KR102448969B1 - 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원 입력 초기 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부; 및 전원 단전 시 일정 시간 동안 전원을 공급하는 단전 대응부를 포함하는 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비를 제시한다.

Description

전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비{Electric power control apparatus and avionics equipment having the same}
본 발명은 전원 제어 장치에 관한 것으로, 특히 돌입 전류를 제어하고 입력 전원의 단전 시에도 항전 장비 등의 시스템에 전원 공급이 유지될 수 있도록 하는 전원 제어 장치에 관한 것이다.
최근의 항공기는 다기능 및 고성능화가 요구되고 있으며, 이에 따라 항공기에 탑재되는 항공 전자 장치(이하, '항전 장비'라 함)의 수가 증가하고 있다. 또한, 항공 전자 장치는 항공기 내의 정해진 공간에 많은 수가 탑재되므로 매우 협소한 공간에 밀접하게 설치된다.
한편, 항전 장비를 포함하는 시스템에서 필요한 전압을 공급하기 위해 전원 공급 장치(Power Supply)가 이용된다. 그런데, 전원 공급 장치의 전원이 공급되는 초기에 순간적으로 과전압(over shoot)이 발생되고, 과전압에 의한 돌입 전류(inrush current)가 발생된다. 이러한 돌입 전류에 의해 전원 공급 장치에 문제가 발생되고, 그에 따라 후단의 시스템에 오동작이 유발될 수 있다. 예컨데, 전원 라인, 스위치, 정류기 및 캐패시터 등의 내부 부품이 손상될 수 있다. 또한, 같은 전원을 사용하는 다른 장비와 간섭을 일으켜 고장을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 통상적인 전원 공급 장치는 그 내부에 돌입 전류를 제어하기 위한 회로가 구비된다.
돌입 전류를 억제하기 위해 종래에는 두개의 스위치와 저항을 이용하였다. 두개의 스위치를 이용하기 때문에 스위치를 온/오프(On/Off) 제어하기 위한 신호 처리부 또는 제어부 등의 별도의 장치가 필요하게 된다. 따라서, 스위치 제어를 위한 별도의 장치가 필요함으로써 제품의 단가 상승 및 물리적 사양 증가, 신뢰성 저하 등의 문제가 발생될 수 있다.
또한, 전원 공급 장치의 오작동 등에 의해 전원이 입력되지 않고 단전되는 경우가 발생될 수 있다. 이러한 입력 전원의 단전에 대응하기 위하여 종래에는 입력 전원을 감지하여 계통을 변경하는 회로 및 제어 방식을 이용하였다. 이를 위해 입력 전원을 감지하기 위한 감지부와 계통을 변경하기 위한 별도의 제어부 또는 신호 처리부를 필요로 한다. 따라서, 계통 변경을 위한 별도의 장치가 필요함으로써 제품의 단가 상승 및 물리적 사양 증가, 신뢰성 저하의 문제가 발생될 수 있다.
한국등록특허 제10-1538232호 한국등록특허 제10-1837205호
본 발명은 스위치 및 스위치를 제어하기 위한 별도의 장치를 구비하지 않고도 돌입 전류를 제한할 수 있는 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비를 제공한다.
본 발명은 입력 전원의 단전을 감지하기 위한 별도의 장치를 구비하지 않고도 입력 전원의 단전에 대응할 수 있는 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비를 제공한다.
본 발명은 돌입 전류를 제한하는 동시에 입력 전원의 단전에 대응할 수 있는 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 전원 제어 장치는 전원 입력 초기에 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부; 및 전원 단전 시 일정 시간 동안 전원을 공급하는 단전 대응부를 포함한다.
교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부를 더 포함하며, 상기 정류부는 브릿지 결합된 복수의 다이오드를 포함한다.
상기 돌입 전류 제한부는 저항을 포함한다.
상기 단전 대응부는 입력 전원을 충전하고 단전 시 충전된 전원을 공급한다.
상기 단전 대응부는 저항과 연결되어 입력 전원을 저항을 통해 충전하는 캐패시터를 포함한다.
상기 단전 대응부는 상기 저항의 전단에 마련된 제 1 다이오드와, 상기 캐패시터와 연결되고 상기 저항과 병렬 연결된 제 2 다이오드를 더 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 다이오드는 역방향으로 연결된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 전원 제어 장치는 직류 전원을 입력하는 제 1 다이오드와, 상기 제 1 다이오드와 연결된 저항과, 상기 저항과 연결된 캐패시터와, 상기 캐패시터와 연결되고 상기 저항과 병렬 연결된 제 2 다이오드를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 다이오드는 역방향 연결된다.
