KR20010017544A - 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치 - Google Patents

간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치에 관한 것으로, 간헐발진 펄스를 이용하여 메인전원를 공급하고 간헐발진 펄스를 실리콘 제어 스위치(SCS)를 이용하여 스탠바이 전원을 공급하도록 이루어져 있다.
따라서, 스탠바이 전원을 스탠바이 모드시 경부하 모드로 동작하는 것을 무부하 모드로 동작하도록 개선하고 스탠바이 전원을 마이컴의 5V전원만을 사용하여 소비전력을 2 Watt미만으로 절감할 수 있다.

Description

간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치{Apparatus for retrenching power dissipation using burst-mode}
본 발명은 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TV 전원의 스탠바이 모드시 간헐발진 신호를 이용하여 전원공급회로내의 경부하상태를 무부하상태로 전환함으로써 소비전력을 절감함시킬 수 있는 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스탠바이 전원을 필요로 하는 텔레비젼 또는 비디오 데이프 카세트 등의 전자기기에서는 스탠바이 모드시 전력을 소비하게 된다. 현재 전자기기의 스탠바이 모드시 소비전력은 6 내지 10 Watt이상이 되므로 스탠바이 모드시 전력소모를 줄일 필요가 있다.
특히, 유럽에서는 스탠바이 모드시 소비전력이 5 Watt이내가 되도록 규제하도록 하고 있으므로 유럽지역으로의 수출 물품은 규제를 피하기 위하여 필연적으로 스탠바이 모드시의 소비전력을 감소시켜야 함은 물론 전력절감을 위해서 어느 전자기기라도 스탠바이 모드시의 소비전력을 절감시킬 필요가 있다.
이하,첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 소비전력 절감장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 소비전력 절감장치의 구성을 보여주기 위한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 소비전력 절감장치는 AC전원을 정류시키는 정류부(1)와, 정류부(1)에서정류된 DC전원을 전자기기에서 필요한 DC전압으로 출력시키는 DC/DC 콘버터(2)와, DC/DC 콘버터(2)에서 출력된 메인 전원을 마이컴(7)의 제어하에 부하(4)에 공급되는 것을 단속하는 릴레이(3)와, DC/DC 콘버터(2)로부터 스탠바이 전원을 공급받고 릴레이(3) 구동 신호를 출력시키는 마이컴(7)과, DC/DC 콘버터(2)의 메인전원 출력에 따라 PWM(Pulse Width Modulation)펄스를 출력시키는 발진부(6)와, 발진부(6)의 PWM 펄스에 의해 스위칭되고 DC/DC 콘버터(2)의 구동을 제어하는 트랜지스터(Q1)와, DC/DC 콘버터(2)의 메인전원을 절연시켜 발진부(6)에 공급하는 포토커플러(5)를 구비하므로써 이루어진다.
이러한 종래의 소비전력 절감장치에 있어서, AC전원 투입시 AC전원은 정류부(1)에서 DC전원으로 정류한 후, DC/DC 콘버터(2)에 인가되어 메인전원 및 스탠바이 전원으로 출력되며, DC/DC 콘버터(2)에서 출력된 스탠바이 전원은 마이컴(7)에 구동 전원으로 인가된다. 이 때, DC/DC 콘버터(2)에서 출력된 메인 전원은 사용자가 파워 키를 눌러 이를 인식한 마이컴(7)에서 릴레이(3)를 구동시키지 않는 한 부하(4)에 공급되지 않는다. 따라서, 파워 온시키기 전까지는 메인 전원의 소비는 없다.
그러나, DC/DC 콘버터(2)의 메인 전원중 일부는 핫(HOT)전원과 콜드(COLD)전원의 절연을 위한 포토커플러(5)를 통하여 발진부(6)에 인가되며 발진부(6)는 포토커플러(5)를 통하여 인가되는 메인 전원의 전압 크기에 의해 PWM 펄스를 출력시킨다.
