KR200259103Y1

KR200259103Y1 - 무정전 전원 전환장치

Info

Publication number: KR200259103Y1
Application number: KR2020010029373U
Authority: KR
Inventors: 황영주
Original assignee: 주식회사 오랜드
Priority date: 2001-09-24
Filing date: 2001-09-24
Publication date: 2001-12-29

Abstract

본 고안은 입력전원라인과 부하 사이에 설치되어 부하로 공급되는 각 전원의 정전 및 저전압 상태를 검출하여 양호한 품질의 전원을 선택하는 전원전환장치에 있어서, 제 1 및 제 2 입력전원과 부하 사이에 설치되어 제어신호에 따라 제 1 또는 제 2 입력전원으로 스위칭되어 부하로 해당 전원을 공급하는 전환스위치와, 상기 전환스위치로 공급되는 제 1 및 제 2 입력전원을 각각 제공받아 교류를 맥류파로 각각 변환하는 입력감시부와, 상기 전환스위치를 통해 부하로 출력되는 출력전원을 제공받아 소정의 맥류파를 발생하는 출력감시부와, 상기 입력 및 출력감시부로부터 출력되는 맥류파를 각각 제공받아 기준전압과 각기 비교하여 펄스폭변조신호를 발생하는 정전 및 저전압검출부와, 상기 정전 및 저전압검출부의 출력분석에 따른 제어신호에 의해 선택라인표시와 각 라인의 상태표시와 에러표시 및 정전시 경보음을 발생하는 출력수단, 및 상기 정전 및 저전압검출부로부터 출력되는 펄스폭변조신호를 제공받아 제 1, 제 2 입력전원 및 출력전원의 정전 또는 저전압 상태를 판별한 후 안정된 전원이 공급되는 입력전원라인으로 전환스위치를 제어함과 아울러 선택라인과 각 라인의 상태 및 에러를 출력수단을 통해 출력하도록 제어하는 제어부를 구비함으로써, 동등 이상의 검출 능력을 확보하면서도 부품원가 절감 및 소프트웨어의 간소화 등을 도모할 수 있는 무정전 전원 전환장치를 제공한다.

Description

무정전 전원 전환장치{Apparatus for changing Switch in Uninterruptible Power System}

본 고안은 전력 스위치에 관한 것으로, 특히 복수의 입력전원의 상태를 검출하는 회로에서 종래에 사용하던 고가의 A/D컨버터를 사용하지 않고 교류전압 변화에 따른 맥류파 펄스폭 변조에 의한 정전 및 저전압 검출 회로를 개발 적용함으로써, 동등 이상의 검출 능력을 확보하면서도 부품원가 절감 및 소프트웨어의 간소화 등을 도모할 수 있는 무정전 전원 전환장치에 관한 것이다.

수십년 동안 어떠한 경우에도 단 1초의 정전도 허용되지 않는 IDC(Internet Data Center) 등과 같은 대형 전산실의 전원 구성은 변전소, 무정전전원장치(이하, 'UPS'라 칭함) 및 전산시스템의 전원플러그 입구까지의 전원선이 완전히 독립된 2개의 시스템으로 이중화되어 있다. 이 구조는 한 전산시스템 내에 두 개의 전원장치가 백업구조로 내장되어 있는 고가의 이중화전원 전산시스템은 전원을 양측에서 공급받음으로써, 일측의 전원에 문제가 발생하여도 타측에서 전원을 공급받아 항상 안정적 동작을 가능케 하나, 단일 전원 전산시스템의 경우에는 이중화된 전원 중특정 일측의 UPS(Uninterruptible Power System)로부터 전원을 제공받아 동작하게 된다.

따라서, 부하는 복수의 UPS로 공급되는 전원을 감시하여 안정된 전원을 공급하는 UPS측으로 전원을 자동 스위칭 및 공급 제어하는 전력 스위치가 반드시 필요로 하게 되며, 본 고안은 이와 같은 전력 스위치에 관한 것이다.

종래에는 정전검출 방식이 아날로그/디지털 컨버터를 사용함으로써, 회로가 복잡하고 마이크로프로세서의 소프트웨어 처리가 복잡하여 경제적으로 부담이 컸으며, 저전압 및 전압 불안정시 대기 전원으로 전환하는 불량전원 검출 기능과 저전압 검출 기준설정 기능이 없어 품질이 불량한 전원에 대한 대책이 미흡하였다.

사용 중 정전에 의해 라인 전환이 된 후 정전된 라인이 정상으로 복전되었을 경우 전환전 라인으로 자동 복귀 전환되는 기능이 없어 이중화 전원으로 설비된 대규모 전산시스템 운용시 설정하는 두 전원간의 부하 균형이 틀어져 부하의 균형을 맞추는 재작업이 필요하였다.

