KR101392854B1 - Selectively driving power supply apparatus by detecting changes of load - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 조명기기용 전원공급장치에 관한 것으로서, 상세하게는 DC-DC 변환모듈의 부하 용량 변동에도 효율과 역률이 안정적인 전력 시스템을 제공하고 부하의 용량에 따라 각 출력 특성이 최적으로 설계된 AC-DC 전력변환부를 선택적으로 구동하여 출력 전력 변화에 따른 전력 소자의 전압 및 전류 스트레스를 감소시키며, 전원공급장치의 제품수명(life cycle)을 최대화시킬 수 있는 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply apparatus for an LED lighting apparatus, and more particularly, to a power supply apparatus for an LED lighting apparatus that provides a stable power system with efficiency and power factor even when the load capacity of a DC-DC conversion module is varied, DC power conversion unit to reduce the voltage and current stress of the power device according to the output power change and to selectively drive the power device by detecting the load variation that can maximize the product life cycle of the power supply device ≪ / RTI >
SMPS(switching mode power supply)는 외부에서 공급되는 교류 전류를 직류 전류로 전환시킨 후, 각종 전자기기의 조건에 맞는 전력으로 변환시켜 공급하는 장치이다. 전기는 발전소에서 소비처까지 전달되는 과정에서 다양한 변수로 인해 전압이 수시로 변동될 수 있으며, 이에 따라 공칭전압 220V로 공급되는 전기가 여러가지 환경적 요소로 인한 전압 변동률에 따라 안정적인 정현파를 가진 60Hz의 전기 공급이 어렵다. 이런 불규칙한 전압이 그대로 공급될 경우, 전자기기의 고장 및 성능 저하를 가져올 수 있다. SMPS는 이처럼 입력전압에 변동이 있더라도 일정한 출력을 전자제품에 공급함으로써 전압변동에 따른 문제를 방지해주는 역할을 한다.The switching mode power supply (SMPS) is a device that converts an AC current supplied from the outside into a DC current, and then converts the AC current into electric power conforming to the conditions of various electronic apparatuses. Electricity can be varied from time to time due to various variables in the process of being transferred from the power plant to the consumer, so that electricity supplied at 220V nominal voltage is supplied with 60Hz electric power with stable sinusoidal wave depending on voltage variation due to various environmental factors it's difficult. If such irregular voltage is supplied as it is, it may lead to malfunction and deterioration of the electronic device. Even if there is a change in the input voltage, the SMPS supplies a constant output to the electronic product, thereby preventing the problem caused by the voltage fluctuation.
또한 220V 이하의 낮은 전력으로 구동되는 전기 제품의 경우 입력 전압 범위가 넓은 universal input 기능을 가진 SMPS를 통해 전류를 변환공급하지 않으면 구동 자체가 불가능한데, 이를 인식하지 못하고 입력 전압 범위가 좁은 220V 전력을 SMPS 없이 그대로 연결할 경우, 제품 파손 등의 위험이 있다.Also, in the case of an electric appliance driven by a low power of 220 V or less, it is impossible to drive without converting the current through a SMPS having a universal input function having a wide input voltage range. There is a risk of damage to the product if it is connected directly without SMPS.
또한 저전력으로 구동되는 LED에 있어 SMPS는 필수적인 장치이다. AC 직결형 LED 드라이버를 사용하는 일체형 LED 전구와 같이 220V AC 전력을 그대로 사용하는 제품도 있지만, 이러한 제품은 SMPS가 필요없는 제품이 아니라 LED 패키지 또는 모듈 내부에 SMPS 역할을 수행하는 비절연 LED 드라이버 회로가 장착되어 있는 방식이다.In addition, SMPS is an essential device for low power LEDs. Some products use the same 220V AC power as an integrated LED bulb using an AC direct LED driver, but these products are not products that do not require an SMPS, but rather a non-isolated LED driver circuit .
SMPS 중 모듈형 고출력 전원공급장치의 경우 부하의 용량이 50% 미만으로 감소할 경우 전력 시스템의 전원 효율이 현저히 감소하여 효율, 역률 및 전자파 간섭에 많은 영향을 미치며, 전력 공급의 부조화로 인한 시스템 불안정을 야기한다.In the case of modular high-power power supply in SMPS, when the load capacity is reduced to less than 50%, the power efficiency of the power system is significantly reduced, which greatly affects efficiency, power factor and electromagnetic interference, .
