KR100844755B1 - 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 에스엠피에스 장치 - Google Patents

무절연 궤도회로 랙용 듀얼 에스엠피에스 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치에 관한 것으로, 랙장치의 내부에서 송신기 및 수신기에 전원을 공급하기 위한 SMPS를 듀얼로 구성하고, 어느 한 SMPS장치의 고장이나 이탈시 자동으로 잔여 SMPS를 통해 전원을 공급하도록 하며, 각 SMPS 장치에 데이터 전송부를 구성하여 관제실 PC로 해당 SMPS의 출력전압,전류값 및 이상상태 정보를 실시간 전송할 수 있도록 한 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명을 적용하면, 복수개의 SMPS 장치가 랙장치에 장착되어져 있는 지, 또는 고장이 발생되어 전력 공급 기능을 제대로 수행하지 못하는 지를 출력전류값을 통해 각각 검출하여, 이상 발생시 정상인 SMPS 장치를 통해 부하를 위한 전압/전류를 공급하도록 하며, 이상 발생이 없을 시에는 각 SMPS 장치에서 부하를 위한 전압/전류를 분할하여 공급할 수 있도록 자동 스위칭 처리를 수행하여 예비 SMPS 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 시스템의 안정화를 꾀할 수 있어 대형 사고를 미리 예방할 수 있는 장점이 있다.
Figure R1020070107845
듀얼 SMPS, 부하분할, 무절연 궤도회로 장치.

Description

무절연 궤도회로 랙용 듀얼 에스엠피에스 장치{DUAL-SWITCHED-MODE POWER SUPPLY OF AN AUDIO FREQUENCY ELECTRICAL JOINT APPARATUS}
본 발명은 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 랙장치의 내부에서 송신기 및 수신기에 전원을 공급하기 위한 SMPS를 듀얼로 구성하고, 어느 한 SMPS장치의 고장이나 이탈시 자동으로 잔여 SMPS를 통해 전원을 공급하도록 하며, 각 SMPS 장치에 데이터 전송부를 구성하여 관제실 PC로 해당 MPS의 출력전압,전류값 및 이상상태 정보를 실시간 전송할 수 있도록 한 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 철도의 선로를 변경하고자 하는 경우나, 특정 신호기를 점멸시키고자 하는 경우나, 특정 선별등을 점멸시키고자 하는 경우는 신호 기계실이나 관제실에 설치된 제어 PC(4)를 통해 최초 원신호를 발생시켜 철도역의 철로변에 설치된 다수의 랙(10,20,30)을 통해 신호 기계실이나 관제실로부터 전송된 제어신호를 릴레이 전송방식으로 인터페이스 시키면서 각 신호기나, 선로전환기, 선별등을 제어토록 한다.
이하, 도 1을 참조하여 보다 상세하게 종래의 무절연 궤도회로 랙장치가 구 비된 철도 신호처리 시스템에 대해 기술한다.
이를 참조하면, 각 철도역에 구비된 신호 기계실이나 관제실(미도시)에는 제어 PC(4)가 설치되어져 있으며, 해당 철도역의 철로변에는 다수의 신호기나, 선로전환기, 선별등에 대한 신호를 인가받아 전송된 제어신호에 따라 각 신호기나, 선로전환기, 선별등을 포함한 18개의 장치를 제어하기 위한 랙(10,20,30)이 구비되어져 있다.
어느 한 랙(예컨대, 10)에는 상기 제어 PC(4)로부터 전송받은 신호의 출력위치 를 판단하고, 해당 신호 출력위치에 해당 신호를 인가시키기 위한 제어동작을 수행하는 CPU(12)가 구비되어져 있으며, 그 CPU(12)로부터 발생된 신호를 인가받아 전용대역의 주파수를 발생시키는 다수의 주파수 카드(FC-1,2,3: 14a,14b,14c)가 내장된 송신부(18)가 구비되어져 있으며, 송신부(18)와 마찬가지로 다수의 전용의 주파수 대역 신호를 인가받는 주파수 카드(미도시)가 내장된 수신부(16)가 구비되어져 있다.
