KR101080742B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 입력단과 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제1 커패시터를 포함하는 제1 전원공급부, 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 전원공급부의 제1 커패시터의 전압이 제1 기준 전압에 도달하면 상기 입력단의 입력 전압이 상기 제2 커패시터에 충전되는 제2 전원공급부, 상기 제1 전원공급부와 상기 제2 전원공급부의 출력단에 일단이 연결되고, 상기 제2 전원공급부의 제2 커패시터의 전압이 제2 기준 전압에 도달하면 턴온되는 출력 제어용 스위치를 포함하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.

전원 공급 장치, 커패시터, 병렬, 비교기, 스위치

Description

전원 공급 장치{Power supply}

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 전압을 충전하는 커패시터의 진입 전류를 감소시킬 수 있는 전원 공급 장치에 관한 것이다.

위성체의 모든 전장품은 전자파적합성 시험을 거치게 된다. 전자파적합성 실험 중에 전원 초기에 전장박스 안으로 발생하는 진입전류에 대한 실험을 통과해야만 위성체에 사용할 수 있다.

도 1은 종래 위성체 전장박스의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타낸 회로도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 종래에는 입력 전압을 진입전류 감소 필터(1)에서 필터링한 후에 안정화 커패시터(Co)에 입력 전압을 충전하여, 안정화 커패시터(Co)에 충전된 전압을 출력 전압으로 출력하였다.

출력 전압의 안정성을 위해서는 안정화 커패시터(Co)의 용량이 클수록 좋지만, 커패시터의 용량이 클수록 전원을 켜는 순간에 커패시터 쪽으로 진입 전류가 커지게 되어 전원공급부에 부하가 가해져 불량이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이와 반대로, 안정화 커패시터(Co)의 용량을 작게 할 경우에는 진입 전류는 감소하나 출력 전압의 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 입력 전압을 충전하는 커패시터의 진입 전류를 감소시키면서 출력 전압을 안정적으로 제어할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 입력단과 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제1 커패시터를 포함하는 제1 전원공급부, 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 전원공급부의 제1 커패시터의 전압이 제1 기준 전압에 도달하면 상기 입력단의 입력 전압이 상기 제2 커패시터에 충전되는 제2 전원공급부, 상기 제1 전원공급부와 상기 제2 전원공급부의 출력단에 일단이 연결되고, 상기 제2 전원공급부의 제2 커패시터의 전압이 제2 기준 전압에 도달하면 턴온되는 출력 제어용 스위치를 포함하는 전원 공급 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 입력단과 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제1 커패시터를 포함하는 제1 전원공급부, 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 상기 입력 전압을 충전하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 전원공급부의 제1 커패시터의 전압이 제1 기준 전압에 도달하면 상기 입력 전압이 상기 제2 커패시터에 충전되는 제2 전원공급부, 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 상기 입력 전압을 충전하는 제3 커패시터를 포함하며, 상기 제2 전원공급 부의 제2 커패시터의 전압이 제2 기준 전압에 도달하면 상기 입력 전압이 상기 제3 커패시터에 충전되는 제3 전원공급부, 상기 제1 내지 제3 전원공급부의 출력단에 일단이 연결되고, 상기 제3 전원공급부의 제3 커패시터의 전압이 제3 기준 전압에 도달하면 턴온되는 출력 제어용 스위치를 포함하는 전원 공급 장치가 제공된다.

본 발명의 실시 예에서는 복수의 커패시터를 병렬로 연결함으로써, 하나의 안정화 커패시터를 이용하는 종래에 비해 커패시터의 용량이 감소하여 진입 전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 복수의 커패시터를 병렬로 연결하여 입력 전압을 충전함으로써, 종래에 비해 진입 전류를 감소시키는 별도의 필터 없이 진입 전류를 감소시킬 수 있다.

더하여, 복수의 커패시터에 순차적으로 전압을 충전한 후 복수의 커패시터에 충전된 전압을 합쳐서 최종 출력 전압으로 출력함으로써, 최종 출력 전압이 과도하게 출력되어 전원 공급 장치의 후단에 연결된 장치에 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전원 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유 사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전원 공급 장치는 제1 전원공급부(10) 및 제2 전원공급부(20)와 출력 제어용 스위치(Sout)를 포함한다.

출력 제어용 스위치(Sout)의 일단은 제1 및 제2 전원공급부(10, 20)의 출력단과 연결되고, 출력 제어용 스위치(Sout)는 제2 전원공급부(20)의 출력 신호에 의해 온/오프(on/off)가 제어된다.