편차값 1.5%Measured value with APS-9102 instrument /
Deviation value 1.5%
예를 들면, 표 1은 종래 기술에 따른 모듈형 고출력 전원공급장치의 대기모드, DC-DC 단품 모듈, DC-DC 병렬 모듈에서 각각 측정한 입력 전류, 입력 전력, 출력 전력, 효율 및 역률을 제공한다. 표 1은 입력전원은 AC 단상 60Hz 220V이고 단상 60Hz인 1.2 kW급인 전원공급장치를 측정한 결과이다. 전원공급장치의 총용량이 1340W이고, DC-DC 단품 모듈은 출력 전력이 240.3W, 효율 80.73%, 역률 0.897로 측정되었으며, DC-DC 병렬 모듈은 최대부하에서 출력 전력이 864.4W이고 효율 89.66%, 역률 0.981로 측정되었다.For example, Table 1 provides the input current, input power, output power, efficiency, and power factor measured in standby mode, DC-DC single module, and DC-DC parallel module, respectively, of a modular high power power supply according to the prior art do. Table 1 shows the results of the measurement of the power supply with input power of 1.2 kW class of single-
표 1을 참조하면, DC-DC 단품 모듈과 DC-DC 병렬 모듈에서 효율이 약 9% 이상 차이가 나는 문제점이 있다. 즉, 모듈 부하에 의한 출력 전력이 전원공급장치가 공급할 수 있는 전체 전력에 비해 낮은 경우 효율이 크게 감소하는 문제점이 있다.Referring to Table 1, the DC-DC single module and the DC-DC parallel module have an efficiency difference of about 9% or more. That is, when the output power due to the module load is lower than the total power that can be supplied by the power supply device, the efficiency is greatly reduced.
특허문헌 1은 스위칭 모드 전원 공급기의 전압 안정화 장치에 관한 것으로, SMPS의 전원 오프 또는 대기모드와 같은 저소비 전력 모드에서, 전원의 부하가 급격히 하강하더라도, 앰프 단에 추가 설치된 전압 안정화 회로에 의해, 비정상적으로 전압 상승이 발생하게 되는 방지할 수 있게 되어, 앰프 회로의 오동작을 예방할 수 있는 기술이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 DC-DC 변환모듈의 부하 용량 변동에 따라 최적화 설계된 AC-DC 전력변환부를 선택적으로 구동함으로써 역률과 효율 특성을 향상시키고 전력 소자의 전압 및 전류 스트레스를 감소시켜 전원공급장치의 제품 수명(life cycle)을 최대화시킬 수 있는 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an AC-DC power conversion unit is selectively driven according to a load capacity variation of a DC-DC conversion module, thereby improving a power factor and an efficiency characteristic and reducing a voltage and a current stress of the power device It is an object of the present invention to provide a power supply device that selectively detects a load variation that can maximize a product life cycle of the power supply device and drives the power supply device.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치는 상기 교류전압의 EMI(전자파) 노이즈를 제거하고 정류하는 입력부 및 부하 용량별로 효율 및 역률이 최적화된 적어도 두개의 AC-DC 전력변환부를 포함하고, 접속된 DC-DC 변환 모듈 용량에 따라 상기 AC-DC 전력변환부를 선택적으로 구동시켜 상기 입력부로부터 전달된 전력을 역률 보상하여 상기 DC-DC 변환모듈에 공급하는 변동부하 전력 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus for detecting and varying load variation according to the present invention includes an input unit for removing and rectifying EMI (electromagnetic wave) noise of the AC voltage, DC converter module, and selectively drives the AC-DC power converter according to the capacity of the connected DC-DC converter module to power-factor the power transferred from the input unit to supply the power to the DC-DC converter module And a variable load power converter.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 변동부하 전력 변환기는, 상기 접속된 DC-DC 변환모듈의 개수에 따라 고출력 제어 신호 또는 저출력 제어 신호를 선택적으로 활성화시키고 전력 변동 구간의 전력 대기 구간과 상기 DC-DC 변환모듈의 온/오프를 제어하는 제어부, 상기 고출력 제어 신호가 활성화됨에 따라 상기 입력부로부터의 전력을 역률 보상하여 상기 DC-DC 변환모듈에 전달하는 고출력 AC-DC 전력변환부, 상기 저출력 제어 신호가 활성화됨에 따라 상기 입력부로부터의 전력을 역률 보상하여 상기 DC-DC 변환모듈에 전달하는 저출력 AC-DC 전력변환부 및 상기 고출력 AC-DC 전력변환부 또는 상기 저출력 AC-DC 전력변환부를 전력 전송선을 통해 상기 DC-DC 변환모듈과 연결하고 상기 고출력 AC-DC 전력변환부 또는 상기 저출력 AC-DC 전력변환부로부터 공급되는 전력을 상기 DC-DC 변환모듈에 분배하는 접속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the variable load power converter selectively activates a high-output control signal or a low-output control signal according to the number of the connected DC-DC conversion modules, A high power AC-DC power converter for power-factor-compensating the power from the input unit and transmitting the power factor to the DC-DC converter module when the high output control signal is activated, DC power conversion unit and the low-output AC-DC power conversion unit for converting the power from the input unit into power and compensating for power to the DC-DC conversion module as the signal is activated, DC power conversion unit or the low-output AC-DC power conversion unit through the high-power AC-DC power conversion unit And a connection part for distributing electric power to the DC-DC conversion module.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 접속부는, 각 DC-DC 변환모듈의 접속 상태 정보를 상기 제어부로 전송하는 스위치 및 상기 고출력 AC-DC 전력변환부 또는 상기 저출력 AC-DC 전력변환부로부터 공급되는 전력을 각 DC-DC 변환모듈에 분배하는 전력 분배부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the connection unit includes a switch for transmitting connection state information of each DC-DC conversion module to the control unit, and a switch for supplying the connection from the high-output AC-DC power conversion unit or the low- And a power distributing unit for distributing power to the respective DC-DC conversion modules.
