KR20080077902A - 전력변환기 - Google Patents

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KR20080077902A
KR20080077902A KR1020070135001A KR20070135001A KR20080077902A KR 20080077902 A KR20080077902 A KR 20080077902A KR 1020070135001 A KR1020070135001 A KR 1020070135001A KR 20070135001 A KR20070135001 A KR 20070135001A KR 20080077902 A KR20080077902 A KR 20080077902A
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Abstract

본 발명은 전원공급기 제조공정에 있어서 필수 공정인 내구성 시험 (Aging Test) 공정에 있어서 에너지 재활용 및 절약에 관한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 내구성 시험 공정이 완료된 상기 전원공급기의 정.부 판정을 위한 특성시험 공정을 상기 내구성 시험 공정과 통합함으로써 상기 전원공급기 제조공정 단축을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 상기 전원공급기별 다양한 직류출력 전원을 취득하여 상기 전원공급기들의 각각의 출력을 정격 또는 서로 동등하게 출력하게 하기 위한 입력부와, 상기 전원공급기의 직류 전원 출력(이하 Vdc)을 상기 전원공급기의 내구성 시험에 사용되는 110∼220Vac의 교류 입력 전원(이하AC)으로 변환하며, 또한 상기 외부 110∼220 Vac에서 공급되는 외부 공급 교류 전원과 상기 DC에서 변환된 교류전원을 통합 하는 DC-AC 변환부와, 상기 DC-AC 변환부에서 변환된 교류전원을 취득하여 제어부로 송신하는 전류센서와, 상기 DC-AC 변환부에서 변환된 110∼220Vac의 교류전원을 기 설정된 상기 내구성 시험시 필요한 총 교류 입력 전원(전력량)과 비교하여 모자라는 만큼을 외부 110∼220Vac공급부에서 공급하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전원공급기 제조 공정에 있어서, 필수적으로 수행되고 있는 전원공급기 내구성 시험(전원공급기에 부하를 인가한 후 출력 안정도 확인 시험, 보통 4시간 정도 연속 시험)에 있어 상기 부하를 고전력 저항을 사용하여 열 에너지형태 로 대기 중에 방출함으로써 발생되는 전기 에너지 낭비를 막기 위해 상기 고전력 저항을 DC-AC 변환기로 대체하여 상기 내구성 시험시 상기 전원공급기에서 생산하는 직류 출력 전원을 다시 교류 입력 전원으로 변환하여 상기 내구성 시험을 수행하는 상기 전원공급기의 입력 전원으로 사용함으로써, 상기 내구성 시험에 소요되는 전기 에너지량을 획기적으로 줄이는 방법 및 장치에 관한 것이다.
Figure 112007509781326-PAT00010
DC-AC 변환부, 부하, 입력부, 내구성 시험, 전원공급기, 직류/교류 입력 전원

Description

전력변환기{Power Conversion System}
도 1은 현재 사용 중인 전원공급기 내구성 시험기에 관한 도면이다.
도 2a는 본 발명인 전기 에너지를 크게 줄일 수 있는 전력 변환기에 관한 도면이다.
도 2b는 전력 변환기 입력부에 관한 도면이다.
도 2c는 입력부 구성을 간단하게 하기위한 스위칭부가 추가된 입력부에 관한 도면이다.
도 2d는 부하 변동부와 출력센싱부, 승압부, 출력통합부, 외부 가변전원 공급부, 스위칭부를 추가하여 구성한 입력부에 관한 도면이다.
도 3은 전력변환기 동작에 대한 대략적인 순서도에 관한 도면이다.
도 4a는 입력부에 대한 대략적인 순서도에 관한 도면이다.
도 4b는 입력부 구성을 간단하게 하기 위한 스위칭부가 추가된 입력부에 대한 대략적인 순서도에 관한 도면이다.
현재 전자 제품 또는 부품 제조 시장의 핵심 부품인 전원 공급기(인버터 포 함) 등의 전력변환기는 출고 전 일정 시간 내구성 시험을 수행하며, 상기 내구성 시험을 마친 제품은 상기 내구성 시험을 통과했는지에 대한 특성 시험 공정을 수행하게 된다.
대량 생산이라는 제조업의 특성상 상기 전원 공급기의 내구성 시험은 많게는 수천개에서 적게는 수백개의 전원 공급기를 동시에 시험하고 있다.
제품에 따라 차이가 있지만 대략적으로 4시간 정도의 내구성 시험을 하고 있으며, 내구성 시험 장비는 24시간 계속적으로 운영되어 지고 있다.
도 1은 현재 전원 공급기 관련 제품을 생산하고 있는 대기업 제조 공정에서 사용되고 있는 상기 전원공급기 내구성 시험기에 대한 대략적인 블록도이다.