제1 전원공급부(10)는 입력 전압이 입력되는 입력단에 애노드가 연결되는 제1 다이오드(D1)와, 제1 다이오드(D1)의 캐소드에 일단이 연결되고 타단은 접지에 연결되는 제1 커패시터(C1)와, 제1 다이오드(D1)와 제1 커패시터(C1)의 접점에 애 노드가 연결되고 출력 제어용 스위치(Sout)의 일단에 캐소드가 연결되는 제2 다이오드(D2)와, 제1 커패시터(C1)와 제2 다이오드(D2)의 접점에 (-)단자가 연결되고 (+)단자로는 제1 커패시터(C1)에 충전되는 제1 기준 전압(V1_ref)이 입력되는 제1 비교기(11)를 포함한다.

제1 비교기(11)의 출력단은 제2 전원공급부(20)의 입력 제어용 스위치(S1)로 출력된다.

제2 전원공급부(20)는 일단은 입력단에 연결되어 제1 비교기(11)의 출력 신호에 따라 온/오프(on/off)가 제어되는 입력 제어용 스위치(S1)와, 입력 제어용 스위치(S1)의 타단에 애노드가 연결되는 제3 다이오드(D3)와, 제3 다이오드(D3)의 캐소드에 일단이 연결되고 타단은 접지에 연결되는 제2 커패시터(C2)와, 제3 다이오드(D3)와 제2 커패시터(C2)의 접점에 애노드가 연결되고 출력 제어용 스위치(Sout)의 일단에 캐소드가 연결되는 제4 다이오드(D4)와, 제2 커패시터(C2)와 제4 다이오드(D4)의 접점에 (-) 단자가 연결되고 (+)단자로는 제2 커패시터(C2)의 제2 기준 전압(V2_ref)이 입력되는 제2 비교기(21)를 포함한다.

제2 비교기(21)의 출력단은 출력 제어용 스위치(Sout)로 출력된다.

이때, 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 합친 전압을 본 발명의 전원 공급 장치가 출력하고자 하는 최종 출력 전압과 같다.

상기한 도 2의 구성에 따른 상세 동작을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 입력단으로 입력 전압이 입력되기 전에 입력 제어용 스위치(S1)와 출력 제어용 스위치(Sout)는 오프된 상태를 유지한다.

입력 전압이 입력되면, 제1 전원공급부(10)의 제1 다이오드(D1)를 거쳐 제1 커패시터(C1)에 전압이 충전된다. 제1 커패시터(C1)에 전압이 충전됨에 따라 제1 비교기(11)의 (-)단자의 전압값은 상승하게 되고, 제1 비교기(11)의 (+)단자로는 제1 커패시터(C1)의 용량에 대응되게 설정된 제1 기준 전압(V1_ref)이 입력된다.

제1 커패시터(C1)에 충전되는 전압이 제1 기준 전압(V1_ref) 이상이 되면, 제1 비교기(11)는 입력 제어용 스위치(S1)를 턴온시키는 제어신호를 입력 제어용 스위치(S1)로 출력한다.

입력 제어용 스위치(S1)가 제1 비교기(11)의 출력 신호에 의해 턴온되면, 제2 전원공급부(20)의 제3 다이오드(D3)를 거쳐 제2 커패시터(C2)에 전압이 충전된다. 제2 커패시터(C2)에 전압이 충전됨에 따라 제2 비교기(21)의 (-)단자의 전압값은 상승하게 되고, 제2 비교기(21)의 (+)단자로는 제2 커패시터(C2)의 용량에 대응되게 설정된 제2 기준 전압(V2_ref)가 입력된다.

제2 커패시터(C2)에 충전되는 전압이 제2 기준 전압(V2_ref) 이상이 되면, 제2 비교기(21)는 출력 제어용 스위치(Sout)를 턴온시키는 제어신호를 출력 제어용 스위치(Sout)로 출력한다.

그러면, 출력 제어용 스위치(Sout)는 제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)에 충전된 전압이 합쳐진 전압을 최종 출력 전압으로 출력한다.

이와 같이, 본 발명에서는 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)를 병렬로 연결함으로써, 하나의 안정화 커패시터를 이용하는 종래에 비해 커패시터의 용량이 감소하여 진입 전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)를 병렬로 연결하여 입력 전압을 충전함으로써, 종래에 비해 진입 전류를 감소시키는 별도의 필터 없이 진입 전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 제1 커패시터(C1)에 충전 전압이 제1 기준 전압(V1_ref)에 도달하면 제2 커패시터(C2)에 전압을 충전하는 방식으로 병렬로 연결된 커패시터를 순차적으로 충전함으로써, 최종 출력 전압이 과도하게 출력되어 전원 공급 장치의 후단에 연결된 장치에 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전원 안정성을 확보할 수 있다.

