KR20070025462A

KR20070025462A - 과전압/저전압 방지 파워서플라이 및 그 동작방법

Info

Publication number: KR20070025462A
Application number: KR1020050081660A
Authority: KR
Inventors: 권오일; 임동희
Original assignee: 노틸러스효성 주식회사
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-08

Abstract

본 발명은 전자기기내 파워서플라이의 출력 과전압 및 저전압을 방지할 수 있는 로그정보 DB 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 상기 파워서플라이의 출력전압의 과전압/저전압 여부를 수시로 감지하여 과전압 지점의 스위치를 오프시키는 로그정보 DB 및 그 동작방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 파워서플라이는, 전자기기의 전체 전력을 제공하는 전원 소스원으로서, 전압 변환전의 소스전압을 제공하는 전원소스모듈과, 상기 전원소스모듈로부터 소스전압을 제공받아 소정 크기의 출력전압으로 변환하는 정류변환모듈과, 상기 정류변환모듈로부터 제공되는 출력전압을 측정하여 일정 정상전압의 허용범위을 벗어난 것으로 판단되는 경우 해당 상태정보를 메인보드내의 중앙처리부로 전송하는 전압감지모듈과, 상기 메인보드내의 중앙처리부와 상기 전압감지모듈과의 인터페이스를 담당하는 통신모듈을 구비한다.

파워서플라이, 파워서플라이, 과전압, 저전압, 전압변환기, 트랜스포머

Description

과전압/저전압 방지 파워서플라이 및 그 동작방법{Power supply for overvoltage/lowvoltage prevention and method for operating the same}

도 1은 본 발명에 따른 파워서플라이의 내부 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 파워서플라이의 일 실시 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 파워서플라이의 구동 과정을 도시한 플로차트.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110: 전원소스모듈 120: 전압감지모듈

130: 통신모듈 140: 제1정류변환모듈

150: 제2정류변환모듈 160: 제N정류변환모듈

170: 메인보드

본 발명은 전자기기내 파워서플라이의 출력 과전압 및 저전압을 방지할 수 있 는 로그정보 DB 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 상기 파워서플라이의 출력전압의 과전압/저전압 여부를 수시로 감지하여 과전압 지점의 스위치를 오프시키는 로그정보 DB 및 그 동작방법에 관한 것이다.

전자기기내의 파워서플라이(전원부)는 전자기기에 안정적인 전원을 공급하는 전원 공급 장치로서, 외부에서 들어오는 교류 전류를 전자기기의 시스템에서 안정적으로 사용할 수 있도록 직류로 변환해 각각의 기능모듈에 맞게 전원을 공급하는 장치이다. 파워서플라이가 안정적으로 시스템에 전원을 공급하지 못할 경우 시스템이 다운되거나 오류를 일으킬 수 있기 때문에, 전자기기에서 파워서플라이가 차지하는 비중이 아주 크다.

