KR200392914Y1

KR200392914Y1 - 전원제어장치

Info

Publication number: KR200392914Y1
Application number: KR20-2005-0012307U
Authority: KR
Inventors: 맹성호
Original assignee: 맹성호
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2005-08-17

Abstract

본 고안에 의한 전원제어장치는, 전원에 접속되어 메인장치와 보조장치에 전압을 공급하는 복수의 접속라인과, 상기 전원과 메인장치간의 메인라인에 접속되어, 메인라인에 흐르는 전류에 따라 정전압(定電壓) 출력여부를 결정하는 정전압출력제어부와, 상기 정전압출력제어부의 정전압의 출력여부에 따라 보조라인스위칭신호의 출력여부를 결정하는 보조라인제어부와, 상기 보조라인제어부의 보조라인스위칭신호에 따라 전원과 보조장치간의 보조라인의 접속을 온·오프하는 보조라인스위치부를 포함하여 구성된 전원제어장치로서, 상기 보조라인제어부(30)는 발광다이오드(D₂)와 광트랜지스터(Q₂)로 이루어진 포토커플러(PC)를 포함하여 구성되며, 상기 보조라인스위치부(40)는 복수의 다이오드(D₃, D₄, D₅, D₆)와 트라이악(Triac)을 포함하여 구성되고, 상기 광트랜지스터(Q₂)의 출력신호는 보조라인스위칭신호로서 상기 보조라인스위치부(40)의 복수의 다이오드를 통하여 트라이악(Triac)의 게이트에 인가되는 것을 특징으로 하여, 전원제어장치의 부피와 무게를 대폭적으로 줄임과 동시에 제조단가를 낮추어 실제 활용도를 증가시킬 수 있으며, 전원제어장치의 오동작을 확실히 방지하고, 전원제어장치의 동작의 안정성을 증가시킬 수 있는 전원제어장치를 제공한다.

Description

전원제어장치{POWER CONTROL APPARATUS}

본 고안은 전원제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 메인장치의 동작여부에 따라 보조장치에 공급되는 전원을 제어하는 전원제어장치에 관한 것이다.

종래, TV나 컴퓨터와 같은 메인장치는 일반적으로 비디오, DVD플레이어 또는 모니터, 프린터 등의 보조장치와 함께 사용되고 있으며, 비디오 또는 DVD플레이어를 시청하거나 컴퓨터를 사용하다가 TV나 컴퓨터의 메인장치의 전원을 오프하게 되면, 나머지 보조장치는 개별로 사용할 필요가 없게 되어 그 전원을 개별로 오프시키지 않으면 불필요한 전력이 소비되는 경향이 있었다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 상기 메인장치의 전원이 오프되면 자동적으로 보조장치의 전원을 오프시키고, 또한 메인장치의 전원이 온되면 나머지 보조장치의 전원도 함께 온시킬 수 있는 전원제어장치가 종래 개발되어 왔다.

도 4와 도 5는 상기의 문제점을 개선하기 위한 종래 기술의 일예를 나타낸 도면이다.

도 4는 전원과 메인장치의 접속라인인 메인라인에 CT트랜스 설치하여 메인라인에 흐르는 전류가 검출되면, 이를 다이오드로 정류하고 컨덴서에 의해 리플을 제거, 즉 평활 후 발광다이오드와 다이악으로 구성된 포토커플러에 출력하고, 이에 따라 상기 포토커플러의 출력전류가 트라이악의 게이트에 인가되면 전원과 보조장치의 접속라인인 보조라인의 접속이 온되어 보조장치도 동작을 할 수 있게 된다. 반대로 메인장치가 동작하지 않는 경우에는 메인라인에 전류가 흐르지 않아, CT트랜스가 전류를 검출할 수 없게 되어 포토커플러에 전압을 인가하지 못하게 되고, 이에 따라 트라이악의 게이트에 전류가 인가되지 않아, 보조라인의 전원과의 접속을 오프하게 된다. 따라서, 메인장치의 동작여부에 따라 보조장치로의 전원인가를 제어할 수 있게 된다.

