KR200144812Y1 - 입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동전환장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치에 관한 것으로써, 여러 개의 탭을 갖는 트랜스포머의 1차측 소정의 교류전압을 전파정류시켜 일정한 직류전압으로 변환시켜 줌과 동시에 맥류성분을 평활시켜 주는 정류 및 평활부(1)와; 상기 정류 및 평활부(1)의 출력전압을 통해 교류입력전압의 변동상태를 감지하여 그에 대응되는 소정의 제어신호를 자동절환부(3)로 출력시켜 주는 입력전압 감지부(2)와; 상기 정류 및 평활부(1)와 수 개의 탭을 갖는 공지의 트랜스포머(4) 1차측 사이에 설치된 상태에서 입력전압 감지부(2)의 제어를 받아 교류전원전압이 트랜스포머(4) 1차측 코일의 공통탭과 저전압 인가용 탭 사이 또는 공통탭과 고전압 인가용 탭 사이에 각각 공급되도록 절체하는 자동절환부(3)를 개재하여 입력되는 정격전압의 변동폭이 소정량 이상 또는 이하가 될 경우 그 전압에 해당되는 다른 탭으로 자동 절환시켜 주므로써, 트랜스포머의 2차측에서는 항상 일정 전압이 출력되고, 또 적은 비용으로 스위칭 모드 파워 서플라이의 기능을 구현시킬 수 있어 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저 전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 방지할 수 있음은 물론 기기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 등 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치

제1도는 본 고안 장치의 블럭 구성도.

제2도는 본 고안 장치 중 입력전압 감지부의 상세 블럭도.

제3도는 입력전압 변동에 따른 본 고안 장치의 동작 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정류 및 평활부 2 : 입력전압 감지부

3 : 자동절환부 4 : 트랜스포머

21 : 하한전압 검출부 22 : 상한전압 검출부

23 : 절환신호 발생부

본 고안은 입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치에 관한 것으로 특히, 수개의 탭을 갖는 트랜스포머의 1차측 전단에 정류 및 평활부와 스위칭부 및 자동절환부를 설치하여 110V 또는 220V의 정격전압에서 일정전압 이하로 전압이 변동될 경우 교류전압이 공급되는 트랜스포머의 1차측 탭 위치를 자동으로 변환시켜 트랜스포머의 2차측에서는 항상 일정전압이 출력되도록 하므로써, 스위칭 모드 파워 서플라이를 사용하지 않고도 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 방지할 수 있도록 한 입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치에 관한 것이다.

종래에는 대부분 전원선과 트랜스포머의 1차 코일 탭 사이에 소정의 전환 스위치를 설치하여 인입되는 교류전원전압의 크기에 따라 사용자가 직접 상기 전환 스위치를 적절히 조작시켜 주어야만 트랜스포머의 1차측에 감겨진 코일의 탭 연결 상태가 변환되어 원하는 전압을 공급받을 수 있었다.

뿐만 아니라, 만약 사용자가 부주의로 상기 전환 스위치를 잘못 조작한 경우 즉, 110V측에 전환되어 있는 상태에서 220V의 전원전압을 공급하게 되면 트랜스포머의 2차측에 과전압이 유도되어 기기가 손상되고, 반대로 전환 스위치가 220V측에 전환되어 있는 상태인데 110V의 전원전압을 공급하게 되면 트랜스포머의 2차측에 기기를 구동시킬 수 없을 정도로 낮은 전압이 유도되어 기기가 작동하지 않게 되는 등의 문제점이 있었다.

한편, 110V전용 또는 220V전용 트랜스포머의 경우에 있어서 입력되는 교류 전압이 변동될 경우 원하는 출력전압을 전혀 얻을 수 없으므로 이 경우에 있어서도 트랜스포머의 1차측에 서로 다른 권선횟수를 갖는 여러 개의 탭을 설치하여 전환스위치를 통해 입력전압의 변동이 있을 시 전술한 바와 같이 전환할 수도 있으나, 수시로 전압변동이 발생되므로 거의 불가능한 상태가 된다.

