KR101113956B1 - 멀티 모드 출력 및 정전력 제어가 가능한 의료기기용 전력변환장치 - Google Patents

멀티 모드 출력 및 정전력 제어가 가능한 의료기기용 전력변환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의료기기용 전력변환장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수백 볼트[V] 출력과 수 키로 볼트[KV] 출력으로 구분되는 서로 다른 모드를 출력할 수 있어 여러 종류의 의료기기로 전력 공급이 가능하고, 출력 전압 및 전류를 측정하여 정전력 제어함으로써 안정적인 전력을 공급할 수 있는 의료기기용 전력변환장치에 관한 것이다.

Description

멀티 모드 출력 및 정전력 제어가 가능한 의료기기용 전력변환장치{Power converter capable multi-mode output and constant power control for medical devices}
본 발명은 의료기기용 전력변환장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 수백 볼트[V] 출력과 수 키로 볼트[KV] 출력으로 구분되는 서로 다른 모드를 출력할 수 있어 여러 종류의 의료기기로 전력 공급이 가능하고, 출력 전압 및 전류를 측정하여 정전력 제어함으로써 안정적인 전력을 공급할 수 있는 의료기기용 전력변환장치에 관한 것이다.
산부인과 시술이나 외과 시술용 같은 정밀의료기기에서는 진공관을 사용하지 않고서 메가헤르쯔 이상의 고주파, 고전압의 정전력을 공급하기란 매우 어려운 일이다.
또한, 의료기기용 전력변환장치는 그 종류가 다양하여 수백 볼트에서 수 키로 볼트까지 다양한 전력을 요구하는데 일반적으로 수백 볼트 대의 전력을 공급하는 전력변환장치와 수 키로 볼트대의 전력을 공급하는 전력변환장치는 서로 다른 장치로 제작되므로 호환성이 매우 낮은 문제점이 있다.
또한, 의료기기의 동작은 환자의 안전과 직결되므로 매우 중요한데 과전류나 계통 이상 발생시 즉시 전력변환장치의 동작을 멈추게 할 수 있는 전력변환장치의 요구가 있다.
본 발명자들은 다양한 종류의 의료기기로 전력을 공급할 수 있고, 계통이나 출력에 이상이 발생할 경우 즉시 동작을 정지시켜 환자의 안전을 확보할 수 있으며, 메가헤르쯔 이상의 고주파 전력을 정전력으로 안정적으로 출력할 수 있는 의료기기용 전력변환장치를 연구한 결과, 두 개의 고주파 변압기를 구비하여 서로 다른 모드로 안정적인 전력을 출력할 수 있고, 전력반도체를 이용하여 고주파 전력을 출력할 수 있으며, 출력전압 및 전류를 측정하여 정전력 제어가 가능한 의료기기용 전력변환장치의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 수백 볼트의 일반 모드와 수 키로 볼트의 고전압 모드를 서로 구분하여 출력할 수 있는 의료기기용 전력변환장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 메가헤르쯔 이상의 고주파 전력을 출력할 수 있는 의료기기용 전력변환장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 출력되는 전압 및 전류를 측정하여 스위칭 듀티비를 조절함으로써 정전력 제어가 가능한 의료기기용 전력변환장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 계통에 이상이 발생하거나 기기 내에서 과전류가 발생할 경우 즉시 동작을 정지시켜 환자의 안전을 보장할 수 있는 의료기기용 전력변환장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상용전원을 정류하는 정류부; 정류된 상용전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터부; 상기 직류전원을 고주파 교류전원으로 변환하여 출력하는 공진형 인버터부; 상기 컨버터부와 상기 공진형 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 공진형 인버터부는 모드 절환 릴레이를 이용하여 서로 병렬로 연결되고, 상기 고주파 교류전원이 일반 모드(V)로 출력되게 하는 제1 고주파 변압기 및 상기 고주파 교류전원이 고전압 모드(KV)로 출력되게 하는 제2 고주파 변압기를 포함하고, 상기 제어부는 상기 모드 절환 릴레이를 스위칭하여 상기 일반 