본 발명의 바람직한 일실시예로서 상기 변동부하 전력 변환기는, 상기 접속부로부터 DC-DC 변환모듈의 전력 공급 여부와 접속 개수 정보를 원격으로 전송받고 상기 제어부로부터 효율, 역률 또는 전력 정보를 전송받는 전력 시스템 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the variable load power converter comprises: a power system that remotely receives power supply information and connection number information of the DC-DC conversion module from the connection unit and receives efficiency, power factor, or power information from the control unit; And a monitoring unit.
본 발명의 바람직한 일실시예로서 상기 제어부는, 상기 DC-DC 변환모듈의 개수에 따라 고출력 드라이버 구동 신호 또는 저출력 드라이버 구동 신호를 선택적으로 활성화시키는 드라이버 제어부, 상기 고출력 드라이버 신호가 활성화됨에 따라 상기 고출력 AC-DC 전력변환부와 임피던스 정합을 최적화시켜 상기 고출력 AC-DC 변환부를 구동시키는 고출력 드라이버 및 상기 저출력 드라이버 신호가 활성화됨에 따라 상기 저출력 AC-DC 전력변환부와 임피던스 정합을 최적화시켜 상기 저출력 AC-DC 변환부를 구동시키는 저출력 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the controller includes a driver controller selectively activating a high-output driver drive signal or a low-output driver drive signal in accordance with the number of the DC-DC conversion modules, DC converter and optimizes impedance matching to drive the high-output AC-to-DC converter, and optimizes impedance matching with the low-output AC-to-DC converter as the low-output driver signal is activated, And a low output driver for driving the conversion section.
본 발명은 DC-DC 모듈형 부하의 변동에도 안정적인 효율과 역률의 전력 시스템을 제공하는 효과가 있다. The present invention has the effect of providing a power system with stable efficiency and power factor even when the DC-DC module type load is varied.
본 발명은 부하의 용량에 따라 최적으로 설계된 AC-DC 전력변환부를 선택적으로 구동함으로써 효율의 향상뿐만 아니라 출력 전력에 따라 각 전력 소자의 전류 및 전압 스트레스를 감소시킴으로써 제품 수명을 연장시키는 효과가 발생한다.The present invention selectively drives an AC-DC power conversion unit designed optimally according to the capacity of a load, thereby improving the efficiency and reducing the current and voltage stress of each power device according to the output power, thereby extending the life of the product .
본 발명은 역률과 효율 및 전력을 모니터링한 정보를 유선 또는 무선으로 사용자에게 제공하여 예기치 못한 위급 상황에 대비할 수 있다.The present invention can provide the user with information on power factor, efficiency, and power monitored by a wired or wireless system to prepare for unexpected emergency situations.
본 발명은 고출력 LED 조명기기 설비에서 AC-DC 변환부 및 DC-DC 모듈을 소정의 용량으로 모듈화하여 병렬로 배열하고 부하를 감지하여 선택적으로 AC-DC 변환부를 구동하여 역률을 최적화함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a high-power LED lighting equipment system in which an AC-DC conversion unit and a DC-DC module are modularized in a predetermined capacity and arranged in parallel, and a load is sensed to selectively drive an AC- Can be improved.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치의 동작 흐름도,
도 4는 본 발명에 의한 드라이버 제어부의 상세 구성도,
도 5는 본 발명에 의한 선택드라이버의 상세 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply device for selectively detecting a load variation according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a configuration diagram of a power supply device for selectively detecting a load variation according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of a power supply apparatus for selectively detecting a load variation according to the present invention,
4 is a detailed block diagram of a driver control unit according to the present invention;
5 is a detailed configuration diagram of a selection driver according to the present invention.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings illustrate only the essential features of the invention in order to facilitate clarity of the invention and are not to be construed in a limiting sense since they are not shown in the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치를 기술하면 다음과 같다.1 to 5, a power supply device for selectively detecting a load variation according to the present invention will be described.
