KR20020038628A - SMPS : Switching Mode Power Supply - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치 [SMPS]"에 관한 것으로서 스위칭전원 공급장치로 부터 직류전원을 공급받아 작동하는 기기에 있어 기기측 [스위칭 전원의 부하측]으로 부터 스위칭 전원의 출력전압 변경내용에 관한 정보를 전달받아 여기에 맞게 스위칭 전원의 출력전압을 가변하여 출력하여 줌으로써 기기의 에너지 효율향상과 신뢰성 향상 및 가치상승의 효과를 제공하는 것에 관한 것이다. 도 1과 같이 구성된 종래의 스위칭 전원을 사용하여 작동하는 기기에 있어서는 그 기기가 에너지 소모량을 가변해야 할 경우에 기기 내부에서, 온· 오프 제어를 해야 하는데 이 경우 기기의 신뢰성 및 에너지 효율에 문제가 발생한다. 예를 들어 도 1 과 같이 구성된 종래의 스위칭전원 공급장치를 사용하도록 되어 있고 냉각소자로 열전소자 [TEC ; Thermo Electric Couple]를 사용한 저장고 [김치냉장고, 화장품 냉장고등]에 있어서는 저장고의 고내온도가 목표치에 도달하게 되면 그때부터 열전소자에 가하는 전원을 온· 오프 제어하여 저장고의 고내온도를 일정하게 유지하도록 하거나, 열전소자에 가하는 전원을 정격전압으로 유지한 상태에서 방열판 냉각용 팬의 스피드를 제어하여 저장고의 고내온도를 일정하게 유지되도록 해야 한다. 냉각용 열전소자에 가하는 전원을 온· 오프제어하게 되면 열전소자의 수명에 문제가 될 뿐만 아니라 오프기간에는 저장고의 고내 냉기가 방열판을 통하여 밖으로 유출되기 때문에 에너지 효율이 저하되는 문제가 있다. 또한 열전소자에 가하는 전원은 정격전압으로 그대로 둔 상태에서 방열판을 냉각시키는 팬 모터의 스피드를 제어하여 저장고의 고내온도를 일정하게 유지하는 경우도 오프해야 하는 경우 오프를 하지 않고 팬 모터의 스피드를 늦추어 냉각효율을 떨어 트리게 됨으로 결과적으로 열전소자를 필요이상으로 가동하도록 하게 되어 에너지효율 및 신뢰성 저하의 문제가 있다. 그런데 스위칭 전원의 출력전압을 부하의 요구에 대응하여 가변해서 출력하기 위해서는 출력전원 공급선 2 선과 별도로 통신을 위한 제 3 의 한선이 추가로 필요하게 되고 이 경우 모든 전원용 콘넥팅 잭[Connecting Jack]이 2 선식으로 되어 있어 기기의 외관 금형을 바꾸어야 하는 문제 및 3 선식 전원 코드와 잭을 신규 개발해야 하는 문제, 자재의 공용성 문제등이 제기된다.The present invention relates to a "switching power supply device [SMPS] capable of variable output voltage response", and in the device operating by receiving DC power from the switching power supply device of the switching power supply from the device side [switching power supply side] The present invention relates to the improvement of energy efficiency, reliability, and value increase of the device by receiving the information on the change of the output voltage and changing the output voltage of the switching power according to the change. In a device operating using a conventional switching power supply configured as shown in FIG. 1, when the device needs to vary energy consumption, the on / off control should be performed inside the device. In this case, there is a problem in reliability and energy efficiency of the device. Occurs. For example, a conventional switching power supply configured as shown in FIG. 1 is used, and a cooling element [TEC; In the case of Kimchi refrigerator, cosmetic refrigerator, etc., using the “Electric Electric Couple”, when the internal temperature of the storage reaches the target value, the temperature applied to the thermoelectric element is controlled on and off so that the internal temperature of the storage is kept constant. In addition, it is necessary to control the speed of the heat sink cooling fan while keeping the power applied to the thermoelectric element at the rated voltage so that the internal temperature of the storage is kept constant. When the power applied to the cooling thermoelectric element is controlled on and off, not only does it cause a problem in the life of the thermoelectric element, but also the energy efficiency is deteriorated because cold air in the reservoir flows out through the heat sink during the off period. In addition, if the power applied to the thermoelectric element is kept at the rated voltage, the speed of the fan motor that cools the heat sink is controlled to maintain the high internal temperature of the storage. As a result of lowering the cooling efficiency, as a result, the thermoelectric element is operated more than necessary, and thus there is a problem of lowering energy efficiency and reliability. However, in order to vary the output voltage of the switching power supply in response to the demand of the load, an additional third line for communication is required separately from the two output power supply lines. In this case, all the connecting jacks for the power supply are 2 It is wired, so it is necessary to change the appearance mold of the device, to develop a new three-wire power cord and jack, and to share the material.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 스위칭 전원의 출력선을 2 선식으로 유지하면서 부하단 측으로 부터 출력전압 가변에 관한 정보를 전달받아 그 요구에 맞는 출력전압으로 가변하여 출력되도록 하는 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치"를 제공함에 있다.Therefore, the object of the present invention devised to solve such a problem is to receive the information on the output voltage variable from the load end side while maintaining the output line of the switching power supply in two wires, and outputs the variable to the output voltage that meets the requirements It is to provide a "switching power supply capable of variable output voltage".