모드와 상기 고전압 모드를 선택적으로 출력할 수 있는 의료기기용 전력변환장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 공진형 인버터부:는 직렬로 연결되는 두 개의 스위칭 소자 한 쌍이 서로 병렬로 연결되는 풀-브릿지 스위치; 상기 각 쌍의 스위칭 소자의 사이 단에 연결되는 공진용 인덕터; 상기 공진용 인덕터들의 출력단에 양단이 연결되며, 상기 제1 고주파 변압기의 입력단에 병렬로 연결되는 제1 공진용 커패시터; 및 제1 모드 절환 릴레이를 이용하여 상기 제1 공진용 커패시터와 병렬로 연결되는 동시에 상기 제2 고주파 변압기의 입력단에 병렬로 연결되는 제2 공진용 커패시터;를 포함하며, 상기 제어부는 외부로부터 상기 일반 모드의 지령이 입력될 경우, 상기 공진용 인덕터들과 상기 제1 공진용 커패시터를 서로 단락시켜, 상기 제1 고주파 변압기가 전원을 출력하게 하고, 상기 고전압 모드의 지령이 입력될 경우, 상기 공진용 인덕터들과 상기 제2 공진용 커패시터를 서로 단락시켜, 상기 제2 고주파 변압기가 전원을 출력하게 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 고주파 변압기의 출력단에는 적어도 하나의 권선탭이 구비되고, 상기 권선탭과 상기 제1 고주파 변압기의 일단을 스위칭하는 제2 모드 절환 릴레이를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 권선탭은 중간탭과 상기 중간탭과 상기 제1 고주파 변압기의 일단 사에에 연결되는 보조 권선탭을 포함하며, 상기 제2 모드 절환 릴레이는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 제1 고주파 변압기의 일단, 상기 중간탭 및 상기 보조 권선탭을 선택적으로 스위칭한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1 모드 절환 릴레이와 상기 제2 모드 절환 릴레이의 스위칭 접점에 따라 상기 풀-브릿지 스위치를 서로 다른 온/오프 듀티비로 스위칭한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 공진형 인버터부는 출력되는 고주파 교류전원의 전압을 측정하는 출력전압 검출수단 및 전류를 측정하는 출력전류 검출수단를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 출력전압 검출수단 및 상기 출력전류 검출수단에서 검출된 전압 및 전류를 이용하여 출력전력을 계산하고 지령치 전력과 비교하여 전력차이가 보상되도록 상기 풀-브릿지 스위치의 온/오프 듀티비를 가변한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨버터부:는 상기 정류부에서 정류된 상용전원을 승압된 직류전원으로 변환하여 출력하고 역률보상회로(Power Factor Corrector)가 구비된 역률 보상 컨버터; 상기 승압된 직류전원을 입력받아 승압 또는 강압하여 전달하는 절연형 DC/DC 컨버터; 및 상기 절연형 DC/DC 컨버터에서 출력되는 절연된 직류전원을 강압하여 상기 공진형 인버터부로 직류전원을 공급하는 스탭다운 컨버터(step down converter);를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스탭다운 컨버터:는 일단이 상기 절연형 DC/DC컨버터의 일단에 연결되고 입력되는 직류전원을 불연속이 되도록 스위칭하는 초퍼 스위치; 일단이 상기 초퍼 스위치의 타단과 연결되고 상기 초퍼 스위치에서 출력되는 전원을 충전 또는 방전하는 직류 인덕터; 상기 직류 인덕터의 타단과 상기 절연형 DC/DC컨버터의 타단을 연결하며 상기 직류 인덕터에서 출력되는 전원을 평활하는 평활용 커패시터; 및 상기 직류 인덕터의 일단과 상기 절연형 DC/DC컨버터의 타단을 연결하는 환류 다이오드;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 컨버터부는 상기 절연형 DC/DC 컨버터에서 출력되는 전원의 전압을 검출하는 절연 전압 검출수단를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 절연 전압 검출부에서 검출된 전압에 이상이 발생할 경우 상기 절연형 DC/DC 컨버터 및 상기 역률 보상 컨버터의 동작을 