KR101893687B1 - 무정전 직류전원장치 - Google Patents

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이재진
황민순
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성창 주식회사
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Abstract

무정전 직류전원장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치는, 상용 교류전원을 메인 직류전원으로 변환하는 직류전원 변환장치와 전기적으로 연결되는 제1연결부; 상기 메인 직류전원에 의해서 충전되는 보조전원장치; 부하(load)와 전기적으로 연결되고 상기 메인 직류전원 또는 상기 보조전원장치에서 출력되는 보조 직류전원을 상기 부하에 공급하는 제2연결부; 및 상기 직류전원 변환장치에서 공급되는 상기 메인 직류전원의 전압과 이전에 설정된 기준전압을 비교하여 상기 메인 직류전원의 충전 여부를 제어하는 무정전 제어부를 포함한다.

Description

무정전 직류전원장치{UNINTERRUPTIBLE DC POWER SUPPLY SYSTEM}
본 발명은 부하(load)에 직류전원을 끊김 없이 공급하는 무정전 직류전원장치(Uninterruptible DC Power Supply system)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 상용 교류 전원을 메인 직류전원으로 변환하는 직류전원 변환장치에 전기적으로 연결되어 메인 직류전원을 부하로 공급하면서 내부의 보조전원장치에 메인 직류전원을 충전할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
무정전 직류전원장치는 일반적으로 정전 등 비상시에 배터리나 별도의 보조 전원에서 생성된 전력을 부하로 제공하는 기기이다. 정전시 무정전 직류전원장치가 동작하여 일정시간 동안 보조 직류전원이 부하에 공급됨으로써, 부하의 전기 설비들을 보호하고 해당 전기 설비들의 동작이 정상적으로 이루어지게 된다.
이러한 무정전 직류전원장치는 상용 교류전원이 변환된 메인 직류전원을 부하에 공급함과 동시에, 메인 직류전원을 배터리 등의 보조전원장치에 공급하여 보조전원장치를 충전시키며, 비상시에 보조전원장치에 충전된 보조 직류전원을 출력하여 부하에 공급한다.
그러나, 무정전 직류전원장치는 메인 직류전원을 부하에 공급하는 과정에서 메인 직류전원을 이용해 보조전원장치에 충전시킴으로 인해, 부하로 공급되어야 할 메인 직류전원의 전압이 낮아지게 된다. 즉, 메인 직류전원의 전압이 낮아지는 경우에도 부하 및 보조전원장치에 동시에 전원이 공급됨으로 인해, 정상적으로 동작해야 할 부하가 오히려 정상적으로 구동하지 못하는 문제점이 발생한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 메인 직류전원을 부하로 공급하면서 내부의 보조전원장치에 메인 직류전원을 충전하되, 메인 직류전원의 전압이 낮아지는 경우에도 부하에 안정적으로 메인 직류전원이 공급될 수 있도록 하는 무정전 직류전원장치를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치는 상용 교류전원을 메인 직류전원으로 변환하는 직류전원 변환장치와 전기적으로 연결되는 제1연결부; 상기 메인 직류전원에 의해서 충전되는 보조전원장치; 부하(load)와 전기적으로 연결되고 상기 메인 직류전원 또는 상기 보조전원장치에서 출력되는 보조 직류전원을 상기 부하에 공급하는 제2연결부; 및 상기 직류전원 변환장치에서 공급되는 상기 메인 직류전원의 전압과 이전에 설정된 기준전압을 비교하여 상기 메인 직류전원의 충전 여부를 제어하는 무정전 제어부를 포함한다.