따라서, 대부분의 트랜스포머는 입력전압이 약 ±10% 정도에서만 사용할 수 있도록 설계되어 있는데, 이와 같은 설계방식을 통해서는 그 이상의 입력전압 변동폭을 가질 경우 그 트랜스포머는 전혀 사용할 수 없음에 따라 최근 들어서는 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 사용하여 입력전압의 변동에 대응해 왔다.

그러나, 이와 같은 스위칭 모드 파워 서플라이는 그 설계가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 제작비용 또한 과대하여 제품의 생산원가 자체가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은, 여러 개의 탭을 갖는 트랜스포머의 1차측에 정류 및 평활부와 스위칭부 및 자동절환부를 개재하여 소정탭을 통해 입력되는 정격전압(110V 또는 220V)의 변동폭이 소정량 이상이 될 경우 트랜스포머의 2차측에서는 항상 일정전압이 출력되도록 즉시 다른 탭으로 전환시켜 줄 수 있도록 하므로써, 적은 비용으로 스위칭 모드 파워 서플라이의 기능을 구현시킬 수 있어 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저 전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 방지할 수 있음은 물론 기기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치는 제 1 도 및 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 소정의 교류전압을 전파정류시켜 일정한 직류전압으로 변환시켜 줌과 동시에 맥류성분을 평활시켜 주는 공지된 정류 및 평활부(1)와; 상기 정류 및 평활부(1)의 출력전압을 통해 교류입력전압의 변동상태를 감지하여 그에 대응되는 소정의 제어신호를 자동절환부(3)로 출력시켜 주는 입력전압 감지부(2)와; 상기 정류 및 평활부(1)와 수 개의 탭을 갖는 공지의 트랜스포머(4) 1차측 사이에 설치된 상태에서 입력전압 감지부(2)의 제어를 받아 교류전원전압이 트랜스포머(4) 1차측 코일의 공통탭과 저전압 인가용 탭 사이 또는 공통탭과 고전압 인가용 탭 사이에 각각 공급되도록 절체하는 자동절환부(3)로 구성하되, 상기 입력전압 감지부(2)는 소정전압을 기준으로 하여 그 이하의 전압이 정류 및 평활부(1)로 부터 출력되면 소정의 제어신호를 발생하는 하한전압 검출부(21)와; 소정전압을 기준으로 하여 그 이상의 전압이 정류 및 평활부(1)로 부터 출력되면 소정의 제어신호를 발생하는 상한전압 검출부(22)와; 상한 및 하한전압이 교번으로 입력될 시 절체 순간의 전원공급 차단을 방지하기 위한 시스테리시스 특성을 구비하고 상기 하한 및 상한전압 검출부(21, 22)들의 출력신호에 부응하는 소정의 스위칭 제어신호를 자동절환부(3)로 출력시켜 주는 절환신호 발생부(23)로 구성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 고안 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원선을 통해 송전된 교류전압은 브릿지 다이오드 및 평활콘덴서등으로 구성되는 정류 및 평활부(1)를 통해 전파정류됨과 동시에 직류전압으로 평활된 다음, 자동절환부(3) 및 입력전압 감지부(2)로 공급된다.

이때, 상기 정류 및 평활부(1)로 입력되는 전압은 상용전원으로써 110V 또는 220V의 교류전압이 되는데, 이 교류전압은 항상 정격전압으로 입력되지 않고 부하량에 따라 또는 송전로스율등에 따라 일정전압을 유지하지 못하고 항상 변화되는 상태가 대부분이다.

이와 같이 송전되는 교류전압의 변동폭이 크게 되는데도 불구하고 트랜스포머(4)의 1차측 권선비를 변화시켜 주지 않게 되면 그의 2차측에 유기되는 전압 역시 크게 변화되므로 각종 기기에 인가되는 실제전압이 구동전압 보다 높거나 낮은 상태가 되어 기기의 구동에 이상이 발생될 우려가 있는데, 특히 정밀도가 높은 기기일 수록 그 피해가 크게 된다.