도 2에서는 전원공급부가 제1 및 제2 전원공급부(10, 20)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 전원공급부(100_1~100_N)를 포함할 수 있다.

복수의 전원공급부(100_1~100_N) 중 제1 번째 전원공급부(100_1)는 도 2의 제1 전원공급부(10)와 그 구성 및 동작이 동일하고, 제2 내지 제N-1 번째 전원공급부(100_2~100_N-1)는 비교기(101_2)의 출력이 다음 전원공급부의 입력 제어용 스위치에 인가되는 것을 제외하고 도 2의 제2 전원공급부(20)과 그 구성 및 동작이 동일하고, 제N 번째 전원공급부(100_N)는 도 2의 제2 전원공급부(20)과 그 구성 및 동작이 동일하다.

상기한 도 3의 구성에 따른 상세 동작을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 입력단으로 입력 전압이 입력되기 전에 제2 번째 전원공급부(100_2) 내지 제N 번째 전원공급부(100_N)의 입력 제어용 스위치(S_1~S_(N-1))와 출력 제어 용 스위치(Sout)는 오프된 상태를 유지한다.

입력 전압이 입력되어 제1 번째 전원공급부(100_1)의 커패시터(C11)의 충전 전압이 기준 전압(V11_ref)에 도달하면, 제2 번째 전원공급부(100_2)의 입력 제어용 스위치(S_1)이 턴온된다.

입력 제어용 스위치(S_1)이 턴온되면, 제2 번째 전원공급부(100_2)의 커패시터(C12)에 입력 전압이 충전된다. 제2 번째 전원공급부(100_2)의 커패시터(C12)의 충전 전압이 기준 전압(V12_ref)에 도달하면, 제3 번째 전원공급부(100_3)의 입력 제어용 스위치(도시하지 않음)가 턴온된다.

상기한 바와 같이 제2 번째 전원공급부(100_2)에서 제N 번째 전원공급부(100_N)의 커패시터까지 순차적으로 전압이 충전 완료되면, 제N번째 전원공급부(100_N)의 비교기(101-N)의 출력 신호가 출력 제어용 스위치(Sout)를 온시킨다.

그러면, 제1 번째 내지 제 N번째 커패시터에 충전된 전압이 합쳐진 전압이 최종 출력 전압으로 출력된다.

이와 같이, 본 발명에서는 복수의 커패시터(C11~Cn)를 병렬로 연결함으로써, 하나의 안정화 커패시터를 이용하는 종래에 비해 커패시터의 용량이 감소하여 진입 전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 복수의 커패시터(C11~Cn)를 병렬로 연결하여 입력 전압을 충전함으로써, 종래에 비해 진입 전류를 감소시키는 별도의 필터 없이 진입 전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 복수의 커패시터에 순차적으로 전압을 충전한 후 복수의 커패시터에 충전된 전압을 합쳐서 최종 출력 전압으로 출력함으로써, 최종 출력 전압이 과도하게 출력되어 전원 공급 장치의 후단에 연결된 장치에 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전원 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명에서는 입력단과 커패시터 사이 다이오드를 연결하여 커패시터에 충전된 전압이 입력단으로 출력되는 방지할 수 있고, 출력단과 커패시터 사이에 다이오드를 연결하여 최종 출력 전압이 커패시터로 유입되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래 위성체 전장박스의 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

Claims (9)

1. 입력단과 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제1 커패시터를 포함하는 제1 전원공급부,

   상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 전원공급부의 제1 커패시터의 전압이 제1 기준 전압에 도달하면 상기 입력단의 입력 전압이 상기 제2 커패시터에 충전되는 제2 전원공급부, 및

   상기 제1 전원공급부와 상기 제2 전원공급부의 출력단에 일단이 연결되고, 상기 제2 전원공급부의 제2 커패시터의 전압이 제2 기준 전압에 도달하면 턴온되는 출력 제어용 스위치를 포함하고,

   제1 전원공급부는,

   애노드는 상기 입력단에 연결되고 캐소드는 상기 제1 커패시터에 연결된 제1 다이오드,

   제1 입력 단자는 상기 제1 다이오드와 상기 제1 커패시터의 접점에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 제1 커패시터의 용량에 대응되는 상기 제1 기준 전압이 입력되고, 출력 단자는 상기 제2 전원공급부와 연결되는 제1 비교기, 및