상기 무정전 제어부는, 상기 직류전원 변환장치에서 공급되는 상기 메인 직류전원을 승압하여 상기 보조전원장치를 충전시키는 충전부; 상기 부하의 구동을 위해 상기 보조전원장치에서 출력되는 상기 보조 직류전원을 강압하는 방전부; 상기 제1연결부와 상기 직류전원 변환장치의 연결 해제 여부, 상기 직류전원 변환장치의 파손 여부 또는 상기 직류전원 변환장치의 단락 여부에 따라, 상기 메인 직류전원 또는 상기 보조 직류전원 중 어느 하나의 전원을 상기 부하로 공급하도록 스위칭하는 절체부; 및 상기 메인 직류전원의 전압과 상기 기준전압의 크기 비교에 따라, 상기 충전부의 상기 메인 직류전원에 대한 충전 여부를 결정하는 충전 결정부를 포함하고, 상기 충전 결정부의 결정에 따라, 상기 충전부는 상기 메인 직류전원의 충전 여부를 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 결정부는, 상기 메인 직류전원의 전압이 상기 기준전압의 크기 이상이면 상기 메인 직류전원에 대한 충전을 위한 온(on) 결정신호를 상기 충전부로 출력하고, 상기 메인 직류전원의 전압이 상기 기준전압의 크기보다 작다면 상기 메인 직류전원에 대한 충전 중지를 위한 오프(off) 결정신호를 상기 충전부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전 결정부는, 반전 입력단자, 비반전 입력단자 및 출력단자를 포함하는 연산 증폭기로 구성되며, 상기 반전 입력단자는 상기 메인 직류전원이 입력되고, 상기 비반전 입력단자는 상기 기준전압이 입력되고, 상기 출력단자는 상기 충전부의 스위칭 동작을 위한 상기 온 결정신호 또는 상기 오프 결정신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부는, 상기 온 결정신호에 따라 상기 메인 직류전원에 대한 충전 동작을 수행하고, 상기 오프 결정신호에 따라 상기 메인 직류전원에 대한 충전 동작을 중지하는 것을 특징으로 한다.
상기 충전부는, 상기 메인 직류전원을 승압하되, 상기 보조전원장치에 상기 메인 직류전원을 정전류 충전시키는 것을 특징으로 한다.
상기 보조전원장치에서 제공되는 상기 보조 직류전원을 이용해 기준 전압을 출력하는 기준전압 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상용 교류전원을 메인 직류전원으로 변환하는 직류전원 변환장치에 전기적으로 연결되어 상기 메인 직류전원을 부하로 공급하면서 내부의 보조전원장치에 상기 직류전원을 충전하고 상기 직류전원 변환장치의 전류 누설이나 파손으로 인한 상기 직류전원 변환장치의 단락시 또는 직류전원 변환장치와의 연결 해제시 상기 직류전원 변환장치와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 부하로의 상기 보조전원장치의 전원공급이 끊김 없이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 메인 직류전원을 부하 및 보조전원장치에 공급하는 과정에서 메인 직류전원의 전압이 낮아지게 되는 경우에는, 보조전원장치로 공급되는 메인 직류전원의 공급을 차단하도록 함으로써, 우선적으로 메인 직류전원을 부하에 안정적으로 공급할 수 있도록 하여 부하를 정상적으로 구동시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치를 포함하는 시스템 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 무정전 직류전원장치에 대한 세부 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 충전 결정부에 대한 일 실시예의 회로 구성도이다.
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 직류전원장치를 포함하는 시스템 구성 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무정전 직류전원장치(100)에 대한 세부 구성 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 직류전원장치(100)는 제1연결부(102), 보조전원장치(104), 제2연결부(106) 및 무정전 제어부(110)를 포함할 수 있다.
제1연결부(102)는 상용 교류(AC:Alternating current)전원을 메인 직류(DC:Direct current)전원으로 변환하는 직류전원 변환장치(10)에 전기적으로 연결된다. 이때 직류변환장치(10)는 플러그(plug)를 구비하며 상용 교류전원을 메인 직류전원으로 변환하여 상기 플러그를 통해 제1연결부(102)로 공급하는 어댑터(adapter)일 수 있다. 제1연결부(102)는 직류전원 변환장치(10)인 어댑터의 플러그가 삽입되는 플러그 소켓(plug socket)일 수 있다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 전원은 전류전원 및 전압전원을 포함하는 개념으로 사용됨에 유의하여야 한다. 즉 상기 직류전원 변환장치(10)에서 출력되는 직류전원은 직류전류전원 및 직류전압전원을 포함한다.