따라서, 본 고안에서는 입력되는 교류전압의 변동폭이 일정범위를 넘어설 경우 현재 트랜스포머(4)의 1차측에서 소정의 두 탭(즉, 공통 탭과 일측 탭) 사이에 연결되어 있는 전원선을 다른 두 탭(즉, 공통 탭과 타측 탭)으로 자동 연결시켜 전압 변동폭을 보상해 주므로써 트랜스포머(4)의 2차측에서는 전압의 변동상태와 무관하게 항상 일정전압이 유기되는 것이다.

즉, 상기 입력전압 감지부(2)에서는 통상시 상기 정류 및 평활부(1)의 출력전압을 계속 검출하여 정격전압의 범위에서 소정전압 이하로 입력전압이 변화된 것으로 판단될시 소정의 제어신호를 자동절환부(3)로 출력시켜 주므로, 릴레이와 실리콘 제어 정류소자(SCR)등으로 구성된 자동절환부(3)가 두 전원선의 접속상태를 변화시켜 트랜스포머(4)의 1차측 탭의 연결상태를 변화해 주므로써 트랜스포머(4)의 2차측에서는 항상 일정전압이 유기되는 것이다.

이때, 상기 입력전압 감지부(2)는 소정전압을 기준으로 하여 그 하한전압을 검출하는 하한전압 검출부(21)와, 상한전압을 검출하는 상한전압 검출부(22) 및 상기 하한 및 상한전압 검출부(21, 22)의 출력신호에 부응하여 소정의 스위칭 제어신호를 출력하는 절환신호 발생부(23)로 구성하므로써 가능하다.

다시 말해서 상기 입력전압 감지부(2)내의 하한 및 상한전압 검출부(21, 22)에서는 상기 정류 및 평활부(1)의 출력전압을 각각 입력받아 사용자가 임의로 정해놓은 하, 상한 기준전압(예를 들어 110V용 트랜스포머인 경우 90V와 130V, 또 220V용 트랜스포머인 경우 150V와 250V)과 상호 비교하여, 만약 트랜스포머(4)의 1차측으로 인가되는 교류전압이 하한전압 이하일시에는 상기 하한전압 검출부(21)에서 하이신호가 출력된다.

따라서, 자동절환부(3)의 SCR이 구동되어 통상시 B접점(폐쇄접점)에 접속되어 트랜스포머(4)의 1차측 탭들 중 일측탭(즉, 상한전압이내의 전압이 공급되는 탭)과 연결된 상태에 있던 릴레이 접점스위치의 가동단자가 A접점(개방접점)에 접속되어 타측탭(즉, 하한전압이 공급되는 탭)으로 연결되므로 비록 정격전압 이하의 교류 전압이 트랜스포머(4)의 1차측에 인가된다 하더라도 그의 2차측에서는 일정전압이 유기되는 것이다.

한편, 상기와 같이 하한전압 이하의 교류전압이 공급됨으로 인해 자동절환부(3)의 릴레이가 구동되던 중 다시 정격전압 또는 상한전압이 공급되면 상기 입력전압 감지부(2)내의 하한전압 검지부(21)에서 로우신호가 출력되고 상한전압 검출부(22)에서는 하이신호가 출력된다.

따라서, 상기 자동절환부(3)의 SCR 및 릴레이의 구동이 차단되므로 상기 릴레이 접점스위치의 가동단자가 다시 B점점으로 접속되어 트랜스포머(4)의 1차측 탭들 중 타측탭인 상한전압이내의 전압이 공급되는 탭으로 전원선이 연결되므로 트랜스포머의 2차측에서는 하한전압이 인가될 때와 동일한 전압이 유기되는 것이다.

제3도는 상기와 같이 입력전압이 변동됨에 따른 본 고안 장치의 동작 특성도를 나타낸 것으로써, 예를 들어 동작범위를 150V-250V이내로 설정하여 그 하한전압을 188V±4%하고 상한전압을 205±4%으로 설정한 경우이다.

