KR20010026532A - A power supply for communication devices - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 통신 장치용 전원 공급 장치에 관한 것이고, 더욱 자세하게 말하면 교환기 등의 통신 장치에 사용되는 부동형(floating) 전원 공급 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power supply, and more particularly, to a power supply for a communication device, and more particularly, to a floating power supply used for a communication device such as an exchange.
일반적으로 통신 장치는 안정된 직류 전원이 공급되어야 하는데, 특히 전화국의 교환기와 같은 국가 기간망의 경우 정전 등 공급되는 전원에 변동이 생기더라도 안정된 전원이 공급되어야 할 필요성이 매우 크다.In general, a communication device should be supplied with a stable DC power, especially in the case of a national backbone network such as a telephone exchange, even if there is a change in the power supply, such as a power outage.
이러한 통신 장치의 전원 공급 장치로 사용되는 SMPS와 같은 파워 서플라이의 경우 상용 교류 전류를 입력받아 이를 직류로 변환하고, 다시 변환된 직류를 변압기에 입력되어 교류로 변환되고, 이 변압기에 입력된 교류가 출력단에 교류로 공급되고, 변압기의 출력단에 출력되는 교류를 다시 직류로 변환하여 통신 장치에 사용된다. 다시 말해, 종래의 전원 공급 장치는 교류→직류→교류→교류→직류의 변환을 거쳐 통신 장치의 전원으로 공급된다. 그런데, 이와 같은 전원 공급 방법은 전류 변환 단계를 많이 거치기 때문에 에너지 손실이 큰 문제점이 있다.In the case of a power supply such as SMPS used as a power supply of such a communication device, a commercial AC current is received and converted into DC, and the converted DC is inputted into a transformer and converted into AC. It is supplied to the output terminal as alternating current, and the alternating current output to the output terminal of the transformer is converted into direct current and used in a communication device. In other words, the conventional power supply device is supplied to the power source of the communication device through the conversion of AC → DC → AC → AC → DC. However, such a power supply method has a large energy loss because it undergoes a lot of current conversion steps.
또한, 통신 장치용 전원 공급 장치는 상용 교류 전원을 공급받는 입력측과 직류 전원을 공급하는 출력측이 전기적으로 분리되어(isolation) 있지 않았는데, 이로 인해 입력되는 전원의 변동이 그대로 출력측에 반영되었다. 이로 인해 이로 인해 종래의 통신 장치용 전원 공급 장치는 다음과 같은 문제점이 있다. 입력 전원에 잡음(noise)이 발생하거나, 순간적으로 과도한 입력 전원(surge)이 발생하는 경우 그대로 출력측에 반응됨으로써 안정된 직류 전원을 공급하기가 힘든 문제점이 있다. 또한, 과도응답도 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in the power supply for the communication device, the input side supplied with commercial AC power and the output side supplying DC power were not electrically isolated, and thus the variation of the input power was reflected on the output side. For this reason, the conventional power supply for communication devices has the following problems. When noise occurs in the input power supply or excessive input power surge occurs momentarily, it is difficult to supply a stable DC power supply by reacting to the output side as it is. In addition, there is a problem that the transient response is also poor.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 과도 응답 특성이 좋고, 잡음이나 과도 입력 전원에 강한 통신 장치용 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power supply device for a communication device having good transient response characteristics and resistant to noise and transient input power.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치용 전원 공급 장치를 도시한 것이다.1 illustrates a power supply for a communication device according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치용 전원 공급 장치의 각 부분에 흐르는 전류를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a current flowing in each part of a power supply for a communication device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 통신 장치용 전원 공급 장치는, 교류 전원을 1차측에 입력 받아 2차측으로 권선비에 따라 변환하여 교류 전류를 출력하는 변압기, 상기 변압기의 출력단에 연결되어 상기 변압기의 출력 전류를 입력받아 특정 레벨의 전압을 갖는 직류 전류로 변환하여 출력하는 컨버터를 포함한다.The power supply device for a communication device of the present invention is a transformer that receives an AC power input to the primary side and converts it to the secondary side according to the turns ratio, and outputs an AC current, connected to the output terminal of the transformer to receive the output current of the transformer to specify It includes a converter for converting and outputting a direct current having a voltage of the level.
또한, 변압기의 2차측의 출력 교류 전류를 입력받아 저주파수 대역의 전류를 필터링하여 상기 컨버터로 출력하는 저역 필터를 더 포함하는 것이 바람직하고,In addition, it is preferable to further include a low pass filter for receiving the output alternating current of the secondary side of the transformer to filter the current in the low frequency band and output to the converter,
컨버터의 출력단에 연결되어 상기 컨버터의 출력 전류를 충전하며, 상기 컨버터를 통해 전류가 부하에 공급되지 않을 때 부하에 일정 레벨의 직류 전류를 공급하는 축전지를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a storage battery which is connected to the output terminal of the converter to charge the output current of the converter, and supplies a predetermined level of direct current to the load when no current is supplied to the load through the converter.
