KR101415720B1 - 대기전력 저감장치 - Google Patents

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최순주
손진형
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코칩 주식회사
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Abstract

본 발명은 스위칭 전원회로를 제어하는 메인 스위치와 병렬로 연결된 커패시터를 구비함으로써, 기동회로를 삭제하여 원가를 절감하고 제품의 소형화가 가능한 대기전력 저감장치에 관한 것이다.
일례로, 교류전원이 정류된 전원전압을 공급받아 제1출력전압과 제2출력전압을 발생하는 스위칭 전원회로; 상기 스위칭 전원회로에 전기적으로 연결되며, 상기 제2출력전압을 공급받아 분압전압을 생성하는 분압회로; 상기 분압회로에 전기적으로 연결되어 상기 분압전압에 의해 동작하며, 제어 트랜지스터를 포함하는 제어회로; 상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 부스터 트랜지스터를 포함하는 충전회로; 상기 충전회로에 전기적으로 연결되어, 상기 충전회로에 의해 전기에너지를 충전하는 전기이중층 커패시터; 상기 전기이중층 커패시터에 병렬로 연결되어, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 측정하는 전압 검출기; 상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제어 스위치; 상기 제어 스위치에 의해 동작하여 상기 스위칭 전원회로의 동작을 제어하고, 제 2 스위칭 트랜지스터와 와이어드 오어회로를 포함하는 메인 스위치; 상기 제1출력전압에 의해 동작하는 기기장치의 명령에 따라 상기 메인 스위치의 동작을 제어하는 포토 커플러; 및 상기 메인 스위치의 제 2 스위칭 트랜지스터에 병렬로 연결된 제 1 커패시터를 포함하고, 상기 제 1 커패시터는 상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 제 1 커패시터에 흐르는 전류를 이용하여 상기 스위칭 전원회로를 가동시키는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치를 개시한다.

Description

대기전력 저감장치{STANDBY POWER REDUCTION DEVICE}
본 발명은 대기전력 저감장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기이중층 커패시터를 사용하는 대기전력 저감장치는 용량이 큰 전기이중층 커패시터에 전기에너지를 충전하여 두었다가, 전자기기를 사용하지 않는 대기상태에서 필요한 최소한의 전기에너지를 전기이중층 커패시터에 충전된 전기에너지를 이용한다. 따라서, 전자기기가 대기하고 있는 시간 동안 교류전원을 완전히 차단하여, 교류전원으로부터 공급되는 대기전력 손실을 줄일 수 있다.
한편, 전자기기가 공장에서 출하되어 최초로 교류전원에 연결되거나 또는 장시간 정전이 되었다가 교류전원이 다시 공급되거나 또는 전원코드를 뽑아서 장시간 교류전원을 분리했다가 다시 교류전원에 연결하는 경우에는 전기이중층 커패시터가 방전되어 전자기기를 기동시키는 것이 불가능하다.
따라서, 최초로 공급되는 교류전원을 감지하여 스위칭 전원회로를 기동시킬 수 있는 기동회로가 필요하다. 그러나, 상기 기동회로는 전원코드를 최초로 교류전원에 연결할 때 단 한번만 동작할 뿐 실제로 전자기기가 가동되는 기간에는 아무 역할도 하지 않으므로, 원가 상승을 유발하고 제품의 소형 경량화에 장애가 된다.
한국공개특허공보 제1999-025157호
본 발명은 원가를 절감하고 제품의 소형화가 가능한 대기전력 저감장치를 제공한다.
본 발명에 의한 대기전력 저감장치는 교류전원이 정류된 전원전압을 공급받아 제1출력전압과 제2출력전압을 발생하는 스위칭 전원회로; 상기 스위칭 전원회로에 전기적으로 연결되며, 상기 제2출력전압을 공급받아 분압전압을 생성하는 분압회로; 상기 분압회로에 전기적으로 연결되어 상기 분압전압에 의해 동작하며, 제어 트랜지스터를 포함하는 제어회로; 상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 부스터 트랜지스터를 포함하는 충전회로; 상기 충전회로에 전기적으로 연결되어, 상기 충전회로에 의해 전기에너지를 충전하는 전기이중층 커패시터; 상기 전기이중층 커패시터에 병렬로 연결되어, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 측정하는 전압 검출기; 상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제어 스위치; 상기 제어 스위치에 의해 동작하여 상기 스위칭 전원회로의 동작을 제어하고, 제 2 스위칭 트랜지스터와 와이어드 오어회로를 포함하는 메인 스위치; 상기 제1출력전압에 의해 동작하는 기기장치의 명령에 따라 상기 메인 스위치의 동작을 제어하는 포토 커플러; 및 상기 메인 스위치의 제 2 스위칭 트랜지스터에 병렬로 연결된 제 1 커패시터를 포함하고, 상기 제 1 커패시터는 상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 제 1 커패시터에 흐르는 전류를 이용하여 상기 스위칭 전원회로를 가동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터는 상기 포토 커플러의 출력과 상기 전압 검출기의 출력과 상기 제어회로의 출력의 논리합에 의해 동작할 수 있다.
또한, 상기 전압 검출기는 상기 충전전압이 최저충전전압보다 낮으면 상기 메인 스위치를 동작시킬 수 있다.
또한, 상기 제어 트랜지스터의 베이스 전압은 상기 분압전압에 의해 결정되고 상기 제어 트랜지스터의 에미터 전압은 상기 전기이중층 커패시터의 충전전압에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 분압회로와 상기 제어 스위치 사이에 전기적으로 연결된 히스터리시스 회로를 더 포함하고, 상기 히스터리시스 회로는 상기 제어회로에 히스터리시스 특성을 부가할 수 있다.
