KR20060080076A

KR20060080076A - 전원공급장치

Info

Publication number: KR20060080076A
Application number: KR1020050000619A
Authority: KR
Inventors: 이상택; 이광운; 김대경; 최현영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2006-07-07

Abstract

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 수동전환스위치를 자동전환가능한 릴레이스위치로 교체하고, 운전모드시 입력전원에 따라 릴레이스위치를 자동으로 온 또는 오프시켜 브리지정류부와 평활부(14)가 배전압회로 또는 전파정류회로로 정확하게 자동전환시킴으로서 사용자의 부주의로 인해 내부 소자가 파손되는 것을 미연에 방지하고, 대기모드시, 각 릴레이코일에서 불필요한 전력손실이 발생하는 것을 줄인다.

이를 위해 본 발명의 전원공급장치는 교류전원부, 브리지정류부와, 평활부(14)를 구비하고, 입력전원에 따라 브리지정류부와 평활부(14)를 배전압회로 또는 전파정류회로로 작동시키는 전원공급장치에 있어서, 교류전원부와 브리지정류부사이에 마련된 제1릴레이스위칭부와, 브리지정류부의 출력전압을 검출하는 전압검출부와, 브리지정류부와 평활부(14)를 배전압정류회로 또는 전파정류회로로 작동시키도록 온 또는 오프되는 제2릴레이스위칭부와, 운전모드시, 전압검출부를 통해 검출된 브리지정류부의 출력전압에 따라 제2릴레이스위칭부를 온 또는 오프시키고, 대기모드시, 제1릴레이스위칭부 및 제2릴레이스위칭부를 오프시키는 제어부를 포함한다.

Description

전원공급장치{POWER SUPPLY DEVICE}

도 1은 종래 전원공급장치의 제어회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 제어회로도이다.

도 3은 도 2에서 입력전원 및 운전상태에 따라 제1릴레이스위칭부와 제2릴레이스위칭부를 온 또는 오프시키는 과정을 설명하기 위한 도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 교류전원부 11 : 돌입전류제한부

12 : 제1릴레이스위칭부 13 : 브리지정류부

14 : 평활부 15 : 전압검출부

16 : 제2릴레이스위칭부 17 : 전원공급부

18 : 제어부

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 110/220Vac의 2가지 입력전원을 사용할 수 있는 전원공급장치에 관한 것이다.

종래의 전원공급장치는 110/220Vac 전원을 동시에 사용할 수 있도록 일반적 인 단상 전파 정류회로에 전환스위치와 커패시터 정류회로를 적용한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 교류전원에 연결된 돌입전류제한용 저항(R)(2)과, 릴레이스위치(1)와 이 릴레이스위치(1)를 구동시키는 릴레이구동부(3)와, 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브리지다이오드(4)와, 수동전환스위치(5)와, 브리지다이오드(4)의 출력전압의 리플을 평활하는 커패시터 뱅크(6)를 구비한다.

도 1과 같이, 제품이 정상운전하는 운전모드시, 110Vac의 입력전원을 인가할 때, 브리지다이오드와 커패시터 뱅크(Capacitor Bank)를 배전압기회로로 작동시키도록 사용자가 수동전환스위치(5)를 온시킨다. 따라서, 돌입전류제한 후 교류전원의 양주기동안에는 교류전원, 릴레이스위치, D1, C1, 수동전환스위치가 폐회로를 구성하고, 교류전원의 음주기동안에는 교류전원, 수동전환스위치, C2, D3, 릴레이스위치가 폐회로를 구성하므로, 배전압동작을 수행한다. 이로 인해, 부하(7)는 배전압동작에 의해 발생된 전압을 인가하여 작동하게 된다.

한편, 220Vac의 입력전원을 인가할 때, 브리지다이오드와 커패시터 뱅크(Capacitor Bank)를 전파정류회로로 작동시키도록 사용자가 수동전환스위치(5)를 오프시킨다. 따라서, 교류전원의 양주기동안에는 교류전원, R, D1, C1, C2, D4가 폐회로를 구성하고, 교류전원의 음주기동안에는 교류전원, D2, C1, C2, D3, R이 폐회로를 구성하므로, 전파정류작동을 수행한다. 이로 인해, 부하(7)는 전파정류작동에 의해 발생된 전압을 인가하여 작동하게 된다.

