KR101439807B1 - 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치 - Google Patents

돌입전류 방지용 직류전원 공급장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101439807B1
KR101439807B1 KR1020140039375A KR20140039375A KR101439807B1 KR 101439807 B1 KR101439807 B1 KR 101439807B1 KR 1020140039375 A KR1020140039375 A KR 1020140039375A KR 20140039375 A KR20140039375 A KR 20140039375A KR 101439807 B1 KR101439807 B1 KR 101439807B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
power
voltage
unit
supplied
Prior art date
Application number
KR1020140039375A
Other languages
English (en)
Inventor
장호
김병렬
Original Assignee
장호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 장호 filed Critical 장호
Priority to KR1020140039375A priority Critical patent/KR101439807B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101439807B1 publication Critical patent/KR101439807B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

본 발명은 직류전원 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전압변환부를 이루는 DC/DC 컨버터를 포함하는 다수의 집적회로(IC)들로 공급되는 전류의 크기를 전류피크 제한부에서 제한된 상태로 공급하여 뜻하지 않은 역전류나 과전류에 의해 집적회로들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 함과 아울러, 직류전압이 최종적으로 출력되는 곳에 설치되어 있는 파워 트랜지스터의 도통여부가 전류제어저항을 통하여 포토커플러로 공급되는 전류에 의해 제어되게 함으로써, 공급되는 전류가 상승되는 기울기(Slope)를 조절하면서 돌입전류로 인한 영향을 최소화 할 수 있게 한 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치에 관한 것이다.

Description

돌입전류 방지용 직류전원 공급장치{DC Power Supply Device capable of Blocking In-Rush Current}
본 발명은 직류전원 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전압변환부를 이루는 DC/DC 컨버터를 포함하는 다수의 집적회로(IC)들로 공급되는 전류의 크기를 전류피크 제한부에서 제한된 상태로 공급하여 뜻하지 않은 역전류나 과전류에 의해 집적회로들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 함과 아울러, 직류전압이 최종적으로 출력되는 곳에 설치되어 있는 파워 트랜지스터의 도통여부가 전류제어저항을 통하여 포토커플러로 공급되는 전류에 의해 제어되게 함으로써, 공급되는 전류가 상승되는 기울기(Slope)를 조절하면서 돌입전류로 인한 영향을 최소화 할 수 있게 한 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기제품은 전원을 켤 때 회로내에서 순간적으로 대용량의 전류가 흐르게 되는데, 이를 돌입전류(in-rush current)라 한다. 즉 돌입전류는 장비에 전원이 공급되는 초기에 발생되는 과도상태의 써지 전류를 말한다.
특히 장비에 공급되는 전류의 값이 위상의 변화에 따라 증감하는 교류보다 단일의 전류 값으로 공급되는 직류의 경우 과도한 값의 돌입전류가 직류전원에 의해 구동되는 직류구동장비에 직접 공급될 경우 민감한 회로부품의 손상을 야기하거나 지속적인 충격의 누적으로 수명이 단축될 우려가 있게 된다.
또한, 직류구동장비에 전원이 공급되면 꺼져있던 직류구동장비에 전원이 인가되는 순간에서부터 수 초까지의 동안에 돌입전류(in-rush current)가 발생한다. 즉 직류구동장비는 전원이 들어와 있지 않은 상태에서는 커패시터가 방전된 상태였다가 전원이 인가되는 순간 커패시터를 충전시키기 위한 전류들이 한꺼번에 흐르면서 돌입전류 현상을 야기하게 된다. 이러한 돌입전류로 인해 직류전원 공급장치에서 장비로 공급되는 전원의 전압이 순간적으로 떨어지는 전압 강하(voltage drop) 현상이 발생하고, 이러한 전압 강하로 인해 직류구동장치에 탑재되어 있는 중요한 CPU나 기타 처리 장치들에 공급되는 전원의 전압이 낮아져서 리셋(reset)되거나, 오동작을 일으키게 되는 문제점이 있었다.
