KR101550443B1 - 무정전 직류전원장치 - Google Patents

Abstract

무정전 직류전원장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 무정전 직류전원장치에 따르면, 상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원변환장치에 전기적으로 연결되는 제1연결부, 상기 직류전원에 의해서 충전되는 보조전원장치 및 부하(load)와 전기적으로 연결되고 상기 직류전원 또는 상기 보조전원장치에서 출력되는 전원을 상기 부하에 공급하는 제2연결부를 구비하는 무정전 직류전원장치는, 상기 제1연결부에 정상 연결된 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원 크기를 승압하여 상기 승압된 직류전압전원으로 상기 보조전원장치를 충전하는 충전부; 상기 보조전원장치의 전압전원 크기를 강압하여 내부전압 전원을 생성하는 방전부; 상기 방전부로부터 전류전원의 인가 여부에 따라 다른 크기의 센서전압들을 출력하는 전류센서; 상기 전류센서에서 출력되는 센서전압들의 크기와 제1기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제1클리어(clear) 전압 또는 제1셋(set) 전압을 출력하는 제1비교부; 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원 크기와 제2기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제2클리어 전압 또는 제2셋 전압을 출력하는 제2비교부; 및 상기 제1연결부, 상기 제2연결부 및 방전부와 전기적으로 연결되는 릴레이(relaly)를 포함하며, 상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서, 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력됨에 따라 상기 릴레이를 클리어 상태로 제어하여 상기 직류전원변환장치로부터 공급되는 직류전원이 상기 제2연결부의 부하 및 상기 충전부를 통해 보조전원장치로 공급되도록 하고, 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 동시에 출력됨에 따라 상기 릴레이를 셋 상태로 제어하여 상기 방전부에서 생성된 내부전압 전원이 상기 제2연결부로 공급되도록 하는 절체부를 포함한다.

Description

무정전 직류전원장치{DIRECT CURRENT UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 무정전 직류전원장치(Direct Current Uninterruptible Power Supply system)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원변환장치에 전기적으로 연결되어 상기 직류전원을 부하(load)로 공급하면서 내부의 보조전원장치에 상기 직류전원을 충전하고 상기 직류전원변환장치의 전류 누설이나 파손으로 인한 상기 직류전원변환장치의 단락시 또는 상기 직류전원변환장치와 연결 해제시 상기 직류전원변환장치와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 부하로의 상기 보조전원장치의 전원공급이 끊김 없이 이루어지도록 하는 기술에 관한 것이다.

무정전 전원장치는 일반적으로 정전 등 비상시에 배터리나 별도의 보조 전원에서 생성된 전력을 부하로 제공하는 장치다. 정전시 무정전 전원 장치가 동작하도록 하여 수 초 내지 수 시간 동안 보조 전원이 전력을 공급하므로 부하의 전기 설비들을 보호하고 부하의 전기 설비들의 동작이 정상적으로 이루어지게 된다.

이러한 무정전 전원장치는 상용교류전원을 직류전원으로 변환하여 배터리 등의 보조전원장치를 충전하고 방전시 보조전원장치의 직류전원을 교류 전원으로 변환하여 부하에 공급하는 것과, 정전이 감지된 경우 보조전원장치의 직류전원을 교류전원으로 변환하는 동작을 제어하는 CPU(Central Processing Unit)을 구비한다.

그러나 CPU는 전자파로 인해서 오작동할 수 있으며, 또한 CPU의 하드웨적인 고장 또는 CPU 내 제어프로그램 오류와 같은 소프트웨어적인 오류나 고장으로 인해서, 정전이 발생하지 않은 경우에도 정전이 발생한 것으로 판단하여 배터리 등과 같은 보조전원장치의 직류전원이 교류전원으로 변환동작이 이뤄지도록 함으로써, 정전이 발생하지 않았음에도 불구하고도 보조전원장치의 방전이 발생하게 되는 문제점이 발생한다.

또한 실제 정전이 발생한 후 정전의 발생을 CPU가 판단하여 보조전원장치의 전원변환동작의 제어를 시작하기까지 보조전원장치의 직류전원이 교류전원으로 변환되지 않으므로 부하에 전원이 공급되지 않게 된다. 이에 따라 부하, 예를 들어 부하가 네트워크 서버, LAN(Local Area Network)을 구성하는 허브, L2 스위치, 액세스 포인트(Access point) 등인 경우에는 네트워크 통신이 정상적으로 이뤄질 수 없게 된다. 그리고 부하가 방범 시스템을 구성하는 CCTV 카메라 등일 경우에는 방범 및 보안 감시가 정상적으로 이뤄지지 않기 때문에 사용자들에게 예기치 못한 손해가 발생할 수 있다.

또한 상용교류전원을 직류전원으로 변환해서 보조전원장치를 충전하고 부하에 직류전원을 공급하기 위해서 다시 보조전원장치의 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 회로 구성이 복잡해진다는 문제점이 발생한다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0778892호(등록인: 2007년 11월 16일)가 있다.

상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원변환장치에 전기적으로 연결되어 상기 직류전원을 부하(load)로 공급하면서 내부의 보조전원장치에 상기 직류전원을 충전하고 상기 직류전원변환장치의 전류 누설이나 파손으로 인한 상기 직류전원변환장치의 단락시 또는 직류전원변환장치와의 연결 해제시 상기 직류전원변환장치와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 부하로의 상기 보조전원장치의 전원공급이 끊김 없이 이루어지도록 한 무정전 직류전원장치가 제안된다.

