KR101207665B1 - 리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는측정장치 - Google Patents

리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증폭기와 True RMS Converter를 이용하여 회로를 구성하여 고전압 직류에 포함된 리플전압을 실시간으로 측정 및 분석할 수 있는 리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는 측정장치에 관한 것이다.
본 발명은, 리플전압을 측정하는 방법에 있어서, (a) 입력단을 통하여 전압 신호가 입력되면, 차동 증폭기가 이를 차동 증폭하는 단계; (b) True RMS Converter가 차동 증폭된 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 단계; 및 (c) 연산 증폭기가 상기 두 장치에서 출력되는 신호를 이용하여 리플전압 신호를 추출하며, 이를 출력단을 통해 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 회로를 통하여 다음과 같은 효과를 유발시킬 수 있다. 첫째, 직류전압이 1000Volt 이상으로 매우 크고 리플전압이 1Volt 이하로 아주 작은 경우에도 리플성분을 용이하게 측정할 수 있다. 둘째, 고정밀 기기나 고전압 전원장치의 출력전압 성능평가에도 효과적으로 이용할 수 있다.
고전압 직류(HV DC), 리플전압(Ripple Voltage), 연산증폭기(OP-AMP), True RMS Converter

Description

리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는 측정장치 {Method for measuring ripple voltage, and circuit for the same, and device equipped therewith}
도 1은 종래의 리플전압 측정장치가 직류생성 장치에 연결되는 상태를 나타내는 개념도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로의 상세도,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로에 구비되는 증폭기가 출력하는 전압 파형의 예시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로의 작동방법을 설명하는 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 직류생성 장치 110 : 입력부
120 : 정류부 130 : 평활부
132 : 커패시터 140 : 출력부
150 : 종래의 리플전압 측정장치 200 : 본 발명의 리플전압 측정장치
202 : 리플전압 측정회로 210 내지 240 : 증폭기
250 : True RMS Converter
본 발명은 증폭기(Amplifier)와 True RMS(Root Mean Square) Converter를 이용하여 회로를 구성하여 고전압 직류(HV DC; High Voltage Direct Current)에 포함된 리플전압을 실시간으로 측정 및 분석할 수 있는 리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는 측정장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 직류전압의 크기가 매우 크고(예컨대, 1000Volt 이상) 리플전압의 크기가 아주 작아(예컨대, 1Volt 이하) 리플성분만을 추출하는 것이 용이하지 않은 경우 이의 유용성을 제공하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 리플전압(Ripple Voltage)이라 함은 교류전원(입력)을 정류회로를 거쳐 직류전압(출력)으로 생성할 때에 변환되지 않고 잔존하는 교류성분의 실효값을 말한다. 이러한 리플전압은 음성이나 영상에 노이즈(Noise)를 발생시키는 원인이 되기 때문에 이를 측정하거나 제거함은 직류생성 장치(교류전원에서 직류전압을 생성하는 장치로, 예컨대 전원장치)에 있어서 매우 중요하다. 특히, 리플전압이 직류생성 장치에 얼마만큼의 영향을 미치는지에 따라 이를 무시할 수 있는지 여부를 제대로 가늠하기 위해서는 그 측정이 더욱더 중요한 실정이다.
이러한 리플전압을 측정하는 종래의 방법을 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 리플전압 측정장치가 직류생성 장치에 연결되는 상태를 나 타내는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 직류생성 장치(100)는 입력부(110), 정류부(120), 평활부(130) 및 출력부(140)를 포함하여 구성된다. 입력부(110)는 교류전원을 제공한다. 정류부(120)는 제공된 교류전원을 정류(Rectification)한다. 평활부(130)는 정류된 교류로부터 직류전압을 생성한다. 출력부(140)는 생성된 직류전압을 통하여 부하를 출력한다. 그러면, 리플전압 측정장치(150)는 이러한 직류생성 장치(100)의 평활부(130)에 구비되는 커패시터(Capacitor; 132)의 양단에 연결되어 해당값을 구하게 된다.