또한, 상기 전기이중층 커패시터의 충전전압이 히스터리시스 전압에 도달하면 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되어 상기 부스터 트랜지스터를 턴 온시켜 상기 전기이중층 커패시터를 충전시키고, 상기 전기이중층 커패시터의 충전전압이 최고충전전압이 도달하면 상기 제어 트랜지스터가 턴 오프되고 상기 부스터 트랜지스터를 턴 오프시켜, 상기 전기이중층 커패시터의 충전이 중지될 수 있다.
또한, 상기 히스터리시스 전압은 상기 제어 트랜지스터가 턴 오프상태 일 때의 분압전압에서 상기 제어 트랜지스터가 턴 온하기 위해 필요한 베이스-에미터 간의 순방향 전압인 0.6V를 뺀 값일 수 있다.
또한, 상기 최고충전전압은 상기 제어 트랜지스터가 턴 온상태 일 때의 분압전압에서 상기 제어 트랜지스터가 턴 온하기 위해 필요한 베이스-에미터 간의 순방향 전압인 0.6V를 뺀 값일 수 있다.
또한, 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되면 상기 부스터 트랜지스터와 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되고, 상기 제어 트랜지스터가 턴 오프되면 상기 부스터 트랜지스터와 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 오프될 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되면 상기 제 2 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어, 상기 스위칭 전원회로의 가동 상태를 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 커패시터와 상기 스위칭 전원회로를 통과하는 전류량으로 결정되는 시정수는 상기 제2출력전압에 의해 상기 제 2 스위칭 트랜지스터가 턴 온되기까지의 소요시간보다 클 수 있다.
또한, 상기 스위칭 전원회로의 출력단과 상기 메인 스위치 사이에 전기적으로 연결된 시정수 회로를 더 포함하고, 상기 시정수 회로는 저항과 제 2 커패시터가 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 시정수 회로는 상기 제2출력전압이 발생하면 상기 제 2 스위칭 트랜지스터를 턴 온시켜, 상기 제 1 커패시터의 정전용량을 줄일 수 있다.
또한, 상기 시정수 회로의 시정수는 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되는 시간과 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되는 시간의 합보다 더 크게 설정될 수 있다.
더불어, 본 발명에 의한 대기전력 저감장치는 상기 교류전원이 정류된 전원전압을 공급받아 제1출력전압과 제2출력전압을 발생하는 스위칭 전원회로; 상기 스위칭 전원회로에 전기적으로 연결되며, 상기 제2출력전압을 공급받아 분압전압을 생성하는 분압회로; 상기 분압회로에 전기적으로 연결되어 상기 분압전압에 의해 동작하며, 제어 트랜지스터를 포함하는 제어회로; 상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 부스터 트랜지스터를 포함하는 충전회로; 상기 충전회로에 의해 전기에너지를 충전하는 전기이중층 커패시터; 상기 전기이중층 커패시터에 병렬로 연결되어, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 측정하는 전압 검출기; 상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제어 스위치; 상기 제어 스위치에 의해 동작하여 상기 스위칭 전원회로의 동작을 제어하고, 제 2 스위칭 트랜지스터와 와이어드 오어회로를 포함하는 메인 스위치; 상기 제1출력전압에 의해 동작하는 기기장치의 명령에 따라 상기 메인 스위치의 동작을 제어하는 포토 커플러; 및 상기 스위칭 전원회로의 입력단과 상기 메인 스위치 사이에 전기적으로 연결된 시정수 회로를 포함하고, 상기 시정수 회로는 상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 시정수 회로에 흐르는 전류를 이용하여 상기 스위칭 전원회로를 가동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시정수 회로의 시정수는 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되는 시간과 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되는 시간의 합보다 더 크게 설정될 수 있다.
또한, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터는 상기 포토 커플러의 출력과 상기 전압 검출기의 출력과 상기 제어회로의 출력과 상기 시정수 회로의 출력의 논리합에 의해 동작할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대가전력 저감장치는 메인 스위치와 병렬로 연결된 커패시터를 구비함으로써, 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 커패시터에 흐르는 전류로 스위칭 전원회로를 구동시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치는 전기이중층 커패시터(EDLC)가 충전되지 않는 상태에서 기동회로를 사용하지 않으면서도 전자기기가 대기 상태일 때 교류전원에서 관측되는 전력손실을 ‘0’으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 초기 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 4는 제어 트랜지스터의 히스터리시스 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 7는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 블럭도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치(100)는 스위칭 전원회로(SMPS), 충전회로(110), 제어 스위치(120), 분압회로(130), 제어회로(140), 히스터리시스 회로(150), 전기이중층 커패시터(EDLC), 전압 검출기(160), 메인 스위치(170), 포토커플러(180) 및 제 1 커패시터(C1)를 포함한다.
상기 스위칭 전원회로(SMPS)는 정류회로(20)를 통해 교류전원(10)이 정류된 전원전압(V1)을 공급받아 제1출력전압(V2)과 제2출력전압(V3)을 발생한다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)의 제1단자(1)에 전원전압(V1)이 공급된 상태에서 제6단자(6)의 전압이 설정된 값 이하로 낮아지면, 제1단자(1)와 제6단(6)자 사이에 설정된 값 이상의 전압차가 발생한다. 이에 따라, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 동작하여 제2단자(2)와 제4단자(4) 사이에 제1출력전압(V2)을 발생시키고, 제3단자(3)와 제5단자(5) 사이에 제2출력전압(V3)을 발생시킨다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)는 제1단자(1)와 제6단자(6) 사이의 전압이 설정된 범위 안에서는 전압 변동과는 무관하게 제1출력전압(V2)과 제2출력전압(V2)을 안정하게 유지할 수 있다. 여기서, 상기 제1단자(1)와 제6단자(6) 사이의 전압은 100 ~ 300VDC로 설정될 수 있다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 동작하면 상기 제2단자(2)는 기기장치(30)에 제1출력전압(V2)을 공급하고, 제3단자(3)는 충전회로(110), 제어 스위치(120) 및 분압 회로(130)에 제2출력전압(V3)을 공급한다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)의 제4단자(4)는 기기접지(50)와 연결되며, 제5단자(5)는 전원접지(40)와 연결된다. 여기서, 상기 기기접지(50)와 전원접지(40)는 상기 스위칭 전원회로(SMPS)에 포함된 절연 트랜스에 의해 고도의 절연 상태를 유지하면서 전기적으로 결합된다.