도 1에 도시된 본 발명에 의한 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치는 EMI 필터(10), 돌입전류(inrush current) 제한부(20), 정류부(30)로 구성된 입력부(1), 고출력 AC-DC 전력변환부(41), 저출력 AC-DC 전력변환부(42), 제어부(43) 및 접속부(44)(docking stage)로 구성된 변동부하 전력 변환기(40) 및 전력 시스템 모니터링부(50)를 포함한다. The power supply device selectively detects the load variation according to the present invention as shown in FIG. 1 and includes an
상기 EMI 필터(10)는 입력되는 교류전압의 전자파 잡음(electromagnetic interference noise)을 제거한다. The
상기 돌입전류 제한부(20)는 입력되는 교류전압이 입력 커패시터의 초기 충전 상태에서 발생되는 돌입전류(inrush current)를 일정 전류 레벨로 제한하여 입력단의 브릿지 다이오드 및 스위칭 소자의 파손을 방지한다. The inrush current limiting
상기 정류부(30)는 상기 돌입전류 제한부(20)의 출력을 정류(rectifying)하며 다이오드나 브릿지 다이오드 등으로 구현할 수 있다.The rectifying
상기 변동부하 전력 변환기(40)는 접속되는 DC-DC 변환모듈(converter)(61,62,63)의 용량에 따라 선택적으로 AC-DC 전력변환부(41,42)를 구동시켜 출력 전력의 용량의 변동에도 일정한 효율을 제공할 수 있다.The variable
상기 고출력 AC-DC 전력변환부(41)는 상기 제어부(43)로부터 출력되는 고출력 제어 신호(HI POWER PACK_ENA)가 활성화됨에 따라 동작하여 상기 정류부(30)의 출력 전압으로부터 역률을 조정하여 접속부(44)에 전력을 전송한다. 고출력 AC-DC 전력변환부(41)는 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 필요 전력이 변동부하 전력 변환기(40)가 공급할 수 있는 최대 전력의 50~100%인 구간에서 동작한다. 고출력 AC-DC 전력변환부(41)는 예를 들면, 도 2와 같이 고출력용 인덕터(L1)와 파워 모스트랜지스터(power MOSFET(metal oxide semiconductor FET))(M1) 및 다이오드(D1)로 구현할 수 있다.The high output AC-DC
상기 저출력 AC-DC 전력변환부(42)는 상기 제어부(43)로부터 출력되는 저출력 제어 신호(LOW POWER PACK_ENA)가 인에이블되면 동작하여 상기 정류부(30)로부터 전송된 전력의 역률을 조정하여 접속부(44)로 전송한다. 저출력 AC-DC 전력변환부(42)는 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 필요 전력이 변동부하 전력 변환기(40)가 공급할 수 있는 최대 전력의 0~50% 구간에서 동작한다. 상기 저출력 AC-DC 전력변환부(42)는 예를 들면, 도 2와 같이 저출력용 인덕터(L2)와 파워 모스트랜지스터(M2) 및 다이오드(D2)로 구현할 수 있다.The low output AC-DC
또한 상기 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 상기 저출력 AC-DC 전력변환부(42)는 회로 단락(short circuit)이나 과부하(overload)나 과열(over temperature), PFC 과전압(over voltage), PFC 오픈루프(open-loop)을 차단하는 기능과 정전류 제어 기능을 더 구비할 수 있다.Also, the high output AC-DC
상기 제어부(43)는 접속부(44)에 접속된 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 개수와 공급 전력 정보를 전송받아 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 합산 용량이 전체 전력의 50% 이상이면 고출력 제어 신호(HI POWER PACK_ENA)를 활성화시키고, 50% 미만이면 저출력 제어 신호(LOW POWER PACK_ENA)를 활성화시킨다.The
상기 제어부(43)는 전력 변동 구간의 전력 대기 구간을 제어하고 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 온/오프를 제어하여 상기 변동부하 전력 변환기(40)가 DC-DC 변환모듈(61,62,63)에 안정적인 전력을 공급할 수 있도록 한다. The
상기 제어부(43)는 도 3을 참조하면, 부하에 전력 전송을 시작하기 전에, 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)의 전력 전송 특성의 정상/이상 유무를 테스트하고, DC-DC 변환모듈의 전력 용량에 따른 효율이 높은 전력 특성을 제공하기 위해 접속부(44)의 스위치와 전력 전송선을 통해 DC-DC 변환모듈의 접속 여부와 출력 전력 정보를 수신한다. 상기 제어부(43)는 초기 구동 시 접속부(44)에서 턴온된 스위치(H/W)의 개수에 따라 강제 구동을 하며, 이 후 전력 전송선을 통해 수신한 전력 정보를 통해 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)를 선택적으로 구동시킨다. 즉, 전력 공급이 시작되는 초기 구간에는 DC-DC 변환모듈의 전력 용량 정보를 상기 전원공급장치가 알 수 없으므로 접속부(44)에 장착되어 구동하는 DC-DC 변환모듈의 개수만으로 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)를 선택적으로 구동시킨다. 이 후에는, DC-DC 변환모듈로부터 피드백된 실제 전력 정보를 통해 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)를 선택적으로 구동시킬 수 있다.3, before the power transmission to the load is started, the