아울러, 표시장치가 LINE-A, LINE-B의 두 개의 입력전원을 표시하는 발광다이오드만 있고, 이 발광다이오드의 켜짐/꺼짐으로 라인의 정상/정전을, 발광다이오드의 밝기로 선택 라인을 표시하고 있어 신속하게 전원공급 상태를 인식하는 것이 어려웠고, 또한 저전압, 전원불안정 등에 대한 표시기능이 없어 각 입력전원별 전원공급 상태를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은 종래에 사용하던 고가의 A/D컨버터를 사용한 검출회로를 사용하지 않고 교류전압 변화에 따른 맥류파 펄스폭 변조에 의한 정전 및 저전압 검출 회로를 개발 적용함으로써, 동등 이상의 검출 능력을 확보하면서도 부품원가 절감 및 소프트웨어의 간소화 등을 도모할 수 있는 무정전 전원 전환장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 저전압 검출회로를 사용하여 저전압 및 불안정한 전원을 감지하여 사용자에게 표시기로 알려주고, 항상 양질의 전원을 선택토록 함과 아울러 저전압 검출레벨 조정용 가변저항을 사용하여 사용조건에 따른 저전압 기준 변경이 필요할 시 소프트웨어의 수정없이 간단히 조정 변경할 수 있는 무정전 전원 전환장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 또다른 목적은 사용 중 정전에 의해 라인 전환이 된 후 정전된 라인이 정상으로 복전되었을 경우 원래의 전환전 라인으로 자동 복귀전환되는 기능을 부가하고, 사용자가 기판상의 설정 단자로 그 기능의 사용 여부를 설정토록 함으로써, 다양한 사용 환경에 적용 가능토록 하는 무정전 전원 전환장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 의한 무정전 전원 전환장치가 설치되는 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면이고,

도 2는 본 고안에 의한 무정전 전원 전환장치를 도시한 회로 블록도이고,

도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 무정전 전원 전환장치의 요부를 나타낸 회로도이고,

도 4는 정전 및 저전압검출 방식을 설명하기 위해 도시한 것으로, 도 4a는 종래 방식이며, 도 4b는 본 고안에 의한 방식이고,

도 5 및 도 6은 정전 및 저전압 검출부의 검출 방식을 설명하기 위해 각 노드의 신호 파형을 나타낸 것이고,

도 7은 정전 후 복전시에 전환스위치의 복귀여부를 설명하기 위한 것으로, 도 7a는 종래 방식이며, 도 7b는 본 고안의 방식이고,

도 8은 도 2의 입력스위치 및 출력수단을 나타낸 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10,20: UPS 장비 50: 부하

100: 전원전환장치 110: 전환스위치

120: 입력감지부 130: 출력감시부

140: 정전 및 저전압검출부 150: 스위치구동부

160: 출력수단 170: 제어부

180: 입력스위치 190: AC/DC변환부

200: 통신모듈

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 기술적 수단은, 제 1 및 제 2 입력전원라인과 부하 사이에 설치되어 부하로 공급되는 각 전원의 정전 및 저전압 상태를 검출한 후 최적의 입력전원라인으로 자동 스위칭하는 전원전환장치에 있어서: 상기 제 1 및 제 2 입력전원측과 부하 사이에 설치되어 소정의 스위칭제어신호에 따라 제 1 입력전원 또는 제 2 입력전원으로 스위칭되어 부하로 해당 전원을 공급하는전환스위치; 상기 전환스위치로 공급되는 제 1 및 제 2 입력전원을 각각 제공받아 변압기를 통해 교류를 맥류파형으로 각각 변환하는 입력감시부; 상기 전환스위치를 통해 부하로 출력되는 출력전원을 제공받아 포토커플러를 통해 소정의 맥류파를 발생하는 출력감시부; 상기 입력감시부와 출력감시부로부터 출력되는 맥류파를 각각 제공받아 소정의 기준전압과 각기 비교한 후 그에 대응하는 펄스폭변조신호를 발생하는 정전 및 저전압검출부; 상기 정전 및 저전압검출부의 출력에 따른 소정의 제어신호에 의해 전환스위치를 제 1 입력전원 또는 제 2 입력전원으로 스위칭 제어하는 스위칭구동부; 상기 정전 및 저전압검출부의 출력에 따른 소정의 제어신호에 의해 선택된 라인 표시와 각 라인의 상태 표시와 출력라인의 상태 표시와 에러 표시 및 정전시 경보음을 발생하는 출력수단; 및 상기 정전 및 저전압검출부로부터 출력되는 펄스폭변조신호를 제공받아 제 1, 제 2 입력전원 및 출력전원의 정전 또는 저전압 상태를 판별한 후 안정된 전원이 공급되는 입력전원라인으로 전환스위치를 제어함과 아울러 선택 라인과 각 라인의 상태 및 에러를 출력수단을 통해 표시 및 출력하도록 제어하는 제어부;를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.

