KR20020075744A - 자동 전압 변환 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동 전압 변환 장치에 관한 것으로, 특히 입력전원의 전압 변동에 따라 트라이악에 의해 제어되는 릴레이 구동부의 릴레이 작동 상태를 ON/OFF시키는 릴레이 스위치부를 특징으로 하는 자동 전압 변환 장치에 관한 것이다.

본 발명은 교류 입력부를 통해 입력된 교류 전압을 트랜스포머의 2차측에서 출력시켜 전파 정류시켜 소정의 직류전압으로 변환시켜 주는 정류부와 상기 정류부에서 인가된 전압을 정전압으로 바꾸어 주는 제 1·2 정전압부와 상기 제 2 정전압부에서 변환된 정전압을 바이어스 저항을 통해 트라이악의 게이트에 인가되어 릴레이를 구동시켜 자동적으로 ON/OFF되는 릴레이 스위치를 포함한 릴레이 구동부로 구성된다.

교류 입력 전압값의 상태에 구애됨이 없이 90~250V 사이에 해당되는 모든 지역에서는 자동적으로 전환되어 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 방지할 수 있다.

Description

자동 전압 변환 장치{Free Voltage Adapter}

본 발명은 자동 전압 변환 장치에 관한 것으로, 특히 교류 입력 전압이 가변될 경우, 항상 일정한 출력 전압과 동시에 릴레이구동부의 릴레이 작동 상태를 자동적으로 ON/OFF시키는 릴레이스위치에 의해 90V 또는 200V용 단자에 해당되는 전압이 공급될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 변환 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자기기의 발전에 힘입어 현대인들은 많은 전자기기 또는 전자제품들을 사용하고 있다. 이러한, 전자 기기 또는 제품들은 그 독특한 기능을 수행하기 위해서 구동에 필요한 전원을 구비하고 있어야 한다.

즉, 구동전원이 직류전원인 경우에도 배터리만을 사용하는 제품의 경우를 제외하면 실제적으로 상용 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하여 사용하도록 하는 것이 통상적인데, 교류전원은 국가별 또는 지역별로 220V 또는 110V의 전압차를 갖고 있다.

따라서, 종래의 전자제품의 생산자는 사용자들로 하여금 220V 또는 110V의 상용 전원중 어떠한 전원이 해당하는가를 판단하여 딥스위치 등등의 선택수단을 사용하여 선택 사용하도록 하였다.

도 1에서와 같이 종래 110V/220V 전원전압 전환 장치(100)는 대부분의 전원선과 트랜스포머(120)의 1차 코일 탭 사이에 소정의 전환 스위치(110)를 설치하여 인입되는 교류 전원 전압(130)의 크기에 따라 사용자가 직접 상기 전환 스위치(110)를 적절히 조작시켜 주어야만 트랜스포머(120)의 1차측에 감겨진 코일의 탭 연결상태가 변환되어 원하는 직류 출력 전압을 공급받을 수 있었다. 이는 사용자가 부주의하는 경우 즉, 110V전원을 입력받아야 하는 전자제품에 220V의 전압을 입력시키면 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 않으며, 유입되는 과전압에 의해 안전장치인 휴즈가 끊어진다거나 손상되어지는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 자동 어댑터의 경우에도 직류 출력전압 12V의 경우, 무부하시에는 18~20V정도까지 올라가 있다가 부하를 거는 순간 12V보다 낮은 11.5V 정도의 전압이 걸리게 되어 무려 7~8V 정도의 전압 변동으로 인해 부하에 무리를 주게 되며, 리플전압이 상당히 높게 발생되어 부하에 잡음이 심하게 발생되었고, 그 상태가 심해지면 부하가 오 작동하는 경우도 있었으며, 사용 전압이 110V 혹은 220V로 딱 한정되어 있어서 상기 전압에서 전압이 미달되는 지역이나 이상되는 지역에서는 어댑터의 사용이 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서,

본 발명의 목적은 인가되는 전원의 변동에 따른 출력 전압을 일정하게 하여 트랜스포머에 의한 전력 손실을 줄여 절전에 기여하고, 입력 전원의 변동에 따라 자동적으로 구동되도록 하여 운전 효율을 극대화하고자 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 예방하여 어댑터 및 기기의 수명을 연장하고자 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 저렴한 부품으로 인한 제품의 제작비용을 줄이고, 용이한 구조와 설계로 인해 제작의 어려움을 없애고, 최소한의 부피로 제작하여 사용하기에 편리하도록 하고자 하는데 있다.

