KR101530598B1 - 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치 - Google Patents

대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치 Download PDF

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Abstract

상용전원에 직접 연결되어 전원공급을 온(on)/오프(off) 시킴으로써 대기전력이 소모되는 것을 차단할 수 있는 전원 스위치가 개시된다. 상기 전원 스위치는 상용 교류전원과 전기제품의 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프시키기 위하여 상기 전기제품에 설치되는 전원 스위치로서, 누름 스위치; 상기 누름 스위치가 단락 상태가 되면, 상기 상용 교류전원의 제1 상을 입력받아 반파 정류하여 출력하는 스위칭 회로부; 상기 상용 교류전원이 제1 상을 입력받아 전파 정류하여 출력하는 전파 정류부; 상기 스위칭 회로부의 출력 또는 상기 전파 정류부의 출력을 입력받아 직류전원전압을 생성하는 직류전원 생성부; 상기 직류전원 생성부에서 제공되는 직류전원전압이 제공됨에 따라 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 연결하는 주전원 연결부; 및 상기 스위칭 회로부의 출력에 따라 상기 주전원 연결부의 동작을 제어하여 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 차단하게 하는 차단 회로부를 포함한다.

Description

대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치{POWER SWITCH WITHOUT STANDBY POWER COMSUMING}
본 발명은 상용교류전원에 연결되어 동작하는 가전기기, 사무기기, 의료기기, 산업기기 등과 같은 이하 전기제품에 적용되는 전원스위치에 관한 것으로서, 상용전원에 직접 연결되어 전원공급을 온(on)/오프(off) 시킴으로써 대기전력이 소모되는 것을 차단할 수 있는 전원스위치에 관한 것이다.
일반적으로 가전기기, 사무기기, 의료기기, 산업기기 등의 전기제품은 전원케이블의 종단에 설치된 플러그를 220V, 380V 등의 상용교류전원을 공급하는 콘센트에 결합함으로써 동작에 필요한 전력을 공급받는다.
이러한 전기 제품을 사용하는 사용자 대부분은 전기제품을 사용하지 않을 때에도 플러그를 콘센트에 꽂아 두고 있으며, 이 경우 전기제품이 동작하지 않더라도 전원을 켜기 위한 대기전력이 소모된다. 또한 TV, 컴퓨터, 프린터, 복사기 등의 전기제품은 사용자의 입력이나 동작지시에 대비하여 대기전력을 계속 소비하는 경우가 대부분이다.
우리나라의 경우 이와 같이 전기제품을 사용하지 않는 동안에 낭비되는 전력이 전체 소비전력의 10~15%에 달하고 이로 인한 비용손실이 연간 수 천억 원에 달하는 것으로 알려져 있다.
이에 따라 최근 대기전력 등을 절감하기 위한 다양한 기술이 선보이고 있다. 일 예로 콘센트에 연결되는 멀티탭의 경우 전원을 차단할 수 있는 보조스위치가 설치된 제품이 인기를 얻고 있다. 그런데 이러한 멀티탭은 전기제품의 전원 스위치를 오프(off)시킨 이후에도 사용자가 보조스위치를 일일이 오프시켜야 하므로 사용이 불편하고 번거로운 단점이 있다.
