KR100898904B1 - 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로 - Google Patents

전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로 Download PDF

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Abstract

대기 모드 상태가 상대적으로 긴 제어용 전력선통신 모뎀을 가전기기로의 적용을 위해 전원공급장치에 적용하였을 경우 전력선통신 모뎀의 대기전력 소모량을 최소화하기 위한 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로가 개시되어 있다. 스위치는 상기 SMPS로부터 상기 전력선 통신 모뎀으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭한다. 전원 제어 회로는 상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 스위치의 동작을 제어한다.
전력선 통신, SMPS, 대기 전력 절감

Description

전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로{Circuit for reducing stand by power consumption in power supply device having power line communication function}
본 발명은 전력선 통신 적용 전원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게전력선을 이용함으로써 추가적인 설비비용이 적게 소요되는 전력선통신 모뎀을 가전기기 등의 전원공급장치에 적용할 때의 대기전력을 절감시키기 위한 회로에 관한 것이다.
홈 네트워크 산업이 발달함에 따라 기존의 가전기기에 네트워크 기능이 추가되어지고 있고, 각 가전기기들은 네트워크 기능이 추가됨에 따라 대기전력 소모량 또한 증가되어 지고 있다.
종래의 제어용 전력선통신 모뎀의 경우 콘센트 타입 및 전등 제어용으로의 연구 및 제품이 개발되어 지고 있고, 전력선통신 내부의 전원공급은 레귤레이터를 이용한 전원공급이 적용되어 지고 있다. 현재 전력선통신 기능이 적용된 가전기기용 전원공급장치에 대한 선행 기술은 없으며, 기능 적용제품은 판매되지 않고 있다.
기존의 전력선을 이용하여 통신을 할 수 있게 함으로써 추가적인 비용부담이 적게 소요되는 전력선통신 모뎀은 그 장점으로 인하여 가전기기의 제어를 목적으로 많은 연구가 진행되어지고 있다. 제어용 전력선 통신 모뎀의 경우 비 사용시간인 대기모드 상태가 80% 이상을 차지함으로써 대기모드 상태에서의 전력소모량은 전력소모에 민감한 제품으로의 적용이 제한되어 지고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 대기모드 상태가 상대적으로 긴 제어용 전력선통신 모뎀을 가전기기로의 적용을 위해 전원공급장치에 적용하였을 경우 전력선통신 모뎀의 대기전력 소모량을 최소화하기 위한 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 SMPS 및 입력 전력선 신호를 수신하여 전력선 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모뎀을 구비하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 있어서, 상기 SMPS로부터 상기 전력선 통신 모뎀으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭하는 스위치; 및 상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하는 전원 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전원 제어 회로는 상기 전력선 통신 모뎀의 캐리어 주파수 신호를 상기 전력선 통신 모뎀의 동작 상태를 나타내는 기준 신호와 비교하는 비교기; 및 상기 비교기에 의한 상기 캐리어 주파수 신호와 상기 기준 신호의 비교 결과에 따라 상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 스위치를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 입력 교류 전원을 기초로 하여 부하의 동작 전원을 발생하고 상기 부하의 현재 동작 상태에 따른 부하 변동량을 나타내는 피드백 전압을 출력하는 SMPS 및 전력선 통신 모뎀을 구비하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 있어서, 상기 입력 교류 전원으로부터 상기 SMPS로의 전원 공급 또는 차단을 스위칭하는 스위치; 및 상기 부하의 현재 동작 상태에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하는 전원 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전원 제어 회로는 상기 피드백 전압과 상기 부하의 동작 상태를 나타내는 기준 전압을 비교하는 비교기; 및 상기 피드백 전압이 기준 시간 이상 동안 상기 기준 전압 이하인 지의 여부에 따라 상기 스위치를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는, 상기 스위치의 오프 시에, 상기 전력선 통신 모뎀 및 상기 제어 회로에 전원을 공급하는 슈퍼 커패시터로 이루어진 보조 전원부를 더 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 부하의 현재 동작 상태에 따른 부하 변동량을 나타내는 피드백 전압을 출력하는 SMPS 및 입력 전력선 신호로부터 분리된 