 자세히 살펴보면 다음과 같다.

제1 연산증폭기(C1)는 앰프의 입력신호에 영향을 주지 않을 정도의 입력임피던스가 높은 OP-AMP로 구성하여 전단의 증폭부와 연결되며 아날로그(ANALOG) 증폭을 한 후 무음부 및/또는 사용 시의 입력변화에 비례하는 하이(H), 또는 로우(L) 출력으로 후단 제1 트랜지스터(Q1)를 스위칭하는 역할을 수행하며, 제1 트랜지스터(Q1)는 제1 연산증폭기(C1)에 의해 발생 된 아날로그 신호에 비례하는 직류전압(DC)을 출력한다.

제2 연산증폭기(C2)는 제1 트랜지스터(Q1)에서 얻어진 상대적으로 작은 DC전압을 차동증폭 구조의 OP-AMP로 고 이득 증폭하여, 후단으로 비례전압을 출력하며, 제2 트랜지스터(Q2)는 최초 전원투입 시 시스템 동작을 안정화(정지)시키기 위한 뮤트(Mute) 출력을 제공하며 상술한 외부 인터럽터에 의한 차단기능도 병행하게 된다.

지연 타이머 집적회로(I1)는 무음부 판단용 기준시간을 설정토록 하여 그 기능을 수행하는데 이 소자를 통하여 불 필요전력 차단을 유보하거나 차단으로 출력하는 등의 디지털(Digital) 출력을 다음 단계로 내보내게 되며, 제3 트랜지스터(Q3)는 기 상술한 타이머 집적회로(I1)의 동작점을 위한 버퍼로 작용하며, 제3 트랜지스터(Q3)에는 음성 입력신호와 일정 이상의 비례하는 신호만 입력되게 되고 일정 이하의 신호는 차단할 수 있는 소자를 직렬로 삽입한 것이다.

일예로 도시한, 수백 KHz의 주파수 특성을 갖는 발진기 집적회로(I2)는 전술한 2조의 무접점 고속전력스위칭소자 중 직류(DC)전원의 단속을 위한 N-Ch의 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)의 바이어스용의 구동전압을 구형파로 생성, Full-Switching 하도록 직류전압으로 변경 공급할 수 있도록 하며 제4 트랜지스터(Q4) 제5 트랜지스터(Q5)는 상술한 2조의 무접점 고속전력스위칭소자 중 교류(AC)전원을 단속하기 위한 교류(AC) 무접점 릴레이 반도체 계전기(Solid-State Relay, SSR)의 드라이브용 전압, 발진기 집적회로(I2)의 전원을 고속 단속하는 기능을 하도록 한다..

도 7은 무음부검출처리장치부의 명령에 따라 불 필요전력의 차단, 복귀, 유보 등의 유관기능을 전기적으로 수행하는 장치의 계통을 도해한 2조의 무접점 고속 전력 스위칭 소자와 그 적용 계통도로서, 제1조 직류(DC)전원 스위칭소자 및 관련계통을 살펴보면 PA 앰프의 사용 적 특성상 비상 전원인 직류(DC)전원이 사용될 수 있어야 하므로 직류(DC)전력의 단속은 필수요건이 되어 본 스위칭소자 및 관련방법을 적용하고, 잦은 반복동작에 의한 무 마모성 실현에 초점을 맞추고 고속(5mm/SEC이하)동작, 또한, 저 전압강하(도통 시 직류 저항 값 0.01 Ohm이하)를 실현할 수 있도록 해당 전계 효과 트랜지스터(FET)를 채용하거나, DC-DC컨버터의 스위치모드전원부 경우에는 주 전력 스위칭소자의 트리거(Trigger)작동을 위한 변환 및 보정방법을 적용한다.

