KR20120028694A - Power supply for thermoelectric element - Google Patents

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장수봉
윤정호
김주호
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Abstract

PURPOSE: A power supply device for a thermoelectric device is provided to stably supply DC by using an electric double layer capacitor. CONSTITUTION: A DC supply unit(10) converts input AC into DC. A charging device(20) is charged with DC from the DC supply unit. A control unit(30) controls the on and off of the DC supply unit. A line filter removes interference and a noise of an electromagnetic wave.

Description

열전소자용 전원공급장치{Power supply for thermoelectric element}Power supply for thermoelectric element {Power supply for thermoelectric element}

본 발명은 열전소자용 전원공급장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a power supply for a thermoelectric element.

일반적으로 냉온 장치 등에 사용되는 열전소자의 전원으로 일정한 직류(steady DC) 전원인 스위칭 모드 파워 서플라이(Switched-mode power supply; SMPS)가 사용된다.In general, a switched-mode power supply (SMPS), which is a constant DC power source, is used as a power source of a thermoelectric element used in a cold room or the like.

상기 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)는 상용 전원으로부터 공급되는 교류(AC) 전원을 컴퓨터, 통신 기기, 가전 기기 등 각종 기기에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원 공급 장치로서, 고속 전력 반도체를 이용해 높은 주파수로 단속 제어를 하고 정류와 평활 회로를 거쳐 안정된 각종 직류 전압을 얻는다. The switching mode power supply (SMPS) is a modular power supply that converts AC power supplied from commercial power to various devices such as computers, communication devices, and home appliances. Intermittent control at frequency and stable DC voltage through rectification and smoothing circuit.

상기 열전소자가 교류(AC) 전원이 아닌 일정한 직류(steady DC) 전원을 사용하는 이유는 열전소자의 특성상 한 면은 고온부(hot side)를 다른 한 면은 저온부(cold side)를 항상 유지해야 하기 때문이다. The reason why the thermoelectric device uses a constant DC power source rather than an AC power source is that one side of the thermoelectric element should always be maintained at the hot side and the other side at the cold side. Because.

만약 열전소자에 직류(DC) 전원이 아닌 교류(AC) 전원을 인가할 경우 전류의 방향이 일정하지 않고 바뀌게 되므로 그에 따라 열전소자의 고온부(hot side)와 저온부(cold side)가 바뀌게 되어 상기 열전소자에 약 1초 간격으로 열충격이 가해지게 된다.If an AC power source other than a DC power source is applied to the thermoelectric device, the direction of the current is not constant. Accordingly, the hot side and the cold side of the thermoelectric element are changed, thereby changing the thermoelectric element. Thermal shock is applied to the device at about 1 second intervals.

이 경우 상기 열전소자의 신뢰성에 문제가 생기거나, 열전소자의 특성인 양단의 열 차이가 발생하지 않게 된다. In this case, there is a problem in the reliability of the thermoelectric element, or the thermal difference between both ends of the characteristics of the thermoelectric element does not occur.

이런 이유로 상술한 바와 같이 열전소자의 한 면은 고온부(hot side)로 다른 한 면은 저온부(cold side)로 일정하게 유지하기 위해 전류가 일정하게 유지되는 정전류 회로가 내장된 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)를 구현하여 상기 열전소자의 전원으로 사용하고 있다.For this reason, as described above, a switching mode power supply (SMPS) incorporating a constant current circuit in which current is kept constant to keep one side of the thermoelectric element constant on the hot side and the other side on the cold side. ) Is used as a power source of the thermoelectric element.

그러나, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)는 열전소자에 전원을 공급하기 위해 가동되는 순간에 대전력을 필요로 한다.However, the switched mode power supply (SMPS) requires a large amount of power at the moment it is activated to power the thermoelectric element.

예를 들면, 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)는 0.4L/min 물을 25℃에서 5℃로 변환하려면 소스로 약 1kW의 소비 전력이 필요하다. 즉, 1.5L/min 물의 경우 3kW가 넘는 소비전력을 필요로 하게 된다.For example, the switched mode power supply (SMPS) requires about 1 kW of power consumption as a source to convert 0.4 L / min water from 25 ° C to 5 ° C. In other words, 1.5L / min water requires more than 3kW power consumption.