보조전원장치(104)는 제1연결부(102)를 통해 공급되는 직류전원 변환장치(10)의 메인 직류전원에 의해서 충전된다. 보조전원장치(104)는 메인 직류전원에 의해 충전되는 충전용 배터리를 포함할 수 있다.
제2연결부(106)는 부하(20)와 전기적으로 연결되고 제1연결부(102)로부터 출력되는 메인 직류전원 또는 보조전원장치(104)로부터 출력되는 보조 직류전원을 부하(20)에 공급한다. 이때, 부하(20)는 플러그를 구비하며 상기 제1연결부(102)를 통해 공급되는 직류전원 변환장치(10)의 메인 직류전원을 소비하는 장치, 예를 들어 CCTV 카메라, 허브, L2 스위치, 액세스 포인트 등일 수 있다. 이에 따라, 제2연결부(106)는 부하(20)의 플러그가 삽입되는 플러그 소켓일 수 있다.
무정전 제어부(110)는 제1연결부(102)에 정상 연결된 직류전원 변환장치(10)로부터 공급되는 메인 직류전원을 제2연결부(106)를 통해서 부하(20)로 공급하며, 또한, 메인 직류전원을 보조전원장치(104)에 공급하여 보조 직류전원을 충전시킨다. 이러한, 무정전 제어부(110)는 제1연결부(102)로부터 직류전원 변환장치(10)의 연결 해제, 직류전원 변환장치(10)의 파손 또는 직류전원 변환장치(10)의 단락시 직류전원 변환장치(10)와 보조전원장치(104)와의 전기적 연결을 완전히 차단하면서도 상기 부하(20)에 전원공급이 끊김 없이 이루어지도록 제어할 수 있다.
이때, 제1연결부(102)에 직류전원 변환장치(10)가 정상 연결된 경우는 직류전원 변환장치(10)로부터 정상적으로 출력되는 메인 직류전원이 제1연결부(102)를 통해 제2연결부(106) 및 보조전원장치(104)에 공급되는 상태를 의미한다.
또한, 제1연결부(102)로부터 직류전원 변환장치(10)의 연결 해제 상태는 직류전원 변환장치(10)와 제1연결부(102) 간 연결이 해제되어 직류전원 변환장치(10)로부터 정상적으로 출력되는 메인 직류전원이 제1연결부(102)에 공급되지 않는 상태를 의미한다. 또한, 직류전원 변환장치(10)의 파손상태는, 직류전원 변환장치(10)가 고장상태로 메인 직류전원이 정상적으로 출력되지 않는 상태를 의미한다. 또한, 직류전원 변환장치(10)의 단락상태는, 직류전원 변환장치(10)의 양극과 음극이 단락된 상태를 의미한다.
도 2를 참조하면, 무정전 제어부(110)는 충전 결정부(112), 기준전압 출력부(114), 충전부(116), 방전부(118), 절체부(120) 및 다운 전압 생성부(122)를 포함할 수 있다.
충전 결정부(112)는 직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원의 전압 크기와 설정된 기준전압 크기를 비교하여 그 결과에 따라 온(on) 결정신호 또는 오프(off) 결정신호를 출력한다. 온 결정신호는 메인 직류전원을 이용한 충전부(116)에서의 충전을 지시하는 신호이고, 오프 결정신호는 메인 직류전원에 대한 충전부(116)에서의 충전 중지를 지시하는 신호이다.
충전 결정부(112)는 반전 입력단자, 비반전 입력단자 및 출력단자를 포함하는 연산 증폭기로 구성될 수 있으며, 반전 입력단자는 메인 직류전원이 입력되고, 비반전 입력단자는 기준전압이 입력되고, 출력단자는 충전부(116)의 스위칭 동작을 위한 온 결정신호 또는 오프 결정신호를 출력할 수 있다.
