KR20070103630A - 전압 조절용 발전기 - Google Patents

전압 조절용 발전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수송 수단(Vehicle)에 있어서, 발전 전압의 리플 또는 파형 왜곡에 의하여 고주파수의 스위칭노이즈 및 채터링노이즈가 발생될 경우, 저항(R)과 커패시턴스(C)로 이루어져 필터링을 수행하는 필터를 추가하여 제너 다이오드(ZD)의 동작 점을 안정하게 만들어 전압 조절을 일정하게 스위칭하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은 배터리 전원에 의해 발전된 발전 전압을 검출하는 전압검출수단과, 검출된 발전 전압을 필터링하는 필터링 수단과, 필터링된 발전 전압에 의해 구동되어 배터리 단자에서 전압 강하 혹은 상승하도록 선택적 스위칭 제어하는 제너 다이오드와, 제너 다이오드에 의해 인가되는 발전 전압에 따라 턴 온되어 L 단자로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하는 제1스위칭 수단과, 제너 다이오드에 의해 인가되는 발전 전압에 따라 턴 온되어 F 단자로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하는 제2스위칭 수단을 포함한다. 따라서, 기존에서와 같이 배터리 단자에서의 전압 강하 혹은 상승에 관계없이 임의의 스위칭부에 의해 동작되는 각종 램프류의 단자가 순간적으로 동작하지 않는 램프 깜박임 현상이 발생되어 차량의 야간 안전 운행에 어려움을 갖게 되어 대형 사고의 원인이 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
저항, 커패시턴스, 필터링, 전압, 스위칭

Description

전압 조절용 발전기{ALTERNATOR WITH VOLTAGE REGULATION}
도 1은 종래의 전압 조절용 발전기에 대한 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전압 조절용 발전기에 대한 블록 구성도,
도 3은 도 1에 도시된 전압 조절용 발전기의 상세 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 전압 조절용 발전기의 동작 과정에 대한 상세 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
201 : 전압 검출부 203 : 필터링부
205 : 제너 다이오드 207 : 제1 스위칭부
209 : 제2 스위칭부
SS1 : S 단자 SS2 : L 단자
SS3 : F 단자
본 발명은 전압 조절용 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수송 수단(Vehicle)에 있어서, 저항과 커패시턴스로 이루어져 필터링을 수행하는 필터를 추가하여 제너 다이오드의 동작 점을 안정하게 만들어 전압 조절을 일정하게 스위칭할 수 있는 발전기에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 수송 수단(예컨대, 차량)에는 기관의 기동장치나 점화장치를 비롯하여 램프류, 에어컨장치 등 많은 전기장치가 있으며, 이러한 전기장치에 전력을 공급하는 전원으로 배터리와 발전기가 있다.
즉, 배터리는 차량의 시동을 걸기 위한 초기 전원을 인가해주는 장치이며, 발전기는 배터리에 의해 시동이 걸린 다음에 엔진 회전수에 따라 발전하여 전원을 인가해 주는 장치이다.
보다 상세하게 설명하면, 발전기는 통상 벨트에 의하여 기관에 연결되어 구동되며, 그 발전량은 기관의 회전수에 따라 다르고 발전량이 부하량보다 적은 경우에는 배터리가 전원이 되어 일시 방전한다. 그리고 발전량이 부하량보다 많은 경우에는 발전기만으로 모든 전기장치에 전력을 공급하고 배터리도 발전기에 의해 충전된다.
상기와 같이 설명된 발전기는 전압조절기에 연동되어 함께 사용되는데, 이 전압조절기는 발전기의 회전자 코일에 흐르는 계자 전류를 제어하여 발전기의 출력전류를 조절한다. 그리하여 각 전기장치에 알맞은 전력을 공급하고, 또 배터리에 규정용량으로 충전하는 기능을 가지고 있으며, 특히 발전기와 전압조절기는 배터리를 충전하는 기능을 가졌기 때문에 충전장치라고도 부른다.
