KR20070064447A

KR20070064447A - 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR20070064447A
Application number: KR1020050124899A
Authority: KR
Inventors: 김용환
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2005-12-17
Filing date: 2005-12-17
Publication date: 2007-06-21

Abstract

본 발명은 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치에 관한 것이다.

본 발명은 입력전압을 내부로 스위칭하는 스위치, 상기 스위치의 스위칭에 의해 인가되는 직류(DC) 형태의 입력전압을 레벨 변환하여 출력하는 직류 변환기(DC/DC Converter)를 구비하는 통신 시스템의 전원 공급 장치에 있어서, 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor)와, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 제1 및 제2 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)를 구비하되, 상기 PTC와 제1 NTC가 입력전압에 직렬로 연결되고 상기 제2 NTC가 입력접지전압에 직렬로 연결되며, 상기 스위치의 스위칭에 의해 입력전압이 상기 직류 변환기로 인가될 시 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생되는 열에 반응하여, 상기 돌입전류에 저항값이 무한대이거나 단락(short) 상태인 것으로 동작함으로써, 상기 돌입전류를 감쇄시키는 동작을 하는 돌입전류 제한부를 포함하는 장치를 구비하여 구성된다.

따라서, 본 발명은 각 보드의 전원 공급 장치에 직류 변환기(DC/DC Converter)를 사용하는 통신 시스템에 있어서, 상기 통신 시스템에 보드를 실장한 후 직류(DC) 전원의 입력을 제어하는 스위치를 최초에 턴온(turn on) 할 시, 상기 전원 공급 장치의 입출력단에서 순간적으로 많은 전류를 필요로 함에 따라 상기 실장된 보드에 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생하는 열에 반응하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient) 및 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)를 가지는 서미스터(Thermistor)를 이용하여 상기 돌입전류의 영향을 제한함으로써, 상기 실장된 보드로 급격하게 많은 전류가 공급되고 이에 전원 공급 장치에서 입력접지전압과 출력접지전압 간에 높은 전위차가 발생함으로 인해, 상기 실장된 보드 내부의 다른 프로세서 및 인접 보드에서 전류세기가 약하게 되어 오동작하거나, 각 부품이 스트레스를 받게 되는 것을 방지하는 것은 물론, 각기 특성이 다른 서미스터를 이용하여 돌입전류를 제거함으로써, 전원 공급 장치의 회로 설계를 최소화하고, 그 설계 비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치{POWER SUPPLY APPARATUS IN A COMMUNICATION SYSTEM USING A DIRECT CURRENT CONVERTER}

도 1은 종래 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 상기 도 1에서, 전원 공급 장치의 입력단의 입력접지전압과 출력단의 출력접지전압 간의 전위차를 보인 파형도.

도 3은 본 발명 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치의 구성을 보인 블록도.

도 4는 상기 도 3에서, 전원 공급 장치의 입력단의 입력접지전압과 출력단의 출력접지전압 간의 전위차를 보인 파형도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

100 : 스위치 200 : 돌입전류 제한부

300 : 직류 변환기

본 발명은 통신 시스템의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 각 보드의 전원 공급 장치에 직류 변환기(DC/DC Converter)를 사용하는 통신 시스템에 있어서, 상기 통신 시스템에 보드를 실장한 후 직류(DC) 전원의 입력을 제어하는 스위치를 최초에 턴온(turn on) 할 시, 상기 전원 공급 장치의 입출력단에서 순간적으로 많은 전류를 필요로 함에 따라 상기 실장된 보드에 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생하는 열에 반응하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient) 및 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)를 가지는 서미스터(Thermistor)를 이용하여 상기 돌입전류의 영향을 제한함으로써, 상기 실장된 보드로 급격하게 많은 전류가 공급되고 이에 전원 공급 장치에서 입력접지전압과 출력접지전압 간에 높은 전위차가 발생함으로 인해, 상기 실장된 보드 내부의 다른 프로세서 및 인접 보드에서 전류세기가 약하게 되어 오동작하거나, 각 부품이 스트레스를 받게 되는 것을 방지하는 것은 물론, 각기 특성이 다른 서미스터를 이용하여 돌입전류를 제거함으로써, 전원 공급 장치의 회로 설계를 최소화하고 그 설계 비용을 절감하는 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 직류 변환기(DC/DC Converter)를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이, 제어부(미도시) 혹은 사용자의 제어에 따라 '-48V'의 입력전압(INPUT)을 내부로 턴온(turn on) 혹은 턴오프(turn off)하는 스위치(10)와, 상기 스위치(10)의 스위칭에 의해 인가되는 입력전압(INPUT)을 레벨 변환하여 '+5V'의 출력전압(OUTPUT)으로 출력하는 직류 변환기(11)와, 상기 스위치(10)가 턴온 되는 순간 상기 직류 변환기(11)의 입출력단에 역전류가 발생하는 것을 방지하는 다이오드(D1,D2)와, 상기 스위치(10)가 턴온 되는 순간 상기 직류 변환기(11)의 입출력단에 발생하는 노이즈(Noise) 성분을 제거하는 커패시터(C1,C2)로 구성된다.