정지시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 스탭다운 컨버터:는 상기 평활용 커패시터에서 출력되는 전압을 측정하는 스탭다운 전압 검출수단; 및 상기 평활용 커패시터에서 출력되는 전류를 측정하는 스탭다운 전류 검출수단;을 포함하고, 상기 제어부는 상기 스탭다운 전압 검출수단 및 상기 스탭다운 전류 검출수단에서 검출된 전압, 전류가 과전류로 판단될 경우 상기 초퍼 스위치와 상기 풀-브릿지 스위치의 동작을 정지시킨다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 초퍼 스위치의 '온'시간 또는 스위칭 주파수를 변화시켜, 상기 스탭다운 컨버터에서 출력되는 직류전원의 범위를 가변함으로써, 상기 공진형 인버터부의 공진 전압의 최대값이 조절되게 하여, 상기 공진형 인버터부에서 최대 전력이 출력되게 한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 의료기기용 전력변환장치에 의하면, 전력 반도체를 이용하여 메가헤르쯔 단위의 고주파 전력을 의료기기로 출력할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 의료기기용 전력변환장치에 의하면, 일반 모드 및 고전압 모드를 출력하는 고주파 변압기가 분리되어 있고, 모드 전환이 고주파 변압기의 입력단에서 이루어지므로 모드절환에 따른 돌입전류등이 의료기기에서 발생하지 않게할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 의료기기용 전력변환장치에 의하면, 출력전원을 측정하여 풀-브릿지 스위치의 스위치 온, 오프 시간을 조절하여 정전압 제어를 할 수 있으므로 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 의료기기용 전력변환장치에 의하면, 두 개의 고주파 변압기을 구비하고 공진을 위한 공진용 인덕터를 공유함으로써 저가의 고효율 전력변환장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 의료기기용 전력변환장치에 의하면, 과전류발생시 컨버터부와 공진형 인버터부의 동작을 즉시 정지시킬 수 있으므로 외부의 의료기기를 보호할 수 있고 진료를 받는 환자의 안전을 담보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료기기용 전력변환장치의 구성도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료기기용 전력변환장치(100)는 정류부(110), 컨버터부(120), 공진형 인버터부(130) 및 제어부(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 정류부(110)는 상용전원 즉, 입력전원을 입력받아 정류하는 역할을 하며 다양한 종래의 정류회로로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 정류부(110)는 전파정류회로 또는 반파정류회로 등을 사용할 수 있다.
상기 컨버터부(120)는 정류된 전원을 직류전원으로 변환하는 역할을 하며, 역률 보상 컨버터(121,PFC 컨버터), 절연형 DC/DC컨버터(122) 및 스탭다운 컨버터(123)를 포함하며, 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)와 상기 스탭다운 컨버터(123) 사이에는 DC링크할 수 있는 커패시터가 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 역률 보상 컨버터(121)는 상기 정류부(110)에서 정류된 전원을 승압하여 승압된 직류전원으로 변환하여 출력하며 내부에 입력 역률을 개선할 수 있는 역률 보상 회로(Power Factor Corrector)가 구비된다.
또한, 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)는 상기 역률 보상 컨버터(121)와 아래에서 설명할 스탭다운 컨버터(123)를 절연하며 입력되는 직류전원을 승압 또는 강압하여 절연된 직류전원으로 출력한다.
또한, 상기 컨버터부(120)는 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)에서 출력되는 전원을 검출하는 절연전압 검출수단(124)을 더 포함할 수 있고, 상기 절연전압 검출수단(124)은 전압검출 저항회로로 구성될 수 있다.