이에 따라, 입력전압이 110/220Vac로 2배의 차이에도 불구하고 부하에 인가되는 출력전압은 동일하게 된다.

하지만, 종래에는 사용자가 입력전원에 따라 수동전환스위치(5)를 수동으로 전환하기 때문에 사용자의 부주의로 220Vac의 입력전원을 인가할 때, 사용자가 수동전환스위치(5)를 온시키는 경우, 브리지다이오드와 커패시터 뱅크(6)가 전파정류회로가 아닌 배전압정류회로로 작동할 수 있어 커패시터 뱅크의 200Vdc급의 커패시터가 상대적으로 높은 인가전압에 의해 손상될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 초기에 릴레이스위치를 오프시켜 전류제한저항을 통하여 회로가 구성되도록 하여 돌입전류를 제한한다. 하지만, 기존의 릴레이구동부는 마이컴의 제어에 의하지 않고, RC지연회로에 의해 초기의 오프상태를 일정시간동안 유지한 후 일정시간이 경과한 후에 자동으로 온 되는 타입의 구동부이므로, 대기전력을 절감하기 위한 대기모드시에도 릴레이스위치가 항상 온 되어 있게 된다. 따라서, 대기모드시에 릴레이코일에서 불필요한 전력손실이 발생한다. 예를 들어 기존 냉장고의 대기전력은 3~4[W]의 대기전력을 가지는데 이때, 각 릴레이코일에서 소모되는 전력은 0.7[W]로 전체 대기전력의 대략 20[%]정도를 차지할 정도로 상당히 크다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 운전모드시 입력전원에 따라 배전압회로 또는 전파정류회로로 전환동작이 자동으로 정확히 이루어지도록 하여 사용자의 부주의로 인해 내부 소자가 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 대기모드시 발생하는 불필요한 전력소모를 줄일 수 있는 전원공급장치를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 교류전원을 공급하는 교류전원부와, 상기 교류전원부를 통해 입력된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브리지정류부와, 상기 브리지정류부의 출력전압을 충전하여 평활하는 평활부(14)를 구비하고, 입력전원에 따라 상기 브리지정류부와 평활부(14)를 배전압회로 또는 전파정류회로로 작동시키는 전원공급장치에 있어서, 상기 교류전원부와 브리지정류부사이에 마련된 제1릴레이스위칭부와, 상기 브리지정류부의 출력전압을 검출하는 전압검출부와, 상기 브리지정류부와 평활부(14)를 배전압정류회로 또는 전파정류회로로 작동시키도록 온 또는 오프되는 제2릴레이스위칭부와, 운전모드시, 상기 전압검출부를 통해 검출된 상기 브리지정류부의 출력전압에 따라 상기 제2릴레이스위칭부를 온 또는 오프시키고, 대기모드시, 상기 제1릴레이스위칭부 및 제2릴레이스위칭부를 오프시키는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 검출된 브리지정류부의 출력전압이 110V에 상응하는 전압이면, 상기 브리지정류부와 평활부(14)를 배전압정류회로로 작동시키도록 상기 제2릴레이스위칭부를 온 시키고, 상기 검출된 브리지정류부의 출력전압이 220V에 상응하는 전압이면, 상기 브리지정류부와 평활부(14)를 전파정류회로로 작동시키도록 상기 제2릴레이스위칭부를 오프시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제2릴레이스위칭부는 브리지연결된 4개의 다이오드를 갖는 상기 브리지정류부의 제2다이오드(D2)와 제4다이오드(D4)사이의 중간노드와, 직렬 연결된 두 개의 커패시터를 갖는 상기 평활부(14)의 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)의 중 간노드사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1릴레이스위칭부 및 제2릴레이스위칭부는 상기 제어부의 제어신호에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 냉장고 등에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치는 교류전원부(10)와, 돌입전류제한부(11)와 이 돌입전류제한부(11)에 병렬된 제1릴레이스위칭부(12)와, 이 제1릴레이스위칭부(12)를 구동시키는 제1구동부(12a)와, 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브리지정류부(13)와, 이 브리지정류부(13)의 출력전압을 충전하여 평활하는 평활부(14)[(14)]와, 이 브리지정류부(13)의 출력전압을 검출하는 전압검출부(15)와, 브리지정류부(13)와 평활부(14)[(14)]사이에 마련되어 브리지정류부(13)와 평활부(14)[(14)]를 전파정류회로로 작동할 수 있거나, 배전압정류회로로 작동할 수 있도록 온 또는 오프되는 제2릴레이스위칭부(16)와, 이 제2릴레이스위칭부(16)를 구동시키는 제2구동부(16a)와, 제1구동부(12a)와 제2구동부(16a)에 전원을 공급하는 전원공급부(17)와, 전반적인 제어를 수행하는 제어부(18)를 포함한다.