도 1과 같이 내구성 시험 할 전원공급기 각각에 110 ∼ 220Vac의 교류 전원(이하 Vac)을 공급하여 일정 시간(보통 4시간 이상)동안에 지속적으로 직류 전원 출력(이하 Vdc)이 발생하는지를 시험하는 과정이다.
상기 내구성 시험에 있어 시험 대상 전원공급기에서 직류 전원 출력을 유도하기 위해서 각각의 전원공급기 출력단에 부하를 인가하여 사용하고 있다.
상기의 전원공급기 내구성 시험의 문제점은 전원공급기의 직류 출력 전원을 유도하기 위해서 상기 전원공급기의 직류 출력단에 인가한 부하에 의해서 전기 에너지가 열에너지 형태로 소모되어 버려진다는 것이다.
전원 공급기의 내구성 시험은 상기 전원공급기의 교류 입력 전원에 대한 안정적인 직류 출력을 계속적으로 유지할 수 있는지를 검증하는 단계로, 필연적으로 상기 전원공급기에서 변환한 직류 출력 전원을 소모하는 부하라는 것이 필요하며, 현재는 고전력의 와트 저항을 부하로 연결하여, 상기 전원공급기에서 변환한 직류 출력 전원을 열에너지 형태로 소모하도록 구성하고 있다.
상기와 같이 고전력 와트 저항을 사용하여 상기 전원공급기의 직류 출력 전원을 열에너지 형태로 소모하여 시험실 내부의 온도가 상당히 높으며, 온도를 낮추기 위해 자체 에어컨 및 공조기를 가동하여야 하는 2차에너지 낭비가 발생하는 문제점이 있다.
상기의 이유로 인해 상기 전원공급기의 내구성 시험에 사용되는 전기량 소모 비중이 전체 제조공정에서 사용되는 전기량 소모의 대부분을 차지하여 에너지 낭비가 크며, 제조사 전체로는 상기 전원공급기의 제조원가가 크게 높아지는 문제점이 있다.
상기의 전원공급기 내구성 시험의 또 다른 문제점은 상기 내구성 시험 공정중에는 상기 시험중인 전원공급기의 정.부에 대한 정보를 얻을 수 없어 상기 내구성 시험 완료 후 상기 내구성 시험이 완료된 전원공급기에 대해서 별도로 특성 시험을 하여 정.부를 판정하는 불필요한 공정을 거쳐야 한다.
본 발명은 상기 내구성 시험중에 각각의 전원공급기에서 출력하는 직류 출력 전원을 전류센서를 통해 일정한 시간 간격(사용자가 조건에 따라 설정 가능)으로 취득함으로써 상기 내구성 시험 중간 또는 완료와 동시에 상기 전원공급기의 정.부를 바로 판정할 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 전원공급기의 내구성 시험을 위해 인가되는 부하에 의해서 열 에너지 형태로 소모되어 버려지는 상기 전원공급기의 직류 출력 전원을 110∼220Vac의 교류 전원으로 변환하여 다시 상기 내구성 시험에 필요한 교류 입력 전원으로 재활용 하도록 함으로써, 전체 제조공정에서 사용되는 전기 에너지량을 크게 줄이기 위한 방법 및 장치 개발에 있다.
또한 본 발명의 목적은 상기 전원공급기의 직류 출력 전원을 다시 상기 내구성 시험의 교류 입력 전원으로 재사용하기 위한 고효율의 DC-AC 변환부 개발에 있다.
또한 본 발명의 목적은 전원공급기의 제조 공정에 있어서 상기 내구성 시험이 완료된 전원공급기의 정.부 판정을 위한 특성 취득 공정을 없애기 위해 상기 내구성 시험중에 각각의 전원공급기에서 출력하는 직류 출력 전원을 전류센서를 통해 일정한 시간 간격(사용자가 조건에 따라 설정 가능)으로 취득함으로써 상기 내구성 시험 중간 또는 완료와 동시에 상기 전원공급기의 정.부를 바로 판정할 수 방법 및 장치 개발에 있다.
