KR20090054665A - 오결선 보호기능이 있는 ｓｍｐｓ 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SMPS(Swithcing Mode Power Supply)에 관한 것으로, 특히 상용교류전원을 SMPS의 'AC 케이블'에 결선하여야 함에도 불구하고 'DC 케이블'에 오결선한 경우에도 상용교류전원의 전류가 SMPS 내부의 2차회로에 입력되는 것을 차단하여 SMPS를 보호할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈에 관한 것이다.

본 발명에 의한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, 'AC 케이블'(110a)을 통해서 상용 교류전원을 입력받아서 하나 이상의 직류전원으로 변환하여 하나 이상의 'DC 케이블'(110b)을 통해서 출력하는 SMPS(110) 및 입력단이(1, 1')이 상기 'DC 케이블'(110b)에 접속되고, 출력단(2, 2')으로 상용 교류전원이 입력되는 경우, 입력된 상용 교류전원이 상기 SMPS(110)로 입력되는 것을 차단하는 AC 보호회로(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, 상용교류전원이 오결선되더라도 SMPS의 2차회로를 보호할 수 있는 이점이 있다.

SMPS, 오결선, 상용교류전원, AC 케이블, DC 케이블, 트랜실다이오드

Description

오결선 보호기능이 있는 ＳＭＰＳ 모듈{SMPS Module for Prevention of Error Connection}

본 발명은 SMPS(Swithcing Mode Power Supply)에 관한 것으로, 특히 상용교류전원을 SMPS의 'AC 케이블'에 결선하여야 함에도 불구하고 'DC 케이블'에 오결선된 경우라도 상용교류전원의 전류가 SMPS 내부의 2차회로에 입력되는 것을 차단하여 SMPS를 보호할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 220볼트의 상용교류전원을 직류로 정류하고 정류된 직류전압을 필요로 하는 직류 동작전압으로 변환하기 위한 전원공급장치가 SMPS이다.

도 1에는 종래기술에 의한 SMPS의 사용 상태도가 도시되어 있다.

SMPS(10)에 'AC 케이블'(10a)을 통해서 입력되는 상용 교류입력은 각종보호회로 등을 거친 후 각종 고주파 잡음을 방지하기 위한 노이즈 필터 회로를 거쳐 정류 및 평활회로에서 적정의 직류(교류리플이 포함된)전원으로 변환된 후 단속회로(스위칭회로)에 공급된다.

2차 회로에서 제어되는 온 또는 오프 타임 및 고정 온 타임 등의 PWM 혹은 PFM 등의 제어회로에 의해 제어되는 스위칭 소자에 의한 단속 전류는 트랜스포머를 통하여 2차회로에 나타나고 이를 정류 평활하여 2차회로의 직류전압을 만든다.

2차전압은 기준전압과 비교하여 오차분은 포토 커플러를 통하여 1차 PWM 제어 회로에 전달하고 반복되는 동작으로 2차부하전류 및 1차교류전압 변동분에 대한 오차보상을 하여 일정한 2차 전압을 유지한다.

통상의 SMPS(10)의 출력용량은 통상 1차회로의 전류용량 및 2차회로의 전압 전류용량으로 그 크기를 조정할수 있다. 1차의 스위칭 소자, 트랜스포머 및 1차 평활회로, 노이즈필터 등의 내용량 및 2차정류회로의 전압 전류용량이 그것이다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 일반적인 SMPS는 다음과 같은 문제점이 있었다.

'DC 케이블'(10b)과 'AC 케이블'(10a)은 단순히 케이블 형태로 구성되어 있어서 'AC 케이블'(10a)에 상용교류전원을 결선해야함에도 불구하고 'DC 케이블'(10b)에 결선하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.

