KR20040038310A - 정전압 및 정전류 발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 출력전압 및 전류의 변동에 따른 오차를 검출하고 이를 궤환보상하여 안정적인 교류전원을 출력함으로써, 부하와 외부환경의 변동에도 불구하고 고정밀 시험용장비 등에 정전압과 정전류를 공급할 수 있는 정전압 및 정전류 발생기에 관한 것이다.

본 발명은 출력신호의 레벨을 입력신호 레벨로 이득조정하고 위상 반전된 출력신호를 입력측으로 궤환시키는 궤환조정부와, 궤환된 출력신호와 입력신호를 가산 비교하여, 출력신호가 입력신호보다 클 경우는 입력신호의 레벨을 낮추고, 출력신호가 입력신호보다 작을 경우는 입력신호의 레벨을 높이는 입력가산부와, 레벨 조정된 입력신호를 버퍼링하는 입력버퍼부와, 입력신호의 레벨을 소정의 이득으로 증폭시키는 전력증폭부와, 전력증폭부에서 증폭된 입력신호에 따라 출력신호를 증,감 조정하는 전력변환부로 구성된다.

Description

정전압 및 정전류 발생기{Device for constant voltage and current}

본 발명은 정전압 및 정전류 발생기에 관한 것이며, 보다 상세히는 출력전압 및 전류의 변동에 따른 오차를 검출하고 이를 궤환보상하여 안정적인 교류전원을발생하는 고정밀 시험용장비를 위한 정전압 및 정전류 발생기에 관한 것이다.

정전압 및 정전류 발생장치는 많은 전기/전자기기에서 안정화된 전원공급을 위하여 요구된다.

특히, 전력량계, 고정밀 기준메타, 검교정기기 등과 같이 고정밀성을 요구하는 시험용장비의 경우는 부하나 외부온도 등의 변화에도 불구하고 그 전원공급은 안정적으로 이뤄져야 한다.

만약, 부하의 변동 등으로 인해 공급전압이나 전류에 변동이 발생하게 된다면, 그 계측량에 큰 오차를 수반하게 되고 이는 기기의 신뢰성을 저하시킬 뿐만 아니라 결과적으로 품질의 저하 및 생산성 저하를 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 출력전압 및 전류의 변동을 감지하고 이에 따라 적절한 보상을 함으로써 고정밀 시험용장비에 안정적인 전원을 공급할 수 있는 정전압 및 정전류 발생기를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 정전압 및 정전류 발생기는, 출력신호의 레벨을 입력신호 레벨로 이득조정하고 위상 반전된 출력신호를 입력측으로 궤환시키는 궤환조정부;와 상기 궤환조정부에서 궤환조정된 출력신호와 입력신호를 가산 비교하여, 출력신호가 입력신호보다 클 경우는 입력신호의 레벨을 낮추고, 출력신호가 입력신호보다 작을 경우는 입력신호의 레벨을 높이는 입력가산부; 상기 입력가산부로부터의 입력신호를 버퍼링하는 입력버퍼부; 버퍼링된 입력신호의 레벨을소정의 이득으로 증폭시키는 전력증폭부; 및 상기 전력증폭부에서 증폭된 입력신호에 따라 출력신호를 증,감 조정하는 전력변환부로 구성된다.

도 1은 본 발명에 따른 정전압/정전류 발생기에 대한 블럭 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 정전압/정전류 발생기의 궤환신호 가산 및 입력버퍼부에 대한 상세 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 정전압/정전류 발생기의 전력 증폭부에 대한 상세 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 궤환조정부12: 입력가산부

13: 입력버퍼부14: 전력증폭부

15: 전력변환부16: 경보출력부

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 정전압/정전류 발생기에 대한 블럭 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 출력 신호 또는 전압의 레벨을 입력신호 레벨로 이득조정하고 이를 위상 반전시켜 입력측으로 궤환시키는 궤환조정부(11)와, 상기 궤환조정부(11)에서 조정된 출력신호와 입력신호를 가산 비교하여, 출력신호가 입력신호보다 클 경우는 입력신호의 레벨을 낮추고, 출력신호가 입력신호보다 작을 경우는 입력신호의 레벨을 높이는 입력가산부(12)와, 상기 입력가산부(12)로부터의 입력신호를 버퍼링하는 입력버퍼부(13)와, 버퍼링된 입력신호의 레벨을 소정의 이득으로 증폭시키는 전력증폭부(14)와, 상기 전력증폭부(14)에서 증폭된 입력신호 크기 정도에 따라 출력신호를 증,감 조정하는 전력변환부(15)와, 중성점 전압을 감지하여 출력전압이 급격하거나 이상이 발생할 경우 경보신호를 발생시키고 회로를 차단할 수 있도록 하는 경보출력부(16)로 이뤄진다.

상기 궤환조정부(11)는 출력된 전압이나 전류를 검출하고 이 검출된 출력신호를 위상 반전시켜 입력측으로 피드백시키는 부분으로서, 입력신호와 원하는 출력신호의 레벨이 상이할 경우 이들 레벨을 동일하게 조정한다.

즉, 일반적으로 소신호로 입력되는 입력신호가 1V이고 바람직한 출력신호가 220V일 경우, 분압저항 또는 분압트랜스를 사용하여 출력신호의 이득을 조정하여 입력신호와 동일한 레벨(1V)로 출력한다.

또한, 상기 입력가산부(12)는 상기 궤환조정부(11)를 통해 궤환되는 위상반전된 출력신호와 입력 기준신호를 가산하여 비교하고, 그 오차정도에 따라 입력 기준신호를 증,감 조정하여 출력한다.

즉, 입력 기준전압이 1V로 설정되고, 바람직한 정전압출력이 220V일 경우에 대하여 상기 입력가산부(12)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 출력신호 레벨이 입력 기준신호보다 클 경우에 대해 예를 통해 알아보도록 한다.

즉, 출력전압이 242V 교류전원으로 변동될 경우, 상기 궤환제어부를 통해 위상반전된 출력신호는 -1.1V가 되고, 이에 따라 상기 입력가산부(12)는 신호오차가 -0.1(-1.1 + 1)임을 확인하고, 출력신호를 제어하기 위해 0.9V의 입력신호를 발생시킨다.

그리고, 출력신호 레벨이 입력 기준신호보다 작을 경우 대해 살펴보면 다음과 같다.

가령, 출력전압이 정전압 설정치(220V)보다 작은 198V가 된다면, 상기 궤환제어부는 레벨조정하여 -0.9V의 전압을 궤환시키고, 상기 입력가산부(12)는 신호오차가 0.1(-0.9 + 1)임을 확인한 후 1.1V의 입력신호를 발생시킨다.

따라서, 상기 입력가산부(12)는 출력전압이 원하는 정전압보다 커지게 되면 입력 기준신호를 감소시키고, 출력전압이 정전압치보다 작아지게 되면 그 만큼 증가된 입력 기준신호를 출력하게 된다.

상기 입력가산부(12)의 출력단에는 입력신호를 버퍼링하기 위해 초단 입력버퍼부(13)가 구성되며, 또한, 이러한 입력버퍼부(13)에는 출력신호의 정상오차를 감소시키고 입력신호의 급격한 변화를 방지하기 위하여 적분기를 부설하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전력증폭부(14)는 상기 입력가산부(12)를 통해 레벨 조정된 입력신호를 증폭시키는 부분이며, 출력신호를 전력변환시키기 위해서는 소신호인 입력신호를 충분한 이득으로 증폭시킬 필요가 있으며 이를 위해 다단 증폭기 회로를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 전력변환부(15)는 전압이나 전류를 변성하기 위해 변압기(Transformer)를 사용하며, 상기 전력증폭부(14)에서 증폭된 입력신호에 의해 동작하며 그 증,감 정도에 따라 출력신호를 변화시킨다.

상기된 바와 같은 궤환 및 조정과정이 반복되면, 정상상태에서는 전압 및 전류의 변동을 극복하고 상기 전력변환부(15)는 안정적인 정전압을 출력하게 된다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 정전압/정전류 발생기의 궤환신호 가산 및 입력버퍼부(13)에 대한 상세 회로도이다.

도 2에 있어서, 좌측 상단의 R1, R78, R79로 이뤄지는 부분은 출력신호의 피드백 및 상기 궤환조정부(11)에 대한 회로구성이다.

또한, 입력 기준신호는 CON5포트를 통해 입력되고, R90, R91, C33 등으로 이뤄지는 부분은 상기 입력가산부(12)를 구성한다. U40은 상기 입력버퍼부(13)용 증폭기이며, R85, C32은 적분기 구성을 위한 회로이다.

Q22, Q23, D20, C31 등으로 구성되는 회로는 정전류구동을 위한 회로구성이다.

또한, 트랜지스터 Q12~Q15를 통해 신호차를 증폭하기 위한 차동증폭기 회로를 구성한다.

그리고, 도 2의 좌측 하단에 도시된, ISO3, D33 LED 등으로 구성되는 회로 부분은 이상상태를 감지하고 경보를 출력하기 위한 상기 경보출력부(16)에 해당한다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 정전압/정전류 발생 장치의 전력증폭부(14)에 대한 상세 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전력증폭부(14)는 소신호인 입력신호를 충분한 이득으로 증폭시키기 위하여 트랜지스터 Q2~Q11로 이뤄지는 다단 증폭회로로 구성된다.

또한, 출력단의 L1, L2,및 C27로 이뤄지는 회로는 증폭된 입력신호를 필터링하기 위한 부분이다.

그리고, 커넥터 CON2는 상기 전력변환부(15)와의 연결을 위한 부분이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 정전압 및 정전류 발생기는 전력량계, 고정밀 기준메타, 검교정기기 등과 같은 고정밀 장비에 정전압 및 정전류를 안정적으로 제공함으로써, 시험장비 및 시험작업의 신뢰성을 증대시키고 그로 인한 제품의 품질향상과 생산성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 정전압 및 정전류 발생기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 출력신호의 레벨을 입력신호 레벨로 이득조정하고 위상 반전된 출력신호를 입력측으로 궤환시키는 궤환조정부(11);와

   상기 궤환조정부(11)에서 궤환조정된 출력신호와 입력신호를 가산 비교하여, 출력신호가 입력신호보다 클 경우는 입력신호의 레벨을 낮추고, 출력신호가 입력신호보다 작을 경우는 입력신호의 레벨을 높이는 입력가산부(12);

   상기 입력가산부(12)로부터의 입력신호를 버퍼링하는 입력버퍼부(13);

   버퍼링된 입력신호의 레벨을 소정의 이득으로 증폭시키는 전력증폭부(14); 및

   상기 전력증폭부(14)에서 증폭된 입력신호에 따라 출력신호를 증,감 조정하는 전력변환부(15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 정전압 및 정전류 발생기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 입력버퍼부(13)는 출력신호의 정상오차를 감소하고 입력신호의 급격한 변화를 방지하기 위한 적분기를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전압 및 정전류 발생기.
3. 제 1항에 있어서, 중성점 전압을 감지하여 출력전압의 급격한 변동과 이상발생시 경보신호를 발생시키는 경보출력부(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전압 및 정전류 발생기.