KR102316465B1 - 전압 전달 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 전달 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원으로부터 공급되는 전압을 부하에 전달하기 위한 전압 전달 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 장치로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하고, 상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 저장된 전압을 상기 부하에 공급한다.

Description

전압 전달 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DELIVERING VOLTAGE}
본 발명은 전압 전달 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원으로부터 공급되는 전압을 부하에 전달하기 위한 전압 전달 장치 및 방법에 관한 것이다.
산업이 발전함에 따라 사용되는 전기 장비들은 점차 정밀화, 안정화, 소형화되고 있다. 전기 장비들을 동작시키기 위한 회로를 구성하기 위하여는 저항(resistance), 트랜지스터(transistor), 인덕터(inductor), 릴레이(relay) 등 다양한 소자들이 필요하다. 또한, 전기 장비에 요구되는 다양한 기능 및 성능을 이유로 회로를 제어하기 위한 소프트웨어와 시스템 운용 기술은 점차 복잡해지고 있다.
이와 같이 복잡하게 구성된 전기 장비가 어떠한 상황에서도 완벽한 성능 요구 조건을 보장하기 위하여는 안정적인 전원 공급뿐만 아니라, 전원의 공급이 중단된 상태에서의 대책이 필요하다.
일반적으로, 전기 장비들은 전원의 공급이 중단된 상태에서 시스템 백업이나, 비정상적인 종료에 따른 손상을 방지하기 위하여 커패시터를 직렬 또는 병렬로 연결한 커패시터 뱅크(capacitor bank)를 사용한다. 커패시터 뱅크는 전기 장비들에 전원이 공급되는 중에 충전되며, 전기 장비들에 전원의 공급이 중단되면 커패시터 뱅크에 충전된 에너지가 방전되면서 부하에 일정 시간 동안 전원을 공급한다. 이때, 전원의 공급이 중단된 후 부하의 동작이 완전히 종료될 때까지의 시간을 홀드 업(hold up) 시간이라고 한다.
그러나, 이와 같은 홀드 업 시간은 전원으로부터 공급되는 전압이 낮아질수록 짧아지게 된다. 즉, 전원으로부터 공급되는 전압이 낮아질수록 커패시터 뱅크에 충전되는 에너지는 낮아지게 되며, 이에 따라 커패시터 뱅크에 충전된 에너지가 방전되는 시간도 짧아져 홀드 업 시간 또한 짧아지게 된다. 이에 전원으로부터 공급되는 전압의 변동에도 시스템 백업이나, 비정상적인 종료에 따른 손상을 방지하기 위하여 일정한 홀드 업 시간을 유지하기 위한 방안의 마련이 필요하다.
KR 10-2010-0103967 A
본 발명은 전원으로부터 공급되는 전압이 감소하는 경우에도 일정한 홀드 업(hold up) 시간을 유지할 수 있는 전압 전달 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 장치로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하고, 상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 저장된 전압을 상기 부하에 전달한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 장치로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 출력하기 위한 부스트 컨버터부; 상기 부스트 컨버터부의 출력단에 마련되어, 상기 부스트 컨버터부로부터 출력되는 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터부; 및 상기 제1 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 선택적으로 전달하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 전원과 부하를 연결하는 제1 라인; 상기 제1 라인에 병렬 배치되어, 상기 전원과 상기 부하를 연결하는 제2 라인; 상기 제2 라인에 마련되어, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 출력하기 위한 부스트 컨버터부; 상기 부스트 컨버터부의 출력단에 마련되어, 상기 부스트 컨버터부로부터 출력되는 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터부; 및 상기 제1 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 선택적으로 전달하기 위한 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전원으로부터 전압의 공급 여부를 감지하기 위한 센싱부; 및 상기 제2 라인의 상기 제1 커패시터부와 상기 부하 사이에 마련되어, 상기 제2 라인을 연결 또는 연결 해제하기 위한 스위치부;를 포함할 수 있다.
상기 스위치부는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함할 수 있다.
상기 스위치부는 상기 센싱부를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되는 것으로 감지되면 상기 제2 라인의 연결을 해제하고, 상기 센싱부를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지되면 상기 제2 라인을 연결할 수 있다.