상기 충전회로(110)는 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)를 충전한다. 상기 충전회로(110)는 부스터 트랜지스터(Q1), 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)을 포함한다. 상기 부스터 트랜지스터(Q1)는 상기 스위칭 전원회로(SMPS)의 제3단자(3)로부터 충전전류를 공급받아 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)를 충전시킨다. 상기 제 1 저항(R1) 내지 제 3 저항(R3)은 상기 부스터 트랜지스터(Q1)를 과전류로부터 보호한다.
상기 제어 스위치(120)는 상기 메인 스위치(170)를 제어한다. 상기 제어 스위치(120)는 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2) 및 제 4 저항(R4)을 포함한다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 순간적으로 가동되어 제2출력전압(V3)이 발생하면 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되고, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되면 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온된다. 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온되면 메인 스위치(170)로 전류를 흘려 보내, 상기 메인 스위치(170)의 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)를 턴 온시킨다.
상기 분압회로(130)는 상기 제어회로(140)의 동작점을 설정한다. 상기 분압회로(130)는 제 5 저항(R5)과 제 6 항(R6)을 포함하며, 상기 제 5 저항(R5)과 제 6 저항(R6)을 직렬로 연결된다. 상기 분압회로(130)는 상기 스위칭 전원회로(SMPS)를 통해 제2출력전압(V3)을 공급받는다. 상기 분압회로(130)는 상기 제2출력전압(V3)을 분압하여 분압전압(VB)을 생성하고, 상기 분압전압(VB)을 상기 제어회로(140)에 공급한다.
한편, 상기 제어회로(140)의 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 오프 상태일 때, 제 1 분압전압(VB1)은 수학식1에 의해 결정된다. 이때, 상기 제어 트랜지스터(Q3)의 베이스 전류는 무시한다.
[수학식 1]
VB1= R6 * V3/(R5+R6)
또한, 상기 제어회로(140)의 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온 상태일 때, 제 2 분압전압(VB2)은 수학식 2에 의해 결정된다. 이때, 상기 제어 트랜지스터(Q3)의 베이스 전류는 무시한다.
[수학식 2]
VB2= R6 * {V3/(R5+R6)} + R6 * {(V3-VCE2-VF2)/(R7+R6)}
VB2= VB1 + R6 * {(V3-V CE2-VF2)/(R7+R6)}
여기서, VCE2는 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 턴온시 컬렉터 에미터 간의 전압강하를 나타내고, VF2는 제1다이오드(D1)의 순방향 전압강하를 나타낸다.
따라서, 상기 제 2 분압전압(VB2)은 제 1 분압전압(VB1)보다 높다.
상기 제어회로(140)는 상기 충전회로(110)와 상기 제어 스위치(120)를 제어한다. 상기 제어회로(140)는 제어 트랜지스터(Q3)를 포함한다. 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되면, 상기 충전회로(110)의 부스터 트랜지스터(Q1)와 상기 제어 스위치(120)의 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)는 턴 온된다. 또한, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 오프되면, 상기 충전회로(110)의 부스터 트랜지스터(Q1)와 상기 제어 스위치(120)의 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)는 턴 오프된다. 상기 부스터 트랜지스터(Q1)와 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)는 상기 제어 트랜지스터(Q3)의 제어를 받고 있지만, 제2저항(R2) 및 제4저항(R4)에 의해 격리되어 있으므로, 서로 간에 영향을 미치지 않는다.
상기 제어 트랜지스터(Q3)의 베이스 전압은 상기 분압회로(130)의 분압전압(VB)에 의해 결정된다. 또한, 상기 제어 트랜지스터(Q3)의 에미터 전압은 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)에 의해 결정된다. 따라서, 상기 제어 트랜지스터(Q3)의 턴 온 또는 턴 오프 상태는 분압전압(VB)과 충전전압(VC)의 관계에 의하여 결정될 수 있다. 즉, 분압전압(VB)에서 0.6V를 뺀 값이 충전전압(VC)보다 크면 상기 제어 트랜지스터(Q3)는 턴 온상태이다(VB-0.6V > VC). 또한, 분압전압(VB)에서 0.6V를 뺀 값이 충전전압(VC)보다 작으면 상기 제어 트랜지스터(Q3)는 턴 오프 상태이다(VB-0.6V < VC). 여기서, 0.6V는 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온하기 위하여 필요한 베이스-에이터 간 순방향 전압을 말한다.
상기와 같은 사실을 이용하여, 히스터리시스 전압(VH1)과 최고충전 전압(VH2)을 다음 수학식 3과 같이 설정할 수 있다.
[수학식 3]
VH1= VB1 - 0.6V
VH2= VB2 - 0.6V
여기서, 히스터리시스전압(VH1)은 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 오프 상태에서 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전이 재개되는 충전재개전압을 말하고, 최고충전전압(VH2)은 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온 상태에서 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전이 진행될 때의 충전중지전압을 말한다. 또한, 0.6V는 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온하기 위하여 필요한 베이스-에이터 간 순방향 전압을 말한다.
상기 히스터리시스 회로(150)는 상기 제어회로(140)에 히스터리시스 특성을 부가한다. 상기 히스터리시스 회로(150)는 제1다이오드(D1) 및 제7저항(R7)을 포함한다.
