KR101053851B1

KR101053851B1 - 전원공급장치

Info

Publication number: KR101053851B1
Application number: KR1020050056625A
Authority: KR
Inventors: 김선호; 이송익; 손석준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR20070000945A

Abstract

본 발명은 전원공급장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전원공급장치는 부하에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 부하로 공급되는 전원을 단속하는 제1스위칭부와; 소정의 에러발생 조건이 만족되는 경우 상기 부하로의 전원공급을 차단하도록 상기 제1스위칭부를 제어하는 제어부와; 상기 에러발생 조건이 만족되도록 단락되는 제2스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 부하에 전원을 공급 또는 차단함에 있어 스파크 발생을 최소화 할 수 있다.

Description

전원공급장치{POWER SUPPLY APPARATUS}

도 1은 종래의 전원공급장치의 제어블럭도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 제어블럭도이고,

도 3은 도 2의 일예를 도시한 도면이고,

도 4는 도3의 구체적인 회로의 일예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 전원공급부 12a : 제2 스위칭부

13 : 제1 스위칭부 14 : 제어부

15a : 에러 감지부

본 발명은, 전원공급장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 부하에 전원의 공급/차단시 스파크 발생을 최소화 할 수 있는 전원공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 전원공급장치는 부하(6)에 전원을 공급/차단하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 주스위치(2)를 포함한다. 여기서 주스위치(2)는 전원공급부(1)에 직접 연결되고, 외부의 물리적인 힘에 의해 기계적인 접점이 단락/차단 되는 스위 치로 마련된다.

이처럼 전원공급부(1)에 직접 연결되고 기계적인 접접이 단락/차단 되는 경우에는 전자적 스위치와는 달리 스파크가 발생한다. 이러한 스파크는 전원공급장치 회로뿐만 아니라 주위의 가전제품 등에도 악영향을 미친다. 특히 냉매 등을 이용하는 냉동장치에 있어서는 냉매가 유출되는 경우 스파크에 의한 위험은 더욱 커진다.

한편 전원공급장치는 소정의 에러발생시 전원을 차단하기 위해 보조스위치(3), 에러감지부(5)와, 제어부(4)를 포함한다.

여기서 보조스위치(3)는 외부의 전기적인 제어에 의해 온/오프 되고, 에러감지부(5)는 소정의 에러감지결과를 제어부(4)에 전송한다.

제어부(4)는 에러감지부(5)의 감지결과 에러조건을 만족한다고 판단하는 경우 보조스위치(3)를 제어하여 부하(6)에 공급되는 전원을 차단한다. 또한 에러감지부(5)의 감지결과 에러조건을 만족하지 않는다고 판단하는 경우에는 보조스위치(3)를 제어하여 부하(6)에 다시 전원을 공급한다.

이처럼 전기적인 제어신호에 의해 스위칭작용을 하는 보조스위치(3)는 물리적인 힘에 의해 접점이 단락/차단되는 주스위치(2)와는 달리 스파크가 외부로 발생하지 않는다.

이를 위해 보조스위치(3)는 트랜지스터 또는 스파크 보호 기능을 갖는 계전기 등으로 마련된다. 이에 반해 물리적인 힘에 의해 전원공급부(1)의 전원을 직접적으로 단락/차단되는 주스위치(2)는 스파크 보호기능을 갖도록 마련하기가 용이하지 않다.

따라서 물리적인 힘에 의해 전원공급이 단락/차단 되는 주스위치(2)의 기능을 에러감지부(5)의 감지결과에 따라 전기적인 신호에 의해 단락/차단되는 보조스위치(3)를 이용하여 구현할 수 있다면 스파크 발생을 막을 수 있어 바람직 할 것이다.

따라서 본 발명의 목적은, 전원공급부에 직접 연결되고 물리적인 힘에 의해 부하로의 전원공급을 단락/차단 하는 주스위치의 기능을 에러감지부의 감지결과에 따라 전기적인 신호에 의해 단락/차단되는 스위치를 이용하여 부하로의 전원공급을 제어하는 전원공급장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 전원공급장치에 있어서, 부하에 전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 부하로 공급되는 전원을 단속하는 제1스위칭부와; 소정의 에러발생 조건이 만족되는 경우 상기 제1스위칭부를 제어하여 상기 부하로의 전원공급을 차단하는 제어부와; 단락되는 경우 상기 에러발생 조건이 만족되게 하는 제2스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치에 의해 달성된다.

여기서, 에러감지부를 더 포함하고; 상기 제어부는 상기 에러감지부의 감지결과에 따라 상기 에러발생 조건이 만족되는지 판단할 수 있다.

여기서, 상기 에러감지부는 온도에 따라 도통되는 전류값을 변화시키는 써미스터로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 제2스위칭부는 상기 써미스터의 양단을 연결/차단할 수 있다.

여기서, 상기 제1스위칭부는 계전기를 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

여기서 본 발명의 실시예들을 설명하는데 있어, 동일한 구성요소는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하며 그 설명은 생략할 수 있다.

