KR19990071587A - 무정전 전원 장치（ups）카드 - Google Patents

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Abstract

데이터기억소자 및 관련 모니터를 가진 컴퓨터를 무정전 전원장치(UPS)로서, 상기 컴퓨터는 라인 전원을 수신하는 내부 스위치 모드 전원(SMPS) 장치에 의해 공급된 전원상에서 동작하는 UPS 에 있어서,
상기 UPS 는 컴퓨터내에 설치하는 내부 소자로 구성되고, 상기 내부소자는 백업(back up) 전원을 공급하여, 전원 비정상 및 잡음으로부터 컴퓨터 및 모니터를 보호하는 것을 특징으로 한다.

Description

무정전 전원 장치（ＵＰＳ）카드
현대의 개인용 컴퓨터(pc)는 회사 및 사무실에서 전용 사용자에 의해 점점 더 이용되어 왔다. 이의 고장 또는 오동작으로 데이터 및 정보가 상실되어 상당한 비용이 치러지게 될 수 있다. 불행하게도, 우수한 유틸리티(utility) 전원으로도 개인용 컴퓨터의 동작에 대한 신뢰성이 보장되지 않는다. 정전, 비정상 전압 및 과도부(transients)는 동작을 방해하거나 정지시키며, 중요한 데이터를 소거하며, 부품 성능 저하 및 하드웨어 고장을 유발시킨다.
내부 UPS 카드에 관한 본 발명은 개인용 컴퓨터 및 슈퍼 VGA 칼러 스크린과 같은 모니터에 전원을 공급하고, 정전을 포함한 모든 전원 디스럽션(disruptions)에 대비하여 컴퓨터 및 스크린을 보호하도록 설계된다. 이런 카드는 컴퓨터내에 예를 들어 통상의 버스 슬롯(slots)내에 설치되고, 단지 하나 또는 둘의 버스 슬롯을 필요로 하며, 컴퓨터 및 모니터 또는 스크린 양자를 백업(back up)할 전원을 갖는다. 이는 매우 작은 인버터를 이용함으로써 가능하게 되며, 이런 인버터는 고효율로 DC 또는 AC 에 대한 220/110V 에 대해 예를 들어 12V 슬림(slim) 배터리(약 20mm)를 고 DC 또는 AC 전압, 통상적으로 280V 로 반전시킨다. 인버터는 고주파, 15 내지 200KHz, 양호하게는 약 25 KHz 와 고효율로 역할을 수행한다. 이는 상당한 저 Rds 온에 따른 Mosfet 트랜지스터 및 페라이트 변압기와 같은 저 프로파일 플레이너(planar) 변압기를 이용함으로써 성취된다. 플레이너 변압기의 출력에서의 고주파 스텝-업(step-up) 전압은 초고속 또는 고속 다이오드에 의해 정류된다. 이런 식으로, 우리는 컴퓨터 및 모니터 또는 스크린을 동작시킬 수 있는 DC 전압 출력을 얻는다. 마찬가지로, 플레이너 변압기를 가진 AC 인버터는 고 AC 전압을 발생시킬 수 있다. 컴퓨터 및 스크린은 발전된 DC 또는 AC 전원으로 부터 직접 수행할 수 있다.
본 발명의 UPS 카드는 양호하게도 그 자신의 전원 스위치를 가지지 않지만, 컴퓨터와 함께 pc 전원 스위치에 의해 턴 온 및 오프된다. 이런 식으로, 카드에 전원 공급하기가 쉽고, 그의 최소의 설치로 간소화하며, 이는 적당한 기구로 2분 이하 걸린다. 그러나, UPS 가 UPS 카드 브래킷(bracket)상에 위치될 수 있는 독립 온/오프 스위치에 의해 활성화되게 할 수 있다.
카드는 또한 사이즈 및 배선을 거의 변화시키지 않고 pc 전원 공급(SMPS) 장치내에 설치될 수 있다.
본 발명은 아래의 도면을 참조로 더욱 더 이해된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 UPS 카드의 개략적인 평면도이다.
도 2a 는 도 1 의 UPS 카드의 배면도이다.
도 2b 는 도 1 의 UPS 카드의 정면도이다.
도 3 은 본 발명의 UPS 카드의 일실시예가 설치되는 컴퓨터를 설명한 개략적인 배면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 UPS 카드의 블록 다이어그램이다.
도 5 는 저/고 전압 검출기 및 저 배터리 경보 수단을 포함한 전자 회로이다.
도 6 은 본 발명의 인버터의 구성도이다.