또한, 상기 절연전압 검출수단(124)에서 검출된 전압은 아래에서 설명할 제어부(140)로 전송되고 상기 제어부(140)는 상기 절연전압 검출수단(124)에서 출력되는 전압에 이상이 발생하는지 판단하여 이상이 발생할 경우, 상기 역률 보상 컨버터(121)와 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)의 동작이 정지되게 하여 외부 의료기기로 공급되는 전력을 차단함으로써 환자의 안전을 보장할 수 있다.
또한, 상기 절연전압 검출수단(124)은 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)의 출력전압 이외에 입력전압인 상용전원에 연결되어, 상기 제어부(140)로 하여금 상기 상용전원(10)의 이상을 판단하여 상기 역률 보상 컨버터(121) 및 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)의 동작을 정지시킬 수 있게 하는 역할을 한다.
또한, 상기 스탭다운 컨버터(123)는 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)에서 출력되는 절연된 전원을 강압하여 아래에서 설명할 공진형 인버터부(130)로 출력한다.
또한, 상기 스탭다운 컨버터(123)는 출력을 가변하여 상기 공진형 인버터부(130)의 공진 전압의 최대값을 조정함으로써 상기 공진형 인버터부(130)에서 최대 출력 제어가 수행될 수 있게 한다.
또한, 상기 스탭다운 컨버터(123)는 일단이 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)의 일단 연결되고 절연된 직류전원이 불연속이 되도록 초핑(chopping)하는 초퍼 스위치(123a), 일단이 상기 초퍼 스위치(123a)의 타단에 연결되고, 상기 초퍼 스위치에서 출력되는 불연속 전원을 충전/방전하는 직류 인덕터(123b), 상기 직류 인덕터(123b)의 타단과 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)의 타단을 서로 연결하며, 상기 직류 인덕터(123b)에서 출력되는 전원을 평활하는 평활용 커패시터(123c), 상기 직류 인덕터(123b)의 일단과 상기 절연형 DC/DC컨버터(122)의 타단을 연결하여 교류에 대한 환류패스를 형성하는 환류다이오드(123d), 상기 평활용 커패시터(123c)의 전압을 측정하는 스탭다운 전압 검출수단(123e) 및 상기 평활용 커패시터(123c)의 전류를 측정하는 스탭다운 전류 검출수단(123f)을 포함한다.
또한, 상기 초퍼 스위치(123a)는 상기 제어부(140)에 의해 제어되며, 상기 제어부(140)는 상기 스탭다운 전압 및 전류 검출수단(123e,123f)에 의해 검출된 전압 및 전류값을 이용하여 상기 평활용 커패시터(123c)에서 일정한 전원이 출력될 수 있도록 '턴 온' 시간을 제어한다. 그러나 PWM 방식 이외에 '턴 온'시간은 일정하게 하고 주파수를 가변하여 제어할 수 있음은 물론이다.
그러나 전술하였듯이 상기 초퍼 스위치(123a)는 상기 공진형 인버터부(130)가 최대 전력을 출력할 수 있도록 '턴 온'시간이 가변될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 스탭다운 전류 검출수단(123f)에서 검출된 전류값이 과전류로 판단될 경우 상기 초퍼 스위치(123a)와 상기 공진형 인버터부(130)의 동작을 정지시켜 의료기기로 출력되는 전력을 차단할 수 있다.
상기 공진형 인버터부(130)는 상기 컨버터부(120)에서 출력되는 직류전원을 고주파 교류전원으로 변환하여 외부의 의료기기로 전력을 공급한다.