상기 전기이중층 커패시터(EDLC)는 전기에너지를 저장한다. 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)는 상기 충전회로(110)를 통해서 전기에너지를 저장할 수 있다.
상기 전압 검출기(160)는 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)와 병렬로 연결되어 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)을 검출한다. 상기 전압 검출기(160)는 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)이 설정된 최저충전전압(VL)보다 낮으면, 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)로부터 전류를 흘려 상기 메인 스위치(170)를 동작시킨다. 또한, 상기 전압 검출기(160)는 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)이 최저충전전압(VL)보다 높으면 상기 메인 스위치(170)로 공급되는 전류를 차단한다.
상기 메인 스위치(170)는 상기 스위칭 전원회로(SMPS)를 구동시킨다. 상기 메인 스위치(170)는 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4) 및 와이어드 오어회로(Wired OR)를 포함한다. 상기 와이어드 오어 회로(Wired OR)는 제8저항(R8), 제9항(R9), 제10저항(R10) 및 제11저항(R11)을 포함한다. 상기 와이어드 오어회로(Wired OR)는 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)와 전압 검출기(160) 및 포토 커플러(180)에서 공급되는 전류의 논리합(OR)에 의하여 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)를 동작시킨다. 즉, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)와 전압 검출기(160) 및 포토 커플러(170)에서 공급되는 전류가 모두 없으면 턴 오프되고, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)와 전압 검출기(160) 및 포토 커플러(170) 중에서 어느 하나라도 전류를 공급하면 턴 온된다.
상기 포토 커플러(180)는 기기접지(50) 측의 제어회로(미도시)로부터 턴 온 명령을 전달받아 전기이중층 커패시터(EDLC)로부터 전류를 흘려 상기 메인 스위치(170)를 동작시키고, 턴 온 명령이 중단되면 전기이중층 커패시터(EDLC) 로부터 공급되는 전류를 차단하여 메인 스위치(170)의 동작을 중지시킨다.
상기 제 1 커패시터(C1)는 상기 메인 스위치(170)에 병렬로 연결되며, 전원코드가 최초로 교류전원(10)에 연결될 때 상기 스위칭 전원회로(SMPS)를 순간적으로 동작시킨다. 구체적으로, 상기 제 1 커패시터(C1)는 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 병렬로 연결된다. 전자기기가 최초로 교류전원(10)에 연결되면, 상기 제 1 커패시터(C1)가 충전되면서 과도전류에 의해 스위칭 전원회로(SMPS)가 짧은 순간 가동 상태에 들어간다. 일정 시간이 경과하여, 상기 제 1 커패시터(C1)의 충전이 완료되면 더 이상 과도전류는 흐르지 않는다.
상기 제 1 커패시터(C1)가 만충전 되기 전까지 상기 제 1 커패시터(C1)의 충전전압(VC1)은 다음 수학식 4에 의해 결정된다. 이때, 스위칭 전원회로(SMPS)의 제1단자(1)와 제6단자(6)를 통과하는 전류(IS)가 제1단자(1)와 제6단자(6) 사이의 전압 변동과 무관하게 고정된 값을 유지한다고 가정한다.
[수학식 4]
VC1= IS * t/C
여기서, t는 충전시간이고 C는 제 1 커패시터(C1)의 정전용량을 말한다.
따라서, 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동을 유지할 수 있는 제1단자(1)와 제6단자(6) 사이의 최소전압(Von)과 상기 제 1 커패시터(C1)에 의하여 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동을 지속할 수 있는 시간(ton(SMPS))과의 관계는 다음 수학식 5에 의하여 결정된다.
[수학식 5]
ton(SMPS)= {(V1-Von)*C}/IS
상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 상기 제 1 커패시터(C1)와 무관하게 가동 상태를 유지할 수 있기 위해서는 제어 트랜지스터(Q3)에 베이스 전류가 공급되어 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴온하여 전류(IQ3)를 발생하기까지 ton(Q3)의 시간과, 상기 제어 트랜지스터(Q3)에 의해 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴온하여 전류(IQ2)를 발생하기까지 ton(Q2)의 시간과, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)에 의해 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴온하여 전류(IQ4)를 발생하기까지 ton(Q4)의 시간이 필요하다. 즉, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 순간적으로 가동하여 제2출력전압(V1)을 발생하고 제어 트랜지스터(Q3)에 베이스 전류를 공급한 시점부터 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 의해 그 가동 상태를 유지할 수 있기 위해 필요한 시간(tx)은 다음 수학식 6에 의하여 결정된다.
[수학식 6]
tx= ton(Q3)+ton(Q2)+ton(Q4)
이에 따라, 본 발명의 대기전력 저감장치(100)가 원활하게 동작하기 위해서는 다음 수학식 7을 만족해야 한다.
[수학식 7]
tx < ton(SMPS)
C > (tx*IS)/(V1-Von)
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 초기 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 3을 참조하여, 상기와 같은 구성을 갖는 대기전력 저감장치(100)의 초기 동작을 설명하면 다음과 같다.
t0의 시점에서, 전자기기의 전원코드는 아직 교류전원(10)에 연결되지 않았으므로, 전원전압(V1)은 0V이다. 또한, 전기이중층 커패시터(EDLC)는 충전되어 있지 않기 때문에 충전전압(VC)은 0V이고, 스위칭 전원회로(SMPS)의 제1출력전압(V2)과 제2출력전압(V3)도 0V이다.
t1의 시점에서, 상기 전자기기의 전원코드가 최초로 교류전원(10)에 연결되면, 제 1 커패시터(C1)가 충전되면서 전류(IC1)가 흘러 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동되지만 제2출력전압(V3)은 아직 나타나지 않는다. 즉, 제2출력전압(V3)이 출력되기까지는 일정시간이 필요하다.