상기 제어부(43)는 드라이버 제어부와 선택 드라이버로 구현할 수 있다. 도 4 내지 도 5는 드라이버 제어부와 선택 드라이버의 상세 회로도이다.The
상기 제어부(43)는 접속부(44)에 장착된 DC-DC 모듈의 온/오프 신호에 따라 고출력 드라이버 또는 저출력 드라이버를 제어하는 드라이버 제어부와 DC-DC 모듈 개수에 따라 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)의 임피던스 정합을 최적화시킨 선택 드라이버를 포함한다. 본 발명은 부하 모듈의 개수에 따라 상기 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)의 출력 임피던스와 파워 모스트랜지스터(power MOSFET)의 게이트 저항이 정합이 되도록 설계한 선택 드라이버를 더 포함함으로써 전력 노이즈 영향과 전력 패턴의 기생 용량 등의 영향을 최소화할 수 있다. The
도 4는 드라이버 제어부의 일 실시예로서, 상기 드라이버 제어부는 적어도 하나의 DC-DC 변환모듈(61,62,63)이 접속되어 있는가를 OR 논리 게이트를 통해 체크하고, 6개의 DC-DC 변환모듈(60)의 접속단에 4번째 DC-DC 변환모듈(Module4) 내지 6번째 DC-DC 변환모듈(Module6)이 연결되면서 AND 논리 게이트를 통해 50% 이상의 고출력이 요구되면 고출력 드라이버 구동 신호(HI DRIVER)를 활성화시키고, 50% 미만의 저출력이 요구되면 저출력 드라이버 구동 신호(LOW DRIVER)를 활성화시킨다.4 is a diagram illustrating an example of a driver control unit. The driver control unit checks whether or not at least one DC-
상기 드라이버 제어부는 도 5에 도시된 선택 드라이버 중 고출력 드라이버 또는 저출력 드라이버가 부하 용량에 따라 선택적으로 동작하도록 복수개의 논리 게이트와 비교기, 저항, 커패시터 및 제너 다이오드로 구현할 수 있다.The driver controller may be implemented with a plurality of logic gates, a comparator, a resistor, a capacitor, and a zener diode so that a high output driver or a low output driver among the select drivers shown in FIG. 5 selectively operates according to the load capacitance.
도 5에 도시된 선택 드라이버는 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)를 선택적으로 구동시키기 위한 고출력 제어 신호(HI POWER PACK_ENA)와 저출력 제어 신호(LOW POWER PACK_ENA)를 출력한다.5 includes a high output control signal HI POWER PACK_ENA for selectively driving the high output AC-DC
도 5에 도시된 선택 드라이버는 도 4에 도시된 제어부(43)의 출력 신호인 고출력 드라이버 구동 신호(HI DRIVER)가 활성화되면 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 임피던스 정합이 최적화된 고출력 드라이버(43-1)가 동작하여 고출력 제어 신호(HI POWER PACK_ENA)를 출력하고, 저출력 드라이버 구동 신호(LOW DRIVER)가 활성화되면 저출력 AC-DC 전력변환부(42)와 임피던스 정합이 최적화된 저출력 드라이버(43-2)가 동작하여 저출력 제어 신호(LOW POWER PACK_ENA)를 출력한다. 도 5에 도시된 선택 드라이버는 각각의 고출력 드라이버와 저출력 드라이버의 출력단에 직렬 저항을 통해 전력 전송선(power train)과 연결된다.5, when the high output driver driving signal HI DRIVER, which is the output signal of the
상기 선택 드라이버의 출력 신호는 예를 들면, 도 2에 도시된 모스 트랜지스터(M1,M2)의 게이트로 입력된다. 상기 선택 드라이버에 의해 상기 모스 트랜지스터(M1,M2)의 게이트와 임피던스 정합이 최대로 되어 전력 노이즈를 감소시키고 기생 커패시턴스의 영향을 감소시킬 수 있다.The output signal of the selection driver is input to the gates of the MOS transistors M1 and M2 shown in FIG. 2, for example. The selection driver maximizes the impedance matching with the gates of the MOS transistors M1 and M2, thereby reducing power noise and reducing the influence of the parasitic capacitance.