그런데, 통상의 교류전원은 AC220V/60Hz로 통상 수(V) ~ 수십(V)인 직류전압보다 그 전압이 높고 전류량이 크므로, 직류출력단자에 연결된 'DC 케이블'(10b)에 상용교류전원을 오결선하면 높은 전압에 의한 큰 전류가 직류 회로에 인가되어 스위칭전원 2차회로의 소손을 가져올 수 있고 경우에 따라 화제 및 폭발의 위험도 발 생한다. 또한 가정 혹은 사무실내 전원단락현상도 경우에 따라 발생한다.

상용교류전원이 인가되면 2차회로 내의 콘덴서로 대전류가 흐르고 계속 방치시에는 SMPS 출력 콘덴서의 열화에 따른 피폭위험이 발생하며 연쇄적으로 낮은 내전압의 반도체회로 소손 및 고열로인한 PCB 소손 등의 현상이 발생될수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈의 목적은, 상용교류전원을 SMPS의 'AC 케이블'에 결선하여야 함에도 불구하고 'DC 케이블'에 오결선된 경우라도 상용교류전원의 전류가 SMPS 내부의 2차회로에 입력되는 것을 차단하여 SMPS를 보호할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, 'AC 케이블'을 통해서 상용 교류전원을 입력받아서 하나 이상의 직류전원으로 변환하여 하나 이상의 'DC 케이블'을 통해서 출력하는 SMPS 및 입력단이 상기 'DC 케이블'에 접속되고, 출력단으로 상용 교류전원이 입력되는 경우 입력된 상용 교류전원이 상기 SMPS로 입력되는 것을 차단하는 AC 보호회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, 상기 AC 보호회로가, 상기 출력단으로부터 입력된 상용 교류전원의 전류를 유도하는 OVP(Over Voltage Protector), 상기 OVP에 의해서 유도되어서 상기 출력단으로부터 상용 교류전원의 전류가 입력되는 경우, 회로 개방(open)에 의해서 상기 교류전원의 전류가 상기 SMPS로 입력되는 것을 차단하는 과전류차단소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, 상기 과전류차단소자가 상기 'DC 케이블'에 연결되는 도선에 직렬 접속되고, 상기 OVP는 상기 과전류차단소자와 'DC 케이블' 사이에서, 상기 'DC 케이블'에 연결되는 도선의 선간에 병렬접속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, 상기 OVP가 제너다이오드 또는 트랜실다이오드 또는 정류다이오드 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, 과전류차단소자(123a, 123b)가 퓨즈 또는 폴리스위치 또는 '폴리머 PTC'(Polymer Positive Temperature Coeffcient) 또는 서킷 브레이커(Circuit Breaker) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은 상용교류전원을 SMPS의 'AC 케이블'에 결선하여야 함에도 불구하고 'DC 케이블'에 오결선한 경우에도 상용교류전원의 전류가 SMPS 내부의 2차회로에 입력되는 것을 차단하여 SMPS를 보호할 수 있는 효과가 있다.

다음은 본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈의 블록 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에서의 AC 보호회로의 상세 블록 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에서의 AC 보호회로의 다른 실시예에 의한 상세 블록 구성도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 2에서의 AC 보호회로의 또 다른 실시예에 의한 상세 블록 구성도가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈은, SMPS(110)와 AC 보호회로(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 SMPS(110)는 'AC 케이블'(110a)을 통해서 상용 교류전원을 입력받아서 하나 이상의 직류전원(V1, V2, ..., Vn)으로 변환하고, 변환된 직류전원을 하나 이상의 'DC 케이블'(110b)을 통해서 출력한다.

따라서 SMPS(110)의 'AC 케이블'(110a)에는 상용교류전원이 연결되어야 하고 'DC 케이블'(110b)에는 예컨대 LED(미도시), CCTV(미도시)와 같은 전원공급대상이 연결되어야 한다.

상기 AC 보호회로(120)는 입력단(1, 1')이 상기 'DC 케이블'(110b)에 접속되고, 상기 출력단(2, 2')에 상용 교류전원 케이블이 연결되어서 상용 교류전원이 입 력되는 경우 출력단(2, 2')으로부터 입력된 상용 교류전원이 SMPS(110)로 입력되는 것을 차단한다.