도 7 은 본 발명에 따라 주요 라인으로 부터의 자동 충전기의 회로 다이어그램이다.
도 8 은 UPS 카드를 동작시키는 조건부(conditional) 전자 회로이다.
도 9 는 본 발명의 UPS 카드로 이용하기 위한 선택적인 배터리 충전기 시스템의 구성 설명도이다.
도 10 은 도 9 의 배터리 충전기의 회로 다이어그램이다.
도 11 은 본 발명에 따른 DC-AC 인버터의 블록 다이어그램이다.
도 12 는 도 11 의 마이크로컨트롤러에 의해 발생된 출력 파형을 설명한 것이다.
도 13 은 도 2b 의 RJ1및 RJ2를 참조로 서지(surge) 보호에 따른 RFI/EMI 필터의 회로이다.
도 14 는 PC-SMPS 내에 봉입된 UPS 의 구성 다이어그램이다.
본 발명은 내부 카드형의 무정전 전원 장치(UPS)에 관한 것으로써, 특히 전원 인터럽션(interruption)이 일어날시에 어떤 데이터도 확실히 상실되지 않을 수 있는 내부 카드형 UPS 에 관한 것이다. 이런 카드는 백업 전원을 pc 및 스크린에 제공함으로써, 이들이 온 상태에 있고, 사용자가 하드 디스크와 같은 데이터 기억 소자상에 데이터를 저장하게 하며, 컴퓨터를 안전하게 턴 오프한다.
본 발명의 내부 카드형 UPS 는 특히 하드 및 플로피 디스크와 같은 데이터 기억 소자 및, 내부 또는 외부 모뎀/팩스와 같은 선택적인 다른 하드웨어를 가진 컴퓨터와 SVGA 스크린 또는 다른 모니터 내부에서 유용하다. 컴퓨터는 라인 전원을 수신하는 내부 스위치 모드 전원 공급(SMPS) 장치로 부터 DC 전압을 수신한다. 내부 카드는 라인 전원이 디스럽트되거나 비정상적인 시에 백업 전원을 공급한다. UPS 카드는 빌트인(built-in) 배터리 및, 라인 전원이 이용 가능할 시에 상기 배터리를 충전기를 갖는다. 카드는 또한 고주파로 발진하는 DC-DC 또는 DC-AC 고 전압 인버터를 활성화시키는 수단을 갖는다. DC-DC 인버터는 정류후에 상기 컴퓨터 및 스크린을 동작시키도록 고 DC 전압 출력을 제공하는 데, 이때 라인 전원은 정상적인 소정의 범위(정상=220V 또는 110V ± x%) 밖이다.
인버터는 통상적으로 저 프로파일 변압기, 통상적으로는 플레이너 또는 정류 페라이트 변압기를 사용하는 데, 이런 변압기는 작아 인쇄 회로 기판상에 위치될 수 있기 때문에, 카드형 UPS 는 얇고, 하나의 pc 슬롯내에 설치되거나, PCB 레이아웃(layout) 및 사이즈를 변경시킴으로써 컴퓨터 전원 공급(SMPS) 장치내에 설치될 수 있다. 카드는 주요 라인이 작은 점퍼(jumper) 케이블을 통해 RS232 커넥터상에 오프이거나 비정상적일 시에 2 개의 포인트를 쇼트 아웃(short out)할 수 있으며, 소프트웨어와 함께 서버/독립형(stand alone) 컴퓨터에 명령하여, 파일을 폐쇄하고, 서버 및 다른 컴퓨터간의 통신과 서버/독립을 다운 로드(down-load)한다. 본 발명의 내부 UPS 카드는 또한 외부 점퍼 케이블 필요로 하지 않는 데에 적합할 수 있다.
도 1, 2a 및 2b 에서, 제각기 평면도, 배면도 및 정면도로 본 발명의 일실시예에 따라 구성되고 동작하는 UPS 카드(10)가 개략적으로 도시된다. 카드(10)는 다른 일 중에서 컴퓨터내의 슬롯내로 삽입하기 위해 공지된 바와 같이 커넥터와 함께 금속판(14)에 부착된 인쇄 회로 기판(12)을 포함한다. 카드(10)는 배터리(16), 플레이너 변압기(18) 및 배터리 충전기(20)를 포함한다.
본 발명의 한 특정한 특징으로서, UPS 카드(10)는 컴퓨터내의 하나 또는 둘의 통상적인 버스 슬롯내에 적합할 만큼(도 2a에 도시된 바와 같이) 좁다는 것이다. 도 2a 에서, x 는 대략 10 내지 22mm 일 수 있다. 도 3 은 pc 슬롯내에 삽입되는 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS 카드(10)를 가진 컴퓨터(22)의 배면도이다.