교류 전원을 상기 직류 전원으로 변환하는 브릿지 연결된 복수의 다이오드를 더 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따른 항전 장비는 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 입력 초기 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부; 상기 전원에 의해 충전되고 상기 전원 단전 시 충전된 전하를 방전하여 전원으로 공급하는 단전 대응부; 상기 전원 공급부와 연결된 제 1 부하; 및 상기 전원 공급부 및 단전 대응부와 연결된 제 2 부하를 포함한다.
상기 제 2 부하는 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받고 전원 단전 시 상기 단전 대응부로부터 전원을 공급받는다.
상기 제 1 부하는 상기 전원 단전 시 기능 정지를 허용하는 시스템으로 구성되며, 상기 제 2 부하는 상기 전원 단전 시 일정 시간 정상 동작을 유지하는 시스템으로 구성된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 항전 장비는 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 입력 초기 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부; 상기 전원 단전 시 충전된 전하를 전원으로 공급하는 단전 대응부; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받으며 입력 전원 단전 시 기능 정지를 허용하는 제 1 부하; 및 상기 전원 공급부 및 단전 대응부와 연결되며, 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 제 2 부하를 포함하며, 상기 단전 대응부는 충전 경로와 방전 경로가 다르다.
상기 단전 대응부는 상기 돌입 전류 제한부를 통해 상기 전원을 공급받아 충전되고, 방전 시 상기 돌입 전류 제한부를 통하지 않고 제 2 부하에 전원을 공급한다.
상기 돌입 전류 제한부는 저항을 포함하고, 상기 단전 대응부는 상기 저항의 전단에 마련된 제 1 다이오드와, 상기 저항의 후단에 저항과 연결된 캐패시터와, 상기 캐패시터와 연결되고 상기 저항과 병렬 연결되며 상기 제 1 다이오드와 역방향 연결된 제 2 다이오드를 포함하며, 상기 캐패시터는 제 1 다이오드 및 저항을 통해 입력된 전원에 의해 충전되며, 상기 제 2 다이오드를 통해 방전되어 제 2 부하에 전원을 공급한다.
본 발명은 전원이 입력될 때 단전 대응부의 캐패시터에 전원을 충전하고 저항을 이용하여 돌입 전류를 제한하며, 입력 전원 단전 시 캐패시터에 충전된 전원을 부하에 공급한다. 또한, 본 발명은 일정 시간 단전이 가능한 제 1 부하와, 정상 동작을 유지해야 하는 제 2 부하로 계통을 분리하여 입력 전원의 단전 발생 시 단전 대응부에 충전된 전원을 제 2 부하로 공급한다. 즉, 본 발명은 아날로그 회로를 이용하여 돌입 전류를 제한하는 동시에 입력 전원의 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작이 가능하다.
본 발명은 스위치와, 스위치의 제어를 위한 별도의 장치를 구비하지 않고도 돌입 전류를 억제할 수 있고, 이와 동시에 입력 전원의 단전을 감지하는 별도의 장치를 구비하지 않고도 입력 전원의 단전에 대응할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전원 공급 장치를 단순화하여 물리적 사양이 최적화되고, 전원 공급 장치의 경량화/소형화가 가능한 장점이 있다. 또한, 항전 장비의 계통 구성을 제 1 부하와 제 2 부하로 분리하여 입력 전원의 단전 시 제 1 부하에 일정 시간 전원 공급이 가능하도록 함으로써 항전 장비의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
결국, 본 발명은 제품의 신뢰성 및 경량화가 요구되는 항공 분야(Aerospace & Avionic, PAV , UAV, 드론 등)에 큰 개선이 될 것으로 판단된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비를 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비의 전력 계통의 회로도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비를 설명하기 위한 블럭도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비의 전력 계통의 회로도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비의 구동 방법을 설명하기 위한 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 전원 제어 장치를 설명하기 위한 블럭도로서, 입력 전원에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 즉, 도 1은 AC 전원을 입력받는 전원 제어 장치 및 항전 장비의 블럭도이고, 도 2는 DC 전원을 입력받은 전원 제어 장치 및 항전 장비의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 AC 전원을 입력받는 전원 제어 장치는 정류부(100), 돌입 전류 제한부(200) 및 단전 대응부(300)를 포함할 수 있다. 