KR101087623B1 - Electrical power-saving control apparatus, power supply including that apparatus and power-saving method thereof - Google Patents
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Abstract
전원 공급기의 전력 소모를 줄이기 위한 절전 제어 장치가 개시된다. 본 발명은 스위칭 회로 및 정류 회로를 포함한다. 상기 정류 회로는 교류 신호를 직류 신호로 정류한다. 상기 스위칭 회로는 상기 교류 신호 또는 상기 직류 신호 중 어느 하나가 전원 공급기의 EMI 필터의 입력 신호가 되도록 제어한다. 따라서, 상기 EMI 필터에 직류 신호가 제공되면, 상기 전원 공급기의 절전 효과가 발생된다. A power save control device for reducing power consumption of a power supply is disclosed. The present invention includes a switching circuit and a rectifying circuit. The rectifier circuit rectifies the AC signal into a DC signal. The switching circuit controls either the AC signal or the DC signal to be an input signal of an EMI filter of a power supply. Therefore, when a DC signal is provided to the EMI filter, a power saving effect of the power supply is generated.
전원 공급기, 절전 제어 장치, EMI 필터 Power Supplies, Power Save Control Units, EMI Filters
Description
본 발명은 절전 제어 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전원 공급기의 소모 전력을 줄이는 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power saving control device, and more particularly to a control device for reducing the power consumption of the power supply.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.1 is a block diagram of a power supply according to the prior art.
도 1을 참조하면, 전원 공급기(8)는 EMI 필터(electromagnetic interference filter: EMI filter, 80), 정류 회로(82), 그리고 부하(load, 9)가 도시되어 있다. EMI 필터(80)는 교류 신호의 입력 측에 위치되고, 전원 공급기(8)에 의해 발생되는 전자기 간섭(electromagnetic interference: EMI, 이하 'EMI'라고 칭함)을 줄이기 위해 사용된다. 정류 회로(82)는 부하(9)에 입력 신호를 제공하기 위해 교류 신호를 직류 신호로 변환한다.Referring to FIG. 1, a
환경을 보호하려는 인식이 점차 증가함에 따라, 일상 생활의 다양한 전자 제품에 사용되는 에너지 절약형 전원 공급기에 대한 요구도 증가되고 있다. 상술된 전원 공급기에 있어서, EMI 필터(80)는 교류 신호가 EMI 필터(80)에 입력되는 경우 내부 구성 요소들이 전력을 소비하게 되어 절전 효과가 없다. 전원 공급기(8)에 연결된 부하(9)가 절전 모드인 경우에 있어서도, EMI 필터(80)는 전력 소모를 줄일 수 없다. 따라서, 전원 공급기(8)로부터 발생되는 전력이 낭비된다. 상술된 전원 공급기(8)는 환경 보호의 요구에 적합하지 않다.As awareness of environmental protection grows, so does the need for energy-saving power supplies for a variety of electronic products in everyday life. In the above-described power supply, the
본 발명의 목적은 절전 제어 장치, 전압 공급기, 그리고 전압 공급기의 절전 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a power saving control device, a voltage supply, and a power saving method of the voltage supply.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상술된 목적들을 달성하기 위하여, 전원 공급기와 관련된 EMI 필터의 전력 소모를 줄이기 위한 절전 제어 장치는 제 1 정류 회로 그리고 스위칭 회로를 포함한다. 제 1 정류 회로는 교류 신호를 직류 신호로 정류한다. 스위칭 회로는 교류 신호 또는 상기 직류 신호 중 어느 하나가 전원 공급기의 EMI 필터의 입력 신호가 되도록 제어한다.According to an embodiment of the present invention, in order to achieve the above objects, a power saving control device for reducing power consumption of an EMI filter associated with a power supply includes a first rectifying circuit and a switching circuit. The first rectifier circuit rectifies the AC signal into a DC signal. The switching circuit controls either the AC signal or the DC signal to be an input signal of the EMI filter of the power supply.