파워서플라이는 일반적으로 입력필터, 출력필터, AC-DC 정류모듈, DC-DC 스위칭변환모듈 등을 구비하여, 입력 교류 전압을 출력 직류 전압으로 변환하여 시스템의 각 기능모듈에 제공한다. 그런데, 상기 입력교류전압 또는 출력직류전압이 소정의 기준치 범위를 벗어난다면, 상기 출력 직류 전압을 제공받는 전자기기내의 각 전자소자들은 정상적인 동작을 수행하지 못하고 오류 동작을 일으키거나 고장을 일으키는 문제가 있었다. 결국, 이는 전자기기 불안정화를 초래하여 전자기기의 신뢰성에 큰 문제를 가져왔다. 이러한 전자기기 불안정을 예방하기 위하여 정기적으로 멀티미터와 같은 전압측정기로 파워서플라이 내의 입력교류전압 및 각 출력직류전압을 체크하여 전자기기의 신뢰성을 도모하였다. 그러나, 이 방법 역시 실시간으로 감시가 이루어지지 않아 즉각적인 조치가 이루어질 수 없는 문제가 있었고, 또한, 사람이 일일이 각 출력직류전압을 체크하여야 하는 불편함이 있었다.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 안출된 것으로서, 파워서플라이 내의 입력교류전압 및 변환 출력되는 출력직류전압의 과전압 또는 저전압 상태 여부를 주기적으로 체크할 수 있는 파워서플라이를 제공함을 목적으로 한다. 또한, 과전압/저전압 감지 시에는 해당 지점을 오프시켜 출력직류전압을 제한함으로써, 전자소자의 고장 및 오동작을 방지함을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명에 따른 과전압/저전압 방지 파워서플라이는, 전자기기의 전체 전력을 제공하는 전원 소스원으로서, 전압 변환전의 소스전압을 제공하는 전원소스모듈과, 상기 전원소스모듈로부터 소스전압을 제공받아 소정 크기의 출력전압으로 변환하는 정류변환모듈과, 상기 정류변환모듈로부터 제공되는 출력전압을 측정하여, 일정 정상전압의 허용범위를 벗어난 것으로 판단되는 경우, 해당 상태정보를 메인보드내의 중앙처리부로 전송하는 전압감지모듈과, 상기 메인보드내의 중앙처리부와 상기 전압감지모듈과의 인터페이스를 담당하는 통신모듈을 구비한다. 또한, 상기 과전압/저전압 방지 파워서플라이는, 전자기기내의 각 전자소자에 전력을 제공하는 파워서플라이가 전자기기 부팅에 따라 구동 시작하는 과정과, 상기 파워서플라이가 상기 전자소자에 필요한 전압인 출력전압으로 변환 출력하는 과정과, 상기 출력전압 크기를 판단하여 허용범위를 벗어난 경우 상태정보를 보고하는 메인보드내의 중앙처리부로 전송하는 과정과, 수신한 과전압 상태보고에 따라, 상기 중앙처리부가 해당 지점의 구동을 스위치 오프시키는 과정을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로서 이는 본 발명의 기술 분야에 속하는 자의 일반적 관례에 따라서 달라질 수 있으며, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

한편, 이하 상세 설명에서는 하나의 실시 예로서, 파워서플라이의 과전압 상태를 감지하여 동작하는 점에 대하여 설명하겠으나, 저전압 상태를 감지하여 동작하는 것도 동일한 알고리즘 및 구성 블록을 가짐은 자명한 사실일 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 각 전자소자에 공급되는 출력전압에 대한 이상 여부를 판단하는 파워서플라이(Power Supply)의 내부 구성 블록도이다.

일반적으로 파워서플라이는 크게 네 부분으로 이루어져 있다. 첫째, 입력노이즈차단 필터이다. 교류 입력 라인의 잡음이 파워서플라이 안으로 흘러들어가는 것을 막는 동시에, 파워서플라이 내부의 스위칭 잡음이 교류 입력 라인으로 들어가는 것을 막는 역할을 한다. 둘째, 교류-직류 정류모듈이다. 만약, 전자파장에 필터를 거친 전원이 교류 형태를 가지고 있다면, 전자기기내의 각 전자소자에서 필요로 하는 직류 전원으로 변환되기 전에 임시 직류 전원으로 변환하는 과정이다. 셋째, 직류-직류 스위칭 변환모듈이다. 교류-직류 정류모듈에서 변환된 직류 전원을 깨끗하고 안정적으로 공급할 수 있도록 저대역 통과필터를 사용해 스위칭 동작과정에서 발생하는 리플과 잡음을 없애는 과정이다. 이를 통해 24V, 12V, 5V, 3.3V 등의 직류 전원이 만들어지는 것으로서, 파워서플라이에서 가장 중요한 부분이다. 넷째, 출력필터이다. 파워서플라이의 마지막 단계로, 직류-직류 스위칭 변환모듈에서 변환되고 필터링 된 직류 전원을 추가로 여과해 규격에 맞는 깨끗한 전원을 얻는 부분이다. 본 발명의 도 1에서는 상기 각 모듈을 직접 도시하지는 않았다. 다만, 설명의 편의를 위하여 본 발명의 중요 특징과 관련된 모듈을 설명할 시에 상기 각 모듈의 기능들이 포함되어 설명되어 질 것이다.