도1은 종래 방식의 일반 스위칭전원 공급장치에 대한 회로구성예를 나타내는 도면.1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional switching power supply of a conventional system.
도2는 본 발명에 따른 출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치에 대한 회로구성예를 나타내는 도면.2 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a switching power supply capable of variable output voltage according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치와 함께 사용되는 기기의 회로구성예를 나타내는 도면.3 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a device used with a switching power supply capable of variable output voltage according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치가 부하측으로 부터의 콘트롤 펄스를 전달받아 [도4의 (1)], 출력전압을 가변하는 일 실시예를 나타내는 타이밍도 [도4의 (2)].Figure 4 is a timing diagram showing an embodiment in which the switching power supply capable of variable output voltage according to the present invention receives a control pulse from the load side [Fig. 4 (1)], the output voltage is variable [Fig. 4 (2)].
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of the code | symbol about the principal part of drawing>
1 ; 입력전원 정류 회로블럭One ; Input power rectifier circuit block
2 ; 스위칭 회로블럭2 ; Switching circuit block
3 ; 스위칭 트랜스 주변 회로블럭3; Switching transformer peripheral circuit block
4 ; 스위칭 전원 출력전압 피드백 회로블럭4 ; Switching Power Output Voltage Feedback Circuit Block
5 ; 부하로부터의 통신내용 감시 및 출력전압 가변 회로블럭5; Monitoring of communication contents from load and variable output circuit block
Dl∼D9; 제1∼ 제9 다이오드D 1 to D 9 ; 1st to 9th diodes
Cl∼Cll; 제1∼ 제11 콘덴서C 1 -C ll ; 1st to 11th condenser
RS; 션트저항R S ; Shunt Resistance
Rl∼Rll; 제1∼ 제11 저항R 1 to R ll ; 1st to 11th resistors
F ; 휴즈F; Hughes
L ; 코일L; coil
NTC ; 부특성 온도저항NTC; Negative temperature resistance
T1; 스위칭 트랜스T 1 ; Switching transformer
U1; 전압감지용 집적회로U 1 ; Voltage sensing integrated circuit
U2; 레귤레이터U 2 ; regulator
U3; 제어마이콤U 3 ; Control
U4; 비교기U 4 ; Comparator
PC; 포토커플러P C ; Photocoupler
Vo ; 출력전압Vo; Output voltage
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치"의 특징은 스위칭전원 공급장치의 출력전압을 일정하게 유지하면서 출력선을 감시하여 부하로 부터 출력전압 변경에 관한 정보가 전달되면 거기에 맞는 전압으로 변경하여 출력되도록 하는 단계를 포함한다. 스위칭전원 공급장치의 출력전압이 부하의 요구에 맞는 전압으로 가변되어 출력되면 스위칭전원 공급장치를 사용하는 기기 [부하]에 에너지효율 향상 및 신뢰성 향상의 효과를 제공하게 되어 결과적으로 스위칭전원 공급장치와 기기의 가치상승 효과를 제공하게된다.A feature of the "switching power supply capable of variable output voltage" according to the present invention for achieving the above object is to change the output voltage from the load by monitoring the output line while keeping the output voltage of the switching power supply constant. If the information is delivered to the appropriate voltage to include a step of outputting. When the output voltage of the switching power supply is changed to a voltage that meets the demand of the load, the output power of the switching power supply can provide the effect of improving energy efficiency and reliability to the device [load] using the switching power supply. It will provide an increase in the value of the device.
