KR101489442B1 - 대기 전력 절감 회로 - Google Patents

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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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Abstract

본 발명은 대기 전력 절감 회로를 공개한다. 본 발명은 주 전원을 차단하는 스위치를 구비하고, 대기 전력 절감 장치가 설치된 본체 기기의 종류 및 그 소비 전력에 상관없이 일정한 대기 전력을 제공할 수 있으며, 대기 전력을 주 전원 스위치와 명령을 센서부에만 제공하여 구동함으로써 대기 전력을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 축전부에 전력이 충전되지 않은 상태에서 온 상태를 유지하고, 축전부에 전력이 충전된 상태에서는 오프 상태를 유지하는 대기전력 차단스위치를 입력 전원부와 축전부로 충전 전력을 공급하는 부하 전원부 사이에 배치함으로써, 본 발명의 대기 전력 절감 장치가 전자 기기에 설치된 후 최초로 상용전원이 공급된 경우에도, 자동으로 축전부에 충전이 수행될 수 있다. 또한, 본 발명은 상용 전원을 입력받아 대기전력 절감회로에 공급하는 전원 입력부가, 입력되는 상용전원의 전압 레벨에 따라서 내부 커패시턴스를 적응적으로 변경함으로써, 입력되는 사용전원의 전압과 상관없이 일정한 전력량을 대기 전력 절감회로로 제공함으로써, 소비되는 대기전력량을 항상 일정하게 유지할 수 있다.

Description

대기 전력 절감 회로{Circuit for saving stand-by power}
본 발명은 대기 전력 절감 회로에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 텔레비전, 셋톱 박스와 같은 전자기기 내부에 설치되는 대기 전력 절감 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 정보가전기기에는 비 스위칭 전원에 비해 효율이 높고, 용량이 작은 스위칭 모드 전원 공급기(switching mode power supply : 이하 SMPS)를 전원공급 장치로 많이 사용한다. 이 SMPS는 가전기기가 본래의 기능을 수행하지 않는 상태인 대기모드 상태에서도 전원공급을 위해 동작 상태를 유지하게 되는데 이로 인하여 대기모드 상태에서도 상당량의 전력을 소모하게 된다.
기존의 SMPS는 스위치 역할을 하는 MOSFET의 게이트신호를 PWM 신호발생기를 이용하여 제어함으로써 그 기능을 수행하고, 이와 같이 대기전력을 절감시키기 위한 종래의 기술은 부하에서 넘어오는 신호인 피드백 신호 또는 MOSFET의 소스전류의 변화에 따라 PWM 신호를 기존의 펄스폭 조절보다 큰 주기로 신호를 발생시키지 않도록 하는 신호의 스킵(건너 뜀) 방식을 이용하여 스위칭 횟수를 줄임으로써 전력소모량을 줄이는 방법을 이용하였다.
그러나, 이 방법은 부하단에서 전력소모가 적을 경우 MOSFET 게이트신호인 PWM 신호의 스위칭 횟수를 줄임으로써 전력소모량을 줄이는 방법을 사용하였으나, 정상동작의 경우에 비해 전력소모량은 줄어드나 일정간격으로 스위칭이 유지되어 SMPS가 계속적으로 동작하게 됨으로써 일정량의 전력은 계속적으로 소모되었다.
또한, 대용량의 SMPS 등의 대기전력을 낮추기 위해서 작은 용량의 보조 SMPS등을 추가로 설치하는 등의 다양한 방법이 시도되었다. 특히, 대용량의 LED조명기기에 적용될 경우 대기전력을 낮춰야하는 필요성이 증대되는 실정이다.
도 1은 대기 전력을 소모하는 종래 기술의 일 예로서, LED조명기기를 구동시키기 위한 일반적인 SMPS를 설명하는 구성도이다.
도 1을 참고하면, 교류전압을 공급하는 AC전원부(10)와 AC전원부(10)로부터 공급되는 교류전압을 정류하고 스위칭하여 전력을 공급하기 위한 SMPS(30)과 SMPS(30)로부터 공급되는 전력을 이용해 발광하는 LED조명기기(40)와 LED조명기기(40)를 제어하기 위한 중앙컨트롤서버(60)를 포함한다.
여기서, SMPS(30)는 AC-DC 정류회로부(32), 스위칭부(33), 트랜스포머(34), DC-DC 정류회로(35), 컨트롤부(36)를 포함하며, 출력된 DC 전원을 LED 조명기기(40)에 공급한다.
AC-DC 정류회로(32)는 AC 전원으로부터 공급되는 교류 전압 중의 노이즈가 여과된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 스위칭부(33)로 출력한다.
스위칭부(33)는 고내압 TR 혹은 MOSFET, IGBT 등의 소자를 사용하여 수십 Khz~수Mhz의 주파수로 스위칭 시킨 후 트랜스포머(34)로 출력한다.
트랜스포머(34)는 사용주파수와 사용 전력의 크기에 의해 결정되며 이후 DC-DC 정류회로(35)로 출력한다.
DC-DC 정류회로(35)는 컨트롤부(36)로부터 입력되는 스위칭 제어신호에 따라서 변환된 직류 전력을 LED 조명기기(40)에 적당한 전력으로 변환하여 공급한다.