또한 CPU의 제어에 의하지 않고서도 전원변환 및 전원공급이 이루어지도록 한 무정전 직류전원장치가 제안된다

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 무정전 직류전원장치는, 상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원변환장치에 전기적으로 연결되는 제1연결부, 상기 직류전원에 의해서 충전되는 보조전원장치 및 부하(load)와 전기적으로 연결되고 상기 직류전원 또는 상기 보조전원장치에서 출력되는 전원을 상기 부하에 공급하는 제2연결부를 구비하며, 상기 제1연결부에 정상 연결된 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원 크기를 승압하여 상기 승압된 직류전압전원으로 상기 보조전원장치를 충전하는 충전부; 상기 보조전원장치의 전압전원 크기를 강압하여 내부전압 전원을 생성하는 방전부; 상기 방전부로부터 전류전원의 인가 여부에 따라 다른 크기의 센서전압들을 출력하는 전류센서; 상기 전류센서에서 출력되는 센서전압들의 크기와 제1기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제1클리어(clear) 전압 또는 제1셋(set) 전압을 출력하는 제1비교부; 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원 크기와 제2기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제2클리어 전압 또는 제2셋 전압을 출력하는 제2비교부; 및 상기 제1연결부, 상기 제2연결부 및 방전부와 전기적으로 연결되는 릴레이(relaly)를 포함하며, 상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서, 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력됨에 따라 상기 릴레이를 클리어 상태로 제어하여 상기 직류전원변환장치로부터 공급되는 직류전원이 상기 제2연결부의 부하 및 상기 충전부를 통해 보조전원장치로 공급되도록 하고, 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 동시에 출력됨에 따라 상기 릴레이를 셋 상태로 제어하여 상기 방전부에서 생성된 내부전압 전원이 상기 제2연결부로 공급되도록 하는 절체부를 포함한다.

상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력되는 경우는, 상기 제1연결부에 상기 직류전원변환장치가 정상 연결되어 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전원이 상기 제2연결부에 연결된 부하로 공급되고 동시에 상기 보조전원장치를 충전하는 경우에 발생 될 수 있다.

상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 상기 제1연결부와 상기 직류전원변환장치의 연결 해제상태, 상기 제1연결부에 연결된 상기 직류전원변환장치의 파손 또는 상기 직류전원변환장치의 단락상태가 발생한 경우에 발생 될 수 있다.

상기 절체부는, 상기 제2연결부에 부하가 연결되지 않은 무부하 상태에서 상기 제1비교부에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 상기 제2비교부에서 제2셋 전압이 출력됨에 따라 상기 릴레이를 클리어 상태로 제어하여 상기 보조전원장치의 전원이 방전되지 않도록 한 것일 수 있다.

상기 제2연결부에 부하가 연결되지 않은 무부하 상태에서 상기 제1비교부에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 상기 제2비교부에서 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 상기 제1연결부에 상기 직류전원변환장치가 연결된 상태에서 파손된 경우에 발생 되는 것일 수 있다.

상기 제1연결부와 상기 직류전원변환장치의 연결 해제상태는 상기 직류전원변환장치가 상기 제1연결부와의 연결이 해제되어 상기 직류전원변환장치로부터 정상적으로 출력되는 상기 직류전원이 상기 제1연결부에 공급되지 않는 상태일 수 있다.

상기 직류전원변환장치의 파손상태는, 상기 직류전원변환장치가 고장상태여서 상기 직류전원이 정상적으로 출력되지 않는 상태일 수 있다.

상기 직류전원변환장치의 단락상태는, 상기 직류전원변환장치의 양극과 음극이 단락된 상태일 수 있다.

상기 전류센서는, 상기 방전부로부터 전류전원이 인가되는 경우 제1센서전압을 출력하며, 인가되지 않은 경우 제1센서전압보다 크기가 큰 제2센서전압을 출력하며, 상기 제1비교부는 상기 제1센서전압과 상기 제1센서전압보다 크기가 큰 상기 제1기준전압을 비교하여 상기 제1셋 전압을 출력하며 상기 제2센서전압과 상기 제2센서전압보다 크기가 작은 상기 제1기준전압을 비교하여 상기 제1클리어 전압을 출력할 수 있다.

상기 제2비교부는 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원의 크기가 상기 제2기준전압보다 크면 상기 제2클리어 전압을 출력하며 작으면 상기 제2셋 전압을 출력할 수 있다.

상기 전류센서는 상기 방전부로부터 전류전원이 인가됨에 따라 상기 방전부에서 생성된 내부전압 전원을 감지전압 전원으로 출력하며, 상기 무정전 직류전원장치는, 상기 전류센서로부터 출력되는 감지전압 전원의 크기를 다운시켜 다운 전압전원을 생성하여 상기 제2연결부로 인가하는 다운 전압 생성부를 더 포함하며, 상기 다운 전압 전원은 상기 절체부가 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압을 동시에 인가받아 상기 릴레이의 상태가 상기 클리어 상태에서 완전히 셋 상태로 절체 되기 전까지 상기 제2연결부로 공급될 수 있다.

상기 무정전 직류전원장치는, 상기 보조전원장치의 전압전원을 일정한 제어 전원으로 안정화시켜 상기 제1비교부, 제2비교부 및 상기 릴레이에 공급하는 보조 전원부를 더 포함할 수 있다.

상기 무정전 직류전원장치는, 상기 보조전원장치에 연결되어, 상기 방전부와 상기 보조전원장치의 연결을 제어하는 스위치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치에 따르면, 상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원변환장치에 전기적으로 연결되어 상기 직류전원을 부하(load)로 공급하면서 내부의 보조전원장치에 상기 직류전원을 충전하고 상기 직류전원변환장치의 전류 누설이나 파손으로 인한 상기 직류전원변환장치의 단락시 또는 직류전원변환장치와의 연결 해제시 상기 직류전원변환장치와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 부하로의 상기 보조전원장치의 전원공급이 끊김 없이 이루어지도록 할 수 있다.

또한 CPU 및 소프트웨어 제어기를 구비하고 있지 않기 때문에 전자파로 인한 CPU가 오작동하거나 CPU 자체 하드웨어 구성의 고장 또는 제어프로그램과 같은 소프트웨어의 이상 등으로 인한 오작동 때문에 정전 상황이 아닌 경우에 발생할 수 있는 보조전원장치의 전원이 방전되는 현상을 방지할 수 있다.

또한 직류전원 상태에서 충전 및 방전 회로를 구성하므로 교류전원을 직류전원으로 변환하여 배터리 등과 같은 보조전원장치를 충전하고 보조전원장치의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 부하에 공급하지 않아도 되므로, 무정전 직류전원장치의 회로 구성이 간단해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 무정전 직류전원장치에 대한 실제 구현회로를 예시한 도면이다.
도 3은 도 2의 무정전 직류전원장치가 직류전원변환장치의 상태 및 부하연결 상태에 따라 발생하는 상황들에 따른 제2연결부에 인가되는 전압, 제1비교부 출력전압, 제2비교부의 출력전압 및 릴레이의 동작 상태를 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 무정전 직류전원장치의 실제 구현회로를 예시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치(100)는 제1연결부(5), 제2연결부(7), 무정전 제어부(20) 및 보조전원장치(50)를 포함한다.