   애노드는 상기 제1 커패시터에 연결되고 캐소드는 상기 출력 제어용 스위치에 연결되는 제2 다이오드를 포함하는 전원 공급 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 커패시터 및 제2 커패시터는 병렬로 연결된 전원 공급 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2 전원공급부는,

   상기 입력단에 일단이 연결되며, 상기 제1 비교기의 출력 신호에 의해 온/오프되는 입력 제어용 스위치,

   애노드는 상기 입력 제어용 스위치에 연결되고 캐소드는 상기 제2 커패시터에 연결되는 제3 다이오드,

   제1 입력 단자는 상기 제3 다이오드와 상기 제2 커패시터의 접점에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 제2 커패시터의 용량에 대응되는 상기 제2 기준 전압이 입력되고, 출력 단자는 상기 출력 제어용 스위치와 연결되는 제2 비교기, 및

   애노드는 상기 제2 커패시터에 연결되고 캐소드는 상기 출력 제어용 스위치에 연결되는 제4 다이오드를 더 포함하는 전원 공급 장치.
5. 입력단과 출력단 사이에 연결되어 입력 전압을 충전하는 제1 커패시터를 포함하는 제1 전원공급부,

   상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 상기 입력 전압을 충전하는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 제1 전원공급부의 제1 커패시터의 전압이 제1 기준 전압에 도달하면 상기 입력 전압이 상기 제2 커패시터에 충전되는 제2 전원공급부,

   상기 입력단과 상기 출력단 사이에 연결되어 상기 입력 전압을 충전하는 제3 커패시터를 포함하며, 상기 제2 전원공급부의 제2 커패시터의 전압이 제2 기준 전압에 도달하면 상기 입력 전압이 상기 제3 커패시터에 충전되는 제3 전원공급부, 및

   상기 제1 내지 제3 전원공급부의 출력단에 일단이 연결되고, 상기 제3 전원공급부의 제3 커패시터의 전압이 제3 기준 전압에 도달하면 턴온되는 출력 제어용 스위치를 포함하는 전원 공급 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 커패시터 내지 제3 커패시터는 병렬로 연결된 전원 공급 장치.
7. 제5항에 있어서,

   제1 전원공급부는,

   애노드는 상기 입력단에 연결되고 캐소드는 상기 제1 커패시터에 연결된 제1 다이오드,

   제1 입력 단자는 상기 제1 다이오드와 상기 제1 커패시터의 접점에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 제1 커패시터의 용량에 대응되는 상기 제1 기준 전압이 입력되고, 출력 단자는 상기 제2 전원공급부와 연결되는 제1 비교기, 및

   애노드는 상기 제1 커패시터에 연결되고 캐소드는 상기 출력 제어용 스위치에 연결되는 제2 다이오드를 더 포함하는 전원 공급 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제2 전원공급부는,

   상기 입력단에 일단이 연결되며, 상기 제1 비교기의 출력 신호에 의해 온/오프되는 제1 입력 제어용 스위치,

   애노드는 상기 입력 제어용 스위치에 연결되고 캐소드는 상기 제2 커패시터에 연결되는 제3 다이오드,

   제1 입력 단자는 상기 제3 다이오드와 상기 제2 커패시터의 접점에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 제2 커패시터의 용량에 대응되는 상기 제2 기준 전압이 입력되고, 출력 단자는 상기 제3 전원공급부와 연결되는 제2 비교기, 및

   애노드는 상기 제2 커패시터에 연결되고 캐소드는 상기 출력 제어용 스위치에 연결되는 제4 다이오드를 더 포함하는 전원 공급 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제3 전원공급부는,

   상기 입력단에 일단이 연결되며, 상기 제2 비교기의 출력 신호에 의해 온/오프되는 제2 입력 제어용 스위치,

   애노드는 상기 입력 제어용 스위치에 연결되고 캐소드는 상기 제3 커패시터 에 연결되는 제5 다이오드,

   제1 입력 단자는 상기 제5 다이오드와 상기 제3 커패시터의 접점에 연결되고, 제2 입력 단자는 상기 제3 커패시터의 용량에 대응되는 상기 제3 기준 전압이 입력되고, 출력 단자는 상기 출력 제어용 스위치와 연결되는 제3 비교기, 및

   애노드는 상기 제3 커패시터에 연결되고 캐소드는 상기 출력 제어용 스위치에 연결되는 제6 다이오드를 더 포함하는 전원 공급 장치.

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