도 1은 종래 110V/220V 전원 전압 전환 장치.

도 2는 본 발명의 자동 전압 변환 장치의 개략 블록도.

도 3은 본 발명의 자동 전압 변환 장치의 세부 회로도.

도 4는 본 발명의 자동 전압 변환 장치의 12V 출력 전압을 나타낸 도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

200: 교류 입력부 210: 트랜스포머

220: 정류부 230: 제1정전압부

240: 제2정전압부 250: 릴레이구동부

245: 제너다이오드 255: 트라이악

260: 릴레이 스위치부 265: 릴레이

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자동 전압 변환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전원으로부터 전원이 입력되는 교류 입력 전압은 트랜스포머 및 브릿지 다이오드, 평활 콘덴서 등으로 구성되는 정류부를 통해 전파 정류됨과 동시에 직류 전압으로 평활된 다음, 일정전압으로 변환시켜 주는 제 1·2 정전압부와 릴레이 구동부에 의해 일정한 출력 전압을 내면서200V용 단자와 90V용 단자에 자동적으로 연결되어 전환되는 자동 전압 변환 장치이다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 전압 자동 변환 장치의 개략 블록도이며, 도 3은 본 발명의 전압 자동 변환 장치의 세부 회로도이며, 도 4는 12V의 출력 전압을 나타낸 도면이다.

도 2와 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명인 자동 전압 변환 장치는 전원부(미도시)로부터 교류 입력부를 통해 트랜스포머의 1차 코일 탭 사이로 전압이 입력되어 트랜스포머의 2차측 코일에서 출력되는 교류전압을 브릿지 다이오드 및 두 개의 평활 콘덴서와 부하저항으로 구성된 정류부를 통해 전파 정류시킴과 동시에 직류 전압으로 평활된 다음, 세 개의 리플 제거용 콘덴서와 정전압 IC 1으로 구성되어, 상기 정류부와 직렬로 연결된 제 1 정전압부에서 일정 전압으로 변환시켜 주며, 제너다이오드와 분압저항(R1, R2), 정전압 IC2로 구성된 제 2 정전압부는 상기 정류부와 병렬로 연결되어 다시 한번 일정 전압으로 변환시켜 주며, 릴레이 및 트라이악, 바이어스 저항, 릴레이 보호용 저항과 릴레이 스위치부를 포함한 릴레이 구동부에서 상기 제 2 정전압부를 통해 인가된 신호를 비교판단하여 프랜스 포머 1차측의 200V용 단자와 90V용 단자에 자동적으로 연결되어 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

전원부(미도시)로부터 전원이 입력되는 교류 입력부(200)와 상기 교류 입력부(200)로부터 입력된 전압이 트랜스포머(210) 1차측 코일을 통해 입력된 전압을 정류시키는 정류부(220)를 거쳐 출력되는 직류 전압을 일정전압으로 변환시켜주는 제 1 ·2 정전압부(230,240)와 릴레이 스위치부(260)를 포함한 릴레이구동부(250)에 의해 접점 스위치의 고정단자가 트랜스포머(210) 1차측의 200V용 단자와 90V용 단자에 각각 연결되어 자동으로 접속되어, 제품이 정상적으로 동작할 수 있도록 하며, 상기 트랜스포머(210)는 일반 트랜스포머와는 다르게 고온의 열을 견딜 수 있도록 특수 제작된 것을 사용한다.

상기 교류 입력부(200)를 통해 송전된 교류 전압은 브릿지 다이오드(BD), 평활 콘덴서(C1, C2), 부하저항(RA)으로 구성되는 정류부(220)를 통해 전파 정류됨과동시에 직류 전압으로 평활된 다음, 제 1·2 정전압부(230,240)로 공급된다.