본 발명에 따른 전원 공급부(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 전원 공급부(11), 제1 스위칭부(13), 제어부(14)와, 제2 스위칭부(12a)를 포함한다. 또한 본 발명에 따른 전원 공급부(11)는 에러 감지부(15a)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 전원 공급부(11)는 상용전원 등으로 마련되어 부하(16)가 동작하기 위한 전원을 공급한다. 또한 부하(16)에 따라 정밀한 제어를 위해 상용전원으로부터 정류된 직류를 인버터를 이용하여 교류전원을 발생하여 부하(16)에 공급할 수도 있다.

제1 스위칭부(13)는 후술할 제어부(14)의 제어신호에 따라 전원 공급부(11)로부터 부하(16)에 공급되는 전원을 단속한다. 제1 스위칭부(13)는 트랜지스터 등 전기적인 소자로 마련될 수도 있고, 부하(16)가 소비하는 전력이 큰 경우에는 전기적인 제어신호에 의해 기계적인 접점이 단속되는 계전기로 마련될 수도 있다.

계전기는 전류가 흐르는 코일이 감겨진 철심을 포함하고 있어서 코일에 직류 전류가 흐르면 기자력이 발생하여 철심은 전자석이 되고, 생성된 전자석의 자력에 의해 계전기의 접점이 단락/차단 되는 특성을 갖는다.

제어부(14)는 소정의 에러발생 조건이 만족되는 경우 상기 제1 스위칭부(13)를 제어하여 상기 부하(16)로의 전원공급을 차단한다. 여기서 제어부(14)는 소정의 에러를 감지하는 에러 감지부(15a)의 감지결과에 기초하여 에러발생 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. 이를 위해 제어부(14)는 에러발생 조건에 대한 데이터가 마련된 메모리와, 에러 감지부(15a)의 감지결과와 메모리에 저장된 에러발생 조건에 대한 데이터와 비교하여 비교결과에 따라 제1 스위칭부(13)에 제어신호를 인가하는 마이컴을 포함 할 수 있다.

제2 스위칭부(12a)는 단락되는 경우 에러발생 조건이 만족되게 한다. 즉, 제어부(14)는 제2 스위칭부(12a)가 단락되는 경우 에러발생 조건이 만족되었다고 판단하여 제1 스위칭부(13)를 오프시킨다.

제2 스위칭부(12a)는 제어부(14)에 독립적으로 연결되거나 또는 에러 감지부(15a)가 있는 경우 에러 감지부(15a)가 감지하는 데이터 자체를 변경하거나 또는 제어부(14)에 수신되는 에러 감지부(15a)의 감지결과를 바꾸게 하는 등 다양한 방법으로 마련될 수 있다. 예를 들어 제2 스위칭부(12a)의 단속에 따라 제어부(14)에 입력되는 에러 감지부(15a)의 감지결과가 달라지는 경우, 달라진 감지결과를 기초로 제어부(14)는 에러발생 조건을 만족하는지 판단하고 판단결과 에러발생조건이 만족되는 경우 제어부(14)는 제1 스위칭부(13)를 오프시켜 부하(16)에 공급되는 전원을 차단한다.

이에 따라 사용자는 제2 스위칭부(12a)를 조작하여 강제적으로 에러발생 조건이 만족되고 제2 스위칭부(12a)가 오프되도록 함으로써 전원 공급부(11)에 직접 연결되는 스위치의 기계적 접점에 의한 스파크 발생없이 부하(16)에 공급되는 전원을 차단할 수 있다.

도 2의 제어부(14), 에러감지부(15a)와, 제2스위칭부(12a)의 일예를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이 에러감지부(15a)는 써미스터(15b)로 마련되어 제어부(14)와 연결되고 제2 스위칭부(12b)는 제어부(14)와 써미스터(15b)의 연결선 상에 병렬로 연결된다.

여기서, 써미스터(15b)는 외부온도에 따라 저항값이 달라지는 소자이다. 물론 대부분의 소자가 온도에 따라 저항값이 작게나마 변하기는 하지만 써미스터(15b)는 그러한 외부온도에 따른 저항값의 변화가 뚜렷하여 온도측정 등에 사용된다. 써미스터(15b)는 정특성(PTC : Positive Temperature Coefficient) 써미스터(15b)와 부특성 (NTC : Negative Temperature Coefficient) 써미스터(15b)를 포함한다. 정특성 써미스터(15b)는 온도상승에 따라 저항값이 증가하는 소자이고 부특성 써미스터(15b)는 온도상승에 따라 저항값이 감소하는 소자이다. 이하에서는 써미스터(15b)는 정특성 써미스터(15b)인 것을 일예로 하여 설명한다.

한편, 제2 스위칭부(12b)는 제어부(14)와 써미스터(15b)의 연결선상에 병렬로 연결되어 있으므로 제2 스위칭부(12b)가 오프일 때는 제어부(14)는 써미스터(15b)의 저항값의 변화에 의해서 에러조건이 만족되는지를 판단한다. 즉, 제어부(14)는 온도변화에 따른 써미스터(15b) 저항값의 변화를 감지하고 감지결과 외부온도가 소정의 값보다 높거나 소정의 값보다 낮은 경우 에러가 발생하였다고 판단 할 수 있다.