돌입전류제한부(11)는 초기 전류를 제한하고 소자를 보호하기 위한 돌입전류제한저항(R1)(또는 NTC)으로 이루어진다.

제1릴레이스위칭부(12)는 회로의 연결을 온 또는 오프하며, 초기에 오프상태를 유지하는 릴레이스위치와 릴레이코일을 구비한다.

제1릴레이구동부(12a)는 제어부(18)의 제어신호에 따라 릴레이코일에 전원을 인가 또는 차단하여 릴레이스위치를 온 또는 오프시킨다.

브리지정류부(13)는 4개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)가 브리지형태로 연결되어 있다.

평활부(14)는 직렬 연결된 두 개의 커패시터(C1, C2)로 이루어지며, 브리지정류부(13)에 병렬 연결된다.

제2릴레이스위칭부(16)는 회로의 연결을 온 또는 오프하며, 초기에 오프상태를 유지하는 릴레이스위치와 릴레이코일(L)를 구비한다. 또한, 제2릴레이스위칭부(16)는 브리지정류부(13)의 제2다이오드(D2)와 제4다이오드(D4)사이의 중간노드(A)와, 평활부(14)의 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)의 중간노드(B)와 사이에 연결된다.

제2구동부(16a)는 제1릴레이구동부(12a)는 제어부(18)의 제어신호에 따라 릴레이코일(L)에 전원을 인가 또는 차단하여 릴레이스위치를 온 또는 오프시킨다.

전압검출부(15)는 직렬 연결된 두 개의 저항(R2, R3)으로 이루어지며, 입력전원이 110/220Vac일 때, 달라지는 브리지정류부(13)의 출력전압을 검출하도록 평활부(14)의 제2커패시터(C2)에 병렬 연결된다. 또한, 제1저항(R1)과 제2저항(R3)의 중간노드(C)가 제어부(18)에 전기적으로 연결된다.

전원공급부(17)는 안정화 전원회로 및 안정화 IC로 구성이 되어 제1릴레이스위칭부(12)와 제2릴레이스위칭부(16) 및 제어부(18) 등에 전원을 공급한다.

도면부호는 20은 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 모터에 인가시켜주기 위한 3상 인버터이고, 도면부호 21은 제1릴레이스위칭부(12)와 제2릴레이스위칭부(16)의 동작 및 3상인버터부(20) 및 모터(M)의 속도를 제어하는 제어부(18)를 제어하고 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 시스템제어부(21)이고, 도면부호 22는 모터의 회전위치를 검출하기 위한 위치검출부이다.

상술한 바와 같이, 운전모드시, 교류전원부에 110Vac의 입력전원이 인가되는 경우, 브리지정류부(13)와 평활부(14)는 배전압회로로 작동해야 하므로, 입력전원의 양주기동안에는 입력전원, 제1릴레이스위칭부(12), D1, C1, 제2릴레이스위칭부(16)가 폐회로를 구성하고, 입력전원의 음주기동안에는 입력전원, 제2릴레이스위칭부(16), C2, D3, 제1릴레이스위칭부(12)가 폐회로를 구성해야 배전압동작을 수행할 수 있다.