정류부(100)는 전원 공급부, 예를 들어 항공기로부터 공급받은 AC 전원을 항전 장비 내부의 DC 계통으로 변환하여 공급한다. 또한, 돌입 전류 제한부(200)는 항전 장비의 초기 기동 시 발생하는 돌입 전류를 제한한다. 그리고, 단전 대응부(300)는 항공기로부터 공급받은 AC 전원이 일시적으로 단전되더라도 일정 시간동안 항전 장비가 정상 동작을 유지하도록 한다. 즉, 단전 대응부(300)는 AC 전원 단전 시 일정 시간동안 전원을 공급한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 DC 전원을 입력받는 전원 제어 장치는 돌입 전류 제한부(200)와, 단전 대응부(300)를 포함할 수 있다. 돌입 전류 제한부(200)는 항전 장비의 초기 기동 시 발생하는 돌입 전류를 제한하고, 단전 대응부(300)는 항공기로부터 공급받은 DC 전원이 일시적으로 단전되더라도 일정 시간동안 항전장비가 정상 동작을 유지하도록 한다. 즉, DC 전원을 공급받는 전원 제어 장친는 AC 전원을 공급받는 전원 제어 장치에 비해 정류부(100)를 구비하지 않으며, 돌입 전류 제한부(200) 및 단전 대응부(300)는 동일 기능을 수행한다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예들에 따른 전원 제어 장치를 통해 전원을 공급받는 시스템, 즉 항전 장비는 제 1 및 제 2 부하(410, 420)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 항전 장비의 운용 필요성에 따라 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통은 제 2 부하(420)와 같이 구성하고, 기능 정지 허용 계통은 제 1 부하(410)와 같이 계통을 구성한다. 즉, 제 1 부하(410)는 전원 공급부 또는 정류부(100)와 연결되어 전원 공급부에 의해 입력되는 DC 전원을 정류부(100)를 통해 공급받거나 직접 공급받는다. 또한, 제 2 부하(410)는 전원 공급부 또는 정류부(100)와 연결되는 동시에 단전 대응부(300)와 연결되어 전원 입력 시에는 전원 공급부에 의해 입력되는 DC 전원을 정류부(100)를 통해 공급받거나 직접 공급받고, 일시적인 전원 단전 시에는 단전 대응부(300)로부터 전원을 공급받는다. 따라서, 제 2 부하(420)는 단전 대응부(200)의 출력에 따라 구동되므로 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통으로 구성할 수 있고, 제 1 부하(410)는 DC 전원 또는 정류부(100)를 통한 DC 전원에 의해 구동되므로 단전 시 일정 시간 동안 기능 정지가 허용되는 계통으로 구성할 수 있다. 한편, 제 1 및 제 2 부하(410, 420)를 포함하는 부하는 항공기로부터 전원을 공급받아 구동하는 다양한 전자 장비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부하는 RF 장비, 레이더 장비, 운항 장비 등을 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 부하(410, 420)는 입력 전원 단전 시 정상 동작 유지 여부에 따라 상기 장비를 구분할 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비의 보다 구체적인 실시 예들을 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 제어 장치는 정류부(100), 돌입 전류 제한부(200) 및 단전 대응부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 항전 장비는 상기 전원 제어 장치와, 제 1 및 제 2 부하(410, 420)와, 제 1 및 제 2 DC/DC 컨버터(510, 520)를 포함할 수 있다. 제 1 DC/DC 컨버터(510)는 제 1 부하(410)와 연결될 수 있고, 제 2 DC/DC 컨버터(520)는 제 2 부하(420)와 연결될 수 있다.
정류부(100)는, 계통 전원, 예를 들어 항공기로부터 입력되는 3상 교류 전원을 항전 장비에 공급하기 위해 직류 전원으로 변환할 수 있다. 이러한 정류부(100)는 브릿지(bridge) 결합된 복수의 다이오드 소자(110)를 포함할 수 있다. 또한, 정류부(100)는 브릿지 결합된 복수의 다이오드 소자(110)와 병렬 연결된 제 1 캐패시터(C11)를 포함할 수 있다. 즉, 정류부(100)는 제 1 및 제 2 노드(Q11, Q12) 사이에 연결된 브릿지 결합된 복수의 다이오드 소자(110)와, 제 1 및 제 2 노드(Q11, Q12) 사이에 연결되며 브릿지 결합된 복수의 다이오드 소자(110)와 병렬 연결된 제 1 캐패시터(C11)을 포함할 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이 항공기로부터 DC 전원을 직접 공급받는 항전 장비의 경우, DC 전원을 입력 받기 때문에 정류부(100)를 구비하지 않는다.