상술된 기술적 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급기는, EMI 필터, 절전 제어 장치, 그리고 제 2 정류 회로를 포함한다. EMI 필터 회로는 절전 제어 장치와 제 2 정류 회로 사이에 연결된다. 절전 제어 장치는 제 1 정류 회로 그리고 스위칭 회로를 더 포함한다. 제 1 정류 회로는 교류 신호를 직류 신호로 정류한다. 스위칭 회로는 교류 신호 또는 직류 신호 중 어느 하나가 EMI 필터의 입력 신호가 되도록 제어한다.In order to solve the above technical problems, a power supply according to another embodiment of the present invention, an EMI filter, a power saving control device, and a second rectifier circuit. The EMI filter circuit is connected between the power saving control device and the second rectifier circuit. The power saving control device further includes a first rectifying circuit and a switching circuit. The first rectifier circuit rectifies the AC signal into a DC signal. The switching circuit controls either the AC signal or the DC signal to be the input signal of the EMI filter.
상술된 기술적 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전원 공급기의 전원 공급기의 EMI 필터의 전력 소모를 줄이기 위한 절전 방법은, In order to solve the above technical problems, a power saving method for reducing the power consumption of the EMI filter of the power supply of the power supply according to another embodiment of the present invention,
전원 공급기의 EMI 필터에 교류 신호가 전달되도록 제어하기 위하여 전원 공급기에 연결된 평상 모드(normal mode)로 동작하는 부하를 제공하는 단계; 및 전원 공급기의 EMI 필터에 직류 신호가 전달되도록 제어하기 위하여 전원 공급기에 연결된 절전 모드(power saving mode)로 동작하는 부하를 제공하는 단계를 포함한다.Providing a load operating in a normal mode coupled to the power supply for controlling the AC signal to be delivered to the EMI filter of the power supply; And providing a load operating in a power saving mode coupled to the power supply to control the direct current signal to be delivered to the EMI filter of the power supply.
결과적으로, 본 발명은 EMI 필터가 직류 신호를 제공받는 경우, EMI 필터의 내부 커패시터들의 용량성 리액턴스(capacitive reactance)가 무한대에 가까워 지기 때문에, 전원 공급기의 전력 소모를 줄이도록 EMI 필터의 전력 소모는 '0'에 가까워지는 효과를 얻을 수 있다.As a result, when the EMI filter is provided with a DC signal, the capacitive reactance of the internal capacitors of the EMI filter approaches infinity, so that the power consumption of the EMI filter is reduced to reduce the power consumption of the power supply. The effect of approaching '0' can be obtained.
본 발명의 실시 예에 따르면, 전원 공급기의 EMI 필터는 절전 효과를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the EMI filter of the power supply may improve the power saving effect.
본 발명의 주 목적은 전원 공급기의 평상 모드에 영향을 주지 않고 EMI 필터의 전력 소모를 줄일 수 잇는 절전 전원 공급기를 제공하기 위한 것이다. 일반적인 것 처럼, 전원 공급기의 EMI 필터들은 교류 신호의 입력 측에 위치하고, EMI 필터의 전력 소모는 용량성 리액턴스(capacitive reactance), 등가 직렬 저항(equivalent series resistance: ESR), 코일들(coils), 그리고 X/Y 커패시터 들(X/Y capacitors)의 선로 손실로부터 발생된다. 따라서, 본 발명은 커패시터들의 용량성 리액턴스가 무한대에 가까워지도록 제어하여, 에너지 절약 성능이 요구되는 만큼, 커패시터들의 전력 소모를 향상되게 줄일 수 있다. 