캐리어 주파수 신호에 기초하여 전력선 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모뎀을 구비하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 있어서, 상기 SMPS로부터 상기 전력선 통신 모뎀으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭하는 제1 스위치; 입력 교류 전원으로부터 상기 SMPS로의 전원 공급 또는 차단을 스위칭하는 제2 스위치; 상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 스위치의 동작을 제어하고, 상기 부하의 현재 동작 상태에 따라 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 전원 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전원 제어 회로는 아날로그-디지털 변환기가 내장된 마이크로컨트롤러이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 상기 제2 스위치의 오프 시에, 상기 전원 제어 회로에 전원을 공급하는 슈퍼 커패시터로 이루어진 보조 전원부를 더 포함한다.
본 발명은 대기모드 상태가 상대적으로 큰 제어용 전력선통신 모뎀에 적용되어 질 경우 대기모드 상태의 대기전력 소모량을 현저히 줄이게 되어 전력소모량에 민감한 제품으로의 적용이 쉬워질 것이다. 본 발명이 적용된 전력선통신 기능의 SMPS의 경우 전력선통신 기능을 이용하여 SMPS를 원격으로 제어하거나, 그 상태를 모니터링 할 수 있게 된다. 본 발명이 적용된 SMPS의 경우 그 전원공급장치가 적용된 가전기기의 상태가 장기간 대기모드 상태로 유지하게 되면 스위칭 제어 IC에 공급되는 전원을 차단시킴으로써 전원공급장치가 소모하는 전력소모량을 최소화시킬 수 있다.
이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 나타낸 회로도이다.
전력선 통신 적용 전원공급장치는 SMPS(22) 및 입력 전력선 신호를 수신하여 전력선 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모뎀(24)을 구비한다.
상기 전력선 통신 모뎀(201)은 상기 입력 전력선 신호에 대한 제로 크로스 포인트 신호를 발생하는 제로 크로스 포인트부(201), 상기 전력선 신호를 필터링하여 캐리어 주파수 신호를 발생하는 커플링 회로(202), 및 상기 제로 크로스 포인트 신호에 기초하여 상기 캐리어 주파수 신호를 디코딩하여 상기 전력 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모듈(203)를 포함한다.
제1 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 스위치(SW1) 및 전원 제어 회로(204)를 포함한다.
스위치(SW1)는 상기 SMPS(22)로부터 상기 전력선 통신 모뎀(24)으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭한다. 전원 제어 회로(204)는 상기 전 력선 통신 모뎀(24)이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 스위치(SW1)의 동작을 제어한다.
상기 전원 제어 회로(204)는 전력선통신 파트인 상기 전력선 통신 모뎀(24)에서 전력선통신이 요구될 경우에만 전원공급을 온 시켜주고, 그 이외의 시간에는 전원공급을 오프시켜줌으로써 대기전력 소모량을 최소화한다.
상기 전원 제어 회로(204)는 비교기(206) 및 제어부(205)를 포함한다.
비교기(206)는 상기 전력선 통신 모뎀(203)의 캐리어 주파수 신호를 상기 전력선 통신 모뎀의 동작 상태를 나타내는 기준 신호와 비교한다.
제어부(205)는 상기 비교기(206)에 의한 상기 캐리어 주파수 신호와 상기 기준 신호의 비교 결과에 따라 상기 전력선 통신 모뎀(24)이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 스위치(SW1)를 제어하는 제어 신호를 발생한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 의한 대기전력 절감 방법은 신호대기상태에서의 전력선 통신파트인 상기 전력선 통신 모뎀(203)으로의 전원공급을 차단하고, 전력선 내부의 데이터 유무를 전원제어파트인 상기 전원 제어 회로(204)에서 판단하게 함으로써 대기모드 상태에서의 전력소모량을 최소화시키게 된다. 전력선통신 기능의 필요시에는 상기 전원 제어 회로(204)에서 스위치(SW1)를 온 시킴으로써 전력선통신파트인 상기 전력선 통신 모뎀(203)이 정상동작 되도록 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 나타낸 회로도이다.
전력선 통신 적용 전원공급장치는 입력 교류 전원을 기초로 하여 부하(도시안됨)인 가전 기기의 동작 전원을 발생하고 상기 부하의 현재 동작 상태에 따른 부하 변동량을 나타내는 피드백 전압을 출력하는 SMPS(32) 및 전력선 통신 모뎀(도시안됨)을 구비한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 스위치(SW2), 전원 제어 회로(304), 및 보조 전원부(302)를 포함한다.
스위치(SW2)는 상기 입력 교류 전원으로부터 상기 SMPS(32)로의 전원 공급 또는 차단을 스위칭한다. 전원 제어 회로(304)는 상기 부하의 현재 동작 상태에 따라 상기 스위치(SW2)의 동작을 제어한다. 즉, 전원 제어 회로(304)는 부하인 가전기기가 장시간 대기모드 상태를 유지할 경우 이를 감지하고 이를 기초로 하여 상기 스위치(SW2)의 동작을 제어하여, 스위칭 제어 IC(301)로의 전원공급을 차단시킴으로써 대기전력 소모량을 최소화시켜주게 된다.