돌입 전류 제한부(200)는 항전 장비 기동 시 발생하는 돌입 전류를 제한한다. 이를 위해 돌입 전류 제한부(200)는 돌입 전류가 제 1 부하(410) 또는 제 2 부하(420)로 흐르지 않고 다른 경로를 통해 흐르도록 함으로써 제 1 부하(410) 또는 제 2 부하(420)로의 돌입 전류를 제한한다. 이러한 돌입 전류 제한부(200)는 제 3 노드(Q13)과 제 4 노드(Q14) 사이에 연결된 저항(R11)을 포함할 수 있다. 즉, 돌입 전류 제한부(200)는 정류부(100)를 통해 인가되는 돌입 전류를 제 1 저항(R11)을 통해 제한할 수 있다. 제 1 저항(R11)은 단전 대응부(300)의 제 2 캐패시터(C12)로 흐르는 전류의 이동을 제어하여 제 2 캐패시터(C12)의 충전을 제어하고 그에 따라 돌입 전류가 부하로 흐르지 못하도록 제한할 수 있다. 즉, 예를 들어 제 1 저항(R11)가 마련되지 않거나 제 1 저항(R11) 대신 다이오드가 마련되는 경우 제 2 캐패시터(C12)의 충전이 제 1 저항(R11)이 마련되는 경우보다 빠르고, 그에 따라 돌입 전류가 발생되는 경우 부하로의 이동을 억제할 수 없다.
단전 대응부(300)는 항공기로부터 공급받는 입력 전원이 일시적으로 단전이 발생 하더라도 일정 시간 동안 항전 장비가 정상 동작을 유지하도록 하는 기능을 수행한다. 이를 위해 단전 대응부(300)는 정류부(100)를 통해 인가된 전원을 충전하고, 충전된 전원을 방전하여 항전 장비에 공급할 수 있다. 이러한 단전 대응부(300)는 제 1 노드(Q11)와 제 3 노드(Q13) 사이에 연결된 제 1 다이오드(D11)와, 제 4 노드(Q14)와 제 2 노드(Q12) 사이에 연결된 제 2 캐패시터(C12)와, 제 4 노드(Q14)와 제 3 노드(Q13) 사이에 연결된 제 2 다이오드(D12)를 포함할 수 있다. 즉, 단전 대응부(300)는 제 1 및 제 2 다이오드(D11, D12)가 역방향으로 연결될 수 있다. 또한, 제 2 캐패시터(C12)와 제 2 다이오드(D12)가 다른 경로로 연결될 수 있다. 즉, 제 2 캐패시터(C12)의 일 단자, 즉 제 2 노드(Q12)는 제 2 DC/DC 컨버터(520)의 일 단자와 연결되고, 제 2 다이오드(D12)의 출력, 즉 제 3 노드(Q13)는 제 2 DC/DC 컨버터(520)의 타 단자와 연결될 수 있다. 이러한 단전 대응부(300)는 전원이 입력될 때 제 2 캐패시터(C12)가 충전되고, 입력 전원이 일시 단전된 경우 제 2 캐패시터(C12)에 충전된 전하를 제 2 DC/DC 컨버터(420)를 통해 제 2 부하(420)로 공급할 수 있다.
제 1 DC/DC 컨버터(510)는 입력 단자가 정류부(100)와 제 1 및 제 2 노드(Q11, Q12)와 연결되고 출력 단자가 제 1 부하(410)와 연결된다. 제 2 DC/DC 컨버터(520)는 입력 단자가 제 2 및 제 3 노드(Q12, Q13)과 연결되고 출력 단자가 제 2 부하(420)와 연결된다. 즉, 제 1 DC/DC 컨버터(510)는 입력 단자가 정류부(100)와 연결되고, 제 2 DC/DC 컨버터(520)는 입력 단자가 정류부(100) 및 단전 대응부(300)와 연결된다. 이때, 항전 장비의 운용 필요성에 따라 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통은 제 2 부하(420)와 같이 구성하고, 기능 정지 허용 계통은 제 1 부하(410)와 같이 계통을 구성한다. 즉, 제 2 부하(420)는 단전 대응부(200)의 출력에 따라 제 2 DC/DC 컨버터(420)의 출력에 의해 구동되므로 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통으로 구성할 수 있고, 제 1 부하(410)는 정류부(100)의 출력에 따라 제 1 DC/DC 컨버터(410)의 출력에 의해 구동되므로 단전 시 일정 시간 동안 기능 정지가 허용되는 계통으로 구성할 수 있다. 따라서, 항전 장비의 물리적 사양 최적화 및 소형화, 경량화가 가능하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 제어 장치의 구동 방법을 도 4 및 도 5를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 항전 장비의 초기 기동 시 항공기로부터 공급되는 AC 전원은 정류부(100)를 통하여 DC 전원으로 변환되고, DC 전원은 제 1 다이오드(D11)을 통하여 단전 대응을 위한 제 2 캐패시터(C12)를 충전하게 된다. 이와 동시에 전원이 입력되면 발생하는 돌입 전류는 저항(R11)을 통하여 제한된다. 즉, 전원이 인가되면 돌입 전류는 저항(R11)에 의해 제한되고, 제 2 캐패시터(C12)를 충전한다. 또한, DC 전원은 제 1 DC/DC 컨버터(510)를 통해 제 1 부하(410)로 공급되고, 제 2 DC/DC 컨버터(520)를 통해 제 2 부하(420)로 공급된다. 정상 상태에서는 제 2 캐패시터(C12)가 일정 전압을 유지하고, 항전 장비 운용을 위한 전력은 제 1 DC/DC 컨버터(510)를 통하여 공급되기 때문에 저항(R11)의 전력 손실은 매우 작다.