컴퓨터(22)는 또한 통상적인 프린터(24) 및 RS 232 26 커넥터와 전원 공급 장치(32)를 포함한다.
UPS 카드는 컴퓨터내의 프리(free) 카드 슬롯중의 어느 하나 내에 설치될 수 있다. 도 3 에 도시된 바와 같이, AC 주 라인(28)은 UPS 카드(10)에 직접 접속되고, 쇼트 점퍼 케이블(30)은 UPS 카드(10)를 컴퓨터 전원 공급(SMPS) 장치(32)에 접속한다. 전원 공급 장치(32)로 부터, 라인(34)은 (도시되지 않은) 모니터로 진행한다. 따라서, 전류는 주 라인(28)에서 UPS 카드(10)로 흐르고, UPS 카드(10)에서, 컴퓨터 및 스크린 양자 모두에 전원을 공급하는 전원 공급장치(32)로 흐른다. 선택적으로, UPS 카드(10)는 내부적으로 SMPS(32)에 결합될 수 있기 때문에, 도 14 에 도시된 바와 같이 어떤 점퍼 카드로 요구되지 않는다.
도 4 및 5 는 제각기 본 발명에 따른 내부 UPS 카드의 개략적인 블록 다이어그램 및 전자 회로이다. 도 4 에서, 부분 A, B, C, D, E, F, G, I 및 J 은 블록 다이어그램으로 도시되고, 동작은 아래와 같다.
AC 주 전원은 (도 5에서와 같이 LITTELE 센스 PCB 변압기 T1 를 통해)저 전압 검출기 D 및 고 전압 검출기 C 로 진행한다. 조정 가능한 기준 전압 J 은 저 및 고 전압 검출기 D 및 C 에 공급되으로써, 소정의 값으로 세트될 수 있다. 기준 전압은 R6 및 R7 멀티-턴(multi-turn) 전위차계에 의해 세트될 수 있다(도 5 참조). 저 및 고 전압 검출은 여기서 LM339(QUAD OP AMP)로서 도시된 집적 회로 UIA-D 에 의해 수행되며, 이런 회로는 비교기서 작용한다. 비교기 D 또는 C 가 고 전압 또는 저 전압 AC 주 전원으로 활동적일 시(즉, 정전), 관련 비교기의 출력은 도전적이게 되고, 포인트 CP(도 5)가 접지 전위로 되는 트랜지스터 Q2 상에서 고(도 5의 UIC 또는 UID 핀 (13 또는 14))로 스위치한다. 릴레이 K1 는 그때 스위치 온하여, 위치를 변경시킴으로써, COMP1 및 COMP2 (컴퓨터 및 스크린에 대한 출력)은 (아래에 기술되는) INV1 및 INV2 포인트에 접속되며, 이때 릴레이 K1 은 주 전원에서 분리한다. INV1 및 INV2 포인트는 DC-DC/AC 인버터 G 의 출력에 접속된다(도 6 에서 상세히 설명되는 바와 같은) 인버터 G 는 2개의 출력 핀(14 및 11)상에 25KHz 사각파 펄스를 제공하는 발진기로서 작용하는 SG 3525 IC 와 작업한다. 이런 IC 는 핀(10)이 접지될 경우에만 동작할 수 있다.
INH(INH=inhibit)라 칭하는 SG3525의 핀(10)은 포인트 "CP"에 접속됨으로써(K1 릴레이에 가까운 도 5/3 참조), AC 주 전원이 정상 범위 밖에 있을 시에 활동적이게 된다(이는 통상적으로 220V 시스템에 대히 저=196V, 고=250V로 세트되지만, 소정의 값으로 세트될 수 있다). 인버터 IC SG3525는 발진하기 시작하여, 컴퓨터 및 스크린이 몇 분 동안 배터리 전원 B 으로 부터 동작하게 하는 고 전원으로 고 DC 전압출력을 발생시킨다.