그에 따라, 종래에는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0469552호에 개시된 바와 같이 입력 전압으로 인한 임피던스를 조정하면서 전압을 충방전하는 부하 임피던스 완충부와, 스위칭 제어신호를 발생하는 전압 제어부, 및 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 입력 전압을 턴온시켜 상기 부하 임피던스 완충부로부터 인가되는 전압이 순차적으로 증가함에 따라 출력단의 전압을 점진적으로 상승시키는 전원 스위치를 포함하여 구성됨으로써, 핫플러그인 모듈이 주 장치에 삽입되는 경우 발생하는 돌입전류의 발생을 방지하고 주 장치의 동작을 안정화시킬 수 있는 이점이 있는 돌입전류 방지 장치가 제안된 바 있다.
그러나, 이처럼 출력단의 전압을 점진적으로 상승시킬 경우 돌입전류가 주 장치로 직접 공급되는 것을 방지하여 주 장치의 동작을 안정화시킬 수 있는 이점은 있으나, 장비로 공급되는 전원의 효율이 감소되는 문제점이 있었다. 즉, 장비의 구동을 위해 초기에 불필요하게 공급되어야 하는 전원의 양이 증가하게 되어 전원 공급 효율에서는 바람직하지 못한 문제점이 있었으며, 장비가 동작하기까지 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
그에 따라, 직류구동장비들에 직류전원을 적절한 크기의 전압으로 변환하여 공급함에 있어 전력공급의 효율을 향상시키면서도, 돌입전류의 영향을 최소화하여 돌입전류의 발생으로 인한 전원 공급의 안전성 저하를 방지할 수 있게 한 새로운 직류전원 공급장치에 대한 필요성이 점차 증가하고 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0469552호
본 발명이 해결하려는 과제는, 전압변환부를 이루는 DC/DC 컨버터를 포함하는 다수의 집적회로(IC)들로 공급되는 전류의 크기를 전류피크 제한부에서 제한된 상태로 공급하여 뜻하지 않은 역전류나 과전류에 의해 집적회로들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 함과 아울러, 직류전압이 최종적으로 출력되는 곳에 설치되어 있는 파워 트랜지스터의 도통여부가 전류제어저항을 통하여 포토커플러로 공급되는 전류에 의해 제어되게 함으로써, 공급되는 전류가 상승되는 기울기(Slope)를 조절하면서 돌입전류로 인한 영향을 최소화 할 수 있게 한 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치를 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치는,
직류구동장비를 구동하기 위한 전원이 직류전원의 형태로 입력되면서 커패시터를 충전시키는 전원입력부; 상기 전원입력부에서 입력받은 후, 내부에 있는 집적회로로 공급되는 전류의 피크값을 서미스터에서 제한하여 과전류의 유입을 방지하는 전류피크 제한부; 상기 전원입력부에 일단이 연결되어 있으며, 전류제어저항(R221)에 의해 조절되는 포토커플러(IC221)에 의해 파워 트랜지스터(Q221)의 도통을 제어하여 상기 전원입력부에서 공급받아 직류구동장비로 전달하는 전류가 상승되는 기울기를 조절하면서 출력하는 돌입전류 방지부; 전원제어신호(Power Cont_L)에 의해 도통되면서 상기 전류제어저항(R221)으로의 전류공급을 조절하여 상기 돌입전류 방지부의 온오프를 제어하는 돌입전류 온오프부; 및 상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 전압을 직류구동장비에 공급하기 위한 직류전압이나 시그널로 변환하여 출력하는 전압변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전원입력부는,
플러스 단자에 일단이 연결된 제1충전커패시터(C102); 접지(GND)단자에 일단이 연결된 제2충전커패시터(C103); 및 상기 제1충전커패시터의 타단에 캐소드가 연결되고, 제2충전커패시터의 타단에 애노드가 연결되어 있는 제1다이오드(D101);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전류피크 제한부는,
일단이 상기 제1충전커패시터(C102)에 연결되어 전류의 기울기(Slope)를 기울어지게 하는 제1인덕터(L101); 및 상기 제1인덕터의 타단에 연결되어 있으며, 상기 제1 및 제2충전커패시터에 충전된 전원을 상기 전압변환부를 이루는 다수의 DC/DC컨버터들로 분기하여 공급하는 서미스터(TH101);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌입전류 방지부는,
상기 제1인덕터(L101)의 일단에 드레인 단자가 연결되어 있고, 직류전원을 출력하는 단자에 소스 단자가 연결되어 있으며, 게이트 단자로 인가되는 신호에 의해 도통되어 직류전원을 출력하는 파워 트랜지스터(Q221); 상기 파워 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 있는 제2다이오드(D221); 상기 제2다이오드의 애노드 단자에 연결되어 있는 포토커플러; 및 상기 포토커플러에 일 단자가 연결되어 있는 전류제어저항(R221);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌입전류 온오프부는 드레인 단자에 전류제어저항(R221)이 연결되어 있고, 게이트 단자로 전원제어신호(POWER CON L)가 인가되어 도통 여부가 제어되는 온오프 트랜지스터(Q102)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전압변환부는,