도 5를 참조하면, 입력 전원의 단전 발생 시 항전 장비의 내부 DC 계통은 붕괴되며, 제 2 캐패시터(C12)에 충전되어 있던 전력량과 제 2 다이오드(D12)를 통하여 항전 장비는 정상 동작을 유지한다. 즉, 입력 전원의 단전 발생 시 제 2 캐패시터(C12)에 충전된 전력이 제 2 다이오드(D12)를 통해 제 2 부하(420)로 공급된다. 이때, 항전 장비의 내부 DC 계통보다 제 2 캐패시터(C12)에 충전된 전압이 높기 때문에 제 1 다이오드(D11)은 턴오프(Turn Off)되고, 제 2 다이오드(D12)는 턴온(Turn On)된다. 따라서, 저항(R11)으로 인한 전력 손실 없이 일정 시간 동안 항전 장비로의 전력 공급이 가능하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 제어 장치는 시스템 정상 기동 시 발생하는 돌입 전류를 저항(R11)을 통하여 제한할 수 있다. 돌입 전류를 저항(R11)을 통하여 제한하는 동시에 입력 전원 단전 시 대응을 위한 제 2 캐패시터(C12)를 충전한다. 정상 상태에서는 시스템 운용을 위해 부하로 전력을 공급한다. 그러나, 입력 전원 단전 시 제 1 다이오드(D11)는 턴오프되고 제 2 다이오드(D12)는 턴온되어 캐패시터(C12)에 충전된 전력이 제 2 다이오드(D12)를 통해 항전 장비에 공급되어 일정 시간동안 정상 동작을 유지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 전원 제어 장치를 설명하기 위한 블럭도로서, 입력 전원에 따른 전원 제어 장치를 포함한 항전 장비의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 즉, 도 6은 AC 전원을 입력받는 전원 제어 장치 및 항전 장비의 블럭도이고, 도 7는 DC 전원을 입력받은 전원 제어 장치 및 항전 장비의 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 AC 전원을 입력받는 전원 제어 장치는 정류부(100), 돌입 전류 제한부(200) 및 단전 대응부(300)를 포함할 수 있다. 정류부(100)는 전원 공급 장치, 예를 들어 항공기로부터 공급받은 AC 전원을 항전 장비 내부의 DC 계통으로 변환하여 공급한다. 또한, 돌입 전류 제한부(200)는 항전 장비의 초기 기동 시 발생하는 돌입 전류를 제한한다. 그리고, 단전 대응부(300)는 항공기로부터 공급받은 AC 전원이 일시적으로 단전되더라도 일정 시간동안 항전 장비가 정상 동작을 유지하도록 한다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예는 단전 대응부(300)의 충전 및 방전을 제어하기 위한 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 DC 전원을 입력받는 전원 제어 장치는 돌입 전류 제한부(200)와, 단전 대응부(300)를 포함할 수 있다. 즉, DC 전원을 공급받는 전원 제어 장치는 AC 전원을 공급받는 전원 제어 장치에 비해 정류부(100)를 구비하지 않으며, 돌입 전류 제한부(200) 및 단전 대응부(300)는 동일 기능을 수행한다. 또한, 본 발명의 다른 실시 예는 단전 대응부(300)의 충전 및 방전을 제어하기 위한 제어부(600)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예들에 따른 전원 제어 장치를 통해 전원을 공급받는 시스템, 즉 항전 장비는 제 1 및 제 2 부하(410, 420)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 항전 장비의 운용 필요성에 따라 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통은 제 2 부하(420)와 같이 구성하고, 기능 정지 허용 계통은 제 1 부하(410)와 같이 계통을 구성한다. 즉, 제 2 부하(420)는 단전 대응부(200)의 출력에 따라 구동되므로 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통으로 구성할 수 있고, 제 1 부하(410)는 DC 전원 또는 정류부(100)를 통한 DC 전원에 의해 구동되므로 단전 시 일정 시간 동안 기능 정지가 허용되는 계통으로 구성할 수 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치 및 이를 구비하는 항전 장비의 보다 구체적인 실시 예들을 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치와 이를 구비하는 항전 장비의 회로도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치는 돌입 전류 제한부(200) 및 단전 대응부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 통 전원, 예를 들어 항공기로부터 입력되는 3상 교류 전원을 항전 장비에 공급하기 위해 직류 전원으로 변환하는 정류부를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예와 마찬가지로 정류부를 통해 직류 전원이 변환 생성될 수도 있고, 정류부를 통하지 않고 직류 전원이 인가될 수도 있다. 정류부를 포함하는 경우 도 3의 본 발명의 일 실시 예에서 설명된 다이오드 브릿지를 구비할 수 있다. 그리고, 항전 장비의 전력 계통은 상기 전원 제어 장치와, 제 1 및 제 2 부하(410, 420)와, 제 1 및 제 2 DC/DC 컨버터(510, 520)를 포함할 수 있다. 제 1 DC/DC 컨버터(510)는 제 1 부하(410)와 연결될 수 있고, 제 2 DC/DC 컨버터(520)는 제 2 부하(420)와 연결될 수 있다.