상기 부스트 컨버터부의 입력단에 마련되어, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 저장하기 위한 제2 커패시터부;를 더 포함하고, 상기 제2 커패시터부는 상기 센싱부를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지된 후 상기 스위치부가 상기 제2 라인을 연결하기 전까지 상기 부하에 전압을 전달할 수 있다.
상기 제2 라인에 병렬 배치되어, 상기 부스트 컨버터부의 입력단과 출력단을 연결하는 제3 라인;을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 방법은 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 방법으로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정; 및 상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정;을 포함한다.
상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 상기 부하에 전달하는 중에 이루어질 수 있다.
상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하기 위한 부스트 컨버터부의 출력단에 마련된 제1 커패시터부를 상기 전원으로부터 공급되는 전압으로 1차 충전하는 과정; 및 상기 제1 커패시터부를 상기 부스트 컨버터부로부터 출력되는 전압으로 2차 충전하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정은, 상기 부스트 컨버터부의 입력단에 마련된 제2 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정; 및 상기 제1 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 제2 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정은, 상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 상기 제1 커패시터부와 상기 부하가 연결되기 전에 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치 및 방법에 의하면, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 부하에 전달함으로써 시스템 백업이나, 비정상적인 종료에 따른 손상을 방지하기 위하여 요구되는 홀드 업 시간을 확보할 수 있다.
도 1은 전압의 공급이 중단되는 경우의 홀드 업 시간을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 전원으로부터 전압이 공급되는 경우에 부하에 전압이 전달되는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 스위치부가 전환되지 않은 상태에서 부하에 전압이 전달되는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 스위치부가 전환된 상태에서 부하에 전압이 전달되는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 홀드 업 시간이 유지되는 모습을 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장되어 도시될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
일반적으로, 전기 장비들은 전원의 공급이 중단된 상태에서 시스템 백업이나, 비정상적인 종료에 따른 손상을 방지하기 위하여 커패시터를 직렬 또는 병렬로 연결한 커패시터 뱅크(capacitor bank)를 사용한다.
도 1은 전압의 공급이 중단되는 경우의 홀드 업 시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 전원으로부터 전압이 공급되는 경우에 전원으로부터 공급되는 전압은 그대로 부하에 전달된다. 여기서, 커패시터 뱅크는 전원과 부하를 연결하는 라인에 설치되어, 전원으로부터 전압이 공급되는 중에 충전된다. 이후, 전원으로부터 전압의 공급이 중단되는 경우 커패시터 뱅크에 충전된 전압은 방전되면서 부하에 일정 시간 동안 전원을 전달한다. 여기서, 부하는 동작 상태를 유지하기 위한 최저 동작 전압을 가지는데, 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 부하에 전달되는 전압이 점차 감소하여 최저 동작 전압에 이르러 부하의 동작이 완전히 종료될 때까지의 시간을 홀드 업(hold up) 시간이라고 한다.
이와 같은 홀드 업 시간은 전원으로부터 공급되는 전압을 기준으로 커패시터 뱅크의 용량을 조절하여 유지된다. 그러나, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 전원으로부터 공급되는 전압이 저하되는 경우 커패시터 뱅크에 충전되는 전압은 낮아지게 된다. 따라서, 커패시터 뱅크에 충전되어 부하에 전달되는 전압이 최저 동작 전압에 이르는 홀드 업 시간도 짧아지게 된다. 이를 위하여 커패시터 뱅크의 용량을 증가시키는 방안을 고려해볼 수도 있으나, 단순히 커패시터 뱅크의 용량을 증가시키는 것은 전기 장비들의 소형화에 따른 공간상의 제약이 존재한다. 또한, 전원으로부터 공급되는 전압을 미리 증가시켜 부하에 공급하는 방안도 고려될 수 있으나, 이는 부하에 공급되는 전압이 증가되는 것으로, 동작 전압보다 큰 전압이 부하에 인가될 수 있는 문제점을 가진다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치 및 방법은 전원으로부터 공급되는 전압이 감소하는 경우에도 일정한 홀드 업 시간을 유지할 수 있는 기술적 특징을 제공한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 장치로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하고, 상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 저장된 전압을 상기 부하에 전달한다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 장치로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 출력하기 위한 부스트 컨버터부(100), 상기 부스트 컨버터부(100)의 출력단에 마련되어, 상기 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터부(200) 및 상기 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압을 상기 부하에 선택적으로 전달하기 위한 제어부(300)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 전원과 부하를 연결하는 제1 라인(L1), 상기 제1 라인(L1)에 병렬 배치되어, 상기 전원과 상기 부하를 연결하는 제2 라인(L2), 상기 제2 라인(L2)에 마련되어, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 출력하기 위한 부스트 컨버터부(100), 상기 부스트 컨버터부(100)의 출력단에 마련되어, 상기 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터부(200) 및 상기 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압을 상기 부하에 선택적으로 전달하기 위한 제어부(300)를 포함할 수 있다.