도 1은 본 고안에 의한 무정전 전원 전환장치가 설치되는 시스템을 설명하기 위해 도시한 것이다.

통상, 메인 컴퓨터서버나 전산시스템과 같은 전원부하(50)는 전원전환장치(100)를 통해 제 1 UPS(10) 또는 제 2 UPS(20)로부터 무정전 전원을 제공받아 동작하고, 제 1 및 제 2 UPS(10, 20)와 연결된 다수의 전원부하들(50)은부하의 평형을 위해서 제 1 및 제 2 UPS(10, 20)로 각기 나누어 전원을 공급받도록 최초 설정하여 제 1 및 제 2 UPS(10, 20)에 동일한 전원부하가 걸리도록 분담하여 전원 평형을 유지한다.

아울러, 안정성을 위해 제 1 UPS(10)와 제 2 UPS(20)는 통상 서로 다른 변전소(1, 2)로부터 전원을 공급받도록 구축되어 있다.

만약, 컴퓨터서버와 전산시스템과 같은 전원부하(50)가 제 1 UPS(10)와 전원전환장치(100)를 통해 전원을 공급받는 상태에서, 제 1 UPS(10)로부터 공급되는 전원이 불안정할 경우 전원전환장치(100)는 이를 검출하여 제 2 UPS(20)측으로 스위치를 자동 전환하여 전원부하가 제 2 UPS(20)로부터 전원을 제공받아 안전하게 동작되도록 제어한다.

도 2는 본 고안에 의한 무정전 전원 전환장치를 도시한 회로 블록도로서, 전환스위치(110), 입력감시부(120), 출력감시부(130), 정전 및 저전압검출부(140), 스위치구동부(150), 출력수단(160) 및 제어부(170) 등으로 이루어져 있다.

상기 전환스위치(110)는 복수의 입력전원(10, 20)측과 전원부하(50) 사이에 설치되어 소정의 스위칭제어신호에 따라 제 1 입력전원(A) 또는 제 2 입력전원(B)으로 스위칭되어 컴퓨터서버나 전산시스템과 같은 전원부하(50)로 제 1(A) 또는 제 2 입력전원(B)을 공급하도록 구성되어 있다.

상기 입력감시부(120)는, 전환스위치(110)로 공급되는 제 1 입력전원(A)을 제공받아 변압기를 통해 교류를 맥류파형으로 변환하는 제 1 변압부(121)와, 전환스위치(110)로 공급되는 제 2 입력전원(B)을 제공받아 변압기를 통해 맥류파형으로변환하는 제 2 변압부(125)로 이루어져 있고, 출력감시부(130)는 전환스위치(110)를 통해 전원부하(50)로 출력되는 전원(C)을 제공받아 포토커플러를 통해 소정의 맥류파를 발생하도록 구성되어 있다.

상기 정전 및 저전압검출부(140)는 입력감시부(120)와 출력감시부(130)로부터 출력되는 맥류파를 각각 제공받아 소정의 기준전압과 각기 비교한 후 정전 및 저전압시 그에 대응하는 펄스폭 신호를 발생하도록 구성되어 있다.

또한, 스위치구동부(150)는 소정의 제어신호에 따라 작동되어 전환스위치(110)를 제 1 입력전원(A) 또는 제 2 입력전원(B)으로 스위칭 제어하도록 구성되어 있고, 출력수단(160)은 소정의 제어신호에 따라 선택된 라인 표시와 각 라인의 상태 표시와 출력라인 상태 표시 및 에러 표시 등을 수행하는 7-세그먼트(161)와 발광다이오드(163) 및 정전시 경보음을 발생하는 부저(165) 등으로 구성되어 있다.

또한, 제어부(170)는 정전 및 저전압검출부(140)로부터 제 1(A), 제 2 입력전원(B) 및 출력전원(C)의 감시신호를 제공받아 두 입력라인(A, B)의 정전 또는 저전압 상태를 판별한 후 안정된 전원이 공급되는 입력라인으로 전환스위치(110)를 제어함과 아울러 선택 라인과 각 라인의 상태 및 에러를 출력수단(160)을 통해 표시 및 출력하도록 제어한다.

