KR20010051491A - 전기기기의 저소비전력 대기전원회로 - Google Patents

전기기기의 저소비전력 대기전원회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기기기 본체의 스위치가 오프(OFF)되어 있더라도, 원격제어장치로 온/오프(ON/OFF) 제어가 가능한 대기상태(STANDBY상태)에서 소비전력을 절감하게 하는 전기기기의 저소비전력 대기전원회로에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 전기기기의 저소비전력 대기전원회로는, 상용 변압기의 2차측 정류기로부터 DC(직류)전압을 충전하는 필터 캐패시터와, 상기 필터 캐패시터와 부하의 공통접점에 접속된 전류제한저항기와, 상기 전류제한저항기에 흐르는 전류의 대소를 검출하는 전류검출부와, 변압기의 1차측을 간헐적으로 통전하도록 제어하는 교류(AC)스위치 소자와, 상기 교류(AC)스위치 소자의 온/오프(ON/OFF)를 제어하는 교류(AC)스위칭 제어부와, 상기 교류(AC)스위치 소자와 상기 교류(AC)스위칭 제어부에 항상 전원을 공급하는 보조전원부를 구비하여, 변압기의 2차측에서 변화한 DC전압과 대응되는 전류를 검출하고, 상기 전원회로와 연결된 부하의 상태에 따라 상기 변압기의 1차측에 접속된 상기 교류(AC)스위치 소자를 온/오프(ON/OFF) 제어하도록 구성되어 있다.

Description

전기기기의 저소비전력 대기전원회로{STANDBY POWER SYSTEM HAVING LOW POWER CONSUMPTION FOR ELECTRICAL APPLICATION}
본 발명은, 대기상태에서 소비전력을 절감하게 하는 저 소비전력 대기전원회로에 관한 것으로서, 특히 전기기기의 본체의 전원 스위치가 오프(OFF)되어 있더라도, 원격제어장치(REMOTE CONTROLLER)로 온/오프(ON/OFF) 제어가 가능한 상태(STANDBY 상태)에서, 소비전력을 절감하는 저소비전력 대기전원회로에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 전기기기의 대기전원회로는, 전기기기가 동작할 때 전기기기의본체의 부하로부터, 대기시에 부하가 작을 때까지 단일한 스위칭 전원을 이용하는 원 컨버터 방식의 전원회로와, 전기기기가 동작할 때 전기기기의 본체의 전원회로와 별도로, 대기할 때 전원을 공급하기 위한 전용전원 방식의 전원회로로 분류된다.
또한, 상기의 전용전원 방식은, 상용 변압기를 이용하는 전원회로와, 스위칭 전원을 이용하는 전원회로로 다시 분류될 수 있다.
상기 전용전원 방식에 의한 대기전원회로는, 소비전력을 절감하기 위하여, 부하의 상태에 따라서 전력을 단속적으로 인가하는 간헐적인 통전방식으로 동작한다.
상기 상용 변압기를 이용한 대기전원회로에서도, 대기시에에 변압기를 간헐적으로 통전하는 회로방식이 제안되어 있다.
그러나 상기 전용전원 방식의 전원회로는 다음과 같은 문제점이 있다.
(1) 스위칭 전원을 이용한 방식의 전원회로에서는, 고전압 부품이 많아져서 회로도가 복잡해지고, 그 결과 신뢰성이 떨어진다.
(2) 스위칭 전원을 이용하는 방식의 전원회로에서는, 일반적으로 스위칭 주파수가 가청 주파수 이상의 고주파임에도 불구하고, 회로에는 교류입력 전압을 다이오드로 정류한 고전압을 공급해서 커다란 진폭동작을 일으키기 때문에, 잡음(NOISE)이 발생하기 쉽다.
(3) 상용 변압기를 이용하는 전원 방식의 전원회로는, 변압기를 간헐적으로 통전하지만 부하의 변동에 대해 상기의 변압기가 효율적으로 변환 또는 단속되지 못 하므로, 대기시에 전압이 변하게 된다.
본 발명의 목적은, 회로구성을 간단하게 하고, 부하의 변동에 대하여, 부하가 작을 때에는 상용 변압기의 1차측의 차단시간을 길게 하고, 부하가 클 때에는 자동적으로 상용 변압기의 1차측의 차단시간을 짧게 제어함으로써, 상용 변압기의 변환 손실을 줄이고 또한 정류 다이오드의 손실을 경감하여, 소비 전력을 절감하도록 하는 저소비전력 대기전원회로를 제공하는 데에 있다.
