KR102603539B1 - 열전소자 전원 공급 장치 - Google Patents

열전소자 전원 공급 장치 Download PDF

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KR102603539B1
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정성혁
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압원으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력하는 정전압 출력부; 상기 정전압 출력부에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급하는 전압 분배부; 및 상기 정전압 출력부의 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안 제1전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하고, 상기 소정 시간 이후 에는 제2전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하는 열전소자 전원 공급 장치를 제공한다.

Description

열전소자 전원 공급 장치{POWER SUPPLY UNIT FOR THERMOELECTRIC ELEMENT}
본 발명은 열전소자 전원 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전 발전 또는 전자 냉동 등에 이용되는 열전소자 전원 공급 장치에 관한 것이다.
스위칭 모드 파워 서플라이는 전력용 MOSFET등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류입력전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류 출력 전압을 얻는 장치로서 반도체 소자의 스위칭 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어하여 종래 리니어 방식의 전원 공급장치에 비해 효율이 높고 소형, 경량화에 유리한 안정화 전원장치이다.
스위칭 모드 파워 서플라이는 열전소자를 구동하기 위하여 사용되는데 열전소자는 초기 낮은 저항값을 가지고 있다가 구동시 예열이 되면서 저항값이 증가하는 특성을 가진다. 열전소자의 이러한 특성으로 인하여 열전소자에 전원이 인가되면 예열이 되지 않은 초기 상태에 매우 큰 전류가 흐르게 되며, 열전소자가 예열됨에 따라 전류가 점차적으로 줄어들게 되고 최종적으로 열전소자를 구동하기 위한 전류값으로 포화(saturation)된다.
이러한 스위칭 모드 파워 서플라이의 전원 공급 형태는 초기에 과도한 전류가 흐르게 되어 안정적으로 전원을 제공할 수 없는 문제점이 있으며, 열전 소자 및 기타 부품들에 과도한 전기적 부하를 가하여, 파손시키거나 수명을 단축시킨다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전소자에 인가되는 전력을 단계적으로 조절할 수 있는 열전소자 전원 공급 장치를 제공하는데 있다.
또한, 열전소자가 예열하는 동안에 인가되는 전력을 저감시킴으로써 열전소자에 가해지는 전기적 스트레스를 최소화하여 열전소자 및 기타 부품들의 수명을 연장시킬 수 있는 열전소자 전원 공급 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압원으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력하는 정전압 출력부; 상기 정전압 출력부에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급하는 전압 분배부; 및 상기 정전압 출력부의 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안 제1전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하고, 상기 소정 시간 이후 에는 제2전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하는 열전소자 전원 공급 장치를 제공한다.
상기 제2전압은 상기 제1전압보다 클 수 있다.
상기 전압 분배부에 흐르는 전류의 우회 경로를 제공하는 바이패스부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 바이패스부의 온오프 동작을 제어함으로써 상기 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다.
상기 바이패스부는 상기 전압 분배부에 병렬 연결되는 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 바이패스부에 병렬 연결되며 상기 전압 분배부에서 출력되는 전압에 의하여 충전되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴 온 시키는 캐패시터 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열전소자의 출력 전류를 센싱하는 전류 감지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 출력 전류가 기 설정 전류 이하가 되면 상기 제2전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다.
상기 열전소자의 온도를 센싱하는 온도 감지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 열전소자의 온도가 기 설정 온도 이상이 되면 상기 제2전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다.
상기 정전압 출력부는 상기 열전 소자로 공급되는 전압을 피드백 전압으로 입력받고, 상기 피드백 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 정전압을 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 정전압 출력부의 기준 전압을 제어하여 상기 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안에는 상기 정전압 출력부에 제1기준 전압을 제공하여 상기 제1전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하고, 상기 소정 시간 이후에는 상기 정전압 출력부에 제2기준 전압을 제공하여 제2전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다.