본 발명은 상기 전원공급기 직류 출력 전원(이하 Vdc)을 상기 전원공급기의 내구성 시험에 사용되는 110∼220Vac의 교류 입력 전원(이하AC)으로 변환하는 DC-AC 변환부(215)와, 상기 DC-AC 변환부(215)에서 변환된 110∼220Vac의 교류전원을 취득하는 전류센서(226)와, 상기 전류센서A(220)로부터 취득된 상기 DC-AC 변환부(215)에서 변환된 110∼220Vac 교류 전원과 상기 내구성 시험시 필요한 기 설정된 총 교류 입력 전원과 비교하여 모자라는 만큼을 외부 110∼220Vac 공급부(225)에서 공급하도록 하는 제어부(210)와, 상기 내구성 시험 시 여러 개의 전원공급기(105) 병렬 연결에 따른 각각의 전원공급기 출력 안정을 위해 상기의 내구성 시험 중인 상기 전원공급기(105) 각각의 출력을 취득하는 전류센서(226)와 취득된 전류값을 기준으로 상기 전원공급기(105)의 출력을 제어하여 상기 내구성 시험에 사용되는 모든 전원공급기(105)가 항상 일정한 직류 출력 전원을 출력할 수 있도록 하는 입력부(205)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전원공급기 제조 시장에 있어서, 필수적으로 수행되고 있는 전원공급기 내구성 시험(전원공급기에 부하를 인가한 후 출력 안정도 확인 시험, 보통 4시간 정도 연속 시험)에 있어 상기 부하(110)를 고전력 저항(110)을 사용하여 열에너지로 대기중에 방출함으로써 발생되는 전기 에너지 낭비를 막기 위해 상기 고전력 저항(110)을 DC-AC 변환기(215)로 대체하여 상기 내구성 시험시 상기 전원공급기(105)에서 생산하는 직류 출력 전원을 다시 교류전원으로 변환하여 상기 내구성 시험을 수행하는 상기 전원공급기(105)의 교류 입력 전원으로 사용함으로써, 상기 내구성 시험에 소요되는 전기 에너지량을 획기적으로 줄이는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
도1 은 기존 전원공급기 내구성 시험기(100)에 대한 대략적인 블록도이다.
거의 모든 전자제품 제조 공정에 있어서 제조사들은 생산 기간을 단축하여 제조원가를 낮추기 위해 상기 전원공급기 내구성 시험을 한 번에 적게는 500개 많게는 3000대 정도를 동시에 시험한다.
한 번에 수백개 이상의 상기 전원공급기의 내구성 시험을 수행하기 위해서는 많은 양의 전기 에너지가 필요하며, 이로 인해 상기 전원공급기(105) 전체 제조 공정에서 소모되는 전기에너지의 대부분이 상기 내구성 시험 공정에서 소비되여, 상기 전원공급기(105) 제조원가를 크게 높이고 있다.
상기 전원공급기 내구성 시험과정을 설명하면, 조립이 완료된 상기 전원공급기(105)를 상기 내구성 시험 장비에 장착한 후 상기 내구성 시험 장비에 장착된 상기 전원공급기(105)를 구동하기 위해서 일반적인 교류전원인 110∼220Vac 전원(115)을 상기 전원공급기(105)에 인가한다.
110∼220Vac 교류전원(115)을 인가 받은 상기 전원공급기(105)는 정격에 해당하는 직류 출력 전원을 상기 부하(110)로 최소 4시간 이상 연속 방출하게 되며, 상기 전원공급기(105)로부터 직류 출력 전원을 인가받은 상기 부하(110)는 열로써 상기 직류 출력 전원을 소모하여 계속적으로 상기 전원공급기(105)가 정격 출력을 방출하도록 구성되었다.
상기에 기술한 바와 같이 상기 내구성 시험 기간 동안 상기 전원공급기(105)의 정격에 해당하는 만큼의 직류 출력 전원이 상기 부하(110)를 통해 열에너지 형태로 버려짐으로써, 많은 전기 에너지를 낭비하고 있는 실정이다.
도 2a는 상기 전원공급기 내구성 시험 장치에 있어 내구성 시험기간 동안에 상기 부하(110)에 의해서 열에너지 형태로 방출되어 낭비되는 전기 에너지를 재활용하기 위한 전력변환기(200)가 추가된 전원공급기 내구성 시험기에 대한 대략적인 블록도이다.
상기 도 1에서 설명한 바와 같이 상기 전원공급기 내구성 시험 단계는 상기 전원공급기(105)에 교류 입력 전원 110∼220Vac(115)를 인가하여 상기 전원공급기(105)를 구동하고, 110∼220Vac(115)의 교류 입력 전원을 인가받은 상기 전원공급기(105)는 정격에 해당하는 직류 출력 전원을 상기 부하(110)로 방출하며, 상기 전원공급기(105)에서 정격 직류 출력 전원(전력)을 인가받은 상기 부하(110)는 상기 내구성 시험기간 동안 지속적으로 상기 전원공급기(105)에서 인가 받은 정격 직류 출력 전원을 열에너지 형태로 대기 중으로 방출함으로써 계속적으로 상기 전원공급기(105)가 정격 직류 출력 전원을 출력할 수 있도록 하고 있다.
본 발명은 상기 전원공급기 내구성 시험에 있어 상기 부하(110)에 의해 열에너지 형태로 대기 중으로 버려지는 상기 전원공급기(105)의 정격 직류 출력 전원(전력)을 재활용하여 전기 에너지 낭비를 크게 줄이며, 전체 내구성 시험에 있어 사용되어지는 전기 에너지를 크게 줄임으로써, 상기 전원공급기(105) 제조원가를 낮추기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
전원공급기(105)는 그 목적에 따라서 단일 직류 출력 전원을 공급하는 형태부터 하나의 전원공급기가 여러 가지 직류 출력 전원을 공급하는 형태로 매우 다양한 종류가 제조되고 있다.
