KR100888829B1

KR100888829B1 - 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치

Info

Publication number: KR100888829B1
Application number: KR1020070015706A
Authority: KR
Inventors: 전용곤
Original assignee: 현대파워시스템(주)
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2009-03-17
Also published as: KR20070105839A

Abstract

본 발명은 직류(DC) 파워 서플라이(POWER SUPPLY)를 병렬로 연결하여 사용할 경우라 하더라도 부하가 어느 한쪽에 편중되지 않고 부하용량을 균일하게 나누어 사용할 수 있도록 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 복수 개의 파워 서플라이가 병렬로 연결된 상태에서 각각의 파워 서플라이의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하기 위한 부하전류 검출부와; 부하전류 검출부에서 검출한 전압의 레벨을 설정하기 위한 레벨 설정부와; 복수 개의 파워 서플라이를 병렬 연결하는 병렬 연결 단자의 전압을 접속하기 위한 병렬 연결단자 접속부와; 레벨 설정부와 병렬 연결단자 접속부간의 차 전압을 증폭하는 연산증폭부와; 연산증폭부에서 출력되는 전압에 따라 부하용량이 균등해지도록 파워 서플라이의 출력 전압을 제어하는 출력전압 제어부를 구비한다.

파워 서플라이, 병렬 연결, 부하 용량 균등제어

Description

병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치{CONTROL DEVICE OF POWER SUPPLY}

도 1은 종래 파워 서플라이를 병렬 연결하여 사용하는 방법을 설명하기 위한 회로도.

도 2는 본 발명에 의한 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치의 일 예를 보인 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110, 120:파워 서플라이

130:부하전류 검출부

140:레벨 설정부

150:병렬 연결단자 접속부

160:연산증폭부

170:출력전압 제어부

본 발명은 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하 게는 직류(DC) 파워 서플라이(POWER SUPPLY)를 병렬로 연결하여 사용할 경우라 하더라도 부하가 어느 한쪽에 편중되지 않고 부하용량을 균일하게 나누어 사용할 수 있도록 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 스위칭 파워 서플라이는, 하나의 직류 공급 전압을 하나 이상의 직류출력전압으로 변환시키기 위한 장치를 의미한다. 이때 직류출력전압은 공급전압보다 크거나 또는 더 작은 크기를 갖는다. 이와 같은 스위칭 파워 서플라이는 파워전자장치들, 특히 이동전화, 랩톱 컴퓨터 등과 같은 배터리 파워공급장치들에 주로 사용된다. 이 파워전자장치들은, 상대적으로 큰 파워를 소모하는 정상 동작 모드(normal operation mode)와 상대적으로 적은 파워를 소모하는 대

기 모드(stand-by mode)를 갖는다. 이 파워전자장치들은 사용자가 일정 시간 동안 그 장치들을 사용하지 않는 경우 자동으로 대기 모드로 진입하고, 사용자가 그 장치들을 사용하게 되면 다시 정상 동작 모드로 들어간다.

대부분의 전자장치에 있어서, 대기 모드에서의 소비전력량은 정상동작모드에서의 소비전력량에 비하여 매우 적은데, 최근에는 대기 모드에서의 소비전력량을 더욱더 감소시키기 위해 대기 모드의 입력전력(input power)에 대한 규제가 점점 강화되고 있다.

한편, 통신용 설비중 중계기나 교환기 또는 기타 산업용 전원으로 사용되는 직류 파워 서플라이를 사용하는 경우, 파워 서플라이의 부하를 필요에 의하여 확장하여야할 경우 대용량의 파워 서플라이로 교체한다든지 혹은 그렇지 않을 경우 병렬연결하여 사용하는 경우가 있다.

도 1은 종래 파워 서플라이를 병렬 연결하여 사용하는 방법을 설명하기 위한 회로도로서, 여기서 참조부호 11 ~ 13은 파워 서플라이를 나타내고, D1 ~ D3는 다이오드를 나타내며, 참조부호 20은 부하를 나타낸다.

이와 같이 구성된 종래 여러 개의 파워 서플라이를 병렬로 연결하여 사용하는 방법은, 각 파워 서플라이의 출력단에 다이오드(D1 ~ D3)로 각각의 파워 서플라이의 출력전압이 영향을 주지 못하도록 하여 사용하는 방법이다.

그러나 이러한 종래 파워 서플라이를 병렬로 연결하여 사용하는 방법은, 각각의 파워 서플라이의 부하 분담률 오차가 25% 정도로 균일하지 않다.