상기 접속부(44)는 장착된 DC-DC 변환모듈(61,62,63)을 변동부하 전력 변환기(40)의 고출력 AC-DC 전력변환부(41) 또는 저출력 AC-DC 전력변환부(42)와 연결하며, DC-DC 변환모듈(61,62,63)이 장착되면 변동부하 전력 변환기(40)와의 접속 여부를 확인하는 스위치와 고출력 AC-DC 전력변환부(41) 또는 저출력 AC-DC 전력변환부(42)로부터 공급되는 전력을 분배하는 전원 분배부, DC-DC 변환모듈(61,62,63)에 전력을 전송하는 전력 전송선(power train)으로 구성된다. 상기 접속부(44)는 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 외부 유무선 전력 관제를 제어하는 회로를 포함할 수 있다.The
접속부(44)는 DC-DC 변환모듈(61,62,63)에 전력 전송의 시작 타이밍에서는 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 수량 정보만으로 강제 구동시키기 위한 모듈의 온/오프 정보를 스위치를 통해 제어부(43)로 전송하며, 이후 전력 시스템이 안정화되도록 DC-DC 변환모듈(61,62,63)에 전력 분배 동작을 하며, 실시간 전원공급장치의 전력 및 온도 등의 정보를 모니터링하여 전력 시스템 모니터링부(50)에 전송한다.The
전력 시스템 모니터링부(50)는 변동부하 전력 변환기(40)의 전류, 전압 및 온도를 원격으로 모니터링하여 전력 시스템의 이상 유무를 즉시 확인할 수 있다. 전력 시스템 모니터링부(50)는 이동통신 단말기 및 개인 PC로 구현할 수 있다.The power
접속부(44)에 장착되는 DC-DC 변환모듈(61,62,63)은 변동부하 전력 변환기(40)의 최대용량에 비례하게 장착할 수 있으며, 출력 전력을 소형화 및 집적화한 DC-DC 변환모듈(61,62,63)로서 각 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 용량의 합은 변동부하 전력 변환기(40)의 최대 용량에 의해 결정된다.The DC-
도 2를 참조하면, 전체 전력의 50% 이상이면 상기 제어부(43)에서 고출력 제어 신호(HI POWER PACK_ENA)를 활성화시켜 고출력용 인덕터(L1)에 의해 정류부(30)의 전력이 접속부(44)로 전송된다. 전체 전력의 50% 미만이면 상기 제어부(43)에서 저출력 제어 신호(LOW POWER PACK_ENA)를 활성화시켜 저출력용 인덕터(L2)에 의해 정류부(30)의 전력이 접속부(44)로 전송된다. 고출력용 인덕터(L1)는 고출력 전송에 적합한 인덕터를 사용하고, 저출력용 인덕터(L2)는 저출력 전송에 적합한 인덕터를 사용함으로써, DC-DC 변환 모듈의 출력 특성에 최적으로 설계된 인덕터를 선택적으로 사용함으로써 출력 용량의 증대에 따른 전력 소자들에 발생하는 스트레스를 감소시킬 수 있으므로 제품 수명이 연장될 수 있다.2, the
도 3을 참조하여 본 발명에 의한 전원공급장치의 동작을 설명하면, 초기화 단계에서는 변동부하 전력 변환기(40)와 전력 시스템 모니터링부(50)인 단말기간의 무선 통신 접속 여부를 체크하여 접속이 정상적으로 되면 사용자 및 관리자 설정 정보를 확인하고, 접속이 안 되면 단말기에 통신 에러 알람을 표시하고 재접속을 시도한다. 사용자 및 관리자 설정 정보가 확인되면, 변동부하 전력 변환기(40)의 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)에서 정상 출력 전압 여부를 테스트한다. 출력 전압이 이상이 있으면 단말기에 이상 신호를 전송하여 경고 알람을 표시한다.The operation of the power supply device according to the present invention will be described with reference to FIG. 3. In the initialization step, whether or not the
접속부(44)는 초기 동작 시 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 수량 정보를 기반으로 강제 구동시키기 위해 스위치 정보를 제어부(43)로 전송한다. 이후, 시스템 안정화를 위해 전력 전송선의 전력 분배 기능을 수행하며, 전원공급장치의 실시간 모니터링을 위한 정보를 전력 시스템 모니터링부(50)로 전송한다.The
초기 동작 시 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)의 출력 전압을 감지하여 각 AC-DC 전력변환부(41,42)의 정상 유무를 판별한다. 이후, 접속부(44)의 DC-DC 변환모듈(61,62,63) 확인 스위치를 통해 접속된 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 수량을 계수하며, 계수된 수량만을 기준으로 고출력 AC-DC 전력변환부(41) 또는 저출력 AC-DC 전력변환부(42)를 구동시킨다. 이때, DC-DC 변환모듈의 출력은 최대 출력을 가정한다.DC
고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)의 출력 전압이 정상임이 확인되면, DC-DC 변환모듈(61,62,63) 수량으로 부하의 최대 용량을 테스트한다. 제어부가 총 출력 전력을 확인하면 부하의 용량에 따라 선택적으로 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)가 구동된다. 부하의 용량에 의해 전체 전력의 50% 이상이면 고출력 AC-DC 전력변환부(41)가 구동하고, 전체 전력의 50% 이하이면 저출력 AC-DC 전력변환부(42)가 구동한다. 각 부하의 용량에 따라 각 AC-DC 전력변환부(41,42)가 구동되면 접속부(44)는 각 DC-DC 변환모듈별로 전력을 분배한다. When it is ascertained that the output voltages of the high output AC-DC
초기 동작이 저출력 AC-DC 전력변환부(42)에서 이루어질 때, 이 후 출력 증가가 이루어질 때 접속부(44)의 DC-DC 변환모듈(61,62,63) 확인 스위치가 연결되고, 입력된 정보를 OR 게이트 및 AND 게이트의 논리 연산자를 통해 DC-DC 변환모듈수를 계수한다. DC-DC 변환모듈수가 전체 DC-DC 변환모듈수의 50% 이상일 때는 고출력 AC-DC 전력변환부(41)를 구동시키고, 모니터링되는 실제 출력 전력을 확인하여 실제 출력이 DC-DC 변환모듈수와 동일한지 비교한다. 실제 출력 전력 모듈수가 일치하지 않으면 단말기에 경고 알람을 표시한다.When the initial operation is performed in the low output AC-DC
또한, 고출력 AC-DC 전력변환부(41)에서 초기 동작이 이루어질 때, 이 후 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 개수가 감소하면, 접속부(44)의 DC-DC 변환모듈(61,62,63) 확인 스위치의 연결된 개수에 의해 DC-DC 변환모듈수를 계수하고, 모듈수가 50% 이하이면 선택 드라이버는 저출력 AC-DC 전력변환부(42)를 구동시키고, 고출력 AC-DC 전력변환부(41)를 오프시킨다. 저출력 AC-DC 전력변환부(42)가 구동 후 모니터링되는 실제 출력 전력을 확인하여 실제 출력이 모듈수와 동일한지 확인한다. 실제 출력 전력 모듈수가 일치하지 않으면 단말기에 경고 알람을 표시한다.When the number of the DC-