제1 라인(L1)은 전원과 부하를 연결한다. 제1 라인(L1)을 통하여 전원의 양(+)의 단자와 부하의 양(+)의 단자는 서로 연결될 수 있으며, 이에 의하여 전원으로부터 공급되는 전압은 제1 라인(L1)을 통하여 부하에 전달된다. 여기서, 전원으로부터 공급되는 전압은 Vin으로 정의하고, 제1 라인(L1)을 통하여 부하에 전달되는 전압은 Vout으로 정의될 수 있다.
제2 라인(L2)은 제1 라인(L1)에 병렬 배치되어 전원과 부하를 연결한다. 즉, 제2 라인(L2)은 제1 라인(L1)과 상이한 경로로 전원의 양(+)의 단자와 부하의 양(+)의 단자를 서로 연결할 수 있으며, 제2 라인(L2)에는 후술할 부스트 컨버터부(100), 제1 커패시터부(200), 스위치부(320), 제2 커패시터부(400) 등이 마련된다. 이때, 제1 라인(L1)은 제2 라인(L2)에 대하여 전원과 부하를 연결하는 바이패스(bypass) 경로를 형성한다.
부스트 컨버터부(100)는 제2 라인(L2)에 마련되어, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 출력한다. 부스트 컨버터부(100)는 전압을 입력받는 입력단과 전압을 출력하는 출력단을 가지며, 입력단과 출력단은 모두 제2 라인(L2) 상에 마련된다. 부스트 컨버터부(100)는 입력단으로부터 입력되는 전압을 승압하여 출력단으로 출력하기 위한 다양한 부스트 컨버터(boost converter) 회로를 사용할 수 있으며, 이와 같은 부스트 컨버터 회로는 공지된 다양한 구조가 적용될 수 있는 바 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1 커패시터부(200)는 부스트 컨버터부(100)의 출력단에 마련되어, 상기 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압을 저장한다. 즉, 제1 커패시터부(200)는 제2 라인(L2) 상에서 부스트 컨버터부(100)의 출력단과 부하의 양(+)의 단자 사이에 마련되며, 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압은 제1 커패시터부(200)에 충전되어 저장된다.
제어부(300)는 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압을 부하에 선택적으로 전달한다. 여기서, 제어부(300)는 전원으로부터 전압의 공급 여부를 감지하기 위한 센싱부(310) 및 상기 제2 라인(L2)의 상기 제1 커패시터부(200)와 상기 부하 사이에 마련되어, 상기 제2 라인(L2)을 연결 또는 연결 해제하기 위한 스위치부(320)를 포함할 수 있다.
센싱부(310)는 일단이 전원의 양(+)의 단자에 연결되어 전원으로부터 전압이 공급되고 있는지 여부를 감지한다. 센싱부(310)는 전원으로부터 전압이 공급되는지 여부를 감지하기 위한 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 전원으로부터 전압이 공급되고 있는지 여부를 감지하여 감지된 결과를 제어 신호로 출력한다. 도면에서는 센싱부(310)가 OP AMP로 이루어지는 구조를 예로 들어 도시하였으나, 센싱부(310)는 전원으로부터 전압이 공급되는지 여부를 감지하기 위한 다양한 회로로 이루어질 수 있음은 물론이다.