리플전압 측정장치(150)는 통상의 오실로스코프나 멀티미터와 같은 계측기기로 실현될 수 있다. 리플전압 측정장치(150)가 오실로스코프로 구현되는 경우에는 다음과 같은 방법에 따라 리플전압을 측정할 수 있다. 먼저, 전압감도를 상승시켜 화면에 파형이 노출되지 않도록 한다. 그런 다음, 입력 커플링을 AC 모드로 제어한다. 그러면, 직류성분은 커트(Cut)되고 화면에는 교류성분만이 출력된다. 이후, 전압렌지(Volt/Div)를 낮게 설정하면 리플전압을 정확하게 측정하는 것이 가능하게 된다. 리플전압 측정장치(150)가 멀티미터로 구현되는 경우에는 (+) 리드에 커패시터(132)가 직렬로 연결되도록 한 후 AC 모드로 제어하면 그 측정이 가능하게 된다.
이와 같이 리플전압 측정장치(150)에 의해 측정되는 리플전압은 커패시터의 용량에 반비례하는 특성을 가지고 있다. 또한, 리플전압은 부하의 크기에 비례하는 특성을 가지고 있다. 여기에서, 부하는 부하전류에는 비례하나 부하 임피던스에는 반비례하는 값을 가진다. 반면, 직류전압의 크기는 입력되는 교류전원의 크기에 의해 결정된다.
그런데, 고정밀 기기의 경우에는 매우 큰 직류전압에 비해 아주 작은 리플전압을 요구한다. 그러나, 종래의 리플전압 측정장치(150)는 직류전압의 크기가 1000Volt 이상으로 매우 크고 리플전압의 크기가 1Volt 이하로 아주 작은 경우 리플성분을 용이하게 추출하는 것이 불가능하다. 설령 상기와 같은 경우 리플전압 측정장치(150)를 통하여 리플성분을 추출한다 하더라도 이에는 잡음성분이 많이 포함되어 있어 그 값을 신뢰하기가 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차동 증폭기, 연산 증폭기(OP-AMP) 및 True RMS Converter를 이용하여 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정방법, 리플전압 측정회로 및 이를 구비하는 측정장치를 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 리플전압을 측정하는 방법에 있어서, (a) 입력단을 통하여 전압 신호가 입력되면, 차동 증폭기가 이를 차동 증폭하는 단계; (b) True RMS Converter가 상기 차동 증폭된 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 단계; 및 (c) 연산 증폭기가 상기 두 장치에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 리플전압 신호를 추출하며, 이를 출력단을 통해 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 (c) 단계에서의 상기 연산 증폭기는, (a) 상기 True RMS Converter가 출력하는 신호를 1차 반전시키는 단계; (b) 상기 차동 증폭기가 출력 하는 신호와 상기 1차 반전된 신호를 합산하여 2차 반전시키는 단계; 및 (c) 상기 2차 반전된 신호를 궤환 저항을 이용하여 반전 증폭시키는 단계를 이용하여 상기 리플전압 신호를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 리플전압을 측정하는 회로에 있어서, 입력되는 전압 신호를 차동 증폭하는 차동 증폭기; 상기 증폭된 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 True RMS Converter; 및 상기 두 장치에서 출력하는 신호를 이용하여 상기 리플전압 신호를 추출하는 연산 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정회로를 제공한다.
또한, 본 발명은, 리플전압을 측정하는 회로에 있어서, 입력단(260)을 통하여 입력되는 전압 신호를 차동 증폭하는 제1 증폭기(210); 상기 제1 증폭기(210)가 출력하는 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 True RMS Converter(250); 상기 True RMS Converter(250)가 출력하는 신호를 반전시키는 제2 증폭기(220); 상기 제1 증폭기(210)와 상기 제2 증폭기(220)가 출력하는 신호를 합산하여 반전시키는 제3 증폭기(230); 및 상기 제3 증폭기(230)가 출력하는 신호를 반전 및 증폭하여 출력단(262)을 통해 출력하는 제4 증폭기(240)를 구비하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정회로를 제공한다.
구체적으로, 상기 제4 증폭기(240)는 궤환 저항과 연결 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 리플전압을 측정하는 장치에 있어서, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 리플전압 측정회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 리플 전압 측정장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로의 상세도이다. 상기 도 2에 도시한 바에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로(202)는 제1 증폭기(210), 제2 증폭기(220), 제3 증폭기(230), 제4 증폭기(240) 및 True RMS Converter(250)를 포함한다.