다른 예로서, 등록특허 제10-1032776호는 별도의 대기전력차단용 복합스위치를 설치하여 실내에 설치된 각 콘센트와 상용전원과의 연결을 차단함으로써 대기전력을 차단할 수 있는 시스템을 개시하고 있다. 그러나 상기 등록특허의 시스템은 전원공급모드의 설정 및 변경방법이 복잡하고, 사용자가 설정한 기준에 따라 전원공급모드가 변경되므로 대기전력이 원천적으로 차단되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전기제품에 직접 장착되어 상용교류전원과의 연결을 온/오프시킴으로써 사용편의성이 높고, 대기전력의 소비를 원천적으로 차단할 수 있는 전원스위치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
상용 교류전원과 전기제품의 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프시키기 위하여 상기 전기제품에 설치되는 전원 스위치로서,
누름 스위치;
상기 누름 스위치가 단락 상태가 되면, 상기 상용 교류전원의 제1 상을 입력받아 반파 정류하여 출력하는 스위칭 회로부;
상기 상용 교류전원이 제1 상을 입력받아 전파 정류하여 출력하는 전파 정류부;
상기 스위칭 회로부의 출력 또는 상기 전파 정류부의 출력을 입력받아 직류전원전압을 생성하는 직류전원 생성부;
상기 직류전원 생성부에서 제공되는 직류전원전압이 제공됨에 따라 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 연결하는 주전원 연결부; 및
상기 스위칭 회로부의 출력에 따라 상기 주전원 연결부의 동작을 제어하여 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 차단하는 차단 회로부
를 포함하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치를 제공한다.
본 발명에 따르면,사용자가 기계식 스위치를 눌렀다 떼는 간단한 동작만으로 상용교류전원을 전기제품의 부하에 직접 공급할 수 있으므로 사용이 편리하고, 대기전력을 사용하지 않으므로 전력낭비를 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 대기전원 차단 기능을 갖는 전원 스위치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 대기전원 차단 기능을 갖는 전원 스위치의 상세한 회로 구성을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 대기전원 차단 기능을 갖는 전원 스위치의 직류전원 생성부에서 생성되는 직류전원전압의 상승곡선을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 적용되는 회로 구성의 예들을 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 대기전원 차단 기능을 갖는 전원 스위치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 대기전원 차단 기능을 갖는 전원 스위치는, 스위치(SW), 스위칭 회로부(11), 직류전원 생성부(12), 전파 정류부(13), 주전원 연결부(14) 및 차단 회로부(15)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태는 오프신호 입력부(16)를 더 포함할 수 있다.
스위칭 회로부(11)는 입력되는 상용 교류전원의 제1 상(예를 들어, R상)으로부터 입력되는 상용 교류전원을 반파 정류하여 출력한다. 이 스위칭 회로부(11)는 스위치(SW)의 상태에 따라 동작할 수 있다. 스위치(SW)는 사용자의 누름/누름 해제 동작에 의해 온(두 접점을 단락시킨 상태)/오프(두 접점을 개방시킨 상태) 상태로 작동하는 스위치가 될 수 있다. 스위칭 회로부(11)는 최초로 전원이 인가된 상태에서 스위치(SW)가 온되면 상용 교류전원의 제1 상(예를 들어, R상)으로부터 입력되는 상용 교류전원을 반파 정류하여 직류전원 생성부(12)로 제공한다.
직류전원 생성부(12)는 스위칭 회로부(11)에서 제공되는 반파 정류된 전원(반파 전류)을 평활 및 지연시켜 직류전원 전압을 생성하여 출력한다. 직류전원 생성부(12)는 스위칭 회로부(11)에서 제공되는 반파 전류 뿐만 아니라 후술하는 전파 정류부(13)에서 생성되는 전파 전류를 제공받아 평활 및 지연시켜 직류전원 전압을 생성한다. 직류전원 생성부(12)는 상호 크기와 상승 지연 시간(시상수)이 다른 두 개의 직류전원 전압(V1, V2)를 생성할 수 있다.
전파 정류부(13)는 주전원 연결부(14)의 동작이 개시된 후 주전원 연결부(14)를 통해 상용 교류전원의 제1 상(예를 들어, R상)과 상용 교류전원의 제2 상(예를 들어, S상)을 입력으로 하여 상용 교류전원 입력을 전파 정류하여 출력한다. 전술한 직류전원 생성부(12)는 전파 정류부(13)에서 제공되는 전파 정류된 전원(전파 전류)를 평활 및 지연시켜 두 개의 직류전원 전압(V1, V2)를 생성할 수 있다.
스위칭 회로부(11)와 전파 정류부(13)의 출력단은 직류전원 생성부(12)의 입력단에 서로 병렬연결될 수 있다.