이때 LED조명기기(40)에 전력을 공급할 필요가 없는 대기 모드에서는 컨트롤부(36)의 스위칭 제어 하에서 DC-DC 정류회로(35) 및 트랜스포머(34)의 2차 코일(미도시)측의 불필요한 부분의 출력을 차단하거나 낮추어 대기 모드시 전력을 공급할 필요가 없는 부품에의 전압 공급을 차단 또는 감소시키게 된다.
그러나, 이 경우의 대기모드에서도 SMPS에는 계속 전력이 공급되고, 컨트롤부(36)와 DC-DC 정류회로(35)에서는 지속적으로 전력이 소모되므로 상당한 대기전력이 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 대기모드에서 대기 전력을 절감할 수 있는 대기 전력 절감 회로를 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 전자 기기에 설치되는 대기전력 절감장치로서, 상용 전원을 입력받아 대기전력 차단 스위칭부를 통해서 축전부로 제공하는 전원 입력부; 상기 축전부와 상기 전원 입력부 사이에 설치되어, 대기전력 콘트롤부로부터 입력되는 제어신호에 따라서 온 또는 오프되어, 상기 전원 입력부로부터 상기 축전부로 전원 공급을 제어하는 상기 대기전력 차단 스위칭부; 상기 대기전력 차단 스위칭부를 통해서 상기 전원 입력부로부터 전원을 제공받아 충전되고, 충전된 전원을 발진부 및 축전부 감시부로 제공하는 축전부; 발진 신호를 출력하는 발진부; 상기 축전부의 충전량을 감시하여, 축전부가 충전된 상태에서는 상기 발진부가 발진 신호를 출력하도록 상기 발진부를 제어하고, 축전부가 방전된 상태에서는 상기 발진부가 발진 신호를 출력하지 않도록 상기 발진부를 제어하는 축전부 감시부; 및 발진 신호가 입력되지 않는 동안에는 상기 대기전력 차단 스위칭부가 온 상태를 유지하고, 발진 신호가 입력되면 상기 대기전력 차단 스위칭부가 턴 오프되도록 제어하는 상기 대기전력 콘트롤부를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 상기 발진부로부터 입력되는 발진신호를 증폭하여 상기 대기전력 콘트롤부로 출력하는 신호 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 구동 전원을 상기 대기전력 콘트롤부로 제공하는 대기전력 전원부를 더 포함하고, 상기 전원 입력부는 교류인 상용 전원을 정류하여 상기 대기전력 전원부로 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 상기 대기전력 차단 스위칭부와 본체 기기 사이에 설치되어, 상기 축전부 감시부의 제어에 따라서, 상기 대기전력 차단 스위칭부가 온 상태에서, 상기 전원 입력부로부터 상기 대기전력 차단 스위칭부를 통해서 입력되는 전원을 본체 기기로 출력하는 본체 전원 스위치를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 본체 기기로부터 입력된 센서값 조건을 저장하고, 센서부로부터 입력된 센서값을 센서값 조건과 비교하여, 센서값이 센서값 조건을 만족하면 상기 본체 기기로 출력하는 센서 조건 설정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 상기 센서부로부터 입력된 센서값이 본체 기기를 동작시키도록 지시하는 리모콘 장치의 전원 온 신호인 경우에, 상기 센서 조건 설정부는 상기 본체 전원 스위치를 온시키도록 지시하는 제어신호를 상기 축전부 감시부로 출력하고, 상기 축전부 감시부는 상기 축전부에 전원이 충전된 상태에서 상기 센서 조건 설정부로부터 제어신호가 입력되면, 상기 본체 전원 스위치를 온 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 상기 본체 기기로부터 센서 조건을 수신하여 상기 센서 조건 설정부로 출력하고, 상기 센서 조건 설정부로부터 입력되는 센서값을 상기 본체 기기로 출력하는 절연신호 입출력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치는, 상기 전원 입력부는, 상용 전원을 입력받아 일정한 전력량의 전원을 정류부로 출력하는 전력량 조정부; 및 상기 전력량 조정부로부터 입력되는 교류 전원을 정류하여 상기 대기 전력 전원부로 출력하는 정류부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치의 상기 전력량 조정부는, 상기 상용 전원의 제 1 입력단인 제 1 노드와 상기 정류부의 제 1 입력단인 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 커패시터; 상기 제 1 커패시터와 병렬로 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 직렬로 연결되되, 상기 제 1 노드에 연결된 제 2 스위칭 소자에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제 2 노드에 연결된 제 2 커패시터; 상용 전원의 입력 전압값과 기준 전압값을 비교하여 상기 제 2 스위칭 소자르 턴온시키거나 턴오프시키는 비교기; 및 상기 비교기로부터 입력되는 신호에 따라서 턴온되거나 턴오프되어 상기 제 2 커패시터로 상용 전원을 인가하거나 차단하는 상기 제 2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치의 상기 전력량 조정부는, 상기 제 1 노드에 연결되어, 상기 상용 전원을 공급받아, 일정한 직류 전압값을 상기 비교기로 출력하여 상기 비교기를 구동하는 정류기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치의 상기 전력량 조정부는, 상기 정류기로부터 출력되는 전압을 분배하여 상기 기준 전압값을 상기 비교기로 입력하는 복수의 기준 분배 저항; 및 상기 상용 전원의 전압을 분배하여 상기 입력 전압값을 상기 비교기로 입력하는 복수의 입력 분배 저항을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 장치의 상기 전력량 조정부의 상기 비교기는, 상용 전원의 입력 전압값이 기준 전압값보다 낮으면 상기 제 2 스위칭 소자를 턴온시켜, 상용 전원을 상기 제 2 커패시터로 공급하고, 상용 전원의 입력 전압값이 기준 전압값보다 높아지면 상기 제 2 스위칭 소자를 턴오프시켜, 상기 제 2 커패시터로의 상용 전원의 공급을 차단할 수 있다.