돌입 전류 제한부(200)는 항전 장비 기동 시 발생하는 돌입 전류를 제한한다. 이를 위해 돌입 전류 제한부(200)는 돌입 전류가 제 1 부하(410) 또는 제 2 부하(420)로 흐르지 않고 다른 경로를 통해 흐르도록 함으로써 제 1 부하(410) 또는 제 2 부하(420)로의 돌입 전류를 제한한다. 이러한 돌입 전류 제한부(200)는 제 2 노드(Q12)과 제 3 노드(Q13) 사이에 연결된 저항(R11)을 포함할 수 있다. 즉, 돌입 전류 제한부(200)는 인가되는 돌입 전류를 제 1 저항(R11)을 통해 제한한다.
단전 대응부(300)는 항공기로부터 공급받는 입력 전원이 일시적으로 단전이 발생 하더라도 일정 시간 동안 항전 장비가 정상 동작을 유지 하도록 하는 기능을 수행한다. 이를 위해 단전 대응부(300)는 인가된 전원을 충전하여 보조 전원으로 이용할 수 있다. 이러한 단전 대응부(300)는 제 1 노드(Q11)와 제 2 노드(Q12) 사이에 연결된 제 1 다이오드(D11)와, 제 2 노드(Q12)와 제 3 노드(Q13) 사이에 연결되며 저항(R11)과 병렬 연결된 제 1 스위치(S11)와, 제 3 노드(Q13)와 접지 단자 사이에 연결된 캐패시터(C12)를 포함할 수 있다. 또한, 단전 대응부(300)는 제 2 DC/DC 컨버터(520)를 통해 제 2 부하(420)와 연결될 수 있다. 이러한 단전 대응부(300)는 입력 전원이 일시 단전된 경우 캐패시터(C12)에 충전된 전하를 제 1 스위치(S11)을 통해 제 2 DC/DC 컨버터(520)로 공급하고 이를 통해 제 2 부하(420)로 공급할 수 있다.
제 1 DC/DC 컨버터(510)는 입력 단자가 제 1 노드(Q11)와 연결되고 출력 단자가 제 1 부하(410)와 연결된다. 제 1 DC/DC 컨버터(510)는 DC 전원을 제 1 부하(410)에 이용되는 DC 전원으로 변환한다. 제 2 DC/DC 컨버터(520)는 입력 단자가 제 2 노드(Q12)와 연결되고 출력 단자가 제 2 부하(420)와 연결된다. 제 2 DC/DC 컨버터(520)는 DC 전원을 제 2 부하(420)에 이용되는 DC 전원으로 변환한다. 이때, 항전 장비의 운용 필요성에 따라 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통은 제 2 부하(420)와 같이 구성하고, 기능 정지 허용 계통은 제 1 부하(410)와 같이 계통을 구성한다. 즉, 제 2 부하(420)는 단전 대응부(200)의 출력에 따라 구동되므로 입력 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 계통으로 구성할 수 있고, 제 1 부하(410)는 정류부(100)의 출력에 따라 제 1 DC/DC 컨버터(410)의 출력에 의해 구동되므로 단전 시 일정 시간 동안 기능 정지가 허용되는 계통으로 구성할 수 있다. 따라서, 항전 장비의 물리적 사양 최적화 및 소형화, 경량화가 가능하다.