주전원 연결부(14)는 상용 교류전원을 부하로 선택적으로 공급하기 위해 상용 교류전원의 제1 상(예를 들어, R상)과 부하가 연결되는 전원 출력단 사이에 설치될 수 있다. 주전원 연결부(14)는 스위칭 회로부(12)의 동작 개시에 의해 상용 교류전원 입력단과 부하와 연결된 전원 출력단을 전기적으로 연결한 동작을 수행하고, 후술하는 차단회로부(15)의 동작에 의해 상용 교류전원 입력단과 부하와 연결된 전원 출력단을 전기적으로 차단할 수 있다.
차단회로부(15)는 부하가 연결된 전원 출력단으로 전력이 제공되는 상태에서스위치(SW)가 단락되어 스위칭 회로부(11)에 의한 반파 전류를 제공받으면 주전원 연결부의 동작을 중단시키기 위한 신호를 생성하여 출력한다.
오프신호 입력부(16)는 부하측으로부터 전원을 오프시키기 위한 신호가 입력되는 경우 이를 차단회로부(15)로 전달하고 차단회로부(15)에 의해 주전원 연결부(14)의 동작이 오프되게 할 수 있다.
전술한 것과 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전원 스위치의 동작을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원 입력단에 상용 교류전원이 최초로 인가된 상태에서 모든 요소들은 동작이 이루어지지 않는 오프 상태이다. 후술하는 본 발명의 구체적인 실시형태에서 스위칭 회로부(11)는 최초 상용 교류전원이 입력되는 상태에서 미약한 반파 전류를 차단하는 역할을 수행하기도 하지만, 실제 전원 출력단을 통해 부하로 제공되는 전력은 존재하지 않으므로 모든 요소들이 오프 상태인 것으로 설명하기로 한다.
이어, 사용자가 스위치(SW)를 누르면 스위칭 회로부(11)는 상용 교류전원 입력단의 제1 상(예를 들어, R상)으로부터 입력되는 교류전원을 반파 정류하여 출력한다.
직류전원 생성부(12)는 스위칭 회로부(11)에서 출력되는 반파전류를 평활 및 지연하여 제1 직류전원전압(V1)을 생성하여 출력한다.
제1 직류전원전압(V1)을 제공받은 주전원 연결부(14)는 동작을 개시하여 상용 교류전원 입력단의 제1 상(예를 들어, R상)과 부하가 연결된 교류전원 출력단 사이를 전기적으로 연결하여 부하로 상용 교류전원이 제공되게 한다. 또한, 주전원 연결부(14)는 전파 정류부(13)로 상용 교류전원을 제공하여 전파 정류부(13)가 전파 정류된 전류를 출력하게 한다.
이 때, 사용자가 부하로 전력이 제공됨을 확인하고 스위치(SW)를 오프시키면(스위치(SW)에서 손을 떼서 스위치(SW)를 개방상태로 설정함) 스위칭 회로부(11)는 동작을 중단하고 직류전원 생성부(12)는 전파 정류부(13)에 의해 제공되는 전파 전류(맥류)를 제공받아 계속 직류전원을 출력할 수 있다.
이어, 주전원 연결부(14)가 동작을 개시하고 전파 정류부(13)에 의해 제공되는 맥류에 의해 직류전원 생성부(12)가 직류전원을 생성 출력하는 상태에서, 사용자가 다시 스위치(SW)를 눌러 스위칭 회로부(11)의 출력을 발생시키면, 스위칭 회로부(11)의 출력에 의해 차단 회로부(15)가 동작 개시하고 차단 회로부(15)는 주전원 연결부(14)에 동작을 중단시키기 위한 신호를 제공하여 주전원 연결부(14)는 교류전원 입력단의 제1 상(예를 들어, R상)과 부하가 연결된 교류전원 출력단 사이를 전기적으로 차단하여 동작을 중단하게 된다.