본 발명은 주 전원을 차단하는 스위치를 구비하고, 대기 전력 절감 장치가 설치된 본체 기기의 종류 및 그 소비 전력에 상관없이 일정한 대기 전력을 제공할 수 있으며, 대기 전력을 주 전원 스위치와 명령을 센서부에만 제공하여 구동함으로써 대기 전력을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 축전부에 전력이 충전되지 않은 상태에서 온 상태를 유지하고, 축전부에 전력이 충전된 상태에서는 오프 상태를 유지하는 대기전력 차단스위치를 입력 전원부와 축전부로 충전 전력을 공급하는 부하 전원부 사이에 배치함으로써, 본 발명의 대기 전력 절감 장치가 전자 기기에 설치된 후 최초로 상용전원이 공급된 경우에도, 자동으로 축전부에 충전이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 상용 전원을 입력받아 대기전력 절감회로에 공급하는 전원 입력부가, 입력되는 상용전원의 전압 레벨에 따라서 내부 커패시턴스를 적응적으로 변경함으로써, 입력되는 사용전원의 전압과 상관없이 일정한 전력량을 대기 전력 절감회로로 제공함으로써, 소비되는 대기전력량을 항상 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 대기 전력을 소모하는 종래 기술의 일 예로서, LED조명기기를 구동시키기 위한 일반적인 SMPS를 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 회로의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 회로 세부 구성을 도시하는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 입력부의 세부 구성을 도시하는 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기 전력 절감 회로의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대리 전력 절감 회로는
전원 입력부(16), 부하 전원부(8), 본체 전원 스위치(13), 축전부(10), 축전부 감시부(6), 축전부 전원 공급부(9), 대기전력 차단 스위칭부(1), 대기전력 콘트롤부(3), 신호증폭부(4), 발진부(5), 대기전력 전원부(2), 센서부(7), 대기 표시부(15), 센서조건 설정부(12), 및 절연신호 입출력부(11)를 포함하여 구성되고, 절연신호 입출력부(11) 및 본체 전원 스위치(13)는 본체 기기(14)와 연결된다.
전원 입력부(16)는 상용 전원을 입력받고, 입력된 상용 전원을 그대로 대기전력 차단 스위칭부(1)를 통해서 부하 전원부(8)로 출력하는 한편, 입력된 교류 전원인 상용 전원을 정류하여 대기전력 전원부(2)로 출력한다. 이 때, 전원 입력부(16)는 입력되는 상용 전원의 전압 레벨에 따라서, 일정한 전력량을 대기전력 전원부(2)로 출력한다. 전원 입력부(16)의 세부 구성과 동작에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
부하 전원부(8)(Power Supply Unit)는 대기전력 차단 스위칭부(1)가 온(ON)되면 전원 입력부(16)로부터 상용전원을 입력받고, 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 본체 전원 스위치(13) 및 축전부 전원 공급부(9)로 출력한다. 부하 전원부(8)는 SMPS 로 구현될 수 있고, 설계 사양에 따라서 전압을 승압하거나 강압하여 출력할 수 있다.
본체 전원 스위치(13)는 축전부 감시부(6)로부터 입력되는 제어신호에 따라서 온(ON) 또는 오프(OFF)된다. 본체 전원 스위치(13)는 온 상태에서는 부하 전원부(8)와 본체 기기(14)를 연결시켜, 부하 전원부(8)로부터 본체 기기(14)로 전원이 공급되도록 하고, 오프 상태에서는 부하 전원부(8)로부터 본체 기기(14)로의 전원 공급을 차단한다.
축전부 전원 공급부(9)는 부하 전원부(8)로부터 공급되는 전원을 축전부(10)로 공급하여 축전부(10)를 충전시키는 동시에, 축전부(10)를 통해서 축전부 감시부(6) 및 발진부(5)로 전원을 공급한다.
축전부(10)는 축전부 전원 공급부(9)로부터 입력되는 전원에 의해서 충전되고, 축전부 전원 공급부(9)로부터 전원이 입력되지 않는 상태에서는 축전부(10) 내부에 충전된 전력을 축전부 감시부(6) 및 발진부(5)로 출력하여 이들을 구동한다.
축전부 감시부(6)는 축전부(10)에 충전된 전압을 기준 전압과 비교하여, 축전부(10)에 충전된 전압이 기준전압보다 높은 동안에는 발진부(5)가 발진 신호를 신호 증폭부(4)로 출력함으로써 대기전력 차단 스위칭부(1)가 오프 상태를 유지하도록 제어하고, 축전부(10)에 충전된 전압이 기준전압보다 낮아지면 발진부(5)를 오프시켜 발진 신호가 신호 증폭부(4)로 출력되지 않도록 함으로써, 대기전력 차단 스위칭부(1)가 온 상태로 전환되어 축전부(10)가 충전되도록 제어한다.