이에 반해 제2 스위칭부(12b)가 온일 때는 온도변화에 따른 써미스터(15b) 저항값의 변화는 아무런 의미가 없고 단지 제2 스위칭부(12b)에 의해 쇼트된 상태가 제어부(14)에 의해 감지된다. 즉, 제어부(14)는 써미스터(15b) 저항값이 제로인 경우와 동일하다고 판단하고 써미스터(15b) 저항값이 제로인 상태가 에러조건을 만족하는지 여부를 판단한다.

도 3의 제어부(14), 써미스터(15b), 제2 스위칭부(12b)의 전기적인 관점에서의 일예를 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4에서 써미스터(15b)는 직류 5V의 전원에 연결되어 있고, 제2 스위칭부(12b)는 써미스터(15b) 양단에 연결되어 있고, 출력전압 Vout은 레퍼런스 저항 R과 접지와의 전위차이다.

여기서 출력전압 Vout에 의해 제어부(14)는 에러조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.

제어부(14)는 외부온도가 영하 40도보다 낮거나 영상 80도 보다 높은 경우 에러가 발생하였다고 판단할 수 있다. 예를 들어 냉동장치의 경우 냉동싸이클이 제어가 되지 않아 모터 또는 히터가 제대로 동작하지 않는 경우 온도가 과도하게 낮거나 높아질 수 있는데 이런 경우 에러발생을 감지하여 적절한 조치를 취해야 한다.

써미스터(15b)의 저항값이 영하 40도에서는 10오옴이 되고 영상 80도에서는 460오옴이 되는 경우를 일예로 설명하면 제어부(14)는 Vout 의 전압값이 4V 보다 높거나 0.4V 보다 낮은 경우 에러조건이 만족되었다고 판단할 수 있다.

즉, 영하 40도에서는 써미스터(15b)의 저항값이 10오옴이므로 전압분배의 법 칙에 따라 Vout의 전압값은 4V가 되고, 영하 40도 보다 더 낮은 온도에서는 정특성 써미스터(15b)인 경우 저항값이 10오옴보다 더욱 낮아지므로 Vout의 전압값 역시 더욱 높아진다. 따라서 제어부(14)는 Vout의 전압값이 4V보다 더욱 높아진다면 에러조건이 만족한다고 판단할 수 있다.

마찬가지로 영상 80도에서는 써미스터(15b)의 저항값이 460 오옴이므로 전압분배의 법칙에 따라 Vout의 전압값은 0.4V가 되고, 영상 80도 보다 더 높은 온도에서는 전압값은 0.4V 보다 더욱 낮아진다. 따라서 제어부(14)는 Vout의 전압값이 0.4V보다 더욱 낮아진다면 에러조건이 만족한다고 판단할 수 있다.

여기서, 제2스칭부가 온 상태가 된다면 써미스터(15b) 양단은 쇼트상태가 되고 Vout의 전압값은 직류전압 5V와 같아진다. 제어부(14)는 Vout의 전압값 5V가 4V보다 높기 때문에 외부온도가 영하 40도 보다 더 낮은 온도라고 판단하여 에러조건이 만족된다고 판단한다. 이에 따라 제어부(14)는 도 2의 제1스위칭부를 오프시켜 부하게 공급되는 전원을 차단한다.

또한 제2스칭부가 오프 상태가 되면 써미스터(15b)와 저항 R 과의 전압분배법칙에 따른 Vout 의 전압에 따라 에러조건이 만족되는 판단한다. 주위 온도가 영상 80도보다 크지 않고, 또한 영하 40도보다 작지 않는다면 제어부(14)는 에러조건이 만족되지 않는다고 판단하고 도 2의 제1스위칭부에 제어신호를 인가하여 부하에 전원을 공급한다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 부하에 전원을 공급 또는 차단하는 경우에 스파크 발생을 최소화 할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

Claims

전원공급장치에 있어서,

부하에 전원을 공급하는 전원공급부와;

상기 부하로 공급되는 전원을 단속하는 제1스위칭부와;

소정의 에러발생 조건이 만족되는 경우 상기 부하로의 전원공급을 차단하도록 상기 제1스위칭부를 제어하는 제어부와;

상기 에러발생 조건이 만족되도록 단락되는 제2스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서,

에러감지부를 더 포함하고;

상기 제어부는 상기 에러감지부의 감지결과에 따라 상기 에러발생 조건이 만족되는지 판단하고,

상기 제2스위칭부는 상기 에러발생 조건이 만족되도록 상기 에러감지부의 감지결과를 조정하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제2항에 있어서,

상기 에러감지부는 온도에 따라 도통되는 전류값을 변화시키는 써미스터로 마련되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제3항에 있어서,

상기 제2스위칭부는 상기 써미스터의 양단을 연결/차단하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 제1스위칭부는 계전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.