한편, 부하로부터 오프신호가 입력되는 경우, 오프신호 입력부(16)는 차단 회로부(15)로 오프신호가 입력되었음을 전달하고 차단회로부(15)에 의해 주전원 연결부(14)의 동작이 오프되게 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전원스위치를 사용하면, 사용자가 전기제품에 구비된 기계식의 스위치(SW)를 누르는 간단한 조작만으로 부하로 전력을 공급하거나 차단할 수 있으므로 사용편의성이 높아지고, 별도의 대기전력을 사용하지 않으므로 전력소비를 크게 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 대기전원 차단 기능을 갖는 전원 스위치의 상세한 회로 구성을 도시한 회로도이다. 다만, 도 2의 회로구성은 예시적인 것이고 구체적인 적용에 있어서는 다양한 형태로 변형될 수 있으므로 발명의 범위가 도면에 나타낸 구성으로 국한되지 않음을 미리 밝혀 둔다.
먼저, 도 2에 도시된 실시형태에서, 스위칭 회로부(11)는 상용 교류전원의 제1 상(R 상)에 애노드가 연결된 다이오드(D1)와, 다이오드(D1)의 캐소드에 애노드와 게이트가 연결된 사이리스터(SCR1)와, 다이오드(D1)의 캐소드에 제1 단자(베이스)가 연결되고 사이리스터(SCR1)의 게이트에 제2 단자(콜렉터)가 연결된 NPN 트랜지스터로 구현된 스위칭 소자(Q1)을 포함할 수 있다. 스위칭 소자(Q1)의 제3 단자(이미터)는 접지될 수 있다. 또한, 스위치(SW)는 다이오드(D1)의 캐소드에 연결될 수 있다. 이러한 다이오드(D1), 사이리스터(SCR1), 트랜지스터(Q1)의 각 단자 연결 시 필요에 따라 저항(R1-R5, R7)이 사용될 수 있다. 특히, 스위치에 연결된 저항(R1, R3, R4)은 스위치 라인을 통한 누전시 누설 전류를 최소화하기 위해 마련될 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 스위칭 회로부(11)와 연결되는 스위치(SW)는 약전용 스위치로서, 스위치 접점의 손상을 방지하기 위해 전술한 스위칭 회로부(11)의 회로구성이 요구된다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 스위치(SW)가 강전용 스위치가 적용되는 경우 도 2에 도시된 것과 같은 스위칭 회로부(11)의 스위치 접점의 손상을 방지하기 위한 회로구성이 요구되지 않는다. 도시하지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시형태에서, 스위치(SW)가 강전용 스위치로 구성되는 경우, 스위칭 회로부는, 스위치(SW)의 일 접점에 캐소드가 연결된 다이오드(D1)와 일단이 접지되고 타단이 스위치(SW)의 타 접점에 연결된 캐패시터(C4)를 포함하는 회로 구성을 가질 수 있다. 이 경우 캐패시터(C4)의 타단, 즉 스위치(SW)의 타 접점은 반파 전류 출력단(노드 N)에 직접 연결될 수 있다.
한편, 필요에 따라, 전원측으로부터 투입되는 노이즈를 차단하기 위해 라인필터(LF)가 상용 교류전원의 입력단에 연결될 수 있다.
최초 전원이 인가되면 상용 교류전원의 제1 상(R 상)으로부터 다이오드(D1)을 통해 미약한 반파전류가 흐를 수 있으며 스위치(SW)가 오프 상태(개방 상태)이므로 반파전류가 스위칭 소자(Q1)의 제1 단자(베이스)로 제공되어 스위칭 소자(Q1)를 온 상태가 되게 하고 이로 인해 사이리스터(SCR1)의 게이트는 로우상태가 되어 사이리스터(SCR1)이 오프 상태가 된다.
사용자가 스위치(SW)를 눌러 스위치(SW)가 온 상태(단락 상태)가 되면, 스위치(SW)를 통해 전류가 흘러 스위칭 소자(Q1)가 오프상태가 되며 이에 따라 사이리스터(SCR1)이 온되어 스위칭 회로부(11)는 반파 전류를 출력단(노드 N)로 출력하게 된다.