SG3525 IC 가 비활동적인 한, C "CP" 가 고이고, 어떤 전원도 배터리 B 에서 취해지지 않음), 배터리는 자동으로 라인(30)을 통해 주 라인 전원을 수신하는 자동 충전기 A 에 의해 충전된다. 충전기의 변압기 T2 (도 7 참조)는 이의 출력을 2개의 다이오드 6A6 및 470 UF 캐패시터에 의해 정류한 후에(16.5V) 제공하는 소형 PCB 장착 변압기이다. 이는 제너 다이오드 5.1V 와 함께 VLM7808 + V 제너의 전체 출력 전압 = 8 + 5.1 = 13.1 V DC 를 제공하는 LM7808 과 같은 조정기에 공급된다. 저항 6.8 옴＼3W 은 배터리에 대한 출력 전류를 150 내지 200mA 로 제한할 수 있다. 이런 전압 및 전류 충전기는 작은 12V＼2AH 납 또는 다른 배터리이다. 배터리의 전위가 충전기의 출력과 동일하게 되기 때문에 충전기 A 는 배터리가 완전히 충전될 시(통상적으로 13.1V) 자동으로 정지한다. 충전기는 항상 배터리에 접속되고, AC 주 전원이 존재할 시에 배터리를 충전한다. 어떤 AC 주 전원도 존재하지 않을 시에는 배터리에 영향을 주지 않기 때문에(방전한다). 이런 유니트 A(도 7 에서 상세히 기술됨)는 완전히 독립한다.
선택적으로, 충전기 A 는 주 라인(30) 대신에 PC 버스 슬롯에서 라인(35)을 통해 전원을 수신하고, 배터리 B 를 충전하도록 고 전압으로 수신된 전압(5V)을 높일 수 있다. 다른 출력 전압은 조정기 78XX 및 V 제너를 적당히 변화시킴으로써 획득될 수 있다.
도 6(도 4의 인버터 G)에서, SG3525 IC 의 출력은 제각기 Q5 를 구동할 2개의 작은 트랜지스터 Q1, Q2 및, Q6 을 구동할 Q3, Q4 를 통해 Mosfet 전원 트랜지스터 Q5 및 Q6 에 공급된다. 이런 트랜지스터는 적당한 동작을 위해 Mosfets를 충전＼방전할 수 있다. Mosfets 의 드레인 출력은 페라이트 저 프로파일 변압기(상당한 저 프로파일 H=15mm을 위한 플레이너 변압기)인 T3의 양 측면에 접속된다. 하나의 적당한 변압기는 리손 레전의 페이톤 플레이너 마그네틱스 사에 의해 제조된 모델 번호 5557 이다. 제 1 차 변압기의 중심부는 배터리에 접속된다. Mosfets Q5 및 Q6 이 발진하지 않는 한, 어떤 전원도 배터리에서 취해지지 않는다. SG3525가 활동적이게 될 시에, Q5 및 Q6 은 고주파, 즉 25KHz(이는 15KHz 내지 200KHz의 다른 고주파일 수 있다)로 발진한다.
플레이너 페라이트 변압기 T3는 푸시-풀로 동작하기 시작하여, 그의 2차 변압기내에 상당한 고효율 및 저 손실에 따른 상당한 고전압 AC=280V＼25KHz 를 제공한다. 이런 효율은 92% 보다 더 좋다. 2차 T3 는 4개의 초고속 다이오드로 구성되는 정류기 브리지에 공급되고, 평활 캐패시터 C2 와 함께 고 DC/AC 전압, 고 전원 출력을 제공한다(도 4의 G 로 부터의) 상기 추력은 포인트 INV1 및 INV2 에 대한 K1 릴레이에 공급된다(또한 도 5/3 참조).
전술된 바와 같이, AC 주 전원이 저(정전) 또는 고 일시에, 인버터 출력은 부하(컴퓨터 및 스크린)에 접속된다. K1 릴레이의 스위칭 시간은 1 내지 3 밀리초이기 때문에, 컴퓨터 전원 공급 캐패시터는 데드 타임(dead time) 동안에 전원을 제공한다. 이런 시간은 매우 짧다. 주 전원이 196V 로 떨어질 시에 전환(change over) 되기 때문에, 컴퓨터 SMPS 캐패시터는 여전히 충전된다. 이런 식으로, 컴퓨터 및 스크린은 온 상태에 있고, 어떤 데이터도 상실되지 않는 데, 그 이유는 K1 릴레이가 주 전원이 소정의 범위 밖에 있을 시에 주 전원에서 컴퓨터 및 스크린을 분리하기 때문이다. 카드는 또한 스파이크, 서지, 전압 및 "점프"에 대비하여 하드웨어를 보호한다. 따라서, 완전한 보호 솔루션이 입증된다.