충전 결정부(112)는 메인 직류전원의 전압이 기준전압의 크기 이상이면 온 결정신호를 충전부(116)로 출력하고, 메인 직류전원의 전압이 기준전압의 크기보다 작다면 오프 결정신호를 충전부(116)로 출력할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 충전 결정부(112)에 대한 일 실시예의 회로 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 충전 결정부(112)는 연산증폭기(OP-AMP), 저항들(R1, R2, R3, R4, R5) 및 다이오드(D1)의 조합으로 구성될 수 있다.
연산증폭기(OP-AMP)의 반전 입력단자(-)는 저항 R1와 저항 R2의 연결 노드와 전기적으로 연결된다. 이때, 반전 입력단자(-)에 인가되는 전압의 크기는 직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원(DC_IN)이 저항 R1과 저항 R2에 의해 분배된(devided) 전압과 동일하다. 저항 R1의 일단은 제1연결부(102)와 전기적으로 연결되며 저항 R1의 타단은 저항 R2 및 반전 입력단자(-)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 저항 R2의 일단은 저항 R1의 타단 및 반전 입력단자(-)와 전기적으로 연결되고 저항 R2의 타단은 전기적으로 접지될 수 있다.
한편, 연산증폭기(OP-AMP)의 비반전 입력단자(+)는 저항 R3과 저항 R4의 연결 노드와 전기적으로 연결된다. 이때, 비반전 입력단자(+)에 인가되는 전압의 크기는 기준전압 출력부(114)에서 출력되는 기준 전압(Vr)이 저항 R3과 저항 R4에 의해 분배된 전압과 동일하다. 저항 R3의 일단은 기준전압 출력부(114)와 전기적으로 연결되며 저항 R3의 타단은 저항 R4 및 비반전 입력단자(+)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 저항 R4의 일단은 저항 R3의 타단 및 비반전 입력단자(+)와 전기적으로 연결되고 저항 R4의 타단은 전기적으로 접지될 수 있다.
기타, 저항 R5의 일단은 기준전압 출력부(114) 및 저항 R3의 일단과 전기적으로 연결되며 저항 R5의 타단은 연산증폭기(OP-AMP)의 출력단자 및 다이오드 D1과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 다이오드 D1의 일단은 저항 R5의 타단 및 연산증폭기(OP-AMP)의 출력단자와 연결되며, 다이오드 D1의 타단은 충전부(116)와 전기적으로 연결될 수 있다.
직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원(DC_IN)의 전압이 저항 R1 및 R2에 의해서 분배된 전압(V1)을 반전 입력단자(-)에 인력받고, 기준전압 출력부(114)에서 출력되는 기준전압(Vr)이 저항 R3 및 R4에 의해서 분배된 전압(V2)을 비반전 입력단자(+)에서 입력받으면, 연산증폭기(OP-AMP)는 반전 입력단자(-) 및 비반전 입력단자(+)에 입력되는 전압 크기를 서로 비교하고, 전압 크기의 비교에 따라 온 결정신호 또는 오프 결정신호를 출력단자를 통해 출력할 수 있다.
온 결정신호는 저항 R1 및 R2에 의해서 분배된 전압(V1)이 저항 R3 및 R4에 의해서 분배된 전압(V2)보다 크거나 같은 경우에 출력될 수 있다. 예를 들어, 온 결정신호는 로우(LOW) 신호로서 0[V]의 전압(Vout)을 출력단자를 통해 출력할 수 있다.
오프 결정신호는 저항 R1 및 R2에 의해서 분배된 전압(V1)이 저항 R3 및 R4에 의해서 분배된 전압(V2)보다 작은 경우에 출력될 수 있다. 예를 들어, 오프 결정신호는 하이(HIGH) 신호로서 로우(LOW) 신호의 전압보다 큰 전압(Vout)을 출력단자를 통해 출력할 수 있다.
다음의 표 1은 도 3에 도시된 충전 결정부(112)의 동작을 설명하기 위한 예시적인 테이블 정보이다.