직류전원 생성부(12)는 스위칭 회로부(11) 또는 전파 정류부(12)에서 반파 전류 또는 맥류가 입력되는 입력단과 접지 사이에 연결된 캐패시터(C6, C7)을 포함할 수 있다. 입력단에 직접 연결된 캐패시터(C6)는 제1 직류전원전압(V1)을 생성하고 입력단과 저항(R12)를 통해 연결된 캐패시터(C7)은 제2 직류전원전압(V2)를 생성한다. 각 캐패시터(C6, C7)은 입력되는 반파전류 또는 맥류를 평활하고 지연시켜 직류전원전압을 생성한다. 대기상태에서 노이즈로 인해 사이리스터(SCR1)이 순간적으로 오동작해도 캐패시터(C6)에서 지연충전(T1) 되므로 사용자의 입력이 발생하지 않는 경우에 저절로 온 동작되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 직류전원 생성부(12)에서 생성되는 직류전원전압의 상승곡선을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 캐패시터(C7)에 의해 생성된 제2 직류전원전압(V2)은 캐패시터(C6)에 의해 생성된 제1 직류전원전압(V1) 보다 지연 시간을 증가시켜 상대적으로 더 서서히 증가되게 할 수 있다. 즉, 캐패시터(C6)에 의해 생성된 제1 직류전원전압(V1)은, 부하로 상용 교류전원을 제공하는 온 동작을 위해 주전원 연결부(14)를 동작시키기 위한 전압으로 제공할 수 있으며, 더 늦게 생성되는 제2 직류전원전압(V2)은 부하로 전력이 제공되는 온 상태에서 오프 상태로 변환하기 위해 주전원 연결부(14)의 동작을 제어하는 차단 회로부(15)의 동작을 위한 전압으로 제공될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 전파 정류부(13)는 두 입력단이 주전원 연결부(14) 및 상용 교류전원의 제2 상(S 상)에 각각 연결될 수 있다. 도 2에서 전파 정류부(13)는 풀브릿지 회로로 구현된 일례를 도시하고 있으나 다른 형태의 정류회로가 적용될 수도 있다. 주전원 연결부(14)가 동작을 개시하면 전파 정류부(13)의 일 입력단으로 저항(R6), 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부, 저항(R8), 캐패시터(C3)를 통해 상용 교류전원의 제1 상(R 상)이 입력된다. 주전원 연결부(14)의 동작은 후술하기로 한다. 전파 정류부(13)는 주전원 연결부(14)의 동작이 개시되면 상용 교류전원을 전파 정류하여 생성된 맥류를 직류전원 생성부(12)로 제공한다. 전파 정류부(13)의 출력단과 스위칭 회로부(11)의 출력단 사이에는 다이오드(D2)가 연결되어 전파 정류부(13)의 출력이 스위칭 회로부(11)로 흘러가는 것을 차단할 수 있다.
주전원 연결부(14)는 상용 교류전원의 제1 상(R 상)과 전원 출력단 사이에 설치된 전력제어 수단(예를 들어, 트라이악(TRIAC)), 전력제어 수단의 제어단자(트라이악의 게이트)에 제어신호를 제공하는 포토 트라이악의 수광부, 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부에 대응하는 발광부, 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부에 연결된 스위칭소자(Q4)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전력 제어수단은 양단의 극성에 따라 양방향으로 전류를 통과시킬 수 있는 트라이악(TRIAC)인 것이 바람직하며, 트라이악(TRIAC)은 제어단자(게이트)에 인가되는 트리거 신호에 의해 양단이 도통된다. 다만, 제어 단자를 이용한 전력제어 수단이 트라이악(TRIAC)에만 국한되는 것은 아니므로 다른 종류의 전력제어수단이 사용될 수도 있다.
포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부는 그 일 단이 상용 교류전원의 제1 상(R 상)에 연결되고 다단이 전력 제어수단의 제어단자에 연결된다. 상기 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부와 상용 교류전원의 사이에는 적절한 저항(R6)이 설치될 수 있다.