또한, 상기 공진형 인버터부(130)는 풀-브릿지 스위치(133), 공진용 인덕터(134,134-1), 제1 공진용 커패시터(135), 제2 공진용 커패시터(136), 제1 고주파 변압기(131), 제2 고주파 변압기(132), 제1 모드절환 릴레이(136), 제2 모드절환 릴레이(137), 출력전압 검출수단(138) 및 출력전류 검출수단(139)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 풀-브릿지 스위치(133)는 네 개의 스위칭 소자가 풀-브릿지 형태로 연결되며, 더욱 자세하게는 직렬로 연결되는 직렬로 연결되는 두 개의 스위칭 소자 한 쌍이 서로 병렬로 연결되는 형태이다.
또한, 상기 풀-브릿지 스위치(133)는 상기 제어부(140)에 의해 제어되어 입력되는 직류전원을 고주파의 구형파 전원으로 출력하며, 본 발명에서는 고주파 출력을 위해 전력 반도체를 사용하였다. 따라서, 메가헤르쯔[MHz] 이상의 고주파 전원을 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 전력 반도체는 전계 효과 트렌지스터(FET)로 구비될 수 있다.
또한, 상기 공진용 인덕터(134,134-1)는 두 개의 공진용 인덕터로 구성되며 각각 상기 풀-브릿지 스위치(133)의 각 쌍의 스위칭 소자 사이 단에 연결된다.
또한, 상기 제1 공진용 커패시터(135)는 양단이 상기 공진용 인덕터들(134,134-1)의 출력단에 연결되며 상기 공진용 인덕터들(134,134-1)과 공진한다.
또한, 상기 제2 공진용 커패시터(135-1)는 양단이 상기 공진용 인덕터들(134,134-1)의 출력단에 연결되며, 더욱 자세하게는, 상기 제1 모드절환 릴레이(136)을 사이에 두고 상기 공진용 인덕터(134,134-1)에 연결된다.
즉, 상기 제1 모드절환 릴레이(136)는 상기 공진용 인덕터(134,134-1)에서 출력되는 전원을 상기 제1 공진용 커패시터(135) 또는 상기 제2 공진용 커패시터(135-1)로 선택적으로 공급하는 역할을 한다.
또한, 상기 제1 고주파 변압기(131)는 상기 제1 공진용 커패시터(135)와 연결되어 상기 풀-브릿지 스위치(133)에서 출력되는 구형파 전원을 고주파의 정현파 전원으로 출력한다.
또한, 상기 제1 고주파 변압기(131)는 입력되는 전원을 수백 볼트로 변환하는 일반 모드일 경우 동작하며, 이 모드는 상기 제어부(140)의 제어에 의해 상기 제1 모드절환 릴레이(136)가 상기 공진용 인덕터들(134,134-1)과 상기 제1 공진용 커패시터(135)를 서로 연결하면 동작하게 된다.
또한, 상기 제1 고주파 변압기(131)의 출력단에는 적어도 하나의 권선탭이 구비된다. 본 발명에서는 중간탭과 상기 제1 고주파 변압기(131)의 일단과 상기 중간탭 사이에 보조 권선탭을 구비하였다.
또한, 상기 제2 모드절환 릴레이(137)는 상기 제1 고주파 변압기(131)의 출력단에 구비되고 상기 제1 고주파 변압기(131)의 일단과 상기 권선탭 또는 상기 중간탭을 서로 절환하며 수백 볼트 내에서도 서로 다른 크기의 전원이 출력되게 할 수 있다. 또한, 상기 제2 모드절환 릴레이(137)는 상기 제1 고주파 변압기(131)의 일단과 상기 권선탭 또는 상기 중간탭을 직접 연결하지 않고 도시한 바와 같이 어느 두 개의 출력만을 절환하는 형태로도 세 개의 출력이 의료기기로 출력되도록 구성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제2 고주파 변압기(132)는 상기 제2 공진용 커패시터(135-1)과 연결되고 수 킬로 볼트의 고전압 모드인 고전압 모드로 고주파 교류전원을 외부 의료기기로 출력한다.