아울러, 도면부호 180은 케이스 외/내부에 설치된 입력스위치로서, 입력라인전환 수동 선택 스위치(SW1)와, 표시부의 표시내용을 선택하는 스위치(SW2), 및 정전 후 복전시에 최초 선택되었던 전원으로의 복구 여부를 결정하는 케이스 내부 기판상의 복전설정단자(JP1) 등으로 이루어져 있고, 도면부호 190은 AC/DC변환부로서, 제 1(121) 또는 제 2 변압부(125)를 통해 입력되는 교류전원을 소정의 직류전압으로 변환하여 각종 회로부(110∼200)로 동작전원을 공급하도록 이루어져 있다.

그리고, 제어부(170)는 소정의 통신모듈과 네트워크(200)를 통해 정전 및 저전압검출부(140)에서 검출한 선택라인과 각 라인의 상태 및 에러 내용을 외부 원격감시센터로 전송함으로써, 긴급상황 발생시 감시자가 신속한 대처 및 보수를 가능하게 한다.

이와 같이 구성된 전원전환장치(100)는 독립된 두 개의 입력전원(A, B) 중 어느 하나를 선택하여 사용하며, 제어부(170)는 두 개의 입력전원(A, B) 및 하나의 출력전원(C)이 정상상태인지 상시 감시하고 사용중인 전원에 정전이나 저전압이 발생하면 신속히 다른 입력전원으로 전환하여, 출력측의 전원부하(50)에서는 정전이 되지 않도록 한다. 단, 이때 전환하고자 하는 전원도 이상이 있을 경우에는 스위칭 전환을 하지 않는다.

상기 제어부(170)는 입력전원 상태 및 출력전원 상태를 검출한 신호 등의 입력요소를 종합 분석하고 그 결과에 따라 전환스위치(110)를 제어하여 사용전원의 전환 및 출력수단(160)의 표시 및 출력을 결정하게 된다.

상기 제어부(170)의 출력요소로는 입력전원의 전환선택용 고속 스위칭소자 드라이브(150)와, 표시내용을 문자로 표시하기 위한 7-세그먼트(161), 개별 기능이 할당된 각 램프로 표시하기 위한 발광다이오드(163)와, 정전 및 이상 발생시 외부에 알려주기 위한 부저(165)가 접속되어 있다.

즉, 본 고안에 의한 전원전환장치(100)는, 선택 전원의 정전검출 뿐만 아니라 저전압도 검출하여 자동으로 타측 전원으로 스위칭하는 기능과, 정전 후 복전시 최초에 선택되었던 전원으로 복귀하는 자동 복귀 기능과, 부하 균형을 도모하기 위하여 수동 입력전원선택 기능과, RS-232등과 같은 시리얼통신을 이용한 외부 통신 기능과, 정전시 경보신호를 발생하는 알람기능과, 7-세그먼트 및 발광다이오드를 이용한 다양한 상태 표시(입출력 전원상태 표시, 선택된 전원라인 표시, 자체진단 오류코드 표시 등) 기능 등이 있다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 무정전 전원 전환장치의 요부를 나타낸 회로도로서, 입력감시부(120), 출력감시부(130), 정전 및 저전압검출부(140), 스위치구동부(150) 및 제어부(170)를 도시하였고, 도 4 내지 도 7을 참조하여 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 전원전환장치(100)는 입력감시부(120) 및 출력감시부(130)의 트랜스포머(T1, T2)와 포토커플러(PC)로 인해 전원라인(A, B, C)과 상호 절연되어 있어 전원라인의 서어지 전압이나 과전압으로부터 각 회로를 보호하였다.

상기 입력감시부(120)는 제 1 UPS(10)로부터 입력되는 제 1 입력전원(A)을 제공받아 레벨 변환하는 제 1 트랜스포머(T1)와, 제 2 UPS(20)로부터 입력되는 제 2 입력전원(B)을 제공받아 레벨 변환하는 제 2 트랜스포머(T2)로 이루어져 후단의 정류다이오드(D1∼D4)로 인해 교류를 맥류 파형으로 변환한다.

그리고, 출력감시부(130)는 전원전환장치(100)에서 전원부하(50)로 공급되는 출력전원(C)을 정류하여 검출하는 브리지다이오드(BD)와 포토커플러(PC)로 이루어져 교류전원을 맥류파로 변환하여 출력한다.