상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 직류전원을 1.5 ~ 5.0V의 저전압으로 변환하여 출력하는 제1DC/DC 컨버터(IC201); 상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 직류전원을 8.0 ~ 11.0V의 중전압으로 변환하여 출력하는 제2DC/DC 컨버터(IC301); 및 상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 직류전원을 음의 값을 갖는 직류 반전 전압으로 변환하여 출력하는 스위칭 레귤레이터(IC401);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전압변환부를 이루는 DC/DC 컨버터를 포함하는 다수의 집적회로(IC)들로 공급되는 전류의 크기를 전류피크 제한부에서 제한된 상태로 공급하여 뜻하지 않은 역전류나 과전류에 의해 집적회로들이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 직류전압이 출력되는 곳에 설치되어 있는 파워 트랜지스터의 도통여부가 전류제어저항을 통하여 포토커플러로 공급되는 전류에 의해 제어되게 함으로써, 공급되는 전류가 상승되는 기울기(Slope)를 조절하면서 돌입전류로 인한 영향을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치에 대한 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치의 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 전원 입력부의 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 돌입전류 방지부의 회로도.
도 5는 본 발명에 따른 돌입전류 온오프부의 회로도.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치에 대한 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치의 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치는, 직류구동장비를 구동하기 위한 전원이 직류전원의 형태로 입력되면서 커패시터를 충전시키는 전원입력부(100)와, 상기 전원입력부에서 입력받은 후 내부에 있는 집적회로로 공급되는 전류의 피크값을 서미스터에서 제한하여 과전류의 유입을 방지하는 전류피크 제한부(200)와, 상기 전원입력부에 일단이 연결되어 있으며 전류제어저항(R221)에 의해 조절되는 포토커플러에 의해 파워 트랜지스터(Q221)의 도통을 제어하여 상기 전원입력부에서 공급받아 직류구동장비로 전달하는 전류가 상승되는 기울기를 조절하면서 출력하는 돌입전류 방지부(300)와, 전원제어신호(Power Cont_L)에 의해 도통되면서 상기 전류제어저항(R221)으로의 전류공급을 조절하여 상기 돌입전류 방지부의 온오프를 제어하는 돌입전류 온오프부(400)와, 상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 전압을 직류구동장비에 공급하기 위한 다양한 값의 직류전압이나 시그널로 변환하여 출력하는 전압변환부(500)를 포함하여 구성된다.
이러한 직류전원 공급장치는 직류전원에 의해 구동되는 직류구동장비로 다양한 값의 정류된 직류전원이나 시그널(signal)을 공급하는 파워 서플라이 유닛(PSU :Power Supply Unit)으로 구성된다. 이와 같이 상기 직류전원 공급장치로부터 직류전원을 공급받아 구동되는 직류구동장비로서 본 명세서에서는 인터넷 데이터 센터에 구비된 다수의 서버나 IT 장비들을 일예로 하여 설명하지만, 직류구동장비가 이에 제한되지 않고 직류전원에 의해 구동되는 다양한 장비들로 이루어질 수 있음은 물론이다.
이하에서는 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치의 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이 서버에 전원을 공급하기 위한 직류전원 공급장치의 회로도를 참조하여 설명한다. 그러나 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치가 서버에 전원을 공급하기 위한 직류전원 공급장치에 한정되지 않고 다양한 공장 기계 등 직류전원에 의해 구동되는 직류구동장비에 적용될 수 있음은 물론이다.
상기 전원입력부(100)는 외부의 전력 공급 시스템을 통하여 서버 구동에 필요한 직류전원을 공급받도록 일단이 전력 공급 시스템에 연결(P101)되어, 직류 12V 전원을 공급받도록 구성된다.