여기서, 상기 부하저항(RA)은 입력 전압이 차단되었을 시, 평활 콘덴서(C1, C2)에 충전되어 있는 전압을 방전시켜주기 위함이다.

또한, 상기 제 1 정전압부(230)는 상기 정류부(220)와 직렬로 연결되어, 정전압(IC1) 및 상기 정전압과 병렬로 연결되어 직류 전압내의 리플을 제거하기 위한 리플 제거용 콘덴서(C3,C4,C5) 3개로 구성되어 일정 전압으로 안정화시키며, 상기 직류 전압을 일정 전압으로 재 안정화시키기 위한 제 2 정전압부(240)는 상기 정류부와 병렬로 연결되어, 정전압용으로 사용되는 제너다이오드(245)와 정전압(IC2) 및 분압 저항(R1, R2)으로 구성되어, 일정 전압으로 변환된 전압을 릴레이 구동부(250)의 트라이악(255)의 게이트(T1)로 인가시키며, 또한 상기 릴레이 구동부(250)는 릴레이(265) 및 트라이악(255), 릴레이 스위치부(260), 릴레이 보호용 저항(R4), 바이어스 저항(R3)으로 구성되어, 상기 정류부(220)의 출력 전압은 바이어스 저항(R3)을 통해 트라이악(255)의 게이트(G)에 인가되도록 하여 릴레이 보호용 저항(R4)을 통해 릴레이(265)를 구동시키고, 상기 릴레이 스위치부(260)는 트랜스포머(210)의 1차측 코일 탭과 병렬 연결되어 90V용 단자와 200V용 단자에 각각 연결되도록 한다.

우선, 통상적인 상태인 교류 전압이 입력되지 않았을 때에는 릴레이 스위치부(260)의 고정단자는 트랜스포머(210) 1차측의 중간 탭인 90V용 단자에 연결된 상태를 의미한다.

입력되는 교류 전압이 트랜스포머(210) 2차측에서의 전압의 변동에 의해 가변될 경우에는 원하는 출력 전압을 전혀 얻을 수 없게 되지만, 본 발명에서는 도 4에서 볼 수 있듯이 입력되는 전압이 가변이 되어도 일정한 출력 전압을 낼 수 있다.

교류 입력부(200)로부터 90V에서 120V의 전압이 인가될 경우에는 교류 입력 전압을 가감하여도 저항(R3)에서 강하되는 소정 전압이 트라이악(255)의 게이트 바이어스 전압 이하이므로, 트라이악(255)이 '턴오프'되어 릴레이(265)가 구동되지 않게 되어 통상적인 상태인 릴레이 스위치(255)가 OFF 상태를 계속 유지하여 90V용 단자와 연결됨과 동시에 일정한 직류 출력을 내며, 120V에서 135V의 교류 전압이 입력될 시, 전압을 올리면 135V에서는 릴레이(265) 작동상태가 ON되며, 전압을 원 상태로 내리면 116V에서 자동 OFF되며 이 때에도 직류 출력 전압은 일정하다.

여기서, 릴레이 작동상태가 ON이라 함은 입력되는 전압에 변동이 생겨 135V이상의 교류 전압이 입력되었을 경우, 상기 정류부(220)의 출력 전압이 상대적으로 높아지므로 바이어스 저항(R3)에서 강하되는 전압이 트라이악(255)을 구동시킬 수 있는 게이트 바이어어스 전압 이상이 되어, 상기 트라이악(255)이 '턴온'상태가 되어 릴레이(265)를 구동시켜 릴레이 스위치부(260)를 자동적으로 전환되어 트랜스포머(210)의 1차측의 200V용 단자와 연결됨을 의미한다.

또한, 135V에서 180V의 교류 전압이 입력될 때에도 일반적으로 사용하지 않는 전압 상태이지만, 리스크(risk)를 제거하여 부하를 안정시키며, 릴레이(265) 작동 상태는 ON 상태를 유지하면서 일정한 출력 전압을 내며, 교류 입력 전압 180V이상일 경우 부하와 상관없이 릴레이는 항상 ON상태이나, 부하시에는 입력 전압이 최소 180V에 도달해야만 릴레이가 ON되며, 역시 일정한 출력 전압을 낸다.