일반적으로 통신 시스템은 상기와 같은 전원 공급 장치를 가지는 다수의 보드를 실장하여 구성하는데, 일측 보드를 실장한 후 내부의 전원 공급 장치에 전원을 인가하는 경우, 구동을 시작하는 상기 보드에 급격한 전류가 공급됨으로 인한 돌입 전류(In-rush Current)가 발생하게 되어, 주변의 다른 프로세서 혹은 인접 보드에 영향을 미칠 수 있다.

즉, 도 1과 같은 전원 공급 장치를 구비하는 보드가 통신 시스템에 실장되면, 제어부(미도시) 혹은 사용자에 의해 보드 내 전원 공급 장치의 스위치(10)를 턴온 하게 되는데, 이때 상기 스위치(10)의 스위칭 동작에 의해 '-48V'의 입력전압(INPUT)과 '-48V'의 입력접지전압(GND)이 직류 변환기(11)로 인가되는 시점에서, 상기 전원 공급 장치는 상기 직류 변환기(11)의 입출력단에 위치한 커패시터(C1,C2)를 충전하기 위하여 많은 전류를 필요로 하게 되고, 이로 인해 돌입전류를 일으키게 된다.

여기서, 상기 스위치(10)가 턴온 되는 짧은 시간 동안, 상기 직류 변환기(11)의 입출력단에는 다이오드(D1,D2)에서 역전류 방지하고, 커패시터(C1,C2)에서 순간적으로 발생하는 노이즈 성분을 제거함으로써, 돌입전류를 제거하고 있으나, 상기 다이오드(D1,D2)와 커패시터(C1,C2)를 통해서는 돌입전류를 모두 차단하지 못하여, 상기 실장되는 보드가 순간적으로 많은 전류를 가져감으로 인해, 인접 보드에는 전류가 부족하게 되어 회로가 오동작하는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 보드가 실장 될 때, 상기 실장되는 보드 내 전원 공급 장치의 입력단의 '-48V' 입력접지전압(GND)과 출력단의 '+5V' 출력접지전압(GND) 간의 전위차를 측정하면, 도 2의 파형도와 같이, 입력접지전압(GND)과 출력접지전압(GND) 간에 높은 전위차를 발생하게 됨으로써, 상기 실장되는 보드 내부의 다른 프로세서나 인접 보드에 스트레스를 주게 되어 부품이 손상되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 각 보드의 전원 공급 장치에 직류 변환기(DC/DC Converter)를 사용하는 통신 시스템에 있어서, 상기 통신 시스템에 보드를 실장한 후 직류(DC) 전원의 입력을 제어하는 스위치를 최초에 턴온(turn on) 할 시, 상기 전원 공급 장치의 입출력단에서 순간적으로 많은 전류를 필요로 함에 따라 상기 실장된 보드에 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생하는 열에 반응하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient) 및 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)를 가지는 서미스터(Thermistor)를 이용하여 상기 돌입전류의 영향을 제한하도록 하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력전압을 내부로 스위칭하는 스위치, 상기 스위치의 스위칭에 의해 인가되는 직류(DC) 형태의 입력전압을 레벨 변환하여 출력하는 직류 변환기(DC/DC Converter)를 구비하는 통신 시스템의 전원 공급 장치에 있어서, 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor)와, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 제1 및 제2 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)를 구비하되, 상기 PTC와 제1 NTC가 입력전압에 직렬로 연결되고 상기 제2 NTC가 입력접지전압에 직렬로 연결되며, 상기 스위치의 스위칭에 의해 입력전압이 상기 직류 변환기로 인가될 시 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생되는 열에 반응하여, 상기 돌입전류에 저항값이 무한대이거나 단락(short) 상태인 것으로 동작함으로써, 상기 돌입전류를 감쇄시키는 동작을 하는 돌입전류 제한부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력전압(INPUT)을 내부로 스위칭하는 스위치(100), 상기 스위치(100)의 스위칭에 의해 인가되는 직류(DC) 형태의 입력전압(INPUT)을 레벨 변환하여 출력하는 직류 변환기(300)를 구비하는 통신 시스템의 전원 공급 장치에 있어서, 상기 스위치(100)의 스위칭에 의해 입력전압(INPUT)이 상기 직류 변환기(300)로 인가될 시 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생되는 열에 반응하여, 상기 돌입전류에 저항값이 무한대이거나 단락(short) 상태인 것으로 동작함으로써, 상기 돌입전류를 감쇄시키는 돌입전류 제한부(200)를 포함하여 구성한다.