또한, 주전원연결부(150)는 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부와, 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부에 연결된 스위칭 소자(Q4)를 포함할 수 있다. 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부의 일단은 직류전원 생성부(12)에서 생성된 직류전원(예를 들어, 제1 직류전원전압(V1))을 공급받으며 스위칭 소자(Q4)가 온(ON)되면 빛을 출사한다. 스위칭 소자(Q4)는 저항을 매개로 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부의 타단에 연결되는 제2 단자(컬렉터), 접지된 제3 단자(이미터), 및 제2 단자와 제3 단자간의 전기적 연결을 제어하는 제1 단자(베이스)를 포함할 수 있다. 제3 단자는 저항(R16, R17)을 통해 직류전원 생성부(11)에 연결될 수 있다.
직류전원 생성부(12)에 의해 제1 직류전원전압(V1)이 생성되면 스위칭 소자(Q4)의 제1 단자(베이스)에 직류전원전압이 인가되면서 스위칭 소자(Q4)의 제2 단자(콜렉터)와 제3 단자(이미터)가 도통되면서 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부가 발광된다. 발광부에서 방출된 빛이 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부에서 수광되면 상용 교류전원 입력단의 제1 상이 저항(R6) 및 수광부를 통해 전력제어 수단의 제어단자에 입력되어 전력제어 수단이 도통상태가 되며, 아울러 저항(R8)과 캐패티서(C3)를 통해 전파 정류부(13)로 상용 교류전원 입력단의 제1 상이 제공될 수 있다. 이러한 회로의 동작을 통해 상용 교류전원 입력단의 제1 상이 전원 출력단을 통해 부하로 제공되고 전파 정류부(13)에서 제공되는 맥류를 제공받아 직류전원 생성부(12)는 직류전원을 출력하게 된다. 이 때, 사용자는 부하에 상용 교류전원이 제공됨을 확인하고 스위치(SW)의 누름을 해제하여 스위치(SW)가 개방상태가 되게 할 수 있다.
차단회로부(15)는 스위칭 소자(Q2, Q3)와 사이리스터(SCR2)를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 스위칭 소자(Q2)의 제2 단자(컬렉터)는 저항(R13)을 통해 직류전원 생성부(12)에 연결되고, 제3 단자(이미터)는 접지되며, 제1 단자(베이스)는 저항(R10)을 통해 스위칭 회로부(11)의 출력단(노드 N)에 연결된다. 또한, 스위칭소자(Q3)의 제2 단자(컬렉터)는 저항(R14)을 통해 직류전원 생성부(12)에 연결되고, 제3 단자(이미터)는 접지되며, 제1 단자(베이스)는 스위칭소자(Q2)의 제2 단자(컬렉터)에 연결된다. 사이리스터(SCR2)는 주전원 연결부(14)의 스위칭 소자(Q4)의 제1 단자(베이스)에 애노드, 접지된 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이의 전류흐름을 제어하는 트리거 신호가 입력되도록 스위칭 소자(Q3)의 제2 단자(콜렉터)에 연결된 게이트를 구비한다. 즉, 스위칭 소자(Q3)의 제2 단자(컬렉터)에는 캐패시터(C8)의 일단이 연결되고, 캐패시터(C8)의 타단에는 사이리스터(SCR2)의 게이트가 연결된다. 캐패시터(C8)는 스위칭 소자(Q3)가 온된 상태에서 직류전원 전압(V2)가 사이리스터(SCR2)의 게이트로 입력되는 것을 막아준다.
주전원 연결부(14)가 동작하는 온 상태에서 사용자가 스위치(SW)를 눌러 스위치(SW)가 단락 상태가 되면 스위칭 회로부(11)의 사이리스터(SCR1)이 온 되면서 반파 전류가 출력된다. 이 반파 전류는 저항(R10)을 거쳐 스위칭 소자(Q2)의 제1 단자(베이스)에 인가되어 스위칭 소자(Q2)의 제2 단자(콜렉터)와 제3 단자(이미터)가 도통된다.