본 발명인 열전소자 전원 공급 장치는 열전소자에 인가되는 전력을 단계적으로 조절할 수 있다.
또한, 열전소자가 예열하는 동안에 인가되는 전력을 저감시킴으로써 열전소자에 가해지는 전기적 스트레스를 최소화하여 열전소자 및 기타 부품들의 수명을 연장시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 연결 구성도이고,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이고,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 전압, 전류 그래프이고,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고,
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이고,
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고,
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이고,
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고,
도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이고,
도11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고,
도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 연결 구성도이다. 도1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치(200)는 전압원(100) 및 열전소자(300)에 연결되어 있다. 열전소자 전원 공급 장치(200)는 전압원(100)으로부터 교류 전원을 공급받고 직류 전원으로 변환시켜 열전소자(300)에 공급할 수 있다.
열전 소자(300)는 양단에서의 온도 차에 의해 고온단 부위에서 저온단 부위로 열 이동시 n형 열전소자와 p형 열전소자에서 각각 전자와 hole이 고온 단에서 저온 단으로 이동함으로써 발전을 수행할 수 있다, 열전 소자(300)는 전류를 흘려줌으로써 캐리어(carrier)의 이동에 의해 한쪽 면에서는 냉각이 다른 면에서는 발열이 일어남으로써 냉각 및 가열을 수행한다. 열전 소자의 열전달 방향은 고온단 부위와 저온단 부위의 전위차에 따라 결정될 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이다. 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이다. 도2 및 도3을 참고하면 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치(200)는 정전압 출력부(211), 전압 분배부(212), 바이패스부(213) 및 제어부(214)를 포함하여 구성될 수 있다.
정전압 출력부(211)는 전압원(100)으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(211)는 스위칭 모드 파워 서플라이와 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 정전압 출력부(211)는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)나 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT; Bipolar Junction Transistor)등의 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며 입력 교류 전압을 입력 직류 전압(DC-Link전압)으로 정류하고, 입력 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 직류 정전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
전압 분배부(212)는 정전압 출력부(211)에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급할 수 있다. 전압 분배부(212)는 직렬로 연결되는 복수개의 저항소자를 포함하여 구성될 수 있다. 전압 분배부(212)는 예를 들면, 순차적으로 직렬 연결되는R1, R2, R3, R4 4개의 저항소자로 구성될 수 있으며, R2 및 R3 저항소자를 연결하는 노드의 전압이 열전소자로 공급된다.
바이패스부(213)는 전압 분배부(212)에 흐르는 전류의 우회 경로를 제공할 수 있다. 바이패스부(213)는 전압 분배부(212)에 병렬 연결되는 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 바이패스부(213)는 전압 분배부(212)를 구성하는 저항 소자 중 적어도 하나의 저항 소자에 병렬 연결되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 바이패스부(213)는 콜렉터단과 이미터단이 전압 분배부(212)를 구성하는 저항소자 R4에 병렬 연결되고 베이스단이 제어부(214)에 전기적으로 연결되는 바이폴라 정션 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있다. 바이패스부(213)는 베이스단에 인가되는 전압에 따라 턴온되어 저항소자 R4에 흐르는 전류의 우회 경로를 제공할 수 있다.
제어부(214)는 정전압 출력부(211)의 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안 제1전압이 전압 분배부(212)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 소정 시간 이후에는 제2전압이 전압 분배부(212)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다. 제2전압은 제1전압보다 크다. 즉, 제1전압은 열전소자가 예열되기전 낮은 내부 저항값으로 인하여 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 구동전압인 제2전압보다 낮은 값을 가지도록 설정된다. 제어부(214)는 전압원(100)이 구동되어 정전압 출력부(211)에서 정전압을 출력하는 시점부터 일정 시간 동안에는 제1전압이 전압 분배부(212)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어함으로써 열전소자에 과전류가 흐르지 않도록 하고, 열전소자가 예열되어 충분한 저항값을 가지게 되는 경우 구동전압인 제2전압이 인가되도록 함으로써 열전소자에 무리가 가는 것을 방지할 수 있다. 즉, 제1전압은 열전소자에 전원을 공급하여 예열시킴으로써 일정 수준의 내부 저항값에 도달할 수 있게 하는 예열 전압을 의미할 수 있으며, 제2전압은 열전소자에 과전류가 흐르지 않을 정도의 충분한 내부 저항을 가지게 되었을 때 열전소자를 구동시키기 위한 구동 전압을 의미할 수 있다.