도 1은 종래의 전압 조절용 발전기에 대한 블록 구성도로서, 전압 검출부(11)와, 제너 다이오드(13)와, 제1 스위칭부(15)와, 제2 스위칭부(17)를 포함한 다.
전압 검출부(11)는 두 개의 다이오드로 이루어져 있으며, 배터리 전원에 의해 S 단자(S1)에서 발전된 발전 전압을 검출하고 검출된 발전 전압을 제너 다이오드(13)에 인가한다.
제너 다이오드(13)는 전압 검출부(11)로부터 검출된 발전 전압이 제너 다이오드를 작동시킬 수 있는 전압일 경우 제2 스위칭부(17)가 턴 온(Turn on)되는 반면에 제1 스위칭부(15)가 턴 오프(Turn off)되어 F 단자(S3)로의 필드(Field) 전류가 오프(Off)됨에 따라 배터리 단자에서의 전압을 강하시켜 제1 스위칭부(15)가 턴 온 되도록 하여 L 단자(S2) 및 F 단자(S3)로 인가되는 전압을 적절하게 조절한다.
또한, 제너 다이오드(13)는 전압 검출부(11)로부터 검출된 발전 전압이 제너 다이오드를 작동시킬 수 없는 전압일 경우 제1 스위칭부(15)가 턴 온(Turn on)되는 반면에 제2 스위칭부(17)가 턴 오프(Turn off)되어 F 단자(S3)로의 필드(Field) 전류가 온(On)됨에 따라 배터리 단자에서의 전압을 상승시켜 제2 스위칭부(17)가 턴 온 되도록 하여 L 단자(S2) 및 F 단자(S3)로 인가되는 전압을 적절하게 조절한다.
그러나, 전압 검출부(11)로부터 검출된 발전 전압에 리플 또는 파형 왜곡(예컨대, 차량에서 가속 페달을 밟아 속도가 급격하게 증가함에 따라 전압에서 리플 또는 파형 왜곡이 발생됨)이 발생되어 제공되면, 제너 다이오드(13)가 오동작을 일으켜 배터리 단자에서 전압 강하 혹은 상승에 관계없이 제2 스위칭부(17)가 턴 온(Turn on)되는 반면에 제1 스위칭부(15)가 무조건 턴 오프(Turn off)되어 제1 스위칭부(15)에 의해 동작되는 L 단자(각종 램프류)(S2)가 순간적으로 동작하지 않는 램프 깜박임 현상이 발생되어 차량의 야간 안전 운행에 어려움을 갖게 되어 대형 사고의 원인이 되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 수송 수단(Vehicle)에 있어서, 발전 전압의 리플 또는 파형 왜곡에 의하여 고주파수의 스위칭노이즈 및 채터링노이즈가 발생될 경우, 저항(R)과 커패시턴스(C)로 이루어져 필터링을 수행하는 필터를 추가하여 제너 다이오드(ZD)의 동작 점을 안정하게 만들어 전압 조절을 일정하게 스위칭할 수 있는 전압 조절용 발전기를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압 조절용 발전기는 배터리 전원에 의해 발전된 발전 전압을 검출하는 전압검출수단과, 검출된 발전 전압을 필터링하는 필터링 수단과, 필터링된 발전 전압에 의해 구동되어 배터리 단자에서 전압 강하 혹은 상승하도록 선택적 스위칭 제어하는 제너 다이오드와, 제너 다이오드에 의해 인가되는 발전 전압에 따라 턴 온되어 L 단자로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하는 제1스위칭 수단과, 제너 다이오드에 의해 인가되는 발전 전압에 따라 턴 온되어 F 단자로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하는 제2스위칭 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 이 기술 분야의 숙련 자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 전압 조절용 발전기에 대한 블록 구성도로서, 전압 검출부(201)와, 필터링부(203)와, 제너 다이오드(205)와, 제1 스위칭부(207)와, 제2 스위칭부(209)를 포함한다.
