KR20060081981A - Power supply apparatus providing power for control circuit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터와 같은 부하에 구동용 전원과 제어용 전원을 공급하는 전원 공급 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply for supplying a driving power and a control power to a load such as a motor.

본 발명에 따른 전원 공급 장치는 부하를 구동하지 않는 동안에는 구동용 전원을 전압 강하시켜 제어용 전원으로 사용하고, 부하를 구동할 동안에는 구동용 전원을 전압 강하시킨 전력에 부하에서 검출되는 전력의 일부를 합하여 이를 안정화시켜 제어용 전원으로 공급하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 부하가 구동되지 않는 동안에는 대기 전력을 기준으로 전원 공급 계통을 설계하여 상대적으로 매우 적은 전력만을 공급하고, 부하가 구동되는 동안에는 부하에서 검출되는 전력의 일부를 이에 합하여 제어용 전원을 공급하여 활성화된 충분한 전력을 공급하는 것이 가능하다. 따라서 대기 상태에서 손실이 줄어들면서도 운전 중에 충분한 전력을 공급하는 것이 가능하여 효율이 개선될 뿐 아니라 수동 소자만을 사용하므로 저가로 구성할 수 있는 장점이 있다. The power supply device according to the present invention uses the voltage of the driving power as a control power supply while not driving the load, and while driving the load, a part of the power detected by the load is added to the power to which the driving power supply is dropped. It is characterized by supplying the stabilizing power to the control power. Accordingly, while the load is not driven, the power supply system is designed based on standby power to supply relatively little power, and while the load is driven, a part of the power detected by the load is added to the control power to be activated. It is possible to supply sufficient power. Therefore, it is possible to supply sufficient power during operation while reducing the loss in the standby state, which not only improves the efficiency but also has the advantage of low cost since only passive components are used.

제어 전원, 전원 공급 장치, 모터, 전류 검출 저항, 정전압, 대기 전력Control power, power supply, motor, current-sense resistor, constant voltage, standby power

Description

제어용 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치{power supply apparatus providing power for control circuit}Power supply apparatus for providing power for control

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체화된 실시예를 도시한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a more specific embodiment of the embodiment shown in FIG. 1.

도 3a는 대기 상태에서 노드 P에서 출력되는 신호와 노드 Q에서 출력되는 신호를 도시한다. 3A illustrates a signal output from the node P and a signal output from the node Q in the standby state.

도 3b는 운전 상태에서 노드 P에서 출력되는 신호와 노드 Q에서 출력되는 신호를 도시한다. 3B illustrates a signal output from the node P and a signal output from the node Q in an operating state.

<도면의 주요 부분에대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100 : 전원 공급부 300 : 부하 구동부100: power supply unit 300: load driving unit

500 : 구동 전원 인출부 700 : 대기 전원 인출부500: drive power drawer 700: standby power drawer

900 : 정전압 강하부900: constant voltage drop

본 발명은 모터와 같은 부하의 전원 공급 장치에 관한 것이며, 특히 구동용 전원과 제어용 전원이 모두 필요한 부하에 대해 전원을 공급하는 전원 공급 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply for a load such as a motor, and more particularly to a power supply for supplying power to a load that requires both a driving power and a control power.

종래 제어 전원을 공급하는 전원 공급 회로는 구동용 전원에 스위칭 모드 전원공급 장치를 연결한 방식이 있다. 이 방식은 효율이 높고 부하를 구동하지 않을 때의 대기 전력 손실이 적으며, 수동 소자의 갯수나 크기가 줄어들어 소형화되는 점에서 장점이 있다. 그러나 이 방식은 고가의 스위칭 제어용 아이씨와 반도체 스위치가 필요하여 고가인 단점이 있다. The conventional power supply circuit for supplying control power has a method of connecting a switching mode power supply to a driving power source. This method has the advantage of high efficiency, low standby power loss when no load is driven, and miniaturization due to the reduction in the number and size of passive components. However, this method requires an expensive switching control IC and a semiconductor switch, which is expensive.

또다른 방식의 제어 전원을 공급하는 전원 공급 회로에 구동용 전원을 저항을 이용하여 전압 강하시키고 이를 안정화시켜 제어 전원을 공급하는 방식이 있다. 이 방식은 제너 다이오드, 저항과 같은 수동 수자를 이용하여 구성하므로 가격이 저렴하나 싸이즈가 크고 효율이 나쁘며, 특히 부하를 구동하지 않는 대기 상태에서도 전력 손실이 발생하여 전체적인 전력 손실이 커지는 단점이 있다. 일반적으로 부하를 구동하지 않는 대기 상태에서는 제어용 전력의 소모도 적으며, 부하가 구동되는 동안에는 제어용 전력의 소모가 커진다. Another method is a method of supplying control power by dropping a voltage of a driving power by using a resistor and stabilizing it in a power supply circuit for supplying control power. This method is composed of passive numbers such as zener diodes and resistors, so it is inexpensive, but the size is large and the efficiency is low. In particular, the power loss occurs even in a standby state in which no load is driven. In general, in the standby state in which the load is not driven, the control power consumption is less, and the control power consumption is increased while the load is driven.