발진부(6)의 PWM 펄스는 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1)의 구동을 제어하게 되고 트랜지스터(Q1)의 구동에 따라 DC/DC 콘버터(2)는 정상적으로 구동되어 출력측으로 일정한 전압을 갖는 메인 전원 및 스탠바이 전원을 출력시킨다. 따라서, 스탠바이 모드시에도 발진부(6)와 트랜지스터(Q1) 및 DC/DC 콘버터(2)는 항시 구동을 하여야 하며 스탠바이 보드시 소비 전력의 대부분은 DC/DC 콘버터(2)와 트랜지스터(Q1)에서 소모된다.
이와 같은 종래의 소비전력 절감장치는 스탠바이 전원을 발생시키기 위해 DC/DC 콘버터와 트랜지스터 및 발진부가 계속 동작하여야 하나 통상 스탠바이 모드시 마이컴에서는 1 Watt의 미소전력을 소모하게 되므로 10 Watt이상의 전력을 소모하게 되는 스탠바이 전원의 대부분은 DC/DC 콘버터와 트랜지스터에서 소모하여 불필요한 전력낭비를 초래하는 문제점이 있다.
또한, 불필요한 전력을 전자기기의 각 소자에 공급함으로써, 각 소자들의 원활한 업무수행을 방해하고, 그 소자들의 수명을 단축하는 결과가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스탠바이 모드시 경부하 모드로 동작하는 것을 무부하 모드로 동작하도록 개선하고 스탠바이 전원을 마이컴의 5V전원만을 사용하여 소비전력을 2 Watt미만으로 절감할 수 있는 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치를 제 공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 SMPS(Switching Mode Power Supply) 트랜스부에서 출력되는 스탠바이 전원이 방전되는 것을 방지하여 소비전력을 절감하고, 전자기기의 각 소자의 평균수명을 연장시킬 수 있는 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 소비전력 절감장치의 구성을 보여주기 위한 회로도.
도 2는 본 발명의 구성을 보여주기 위한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 구성을 보여주기 위한 상세 회로도.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
20: 전원 정류부 21: 전원 트랜지스터부
22: SMPS 트랜스부 23: 스위칭부
24: 방전 방지부 25: 포토커플러
26: 메인 전원부 27: 스탠바이 전원부
28: 마이컴 29: 릴레이 구동부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메인 전원 및 스탠바이 전원을 공급받아 릴레이 구동신호를 출력하는 마이컴(28)과 마이컴(28)에서 출력되는 신호에 따라 릴레이를 구동하여 부하(30)에 메인 전원 및 스탠바이 전원을 공급하는 릴레이 구동부(29)를 구비하는 소비전력 절감장치에 있어서, 전원 코드로부터 입력되는 교류신호를 라인필터(20a)로 잡음을 제거하고 라인필터(20a)를 통과한 교류신호를 직류신호로 변환하는 전원 정류부(20)와; 전원 정류부(20)에서 출력되는 직류신호를 안정화시키기 위한 전원 트랜지스터부(21)와; 전원 트랜지스터부(21)에서 인가되는 직류전원을 부하(30)에서 필요한 메인전원 및 스탠바이 전원으로 변환하여 출력하는 SMPS 트랜스부(22)와; SMPS 트랜스부(22)에서 출력되는 전원중 필요한 전원만을 선택하여 출력하는 스위칭부(23)와; 스위칭부(23)에서 출력되는 전원의 방전을 방지하는 방전 방지부(24)와, 스위칭부(23)에서 출력되는 전원신호를 안정시키기 위해 분리절연하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 전원 트랜지스터부(21)로 전송하는 포토커플러(25)와; SMPS 트랜스부(22)에서 출력되는 메인전원을 수신하여 마이컴(28)에 수신신호를 전송하는 메인 전원부(26)와; SMPS 트랜스부(22)와 스위칭부(23)를 통과한 스탠바이 전원을 수신하여 마이컴(28)에 수신신호를 전송하는 스탠바이 전원부(27);로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.