제1연결부(5)는 상용 교류(AC:Alternating current) 전원을 직류(DC:Direct current)전원으로 변환하는 직류전원변환장치(1)에 전기적으로 연결된다. 이때 직류변환장치(1)는 플러그(plug)를 구비하며 상용 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 플러그를 통해 제1연결부(5)로 공급하는 어댑터(adapter)일 수 있다. 이에 제1연결부(5)는 어댑터의 플러그가 삽입되는 플러그 소켓(plug socket)일 수 있다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 전원은 전류전원 및 전압전원을 포함하는 개념으로 사용됨에 유의하여야 한다. 예를 들어 상기 직류전원변환장치(1)에서 출력되는 직류전원은 직류전류전원 및 직류전압전원을 포함한다.

보조전원장치(50)는 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전원에 의해서 충전된다.

제2연결부(7)는 부하(load)(3)와 전기적으로 연결되고 직류전원변환장치(1) 또는 보조전원장치(50)로부터 공급되는 직류전원을 부하(3)에 공급한다. 이때 부하(3)는 플러그를 구비하며 상기 직류전원변환장치(1) 또는 보조전원장치(50)로부터 공급되는 직류전원을 소비하는 장치, 예를 들어 CCTV 카메라, 허브, L2 스위치, 액세스 포인트 등일 수 있다. 이에 따라 제2연결부(7)는 부하(3)의 플러그가 삽입되는 플러그 소켓(8)을 구비하며, 이에 더하여 퓨즈(F1), 커패시터들(C1, C16)을 포함하여 구성될 수 있다.

무정전 제어부(20)는 제1연결부(5)에 정상 연결된 직류전원변환장치(1)로부터 공급되는 직류전원을 제2연결부(3)를 통해서 부하(3)로 공급하면서 동시에 보조전원장치(50)를 충전하며, 제1연결부(5)로부터 직류전원변환장치(1)의 연결 해제, 직류전원변환장치(1)의 파손 또는 직류전원변환장치(1)의 단락시 직류전원변환장치(1)와 보조전원장치(50)와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 상기 부하(3)에 전원공급이 끊김 없이 이루어지도록 제어한다.

이때, 상기 제1연결부(5)에 직류전원변환장치(1)가 정상 연결된 경우는 직류전원변환장치(1)로부터 정상적으로 출력되는 직류전원이 제1연결부(5)를 통해 제2연결부(7) 및 보조전원장치(50)에 공급되는 상태를 나타낸다.

그리고 상기 제1연결부(5)로부터 직류전원변환장치(1)의 연결 해제 상태는 직류전원변환장치(1)와 제1연결부(5) 간 연결이 해제되어 직류전원변환장치(1)로부터 정상적으로 출력되는 직류전원이 제1연결부(5)에 공급되지 않는 상태이다.

그리고 상기 직류전원변환장치(1)의 파손상태는, 직류전원변환장치(1)가 고장상태로 직류전원이 정상적으로 출력되지 않는 상태이다.

그리고 직류전원변환장치(1)의 단락상태는, 직류전원변환장치(1)의 양극과 음극이 단락된 상태이다.

상기 무정전 제어부(20)는, 도 2를 참조하면 절체부(21), 충전부(23), 방전부(27), 전류센서(32), 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)를 포함한다.

충전부(23)는 제1연결부(5)에 정상 연결된 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전압전원 크기를 승압하여 상기 승압된 직류전압전원으로 보조전원장치(50)를 충전한다. 이러한 충전부(23)는 커패시터들(C9, C10, C11, C12, C13), 인덕터(L1), 저항들(R16, R17, R20, R22), 다이오드(D6, D7) 및 승압 스위칭 레귤레이터(24)를 포함하며, 직류전원장치(1)로부터 공급되는 직류전압전원의 크기가 예를 들어 12[V]인 경우에 이를 승압하여 보조전원장치(50)가 완충 가능한 전압을 출력하도록 구성되어 있다.

커패시터 C9는 일단이 제1연결부(5)의 1번 단자, 릴레이(22)의 3번 단자 및 커패시터 C10와 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

커패시터 C10은 일단이 커패시터 C9의 일단, 승압 스위칭 레귤레이터의 5번 단자 및 인덕터 L1과 전기적으로 연결되며 타단이 커패시터 C12 및 접지와 전기적으로 연결된다.

저항 R20은 일단이 승압 스위칭 레귤레이터(24)의 1번 단자와 전기적으로 연결되며 타단이 커패시터 C12와 전기적으로 연결된다.

커패시터 C12는 일단이 저항 R20의 타단과 전기적으로 연결되며 타단이 접지와 전기적으로 연결된다.

인덕터 L1은 일단이 승압 스위칭 레귤레이터(24)의 5번 단자와 커패시터 C10의 일단과 커패시터 C9의 일단과 제1연결부(5)의 1번 단자, 릴레이(22)의 3번 단자와 전기적으로 연결되며 타단이 승압 스위칭 레귤레이터(24)의 4번 단자와 다이오드 D6과 전기적으로 연결된다.

다이오드 D6은 일단이 인덕터 L1의 타단 및 승압 스위칭 레귤레터(24)의 4번 단자와 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R16, 저항 R17, 커패시터 C13, 커패시터 C11 및 다이오드 D7과 전기적으로 연결된다.

저항 R16은 일단이 다이오드 D6의 타단, 저항 R 17의 일단, 커패시터 C13, 커패시터 C11 및 다이오드 D7과 전기적으로 연결되며, 타단이 승압 스위칭 레귤레이터(24)의 2번 단자, 저항 R17의 타단 및 저항 R22의 일단과 전기적으로 연결된다.

저항 R17은 일단이 다이오드 D6의 타단, 저항 R16의 일단, 커패시터 C13, 커패시터 C11 및 다이오드 D7과 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R22, 저항 R16의 타단 및 승압 스위칭 레귤레이터(24)의 2번 단자와 전기적으로 연결된다.

저항 R22는 일단이 저항 R16의 타단, 승압 스위칭 레귤레이터(24)의 2번 단자 및 저항 R17의 타단과 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

커패시터 C13은 일단이 다이오드 D6의 타단, 저항 R16의 일단, 저항 R17의 일단, 커패시터 C11의 일단 및 다이오드 D7과 전기적으로 연결되며 타단이 커패시터 C11의 타단 및 접지에 전기적으로 연결된다.