이처럼 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)는 대전력을 필요로 하게 되면서 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS) 내 변압기 또한 대용량의 전력을 변압할 수 있어야 한다.As such, the switching mode power supply (SMPS) needs a large power, and the transformer in the switching mode power supply (SMPS) must also be able to transform a large amount of power.

이러한 대전력을 요하는 변압기는 상당히 고가이기 때문에 이는 상기 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)의 단가 또한 상승시키는 요인이 된다.Since such a large power transformer is quite expensive, this also increases the cost of the switching mode power supply (SMPS).

따라서, 저가이면서 대전력을 요하는 열전소자에 일정한 직류(DC) 전원을 안정되게 공급할 수 있는 공급전원장치의 필요성이 대두 된다.
Therefore, there is a need for a supply power supply device capable of stably supplying a constant direct current (DC) power supply to a low cost and high power thermoelectric device.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 대전력의 전원을 필요로 하는 열전소자에 전원 공급 시 저가이면서 안정되고 일정한 직류(steady DC) 전원을 공급할 수 있는 열전소자용 전원공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above problems, a thermoelectric device power supply that can supply a low-cost, stable and constant DC power when the power supply to the thermoelectric device that requires a large power power supply The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자용 전원공급장치는, 외부로부터 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전원으로 변환하는 직류 전원 공급 수단; 상기 직류 전원 공급 수단으로부터 제공된 직류 전원을 충전하는 충전 장치; 및 상기 충전 장치의 충전 상태를 모니터링하여 상기 충전 상태에 따라 상기 충전 장치를 제어하고 상기 직류 전원 공급 수단의 동작을 온/오프시키도록 제어하는 제어 수단을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, a thermoelectric power supply device according to an embodiment of the present invention, the DC power supply means for converting AC (AC) power from the outside to a DC (DC) power; A charging device for charging a direct current power provided from said direct current power supply means; And control means for monitoring the charging state of the charging device to control the charging device according to the charging state and to control the operation of the DC power supply means on / off.

또한, 상기 직류 전원 공급 수단은, 외부로부터 입력된 교류(AC) 전원을 전파 정류하여 전파 정류 파형을 갖는 직류(DC) 전원으로 변환하는 정류기; 상기 전파 정류 파형을 구형파로 변환하는 DC-DC 컨버터; 반도체 소자를 포함하며, 상기 반도체 소자의 스위칭 속도에 따라 상기 구형파의 펄스 폭을 조절하여 상기 직류(DC) 전원의 파형을 생성하는 펄스 복 변조부; 상기 펄스 폭 변조부의 제어에 의해 동작하며, 상기 반도체 소자의 스위칭 속도에 따라 상기 구형파의 주파수를 조절하여 상기 직류(DC) 전원의 파형을 생성하는 펄스 주파수 변조부; 및 상기 펄스 폭 변조되고 펄스 주파수 변조된 구형파를 갖는 상기 직류(DC) 전원을승압하거나 감압하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the DC power supply means, the rectifier for full-wave rectifying the AC (AC) power input from the outside to convert into a direct current (DC) power source having a full-wave rectification waveform; A DC-DC converter converting the full wave rectified waveform into a square wave; A pulse double modulation unit including a semiconductor device, the pulse double modulation unit generating a waveform of the direct current (DC) power source by adjusting a pulse width of the square wave according to a switching speed of the semiconductor device; A pulse frequency modulator which operates under control of the pulse width modulator and generates a waveform of the direct current (DC) power source by adjusting a frequency of the square wave according to a switching speed of the semiconductor device; And a transformer for boosting or reducing the DC power having the pulse width modulated and pulse frequency modulated square wave.

또한, 상기 변압기는 약 100W 정도의 전력을 공급할 수 있는 변압 용량을 갖는 저용량 변압기인 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.In addition, the transformer is a low power transformer having a transformer capacity capable of supplying power of about 100W.