t2의 시점에서, 스위칭 전원회로(SMPS)가 동작하여 제2출력전압(V3)이 출력되고, 제어 트랜지스터(Q3)에 베이스 전류가 공급된다. 이때, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q3)의 시간이 필요하다.
t3의 시점에서, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되어 전류(IQ3)가 흐르지만, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q2)의 시간이 필요하다.
t4의 시점에서, 상기 제어 트랜지스터(Q3)에 의해 부스터 트랜지스터(Q1)가 턴 온되어, 전기이중층 커패시터(EDLC)를 충전시킨다. 또한, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온되어 전류(IQ2)가 흐르지만, 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q4)의 시간이 필요하다.
t5의 시점에서, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되어 전류(IQ4)가 흐르므로, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)는 제 1 커패시터(C1)의 전류(IC1)가 아니라 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)의 전류(IQ4)에 의해 가동 상태를 유지한다. 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되면, 스위칭 전원회로(SMPS)의 제1단자(1)와 제6단자(6) 사이에 흐르는 전류는 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 의해 흐르는 전류(IQ4)이므로, 상기 제 1 커패시터(C1)에 흐르는 전류(IC1)는 0이 된다.
t6의 시점에 이르기전 t5의 시점에서 이미 제 1 커패시터(C1)에 흐르는 전류(IC1)는 0이 되었지만, 만약 t6의 시점까지 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온하지 않으면 제 1 커패시터(C1)에 흐르는 전류(IC1)가 줄어들어 스위칭 전원회로(SMPS)의 가동이 중지된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치는 메인 스위치와 병렬로 연결된 커패시터를 구비함으로써, 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 커패시터에 흐르는 전류로 스위칭 전원회로를 구동시킬 수 있다.
도 4는 제어 트랜지스터의 히스터리시스 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 4를 참조하여, 제어 트랜지스터의 동작을 설명하면 다음과 같다.
T0의 시점에서, 전기이중층 커패시터(EDLC)는 이미 충전되어 있으며, 상기 대기전력 저감장치(100)의 내부에서 소비되는 전류로 인하여 서서히 방전되어 충전전압(VC)이 히스터리시스 전압(VH1)보다 낮은 상태이다.
T1의 시점에서, 사용자가 기기장치(30)를 사용하기 위해 전원스위치를 켜면, 기기접지(50) 측에 위치한 기기장치(30)에 포함된 제어회로(미도시)로부터 스위칭 전원회로(SMPS)를 가동시키라는 명령이 포토 커플러(180)에 전달된다. 상기 포토 커플러(180)는 전기이중층 커패시터(EDLC)에서 전류를 흘려 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)를 턴 온시키고, 이에 따라 상기 스위칭 전원회로(SMPS)는 가동 상태가 된다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동되면, 제1출력전압(V2)이 기기장치(30)에 공급되므로, 상기 기기장치(30)는 동작한다. 또한, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동되면, 제2출력전압(V3)이 공급되므로 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되어 부스터 트랜지스터(Q1)와 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴 온시킨다. 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온되면 전류(IQ2)가 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)의 베이스에 공급되지만, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 이미 포토 커플러(180)로부터 전류를 공급받고 있으므로 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)로부터 공급되는 전류(IQ2)는 어떠한 영향도 미치지 않는다. 또한, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 전류(IQ2)가 흐르므로, 히스테리시스 회로(150)를 통해 분압회로(130)에 전류가 공급되어 분압전압(VB)은 제 2 분압전압(VB2)으로 상승한다.
T2의 시점에서, 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)이 상승하여 최고충전전압(VH2)에 도달한다. 상기 충전전압(VC)이 최고충전전압(VH2)에 도달하면 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 오프되어 부스터 트랜지스터(Q1)도 턴 오프되므로, 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전이 중지된다. 또한, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 오프되어 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)도 턴 오프되므로, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 전류(IQ2)가 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)로 공급되지 않는다. 그러나, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 포토 커플러(180)로부터 전류를 공급받고 있으므로, 턴 온 상태를 유지한다. 또한, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 전류(IQ2)가 흐르지 않으므로 히스터리시스 회로(150)를 통한 전류의 공급이 중단되어, 분압전압(VB)은 제 1 분압전압(VB1)으로 하강한다. 더불어, 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전이 중단되므로, 충전전압(VC)은 서서히 하강한다.
T3의 시점에서, 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)이 하강하여 히스터리시스 전압(VH1)에 도달하면, 제어 트랜지스터(Q3)가 다시 턴 온된다. 이에 따라, T1 내지 T3에서 이루어진 동작이 반복된다.
여기서, 사용자가 기기장치(30)의 사용을 중단하기 위해 전원 스위치를 끌 때까지 T1 내지 T3의 동작이 반복되지만, 포토 커플러(180)가 전류를 공급하고 있으므로 부스터 트랜지스터(Q1)에 의한 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전 중지와 재개를 제외한 다른 변화는 발생하지 않는다.
Tn의 시점에서, 사용자가 기기장치(30)의 사용을 중지하기 위해 전원 스위치를 끄면 포토 커플러(180)는 전류 공급을 중단하고 제 2 스위치 트랜지스터(Q4)는 턴 오프된다. 상기 제 2 스위치 트랜지스터(Q4)가 턴 오프되면 스위칭 전원회로(SMPS)의 가동이 중지되고, 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)은 대기전력 저감장치(100)의 내부에서 소비되는 전류로 인하여 방전되어 서서히 하강한다.