커패시터 C11은 일단이 다이오드 D6의 타단, 저항 R16의 일단, 저항 R17의 일단, 커패시터 C13의 일단, 다이오드 D7과 전기적으로 연결되며 타단이 커패시터 C13의 타단 및 접지에 전기적으로 연결된다.

다이오드 D7은 일단이 다이오드 D6의 타단, 저항 R16의 일단, 저항 R17의 일단, 커패시터 C13의 일단 및 커패시터 C11의 일단에 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R15와 전기적으로 연결된다.

승압 스위칭 레귤레이터의 3번 단자 및 6번 단자는 접지에 전기적으로 연결된다.

승압 스위칭 레귤레이터는 National Semiconductor사의 LM2577T를 이용하여 구현되었으나, 이에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.

승압 스위칭 레귤레이터는 L1, C12, D6의 발진에 따른 스위칭으로 전압을 높여 쇼트키 다이오드 D7로 인가하며, 쇼트키 다이오드 D7를 거쳐 승압된 약 16.8V의 전압으로 보조전원장치(50)가 완충전압, 예를 들어 보조전원장치(50)가 완전충전 전압이 4.2[V]이고 방전기준전압이 3.4[V]인 리튬이온 전지 4개로 구성된 경우에 약 16.8V가 될 때까지 보조전원장치(50)를 충전한다.

한편 저항 R15는 전류를 제한하여 보조전원장치(50)의 완전 방전상태, 예를 들어 보조전원장치(50)가 상기 리튬이온 전지 4개로 구성되는 경우에 13.6[V]에서도 최대 100[mA] 이상의 전류가 보조전원장치(50)로부터 충전부(23)로 흘러가지 못하도록 제한하는 역할을 한다.

방전부(27)는 보조전원장치(50)의 전압전원 크기를 강압하여 내부전압 전원을 생성한다. 이렇게 생성된 내부전압 전원은 후술할 절체부(21)를 통해 제2연결부(7)로 공급되거나 다운 전압 생성부(29)를 통해서 크기가 다운(down)되어 제2연결부(7)로 공급된다.

이러한 방전부(27)는 커패시터들(C6, C7, C8, C17), 강압 스위칭 레귤레이터(28), 다이오드 D8, 인덕터 L2, 저항들(R18, R19, R21)을 포함하며, 이들 간의 연결관계는 아래와 같으며, 보조전원장치(50)의 전원크기 16.8[V]를 강압하여 12.3[V]를 출력하는 것으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.

커패시터 C7은 일단이 저항 R15, 보조전원장치(50)의 1번 단자, 커패시터 C8 및 강압 스위칭 레귤레이터(28)의 1번 단자와 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

커패시터 C8은 저항 R15, 일단이 보조전원장치(50)의 1번 단자, 커패시터 C7의 일단 및 강압 스위칭 레귤레이터(28)의 1번 단자와 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

다이오드 D8은 일단이 접지에 전기적으로 연결되며 타단이 강압 스위칭 레귤레이터(28)의 2번 단자 및 인덕터 L2와 전기적으로 연결된다.

인덕터 L2는 일단이 강압 스위칭 레귤레이터(28)의 2번 단자 및 다이오드 D8의 타단과 전기적으로 연결되며 타단이 커패시터 C6, 커패시터 C17, 저항 R18 및 저항 R19와 전기적으로 연결된다.

커패시터 C6은 일단이 인덕터 L2의 타단, 커패시터 C17, 저항 R18 및 저항 R19와 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

커패시터 C17은 일단이 L2의 타단, 커패시터 C6의 일단, 저항 R18 및 저항 R19와 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

저항 R18은 일단이 인덕터 L2의 타단, 커패시터 C6의 일단, 커패시터 C17의 일단, 저항 R19의 일단과 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R19의 타단, 저항 R21 및 강압 스위칭 레귤레이터(28)의 4번 단자와 전기적으로 연결된다.

저항 R19는 일단이 저항 R18의 일단, 커패시터 C17의 일단, 커패시터 C6의 일단 및 후술할 절체부(21)의 릴레이(22)의 4번 단자 및 후술할 다운 전압 생성부(29)와 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R21과 전기적으로 연결된다.

저항 R21은 일단이 저항 R19의 타단과 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

강압 스위칭 레귤레이터(28)의 3번 단자, 5번 단자 및 6번 단자는 접지에 전기적으로 연결된다.

강압 스위칭 레귤레이터(28)는 National Semiconductor사의 LM2576ADJ를 이용하여 구현되었으나, 이에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.

강압 스위칭 레귤레이터(28)의 출력전압은 L2와 D8의 스위칭으로 보조전원장치(50)의 전압전원을 다운(down) 시킨다. 강압 스위칭 레귤레이터(28)의 1번단자로 입력되는 입력전압은 보조전원장치(50)의 전압으로써, 예를 13.6[V]~16.8[V]로 변화할 수 있다. 이상적인 상황에서 강압 스위칭 레귤레이터(28)가 입력전압의 변동에 변함없이 출력전압을 일정하게 유지한다고 가정하면, 방전부(27)의 출력전압은 12.3[V]로 결정될 수 있다.

전류센서(32)는 상기 방전부(27)로부터 전류전원의 인가 여부에 따라 서로 다른 크기의 센서전압들을 출력하고 방전부(27)로부터 전류전원이 인가됨에 따라 방전부(27)에서 생성된 내부전압 전원(LM2576_OUT)을 감지전압 전원(Sense OUT)으로 출력해서 후술할 다운 전압 생성부(29)를 통해 제2연결부(7)로 공급한다. 이러한 전류센서(32)는 1번 단자에 방전부(27)로부터 인가되는 전류전원이 5번 단자로 출력되고 2번 단자에 후술할 보조 전원부(30)로부터 출력되는 제어 전원(7812_12V)이 인가되고 3번 단자가 접지에 전기적으로 연결되고 4번 단자를 통해서 방전부(27)로부터 전류전원의 1번 단자에 인가 여부에 따라 서로 다른 크기의 센서서전압들을 출력하는 동작을 하며, 홀 센서로 이루어질 수 있다. 이때 전류센서(32)는 방전부(27)로부터 전류전원이 인가되는 경우 제1센서전압을 출력하며 인가되지 않은 경우 제1센서전압보다 크기가 큰 제2센서전압을 출력할 수 있다. 예를 들어 보보 전원부(30)로부터 출력되는 제어 전원인 12[V]가 전류센서(32)에 인가되는 상태에서 방전부(27)로부터 인가되는 전류전원이 전류센서(32)의 1번 단자에 입력되어 5번 단자로 다운 전압 생성부(29)를 통과해 100[mA] 이상의 전류가 흘러나갈 경우 전류센서(32)의 4번 단자에서는 6.2[V]의 제1센서전압이 출력되며 다운 전압 생성부(29)를 통해 흘러가는 전류가 없는 경우 전류센서(32)의 4번 단자에서는 6.3~6.7[V]의 제2센서전압이 출력될 수 있다.