본 발명은 단일 직류 출력 전원공급기는 물론 멀티 직류 출력 전원공급기(2 가지 종류의 출력에서 5가지 종류의 출력이 보통임)에 대해서 적용되며, 도 2는 본 발명의 이해를 돕기 위해 간단한 2가지 종류의 직류 출력 전원을 공급하는 전원공급기(105)에 대해서 도시 하였으며,
이하 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니며, 통상적으로 전력변환의 기능을 수행하는 모든 전력변환기(전원공급기 및 인버터 등)의 경우에 해당한다고 할 수 있다.
상기 내구성 시험을 위한 전원공급기(105)의 각각의 직류 출력 전원을 본 발명의 핵심인 전력변환기(200)의 입력부(205)와 연결한다. 도 2a와 같이 2가지 종류의 직류 출력 전원을 공급하는 전원공급기(105)인 경우 상기 전력변환기(200)의 입력부(205)는 2가지 종류로 구성되며, 마찬가지로 상기 내구성 시험을 수행할 전원공급기(105)의 직류 출력 전원의 종류에 따라 상기 전력변환기(200)의 입력부(205)개수 (입력부A, 입력부B....)가 정해진다. 상기 전원공급기(105)의 같은 종류의 출력들 (출력A1, A2, ... ,An 또는 출력B1, B2 ..., Bn)을 동일한 상기 입력부(205) (입력부A 또는 입력부 B)에 연결한 후 상기 전원공급기(105)에 정격에 해당하는 교류 입력 전원을 공급하게 되면, 상기 내구성 시험이 시작된다.
상기 입력부(205)는 내구성 시험 중에 각각의 전원공급기(105)에서 출력하는 직류 출력 전원을 전류센서(226)를 통해 일정한 시간 간격(사용자가 조건에 따라 설정 가능)으로 취득하여 제어부(210)로 송신하고 상기 입력부(205)로부터 각각의 전원공급기(105) 직류 출력 전원값을 수신 받은 상기 제어부(210)는 상기 전원공급기(105)의 기 설정된 직류 출력 전원값과 비교하여 현재 내구성 시험 중인 상기 전원공급기(105) 직류 출력 전원값이 상기 기 설정된 직류 출력 전원값 보다 높으면 낮추게 하고, 낮으면 높게 하도록 하여 병렬로 연결된 여러 개의 전원공급기에서 동일한 직류 출력 전원이 지속적으로 출력되도록 입력부의 전류 제어부(227)를 제어한다.
제어부(210)는 상기 입력부(205)에서 일정하게 제어된 각각의 전원공급기의 직류 출력 전원을 DC-AC 변환부(215)로 전송하도록 하며, 상기 입력부(205)로부터 직류 출력 전원을 입력받은 DC-AC 변환부(215)는 상기 직류 출력 전원을 110∼220Vac의 교유 전원으로 변환한다.
또한 상기 제어부(210)는 상기 DC-AC 변환부(215)에서 변환한 110∼220Vac 교류 전원의 값을 전류 센서A(220)로 취득하여, 상기 내구성 시험 중인 전원공급기(105)에 제공되어야 할 교류 입력 전원과의 차이를 계산하여,상기 외부 110∼220Vac 공급부(225)에서 필요한 만큼의 110∼220Vac 교류 입력 전원을 공급하도록 제어하여, 상기 내구성 시험중인 전원공급기의 각각에 필요한 입력 교류 전원을 재공급하도록 한다.
또한 상기 내구성 시험이 완료된 전원공급기의 특성 시험(직류 출력 전원의 안정도 정부 판정 시험) 공정을 단축하기 위해서 상기 제어부(210)는 상기 입력부(205)로부터 전송받은 병렬로 연결된 다수개의 전원공급기(105) 직류 출력 전원값을 저장하여 온라인 또는 오프라인 등의 사용자가 원하는 형태로 상기 직류 출력 전원값을 외부로 전송한다.
본 도 2a에 도시된 전원공급기 내구성 시험기는 적어도 하나 이상의 기능 구성부(예컨대, 전력변환기(부) 등)를 포함하는 적어도 하나 이상의 서버(또는 장치)를 포함하여 구현되거나, 또는 소정의 서버(또는 장치)에 구비된 기록매체에 기록되는 적어도 하나 이상의 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이에 의해 본 발명이 한정되지 아니한다.
도 2b는 상기 전력변환기(200)의 입력부(205)에 대한 대략적인 블록도이다.
