KR101010688B1 - 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로 - Google Patents

입력전원의 전압 및 주파수 감지회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인가되는 입력전원의 전원 및 주파수를 감지하는 입력전원의 전원 및 주파수 감지회로에 관한 것이다. 본 발명은, 기존 트랜스포머의 1/3철심을 사용한 트랜스포머를 구비하고, 상기 트랜스포머 앞단에 입력전류치를 제한하는 저항을 구성한다. 그리고 트랜스포머를 통해서 감압된 전원은 마이크로컨트롤러에 전달된다. 상기 마이크로컨트롤러는 입력전원 및 주파수를 감지한다. 본 발명은 기존에 비해서 트랜스포머에 감기는 코일수가 적어져, 부피 및 부품비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 구성되는 부품을 플라스틱 몰딩처리하여 일체화시킴으로서, 구성이 간단해지는 효과를 얻을 수 있다.
입력전원, 전압, 주파수, 트랜스포머

Description

입력전원의 전압 및 주파수 감지회로{A voltage and frequency sensing circuit of input power}
도 1은 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로.
도 2는 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 구성된 트랜스포머가 장착된 PCB기판구조.
도 3은 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로.
도 4는 입력전원에 대해서 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 통해서 감지되는 출력전원의 상태를 나타내는 전압특성도.
도 5는 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 구성하는 내부모듈상태도.
도 6은 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 구성하는 외부모듈상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 트랜스포머 200 : 브릿지다이오드
300 : 마이크로컨트롤러 R1'~R9' : 저항
Q1 : 트랜지스터 D1',D2' : 다이오드
C1'~C3' : 캐패시터
본 발명은 입력전원의 전압 및 주파수를 감지하기 위한 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 관한 것이다.
이하 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수를 감지하기 위한 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로이다.
우선 회로에 구성된 제어소자의 연결관계를 살펴보면, 트랜스포머(10)의 1차단에 전원단이 연결된다. 그리고 트랜스포머(10)의 2차단에 브릿지다이오드(20)가 연결된다. 상기 브릿지다이오드(20)는 제 1 다이오드(D1)의 애노드와 연결된다. 그리고 제 1 다이오드(D1)의 캐소드는 제 1 저항(R1)과 연결된다. 그리고 제 1 다이오드(D1)와 제 1 저항(R1)의 접점은 제 1 캐패시터(C1)에 연결된다. 상기 제 1 캐패시터(C1)는 평활캐패시터이다.
상기 제 1 저항(R1)은 제 3 저항(R3)과 연결되고, 제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)의 접점은 +5V가 전원을 인가받는 제 2 다이오드(D2)의 애노드와 연결된다. 또한 제 1 저항(R1)과 제 3 저항(R3)의 접점은 제 2 저항(R2)에 연결된다. 상기 제 3 저항(R3)은 전압출력단자(B)로 마이크로컨트롤러(30)와 연결된다. 그리고 제 3 저항(R3)과 전압출력단자(B)의 접점은 제 2 캐패시터(C2)에 연결된다.
한편, 브릿지다이오드(20)는 제 5 저항(R5)과 연결된다. 그리고 브릿지다이오드(20)와 제 5 저항(R5) 사이의 접점에는 제 4 저항(R4)이 구성된다. 상기 제 5 저항(R5)은 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단과 연결된다. 그리고 제 5 저항(R5)과 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단 사이의 접점에는 제 6 저항(R6)과 제 3 캐패시터(C3)가 각각 구성된다. 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단은 +5V의 전원을 인가받는 제 7 저항(R7)이 연결되고, 제 7 저항(R7)과 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단 사이의 접점은 주파수출력단자(A)가 구성된다. 그리고 제 1 트랜지스터(Q1)의 에미터단은 그라운드된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로의 동작과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.
우선 입력전원의 전압을 감지하기 위해서, 도면에 도시되고 있는 바와 같이 전원단을 통해서 교류전원이 인가되고, 트랜스포머(10)의 1차단에 입력된다. 그리고 상기 트랜스포머(10)의 2차단을 통해서 감압된 전원이 출력된다. 그리로 나서 출력된 전원은 브릿지다이오드(20) 및 평활캐패시터인 제 1 캐패시터(C1)를 통과하여, 소정의 직류(DC)전압을 얻는다. 그리고 직류전압은 제 1 제항(R1), 제 2 저항(R2), 제 3 저항(R3) 및 제 2 캐패시터(C2)를 통해 전달되어, 전압출력단자(B)에 해당 전원이 출력된다. 상기 전압출력단자(B)는 마이크로컨트롤러(30)와 연결되어져 있어서, 상기 마이크로컨트롤러(30)가 입력된 전압값을 감지한다.