한편, 교류전원부에 220Vac의 입력전원이 인가되는 경우, 브리지정류부(13)와 평활부(14)는 전파정류회로로 작동해야 하므로, 입력전원의 양주기동안에는 입력전원, D1, C1, C2, D4, 제1릴레이스위칭부(12)가 폐회로를 구성하고, 입력전원의 음주기동안에는 입력전원, 제1릴레이스위칭부(12), D2, C1, C2, D3가 폐회로를 구성해야 전파정류작동을 수행할 수 있다.

도 2의 작동을 살펴보면, 먼저 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치에 의해 전원을 제공받아 운전하는 제품의 운전모드가 개시되면, 초기에 전원을 인가하여 제1릴레이스위칭부(12)와 제2릴레이스위칭부(16)를 오프상태로 동작시킨 후 돌입전류제한부를 통하여 회로를 구성되게 함으로서 돌입전류를 제한시킨다. 이때, 초기 전원인가시, 제1릴레이스위칭부(12)와 제2릴레이스위칭부(16)를 오프시킴으로 서 220Vac의 입력전원이 인가되더라도 220Vac에 대응하는 전압값이 평활부(14)의 두 개의 200Vdc급의 커패시터에 각각 나누어지기 인가되기 때문에 커패시터(C1, C2)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 제어부(18)는 소정시간동안 돌입전류를 제한시킨 후 제1릴레이스위칭부(12)를 온 시켜 돌입전류제한부 대신에 제1릴레이스위칭부(12)를 통하여 전류가 흐르도록 한다.

그런 후, 제어부(18)는 전압검출부(15)를 통해 브리지정류부(13)의 출력전압을 검출하고, 검출된 브리지정류부(13)의 출력전압값이 입력전원 110Vac에 상응하는 전압값이면, 브리지정류부(13)와 평활부(14)가 배전압회로로 작동하도록 제2릴레이스위칭부(16)를 자동으로 온 시킨다. 따라서, 입력전원의 양주기동안에는 입력전원, 제1릴레이스위칭부(12), D1, C1, 제2릴레이스위칭부(16)가 폐회로를 구성하고, 입력전원의 음주기동안에는 입력전원, 제2릴레이스위칭부(16), C2, D3, 제1릴레이스위칭부(12)가 폐회로를 구성하여 배전압동작을 수행한다.

한편, 제어부(18)는 전압검출부(15)를 통해 검출된 브리지정류부(13)의 출력전압값이 입력전원 220Vac에 상응하는 전압값이면, 브리지정류부(13)와 평활부(14)가 전파정류회로로 작동하도록 제2릴레이스위칭부(16)를 자동으로 오프시킨다. 입력전원의 양주기동안에는 입력전원, D1, C1, C2, D4, 제1릴레이스위칭부(12)가 폐회로를 구성하고, 입력전원의 음주기동안에는 입력전원, 제1릴레이스위칭부(12), D2, C1, C2, D3가 폐회로를 구성하여 전파정류작동을 수행한다.

이상에서와 같이, 기존의 수동전환스위치를 자동전환가능한 릴레이스위치로 교체하고, 운전모드시, 110/220Vac 입력전원에 따라 릴레이스위치를 자동으로 온 또는 오프시켜 브리지정류부(13)와 평활부(14)를 배전압회로 또는 전파정류회로로 정확하게 자동 전환시킴으로서 사용자의 부주의로 인한 내부 소자의 손상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치가 적용되는 제품이 정상운전하는 운전모드와 달리 대기전력을 절감하기 위한 대기모드를 수행하는 경우, 대기모드시 제1릴레이스위칭부(12)와 제2릴레이스위칭부(16)에서 발생되는 불필요한 전력손실을 절감하기 위한 제어를 설명한다.