제1비교부(33)는 전류센서(32)에서 출력되는 센서전압들의 크기와 제1기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제1클리어(clear) 전압 또는 제1셋(set) 전압을 출력한다. 즉 제1비교부(33)는 제1센서전압과 상기 제1센서전압보다 크기가 큰 제1기준전압을 비교하여 제1셋 전압을 출력하며 제2센서전압과 제2센서전압보다 크기가 작은 제1기준전압을 비교하여 제1클리어 전압을 출력한다.

이러한 제1비교부(33)는 연산증폭기(OP-AMP)(34)와 저항들(R1, R2, R4, R5)와 커패시터 C2의 조합으로 구성될 수 있다. 연산 증폭기(34)의 비반전 단자에는 전류센서(32)로부터 출력되는 제1센서전압 또는 제2센서전압이 저항 R2와 R5에 의하여 디바이디드(divided)된 전압이 인가된다. 한편 연산증폭기(34)의 반전 단자에는 보조 전원부(30)에서 출력된 제어 전원이 저항 R1과 R4에 의해 디바이디드된 전압인 제1기준전압이 인가된다. 이때 제1기준전압은 제1센서전압보다 크고 제2센서전압보다 작을 수 있다. 이에 따라서 전류센서(32)로부터 제1센서전압이 제1비교부(33)로 인가되면 제1비교부(33)에서는 제1셋 전압이 출력되며 전류센서(32)로부터 제2센서전압이 제1비교부(33)로 인가되면 제1비교부(33)에서는 제1클리어 전압이 출력된다.

제2비교부(25)는 상기 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전압전원 크기와 제2기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제2클리어 전압 또는 제2셋 전압을 출력한다.

이러한 비교부(25)는 연산증폭기(OP-AMP)(26)와 저항들(R8, R9, R13, R14) 및 커패시터 C5의 조합으로 구성된다.

연산증폭기(26)의 비반전 단자는 저항 R9와 저항 R14의 연결 노드와 전기적으로 연결된다. 이때 비반전 단자에 인가되는 전원의 크기는 상기 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전압전원(DC_IN)을 저항 R9와 저항 R14에 의해 디바이디드(divided)된 전압과 동일하다. 저항 R9는 일단이 제1연결부(5)의 1번 단자와 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R14와 전기적으로 연결되며, 저항 R14는 일단이 저항 R9의 타단과 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

한편 연산증폭기(26)의 반전단자는 저항 R8, 저항 R13 및 커패시터 C5와 전기적으로 연결되며 후술할 보조 전원부(30)에서 출력되는 전압 크기가 일정한 제어 전원을 저항 R8, 저항 R13 및 커패시터 C5에 의해서 디바이디드(divide)된 전압, 즉 상기 제2기준전압을 인가받는다. 저항 R8은 일단이 보조 전원부(30)와 전기적으로 연결되며 타단이 저항 R13, 연산증폭기(26)의 반전단자 및 커패시터 C5와 전기적으로 연결된다. 저항 R13은 일단이 연산증폭기(26)의 반전단자, 저항 R8의 타단 및 커패시터 C5와 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다. 커패시터 C5는 일단이 저항 R8의 타단, 연산증폭기(26)의 반전단자 및 저항 R13의 일단과 전기적으로 연결되며 타단이 접지에 전기적으로 연결된다.

이렇게 연산증폭기(26)는 비반전단자에 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원(DC_IN)이 저항 R9 및 R14에 의해서 디바이디드 된 전압을 인가받으며 반전단자에 제2기준전압을 인가받아 이들의 크기를 서로 비교하여 그 결과에 따라 제2클리어 전압 또는 제2셋 전압을 출력한다. 이때 제2클리어 전압은 상기 직류전압전원(DC_IN)이 저항 R9 및 R14에 의해서 디바이디드 된 전압이 제2기준전압보다 큰 경우에 출력되며, 제2셋 전압은 상기 직류전압전원(DC_IN)이 저항 R9 및 R14에 의해서 디바이디드 된 전압이 제2기준전압보다 작은 경우에 출력될 수 있다. 상기 제2클리어 전압은 제2셋 전압보다 클 수 있다.

절체부(21)는 제1연결부(5), 제2연결부(7) 및 방전부(27)와 연결되는 릴레이(relaly)(22)를 포함하며, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결된 상태에서, 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력됨에 따라 릴레이(22)를 클리어 상태로 제어하여 직류전원변환장치(1)로부터 공급되는 직류전원이 제2연결부(7)연결된 부하(3)로 공급되도록 하고 동시에 충전부(23)를 통해 보조전원장치(50)로 공급되도록 하고, 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 동시에 출력됨에 따라 릴레이(22)를 셋 상태로 제어하여 방전부(27)에서 생성된 내부전압 전원이 제2연결부(7)로 공급되도록 제어한다. 이때 셋 상태일 때의 릴레이(22)는 릴레이(22)의 4번 단자와 2번 단자가 전기적으로 연결된 상태이며 릴레이(22)의 4번 단자는 전류센서(32)의 5번 단자와 전기적으로 연결되어 감지전압 전원(Sense OUT)이 인가되는 단자이고 릴레이(22)의 2번 단자는 제2연결부(7)와 전기적으로 연결된 단자이다. 한편, 클리어 상태일 때의 릴레이(22)는 릴레이(22)의 3번 단자와 릴레이(22)의 2번 단자가 전기적으로 연결된 상태이며, 릴레이(22)의 3번 단자는 제1연결부(5)의 1번 단자와 전기적으로 연결되어 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전압전원(DC_IN)을 인가받는 단자이다.