Tn+1의 시점에서, 상기 충전전압(VC)이 최저충전전압(VL)에 도달하면, 전압 검출기(160)가 전기이중층 커패시터(EDLC)로부터 전류를 흘려 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)를 턴 온시키므로 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동된다. 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동되면 제2출력전압(V3)이 공급되므로, 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되어 부스터 트랜지스터(Q1)와 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴 온시킨다. 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되면 T1의 시점에서 이루어진 것과 동일한 동작이 이루어진다. 상기 부스터 트랜지스터(Q1)가 턴 온되어 전기이중층 커패시터(EDLC)를 충전시키면 충전전압(VC)이 상승하여 최저충전전압(VL)보다 높아지므로 전압 검출기(160)는 동작을 중지한다. 그러나, 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)이 최고충전전압(VH2)에 도달할 때까지는 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 전류가 공급되고 있으므로 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 턴 온 상태를 유지한다.
Tn+2의 시점에서, 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)이 최고충전전압(VH2)에 도달하면, 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 오프되어 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전이 중지되고, 상기 전기이중층 커패시터(EDLC)의 충전전압(VC)은 대기전력 저감장치(100)의 내부에서 소비되는 전류로 인하여 방전되어 서서히 하강한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 대기전력 저감장치(100)는 전기이중층 커패시터(EDLC)가 충전되지 않는 상태에서 기동회로를 사용하지 않으면서도 전자기기가 대기 상태일 때 교류전원(10)에서 관측되는 전력손실을 ‘0’으로 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 회로도이다.
도 5에 도시된 대기전력 저감장치(200)는 시정수 회로(290)를 제외하고는 도 2에 도시된 대기전력 저감장치(100)와 거의 동일하다. 따라서, 이하에서는 상기 시정수 회로(290)에 대해서만 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치(200)는 스위칭 전원회로(SMPS), 충전회로(110), 제어 스위치(120), 분압회로(130), 제어회로(140), 히스터리시스 회로(150), 전기이중층 커패시터(EDLC), 전압 검출기(160), 메인 스위치(170), 포토커플러(180), 제 1 커패시터(C1) 및 시정수 회로(290)를 포함한다.
상기 시정수 회로(290)는 스위칭 전원회로(SMPS)와 메인 스위치(170) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 시정수 회로(290)는 제12저항(R12)과 제 2 커패시터(C2)를 포함한다. 상기 시정수 회로(290)는 상기 메인 스위치(170)의 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)를 조기에 턴 온시켜 제 1 커패시터(C1)의 정전용량을 줄일 수 있다.
상기 시정수 회로(290)는 스위칭 전원회로(SMPS)의 제2출력전압(V3)이 공급되는 즉시 과도전류를 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 공급하고, 시정수(τ)에 의해 설정된 시간동안 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)의 턴 온 상태를 유지시킴으로써 상기 스위칭 전원회로(SMPS)의 가동 상태를 유지시킬 수 있다. 상기 과도전류는 제2출력전압(V3)이 공급되기 시작한 시점으로부터 시정수(τ)에 의해 설정된 시간이 경과하면 더 이상 전류를 공급하지 않는다. 상기 시정수 회로의 시정수(τ)는 다음 수학식 8에 의하여 결정된다.
[수학식 8]
τ= R12 * C2
따라서, 상기 제 1 커패시터(C1)에 의하여 순간적으로 동작한 스위칭 전원회로(SMPS)가 계속하여 동작 상태를 유지할 수 있도록 하는 조건은 다음 수학식 9와 같다.
[수학식 9]
ton(Q3)+ton(Q2) < τ
여기서, ton(Q3)는 제어 트랜지스터(Q3)의 턴 온시간이고, ton(Q2)는 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 턴 온시간이다.
즉, 상기 시정수 회로의 시정수(τ)를 제어 트랜지스터(Q3)와 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 모두 턴 온되기 위해 필요한 시간보다 크게 설정하는 것에 의해 상기 스위칭 전원회로(SMPS)의 동작 상태를 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 구체적인 동작을 살펴보면 다음과 같다.
t0의 시점에서, 전자기기의 전원코드는 아직 교류전원(10)에 연결되지 않았으므로, 전원전압(V1)은 0V이다. 또한, 전기이중층 커패시터(EDLC)는 충전되어 있지 않기 때문에 충전전압(VC)은 0V이고, 스위칭 전원회로(SMPS)의 제1출력전압(V2)과 제2출력전압(V3)도 0V이다.
t1의 시점에서, 상기 전자기기의 전원코드가 최초로 교류전원(10)에 연결되면, 제 1 커패시터(C1)가 충전되면서 전류(IC1)가 흘러 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동되지만 제2출력전압(V3)은 아직 나타나지 않는다. 즉, 제2출력전압(V3)이 출력되기까지는 일정시간이 필요하다.
t2의 시점에서, 스위칭 전원회로(SMPS)가 동작하여 제2출력전압(V3)이 출력되고, 제어 트랜지스터(Q3)에 베이스 전류가 공급된다. 그러나, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q3)의 시간이 필요하다. 상기 제2출력전압(V3)이 시정수 회로(290)에 공급되면, 상기 시정수 회로(290)의 시정수(τ)에 의해 설정된 시간 동안 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 과도전류(IC2)가 공급된다. 그러나 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q4)의 시간이 필요하다.
t3의 시점에서, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되어 전류(IQ4)가 흐르므로, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)는 가동 상태를 유지한다. 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되면, 제 1 커패시터(C1)에 흐르는 전류는 0이 된다.
t4의 시점에 이르기 전 t3의 시점에서, 이미 제 1 커패시터(C1)에 흐르는 전류(IC1)는 0이 되었지만, 만약 t4의 시점까지 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온하지 않으면 제 1 커패시터(C1)에 흐르는 전류(IC1)가 줄어들어 스위칭 전원회로(SMPS)의 가동이 중지된다.
t5의 시점에서, 제어 트랜지스터(Q3)의 전류에 의해 부스터 트랜지스터(Q1)가 턴 온하여 전기이중층 커패시터(EDLC)를 충전시킨다. 또한, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온하여 전류가 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 공급되지만, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 이미 시정수 회로(290)에 의해 공급된 전류(IC2)로 턴 온 상태를 유지하고 있다.
t6의 시점에서, 시정수 회로(290)에 의한 전류(IC2)가 감소하여 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)의 턴 온을 유지할 수 없는 수준에 도달하지만, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 전류(IQ2)가 공급되고 있으므로 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 턴 온 상태를 유지한다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치(200)는 시정수 회로(290)를 구비함으로써, 제 1 커패시터(C1)의 용량을 줄여 원가를 절감할 수 있다.