한편, 입력전원의 주파수를 감지하기 위해서, 다음과 같이 동작진행된다.
전원단을 통해서 교류전원이 인가되고, 트랜스포머(10)의 1차단에 입력된다. 그리고 상기 트랜스포머(10)의 2차단을 통해서 감압된 전원이 출력된다. 그리고 나서 출력된 전원은 브릿지다이오드(20) 및 제 4 저항(R4)을 통과하여 제 5 저항(R5)에 전달된다. 그리고 제 6 저항(R6) 및 제 3 캐패시터(C3)를 통해서 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 입력된다. 이에 따라 제 1 트랜지스터(Q1)가 스위칭되면서, 주파수출력단자(A)를 통해서 해당 주파수가 출력된다.
도 2는 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 구성된 트랜스포머가 장착된 PCB기판구조이다.
도면에 도시되고 있는 바와 같이 종래 기술에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로가 구성되고, 회로 내에 다수개의 회로 부품들이 구성되어져 있다. 여기에서 사용되는 트랜스포머는 철심이 많이 감겨 부피가 크고 무겁다.
따라서 종래에는 입력전원의 전압을 감압하는 트랜스포머의 무게 및 부피가 커서, 회로내 차지하는 용적비율이 증가하는 결과를 초래하였다. 또한 이러한 트랜스포머는 매우 고가여서, 제조비용의 상승 결과를 가져왔다.
따라서 본 발명의 목적은 저가의 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은 부품의 구성을 단순화하는 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로는, 입력전원을 감압하는 트랜스포머와; 상기 트랜스포머의 1차단에 구성되어, 입력전류를 제한하는 전류제한저항과; 상기 트랜스포머의 2차단에 구성되어, 감압된 전압을 전파정류하는 브릿지다이오드와; 상기 브릿지다이오드의 출력에 기초하여 입력전원의 주파수 신호를 출력하는 전원주파수 감지회로부와; 상기 브릿지다이오드의 출력에 기초하여 입력전원의 전압 신호를 출력하는 전압감지회로부와; 상기 전원주파수 감지회로부와 전압감지회로부를 통해서 입력된 값으로부터 입력전원의 전압 및 주파수를 판단하는 마이크로컨트롤러를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에서 상기 전원주파수 감지회로부는, 트랜스포머의 2차단으로부터 출력된 감압전압을 분배하는 제 1 전압분배수단과; 상기 제 1 전압분배수단의 출력을 스위칭 제어하는 스위칭제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에서, 상기 전압감지회로부는, 트랜스포머의 2차단으로부터 출력된 감압전원을 평활하는 평활수단과; 상기 평활수단의 직류전압을 분배하는 제 2 전압분배수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에서, 상기 트랜스포머를 제외한 회로부는 피씨비 어셈블리로 형성하고 상기 피씨비 어셈블리의 상부에 트랜스포머를 구성하여 하나의 모듈로 형성하고, 상기 모듈을 플라스틱 몰딩 처 리한 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 대해 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로이고, 도 4는 입력전원에 대해서 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 통해서 감지되는 출력전원의 상태를 나타내는 전압특성도이다.
우선 회로에 구성된 제어소자의 연결관계를 살펴보면, 트랜스포머(100)의 1차단에 전원단이 연결된다. 이때, 본 발명에서 사용되는 상기 트랜스포머는 종래에 사용되던 트랜스포머에 비해서 1/3사이즈의 코어를 사용하여, 부피 및 크기, 무게 등이 크게 감소한다.
그리고 전원단과 트랜스포머(100)의 1차단 3번단자 사이에 전류제한용 제 1 저항(R1')이 연결된다. 그리고 트랜스포머(100)의 2차단에 브릿지다이오드(200)가 연결된다. 상기 브릿지다오드(200)는 제 1 다이오드(D1')의 애노드와 연결된다. 그리고 제 1 다이오드(D1')의 캐소드는 제 2 저항(R2')과 연결된다. 그리고 제 1 다이오드(D1')와 제 2 저항(R2')의 접점은 제 1 캐패시터(C1')가 구성된다. 상기 제 1 캐패시터(C1')는 평활캐패시터이다.
상기 제 2 저항(R2')은 제 4 저항(R4')과 연결되고, 제 2 저항(R2')과 제 4 저항(R4')의 접점은 +5V가 전원을 인가받는 제 2 다이오드(D2')의 애노드와 연결된다. 또한 제 2 저항(R2')과 제 4 저항(R4')의 접점은 제 3 저항(R3')이 구성된다. 상기 제 4 저항(R4')은 입력전압감지단자(B')로 마이크로컨트롤러(300)와 연결된 다. 그리고 제 4 저항(R4')과 입력전압감지단자(B')의 접점은 제 3 캐패시터(C3')가 구성된다.