이 후, 실제 출력에 맞추어 고출력 AC-DC 전력변환부(41) 또는 저출력 AC-DC 전력변환부(42)가 선택적으로 구동되며, 전력의 부조화를 방지하기 위해 접속부(44)는 전력 분배를 하여 DC-DC 변환모듈(61,62,63)에 제공한다.Thereafter, the high-output AC-DC
전력 분배와 AC-DC 전력변환부의 선택이 이상이 있으면 단말기에 경고 알람을 표시한다. 전력 분배가 되고, 시스템 상태(전압, 전류, 온도)를 확인하여 정상으로 모니터링되면 전력이 안정적으로 분배되므로 전력 모니터링을 종료하고, 데이터를 저장하고 단말기에 전송을 중지한다. 시스템 상태가 정상이 아니면 단말기에 경고 알람을 표시한다.If the selection of the power distribution and AC-DC power conversion unit is abnormal, a warning alarm is displayed on the terminal. Power distribution is performed, and the system status (voltage, current, temperature) is checked. If it is normally monitored, the power is distributed stably, so the power monitoring is terminated, data is stored and transmission to the terminal is stopped. If the system status is not normal, a warning alarm is displayed on the terminal.
본 발명의 두개의 AC-DC 전력변환부인 고출력 AC-DC 전력변환부(41)와 저출력 AC-DC 전력변환부(42)로 부하 전력이 전체 전력의 50% 이상과 50% 미만으로 구분하여 전원공급장치의 효율을 안정화시켰지만, 이에 한정되지 않고 전원공급장치의 최대 용량에 대한 DC-DC 변환모듈(61,62,63)의 용량이 차지하는 비율을 세분하여 보다 각 출력 전력 특성에 적합한 AC-DC 전력변환부를 통해 효율과 역률의 최적화를 실현할 수 있다. The load power is divided into 50% or more and less than 50% of the total electric power by the high output AC-DC
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. You will understand.
10 : EMI 필터 20 : 돌입 전류 제한부
30 : 정류부 40 : 변동부하 전력 변환기
50 : 전력 시스템 모니터링부 60 : DC-DC 변환모듈
41 : 고출력 AC-DC 전력변환부 42 : 저출력 AC-DC 전력변환부
43 : 제어부 44 : 접속부(Docking stage)10: EMI filter 20: Inrush current limiting section
30: rectification part 40: variable load power converter
50: power system monitoring section 60: DC-DC conversion module
41: high power AC-DC power conversion unit 42: low output AC-DC power conversion unit
43: control unit 44: connection unit (docking stage)
Claims (5)
교류전압의 전자파 노이즈를 제거하고 정류하는 입력부 및 변동부하 전력 변환기를 포함하되,
상기 변동부하 전력 변환기는,
접속된 DC-DC 변환모듈의 개수와 전력 정보에 따라 고출력 제어 신호 또는 저출력 제어 신호를 선택적으로 활성화시키고, 전력 변동 구간의 전력 대기 구간과 상기 DC-DC 변환모듈의 온/오프를 제어하는 제어부;
상기 고출력 제어 신호가 활성화됨에 따라 상기 입력부의 전력을 역률 보상하여 상기 DC-DC 변환모듈에 전달하는 고출력 AC-DC 전력변환부;
상기 저출력 제어 신호가 활성화됨에 따라 상기 입력부의 전력을 역률 보상하여 상기 DC-DC 변환모듈에 전달하는 저출력 AC-DC 전력변환부 및
상기 고출력 AC-DC 전력변환부 또는 상기 저출력 AC-DC 전력변환부를 전력 전송선을 통해 상기 DC-DC 변환모듈과 연결하여 전력을 분배하는 접속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치.A power supply apparatus for converting an AC voltage into a DC voltage and supplying the DC voltage to a DC-DC conversion module,
An input unit for removing and rectifying the electromagnetic noise of the AC voltage, and a variable load power converter,
The variable load power converter includes:
A control unit selectively activating a high output control signal or a low output control signal according to the number of connected DC-DC conversion modules and power information, and controlling on / off of the power standby period of the power variation period and the DC-DC conversion module;
A high-power AC-DC power converter for power-factor-compensating the power of the input unit when the high-power control signal is activated and transmitting the power-factor-adjusted power to the DC-DC converter module;
A low-power AC-DC power converter for power-factor-compensating the power of the input unit when the low-power control signal is activated,
And a connection unit for connecting the high-output AC-DC power conversion unit or the low-output AC-DC power conversion unit to the DC-DC conversion module through a power transmission line to distribute electric power. Power supply.