변압기는 3상 교류 전원 각각을 입력받고, 각 변압기의 2차측 출력단이 병렬로 연결된 3개의 변압기를 포함할 수 있으며,The transformer may include three transformers each receiving three-phase AC power and having a secondary output terminal of each transformer connected in parallel.
컨버터는 입력 전류를 입력받아 스위칭 동작에 의해 직류 전류로 변환하는 벅(buck) 컨버터인 것이 바람직하며,The converter is preferably a buck converter that receives an input current and converts it into a direct current by a switching operation.
또한, 컨버터는 제1커패시터와 제1인덕터의 공통 단자에 드레인이 연결된 트랜지스터, 트랜지스터의 소스와 제1커패시터 및 변압기의 공통단자 사이에 연결된 제1다이오드, 제1다이오드와 상기 트랜지스터의 공통 단자에 일단이 연결된 제2인덕터, 제2인덕터의 타단과 제1다이오드 및 제1커패시터의 공통 단자 사이에 연결된 제2커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the converter may include a transistor having a drain connected to a common terminal of the first capacitor and the first inductor, a first diode connected between a source of the transistor and a common terminal of the first capacitor and the transformer, and a first diode and a common terminal of the transistor. Preferably, the connected second inductor includes a second capacitor connected between the other end of the second inductor and the common terminal of the first diode and the first capacitor.
이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치용 전원 공급 장치를 도시한 것이다.1 illustrates a power supply for a communication device according to an embodiment of the present invention.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 장치용 전원 공급 장치는 변압기(100), 저역 필터(200), 컨버터(300), 축전지(400)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a power supply for a communication device according to an embodiment of the present invention includes a transformer 100, a low pass filter 200, a converter 300, and a storage battery 400.
변압기(100)는 3상 교류 전원을 입력 받는 3개의 변압기(T1, T2, T3), 다이오드(D1, D2, D3)를 포함한다. 변압기(T1, T2, T3)의 입력단은 Δ형으로 결선하고, 변압기(T1, T2, T3)의 출력단은 Y형으로 결선한다. 다이오드(D1, D2, D3)는 각각의 변압기의 출력단에 병렬로 연결하여 전류의 흐름의 통로를 형성해준다.The transformer 100 includes three transformers T1, T2, and T3 and diodes D1, D2, and D3 that receive three-phase AC power. The input terminals of the transformers T1, T2 and T3 are connected in a Δ type, and the output terminals of the transformers T1, T2 and T3 are connected in a Y type. Diodes D1, D2 and D3 are connected in parallel to the output of each transformer to form a passage for the current flow.
저역 필터(200)는 인덕터(L1)와 커패시터(C1)을 포함하며, 인덕터(L1)는 변압기(T1, T2, T3) 출력단의 하나의 단자에 연결되고, 커패시터(C1)는 인덕터(L1)의 타단과 변압기(T1, T2, T3) 출력단의 다른 단자 사이에 연결된다.The low pass filter 200 includes an inductor L1 and a capacitor C1, the inductor L1 is connected to one terminal of an output terminal of the transformers T1, T2 and T3, and the capacitor C1 is connected to the inductor L1. It is connected between the other end of and the other terminals of the outputs of transformers T1, T2 and T3.
컨버터(300)는 트랜지스터(M1), 다이오드(D4, D5), 인덕터(L2), 커패시터(C2)를 포함하며, 트랜지스터(M1)의 드레인은 인덕터(L1)와 커패시터(C1)의 공통 단자에 연결되고, 다이오드(D4)의 캐소드는 트랜지스터(M1)의 소스에 연결되고 애노드는 커패시터(C1)와 변압기의 출력단의 공통 단자에 연결되고, 인덕터(L2)의 일단은 트랜지스터(M1)의 소스와 다이오드(D4)의 캐소드의 공통 단자에 연결되고, 커패시터(C2)는 인덕터의 타단과 다이오드(D4) 및 커패시터(C1)의 공통 단자 사이에 연결되고, 다이오드(D5)의 애노드는 인덕터(L2)와 커패시터(C2)의 공통 단자에 연결된다.Converter 300 includes transistor M1, diodes D4 and D5, inductor L2, and capacitor C2, and the drain of transistor M1 is connected to a common terminal of inductor L1 and capacitor C1. The cathode of diode D4 is connected to the source of transistor M1 and the anode is connected to the common terminal of the output of the capacitor C1 and the transformer, and one end of the inductor L2 is connected to the source of transistor M1. Is connected to the common terminal of the cathode of the diode D4, the capacitor C2 is connected between the other end of the inductor and the common terminal of the diode D4 and the capacitor C1, and the anode of the diode D5 is connected to the inductor L2. And a common terminal of the capacitor C2.
