KR20030006693A - 차량내 설치가 용이한 무정전 전원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컴퓨터 및 응용장치 등의 단말장치를 장착한 차량에 사용되는 무정전 전원장치로서, 차량으로부터 전원을 공급받는 전원 입력부; 단말장치에 전원을 공급하는 전원 출력부; 전원 입력부로부터 공급되는 전원을 단말장치가 사용가능한 소정의 전압으로 변환시키는 전원 변환부; 및 전원의 공급이 차단된 경우 이를 인식하기 위한 전원차단 인식회로부, 전원 차단이 인식된 경우 동작 중인 단말장치에 정지 신호를 인가하는 신호 제어부, 정지시간 동안 메인 전원을 공급하여 주는 전원차단 지연회로부로 구성된 제어회로부를 포함한다.

상기 구성에 의하면 본 발명의 무정전 전원장치는 소정의 전원회로로서 구현되어 소형화가 가능하므로 차량 내 설치가 용이하고, 뿐만 아니라 별도의 백업 배터리를 사용하지 않더라도 컴퓨터 및 응용장비를 안전하게 정지시킬 수 있다

Description

차량내 설치가 용이한 무정전 전원장치{Uninterruptible Power Supply Easy to Equip within A Car}

본 발명은 차량 내에서 컴퓨터 및 응용장비를 사용하기 위한 전원회로 및 장비로서 특히 전원 차단시 자체적으로 백업(backup) 배터리 기능을 가지지 못한 컴퓨터 응용장비를 안전하게 정지시킬 수 있는 무정전 전원장치에 관한 것이다.

기존의 상기와 같은 기능은 통상적으로 백업 배터리를 자체 내장한 무정전 전원장치(UPS)를 이용하거나, 그렇지 못한 경우 장비의 전원을 일방적으로 차단하는 방식으로 수행되었다.

하지만 백업 배터리를 자체 내장한 UPS의 경우 용도자체가 차량용으로 개발된 것이 아니며, 크기와 무게 면에서 차량에서 사용하기에는 무리이며 가격 또한 고가인 경우가 많아 일반적으로 차량에서 적용하기에는 불편함이 따른다.

특별히 차량의 전원부를 이용함에 있어 기존의 UPS는 보편적으로 교류전원을 기준으로 제작되므로 차량내의 직류전원을 이용하는 경우에는 별도의 직류-교류 변환기가 부착되어야 하는 번잡함이 있다.

상기와 같이 기존의 방식에 의하면 차량에 컴퓨터 및 이들의 응용장비를 설치함에 있어 추가적인 경제적 손실이 필연적으로 수반되어야 하며, 부피가 큰 UPS를 장착할 공간확보에 있어 난점이 존재함을 피할 수 없다.

본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로 부피가 작아 차량내에 설치가 용이하고, 전원의 차단시에도 컴퓨터 및 응용장비를 안전하게 정지시킬 수 있는 전원회로부를 구현하고자 노력한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.

이에 따라 본 발명의 목적은 상기와 같이 기존의 차량내에 설치가 용이한 무정전 전원장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적으로는 별도의 백업 배터리를 사용하지 않더라도 차량내의 배터리를 이용하여 컴퓨터 및 응용장비를 안전하게 정지시킬 수 있는 전원회로를 포함하는 무정전 전원장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 장치를 차량에 적용한 전체 시스템도

도 2는 본 발명의 장치를 설명하기 위한 절차흐름도.