제어부(214)는 바이패스부(213)의 온오프 동작을 제어함으로써 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 제어부(214)는 바이패스부에 병렬 연결되며, 전압 분배부(212)에서 출력되는 전압에 의하여 충전되어 반도체 스위칭 소자를 턴 온 시키는 캐패시터 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 제어부(214)의 캐패시터는 전압 분배부(212)에서 분배되는 전압에 의하여 전하를 충전시키고 소정 시간이 경과된 후에는 바이패스부(213)를 턴 온시키는 전압을 인가할 수 있다. 바이패스부(213)가 턴 온되기 위한 시간은 제어부(214)를 구성하는 캐패시터와 저항소자에 의하여 정의되는 시정수에 따라 상이해 질 수 있다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 전압, 전류 그래프이다. 도4를 참고하면, 전압원 구동시 전원 공급 장치는 소정 시간 동안 제1전압을 열전 소자로 공급하고, 소정 시간 경과 후에는 제2전압을 열전 소자로 공급한다. 열전소자의 출력전류는 제1전압이 인가되는 동안 서서히 감소하고, 제2전압이 공급되는 시점에 증가하다가 다시 서서히 감소하게 된다. 열전소자는 최초 구동시 낮은 저항값을 가지고 있어 높은 전압을 인가하게 되면 과전류가 흐르게 될 수 있다. 따라서 열전소자 최초 구동시에는 열전소자를 구동하기 위한 전압값보다 낮은 제1전압을 공급하여 열전소자의 내부 저항을 상승시키고, 열전소자의 내부 저항이 충분히 상승한 다음 열전소자를 구동하기 위한 제2전압을 공급하게 된다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고, 도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이다. 도5 및 도6을 참고하면 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치는 정전압 출력부(221), 전압 분배부(222), 바이패스부(223), 제어부(224) 및 전류 감지부(225)를 포함하여 구성될 수 있다.
정전압 출력부(221)는 전압원(100)으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(221)는 스위칭 모드 파워 서플라이와 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 정전압 출력부(221)는 모스 트랜지스터나 바이폴라 정션 트랜지스터등의 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며 입력 교류 전압을 입력 직류 전압으로 정류하고, 입력 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 직류 정전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
전압 분배부(222)는 정전압 출력부(223)에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급할 수 있다. 전압 분배부(222)는 직렬로 연결되는 복수개의 저항소자를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 전압 분배부(222)는 순차적으로 직렬 연결되는R1, R2, R3, R4 4개의 저항소자로 구성될 수 있으며, R2 및 R3 저항소자를 연결하는 노드의 전압이 열전소자로 공급된다.
바이패스부(223)는 전압 분배부(222)에 흐르는 전류의 우회 경로를 제공할 수 있다. 바이패스부(223)는 전압 분배부(222)에 병렬 연결되는 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 바이패스부(223)는 전압 분배부(222)를 구성하는 저항 소자 중 적어도 하나의 저항 소자에 병렬 연결되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 바이패스부(223)는 콜렉터단과 이미터단이 전압 분배부(222)를 구성하는 저항소자 R4에 병렬 연결되고 베이스단이 제어부(224)에 전기적으로 연결되는 바이폴라 정션 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있다. 바이패스부(223)는 베이스단에 인가되는 전압에 따라 턴온되고, 저항소자 R4에 흐르는 전류는 바이패스부(223)를 통하여 흐르게 된다.