상기 AC 보호회로(120)는, 상기 출력단으로부터 입력된 상용 교류전원의 전류를 유도하는 OVP(122)(Over Voltage Protector)와, 상기 OVP(122)에 의해서 유도되어서 상기 출력단(2, 2')으로부터 상용 교류전원의 전류가 입력되는 경우, 회로 개방(open)에 의해서 상기 교류전원의 전류가 상기 SMPS(110)로 입력되는 것을 차단하는 과전류차단소자(123a, 123b)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 OVP(122)는 예컨대 제너다이오드 또는 트랜실다이오드(transil diode) 또는 정류다이오드, 바리스터 등으로 구현될 수 있을 것이다.

또한, 상기 과전류차단소자(123a, 123b)는, 예컨대 퓨즈, 폴리스위치 또는 '폴리머 PTC'(Polymer Positive Temperature Coeffcient) 또는 서킷 브레이커(Circuit Breaker) 등으로 구현될 수 있을 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 과전류차단소자(123a, 123b)는 상기 'DC 케이블'(110b)에 연결되는 도선(1-2, 1'-2')에 직렬 접속(즉, 상기 과전류차단소자(123a, 123b)는 상기 출력단(2,2') 측에서 상기 도선(1-2, 1'-2')에 직렬 접속)되고, 상기 OVP(122)는 상기 과전류차단소자(123a, 123b)와 'DC 케이블'(110b) 사이에서, 상기 'DC 케이블'(110b)에 연결되는 도선(1-2, 1-2')의 선간에 병렬접속(즉, OVP(122)는 SMPS(110)의 2차 회로의 출력 콘덴서(미도시)에 병렬 접속)되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 과전류차단소자(123a, 123b)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 도선(1-2 도선 또는 1'-2' 도선)에 접속되거나 또는 2 개의 도선 모두에 접속되어서 구성될 수 있다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈의 동작과정에 대하여 기술한다.

'AC 케이블'(110a)에 상용교류전원을 결선하여야 함에도 불구하고, 작업자의 잘못으로 상용교류전원을 'DC 케이블'(110b)에 오결선하는 경우, 상용교류전원의 전압에 의해서 OVP(122)로 큰 전류가 흐른다.

상기와 같이 OVP(122)로 흐르는 상용교류전원의 전류는 도시된 바와 같이 과전류차단소자(123a, 123b)를 경유하여 OVP(122)로 흐르게 되는데, 이때 허용전류 이상의 전류값에서 과전류차단소자(123a, 123b)는 끊어진다.

상기와 같이 과전류차단소자(123a, 123b)가 끊어지면 'DC 케이블'(110b)에 연결된 상용교류전원의 전류는 SMPS 내부로 입력되지 못하므로 내부 회로를 보호할 수 있게 된다.

이제 구체적으로 OVP(122)로 정류다이오드를 사용하고 과전류차단소자(123a, 123b)로 퓨즈를 사용하는 경우의 동작에 대하여 설명한다.

이 경우, 작업자의 잘못으로 상용교류전원을 'DC 케이블'(110b)에 오결선하는 경우, SMPS의 출력 콘덴서(미도시)에 정방향의 전압이 걸리는 1/2주기에는 SMPS의 출력 콘덴서에 전류가 유입되고(이 경우에도 퓨즈는 끊어질 수도 있음), SMPS의 출력 콘덴서에 부방향의 전압이 걸리는 1/2주기에는 정류다이오드를 통해서 대량의 전류가 순간적으로 정류다이오드로 유입되므로 퓨즈가 끊어진다.

다음으로 OVP(122)로 트랜실다이오드를 사용하고 과전류차단소자(123a, 123b)로 퓨즈를 사용하는 경우의 동작에 대하여 설명한다.