발진부(5)는 축전부(10)로부터 구동전원을 입력받아 구동되고, 축전부 감시부(6)로부터 입력되는 제어신호에 따라서 온 또는 오프되어 발진신호를 신호 증폭부(4)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 발진부(5)는 축전부 감시부(6)로부터 입력되는 제어신호에 따라서 축전부(10)에 충전된 전압이 기준 전압보다 높은 동안에는 온되어 발진신호를 신호 증폭부(4)로 출력하고, 축전부(10)에 충전된 전압이 기준 전압보다 낮아지면 오프되어 대기전력 차단 스위칭부(1)가 온 상태로 전환되어 축전부(10)가 충전되도록 한다.
신호증폭부(4)는 발진부(5)로부터 입력되는 신호를 증폭하여 대기전력 콘트롤부(3)로 출력한다. 이 때, 신호증폭부(4)는 대기전력 전원부(2)로부터 구동전원을 입력받아 동작한다.
대기전력 콘트롤부(3)는 대기전력 전원부(2)로부터 구동전원을 공급받아 동작하고, 신호 증폭부(4)로부터 증폭된 발진 신호가 입력되지 않는 동안에는 제어신호를 출력하여 대기전력 차단 스위칭부(1)를 온(ON)시킴으로써 축전부(10)를 충전시키고, 신호 증폭부(4)로부터 증폭된 발진 신호가 입력되면 대기전력 차단 스위칭부(1)를 온(ON)시키던 제어신호의 출력을 중단하여, 대기전력 차단 스위칭부(1)를 오프(OFF)시켜 축전부(10)의 충전을 중단시킨다.
대기전력 차단 스위칭부(1)는 대기전력 콘트롤부(3)로부터 제어신호가 입력되면 온(ON)되어 전원 입력부(16)로부터 입력된 전원을 부하 전원부(8)로 공급하고, 대기전력 콘트롤부(3)로부터 제어신호의 입력이 중단되면 오프되어 전원 입력부(16)로부터 부하 전원부(8)로의 전원 공급을 차단한다.
대기전력 전원부(2)는 전원 입력부(16)로부터 입력되는 직류 전원을 승압하거나 강압하여 대기전력 콘트롤부(3), 신호증폭부(4), 센서부(7), 및 대기 표시부(15)로 제공한다. 대기전력 전원부(2)는 DC-DC 컨버터로 구현될 수 있다.
센서부(7)는 리모콘 수신부 또는 각종 센서로 구현되어, 리모콘 장치로부터 전송된 적외선 신호를 수신하거나, 온도, 습도 등을 감지하여 센서조건 설정부(12)로 출력한다.
절연신호 입출력부(11)는 센서조건 설정부(12)와 본체 기기(14)간에 절연 방식으로 통신을 수행하도록 하여, 본체 기기(14)로부터 입력된 센서 설정 조건(예컨대, 센서부(7)로부터 입력된 신호의 전압값이 어떤 레벨 이상인 경우 신호 입력으로 인식한다는 기준값 등)을 센서조건 설정부(12)로 출력하고, 센서조건 설정부(12)로부터 입력된 센서값(예컨대, 리모콘 신호, 온도 측정값, 및 습도 측정값 등)을 본체 기기(14)로 출력한다.
센서조건 설정부(12)는 절연신호 입출력부(11)를 통해서 본체 기기(14)로부터 입력된 센서조건을 내부에 저장하고, 센서부(7)로부터 입력되는 센서값(예컨대, 리모콘의 적외선 신호, 온도 측정값, 습도 측정값 등)을 내부에 저장된 센서 조건과 비교하여, 센서 조건을 만족하면, 해당 센서값을 절연신호 입출력부(11)를 통해서 본체 기기(14)로 출력한다.
또한, 센서조건 설정부(12)는 축전부(10)로부터 구동 전원을 입력받고, 센서값에 따라서 본체 전원 스위치(13)를 온(ON)시키도록 지시하는 제어신호를 축전부 감시부(6)로 출력하고, 축전부 감시부(6)는 센서조건 설정부(12)로부터 입력된 제어신호에 따라서 본체 전원 스위치(13)로 제어신호를 출력하여 스위치를 온시킴으로써 본체 기기(14)에 전원을 제공할 수 있다. 이러한 대표적인 예로서, 사용자가 리모콘 전원 스위치를 누르면, 전원 스위치 신호가 센서부(7)에 수신되어 센서조건 설정부(12)로 입력되고, 센서조건 설정부(12)는 축전부 감시부(6)로 본체 전원 스위치(13)를 온시키도록 제어신호를 출력하며, 축전부 감시부(6)는 본체 전원 스위치(13)를 온시켜 본체 기기(14)로 전원을 공급한다.
대기 표시부(15)는 대기전력 전원부(2)로부터 구동 전원을 입력받고, 대기전력 콘트롤부(3)로부터 제어신호를 입력받아, 현재 축전부(10)에 충전된 전력으로 동작 가능한 상태(즉, 대기상태)임을 외부로 표시한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기전력 절감 장치의 회로 구성을 도시하는 도면이다. 도 3을 참조하여, 본 발명의 대기 전력 절감 장치의 동작을 살펴보면, 먼저, 본 발명의 대기전력 절감장치가 설치된 전자기기에 전원이 한 번도 제공되지 않은 경우에는 축전부(10)에 전원이 충전되어 있지 않은 상태이고, 따라서, 축전부 감시부(6) 및 발진부(5)에 전원이 공급되지 않는 상태이다.