또한, 상기 제2 고주파 변압기(132)는 하나의 고전압만을 출력하며 상기 제1 고주파 변압기(131)와 같이 권선탭을 이용하여 서로 다른 크기의 전원이 출력되지 않게 하였다. 이는 고전압 모드에서 여러 크기의 전원이 출력되도록 절환할 경우 외부 의료기기에 돌입전류 등이 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료기기용 전력변환장치(100)는 일반 모드와 고전압 모드를 상기 고주파 변압기들(131,132)의 입력 측에서 절환하여 외부 의료기기에 피크전류 등의 발생하지 않도록 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 것이다.
또한, 상기 풀-브릿지 스위치(133)는 상기 제어부(140)의 제어에 따라 연속 출력, 80%듀티 출력, 60%듀티 출력, 50%듀티 출력이 가능하며, 연속출력일 경우 상기 제어부(140)는 상기 제1 모드절환 릴레이(136)가 상기 공진용 인덕터(134,134-1)과 상기 제2 공진용 커패시터(135-1)를 연결하도록 제어하고, 80%,60%,50%듀티 출력일 경우 상기 공진용 인덕터(134,134-1)과 상기 제1 공진용 커패시터(135)를 연결하도록 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어부(140)는 상기 제1 모드절환 릴레이(136)의 절환동작을 제어하여 공진시정수를 바꿔가며 사용자가 원하는 모드의 전원을 선택적으로 출력할 수 있는 것이다.
또한, 상기 출력전압 검출수단(138) 및 상기 출력전류 검출수단(139)은 외부 의료기기로 출력되는 전원의 전압 및 전류를 측정하며, 상기 제어부(140)는 상기 출력전압 검출수단(138) 및 상기 출력전류 검출수단(139)에서 측정된 전압 및 전류 값을 전력으로 계산하여 지령치 전력을 유지하도록 상기 풀-브릿지 스위치(133)의 스위칭 주파수를 변조하여 외부 의료기기로 출력되는 전력이 정전력을 유지하도록 한다.
상기 제어부(140)는 전술한 바와 같이 사용자로부터 출력하고자 하는 모드와 지령치 전력 등을 입력받아 상기 컨버터부(120) 및 상기 공진형 인버터부(130)의 동작을 제어한다.
또한, 상기 제어부(140)는 상기 절연전압 검출수단(124), 상기 스탭다운 전압 및 전류 검출수단(123e,123f), 상기 출력전류 검출수단(139) 및 상기 출력전압 검출수단(138)으로부터 측정된 전압 및 전류 값을 계산하여 과전류 발생시 동작을 정지시키고 정전류가 출력되도록 풀-브릿지 스위치(133)의 스위칭 동작을 변조하거나 상기 공진형 인버터부(130)에서 최대 전력이 출력되도록 상기 초퍼 스취이(123a)를 제어한다.
또한, 상기 제1 모드절환 릴레이(136) 및 상기 제2 모드절환 릴레이(137)를 제어하여 사용자가 원하는 모드의 전원이 외부 의료기기로 출력되게 한다.