전압 검출부(201)는 도 3에 도시된 바와 같이 다이오드(D1)로 이루어져 있으며, 배터리 전원에 의해 S 단자(SS1)에서 발전된 발전 전압을 검출하고 검출된 발전 전압을 필터링부(203)에 인가한다.
필터링부(203)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 저항(R1, R2, R3, R4)과 다수의 커패시턴스(C1, C2)가 직렬 혹은 병렬로 구성되어진 저역 통과 필터로서, 원하는 주파수까지는 통과시키고 원하지 않는 주파수를 걸러내기 위해 저항(R)과 커패시턴스(C)의 값을 도 3과 같이 조절하여 구성한 다음에 전압 검출부(201)로부터 제공되는 발전 전압을 필터링하는데, 즉, 수송 수단(예컨대, 차량)에서 가속 페달을 밟아 속도가 급격하게 증가함에 따라 발전 전압의 리플 또는 파형 왜곡에 의하여 고주파수의 스위칭노이즈 및 채터링노이즈가 발생될 경우, 구성된 다수의 저항(R1, R2, R3, R4)과 다수의 커패시턴스(C1, C2)를 이용한 1차 필터링 및 2차 필터링을 수행하여 발전 전압의 리플 또는 파형 왜곡을 제거시킨 안정적인 발전 전압(예컨대, 일정한 전압을 유지시키면서 제너 다이오드(205)를 구동시키기 위한 발전 전압)을 제너 다이오드(205)에 인가한다.
제너 다이오드(ZD1)(205)는 필터링부(203)에 의해 필터링 발전 전압이 리플 또는 파형 왜곡이 제거된 전압으로, 이 인가된 발전 전압에 의해 제너 다이오드가 정상적으로 구동되어 배터리 단자에서 전압 강하 혹은 상승하도록 제2 스위칭부(209) 및 제1 스위칭부(207)를 선택적으로 턴 온(Turn on)시켜 L 단자(SS2) 및 F 단자(SS3)로 인가되는 전압을 일정하게 조절한다.
제1 스위칭부(207)는 도 3에 도시된 바와 같이 트랜지스터(Q1)와 저항(R5) 및 커패시턴스(C3)로 구성되어 있으며, 제너 다이오드(205)로부터 선택적으로 인가되는 발전 전압에 의해 턴 온되어 L 단자(SS2)로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭한다.
제2 스위칭부(209)는 도 3에 도시된 바와 같이 트랜지스터(Q2)와 저항(R6) 및 커패시턴스(C4)로 구성되어 있으며, 제너 다이오드(205)로부터 선택적으로 인가되는 발전 전압에 의해 턴 온되어 F 단자(SS3)로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭한다.
도 4의 흐름도를 참조하면서, 본 발명에 따른 전압 조절용 발전기의 동작 과정에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 전압 검출부(201)내 다이오드(D1)는 배터리 전원에 의해 S 단자(SS1)에서 발전된 발전 전압을 검출하고 검출된 발전 전압을 필터링부(203)에 인가한다(S401).
필터링부(203)내 다수의 저항(R1, R2, R3, R4)과 다수의 커패시턴스(C1, C2)는 전압 검출부(201)로부터 제공되는 발전 전압을 필터링한다.
즉, 필터링부(203)내 저항(R1, R2) 및 커패시턴스(C1)에 의해 1차 필터링을 수행하고(S403), 이어서 저항(R3, R4) 및 커패시턴스(C2)에 의해 2차 필터링을 수 행하여 수송 수단(예컨대, 차량)에서 가속 페달을 밟아 속도를 급격하게 증가시켜 발전 전압에 발생되는 리플 또는 파형 왜곡 현상을 제거시킨 안정적인 발전 전압(예컨대, 일정한 전압을 유지시키면서 제너 다이오드(205)를 구동시키기 위한 발전 전압)을 제너 다이오드(205)에 인가한다(S405).