이를 위하여 본 발명에 따른 전기기기의 저소비전력 대기전원회로는, 교류입력에 접속된 전기기기의 본체의 전원 스위치와, 변압기의 1차측이 접속되고 2차측이 전기기기의 본체에 접속된 상용 변압기를 갖는 전원회로에서 상기 전원스위치가 오프(OFF)됨으로써 전기기기의 본체가 전원 오프(OFF) 상태이거나, 또는 원격제어장치를 사용해서 전원 스위치의 온/오프(ON/OFF)가 가능한 대기상태에 있는 저소비전력 대기전원회로로서, 상기 상용 변압기의 2차측에 정류기가 접속되고, 상기 정류기로부터 출력되는 DC전압을 충전하는 필터 캐패시터와, 상기 필터 캐패시터와 부하의 공통 접점에 전류제한저항기가 접속되고, 상기 전류제한저항기에 접속되어 그 저항에 흐르는 전류의 대소를 검출하는 전류 검출부와, 상기 상용 변압기의 1차측에 접속되어 1차측을 간헐적으로 통전하도록 제어하는 교류스위치와, 상기 전류 검출부의 출력을 받아, 상기 교류스위치 소자의 온/오프(ON/OFF)를 제어하는 교류스위치 제어부와, 상기 교류입력에 접속되어 상기 교류스위치 소자와 상기 교류스위치 제어부에 항상 전원을 공급하는 보조전원부를 구비하여, 상기 상용 변압기에서 2차측의 DC전압의 변화에 대응하는 전류를 검출하고, 회로의 부하 상태에 맞추어 상기 상용 변압기의 1차측과 접속된 교류스위치 소자를 온/오프(ON/OFF) 제어함으로써 트랜스를 간헐적으로 통전하여, 소비전력을 절감하는 것을 그 특징으로 하고 있다.
바람직하게는, 상기 교류스위치 소자는, 상기 상용 변압기의 2차측에서 검출된 검출전류가, 미리 설정된 전류값 보다 클 때는 오프(OFF),작을 때는 온(ON)하도록 제어된다.
또한, 부하의 변화에 대하여, 부하가 작을 때는 상기 상용 변압기의 1차측으로 입력되는 교류입력의 차단시간을 길게 하고, 부하가 클 때는 교류입력 차단시간을 짧게 하도록 제어된다.
도 1은 본 발명에 따른 저소비전력 대기전원회로의 실시형태를 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 상세 회로도이다.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****
1, T1 : 변압기 2, D1, D2 : 정류기
3 : 필터 캐패시터 4 : 전류 검출부
5 : 교류(AC) 스위칭 제어부 6 : 교류(AC) 스위치
7 : 보조전원부 8 : 부하
PC2 : 포토 커플러 PC1 : 포토 트라이액부
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상술하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전기기기의 저소비전력 대기전원회로의 실시형태를 나타낸 구성도이다.
교류입력과 상용 주파수용 변압기(이하, 상용 변압기)의 1차측 단자가 연결되고,상 기 상용 변압기(1)의 1차측에는 교류스위치(6)가 연결된다. 여기서, 상기 교류스위치 (6)는 제로 크로싱(ZERO CROSSING)기능이 부가된 포토 트라이액(도 2의 PC1에서 TR참조)이 사용된다. 상기 교류스위치(6)는 상기 포토 트라이액부(PC1)의 LED측(도 2의 LED 참조)에 전류가 흘렀을 때 단락상태(ON)가 되고, 전류가 흐르지 않을 때는 개방상태(OFF)가 되도록 동작한다.
상용 변압기(1)의 2차측에 접속된 정류기(2)는, 교류를 DC로 변환하는 브리지 회로로 구성된다(도 2의 PC2참조).
상기 정류기로부터 DC로 변환된 전압은 필터 캐패시터(3)에 의해 평활되어, 부하(8) 및 전류검출부(4)로 공급된다.