자세한 설명은 상기 컨버터부(120) 및 상기 공진형 인버터부(130)의 설명에서 설명하였으므로 생략하기로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:의료기기용 전력변환장치 110:정류부
120:컨버터부 121:역률보상 컨버터
122:절연형 DC/DC컨버터 123:스탭다운 컨버터
123a:초퍼 스위치 123b:직류 인덕터
123c:평활용 커패시터 123d:환류 다이오드
123e:스탭다운 전압 검출수단 123f:스탭다운 전류 검출수단
124:절연전압 검출수단 130:공진형 인버터부
131:제1 고주파 변압기 132:제2 고주파 변압기
133:풀-브릿지 스위치 134,134-1:공진용 인덕터
135,135-1:공진용 커패시터 136:제1 모드절환 릴레이
137:제2 모드절환 릴레이 138:출력전압 검출수단
139:출력전류 검출수단 140:제어부

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 상용전원을 정류하는 정류부;
    정류된 상용전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터부;
    상기 직류전원을 고주파 교류전원으로 변환하여 출력하는 공진형 인버터부; 및
    상기 컨버터부와 상기 공진형 인버터부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 공진형 인버터부:는
    모드 절환 릴레이를 이용하여 서로 병렬로 연결되고, 상기 고주파 교류전원이 일반 모드(V)로 출력되게 하는 제1 고주파 변압기;
    상기 고주파 교류전원이 고전압 모드(KV)로 출력되게 하는 제2 고주파 변압기;
    직렬로 연결되는 두 개의 스위칭 소자 한 쌍이 서로 병렬로 연결되는 풀-브릿지 스위치;
    상기 각 쌍의 스위칭 소자의 사이 단에 연결되는 공진용 인덕터;
    상기 공진용 인덕터들의 출력단에 양단이 연결되며, 상기 제1 고주파 변압기의 입력단에 병렬로 연결되는 제1 공진용 커패시터; 및
    제1 모드 절환 릴레이를 이용하여 상기 제1 공진용 커패시터와 병렬로 연결되는 동시에 상기 제2 고주파 변압기의 입력단에 병렬로 연결되는 제2 공진용 커패시터;를 포함하며,
    상기 제어부는 외부로부터 상기 일반 모드의 지령이 입력될 경우, 상기 공진용 인덕터들과 상기 제1 공진용 커패시터를 서로 단락시켜, 상기 제1 고주파 변압기가 전원을 출력하게 하고, 상기 고전압 모드의 지령이 입력될 경우, 상기 공진용 인덕터들과 상기 제2 공진용 커패시터를 서로 단락시켜, 상기 제2 고주파 변압기가 전원을 출력함으로써, 상기 일반 모드와 상기 고전압 모드를 선택적으로 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 고주파 변압기의 출력단에는 적어도 하나의 권선탭이 구비되고, 상기 권선탭과 상기 제1 고주파 변압기의 일단을 스위칭하는 제2 모드 절환 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 권선탭은 중간탭과 상기 중간탭과 상기 제1 고주파 변압기의 일단 사에에 연결되는 보조 권선탭을 포함하며,
    상기 제2 모드 절환 릴레이는 상기 제어부의 제어에 의해 상기 제1 고주파 변압기의 일단, 상기 중간탭 및 상기 보조 권선탭을 선택적으로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 모드 절환 릴레이와 상기 제2 모드 절환 릴레이의 스위칭 접점에 따라 상기 풀-브릿지 스위치를 서로 다른 온/오프 듀티비로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공진형 인버터부는 출력되는 고주파 교류전원의 전압을 측정하는 출력전압 검출수단 및 전류를 측정하는 출력전류 검출수단를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 출력전압 검출수단 및 상기 출력전류 검출수단에서 검출된 전압 및 전류를 이용하여 출력전력을 계산하고 지령치 전력과 비교하여 전력차이가 보상되도록 상기 풀-브릿지 스위치의 온/오프 듀티비를 가변하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨버터부:는
    상기 정류부에서 정류된 상용전원을 승압된 직류전원으로 변환하여 출력하고 역률보상회로(Power Factor Corrector)가 구비된 역률 보상 컨버터;
    상기 승압된 직류전원을 입력받아 승압 또는 강압하여 전달하는 절연형 DC/DC 컨버터; 및
    상기 절연형 DC/DC 컨버터에서 출력되는 절연된 직류전원을 강압하여 상기 공진형 인버터부로 직류전원을 공급하는 스탭다운 컨버터(step down converter);를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스탭다운 컨버터:는
    일단이 상기 절연형 DC/DC컨버터의 일단에 연결되고 입력되는 직류전원을 불연속이 되도록 스위칭하는 초퍼 스위치;