여기서, 전원 입력부(16)로 상용 전원을 인가하면, 상용 전원은 전원 입력부(16)에서 전력량이 일정하게 조정되고 정류되어 대기전력 전원부(2)로 인가되고, 대기전력 전원부(2)는 입력된 전원의 전압 레벨을 변화시켜, 대기전력 콘트롤부(3) 및 신호증폭부(4)로 구동 전력이 공급하는 동시에, 센서부(7) 및 대기 표시부(15)로도 구동 전력을 제공한다. 따라서, 이 때부터 센서부(7)는 센서값을 측정하거나 리모콘 장치 등으로부터 신호를 수신할 수 있는 상태가 된다.
한편, 상용 전원이 한 번도 인가되지 않은 상태에서는, 축전부(10)에 전원이 충전되지 않은 상태이므로 발진부(5)에 전원이 공급되지 않아, 발진부(5)로부터 출력되는 신호는 없으며(즉, 논리값 Low 신호에 해당함), 발진부(5)로부터 입력된 신호를 증폭하는 신호증폭부(4)에서 출력되는 신호 역시 존재하지 않는다(즉, 논리값 Low 신호에 해당함).
이에 따라서, n-채널 트랜지스터(M2)의 게이트에는 Low 신호가 입력되어 트랜지스터(M2)는 오프 상태를 유지하고, 이에 따라서 인버터에는 대기전력 전원부(2)(DC-DC 컨버터)로부터 입력된 구동 전원에 대응되는 High 신호가 입력되어, 인버터에 의해서 P-채널 트랜지스터(M1)의 게이트에는 Low 신호가 입력되고, P-채널 트랜지스터(M1)는 기존과 같이 온(ON) 상태를 유지한다. P-채널 트랜지스터(M1)가 온 상태를 유지함에 따라서 대기전력 전원부(2)(DC-DC 컨버터)로부터 입력된 전류는 저항(R2), 포터커플러(OC1) 및 P-채널 트랜지스터(M1)를 차례로 통과하여 흐르게 되고, 포토커플러를 통해서, 대기전력 차단 스위칭부(1)에 포함된 제 1 트라이액 스위치(S1)의 게이트에 제어신호가 인가되어 제 1 트라이액 스위치(S1)가 온(ON)됨으로써, 전원 입력부(16)로부터 부하 전원부(8)로 전원이 공급된다.
부하 전원부(8)는 CV/CC charger(Constant Voltage/Constant Current charger)로 구현되는 축전부 전원 공급부(9)로 전원을 공급하고, 축전부 전원 공급부(9)는 일정한 전압과 일정한 전류를 축전부(10)로 출력하여 축전부(10)를 충전시키고, 축전부(10)에 충전되는 전압과 동일한 전압이 발진부(5), 축전부 감시부(6), 및 센서조건 설정부(12)에 제공된다.
축전부 감시부(6)는 축전부(10)로부터 제공되는 전원의 전압을 분배하여 저항 R7에 걸리는 전압을 비교기(comp1)의 비반전 입력단자에 입력하고, 전압 기준값을 비교기(comp1)의 반전입력단자에 입력한다.
축전부(10)에 충전된 전전력의 전압값이 일정한 전압값 이상이 되면, 비교기(comp1)의 비반전 입력단자에 입력되는 전압값이 반전 입력단자에 입력되는 기준값보다 크게 되고, 그러면, 비교기(comp1)가 트랜지스터(M3)의 게이트로 턴온 전압을 출력하여 트랜지스터(M3)는 턴온된다.
한편, 센서조건 설정부(12)의 센서 레지스터(sensor registor)는 축전부 전원 공급부(9)로부터 전원을 공급받으면 트랜지스터(M4)의 게이트로 턴온 전압을 출력하여 트랜지스터 (M4)를 턴온시킨다.
따라서, 축전부(10)가 충전중인 동안 및 충전이 완료된 동안에는 트랜지스터(M4)가 턴온되고, 축전부(10)의 충전이 완료되면 트랜지스터(M3)도 턴온되어, 발진부(5)가 발진 신호를 신호 증폭부(4)로 출력한다.
신호 증폭부(4)는 발진부(5)로부터 입력된 전압을 증폭하여 대기전력 콘트롤부(3)로 출력하고, 신호 증폭부(4)로부터 증폭된 신호를 입력받은 대기 전력 콘트롤부(3)의 트랜지스터(M2)는 턴온되며, 인버터(INV)로 Low 신호가 입력된다.
Low 신호를 입력받은 인버터(INV)는 High 신호를 P-채널 트랜지스터(M1)의 게이트로 출력하고, High 신호를 입력받은 P-채널 트랜지스터(M1)는 턴 오프되며, 이에 따라서, 포토커플러(OC1)에 더 이상 전류가 흐르지 않게되어 대기전력 차단 스위칭부(1)의 트라이액 스위치(S1)의 게이트에 Low 신호가 인가되어 트라이액 스위치(S1)가 오프되어 전원 입력부(16)로부터 부하 전원부(8)로의 전원 공급이 중단된다.
이에 따라서, 축전부 전원 공급부(9)로의 전원 공급도 차단되어 축전부(10)의 충전은 중단되고, 발진부(5), 축전부 감시부(6), 센서조건 설정부(12)는 축전부(10)에 충전된 전원을 공급받아 구동된다.
이렇게, 충전된 축전부(10)가 점차 방전되어 축전부(10)의 전압이 기준값 이하로 내려가면, 비교기(COMP1)의 비반전 입력단자로 입력되던 전압이 감소하여, 트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되던 비교기(COMP1)의 출력신호가 High 신호에서 Low 신호로 변화되어 트랜지스터(M3)가 턴 오프되어 발진부(5)의 출력이 중단된다.