상기 접속부는,
각 DC-DC 변환모듈의 접속 상태 정보를 상기 제어부로 전송하고, 상기 DC-DC 변환 모듈과 상기 변동부하 전력 변환기를 연결 또는 해제하는 스위치;
상기 고출력 AC-DC 전력변환부 또는 상기 저출력 AC-DC 전력변환부로부터 공급되는 전력을 각 DC-DC 변환모듈에 분배하는 전력 분배부 및
각 DC-DC 변환 모듈에 전력을 전송하는 전력 전송선을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치.The method according to claim 1,
Wherein the connecting portion comprises:
A switch for transmitting connection state information of each DC-DC conversion module to the control unit, and connecting or disconnecting the DC-DC conversion module and the variable load power converter;
A power distributing unit for distributing power supplied from the high output AC-DC power converting unit or the low output AC-DC power converting unit to each DC-DC converting module;
And a power transmission line for transmitting power to each DC-DC conversion module.
상기 변동부하 전력 변환기는,
상기 접속부로부터 DC-DC 변환모듈의 전력 공급 여부와 접속 개수 정보를 전송받고 상기 제어부로부터 효율, 역률, 온도 또는 전력 정보를 전송받아 상기 전원공급장치의 실시간 전력 이상 유무를 알려주는 전력 시스템 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치.The method according to claim 1,
The variable load power converter includes:
A power system monitoring unit that receives power supply information and connection number information of the DC-DC conversion module from the connection unit and receives efficiency, power factor, temperature, or power information from the control unit and informs the power supply apparatus of real- And a power supply unit for detecting a load fluctuation and selectively driving the load.
상기 제어부는,
상기 DC-DC 변환모듈의 개수에 따라 고출력 드라이버 구동 신호 또는 저출력 드라이버 구동 신호를 선택적으로 활성화시키는 드라이버 제어부;
상기 고출력 드라이버 구동 신호가 활성화됨에 따라 상기 고출력 AC-DC 전력변환부와 임피던스 정합하여 상기 고출력 AC-DC 변환부를 구동시키는 고출력 드라이버 및
상기 저출력 드라이버 구동 신호가 활성화됨에 따라 상기 저출력 AC-DC 전력변환부와 임피던스 정합하여 상기 저출력 AC-DC 변환부를 구동시키는 저출력 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하변동을 감지하여 선택적으로 구동하는 전원공급장치.The method according to claim 1,
Wherein,
A driver controller for selectively activating a high-output driver drive signal or a low-output driver drive signal in accordance with the number of the DC-DC conversion modules;
A high output driver for driving the high output AC-DC converter by impedance matching with the high output AC-DC power converter as the high output driver driving signal is activated, and
And a low-output driver for driving the low-output AC-DC converter by impedance matching with the low-output AC-DC power converter as the low-output driver driving signal is activated. Device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130043482A KR101392854B1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Selectively driving power supply apparatus by detecting changes of load |
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---|---|---|---|
KR1020130043482A KR101392854B1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Selectively driving power supply apparatus by detecting changes of load |
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---|---|
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KR (1) | KR101392854B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11870353B2 (en) | 2021-09-30 | 2024-01-09 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Dynamic loading for a switching power supply |
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---|---|---|---|---|
US20090316454A1 (en) | 2008-06-19 | 2009-12-24 | Power Integrations, Inc. | Power factor correction converter control offset |
US7746675B2 (en) * | 2007-03-26 | 2010-06-29 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Asymmetrical interleaving strategy for multi-channel power converters |
-
2013
- 2013-04-19 KR KR1020130043482A patent/KR101392854B1/en not_active IP Right Cessation
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Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
FAIRCHILD FAN9612 데이터 쉬트(제목: Interleaved Dual BCM PFC Controllers), 발표일 2013년 2월 * |
FAIRCHILD FAN9612 데이터 쉬트(제목: Interleaved Dual BCM PFC Controllers), 발표일 2013년 2월* |
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