리플전압 측정회로(202)는 본 발명의 실시예에서 4개의 증폭기(210 내지 240)와 1개의 True RMS Converter(250)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 특히, 리플전압 측정회로(202)는 본 발명의 실시예에서 1개의 차동 증폭기(210), 3개의 연산 증폭기(220 내지 240) 및 1개의 True RMS Converter(250)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 리플전압 측정회로(202)는 이를 통해 고전압 직류에 포함되는 리플전압 신호를 효과적으로 추출하여 증폭 출력하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로, 리플 전압 측정회로(202)는 직류전압의 크기가 1000Volt 이상으로 매우 크고 리플전압의 크기가 1Volt 이하로 아주 작은 경우에도 효과적으로 리플전압 성분을 추출 분석하는 것이 가능하게 된다. 그러면, 이를 구비하는 리플전압 측정장치(200)는 고전압 직류의 특성 분석을 실시간으로 진행할 수 있게 되며, 여기에서 추출되는 리플전압의 값을 이용하여 리플전압 제어에 활용할 수 있게 된다. 여기에서, 리플전압 측정장치(200)라 함은 [발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]에서 언급한 바와 같이 리플전압을 측정하는 장치를 말한다.
제1 증폭기(210)는 본 발명의 실시예에서 차동입력 증폭기인 것을 특징으로 한다. 일반적으로 증폭기는 입력 일단에 신호를 부가하고, 타단은 궤환(Feedback)을 걸거나 접지(GND)시킨다. 이에 반해, 차동 증폭기는 입력 양단(즉, +와 -)에 모두 신호를 부가한다. 그러면, 출력에는 양 신호의 차가 산출된다. 이러한 차동 증폭기는 취득하고자 하는 신호가 노이즈보다 작을 경우에 이용된다. 즉, 본 발명의 실시에 있어서 제1 증폭기(210)에 차동 증폭기가 이용되는 것은 교류전원의 크기로부터 예상되는 노이즈에 비해 리플전압이 아주 작기 때문이다. 따라서, 제1 증폭기(210)로 차동 증폭기를 이용하게 되면 리플전압이 아주 작은 값을 가지더라도 신호를 수월하게 취득하는 것이 가능하게 된다.
제1 증폭기(210)는 본 발명의 실시예에서 입력단(260)을 통해 입력되는 측정대상 전압신호를 차동 증폭하는 기능을 한다. 통상 고전압 전류에서의 교류전압은 증폭기에 직접 입력되기에는 너무 큰 값을 가진다. 그래서, 교류전압을 저항분압을 통하여 일정 비율로 감압을 시킨 후에 증폭기에 입력시키게 된다. 그러면, 제1 증 폭기(210)는 전기적 잡음 영향을 감안하여 이로부터 리플전압 신호를 용이하게 추출하게 된다.
한편, 제1 저항(212)은 본 발명의 실시예에서 입력되는 전압의 크기에 따라 적당한 이득이 결정되도록 설정한다. 이러한 제1 저항(212)은 제1 증폭기(210)의 증폭률을 결정하는 역할을 한다. 제1 저항(212)은 본 발명의 실시예에서 정확한 리플성분의 추출을 위해 안정성이 좋은 정밀저항으로 구성됨이 바람직하다. 제1 저항(212)의 이러한 특징들은 본 발명의 실시에 있어서 아래에 기술하는 저항들에게도 공통적으로 적용되는 바이기도 하다. 한편, 본 발명에서는 회로의 구성을 설명함에 있어서 제1 저항(212)과 같이 저항이라는 용어를 사용하였으나, 이는 저항성 소자로 이해할 수 있다. 여기에서, 저항성 소자는 저항(Resistance)의 기능을 수행하는 소자로서, 당업자라면 이의 치환이 얼마든지 가능하다.
제1 증폭기(210)를 통하여 출력되는 전압 파형은 도 3a에서 보는 바와 같다. 이를 통해 전압의 크기가 매우 큼을 알 수 있다. 이에 반해, 여기에 포함된 리플전압의 크기(미도시)는 아주 작다.