하지만, 상기 도 4와 같은 구성에 의하면, 메인장치의 동작시에는 보조장치로의 전원공급을 지속시키기 위해, 포토커플러로부터 트라이악의 게이트로 일정전류가 출력되어야 하며, 이를 위해 포토커플러의 발광다이오드를 구동시킬 수 있을 정도의 전압(약 5V 내외)이 포토커플러에 공급되어야 하는데, 그 정도의 전압을 공급하기 위해서는 상기 CT 트랜스의 정격용량이 커야 하므로 코일의 부피가 커져 비용이 증가할 뿐만 아니라, 전원제어장치의 부피와 무게가 너무 커지는 단점을 가지게 된다. 또한, 마찬가지로 상기 도 4에 의한 바와 같이 포토커플러로서 발광다이오드와 다이악으로 구성된 것을 사용하는 경우에는, 상기 포토커플러의 비용이 상대적으로 높기 때문에 전원제어장치의 제조단가를 증가시키는 단점을 가지고 있다.

도 5에 의한 전원제어장치는 상기 도 4와 달리 브리지다이오드를 사용하여 전파정류기를 사용하고 있기 때문에, 상기 도 4의 전원제어장치가 반파정류된 전류를 사용하는 것과 다소 차이가 나지만, 그 외의 전반적인 동작원리는 유사하다.

따라서, 도 5에 의한 회로도 상기 도 4에 의한 경우와 마찬가지로, CT 트랜스의 용량에 의한 문제점과 포토커플러에 의한 문제점을 동일하게 가지게 된다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 가진 도 4와 도 5의 회로구성의 전원제어장치를 사용할 경우에는 상기 전원제어장치의 비용이 상당하여, 전력소비를 줄여 비용을 줄이고자 창작된 전원제어장치가 절약되는 에너지에 비해 감수해야되는 비용이 상대적으로 크기 때문에, 실용상 크게 활용되지 못하고 있었던 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전원제어장치의 부피와 무게를 대폭적으로 줄임과 동시에 제조단가를 낮추어 실제 활용도를 증가시킬 수 있는 전원제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 전원제어장치의 오동작을 확실히 방지하고, 동작의 안정성을 증가시킬 수 있는 전원제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 의한 전원제어장치는, 전원에 접속되어 메인장치와 보조장치에 각각 전압을 공급하는 메인라인(10) 및 보조라인(50)과, 상기 메인라인(10)에 접속되어, 상기 메인라인(10)에 흐르는 전류를 검출하고, 검출전류에 따라 정전압(定電壓)의 출력여부를 결정하는 정전압출력제어부(20)와, 상기 정전압출력제어부(20)로부터 정전압의 출력여부에 따라 보조라인스위칭신호의 출력여부를 결정하는 보조라인제어부(30) 및, 상기 보조라인제어부(30)의 보조라인스위칭신호에 따라 보조라인의 접속을 온·오프하는 보조라인스위치부(40)를 포함하여 구성된 전원제어장치로서, 상기 보조라인제어부(30)는 발광다이오드(D₂)와 광트랜지스터(Q₂)로 이루어진 포토커플러(PC)를 포함하여 구성되며, 상기 보조라인스위치부(40)는 복수의 다이오드(D₃, D₄, D₅, D₆)와 트라이악(Triac)을 포함하여 구성되고, 상기 광트랜지스터(Q₂)의 출력신호는 보조라인스위칭신호로서 상기 보조라인스위치부(40)의 복수의 다이오드를 통하여 트라이악(Triac)의 게이트에 인가되는 것을 특징으로 하는 전원제어장치에 관한 것이다.