제어부(224)는 정전압 출력부(221)의 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안 제1전압이 전압 분배부(222)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 소정 시간 이후에는 제2전압이 전압 분배부(222)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다. 제2전압은 제1전압보다 크다.
전류 감지부(225)는 열전소자의 출력 전류를 센싱할 수 있다.
제어부(224)는 바이패스부(223)의 온오프 동작을 제어함으로써 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 제어부(224)는 비교기로 구성될 수 있으며, 입력단에 전류 감지부에서 감지한 열전소자의 출력 전류(I0)와 기 설정 전류(IREF)가 입력되고, 출력단은 바이패스부(223)의 베이스단에 연결된다. 제어부(224)는 열전소자의 출력 전류(I0)와 기 설정 전류(IREF)를 비교하여 열전소자의 출력 전류(I0)가 기 설정 전류(IREF) 이하가 되는 경우 바이패스부(223)의 베이스단을 턴 온 시키는 전압을 인가할 수 있다. 즉, 제어부(224)는 제1전압에 의하여 열전소자의 내부 저항이 충분히 커져 기 설정 전류(IREF) 이하의 전류를 출력하는 경우, 바이패스부(223)를 턴 온시킴으로써 제2전압을 열전소자로 공급할 수 있다.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고, 도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이다. 도7 및 도8을 참고하면 본 발명의 일실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치는 정전압 출력부, 전압 분배부, 바이패스부, 제어부 및 온도 감지부를 포함하여 구성될 수 있다.
정전압 출력부(231)는 전압원(100)으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(231)는 스위칭 모드 파워 서플라이와 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 정전압 출력부(231)는 모스 트랜지스터나 바이폴라 정션 트랜지스터등의 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며 입력 교류 전압을 입력 직류 전압으로 정류하고, 입력 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 직류 정전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
전압 분배부(232)는 정전압 출력부(231)에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급할 수 있다. 전압 분배부(232)는 직렬로 연결되는 복수개의 저항소자를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 전압 분배(232)부는 순차적으로 직렬 연결되는R1, R2, R3, R4 4개의 저항소자로 구성될 수 있으며, R2 및 R3 저항소자를 연결하는 노드의 전압이 열전소자로 공급된다.
바이패스부(233)는 전압 분배부(232)에 흐르는 전류의 우회 경로를 제공할 수 있다. 바이패스부(233)는 전압 분배부(232)에 병렬 연결되는 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 바이패스부(233)는 전압 분배부(232)를 구성하는 저항 소자 중 적어도 하나의 저항 소자에 병렬 연결되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 바이패스부(233)는 콜렉터단과 이미터단이 전압 분배부(232)를 구성하는 저항소자 R4에 병렬 연결되고 베이스단이 제어부(234)에 전기적으로 연결되는 바이폴라 정션 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있다. 바이패스부(233)는 베이스단에 인가되는 전압에 따라 턴온되고, 저항소자 R4에 흐르는 전류는 바이패스부(233)를 통하여 흐르게 된다.
제어부(234)는 정전압 출력부(231)의 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안 제1전압이 전압 분배부(232)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 소정 시간 이후에는 제2전압이 전압 분배부(232)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다. 제2전압은 제1전압보다 크다.
온도 감지부(235)는 열전소자의 온도를 센싱할 수 있다.
제어부(234)는 바이패스부(233)의 온오프 동작을 제어함으로써 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 제어부(234)는 비교기로 구성될 수 있으며, 입력단에 온도 감지부(235)에서 감지한 열전소자의 온도(T0)와 기 설정 온도(TREF)가 입력되고, 출력단은 바이패스부(233)의 베이스단에 연결된다. 제어부(234)는 열전소자의 온도(T0)와 기 설정 온도(TREF)를 비교하여 열전소자의 온도(T0)가 기 설정 온도(TREF) 이하가 되는 경우 바이패스부(233)의 베이스단을 턴 온 시키는 전압을 인가할 수 있다. 즉, 제어부(234)는 제1전압에 의하여 열전소자의 내부 저항이 충분히 커져 기 설정 온도 이상이 되는 경우, 바이패스부(233)를 턴 온시킴으로써 제2전압을 열전소자로 공급할 수 있다.