한편, 브릿지다이오드(200)는 제 7 저항(R7')과 연결된다. 그리고 브릿지다이오드(200)와 제 7 저항(R7') 사이의 접점에는 제 6 저항(R6')이 구성된다. 상기 제 7 저항(R7')은 제 1 트랜지스터(Q1')의 베이스단과 연결된다. 그리고 제 7 저항(R7')과 제 1 트랜지스터(Q1')의 베이스단 사이의 접점에는 제 8 저항(R8')과 제 2 캐패시터(C2')가 각각 구성된다. 상기 제 1 트랜지스터(Q1')의 콜렉터단은 +5V의 전원을 인가받는 제 9 저항(R9')이 연결되고, 제 9 저항(R9')과 제 1 트랜지스터(Q1')의 콜렉터단 사이의 접점은 주파수출력단자(A')가 구성된다. 그리고 제 1 트랜지스터(Q1')의 에미터단은 그라운드된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로의 동작과정에 대해 살펴보면 다음과 같다.
우선 입력전원의 전압을 감지하기 위해서, 도면에 도시되고 있는 바와 같이 전원단을 통해서 교류전원이 인가된다. 그리고 교류전원은 전류제한용 제 1 저항(R1')을 통과하면서 교류전원에 포함된 입력전류의 전류량을 제한한다.
이와 같이 전류량이 제한된 입력전류는 트랜스포머(100)의 1차단을 통해 트랜스포머(100)의 2차단으로 출력된다. 이때, 상기 트랜스포머(100)는 1차단을 통해서 입력되는 입력전류와 2차단을 통해서 출력되는 전원을 분리하고, 감압한다. 그리고 트랜스포머(100)의 2차단을 통해서 출력된 감압된 전압은 브릿지 다이오드(200)를 통해서 전파정류된다.
상기 브릿지다이오드(200)를 통과한 감압된 전압은 제 1 다이오드(D1')를 지나 제 1 캐패시터(C1')를 통해서 평활되어, 소정의 직류(DC)전압으로 변환된다. 그리고 제 2 저항(R2')과 제 3 저항(R3')을 거쳐 전압이 분배된다. 그리고 제 4 저항(R4')과 제 3 캐패시터(C3')를 통과한 전압은 입력전압감지단자(B')에 출력된다.
상기 입력전압감지단자(B')는 마이크로컨트롤러(300)에 구성된 임의의 포트에 연결되고, 상기 마이크로컨트롤러(300)는 입력전압감지단자(B')를 통해서 전달되는 전압값을 통해서 입력전원을 감지한다.
도 4에 도시되고 있는 바와 같이 트랜스포머(100)의 1차단에 입력되는 입력전원과, 트랜스포머(100)를 통과하여 직류전압으로 변환된 출력전압이 도시되고 있다. 상기 출력전압은 입력전압감지단자(B')를 통해서 마이크로컨트롤러(300)에 전달된다. 이에 따라 마이크로컨트롤러(300)는 해당 출력전압값에 따른 입력전압값을 인지하는 것이 가능해진다. 도면에 도시되고 있는 바와 같이 트랜스포머(100)의 1차단에 인가되는 입력전압에 대해 트랜스포머(100)의 2차단을 통해 출력되어 직류전압으로 변환된 출력전압은 비례한다.
한편, 입력전원의 주파수를 감지하기 위해서, 다음과 같이 동작진행된다.
전원단을 통해서 교류전원이 인가되고, 상기 교류전원은 전류제한용 제 1 저항(R1)을 통과하면서 교류전원에 포함된 입력전류의 전류량을 제한한다.
이와 같이 전류량이 제한된 입력전류는 트랜스포머(100)의 1차단을 통해 트랜스포머(100)의 2차단으로 출력된다. 이때, 상기 트랜스포머(100)는 1차단을 통해서 입력되는 입력전류과 2차단을 통해서 출력되는 전원을 분리하고, 감압한다. 그리고 트랜스포머(100)의 2차단을 통해서 출력된 감압된 전압은 브릿지다이오드(200)를 통해서 전파정류된다.
상기 브릿지다이오드(200)를 통해서 정류된 전압은 제 7 저항(R7')과 제 8 저항(R8')을 통해서 전압분배된다. 이와 같이 분배된 전압은 제 2 캐패시터(C2')를 지나 제 1 트랜지스터(Q1')의 베이스단에 입력된다. 이 때의 신호로 제 1 트랜지스터(Q1')가 스위칭되면서 주파수출력단자(A')로 신호가 출력된다.
상기 주파수출력단자(A')는 마이크로컨트롤러(300)의 임의의 포트에 연결된다. 이에 따라 상기 마이크로컨트롤러(300)는 주파수출력단자(A')를 통해서 전달되는 신호에 기초하여 입력전원의 주파수를 감지한다.