이상과 같은 구성을 통해, 본 발명은 각 보드의 전원 공급 장치에 직류 변환기(DC/DC Converter)를 사용하는 통신 시스템에 있어서, 상기 통신 시스템에 보드를 실장한 후 직류(DC) 전원의 입력을 제어하는 스위치를 최초에 턴온(turn on) 할 시, 상기 전원 공급 장치의 입출력단에서 순간적으로 많은 전류를 필요로 함에 따라 상기 실장된 보드에 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생하는 열에 반응하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient) 및 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)를 가지는 서미스터(Thermistor)를 이용하여 상기 돌입전류의 영향을 제한함으로써, 상기 실장된 보드로 급격하게 많은 전류가 공급되고 이에 전원 공급 장치에서 입력접지전압과 출력접지전압 간에 높은 전위차가 발생함으로 인해, 상기 실장된 보드 내부의 다른 프로세서 및 인접 보드에서 전류세기가 약하게 되어 오동작하거나, 각 부품이 스트레스를 받게 되는 것을 방지하게 된다. 또한, 각기 특성이 다른 서미스터를 이용하여 돌입전류를 제거함으로써, 전원 공급 장치의 회로 설계를 최소화하고, 그 설계 비용을 절감하게 된다.

본 발명은 통신 시스템의 전원 공급 장치에 적용할 수 있는데, 특히 상기 통신 시스템에 실장되는 보드의 전원 공급 장치로, 직류 형태의 입력전압을 레벨 변환하여 직류 형태의 출력전압으로 보드 내부로 공급하는 직류 변환기(DC/DC Converter)를 사용하는 경우에 적용할 수 있다.

도 3의 본 발명의 일실시예에서는, 전원 공급 장치에서 '-48V' 직류 형태의 입력전압(INPUT)을 입력받아 직류 변환기(300)를 이용하여 '+5V' 직류 형태의 출력전압(OUTPUT)으로 레벨 변환하여 보드 내부의 각 프로세서로 공급하는 것으로 가정하여 설명한다.

도 3에서, 전원 공급 장치 내 스위치(100)는 제어부(미도시) 혹은 사용자의 제어에 따라 턴온(turn on) 혹은 턴오프(turn off)로 스위칭하여 소정 레벨(즉, -48V)의 입력전압(INPUT)를 내부로 인가하고, 돌입전류 제한부(200)는 상기 스위치(100)의 스위칭에 의해 입력전압(INPUT)이 직류 변환기(300)로 인가될 시 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생되는 열에 반응하여, 상기 돌입전류에 저항값이 무한대이거나 단락(short) 상태인 것으로 동작함으로써, 상기 돌입전류를 감쇄시키는 역할을 하며, 직류 변환기(300)는 상기 스위치(100)의 스위칭에 의해 인가되는 '-48V' 직류 형태의 입력전압(INPUT)을 상기 돌입전류 제한부(200)를 경유하여 입력받아, 이를 레벨 변환하여 '+5V' 직류 형태의 출력전압(OUTPUT)으로 출력하여, 보드 내부의 각 프로세서로 공급한다.

그리고 다이오드(D1,D2)는 상기 스위치(100)가 턴온 되는 순간 상기 직류 변 환기(300의 입출력단에 역전류가 발생하는 것을 방지하고, 커패시터(C1,C2)는 상기 스위치(100)가 턴온 되는 순간 상기 직류 변환기(300)의 입출력단에 발생하는 노이즈(Noise) 성분을 제거하는 역할을 한다.

본 발명에서 돌입전류 제한부(200)는 온도 특성에 따라 스위치 역할을 수행하는 서미스터(Thermistor)를 이용하여 구현하는데, 여기서 상기 돌입전류 제한부(200)는 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor)(210)와, 일반적인 금속과는 달리 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 제1 및 제2 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)(220,230)로 이루어지며, 상기 PTC(210)와 제1 NTC(220)는 '-48V'의 입력전압(INPUT)에 직렬로 연결되고, 상기 제2 NTC(230)는 '-48V'의 입력접지전압(GND)에 직렬로 연결된다.