이로 인해 파워 서플라이 각각의 전류가 편중된다든지 하여 과부하의 조건이 계속 유지되어 파워 서플라이를 손상시키거나 이 전원을 사용하는 기기에 손상을 주는 경우가 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 파워 서플라이를 병렬로 연결하여 사용할 경우 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 직류(DC) 파워 서플라이(POWER SUPPLY)를 병렬로 연결하여 사용할 경우에도 부하가 어느 한쪽에 편중되지 않고 부하용량을 균일하게 나누어 사용할 수 있도록 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 "병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치"는,

복수 개의 파워 서플라이가 병렬로 연결된 상태에서 각각의 파워 서플라이의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하기 위한 부하전류 검출부와;

상기 부하전류 검출부에서 검출한 전압의 레벨을 설정하기 위한 레벨 설정부와;

상기 복수 개의 파워 서플라이를 병렬 연결하는 병렬 연결 단자의 전압을 접속하기 위한 병렬 연결단자 접속부와;

상기 레벨 설정부와 상기 병렬 연결단자 접속부간의 차 전압을 증폭하는 연산증폭부와;

상기 연산증폭부에서 출력되는 전압에 따라 부하용량이 균등해지도록 파워 서플라이의 출력 전압을 제어하는 출력전압 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치의 구성을 보인 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치는, 복수 개의 파워 서플라이(110, 120)가 병렬로 연결된 상태에서 각각의 파워 서플라이(120)의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하기 위한 부하전류 검출부(130)가 구비된다. 여기서 도면에는 편의상 파워 서플라이(110, 120)를 2개만 도시하였으나, 실질적으로 더 많은 파워 서플라이가 병렬 연결되며, 각 파워 서플라이는 병렬 연결 단자(PARALLEL PIN)가 서로 연결되는 방식으로 접속된다. 그리고 부하전류 검출부(130)는 파워 서플라이의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하기 위한 트랜스(T1)와, 트랜스(T1)의 2차 측으로 유기된 전압을 정류하기 위한 다이오드(D2)와, 상기 다이오드(D2)에 의해 정류된 직류 전압을 평활시키는 평활콘덴서(C3)를 구비한다.

또한, 본 발명은 상기 부하전류 검출부(130)에서 검출한 전압의 레벨을 설정하기 위한 레벨 설정부(140)를 구비한다. 여기서 레벨 설정부(140)는 분압 저항(R2)(R3)을 이용하여 레벨을 설정하게 된다.

또한, 본 발명은 상기 병렬 연결된 파워 서플라이(110, 120)의 병렬 연결 단자 중 가장 높은 전압이 걸리는 병렬 연결 단자의 전압을 접속하기 위한 병렬 연결단자 접속부(150)를 더 포함한다. 여기서 병렬 연결단자 접속부(150)는 역전류 방지용 다이오드(D3)와, 전압 레벨을 적절하게 설정하기 위한 저항(R4)으로 이루어진다. 본 발명에서는 가장 높은 전압이 걸리는 병렬 연결 단자를 최종 파워 서플라이(120)의 병렬 연결 단자라고 가정하였으며, 따라서 도2에서는 파워 서플라이(120)의 병렬 연결 단자(PARALLEL PIN)가 상기 병렬 연결단자 접속부(150)에 접속되는 것으로 가정을 한다.

또한, 본 발명은 상기 레벨 설정부(140)와 상기 병렬 연결단자 접속부(150)간의 차 전압을 증폭하는 연산증폭부(160)를 더 포함한다. 연산증폭부(160)는 일반적인 연상증폭기(OP-AMP)(161)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 연산증폭부(160)에서 출력되는 전압에 따라 부하용량이 균등해지도록 파워 서플라이의 출력 전압을 제어하는 출력전압 제어부(170)를 더 포함한다. 여기서 출력전압 제어부(170)는 바이폴라 트랜지스터(TR1)로 구현하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 부하전류 검출부(130)의 트랜스(T1)는 파워 서플라이(120)의 입력단에 직렬 연결되어있으며, 파워 서플라이(120)의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하게 된다. 이렇게 검출되는 출력전류에 따른 전압은 정류 다이오드(D2)에 의해 정류되고, 평활콘덴서(C3)에 의해 평활 된다.

레벨 설정부(140)는 부하전류 검출부(130)에 의해 검출된 전압을 분압 저항(R2)(R3)으로 분압하여 적절한 레벨을 설정하게 되고, 그 설정한 전압을 연산증폭부(160)내의 연산증폭기(161)의 반전단자(-단자)에 인가한다.