또한, 본 고안에 의한 전원제어장치에 있어서, 정전압출력제어부(20)는, 상기 메인라인(20)에 병렬접속되고, RC병렬회로 및 리액터로 구성된 전압강하부(21), 브리지 다이오드(BR₁)로 구성된 정류부(22), 및 제너다이오드(D₁)와 콘덴서(C₂)의 병렬회로로 구성된 정전압발생부(23)를 포함하는 전압조절부(28)와, CT트랜스(CT)로 구성되어 상기 메인라인(10)에 흐르는 전류를 검출하는 검출부(24), 브리지 다이오드(BR₂)로 구성된 정류부(25), RC병렬회로로 구성된 평활부(26) 및 출력전압조절저항(R₃)을 포함하는 전류검출부(29) 및 상기 전류검출부(29)로부터 출력신호에 따라 상기 전압조절부(28)로부터 공급된 입력단의 전압을 그 출력단으로의 전달을 온·오프하는 스위치부(27)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원제어장치에 관한 것이다.

또한, 본 고안에 의한 전원제어장치에 있어서, 상기 스위치부는 BJT 트랜지스터(Q₁)로 구성되고, 상기 BJT 트랜지스터(Q₁)의 이미터가 입력단, 콜렉터가 출력단을 구성하며, 상기 전류검출부(29)의 출력신호는 베이스에 인가되며, 상기 보조라인스위치부(40)에 포함된 복수의 다이오드(D₃, D₄, D₅, D₆)는 브리지다이오드(BR₃)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전원제어장치에 관한 것이다.

또한 본 고안은 상기의 전원제어장치를 포함하며, 전원에 접속되는 플러그(60)와, 메인탭(71)과 하나 이상의 보조탭(72)을 구비하는 멀티콘센트(70)로 구성되어, 상기 메인탭(71)에 접속되는 장치의 동작여부에 따라 상기 보조탭(72)에 접속된 장치에 전원의 인가 여부를 제어할 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참고하여 구체적으로 기재한다.

도 1은 본 고안의 대략적인 구성을 나타내는 블록도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 본 고안에 의한 전원제어장치는, 컴퓨터나 TV와 같은 메인장치에 전원을 공급하는 메인라인(10), 모니터, 프린터 또는 비디오, DVD플레이어 등의 보조장치에 전원을 공급하는 보조라인(50), 메인장치의 동작시 메인라인에 흐르는 전류를 검출하여 메인장치의 동작여부에 따라, 전원에 메인장치와 병렬접속되어 전원으로부터 공급되는 전압을 강하시켜 일정한 직류 정전압출력 유무를 제어하는 정전압출력제어부와(20), 상기 정전압출력제어부(20)의 전압출력 유무에 따라 보조라인스위칭신호의 출력유무를 결정하여 보조라인스위칭부를 제어하는 보조라인제어부(30) 및 상기 보조라인제어부로부터 출력된 제어신호에 따라 보조라인의 접속을 온·오프하는 보조라인스위칭부(40)로 구성된다.

따라서, 상기와 같은 전원제어장치는 메인장치의 동작시에만 보조라인의 접속을 온하고, 메인장치가 동작하지 않는 경우에는 보조라인의 접속을 오프시킬 수 있으므로, 메인장치의 동작여부에 따라 보조장치로의 전원공급을 제어하여 전력소비를 줄일 수 있다.

도 2는 도 1에 있어서의 정전압출력제어부(20)의 구체적인 구성을 나타내는 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 정전압출력제어부(20)는, 전압강하부(21), 정류부(22), 정전압(定電壓)발생부(23)로 구성된 전압조절부(28)와, 메인라인에 흐르는 전류를 검출하는 검출부(24), 정류부(25), 평활부(26), 출력전압조절저항(R₃)로 구성된 전류검출부(29), 및 스위치부(27)로 구성되어 있다.

그 구체적인 동작을 살펴보면, 메인라인(10)에 접속된 메인장치가 동작하는 경우에는 상기 CT트랜스(24)로 구성된 검출부(24)에 의해 메인라인(10)을 흐르는 전류를 검출하여 검출전류에 따라 상기 CT트랜스(24)의 2차측으로 일정 범위의 교류전류를 출력한다.