전원 정류부(20)는 전원코드로 입력되는 교류신호를 직류신호로 변환시키는 것이고, 전원 정류부(20)에는 변압기를 사용한 반파 정류기, 중간탭 변압기를 사용한 전파 정류기, 브리지 전파 정류회로, 정류형 필터 등에서 하나를 선택하여 사용한다.
전원 트랜지스터(21)는 전력용으로 사용되며, 전원 정류부(20) 및 포토커플러(25)에 연결된다. 전원 트랜지스터부(21)에는 확산 접합형, 3중 확산 메사형, 3중 확산 플레이너형, 2중 확산 에피택시얼 메사형 및 고주파 전력 증폭용 트랜지스터로 쓰이고 있는 에피택시얼 플레이너형 전압 트랜지스터 등에서 하나를 선택하여 사용한다.
SMPS(Switching Mode Power Supply) 트랜스부(22)는 전원 트랜지스텅에 연결되며, 전원 트랜지스터부(21)에서 출력되는 직류전원을 일단 교류전원으로 변환한 다음, 변압기로 승압 또는 강압하여 다시 직류전원으로 정류하여 간헐발진 펄스를 발생시키다. SMPS 트랜스부(22)는 DC/DC 콘버터를 사용하는 것이 바람직하다.
스위칭부(23)는 SMPS 트랜스부(22)에 연결되며, SMPS 트랜스부(22)에서 인가되는 간헐발진 펄스에 의해 선택적으로 출력하여 스탠바이 전원으로 사용한다. 스위칭부(23)에는 실리콘 제어 스위치(SCS)와 정류부로 이루어져 있다.
방전 방지부(24)는 스위칭부(23)에 연결되며 스위칭부(23)에서 출력되는 전원이 방전되는 것을 방지하고, 포토커플러(25)는 스위칭부(23)에 연결되며 입출력간을 전기적으로 절연한다. 스위칭부(23)에서 출력되는 직류전원을 발광 다이오드(LED)에 의하여 광신호로 변환하여 송신하고 수신한 광신호는 수광부에 의하여 전기 신호로 복원한다. 포토커플러(25)의 입출력 사이는 광학적으로 결합되어 있을 뿐이고 전기적으로는 보통 1000V 이상의 내전압으로 완전히 절연된 상태로 되어있다. 발광소자로는 LED외 네온관 또는 텅스텐 램프 등이 사용되며 수광소자로는 CdS cell를 위시하여 포토 트랜지스터 또는 포토 달링턴접속 등이 일반적으로 사용되고 있다.
메인 전원부(26)는 SMPS 트랜스부(22)에 연결되며 SMPS 트랜스부(22)에서 출력되는 메인전원을 수신하고, 스탠바이 전원부(27)는 스위칭부(23)에 연결되며 SMPS 트랜스부(22)에서 발생된 간헐발진 펄스를 스위칭부(23)에서 정류되어 출력되는 스탠바이 전원을 수신한다.
마이컴(28)은 메인 전원부(26) 및 스탠바이 전원부(27)에 연결되며 메인 전원부(26) 및 스탠바이 전원부(27)에서 전송되는 전원을 수신하고, 필요한 전원을 각 부하(30)에 전달하기 위한 릴레이를 온/오프시키기 위한 릴레이 구동부(29)를 제어한다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예의 구성을 보여주기 위한 상세 회로도이다.
전원코드에서 입력된 교류전원은 라인필터(20a)에 연결되어 잡음이 제거되어 정류부(20b)의 다이오드(D1)에 접속된다. 정류부(20b)를 통과한 직류전원은 전원 트랜지스터부(21)의 베이스 단자에 접속하고, 에미터 단자는 접지하며 콜렉터 단자는 SMPS 트랜스부(22)의 1차측 코일에 연결한다.