제어부(600)은 단전 대응부(300)의 충전 및 방전을 제어하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 제어부(600)는 단전 대응부(300)의 제 1 스위치(S11)을 스위칭 제어하여 단전 대응부(300)의 충전 및 방전을 제어할 수 있다. 이러한 제어부(600)는 제 1 스위치(S11)을 구동시키기 위한 제 1 스위치 드라이버(610)와, 제 2 및 제 3 저항(R12, R13)으로 이루어진 제 1 전압 분배기와, 제 1 전압 분배기의 분배 전압에 따라 전위가 조절되는 제 2 스위치 드라이버(620)와, 제 2 스위치 드라이버(620)에 의해 구동되어 제 1 스위치 드라이버(610)의 전위를 조절하는 제 2 스위치(S12)와, 제 1 스위치 드라이버(610)의 전위를 조절하며 제 4 및 제 5 저항(R14, R15)로 이루어진 제 2 전압 분배기를 포함할 수 있다. 이러한 제어부(600)는 제 2 스위치 드라이버(620)의 레벨이 제 2 전압 분배기의 출력에 따라 결정되고, 제 2 스위치 드라이버(620)의 레벨에 따라 제 2 스위치(S12)가 구동된다. 즉, 제 1 전압 분배기에 전원이 인가되어 제 1 전압 분배기에 의해 전압이 분배되면 제 2 스위치 드라이버(620)의 출력이 소정 전위 이상을 유지하여 제 2 스위치(S12)가 턴온될 수 있다. 이와 반대로, 제 1 전압 분배기에 전원이 인가되지 않아 제 1 전압 분배기에 전압이 분배되지 않으면 제 2 스위치 드라이버(620)의 출력이 소정 전위 이하를 유지하여 제 2 스위치(S12)가 턴오프될 수 있다. 또한, 제 1 스위치 드라이버(610)는 제 2 스위치(S12)의 턴온 또는 턴오프 상태에 따라 레벨이 조절될 수 있다. 즉, 제 2 스위치(S12)가 턴온되면 제 5 노드(Q15)의 레벨이 낮아지고 그에 따라 제 1 스위치 드라이버(610)의 레벨이 낮아져 제 1 스위치(S11)가 턴오프되고, 제 2 스위치(S12)가 턴오프되면 제 1 스위치 드라이버(610)의 레벨이 상승하여 제 1 스위치(S11)가 턴온될 수 있다. 이렇게 제어부(600)는 단전 대응부(300)의 제 1 스위치(S11)를 구동시켜 단전 대응부(300)에 충전된 전하가 제 2 부하(420)로 공급되도록 제어할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치의 구동 방법을 도 9 및 도 10을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 9을 참조하면, 항전 장비의 초기 기동 시 항전 장비 내부 계통은 DC 계통으로 구성되며, 제 1 다이오드(D11)을 통하여 단전 대응을 위한 캐패시터(C12)를 충전하게 된다. 이때 발생하는 돌입 전류는 저항(R11)을 통하여 제한된다. 이와 동시에 항전 장비 운용을 위한 전력은 제 1 및 제 2 DC/DC 컨버터(510, 520)를 통해 제 1 및 제 2 부하(410, 420)에 각각 공급된다. 정상 상태에서는 캐패시터(C12)가 일정 전압을 유지하고, 항전 장비 운용을 위한 전력은 제 1 및 제 2 DC/DC 컨버터(510, 520)를 통하여 제 1 및 제 2 부하(410, 420)에 공급되기 때문에 저항(R11)의 전력 손실은 매우 작다. 한편, DC 전원이 공급되면 제어부(600)의 제 2 및 제 3 저항(R12, R13)로 이루어진 제 1 전압 분배기에 의해 분배 전압이 생성되어 제 2 스위치 드라이버(620)로 인가되고 제 2 스위치 드라이버(620)가 소정 전위 이상의 레벨을 유지하여 제 2 스위치(S12)를 턴온시킨다. 이에 따라 제 1 다이오드(D11)를 통해 제 5 노드(Q15)로 공급되는 전원이 제 2 스위치(S12)를 통해 접지 단자로 바이패스된다. 따라서, 제 5 노드(Q15)는 소정 전위 이하의 레벨을 유지하고 그에 따라 제 1 스위치 드라이버(610)가 소정 전위 이하의 레벨을 유지하여 제 1 스위치(S11)를 턴오프시킨다. 따라서, 저항(R11)만을 통하여 돌입전류를 제한하는 동시에 캐패시터(C12)에 전하가 충전될 수 있다.