통신 시스템에 보드가 실장되면, 제어부(미도시) 혹은 사용자의 제어에 의해 전원 공급 장치의 스위치(100)가 턴온(turn on) 되어, 소정 레벨(즉, -48V)의 입력전압(INPUT) 및 입력접지전압(GND)이 직류 변환기(300)로 인가되는데, 이때 상기 직류 변환기(300)의 입출력단에 노이즈 성분 제거를 위해 연결한 커패시터(C1,C2)가 충전되면서, 상기 커패시터(C1,C2)가 충전되는 동안 상기 전원 공급 장치에는 돌입전류가 발생한다.

여기서, 돌입전류의 발생 초기에 높은 열이 발생하면, 돌입전류 제한부(200) 의 PTC(210)는 정저항온계계수의 특성으로 인해 저항값이 무한대로 동작하고, 반대로 제1 및 제2 NTC(220,230)는 부저항온도계수의 특성으로 인해 단락 상태로 동작하게 됨으로써, 상기 커패시터(C1,C2)의 충전이 완료되는 동안에 전류의 급격한 변화를 안정적으로 변화시켜 주고, 상기 커패시터(C1,C2)의 충전이 완료되면 상기 PTC(210)와 제1 및 제2 NTC(220,230)는 정상 상태의 수 옴(Ω) 정도의 저항값을 유지하여 직류 변환기(300)로 입력전원(INPUT)을 공급할 수 있도록 한다.

즉, '-48V'의 입력전압(INPUT)이 인가되는 경로 상에서, PTC(210)와 제1 NTC(220)의 상호작용에 의해 아주 짧은 시간 동안 무한대의 저항값을 갖는 상태(거의 개방(open) 상태에 가까움)와 단락 상태를 반복함으로써, 돌입전류를 감쇄하는 효과를 가져오게 되고, '-48V'의 입력접지전압(GND)이 인가되는 경로 상에서는, 제2 NTC(230)에 의해 단락 상태를 유지하게 되어 입력접지전압(GND)의 레벨을 유지할 수 있게 된다.

따라서, 상기와 같은 돌입전류 제한부(200)를 갖는 보드가 실장 될 때, 상기 실장되는 보드 내 전원 공급 장치의 입력단의 '-48V' 입력접지전압(GND)과 출력단의 '+5V' 출력접지전압(GND) 간의 전위차를 측정하면, 도 4의 파형도와 같이, 입력접지전압(GND)과 출력접지전압(GND) 간에 전위차는 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 각 보드의 전원 공급 장치에 직류 변 환기(DC/DC Converter)를 사용하는 통신 시스템에 있어서, 상기 통신 시스템에 보드를 실장한 후 직류(DC) 전원의 입력을 제어하는 스위치를 최초에 턴온(turn on) 할 시, 상기 전원 공급 장치의 입출력단에서 순간적으로 많은 전류를 필요로 함에 따라 상기 실장된 보드에 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생하는 열에 반응하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient) 및 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)를 가지는 서미스터(Thermistor)를 이용하여 상기 돌입전류의 영향을 제한함으로써, 상기 실장된 보드로 급격하게 많은 전류가 공급되고 이에 전원 공급 장치에서 입력접지전압과 출력접지전압 간에 높은 전위차가 발생함으로 인해, 상기 실장된 보드 내부의 다른 프로세서 및 인접 보드에서 전류세기가 약하게 되어 오동작하거나, 각 부품이 스트레스를 받게 되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 각기 특성이 다른 서미스터를 이용하여 돌입전류를 제거함으로써, 전원 공급 장치의 회로 설계를 최소화하고, 그 설계 비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims

입력전압을 내부로 스위칭하는 스위치, 상기 스위치의 스위칭에 의해 인가되는 직류(DC) 형태의 입력전압을 레벨 변환하여 출력하는 직류 변환기(DC/DC Converter)를 구비하는 통신 시스템의 전원 공급 장치에 있어서, 온도가 높아지면 저항값이 증가하는 정저항온도계수(Positive Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor)와, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는 부저항온도계수(Negative Temperature Coefficient)의 특성을 가지는 제1 및 제2 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)를 구비하되, 상기 PTC와 제1 NTC가 입력전압에 직렬로 연결되고 상기 제2 NTC가 입력접지전압에 직렬로 연결되며, 상기 스위치의 스위칭에 의해 입력전압이 상기 직류 변환기로 인가될 시 돌입전류(In-rush Current)가 발생하는 경우, 상기 돌입전류에 의해 발생되는 열에 반응하여, 상기 돌입전류에 저항값이 무한대이거나 단락(short) 상태인 것으로 동작함으로써, 상기 돌입전류를 감쇄시키는 동작을 하는 돌입전류 제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 변환기를 사용하는 통신 시스템의 전원 공급 장치.