도9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고, 도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이다. 도9 및 도10을 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 정전압 출력부(241), 전압 분배부(242), 제어부(243) 및 전류 감지부(244)를 포함하여 구성될 수 있다.
정전압 출력부(241)는 전압원(100)으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(241)는 스위칭 모드 파워 서플라이와 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 정전압 출력부(241)는 모스 트랜지스터나 바이폴라 정션 트랜지스터등의 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며 입력 교류 전압을 입력 직류 전압으로 정류하고, 입력 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 직류 정전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
정전압 출력부(241)는 열전 소자로 공급되는 전압을 피드백 전압(VFEED)으로 입력받고, 피드백 전압(VFEED)을 기준 전압(VREF)과 비교하여 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(241)에서 출력하는 정전압은 열전소자로 공급되는 피드백 전압(VFEED)을 기준 전압(VREF)과 비교함으로써 조절될 수 있다.
전압 분배부(242)는 정전압 출력부(241)에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급할 수 있다. 전압 분배부(242)는 직렬로 연결되는 복수개의 저항소자를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 전압 분배부(242)는 순차적으로 직렬 연결되는R1, R2, R3 3개의 저항소자로 구성될 수 있으며, R2 및 R3 저항소자를 연결하는 노드의 전압이 열전소자로 공급된다.
전류 감지부(244)는 열전소자의 출력 전류를 센싱할 수 있다.
제어부(243)는 정전압 출력부(241)의 기준 전압을 제어하여 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다. 제어부(243)는 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안에는 정전압 출력부(241)에 제1기준 전압을 제공하여 제1전압이 전압 분배부(242)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 소정 시간 이후에는 정전압 출력부(241)에 제2기준 전압을 제공하여 제2전압이 전압 분배부(242)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다. 제2전압은 제1전압보다 크다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 제어부(244)는 IC회로로 구성될 수 있으며, 전류 감지부(244)에 열전소자의 출력 전류와 기 설정 전류를 비교하여 열전소자의 출력 전류가 기 설정 전류를 초과하는 경우 정전압 출력부(241)에 제1기준 전압을 제공하여 제1전압이 전압 분배부(242)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 열전소자의 출력 전류가 기 설정 전류이하가 되는 경우 정전압 출력부(241)에 제2기준 전압을 제공하여 제2전압이 전압 분배부(242)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다.
도11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 구성 블록도이고, 도12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자 전원 공급 장치의 회로도이다.
도11 및 도12를 참고하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 정전압 출력부(251), 전압 분배부(252), 제어부(253) 및 온도 감지부(254)를 포함하여 구성될 수 있다.
정전압 출력부(251)는 전압원(100)으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(251)는 스위칭 모드 파워 서플라이와 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 정전압 출력부(251)는 모스 트랜지스터나 바이폴라 정션 트랜지스터등의 반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며 입력 교류 전압을 입력 직류 전압으로 정류하고, 입력 직류 전압을 다른 레벨을 갖는 직류 정전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
정전압 출력부(251)는 열전 소자로 공급되는 전압을 피드백 전압(VFEED)으로 입력받고, 피드백 전압(VFEED)을 기준 전압(VREF)과 비교하여 정전압을 출력할 수 있다. 정전압 출력부(251)에서 출력하는 정전압은 열전소자로 공급되는 피드백 전압(VFEED)을 기준 전압(VREF)과 비교함으로써 조절될 수 있다.
전압 분배부(252)는 정전압 출력부(251)에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급할 수 있다. 전압 분배부(252)는 직렬로 연결되는 복수개의 저항소자를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 전압 분배부(252)는 순차적으로 직렬 연결되는R1, R2, R3 3개의 저항소자로 구성될 수 있으며, R2 및 R3 저항소자를 연결하는 노드의 전압이 열전소자로 공급된다.