이하, 본 발명에 따른 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치 [SMPS]"에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1 은 종래의 스위칭전원 공급장치의 회로구성예로 일정전압 [예 ;Vo = l2V]으로 출력된다.Hereinafter, a preferred embodiment of the "switching power supply apparatus [SMPS] capable of variable output voltage" according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a circuit configuration example of a conventional switching power supply, and is output at a constant voltage [eg, Vo = l2V].
U1은 전압감지용 집적회로로 2.5V를 검출하게 되어 있어U 1 is a voltage sensing integrated circuit that detects 2.5V
의 관계가 있어 Vo 는 원하는 전압으로 고정되어 출력된다. 도 2 는 본 발명에 따른 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치"의 바람직한 실시예에 대한 회로구성도이다. 도면부호 1 은 입력전원 정류 회로블럭이며 도면부호2는 스위칭 회로블럭이다. 도면부호3은 스위칭 트랜스 주변 회로블럭이고, 도면부호4는 스위칭전원 출력전압 피드백 회로블럭이다. 도면부호 5 는 부하로 부터의 통신내용 감시 및 출력전압가변 회로블럭이다. 제어마이콤 [U3]의 제 1 출력단자 [O1]가 로우 [Low = 0V]로 출력되면 D10이 오프되어Vo is fixed at the desired voltage and output. Figure 2 is a circuit diagram of a preferred embodiment of the "switching power supply capable of variable output voltage" according to the present invention. Reference numeral 1 denotes an input power rectifier circuit block and reference numeral 2 denotes a switching circuit block. Reference numeral 3 denotes a switching transformer peripheral circuit block, and reference numeral 4 denotes a switching power supply output voltage feedback circuit block. Reference numeral 5 denotes a communication block for monitoring the communication from the load and an output voltage variable circuit block. When the first output terminal [O 1 ] of the control microcomputer [U 3 ] is output low [Low = 0V], D 10 is turned off.
의 관계에서 R5=3.8kΩ, R6=1.0kΩ으로 설정하면 Vo=l2V가 출력된다. 제어마이콤[U3]의 제 1 출력단자 [O1]전압이 상승하면 D10이 온 되어 제6저항 [R6]의 전류공급원이 2 개소가 되어 제 5 저항 [R5]로 부터의 전류가 감소해야 하므로 결과적으로 출력전압 [Vo]가 내려가게 된다. 이렇게 하여 제 10 다이오드 [D10]에 흐르는 전류를 제어해서 출력전압을 제어하게 된다. 제어마이콤 [U3]은 제1 입력단자 [I1]를 감시해서 부하측으로 부터의 출력전압 가변 요구사항을 파악하게 된다.If R 5 = 3.8kΩ and R 6 = 1.0kΩ, Vo = l2V is output. When the voltage at the first output terminal [O 1 ] of the control microcomputer [U 3 ] rises, D 10 is turned on so that the current supply source of the sixth resistor [R 6 ] becomes two places and the current from the fifth resistor [R 5 ]. Must decrease, resulting in the output voltage [Vo] going down. In this way, the output voltage is controlled by controlling the current flowing through the tenth diode [D 10 ]. The control microcomputer [U 3 ] monitors the first input terminal [I 1 ] to determine the output voltage variable requirement from the load side.
부하가 온[ON]되어 있을 때에는 부하전류를 I라고 하면If the load current is I when the load is ON
이때 비교기 [U4]의 부(-) 입력단자 전압 [V(-)]과 정(+) 입력단자 전압의 관계를At this time, the relationship between the negative input terminal voltage [V (-) ] and the positive input terminal voltage of the comparator [U 4 ]
가 되도록 R9,R10,RS,I를 설정하면 비교기 [U4]의 출력은 로우 [Low]가 된다. 부하쪽에서 부하전류를 차단하면 부하에 흐르는 전류는 대기전류 [Standby Current]만 흐르게 되어이 되어 비교기 [U4]의 정(+) 입력단자 전압이 부(-) 입력단자 전압보다 높게되어 비교기 [U4]의 출력은 하이 [High]가 된다. 따라서 제어마이콤 [U3]은 제 1 입력단자 [I1]에의 입력상태를 감시해서 부하로 부터의 통신내용을 파악할 수 있다.Setting R 9 , R 10 , R S and I to make the output of comparator [U 4 ] low. When the load current is cut off at the load side, the current flowing in the load flows only the standby current [Standby Current]. Thus, the positive input terminal voltage of the comparator [U 4 ] is higher than the negative input terminal voltage, and the output of the comparator [U4] becomes High [High]. Therefore, the control microcomputer [U 3 ] can grasp the content of the communication from the load by monitoring the input state to the first input terminal [I 1 ].