상기 전원 제어 회로는 비교기(306) 및 제어부(308)를 포함한다. 비교기(206)는 상기 피드백 전압과 상기 부하의 동작 상태를 나타내는 기준 전압을 비교한다. 제어부(308)는 상기 피드백 전압이 기준 시간 이상 동안 상기 기준 전압 이하인 지의 여부에 따라 상기 스위치(SW2)를 제어하는 제어 신호를 발생한다.
보조 전원부(302)는 상기 스위치(SW2)의 오프 시에, 상기 전원 제어 회로에 전원을 공급하는 슈퍼 커패시터(320)로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 나타낸 블록도이다. 도 5는 도 4에 도시된 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 상세하게 나타낸 회로도이다.
전력선 통신 적용 전원공급장치는 부하(도시안됨)인 가전기기의 현재 동작 상태에 따른 부하 변동량을 나타내는 피드백 전압을 출력하는 SMPS(401) 및 입력 전력선 신호로부터 분리된 캐리어 주파수 신호에 기초하여 전력선 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모뎀(402)을 구비한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 의한 전원공급파트인 SMPS(22)의 대기전력 절감 방법은 부하인 가전기기의 전류소모량을 상대적으로 나타내는 피드백 신호인 Vfb 전압을 전원 제어 회로(204)에서 감지하게 하고 피드백 전압이 일정시간 이상 동안 특정 전압 이하로 내려가면 가전기기의 오프 상태로 인식하여 스위치(SW2)를 오프시킴으로써 SMPS(22) 내부의 전력소모량을 최소화하게 된다. 또한, 가전기기의 온 신호에 따라 전원 제어 회로(204)에서 제2 스위치(SW2)를 온시킬 수 있게 하여 전원공급장치의 주 기능을 원활하게 할 수 있게 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 전원 제어 회로(404), 및 보조 전원부(406)를 포함한다.
제1 스위치(SW1)는 상기 SMPS(401)로부터 상기 전력선 통신 모뎀(402)으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭한다. 제2 스위치(SW2)는 입력 교류 전원(AC 200V)으로부터 상기 SMPS(401)로의 전원 공급 또는 차단을 스위칭한다.
전원 제어 회로(404)는 상기 전력선 통신 모뎀(402)이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 스위치(SW1)의 동작을 제어한다. 전원 제어 회로(304)는 상기 부하의 현재 동작 상태에 따라 상기 제2 스위치(SW2)의 동작을 제어한다. 즉, 전원 제어 회로(304)는 부하인 가전기기가 장시간 대기모드 상태를 유지할 경우 이를 감지하고 이를 기초로 하여 상기 제2 스위치(SW2)의 동작을 제어하여, 스위칭 제어 IC(503)로의 전원공급을 차단시킴으로써 대기전력 소모량을 최소화시켜주게 된다.
상기 전원 제어 회로(404)는 아날로그-디지털 변환기가 내장된 마이크로컨트롤러일 수 있다.
보조 전원부(406)는 상기 제2 스위치(SW2)의 오프 시에, 상기 전원 제어 회로에 전원을 공급하는 슈퍼 커패시터(510)로 이루어진다.
도 4 및 도 5를 참조하면. 전력선 통신 모뎀(402)의 대기전력절감을 위해 신호 대기 상태인 대기 모드 상태에서는 전원 제어 회로(404)에서 제1 스위치(SW1)를을 오프시킴으로써 전력선 통신 모뎀(402)을 항상 오프 상태에 있게 하고, 전력선 내부의 통신데이터(통신 패킷) 유무 판단을 전원 제어 회로(404)에서 처리하게 함으로써 전력선 내부에 통신데이터가 있게 되면 제1 스위치(SW1)를 온시킴으로써 전력선 통신 모뎀(402)에서 정상동작을 할 수 있게 한다. 전력선 내부의 통신데이터 유무판단은 커플링 회로(202)의 출력신호인 캐리어 주파수 신호 Z_Rx를 전원 제어회로(404) 내부의 비교 로직을 이용하여 비교하게 함으로써 통신 데이터 유무 판단을 하게 된다.
제2 스위치(SW2) 오프 상태에서의 전원 제어파트 전원공급은 슈퍼 커패시터(510) 또는 충전 전지로 구성된 보조 전원부(406)에서 하게 하고, 전원 제어 회로(404)는 저전력으로 구현된 ADC 또는 비교기 내장형 마이크로컨트롤러를 이용하여 구현함으로써 보조전원부의 전력만으로 전원 제어 회로(404)는 10시간 이상 유지할 수 있게 하고, 필요시에는 제2 스위치(SW2)를 온하여 보조 전원부(406)를 충전할 수 있게 함으로써 전력선통신 적용 SMPS의 대기전력을 절감시킬 수 있게 된다. 상기 보조 전원부(406)의 충전이 필요할 시에는 제2 스위치(SW2)를 온시켜 충전을 할 수 있게 구현된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
본 발명에 따른 대기 전력 절감 회로는 전력선 통신 적용 전원공급장치에 적용가능하다.
도 1은 일반적인 제어용 전력선 통신 모뎀을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로를 상세하게 나타낸 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
22,32,401: 스위칭모드 전원공급장치(SMPS)
100, 24,402: 전력선 통신 모뎀
201 : 제로 크로스 포인트부(ZCP)
202 : 커플링 회로
203 : 전력선 통신 모듈
204,404 : 전원 제어 회로
205 : 제어부
206,306 : 비교기
301,503 : 스위칭 제어 IC
302 : 보조 전원부
406: 보조 전원
510: 슈퍼 커패시터