스위치부(320)는 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에 마련되어 제2 라인(L2)을 연결 또는 연결 해제한다. 즉, 스위치부(320)는 제2 라인(L2) 중 제1 커패시터부(200)와 부하를 연결하는 경로 상에 마련되어 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)을 연결 또는 연결 해제한다. 또한, 후술하는 바와 같이 제2 라인(L2)에 병렬 배치되어, 부스트 컨버터부(100)의 입력단과 출력단을 연결하는 제3 라인(L3)을 더 포함하는 경우, 스위치부(320)는 제2 라인(L2) 및 제3 라인(L3)의 연결을 해제할 수 있다. 이와 같은 스위치부(320)로는 고속으로 스위칭 동작이 가능한 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용할 수 있다.
여기서, 스위치부(320)는 센싱부(310)를 통하여 전원으로부터 전압이 공급되는 것으로 감지되면 제2 라인(L2)의 연결을 해제하고, 센싱부(310)를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지되면 상기 제2 라인(L2)을 연결할 수 있다.
즉, 전원으로부터 전압이 공급되는 중에는 센싱부(310)가 전원으로부터 전압이 공급되고 있음을 감지하여 스위치부(320)로 제어 신호를 출력하고, 스위치부(320)는 제2 라인(L2)의 연결을 해제한다. 이에 의하여, 전원으로부터 공급되는 전압은 제1 라인(L1)을 통하여 부하로 전달된다.
반면, 전원으로부터 전압의 공급이 중단되면 센싱부(310)가 전원으로부터 전압이 공급되고 있지 않음을 감지하여 스위치부(320)로 제어 신호를 출력하고, 스위치부(320)는 제2 라인(L2)을 연결한다. 이에 의하여, 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압은 부하로 전달된다.
이때, 제1 커패시터부(200)에 저장되어 부하로 전달되는 전압은 부스트 컨버터부(100)에 의하여 승압된 전압이다. 즉, 전원으로부터 공급되는 전압을 단순히 커패시터에 저장하여 부하에 공급하는 경우 전원으로부터 공급되는 전압이 낮아질수록 홀드 업 시간이 짧아지는 문제점이 존재하나, 본 발명의 실시 예에서와 같이 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 제1 커패시터부(200)에 저장하는 경우 충분한 홀드 업 시간을 확보할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에서는 센싱부(310) 및 스위치부(320)에 의하여 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 경우에만 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압이 부하로 전달될 수 있게 된다.
이와 같이, 부스트 컨버터부(100)에 의하여 승압되어 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압을 부하에 선택적으로 전달함으로써 홀드 업 시간은 확보할 수 있으나, 스위치부(320)의 동작 지연(delay)에 따라 부하에는 순간적으로 전압의 전달이 중단되는 구간이 발생할 수 있다. 즉, 센싱부(310)가 전원으로부터 전압이 공급되는 것을 감지하다가 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것을 감지하게 되면, 스위치부(320)는 제2 라인(L2)의 연결이 해제된 상태에서 제2 라인(L2)을 연결하는 상태로 전환되는데, 이때 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지된 후 상기 스위치부가 상기 제2 라인을 연결하기 전까지는 부하로의 전압 전달이 순간적으로 중단될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 전술한 바와 같이, 스위치부(320)로 고속으로 스위칭 동작이 가능한 절연 게이트 양극성 트랜지스터를 사용할 수 있으나, 이 경우에도 전압 전달의 중단을 완벽하게 방지할 수 없다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 부스트 컨버터부(100)의 입력단에 마련되어, 전원으로부터 공급되는 전압을 저장하기 위한 제2 커패시터부(400)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제2 커패시터부(400)는 제2 라인(L2) 상에서 전원의 양(+)의 단자와 부스트 컨버터부(100)의 입력단 사이에 마련될 수 있으며, 전원으로부터 공급되는 전압은 제2 커패시터부(400)에 충전되어 저장될 수 있다. 이때, 제2 커패시터부(400)는 제1 라인(L1)를 통하여 상기 센싱부(310)를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지된 후 상기 스위치부(320)가 상기 제2 라인(L2)을 연결하기 전까지 상기 부하에 전압을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치는 제2 라인(L2)에 병렬 배치되어, 부스트 컨버터부(100)의 입력단과 출력단을 연결하는 제3 라인(L3)을 더 포함할 수 있다. 제3 라인(L3)은 제2 라인(L2)과 상이한 경로로 부스트 컨버터부(100)의 입력단과 출력단을 서로 연결할 수 있으며, 이에 의하여 전원으로부터 공급되는 전압은 부스트 컨버터부(100)를 경유하지 않고 제1 커패시터부(200)에 전달될 수 있다.