결과적으로, EMI 필터들의 전체 전력 소모가 감소되고 전원 공급기는 에너지 절약을 달성할 수 있다.It is a main object of the present invention to provide a power saving power supply which can reduce the power consumption of an EMI filter without affecting the normal mode of the power supply. As is common, EMI filters in the power supply are located at the input side of the AC signal, and the power consumption of the EMI filter is dependent on capacitive reactance, equivalent series resistance (ESR), coils, and Generated from line losses in X / Y capacitors. Therefore, the present invention can control the capacitive reactance of the capacitors to reach infinity, thereby reducing the power consumption of the capacitors as much as energy saving performance is required. As a result, the overall power consumption of the EMI filters is reduced and the power supply can achieve energy savings.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.2 is a block diagram of a power supply according to a first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전원 공급기(1)는 절전 제어 장치(10), EMI 필터(12), 그리고 제 2 정류 회로(14)를 포함한다. 절전 제어 장치(10)는 EMI 필터(12)와 교류 신호의 입력 측 사이에 연결된다. EMI 필터(12)는 절전 제어 장치(10)와 제 2 정류 회로(14) 사이에 연결된다. 제 2 정류 회로(14)의 출력 측은 부하(9)에 전기적 에너지를 공급한다. 전원 공급기(1)가 부하(9)에 전기적 에너지를 공급하는 동안, 부하(9)의 동작 상태는 전원 공급기(1)가 평상 모드 또는 절전 모드 중 어느 하나로 동작되도록 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 로드(9)가 평상 모드로 동작하는 경우, 전원 공급기(1)도 대응되어 평상 모드로 동작한다. 다른 예로써, 로드(9)가 절전 모드로 동작하는 경우, 전원 공급기(1)도 각각 절전 모드로 동작한다.Referring to FIG. 2, the
EMI 필터(12)와 제 2 정류 회로(14)에 대한 기술적 특징은 잘 알려져 있기 때문에, 상세한 설명은 생략될 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 공급기(1)를 평상 모드 또는 절전 모드로 제어하기 위해 사용되는 절전 제어 장치(10)는 제 1 정류 회로(101) 그리고 스위칭 회로(103)을 더 포함한다. 제 1 정류 회로(101)는 전원 공급기(1)에 입력되는 교류 신호를 직류 신호로 정류한다. 스위칭 회로(103)는 교류 신호 또는 제 1 정류 회로(101)에 의해 정류된 직류 신호 중 어느 하나가 EMI 필터(12)에 제공되도록 제어한다. 도 2에서는 스위칭 회로(103)가 제 1 정류 회로(101)에 직렬로 연결된 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이러한 구조는 오직 편의적, 참고적, 예시적으로 제공되었으며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 목적으로 도시된 것은 아니다. 예를 들면, 구성 요소들은 병렬로 연결될 수 있다.Since the technical features of the
더욱이, 절전 제어 장치(10)의 동작 원리가 제공된다. 절전 제어 장치(10)의 스위칭 회로(103)는 전환 스위치(change-over switch)로서 예시될 것이다. 전환 스위치는 교류 신호 또는 직류 신호 중 어느 하나와 같은 입력 신호가 EMI 필터의 전달 경로에 제공되도록 제어한다. 예를 들면, 전환 스위치는 교류 신호가 전환 스위치를 통하여 EMI 필터(12)에 바로 흐르도록 도통한다. 반면에, 전환 스위치는 제 1 정류 회로(101)에 의해서 정류된 직류 신호가 전환 스위치를 통하여 EMI 필터(12)에 흐르지 않도록 차단한다. 부하(9)의 동작 상태에 따라, 전환 스위치의 도통 상태 또는 차단 상태가 결정될 수 있다. 예를 들면, 부하(9)가 평상 모드로 동작하는 경우, 전환 스위치는 온(on) 상태로 스위치되고, 부하(9)가 절전 모드로 동작하는 경우, 전환 스위치는 오프(off) 상태로 스위치된다. Moreover, the principle of operation of the power
EMI 필터(12)가 교류 신호를 제공받으면, EMI 필터(12)의 용량성 리액턴스, 등가 직렬 저항, 코일들, 그리고 X/Y 커패시터들의 선로 손실로 인해 내부적으로 전력 소모가 발생된다. 그러나, EMI 필터(12)가 직류 신호를 제공받으면, X/Y 커패시터들의 용량성 리액턴스가 무한대에 가까워지기 때문에, 전력 소모가 거의 '0'에 가깝게 줄어든다. 따라서, EMI 필터(12)의 전력 소모는 오로지 코일들과 선로로부터 발생된다. 결과적으로, 직류 신호가 제공됨으로써 발생되는 EMI 필터(12)의 전 력 소모는 교류 신호가 제공됨으로써 발생되는 전력 소모보다 상대적으로 작다.When the