이러한 릴레이(22)는 각각 1번 단자와 8번 단자를 연결하는 코일(Coil+, Coil-)를 구비하며 이 코일은 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)로부터 동시에 출력된 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 저항들(R3, R7, R12, R11, R6, R10), 다이오드들(D3, D5, D1) 및 트랜지스터들(Q2, Q1)에 의해서 구성된 회로를 거쳐서 인가될 때 1번 단자에서 8번 단자로 전류가 흐르며 이로 인해서 릴레이(22)의 2번 단자와 4번 단자가 전기적으로 연결되도록 하며, 한편 제1비교부(33) 및 비교부(25)로부터 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 저항들(R3, R7, R12, R11, R6, R10), 다이오드들(D3, D5, D1) 및 트랜지스터들(Q2, Q1)에 의해서 구성된 회로를 거쳐서 인가될 때 8번 단자에서 1번 단자로 전류가 흐르며 이로 인해서 릴레이(22)의 2번 단자와 3번 단자가 전기적으로 연결되도록 한다.

즉 릴레이(22)의 2번 단자에 연결된 스위치가 릴레이(22)의 1번 단자와 8번 단자를 연결하는 코일에 흐르는 전류의 방향에 따라 스위칭하여, 상기 스위치가 릴레이(22)의 3번 단자 또는 4번 단자에 연결되도록 한다. 다시 말해서 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)로부터 동시에 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 출력되는 경우에는 상기 코일에 흐르는 전류는 1번 단자에서 8번 단자 방향으로 흐르게 되어 상기 스위치가 릴레이(22)의 2번 단자와 4번 단자가 연결되도록 스위칭하며, 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)로부터 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력되는 경우에는 상기 코일에 흐르는 전류는 8번 단자에서 1번 단자 방향으로 흐르게 되어 상기 스위치가 릴레이(22)의 2번 단자와 3번 단자가 연결되도록 스위칭할 수 있다.

이러한 릴레이(22)의 5번 단자, 6번 단자 및 7번 단자는 공기 중에 노출된 상태에 있다.

그리고, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결된 상태에서 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력되는 경우는, 제1연결부(5)에 직류전원변환장치(1)가 정상 연결되어 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전원이 제2연결부(7)에 연결된 부하(3)로 공급되고 동시에 보조전원장치(50)를 충전하는 경우에 발생할 수 있다.

또한 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결된 상태에서 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)에서 동시에 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 제1연결부(5)와 직류전원변환장치(1)의 연결 해제상태, 제1연결부(5)에 연결된 직류전원변환장치(1)의 파손 또는 직류전원변환장치(1)의 단락상태인 경우에 발생될 수 있다.

여기서, 상기 제1연결부(1)와 직류전원변환장치(1)의 연결 해제상태는 직류전원변환장치(1)가 제1연결부(5)와의 연결이 해제되어 직류전원변환장치(1)로부터 정상적으로 출력되는 직류전원이 제1연결부(5)에 공급되지 않는 상태를 나타낸다.

그리고 상기 직류전원변환장치(1)의 파손상태는, 직류전원변환장치(1)가 고장상태여서 직류전원변환장치(1)로부터 직류전원이 정상적으로 출력되지 않는 상태를 나타낸다.

그리고 상기 직류전원변환장치(1)의 단락상태는, 직류전원변환장치(1)의 양극과 음극이 단락된 상태를 나타낸다.

한편 절체부(21)는, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되지 않은 무부하 상태에서 제1비교부(33)에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 제2비교부(25)에서 제2셋 전압이 출력됨에 따라 릴레이(22)를 클리어 상태로 제어하여 보조전원장치(50)의 전원이 방전되지 않도록 할 수 있다. 이때, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되지 않은 무부하 상태에서 제1비교부(33)에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 제2비교부(25)에서 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되지 않은 상태에서 제1연결부(5)에 직류전원변환장치(1)가 연결된 상태에서 파손된 경우에 발생 될 수 있다.

한편 전류센서(32)는 방전부(27)로부터 전류전원이 인가됨에 따라 방전부(27)에서 생성된 내부전압 전원을 감지전압 전원으로 출력할 수 있다. 이에 따라, 무정전 직류전원장치(100)는, 전류센서(32)로부터 출력되는 감지전압 전원의 크기를 다운시켜 다운 전압전원을 생성하여 제2연결부(7)로 인가하는 다운 전압 생성부(29)를 더 포함할 수 있으며, 3개의 다이오드(D2, D4, D9)를 연결하여 구성될 수 있다.

상기 다운 전압 전원은 절체부(21)가 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압을 동시에 인가받아 릴레이(22)의 상태가 클리어 상태에서 완전히 셋 상태로 절체 되기 전까지 제2연결부(7)로 공급될 수 있다. 즉 다운 전압 생성부(29)를 두는 이유는 절체부(21)가 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)로부터 제1셋 전압 및 제2셋 전압을 공급받아 릴레이(22)의 상태가 클리어 상태에서 셋 상태로 완전히 절체되기 전까지, 전류센서(32)에서 출력되는 감지전압 전원의 크기를 다운시켜 다운 전압 전원을 생성하여 제2연결부(7)로 공급하기 위해서이다. 이때 다운 전압 전원의 크기는 제2비교부(25)에서 설정된 제2기준전압보다 더 작을 수 있다. 예를 들어 상기 설정된 제2기준전압이 11[V]인 경우 다운 전압 전원은 10.8[V]일 수 있다. 이렇게 연산증폭기(26)가 11[V] 이하의 입력전압의 저하를 감지하는데 지장을 주지 않기 위해서이다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치(100)는 보조전원장치(50)의 전압전원을 일정한 제어 전원으로 안정화시켜 제1비교부(33), 제2비교부(25) 및 릴레이(22)에 공급하는 보조 전원부(30)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어 전원은, 제1비교부(33) 내 연산증폭기(34)의 구동 전원 제2비교부(25) 내 연산증폭기(26)의 구동 전원으로 공급되며, 또한 연산증폭기(34)의 반전단자에 인가되어 제1기준전압의 생성에 이용되며 연산증폭기(26)의 반전단자에 인가되는 제2기준전압의 생성에 이용되며, 릴레이(22)의 코일에 구동전류를 공급하는데 이용된다. 이렇게 보조 전원부(30)를 두는 이유는 승압 스위칭 레귤레이터(24)가 포함된 충전부(23)와 강압 스위칭 레귤레이터(28)이 포함된 방전부(27)가 상호 간 간섭과 릴레이(22) 구동 시 코일의 역기전력이 회로 불안정의 원인으로 작용하기 때문에 이를 없애기 위해서이다. 이러한 보조 전원부(30)는 커패시터들(C3, C4, C14, C15)과 리니어 레귤레이터(31)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치(100)는 보조전원장치(50)의 2번 단자와 연결되며, 방전부(27)와 보조전원장치(50)의 연결을 제어하는 스위치(53)를 더 구비할 수 있다. 스위치(53)는 푸시 버튼 스위치, 토글 스위치 또는 패들 스위치 등일 수 있으나, 상기 방전부(27)와 보조전원장치(50)의 연결을 제어할 수 있는 스위치라면 어느 것이라도 가능하다. 이렇게 스위치(53)를 무정전 직류전원장치(100)에 구비한 이유는 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되어 있지 않더라도 강압스위칭 레귤레이터(28)에서 기본 대기전력이 소모되기 때문에 보조전원장치(50)가 방전되는 것을 방지하기 위해서이다.