이와 같이 직류 12V 전원을 공급받는 전원입력부(100)는 플러스 단자(+12V단자)에 일단이 연결된 제1충전커패시터(C102)와, 접지(GND)단자에 일단이 연결된 제2충전커패시터(C103)와, 상기 제1충전커패시터의 타단에 캐소드가 연결되고 제2충전커패시터의 타단에 애노드가 연결되어 있는 제1다이오드(D101)를 포함하여 구성된다.
이와 같이 상기 제1다이오드(D101)의 양 단자에 제1 및 제2충전커패시터가 연결됨으로써, 외부에서 공급되는 직류전원이 상기 제1다이오드를 도통하면서 제1 및 제2충전커패시터(C102, C103)에 서서히 충전이 이루어지게 된다.
이때, 상기 전원입력부(100)의 전단에는 예기치 못한 과전류가 직류전원 구동회로의 집적회로에 직접 유입되는 것을 방지하기 위한 퓨즈(F101)와, 커패시터(C101) 및 저항(R101)이 구비된다.
상기 전류피크 제한부(200)는, 일단이 상기 제1충전커패시터(C102)에 연결되어 있는 제1인덕터(L101)와, 상기 제1인덕터의 타단에 연결되어 있으며 상기 제1 및 제2충전커패시터에 충전된 전원을 상기 전압변환부를 이루는 다수의 DC/DC컨버터들로 분기하여 공급하는 서미스터(TH101)(thermistor)를 포함하여 구성된다.
삭제
그에 따라, 상기 전원입력부를 통하여 공급된 12V 전원이 상기 전압변환부를 이루는 다수의 DC/DC컨버터들로 입력되기 전에 상기 제1인덕터(L101)에 의해 전류의 기울기(Slope)가 기울어지게 되어 급격하게 증가된 전류가 DC/DC컨버터에 직접 입력되는 것을 방지함과 아울러, 상기 서미스터(TH101)에 의해 상기 DC/DC컨버터들로 공급되는 전류의 피크값이 제한되어 안정적인 전류공급이 이루어질 수 있게 된다.
상기 돌입전류 방지부(300)는, 상기 제1인덕터(L101)의 일단에 드레인 단자가 연결되어 있고 직류전원을 출력하는 단자에 소스 단자가 연결되어 있으며 게이트 단자로 인가되는 신호에 의해 도통되어 직류전원을 출력하는 파워 트랜지스터(Q221)와, 상기 파워 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 있는 제2다이오드(D221)와, 상기 제2다이오드의 애노드 단자에 연결되어 있는 포토커플러(IC221)와, 상기 포토커플러에 일 단자가 연결되어 있는 전류제어저항(R221)을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 돌입전류 방지부에 구비된 제2다이오드에는 소신호 PNP 트랜지스터(Q222)와 커패시터(C221)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기 돌입전류 방지부(300)는 직류전원이 입력되는 전원입력부와 입력된 직류전원이 직류구동장비로 출력되는 곳 사이에 위치하여, 직류구동장비로 공급되는 전류가 상승하는 기울기(Slope)를 더 기울어지게 함으로써 돌입전류(Inrush Current)의 발생으로 인한 영향을 최소화할 수 있도록 구성된다.
이를 위하여, 직류구동장비로 전류를 공급하는 것이 상기 파워 트랜지스터(Q221)의 도통여부에 의해 조절되게 하되, 이러한 파워 트랜지스터(Q221)의 도통은 상기 돌입전류 온오프부가 도통된 후 상기 전류제어저항(R221)으로 공급되는 전류에 의해 제어되게 함으로써, 전원공급이 개시될 때 발생되는 돌입전류에 의해 상기 파워 트랜지스터(Q221)가 급작스럽게 도통되는 것을 방지할 수 있게 된다.