True RMS Converter(250)는 측정대상이 되는 특정신호를 실효값으로 변환하여 순수한 특정성분만을 추출하는 장치이다. 이러한 True RMS Converter(250)는 통상 MHz의 주파수 대역을 가진다. True RMS Converter(250)는 본 발명의 실시예에서 트랜스포머를 내장하여 절연과 신호전이를 이루는 방식으로 설계될 수 있다. 그러나, True RMS Converter(250)는 본 발명에서 이에 한정되지 않는다. 예컨대, True RMS Converter(250)는 프로브(Probe)를 내장하여 전류센서나 전압센서를 이용하는 측정 방식으로 설계되는 것도 가능하다. True RMS Converter(250)가 이와 같은 방식으로 설계되면 직류, 교류, 비정형교류 등에 구애되지 않고 모든 영역의 파형을 실효값으로 변환시키는 것이 가능하게 되는 장점을 거둘 수 있게 된다. 게다가, 이러한 True RMS Converter(250)는 그 크기를 소형화시킴은 물론, 추출 정확도 및 경제성 등을 향상시키는 것도 가능하게 된다.
True RMS Converter(250)는 본 발명의 실시예에서 입력되는 직류전압 신호로부터 순수한 직류성분을 추출하는 기능을 한다. 즉, True RMS Converter(250)는 제1 증폭기(210)를 통하여 전달되는 전압신호로부터 직류성분만을 추출하는 기능을 수행한다. 이러한 True RMS Converter(250)는 RMS 연산주기를 연결되는 커패시터의 값으로 결정한다. 여기에서, RMS 연산주기는 진입하는 직류전압 신호에 포함되는 리플전압의 주파수를 예측하여 이를 바탕으로 결정된다. 이를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
① 실시예 1 : True RMS Converter(250)는 리플전압 파형이 단상 60Hz 전파 정류 파형으로 예측되면 1/120초(약 8.33msec) 주기로 RMS 값을 연산하도록 자체설정한다.
② 실시예 2 : True RMS Converter(250)는 리플전압 파형이 3상 60Hz 전파 정류 파형으로 예측되면 1/360초(약 2.78msec) 주기로 RMS 값을 연산하도록 자체설정한다.
③ 실시예 3 : True RMS Converter(250)는 리플전압 파형이 단상 20kHz 2배압 정류 파형으로 예측되면 1/20,000초(50μsec) 주기로 RMS 값을 연산하도록 자체 설정한다.
한편, True RMS Converter(250)는 출력되는 부하가 심한 변동을 보이는 경우 RMS 연산주기를 본래 값보다 10배 이상이 되도록 설정하는 것도 가능하다. 예컨대, 리플전압 파형이 단상 20kHz 2배압 정류 파형으로 예측되는 경우, True RMS Converter(250)는 1/2,000초(500μsec) 주기로 RMS 값을 연산하도록 설정할 수 있다.
True RMS Converter(250)에서의 입?출력전압 파형은 도 3b에 도시된 바와 같다. 여기에서, (a)는 입력전압 파형을 가리키며, (b)는 출력전압 파형을 가리킨다.
제2 증폭기(220), 제3 증폭기(230) 및 제4 증폭기(240)는 본 발명의 실시예에서 통상적인 연산 증폭기로 구현된다. 이에 대한 상세한 설명은 아래를 참조한다.
제2 증폭기(220)는 본 발명의 실시예에서 True RMS Converter(250)가 출력하는 신호를 반전시키는 기능을 한다. 여기에서, 제2 저항(222) 및 제3 저항(224)은 동일한 값으로 구성됨에 유의해야 한다.
제3 증폭기(230)는 본 발명의 실시예에서 제1 증폭기(210)와 제2 증폭기(220)로부터 출력신호를 전달받는다. 그러면, 제3 증폭기(230)는 이를 통해 두 신호를 합산한 후 이를 반전시키는 기능을 수행한다. 즉, 본 발명에 따른 제1 증폭기(210)의 출력신호는 True RMS Converter(250), 제2 증폭기(220) 및 제3 증폭기(230)를 거치면서 순수한 리플전압 파형을 추출하게 된다. 이러한 리플전압 파형 은 반전된 형태로써 제3 증폭기(230)를 통해 출력된다. 여기에서, 제4 저항(232) 내지 제6 저항(236)은 모두 동일한 값으로 구성되어져야 함은 물론이다.
제4 증폭기(240)는 본 발명의 실시예에서 제3 증폭기(230)가 출력하는 신호를 제7 저항(242)을 통과하여 전달되면 이를 반전시키는 기능을 한다. 그러면, 이를 통해 리플전압 파형은 온전한 형태를 회복하게 된다. 이는 도 3c에 도시된 바와 같다. 이후, 리플전압 파형은 제8a 저항(244a) 내지 제8c 저항(244c)의 값에 따라 적절한 크기로 증폭된다. 증폭된 리플전압 파형은 도 3d에서 보는 바와 같다. 이후, 증폭된 리플전압 파형은 출력단(262)을 통하여 측정된다.