동일한 종류의 전원공급기라 하더라도 각각의 직류 출력 전원에 있어서는 약간의 차이가 있으며, 이를 여러 개 병렬로 연결할 경우, 이로 인해 상대적으로 높은 직류 출력 전압을 가지고 있는 전원공급기에서는 출력이 발생하고, 상대적으로 낮은 직류 출력 전압을 가진 전원공급기는 동작을 할 수 없는 문제점을 해결하기 위해서, 상기 내구성 시험을 수행하려고 하는 모든 전원공급기(105)의 각각의 출력을 상기 입력부의 전류제어부(227)와 전류센서(226)를 통해서 입력부(205)에 연결한다.
상기 전류센서(226)에서는 각각의 전원공급기(105)의 직류 출력 전원을 정해진 기간 동안 정해진 주기로 취득하여 ADC(Analog To Digital Convertor, 228)로 전송하며, 상기 전원공급기(105)의 직류 출력 전원값을 수신한 상기 ADC(Analog To Digital Convertor, 228)는 기 정해진 주기로 상기 취득된 직류 출력 전원값을 샘플링하여 통신부(229)로 전송한다.
상기 ADC(Analog To Digital Convertor, 228)로부터 상기 전원공급기(105)의 각각의 직류 출력 전원값을 수신한 상기 통신부(229)는 상기 수신한 직류 출력 전원값을 제어부(210)로 송신한다.
상기 통신부(229)로부터 상기 전원공급기(105) 각각의 직류 출력 전원값을 수신한 제어부(210)는 상기 전원공급기(105)의 기 설정된 직류 출력 전원값과 비교하여 상기 통신부(229)를 통하여 상기 전류제어부(226)를 제어하여 현재 내구성 시험 중인 상기 전원공급기(105) 직류 출력 전원 값이 상기 기 설정된 직류 출력 전원값 보다 높으면 낮추게 하고, 낮으면 높게 하도록 하여 항상 직류 출력 전원을 일정하게 한다.
상기의 전류센서(226), ADC(Analog To Digital Convertor, 228), 통신부(229), 제어부(210), 통신부(229), 전류 제어부(226)를 통해서 안정화된 각각의 전원공급기(105) 직류 출력 전원은 상기의 DC 출력(230)에 의해서 상기 DC-AC 변환부(215)로 전송된다.
본 도 2b에 도시된 입력부는 적어도 하나 이상의 기능 구성부를 포함하는 적어도 하나 이상의 서버(또는 장치)를 포함하여 구현되거나, 또는 소정의 서버(또는 장치)에 구비된 기록매체에 기록되는 적어도 하나 이상의 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이에 의해 본 발명이 한정되지 아니한다.
도 2c는 상기 전력변환기의 입력부(205)에 있어서, 장치 구성을 보다 간단하게 하기 위한 일예로서 스위칭부(231)를 더 구비하여 전류센서(226)의 수량을 줄이기 위한 방법에 대한 일예이다.
상기 전원공급기(105)의 각각의 출력(출력1, 출력2, 출력n)은 전류 제어부 (227)를 통해 스위칭부(231)에 연결되며, 상기 스위칭부(231)에 연결된 각각의 전원공급기(105) 출력(출력1, 출력2, 출력n)은 평소 DC 출력(230)에 연결되어 상기 전원공급기(105) 각각의 직류 출력 전원을 상기 DC-AC 변환부(215)에 지속적으로 공급하며, 또한 상기 전원공급기 각각의 직류 출력 전원은 하나씩 기 정해진 주기로 순차적으로 스위칭 되어 일정 주기에 1회씩 상기 전류센서(226)를 통해서 상기 DC 출력(230)으로 연결되도록 구성하여, 정해진 주기에 한번씩 상기 전원공급기(105) 각각의 직류 출력 전원값을 하나씩 순차적으로 ADC(Analog To Digital Convertor, 228), 통신부(229)를 통해 제어부(210)로 송신한다.
본 도 2c에 도시된 입력부는 적어도 하나 이상의 기능 구성부(예컨대, 스위칭부 등)를 포함하는 적어도 하나 이상의 서버(또는 장치)를 포함하여 구현되거나, 또는 소정의 서버(또는 장치)에 구비된 기록매체에 기록되는 적어도 하나 이상의 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이에 의해 본 발명이 한정되지 아니한다.
도 2d는 기존의 제품 생산공정단계로 진행되어 지고 있는 전원공급기의 내구성 시험공정과 특성취득 공정을 통합하기 위해 부하 변동부와 출력센싱부, 승압부, 출력통합부, 외부 가변전원 공급부, 스위칭부를 추가하여 구성한 입력부의 일예에 대한 대략적인 블록도이다.
상기 전원공급기(105)의 내구성 시험 공정에 있어서는 도2a, 도2b와 같이 출력센싱부(234)에서 상기 전원공급기의 출력(제품의 양부 판정을 위하여 필요한 값들, 전류, 전압 리플 등)을 센싱하여 ADC(Analog To Digital Convertor)를 거처 CPU로 전송하며, 상기 전원공급기의 출력값(전류, 전압, 리플값)을 전송받은 CPU는 상기 출력센싱부(234)에서 전송 받은 출력값(전류, 전압, 리플값)을 기준으로 상기 전류 제어부(227)를 제어하여 병렬로 연결된 다수개의 전원공급기의 출력이 일정하도록 제어한다.