그에 따라, 상기 전원입력부(100)로 공급되는 전류는 제1 및 제2충전커패시터(C102, C103)에 의해 서서히 충전되고, 전압변환 및 시그널 생성을 위해 상기 전원입력부에서 본 발명에 따른 직류전원 공급장치를 이루는 다수의 집적회로들로 공급되는 전류는 상기 전류피크 제한부(200)에 의해 전류가 상승하는 기울기가 조절되면서 과도하거나 급격하게 증가된 전류에 의한 손상을 우선적으로 방지할 수 있게 된다. 그리고, 집적회로들로 유입된 전류에 의해 감압되거나 변환된 전압이나 시그널에 의해 상기 돌입전류 온오프부(400)에 구비된 온오프 트랜지스터(Q102)가 도통된 후 상기 돌입전류 방지부(300)에 구비된 전류제어저항(R221)으로 전류가 공급될 수 있게 함으로써, 상기 전류제어저항(R221)으로 공급되는 전류에 의해 포토커플러(IC221)와 파워 트랜지스터(Q221)가 순차적으로 서서히 도통될 수 있게 하여 돌입전류가 직류전원 공급장치 내부뿐만 아니라 직류구동장비로 직접 공급되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 돌입전류 온오프부(400)는 드레인 단자에 전류제어저항(R221)이 연결되어 있고, 게이트 단자로 전원제어신호(POWER CON L)가 인가되어 도통 여부가 제어되는 온오프 트랜지스터(Q102)를 포함하여 구성된다.
그에 따라, 상기 전원제어신호(POWER CON L)에 Low 전압이 입력되면 상기 온오프 트랜지스터의 게이트가 도통되면서 상기 드레인 단자를 통하여 흐르는 전류가 상기 전류제어저항(R221)으로 전달되어 포토커플러로 전류가 공급되게 되고, 포토커플러로 인가되는 전류에 의해 파워 트랜지스터(Q221)가 도통되면서 직류구동장비로 직류전원을 출력하게 된다.
이와 같이 상기 돌입전류 방지부(300)에 구비된 전류제어저항(R221)으로의 전류 공급이 상기 온오프 트랜지스터(Q102)에 의해 조절되게 함으로써, 상기 온오프 트랜지스터(Q102)가 상기 돌입전류 방지부(300)를 통한 직류전원의 공급을 제어할 수 있게 된다.
상기 전압변환부(500)는 상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 전압을 다양한 값의 직류전압이나 시그널로 변환하는 적어도 하나 이상의 DC/DC 컨버터를 포함하여 구성된다.
상기 실시예에서는 인터넷 데이터 센터에 구비된 서버나 IT 장비들에 전원을 공급할 수 있도록, 상기 전압변환부(500)가, 직류전원을 1.5 ~ 5.0V의 저전압으로 변환하여 출력하는 제1DC/DC 컨버터(IC201)와, 직류전원을 8.0 ~ 11.0V의 중전압으로 변환하여 출력하는 제2DC/DC 컨버터(IC301)와, 직류전원을 음의 값을 갖는 직류 반전 전압으로 변환하여 출력하는 스위칭 레귤레이터(IC401)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1DC/DC 컨버터(IC201)에서 출력되는 직류 저전압은 서버 내부에 있는 소형 IC회로나 서버랙에 구비된 소형 IC 장비들의 구동 전원으로 주로 사용되는 전압으로서, 도 2에서는 +3.3V_3.5A를 출력하는 것을 일 예로 도시하였으나, 이러한 특정 값에 제한되지 않고 전원을 공급하고자 하는 IC 회로 등 집적회로에 따라 1.5 ~ 3.5V 범위의 저전압으로 다양하게 출력될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제1DC/DC 컨버터(IC201)에는 전원제어신호(POWER CON_L)를 게이트 단자로 인가받는 온오프 트랜지스터(Q101)가 더 연결되어 있는 것이 바람직하며, 상기 온오프 트랜지스터의 드레인 단자를 통하여서는 상기 돌입전류 방지부에 구비된 전류제어저항(R221)으로 전류를 공급할 뿐만 아니라, 복수의 저항(R105, R106, R109, R110, R111, R112) 등을 통하여 다수의 시그널들(2V_SIGNAL, 1.8V_SIGNAL, 2.5V_SIGNAL)을 출력하도록 구성된다.
그리고, 상기 제2DC/DC 컨버터(IC301)에서 출력되는 직류 중전압은 서버 내부에 있는 일부 장비나 서버 랙에 구비된 중형 IC 장비들의 집적회로 구동 전원으로 주로 사용되는 전압으로서, 도 2에서는 +10.5V_1.5A를 출력하는 것을 일 예로 도시하였으나, 이러한 특정 값에 제한되지 않고 전원을 공급하고자 하는 IC 회로 등 집적회로에 따라 8 ~ 11V 범위의 중전압으로 다양하게 출력될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 제2DC/DC 컨버터(IC301)에는 전원제어신호(POWER CON_L)를 게이트 단자로 인가받는 트랜지스터(Q101)가 더 연결되어 있는 것이 바람직하며, 이와 같이 전류제어신호(POWER CON_L)가 입력되어 도통된 트랜지스터(Q101)의 드레인 단자를 통하여 시그널(5V_SIGNAL)을 출력하도록 구성된다.