Claims (8)

  1. SMPS 및 입력 전력선 신호를 수신하여 전력선 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모뎀을 구비하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 있어서,
    상기 SMPS로부터 상기 전력선 통신 모뎀으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭하는 스위치; 및
    상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하는 전원 제어 회로를 포함하고,
    상기 전원 제어 회로는
    상기 전력선 통신 모뎀의 캐리어 주파수 신호를 상기 전력선 통신 모뎀의 동작 상태를 나타내는 기준 신호와 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기에 의한 상기 캐리어 주파수 신호와 상기 기준 신호의 비교 결과에 따라 상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 스위치를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어부를 포함하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로.
  2. 삭제
  3. 입력 교류 전원을 기초로 하여 부하의 동작 전원을 발생하고 상기 부하의 현재 동작 상태에 따른 부하 변동량을 나타내는 피드백 전압을 출력하는 SMPS 및 전력선 통신 모뎀을 구비하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 있어서,
    상기 입력 교류 전원으로부터 상기 SMPS로의 전원 공급 또는 차단을 스위칭하는 스위치; 및
    상기 부하의 현재 동작 상태에 따라 상기 스위치의 동작을 제어하는 전원 제어 회로를 포함하고, 상기 전원 제어 회로는
    상기 피드백 전압과 상기 부하의 동작 상태를 나타내는 기준 전압을 비교하는 비교기; 및
    상기 피드백 전압이 기준 시간 이상 동안 상기 기준 전압 이하인 지의 여부에 따라 상기 스위치를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어부를 포함하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로.
  4. 삭제
  5. 제3 항에 있어서, 상기 스위치의 오프 시에, 상기 전력선 통신 모뎀 및 상기 제어 회로에 전원을 공급하는 슈퍼 커패시터로 이루어진 보조 전원부를 더 포함하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로.
  6. 부하의 현재 동작 상태에 따른 부하 변동량을 나타내는 피드백 전압을 출력하는 SMPS 및 입력 전력선 신호로부터 분리된 캐리어 주파수 신호에 기초하여 전력선 통신 동작을 수행하는 전력선 통신 모뎀을 구비하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로에 있어서,
    상기 SMPS로부터 상기 전력선 통신 모뎀으로의 전력 통신용 동작 전원의 공급 또는 차단을 스위칭하는 제1 스위치;
    입력 교류 전원으로부터 상기 SMPS로의 전원 공급 또는 차단을 스위칭하는 제2 스위치;
    상기 전력선 통신 모뎀이 대기 모드 또는 데이터 통신 모드인 지를 판단하고 판단 결과에 따라 상기 제1 스위치의 동작을 제어하고, 상기 부하의 현재 동작 상태에 따라 상기 제2 스위치의 동작을 제어하는 전원 제어 회로를 포함하고,
    상기 전원 제어 회로는 아날로그-디지털 변환기가 내장된 마이크로컨트롤러인 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서, 상기 제2 스위치의 오프 시에, 상기 전원 제어 회로에 전원을 공급하는 슈퍼 커패시터로 이루어진 보조 전원부를 더 포함하는 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로.
KR1020070077413A 2007-08-01 2007-08-01 전력선 통신 적용 전원공급장치의 대기 전력 절감 회로 KR100898904B1 (ko)

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