KR20100006984A - 전원차단장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원차단장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 입력전원의 직류전압이 과전압 또는 저전압에 도달하기 전의 정상범위를 벗어난 상태를 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단함으로써 과전압 또는 저전압이 발생되기 전에 이상상태의 발생을 미리 예측하여 PL사고를 사전에 예방할 수 있는 전원차단장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은 입력전원의 직류전압레벨을 감지하는 감지부와, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단하고, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하여 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단하는 제어부를 포함한다.

Description

전원차단장치 및 그 제어방법{POWER CUT OFF DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전원차단장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과전류나 과전압과 같은 이상상태의 발생에 대처하여 회로를 보호할 수 있도록 한 전원차단장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

세탁기는 세탁물에 묻은 오염물질을 제거하는 장치로서, 세탁물이 잠기도록 세탁수를 공급하고, 세탁수에 적당량의 세제를 용해시켜 세탁물에 묻은 오염물질이 세제와의 화학작용에 의해 제거되도록 하고, 세탁물이 담겨진 드럼이 회전됨에 따라 세탁수와 세탁물이 기계적인 마찰 또는 진동을 일으켜 세탁물의 오염물질이 용이하게 제거될 수 있도록 하는 장치이다.

보통 세탁기는 옥외나 욕실 내와 같이 고온, 저온, 습한 환경 속에서 사용되는 경우가 많고, 세탁기의 특성상 진동이 발생하기 때문에 세탁기가 설치된 환경이나 기계적인 스트레스에 의해 품질이 저하되는 문제가 종종 발생되고 있다.

예를 들어, 급수 밸브나 히터 등과 같은 전장물의 단자 사이에 수분이 침투되거나 세제가 부착되고, 또한 먼지가 침적됨에 따라 단자 사이가 반단락되는 문제 가 발생하거나 전장물을 온/오프 제어하는 릴레이와 같은 스위칭 소자가 반단락되는 문제가 발생하였다. 그리고, 전장물의 단자부와 회로기판의 납땜부에 크랙이 발생하는 문제로 인해 세탁기 내부에 발연 및 발화가 발생하는 PL(제조물 책임)사고가 발생하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 과전류나 과전압을 감지하여 전원을 차단하는 전원차단장치가 개발되었다.

종래의 전원차단장치는 입력전압을 감지하고, 감지된 입력전압이 설정된 소정의 기준전압에 도달하면, 과전압으로 판단하여 입력전압을 차단하도록 구성되어 있다.

그러나, 종래의 전원차단장치는 과전류나 과전압과 같은 이상상태가 한참 진행된 후 소자가 파괴되어야 비로소 기능을 발휘하기 때문에 소자 파괴로 인한 오염물이 배출될 뿐만 아니라 화재 가능성으로 이어지는 경우가 많았다.

또한, 고객의 심리적 불안을 야기시켜 제품의 신뢰도를 크게 저하시키는 등 다수의 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 입력전원의 직류전압이 과전압 또는 저전압에 도달하기 전의 정상범위를 벗어난 상태를 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단함으로써 과전압 또는 저전압이 발생되기 전에 이상상태의 발생을 미리 예측하여 PL사고를 사전에 예방할 수 있는 전원차단장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력전원의 직류전압레벨을 감지하는 감지부와, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단하고, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하여 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단하는 제어부를 포함한다.

여기서, 이상전압레벨은 과전압에 도달하기 전의 정상전압보다 높은 전압레벨인 것을 특징으로 한다.

또한, 이상전압레벨은 저전압에 도달하기 전의 정상전압보다 낮은 전압레벨 인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 제어부에서 출력되는 제어신호에 따라 입력전원을 공급하거나 차단하는 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력전원의 직류전압레벨을 감지하고, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단하고, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하여 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 전원차단장치 및 그 제어방법에 따르면, 입력전원의 직류전압이 과전압 또는 저전압에 도달하기 전의 정상범위를 벗어난 상태를 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단함으로써 과전압 또는 저전압이 발생되기 전에 이상상태의 발생을 미리 예측하여 PL사고를 사전에 예방할 수 있는 장점이 있다.