상기 도 1을 참조하면, 전원소스모듈(110)은 소정의 정해진 전력을 제공해주는 전력 소스원으로서, 전자기기의 각 전자소자(144,154,164)에서 필요로 하는 전력의 전원 소스원 역할을 한다. 이러한 상기 전원소스모듈(110)은 충방전이 가능한 배터리, AC공급 전원 등 그 종류에 제한이 없다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 전원소스모듈(110)이 교류(AC) 전원 소스로 이루어짐을 가정하여 설명하겠으나, 전원소스모듈(110)이 직류(DC) 전원 소스로 되는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 미칠 수 있음은 자명할 것이다.

제1정류변환모듈(140), 제2정류변환모듈(150), 제N정류변환모듈(160)은 상기 전원소스모듈(110)로부터 제공받은 전력을 소정의 전압으로 변환하는 기능을 수행 하는 것으로서, 상기 정류변환모듈들(140,150,160)은 트랜스포머(transformer), 정류기(rectifier) 등으로 구현된다. 예를 들어, 전원소스모듈(110)(이 AC 110V 크기를 가지고 있고 제1전자소자(144)가 DC24V, 제2전자소자(154)가 DC12V, 제N전자소자(164)가 DC3.3V의 전압을 필요로 한다고 가정할 경우, 제1정류변환모듈(140)은 제1전자소자(144)의 구동전력인 DC24V를 제공하기 위해서 전원소스모듈(110)의 AC110V를 입력받아 DC24V로의 변환을 수행하며, 제2정류변환모듈(150)은 제2전자소자(154)의 구동전력인 DC12V를 제공하기 위해서 전원소스모듈(110)의 AC110V를 입력받아 DC12V로의 변환을 수행한다. 마찬가지로, 제N정류변환모듈(160)은 제N전자소자(164)의 구동전력인 DC3.3V를 제공하기 위해서 전원소스모듈(110)의 AC11V를 입력받아 DC3.3V로의 변환을 수행한다.

제1스위치(146), 제2스위치(156), 제N스위치(166)는 과전압 감지 시에 메인보드(170)내의 중앙처리부 제어를 받아 각 정류변환모듈로 입력되는 입력 전압원을 차단하는 기능을 수행한다. 특정 정류변환모듈(140,150,160)에서 출력되는 출력전압이 기준전압을 초과하는 과전압으로 감지되는 경우, 메인보드(170) 내의 중앙처리부는 해당 정류변환모듈에 있는 스위치(146,156,166)를 오프(OFF)시켜 정류변환이 일어나는 동작이 중지되도록 한다(다만, 설명 용이에 따른 도면 간단을 도모하기 위하여 메인보드에서 스위치를 제어하는 제어선을 별도 도시하지 않음).

전압감지모듈(120)은 전원소스모듈(110)로부터 입력되는 입력전압과 각 정류변환모듈(140,150,160)에서 변환 출력되는 출력전압을 일정 주기로 체크하여 과전압 여부를 판단한다. 이를 위하여 입력전압 측정 지점인 입력전압노드(112)와 출력 전압 측정 지점인 출력전압노드(142,152,162)에는 접지단자(GND)와 해당 입력전압노드 및 출려전압노드와의 전압차를 측정하기 위한 장치가 구비된다. 상기 과전압여부는 하기 [표 1]에 도시한 바와 같이 각각의 정상전압을 설정해 두어 특정 노드에서 해당 정상전압보다 일정치 이상이 감지되는 경우, 과전압으로 판단한다.

[표 1]

고유번호	전압 측정 위치	정상전압	과전압
1	입력전압노드	85V	135V 이상
2	제1출력전압노드	21V	27V 이상
3	제2출력전압노드	11V	13V 이상
.. .. ..	.. .. ..	.. .. ..	.. .. ..
N	제N출력전압노드	3.3V	4V 이상

통신모듈(130)은 전압감지모듈(120)에서 감지된 과전압 상태 여부를 메인보드(170)로 전송해주는 메인보드와의 인터페이스로서, RS232 직렬통신, 병렬통신 등 다양하게 구현가능하다. 따라서, 전압감지모듈(120)에서 특정 노드(112,142,152,162)의 과전압을 감지하게 된다면, 전압감지모듈(120)은 해당 노드의 고유번호, 측정전압값, 과전압 여부 등을 통신모듈을 이용하여 메인보드(170)로 전송하게 된다.

