KR100887177B1 - 전기 난로용 전력 공급 장치 - Google Patents

전기 난로용 전력 공급 장치 Download PDF

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Abstract

몰리브덴 히터를 사용하는 전기 난로에 전력을 공급하는 전력 공급 장치로서, 상용 교류전원을 입력받아 DC 전압으로 변환하는 입력부, 상기 입력부로부터 DC 전압을 입력받아 고주파 AC 전압으로 변환하는 스위칭부, 상기 스위칭부로부터 AC 전압을 입력받아 평활화된 DC 전압으로 변환하는 DC-평활부, 및 상기 DC-평활부의 출력 전압에 따라 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 스위칭부는 100KHz의 12V AC 전압을 발생시켜 상기 DC-평활부로 공급한다.
상기 전력 공급 장치는 소형이고 중량이 가벼울 뿐만 아니라, 전력 손실이 적어서 효율이 높다.
전기 난로, 전력 공급, 몰리브덴, 스위칭

Description

전기 난로용 전력 공급 장치{POWER SUPPLY FOR ELECTRIC HEATER}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 난로용 전력 공급 장치의 구성을 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 스위칭부를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 난로용 전력 공급 장치의 회로도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10 : 입력부
20 : 스위칭부
30 : DC-평활부
40 : 제어부
50 : 히터
본 발명은 전기 난로에 사용되는 전력 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위칭 전원 방식으로 전기 난로에 전력을 공급하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전열선(electrothermal wire)을 사용하는 전기 난로에는 220V/380VAC의 상용 전원이 공급된다. 또한, 상기 전기 난로의 전열선으로서는 몰리브덴(molybdenum)이 많이 사용되고 있다.
몰리브덴의 전열 특성은 내부저항이 0.035~0.045 오옴(ohm)이므로, 오옴의 법칙(전류=전압/저항)에 의하면 높은 전압을 사용하기가 어렵다. 따라서, 일반적으로는 12V 정도의 낮은 전압을 몰리브덴 전열선에 인가하여 필요한 열량을 발생시키고 있다.
이와 같이, 몰리브덴을 사용하는 소형 전기 난로에서는 반드시 감압 변압기(Down Transformer)를 사용해야 한다. 감압 변압기는 일반적으로, 규소 강판 등으로 이루어진 코어(Core)에 코일을 감아 1차 권선 및 2차 권선을 형성하고, 1차 권선에 상용 전기를 인가하고 역기전력을 2차 권선에 유기시켜 필요한 2차 전압을 발생시킨다.
이러한 감압 변압기는 비용이 저렴하다는 장점이 있으나, 2차 권선에 유기되는 효율이 70~80% 정도이므로 전력 손실이 크고, 기전력이 유기되는 과정에서 불쾌한 소음이 발생 될 수 있다. 또한, 감압 변압기는 규소강판 및 동선(銅線)으로 구성되므로 중량이 크다는 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 몰리브덴을 사용하는 전기 난로에 감압 변압기를 사용하지 않고 효율적으로 전력을 공급할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기 난로용 전력 공급 장치는, 몰리브덴 히터를 사용하는 전기 난로에 전력을 공급하는 전력 공급 장치로서,
상용 교류전원을 입력받아 DC 전압으로 변환하는 입력부, 상기 입력부로부터 DC 전압을 입력받아 고주파 AC 전압으로 변환하는 스위칭부, 상기 스위칭부로부터 AC 전압을 입력받아 평활화된 DC 전압으로 변환하는 DC-평활부, 및 상기 DC-평활부의 출력 전압에 따라 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고 있다.
상기 스위칭부는 100KHz의 12V AC 전압을 발생시켜 상기 DC-평활부로 공급한다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 전력 공급 장치에서는 감압 변압기를 사용하지 않고 스위칭 방식으로 히터에 전력을 공급하기 때문에, 소형이고 중량이 가벼울 뿐만 아니라, 전력 손실이 적어서 효율을 높일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 난로용 전력 공급 장치의 개략적인 동 작을 나타내는 블록도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 전기 난로용 전력 공급 장치는 입력부(10), 스위칭부(20), DC-평활부(30), 제어부(40)로 구성되어 있다.
먼저, 입력부(10)는 상용 교류전원(220/380VAC)을 입력받아 DC 전압으로 변환한다. AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위하여 브리지 정류 방식을 사용한다. 상기 입력부(10)는 노이즈 방지 등을 위하여 라인 필터(line filter)나 돌입전류(in-rush current) 방지회로를 포함할 수도 있다.
다음으로, 스위칭부(20)는 상기 입력부(10)에서 DC 전압을 받아서 약 100 KHz의 고주파 AC 전압으로 변환하는 것으로서, 그 상세 회로도를 도 2에 나타내었다.
상기 스위칭부(20)는 제어부(40)의 명령에 따라 주파수를 가변하여 안정된 AC 전압을 발생시키고, 스위칭 트랜스를 통해 12V 100KHz의 AC 전압을 DC-평활부(30)로 공급한다. 여기서, 상기 스위칭 트랜스는 높은 주파수에서 동작하기 때문에 훼라이트 코어(Ferrite core)를 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, DC-평활부(30)는 상기 스위칭부(20)에서 공급된 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. 변환된 DC 전압은 맥류 형태의 전압이므로, 커패시터를 이용하여 평활화시킨다. 여기서, 커패시터로는 알루미늄 전해 커패시터 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 제어부(40)는 출력 전압을 안정화시키기 위한 피드백(feed back) 제어 회로로서, 출력 전압을 검출하고 이에 따라 상기 스위칭부(20)를 제어한다.
DC-평활부(30)로부터 출력된 12V의 DC 전압은 전기 난로의 히터(50)에 인가되어 히터(50)가 열을 발생시키는 데 사용된다. 상기 히터(50)는 몰리브덴 전열선으로 이루어진다.
한편, 상기 12V DC 전압과는 별도로, 상기 스위칭부(20)의 스위칭 트랜스로부터 5V 전압을 이끌어낼 수 있다. 이러한 5V 전압은 송풍기와 같은 전기 난로의 기타 구성요소에 공급되어 동작 전원으로 사용될 수 있다.
도 3에 본 발명의 실시예에 따른 전기 난로용 전력 공급 장치의 전체 회로도를 나타내었다. 도 3에서 스위칭부에 해당하는 세부 회로 구성은 도 2에 도시된 바와 같다.
본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예가 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 전기 난로용 전력 공급 장치는 감압 변압기를 사용하지 않고 스위칭 방식으로 히터에 전력을 공급하기 때문에, 종래의 장치에 비해 소형이고 중량이 가벼울 뿐만 아니라, 전력 손실이 적어서 효율이 높아지는 장점이 있다.
또한, 기전력이 유기되는 과정에서 발생하는 소음을 억제할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전력 공급 장치는 몰리브덴을 전열선으로 사용하는 전기 난로에서 매우 효과적으로 전력을 공급할 수 있다.

Claims (2)

  1. 몰리브덴 히터를 사용하는 전기 난로에 전력을 공급하는 전력 공급 장치에 있어서, 상기 전력 공급 장치는
    상용 교류전원을 입력받아 DC 전압으로 변환하는 입력부,
    상기 입력부로부터 DC 전압을 입력받아 고주파 AC 전압으로 변환하는 스위칭부,
    상기 스위칭부로부터 AC 전압을 입력받아 평활화된 DC 전압으로 변환하는 DC-평활부, 및
    상기 DC-평활부의 출력 전압에 따라 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 난로용 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는 100KHz의 12V AC 전압을 발생시켜 상기 DC-평활부로 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 난로용 전력 공급 장치.
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