도 10을 참조하면, 입력 전원의 단전 발생 시 항전 장비의 내부 DC 계통은 붕괴되며, 캐패시터(C12)에 충전되어 있던 전력량과 제 1 스위치(S11)를 통하여 항전 장비는 정상 동작을 유지한다. 즉, 입력 전원의 단전 발생 시 제 2 캐패시터(C12)에 충전된 전력이 제 1 스위치(S11)를 통해 제 2 부하(420)로 공급된다. 이때, 항전장비의 DC 전력 계통 붕괴로 제 2 및 제 3 저항(R12, R13)의 전압 분배로 인한 제 2 스위치(S12)는 턴오프되고, 제 4 및 제 5 저항(R14, R15)의 전압 분배를 통하여 제 1 스위치(S11)가 턴온된다. 따라서, 저항(R11)으로 인한 전력손실 없이 일정 시간 동안 항전장비로의 전력 공급이 가능하며, 본 발명의 일 실시 예의 제 1 다이오드(D11)에서 발생한 전력손실(다이오드 도통 전압) 없이 고효율 전력 공급 구성이 가능하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 제어 장치는 시스템 정상 기동 시 발생하는 돌입 전류를 저항(R11)을 통하여 제한할 수 있다. 돌입 전류를 저항(R11)을 통하여 제한하는 동시에 입력 전원 단전 시 대응을 위한 제 2 캐패시터(C12)를 충전한다. 정상 상태에서는 시스템 운용을 위해 부하로 전력을 공급한다. 그러나, 입력 전원 단전 시 제 2 스위치(S12)는 턴오프되고 제 1 스위치(S11)는 턴온되어 캐패시터(C12)에 충전된 전원이 제 1 스위치(S11)를 통해 항전 장비에 공급되어 일정 시간동안 정상 동작을 유지할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 정류부 200 : 돌입 전류 제한부
300 : 단전 대응부 400 : 부하
500 : DC/DC 컨버터 600 : 제어부

Claims (15)

  1. 전원 입력 초기에 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부; 및
    전원 단전 시 일정 시간 동안 전원을 공급하는 단전 대응부를 포함하고,
    상기 돌입 전류 제한부는 저항을 포함하고,
    상기 단전 대응부는,
    상기 저항의 전단에 마련된 제 1 다이오드와,
    상기 저항과 연결되어 입력 전원을 저항을 통해 충전하는 캐패시터와,
    상기 캐패시터와 연결되고 상기 저항과 병렬 연결된 제 2 다이오드를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 다이오드는 역방향으로 연결된 전원 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부를 더 포함하는 전원 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 정류부는 브릿지 결합된 복수의 다이오드를 포함하는 전원 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 단전 대응부는 입력 전원을 충전하고 단전 시 충전된 전원을 공급하는 전원 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 직류 전원을 입력하는 제 1 다이오드와,
    상기 제 1 다이오드와 연결된 저항과,
    상기 저항과 연결된 캐패시터와,
    상기 캐패시터와 연결되고 상기 저항과 병렬 연결된 제 2 다이오드를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 다이오드는 역방향 연결된 전원 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 교류 전원을 상기 직류 전원으로 변환하는 브릿지 연결된 복수의 다이오드를 더 포함하는 전원 제어 장치.
  10. 전원을 공급하는 전원 공급부;
    전원 입력 초기 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부;
    전원에 의해 충전되고 전원 단전 시 충전된 전하를 방전하여 전원으로 공급하는 단전 대응부;
    상기 전원 공급부와 연결된 제 1 부하; 및
    상기 전원 공급부 및 단전 대응부와 연결된 제 2 부하를 포함하고,
    상기 제 1 부하는 전원 단전 시 기능 정지를 허용하는 시스템으로 구성되며, 상기 제 2 부하는 전원 단전 시 일정 시간 정상 동작을 유지하는 시스템으로 구성된 항전 장비.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제 2 부하는 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받고 전원 단전 시 상기 단전 대응부로부터 전원을 공급받는 항전 장비.
  12. 삭제
  13. 전원을 공급하는 전원 공급부;
    전원 입력 초기 발생하는 돌입 전류를 제한하는 돌입 전류 제한부;
    전원 단전 시 충전된 전하를 전원으로 공급하는 단전 대응부;
    상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받으며 입력 전원 단전 시 기능 정지를 허용하는 제 1 부하; 및
    상기 전원 공급부 및 단전 대응부와 연결되며, 전원 단전 시 일정 시간 동안 정상 동작을 유지하는 제 2 부하를 포함하며,
    상기 단전 대응부는 충전 경로와 방전 경로가 다르고,
    상기 돌입 전류 제한부는 저항을 포함하고,
    상기 단전 대응부는 상기 저항의 전단에 마련된 제 1 다이오드와, 상기 저항의 후단에 저항과 연결된 캐패시터와, 상기 캐패시터와 연결되고 상기 저항과 병렬 연결되며 상기 제 1 다이오드와 역방향 연결된 제 2 다이오드를 포함하며,
    상기 캐패시터는 제 1 다이오드 및 저항을 통해 입력된 전원에 의해 충전되며, 상기 제 2 다이오드를 통해 방전되어 제 2 부하에 전원을 공급하는 항전 장비.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 단전 대응부는 상기 돌입 전류 제한부를 통해 전원을 공급받아 충전되고, 방전 시 상기 돌입 전류 제한부를 통하지 않고 제 2 부하에 전원을 공급하는 항전 장비.
  15. 삭제
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