즉, 각 랙(예컨대, 10)마다 접속된 신호기나, 선로전환기, 선별등을 포함한 다수의 장치를 제어하기 위해 각 장치별로 전용의 주파수 신호를 인가받으며, 이웃하는 랙(예컨대, 20)으로 해당 주파수 신호를 인터페이스 시키기 위해 고정된 전용의 주파수 신호를 발생시키는 송신부(18)가 구비되어져 있다. 이웃하는 랙(20, 30)도 마찬가지의 내부 구성을 갖는다.
요약컨대, 철로변에 일정간격으로 이격되게 설치된 랙장치(10,20,30)에는 관제실의 제어 PC(4)의 제어신호를 제공받아 이웃하는 다른 랙장치(10,20,30)에 대해 데이터를 송수신하면서 각종 신호기기 및 선로전환 기기들을 구동 제어하고, 그 구동상태를 확인하도록 송신부(18) 및 수신부(16)가 각각 별도의 장치로 내장되어져 있다.
그러나, 상기한 랙장치(10,20,30)는 그 내부에 설치된 송신부(18) 및 수신부(16)의 고장으로 인해 해당 철도역의 각종 신호기기 및 선로전환 기기가 마비되기도 하지만, 그 송신부(18) 및 수신부(16)로 일정한 전원을 투입하기 위한 전원공급장치(예컨대, 스위칭모드 파워서플라이: SMPS)의 고장으로 인해 해당 철도역의 각종 신호기기 및 선로전환 기기가 마비되기도 한다.
특히, 상기 랙장치(10,20,30)에 구비된 전원공급장치(SMPS)는 일시에 고장을 일으키는 것이 아니고, 내부 변압기의 코일 소손이나 과도한 돌입전류 및 서지 등의 유입으로 내부 부품이 점차 소손되어 고장으로 이르게 되는 바, 상기 전원공급장치(SMPS)에 대한 출력값및 이상상태를 수시로 감시하면 상기 전원공급장치(SMPS)가 완전히 고장에 이르기 전에 그 고장발생을 미리 예측하여 조치를 취할 수 있을 것이다. 그러나, 현재의 철도 시스템에서는 이러한 랙용 전원공급장치(SMPS)만을 별도로 감시하기 위한 시스템이나 장치가 전무하므로 고장을 미리 예측할 수 없다는 문제점이 있었다.
한편, 현재 철도 시스템에서는 상기 랙용 전원공급장치(SMPS)에 일단 고장이 발생되게 되면 철노변에 설치된 해당 랙장치를 포함한 후단의 랙장치가 모두 다운되게 되므로 해당 철도역으로 진입하는 열차나 전철의 유도 및 선로변환이 전혀 이루어지지 못하므로 대형 안전사고에 그대로 노출되게 되어 인명사고의 위험이 매우 큰 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 랙장치의 내부에서 송신기 및 수신기에 전원을 공급하기 위한 SMPS를 듀얼로 구성하고, 어느 한 SMPS장치의 고장이나 이탈시 자동으로 잔여 SMPS를 통해 전원을 공급하도록 하며, 각 SMPS 장치에 데이터 전송부를 구성하여 관제실 PC로 해당 MPS의 출력전압,전류값 및 이상상태 정보를 실시간 전송할 수 있도록 한 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 철로변에 일정간격으로 이격되게 설치되며, 내부에 관제실 PC의 제어신호를 제공받아 이웃하는 다른 랙장치와 연동하여 데이터를 송수신하면서 각종 신호기기 및 선로전환 기기들을 구동 제어하고, 그 구동상태를 확인하도록 송신기 및 수신기가 구비된 무절연 궤도회로 랙장치에 있어서, 상기 랙장치의 내부에 구성되며, 상기 송신기 및 수신기에 일정 구동전력을 공급하기 위한 전원공급 처리부와; 상기 전원공급 처리부에서 출력되는 부하전력을 각 SMPS 장치별로 분담하여 분할 처리하는 부하분할부와; 어느 한 SMPS장치의 고장시 정상의 SMPS가 부하 전력을 단독으로 공급하도록 상기 부하분할부를 스위칭하는 스위칭부로 구성된 SMPS 장치가 듀얼로 구성된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 전원공급 처리부는 그 출력단이 분기되어 전원공급 처리부의 고장 여부나 상기 SMPS 장치의 이탈 여부를 감지하기 위한 출력전류 감지부가 더 구성된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 스위칭부는 그 전단에 상기 출력전류 감지부로부터 출력전류값및 이상상태를 인가받아 각 SMPS 장치의 고장 유무를 판단하고 정상 SMPS로의 스위칭 제어신호를 발생시키는 스위칭 제어부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 SMPS 장치는 그 내부에 상기 출력전류 감지부로부터의 출력전류 정보 및 고장 유무에 대한 정보를 관제실 PC로 전송하기 위한 