즉, T0-T1 구간과 T2-T3 구간은 하위전압이 입력될시의 상태를 나타낸 것으로써, 상기와 같이 교류입력전압이 하한전압치인 188V±4%로 입력되면 상기 입력 전압 감지부(2)에서 하이신호가 출력되므로 자동절환부(3)가 현재의 트랜스포머(4)의 1차측 연결상태를 다른 탭(즉, 하한전압 인가용 탭)으로 전환시켜 주게되고, 또 T1-T2 구간과 T3-T4 구간은 상위전압이 입력될 시의 상태를 나타낸 것으로, 상기와 같이 교류입력전압이 상한전압치인 205V±4%를 초과하는 상태로 입력되면 상기 입력전압 감지부(2)에서 로우신호가 출력되므로 자동절환부(3)가 현재의 트랜스포머(4) 1차측 연결상태를 원래의 탭(즉, 상한전압 인가용 탭)으로 전환시켜 주게 된다.

한편, 상기 입력전압 감지부(2)내의 절환신호 발생부(23)내에는 비교적 그 용량이 큰 콘덴서가 내장되어 있어 상한 및 하한전압이 계속해서 교번으로 입력되더라도 그 반응이 늦어 절체 순간에 전원전압의 공급이 잠시 차단되는 것을 방지할 수 있다.

다시 말해서 상기 절환신호 발생부(23)는 히스테리시스 특성을 구비하고 있으므로 상한 및 하안전압의 교번 입력시 자동절환부(3)의 순간동작을 방지할 수 있고, 또 최소한의 시간이상 같은 크기의 전압이 지속적으로 입력될시에 한하여 소정의 출력신호가 발생되므로 고가의 스위칭 모드 파워 서플라이가 없이도 상기 자동절환부(3)가 안정적으로 작동하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 여러 개의 탭을 갖는 트랜스포머의 1차측 중 소정탭을 통해 입력되는 정격전압의 변동폭이 소정량 이상 또는 이하가 될 경우 그 전압에 해당되는 다른 탭으로 자동 절환시켜 트랜스포머의 2차측에서는 항상 일정전압이 출력되도록 하므로써, 적은 비용으로 스위칭 모드 파워 서플라이의 기능을 구현시킬 수 있어 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저 전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 방지할 수 있음은 물론 기기의 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 등 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 소정의 교류전압을 전파정류시켜 일정한 직류전압으로 변환시켜 줌과 동시에 맥류성분을 평활시켜 주는 공지된 정류 및 평활부(1)와; 상기 정류 및 평활부(1)의 출력전압을 통해 교류입력전압의 변동상태를 감지하여 그에 대응되는 소정의 제어신호를 자동절환부(3)로 출력시켜 주는 입력 전압 감지부(2)와; 상기 정류 및 평활부(1)와 수개의 탭을 갖는 공지의 트랜스포머(4) 1차측 사이에 설치된 상태에서 입력전압 감지부(2)의 제어를 받아 교류전원전압이 트랜스포머(4) 1차측 코일의 공통탭과 저전압 인가용 탭 사이 또는 공통탭과 고전압 인가용 탭 사이에 각각 공급되도록 절체하는 자동절환부(3)로 구성하되, 상기 입력전압 감지부(2)는, 소정전압을 기준으로 하여 그 이하의 전압이 정류 및 평활부(1)로 부터 출력되면 소정의 제어신호를 발생하는 하한전압 검출부(21)와; 소정전압을 기준으로 하여 그 이상의 전압이 정류 및 평활부(1)로 부터 출력되면 소정의 제어신호를 발생하는 상한전압 검출부(22)와; 상한 및 하한전압이 교번으로 입력될시 절체 순간의 전원공급 차단을 방지하기 위한 시스테리시스 특성을 구비하고 상기 하한 및 상한전압 검출부(21, 22)들의 출력신호에 부응하는 소정의 스위칭 제어신호를 자동절환부(3)로 출력시켜 주는 절환신호 발생부(23)로 구성한 것을 특징으로 하는 입력전압 변화에 따른 트랜스포머 1차측 단자 자동 전환장치.