제2조 교류(AC)전원 스위칭소자 및 관련계통을 살펴보면 안전을 위해 상용전원과의 전기적 절연을 실행, 광 결합 작동방식을 적용하고, 교류(AC)전원의 1차적 부하는 유도성이고 특징적 2차 부하는 방전된 캐패시터(Capacity)와 수십 암페어(Ampare)의 전류인 관계로 잦은 전원단속 시 과도현상을 줄이기 위한 보상방법(Zero-Crossing Switching))이 필요로 하게 되므로 이에 적합한 스위칭방식을 적용하며 잦은 반복 동작에 의한 무 마모성실현과 고속(5mm/SEC이하)동작, 또한 저 전압강하(최대 도통 각일 때 전압강하 율 1% 미만) 를 실현할 수 있도록 S.S.R이나 트라이액(TRAIAC)을 사용한다. 또한 스위치모드 전원방식의 경우에는 전기적 절연확보와 함께 주 전력 스위칭 소자의 발진(OSC) 트리거(Trigger)를 단속하는 것으로 간단히 가능하게 된다.

도 8은 도 7의 2조의 무접점고속전력 스위칭소자와 그 적용 회로도로서 제1조 직류(DC)전원 스위칭소자 및 관련회로를 살펴보면 무음부검출처리장치부(20)로부터 얻어진 최종출력신호에 의한 하이(H) 레벨에 의해 최대한의 평활 특성을 고려하여 수백KHz대의 발진출력을 공급하는 전압-발진출력공급부(101)를 초단에 두며, 이어 얻어진 발진출력은 전기적 절연을 위해 스위칭(Switching) 펄스 트랜스로 결합한 후 정류·평활, 잔존 전하 제거부(201)에서 그 기능을 수행하여 적정 바이어스(Bias)로 변환하고 보정 한 후 전계 효과 트랜지스터(FET)소자에 공급하여 단속 하게 되는 일례를 도시하였다. 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET) 스위칭소자(301)는 바로 제1조 주 전력인 직류(DC)전원을 단속하게 되는 일례를 도시하였다.

도 7의 제2조 교류(AC)전원 스위칭소자 및 관련회로를 살펴보면 무음부검출처리장치로부터 얻어진 최종출력신호에 의한 하이(H) 레벨에 의해 얻어진 직류(DC)전원에 의해 포토커플러를 작동(401)시키며, 상기 포토커플러에 의해 트리거 된 하이(H)레벨은 바로 제로크로싱 스위칭소자부(501)를 구동하거나 포토커플러가 내장된 제로크로싱 스위칭소자를 직접 구동한다.

상기 제로크로싱 소자부(501)의 출력은 곧바로 교류(AC)전력의 주 스위칭소자인 트라이액(TRIAC) 소자부(601)에 제공되어, 트라이액 소자를 구동시켜 제2조 주 전력인 교류(AC)전원을 단속하게 된다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일부 증폭 단과 무음부검출처리장치부와 작동인디케이터에 전원을 공급하기 위해 부설되는 전원공급장치로, 능동처리작동에 의한 공급전원의 변화 상태를 계통적으로 설명하기 위해 도시한 서브전원부 계통도로서, 본 발명의 전기적 주제는 해석된 불 필요전력 상태 시 주전원부의 전원을 차단함에 있으므로 이에 상시 초기전력의 공급원이 필요하므로 서브전원부를 부설하는 것이며, 본 서브전원부의 요구되는 전기적 성능은 단연 효율, 즉 소비전력이므로 그 최종 소비전력이 1(VA)미만으로 작동될 수 있는 절전형의 설계방법을 적용하였다.

본 서브전원부의 2차적 부하는 초단증폭부, 무음부검출처리장치 작동 인 디케이터이며, 상기의 서브전원부의 바람직한 실시 예를 도면을 통하여 상세하면 다음과 같다.

도 10은 도 9에 대한 서브전원부 회로도로서, T-1의 무부하 전력손실을 0.20VA이하로 낮추기 위하여 철손과 히스테리시스손을 고려, 필요 최소단면적의 코어(Core)와 적정 권선비 설계로 28mm~35mm 규격의 범용의 규소강판을 사용하여 구성했고 2차전원의 교 효율화를 위해 정전압 공급부분은 범용의 3단자 레귤레이터를 지양하고 정전압 리플필터형의 고 전류증폭률(hfe) 트랜지스터와 정전압 다이오드를 사용하며, 최적의 2차 교류(AC)전압을 설정하여 상대적으로 여유가 넘치는 과다한 레귤레이션(Regulation)을 지양한 일예를 도시했으며, 총 소비전력 1[VA] 미만의 S.M.P.S.방식의 소형 전원부로도 간단히 대체할 수 있다.