발진부(5)의 출력이 중단되면 신호 증폭부(4)에서 대기전력 콘트롤부(3)로 출력되는 신호 역시 논리값 Low 신호에 해당하는 값이 출력된다. 이에 따라서, n 채널 트랜지스터(M2)의 게이트에는 Low 신호가 입력되어 트랜지스터(M2)가 턴 오프되고, 인버터(INV)에는 대기전력 전원부(2)(DC-DC 컨버터)로부터 입력된 구동 전력에 대응되는 High 신호가 입력되어, 인버터에 의해서 P-채널 트랜지스터(M1)의 게이트에는 Low 신호가 입력되어, P-채널 트랜지스터(M1)는 턴 온된다.
P-채널 트랜지스터(M1)가 턴 온됨에 따라서 대기전력 전원부(2)(DC-DC 컨버터)로부터 입력된 전류는 저항(R2), 포토커플러(OC1) 및 P-채널 트랜지스터(M1)를 차례로 통과하여 흐르게 되고, 포토커플러(OC1)를 통해서, 대기전력 차단 스위칭부(1)에 포함된 제 1 트라이액 스위치(S1)의 게이트에 제어신호가 인가되어 제 1 트라이액 스위치(S1)가 온(ON)됨으로써, 전원 입력부(16)로부터 부하 전원부(8)로 전원이 공급됨으로써, 상술한 바와 같이 축전부 전원 공급부(9) 및 축전부(10)로 순차적으로 전원이 공급되어 다시 축전부(10)가 충전된다.
한편, 본체 기기(14)가 동작하는 과정을 살펴보면, 본체 기기(14)는 사전에 절연신호 입출력부(11)를 통해서 센서 조건을 센서조건 설정부(12)의 센서 레지스터에 저장한다.
그 후, 상용 전원이 공급되어 대기전력 전원부(2)로부터 센서부(7)로 전원이 공급되면, 센서부(7)의 센서는 리모콘 장치로부터 적외선 신호를 수신하거나 온도 측정값 또는 습도 측정값 등과 같은 센서 측정값을 생성하여 센서 조건 설정부(12)의 검출부(DET)로 출력한다.
검출부(DET)는 수신된 센서 측정값을 센서 레지스터(Sensor Registor)로 출력하고, 센서 레지스터는 입력된 센서 측정값이 사전에 설정된 조건을 만족하는 경우에는 축전부 감시부(6)에 포함된 AND 게이트(N)로 본체 전원 스위치(13) 작동을 지시하는 제어신호(Signal A)를 출력하는 한편, 트랜지스터(M4)의 턴온 상태를 유지하기 위하여 트랜지스터(M4)로 출력되던 High 신호를 중단하여, 트랜지스터(M4)를 턴오프시켜 발진부(5)의 발진을 중단시킨다. 발진부(5)의 발진이 중단되면 상술한 과정을 통해서 대기전력 차단 스위칭부(1)가 온되어 전원 입력부(16)로부터 부하 전원부(8)로 전원이 공급된다.
참고로, 초기 상태 또는 전원이 장시간 방전된 상태에서는 센서 레지스터에 센서 조건이 저장되지 않은 상태이므로, 센서 조건을 만족하는 센서값이 입력될 수 없고
이 때, 작동 대기중인 상태에서, 비교기(COMP1)로부터 출력되는 신호는 High 신호이고, 이 High 신호(Signal B)는 AND 게이트에도 함께 입력되므로, AND 게이트(N)는 비교기(COMP1)로부터 입력되는 High 신호와 센서 레지스터로부터 입력되는 High 신호에 의해서 본체 전원 스위치(13)를 ON 시키는 제어신호를 본체 전원 스위치(13)로 출력하고, 본체 전원 스위치(13)가 온되면, 부하 전원부(8)로부터 본체 기기(14)로 전원이 공급되어, 본체 기기(14)의 본연의 기능을 수행하도록 한다. 여기서, 본체 기기(14)는 본 발명의 대기 전력 절감 장치를 내부에 포함할 수 있는 텔레비전, 세탁기, 컴퓨터 등과 같은 임의의 전자기기로 구현될 수 있다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대기전력 절감회로에 대해서 설명하였다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 입력부(16)의 세부 구성을 도시하는 회로도이다.
일반적으로 상용 전원의 전압 레벨은 각 국가마다 상이하다. 즉, 한국의 경우에는 220VAC의 상용전원을 사용하지만, 미국의 경우에는 110VAC의 상용전원을 사용한다. 이 때, 전원 입력부(16)가 상용전원을 단순히 정류만하여 대기전력 전원부(2)로 제공하는 경우, 대기전력 전원부(2)로 전달되는 전력량이 서로 다르게 되어, 대기전력 절감회로에서 소비되는 전력량 역시 서로 상이하게 된다.
예컨대, 본 발명 대기전력 절감회로의 전원 입력부(16)가 한국의 상용전원(220V, 60Hz)에만 적합하도록 설계되고, 본 발명의 대기전력 절감회로가 설치된 전자기기를 미국의 상용전원(110V, 60Hz)에 이용하는 경우를 가정하면, 정류되어 대기전력 전원부(2)로 전달되는 에너지는 한국의 상용전원을 이용할 때 전달되는 에너지의 50%에 해당하는 에너지만 전달되어, 본 발명의 대기 전력 절감회로에서 소비되는 전력량도 변화되게 된다. 즉, 입력되는 상용전원의 전압 및 주파수 등에 따라서 본 발명의 대기전력 절감 회로에서 소비되는 대기전력이 상이하게 변화된다.