다시 말해서, 전원 공급기(1)의 절전 제어 장치(10)의 제어 하에, EMI 필터(12)에 직류 신호가 제공되면 절전이 이루어지고, 전원 공급기(1)는 여전히 부하(9)에 전기적 에너지를 공급할 수 있다. 만약 전원 공급기(1)가 평상 모드로 동작되어야 한다면, 절전 제어 장치(10)의 스위칭 회로(103)는 도통 상태로 제어될 수 있다.In other words, under the control of the power
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.3 is a block diagram of a power supply according to a second embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전원 공급기(1a)는 절전 제어 장치(10a), EMI 필터(12), 그리고 제 2 정류 회로(14)를 포함한다. 전원 공급기(1a)의 기술적 특징과 명세는 절전 제어 장치(10a)의 제 1 정류기(101a) 그리고 스위칭 회로(103a)를 제외하고 도 2와 동일하다. 따라서, 절전 제어 장치(10a)의 도면에 의하면, 스위치 회로(103a)는 전환 스위치로 고려될 수 있다. 전환 스위치는 접점 A의 전달 경로를 통해 흐르는 교류 신호 또는 접점 B의 전달 경로를 통해 흐르는 직류 신호 중 어느 하나가 EMI 필터(12)에 입력되도록 접점 A에 단락 되거나 접점 B에 단락 될 수 있다. 예를 들면, 부하(9)가 평상 모드로 동작하고 전환 스위치가 접점 A에 단락 되면, 교류 신호는 EMI 필터(12)에 바로 전달된다. 반면, 부하(9)가 절전 모드로 동작하고 전환 스위치가 접점 B에 단락 되면, 제 1 정류 회로(101a)에 의해 정류된 직류 신호는 EMI 필터(12)에 바로 전달된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 정류기(101a)의 도면은 반파 정류 회로이다.Referring to FIG. 3, the
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전원 공급기의 블럭도이다. 4 is a block diagram of a power supply according to a third embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 전원 공급기(1b)는 절전 제어 장치(10b), EMI 필터(12), 그리고 제 2 정류 회로(14)를 포함한다. 전원 공급기(1b)의 기술적 특징과 명세는 제 1 정류기(10b)의 구성이 전파 정류 회로(브릿지 정류 회로)인 것을 제외하고 도 3과 동일하다. EMI 필터(12)의 입력 신호는 스위치 회로(103b)에 의해 접점 A의 전달 경로를 통해 전달되는 교류 신호 또는 접점 B의 전달 경로를 통해 전달되는 직류 신호 중 어느 하나로 결정된다. Referring to FIG. 4, the
상술된 스위칭 회로의 실제 동작에 관해서, 스위칭 회로는 자동적으로 스위칭 동작이 수행할 수 있다. 예를 들면, 전환 스위치의 스위칭 상태는 스위칭 회로에 의한 제어 신호의 보상에 따라 관리된다. 전환 스위치의 상태는 도 2에 도시된 바와 같이 도통 또는 차단할 수 있거나 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 접점 A 또는 접점 B로 단락 할 수 있다. 제어 신호는 부하가 절전 모드인 경우 출력 신호가 될 수 있다. 따라서, 부하의 동작 상태는 스위칭 회로에 의한 제어 신호 보상에 관한 것이다. With regard to the actual operation of the switching circuit described above, the switching circuit can automatically perform the switching operation. For example, the switching state of the changeover switch is managed in accordance with the compensation of the control signal by the switching circuit. The state of the changeover switch can be turned on or off as shown in FIG. 2 or shorted to contact A or contact B as shown in FIGS. 3 and 4. The control signal can be an output signal when the load is in power saving mode. Thus, the operating state of the load relates to control signal compensation by the switching circuit.
결과적으로, 절전 모드에 있는 부하에 의해서 발생되는 제어 신호는 직류 신호의 전달 경로와 EMI 필터의 입력 측을 연결할 수 있는 스위칭 회로에 제공된다. 또한, 제어 신호는 교류 신호의 전달 경로와 EMI 필터의 입력 측을 연결할 수 있는 스위치 회로에는 제공되지 않는다. As a result, the control signal generated by the load in the power saving mode is provided to a switching circuit capable of connecting the transmission path of the DC signal and the input side of the EMI filter. In addition, the control signal is not provided in the switch circuit that can connect the transmission path of the AC signal and the input side of the EMI filter.