모든 부품은 PC 슬롯 중의 하나내에 설치되는 인쇄 회로 기판상에 있다. 이는 페라이트 변압기가 저 프로파일을 갖기 때문에, 즉 플레이너이기 때문에 가능하게 된다(플레이너 변압기는 상당한 저 프로파일 = 15mm 를 갖는다. 다른 "정규" 페라이트 또는 어느 다른 저 프로파일 플레이너 변압기도 양호하다). 변압기의 1차 전압 = 12V 배터리에 대한 2 x 9.8V, 2차 전압 = (320V까지일 수 있는) 28V 이다. 이런 전압은 주 전압 x1.41 = 최대 310V 로 계산된다.
UPS 카드는 전원 스위치를 갖지 않기 때문에, 사용자는 스위치 온하도록 컴퓨터의 뒷면에 손을 뻗을 필요가 없다. 이는 또한 컴퓨터 수송에도 적용된다. 유일한 전원 온 또는 오프는 컴퓨터 전원 스위치이다.
도 6 은 참조로, SG 3525 IC 는 그의 전원을 VSG 라 칭하는 포인트에서 획득한다. VSG 포인트는 도 8 에서 K2 릴레이 포인트 B' 에 접속된다. 도 4 에서 "I"로 표시되고, 도 8 에서 상세히 설명되는 상기 릴레이 K2 는 컴퓨터가 온 상태일 시에만 12V 전원을 IC SG3525에 공급한다. 이는 아래와 같이 작업한다. 컴퓨터내에 접속된 카드는 컴퓨터 보드(board) 포인트 B2, B31 및 B3, B29(도 9 참조)로 부터 K2 6V 릴레이를 활성화시키는 5V DC(B1, B31=GBD 및 B3, B29 = 5V DC)를 수신한다. PCI 와 같은 다른 형의 케넥터는 또한 전압을 SMPS 에서 스텝-업 인버터/충전기(도 10)에 공급하는 데에 이용될 수 있다. K1 의 포인트 B' 및 A' 는 PC 가 스위치 온 될 시에(주 전원이 온 및 정상 상태일 시에) 접속된다. A'는 배터리의 양 단자에 접속되기 때문에, B' 는 배터리 전압을 SG3525 IC 로 전달하여, 이를 인에이블(enable)시킨다. 전원이 정전될 경우, SG3525 는 핀(10)상에서 접지를 검출하여, VSG=9 내지 12V일 경우에만 발진하기 시작한다(도 6 참조). VSG 는 설명되는 바와 같이 이미 이런 전압을 갖고 있다. 또한, 주 전원에서 인버터로 스위치할 동안, PC 머더보드(motherboard)는 인버터가 인에이블되도록 전원을 K2 릴레이에 제공한다(도 8 참조). 상기 조건으로 인버터는 몇분동안 백업 전원을 컴퓨터 및 스크린에 제공하도록 발진한다. 사용자는 하드 디스크 또는 다른 데이터 기억 소자상에 데이터를 저장하고, 컴퓨터를 턴 오프할 수 있다. 컴퓨터가 턴 오프될 시에, PC 머더보드는 전압을 K2 릴레이(도 8)에 의해 인버터(도 6 의 VSG)에 제공하지 않고, 인버터는 턴 오프된다. 인버터를 다시 동작 및 인에이블하기 위하여, 사용자는 AC 주 전원에 도달할 전원을 기다려야 한다. 동작 시점에 어떤 AC 주 전원도 없을 경우, UPS 카드는 오프 위치에 있고, 우연의 동작＼배터리 방전 및 전기 쇼크의 걱정없이 수송될 수 있다. 카드는 (전술된 바와 같이) 컴퓨터내에 설치될 경우에만 동작할 수 있고, 컴퓨터의 전원 스위치는 온 상태에 있고, AC 주 전원은 존재한다.
UPS 카드가 오프일 시에, 배터리로 부터 흐르는 전류는 전혀 없다. 이는 배터리가(셀프(shelf)상에서) 사용중이지 않을 시에 방전하지 않도록 하는 데에 중요하다.
카드는 또한 경보 버저(buzzer)(45)를 활성화하는 저 배터리 경보기(도 5 의 UIB 및 도 4 의 E)를 갖는다. 비교기 UIB 는 도 4의 기준 전압 J 및 도 5 의 R4와 배터리 전압을 비교하고, 배터리가 사전 결정된 값(약 10.5V) 보다 작을 시에, UIB 의 출력은 고로 되고, Q1 트랜지스터를 스위치 온하며, 경보기에 소리가 나도록 버저(45)를 활성화시킨다. 이는 아래에 기술되는 바와 같이 차단하도록 1분간만 사용자에게 경고한다.