상기 출력된 교류전류는 브리지다이오드(25)에 의해 정류되고, 저항(R₂)과 콘덴서(C₃)로 결합된 평활부를 거쳐 리플이 제거된 정전압이 출력되며, 이러한 정전압은 출력전압조절저항(R₃)에 의해 전압조절후 스위치부(27)인 BJT 트랜지스터(Q₁)의 이미터와 베이스간의 바이어스로 공급된다. 상기 본 고안의 실시예에 의하면 메인장치의 동작시에 상기 CT 트랜스에 의한 2차전류는 약 2~3mA이며, 이미터와 베이스간 바이어스는 약 0.6V 내외이다.

또한, 상기 정전압출력제어부(20)는 메인라인(10)에 접속된 RC병렬회로와 인덕터로 구성된 전압강하부(21)에 의해 전원으로부터 공급된 교류전압을 일정 전압으로 전압강하시켜 브리지다이오드(BR₁)로 구성된 정류부(22)에 공급하고, 상기 정류부로부터 출력된 직류 정전압은 제너다이오드(D₁)와 컨덴서의 병렬회로로 구성된 정전압발생부(23)에 의해 일정 전압으로 고정된다. 상기 본 고안의 실시예에 의하면 상기 정전압발생부(23)의 출력전압은 약 5V이다.

또한, 상기 정전압발생부(23)에 의해 출력된 정전압은 스위치부(27)의 입력단, 본 실시예에 의하면 BJT트랜지스터의 이미터에 공급되며, 상기 스위치부(27)는 상기 검출부(24), 정류부(25) 및 평활부(26)거쳐 상기 트랜지스터의 이미터-베이스간 바이어스가 차단전압(Cut-off 바이어스)을 넘는 경우에만, 이미터에 공급된 전압을 컬렉터에 전달하고, 그렇지 않은 경우에는 컬렉터에 전달되는 전압은 Zero 바이어스이다.

하지만, 일반적으로 메인장치가 비동작 중일지라도 상기 메인라인(10)에는 미소한 전류가 흐르며, 상기 CT트랜스(10)는 이를 감지할 수 있으므로, 검출전류에 의해 상기 스위치부(27)를 온시키는 경우가 발생할 수가 있다.

따라서, 상기 스위치부(27)의 베이스 입력단에 직렬연결된 출력전압조절저항(R₃)을 조절하여 상기 출력전압조절저항(R₃)에 일정한 전압강하가 발생하도록 함으로써, CT트랜스(24)에 의해 검출된 전류가 일정 전류 이상인 경우에만 상기 이미터-베이스간의 공급전압이 상기 트랜지스터의 차단전압을 넘게 조절함으로써, 메인장치가 비동작 중인 경우 보조장치에 접속된 보조라인(50)이 확실히 오프되도록 하여 전원제어회로의 오동작을 방지하도록 하고 있다.

또한, 본 고안은 도 5에 도시된 종래기술과 달리 전압강하부(21), 정류부(22) 및 정전압강하부(23)로 구성된 회로를 구비함으로써, 후술하는 보조라인제어부(30)의 구성소자인 발광다이오드를 동작시키기에 충분한 전압(본 실시예에서는 약 5V)을 제공할 수 있다. 만약 상기와 같은 회로가 없는 도 5에 도시된 회로와 같은 경우에는 CT트랜스로부터 발광다이오드를 동작시킬 수 있을 만큼의 충분한 전압을 얻어야 하므로, 용량이 큰 CT트랜스를 사용하는 것이 불가피하며, 이러할 경우 트랜스를 구성하는 코일의 권선수 증가와 부피 증가와 함께 회로자체의 중량이 증가되는 문제점을 발생하게 되며, 본 고안은 상기와 같은 회로를 구비함으로써 종래기술의 문제점을 제거할 수 있다.

도 3은 도 1에 있어서의 보조라인제어부와 보조라인스위칭부의 구체적인 구성을 나타내는 회로도이다.