도 3과 같이, 상기한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치에서 제어부(18)는 220Vac의 입력전원이 입력될 경우, 운전모드에서 대기모드로 전환시 제품의 시스템을 먼저 정지시킨 후 제1릴레이스위칭부(12)(Relay1)를 오프시킨다. 따라서, 릴레이코일에서 발생하는 불필요한 전력손실을 줄임으로서 대기전력을 감소시킨다. 또한, 대기모드에서 운전모드로 전환시 전압검출부(15)를 통하여 전압을 판단하여 220Vac에 상응하는 전압값이 검출되면, 제2릴레이스위칭부(16)(Relay2)의 동작을 오프상태로 유지시킨 후 제1릴레이스위칭부(12)(Relay1)이를 온시킨다.

한편, 제어부(18)는 110Vac의 입력전원이 입력될 경우, 운전모드에서 대기모드로 전환시 시스템을 먼저 정지시킨 후 제1릴레이스위칭부(12)(Relay1)와 제2릴레이스위칭부(16)(Relay2)를 모두 오프시킨다. 따라서, 각 릴레이코일에서 발생하는 불필요한 전력손실을 줄임으로서 대기전력을 감소시킨다. 또한, 대기모드에서 운전모드로 전환시 전압검출부(15)를 통하여 전압을 판단하여 110Vac에 상응하는 전압 값이 검출되면, 제2릴레이스위칭부(16)(Relay2)를 온시키고, 소정의 돌입전류제한을 위한 지연시간 후에 제1릴레이스위칭부(12)(Relay1)를 온시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 수동전환스위치를 자동전환가능한 릴레이스위치로 교체하고, 운전모드시 입력전원에 따라 릴레이스위치를 자동으로 온 또는 오프시켜 브리지정류부와 평활부(14)가 배전압회로 또는 전파정류회로로 정확하게 자동전환시킴으로서 사용자의 부주의로 인해 내부 소자가 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 대기모드시, 각 릴레이코일에서 불필요한 전력손실이 발생하는 것을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

교류전원을 공급하는 교류전원부와, 상기 교류전원부를 통해 입력된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 브리지정류부와, 상기 브리지정류부의 출력전압을 충전하여 평활하는 평활부(14)를 구비하고, 입력전원에 따라 상기 브리지정류부와 평활부(14)를 배전압회로 또는 전파정류회로로 작동시키는 전원공급장치에 있어서,

상기 교류전원부와 브리지정류부사이에 마련된 제1릴레이스위칭부와,

상기 브리지정류부의 출력전압을 검출하는 전압검출부와,

상기 브리지정류부와 평활부를 배전압정류회로 또는 전파정류회로로 작동시키도록 온 또는 오프되는 제2릴레이스위칭부와,

운전모드시, 상기 전압검출부를 통해 검출된 상기 브리지정류부의 출력전압에 따라 상기 제2릴레이스위칭부를 온 또는 오프시키고, 대기모드시, 상기 제1릴레이스위칭부 및 제2릴레이스위칭부를 오프시키는 제어부를 포함하는 전원공급장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 검출된 브리지정류부의 출력전압이 110V에 상응하는 전압이면, 상기 브리지정류부와 평활부를 배전압정류회로로 작동시키도록 상기 제2릴레이스위칭부를 온 시키고, 상기 검출된 브리지정류부의 출력전압이 220V에 상응하는 전압이면, 상기 브리지정류부와 평활부를 전파정류회로로 작동시키도록 상기 제2릴레이스위칭부를 오프시키는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서, 상기 제2릴레이스위칭부는 브리지연결된 4개의 다이오드를 갖는 상기 브리지정류부의 제2다이오드(D2)와 제4다이오드(D4)사이의 중간노드와, 직렬 연결된 두 개의 커패시터를 갖는 상기 평활부(14)의 제1커패시터(C1)와 제2커패시터(C2)의 중간노드사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서, 상기 제1릴레이스위칭부 및 제2릴레이스위칭부는 상기 제어부의 제어신호에 의해 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.