사용자가 컴퓨터를 스위치 오프하지 않았을 경우, 자동 차단 시스템(도 4의 F)은 이를 행한다. 이런 시스템은 비교기 UIA(도 5)로 구성된다. 배터리가 저, 즉 10V 로 진행할 시에, 최대 허용 저 레벨, UIA 은 고로 되고, 다이오드 D4 및 D5 를 통해 전압을 고\저 검출기의 비교기에 제공한다. 이는 AC 주 전원을 복귀시키고, UIC 및 UID 의 출력은 저로 된다. 이는 Q2 가 개방되게 하고, "CP" 포인트는 고로 진행하여, 인버터가 정지하게 하고, 릴레이 K1 가 해제하게 한다. 이런 식을, 어떤 전류도 배터리로 부터 유도되지 않는다. 이런 상황은 배터리가 다시 충전될 시에 변한다.
카드는 또한 입력 잡음 필터를 갖기 때문에, 컴퓨터는 RFI/EMI 잡음에 대해 보호된다(도 5 의 최상부 좌측) UPS 카드는 또한 도 13 에 도시된 서지 보호 회로를 가진 다른 RFI/EMI 필터(CM1, CM2, LM1 및 LM2)를 포함한다. 이런 회로는 전화선을 통한 부주의한 고전압 스파이크로 인해 비싸게 치이는 하드웨어 손상으로 부터 컴퓨터를 보호한다. 커넥터 RJ1(70) 및 RJ2(72)(도 1 및 2b 참조)는 제각기 입력 및 출력을 갖는 데, 여기서 전화선은 입력(70)에 접속되고, 출력(72)은 RFI/EMI 잡음 및 스파이크로 부터 컴퓨터를 보호하도록 외부 또는 내부 모뎀/팩스에 접속된다. RV1 배지스터(80) 및 GT 가스 방전 관(82)(도 13)은 전화선의 고전압 스파이크를 클램프한다.
아래의 것은 본 발명의 UPS 카드와 종래의 UPS 장치의 다른 차이다.
1. 컴퓨터 및 스크린 양자를 동작시킬 수 있는 종래의 UPS 장치는 케이블에 의해 컴퓨터에 결합되는 부피가 큰 별개의 박스이다. 본 발명의 UPS 카드는 그의 사이즈 및 설계로 인해 컴퓨터 그 자체내의 하나 또는 둘의 슬롯내에 직접 맞게 한다.
2. 가장 중요하게는, 본 발명의 DC/DC 인버터는 다른 DC/DC 인버터와 매우 다른데, 그 이유는 컴퓨터와 함께 스크린을 동작시킬 수 있는 고전압 전원 280V\120W 가 제공되기 때문이다. 다른 UPS 카드는 스크린을 동작시킬 수 없다. 사용된 DC/DC 변환기는 PC 머드보드에 대한 저 DC 레벨로 변환시킨다. 통상적으로, 이들은 +5, -5, +12, -12V DC 를 공급하고, 컴퓨터로만 백업시키며, 스크린으로는 백업시키지 않는다.
3. 다른 형의 UPS 카드에서, 사용자가 스크린을 볼 수 없기 때문에, 카드는 조정되어, 사용자의 소프트웨어에 알맞은 소프트웨어와 함께 나타난다. 그래서, 설치는 더욱 복잡하게 된다.
4. 본 발명의 카드는 또한 비정상 전원 전압(상당한 고, 스파이크, 드롭 아웃(drop out)등)에 대해 컴퓨터 하드웨어를 보호한다.
5. 카드는 우연의 동작에 대해 보호된다. 이는 컴퓨터내에 위치될 때까지 동작될 수 없다.
6. 카드는 전원 스위치를 갖지 않으며, 컴퓨터 전원 스위치로 부터 "스마트(smart)"하게 동작하여, 사용을 더욱 쉽게 한다.
7. 카드가 카드 사이즈내의 완전한 UPS 이기 때문에, 설치하기가 매우 쉽다. 카드를 PC 슬롯내에 플로그하고, 컴퓨터 커버를 덮으며, 어느 "정규" UPS = 메인에서 UPS 카드까지의 케이블 및, 카드에서 컴퓨터 전원 공급 장치까지의 케이블 처럼 접속한다. PC 전원 공급 장치에서, 양호하게도 스크린에 대한 어떤 접속도 필요하지 않도록 스크린에 병렬로 접속한다. 그러나, 부가적인 출력 커넥터는 스크린에 직접 접속하기 위해 카드 브래킷상에 제공될 수 있다.
8. 변환기의 효율은 92% 이상이고, 작은 사이즈/용량 배터리를 사용하게 한다.