또한, 상기 직류 전원 공급 수단은 상기 정류기 앞 단에 설치되어 상기 교류(AC) 전원의 전자파의 간섭 및 노이즈를 제거하는 라인 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The DC power supply unit may further include a line filter installed at the front end of the rectifier to remove interference and noise of electromagnetic waves of the AC power.

또한, 상기 직류 전원 공급 수단은 상기 정류기와 상기 DC-DC 컨버터 사이에 설치되어 상기 정류기를 통한 전파 정류 시 상기 교류(AC) 전원의 위상 손실을 최소화하도록 역률을 보정하는 역률 보정부; 및 상기 역률 보정부와 상기 DC-DC 컨버터 사이에 설치되어 전류가 상기 역률 보정부로 흐르는 것을 방지하기 위한 역전류 방지용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the DC power supply means is installed between the rectifier and the DC-DC converter power factor correction unit for correcting the power factor to minimize the phase loss of the AC power during full-wave rectification through the rectifier; And a reverse current preventing diode installed between the power factor correcting unit and the DC-DC converter to prevent current from flowing to the power factor correcting unit.

또한, 상기 직류 전원 공급 수단은 상기 제어 수단의 제어에 의해 상기 직류 전원 공급 수단의 동작을 온/오프시키기 위한 전체 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the DC power supply means further comprises an entire switch for turning on / off the operation of the DC power supply means by the control of the control means.

또한, 상기 정류기는 4개의 다이오드가 브릿지 연결된 브릿지 전파 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the rectifier is characterized in that it comprises a bridge full-wave rectifier circuit bridged four diodes.

또한, 상기 충전 장치는, 상기 직류 전원 공급 수단으로부터 입력되는 직류(DC) 전원을 배터리 충전 전원으로 변환하여 충전을 제어하기 위한 충전회로; 상기 충전회로를 통해서 공급할 전원을 충전하고 충전된 전원을 방전하는 배터리; 및 상기 배터리의 충전상태를 모니터랑하기 위한 충전상태 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging device, the charging circuit for controlling the charge by converting the direct current (DC) power input from the direct current power supply means into battery charging power; A battery for charging power to be supplied through the charging circuit and discharging the charged power; And a state of charge detector for monitoring the state of charge of the battery.

또한, 상기 충전 장치는 상기 배터리의 충전상태를 표시하기 위한 표시수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the charging device is characterized in that it further comprises a display means for displaying the state of charge of the battery.

또한, 상기 배터리는 고용량 충전 캐패시터인 것을 특징으로 하며, 상기 고용량 충전 캐패시터는 EDLC(Electric Double Layer Capacitor)인 것을 특징으로 한다.In addition, the battery is characterized in that the high capacity charging capacitor, the high capacity charging capacitor is characterized in that the EDLC (Electric Double Layer Capacitor).

또한, 상기 배터리는 2차 전지 또는 축전지인 것을 특징으로 한다.In addition, the battery is characterized in that the secondary battery or storage battery.

또한, 상기 제어 수단은 상기 충전상태 검출기를 제어하여 상기 배터리의 충전된 양을 검출하는 것을 특징으로 한다.The control means may control the state of charge detector to detect a charged amount of the battery.

또한, 상기 제어 수단은 상기 검출된 배터리의 충전된 양이 최대 설정값일 경우 상기 직류전원공급수단의 동작을 오프(off)시키고, 상기 검출된 배터리의 충전된 양이 최소 설정값 이하일 경우 상기 직류전원공급수단의 동작을 온(on)시키는 것을 특징으로 한다.
The control means may turn off the operation of the DC power supply means when the amount of charge of the detected battery is a maximum set value, and the DC power supply when the amount of charge of the detected battery is less than or equal to a minimum set value. It characterized in that the operation of the supply means (on).