SMPS 트랜스부(22) 2차측 코일의 한단자는 다이오드(D2)의 애노드 단자에 연결되고 다이오드(D2)의 캐소드 단자는 메인전원부(26)에 접속한다. 또한, SMPS 트랜스부(22) 2차측 코일의 한단자는 스위칭부(23)에 연결되어 스탠바이 전원부(27)와 공통으로 접속한다. 스위칭부(23)는 실리콘 제어 스위치(SCS)(23a)와 정류부(23b)로 구성된다. SMPS 트랜스부(22) 2차측 코일의 한단자는 실리콘 제어 스위치(SCS)(23a)의 애노드 단자에 연결하고, SCS(23a)의 캐소드 게이트 단자는 콘덴서(C) 및 저항(R)에 직렬 연결되어 SCS(23a)의 애노드 단자에 피드백시켜 연결한다. 또한, SCS(23a)의 캐소드 단자는 다이오드(D3)의 애노드 단자에 연결되며 다이오드(D3)의 캐소드 단자는 스탠바이 전원부(27)에 접속한다.
SMPS 트랜스부(22) 2차측 코일의 다른 한단자는 다이오드(D4)의 애노드 단자에 연결하고, 다이오드(D4)의 캐소드 단자는 스탠바이 전원부(27)와 발광 다이오드(LED)의 애노드 단자 및 트랜지스터(TR2)의 베이스 단자에 공통으로 접속한다.
트랜지스터(TR2)의 에미터 단자는 접지하고, 콜렉터 단자는 다이오드(D5)의 애노드 단자에 연결하며 다이오드(D5)의 캐소드 단자는 발광 다이오드(LED)의 캐소드 단자에 연결한다.
트랜지스터(TR3)의 베이스 단자는 발광 다이오드(LED)와 광학적으로 연결하고, 에미터 단자는 접지하며 콜렉터 단자는 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자에 접속하여 이루어져 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치에 대한 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메인전원을 이용하는 동작 상태에 대해 설명한다.
전원코드를 연결하여 교류전원이 입력되면 라인필터(20a)를 통과시켜 잡음을 제거한다. 잡음이 제거된 교류전원은 정류부(20b)에 의해 직류전원으로 변환되어 전원 트랜지스터부(21)의 베이스 단자에 연결되면, 직류전원이 증폭되어 SMPS 트랜스부(22)의 1차측 코일에 콜렉터 전류가 흐르기 시작한다. 이 콜렉터 전류는 SMPS 트랜스부(22)의 2차측 코일에 유기 기전력을 발생시킴과 동시에 간헐발진 펄스를 생성시킨다.
SMPS 트랜스부(22)의 2차측 코일에서 유기된 간헐발진 펄스는 정류부(22a)를 통과하여 직류전원으로 정류 및 평활되고, 이 직류전원을 메인전원부(26)에 전송한다. 메인전원부(26)는 정류 및 평활된 직류전원을 수신하여 마이컴(28)에 전송하면, 마이컴(28)은 릴레이 구동부(29)를 구동시켜 각 부하에 메인전원을 인가한다.
다음으로, 스탠바이 전원을 이용하는 동작 상태에 대해 설명한다.
전원코드를 연결하여 교류전원이 입력되면 라인필터(20a)를 통과시켜 잡음을 제거한다. 잡음이 제거된 교류전원은 정류부(20b)에 의해 직류전원으로 변환되어 전원 트랜지스터부(21)의 베이스 단자에 연결되면, 직류전원이 증폭되어 SMPS 트랜스부(22)의 1차측 코일에 콜렉터 전류가 흐르기 시작한다. 이 콜렉터 전류는 SMPS 트랜스부(22)의 2차측 코일에 유기 기전력을 발생시킴과 동시에 간헐발진 펄스를 생성시킨다.
이 간헐발진 펄스를 SCS의 캐소드 게이트 단자에 인가하면, SCS가 온된다. 이 때, SCS를 온시키기 위해서는 SCS의 캐소드 게이트 단자에 정의 펄스를 인가하거나 애노드 게이트 단자에 부의 펄스를 인가하면 되고, SCS를 오프시키기 위해서는 역바이어스를 인가하면 된다. SCS가 온된 후 출력되는 간헐발진 펄스는 정류부(23b)를 통과하면서 직류전원으로 변환되고, 이 변환된 직류전원은 스탠바이 전원부(27)에 전송된다. 스탠바이 전원부(27)는 정류 및 평활된 직류전원을 수신하여 마이컴(28)에 전송하면, 마이컴(28)은 릴레이 구동부(29)를 구동시켜 각 부하(30)에 스탠바이 전원을 인가한다.