도 9 에서, 선택적인 배터리 충전기(50)가 도시된다. 충전기(50)는 PC 버스 확장 슬롯(52)으로 부터 전원을 받아, PC 전원 공급장치(54)로 부터 PC 버스에 나타나는 5V(또는 12V)를 사용한다. 도 9 의 Vcc 전압은 전류를 낮추어, 각 핀상의 부하를 낮추도록 더욱 양호한 전류 흐름을 위해 2개의 접지 포인트(핀 B1 및 B31)과 2개의 양 포인트(핀 B3 및 B29)로 부터 취해진다.
입력 전류는 약 0.5 및 1.2A 사이에 있을 수 있다. 양호하게도, 각 핀은 전체 0.6A 에 대해 0.25A와 같은 전류의 절반을 제공한다. 이는 스텝 업 변환기(56)에 공급되고, 그의 전자 회로는 도 10 에 도시된다. 스텝 업 변환기(56)는 5V를 배터리를 알맞게 하는 전압(통상 12 내지 27V)으로 변화시켜, 배터리를 충전한다. 스텝 업 변환기(56)는 사용중인 배터리 용량(통상적으로 2AH 배터리를 용량에 대한 200mA)에 따른 전류 충전을 제한하는 출력 전류 제한 저항(RX)을 갖는다. RX 는 일반적으로 1 및 10옴 사이에 있고, 양호하게는 약 200mA 전류를 전하는 1.8AH의 배터리 용량에 대해 3옴이다. 출력은 전위차계에 의해 약 5V 및 약 24V 사이에, 양호하게는 18V 로 조정하여, Ni-cd 서브(sub) C 배터리로서 16.8V 공칭 전압의 배터리를 충전하도록 14.4V 공칭 전압 또는 20V 의 배터리를 충전할 수 있다.
도 10 에 도시된 회로는 코일(쵸크)을 통해 전류를 스위치하는 고주파 스위칭 부스트 변환기에 의존한다. 스위칭 주파수는 약 20KHz 내지 약 200KHz, 통상적으로는 100KHz의 범위에 있을 수 있다. 사용되는 집적 회로는 피드백 루프를 가져, 출력 전압이 안정을 이룬다. 캐패시터 CX 는 리플(ripple)를 감소시켜, 5V가 정전후에 남아 있을 동안(즉, 메인에서 인버터로 스위치할 동안)에 시간을 연장하도록 제공된다. 배터리가 완전히 충전될 시에, 배터리의 전위는 충전기의 전위와 동일하고, 충전을 정지한다(240mA에서 10mA으로의 전류 드롭은 14.4V 공칭 전압의 12셀 NiCad 배터리로 측정된다). 이는 충전기가 상당한 소형이게 한다. 이런 충전기는 도 4 의 A 로서 도시된다.
도 11 에서, DC-AC 스텝 업 인버터(도 4 의 G)가 도시된다. 이런 인버터는 마이크로칩(TM) 마이크로컨트롤러(58)(PIC 16C73형) 및 아날로그-디지털(A/D) 변환기(59), 조정기(62), 스텝 업 플레이너 변압기(60)를 가진 구동 회로, 필터/데모 듀레이터(demo dulator)(66) 및, 필터(64를 가진 피드백 정류기를 포함한다. 마이크로 컨트롤러(58)은 배터리로 부터 전원을 수신하는 조정기(62)에서 조정된 5V 를 수신한다. 비정상 전원이 있을 시에, 포인트 CP 에서 접지 신호를 수신하는 마이크로 컨트롤러(58)는 구동회로(60)내의 (도시되지 않은) 논리 레벨 Mosfet 전원 트랜지스터로(타이밍이 도 12 에 도시되는)출력 펄스 A 및 B 를 발생시킨다. 각 프레임/펄스 트레인(A 또는 B)은 주파수 가변 충격 계수 펄스 C 로 구성된다. 스텝 업 변압기에 의해 증폭되는 상기 펄스는 변압기의 1차 권선(61)을 통해 공급된다. 변압기의 2차 권선은 AC 전원을 출력하도록 복조하는 필터/복조기(66)에 접속된다. 피드백 루프는 보조 2차 권선(65)으로 부터의 변압기의 출력 및 마이크로 컨트롤러(58)에 공급되는 보정 피드백 펄스를 발생시킬 피드백 정류기(64)를 활용하여, 부하의 변화에 따라 펄스 드레인 A 및 B 의 모든 펄스의 충격 계수를 변화시킴으로써 AC 출력을 안정화시킨다.
본 발명은 예로서 단지 전술된 것으로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 아래의 청구의 범위로서만 제한된다.