본 고안에 의하면, 상기 보조라인제어부(30)는 발광다이오드(D₂)와 광트랜지스터(Q₂)를 포함하는 포토커플러(PC, Photo-coupler)이며, 본 실시예에서는 포토커플러로서 PC817(또는 PIC817이라 함)을 사용하였다.

상기한 바와 같이, 메인장치의 동작시에는 상기 스위치부(27)의 출력단으로부터 일정전압이 상기 보조라인제어부(30)에 전달되며, 이에 따라 상기 보조라인제어부(30)에 의해 보조라인스위칭신호의 출력유무가 결정되며, 이에 따라 보조라인스위치부(40)가 온 또는 오프된다.

그 구체적인 동작을 설명하면, 상기 스위치부(27)의 출력단에 의해 전달된 전압은 포토커플러(PC)를 구성하는 발광다이오드(D₂)를 동작시키고, 상기 발광다이오드(D₂)가 동작되면 상기 발광다이오드의 빛을 검지하여 광트랜지스터(Q₂)가 온되며, 이에 따라 전원에 의해 보조라인에 공급되는 교류의 양의 반주기 동안에는 도 3에 있어서, 보조라인(50), R₅, D₄, Q₂, D₅, 트라이악 및 R₆의 경로를 따라 전류가 흐르게 되며, 상기와 같이 트라이악(Triac)의 게이트에 신호가 인가됨으로써 상기 트라이악(Triac)에 의해 보조라인(50)이 온되게 된다. 또한, 전원에 의해 보조라인을 통해 공급되는 교류의 음의 반주기 동안에는 도 3의 보조라인(50), 트라이악 및 R₆, D₆, Q₂, D₃, R₅의 경로를 따라 전류가 흐르게 되어 마찬가지로 보조라인이 온되게 된다.

따라서, 본 고안에 의하면 일반적으로 직류제어에 사용되는 포토커플러인 PC817을 브리지다이오드에 결합함으로써, 교류의 양의 주기와 음의 주기 모두에서 정상적으로 동작될 수 있게 하였다.

도 4와 도 5의 종래 기술에 사용되는 MOC3040과 같은 발광다이오드(D₁₁₀ 또는 D₂₀₀)와 다이악(Diac)으로 구성되는 포토커플러로의 비용은 본 고안에 사용되는 PC817과 같은 발광다이오드(D₂)와 광트랜지스터(Q₂)로 구성되는 포토커플러의 약 4배 내지 5배의 비용이 소요되므로, 본 고안에 의한 직류형 포토커플러를 사용할 경우 단순히 브리지다이오드를 추가함으로써 기능상의 차이 없이 제작비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 적용되는 멀티탭(90)은, 상기 전원제어장치(80)를 포함하고, 전원에 연결되는 플러그(60)와, 상기 플러그에 의해 전원과 메인장치를 접속시킬 수 있는 메인탭(71) 및, 상기 플러그에 의해 전원과 보조장치를 접속시킬 수 있는 하나이상의 보조탭(72)을 구비한 멀티콘센트(70)로 구성되어 있다.

상기와 같은 멀티탭(90)에 의하여, 상기 메인탭(71)에 메인장치를 접속하고, 상기 하나이상의 보조탭(72)에 보조장치를 접속함으로써, 메인탭에 접속된 TV, 컴퓨터와 같은 메인장치의 동작여부에 따라, 보조탭에 접속된 보조장치로의 전원공급을 제어할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 하나의 메인탭(71)과 복수개의 보조탭(72)을 구성하도록 하였으나, 그 응용예에 따라 메인탭과 보조탭의 개수는 조절될 수 있다.

본 고안에 따른 전원제어장치에 의하면, 종래기술의 문제점이었던 전원제어장치 자체의 크기 및 중량을 줄일 수 있음과 동시에 제작단가를 대폭적으로 줄일 수 있다.

따라서, 본 고안의 전원제어장치에 의한 활용도 증가에 의해 에너지절감을 위한 실질적인 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 고안에 의하면 메인장치의 비동작중에는 전원과 보조장치간의 보조라인의 접속을 확실히 오프시켜 전원제어장치의 오동작을 방지할 수 있으며, 일정 전압을 포토커플러에 공급함으로써 전원제어장치의 동작의 안정성을 꾀할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 고안의 대략적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 도 1에 있어서의 정전압출력제어부의 구체적인 구성을 나타내는 회로도이다.

도 4는 종래기술의 전원제어장치를 나타내는 회로도이다.

도 5는 종래기술의 전원제어장치의 또 다른 형태를 나타내는 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 메인라인 20 : 정전압출력제어부

21 : 전압강하부 22 : 정류부

23 : 정전압(定電壓)발생부 24 : 검출부

25 : 정류부 26 : 평활부

27 : 스위치부 28 : 전압조절부

29 : 전류검출부 R₃ : 출력전압조절저항

30 : 보조라인제어부 D₂ : 발광다이오드

Q₂ : 광트랜지스터 BR₁, BR₂, BR₃ : 브리지다이오드

Diac : 다이악 Triac : 트라이악

40 : 보조라인스위칭부 50 : 보조라인

60 : 플러그 70 : 멀티콘센트

71 : 메인탭 72 : 보조탭

80 : 전원제어장치 90 : 멀티탭

Claims

전원에 접속되어 메인장치와 보조장치에 각각 전압을 공급하는 메인라인(10) 및 보조라인(50)과,

상기 메인라인(10)에 접속되어, 상기 메인라인(10)에 흐르는 전류를 검출하고, 검출전류에 따라 정전압(定電壓)의 출력여부를 결정하는 정전압출력제어부(20)과,

상기 정전압출력제어부(20)로부터 정전압의 출력여부에 따라 보조라인스위칭신호의 출력여부를 결정하는 보조라인제어부(30) 및, 상기 보조라인제어부(30)의 보조라인스위칭신호에 따라 보조라인의 접속을 온·오프하는 보조라인스위치부(40)를 포함하여 구성된 전원제어장치로서,

상기 보조라인제어부(30)는 발광다이오드(D₂)와 광트랜지스터(Q₂)로 이루어진 포토커플러(PC)를 포함하여 구성되며,

상기 보조라인스위치부(40)는 복수의 다이오드(D₃, D₄, D₅, D₆)와 트라이악(Triac)을 포함하여 구성되고,

상기 광트랜지스터(Q₂)의 출력신호는 보조라인스위칭신호로서 상기 보조라인스위치부(40)의 복수의 다이오드를 통하여 트라이악(Triac)의 게이트에 인가되는 것을 특징으로 하는 전원제어장치.
제 1 항에 있어서, 정전압출력제어부(20)는,

상기 메인라인(20)에 병렬접속되고, RC병렬회로 및 리액터로 구성된 전압강하부(21), 브리지 다이오드(BR₁)로 구성된 정류부(22), 및 제너다이오드(D₁)와 콘덴서(C₂)의 병렬회로로 구성된 정전압발생부(23)를 포함하는 전압조절부(28)와,

CT트랜스(CT)로 구성되어 상기 메인라인(10)에 흐르는 전류를 검출하는 검출부(24), 브리지 다이오드(BR₂)로 구성된 정류부(25), RC병렬회로로 구성된 평활부(26) 및 출력전압조절저항(R₃)을 포함하는 전류검출부(29) 및

상기 전류검출부(29)로부터 출력신호에 따라 상기 전압조절부(28)로부터 공급된 입력단의 전압을 그 출력단으로의 전달을 온·오프하는 스위치부(27)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원제어장치.
제 2 항에 있어서, 상기 스위치부는 BJT 트랜지스터(Q₁)로 구성되고, 상기 BJT 트랜지스터(Q₁)의 이미터가 입력단, 콜렉터가 출력단을 구성하며, 상기 전류검출부(29)의 출력신호는 베이스에 인가되며,

상기 보조라인스위치부(40)에 포함된 복수의 다이오드(D₃, D₄, D₅, D₆)는 브리지다이오드(BR₃)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전원제어장치.
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