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional, dictionary sense, and should not be construed as defining the concept of a term appropriately in order to describe the inventor in his or her best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명에 의하면, 고용량 충전이 가능한 전기 이중충 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC)를 포함함으로써 대용량의 일정한 직류(DC) 전원을 안정되게 공급하는 효과가 있다.According to the present invention, by including an electric double layer capacitor (EDLC) capable of high capacity charging, there is an effect of stably supplying a large amount of constant direct current (DC) power.

또한, 본 발명에 의하면 변압 용량이 큰 고가의 변압기 대신 변압 용량이 작은 저가의 변압기로도 구현이 가능하므로 제조 단가가 절감되는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, it is possible to implement a low-cost transformer with a small transformer capacity instead of an expensive transformer with a large transformer capacity, thereby reducing the manufacturing cost.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자용 전원공급장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 직류 전원 공급 수단의 상세 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 충전 수단의 상세 블록도이다.1 is a block diagram of a thermoelectric power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram of the DC power supply unit shown in FIG. 1.
3 is a detailed block diagram of the charging means shown in FIG.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as possible, even if displayed on different drawings have the same number as possible. In addition, in describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자용 전원공급장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a thermoelectric power supply device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열전소자용 전원공급장치(1)는 직류 전원 공급 수단(10), 충전 수단(20) 및 제어 수단(30)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a thermoelectric power supply 1 according to an embodiment of the present invention includes a DC power supply means 10, a charging means 20, and a control means 30.

상기 직류 전원 공급 수단(10)은 외부로부터 입력되는 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전원으로 변환하고, 상기 충전 수단(20)은 상기 변환된 직류(DC) 전원을 충전한다. The DC power supply means 10 converts AC power input from the outside into DC power, and the charging means 20 charges the converted DC power.

이때, 상기 충전된 직류(DC) 전원이 열전소자(2)에 공급된다.At this time, the charged DC power is supplied to the thermoelectric element 2.

상기 제어 수단(30)은 상기 충전 수단(20)의 충전 상태를 모니터링하여 상기 충전 상태에 따라 상기 충전 수단(20)을 제어하고 상기 직류 전원 공급 수단(10)의 동작을 온/오프시키도록 제어하는 제어 수단(30)을 포함하여 구성된다.The control means 30 monitors the state of charge of the charging means 20 to control the charging means 20 according to the state of charge and to control the on / off operation of the DC power supply means 10. It comprises a control means 30 to make.

도 2는 도 1에 도시된 직류 전원 공급 수단의 상세 블록도이다.FIG. 2 is a detailed block diagram of the DC power supply unit shown in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 상기 직류 전원 공급 수단(10)은 라인 필터(11), 정류기(12), 역률 보정부(Power Factor Control; PFC)(13), 역전류 방지용 다이오드(14), DC-DC 컨버터(15), 변압기(16), 펄스 폭 변조부(Pulse Width Modulation; PWM)(17), 펄스 주파수 변조부(Pulse Frequency Modulation; PFM)(18) 및 전체 스위치(19)를 포함하여 구성된다.2, the DC power supply means 10 includes a line filter 11, a rectifier 12, a power factor control unit (PFC) 13, a reverse current prevention diode 14, and a DC- Configuration includes DC converter 15, transformer 16, Pulse Width Modulation (PWM) 17, Pulse Frequency Modulation (PFM) 18, and all switches 19 do.

상기 라인 필터(11)는 외부로부터 입력된 교류(AC) 전원의 불필요한 전자파 신호의 간섭 및 노이즈를 제거한다.The line filter 11 removes unnecessary interference and noise of an electromagnetic signal of an AC power input from the outside.

상기 라인 필터(11)로는 예를 들면 EMI(Electromagnetic Interference) 필터가 사용된다.As the line filter 11, for example, an electromagnetic interference (EMI) filter is used.

상기 정류기(12)는 외부로부터 입력된 교류(AC) 전원을 전파 정류하여 전파 정류 파형을 갖는 직류(DC) 전원으로 변환한다.The rectifier 12 converts the AC power input from the outside into full-wave rectification and converts it into a direct current (DC) power source having a full-wave rectification waveform.