본 발명은 이 같은 문제점들을 해결하기 위해 도출된 것으로, 효율이 좋으면서도 저가로 구현이 가능한 제어용 전원을 공급할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of supplying a control power source having good efficiency and low cost.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 전원 공급 장치는 부 하를 구동하지 않는 동안에는 구동용 전원을 전압 강하시켜 제어용 전원으로 사용하고, 부하를 구동할 동안에는 구동용 전원을 전압 강하시킨 전력에 부하에서 검출되는 전력의 일부를 합하여 이를 안정화시켜 제어용 전원으로 공급하는 것을 특징으로 한다. The power supply device according to an aspect of the present invention for achieving the above object is to use the power supply for the control voltage drop while driving the load, the power supply voltage dropping the drive power supply while driving the load It is characterized in that the sum of the power detected in the load to stabilize it and supply it to the control power supply.

본 발명의 이 같은 양상에 따라 부하가 구동되지 않는 동안에는 대기 전력을 기준으로 전원 공급 계통을 설계하여 상대적으로 매우 적은 전력만을 공급하고, 부하가 구동되는 동안에는 부하에서 검출되는 전력의 일부를 이에 합하여 제어용 전원을 공급하여 활성화된 충분한 전력을 공급하는 것이 가능하다. 따라서 대기 상태에서 손실이 줄어들면서도 운전 중에 충분한 전력을 공급하는 것이 가능하여 효율이 개선될 뿐 아니라 수동 소자만을 사용하므로 저가로 구성할 수 있는 장점이 있다. According to this aspect of the present invention, while the load is not driven, the power supply system is designed based on standby power to supply only relatively little power, and while the load is being driven, a part of the power detected by the load is added thereto for control. It is possible to supply sufficient power which is activated by supplying power. Therefore, it is possible to supply sufficient power during operation while reducing the loss in the standby state, which not only improves the efficiency but also has the advantage of low cost since only passive components are used.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있을 정도로 상세히 설명된다. The foregoing and further aspects of the present invention are described in detail so that those skilled in the art can readily understand and reproduce through preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 외부로부터 공급되는 전력을 부하를 구동하는데 적합한 전력으로 변환하여 공급하는 전원 공급부(100)와, 이 전원 공급부(100)에서 공급되는 구동 전력을 부하에 공급하는 부하 구동부(300)와, 이 전원 공급부(100)에 의해 부하 구동부(300)로 공급되는 전력의 적어도 일부를 상시 인출하는 대기 전원 인출부(700)와, 부하가 구동 될 때 상기 전원 공급부에 의해 부하 구동부(300)로 공급되는 전력의 일부를 인출하는 구동 전원 인출부(500)와, 상기 대기 전원 인출부(700)와 상기 구동 전원 인출부(500)의 전원 신호를 합하고, 이들을 전압 강하되고 안정화된 직류 전원으로 변환하여 전체 시스템의 제어용 전원으로 출력하는 정전압 강하부(900)를 포함하여 구성된다. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown, the power supply apparatus according to an embodiment includes a power supply unit 100 for converting power supplied from the outside into power suitable for driving a load, and a driving power supplied from the power supply unit 100. A load driving unit 300 for supplying power to the unit, a standby power drawing unit 700 for drawing out at least a part of the power supplied to the load driving unit 300 by the power supply unit 100, and the power when the load is driven. The driving power drawer 500 which draws a part of the power supplied to the load driver 300 by the supply unit and the power signals of the standby power drawer 700 and the driving power drawer 500 are added together, It is configured to include a constant voltage drop unit 900 is converted to a voltage drop and stabilized DC power output to the control power of the entire system.

