KR101323788B1

KR101323788B1 - 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치

Info

Publication number: KR101323788B1
Application number: KR1020120000157A
Authority: KR
Inventors: 김원상; 박해진
Original assignee: 주식회사 디씨파워시스템
Priority date: 2012-01-02
Filing date: 2012-01-02
Publication date: 2013-10-31
Also published as: KR20130078964A

Abstract

이상 설명한, 본 발명에 따른 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 의하면, DC전원공급을 공급할 때 릴레이가 동작하지 않으면 I인덕터의 동손, 모스펫(MOSFET)의 스위칭 손실, 다이오드의 순방향 전압강하 손실이 발생하는데, 본 발명에 따른 AC전원 및 DC전원 판단회로를 통해 DC전원 공급시 릴레이가 동작함으로써 상기의 여러 가지 손실이 제거되어 전원장치의 효율을 높일 수 있다.
DC 전원 공급시 모스펫(MOSFET), 다이오드, 역률보정회로 구동 제어기가 동작하지 않으면 제품의 수명, 고장율, 신뢰성, 전자방해(EMI)등에 효과를 볼 수 있다

Description

전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치{AC/DC SERVER POWER APPARATUS FOR ENHANCING EFFICIENCY OF POWER SUPPLY}

본 발명은 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 통상의 교류(이하, AC라 한다)전원은 물론, 직류(이하, DC라 한다)전원을 공급받아 동작할 때, AC전원을 공급받아 동작하는 서버전원 공급장치를 DC전원으로 공급할 때 안정적인 역률보정회로(PFC) 동작제한을 위하여 간단한 AC전원 및 DC전원 판단회로를 구성함으로써, 인덕터, 모스펫(MOSFET), 다이오드(DIODE)의 작동으로 인한 여러 가지 손실이 제거되어 전원장치의 효율을 높일 수 있는 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 통상의 서버전원 공급장치는 AC전원을 공급 받아 역률보정회로(PFC)를 통해 DC 전원을 만들고, DC 전원을 DC/DC 변환회로를 통해 서버 컴퓨터가 필요한 각종 전원을 만들어 사용한다. (도 1 참조)

통상의 서버전원 공급장치에 DC전원을 공급할 때 인덕터, 모스펫, 다이오드가 동작되어 서버전원 공급장치의 효율을 감소시키는 문제점이 있었다.

따라서, 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 전술한 통상의 AC전원을 공급받아 동작하는 서버전원 공급장치에 DC전원을 공급할 때 안정적인 역률보정회로 동작제어를 위하여 간단한 AC전원 및 DC전원 판단회로를 구성하여 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
전원을 공급받아 역률보정회로를 통해 직류(DC) 전원을 만들고, 직류 전원을 직류/직류 변환회로를 통해 서버 컴퓨터가 필요한 각종 전원을 만들어 사용하는 교류(AC) 및 직류 겸용 서버전원 장치에 있어서,
상기 교류 및 직류 겸용 서버전원 장치는, 교류전원 또는 직류전원을 판단하여 직류전원 공급시 릴레이가 동작하도록 하되,
퓨즈 전자방해(EMI) 필터의 출력단이 정류회로의 직렬 연결된 다이오드 간의 중간노드에 각각 연결되고, 상기 중간노드에 각각 일단이 접점되어 직류를 차단하는 제1a 콘덴서(C1A)(21) 및 제1b 콘덴서(C1B)(22); 상기 제1a 콘덴서(C1A)(21) 및 제1b 콘덴서(C1B)(22)의 타단이 상호 접점되고 상기 상호 접점된 노드에 직렬로 연결되어 교류전압을 분압시키는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2); 교류를 직류로 변환시키는 소자로서, 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 중간노드에 일단이 연결되는 제1 다이오드(41)와 상기 제1 다이오드의 타단에 연결되고 타 단자가 접지된 제2 콘덴서(C2)(42); 상기 제1 다이오드(41)의 타단에 일단이 각각 접점되는 제1 집적회로(U1A)(51) 및 제2 집적회로(U1B)(52); 상기 제1 집적회로(51)의 타단에 연결되고 상기 역률보정회로를 제어하는 역률보정회로(AC/DC)제어기(10); 상기 제2 집적회로(52)의 출력을 적분하여 순간적인 릴레이의 동작을 제한하기 위한 소자로서, 상기 제2 집적회로(52)의 타단에 연결되는 제3 저항(R3)과 상기 제3 저항의 타단에 연결되어 타 단자가 접지되는 제3 콘덴서(62)(C3); 상기 제3 저항(R3)의 타단에 연결되고 컬렉터가 DC 절환 릴레이 구동코일(80)에 연결된 트랜지스터(Q2)(70); 및 상기 정류회로의 타단과 직류/직류 트랜스포머(90) 입력단에 연결되어 상기 트랜지스터(Q2)(70)의 동작에 따라 역률보정회로를 온/오프하는 DC절환 릴레이접점(81); 포함하는 교류 및 직류 겸용 서버전원 장치가 제공된다.