이러한 도 1 및 도 2의 구성을 갖는 무정전 직류전원장치의 동작을 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 3은 도 2의 무정전 직류전원장치가 직류전원변환장치의 상태 및 부하연결 상태에 따라 발생하는 상황들에 따라 제2연결부에 인가되는 전압, 제1비교부의 출력전압, 제2비교부의 출력전압, 릴레이의 동작 상태를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 먼저 직류전원변환장치가 t0 시점까지 정상동작하는 경우, 즉 제1연결부(5)를 통하여 직류전원변환장치(1)로부터 직류전원이 공급되는 경우 릴레이(22)는 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력됨에 따라 클리어 상태를 유지하고 이로 인해서 직류전원변환장치(1)로부터 공급되는 직류전원은 제2연결부(7)를 통해 부하(3)로 공급되며 또한 동시에 충전부(23)에서 승압 되어 보조전원장치(50)를 충전한다. 보조전원장치(50)에서 충전 동작이 일어나고 방전동작은 일어나지 않기 때문에 방전부(27)로부터 출력되는 내부전압 전원이 발생하지 않게 된다. 직류전원변환장치(1)가 정상동작하는 경우에는 직류전원변환장치(1)에서 공급되는 직류전원은 부하(3)와 보조전원장치(50)에 공급된다.

상황 1의 경우, t0시점에서 t2시점까지 일어나는 상황으로써, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결된 상태에서 직류전원변환장치(1)가 파손 또는 단락이 발생한 경우, 제1연결부(5)를 통해서 직류전원변환장치(1)로부터 직류전원의 공급이 서서히 감소하여 t1 시점에서 완전히 끊기면 부하(3), 제2비교부(25) 및 보조전원장치(50)에 직류전원이 더 이상 공급되지 않게 된다. 이로 인해서 제2비교부(25)에서는 제2셋 전압의 출력이 이루어지게 된다. 상기 보조전원장치(50)에 직류전원이 공급되지 않게 될 때부터 보조전원장치(50)의 방전이 시작되어, 방전부(27)는 보조전원장치(50)의 전원 크기, 예를 들어 16.8[V]를 강압하고 강압하여 얻어지는 내부전압 전원, 예를 들어 12.3[V]을 전류센서(32)로 공급하며, 이로 인해서 전류센서(32)는 내부전압 전원을 감지전압 전원으로 출력하면서 제1센서전압을 출력한다. 이에 따라 제1비교부(33)는 상기 제1센서전압과 상기 제1센서전압보다 크기가 큰 제1기준전압을 비교하여 제1셋 전압을 출력한다. 이와 같이 제1비교부(33)에서 제1셋 전압이 출력되고 이와 동시에 제2비교부(25)에서 제2셋 전압이 출력됨에 따라 절체부(21)는 릴레이(22)의 상태를 셋 상태로 변경하여서 릴레이(22)의 2번 단자와 4번 단자가 연결되어, 전류센서(32)에서 출력되는 감지전압 전원이 제2연결부(7)에 공급되도록 한다. 이때 릴레이(22)가 셋 상태로 완전히 절체 되기 전까지 제2연결부(7)에는 상기 감지전압 전원이 다운 전압 생성부(29)를 통해 생성된 다운 전압 전원이 공급되며, 릴레이(22)가 셋 상태로 완전히 절체된 상태 이후로는 릴레이(22)를 통해 상기 감지전압 전원이 제2연결부(7)로 공급된다.

그리고, 상황 2의 경우, 즉 부하가 연결된 상태에서 직류전원변환장치가 t2 시점에서 삽입복구되어 직류전원변환장치(1)로부터 직류전원이 인가되는 상태가 t3 시점까지 지속 된 경우, 제1비교부(33) 및 제2비교부(25)는 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압을 출력하고 이에 릴레이(22)는 클리어 상태로 전환된다. 릴레이(22)가 클리어 상태로 전환되는 순간, 즉 릴레이(22)의 접점이 2번 단자 및 4번 단자 연결에서 2번 단자 및 3번 단자 연결로 바뀌는 순간 릴레이(22)가 클리어 상태로 되는 순간에, 릴레이(22)의 2번 단자의 출력에서 리플이 발생할 수 있지만 전류센서(32)로부터 출력되는 감지전압 전원이 다운 전압 생성부(29)를 통해 생성된 다운 전압 전원에 의해서 상기 리플의 전압을 10.8[V] 이상을 유지한다. 이후 릴레이(22)가 완전히 클리어 상태로 전환되면 직류전원변환장치(1)로부터 공급되는 직류전원이 릴레이(22)를 통해서 제2연결부(7) 및 충전부(23)로 공급된다.