또한 상기 CPU는 상기 승압부(233)를 제어하여 상기 전원공급기의 여러 종류의 직류 출력 전원값을 동시에 효율적으로 110∼220Vac의 교류 전원값으로 전환하기 위해 상기 여러 종류의 직류 출력 전원값을 같은 크기의 직류 출력 전원값으로 승압한다.
상기와 같이 같은 크기의 직류 출력 전원값으로 승압된 상기 전원공급기의 여러 종류의 직류 출력 전원값은 출력 통합부(235)에서 하나의 직류 출력전원으로 통합되어 DC-AC 변환부(215)로 전송된다.
내구성 시험 공정 중 인 상기 전원공급기의 직류 출력 전원값을 가변하면서 시험할 수 있도록 제어부에서 내구성 시험 중인 상기 전원공급기의 직류 출력 값을 통신부를 통해 CPU(231)로 전송하면 상기 CPU(231)는 전류 제어부(227)를 제어하여 상기 내구성 시험중인 전원공급기의 직류 출력 전원값을 가변하고, 가변된 결과를 상기 출력센싱부(234)를 통해 다시 검증한 후 가변이 완료되었으면 가변 완료에 대한 결과를 상기 통신부(229)를 통해 상기 제어부로 전송한다.
또한 상기 전원공급기의 기존 특성취득 공정에서 취득하고 있는 파라미터(제품의 양부 판정을 위하여 취득하는 값들)는 기존의 특성취득 공정으로 제품을 이송하지 않고 다음과 같은 기능으로 통합한다.
제조사별 전원공급기 용도별 약간의 차이는 있지만, 공통적으로 교류 입력변 동에 따른 출력전압/전류 안정도 측정, Over Current Protection(정격 전류 이상의 출력에 대해서 상기 전원공급기가 기능을 상실하는 전류 측정)Over Voltage Protection(정격 전압 이상의 출력에 대해서 상기 전원공급기가 기능을 상실하는 전압 측정), 리플전압(직류 전원공급기의 직류 출력 전압에 포함되어 출력되는 교류전압 성분으로 그 성분이 작으면 작을수록 좋은 전압공급기라 할 수 있으며, 전원공급기의 품질을 결정 짓는 중요한 파라메터의 하나이다.) 측정 과정을 수행한다.
상기 출력 전압/전류 안정도 측정은 현장 환경에 따라 불안정한 교류 입력 전원에 대해서 상기 전원공급기가 안정적인 출력을 발생하는지를 측정하는 단계로 상기 DC-AC 변환부(215)에서 상기 특성취득 대상 전원공급기에 공급하는 교류 입력 전원을 기 설정된 값으로 가변하면서 공급하며(예 교류 220Vac에 동작하는 전원공급기에 대해서 교류 200Vac 또는 250Vac를 공급하여 상기 전원공급기가 정격 출력을 발생하는지 확인), 상기 DC-AC 변환부에서 가변된 교류 입력 전원을 공급 받은 상기 전원공급기의 출력값은 상기 출력센싱부(234)에서 센싱하여 ADC(Analog To Digital Convertor)(228), CPU(Central Processing Unit)(231), 통신부(229)를 거쳐 제어부로 송신되어 상기 전원공급기의 정.부 판정 파라미터로 사용되어 상기 교류 입력 전원 변동에 대한 상기 전원공급기의 출력의 안정도를 판정한다.
Over Current Protection(정격 전류 이상의 출력에 대해서 상기 전원공급기가 기능을 상실하는 전류 측정) 측정 시험은 제어부에서 상기 부하 변동부(232)에서 상기 전원공급기의 출력 전류를 단계적으로 정격 전류 이상을 출력하도록 전원 공급기 종류별 사용자가 기 설정한 순차적 출력 전류 변동값을 통신부를 통해 상기 CPU로 전송하고 상기 전원공급기 종류별 사용자가 기 설정한 순차적 출력 전류 변동값을 전송받은 상기 CPU(231)는 상기 부하 변동부(232)를 제어하여 상기 전원공급기가 정격 전류 이상을 출력하도록 유도하여 상기 전원공급기가 기능을 상실하는 과전류 값을 측정하여 상기 제어부로 전송한다.
상기 과전류 값을 전송받은 상기 제어부는 상기 전송받은 전원공급기의 과전류 값이 기 설정된 최대 과전류 허용 범위 안에서 기능을 상실했는지를 판정하여 상기 전원공급기의 정.부를 판정한다.
Over Voltage Protection(정격 전압 이상의 출력에 대해서 상기 전원공급기가 기능을 상실하는 전압 측정) 시험은 상기 제어부의 명령을 받은 CPU가 스위칭부(237)에서 상기 전원공급기 출력단을 상기 외부 가변전원 공급부(236)와 연결하도록 한다.