도 3은 본 발명의 장치를 구현한 회로도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 전원 입력부 2: 전원차단 인식회로부

3: 신호 제어부 4: 전원차단 지연회로부

5: 전원 출력부 6: 메인 입력단

7: 스위치 입력단 8: 접지단

9: 전원 변환부 11: 입력측 필터부

12: 출력측 필터부 13: LED부

14: 비교기 15: 옵터커플러

16: 릴레이

본 발명은 컴퓨터 및 컴퓨터를 이용한 응용장치 등의 단말장치(이하 '단말장치'라 통칭함)를 장착한 차량에 사용되는 무정전 전원장치로서,

차량으로부터 전원을 공급받는 전원 입력부;

단말장치에 전원을 공급하는 전원 출력부;

전원 입력부로부터 공급되는 전원을 단말장치가 사용가능한 소정의 전압으로 변환시키는 전원 변환부;

전원의 공급이 차단된 경우 이를 인식하기 위한 전원차단 인식회로부, 전원 차단이 인식된 경우 동작 중인 단말장치에 정지 신호를 인가하는 신호 제어부, 정지시간 동안 메인 전원을 공급하여 주는 전원차단 지연회로부로 구성된 제어회로부를 포함하는 무정전 전원장치를 포함한다.

도 1의 전원 입력부(1)는 차량에 장착된 자체 배터리로부터 전원을 공급받기 위해 설치된다. 전원 입력부(1)는 바람직하기로는 차량 배터리에 직접 연결된 메인 입력단(6), 차량 내부의 전원을 제어하는 소정의 스위치를 통해 연결된 스위치 입력단(7) 및 접지단(8)을 포함한다.

전원 출력부(5)는 차량 내에 장착되는 개별 단말장치에 전원을 공급하고, 메인 전원이 차단되는 경우 동작 중인 단말장치를 안전하게 정지시키기 위한 소정의 제어신호를 출력한다.

전원 입력부(1)로부터 공급되는 배터리 전원은 전원 변환부(9)를 통해 단말장치가 사용가능한 소정 크기의 전압으로 변환되어 전원 출력부(5)를 통해 각 단말장치로 공급된다. 이 경우 공급되는 전원의 노이즈를 제거하기 위해 전원 변환부의 입출력 단자부에 소정의 필터부를 구비토록 함이 바람직하다.

전원차단 인식회로부(2)는 전원 입력부로부터 인가되는 전원의 차단여부를 판단한다. 상기 전원차단 인식회로부(2)는 공지의 소자들의 조합을 통해 전자회로적으로 구현함이 가능하며, 바람직하기로는 상기 스위치 입력단(7)으로부터의 전원공급상태를 체크함으로써 상태에 따른 소정의 출력 신호값을 신호 제어부(3)에 전달한다.

신호 제어부(3)는 상기 전원차단 인식회로부(2)로 부터의 출력 신호값에 따른 해당 제어신호를 생성하고 전원 출력부(5)를 통해 현재 동작 중인 단말장치 내의 제어부(미도시)에 해당 제어신호를 전송한다. 따라서 전원차단 인식회로부(2)가스위치 입력단(7)으로부터의 공급전원이 차단된 것으로 인식한 경우 해당 단말장치에 시스템 동작을 안전하게 정지시킬 소정의 제어 신호를 전송하고, 상기 시스템이 안전하게 정지된 다음 현재 공급 중인 메인 전원의 전원공급을 차단시킨다. 상기 신호제어부(3)도 공지의 소자들의 조합을 통해 전자회로적으로 구현함이 가능하다.

전원차단 지연회로부(4)는 현재 동작 중인 단말장치가 시스템을 안전하게 정지시키기 위해 요구되는 시간 동안 차량의 배터리로부터 직접 공급되는 메인 전원을 상기 단말장치에 안정적으로 공급하도록 한다. 즉 차량의 운전자 등이 스위치를 차단하여 차량으로부터의 공급전원을 차단시키려 할 경우 당해 시점까지 동작 중이던 각 단말장치들은 시스템의 안전을 위해 충분한 정지시간이 확보되어야 한다. 상기 전원차단 지연회로부(4)는 이러한 시간지연을 보장하기 위한 것으로 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 공지 소자를 이용한 간단한 전자회로를 통해 구현이 가능하다.

상기 전원차단 인식회로부(2), 신호 제어부(3) 및 전원차단 지연회로부(4)는 실제 회로로 구현할 경우 각 구성 소자간의 다양한 조합을 통해 구현이 가능하며 특정한 소자의 조합만으로 한정되지 아니한다.