부하가 직류 모터인 경우, 전원 공급부(100)는 예를 들면 외부에서 인입되는 상용 교류 전원을 정류하고 평활화시켜 공급하는 회로일 수 있다. 대기 전원 인출부(700)는 종래 전압 강하 방식의 제어용 전원 인출회로와 유사하나, 상대적으로 적은 대기 전력만을 인출하면 되므로 수동 소자의 규격을 낮출 수 있다. 종래 전압 강하 방식의 제어용 전원 인출회로의 경우 운전 상태의 제어용 전원을 기준으로 설계되어야 하므로 수동 소자의 규격이 커지고 대기 전력의 소모가 많아 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. When the load is a DC motor, the power supply unit 100 may be, for example, a circuit for rectifying, smoothing, and supplying commercial AC power introduced from the outside. The standby power drawing unit 700 is similar to a conventional voltage drop type power supply drawing circuit, but only a relatively small standby power needs to be drawn out, thereby reducing the size of a passive device. In the case of the conventional voltage drop type power supply drawing circuit should be designed based on the control power supply in the operating state, there is a problem in that the efficiency of the passive element is increased and the standby power is consumed because the efficiency is large.

부하 구동부(300)는 예를 들어 부하가 모터인 경우 흔히 H-브리지로 구성된다. 이 브리지를 구성하는 4 개의 전자적인 스위치를 제어하는 게이트 신호들이 제어 회로에 의해 공급된다. 본 발명의 최종 출력인 제어용 전원은 예를 들면 이 같은 제어 회로에 공급되는 것이다. The load driver 300 is often configured as an H-bridge, for example when the load is a motor. Gate signals for controlling the four electronic switches constituting this bridge are supplied by a control circuit. The control power source, which is the final output of the present invention, is supplied to such a control circuit, for example.

구동 전원 인출부(500)는 전원 공급부(100)에 의해 예를 들면 모터와 같은 부하에 공급되는 전력계통에서 연결되어 구동 전력의 일부를 인출한다. 제어용 전력 소모는 구동용 전력에 비하면 상대적으로 매우 작아서 이 같은 설계를 통해서도 부하 구동에 미치는 영향은 크지 않다. 정전압 강하부(900)는 종래 전압 강하 방 식에서 전압을 강하시키고 안정화시키는 회로와 유사하다. The driving power drawing unit 500 is connected to a power system supplied to a load such as a motor by the power supply unit 100 to draw a part of the driving power. The control power consumption is relatively small compared to the driving power, so even with this design, the influence on the load driving is not large. The constant voltage drop unit 900 is similar to a circuit for dropping and stabilizing a voltage in the conventional voltage drop method.

도 2는 도 1에 도시된 실시예의 보다 구체화된 실시예를 도시한 회로도이다. 전원 공급부(100)는 상용 교류 전원을 정류하는 4개의 다이오드(D1∼D4)로 이루어진 브릿지 회로와, 정류된 신호를 평활화시키는 콘덴서(C6)로 이루어진다. 본 실시예에 있어서, 평활화된 신호는 전압 강하와 같은 추가적인 처리 없이 직접 부하인 모터(300)로 공급된다. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a more specific embodiment of the embodiment shown in FIG. 1. The power supply unit 100 includes a bridge circuit composed of four diodes D1 to D4 rectifying commercial AC power, and a capacitor C6 to smooth the rectified signal. In the present embodiment, the smoothed signal is supplied to the motor 300 which is the direct load without further processing such as voltage drop.

부하 구동부(300)는 본 실시예에서 모터(M)를 구동하는 4개의 스위치로 구성된 H-브릿지 회로이다. 이 브리지를 구성하는 4 개의 전자적인 스위치를 제어하는 게이트 신호들이 제어 회로에 의해 공급된다. 본 발명의 최종 출력인 제어용 전원은 예를 들면 이 같은 제어 회로에 공급되는 것이다. The load driver 300 is an H-bridge circuit composed of four switches for driving the motor M in this embodiment. Gate signals for controlling the four electronic switches constituting this bridge are supplied by a control circuit. The control power source, which is the final output of the present invention, is supplied to such a control circuit, for example.

본 실시예에 있어서, 대기 전원 인출부(700)는 구동용 전원을 전압 강하시키면서 인출하는 저항 소자인 저항(RD)로 구성된다. 부하인 모터에 공급되는 전압은 이 저항(RD)과 정전압 강하부(900)에 의해 전압 분할되므로, 저항(RD)값을 적절히 설계함에 의해 대기 상태에서 최종 출력되는 제어 전원의 전류의 양을 조절할 수 있다. In the present embodiment, the standby power drawing unit 700 is composed of a resistor R D which is a resistance element for drawing the driving power while drawing down the voltage. Since the voltage supplied to the motor, which is a load, is divided by the resistor R D and the constant voltage drop unit 900, the amount of current of the control power that is finally output in the standby state by appropriately designing the resistance R D value. Can be adjusted.