또한, 상기 스위칭 레귤레이터(IC401)에는 전원입력부로 입력된 12V 직류전압을 반전시켜 12V_0.3A로 출력하도록 구성되며, 이외에도 서버나 서버 랙에서 필요로 하는 직류 전압의 크기에 따른 다양한 전압 값을 출력할 수 있는 다수의 DC/DC 컨버터를 더 포함하도록 구성될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 상기 전압변환부(400)를 이루는 다수의 DC/DC 컨버터들은 상호 병렬로 연결되어 상기 전류피크 제한부(200)를 통하여 공급되는 전류를 동일하게 수신하고, 한 번의 전압변환과정에 의해 서버나 서버 랙에 구비된 다수의 장비들에서 필요로 하는 다양한 직류 전압값으로 변환하여 출력할 수 있게 되므로 전원 변환에 소요되는 단계를 최소화하여 전원 공급의 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 전원제어신호(POWER CON_L)를 입력받는 동기정류기(IC701)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 동기정류기에는 상기 제1 및 제2DC/DC 컨버터에서 변환된 후 출력되는 직류전압이 인가되도록 구성되는 것이 바람직하다.
다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치의 일 예로서, 도 2를 참조하여 인터넷 데이터 센터에 설치되는 서버 전원 공급장치의 작용을 설명한다.
인터넷 데이터 센터의 전력 공급 시스템에서 서버 구동에 가장 많이 요구되는 DC 12V 전원으로 변환된 후 공급되는 직류전원을 전원입력부에서 수신하여 제1 및 제2충전커패시터(C102, C103)를 서서히 충전하게 된다.
이와 같이 전원입력부(100)에서 수신한 DC 12V 전원은 돌입전류 방지부(300)로 공급됨과 아울러, 전류피크 제한부(200)에서 다수의 IC들로 공급되는 전류의 기울기(Slope)를 기울어지게 하여 전류의 피크값을 제한하면서 전압변환부(500)를 이루는 다수의 DC/DC 컨버터들로 공급된다.
상기 전류피크 제한부(200)를 통하여 공급되는 DC 12V의 직류전원을 공급받은 전압변환부(500)는 제1DC/DC 컨버터에서 직류 저전압으로 감압하여 약 +3.3V_3.5A의 직류 저전압을 출력하고, 제2DC/DC 컨버터에서 직류 중전압으로 감압하여 약 +10.5V_1.5A의 직류 중전압을 출력하게 된다. 이 경우 직류 저전압과 직류 중전압은 전압 값의 절대적인 값을 기준으로 하는 것이 아니라, 상기 전원 입력부를 통하여 입력된 전압 값과, 각 DC/DC 컨버터에서 변환되는 전압 값들을 비교하여 결정되는 상대적인 의미로 사용된다.
이때, 상기 제1DC/DC 컨버터에 연결되어 있는 온오프 트랜지스터(Q102)에서는 전원제어신호(POWER CON_L)가 인가된 후 도통되면서 상기 돌입전류 방지부에 구비된 전류제어저항(R221)으로 전류를 공급함과 아울러, 저전압으로 이루어진 다수의 시그널(1.8V_SIGNAL, 2.0V_SIGNAL, 2.5V_SIGNAL)을 생성하게 된다.
그리고, 상기 제2DC/DC 컨버터에 연결되어 있는 트랜지스터(Q101)에서는 전원제어신호(POWER CON_L)가 인가된 후 도통되면서 중전압으로 이루어진 시그널(5V_SIGNAL)을 생성하게 된다.
상기 온오프 트랜지스터(Q102)에서 생성된 시그널(1.8V_SIGNAL, 2.0V_SIGNAL)은 동기정류기(IC701)로 전송되어 상기 제1DC/DC 컨버터에서 감압된 직류 저전압을 구동전압으로 출력하고, 상기 트랜지스터(Q101)에서 생성된 시그널(5V_SIGNAL)은 동기정류기(IC701)로 전송되어 상기 제2DC/DC 컨버터에서 감압된 직류 중전압을 구동전압으로 출력하게 된다.