    일단이 상기 초퍼 스위치의 타단과 연결되고 상기 초퍼 스위치에서 출력되는 전원을 충전 또는 방전하는 직류 인덕터;
    상기 직류 인덕터의 타단과 상기 절연형 DC/DC컨버터의 타단을 연결하며 상기 직류 인덕터에서 출력되는 전원을 평활하는 평활용 커패시터; 및
    상기 직류 인덕터의 일단과 상기 절연형 DC/DC컨버터의 타단을 연결하는 환류 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨버터부는 상기 절연형 DC/DC 컨버터에서 출력되는 전원의 전압을 검출하는 절연 전압 검출수단를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 절연 전압 검출부에서 검출된 전압에 이상이 발생할 경우 상기 절연형 DC/DC 컨버터 및 상기 역률 보상 컨버터의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스탭다운 컨버터:는
    상기 평활용 커패시터에서 출력되는 전압을 측정하는 스탭다운 전압 검출수단; 및
    상기 평활용 커패시터에서 출력되는 전류를 측정하는 스탭다운 전류 검출수단;을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 스탭다운 전압 검출수단 및 상기 스탭다운 전류 검출수단에서 검출된 전압, 전류가 과전류로 판단될 경우 상기 초퍼 스위치와 상기 풀-브릿지 스위치의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 초퍼 스위치의 '온'시간 또는 스위칭 주파수를 변화시켜, 상기 스탭다운 컨버터에서 출력되는 직류전원의 범위를 가변함으로써, 상기 공진형 인버터부의 공진 전압의 최대값이 조절되게 하여, 상기 공진형 인버터부에서 최대 전력이 출력되게 하는 것을 특징으로 하는 의료기기용 전력변환장치.






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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101866095B1 (ko) * 2016-12-09 2018-06-11 현대오트론 주식회사 Pwm 스위칭 주파수 제어 장치 및 방법
CN116780873A (zh) * 2023-08-21 2023-09-19 厚凯(北京)医疗科技有限公司 医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960006602B1 (ko) * 1993-10-12 1996-05-20 재단법인한국전기연구소 반도체 소자(igbt, mosfet)를 사용한 crt(tv 브라운관) 제조용 유도 가열 전원장치
JP2000294390A (ja) 1999-04-09 2000-10-20 Hisanaga Denki:Kk 複数の高圧放電灯を点灯可能な電源装置
KR20080074429A (ko) * 2007-02-09 2008-08-13 원 호 이 벅컨버터형 고효율 소형 딤머
KR100923331B1 (ko) * 2007-04-13 2009-10-22 주식회사 윌링스 가변 승압비를 갖는 고주파 트랜스를 이용한 계통 연계형인버터 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960006602B1 (ko) * 1993-10-12 1996-05-20 재단법인한국전기연구소 반도체 소자(igbt, mosfet)를 사용한 crt(tv 브라운관) 제조용 유도 가열 전원장치
JP2000294390A (ja) 1999-04-09 2000-10-20 Hisanaga Denki:Kk 複数の高圧放電灯を点灯可能な電源装置
KR20080074429A (ko) * 2007-02-09 2008-08-13 원 호 이 벅컨버터형 고효율 소형 딤머
KR100923331B1 (ko) * 2007-04-13 2009-10-22 주식회사 윌링스 가변 승압비를 갖는 고주파 트랜스를 이용한 계통 연계형인버터 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101866095B1 (ko) * 2016-12-09 2018-06-11 현대오트론 주식회사 Pwm 스위칭 주파수 제어 장치 및 방법
US10454365B2 (en) 2016-12-09 2019-10-22 Hyundai Autron Co., Ltd. Apparatus and method for controlling pulse width modulation switching frequency
CN116780873A (zh) * 2023-08-21 2023-09-19 厚凯(北京)医疗科技有限公司 医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械
CN116780873B (zh) * 2023-08-21 2024-01-02 厚凯(北京)医疗科技有限公司 医疗能量器械的主机、由其执行的方法以及医疗能量器械

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