이때, 상기 정류기(12)는 4개의 다이오드가 브릿지 연결된 브릿지 전파 정류 회로를 포함하여 구현되는데, 이러한 브릿지 전파 정류 회로는 주기적으로 양과 음의 두 가지 방향으로 변화하는 교류(AC) 전원을 전파 정류하여 한 가지 방향의 전파 정류 파형을 갖는 직류(DC) 전원으로 변환한다.In this case, the rectifier 12 includes a bridge full-wave rectifier circuit bridged with four diodes, this bridge full-wave rectifier circuit is full-wave rectified AC power that periodically changes in two directions, positive and negative Converts to direct current (DC) power supply with full wave rectification waveform in one direction.

상기 역률 보정부(PFC)(13)는 상기 정류기(12)를 통한 전파 정류 시 교류(AC) 전원의 전류 파형과 전압 파형의 위상 차에 의한 위상 손실이 최소화되도록 역률을 보정한다.The power factor correcting unit (PFC) 13 corrects the power factor such that the phase loss due to the phase difference between the current waveform and the voltage waveform of the AC power source is minimized during full-wave rectification through the rectifier 12.

이때, 전류가 상기 역률 보정부(PFC)(13)로 흐르는 것을 방지하지 하기 위해, 상기 역률 보정부(PFC)(13)와 후술될 DC-DC 컨버터(15) 사이에 역전류 방지용 다이오드(14)가 배치될 수 있다.At this time, in order to prevent the current from flowing to the power factor correction unit (PFC) 13, the reverse current prevention diode 14 between the power factor correction unit (PFC) 13 and the DC-DC converter 15 to be described later. ) May be arranged.

상기 DC-DC 컨버터(15)는 크기가 일정하지 않은 상기 전파 정류 파형을 갖는 직류(DC) 전원을 일정한 크기의 직류(DC) 전원을 변환하도록 상기 전파 정류 파형을 구형파로 변환한다.The DC-DC converter 15 converts the full-wave rectified waveform into a square wave to convert a direct-current (DC) power supply having the full-wave rectified waveform having a non-uniform size into a fixed-size direct-current (DC) power source.

이러한 상기 DC-DC 컨버터(15)는 예를 들면 유사 공진형 플라이 백(Quasi-Resonant Flyback) 컨버터, 포워드(Forward) 컨버터, 풀-블릿지(Full-bridge) 컨버터 및 하프-브릿지(Half-bridge) 컨버터 등이 사용될 수 있다.The DC-DC converter 15 may be, for example, a quasi-resonant flyback converter, a forward converter, a full-bridge converter, and a half-bridge. Converters and the like can be used.

한편, 상기 DC-DC 컨버터(15)에서 변환된 상기 구형파는 후술될 펄스 폭 변조부(PWM)(17)와 펄스 주파수 변조부(PFM)(18)를 통해서 상기 구형파의 폭과 주파수를 조절할 수 있다.Meanwhile, the square wave converted by the DC-DC converter 15 may adjust the width and frequency of the square wave through a pulse width modulator (PWM) 17 and a pulse frequency modulator (PFM) 18 which will be described later. have.

구체적으로, 상기 펄스 폭 변조부(PWM)(17)는 반도체 소자를 포함하며, 상기 반도체 소자의 스위칭 속도에 따라 구형파 형태의 전압 또는 전류 파형의 펄스 폭을 조절한다.Specifically, the pulse width modulator (PWM) 17 includes a semiconductor device, and adjusts the pulse width of the voltage or current waveform in the form of a square wave according to the switching speed of the semiconductor device.

반면에, 상기 펄스 주파수 변조부(PFM)(18)는 상기 반도체 소자의 스위칭 속도에 따라 구형파 형태의 전압 또는 전류 파형의 주파수를 조절한다.On the other hand, the pulse frequency modulator (PFM) 18 adjusts the frequency of the voltage or current waveform in the form of a square wave according to the switching speed of the semiconductor device.