한편, 상기에서 제8a 저항(244a) 내지 제8c 저항(244c)은 리플전압 파형의 증폭 이득값을 결정하는 궤환저항으로 구성된다. 본 발명의 실시에 있어서 이러한 저항들(244a 내지 244c)은 출력단(262)을 통하여 출력되는 값이 제4 증폭기(240)의 포화출력값을 초과하지 않도록 설정되어야 함에 유의해야 한다. 즉, 제8a 저항(244a) 내지 제8c 저항(244c)은 출력단(262)을 통하여 출력되는 리플전압이 10Volt에 맞춰지도록 그 값이 결정되어져야 한다. 이를 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
④ 실시예 4 : 제3 증폭기(230)를 통하여 출력되는 리플전압의 값이 100mV이면, 제4 증폭기(240)의 궤환저항들(244a 내지 244c)은 상기 리플전압값이 100배 증폭되도록 그 값을 결정한다.
⑤ 실시예 5 : 제3 증폭기(230)를 통하여 출력되는 리플전압의 값이 20mV이면, 제4 증폭기(240)의 궤환저항들(244a 내지 244c)은 상기 리플전압값이 500배 증 폭되도록 그 값을 결정한다.
본 발명에서는 이와 같은 구성을 통하여 고전압 직류에 포함되는 리플전압을 실시간으로 측정/분석하는 것이 가능하게 된다. 그러면, 이하에서는 일례를 들어 리플전압을 구해보기로 한다.
⑥ 실시예 6 : 본 발명에 따른 리플전압의 크기는 제1 증폭기(210)에서의 전압분배비 및 제4 증폭기(240)에서의 증폭 이득값에 따라 결정된다. 따라서, 전압분배비가 10,000 : 1이고 증폭 이득값이 100이며 출력단(262)을 통하여 출력되는 리플전압의 크기가 1Volt라면, 실제 리플전압의 크기는 100Volt가 된다.
다음으로, 이와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로(202)의 작동방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리플전압 측정회로의 작동방법을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 입력단(260)을 통하여 리플전압 측정회로(202)의 제1 증폭기(210)로 리플전압 신호를 포함하는 직류전압 신호가 입력된다(S400). 그러면, 제1 증폭기(210)는 이를 차동 증폭한다. 그런 다음, 제1 증폭기(210)는 차동 증폭된 신호를 True RMS Converter(250)와 제3 증폭기(230)에 전달한다(S410, S412). True RMS Converter(250)는 전달된 신호로부터 직류성분만을 추출한다. 그런 다음, True RMS Converter(250)는 이를 제2 증폭기(220)로 전달한다(S420). 제2 증폭기(220)는 전달된 신호를 반전시킨 후 제3 증폭기(230)에 제공한다(S430). 제3 증폭기(230)는 제1 증폭기(210)와 제2 증폭기(220)로부터 전달된 신호를 합산하여 반전시킨다. 그 런 다음, 제3 증폭기(230)는 이를 제4 증폭기(240)로 전달한다(S440). 제4 증폭기(240)는 제8a 저항(244a) 내지 제8c 저항(244c)을 이용하여 전달된 신호를 적정 수준까지 증폭한다. 그런 다음, 제4 증폭기(240)는 출력단(262)을 통하여 이를 출력시킨다(S450).