삭제

바람직하게는, 상기 직류/직류 트랜스포머(90)는 스위치(91)를 더 구비하고, 상기 스위치(91)가 온(ON)되면 상기 직류/직류 트랜스포머(90)의 출력을 오프(OFF)시키는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한, 본 발명에 따른 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 의하면, DC전원공급을 공급할 때 릴레이가 동작하지 않으면 I인덕터의 동손, 모스펫의 스위칭 손실, 다이오드의 순방향 전압강하 손실이 발생하는데, 본 발명에 따른 AC전원 및 DC전원 판단회로를 통해 DC전원 공급시 릴레이가 동작함으로써 상기의 여러 가지 손실이 제거되어 전원장치의 효율을 높일 수 있다.

DC 전원 공급시 모스펫, 다이오드, 역률보정회로(PFC) 구동 제어기가 동작하지 않으면 제품의 수명, 고장율, 신뢰성, 전자방해(EMI) 등에 효과를 볼 수 있다

도 1은 종래의 AC전용 서버전원장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 AC 및 DC 겸용 서버전원장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블럭도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 DC전원 입력시와, AC전원 입력시의 플로차트이다.

이하에서는 본 발명에 따른 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 대한 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.

이하의 실시 예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해 되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치는,

전자방해(EMI)필터의 출력부에 연결된 정류부의 일단에 연결된 DC차단부(20)의 제1a 콘덴서(C1A)(21) 및 제1b 콘덴서(C1B)(22)와, 상기 DC차단부(20)에 연결된 AC고압분압부(30)의 제1 저항 (R1)(31) 및 제2 저항(R2)(32)와, 상기 AC고압분압부(30)에 연결된 AC/DC변환부(40)의 제1 다이오드(D1)(41) 및 제2 콘덴서(C2)(42)와, 상기 AC/DC변환부(40)에 연결된 체터링제거부(50)의 제1 집적회로(U1A)(51) 및 제2 집적회로(U1B)(52)와, 상기 체터링제거부(50)의 제2 집적회로(U1B)(52)에 연결된 초기동작제어부(60)의 제3 저항(R3)(61) 및 제3 콘덴서 (C3)(62)와, 상기 초기동작제어부(60)에 연결된 DC절환 릴레이구동부(70)의 트랜지스터(Q2)(70)와, 상기 DC절환 릴레이구동부(70)에 연결된 DC절환 릴레이 구동코일(80)과, 상기 릴레이 구동코일(80)의 구동에 의하여 온/오프(ON/OFF)되는 릴레이접점(81)과, 상기 체터링제거부(50)의 제1 집적회로(U1A)(51)에 연결되어 역를보정회로(PFC)를 제어하는 역률보정회로(PFC)제어부(10)와, DC/DC트랜스포머(90)에 연결되어 출력동작을 제어하는 출력동작 온/오프(ON/OFF) 스위치(91)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 동작은, AC전원일 때는 제1a 콘덴서(C1A)(21),제1b 콘덴서(C1B)(22)을 통해 AC전원이 도통하고 고전압을 제1 저항(R1)(31), 제2 저항(R2)(32)를 집적회로(IC)에 손상이 가지 않는 저전압으로 분압된다. 분압된 전압은 제1 다이오드(D1)(41),제2 콘덴서(C2)(42)를 통해 정류되어 DC전압으로 변환된다. 채터링제거집적회로의 제2 집적회로(U1B)(52)에 전압이 나타나면 채터링제거집적회로의 제2 집적회로(U1B)(52)의 출력이 'L'이 되어 트랜지스터(Q2)(70)를 오프(OFF)시킨다. 따라서 릴레이구동코일(80)은 동작하지 않는다.