이하 상기 본 발명의 무정전 전원장치를 이용한 차량 내에서의 전체 동작과정을 도 2의 절차도로서 설명한다.

단계 201에서 스위치가 동작되면 단계 202를 통해 전원의 입력여부를 판단한다. 만일 상기 단계 202에서 전원을 입력하는 것으로 판단된 경우 메인 입력단(6)과 제어회로부(2,3,4)를 통해 전원이 정상적으로 공급되고(S203), 단말장치는 정상적인 동작을 수행한다(S207).

만일 단계 202에서 전원의 공급이 차단되는 경우로 판단되면 제어회로부(2,3,4)에서 이를 검출하여 소정의 제어신호를 단말장치의 외부 연결선으로 송출하고, 단계 204에서 각 단말장치의 내부에 설치된 프로그램이 상기 신호를 검출하여 현재 동작 중인 시스템을 정지시키도록 한다. 이때 상기 제어 회로부는 단계 205에서 시스템의 정지시간 동안 전원이 차단되지 않도록 메인 입력단으로부터의 전원을 공급하여 일정 시간이 경과한 후 전원을 완전 차단함으로써 배터리의 방전을 방지하는 역할을 수행하고 전원 공급을 차단한다(S206).

상기 각 기능을 수행하는 제어 회로부(2,3,4)는 실제로는 하나의 회로 상에서 유기적으로 구현되어지므로 이하의 설명에서는 상기 각 구성을 회로 상에서 개별적으로 분리하여 설명하기보다는 회로의 전체적인 작동 위주로 설명하기로 한다.

이하 본 발명의 무정전 전원장치를 도 3의 구체적인 회로도를 참조하여 설명하기로 한다.

도 3에 도시한 각 소자에 대하여 설명한다.

먼저 단말장치에 전원을 공급하는 전원 공급부로서는 전원 입력부(1), C1, C2, C3 및 LF 1로 구성되는 전원 변환기(9)의 입력측 필터부(11)와, C6, C7, C8, C9, C10, C11로 구성되는 출력측 노이즈를 제거하기 위한 출력측 필터부(12)와, 전원 변환부(9) 및 전원 출력부(5)를 포함하여 구성된다. 따라서 전원 입력부(1)의 스위치 입력단(7)로부터 전원공급신호가 인가되면 메인 입력단(6)을 통해 공급되는전원은 단말장치가 사용가능한 소정 전압으로 변환되어 노이즈가 제거된 상태로 전원 출력부(5)를 통해 각 단말장치에 공급된다.

상기 전원 변환부(9)는 바람직하기로는 차량의 배터리 직류전압(DC)을 단말장치가 사용가능한 직류전압(DC)으로 변환시켜 주는 DC/DC 변환기를 나타낸다. 또한 본 회로에서는 전원이 정상적으로 공급되는지 여부를 판단하기 위해 출력측 필터부의 출력단에 LED부(13)를 포함하고 있다. 따라서 전원이 정상적으로 공급되는 경우 소정 색의 발광으로써 이를 표시할 수 있다.

상기 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하는 회로도에서는 전원차단 인식회로부(2)는 비교기(14)를 포함하고, 신호 제어부(3)는 트랜지스터(Q1)와 옵터커플러(15)를 포함하며, 전원차단 지연회로부(4)는 커패시터(C4)를 포함하여 구현하고 있다.

전원 입력부(1)는 차량 배터리에 직접 연결된 메인 입력단(6), 차량 내부의 전원을 제어하는 소정의 스위치를 통해 연결된 스위치 입력단(7) 및 접지단(8)을 포함하고 있다. 상기 스위치 입력단(7)은 차량 배터리와 전원회로 사이에 전원을 차단할 수 있는 스위치 기능을 가진 여러 부분에서 얻어올 수 있는 입력단을 나타낸다.