전원으로부터 전압의 공급이 중단된 이후 다시 전원으로부터 전압이 공급되는 경우, 제1 커패시터부(200)에는 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압이 다시 저장되어야 한다. 그러나, 이와 같이 제1 커패시터부(200)를 이와 같이 승압된 전압으로 충전하기 위하여는 다소 많은 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 이후 다시 전원으로부터 전압이 공급되는 경우, 제3 라인(L3)을 통하여 전원의 양(+)의 단자와 제1 커패시터부(200)를 직접 연결하여 제1 커패시터부(200)를 상기 전원으로부터 공급되는 전압으로 1차 충전하고, 상기 제1 커패시터부(200)를 상기 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압으로 2차 충전하여 제1 커패시터부(200)를 승압된 전압으로 충전하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 전압 전달 장치가 동작하는 모습을 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 전원으로부터 전압이 공급되는 경우에 부하에 전압이 전달되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전원으로부터 전압이 공급되는 경우 전원으로부터 공급되는 전압은 제1 라인(L1)을 통하여 부하에 공급된다. 즉, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)은 서로 병렬로 연결되며 모두 전원과 부하를 연결하나, 전원으로부터는 전압이 공급되고 있는 바, 센싱부(310)는 전원으로부터 전압이 공급되고 있음을 감지하여 이를 제어 신호로 출력하게 되고, 스위치부(320)는 센싱부(310)로부터 제어 신호를 입력받아 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)의 연결을 해제(OFF)한다. 따라서, 전원으로부터 공급되는 전압은 제1 라인(L1)을 통하여 부하에 공급된다(도 6의 전압 공급 구간 참조).
한편, 제1 커패시터부(200) 및 제2 커패시터부(400)는 전원으로부터 공급되는 전압을 저장한다. 보다 상세하게는, 제1 커패시터부(200)는 부스트 컨버터부(100)의 출력단에 마련되어 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하고, 제2 커패시터부(400)는 부스트 컨버터부(100)의 입력단에 마련되어 전원으로부터 공급되는 전압을 그대로 저장한다. 이때, 스위치부(320)는 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)의 연결을 해제(OFF)하는 바, 제1 커패시터부(200) 및 제2 커패시터부(400)가 전원으로부터 공급되는 전압을 저장하는데 영향을 미치지 않는다.
도 4는 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 스위치부가 전환되지 않은 상태에서 부하에 전압이 전달되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 센싱부(310)는 전원으로부터 전압이 공급되지 않음을 감지하여 이를 제어 신호로 출력하게 된다. 이때, 스위치부(320)는 센싱부(310)로부터 제어 신호를 입력받아 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)을 연결(ON)하여야 하나, 스위치부(320)의 동작 지연(delay)에 따라 제2 라인(L2)의 연결이 해제(OFF)된 상태에서 제2 라인(L2)을 연결(ON)하는 상태로 전환될 때까지는 부하로의 전압 전달이 일시적으로 중단될 수 있다.
그러나, 도 3에서 전술한 바와 같이 제2 커패시터부(400)에는 전원으로부터 공급되는 전압이 이미 저장되어 있다. 따라서, 제2 커패시터부(400)에 저장된 전압은 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 스위치부(320)에 의하여 제2 라인(L2)이 연결 해제(OFF)된 상태에서 부하에 전달되게 된다(도 6의 스위칭 Delay 구간 참조). 여기서, 스위치부(320)는 아직 제2 라인(L2)을 연결(ON)하는 상태로 전환되지 않았으므로, 제2 커패시터부(400)에 저장된 전압은 제2 라인(L2)이 아닌, 제1 라인(L1)을 통하여 부하에 전달된다. 이때, 전원의 양(+)의 단자와 제1 라인(L1) 사이에는 제2 커패시터부(400)로부터 제1 라인(L1)을 통하여 흐르는 전류가 전원으로 공급되는 것을 방지하기 위하여 제1 다이오드(510)가 마련될 수 있다.