도 5는 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 구성하는 내부모듈상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로를 구성하는 외부모듈상태도이다.
입력전원의 전압 및 주파수 감지회로상에 구성된 트랜스포머(100)를 구성하고, 상기 트랜스포머(100)를 제외한 회로부는 도면에 도시되고 있는 바와 같이 피씨비 어셈블리의 하부에 장착된다. 그리고 이와 같이 구성된 피씨비 어셈블리의 상부에 트랜스포머(100)를 장착하고 플라스틱 케이스로 몰딩 처리하여, 도 6에 도시되고 있는 바와 같이 모듈로 설계한다. 이때, 피씨비와 트랜스포머의 외부를 둘러싸는 플라스틱 몰딩처리로 인해서, 절연 기능을 수행함으로서, 회로 내 절연문제를 해결할 수 있다.
따라서 회로의 구성을 하나의 패캐지로 처리하여 플라스틱 몰딩함으로서, 구 성이 매우 단순화되고, 절연 기능을 인해 안정적으로 구동할 수 있어 제품의 신뢰성이 향상된다.
그리고 상기 피씨비 어셈블리 상부에 장착된 트랜스포머는 기존의 트랜스포머에 비해서 사이즈를 줄이고, 철심의 감김수를 줄여서 재료비가 절감되고 있다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 입력전류를 제한하는 전류 제한용 저항을 트랜스포머의 앞 단에 설치하고, 종래에 비해서 1/3 사이크로 줄인 트랜스포머를 사용하고, 절연기능을 수행할 수 있도록 플라스틱 몰딩처리하는 것을 기본적인 기술적 사상을 한다.
이를 위해서 본 발명에서는 트랜스포머의 1차단에 입력전류를 제어하는 저항을 구비한다. 그리고 본 발명은 상기 트랜스포머의 2차단을 통해서 출력된 전압을 감압, 직류전원으로 변환하여 출력하는 입력전압감지단자를 마이크로컨트롤러의 임의의 단자에 연결한다. 또한 본 발명은 상기 트랜스포머의 2차단을 통해서 출력된 전압으로 인해서 제 1 트랜지스터의 스위칭동작으로 주파수를 출력되는 주파수출력단자를 마이크로컨트롤러의 임의의 단자에 연결한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
따라서 본 발명에 따른 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로로 인해서 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. 본 발명은 주파수출력감지단자와 입력전원감지단 자를 구성하여, 입력전원의 전압 및 주파수를 감지하는 것이 가능하다. 그리고 본 발명은 트랜스포머의 앞단에 전류제한용 저항을 구성하여 소형의 트랜스포머를 구비하는 것이 가능해진다. 이와 같이 기존의 트랜스포머보다 1/3가량의 트랜스포머로 구성하는 것이 가능해져, 결과적으로 본 발명은 트랜스포머에 구성되는 코일의 감김수가 적어져, 부품비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명은 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로에 구성되는 부품을 플라스틱 몰딩하여 일체화시킴으로 인해서, 구성이 간단하게 되었다.

Claims (4)

  1. 입력전원을 감압하는 트랜스포머와;
    상기 트랜스포머의 1차단에 구성되어, 입력전류를 제한하는 전류제한저항과;
    상기 트랜스포머의 2차단에 구성되어, 감압된 전압을 전파정류하는 브릿지다이오드와;
    상기 브릿지다이오드의 출력에 기초하여 입력전원의 주파수 신호를 출력하는 전원주파수 감지회로부와;
    상기 브릿지다이오드의 출력에 기초하여 입력전원의 전압 신호를 출력하는 전압감지회로부와;
    상기 전원주파수 감지회로부와 전압감지회로부를 통해서 입력된 값으로부터 입력전원의 전압 및 주파수를 판단하는 마이크로컨트롤러를 포함하여 구성되는 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원주파수 감지회로부는,
    트랜스포머의 2차단으로부터 출력된 감압전압을 분배하는 제 1 전압분배수단과;
    상기 제 1 전압분배수단의 출력을 스위칭 제어하는 스위칭제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압감지회로부는,
    트랜스포머의 2차단으로부터 출력된 감압전원을 평활하는 평활수단과;
    상기 평활수단의 직류전압을 분배하는 제 2 전압분배수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜스포머를 제외한 회로부는 피씨비 어셈블리로 형성하고 상기 피씨비 어셈블리의 상부에 트랜스포머를 구성하여 하나의 모듈로 형성하고, 상기 모듈을 플라스틱 몰딩 처리한 것을 특징으로 하는 입력전원의 전압 및 주파수 감지회로.
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