도 5는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 전원 공급기의 회로도이다. 5 is a circuit diagram of a power supply according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 전원 공급기(1c)는 절전 제어 장치(10c), EMI 필터(12), 그리고 제 2 정류 회로(14)를 포함한다. 절전 제어 장치(10c)는 EMI 필터와 교류 신호의 입력 측 사이에 연결된다. EMI 필터(12)는 절전 제어 장치(10c)와 제 2 정류 회로(14) 사이에 연결되어, 제 2 정류 회로(14)의 출력 측은 부하(9)에 전기적 에너지를 공급한다. 절전 제어 장치(10c)는 제 1 정류 회로(101) 및 스위칭 회로(103c)를 더 포함한다. 제 1 정류 회로(101)는 복수의 다이오드들(D1~D2), 저항기(R1), TVS 다이오드(ZD1), 그리고 커패시터(C2)를 포함한다. 스위칭 회로(103c)는 복수의 저항기들(R2~R4), 복수의 트랜지스터들(Q1~Q2), 그리고 전환 스위치(SW)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the
상술한 제 4 실시 예에 따르면, 스위칭 회로(103c)의 저항기들(R3~R4) 그리고 트랜지스터(Q2)는 구동회로로 여겨진다. 그 결과, 구동 회로는 광 커플러로 도시된 전환 스위치의 도통과 차단을 제어한다. 구동 회로가 부하(9)가 절전 모드인 것을 나타내는 제어 신호를 제공받음에 따라, 트랜지스터(Q2)와 광 커플러 모두 도통된다. 그 결과, 제 1 정류 회로(101)에 의해 정류된 직류 신호가 광 커플러와 트랜지스터를 통하여 EMI 필터(12)로 흐를 수 있다. 구동 회로가 제어 신호를 제공받지 못하는 경우, 트랜지스터(Q2)와 광 커플러는 차단된다. 그 결과, 제 1 정류 회로(101)에 의해 정류된 직류 신호 대신 교류 신호가 광 커플러와 트랜지스터(Q2)를 통하여 EMI 필터(12)로 흐를 수 있다.According to the fourth embodiment described above, the resistors R3 to R4 and the transistor Q2 of the
본 발명의 실시 예들에 따르면, 직류 신호가 EMI 필터의 입력 신호가 되도록 제어함으로써 EMI 필터의 전력 소모를 줄일 수 있다. 따라서, 절전의 목적이 달성된다. 본 발명은 직류 신호의 전달 경로 또는 교류 신호의 전달 경로로 각각 제어하기 위한 전환 스위치와 같은 스위칭 회로에 관한 것이다. 상술된 실시 예들에 따 르면, 스위칭 회로의 스위칭 상태는 수동적으로 동작될 수 있고, 전환 스위치는 전자적 스위치 또는 기계적 스위치가 될 수 있다.According to embodiments of the present invention, by controlling the DC signal to be the input signal of the EMI filter, it is possible to reduce the power consumption of the EMI filter. Thus, the purpose of power saving is achieved. The present invention relates to a switching circuit such as a changeover switch for respectively controlling the transmission path of the DC signal or the transmission path of the AC signal. According to the embodiments described above, the switching state of the switching circuit can be manually operated, and the changeover switch can be an electronic switch or a mechanical switch.
게다가, 상술된 절전 제어 장치의 부하는 주로 절전 모드로 동작한다. 그 결과, 전원 공급기는 저전력 출력으로 에너지 절약 동작이 가능하게 되고, 이에 따라, EMI 필터의 전력 소모를 줄이는 효과가 얻어진다. 반면에, 절전 제어 장치의 부하가 평상 모드로 동작하는 경우, 전원 공급기는 EMI 필터에 의해 수행되는 EMI 제거가 평상적인 성능으로 제공되도록 고전력 출력으로 평상 모드를 유지한다.In addition, the load of the above-described power saving control device operates mainly in the power saving mode. As a result, the power supply is capable of energy saving operation with a low power output, thereby reducing the power consumption of the EMI filter. On the other hand, when the load of the power saving control device operates in the normal mode, the power supply maintains the normal mode with the high power output such that EMI cancellation performed by the EMI filter is provided at normal performance.
상술된 설명은 본 발명의 범위를 한정하지 않는 본 발명의 실시 예에 불과하다. 본 발명의 청구 범위에 바탕을 두는 다양한 변경, 대체, 또는 수정 모두는 본 발명의 범위에 포함되는 결과로 보여진다.The foregoing descriptions are merely exemplary embodiments of the present invention which do not limit the scope of the present invention. Various changes, substitutions, or modifications based on the claims of the present invention are all shown as a result of the scope of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.1 is a block diagram of a power supply according to the prior art.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.2 is a block diagram of a power supply according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.3 is a block diagram of a power supply according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 전원 공급기의 블럭도이다.4 is a block diagram of a power supply according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 전원 공급기의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a power supply according to a fourth embodiment of the present invention.
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