도 5는 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 스위치부가 전환된 상태에서 부하에 전압이 전달되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 동작 지연(delay)이 경과한 후에 스위치부(320)는 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)을 연결한다. 스위치부(320)에 의하여 제2 라인(L2)이 연결되면, 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압은 부하에 전달될 수 있게 된다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 커패시터부(200)에 저장되어 부하로 전달되는 전압은 부스트 컨버터부(100)에 의하여 승압된 전압이다. 따라서, 전원으로부터 낮은 전압이 공급된 후 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우에도, 부스트 컨버터부(100)에 의하여 승압되어 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압이 부하에 전달됨으로써 시스템 백업이나, 비정상적인 종료에 따른 손상을 방지하기 위한 충분한 홀드 업 시간을 확보할 수 있게 된다(도 6의 전압 공급 중단 구간 참조).
이때, 제1 라인(L1)에는 제1 커패시터부(200)로부터 부하에 흐르는 전류가 제1 라인(L1)을 통하여 전원으로 공급되는 것을 방지하기 위하여 제2 다이오드(520)가 마련될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 부스트 컨버터부(100)의 입력단과 출력단은 제3 라인(L3)에 의하여 서로 연결되는데, 제3 라인(L3)에도 제1 커패시터부(200)로부터 부하에 흐르는 전류가 제3 라인(L1)을 통하여 전원으로 공급되는 것을 방지하기 위하여 제3 다이오드(530)가 마련될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 라인(L2)에도 제1 커패시터부(200)로부터 부하에 흐르는 전류가 제2 라인(L2)을 통하여 전원으로 공급되는 것을 방지하기 위하여 제4 다이오드(540)가 마련될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 전달 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전력 전달 방법은 전술한 전력 전달 장치에 의하여 이루어지는 것으로, 전력 전달 장치와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 전달 방법은 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 방법으로서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정 및 상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정을 포함한다.
전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은 전원으로부터 공급되는 전압을 부하에 전달하는 중에 이루어질 수 있다. 즉, 전원과 부하는 병렬로 배치되는 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)을 통해 각각 연결될 수 있는데, 전원으로부터 전압이 공급되는 경우 공급된 전압은 제1 라인(L1)을 통하여 부하에 전달되고, 제2 라인(L2)에 마련된 부스트 컨버터부(100) 및 제1 커패시터부(200)에 의하여 승압하여 저장된다.
여기서, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하기 위한 부스트 컨버터부(100)의 출력단에 마련된 제1 커패시터부(200)를 상기 전원으로부터 공급되는 전압으로 1차 충전하는 과정 및 상기 제1 커패시터부(200)를 상기 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압으로 2차 충전하는 과정을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 부스트 컨버터부(100)의 입력단과 출력단은 제3 라인(L3)에 의하여 연결될 수 있다. 여기서, 부스트 컨버터부(100)의 출력단에 연결되는 제1 커패시터부(200)에는 부스트 컨버터부(100)에 의하여 승압된 전압이 충전된다. 이때, 제1 커패시터부(200)를 이와 같이 승압된 전압으로 충전하기 위하여는 많은 시간이 소요될 수 있으므로, 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은 제3 라인(L3)을 통하여 제1 커패시터부(200)를 상기 전원으로부터 공급되는 전압으로 1차 충전하는 과정 및 상기 제1 커패시터부(200)를 제2 라인(L2)에 마련된 부스트 컨버터부(100)로부터 출력되는 전압으로 2차 충전하는 과정을 포함할 수 있다.
저장된 전압을 부하에 전달하는 과정은 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 수행된다. 전압의 공급이 중단되었는지의 여부는 센싱부(310)에 의하여 감지될 수 있으며, 센싱부(310)를 통하여 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 것이 감지되면, 저장된 전압을 부하에 전달한다.