또한, 정상 동작 시의 입력 상황에서는 이미 제어부에서 제어하고 있기 때문에 이상상태의 발생에 대한 정보만 추가로 입력하여 주면, 외부에 추가 장치를 설치하지 않아도 이상상태의 발생여부를 효과적으로 판단할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 세탁기와 같은 전기기기의 내부에 불꽃이 발생하는 발화와 같은 이상상태의 발생을 빠르게 감지하여 화재를 방지할 수 있다.

결론적으로, 고객을 심리적으로 안정시켜 제품의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전원차단장치의 회로도를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전원차단장치는 정류부(10), 평활부(20), 감지부(30), 구동부(40), 스위칭부(50), 포토커플러(52) 및 제어부(60)를 포함하여 이루어진다.

정류부(10)는 상용전원인 교류전원을 전파 정류하는 역할을 한다. 이러한 정류부(110)는 전파정류기에 의해 구성될 수 있다.

평활부(20)는 커패시터(Capacitor)로 이루어지며, 정류부(110)에서 전파 정류된 교류전원을 평활하여 직류전원으로 변환한다.

감지부(30)는 전압분배저항(R1, R2)으로 이루어지며, 직류전원을 전압 분배하여 일정 전압을 출력함으로써 직류전원에서 직류전압레벨을 감지한다. 즉, 감지부(30)는 전원차단장치로 입력된 교류전원을 정류하고 평활하는 과정을 거쳐 직류전원으로 변환된 입력전원을 전압 분배하여 직류전압레벨을 감지하는 것이다.

구동부(40)는 모터(Motor)와 같은 부하(42)의 구동에 필요한 전압을 인가하여 부하(42)의 구동을 제어한다.

스위칭부(50)는 릴레이(Relay)와 같은 스위칭 소자로 이루어지며, 제어부(60)에서 출력되는 제어신호에 따라 스위칭 소자가 온(ON) 또는 오프(OFF)되어 입력전원을 공급하거나 차단하는 역할을 수행한다.

포토커플러(Photocoupler, 52)는 한 쪽은 발광 다이오드(LED)를 달아 빛을 내고 다른 한 쪽은 포토 다이오드(PHOTO DIODE)나 포토 트랜지스터(PHOTO TRANSISTOR)로 빛을 받아 온/오프하여 순시정전을 감지하는데 이용된다.

제어부(60)는 전원차단장치의 제어를 전반적으로 담당하는 마이컴으로서, 감 지부(30)에서 감지된 직류전압레벨이 이상(異常)전압레벨에 도달하였는지 판단한다. 여기서, 이상전압레벨은 과전압에 도달하기 전의 정상전압보다 높은 전압레벨이거나 저전압에 도달하기 전의 정상전압보다 낮은 전압레벨을 말한다.

이때, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지를 판단하는 이유는 직류전압레벨이 과전압이나 저전압에 도달하기 전에 정상범위를 벗어난 상태를 일정시간 유지하면, 이상상태가 발생된 것으로 판단하여 이상상태의 발생에 대처하여 전기기기를 보호하기 위해서이다.

이를 달성하기 위한 제어부(60)의 구성을 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(60)는 감지부(30)에서 감지된 직류전압레벨을 미리 정해진 이상전압레벨과 비교하여 그 비교결과에 따라 "하이(High)" 또는 "로우(Low)"의 출력 레벨 신호를 발생하여 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단한다. 즉, 제어부(60)는 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하지 않았으면, "로우"의 출력 레벨 신호를 발생하고, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였으면, "하이"의 출력 레벨 신호를 발생하여 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단하는 것이다.

또한, 제어부(60)는 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하여 일정시간 유지하면, 입력전원을 차단한다.

보다 상세하게 설명하면, 제어부(60)는 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하여 "하이"의 출력 레벨 신호를 발생하면, "하이"의 출력 레벨 신호가 발생된 시간을 카운터하고, 카운터된 시간이 일정시간 지속되는지 판단한다. 그리고, 제어부(60)는 카운터된 시간이 일정시간 지속되면, 스위칭부(60)를 오프시켜 입력전원 을 차단한다.

한편, 제어부(60)는 교류전원의 입력을 감시하여 일정시간 동안에 교류전원이 인가되지 않으면, 순시정전으로 판단한다. 즉, 제어부(60)는 포토커플러(52)를 이용하여 교류전원이 입력되는지 판단하고, 일정시간 동안에 교류전원이 인가되지 않으면, 순시정전으로 판단한다.