SMPS의 출력 콘덴서에 정방향의 전압이 걸리는 1/2주기에는 트랜실다이오드에 의해 적정 전압 이하로 유지된 상태에서 SMPS의 출력 콘덴서로는 아주 작은 전류만 흐르고 트랜실다이오드로 전류가 흘러 들어가서 퓨즈가 끊어질 수 있고, SMPS의 출력 콘덴서에 부방향의 전압이 걸리는 1/2주기에는 트랜실다이오드를 통해서 대량의 전류가 순간적으로 트랜실다이오드로 유입되므로 퓨즈가 끊어진다.

따라서, 정류다이오드 및 트랜실다이오드는 퓨즈를 끊기 위해서 전류를 흘리는 역할을 수행함과 동시에 SMPS의 출력 콘덴서를 보호하는 기능도 수행한다. 특히, 트랜실다이오드의 경우에는 정방향의 전압이 걸리는 반주기에서도 전류가 유입되므로 SMPS의 출력 콘덴서를 완벽하게 보호할 수 있어서 정류다이오드보다는 출력 콘덴서 보호기능이 강화된다.

상기 일 실시예에서는 OVP(122)를 구성하는 예로서 정류다이오드, 트랜실다이오드 또는 제너다이오드인 경우에 대하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 물론 아니며 바리스터에 의해서도 구현될 수 있으며 이 경우에도 본원발명의 기술적 범위에 속함은 물론이다.

상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

도 1은, 종래기술에 의한 SMPS의 사용 상태도이다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈의 블록 구성도이다..

도 3은, 도 2에서의 AC 보호회로의 상세 블록 구성도이다.

도 4는, 도 2에서의 AC 보호회로의 다른 실시예에 의한 상세 블록 구성도이다.

도 5는, 도 2에서의 AC 보호회로의 또 다른 실시예에 의한 상세 블록 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 ; 본 발명에 의한 SMPS 모듈

110 ; SMPS 110a; 'AC 케이블'

110b; DC 케이블 120 ; AC 보호회로

122 ; OVP 123a, 123b; 과전류차단소자

Claims (5)

1. 'AC 케이블'(110a)을 통해서 상용 교류전원을 입력받아서 하나 이상의 직류전원으로 변환하여 하나 이상의 'DC 케이블'(110b)을 통해서 출력하는 SMPS(110); 및

   입력단이(1, 1')이 상기 'DC 케이블'(110b)에 접속되고, 출력단(2, 2')으로 상용 교류전원이 입력되는 경우, 입력된 상용 교류전원이 상기 SMPS(110)로 입력되는 것을 차단하는 AC 보호회로(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 AC 보호회로(120)는,

   상기 출력단(2, 2')으로부터 입력된 상용 교류전원의 전류를 유도하는 OVP(Over Voltage Protector)(122); 및

   상기 OVP(122)에 의해서 유도되어서 상기 출력단(2, 2')으로부터 상용 교류전원의 전류가 입력되는 경우, 회로 개방(open)에 의해서 상기 교류전원의 전류가 상기 SMPS(110)로 입력되는 것을 차단하는 과전류차단소자(123a, 123b)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 과전류차단소자(123a, 123b)는 상기 'DC 케이블'(110b)에 연결되는 도선(1-2, 1'-2')에 직렬 접속되고,

   상기 OVP(122)는, 상기 과전류차단소자(123a, 123b)와 'DC 케이블'(110b) 사이에서, 상기 'DC 케이블'(110b)에 연결되는 도선(1-2, 1'-2')의 선간에 병렬접속되는 것을 특징으로 하는 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 OVP(122)는,

   제너다이오드 또는 트랜실다이오드 또는 정류다이오드 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 과전류차단소자(123a, 123b)는,

   퓨즈 또는 폴리스위치 또는 '폴리머 PTC'(Polymer Positive Temperature Coeffcient) 또는 서킷 브레이커(Circuit Breaker) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오결선 보호기능이 있는 SMPS 모듈.

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