도 7는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치를 도시한 회로도이다.
도 7에 도시된 대기전력 저감장치(300)는 시정수 회로(390)를 제외하고는 도 2에 도시된 대기전력 저감장치(100)와 거의 동일하다. 또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치(300)는 도 2에 도시된 대기전력 저감장치(100)의 제 1 커패시터(C1)가 삭제된 것이다. 따라서, 이하에서는 상기 시정수 회로(390)에 대해서만 중점적으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치(300)는 스위칭 전원회로(SMPS), 충전회로(110), 제어 스위치(120), 분압회로(130), 제어회로(140), 히스터리시스 회로(150), 전기이중층 커패시터(EDLC), 전압 검출기(160), 메인 스위치(170), 포토커플러(180) 및 시정수 회로(390)를 포함한다.
상기 시정수 회로(390)는 정류회로(20)와 메인 스위치(170) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 시정수 회로(390)는 제13저항(R13)과 제 3 커패시터(C3)를 포함한다. 상기 시정수 회로(390)는 정류회로(20)의 출력에서 메인 스위치(170)로 직접 연결됨으로써, 전자기기의 전원코드가 교류전원(10)에 연결되는 즉시 과도전류가 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 공급된다. 따라서, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 병렬로 연결되는 제 1 커패시터가 불필요하다.
상기 시정수 회로(390)는 전원전압(V1)이 공급되는 즉시 과도전류를 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 공급하여, 시정수(τ)에 의해 설정된 시간동안 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)를 턴 온시켜 스위칭 전원회로(SMPS)의 가동상태를 유지시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 동작을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 8을 참조하여, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치의 구체적인 동작을 살펴보면 다음과 같다.
t0의 시점에서, 전자기기의 전원코드는 아직 교류전원(10)에 연결되지 않았으므로, 전원전압(V1)은 0V이다. 또한, 전기이중층 커패시터(EDLC)는 충전되어 있지 않기 때문에 충전전압(VC)은 0V이고, 스위칭 전원회로(SMPS)의 제1출력전압(V2)과 제2출력전압(V3)도 0V이다.
t1의 시점에서, 상기 전자기기의 전원코드가 최초로 교류전원(10)에 연결되어 전원전압(V1)이 스위칭 전원회로(SMPS)와 시정수 회로(390)에 공급된다. 상기 전원전압(V1)이 시정수 회로(390)에 공급되면 시정수(τ)에 의해 설정된 시간 동안 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 과도전류(IC3)가 공급된다. 그러나 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q4)의 시간이 필요하다.
t2의 시점에서, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)가 턴 온되어 전류(IQ4)가 흐르므로 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동되지만, 제2출력전압(V3)은 아직 나타나지 않는다. 즉, 제2출력전압(V3)이 출력되기까지는 일정시간이 필요하다.
t3의 시점에서, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 가동을 개시하여 제2출력전압(V3)이 제어 트랜지스터(Q3)에 공급된다. 그러나, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q3)의 시간이 필요하다.
t4의 시점에서, 상기 제어 트랜지스터(Q3)가 턴 온되어 부스터 트랜지스터(Q1)와 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)에 전류(IQ3)가 공급된다. 그러나, 부스터 트랜지스터(Q1)가 턴 온되기 위해서는 ton(Q1)의 시간이 필요하고, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온되기 위해서 ton(Q2)의 시간이 필요하다.
t5의 시점에서, 상기 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴 온되어 전류(IQ2)가 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)에 공급되지만, 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 이미 시정수 회로(390)에 의해 공급된 전류(IC3)로 턴 온 상태를 유지하고 있다.
t6의 시점에서, 시정수 회로(390)에 의한 전류(IC3)가 감소하여 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)의 턴 온을 유지할 수 없는 수준에 도달하지만, 제 1 스위칭 트랜지스터(Q2)의 전류(IQ2)가 공급되고 있으므로 상기 제 2 스위칭 트랜지스터(Q4)는 턴 온 상태를 유지한다.