제너 다이오드(205)는 필터링부(203)로부터 리플 또는 파형 왜곡이 필터링된 발전 전압을 제공받은 후, 이 제공받은 발전 전압에 의해 제너 다이오드가 정상적으로 구동되어 배터리 단자에서 전압 강하 혹은 상승하도록 제2 스위칭부(209) 및 제1 스위칭부(207)가 선택적으로 턴 온(Turn on)되도록 발전 전압을 인가한다(S407).
즉, 제1 스위칭부(207)내 트랜지스터(Q1)와 저항(R5) 및 커패시턴스(C3)는 제너 다이오드(205)로부터 선택적으로 인가되는 발전 전압에 의해 턴 온되어(S409) L 단자(각종 램프류)(SS2)로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하며(S411), 또한 제2 스위칭부(209)내 트랜지스터(Q2)와 저항(R6) 및 커패시턴스(C4)는 제너 다이오드(205)로부터 선택적으로 인가되는 발전 전압에 의해 턴 온되어(S413) F 단자(SS3)로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭한다(S415).
따라서, 발전 전압의 리플 또는 파형 왜곡에 의하여 고주파수의 스위칭노이즈 및 채터링노이즈가 발생될 경우, 다수의 저항(R)과 다수의 커패시턴스(C)로 이루어져 필터링을 수행하는 필터를 추가하여 제너 다이오드(ZD)의 동작 점을 안정하게 만들어 전압 조절을 일정하게 스위칭함으로써, 기존에서와 같이 배터리 단자에서의 전압 강하 혹은 상승에 관계없이 임의의 스위칭부에 의해 동작되는 각종 램프 류의 단자가 순간적으로 동작하지 않는 램프 깜박임 현상이 발생되어 차량의 야간 안전 운행에 어려움을 갖게 되어 대형 사고의 원인이 되는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 발전 전압의 리플 또는 파형 왜곡에 의하여 고주파수의 스위칭노이즈 및 채터링노이즈가 발생될 경우, 다수의 저항(R)과 다수의 커패시턴스(C)로 이루어져 필터링을 수행하는 필터를 추가하여 제너 다이오드(ZD)의 동작 점을 안정하게 만들어 전압 조절을 일정하게 스위칭함으로써, 기존에서와 같이 배터리 단자에서의 전압 강하 혹은 상승에 관계없이 임의의 스위칭부에 의해 동작되는 각종 램프류의 단자가 순간적으로 동작하지 않는 램프 깜박임 현상이 발생되어 차량의 야간 안전 운행에 어려움을 갖게 되어 대형 사고의 원인이 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 전압 조절용 발전기로서,
    배터리 전원에 의해 발전된 발전 전압을 검출하는 전압검출수단과,
    상기 검출된 발전 전압을 필터링하는 필터링 수단과,
    상기 필터링된 발전 전압에 의해 구동되어 상기 배터리 단자에서 전압 강하 혹은 상승하도록 선택적 스위칭 제어하는 제너 다이오드와,
    상기 제너 다이오드에 의해 인가되는 발전 전압에 따라 턴 온되어 L 단자로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하는 제1스위칭 수단과,
    상기 제너 다이오드에 의해 인가되는 발전 전압에 따라 턴 온되어 F 단자로 일정한 전압이 인가되도록 스위칭하는 제2스위칭 수단
    을 포함하는 전압 조절용 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링 수단은, 다수의 저항(R1, R2, R3, R4)과 다수의 커패시턴스(C1, C2)로 이루어져 있으며, 상기 저항(R1, R2) 및 커패시턴스(C1)에 의해 1차 필터링을 수행하고, 상기 저항(R3, R4) 및 커패시턴스(C2)에 의해 2차 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 전압 조절용 발전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 L 단자는, 차량 램프류인 것을 특징으로 하는 전압 조절용 발전기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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