또한, 2차 부하전류를 최소화하기 위한 회로 적 방법 등을 적용하여 총 대기전력 1 [VA] 미만을 실현하며, 본 서브전원부도 전원스위치의 개폐에 의하여 차단될 수 있으므로 전원차단 시 대기 전력소비량은 Zero = 0 가 되는 것이다.

본 발명에 의한 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 발열 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템 및 그 구현방법에 있어서, 발생되는 불 필요전력에 대한 무음부의 인식과정이 현실적이고도 효과적인 목적을 달성하기 위하여 시간적 범위에 반드시 제한을 받을 필요는 없으나 실용상 통상 30초 ~ 3분으로 설정함으로써 가장 바람직한 결과를 얻었다.
다음으로, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 소음 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 종합개요도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력소비효율향상과 내구성 증대 및 환경 소음 감소와 신호 대 잡음특성이 향상된 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 종합계통도이다.
상기 본 발명의 테스트를 통한 개선 전ㆍ후의 시스템 변화는 다음의 표에서 보는 바와 같다.
개선 후 전력손실의 측정결과 (보편적인 용량의 3기종 측정)

정격출력 120[W]이하		정격출력 240[W]		정격출력 360[W]이상
종래 기술	개선 후	종래 기술	개선 후	종래기술	개선 후
17.64VA	0.87VA	26.77VA	0.87VA	32.54VA	0.87VA

먼저 도시한 [표 1] 바와 같이 정격출력 대비 3기종 평균 약 11.63%(25.6VA)의 일정한 전력이 상시 소비되고 있는바, 이를 사용자 환경에 지장을 초래하지 않는 조건 하에서 PA 앰프의 정격출력용량, 그리고 기종에 관계없이 1 VA미만으로 낮추기 위하여 공급전원2원화방법을 실행한 후 무음부검출처리장치와 2조의 무접점 고속 전력 스위칭 소자와 그 회로를 인터페이스 소자(회로)들과 함께 유기적으로 결합하여 서브전원부와 함께 동작하도록 함으로써 구현가능하다.
발열 온도 대비 측정결과(발열 현상 저감과 내구성 향상효과 관련)

정격출력 120[W]이하		정격출력 240[W]		정격출력 360[W]이상
종래 기술	개선 후	종래 기술	개선 후	종래 기술	개선 후
24.O℃	18.4℃	30.3℃	18.4℃	35.5℃	18.4℃

불 필요전력을 차단함으로 주울 열에 의한 발열 현상이 격감하고 자체발열 및 환경온도상승을 거의 유발하지 않는 효과와 그로 인한 내부 부품, 팬(FAN) 등의 열화, 즉 발열로 인한 경년변화가 상당하는 만큼 줄어들어 내구성이 증대되는 효과가 있는 것이다.
잡음문제 개선효과 측정결과(잡음차단 효과관련)

정격출력 120[W]이하		정격출력 240[W]		정격출력 360[W]이상
종래 기술	개선 후	종래 기술	개선 후	종래 기술	개선 후
95dB	0 dB	95dB	0 dB	95dB	0 dB

PA 앰프의 입력단에 여러 가지 요인으로 일정레벨 이하의 불 필요한 잡음성분이 섞여있어도 무음부로 인식되는 경우, 당연히 출력하지 않으므로 구조적으로 전기적 잡음(Noise)은 존재하지 않게 되고, 상시 발열하지 않는 관계로 강제냉각용 팬(FAN)을 상시 가동시킬 필요가 없게 되어 팬에 의한 물리적 소음공해도 차단되는 효과가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 퍼블릭어드레스 파워앰프시스템에 의하면, 서브전원부(10)의 부하(Load)인 무음부검출처리장치부(20)와, 초단증폭부(30)와, 전원 투입 상태를 표시하는 작동표시부(50),에 대해 설정 무음시 사용되는 전체 부하소비전력이 1 [VA] 미만인 것을 달성할 수 있는 탁월한 효과를 구현한다.
또, 본 발명에 따른 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 전원공급 제어방법에 의하면, 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템에 있어서, 상시 전원공급이 필요한 구성인, 서브전원부(10)와, 무음부검출처리장치부(20), 및 초단증폭부(30)에 상시 전원이 공급되는 제 1 단계; 불필요한 소비전력을 차단하기 위하여 교류 및 직류 주 전원이 일괄적으로 제공되거나 또는 차단되는 구간인, 주전원부(40)와, 전력증폭부(60)와, 냉각용 팬 및 작동표시부(50)에, 상기 제 1 단계 구성요소들의 제어명령에 의해 교류 및 직류 주 전원이 단속되도록 하는 제 2 단계; 로 구분하여 공급전원체계를 2원화 하는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 전원공급 제어방법을 구현한다.