일 실시예에 있어서, 구동 전원 인출부(500)는 부하 전류를 검출하는 저항성 소자(RA)와, 이 저항성 소자(RA)에 걸리는 전압에 의해 온오프되고, 상기 부하 전류를 상기 정전압 강하부로 공급하는 다이오드(DA)를 포함한다. In one embodiment, the driving power take-off unit 500 is turned on and off by the voltage across the resistive element (R A) and a resistive element (R A) for detecting a load current, the voltage drop across the load current It includes a diode (D A ) to supply a negative.

도시된 실시예에 있어서, 저항(RA)은 부하인 모터의 여자 코일에 흐르는 구동 전류를 센싱하는 구동 전류 검출용 저항이다. 이 저항에 걸리는 전압은 구동 전류에 비례한다. 모터가 구동되지 않는 동안에는 저항(RA)에 흐르는 전류가 없어 전압 강하가 없으므로 다이오드(DA)는 오프된다. 따라서 정전압 강하부(900)에는 대기 전원 인출부(700)인 저항(RD)에 의해 인출되는 대기 전원 만이 공급된다. 모터가 구동되고 있는 동안에는 저항(RA)에 흐르는 전류에 의해 전압 강하가 발생하고 이에 의해 다이오드(DA)는 온된다. 따라서 정전압 강하부(900)에 대기 전원 인출부(700)인 저항(RD)에 의해 공급되는 전류 외에 추가적인 전류가 공급될 수 있다. 이 전류는 모터의 구동 전류에 따라 증가하므로 제어용 전원으로 더욱 적합하다. 저항(RA)의 값을 조절함에 의해 구동 상태에서 보충되어야할 전류의 양을 조절할 수 있다. 이에 따라 모터를 구동하고 있는 활성 상태에서 최종 출력되는 제어 전력을 조절할 수 있다. In the illustrated embodiment, the resistor R A is a drive current detection resistor that senses a drive current flowing through an excitation coil of a motor that is a load. The voltage across this resistor is proportional to the drive current. While the motor is not driven, the diode D A is turned off because there is no current flowing through the resistor R A and there is no voltage drop. Accordingly, only the standby power drawn by the resistor R D , which is the standby power drawing unit 700, is supplied to the constant voltage dropping unit 900. While the motor is being driven, a voltage drop occurs due to the current flowing in the resistor R A , whereby the diode D A is turned on. Therefore, an additional current may be supplied to the constant voltage drop unit 900 in addition to the current supplied by the resistor R D , which is the standby power drawing unit 700. This current increases with the drive current of the motor, making it more suitable as a control power source. By adjusting the value of the resistor R A it is possible to adjust the amount of current to be replenished in the driving state. Accordingly, it is possible to adjust the final control power output in the active state driving the motor.

일 실시예에 있어서 정전압 강하부(900)는 전원 안정화부와, 선형 정전압 소자를 포함한다. 대기전원 인출부에서 인출된 신호와, 구동전원 인출부에서 인출된 신호는 노드(N)에서 합해진다. C3, C4 로 이루어진 전원 안정화부는 이 합해진 신호를 평활화시켜 안정화시킨다. 직렬 연결된 한 쌍의 제어 다이오드(ZD1, ZD2)는 입력되는 전압을 두 제너 다이오드의 정격 전압의 합만큼 강하시키는 선형 정전압 소자로 동작한다. 이때 노드 P에서 두 제너다이오드의 정격 전압의 합에 해당하 는 제어 전원, 예를 들면 12V나 32V 등이 출력될 수 있다. 디지탈 소자에 필요한 5V 전원을 공급하기 위하여 추가로, 선형 정전압 소자인 78L05 아이씨가 연결된다. 그 출력단에는 전원 안정화를 위해 콘덴서(C5, C6) 가 연결되며, 이들의 출력이 최종 제어 전원이다. In one embodiment, the constant voltage drop unit 900 includes a power stabilizer and a linear constant voltage device. The signal drawn out from the standby power drawer and the signal drawn out from the drive power drawer are summed at the node N. The power stabilization unit consisting of C3 and C4 stabilizes the summed up signal by smoothing the summed signal. The pair of control diodes ZD1 and ZD2 connected in series operate as a linear constant voltage element that drops the input voltage by the sum of the rated voltages of the two zener diodes. At this time, the control power corresponding to the sum of the rated voltages of the two zener diodes at the node P, for example, 12V or 32V may be output. In addition, the 78L05 IC, a linear constant voltage device, is connected to supply the 5V power required for the digital device. The output stages are connected with capacitors C5 and C6 for power stabilization, their output being the final control power source.