한편, 각 회로부로 소정의 동작전원(DC 12V, DC 5V)을 인가하는 AC/DC변환부(190)는 교류 입력전원(A, B)을 트랜스포머(T1, T2)에 의해 각각 저전압으로 변환하고 그 출력을 전파정류하여 두 개의 맥류를 얻고, 이어 저주파 필터(C5, C6)에 다이오드(D5, D6)를 통하여 접속함으로써, 감시를 위한 신호로 사용하는 맥류에는 필터부(C5, C6)의 직류가 간섭되지 않도록 하였으며, 직류 또한 두 개의 출력을 다이오드로 통합 접속하여 한쪽 전원의 정전시에도 각 회로부로 인가되는 동작 전원에는 이상이 없도록 구성하였다.

이어, 정전 및 저전압검출부(140)는 입력감시부(120)와 출력감시부(130)를 통해 검출한 제 1(A), 제 2 입력전원(B)과 출력전원(C)을 각각 제공받아 소정의 기준신호(ⓕ노드)와 상호 비교하여 정전 또는 저전압 상태에 해당하는 신호를 제어부(170)로 출력하게 된다.

상기 정전 및 저전압검출부(140)의 상태검출 방식은 종래와 다른 데, 즉 종래에는 도 4a와 같이 교류 또는 맥류 입력을 A/D컨버터를 사용하여 4비트 내지 8비트의 디지털데이터로 변환하고, 변환된 디지털데이터를 제어부(170)에서 읽어들인 후 그 수치 및 변화의 추이를 분석하여 정전여부를 판단함으로써, 제어부(170)에서는 읽어들인 수치 및 시간을 함께 분석해야 하므로 처리부담이 크고 하드웨어적으로 구성비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

하지만, 본 고안의 정전검출방식은 도 4b와 같이 A/D컨버터를 사용하지 않고 입력된 맥류파와 기준신호를 상호 비교하여 1비트 펄스로 만들고 제어부(170)에서는 정기적으로 그 펄스파의 저레벨의 폭(시간)만을 감시함으로써, 정전 및 저전압의 판단이 가능하여 제어부(170)의 처리 부담이 적고, 외부에서 정전 및 저전압 상태를 판단하는 기준을 사용자 임의로 조정하는 것이 용이하다.

즉, 본 고안에 의한 전원전환장치(100)는 맥류파 펄스폭 검출에 의한 정전 및 저전압을 검출하는 것이 요지이고, 정전 및 저전압검출부(140)는 A/D컨버터를 사용하지 않고서도 정확한 정전 및 저전압의 검출이 가능하며, 특히 소프트웨어의 수정없이도 간단히 외부 가변저항(VR)으로 각 비교기(141, 142, 143)의 검출 기준점을 조정하는 것에 의해 저전압 검출 레벨을 조정할 수 있다.

상기 정전 및 저전압검출부(140)는 두 개의 입력전원(A, B)에 대한 맥류 펄스폭을 감시함으로서, 각각의 입력전원에 대한 정전 및 저전압 검출이 가능하다.

도 5 및 도 6은 정전 및 저전압 검출부의 검출 방식을 설명하기 위해 각 노드의 신호 파형을 도시한 것이다.

상기 정전 및 저전압검출부(140)는 도 5와 같이 제 1 비교기(141)는 제 1 트랜스포머(T1)와 다이오드(D1)를 통해 출력되는 120Hz의 맥류파(ⓑ노드)를 비반전단자(+)로 제공받고, 제 1 비교기(141)의 반전단자(-)는 가변저항(VR)에 의하여 조정되는 기준전압(ⓕ노드)을 제공받으며, 제 1 비교기(141)의 출력(ⓖ노드)은 부극성의 펄스를 발생하게 된다.

아울러, 제 2 비교기(142)는 도 5와 같이 제 2 트랜스포머(T2)와 다이오드(D3)를 통해 출력되는 120Hz의 맥류파(ⓓ노드)를 비반전단자(+)로 제공받고, 제 2 비교기(142)의 반전단자(-)는 가변저항(VR)에 의하여 조정되는 기준전압(ⓕ노드)을 제공받으며, 제 2 비교기(142)의 출력(ⓗ노드)은 부극성의 펄스를 발생하게 된다.

그리고, 제 1 및 제 2 비교기(141, 142)의 출력 펄스폭은 반전단자(-)로 입력되는 기준전압(ⓕ노드)을 각각 조정함에 따라 변화시킬 수 있으며, 무정전 정상전압 상태에서는 출력 펄스폭이 좁은 일정한 펄스열을 가지나 전압이 낮아짐에 따라 펄스폭이 커지며 정전시에는 저전압 레벨에서 머무르게 된다.

그리고, 정전검출은 제어부(170)에서 제 1 및 제 2 비교기(141, 142)의 출력펄스의 폭(t1)을 계속 감시하고 있다가, 일정시간 이상의 저전압 레벨이 지속(tn)되면 정전으로 간주하고 각종 정전 프로세스를 수행하게 된다.