따라서, 본 발명은 입력되는 상용전압의 변화에도 일정한 대기전력을 소비할 수 있도록, 전원 입력부(16)를 도 4에 도시된 바와 같이 구현하여, 입력되는 상용 전원의 전압 레벨의 변화에도 불구하고, 항상 일정한 전력량의 전원을 대기전력 전원부(2)로 공급할 수 있도록 하였다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 전원 입력부(16)를 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원 입력부(16)는 전력량 조정부(16-1)와 정류부(16-2)로 구성되고, 정류부(16-2)는 브리지 정류회로로 구현될 수 있다.
상용 전원의 일 단자와 연결되는 제 1 노드와 정류부(16-2)의 일 단자와 연결되는 제 2 노드 사이에는, 제 2 커패시터(C1-2)와 스위칭 소자인 제 2 트라이액 스위치(S2)가 직렬로 연결되어 있다. 또한, 제 1 노드와 제 2 노드 사이에는, 제 1 커패시터(C1-1)가 제 2 커패시터(C1-2) 및 제 2 트라이액 스위치(S2)와 병렬로 연결되어 있다.
또한, 제 1 노드와 비교기(Comp2) 사이에는 입력되는 상용 전원을 정류하여, 일정한 전압을 비교기(comp2) 및 기준 분배 저항들(R3 및 R4)로 제공하는 정류기가 배치되고, 정류기에서 출력된 전압은 비교기(comp2)로 입력되어 비교기(comp2)를 구동시키는 한편, 기준 분배 저항들(R3 및 R4)로 인가되어, 분배 저항 R4에 걸리는 전압은 기준 전압값으로서 비교기의 비반전 단자로 입력된다.
또한, 제 1 노드에 인가되는 상용 전원은 입력 분배 저항 (R1 및 R2)로 인가되고, 저항 R2에 걸리는 전압은 비교기(Comp2)의 다른 입력 단자(반전 입력 단자)로 입력된다.
상용전원이 제 1 노드에 인가되면, 비교기(comp2)는 저항 R4에 걸리는 기준 전압값과, 인가되는 상용 전압값이 분배되어 저항 R2에 걸리는 전압값을 비교하여, 저항 R2 에 걸리는 전압값이 기준 전압값보다 낮으면, 즉, 기준값으로 설정된 에너지보다 더 낮은 에너지가 정류부(16-2)로 출력된다고 판단되면, 비교기(comp2)의 출력값(High 신호)을 제 2 트라이액 스위치(S2)의 게이트로 출력하여 제 2 트라이액 스위치(S2)를 턴온 시킨다.
제 2 트라이액 스위치(S2)가 턴온되면, 제 1커패시터(C1-1) 뿐만 아니라, 제 2 커패시터(C1-2)를 통해서도 더 많은 전류가 정류부(16-2)로 유입되어 더 많은 전력이 대기전력 전원부(2)로 공급된다.
만약, 110VAC의 상용전원이 입력되는 상황에서, 제 1 커패시터(C1-1) 및 제 제 2 커패시터(C1-2)의 커패시턴스가 동일하다면, 병렬로 연결된 커패시터의 커패시턴스는 2배가 되고, 유효 전류 Ieff는 아래의 수학식 1과 같으므로,
[수학식 1]
Ieff=Vin×2π×fline×C
정류부(16-2)를 통해서 대기전력 전원부(2)로 전달되는 전력량이 2배가 되어, 220VAC의 상용 전원을 인가하였을 때와 동일한 전력이 대기전력 전원부(2)로 전달됨을 알 수 있다. 상기 fline은 주파수를 의미하고, C 는 커패시턴스를 의미한다.
만약, 저항 R2에 걸리는 전압값이 저항 R4에 걸리는 기준 전압값보다 높으면 사전에 설정된 에너지보다 더 많은 에너지가 유입되고 있음을 의미하므로, 비교기(comp2)의 출력은 Low가 되고, 이에 따라서 제 2 트라이액 스위치는 턴 오프되어, 상용 전원의 에너지는 제 1 커패시터(C1-1)를 통해서만 정류부(16-2)를 통해서 전달된다.