그리고, 상기 온오프 트랜지스터(Q102)가 도통되면서 전류제어저항(R221)으로 전류가 공급됨에 따라, 상기 전류제어저항에 연결되어 있는 포토커플러(IC221)를 통하여 파워 트랜지스터(Q221)의 게이트 단자로 신호가 인가된다. 이와 같이 게이트 단자로 신호가 인가됨에 따라 돌입전류 방지부를 이루는 상기 파워 트랜지스터(Q221)가 도통되면서 직류전압을 출력하게 된다.
이와 같이 전압변환부를 이루는 DC/DC 컨버터를 포함하는 다수의 집적회로(IC)들로 공급되는 전류의 크기가 상기 전류피크 제한부에서 제한된 상태로 공급되므로 뜻하지 않은 역전류나 과전류에 의해 집적회로들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 됨과 아울러, 직류전압이 최종적으로 출력되는 곳에 설치되어 있는 파워 트랜지스터(Q221)의 도통여부가 전류제어저항(R221)을 통하여 포토커플러(IC221)로 공급되는 전류에 의해 제어되게 함으로써, 12V 전류를 공급할 때 전류가 상승되는 기울기(Slope)를 조절하면서 돌입전류로 인한 영향을 최소화 할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 - 전원입력부
C102 - 제1충전커패시터 C103 - 제2충전커패시터
D101 - 제1다이오드
200 - 전류피크 제한부
L101 - 제1인덕터 TH101 - 서미스터
300 - 돌입전류 방지부
Q221 - 파워 트랜지스터 IC221 - 포토커플러
R221 - 전류제어저항
400 - 돌입전류 온오프부
Q102 - 온오프 트랜지스터
IC201 - 제1DC/DC 컨버터 IC301 - 제2DC/DC 컨버터
IC401 - 스위칭 레귤레이터 IC701 - 동기정류기

Claims (7)

  1. 직류구동장비를 구동하기 위한 전원이 직류전원의 형태로 입력되면서 커패시터를 충전시키는 전원입력부;
    상기 전원입력부에서 입력받은 후, 내부에 있는 집적회로로 공급되는 전류의 피크값을 서미스터에서 제한하여 과전류의 유입을 방지하는 전류피크 제한부;
    상기 전원입력부에 일단이 연결되어 있으며, 전류제어저항(R221)에 의해 조절되는 포토커플러(IC221)에 의해 파워 트랜지스터(Q221)의 도통을 제어하여 상기 전원입력부에서 공급받아 직류구동장비로 전달하는 전류가 상승되는 기울기를 조절하면서 출력하는 돌입전류 방지부;
    상기 전류제어저항(R221)으로의 전류공급 여부를 조절하여 상기 돌입전류 방지부의 온오프를 제어하는 돌입전류 온오프부; 및
    상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 전압을 직류구동장비에 공급하기 위한 직류전압이나 시그널로 변환하여 출력하는 전압변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원입력부는,
    플러스 단자에 일단이 연결된 제1충전커패시터(C102);
    접지(GND)단자에 일단이 연결된 제2충전커패시터(C103); 및
    상기 제1충전커패시터의 타단에 캐소드가 연결되고, 제2충전커패시터의 타단에 애노드가 연결되어 있는 제1다이오드(D101);를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류피크 제한부는,
    일단이 상기 제1충전커패시터(C102)에 연결되어 전류의 기울기(Slope)를 기울어지게 하는 제1인덕터(L101); 및
    상기 제1인덕터의 타단에 연결되어 있으며, 상기 제1 및 제2충전커패시터에 충전된 전원을 상기 전압변환부를 이루는 다수의 DC/DC컨버터들로 분기하여 공급하는 서미스터(TH101);를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 돌입전류 방지부는,
    상기 제1인덕터(L101)의 일단에 드레인 단자가 연결되어 있고, 직류전원을 출력하는 단자에 소스 단자가 연결되어 있으며, 게이트 단자로 인가되는 신호에 의해 도통되어 직류전원을 출력하는 파워 트랜지스터(Q221);
    상기 파워 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되어 있는 제2다이오드(D221);
    상기 제2다이오드의 애노드 단자에 연결되어 있는 포토커플러; 및
    상기 포토커플러에 일 단자가 연결되어 있는 전류제어저항(R221);을 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌입전류 온오프부는 드레인 단자에 전류제어저항(R221)이 연결되어 있고, 게이트 단자로 인가되는 신호에 의해 도통 여부가 제어되는 온오프 트랜지스터(Q102)로 구성되는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전압변환부는,
    상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 직류전원을 1.5 ~ 5.0V의 저전압으로 변환하여 출력하는 제1DC/DC 컨버터(IC201); 및
    상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 직류전원을 8.0 ~ 11.0V의 중전압으로 변환하여 출력하는 제2DC/DC 컨버터(IC301);를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전압변환부는 상기 전원입력부와 전류피크 제한부로부터 공급되는 직류전원을 음의 값을 갖는 직류 반전 전압으로 변환하여 출력하는 스위칭 레귤레이터(IC401)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치.