또한, SCS가 온된 후 출력되는 간헐발진 펄스는 포터커플러(25)의 발광다이오드 및 방전 방지부(24)의 트랜지스터(TR2)에 공통으로 접속한다. 이러한 간헐발진 펄스는 방전 방지부(24)에 의해 방전되지 않고 보존되며, 포토커플러(25)의 발광 다이오드에 의해 광학적 신호로 변환된다. 광학적 신호로 변환된 간헐발진 펄스는 포토커플러(25)의 수광소자인 포토 트랜지스터(TR3)에 의해 다시 전기적인 신호로 변환되어 SMPS 트랜스부(22)의 1차측 코일에 전송하게 되어 무부하 모드로 동작한다.
상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명은 이외에도 각종 널리 사용할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치에 의하면, 스탠바이 모드시 경부하 모드로 동작하는 것을 무부하 모드로 동작하도록 개선하고 스탠바이 전원을 마이컴의 5V전원만을 사용하여 소비전력을 2 Watt미만으로 절감할 수 있고, SMPS 트랜스부에서 출력되는 스탠바이 전원이 방전되는 것을 방지하여 소비전력을 절감하고, 불필요한 전력낭비로 초래되는 전자기기의 각 소자의 평균수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 메인 전원 및 스탠바이 전원을 공급받아 릴레이 구동신호를 출력하는 마이컴(28)과 마이컴(28)에서 출력되는 신호에 따라 릴레이를 구동하여 부하(30)에 메인 전원 및 스탠바이 전원을 공급하는 릴레이 구동부(29)를 구비하는 소비전력 절감장치에 있어서,
    전원 코드로부터 입력되는 교류신호를 라인필터(20a)로 잡음을 제거하고 라인필터(20a)를 통과한 교류신호를 직류신호로 변환하는 전원 정류부(20)와;
    전원 정류부(20)에서 출력되는 직류신호를 안정화시키기 위한 전원 트랜지스터부(21)와;
    전원 트랜지스터부(21)에서 인가되는 직류전원을 부하에서 필요한 메인전원 및 스탠바이 전원으로 변환하여 출력하는 SMPS 트랜스부(22)와;
    SMPS 트랜스부(22)에서 출력되는 전원중 필요한 전원만을 선택하여 출력하는 스위칭부(23)와;
    스위칭부(23)에서 출력되는 전원의 방전을 방지하는 방전 방지부(24)와;
    스위칭부(23)에서 출력되는 전원신호를 안정시키기 위해 분리절연하고 수신된 광신호를 전기신호로 변환하여 전원 트랜지스터부(21)로 전송하는 포토커플러(25)와;
    SMPS 트랜스부(22)에서 출력되는 메인전원을 수신하여 마이컴(28)에 수신신호를 전송하는 메인 전원부(26)와;
    SMPS 트랜스부(22)와 스위칭부(23)를 통과한 스탠바이 전원을 수신하여 마이컴(28)에 수신신호를 전송하는 스탠바이 전원부(27);로 이루어진 것을 특징으로 하는 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 스위칭부(23)는 SMPS 트랜스부(22)에서 출력되는 간헐발진펄스에 의해 구동하는 실리콘 제어 스위치(SCS)부(23a)와;
    실리콘 제어 스위치(SCS)를 통과한 교류신호를 직류신호로 변환하여 스탠바이 전원부(27)에 전송하는 정류부(23b);로 이루어진 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치.
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KR1019990033120A KR20010017544A (ko) 1999-08-12 1999-08-12 간헐발진을 이용한 소비전력 절감장치

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010088360A (ko) * 2000-03-09 2001-09-26 구자홍 전기기기의 대기전력을 저감하는 장치
KR101011383B1 (ko) * 2008-04-28 2011-01-28 석근수 대기전력 감소 장치 및 방법

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