데이터전송부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 데이터 전송부와 상기 관제실 PC간의 통신은 RS-232 통신인 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치는 복수개의 SMPS 장치가 랙장치에 장착되어져 있는 지, 또는 고장이 발생되어 전력 공급 기능을 제대로 수행하지 못하는 지를 출력전류값을 통해 각각 검출하여, 이상 발생시 정상인 SMPS 장치를 통해 부하를 위한 전압/전류를 공급하도록 하며, 이상 발생이 없을 시에는 각 SMPS 장치에서 부하를 위한 전압/전류를 분할하여 공급할 수 있도록 자동 스위칭 처리를 수행하여 예비 SMPS 기능을 수행할 수 있도록 함으로써 시스템의 안정화 를 꾀할 수 있어 대형 사고를 미리 예방할 수 있는 장점이 있고, 부하 분할을 통해 각 부품의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치의 구성을 도시한 블록구성도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 랙장치의 내부에서 송신기 및 수신기에 전원을 공급하기 위한 SMPS를 듀얼로 구성하고, 어느 한 SMPS장치의 고장이나 이탈시 자동으로 잔여 SMPS를 통해 전원을 공급하도록 하며, 각 SMPS 장치에 데이터 전송부를 구성하여 관제실 PC로 해당 SMPS의 출력전압, 전류값 및 이상상태 정보를 실시간 전송할 수 있도록 한 전원공급장치이다.
이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 그 내부에, 철로변에 일정거리 이격된 랙장치의 내부에 구비되고 이미 공지된 구성으로써, 각종 신호기기 및 선로전환 기기들을 구동 제어하기 위한 송신부(미도시) 및 수신부(미도시)에 전원을 공급하기 위한 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)가 각각 구성된다.
통상의 무절연 궤도회로용 랙장치는 내부 최하단에 SMPS 장치가 슬라이드 방식으로 착탈 가능하도록 지지선반(미도시)이 구비되어져 있으며, 그 상부 선반에 각각 송신부(미도시) 및 수신부(미도시)가 별도의 함체로 슬라이드 가능하게 착탈 되는 구조로 이루어져 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)를 구성하는 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)는 각각 그 내부에 공지의 전원 공급 처리부(114)가 구성되는 바, 그 전원공급 처리부(114)는 이미 공지된 SMPS 장치의 기본 기능을 수행하기 위한 구성으로써, 교류를 직류로 바꾼 다음 이것을 다시 일정범위의 고주파로 만들고, 페라이트 트랜스를 이용해 변압시키고, 정류시키며 이때 2차측전압을 포토커플러 등을 이용해 1차측에 feedback시켜 PWM의 duty로서 정전압을 유지시키는 기능을 수행하는 각각의 연계된 부품조합으로 이루어진다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)를 구성하는 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)는 각각 그 내부에 AC 입력단에 접속되며 그 AC 입력전력에 과도한 전압이 인가되거나 정류기 ON시 과도 돌입전류가 인가되어 정류기 내부 소자를 소손시키는 것을 방지하기 위한 서지/돌입전류 방지부(112)와; 상기 전원공급 처리부(114)의 출력단에 접속 분기되어 출력전류를 감지하기 위한 출력전류 감지부(118)와; 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)가 모두 장착된 상태에서 부하를 분할하여 전원 및 전압을 분배 공급하며, 어느 한 SMPS 장치(110A,110B)가 이탈된 상태임을 상기 출력전류 감지부(118)를 통해 감지하여 부하 분할을 중단하는 부하분할부(116)가 구성되어져 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)를 구성하는 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)는 각각 그 내부에 상기 출력 전류 감지부(118)로부터 검출된 출력전류값을 데이터통신망을 통해 관제소 PC(4)로 전송하는 데이터 전송부(124)가 구성되어져 있다.
또, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 상기 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)에 구성된 상기 부하분할부(116)를 각각 스위칭하여 전압 및 전류공급을 분할 처리하도록 스위칭하는 스위칭부(120)가 구성되어져 있으며, 상기 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)의 상기 출력전류 감지부(118)로부터 출력전류신호를 인가받아 상기 스위칭부(120)에 스위칭 제어신호를 발생시키기 위한 스위칭 제어부(122)가 구성되어져 있다.
이때, 상기 스위칭 제어부(122)는 상기 출력전류 감지부(118)로부터 각 SMPS 장치(110A, 110B)의 출력전류 데이터를 인가받아 이상여부를 판단할 수도 있지만, 각 SMPS 장치(110A, 110B)의 출력전압 데이터를 인가받아 이상여부를 판단할 수도 있게 구성하는 것이 가능하며, 이 경우 상기 스위칭 제어부(122)의 전단에는 각 SMPS 장치(110A, 110B)의 출력전압을 감지하는 출력전압 감지부(미도시)가 각각 구성됨으로써 가능하다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 상기 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)가 랙장치에 장착되어져 있는 지, 또는 고장이 발생되어 전력 공급 기능을 제대로 수행하지 못하는 지를 출력전류값을 통해 각각 검출하여 이상 발생시 어느 한 SMPS 장치(110A 또는 110B)를 통해 부하를 위한 전압/전류를 공급하도록 하며, 이상 발생이 없을 시에는 각 SMPS 장치(110A, 110B)에서 부하를 위한 전압/전류를 분할하여 공급할 수 있도록 자동 스 위칭 처리를 수행하여 예비 SMPS 기능을 수행할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 상기 복수개의 SMPS 장치(110A, 110B)는 그 내부에 구성된 데이터 전송부(124)를 통해 각 SMPS 장치(110A,110B)의 출력전류값을 전송받아 실시간 해당 SMPS 장치(110A,110B)의 이상 유무를 모니터링하고, 이상신호 발생시 경보를 발생시키도록 된 관제실 PC(4)가 구성된다.
이때, 상기 SMPS 장치(110A,110B)의 데이터 전송부(124)와, 상기 관제실 PC(4)간의 통신은 RS-232 통신이다.
상기한 구성의 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치의 기능과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.
*먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)를 각각 구동시킨다. 그러면, 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)는 그 내부에 구비된 전원 공급처리부(114)를 통해 교류를 직류로 바꾼 다음 이것을 다시 일정범위의 고주파로 만들고, 페라이트 트랜스를 이용해 변압시키고, 정류시키며 이때 2차측전압을 포토커플러 등을 이용해 1차측에 feedback시켜 PWM의 duty로서 정전압 및 정전류를 출력시킨다.
그리고, 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)는 그 출력단에 분기된 상기 출력 전류 감지부(118)를 통해 출력전류를 감지한다. 그 감지결과 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)의 각 출력전류 감지부(118)에서 모두 50A의 정전류가 출력되게 되면, 상기 스위칭제어부(122)는 상기 스위칭부(120)에 스위칭 신호를 발생하지 않는다.