Claims (19)

  1. 데이터 기억소자 및 관련 모니터를 가진 컴퓨터용 무정전 전원장치(UPS)로서, 상기 컴퓨터는 라인 전원을 수신하는 내부 스위치 모드 전원(SMPS)장치에 의해 공급된 전원상에서 동작하는 UPS 에 있어서,
    상기 UPS 는 컴퓨터내에 설치하는 내부소자로 구성되고, 상기 내부소자는 백업(back up) 전원을 공급하여, 전원 비정상 및 잡음으로부터 컴퓨터 및 모니터를 보호하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  2. 제각기 200 내지 320 볼트의 DC 전원 출력이나, 220/110V 50/60 Hz 의 AC 전원 출력을 제공하는 내부 UPS 로서, 인쇄회로기판, 배터리, 자동 배터리 충전기, 150 내지 200 KHz 의 범위내에서 발진하는 DC-DC 또는 DC-AC 고전압 인버터, 저 및 고전압 검출기와,
    교환(change over) 스위치/릴레이를 구비하는데,
    이들 모두는 상기 인쇄회로기판상에 설치되고, 상기 내부 UPS 는 컴퓨터 온/오프 스위치에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 UPS.
  3. 제 1 또는 2 항에 있어서,
    상기 UPS 소자는 내부 카드인 것을 특징으로 하는 UPS.
  4. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
    UPS 는 컴퓨터의 스위치 모드 전원(SMPS) 장치내에 설치되는 것을 특징으로 하는 UPS.
  5. 제 2 내지 제 4 항에 있어서,
    분리 온/오프 스위치에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는 UPS.
  6. 제 3 항에 있어서,
    컴퓨터의 단일 버스 슬롯내에 적당하도록 크기가 정해지는 것을 특징으로 하는 UPS.
  7. 제 1 항 내지 6 항의 어느 항에 있어서,
    플레이너 변압기, 고주파 발진기, 전원 트랜지스터, 정류기 및 평활 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 플레이터 변압기는 페라이트 스텝-업 변압기인 것을 특징으로 하는 UPS.
  9. 제 1 내지 제 8 항에 있어서,
    통신 소프트웨어를 다운로드하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  10. 제 2 내지 9 항의 어느 항에 있어서,
    저 배터리 경보수단 및 배터리내의 전압이 사전 결정된 액셉트 가능 레벨 이하로 떨어질 시에 동작하는 자동 차단(Shut-off) 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  11. 제 1 내지 3 및 제 4 항 내지 10 항에 있어서,
    전화선 커넥터 및, 전화선에서 나타는 RFI/EMI 잡음 및 스파이크에 대한 컴퓨터의 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  12. 제 11 항에 있어서,
    UPS 카드는 쇼트 점퍼 케이블을 통해 전화선 및 팩스/모뎀 카드에 결합되는 것을 특징으로 하는 UPS.
  13. 제 2 및 7 항에 있어서,
    220/110V 50/60 Hz 의 AC 전원 출력을 제각기 제공하는데, DC 및 AC 고전압 인버터는 마이크로 컨트롤러 및 A/D 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  14. 제 3 항에 있어서,
    충전기는 제각기 각 접지 및 +V 에 대한 둘이상의 버스 핀을 통해 컴퓨터 버스 슬롯으로부터 저전압을 수신하여, 머더 보드상에서 각 핀 및 관련 도체를 통해 흐르는 전류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 UPS.
  15. 제 3 및 17 항에 있어서,
    배터리 충전기로서, 버스 슬롯으로부터 저전압을 수신하고, 더욱 고전압 배터리를 충전하도록 상기 저전압을 더욱 고전압으로 스텝업하는 스텝업 입버터/충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  16. 제 15 항에 있어서,
    스텝 업 인버터/충전기에 의해 수신된 저전압은 3 내지 12 볼트와, 5 내지 27 볼트의 고전압 사이에 있는 것을 특징으로 하는 UPS.
  17. 제 1 내지 16 항의 어느 항에 있어서,
    설명과 첨부한 도면에서 기술된 바와 같은 것을 특징으로 하는 UPS.
  18. 제 1 내지 17 항의 어느 항에 따른 내부 UPS 와 컴퓨터 및 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 UPS.
  19. 제 18 항에 있어서,
    UPS 카드는 AC 주 라인에 결합되고, 상기 UPS 카드는 또한 쇼트 점퍼 케이블을 통해 상기 컴퓨터의 내부 전원장치에 결합되는 것을 특징으로 하는 UPS.
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