즉, 제 1(A) 및 제 2 입력전원(B)은 절연된 제 1(T1) 및 제 2 트랜스포머(T2)에 의해 회로에 필요한 전원전압으로 낮추고 이 전압을 다이오드(D1, D3)로 전파정류하여 120Hz의 맥류(ⓑ, ⓓ노드)를 만든다. 이 맥류는 블리더저항(R1,R2 및 R3,R4)에 의해 적당히 전압강하된 후 제 1(141) 및 제 2 비교기(142)의 비반전단자(+)로 각각 입력된다.

그리고, 제 1(141) 및 제 2 비교기(142)의 입력단에 있는 각 제너다이오드(ZD1, ZD2)는 입력전압이 과대하여 각 비교기(141, 142)를 파손하는 것을 방지하기 위한 클램핑용 다이오드로, ⓒ, ⓔ노드에서는 일정 전압 이상이 제거되게 된다.

상기 제 1(141) 및 제 2 비교기(142)의 반전단자(-)로 입력되는 기준전압(ⓕ노드)은 가변저항(VR)에 의해 조정되어 인가되며, 이들 비교기(141, 142)의 출력은맥류의 영점(Zero)을 중심으로 하는 펄스를 발생하게 된다(ⓖ, ⓗ노드).

상기 비교기(141, 142)에서 출력되는 펄스폭은 무정전 상태에서는 폭이 좁은 일정한 펄스열을 가지나 입력전압이 낮아짐에 따라 펄스폭이 점점 커지며, 정전시에는 저전압레벨에서 계속 머물러 있다.

아울러, 저전압의 검출은 제어부(170)에서 비교기(141)의 출력 펄스폭을 감시하여 정상과 정전 사이의 펄스폭이면 저전압으로 간주하여 저전압 프로세스를 수행한다.

상기 저전압의 펄스폭 기준을 소프트웨어적으로 정하여 두고 가변저항(VR)으로 기준전압을 조정함으로써, 입력전압의 몇 %를 저전압으로 검출하게 할 것인지를 정할 수 있다.

펄스폭은 입력 주파수, 변압기, 권선비, 비교기의 기준전압, 저전압 기준과 사인함수를 사용하여 이론적으로도 계산이 가능하다.

그리고, 출력전원(C)의 정전검출은 도 6과 같은 파형을 통해 검출 및 판단할 수 있는 데, 선택된 전원의 출력에 대한 맥류를 감시함으로써 가능하다.

출력전원(C)을 브리지다이오드(BD)로 전파정류한 120Hz의 맥류파(ⓙ노드)를 포토커플러(PC)를 통해 제 3 비교기(143)의 비반전단자(+)로 입력되고, 제 3 비교기(143)의 반전단자(-)에는 가변저항(VR)에 의하여 조정되는 기준전압(ⓕ노드)이 인가되어, 제 3 비교기(143)의 출력은 부극성의 펄스를 발생하게 된다(ⓚ노드). 이 펄스의 폭은 반전단자(-)로 입력되는 기준전압(ⓕ노드)을 조정함에 따라 변화시킬 수 있으며, 무정전상태에서는 펄스폭이 좁은 일정한 펄스열을 가지나 정전시에는저전압 레벨에서 머무르게 된다.

정전검출은 제어부(170)에서 비교기(143)의 출력펄스의 폭을 계속 감시하고 있다가, 일정시간 이상의 저전압 레벨이 지속되면 정전으로 간주하고 정전 프로세스를 수행한다.

한편, 입력된 전원(A, B)이 짧은 주기로 저전압이 반복되거나 정전된 후 복전시 초기의 접속 스파크 등에 의해 불안정한 전원이 되는 경우가 많고, 이 경우 검출된 시기마다 라인전환을 하면 전환되는 순간 출력이 순간적인 정전 상태에 이를 수 있다. 이를 방지하기 위해 제어부(170)에서는 입력전원에 대해 항상 안정화되어 있는지를 파악하고 있으며, 대기라인으로 전환시킬 때는 대기라인의 안정된 상태를 확인하고 전환한다.

상기 안정화된 전원의 판단은 제어부(170)에서 일정시간 동안 저전압이나 정전 상태가 한번도 발생되지 않았는지를 검사하여 결정하게 된다.

만약, 정전에 의해 대기 입력전원라인으로 전환된 후 복전되었을 경우 종래의 전원전환스위치는 도 7a와 같이 원래의 라인으로 복귀되지 않아 정상상태에서 전체 부하에 따라 최적으로 세팅해 놓은 부하의 평형이 흐트러진다.