그러면, 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)에 구비된 부하분할부(116)는 부하전류를 이등분할하여 28V 25A의 전류를 각각 공급함으로써, 최종 출력단에는 28V 50A가 공급되도록 한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치(100)는 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)는 각각 그 직렬 접속으로 구성될 수도 있으며, 병렬 접속으로 구성될 수도 있다. 만약, 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)가 병렬 접속으로 구성된 경우라면 부하전류를 이등분할하여 28V 25A의 전류를 각각 공급함으로써, 최종 출력단에는 28V 50A가 공급되도록 하며, 부하 분할이 이루어진다.
그리고, 상기 데이터 전송부(124)는 감지된 출력전류값을 상기 관제실 PC(4)로 전송한다.
만약, 그 감지결과 상기 듀얼 SMPS 장치(110A, 110B)의 어느 한 출력전류 감지부(118)에서만 50A의 정전류가 출력되게 되면, 상기 스위칭제어부(122)는 상기 스위칭부(120)에 스위칭 신호를 발생하여 해당하는 SMPS 장치(110A 또는 110B)만 부하전력 및 전압을 공급할 수 있도록 스위칭하며, 해당 SMPS 장치(110A 또는 110B)의 부하분할부(116) 구동이 정지되어 해당 SMPS 장치(110A 또는 110B)의 전원 공급처리부(114)에서 28V 50A의 전원이 공급되게 된다.
이 경우도 마찬가지로, 상기 데이터 전송부(124)는 감지된 출력전류값 및 점검신호를 상기 관제실 PC(4)로 전송한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치는 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙장치가 구비된 철도 신호처리 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치의 구성을 도시한 블록구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100:SMPS 장치, 110A,110B:듀얼 SMPS 장치,
112:서지/돌입전류방지부, 114:전원공급처리부,
116:부하분할부, 118:출력전류감지부,
120:스위칭부, 122:스위칭제어부,
124:데이터전송부.

Claims (5)

  1. 철로변에 일정간격으로 이격되게 설치되며, 내부에 관제실 PC의 제어신호를 제공받아 이웃하는 다른 랙장치와 연동하여 데이터를 송수신하면서 다수의 신호기기 및 선로전환 기기들을 구동 제어하고, 그 구동상태를 확인하도록 송신기 및 수신기가 구비된 무절연 궤도회로 랙장치와, 각 랙장치에 각각 구비되어 각 랙장치별로 전원을 공급 제어하기 위한 SMPS 장치로 이루어진 무절연 궤도회로에 있어서,
    상기 랙장치의 내부에 구성되며, 상기 송신기 및 수신기에 일정 구동전력을 공급하기 위한 전원공급 처리부와;
    상기 전원공급 처리부에서 출력되는 부하전력을 각 SMPS 장치별로 분담하여 분할 처리하는 부하분할부와;
    어느 한 SMPS장치의 고장시 정상의 SMPS가 부하 전력을 단독으로 공급하도록 상기 부하분할부를 스위칭하는 스위칭부로 구성된 SMPS 장치가 듀얼로 구성된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전원공급 처리부는 그 출력단이 분기되어 전원공급 처리부의 고장 여부나 상기 SMPS 장치의 이탈 여부를 감지하기 위한 출력전류 감지부가 더 구성된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭부는 그 전단에 출력전류 감지부로 부터 출력전류값을 인가받아 각 SMPS 장치의 고장 유무를 판단하고 정상 SMPS로의 스위칭 제어신호를 발생시키는 스위칭 제어부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 SMPS 장치는 그 내부에 출력전류 감지부로 부터의 출력전류 정보 및 고장 유무에 대한 정보를 관제실 PC로 전송하기 위한 데이터전송부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 데이터 전송부와 상기 관제실 PC간의 통신은 RS-232 통신인 것을 특징으로 하는 무절연 궤도회로 랙용 듀얼 SMPS 장치.
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