이렇게, 본 발명의 전원 입력부(16)에 포함된 전력량 조정부(16-1)는 입력되는 전원을 기준 전압가 실시간으로 비교하여 제 2 트라이액 스위치(S2)를 턴온 및 턴오프시켜, 상용전원으로부터 입력되는 에너지가 높은 경우에는 제 1 커패시터(C1-1)만을 통해서 에너지를 전달하고, 상용전원으로부터 입력되는 에너지가 낮은 경우에는 제 1 커패시터(C1-1) 및 제 2 커패시터(C1-2)의 합성 커패시턴스를 통해서 더 많은 에너지를 전달함으로써, 상용전원으로부터 입력되는 전력량의 변화에도 일정한 전력을 전체 회로에 공급함으로써, 일정한 대기 전력을 공급할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 대기전력 차단 스위칭부 2 대기전력 전원부
3 대기전력 콘트롤부 4 신호 증폭부
5 발진부 6 축전부 감시부
7 센서부 8 부하 전원부
9 축전부 전원 공급부 10 축전부
11 절연신호 입출력부 12 센서조건 설정부
13 본체 전원 스위치 14 본체 기기
15 대기 표시부 16 전원 입력부
16-1 전력량 조정부 16-2 정류부

Claims (12)

  1. 전자 기기에 설치되는 대기전력 절감장치로서,
    상용 전원을 입력받아 대기전력 차단 스위칭부를 통해서 축전부로 제공하는 전원 입력부;
    상기 축전부와 상기 전원 입력부 사이에 설치되어, 대기전력 콘트롤부로부터 입력되는 제어신호에 따라서 온 또는 오프되어, 상기 전원 입력부로부터 상기 축전부로 전원 공급을 제어하는 상기 대기전력 차단 스위칭부;
    상기 대기전력 차단 스위칭부를 통해서 상기 전원 입력부로부터 전원을 제공받아 충전되고, 충전된 전원을 발진부 및 축전부 감시부로 제공하는 축전부;
    발진 신호를 출력하는 발진부;
    상기 축전부의 충전량을 감시하여, 축전부가 충전된 상태에서는 상기 발진부가 발진 신호를 출력하도록 상기 발진부를 제어하고, 축전부가 방전된 상태에서는 상기 발진부가 발진 신호를 출력하지 않도록 상기 발진부를 제어하는 축전부 감시부;
    발진 신호가 입력되지 않는 동안에는 상기 대기전력 차단 스위칭부가 온 상태를 유지하고, 발진 신호가 입력되면 상기 대기전력 차단 스위칭부가 턴 오프되도록 제어하는 상기 대기전력 콘트롤부;
    상기 대기전력 차단 스위칭부와 본체 기기 사이에 설치되어, 상기 축전부 감시부의 제어에 따라서, 상기 대기전력 차단 스위칭부가 온 상태에서, 상기 전원 입력부로부터 상기 대기전력 차단 스위칭부를 통해서 입력되는 전원을 본체 기기로 출력하는 본체 전원 스위치; 및
    상기 본체 기기로부터 입력된 센서값 조건을 저장하고, 센서부로부터 입력된 센서값을 센서값 조건과 비교하여, 센서값이 센서값 조건을 만족하면 상기 본체 기기로 출력하는 센서 조건 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발진부로부터 입력되는 발진신호를 증폭하여 상기 대기전력 콘트롤부로 출력하는 신호 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    구동 전원을 상기 대기전력 콘트롤부로 제공하는 대기전력 전원부를 더 포함하고,
    상기 전원 입력부는 교류인 상용 전원을 정류하여 상기 대기전력 전원부로 출력하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부로부터 입력된 센서값이 본체 기기를 동작시키도록 지시하는 리모콘 장치의 전원 온 신호인 경우에,
    상기 센서 조건 설정부는 상기 본체 전원 스위치를 온시키도록 지시하는 제어신호를 상기 축전부 감시부로 출력하고,
    상기 축전부 감시부는 상기 축전부에 전원이 충전된 상태에서 상기 센서 조건 설정부로부터 제어신호가 입력되면, 상기 본체 전원 스위치를 온 시키는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체 기기로부터 센서 조건을 수신하여 상기 센서 조건 설정부로 출력하고, 상기 센서 조건 설정부로부터 입력되는 센서값을 상기 본체 기기로 출력하는 절연신호 입출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 입력부는
    상용 전원을 입력받아 일정한 전력량의 전원을 정류부로 출력하는 전력량 조정부; 및
    상기 전력량 조정부로부터 입력되는 교류 전원을 정류하여 구동 전원을 상기 대기전력 콘트롤부로 제공하는 대기 전력 전원부로 출력하는 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전력량 조정부는
    상기 상용 전원의 제 1 입력단인 제 1 노드와 상기 정류부의 제 1 입력단인 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 커패시터;
    상기 제 1 커패시터와 병렬로 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 직렬로 연결되되, 상기 제 1 노드에 연결된 제 2 스위칭 소자에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제 2 노드에 연결된 제 2 커패시터;
    상용 전원의 입력 전압값과 기준 전압값을 비교하여 상기 제 2 스위칭 소자를 턴온시키거나 턴오프시키는 비교기; 및
    상기 비교기로부터 입력되는 신호에 따라서 턴온되거나 턴오프되어 상기 제 2 커패시터로 상용 전원을 인가하거나 차단하는 상기 제 2 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 전력량 조정부는
    상기 제 1 노드에 연결되어, 상기 상용 전원을 공급받아, 일정한 직류 전압값을 상기 비교기로 출력하여 상기 비교기를 구동하는 정류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전력량 조정부는
    상기 정류기로부터 출력되는 전압을 분배하여 상기 기준 전압값을 상기 비교기로 입력하는 복수의 기준 분배 저항; 및
    상기 상용 전원의 전압을 분배하여 상기 입력 전압값을 상기 비교기로 입력하는 복수의 입력 분배 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 비교기는
    상용 전원의 입력 전압값이 기준 전압값보다 낮으면 상기 제 2 스위칭 소자를 턴온시켜, 상용 전원을 상기 제 2 커패시터로 공급하고,
    상용 전원의 입력 전압값이 기준 전압값보다 높아지면 상기 제 2 스위칭 소자를 턴오프시켜, 상기 제 2 커패시터로의 상용 전원의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 절감 장치.
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