또한 채터링제거집적회로의 제1 집적회로(U1A)(51)의 출력도 'L'이 되어 역률보정회로(PFC)(AC/DC)제어기(10)가 정상동작 한다.

DC전원일 때는 제1a 콘덴서(C1A)(21) 및 제1b 콘덴서(C1B)(22)를 통해 DC전원이 도통하지 못하기 때문에 제1 저항(R1)(31), 제2 저항(R2)(32)에 걸리는 전압도 없다. 따라서 채터링제거집적회로의 제1 집적회로(U1A)(51), 제2 집적회로(U1B)(52)의 입력이 'L'이 되고 출력전압은 'H'가 된다. 채터링제거집적회로의 제2 집적회로(U1B)(52)의 출력이 'H'이면 트랜지스터(Q2)(70)가 도통하여 릴레이구동코일(80)이 동작하여 릴레이접점(81)이 온(ON)상태로 된다. 또한 채터링제거집적회로의 제1 집적회로(U1A)(51)의 출력도 'H'가 되어 역률보정회로(PFC)(AC/DC)제어기(10)가 동작하지 않는다.

초기동작제한부(60)의 제 3저항(R3)(61) 및 제3 콘덴서(C3)(62)의 동작은 초기에 제2 콘덴서(C2)(42)의 전압이 'L'이기 때문에 채터링제거집적회로의 제2 집적회로( U1B)(52)의 출력이 H'가 되어 트랜지스터(Q2)(70)가 온(ON)되어 릴레이구동코일(80)이 오동작할 수 있다. 이에 대하여 제3 저항(R3)(61) 및 제3 콘덴서(C3)(62)는 채터링제거집적회로의 제2 집적회로(U1B)(52)의 출력을 적분하여 순간적인 릴레이구동코일(80)의 동작을 제한한다. 릴레이구동코일(80)이 동작하면 릴레이접점(81)이 온(ON)상태로 되고 역률보정회로(PFC)구동소자인 인덕터(11), 모스펫(MOSFET)(12), 제2 다이오드(D2)(13)가 제거되어 입력의 DC전원이 역률보정회로를 거치지 않고 후단의 DC/DC 트랜스포머(90)에 공급된다.

또한 스위치(SW)(91)를 온(ON)하면 후단의 DC/DC트랜스포머(90)의 출력이 오프(OFF)된다. 상기 스위치(91)가 온(ON)되면 AC 및 DC 겸용 서버전원 장치에 공급된 DC전원을 제거하여 입력 콘넥터 또는 스위치의 소손이 방지된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록도를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플로차트로서 D/C전원 및 A/C전원 입력시 역률보정회로(AC/DC)제어기(10) 및 릴레이(80,81)의 동작 과정을 보여준다.