메인보드(170)는 파워서플라이(100)의 전력을 제공받아 동작하는 전원기기의 전체 시스템을 제어하는 기능을 수행하는 것으로서, 메인보드(170)에는 전체적인 제어를 수행하는 중앙처리부(CPU), 메모리, 외부 인터페이스 등을 구비한다.

도 2는 상기 도 1에서 도시한 파워서플라이(100)의 실제 회로 일 예를 도시한 그림이다.

전압감지모듈(120)은 점선으로 표시한 전압감지선을 통해서 각 노드의 출력전압 값을 측정한다. 그림에서 보면, 전압감지모듈(120)은 입력전압노드(202)에서 입력전압을 측정하는데, 과전류를 방지하기 위하여 입력전압 측정에 앞서 과전류를 방지하기 위하여 제1저항(R1)이 삽입되어 있음을 알 수 있다. 한편, 전압감지모듈(120)은 제1출력전압노드(204)의 전압값이 +24V 정상전압을 갖는지를, 제2출력전압노드(206)의 전압값이 +12V 정상전압을 갖는지를, 제3출력전압노드(208)의 전압값이 +5V 정상전압을 갖는지를, 제4출력전압노드(210)의 전압값이 3.3V 정상전압을 갖는지를, 제5출력전압노드(212)의 전압값이 -12V 정상전압을 갖는지를, 제6출력전압노드(214)의 전압값이 -5V 정상전압을 갖는지를 측정한다. 측정결과, 특정 출력전압노드(204,206,208,210,212,214)의 출력전압이 해당 노드의 정상전압 이상일 경우, 즉, 과전압이라고 판단되는 경우, 전압감지모듈(120)은 해당 과전압 상태정보를 통신모듈(130)을 통하여 메인보드내의 중앙처리부로 전송한다. 상기 과전압 상태정보는, 전압감지모듈이 해당 노드의 고유번호, 측정전압 등을 메시지 형태로 실어 메인보드내의 중앙처리부로 전송한다.

도 3은 과전압이 검출될 시에 해당 과전압을 출력하는 정류변환모듈의 구동을 정지시키는 과정을 도시한 플로차트이다.

전자기기와 같은 시스템이 부팅(S302)되면, 파워서플라이는 전원소스모듈(110)로부터 전원을 공급받아 이를 소정의 전압으로 변환하는 동작(S304)을 수행한다. 파워서플라이(100)내의 전압감지모듈(120)은 이러한 전압변환이 해당 전자소자 의 구동 정상전압으로 변환되고 있는지를 감지하기 위하여 전압변환된 각 출력전압노드의 출력전압을 측정(S306)(한다. 측정결과, 특정 출력전압노드에 정상전압 이상의 과전압이 검출되었다고 판단(S308)되는 경우에는 메인보드(170)내의 중앙처리부에 과전압 상태정보를 전송(S310)한다.

상기 과전압 검출판단(S308)은, 측정한 각 노드의 출력전압이 [표 1]에 도시된 각 노드마다의 정상전압과 비교할 때, 일정 전압 이상 초과할 시에 과전압으로 판단한다. 또한, 상기 과전압 상태정보 전송은 전압감지모듈(120)이 과전압 판단된 해당 노드의 고유번호와, 측정된 전압값, 과전압 여부 등의 정보를 메인보드(170)내의 중앙처리부로 전송하는 형태를 취하는데, 이러한 과전압 상태정보는 메시지 형태로 전송된다. 따라서, 전압감지모듈(120)과 메인보드(170)내의 중앙처리부는 이러한 메시지에 대한 규약을 소프트웨어 알고리즘으로 미리 규정하고 있어야한다.