메인 직류전원
(DC IN) 		기준 전압(Vr) 반전 입력단자 전압(V1) 비반전 입력단자 전압(V2) 온/오프 결정신호
12[V] 12[V] 6.3[V] 6[V] LOW
10[V] 12[V] 5[V] 6[V] HIGH
예를 들어, 도 3에 도시된 저항 R1, R2, R3 및 R4 각각의 저항값이 R1=90K, R2=100K, R3=100K, R4=100K라 가정하고, 표 1에 기재된 바와 같이 직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원(DC_IN)의 전압이 12[V]인 경우와 10[V]인 경우를 가정한다.
직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원(DC_IN)의 전압이 12[V]에 해당하는 경우에, 저항 R1 및 R2에 의해서 분배되어 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압(V1)은 6.3[V]이다. 이때, 기준전압 출력부(114)에서 출력되는 기준 전압(Vr)의 전압이 12[V]에 해당하므로, 저항 R3 및 R4에 의해서 분배되어 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압(V2)은 6[V]이다. 따라서, 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압(V1)이 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압(V2)보다 큰 값을 가지므로, 충전 결정부(112)는 온 결정신호로서 로우(LOW) 신호를 출력할 수 있다.
한편, 직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원(DC_IN)의 전압이 10[V]에 해당하는 경우에, 저항 R1 및 R2에 의해서 분배되어 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압(V1)은 5[V]이다. 이때, 기준전압 출력부(114)에서 출력되는 기준 전압(Vr)의 전압이 12[V]에 해당하므로, 저항 R3 및 R4에 의해서 분배되어 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압(V2)은 6[V]이다. 따라서, 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압(V1)이 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압(V2)보다 작은 값을 가지므로, 충전 결정부(112)는 오프 결정신호로서 하이(HIGH) 신호를 출력할 수 있다.
기준전압 출력부(114)는 보조전원장치(104)에 충전된 보조 직류전원을 이용해 기준 전압을 출력한다. 기준전압 출력부(114)는 보조전원장치(104)의 보조 직류전원을 일정한 기준 전압으로 안정화시켜서 충전 결정부(112) 및/또는 절체부(120)로 출력할 수 있다.
기준 전압은 충전 결정부(112) 내 연산증폭기(OP-AMP)의 구동 전원으로서 공급되며, 또한 연산증폭기(OP-AMP)의 비반전 입력단자(+)에 인가되어 반전 입력단자(-)의 전압과 비교하기 위한 전압으로 제공된다. 또한, 후술할 절체부(120)를 구성하는 릴레이의 코일에 구동 전류를 공급하는데 이용된다.
기준전압 출력부(114)는 승압 스위칭 레귤레이터가 포함된 충전부(116)와 강압 스위칭 레귤레이터가 포함된 방전부(118)의 상호 간 간섭과 절체부(120)의 릴레이 구동 시 코일의 역기전력으로 인해 회로 불안정이 야기되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 기준전압 출력부(114)는 커패시터들과 리니어 레귤레이터를 포함하여 구성될 수 있다.
충전부(116)는 제1연결부(102)에 정상 연결된 직류전원 변환장치(10)에서 공급되는 메인 직류전원의 전압 크기를 승압하고, 승압된 메인 직류전원을 이용해 보조전원장치(104)를 충전시킨다. 이러한, 충전부(116)의 회로 구성은 커패시터, 인덕터, 저항, 다이오드 및 승압 스위칭 레귤레이터 등의 소자를 포함하며, 직류전원 변환장치(10)로부터 공급되는 메인 직류전원의 크기가 예를 들어 12[V]인 경우에 이를 승압하여 보조전원장치(104)가 완충 가능한 전압을 출력하도록 구성되어 있다. 승압 스위칭 레귤레이터는 발진에 따른 스위칭으로 전압을 높여 쇼트키 다이오드로 인가하며, 쇼트키 다이오드를 거쳐 승압된 약 16.8V의 전압으로 보조전원장치(104)가 완충전압, 예를 들어 보조전원장치(104)가 완전충전 전압이 4.2[V]이고 방전기준전압이 3.4[V]인 리튬이온 전지 4개로 구성된 경우에 약 16.8V가 될 때까지 보조전원장치(104)를 충전시킬 수 있다.