축전지(400)는 커패시터(C1), 다이오드(D4), 커패시터(C2)의 공통 단??xz자와 다이오드(D5)의 캐소드 사이에 연결된다.The battery 400 is connected between the capacitor C1, the diode D4, and the common terminal ?? xz of the capacitor C2 and the cathode of the diode D5.
이하에서는 도1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치용 전원 공급 장치의 동작에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an operation of a power supply for a communication device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
위에서 설명한 바와 같은 필요 때문에 통신 장치용 전원 공급 장치로는 본 실시예의 부동형(floating) 전원 공급 장치가 사용되는데, 부동형 전원 공급 장치는 직류 전원을 부하에 직접 공급하고, 부동형 전원 공급 장치의 출력단에 축전지가 병렬로 연결된다. 출력단에 연결된 축전지는 부동형 전원 공급 장치가 정격 범위내에서 정상적으로 동작할 때에는 가득(full) 충전된(charged) 상태를 유지하고, 부동형 전원 공급 장치에 공급 되는 전원이 부동형 전원 공급 장치의 정격 전류 범위를 벗어난 경우에 축전지에 충전된 전하를 부하에 공급하는 전원 공급 장치를 말한다.Because of the necessity as described above, the floating power supply of the present embodiment is used as the power supply for the communication device, which supplies the DC power directly to the load, and the floating power supply The batteries are connected in parallel at the output. Batteries connected to the output stage remain full charged when the floating power supply operates normally within the rated range, and the power supplied to the floating power supply is rated at the floating power supply. It refers to a power supply that supplies charge to the load when it is out of the current range.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 통신용 전원 공급 장치의 각 부분에 흐르는 전류를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a current flowing in each part of the power supply for communication according to an embodiment of the present invention.
도2의 (가)에 도시된 바와 같이, Δ형으로 연결된 변압기의 1차측에 상용 3상 교류 전류가 입력된다. 입력된 3상 교류 전류는 변압기의 권선비(turn ratio)에 따라 2차측으로 전달된다. 본 실시예의 변압기는, 도1에 도시된 바와 같이, 차폐형 변압기(schielded transformer)를 사용하는데, 차폐형 변압기는 변압기의 1차측과 2차측을 차폐하여 변압기 1차측의 충격이 2차측으로 전달되는 것을 방지하기 위한 변압기이다. 본 실시예에서는 차폐형 변압기를 사용함으로써 변압기 1차측에 공급되는 전류가 크게 변동하더라도 2차측으로 전달되지 않게 되어 보다 안정된 직류 전류를 공급할 수 있다.As shown in Fig. 2A, a commercial three-phase alternating current is input to the primary side of a transformer connected in a Δ type. The input three-phase alternating current is transmitted to the secondary side according to the turn ratio of the transformer. The transformer of this embodiment, as shown in Figure 1, uses a shielded transformer (schielded transformer), the shielded transformer shields the primary side and secondary side of the transformer so that the impact of the transformer primary side is transmitted to the secondary side It is a transformer to prevent it. In this embodiment, even if the current supplied to the transformer primary side varies greatly by using a shielded transformer, it is not transmitted to the secondary side, thereby providing a more stable DC current.
한편, 각 변압기의 2차측에 다이오드(D1, D2, D3)가 연결되어 있는데, 다이오드는 변압기 2차측 출력전류를 한 쪽 방향으로 흐르는 전류만 걸러주는 정류를 수행한다. 각 변압기에서 정류된 전류는 더해져서 저역필터(200)로 입력되므로, 저역 필터에 입력되는 전류는, 도2의 (나)에 도시된 바와 같이, 리플(ripple)을 수반하는 직류에 가까운 전류 형태이다.On the other hand, diodes D1, D2, and D3 are connected to the secondary side of each transformer, and the diode performs rectification to filter only the current flowing in one direction of the transformer secondary side output current. Since the rectified current in each transformer is added and input to the low pass filter 200, the current input to the low pass filter is a current form close to direct current with ripple, as shown in (b) of FIG. to be.