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또한, 이상에서와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 무음부검출처리장치부에 의하면, 무음부 시간대에 발생되는 불필요한 대기 및 구동전력을 차단할 수 있어, 전력절감 효과가 창출되고 냉각용 팬 등의 작동시간을 실 사용시간으로 제한할 수 있어서, 작동시간에 발생하는 잡음도 차단할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 무음부검출처리장치부에 의하면, 전원공급의 단계를 구분하여 작동하게 함으로써, 장치에서 발생하는 발열을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 기술사상을 벋어나지 않는 범위 내에서 변형과 수정 가능함은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 명백한 것이며 이러한 변경 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이라 할 것이다.

Claims (9)

1. 교류 및 직류 전원이 주 작동 스위치에 의해서만 개폐되고, 입력신호의 유무에 관계없이 항상 앰프 전체 회로에 획일적으로 전원을 공급하는 전원부와, 이 주전원부에서 제공된 전원을 기반으로 하여 인가신호를 전치 증폭하는 초단증폭부와, 이 초단증폭부에서 출력된 신호를 2차 증폭하는 전력증폭부와, 가동 중인 앰프의 발열 온도를 낮추고, 작동 상태를 표시하기 위한 냉각용 팬 및 작동표시부를 구비한 통상의 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템에 있어서,

   상기 전원부와는 독립적으로 상용 전원이 상시 인가되는 서브전원부(10)와;

   서브전원부(10)로부터 전원을 공급받아, 연속입력신호가 없다고 인식하여 전원을 계속 공급할 필요가 없는 설정 무음 시, 입력되는 신호를 감지, 분석하여 불필요 소비전력의 차단 여부를 판단, 실행(Cut-off), 복귀(Reset), 작동유보(Pass)토록 하는 명령신호를 생성하되, 30초 내지 3분 이내를 무음부 기준시간으로 설정할 수 있도록 하고, 설정된 무음부 기준시간에 도달하면 제어 논리레벨을 생성하여 주전원부의 전력을 차단(Cut-off)하는 제어신호를 출력하고, 주전원부(40)의 전력차단 수행 중 입력신호가 인가되어, 검출, 처리되면 주전원부의 전원공급을 개시(Reset)하는 제어신호를 출력하며, 상기의 설정된 무음부 기준시간 이내에 복수의 연속입력신호 부재구간이 반복되는 경우는, 그 구간의 개별시간을 합산하지 않고 매회 자동 초기화 되도록 하여 연속사용구간대(Pass)로 인식하도록 하는 무음부검출처리장치부(20); 및

   상기 무음부검출처리장치부(20)에서 생성된 제어신호에 의해 상용전원인 교류(AC) 전원을 단속하는 교류(AC)전원 스위칭부와, 비상전원인 직류(DC) 전원을 단속하는 직류(DC)전원 스위칭부를 구비하여, 설정 연속입력신호의 존재 여부에 따라 교류전원과 직류전원을 동시에 단속할 수 있는 2조의 무접점전력스위칭부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 무음부검출처리장치부(20)는,