한편, 상기 릴레이 스위치부(260)를 변형하여 무접점을 이용한 90V와 200V로 자동적으로 전환할 수 있도록 설계하는 것도 가능하며, 상기와 같이 저항과 콘덴서, 브릿지 다이오드, 트라이악 등의 전자 부품으로 이루어져 장치 구성을 용이하면서 저렴한 가격으로, 사이즈의 크기도 사용하기 간편하도록 최소한으로 설계된 것으로, 자동 전압 변환 장치를 구동시킴으로써 입력 전압에 맞게 자동적으로 동작할 수 있도록 하여 교류 입력 전압이 한정되어 있지 않고 교류 90V에서 250V 사이에 해당되는 모든 지역에서 편리하게 사용할 수 있도록 한 것이다.

이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로 본원 발명의 범위는 상기한 실시예들에 한정되지 않으며 첨부된 청구 범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다.

본 발명에 의하면,

교류 입력 전압 변화에 따른 입력되는 정격 전압의 변동폭이 소정량 이상 또는 이하가 될 경우에도 직류 출력 전압은 항상 일정한 전압이 출력되어 과전압으로 인한 기기의 파손 및 저전압으로 인한 기기의 작동 불비를 사전에 방지할 수 있고, 부하시나 무부하시 0.05V 정도의 전압 변동만 일어나므로 부하에 전혀 무리를 주지 않으며, 리플 전압 또한 거의 발생하지 않아 부하에 안정성을 기할 수 있다.

또한, 교류 입력 전압이 한정되어 있지 않고, 교류 90~250V 사이에 해당되는 지역은 어느 곳에서나 사용할 수 있도록 자동적으로 전환되며, 출력 전압은 항상 일정하게 유지할 수 있어 기기의 수명을 연장할 수 있다.

뿐만 아니라, 저렴한 제작 비용과 용이한 설계와 최소한의 부피로 인해 사용하기에 매우 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 전원으로부터 전원이 입력되는 교류 입력부와;

   상기 교류 입력부와 연결된 트랜스포머와;

   상기 교류 입력부를 통해 입력된 교류전압을 트랜스포머의 2차측에서 출력시켜 전파 정류한 전압을 소정의 직류전압으로 변환시켜 주고, 브릿지 다이오드와 상기 브릿지 다이오드에 직렬과 병렬로 각각 연결된 평활 콘덴서 및 부하저항으로 구성된 정류부와;

   상기 정류부와 직렬로 연결된 정전압 IC1과 상기 IC1과 연결된 리플 제거용 콘덴서로 구성되어, 상기 정류부에서 인가된 전압을 정전압으로 바꾸어주는 제 1 정전압부와;

   상기 정류부와 병렬로 연결되어 분압저항과 정전압 IC2로 구성되어, 상기 정류부에서 출력되는 직류전압을 정전압으로 변환시켜 주는 제 2 정전압부와;

   상기 제 2 정전압부에서 변환된 정전압을 바이어스 저항을 통해 트라이악의 게이트에 인가되어 릴레이를 구동시켜 자동적으로 ON/OFF되는 릴레이 스위치부를 포함한 릴레이 구동부로 구성되어, 상기 릴레이 스위치부가 ON/OFF되어 200V용 단자와 90V용 단자에 각각 접점 스위치의 고정단자가 연결된 것을 특징으로 하는 자동 전압 변환 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 릴레이 구동부는 교류 입력 전압이 무부하시 릴레이가 135V에서 ON되며, 부하시 최소 180V에서 릴레이가 ON되어 자동적으로 상기 릴레이 스위치부를 전환시키는 것을 특징으로 하는 자동 전압 변환 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2 정전압부는 상기 브릿지 다이오드와 병렬로 연결되어 전압을 일정하게 하는 정전압 다이오드인 제너다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 전압 변환 장치.