도 2a 및 도 2b는 정상 시 및 이상상태 발생 시의 입력전원, 직류전압레벨 및 순시정전을 감지하기 위한 교류전원의 파형이다.

도 2a에서 정상 시의 입력전원(P1), 직류전압레벨(P2) 및 순시정전을 감지하기 위해 입력되는 교류전원(P3)은 안정된 상태를 보여 준다.

그러나, 세탁기와 같은 전기기기 내부에 불꽃이 생기는 발화가 발생하면, 도 2b와 같이 입력전원(P1') 및 순시정전을 감지하기 위한 교류전원(P3')의 파형은 불안정하게 변하며, 직류전압레벨(P2')의 값(V1)은 정상 시 직류전압레벨(P2)보다 낮은 값(V0)을 가지게 된다.

그래서, 종래에는 직류전압레벨(P2')의 값(V1)이 정상 시 직류전압레벨(P2)의 값(V0)보다는 낮으나 저전압으로 판단되는 전압레벨의 값(V2)보다는 높기 때문에 이상상태의 발생을 감지하지 못하고, 나중에 직류전압레벨이 저전압으로 판단되는 전압레벨에 도달한 후에야 이를 감지하여 입력전원을 차단하였으나, 본 발명에서는 이러한 비정상적인 상태의 발생을 미리 예측하여 입력전원을 차단할 수 있게 된 것이다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 전원차단장치의 제어과정을 설명하도록 한 다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원차단장치의 제어과정을 설명하기 위한 제어흐름도로서, 도 3을 참조하면, 감지부(30)에서는 입력전원의 직류전압레벨을 감지한다(300).

다음으로, 제어부(60)에서는 감지부(30)에서 감지된 직류전압레벨이 미리 정해진 이상전압레벨에 도달하였는지 판단한다(310).

310단계의 판단결과, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였으면, 제어부(60)는 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달한 시간을 카운터하고, 카운터 된 시간이 일정시간 지속되는지 판단한다(320).

320단계의 판단결과, 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달한 시간이 일정시간 지속되면, 제어부(60)는 스위칭부(50)를 제어하여 입력전원을 차단한다(330).

정리하여 설명하면, 제어부(60)는 구동부(40)와 같은 중요한 부위로 공급되는 입력전원 또는 순시정전을 감지하기 위한 교류전원의 직류전압레벨을 감지하여 직류전압레벨이 정상전압레벨과 대비하여 상승 또는 하강이 일어난 이상전압레벨에 도달하면, 이러한 신호가 인가된 횟수 또는 시간을 측정하여 일정시간 동안 상승 또는 하강 상태가 지속되면, 이상상태가 발생한 것으로 판단하여 입력전원을 차단하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전원차단장치의 회로도이다.

도 2a 및 도 2b는 정상 시 및 이상상태 발생 시의 입력전원, 직류전압레벨 및 순시정전을 감지하기 위한 교류전원의 파형이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원차단장치의 제어과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10...정류부 20...평활부

30...감지부 40...구동부

50...스위칭부 60...제어부

Claims (5)

1. 입력전원의 직류전압레벨을 감지하는 감지부;

   상기 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단하고, 상기 직류전압레벨이 상기 이상전압레벨에 도달하여 일정시간 유지하면, 상기 입력전원을 차단하는 제어부를 포함하는 전원차단장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이상전압레벨은,

   과전압에 도달하기 전의 정상전압보다 높은 전압레벨인 전원차단장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 이상전압레벨은,

   저전압에 도달하기 전의 정상전압보다 낮은 전압레벨인 전원차단장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부에서 출력되는 제어신호에 따라 상기 입력전원을 공급하거나 차단하는 스위칭부를 더 포함하는 전원차단장치.
5. 입력전원의 직류전압레벨을 감지하고,

   상기 직류전압레벨이 이상전압레벨에 도달하였는지 판단하고,

   상기 직류전압레벨이 상기 이상전압레벨에 도달하여 일정시간 유지하면, 상 기 입력전원을 차단하는 전원차단장치의 제어방법.

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