   초단증폭부(30)의 입력신호와 링크(Link) 결합되어 음성 입력신호가 있는 경우 이를 증폭하고, 아날로그 레벨로 일정신호 이상인 경우 이를 검출, 디지털신호로 변환 처리하는 증폭 및 비교검출부(100)와; 상기 증폭 및 비교검출부(100)로부터 출력을 제공받아, 전력의 공급이 필요하지 않은 상황임을 판단할 수 있는 무음부 시간이 30초 내지 3분을 초과하면 주 전원을 차단하고, 무음부 시간이 30초 내지 3분 이내의 시간 이내인 것으로 판단하면 주 전원의 차단을 유보하는 신호를 출력하는 지연부(200)와; 앰프 시스템 내·외부에서 발생하는 과도현상, 과열, 과 입력에 의한 불 필요 신호가 인가되면 상기 교류(AC) 전원 스위칭부와 상기 직류(DC) 전원 스위칭부의 작동을 차단하는 신호를 제공하는 외부 인터럽트부(500)와; 전원의 투입 초기에 전기적 과도현상을 방지하는 전원 투입시 뮤트부(400); 및 상기 지연부(200)의 출력과 상기 외부 인터럽트부(500) 및 전원 투입시 뮤트부(400)로부터의 신호를 혼합하여, 교류 및 직류 전력 스위칭 소자를 구동 제어할 수 있도록 제어신호를 정합하는 혼합 및 출력 정합부(300); 를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 서브전원부(10)는,

   그 2차부하(Load)인 무음부검출처리장치부(20)와, 초단증폭부(30)와, 전원 투입 상태를 표시하는 작동표시부(50),에 대해 설정무음 시 사용되는 전체 부하소비전력이 1 [VA] 미만인 것을 특징으로 하는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 상기 2조의 무접점 전력 스위칭부는, 공통의 신호 명령에 의해 교류(AC) 전원과 직류(DC) 전원이 동시에 단속되는 구성이고, 전기적 과도현상을 방지하기 위하여 제로 크로싱(Zero-Crossing) 방식의 스위치 회로를 채용하여 이루어지고,

   상기 교류(AC)전원스위칭부는, 상기 무음부검출처리장치부(20)로부터 제공되는 최종 출력신호의 하이(H), 또는 로우(L) 레벨에 의해 얻어진 직류 성분을 절연 제어신호로 결합하는 포토커플러(401)와; 상기 포토커플러(401)의 신호를 받아 주 전력인 교류전원을 단속하는 주 스위칭소자; 를 구비하고,

   상기 직류(DC)전원 스위칭부는, 상기 무음부검출처리장치부(20)로부터 제공되는 최종 출력신호에 의한 하이(H), 또는 로우(L) 레벨에 의해 얻어진 신호를 적정 바이어스(Bias)로 변환하고 보정 한 후 전원을 단속하도록 하는 전계 효과 트랜지스터(FET)소자; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템.
6. 삭제
7. 삭제
8. 주전원부와는 독립적으로 상용 전원이 상시 제공되는 서브전원부(10)와; 상기 서브전원부(10)로부터 전원을 인가받아, 연속입력신호가 없다고 판단되는 설정 무음 시, 입력되는 신호를 감지, 분석하여 불필요 소비전력의 차단 여부를 판단, 실행(Cut-off), 복귀(Reset), 작동유보(Pass)토록 하는 명령신호를 생성하는 무음부검출처리장치부(20)와; 상기 무음부검출처리장치부(20)에서 생성된 제어신호에 의해 상용전원인 교류(AC)전원을 단속하는 교류(AC)전원 스위칭부와, 비상전원인 직류(DC) 전원을 단속하는 직류(DC)전원 스위칭부를 구비하여, 설정무음 시 동시에 단속할 수 있는 2조의 무접점 전력스위칭부; 를 구비하여 작동되는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 전원공급 제어방법에 있어서,

   상시 전원공급이 필요한 구성인, 서브전원부(10)와, 무음부검출처리장치부(20), 및 초단증폭부(30)에 상시 전원이 공급되는 제 1 단계;

   불필요한 소비전력을 차단하기 위하여 교류 및 직류 주 전원이 일괄적으로 제공되거나 또는 차단되는 구간인, 주전원부(40)와, 전력증폭부(60)와, 냉각용 팬 및 작동표시부(50)에, 상기 제 1 단계 구성요소들의 제어명령에 의해 교류 및 직류 주 전원이 단속되도록 하는 제 2 단계;

   로 구분하여 공급전원체계를 2원화하는 것을 특징으로 하는 퍼블릭어드레스 파워앰프 시스템의 전원공급 제어방법.
9. 삭제

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