본 발명에 따른 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 의하면, DC전원공급을 공급할 때 RELAY(80, 81)가 동작하지 않으면, 인덕터(11)의 동손, 모스펫(MOSFET)(12)의 스위칭 손실, 제2 다이오드(D2)(13)의 순방향 전압강하 손실이 발생하는데, 본 발명에 따른 AC전원 및 DC전원 판단회로를 통해 DC전원 공급시 릴레이(80, 81)가 동작함으로써 여러 가지 손실이 제거되어 전원장치의 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 전원장치 효율을 개선하기 위한 교류/직류 겸용 서버전원장치에 의하면, 인덕터의 동손, 모스펫(MOSFET)의 스위칭 손실, 다이오드의 순방향 전압강하 손실발생을 방지하게 되고, 이러한 발명은 서버전원장치에 적용하게 됨으로써 전원장치의 효율을 높일 수 있어 산업이용가능성이 우수한 발명이라고 할 수 있다.

10 : 역률보정회로(AC/DC) 제어기 11 : 인덕터
12 : 모스펫(MOSFET) 13 : 제2 다이오드
20 : DC차단부 21 : 제1a 콘덴서 22 : 제1b 콘덴서 30 : AC 고압분압부
31 : 제1 저항 32 : 제2 저항
40 : AC/DC변환부 41 : 제1 다이오드 42 : 제2 콘덴서 50 : 채터링제거부
51 : 제1 집적회로 52 : 제2 집적회로
60 : 초기동작제한부 61 : 제3 저항
62 : 제3 콘덴서 70 : 트랜지스터 80 : 릴레이구동코일 81 : 릴레이접점
90 : DC/DC트랜스포머 91 : 스위치

Claims

전원을 공급받아 역률보정회로를 통해 직류(DC) 전원을 만들고, 직류 전원을 직류/직류 변환회로를 통해 서버 컴퓨터가 필요한 각종 전원을 만들어 사용하는 교류(AC) 및 직류 겸용 서버전원 장치에 있어서,
상기 교류 및 직류 겸용 서버전원 장치는,
교류전원 또는 직류전원을 판단하여 직류전원 공급시 릴레이가 동작하도록 하되,
퓨즈 전자방해(EMI) 필터의 출력단이 정류회로의 직렬 연결된 다이오드 간의 중간노드에 각각 연결되고, 상기 중간노드에 각각 일단이 접점되어 직류를 차단하는 제1a 콘덴서(C1A)(21) 및 제1b 콘덴서(C1B)(22);
상기 제1a 콘덴서(C1A)(21) 및 제1b 콘덴서(C1B)(22)의 타단이 상호 접점되고 상기 상호 접점된 노드에 직렬로 연결되어 교류전압을 분압시키는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2);
교류를 직류로 변환시키는 소자로서, 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 중간노드에 일단이 연결되는 제1 다이오드(41)와 상기 제1 다이오드의 타단에 연결되고 타 단자가 접지된 제2 콘덴서(C2)(42);
상기 제1 다이오드(41)의 타단에 일단이 각각 접점되는 제1 집적회로(U1A)(51) 및 제2 집적회로(U1B)(52);
상기 제1 집적회로(51)의 타단에 연결되고 상기 역률보정회로를 제어하는 역률보정회로(AC/DC)제어기(10);
상기 제2 집적회로(52)의 출력을 적분하여 순간적인 릴레이의 동작을 제한하기 위한 소자로서, 상기 제2 집적회로(52)의 타단에 연결되는 제3 저항(R3)과 상기 제3 저항의 타단에 연결되어 타 단자가 접지되는 제3 콘덴서(62)(C3);
상기 제3 저항(R3)의 타단에 연결되고 컬렉터가 DC 절환 릴레이 구동코일(80)에 연결된 트랜지스터(Q2)(70); 및
상기 정류회로의 타단과 직류/직류 트랜스포머(90) 입력단에 연결되어 상기 트랜지스터(Q2)(70)의 동작에 따라 역률보정회로를 온/오프하는 DC절환 릴레이접점(81);을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 겸용 서버전원 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 직류/직류 트랜스포머(90)는 스위치(91)를 더 구비하고, 상기 스위치(91)가 온(ON)되면 상기 직류/직류 트랜스포머(90)의 출력을 오프(OFF)시키는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 겸용 서버전원 장치.