충전부(116)는 충전 결정부(112)의 충전 여부에 대한 온/오프 결정신호에 따라, 직류전원 변환장치(10)로부터 공급되는 메인 직류전원의 충전 여부를 스위칭한다. 충전부(116)는 메인 직류전원의 충전 여부를 스위칭하기 위해 온/오프 결정신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압(V1)이 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압(V2)보다 큰 값에 해당함으로 인해, 충전 결정부(112)가 온 결정신호로서 로우(LOW) 신호를 충전부(116)로 출력하면, 충전부(116)는 수신된 온 결정신호에 따라, 메인 직류전원이 보조전원장치(104)에 충전되도록 스위칭 소자를 온 스위칭한다. 이에 따라, 메인 직류전원이 보조전원장치(104)에 충전된다.
한편, 반전 입력단자(-)로 입력되는 전압(V1)이 비반전 입력단자(+)로 입력되는 전압(V2)보다 작은 값에 해당함으로 인해, 충전 결정부(112)가 오프 결정신호로서 하이(HIGH) 신호를 충전부(116)로 출력하면, 충전부(116)는 수신된 오프 결정신호에 따라, 메인 직류전원이 보조전원장치(104)에 충전되는 것이 중지되도록 스위칭 소자를 오프 스위칭한다. 이에 따라, 메인 직류전원이 보조전원장치(104)에 충전되는 것이 차단된다.
충전부(116)는 메인 직류전원을 승압하되, 보조전원장치(104)에 전원을 정전류 또는 정전압 충전시킬 수 있도록 하는 정전류 충전회로 또는 정전압 충전회로를 포함할 수 있다. 보조전원장치(104)의 충전을 위해, 정전류 충전회로는 메인 직류전원을 일정 수준으로 지속적으로 공급하여 보조전원장치(104)를 충전하고, 보조전원장치(104)의 전압이 일정 수준 이상에 도달하면 과충전을 방지하기 위해 피드백 회로에 의해 전류를 차단시킨다. 이러한 정전류 충전회로는 충전 전류량을 조절하여 충전 속도를 신속하게 높일 수 있다.
방전부(118)는 보조전원장치(104)의 보조 직류전원의 전압 크기를 강압하여 부하(20)의 구동을 위한 내부 전압전원을 생성한다. 이렇게 생성된 내부 전압전원은 절체부(120)를 통해 제2연결부(106)로 공급되거나 다운 전압 생성부(122)를 통해서 크기가 다운(down)되어 제2연결부(106)로 공급될 수 있다. 방전부(118)의 회로 구성은 커패시터, 강압 스위칭 레귤레이터, 다이오드, 인덕터, 저항 등의 소자를 포함하며, 예를 들어, 보조전원장치(104)의 전원크기 16.8[V]를 강압하여 12.3[V]를 출력시키는 회로로 구성될 수 있다.
강압 스위칭 레귤레이터의 출력전압은 스위칭에 의해 보조전원장치(104)의 보조 직류전원의 전압을 다운시킨다. 예를 들어, 강압 스위칭 레귤레이터로 입력되는 입력전압은 보조전원장치(104)의 전압으로써, 13.6[V]~16.8[V]로 예시될 수 있다. 이상적인 상황에서 강압 스위칭 레귤레이터가 입력전압의 변동에 변함없이 출력전압을 일정하게 유지한다고 가정하면, 방전부(118)의 출력전압은 12.3[V]로 결정될 수 있다.
절체부(120)는 제1연결부(102)와 직류전원 변환장치(10)의 연결 해제 여부, 직류전원 변환장치(10)의 파손 여부 또는 직류전원 변환장치(10)의 단락 여부에 따라, 직류전원 변환장치(10)의 메인 직류전원 또는 보조전원장치(104)의 보조 직류전원 중 어느 하나의 전원을 부하(20)로 공급하도록 스위칭한다. 이를 위해, 절체부(120)는 제1연결부(102), 제2연결부(106) 및 방전부(118)와 연결되는 릴레이(relaly)(미도시) 및 비교기(미도시)를 구비할 수 있다.