[도 3]은 본 발명에 의한 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치"와 함께 사용될 수 있는 기기[저장고]의 일 실시예에 대한 회로블럭이다. 마이콤은 아날로그 입력단자 [AD in]로 입력되는 아날로그 입력으로 저장고의 고내온도를 감지해서 고내온도를 일정하게 유지하기 위하여 냉각용 열전소자 (L)에 가하는 전압을 내려야 할 것인지 올려야 할 것인지 현재의 전압으로 유지해야 할 것인지를 판단하게 된다. 마이콤 출력단자 [Out]가 하이가 되면 TR 은 온되고 FET 는 오프되어 열전소자에 가하는 전압도 오프가 되어 결과적으로 도 2 에서의 비교기 [U4]의 출력은 하이가 된다. 따라서 [도 3]과 같이 구성된 부하쪽 [저장고쪽]에서 하이펄스를 2 개 출력하면, [도 2]와 같이 구성된 스위칭전원 공급장치의 제어마이콤[U3]의 제 1 입력단자 [I1]에도 하이펄스가 2개 발생하게 된다. 따라서FIG. 3 is a circuit block of an embodiment of a device [store] that can be used with the " switching power supply capable of variable output voltage " according to the present invention. The microcomputer detects the high temperature in the storage room and detects the high temperature inside the storage room by using the analog input terminal [AD in] .The voltage applied to the cooling thermoelectric element (L) should be lowered or raised, or the current voltage. You will decide if you need to keep it. When the microcomputer output terminal [Out] becomes high, TR is turned on, the FET is turned off, and the voltage applied to the thermoelectric element is also turned off. As a result, the output of the comparator [U 4 ] in FIG. 2 becomes high. Therefore, when two high pulses are output from the load side [reservoir side] configured as shown in FIG. 3 , the first input terminal [I 1 ] of the control microcomputer [U 3 ] of the switching power supply configured as shown in FIG. Two high pulses are generated. therefore
펄스 2개 ; 한 단계 [1 Step] 전압 강하Two pulses; [1 Step] Voltage Drop
펄스 1개 ; 한 단계 [1 Step] 전압 상승1 pulse; [1 Step] voltage rise
펄스 없음 ; 현 상태 전압 유지No pulse; Maintain current voltage
와 같이 정하여 부하쪽에서 스위칭전원 공급장치쪽으로 전압변경 요구사항을 전달할 수 있고, 스위칭전원 공급장치쪽에서는 여기에 대응해서 전압을 가변하여 출력할 수 있게 된다. 도4는 부하로 부터의 통신내용에 따라 출력전압을 가변하는 일 실시예에 대한 타이밍도이다.The voltage change requirement can be transmitted from the load side to the switching power supply, and the switching power supply side can output a variable voltage corresponding thereto. 4 is a timing diagram of an embodiment in which an output voltage is varied according to communication contents from a load.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 "출력전압 가변대응이 가능한 스위칭전원 공급장치"는 기존의 2 선식 출력 코드선과 플러그 단자를 사용하면서 부하쪽으로 부터의 전압변경 요구사항을 받아 부하쪽에서 요구하는 대로 출력전압을 변경하여출력하도록 함으로써 저장고등과 같이 스위칭전원 공급장치를 함께 사용하는 기기의 신뢰성을 향상시키고, 에너지효율도 향상시켜서 결과적으로 기기의 가치를 상승시키는 효과를 제공하게 된다.As described above, the "switching power supply capable of variable output voltage" according to the present invention receives a voltage change requirement from the load side while using a conventional 2-wire output cord wire and a plug terminal, and outputs it as required by the load side. By changing the voltage and outputting it, the reliability of a device using a switching power supply such as a storage lamp is improved, and the energy efficiency is improved, resulting in the effect of increasing the value of the device.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 특허 청구범위에서 청구하는 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양하게 변경할 수 있으나 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.Although the above has been illustrated and described with respect to the preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims of the present invention. Such changes are intended to fall within the scope of the claims.
Claims (1)
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |