KR200464464Y1 - 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치에 관한 것으로, 턴-온시 순간 전류가 엄청나게 흐르는 투광기(발열램프)류에는 주파수 가변형의 공진 회로를 적용하고, 컨트롤러(리모컨 포함)나 동작 모터가 연결된 부위에는 일반적인 플라이백 회로를 적용하여 효율 및 공간 설계를 최적화하는 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치에 관한 것이다. 본 고안에 의하면, 출력부하의 특성에 따라 최적화된 회로를 따로 구성함으로써, 부하의 변동에 대한 전원장치의 안정된 동작을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치{Multi-output Power supply of the mat-type self-heating massager}

본 고안은 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치에 관한 것으로, 다출력 회로의 구성으로 이루어지는 의료용 보조 기구인 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치에 관한 것이다.

일반적으로 마사져 기기용으로 적용되는 전원 장치들은 도 2의 구성과 같이 리니어 트랜스포머의 출력부를 정류하여 직류로 만든 다음, 레귤레이터 등으로 이루어진 정전압회로를 통과하여 부하에 연결하는 구조를 갖게 되는데, 출력 전압에 따라 몇 개의 병렬로 연결을 구성하여 온열마사져의 투광기나 모터 그리고 컨터롤러 등의 회로에 직류 전압을 공급하는 것이 일반적인 방식인데, 정류하기전의 출력선들은 용량이나 구성하는 부위의 크기 및 구조에 따라 철심 리니어 트랜스를 도2의 제1 전원회로(40)와 같이 한 개 또는 도2의 제2 전원회로(50)와 같이 수개를 사용하여 출력 전압에 따라 권선비를 다르게하여 정류 회로의 입력부에 공급하게 된다.

그러나 이러한 방식의 회로에서 출력 전압의 변동률이 입력 전압 및 출력 부하의 변동에 따라 극심하기 때문에 사용하는 정전압 회로는 열손실이 크고 이에 따른 효율이 아주 나쁘게 되고 또한 여러 부하의 경부하시 및 중부하의 상호 작용으로 인한 크로스 레귤레이션을 극복하기 위하여 레귤레이터의 입력 전압을 상당히 높게 설정하기 때문에 이 전압들과 레귤레이터의 출력 전압의 차이로 발생하는 열손실에 대응하기 위한 방열판이 차지하는 공간이 너무 커서 제품의 디자인이나,무게 등에 의한 상품성에 한계를 가져오게 된다.

또한 이러한 출력 부하들 중에 투광기류 등의 램프 부하에 연결되는 트랜스에는 턴-온시 거의 단락 전류가 흐르는 전구의 필라멘트 특성때문에 평소 전류의 수배∼수십배의 과전류가 흐르게되고 이에 따라 리니어 트랜스의 소음이 극심하여 사용자의 청각을 자극하게 되고 불안감을 조성하는 경향이 있었다

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열손실에 따른 방열을 위한 방열판 등의 적용에 따른 전원회로의 부피가 상당히 크게 되는 제품의 디자인상의 한계를 극복하고, 또한 리니어 철심 트랜스의 가공할 만한 무게로 인한 운송 및 설치의 부담감을 해소하며, 연결되는 부하의 특성에 따라 발생할 수 있는 소음이나 신뢰성의 저하를 극복할 수 있도록 한 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치의 일 측면에 따르면, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부; 상기 정류부에서 변환된 직류전압을 공급받아 출력측으로 전달하는 플라이백 회로 스위칭부; 상기 플라이백 회로 스위칭부에서 전달되는 직류전압을 안정된 출력전압으로 유지시켜 출력부하의 변동율이 극심하지 않은 부하로 출력하는 플라이백 회로의 주출력부; 및 상기 플라이백 회로의 주출력부에 스텝 다운형 레귤레이터를 연결하여 전력 소비가 적은 부하에 필요한 전압을 출력하는 플라이백 회로의 부출력부를 포함하는 플라이백 회로부와, 구동 전원을 공급하는 공진형 전원의 구동 전원부; 상기 공진형 전원의 구동 전원부에서 공급되는 전원에 의해 동작되어 주파수 가변형 스위칭 작용에 의한 공진 에너지를 출력측으로 전달하는 공진형 회로의 스위칭부; 및 상기 공진형 회로의 스위칭부에서 전달되는 에너지에 의한 출력전압을 출력부하의 변동율이 극심한 부하로 출력하는 공진형 회로의 주출력부를 포함하는 공진 회로부를 포함한다.

본 고안에 의하면, 출력부하의 특성에 따라 최적화된 회로를 따로 구성함으로써, 부하의 변동에 대한 전원장치의 안정된 동작을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 적절한 부하의 분담으로 인한 회로의 수명을 상대적으로 늘이게 하며 스위칭 방식의 전원 회로 적용으로 인한 적용 공간의 최적화로 인해 이 전원장치가 적용되는 매트(침대)형 자동 온열 치료기의 디자인 및 설치 및 이동의 편리함과 아울러 제품의 신뢰성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치의 회로도.
도2는 종래의 전원 회로를 나타내는 블럭도.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치의 출력 연결을 나타내는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
10: 공진용 트랜스
20: 플라이백용 트랜스
30: 정류 커패시터
60: 공진회로모듈 IC
70: 플라이백 회로모듈 IC
100: 교류 입력 필터부
200: 플라이백 회로의 스위칭부
300: 플라이백 회로의 주출력부
400: 플라이백 회로의 부출력부
500: 공진형 전원의 구동 전원부
600: 공진형 회로의 스위칭부
700: 공진형 회로의 주출력부
800: 정류부
900: 플라이백 회로부
1000: 공진 회로부

이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치의 출력 연결을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치는 크게 정류 커패시터(30)와, 공진회로모듈 IC(60)와, 공진용 트랜스(10)와, 플라이백 회로모듈 IC(70)와, 플라이백용 트랜스(20)를 포함한다.
부하 변동이 상대적으로 적은 DC 동작 모터(81)와 리모컨(82) 및 중앙처리장치(CPU)(83)는 고정주파수의 듀티비가 최대 45％내외로 동작하는 특성을 지닌 플라이백 회로부(900)의 출력 회로에 연결된다.

그리고 부하변동이 극심한 내부 및 외부 투광기(91)나 상대적으로 부하량이 많은 내부 발열체(92)는 주파수 변조 방식의 공진회로부(1000)의 출력부에 연결되어, 순간 전력 변화에 대한 감당 및 높은 효율로 인한 부하에 대한 상대적인 부담을 경감하게 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치의 회로도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치는 크게 플라이백 회로부(900)와 공진 회로부(1000)를 포함한다.
플라이백 회로부(900)는 교류 입력 필터부(100)와, 정류부(800)와, 플라이백 회로의 스위칭부(200)와, 플라이백 회로의 주출력부(300)와, 플라이백 회로의 부출력부(400)를 포함하며, 공진 회로부(1000)는 공진형 전원의 구동 전원부(500)와, 공진형 회로의 스위칭부(600)와, 공진형 회로의 주출력부(700)를 포함한다.
플라이백 회로부(900)에서, 일반적인 스위칭 전원의 교류 입력 필터부(100)에서 필터링된 교류전압은 정류부(800)에서 직류전압으로 변환된다. 변환된 직류전압은 플라이백 회로의 스위칭부(200)로 공급되어 스위칭 동작으로 인한 출력 변환작용으로 출력측으로 에너지가 전달된다. 플라이백 회로의 스위칭부(200)의 플라이백 회로모듈 IC(70)에 사용되는 IC 칩은 회로의 직접화 등을 위하여 PWM IC와 FET가 같이 내장된 IC 칩을 사용한다. 이로 인하여 주변회로의 소프트스타트를 제어하는 커패시터 C29 및 궤환신호를 제어하는 커패시터 C15 및 궤환신호를 전달하는 포토커플러 U10 등으로 구성된 간단하고 효율적인 회로를 유지할 수 있게 된다. 이 회로에 있는 나머지 부품들은 일반적인 플라이백 회로의 기본 구성으로서 R29는 기동저항을 다이오드 D4 및 커패시터 C14, 저항 R1, 저항 R4로 구성된 회로부는 스위칭 동작시 발생하는 써-지를 줄이는 스너버회로이고, 저항 R6, 다이오드 D4, 커패시터 C20으로 이루어지는 정류회로는 플라이백 IC의 전원을 공급하는 부위이며, 또 하나의 전원공급부인 커패시터 C27, 저항 R26, 다이오드 D8의 회로는 밑의 공진형회로의 전원공급 역할을 하게 된다.

플라이백 회로의 주출력부(300)에서는 다이오드 D1 및 커패시터 C7로 구성된 정류회로에 궤환회로가 연결된 2차 주출력부(24VM)을 구성하게 되고, 2차 주출력부(24VM)는 시스템의 동작 모터류에 연결되어 다소 전력 변화가 많게 되더라도 연결되어 있는 궤환회로의 작용으로 안정된 출력전압을 유지하도록 한다. 즉 U10A의 포토커플러 주변의 궤환회로의 작용으로 신호가 트랜스의 1차측의 회로부에 있는 포토커플러 U10의 동작을 제어하여 출력 부하의 변동에도 불구하고 안정된 출력전압을 유지하도록 한다. 이 플라이백 회로는 PWM 스위칭시 듀티비 45％정도 내외에서 제어가 적절히 이루어지므로 다소 출력부하의 변동율이 극심하지 않은 부하에 연결되는데, 그 이유는 플라이백 회로의 출력에 연결된 소형 동작 모터류 들은 램프류 들로 이루어진 투광기 및 발열체 보다 상대적으로 턴-온시 부하 변동율이 다소 적기 때문이다.

그리고 2차 주출력부(24VM)에 스텝-다운형 레귤레이터를 연결하여 필요한 나머지 부출력을 플라이백 회로의 부출력부(400)와 같이 구성하여 얻게 된다. 플라이백 회로의 부출력부(400)의 13V 단자에는 다소 전력 소비가 적은 스텝모터가 연결되고, 5V 단자에는 메인 컨트롤러용 기판이 연결된다. 플라이백 회로의 부출력부(400)에서는 U2,U3과 같은 스텝-다운형 레귤레이터를 주출력부(24VM)에 연결하거나, 따로 권선을 인출하여 그 출력을 전원소스로 하여 연결한다.

공진 회로부(1000)에서, 공진형 회로의 스위칭부(600)는 공진형 전원의 구동 전원부(500)에서 공급되는 구동용 전압의 투입으로 인하여 동작하게 된다. 이 구동전압의 투입은 플라이백 회로의 주출력부(300)의 VCON 단자로 입력되는 신호 전류에 의하여 U9A의 동작에 따라 조절되는데, 이는 필요에 따라 메인 컨트롤러에서 제어하게 된다. 구동 전압의 투입에 의하여 공진회로모듈 IC(60)인 공진형 IC Q3가 활성화되고 커패시터 C25 및 공진용 트랜스 T1의 누설인덕턴스에 의한 공진 작용이 Q3의 주파수 가변형 스위칭 작용으로 이루어지게 되고, 이 공진 에너지는 사인파 전류의 형태로 출력에 전달되게 된다. 포토커플러 U8 및 저항 R47 주변의 회로는 궤환회로의 신호를 받아 적절한 공진 주파수를 유지하도록 공진회로의 궤환작용을 담당하고, 저항 R48 및 저항 R28, 커패시터 C23등은 공진 주파수 설정 및 주파수 보정의 역할을 담당하며, 저항 R19 및 저항 R27 및 커패시터 C26으로 이루어진 회로는 공진회로의 스위칭 전류의 최대치를 제한하여 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하여 회로의 소손을 막게 하는 주변 시정수를 갖는 FET 내장형 공진 IC의 주변회로를 구성한다.

공진형 회로의 주출력부(700)는 다이오드 D12 및 커패시터 C12, C13의 정류회로에 U8A 및 기준전압원 U4의 주변 소자를 연결하여 궤환회로를 구성한다. 공진형 회로의 주출력부(700)의 출력(24V)을 부하 변동이 극심한 투광기 및 발열체의 전압원으로 사용하여 턴-온시 램프류의 극심한 전류(쇼트 전류)의 변화에 주파수 변환형인 공진형의 장점을 최대한 활용하여 대응하게 한다. 공진형 전원은 스위칭 손실이 극히 미미하여 에너지 효율이 플라이백 방식보다 훨씬 좋을 뿐 아니라, 제어 부분에서도 주파수 가변 방식으로 무부하에서 최대부하 변동에 대하여 최적의 성능을 발휘한다.

Claims (4)

1. 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치로서,
   교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류부;
   상기 정류부에서 변환된 직류전압을 공급받아 출력측으로 전달하는 플라이백 회로 스위칭부;
   상기 플라이백 회로 스위칭부에서 전달되는 직류전압을 안정된 출력전압으로 유지시켜 출력부하의 변동율이 극심하지 않은 부하로 출력하는 플라이백 회로의 주출력부; 및
   상기 플라이백 회로의 주출력부에 스텝 다운형 레귤레이터를 연결하여 전력 소비가 적은 부하에 필요한 전압을 출력하는 플라이백 회로의 부출력부를 포함하는 플라이백 회로부와,
   구동 전원을 공급하는 공진형 전원의 구동 전원부;
   상기 공진형 전원의 구동 전원부에서 공급되는 전원에 의해 동작되어 주파수 가변형 스위칭 작용에 의한 공진 에너지를 출력측으로 전달하는 공진형 회로의 스위칭부; 및
   상기 공진형 회로의 스위칭부에서 전달되는 에너지에 의한 출력전압을 출력부하의 변동율이 극심한 부하로 출력하는 공진형 회로의 주출력부를 포함하는 공진 회로부를 포함하는 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 공진형 전원의 구동 전원부에서 공급되는 전원은 상기 플라이백 회로의 주출력부의 VCON 단자로 입력되는 신호 전류에 의한 포토커플러의 동작에 따라 제어되는
   것을 특징으로 하는 매트형 자동온열마사져의 다출력 전원 장치.
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