그러나, 본 고안에 의한 전원전환장치(100)는 복전설정단자(JP1)의 복귀모드를 설정해 놓으면, 정전 후 복전시 제어부(170)의 제어에 따라 도 7b와 같이 사용자가 최초 정상상태에서 선택했던 라인으로 복귀되어 전원라인의 부하분담 등이 최초 상태로 복구됨으로써, 복전 후에 관리자의 부가적인 조치가 전혀 필요치 않다.

도 8은 도 2의 입력스위치 및 출력수단을 나타낸 회로도로서, 종래의 디스플레이는 두 개의 입력라인에 대응되는 두 개의 발광다이오드를 사용하고, 이 발광다이오드의 켜짐과 꺼짐으로 입력전원의 정상 및 정전 상태를 나타내고, 켜진 발광다이오드의 밝고 흐림의 상태로 어느 입력전원이 선택되었는지를 나타내므로 밝기에 의한 선택 라인의 파악이 어렵고, 도식적이지 않아 신속한 인식이 어려웠다.

하지만, 본 고안에 의한 표시수단은 두 개의 7-세그먼트(161)와 도식화된 5개의 발광다이오드(163)로 이루어져 있어, 입력스위치(180)의 표시전환스위치(SW2)에 의해 각 상태를 문자코드로 상세히 볼 수 있으며, 'Ｙ'자 형태로 도식화된 5개의 발광다이오드(163)에 의해 입력전원 선택라인과 각 전원라인의 상태를 한눈에 파악할 수 있다.

즉, 7-세그먼트(161)는 입력스위치(180)의 표시전환스위치(SW2)를 눌러 선택라인이 바뀜에 따라 디스플레이되는 문자코드가 다른 데, 예를 들어 7-세그먼트(161)에 LA가 표시되면 제 1 입력전원(A)이 선택되었음을 의미하고, Lb가 표시되면 제 2 입력전원(B)이 표시되었음을 의미한다. 그리고, 입력스위치(180)의 라인전환스위치(SW1)를 선택하면 제어부(170)의 제어신호에 따라 전환스위치(110)가 대기라인으로 전환되지만, 대기라인에 이상이 있을 경우에는 전환되지 않는다.

상기 7-세그먼트(161)는 표시전환스위치(SW2)를 누를 때마다 각 입출력라인의 전원상태를 표시하게 되는 데, Ao가 표시되면 제 1 입력전원(A)이 정상이고, An이 표시되면 제 1 입력전원(A)이 정전이며, AA가 표시되면 제 1 입력전원(A)이 불안정하다는 것을 의미하고, bo가 표시되면 제 2 입력전원(B)이 정상이고, bn이 표시되면 제 2 입력전원(B)이 정전이며, bA가 표시되면 제 2 입력전원(B)이 불안정하다는 것을 의미하며, oo가 표시되면 출력전원(C)이 정상이고, on이 표시되면 출력전원(C)이 정전이며, oA가 표시되면 출력전원(C)이 불안정하다는 것을 의미하게 된다.

그리고, 5개의 발광다이오드(163)는 라인감시용 2개(163-1,2)와 라인선택용 2개(163-3,4)와 출력감시용 1개(163-5)의 발광다이오드로 이루어져 'Ｙ'자형태로 도식화되어 시각적으로 입력전원선택 및 전원상태를 확인할 수 있으며, 라인감시용 발광다이오드(163-1, 163-2)에서 다이오드가 켜져 있으면 정상이고, 점멸하면 저전압 또는 불안정한 상태이며, 꺼져 있으면 정전 상태를 의미한다.

그리고, 라인선택용 발광다이오드(163-3, 163-4)에서 켜져 있으면 라인이 선택되었고, 꺼져 있으면 라인이 선택되지 않음을 의미하고, 출력감시용 발광다이오드(163-5)에서 켜져 있으면 정상이고, 점멸하면 저전압 또는 불안정한 상태이며, 꺼져 있으면 정전 상태를 의미한다.

아울러, 제어부(170)에서는 입출력 전원의 전체적 상태를 파악하고 있으므로 한쪽라인의 정전 등 어떤 조건이 발생했을 경우 외부 알람포트를 사용하여 부저(165), 경광등(미 도시) 등을 구동할 수 있으며, 자동제어기의 입력으로도 사용이 가능하다.