제1연결부(102)와 직류전원 변환장치(10)의 연결이 해제되거나, 직류전원 변환장치(10)의 파손 또는 직류전원 변환장치(10)의 단락이 발생한 경우에, 절체부(120)의 비교기는 제1연결부(102)와 제2연결부(106) 간의 연결을 차단시키기 위한 셋 전압을 릴레이로 출력한다. 셋 전압의 수신에 따라, 절체부(120)의 릴레이는 셋 상태가 되어 제1연결부(102)와 제2연결부(106) 간의 연결을 차단시키고, 이와 동시에, 방전부(118)와 제2연결부(106)를 연결시킨다. 이에 따라, 방전부(118)에서 생성된 내부 전압전원이 제2연결부(106)로 공급될 수 있다.
한편, 제1연결부(102)에 직류전원 변환장치(10)가 정상 공급될 수 있는 경우에는, 절체부(120)의 비교기는 제1연결부(102)와 제2연결부(106) 간의 연결을 복구시키기 위한 클리어 전압을 릴레이로 출력한다. 클리어 전압의 수신에 따라, 절체부(120)의 릴레이는 클리어 상태가 되어 방전부(118)와 제2연결부(106) 간의 연결을 차단시키고, 이와 동시에, 제1연결부(102)와 제2연결부(106)를 연결시킨다. 이에 따라, 직류전원 변환장치(10)로부터 공급되는 메인 직류전원이 제2연결부(106)로 공급될 수 있다.
다운 전압 생성부(122)는 방전부(118)에서 출력되는 내부 전압전원의 크기를 다운(down)시켜 다운 전압 전원을 생성한다. 다운 전압 생성부(122)에서 크기가 다운(down)된 전원이 제2연결부(106)로 공급될 수 있다. 이를 위해, 다운 전압 생성부(122)는 3개 또는 그 이상의 다이오드들을 직렬 연결하여 구성할 수 있다.
절체부(120)의 릴레이가 클리어 상태에서 셋 상태로 완전히 절체되기 전까지 제2연결부(106)로 공급되는 전원이 중단되지 않도록 하기 위해, 다운 전압 생성부(122)는 내부 전압전원이 다운된 다운 전압 전원을 생성하여 제2연결부(106)로 공급할 수 있다. 이때, 다운 전압 전원의 크기는 절체부(120)의 비교기에서 설정된 기준 전압보다 더 작을 수 있다. 예를 들어 상기 설정된 기준 전압이 12[V]인 경우 다운 전압 전원은 10.8[V]일 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.
100 : 무정전 직류전원장치 102 : 제1연결부
104 : 보조전원장치 106 : 제2연결부
110 : 무정전 제어부 112 : 충전 결정부
114 : 기준전압 출력부 116 : 충전부
118 : 방전부 120 : 절체부
122 : 다운 전압 생성부

Claims (7)

  1. 상용 교류전원을 메인 직류전원으로 변환하는 직류전원 변환장치와 전기적으로 연결되는 제1연결부;
    상기 메인 직류전원에 의해서 충전되는 보조전원장치;
    부하(load)와 전기적으로 연결되고 상기 메인 직류전원 또는 상기 보조전원장치에서 출력되는 보조 직류전원을 상기 부하에 공급하는 제2연결부; 및
    상기 직류전원 변환장치에서 공급되는 상기 메인 직류전원의 전압과 이전에 설정된 기준전압을 비교하여 상기 메인 직류전원의 충전 여부를 제어하는 무정전 제어부를 포함하고,
    상기 무정전 제어부는,
    상기 직류전원 변환장치에서 공급되는 상기 메인 직류전원을 승압하여 상기 보조전원장치를 충전시키는 충전부;
    상기 부하의 구동을 위해 상기 보조전원장치에서 출력되는 상기 보조 직류전원을 강압하는 방전부;
    상기 제1연결부와 상기 직류전원 변환장치의 연결 해제 여부, 상기 직류전원 변환장치의 파손 여부 또는 상기 직류전원 변환장치의 단락 여부에 따라, 상기 메인 직류전원 또는 상기 보조 직류전원 중 어느 하나의 전원을 상기 부하로 공급하도록 스위칭하는 절체부; 및
    상기 메인 직류전원의 전압과 상기 기준전압의 크기 비교에 따라, 상기 충전부의 상기 메인 직류전원에 대한 충전 여부를 결정하는 충전 결정부를 포함하고,
    상기 충전 결정부는,