상기 전원공급기 출력단과 상기 외부 가변전원 공급부(236)가 연결되면, 제어부는 상기 외부 가변전원 공급부(236)를 제어하여 상기 전원공급기 출력단에 직류 전원을 단계적으로 서서히 증가 시키며 인가하여, 상기 전원공급기가 기능을 상실하는 과전압값을 상기 출력센싱부(234)를 통하여 취득한다.
상기 출력센싱부(234)에서 취득한 과전압값을 전송 받은 상기 제어부는 상기 전송받은 전원공급기의 과전압 값이 기 설정된 최대 과전압 허용 범위 안에서 기능을 상실했는지를 판정하여 상기 전원공급기의 정.부를 판정한다.
또한 발명을 보다 간단하게 구현하기 위해서 상기 Over Voltage Protection 시험은 외부 가변전원 공급부(236)를 배제하고 상기 부하변동부(232)에서 상기 전원공급기 출력단에 직류 전원을 단계적으로 서서히 증가시키는 기능을 더 구현하여 상용자가 선택하여 사용할 수 있는 편리성을 제공한다.
리플전압 측정 시험은 리플전압 자체가 고주파의 특성을 가지고 있으므로, 고속으로 Sampling 해야 하는 문제점이 있다.
출력센싱부(234)에서 취득한 상기 전원공급기의 리플전압 값을 제어부에서 기 설정한 Sampling Rate(초당 취득하는 데이터 수)로 ADC(228)에서 취득하여 제어부로 전송한다.
이때 ADC(228)에서 상기 리플전압 값을 취득하는 속도인 Samplin Rate는 제어부에서 필요에 따라 임의로 변경이 가능하도록 구성한다.
또한 상기 제어부는 상기 CPU를 통해 부하 변동부(232)를 제어하여 내구성 시험 조건에 있어서 상기 전원공급기 출력 조건을 100％. 80％. 70％와 같이 사용자가 필요에 따라 조절하여 수행할 수 있도록 한다.
또한 부하변동부는 내구성 시험중에 상기 전원공급기 출력 환경을 조절한다.(출력 100％에서 내구성 시험 출력 70％ 내구성 시험과 같이 사용자가 지정)
본 도 2d에 도시된 입력부는 적어도 하나 이상의 기능 구성부(예컨대, 부하변동부와 출력센싱부, 승압부, 출력통합부, 외부 가변전원 공급부, 스위칭부 등)를 포함하는 적어도 하나 이상의 서버(또는 장치)를 포함하여 구현되거나, 또는 소정의 서버(또는 장치)에 구비된 기록매체에 기록되는 적어도 하나 이상의 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이에 의해 본 발명이 한정되지 아니한다.
도 3은 전력변환기(200)를 적용한 전원공급기 내구성 시험에 대한 대략적인 순서도이다.
내구성 시험 대상 전원공급기(105)의 수량 및 출력 개수를 확인한 후(305) 상기 전력변환기의 입력부의 개수를 확정하고,(310) 상기 전원공급기의 출력을 상기 입력부와 연결한다.(315)
상기 전원공급기(105)에 110∼220Vac의 정격 교류 입력 전원를 공급하여 출력된 직류 출력 전원을 상기 DC-AC 변환부(215)로 전송한다(325). 이때 상기 제어부는 입력부와 연동하여 상기 내구성 시험중인 전원공급기 각각의 직류 출력 전원이 서로 오차 없이 기 설정된 값과 일치되도록 하여 병렬로 연결된 각각의 전원공급기의 출력이 서로 안정되도록 제어한다(330).
또한 DC-AC 변환부(215)는 상기에 전송 받은 직류 출력 전원을 교류 입력 전원으로 전환하고(335), 상기 제어부(210)에서는 전류세서A(220)를 통해서 상기 DC-AC 변환부(215)에서 변환된 교류 입력 전원의 총 양을 계산하여(340), 상기 내구성 시험중인 각각의 전원공급기(105)에 공급해야 할 총 교류 입력 전원과의 차를 산출하고, 그 차만큼을 외부 110∼220Vac (225)에서 공급하도록 하여(345), 상기 내구성 시험에 필요한 교류 입력 전원을 생성하여, 상기 내구성 시험 중인 각각의 전원공급기(105)에 교류 입력 전원을 지속적으로 공급한다(320).
또한 상기 제어부(210)는 상기 전원공급기 내구성 시험시 기 설정한 내구성 시험 시간을 체크하여 상기 시험 시간이 기 설정된 시간보다 작으면(350), 계속적으로 상기 내구성 시험을 수행하도록 하며(320), 만일 상기 시험 시간이 기 설정된 시간을 초과하면(355), 시험을 종료한다(360).