도 3a는 대기 상태에서 노드 P에서 출력되는 전압과 노드 Q에서 출력되는 전압을 도시한다. 도 3b는 운전 상태에서 노드 P에서 출력되는 전압과 노드 Q에서 출력되는 전압을 도시한다. 대기 상태에서는 제어 회로의 소모 전력이 대략 0.5 W 수준이며, 운전 상태에서는 제어 회로의 소모 전력이 대략 2.5W 수준이다. 운전 상태에서도 선형 정전압 소자를 거친 후에는 전압이 안정화되어 공급됨을 알 수 있다. 3A shows the voltage output from the node P and the voltage output from the node Q in the standby state. 3B shows the voltage output from the node P and the voltage output from the node Q in the operating state. In the standby state, the power consumption of the control circuit is approximately 0.5W, and in the operating state, the power consumption of the control circuit is approximately 2.5W. It can be seen that the voltage is stabilized and supplied after the linear constant voltage device even in the operating state.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 대기 상태와 운전 상태에 따라 최적의 전원을 공급하도록 회로가 설계되어 효율이 개선된다. 나아가 수동 소자만으로 회로가 구성되므로 저가로 구현할 수 있는 장점이 있다. As described above in detail, according to the present invention, the circuit is designed to supply the optimum power according to the standby state and the operating state, thereby improving efficiency. Furthermore, since the circuit is composed of only passive components, it can be implemented at low cost.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 누구나 도출할 수 있는 자명한 변형예들을 포괄하도록 의도된 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다. The present invention has been described with reference to the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings, but is not limited thereto, and should be construed by the claims intended to cover the obvious modifications that can be derived by those skilled in the art.

Claims (5)

전원 공급 장치에 있어서, 부하를 구동하지 않는 동안에는 구동용 전원을 전압 강하시켜 제어용 전원으로 사용하고, 부하를 구동할 동안에는 구동용 전원을 전압 강하시킨 전력에 부하에서 검출되는 전력의 일부를 합하여 이를 안정화시켜 제어용 전원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.In the power supply apparatus, the driving power is dropped as a control power supply while the load is not driven, and during driving the load, a part of the power detected by the load is stabilized by adding the power of the driving power supply to the voltage drop. Power supply for supplying a control power supply. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 공급 장치가 : The power supply of claim 1 wherein the power supply is: 외부로부터 공급되는 전력을 부하를 구동하는데 적합한 전력으로 변환하여 공급하는 전원 공급부와;A power supply unit for converting and supplying electric power supplied from the outside into electric power suitable for driving a load; 상기 전원 공급부에서 공급되는 구동 전력을 부하에 공급하는 부하 구동부와;A load driver for supplying driving power supplied from the power supply unit to the load; 상기 전원 공급부에 의해 부하 구동부로 공급되는 전력의 일부를 상시 인출하는 대기 전원 인출부와;A standby power drawing unit which draws a part of the power supplied to the load driving unit by the power supply unit at all times; 부하가 구동될 때 상기 전원 공급부에 의해 부하 공급부로 공급되는 전력의 일부를 인출하는 구동 전원 인출부와;A driving power drawing unit which draws a part of electric power supplied to the load supplying unit by the power supplying unit when the load is driven; 상기 대기 전원 인출부와 상기 구동 전원 인출부의 전원 신호를 합하고, 이들을 전압 강하되고 안정화된 직류 전원으로 변환하여 전체 시스템의 제어용 전원으로 출력하는 정전압 강하부;A constant voltage drop unit which adds power signals of the standby power drawer and the driving power drawer, converts them into voltage-dropped and stabilized DC power and outputs them to the control power of the entire system; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.Power supply comprising a. 제 2 항에 있어서, 상기 구동 전원 인출부는 부하 전류를 검출하는 저항성 소자와, The method of claim 2, wherein the driving power drawer is a resistive element for detecting a load current; 상기 저항성 소자에 걸리는 전압에 의해 온오프되고, 상기 부하 전류를 상기 정전압 강하부로 공급하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.And a switching element which is turned on and off by a voltage applied to the resistive element and supplies the load current to the constant voltage dropping portion. 제 2 항에 있어서, 상기 대기 전원 인출부는 구동용 전원을 전압 강하시키면서 인출하는 저항 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The power supply device according to claim 2, wherein the standby power drawing unit is formed of a resistance element which draws a driving power while voltage dropping. 제 3 항 또는 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 정전압 강하부는 전원 안정화부와, 선형 정전압 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.5. The power supply device according to any one of claims 3 to 4, wherein the constant voltage drop unit includes a power stabilizer and a linear constant voltage element.
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