한편, 메인보드(170)내의 중앙처리부는 과전압 상태보고를 수신한 후, 과전압을 출력하는 정류변환모듈의 구동을 정지시키는 동작을 수행(S312)한다. 상기 구동정지는 해당 출력전압을 출력하는 정류변환모듈의 입력전압을 스위치 오프(OFF)시키는 것으로서, 정류변환모듈의 입력전압이 스위치 오프되면 해당 정류변환모듈에 입력되는 전압이 '0'이 된다. 따라서, 이러한 스위치 오프된 정류변환모듈은 과전압 전압변환을 수행할 수 없어, 해당 정류변환모듈에서 전압을 제공받는 전자소자의 오동작 및 전자소자 불량을 예방할 수 있다. 상기 과정을 수행한 후, 일정 시간이 지자면 자동적으로 정류변환모듈의 구동을 재개시킨다. 그런 후에, 전압감지모듈은 전자기기 구동 ON 상태인가를 판단하여 전압변환이 계속적으로 이루어지고 있 는가를 판단(S314)한다. 판단결과, 전자기기가 구동중인 경우, 상기 각 과정을 반복 수행하여 특정 노드에 과전압 상태가 있는지를 지속적으로 판단한다.

상술한 본 발명의 설명에서는 전자기기내의 파워서플라이와 같은 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시 될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 전자기기의 파워서플라이에서의 전압변환 과전압 상태를 주기적으로 판단하여 그 전압변환 동작 여부를 결정함으로써, 변환된 전압을 이용하는 각 전자소자의 동작 오류를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 사용자는 특정 노드의 과전압 상태를 알 수 있으므로, 일일이 과전압 여부를 전압 계측기를 사용하여 측정하는 불편을 덜 수 있는 효과가 있다.

Claims

전자기기의 각 전자소자에 필요한 전압을 변환 공급하여 주는 파워서플라이에 있어서,

상기 전자기기의 전체 전력을 제공하는 전원 소스원으로서, 전압 변환전의 소스전압을 제공하는 전원소스모듈과,

상기 전원소스모듈로부터 소스전압을 제공받아 소정 크기의 출력전압으로 변환하는 정류변환모듈과,

상기 정류변환모듈로부터 제공되는 출력전압을 측정하여, 일정 정상전압의 허용범위를 벗어난 것으로 판단되는 경우, 해당 상태정보를 메인보드내의 중앙처리부로 전송하는 전압감지모듈과,

상기 메인보드내의 중앙처리부와 상기 전압감지모듈과의 인터페이스를 담당하는 통신모듈

을 구비한 과전압/저전압 방지 파워서플라이.
제1항에 있어서, 정류변환모듈은 전자기기내의 모든 전자소자에 필요한 전압을 각각 제공하는 다수의 정류변환모듈로 되어 있음을 특징으로 하는 과전압/저전압 방지 파워서플라이.
제1항에 있어서, 전압감지모듈은 정상전압의 값과 정상전압의 허용범위 값을 테이블로서 구비하고 있음을 특징으로 하는 과전압/저전압 방지 파워서플라이.
제1항에 있어서, 과전압 감지 파워서플라이는, 상기 정류변환모듈로 제공되는 소스전압의 입력 온/오프를 담당하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압/저전압 방지 파워서플라이..
전자기기내의 각 전자소자에 전력을 제공하는 파워서플라이가 전자기기 부팅에 따라 구동 시작하는 과정과,

상기 파워서플라이가 상기 전자소자에 필요한 전압인 출력전압으로 변환 출력하는 과정과,

상기 출력전압의 크기를 판단하여 허용범위를 벗어난 해당 상태정보를 보고하는 메인보드내의 중앙처리부로 전송하는 과정과,

수신한 과전압 상태보고에 따라, 상기 중앙처리부가 해당 지점의 구동을 스위치 오프시키는 과정

을 포함하는 과전압 방지 파워서플라이의 동작방법.
제5항에 있어서, 과전압 상태정보는 측정한 출력전압과 해당 검출 지점에 대한 정보를 포함함을 특징으로 하는 과전압 방지 파워서플라이의 동작방법.