이에 따라, 스위칭 소자(Q3)의 제1 단자(베이스)에 인가되는 전원 전압이 차단되어 스위칭 소자(Q3)가 오프되고 저항(R14)를 통해 캐패시터(C8)이 충전되면서 사이리스터(SCR2)의 게이트에 전압 인가가 이루어져 사이리스터(SCR2)가 온된다. 이에 따라 주전원 연결부(14)의 스위칭 소자(Q4)가 오프되고 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부에 전원공급이 끊겨 발광이 중단된다.
이로써, 주전원 연결부(14)의 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부가 차단되고 상용 교류전원의 제1 상과 부하 사이의 전력제어 수단(트라이악(TRIAC))의 제어단자에 인가되는 전압이 차단됨으로써 전력 공급이 중단된다.
오프신호 입력부(16)는 부하로부터 오프신호가 입력되는 경우 발광하는 발광부 및 차단 회로부(15)의 스위칭 소자(Q3)의 제1 단자(베이스)와 접지 사이에 연결된 수광부를 포함하는 포토 커플러(PC)로 구성될 수 있다. 오프신호가 입력되어 발광부가 발광하면 수광부는 이를 수신하여 단락상태가 되고 차단 회로부(15)의 스위칭 소자(Q3)의 제1 단자는 접지된다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q3)가 오프되고 직류전원 전압(V2)를 충전한 캐패시터(C8)의 전압에 사이리스터(SCR2)의 게이트로 입력되면서 사이리스터(SCR2)가 온된다. 이어 주전원 연결부(14)의 스위칭 소자(Q4)가 오프되고 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부에 전원공급이 끊겨 발광이 중단되고, 주전원 연결부(14)의 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부가 차단되고 상용 교류전원의 제1 상과 부하 사이의 전력제어 수단(트라이악(TRIAC))의 제어단자에 인가되는 전압이 차단됨으로써 전력 공급이 중단된다.
한편, 본 발명의 다른 실시형태에서는 도 2를 통해 설명한 실시형태의 일부 회로 구성을 다른 회로 구성으로 대체하거나 추가적인 회로를 부가할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 적용되는 회로 구성의 예들을 도시한 회로도이다.
도 4는 주전원 연결부(14)에 사용되는 포토 트라이악(PHOTO TRIAC) 대신 사용될 수 있는 릴레이 회로를 도시한 것이다. 도 4에 도시한 것과 같이, 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 발광부 대신 릴레이를 적용하고 이 릴레이의 트리거 동작에 의해 작동하는 접점을 포토 트라이악(PHOTO TRIAC)의 수광부 대신 적용하는 경우 동일한 서로 동일한 전기적 동작을 수행하게 할 수 있다.
또한, 도 5는 도 2의 스위칭 소자(Q1 내지 Q3) 대신 적용 가능한 버퍼 IC로서 NOT 논리소자를 도시한 도면 및 사이리스(SCR1, SCR2)를 이다.
도 2의 스위칭 소자(Q1 내지 Q3)의 제1 단자(베이스)를 NOT 논리소자의 입력단으로 대체하고 제2 단자(콜렉터)를 출력단으로 대체하면, 동일한 동작을 수행할 수 있다.
또한, 사이리스터(SCR1, SCR2)를 PNP 트랜지스터와 NPN 트랜지스터의 조합 또는 PNP 트랜지스터와 NOT 논리소자의 버퍼 조합으로 변경하는 경우 실질적으로 동일한 동작을 수행하게 된다.