상황 3의 경우, 즉 직류전원 변환장치(1)가 파손된 상태이고 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되지 않은 상태(무부하 상태)가 t3 시점에서 t4 시점까지 지속 된 경우인데, 제1비교부(33)에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 제2비교부(25)에서 제2셋 전압이 출력됨에 따라 절체부(21)는 릴레이(22)를 클리어 상태로 제어하여 보조전원장치(50)의 전원이 방전되지 않도록 할 수 있다. 이때, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되지 않은 무부하 상태에서 제1비교부(33)에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 제2비교부(25)에서 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 제2연결부(7)에 부하(3)가 연결되지 않은 상태인 무부하 상태에서 제1연결부(5)에 직류전원변환장치(1)가 연결된 상태에서 파손된 경우에 발생 될 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 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. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

5 : 제1연결부 7 : 제2연결부
20 : 무정전 제어부 21 : 절체부
22 : 릴레이 23 : 충전부
24 : 승압 스위칭 레귤레이터 25 : 제2비교부
26 : 연산증폭기 27 : 방전부
28 : 강압 스위칭 레귤레이터 29 : 다운 전압 생성부
30 : 보조 전원부 31: 리니어 레귤레이터
32: 전류센서 33 : 제1비교부
34 : 연산증폭기 50 : 보조전원장치
53 : 스위치 100 : 무정전 직류전원장치

Claims (13)

1. 상용 교류 전원을 직류전원으로 변환하는 직류전원변환장치에 전기적으로 연결되는 제1연결부, 상기 직류전원에 의해서 충전되는 보조전원장치 및 부하(load)와 전기적으로 연결되고 상기 직류전원 또는 상기 보조전원장치에서 출력되는 전원을 상기 부하에 공급하는 제2연결부를 구비한 무정전 직류전원장치에 있어서,
   상기 제1연결부에 정상 연결된 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원 크기를 승압하여 상기 승압된 직류전압전원으로 상기 보조전원장치를 충전하는 충전부;
   상기 보조전원장치의 전압전원 크기를 강압하여 내부전압 전원을 생성하는 방전부;
   상기 방전부로부터 전류전원의 인가 여부에 따라 다른 크기의 센서전압들을 출력하는 전류센서;
   상기 전류센서에서 출력되는 센서전압들의 크기와 제1기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제1클리어(clear) 전압 또는 제1셋(set) 전압을 출력하는 제1비교부;
   상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원 크기와 제2기준전압의 크기를 비교하여 그 결과에 따라 제2클리어 전압 또는 제2셋 전압을 출력하는 제2비교부; 및
   상기 제1연결부, 상기 제2연결부 및 방전부와 전기적으로 연결되는 릴레이(relaly)를 포함하며, 상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서, 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력됨에 따라 상기 릴레이를 클리어 상태로 제어하여 상기 직류전원변환장치로부터 공급되는 직류전원이 상기 제2연결부의 부하 및 상기 충전부를 통해 보조전원장치로 공급되도록 하고, 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 동시에 출력됨에 따라 상기 릴레이를 셋 상태로 제어하여 상기 방전부에서 생성된 내부전압 전원이 상기 제2연결부로 공급되도록 하여 상기 제1연결부로부터 직류전원변환장치의 연결해제, 직류전원변환장치의 파손 또는 단락시 직류전원변환장치와 보조전원장치와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 부하에 전원공급이 끊김없이 이루어지도록 제어하고, 상기 제2연결부에 부하가 연결되지 않은 무부하 상태에서 상기 제1비교부에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 상기 제2비교부에서 제2셋 전압이 출력됨에 따라 상기 릴레이를 클리어 상태로 제어하여 상기 보조전원장치의 전원이 방전되지 않도록 하는 절체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1클리어 전압 및 제2클리어 전압이 출력되는 경우는, 상기 제1연결부에 상기 직류전원변환장치가 정상 연결되어 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전원이 상기 제2연결부에 연결된 부하로 공급되고 동시에 상기 보조전원장치를 충전하는 경우에 발생 되는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2연결부에 부하가 연결된 상태에서 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 동시에 제1셋 전압 및 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 상기 제1연결부와 상기 직류전원변환장치의 연결 해제상태, 상기 제1연결부에 연결된 상기 직류전원변환장치의 파손 또는 상기 직류전원변환장치의 단락상태가 발생한 경우에 발생 되는 것임을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2연결부에 부하가 연결되지 않은 무부하 상태에서 상기 제1비교부에서 제1클리어 전압이 출력되고 동시에 상기 제2비교부에서 제2셋 전압이 출력되는 경우는, 상기 제1연결부에 상기 직류전원변환장치가 연결된 상태에서 파손된 경우에 발생 되는 것임을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1연결부와 상기 직류전원변환장치의 연결 해제상태는 상기 직류전원변환장치가 상기 제1연결부와의 연결이 해제되어 상기 직류전원변환장치로부터 정상적으로 출력되는 상기 직류전원이 상기 제1연결부에 공급되지 않는 상태인 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
7. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 직류전원변환장치의 파손상태는, 상기 직류전원변환장치가 고장상태여서 상기 직류전원이 정상적으로 출력되지 않는 상태인 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
8. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
   상기 직류전원변환장치의 단락상태는, 상기 직류전원변환장치의 양극과 음극이 단락된 상태인 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 전류센서는, 상기 방전부로부터 전류전원이 인가되는 경우 제1센서전압을 출력하며, 인가되지 않은 경우 제1센서전압보다 크기가 큰 제2센서전압을 출력하며,
   상기 제1비교부는 상기 제1센서전압과 상기 제1센서전압보다 크기가 큰 상기 제1기준전압을 비교하여 상기 제1셋 전압을 출력하며 상기 제2센서전압과 상기 제2센서전압보다 크기가 작은 상기 제1기준전압을 비교하여 상기 제1클리어 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2비교부는 상기 직류전원변환장치에서 공급되는 직류전압전원의 크기가 상기 제2기준전압보다 크면 상기 제2클리어 전압을 출력하며 작으면 상기 제2셋 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류센서는 상기 방전부로부터 전류전원이 인가됨에 따라 상기 방전부에서 생성된 내부전압 전원을 감지전압 전원으로 출력하며,
    상기 무정전 직류전원장치는,
    상기 전류센서로부터 출력되는 감지전압 전원의 크기를 다운시켜 다운 전압전원을 생성하여 상기 제2연결부로 인가하는 다운 전압 생성부를 더 포함하며,
    상기 다운 전압 전원은 상기 절체부가 상기 제1비교부 및 제2비교부에서 제1셋 전압 및 제2셋 전압을 동시에 인가받아 상기 릴레이의 상태가 상기 클리어 상태에서 완전히 셋 상태로 절체 되기 전까지 상기 제2연결부로 공급되는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 무정전 직류전원장치는,
    상기 보조전원장치의 전압전원을 일정한 제어 전원으로 안정화시켜 상기 제1비교부, 제2비교부 및 상기 릴레이에 공급하는 보조 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 무정전 직류전원장치는,
    상기 보조전원장치에 연결되어, 상기 방전부와 상기 보조전원장치의 연결을 제어하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.

Images