상기에서 본 고안의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 고안이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 고안에 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

따라서, 본 고안에서는 종래에 사용하던 고가의 A/D컨버터를 사용한 검출회로를 사용하지 않고 교류전압 변화에 따른 맥류파 펄스폭 변조에 의한 정전 및 저전압 검출 회로를 개발 적용함으로써, 동등 이상의 검출 능력 및 부가적 성능을 확보하면서도 부품원가 절감 및 소프트웨어의 간소화 등을 도모할 수 있고, 저전압 검출회로를 사용하여 저전압 및 불안정한 전원을 감지하여 사용자에게 표시기로 알려주고, 항상 양질의 전원을 선택토록 함과 아울러 저전압 검출레벨 조정용 가변저항을 사용하여 사용조건에 따른 저전압 기준 변경이 필요할 시 소프트웨어의 수정없이 간단히 조정 변경할 수 있다.

또한, 사용 중 정전에 의해 라인 전환이 된 후 정전된 라인이 정상으로 복전되었을 경우 원래의 전환전 라인으로 자동 복귀전환되는 기능을 부가하고, 사용자가 기판상의 설정 단자로 그 기능의 사용 여부를 설정토록 함으로써, 다양한 사용 환경에 적용 가능토록 할 수 있으며, 문자표시를 위한 7-세그먼트와 도식화된 발광다이오드 패널을 통해 각 라인의 상태 및 선택을 표시함으로써, 입력전원과 출력전원의 동작 및 그 상태를 쉽게 파악할 수 있는 이점이 있다.

Claims

제 1 및 제 2 입력전원라인과 부하 사이에 설치되어 부하로 공급되는 각 전원의 정전 및 저전압 상태를 검출하여 양호한 품질의 전원을 선택하는 전원전환장치에 있어서:

상기 제 1 및 제 2 입력전원측과 부하 사이에 설치되어 스위칭제어신호에 따라 제 1 입력전원 또는 제 2 입력전원으로 스위칭되어 부하로 해당 전원을 공급하는 전환스위치;

상기 전환스위치로 공급되는 제 1 및 제 2 입력전원을 각각 제공받아 변압기를 통해 교류를 맥류파형으로 각각 변환하는 입력감시부;

상기 전환스위치를 통해 부하로 출력되는 출력전원을 제공받아 포토커플러를 통해 소정의 맥류파를 발생하는 출력감시부;

상기 입력감시부와 출력감시부로부터 출력되는 맥류파를 각각 제공받아 소정의 기준전압과 각기 비교한 후 그에 대응하는 펄스폭변조신호를 발생하는 정전 및 저전압검출부;

상기 정전 및 저전압검출부의 출력에 따른 제어신호에 의해 전환스위치를 제 1 입력전원 또는 제 2 입력전원으로 스위칭 제어하는 스위칭구동부;

상기 정전 및 저전압검출부의 출력에 따른 제어신호에 의해 선택된 라인 표시와 각 라인의 상태 표시와 출력라인의 상태 표시와 에러 표시 및 정전시 경보음을 발생하는 출력수단; 및

상기 정전 및 저전압검출부로부터 출력되는 펄스폭변조신호를 제공받아 제 1, 제 2 입력전원 및 출력전원의 정전 또는 저전압 상태를 판별한 후 안정된 전원이 공급되는 입력전원라인으로 전환스위치를 제어함과 아울러 선택 라인과 각 라인의 상태 및 에러를 출력수단을 통해 표시 및 출력하도록 제어하는 제어부;를 구비한 것을 특징으로 하는 무정전 전원 전환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 정전 및 저전압검출부는,

상기 입력감시부를 통해 출력된 맥류파와 소정의 기준전압을 각각 비반전단자와 반전단자로 제공받아 레벨 비교한 후 그에 해당하는 펄스폭변조신호를 출력하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 무정전 전원 전환장치.
청구항 2에 있어서,

상기 비교기의 반전단자로 입력되는 기준전압을 가변저항으로 조절 가능하여 입력전원의 저전압 레벨을 사용자 임의로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 전환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 출력수단은,

문자 표시가 가능한 2개의 7-세그먼트; 'Y'자형으로 도식화되어 입력전원라인의 전원공급 상태와 라인선택 상태 및 출력전원의 상태를 표시하는 5개의 발광다이오드; 및 정전시 경보음을 발생하는 부저;로 구성된 것을 특징으로 하는 무정전 전원 전환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 입력감시부와 출력감시부는 트랜스포머와 포토커플러를 각기 구비하여 입력전원라인과 전원전환장치를 전기적으로 상호 절연 및 분리한 것을 특징으로 하는 무정전 전원 전환장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부는 내부의 상태와 에러 내용을 외부 원격감시센터로 알력주기 위한 시리얼통신수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 무정전 전원 전환장치.