한편, 본 발명에 따른 리플전압 측정장치(200)는 다음과 같은 경우에도 유용하게 쓰일 수 있다. 보편적인 직류생성 장치(예컨대, 전원장치)에서 측정되는 리플전압은 그 값을 무시할 수 있을 정도로 미량에 불과하다. 그런데, 커패시터의 용량이 부족하게 되거나 소비전류가 많아지게 되면 리플전압의 양이 확대되어 직류생성 장치의 운용에 장애가 된다. 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 교류를 직류로 정류하는 과정에는 다이오드(또는 트랜지스터)와 같은 스위칭 소자가 관여하게 된다. 그런데, 스위칭 소자의 비선형성으로 인하여 상기 과정중 고조파가 생성되고 이 고조파를 억제하지 못하게 되면 출력되는 직류에 노이즈(리플)가 발생하게 된다. 물론, 이러한 문제점을 극복하는 것(즉, 교류를 직류로 변환시킬시 리플전압을 완전하게 소거하는 것)도 가능하다. 이하, 전원장치를 예로 들어 설명한다. 종래 전원장치 중에는 트랜스포머와 브리지 다이오드를 구비하는 장치가 존재하였다. 이 장치는 드라퍼 레귤레이터 IC를 이용하면 리플전압의 완전 소거가 가능하다. 그러나, 이는 트랜스포머의 큰 하중에 따른 불편으로 인하여 그 사용이 극히 제한되고 있는 실정이다. 현재 널리 사용되는 전원장치는 SMPS(Switching Mode Power Supply)이다. SMPS는 스위칭 소자(예컨대, 트랜지스터)의 고속 스위칭으로 인하여 소형화에 유리하고 효율이 높다는 장점을 가지고 있다. 그러나, SMPS 는 스위칭 소자에서 발생하는 노이즈와 전자파를 감쇄시켜야 하는 과제를 가지고 있다. 특히, SMPS에서 발생하는 노이즈는 고주파 성분으로, 저주파 성분의 노이즈를 용이하게 제거시키는 종래의 레귤레이터 IC로는 노이즈의 소거가 불가능하다. 이의 원활한 해결을 위해서는 적절한 수의 커패시터를 회로에 배치시키기 위한 보다 정확한 리플전압 측정이 요구된다. 따라서, 본 발명에 따른 리플전압 측정장치(200)는 이의 원만한 해결을 위해 유용하게 사용되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 증폭기와 True RMS Converter를 이용하여 회로를 구성하여 다음과 같은 효과를 유발시킬 수 있다. 첫째, 직류전압이 1000Volt 이상으로 매우 크고 리플전압이 1Volt 이하로 아주 작은 경우에도 리플성분을 실시간으로 용이하게 측정 분석하는 것이 가능하게 된다. 둘째, 상기에 서 추출된 리플성분은 잡음성분이 제거되어 그 값을 신뢰할 수 있다. 세째, 고정밀 기기나 고전압 전원장치의 출력전압 성능평가에도 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 리플전압을 측정하는 방법에 있어서,
    (a) 입력단을 통하여 전압 신호가 입력되면, 차동 증폭기가 이를 차동 증폭하는 단계;
    (b) True RMS Converter가 상기 차동 증폭된 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 단계; 및
    (c) 연산 증폭기가 상기 두 장치에서 출력되는 신호를 이용하여 상기 리플전압 신호를 추출하며, 이를 출력단을 통해 출력하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서의 상기 연산 증폭기는,
    (a) 상기 True RMS Converter가 출력하는 신호를 1차 반전시키는 단계;
    (b) 상기 차동 증폭기가 출력하는 신호와 상기 1차 반전된 신호를 합산하여 2차 반전시키는 단계; 및
    (c) 상기 2차 반전된 신호를 궤환 저항을 이용하여 반전 증폭시키는 단계
    를 이용하여 상기 리플전압 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정방법.
  3. 리플전압을 측정하는 회로에 있어서,
    입력되는 전압 신호를 차동 증폭하는 차동 증폭기;
    상기 증폭된 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 True RMS Converter; 및
    상기 두 장치에서 출력하는 신호를 이용하여 상기 리플전압 신호를 추출하는 연산 증폭기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정회로.
  4. 리플전압을 측정하는 회로에 있어서,
    입력단(260)을 통하여 입력되는 전압 신호를 차동 증폭하는 제1 증폭기(210);
    상기 제1 증폭기(210)가 출력하는 신호에서 직류성분을 나타내는 신호를 추출하는 True RMS Converter(250);
    상기 True RMS Converter(250)가 출력하는 신호를 반전시키는 제2 증폭기(220);
    상기 제1 증폭기(210)와 상기 제2 증폭기(220)가 출력하는 신호를 합산하여 반전시키는 제3 증폭기(230); 및
    상기 제3 증폭기(230)가 출력하는 신호를 반전 및 증폭하여 출력단(262)을 통해 출력하는 제4 증폭기(240)
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제4 증폭기(240)는, 궤환 저항과 연결 구비되는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정회로.
  6. 리플전압을 측정하는 장치에 있어서,
    제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 리플전압 측정회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 리플전압 측정장치.
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