도 6은 주전원 연결부(14)에 제로 크로싱(Zero Crossing) 회로를 부가한 예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시한 것과 같이, 필요에 따라 제로 크로싱 회로를 부가하면, 전원 투입시의 충격이 부하측에 전달되는 것을 차단할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
11: 스위칭 회로부
12: 직류전원 생성부
13: 전파 정류부
14: 주전원 연결부
15: 차단 회로부
16: 오프신호 입력부

Claims (8)

  1. 상용 교류전원과 전기제품의 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프시키기 위하여 상기 전기제품에 설치되는 전원 스위치로서,
    누름 스위치;
    상기 누름 스위치가 단락 상태가 되면, 상기 상용 교류전원의 제1 상을 입력받아 반파 정류하여 출력하는 스위칭 회로부;
    상기 상용 교류전원이 제1 상을 입력받아 전파 정류하여 출력하는 전파 정류부;
    상기 스위칭 회로부의 출력 또는 상기 전파 정류부의 출력을 입력받아 직류전원전압을 생성하는 직류전원 생성부;
    상기 직류전원 생성부에서 제공되는 직류전원전압이 제공됨에 따라 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 연결하는 주전원 연결부;
    상기 스위칭 회로부의 출력에 따라 상기 주전원 연결부의 동작을 제어하여 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 차단하게 하는 차단 회로부; 및
    상기 부하로부터 오프신호를 입력받아 상기 차단 회로부로 제공하여 상기 주전원 연결부의 동작을 제어하여 상기 상용 교류전원과 상기 부하를 전기적으로 차단하게 하는 오프신호 입력부
    를 포함하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위칭 회로부는,
    상기 상용 교류전원의 제1 상(R 상)에 애노드가 연결된 다이오드(D1)와, 다이오드(D1)의 캐소드에 애노드와 게이트가 연결된 사이리스터(SCR1)와, 다이오드(D1)의 캐소드에 제1 단자(베이스)가 연결되고 사이리스터(SCR1)의 게이트에 제2 단자(콜렉터)가 연결된 NPN 트랜지스터로 구현된 스위칭 소자(Q1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 직류전원 생성부는,
    상기 스위칭 회로부 또는 전파 정류부에서 반파 전류 또는 맥류가 입력되는 입력단과 접지 사이에 연결되어 제1 직류전원전압을 생성하는 제1 캐패시터 및 제2 직류전원전압을 생성하는 제2 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.

  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 직류전원전압은 상기 제2 직류전원전압보다 빨리 상승하며, 상기 제1 직류전원전압은 상기 주전원 연결부로 제공되고 상기 제2 직류전원전압은 상기 차단 회로부로 제공되는 것을 특징으로 하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주전원 연결부는,
    상기 상용 교류전원의 제1 상과 전원 출력단 사이에 설치된 전력제어 수단과, 상기 전력제어 수단의 제어단자에 제어신호를 제공하는 포토 트라이악의 수광부, 상기 포토 트라이악의 수광부에 대응하는 발광부, 상기 포토 트라이악의 발광부에 연결된 스위칭소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차단회로부는,
    스위칭 소자(Q2, Q3)와 사이리스터(SCR2)를 포함하며,
    상기 스위칭 소자(Q2)의 제2 단자(컬렉터)는 저항(R13)을 통해 직류전원 생성부(12)에 연결되고, 제3 단자(이미터)는 접지되며, 제1 단자(베이스)는 저항(R10)을 통해 스위칭 회로부(11)의 출력단(노드 N)에 연결되고,
    상기 스위칭소자(Q3)의 제2 단자(컬렉터)는 저항(R14)을 통해 직류전원 생성부(12)에 연결되고, 제3 단자(이미터)는 접지되며, 제1 단자(베이스)는 스위칭소자(Q2)의 제2 단자(컬렉터)에 연결되며,
    상기 사이리스터(SCR2)는 주전원 연결부(14)의 스위칭 소자(Q4)의 제1 단자(베이스)에 애노드, 접지된 캐소드 및 애노드와 캐소드 사이의 전류흐름을 제어하는 트리거 신호가 입력되도록 스위칭 소자(Q3)의 제2 단자에 연결된 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 오프신호 입력부는,
    상기 부하로부터 오프신호가 입력되는 경우 발광하는 발광부 및 상기 차단 회로부의 스위칭 소자(Q3)의 제1 단자(베이스)와 접지 사이에 연결된 수광부를 포함하는 포토 커플러(PC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 전력 차단 기능을 갖는 전원 스위치.
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