이와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 대기전력 저감장치(300)는 정류회로(20)와 메인 스위치(170) 사이에 전기적으로 연결된 시정수 회로(390)를 구비함으로써, 메인 스위치(170)에 병렬로 연결되는 제 1 커패시터를 생략할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 대기전력 저감장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200, 300: 대기전력 저감장치 110: 충전회로
120: 제어 스위치 130: 분압회로
140: 제어회로 150: 히스터리시스 회로
160: 전압 검출기 170: 메인 스위치
180: 포토 커플러 290, 390: 시정수 회로
SMPS: 스위칭 전원회로 EDLC: 전기이중층 커패시터
C1: 제 1 커패시터

Claims (17)

  1. 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기 내의 대기전력 저감장치에 있어서,
    상기 교류전원이 정류된 전원전압을 공급받아 제1출력전압과 제2출력전압을 발생하는 스위칭 전원회로;
    상기 스위칭 전원회로에 전기적으로 연결되며, 상기 제2출력전압을 공급받아 분압전압을 생성하는 분압회로;
    상기 분압회로에 전기적으로 연결되어 상기 분압전압에 의해 동작하며, 제어 트랜지스터를 포함하는 제어회로;
    상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 부스터 트랜지스터를 포함하는 충전회로;
    상기 충전회로에 전기적으로 연결되어, 상기 충전회로에 의해 전기에너지를 충전하는 전기이중층 커패시터;
    상기 전기이중층 커패시터에 병렬로 연결되어, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 측정하는 전압 검출기;
    상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제어 스위치;
    상기 제어 스위치에 의해 동작하여 상기 스위칭 전원회로의 동작을 제어하고, 제 2 스위칭 트랜지스터와 와이어드 오어회로를 포함하는 메인 스위치;
    상기 제1출력전압에 의해 동작하는 기기장치의 명령에 따라 상기 메인 스위치의 동작을 제어하는 포토 커플러; 및
    상기 메인 스위치의 제 2 스위칭 트랜지스터에 병렬로 연결된 제 1 커패시터를 포함하고,
    상기 제 1 커패시터는 상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 제 1 커패시터에 흐르는 전류를 이용하여 상기 스위칭 전원회로를 가동시키는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 트랜지스터는 상기 포토 커플러의 출력과 상기 전압 검출기의 출력과 상기 제어회로의 출력의 논리합에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 검출기는 상기 충전전압이 최저충전전압보다 낮으면 상기 메인 스위치를 동작시키는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 트랜지스터의 베이스 전압은 상기 분압전압에 의해 결정되고 상기 제어 트랜지스터의 에미터 전압은 상기 전기이중층 커패시터의 충전전압에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분압회로와 상기 제어 스위치 사이에 전기적으로 연결된 히스터리시스 회로를 더 포함하고,
    상기 히스터리시스 회로는 상기 제어회로에 히스터리시스 특성을 부가하는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기이중층 커패시터의 충전전압이 히스터리시스 전압에 도달하면 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되어 상기 부스터 트랜지스터를 턴 온시켜 상기 전기이중층 커패시터를 충전시키고,
    상기 전기이중층 커패시터의 충전전압이 최고충전전압이 도달하면 상기 제어 트랜지스터가 턴 오프되고 상기 부스터 트랜지스터를 턴 오프시켜, 상기 전기이중층 커패시터의 충전이 중지되는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 히스터리시스 전압은 상기 제어 트랜지스터가 턴 오프상태 일 때의 분압전압에서 상기 제어 트랜지스터가 턴 온하기 위해 필요한 베이스-에미터 간의 순방향 전압인 0.6V를 뺀 값인 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 최고충전전압은 상기 제어 트랜지스터가 턴 온상태 일 때의 분압전압에서 상기 제어 트랜지스터가 턴 온하기 위해 필요한 베이스-에미터 간의 순방향 전압인 0.6V를 뺀 값인 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 트랜지스터가 턴 온되면 상기 부스터 트랜지스터와 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되고,
    상기 제어 트랜지스터가 턴 오프되면 상기 부스터 트랜지스터와 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 오프되는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되면 상기 제 2 스위칭 트랜지스터가 턴 온되어, 상기 스위칭 전원회로의 가동 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터와 상기 스위칭 전원회로를 통과하는 전류량으로 결정되는 시정수는 상기 제2출력전압에 의해 상기 제 2 스위칭 트랜지스터가 턴 온되기까지의 소요시간보다 큰 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원회로의 출력단과 상기 메인 스위치 사이에 전기적으로 연결된 시정수 회로를 더 포함하고,
    상기 시정수 회로는 저항과 제 2 커패시터가 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시정수 회로는 상기 제2출력전압이 발생하면 상기 제 2 스위칭 트랜지스터를 턴 온시켜, 상기 제 1 커패시터의 정전용량을 줄이는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 시정수 회로의 시정수는 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되는 시간과 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되는 시간의 합보다 더 크게 설정된 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  15. 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기 내의 대기전력 저감장치에 있어서,
    상기 교류전원이 정류된 전원전압을 공급받아 제1출력전압과 제2출력전압을 발생하는 스위칭 전원회로;
    상기 스위칭 전원회로에 전기적으로 연결되며, 상기 제2출력전압을 공급받아 분압전압을 생성하는 분압회로;
    상기 분압회로에 전기적으로 연결되어 상기 분압전압에 의해 동작하며, 제어 트랜지스터를 포함하는 제어회로;
    상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 부스터 트랜지스터를 포함하는 충전회로;
    상기 충전회로에 의해 전기에너지를 충전하는 전기이중층 커패시터;
    상기 전기이중층 커패시터에 병렬로 연결되어, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 측정하는 전압 검출기;
    상기 제어회로에 전기적으로 연결되어 상기 제어회로에 의해 동작하며, 제 1 스위칭 트랜지스터를 포함하는 제어 스위치;
    상기 제어 스위치에 의해 동작하여 상기 스위칭 전원회로의 동작을 제어하고, 제 2 스위칭 트랜지스터와 와이어드 오어회로를 포함하는 메인 스위치;
    상기 제1출력전압에 의해 동작하는 기기장치의 명령에 따라 상기 메인 스위치의 동작을 제어하는 포토 커플러; 및
    상기 스위칭 전원회로의 입력단과 상기 메인 스위치 사이에 전기적으로 연결된 시정수 회로를 포함하고,
    상기 시정수 회로는 상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때 상기 시정수 회로에 흐르는 전류를 이용하여 상기 스위칭 전원회로를 가동시키는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 시정수 회로의 시정수는 상기 제어 트랜지스터가 턴 온되는 시간과 상기 제 1 스위칭 트랜지스터가 턴 온되는 시간의 합보다 더 크게 설정된 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭 트랜지스터는 상기 포토 커플러의 출력과 상기 전압 검출기의 출력과 상기 제어회로의 출력과 상기 시정수 회로의 출력의 논리합에 의해 동작하는 것을 특징으로 하는 대기전력 저감장치.
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