상기 전류검출부(4)는 포토 커플러로 구성되고(도 2의 PC2참조), 상기 정류기(2)의 출력은, 정 전류동작을 위하여 전류제한저항기(R)를 거쳐서 전류검출부(4)로 공급된다. 전류검출부(4)에서는 전류의 대소를 검출하고, 상기 검출된 신호는 교류스위칭 제어부(5)로 출력된다. 상기 교류스위칭 제어부(6)는, 상기 전류검출부(4)로부터 검출된 신호에 의해 교류스위치(6)를 ON온/오프(OFF) 제어한다. 보조전원부 (7)는 상기 교류스위치(6) 및 상기 교류스위칭 제어부(5)에 전원을 공급한다.
도 2는 도 1을 상세하게 나타낸 회로로서, 도면과 함께 본 발명에 따른 전기기기의 저소비전력 대기전원회로의 동작을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 보조전원부(7)는, 리액턴스 소자로서 캐패시터(C1), 전해 캐패시터(C4) 및 정류기(D2)로 구성되고, 교류입력을 캐패시터(C1)에서 전압강하 시키고, 상기 전압강하된 교류는 정류기(D2)에 의해 정류되어, 후단 부하(전압공급부하)에서 필요한 DC전압을 공급한다. 상기 캐패시터(C1)가 전압공급부하에 의한 분압으로 전압을 공급하고, DC변환의 손실을 작게 할 수 있으므로, 소전력 부하에 이용될 수 있다.
변압기(T1)는 도 1에서 상용 변압기(1)에 대응되고, 정류기(D1)는 정류기(2)에 대응되며, 전해 캐패시터(C2, C3)및 코일(L1)은 필터 캐패시터(3)에 대응되며, 포토 커플러(PC2)는 전류검출부(4)에 대응되며, 트랜지스터(Q1)는 교류스위치 제어부(5)에 대응되며, 포토 트라이액부(PC1)는 교류스위치(6)에 대응되며, 저항기(R3)는 전류제한저항기(R)에 대응된다. 포토 트라이액(TR)은 교류입력전압에 대하여 제로 크로싱점에서 온/오프(ON/OFF)동작을 한다.
상기 전류검출부(4)로부터 상기 교류스위칭 제어부(5)를 경유해서 상기 교류스위치(6)를 온/오프(ON/OFF) 제어하고, 이에 따른 상용 변압기의 간헐적인 통전동작을 설명하면 다음과 같다.
(1) 교류전원이 입력되면, 캐패시터(C1), 전해 캐패시터(C4) 및 정류기(D2)로 구성되는 보조전원부(7)가 교류를 DC로 변환하고, 상기 보조전원부에서 출력된 DC전압이 저항기(R2)를 경유해서 트랜지스터(Q1)의 베이스에 직류 바이어스로 인가됨으로써, 트랜지스터(Q1)가 도통(ON)되고, 포토 트라이액부(PC1)의 LED에 전류가 흘러, 상용 변압기(1)의 1차측에 접속되어 있는 포토 트라이액(TR)이 도통(ON)되어, 초기에 전원회로는 기동상태가 된다. 상기 포토 트라이액 (TR)이 도통(즉, 교류스위치(6)가 ON)됨으로써, 상용 변압기(1)의 2차측으로 전압이 공급되고, 상기 공급된 전압이 정류 다이오드(D1)에 의해 정류되어 출력된 전압은 전해 캐패시터(C2, C3)를 통해 충전되면서 상승한다.
상기 전해 캐패시터(C2, C3)의 전압이 상승하면, 전류 제한 저항기(R3)를 경유해서 포토 커플러(PC2)의 LED에 전류가 흐르기 시작하여, 수광트랜지스터(QR)의 컬렉터 전류가 저항기(R2)를 통해서 트랜지스터(Q1)로 흐르는 직류 바이어스 전류를 흡수함으로써, 트랜지스터(Q1)는 단락 상태(OFF)가 된다. 상기 트랜지스터(Q1)가 단락되면서, 상기의 포토 트라이액부(PC1)의 LED에 전류가 흐르지 않게 되어, 상기 포토 트라이액(TR)도 단락(OFF)이 된다.
(3) 상기 포토 트라이액(TR)이 단락(OFF)되면, 전해캐패시터(C2,C3)는 충전된 전압을 방전하기 시작한다. 방전전압의 시간적인 변화는, 부하(8)의 상태(부하가 작을 때인지 부하가 클 때인지)에 따라, 전해 캐패시터(C2, C3)의 전압이 부하가 작을 때에는 방전전압의 강하가 완만하게 이루어지고, 부하가 클 때는 방전전압의 강하가 급격하게 이루어진다.