도 4a는 전력변환기 입력부(205)에 대한 대략적인 순서도이다.
상기 내구성 시험에 있어서 각 전원공급기(105)의 직류 출력 전원이 출력되면(405), 상기 전류센서(226)에서 직류 출력 전원값을 취득하여(410) ADC(Analog To Digital Convertor, 228)로 전송한다(410).
상기 전류센서(226)로부터 상기 전원공급기(105)의 직류 출력 전원값을 전송받은 ADC(228)는 기 정해진 주기로 상기 취득된 직류 출력 전원값을 샘플링하여(415) 통신부(229)를 통해 제어부로 전송한다(420).
상기 통신부(229)로부터 상기 전원공급기(105) 각각의 직류 출력 전원값을 수신한 제어부(210)는 상기 전원공급기(105)의 기 설정된 직류 출력 전원값과 비교하여(425) 일치하면(430) 다시 직류 출력 전원값을 취득하여(410) 기 설정된 주기마다 상기 과정을 반복하며, 만약 상기 비교값이 일치하지 않으면(435), 상기 통신부(229)를 통하여 상기 전류 제어부(227)를 제어하여 현재 내구성 시험 중인 상기 전원공급기(105) 직류 출력 전원 값이 상기 기 설정된 직류 출력 전원값 보다 높으면 낮추게 하고, 낮으면 높게 하도록 하여 상기 내구성 시험중인 각각의 전원공급기(105)의 직류 출력 전원이 항상 일정하게 유지되도록 한다.(440)
도 4b는 전력변환기의 입력부(205) 구성을 보다 간단하게 하기 위해 스위칭부(231)를 더 구비한 입력부에 대한 간단한 순서도이다.
상기 내구성 시험에 있어서 각 전원공급기(105)의 직류 출력 전원이 출력되면(405), 상기 전원공급기의 직류 출력 전원은 DC 출력(230)을 통해 통합되어 DC- AC 변환부로 전송된다(410).
이때 상기 스위칭부(231)는 상기 전원공급기(105) 각각의 직류 출력 전원 단자를 스위칭 하여 기 설정된 순위와 주기에 따라 순차적으로 선택되어진 상기 전원공급기(105)의 직류 출력 전원 단자 하나씩을 상기 DC 출력(230)으로의 연결을 끊고 상기 전류센서(226)로 자동 연결한다(415).
상기 전원공급기의 직류 출력 전원 단자와 연결된 상기 전류센서(226)는 직류 출력 전원값을 취득하여 ADC (Analog To Digital Convertor, 228)로 전송한다(420).
상기 전류센서(226)로부터 상기 전원공급기(105)의 직류 출력 전원값을 전송받은 ADC (Analog To Digital Convertor, 228)는 기 정해진 주기로 상기 취득된 직류 출력 전원값을 샘플링하여(425) 통신부(229)를 통해 제어부(210)로 전송한다(430).
상기 통신부(229)로부터 상기 전원공급기(105) 각각의 직류 출력 전원값을 수신한 제어부(210)는 상기 전원공급기(105)의 기 설정된 직류 출력 전원값과 비교하여(425) 만일 두 값이 일치하면(440) 다음 순위의 전원공급기 직류 출력 단자를 스위칭하여 상기 과정을 반복하며, 만일 상기 두 값이 일치하지 않으면(445), 상기 통신부(229)를 통하여 상기 전류 제어부(227)를 제어하여 현재 내구성 시험 중인 상기 전원공급기(105) 직류 출력 전원 값이 상기 기 설정된 직류 출력 전원값 보다 높으면 낮추게 하고, 낮으면 높게 하도록 하여 상기 내구성 시험중인 각각의 전원공급기의 직류 출력 전원이 항상 일정하게 유지되도록 한다.(450)
본 발명은 전원공급기 제조공정의 필수 공정인 내구성 시험에 있어, 내구성 시험을 위해 인가되는 부하에 의해서 열에너지 형태로 소모되어 버려지는 상기 전원공급기의 직류 전원 출력을 110∼220Vac의 교류 전원으로 변환하여 다시 상기 내구성 시험에 필요한 교류 입력 전원으로 재활용 하도록 함으로써, 전체 제조공정에서 사용되는 전기 에너지량을 크게 줄일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 전원공급기 내구성 시험 동안에 동 전원공급기의 특성 시험을 동시에 수행함으로써, 기존에 수행해온 상기 내구성 시험이 완료된 전원공급기에 대한 특성 시험 단계를 생략함으로써, 전체 제조공정을 단축할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

  1. 전원공급기의 직류(교류) 출력 전원을 교류 입력 전원으로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 교류 입력 전원을 상기 전원공급기의 내구성 시험을 위한 110∼220Vac(또는 380, 440Vac) 교류 입력 전원으로 재활용 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력변환기를 이용한 전원공급기의 직류(교류) 출력 전원 재활용 방법.
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