D1은 바람직하기로는 쇼트키장벽 다이오드로서 스위치 입력단(7)과 메인 입력단(6)으로부터 공급되는 입력전원을 서로 순방향으로 연결시켜주며, 스위치 입력단(7)에서 입력전원 차단시 센싱저항인 R1 및 R3에 공급되는 전원이 차단된다.

스위치 입력단(7)에 입력전원이 인가되면 전원은 과전류 보호용 퓨즈(F1)와D!을 통과하여 저항 R5, R6에 의해 전압분배가 이루어지고, 분배된 전압은 비교기(14)의 2번, 6번 핀에 일정한 기준전압을 공급한다.

또 전원입력시 R1, R2에 의해 비교기의 5번 핀에는 일정치의 전원이 공급되어 비교기의 7번 핀 출력은 고준위(high)상태가 되어 트랜지스터 Q1을 동작시킨다. 상기 Q1의 동작으로 릴레이(16)가 구동되어 접점을 통해 배터리의 전원을 공급받게 된다.

이때 R3, R4에 의해 비교기의 3번 핀에는 일정한 전원이 공급되어 비교기의 1번 핀 출력은 고준위 상태가 되고, 옵터커플러(15)의 1차측 다이오드를 동작시켜 2차측의 출력신호를 저준위(low) 상태가 되도록 한다.

상기 과정과는 반대로 스위치 입력단(7)로부터 입력전원이 차단되는 경우 R1으로의 전원공급이 차단되어 비교기의 5번 핀에 걸리던 일정치의 전원은 차단되어진다. 하지만 전원차단 지연회로부(4)를 구성하는 캐패시터(C4)의 방전작용을 통해 소정시간 동안 비교기(14)에 배터리 전원을 인가할 수 있다. 이에 따라 상기 커패시터(C4)는 단말장치가 안전하게 시스템을 정지시키기 위한 지연시간을 제공하기에 충분한 정전용량을 갖출 것이 요구된다.

상기 C4의 방전시간 이후에는 비교기의 6번 핀 기준전압이 낮아져 7번 핀의 출력은 저준위로 떨어진다. 따라서 트랜지스터 Q1이 차단되어 릴레이(16)의 구동이 중지되므로 메인 입력단(6)으로부터의 공급전원은 차단된다.

R3를 통하던 전원은 바로 차단되어 비교기의 3번 핀에 걸리던 일정 전압은 즉시 차단된다. 이에 따라 비교기의 1번 핀 출력은 저준위 상태로 전환되며, 옵터커플러(15)의 1차측 다이오드는 차단되고 2차측 출력신호는 고준위 상태가 된다.

상기 옵터커플러(15)의 2차측에서의 출력신호(도면 상의 P.F(Power Fail)신호)는 단말장치로 하여금 현재 동작 중인 시스템을 정지시킬 것을 명하는 신호로서 당해 단말장치가 상기 커패시터(C4)의 방전시간에 의해 보장된 지연시간 동안 안전하게 시스템을 정지시킬 수 있게 한다.

상기 구성에 의하면 본 발명의 무정전 전원장치는 소정의 전원회로로서 구현되어 소형화가 가능하므로 차량내 설치가 용이하고, 뿐만 아니라 별도의 백업 배터리를 사용하지 않더라도 컴퓨터 및 응용장비를 안전하게 정지시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 컴퓨터 등의 단말장치를 장착한 차량에 사용되는 무정전 전원장치에 있어서,

   차량으로부터 전원을 공급받는 전원 입력부;

   단말장치에 전원을 공급하는 전원 출력부;

   전원 입력부로부터 공급되는 전원을 단말장치가 사용가능한 소정의 전원으로 변환시키는 전원 변환부; 및

   전원의 공급이 차단된 경우 이를 인식하기 위한 전원차단 인식회로부, 전원 차단이 인식된 경우 동작 중인 단말장치에 정지 신호를 인가하는 신호 제어부, 정지시간 동안 메인 전원을 공급하여 주는 전원차단 지연회로부로 구성된 제어회로부를 포함함을 특징으로 하는 무정전 전원장치