변압기의 출력 전류는 저역 필터(200)에 입력되어 도2의 (나)의 리플 성분을 제거하여 도2의 (나)에 도시된 변압기 출력 전류를 평활화한다. 평활화된 저역 필터(200)의 출력 전류는 도2의 (다)에 도시된 바와 같이 직류에 가까운 전류이다.The output current of the transformer is input to the low pass filter 200 to remove the ripple component of FIG. 2B to smooth the transformer output current shown in FIG. The output current of the smoothed low pass filter 200 is a current close to direct current as shown in Fig. 2C.
저역 필터(200)의 출력 전류는 컨버터(300)에 입력된다. 본 실시예에서 컨버터(300)는 벅(buck) 컨버터를 사용한다. 그 외의 다른 컨버터를 사용할 수 있음은 물론이다.The output current of the low pass filter 200 is input to the converter 300. In the present embodiment, the converter 300 uses a buck converter. Of course, other converters can be used.
벅 컨버터(300)는 스위치로 사용되는 모스 트랜지스터(M1)에 의해 그 동작이 제어된다. 모스 트랜지스터(M1)의 게이트에 도2의 (라)의 PWM파가 입력되는데, PWM파에 의해 모스 트랜지스터가 온 오프 동작을 하고, PWM파의 듀티비에 따라 벅 컨버터(300)의 출력 직류의 전압이 결정된다. 모스 트랜지스터(M1)의 게이트에 도2의 (라)와 같은 PWM파가 입력되면 인덕터(L2)에 흐르는 전류는 도2의 (마)와 같은 형태가 된다. 인덕터(L2)를 통과한 전류는 커패시터(C2)에 흐르는데, 커패시터(C2)는 도2의 (마) 형태의 리플을 갖는 전류를 평활화하여 도2의 (바)와 같은 직류 성분만 여과하여 출력한다. 이 때, 다이오드(D4)는 모스 트랜지스터(M1)가 오프되었을 때 인덕터(L2)와 커패시터(C2)를 통해 흐르던 전류의 전류 흐름 경로를 형성하는 역할을 한다.The operation of the buck converter 300 is controlled by the MOS transistor M1 used as a switch. The PWM wave of Fig. 2D is input to the gate of the MOS transistor M1, and the MOS transistor is turned on and off by the PWM wave, and according to the duty ratio of the PWM wave, the output DC of the buck converter 300 The voltage is determined. When a PWM wave as shown in FIG. 2D is input to the gate of the MOS transistor M1, the current flowing through the inductor L2 becomes as shown in FIG. The current passing through the inductor L2 flows to the capacitor C2, and the capacitor C2 smoothes a current having a ripple in the form of (e) of FIG. 2 to filter and output only a DC component such as (bar) of FIG. do. In this case, the diode D4 serves to form a current flow path of current flowing through the inductor L2 and the capacitor C2 when the MOS transistor M1 is turned off.
축전지(400)는 컨버터(300)의 출력 직류 전류를 충전하고, 전원 공급 장치가 정격 범위 내에서 정상적으로 동작하는 동안에는 외부 부하에 전류를 공급하지 않고, 전원 공급 장치에 공급되는 전원이 정격 범위를 벗어나 전원 공급 장치가 정상적으로 동작않는 경우에만 부하에 전원을 공급함으로써 부하에 안정된 직류 전류를 공급할 수 있다.The battery 400 charges the output DC current of the converter 300 and does not supply current to an external load while the power supply is operating normally within the rated range, and the power supplied to the power supply is out of the rated range. It is possible to supply stable DC current to the load by supplying power to the load only when the power supply is not operating normally.
이상과 같은 동작에 의해 본 발명의 통신 장치용 전원 공급 장치는 에너지 손실을 줄이고 외부에서 공급되는 전원의 변동에 관계없이 안정된 직류 전원을 공급할 수 있다.By the above operation, the power supply device for communication device of the present invention can reduce energy loss and supply stable DC power regardless of fluctuation of power supplied from the outside.
본 발명은 이상에서 설명한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the technical scope of the present invention.
본 발명에 따르면, 과도 응답 특성이 좋고, 잡음이나 과도 입력 전원에 강한 통신 장치용 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a power supply device for a communication device having good transient response characteristics and resistant to noise and transient input power.
Claims (8)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019990037886A KR20010026532A (en) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | A power supply for communication devices |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019990037886A KR20010026532A (en) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | A power supply for communication devices |
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ID=19610393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1019990037886A KR20010026532A (en) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | A power supply for communication devices |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100810419B1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-03-04 | 주식회사 케이티 | Power source supply apparatus of subscriber's board |
-
1999
- 1999-09-07 KR KR1019990037886A patent/KR20010026532A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100810419B1 (en) * | 2006-06-27 | 2008-03-04 | 주식회사 케이티 | Power source supply apparatus of subscriber's board |
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