KR1020140039375A 2014-04-02 2014-04-02 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치 KR101439807B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140039375A KR101439807B1 (ko) 2014-04-02 2014-04-02 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140039375A KR101439807B1 (ko) 2014-04-02 2014-04-02 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101439807B1 true KR101439807B1 (ko) 2014-09-12

Family

ID=51759948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140039375A KR101439807B1 (ko) 2014-04-02 2014-04-02 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101439807B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190112351A (ko) 2018-03-26 2019-10-07 주식회사 디엔엠인스트루먼트 선형 직류전원 공급장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930007959Y1 (ko) * 1990-12-14 1993-11-27 삼성전자 주식회사 포토 커플러를 이용한 과전압 검출회로
KR20070045458A (ko) * 2005-10-27 2007-05-02 삼성전자주식회사 과전압 보호 장치
KR100929918B1 (ko) 2008-10-24 2009-12-04 충청정보통신(주) 엘이디 교통신호등
KR20130024520A (ko) * 2011-08-31 2013-03-08 (주)에스파워 멀티 전원아답터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930007959Y1 (ko) * 1990-12-14 1993-11-27 삼성전자 주식회사 포토 커플러를 이용한 과전압 검출회로
KR20070045458A (ko) * 2005-10-27 2007-05-02 삼성전자주식회사 과전압 보호 장치
KR100929918B1 (ko) 2008-10-24 2009-12-04 충청정보통신(주) 엘이디 교통신호등
KR20130024520A (ko) * 2011-08-31 2013-03-08 (주)에스파워 멀티 전원아답터

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190112351A (ko) 2018-03-26 2019-10-07 주식회사 디엔엠인스트루먼트 선형 직류전원 공급장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2897270A1 (en) Switched capacitor DC-DC converter with reduced in-rush current and fault protection
EP2933908B1 (en) Control device, control method of power converter and switching power supply
US20090256533A1 (en) Current-level Decision Device for a Power Supply Device and Related Power Supply Device
US10396654B2 (en) Start-up circuit
CN105098718B (zh) 电源供应装置与过电压保护方法
US9438100B2 (en) Non-transformer isolated DC-DC power supply including shut down circuit
EP2919344B1 (en) Overvoltage protection device and method
US9729043B2 (en) Power conversion apparatus and protection method thereof while feedback current signal being abnormal
US20120299571A1 (en) System and method for providing stable control for power systems
CN108847835B (zh) 一种功率器件驱动保护电路及其控制方法
CN113328734A (zh) 快速阻断开关
JP6349603B2 (ja) 直流源を保護するための装置及び方法
US20160161532A1 (en) Voltage detection circuit
EP3159994B1 (en) Bidirectional current limiter
CN107466488B (zh) 隔离驱动器
CN109196751B (zh) 一种充电装置及终端
US10187055B2 (en) Output discharge techniques for load switches
KR20190096795A (ko) 충전 제어 장치, 충전 시스템 및 충전 제어 방법
CN203800819U (zh) 变频器及其上电保护模块
KR101439807B1 (ko) 돌입전류 방지용 직류전원 공급장치
US9397493B2 (en) Switching device
AU2015377818B2 (en) Electrical conversion
US8450987B2 (en) Switching apparatus and control signal generator thereof
CN107844186B (zh) 电源供电系统
US9501120B2 (en) Power supply circuit of universal serial bus and electronic device having the circuit

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190902

Year of fee payment: 6