이때, 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정은 부스트 컨버터부(100)의 입력단에 마련된 제2 커패시터부(400)에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정 및 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정을 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 센싱부(310)가 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것을 감지하게 되면, 스위치부(320)는 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)의 연결을 해제하는 상태에서 제2 라인(L2)을 연결하는 상태로 전환된다. 그러나, 스위치부(320)의 동작 지연(delay)에 따라 부하에는 순간적으로 전압의 전달이 중단되는 구간이 발생할 수 있으므로, 전원으로부터 전압의 공급이 중단되어 센싱부(310)를 통하여 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지된 후 스위치부(320)가 제2 라인(L2)을 연결하기 전까지는 제2 커패시터부(400)에 저장된 전압이 상기 부하에 공급되며, 이후 스위치부(320)의 전환이 완료되어 제1 커패시터부(200)와 부하 사이에서 제2 라인(L2)이 연결되면 제1 커패시터부(200)에 저장된 전압이 상기 부하에 공급되게 된다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
100: 부스트 컨버터부 200: 제1 커패시터
300: 제어부 310: 센싱부
320: 스위치부 400: 제2 커패시터
510: 제1 다이오드 520: 제2 다이오드
530: 제3 다이오드 540: 제4 다이오드

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전원과 부하를 연결하는 제1 라인;
    상기 제1 라인에 병렬 배치되어, 상기 전원과 상기 부하를 연결하는 제2 라인;
    상기 제2 라인에 마련되어, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 출력하기 위한 부스트 컨버터부;
    상기 부스트 컨버터부의 출력단에 마련되어, 상기 부스트 컨버터부로부터 출력되는 전압을 저장하기 위한 제1 커패시터부;
    상기 제1 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 선택적으로 전달하기 위한 제어부; 및
    상기 제2 라인에 병렬 배치되어, 상기 부스트 컨버터부의 입력단과 출력단을 연결하는 제3 라인;을 더 포함하는 전압 전달 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전원으로부터 전압의 공급 여부를 감지하기 위한 센싱부; 및
    상기 제2 라인의 상기 제1 커패시터부와 상기 부하 사이에 마련되어, 상기 제2 라인을 연결 또는 연결 해제하기 위한 스위치부;를 포함하는 전압 전달 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 스위치부는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT; Insulated Gate Bipolar Transistor)를 포함하는 전압 전달 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 스위치부는,
    상기 센싱부를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되는 것으로 감지되면 상기 제2 라인의 연결을 해제하고,
    상기 센싱부를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지되면 상기 제2 라인을 연결하는 전압 전달 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 부스트 컨버터부의 입력단에 마련되어, 상기 전원으로부터 공급되는 전압을 저장하기 위한 제2 커패시터부;를 더 포함하고,
    상기 제2 커패시터부는 상기 센싱부를 통하여 상기 전원으로부터 전압이 공급되지 않는 것으로 감지된 후 상기 스위치부가 상기 제2 라인을 연결하기 전까지 상기 부하에 전압을 전달하는 전압 전달 장치.
  8. 삭제
  9. 부하에 전압을 전달하기 위한 전압 전달 방법으로서,
    전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정; 및
    상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 경우 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정;을 포함하고,
    상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은,
    상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하기 위한 부스트 컨버터부의 출력단에 마련된 제1 커패시터부를 상기 전원으로부터 공급되는 전압으로 1차 충전하는 과정; 및
    상기 제1 커패시터부를 상기 부스트 컨버터부로부터 출력되는 전압으로 2차 충전하는 과정;을 포함하며,
    상기 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정은,
    상기 부스트 컨버터부의 입력단에 마련된 제2 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정; 및
    상기 제1 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정;을 포함하는 전압 전달 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전원으로부터 공급되는 전압을 승압하여 저장하는 과정은,
    상기 전원으로부터 공급되는 전압을 상기 부하에 전달하는 중에 이루어지는 전압 전달 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 커패시터부에 저장된 전압을 상기 부하에 전달하는 과정은,
    상기 전원으로부터 전압의 공급이 중단된 후 상기 제1 커패시터부와 상기 부하가 연결되기 전에 이루어지는 전압 전달 방법.
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