    상기 메인 직류전원이 불안정하여 전압이 낮아지게 되는 경우에 상기 보조전원장치로 공급되는 상기 메인 직류전원의 공급을 차단하고 우선적으로 상기 메인 직류전원을 상기 부하에 안정적으로 공급하기 위해, 상기 메인 직류전원의 전압이 상기 기준전압의 크기 이상이면 상기 메인 직류전원에 대한 충전을 위한 온(on) 결정신호를 상기 충전부로 출력하고, 상기 메인 직류전원의 전압이 상기 기준전압의 크기보다 작다면 상기 메인 직류전원에 대한 충전 중지를 위한 오프(off) 결정신호를 상기 충전부로 출력하고,
    상기 충전부는,
    상기 충전 결정부의 상기 온 결정신호에 따라 상기 메인 직류전원이 상기 보조전원장치에 충전되도록 스위칭 소자를 온 스위칭하고, 상기 충전 결정부의 상기 오프 결정신호에 따라 상기 메인 직류전원이 상기 보조전원장치에 충전되는 것이 중지되도록 상기 스위칭 소자를 오프 스위칭하고,
    상기 충전부는 정전류 충전회로를 포함하고,
    상기 정전류 충전회로는 상기 메인 직류전원을 일정 수준까지 지속적으로 공급하여 상기 보조전원장치를 충전하고, 상기 보조전원장치의 전압이 상기 일정 수준 이상에 도달하면 과충전 방지를 위해 상기 메인 직류전원의 공급을 오프시키는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전 결정부는,
    반전 입력단자, 비반전 입력단자 및 출력단자를 포함하는 연산 증폭기로 구성되며,
    상기 반전 입력단자는 상기 메인 직류전원이 입력되고, 상기 비반전 입력단자는 상기 기준전압이 입력되고, 상기 출력단자는 상기 충전부의 스위칭 동작을 위한 상기 온 결정신호 또는 상기 오프 결정신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조전원장치에서 제공되는 상기 보조 직류전원을 이용해 기준 전압을 출력하는 기준전압 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 직류전원장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110071571A (zh) * 2019-04-12 2019-07-30 无锡龙翼智能科技有限公司 一种双路直流电源供电的驱动电路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140047949A (ko) * 2012-10-15 2014-04-23 이재진 부하에 직류전원을 끊김 없이 공급하는 무정전 직류전원장치
KR101550443B1 (ko) * 2013-12-23 2015-09-08 이재진 무정전 직류전원장치
JP2016039685A (ja) * 2014-08-07 2016-03-22 三菱重工業株式会社 制御装置、それを備えた蓄電システム、及びその制御方法並びに制御プログラム
KR101607121B1 (ko) * 2013-11-11 2016-03-29 이재진 무정전 직류전원장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140047949A (ko) * 2012-10-15 2014-04-23 이재진 부하에 직류전원을 끊김 없이 공급하는 무정전 직류전원장치
KR101607121B1 (ko) * 2013-11-11 2016-03-29 이재진 무정전 직류전원장치
KR101550443B1 (ko) * 2013-12-23 2015-09-08 이재진 무정전 직류전원장치
JP2016039685A (ja) * 2014-08-07 2016-03-22 三菱重工業株式会社 制御装置、それを備えた蓄電システム、及びその制御方法並びに制御プログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110071571A (zh) * 2019-04-12 2019-07-30 无锡龙翼智能科技有限公司 一种双路直流电源供电的驱动电路

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