다음으로, 각각의 파워 서플라이에 나와있는 병렬 연결단자를 각 파워 서플라이끼리 병렬로 연결한 후, 병렬 연결단자의 전압을 병렬 연결단자 접속부(150)의 저항(R4)을 통해 설정한 후 상기 연산증폭기(161)의 비반전단자(+)에 인가한다. 이때 각각의 파워 서플라이중 부하전류가 제일 큰 쪽의 파워 서플라이가 제일 높은 전압이 유기되어 이 제일 높은 전압이 전체 파워 서플라이의 병렬 연결단자에 연결되고, 이 전압이 해당 파워 서플라이에 내장되어있는 연산증폭기(OP 앰프)의 반전단자(-단자)에 연결된다.

아울러 연산증폭기(161)의 입력단은 병렬 연결 단자의 전압이 높고 각각의 파워 서플라이에서 나오는 전압이 낮은 값이 되도록 분압저항(R2)(R3)이 정해지고, 이에 따라서 병렬 연결 단자에서 나오는 전압은 각각의 파워 서플라이에서 나오는 전압과 비교해서 부하가 많이 걸린 파워 서플라이의 출력전압이 되는 것이므로, 이 연산증폭기의 증폭도 만큼의 직류전압의 출력이 출력단에 연결되어 있는 출력전압 제어부(170)의 바이폴라 트랜지스터(TR1)의 베이스에 인가된다. 그 출력 전압에 대응하게 트랜지스터(TR1)는 구동하고, 콜텍터단을 파워 서플라이의 출력전압 라인에 병렬로 연결하여 놓으면 피드백(FEED BACK)되는 전압을 조정하여 출력전압을 낮게 조절하므로 부하는 감소하게 되며, 이러한 현상들이 동시 다발적으로 이루어져 파워 서플라이 서로 간의 전압을 조절하여 부하를 균등히 나누어 가질 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 발명은 입력 전압선 한쪽을 도 2와 같이 트랜스(T1)로 연결한 후, 부하전류에 따라 변화하는 입력 변동전류를 절연상태로 전압 파형으로 바꾸어 정류하여 직류전압으로 만든 후, 연산증폭기의 반전단자(-단자)에 연결하고, 병렬 연결 단자에서의 출력전압(외부의 다른 파워 서플라이의 병렬 연결 단자 중 가장 높은 전압이 걸림)을 연산증폭기의 비반전단자(+단자)에 연결한다. 이후 연산증폭기의 출력 변화폭에 따라서 선형적으로 변하는 출력 전압으로 트랜지스터(TR1)를 드라이브하여 직류 제어 전압을 가변하여 상호 연결되어있는 병렬 연결 단자를 통하여 감지한 직류 출력 전압을 부하가 클 경우는 전압이 떨어지고 부하가 적게 걸리고 낮은 전압의 파워는 부하가 늘어나 결국 병렬 연결된 모든 파워 서플라이가 부하를 균등하게 나누어 가질 수 있으므로, 병렬연결된 파워 서플라이를 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 직류(DC) 파워 서플라이(POWER SUPPLY)를 병렬로 연결하여 사용할 경우 부하가 어느 한쪽에 편중되지 않고 부하용량을 균일하게 나누어 사용할 수 있도록 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수 개의 파워 서플라이(110, 120)가 병렬로 연결된 상태에서 각각의 파워 서플라이(120)의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하기 위한 부하전류 검출부(130)와;

상기 부하전류 검출부(130)에서 검출한 전압의 레벨을 설정하기 위한 레벨 설정부(140)와;

상기 복수 개의 파워 서플라이(110, 120)를 병렬 연결하는 병렬 연결 단자의 전압을 접속하기 위한 병렬 연결단자 접속부(150)와;

상기 레벨 설정부(140)와 상기 병렬 연결단자 접속부(150)간의 차 전압을 증폭하는 연산증폭부(160)와;

상기 연산증폭부(160)에서 출력되는 전압에 따라 부하용량이 균등해지도록 파워 서플라이(110, 120)의 출력 전압을 제어하는 출력전압 제어부(170)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 부하전류 검출부(130)는,

상기 병렬 연결된 파워 서플라이의 출력전류에 따른 입력전류의 변화를 전압으로 검출하기 위한 트랜스(T1)와, 트랜스(T1)의 2차 측으로 유기된 전압을 정류하 기 위한 다이오드(D2)와, 상기 다이오드(D2)에 의해 정류된 직류 전압을 평활시키는 평활콘덴서(C3)를 구비한 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 레벨 설정부(140)는 분압저항(R2)(R3)을 이용하여 레벨을 설정하는 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 출력전압 제어부(170)는 바이폴라 트랜지스터(TR1)로 구성된 것을 특징으로 하는 병렬 연결된 파워 서플라이의 제어장치.