(4) 상기 전해 캐패시터(C2, C3)의 전압강하와 함께, 저항기(R3)를 통해서 흐르고 있던 포토 커플러(PC2)의 LED전류도 감소함으로써, 수광측 트랜지스터(QR)의 콜렉터에 흡수되는 전류량도 계속 감소한다.
(5) 따라서, 상기 보조전원부(7)를 경유해서 공급되었던 DC전압은 저항기 (R2)를 경유해서 트랜지스터(Q1)의 베이스에 직류 바이어스 전류를 공급하게 되고, 다시 트랜지스터(Q1)가 도통하게 된다. 상기 트랜지스터(Q1)가 도통된 상태에서 상기 포토 트라이액부(PC1)의 LED에 전류가 흘러, 포토 트라이액(TR)은 도통되고, 상용 변압기(1)의 2차측에 전류가 공급되어, 상기 전해 캐패시터(C2, C3)를 재 충전하게 되어 전압은 다시 상승한다.
(6) 이후의 동작은, (2)부터 (5)을 계속 반복한다.
이상의 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 전기기기의 저소비전력 대기전원회로는, 이하의 현저한 효과를 갖는다. 즉, 상용 변압기를 간헐적으로 동작시킴으로써, 저소비전력으로 동작되고, 고 전압 부품수가 적어져서, 회로구성이 간단하고 그에 따라 신뢰성이 향상되며, 포토 트라이액이, 교류전압의 제로 크로싱점(ZERO CROSSING)에서 상용 주파수에서의 온/오프(ON/OFF)동작을 하기 때문에, 잡음(Noise)이 적어 대기상태에서 소비전력을 절감시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 교류입력에 접속된 전기기기의 본체의 전원 스위치와 상용 변압기의 1차측이 접속되고, 상기 상용 변압기의 2차측이 전기기기의 본체와 접속된 상용 변압기를 갖는 전원회로에서, 상기 전원 스위치가 오프(OFF)되어 전기기기의 본체가 전원 오프(OFF)상태이거나, 원격제어장치를 사용해서 전원 스위치의 온/오프(ON/OFF)가 가능한 대기상태에서 전력소비를 절감하는 저소비전력 대기전원회로에 있어서,
    상기 상용 변압기의 2차측이 정류기에 접속되고, 상기 정류기로부터 출력되는 직류전압을 충전하는 필터 캐패시터와,
    상기 필터 캐패시터와 부하의 공통 접점에 접속된 전류제한저항기와,
    상기 전류제한저항기에 접속되어, 상기 저항기에 흐르는 전류의 대소를 검출하는 전류검출부와,
    상기 상용 변압기의 1차측과 접속되어, 상기 1차측을 간헐적으로 통전(ON)하도록 제어하는 교류스위치 소자와,
    상기 전류검출부의 출력을 받아, 상기 교류스위치 소자의 온/오프(ON/OFF)를 제어 하는 교류스위칭 제어부와,
    상기 교류입력에 접속되어, 상기 교류스위치 소자와 교류스위칭 제어부에 항상 전원을 공급하는 보조전원부를 구비하여, 상기 상용 변압기의 2차측에서 직류전압의 변화에 대응하는 전류를 검출하고, 전원회로에 연결된 부하의 상태에 맞춰 상기 상용 변압기의 1차측과 접속된 교류스위치의 온/오프(ON/OFF) 제어함으로써 상기 상용 변압기를 간헐적으로 통전하여, 소비전력을 절감하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 저소비전력 대기전원회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 교류스위치 소자는, 상기 상용 변압기의 2차측에서 검출된 검출전류가, 미리 설정된 전류값보다 크면 오프(OFF)되고, 작으면 온(ON)되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 저소비전력 대기전원회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전원회로와 연결된 부하의 상태는, 상기 부하가 작으면, 상기 상용 변압기의 1 차측의 교류입력에 대한 차단시간이 길고, 상기 부하가 크면 상기 상용 변압기의 1차측의 교류입력에 대한 차단시간이 짧게 제어되는 것을 특징으로 하는 전기기기의 저소비전력 대기전원회로.
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