온도 감지부(254)는 열전소자의 온도를 센싱할 수 있다.
제어부(253)는 정전압 출력부(251)의 기준 전압을 제어하여 열전소자로 공급되는 전압을 제어할 수 있다. 제어부(253)는 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안에는 정전압 출력부(251)에 제1기준 전압을 제공하여 제1전압이 전압 분배부(252)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 소정 시간 이후에는 정전압 출력부(251)에 제2기준 전압을 제공하여 제2전압이 전압 분배부(252)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다. 제2전압은 제1전압보다 크다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 제어부(253)는 IC회로로 구성될 수 있으며, 열전소자의 온도와 기 설정 온도를 비교하여 열전소자의 온도가 기 설정 온도 미만인 경우 정전압 출력부(251)에 제1기준 전압을 제공하여 제1전압이 전압 분배부(252)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어하고, 열전소자의 온도가 기 설정 온도 이상이 되는 경우 정전압 출력부(251)에 제2기준 전압을 제공하여 제2전압이 전압 분배부(252)를 통하여 열전소자로 공급되도록 제어할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전압원
200: 전원 공급 장치
300: 열전소자

Claims (13)

  1. 전압원으로부터 전원을 공급받아 정전압을 출력하는 정전압 출력부;
    상기 정전압 출력부에서 출력되는 정전압을 분배하여 열전소자로 공급하는 전압 분배부;
    상기 열전소자의 출력 전류를 센싱하는 전류 감지부 및
    상기 정전압 출력부의 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안 제1전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하고, 상기 제1전압의 인가로 인하여 상기 열전소자의 내부 저항이 상승하여 상기 출력 전류가 기 설정 전류 이하가 되면, 상기 제1전압 보다 큰 제2전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1전압은 상기 열전소자가 예열되기 전 낮은 내부 저항값일 때 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 예열전압으로서 구동전압인 상기 제2전압보다 낮은 값을 가지도록 설정되며, 상기 제1전압은 상기 전압원의 구동 시점부터 상기 열전소자의 내부 저항이 과전류를 방지할 수 있는 저항치를 가지는 시점까지 상기 열전소자에 인가되는 열전소자 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 분배부에 흐르는 전류의 우회 경로를 제공하는 바이패스부를 더 포함하는 열전소자 전원 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바이패스부의 온오프 동작을 제어함으로써 상기 열전소자로 공급되는 전압을 제어하는 열전소자 전원 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바이패스부는 상기 전압 분배부에 병렬 연결되는 반도체 스위칭 소자를 포함하는 열전소자 전원 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바이패스부에 병렬 연결되며 상기 전압 분배부에서 출력되는 전압에 의하여 충전되어 상기 반도체 스위칭 소자를 턴 온 시키는 캐패시터 소자를 포함하는 열전소자 전원 공급 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 열전소자의 온도를 센싱하는 온도 감지부를 더 포함하는 열전소자 전원 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 열전소자의 온도가 기 설정 온도 이상이 되면 상기 열전 소자 구동 전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하는 열전소자 전원 공급 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정전압 출력부는 상기 열전 소자로 공급되는 전압을 피드백 전압으로 입력받고, 상기 피드백 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 정전압을 출력하는 열전소자 전원 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 정전압 출력부의 기준 전압을 제어하여 상기 열전소자로 공급되는 전압을 제어하는 열전소자 전원 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 정전압 출력시점부터 소정 시간 동안에는 상기 정전압 출력부에 제1기준 전압을 제공하여 상기 제1전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하고, 상기 소정 시간 이후에는 상기 정전압 출력부에 제2기준 전압을 제공하여 열전 소자 구동 전압이 상기 전압 분배부를 통하여 상기 열전소자로 공급되도록 제어하는 열전소자 전원 공급 장치.
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