따라서, 원하는 구형파를 갖는 상기 직류(DC) 전원을 생성하기 위해 상기 DC-DC 컨버터(15)를 통해 변환된 상기 구형파는 상기 펄스 폭 변조부(PWM)(17) 및 상기 펄스 주파수 변조부(PFM)(18)에 의해 펄스 폭 및 펄스 주파수가 조절된다.Therefore, the square wave converted by the DC-DC converter 15 to generate the DC power having the desired square wave is the pulse width modulator (PWM) 17 and the pulse frequency modulator (PFM). The pulse width and the pulse frequency are adjusted by (18).

이때, 상기 펄스 폭 변조부(PWM)(17)에 의한 펄스 폭 조절을 먼저 수행한 후, 필요에 따라 상기 펄스 폭 변조부(PWM)(17)의 제어에 의해 상기 펄스 주파수 변조부(PFM)(18)에 의한 주파수 조절을 수행한다.In this case, after the pulse width control by the pulse width modulator (PWM) 17 is first performed, the pulse frequency modulator (PFM) is controlled by the pulse width modulator (PWM) 17 as necessary. Perform frequency adjustment by (18).

상기 변압기(16)는 상기 생성된 출력전압 파형을 갖는 직류(DC) 전원을 소정 크기로 조절하기 위해 승압하거나 감압한다.The transformer 16 boosts or depressurizes a DC power having the generated output voltage waveform to a predetermined magnitude.

이러한 상기 변압기(16)는 1차측 코일 및 2차측 코일로 구성되며, 상기 1차측 코일과 상기 2차측 코일의 권선비에 의해 승압 및 감압 크기를 조절할 수 있다.The transformer 16 is composed of a primary coil and a secondary coil, it is possible to adjust the step-up and decompression size by the winding ratio of the primary coil and the secondary coil.

이때, 본 발명에 따른 상기 변압기(16)는 약 100W 내외의 전력을 공급할 수 있는 변압 용량을 갖는 저용량 변압기가 사용된다.At this time, the transformer 16 according to the present invention is used a low-capacity transformer having a transformer capacity capable of supplying power of about 100W.

이는 대용량의 전력을 열전소자에 공급하기 위해 종래 적어도 3kW 이상의 전력을 공급해야 하는 변압 용량에 비해 현저히 작다.This is remarkably small compared to the transformation capacity that must supply power of at least 3 kW or more in order to supply a large amount of power to the thermoelectric element.

도 3은 도 1에 도시된 충전 수단의 상세 블록도이다.3 is a detailed block diagram of the charging means shown in FIG.

도 3을 참조하면, 상기 충전 수단(20)은 상기 직류전류공급수단(10)으로부터 입력되는 직류(DC) 전원을 배터리 충전 전원으로 변환하여 충전을 제어하기 위한 충전회로(21), 상기 충전회로(21)를 통해서 열전소자에 공급할 전원을 충전하고 충전된 전원을 방전하는 배터리(22) 및 상기 배터리(22)의 충전상태를 모니터링하기 위한 충전상태 검출기(23)를 포함하여 구성된다.3, the charging means 20 is a charging circuit 21 for controlling the charging by converting the direct current (DC) power input from the DC current supply means 10 to the battery charging power, the charging circuit And a battery 22 for charging power to be supplied to the thermoelectric element through 21 and discharging the charged power, and a charge detector 23 for monitoring the state of charge of the battery 22.

여기서, 상기 배터리(22)는 대용량의 충전이 가능한 고용량 충전 캐패시터가 사용되며, 이러한 고용량 충전 캐패시터는 예를 들어 전기 이중충 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC)가 있다.Here, the battery 22 is a high-capacity charging capacitor that can be charged with a large capacity, such a high-capacity charging capacitor is an electric double layer capacitor (EDLC), for example.

또한, 상기 배터리(22)는 2차 전지 또는 축전지가 사용될 수도 있다.In addition, the battery 22 may be a secondary battery or a storage battery.

상기 충전상태 검출기(23)는 상기 배터리(22)의 충전상태를 모니터링하기 위해 주기적으로 상기 배터리(22)의 용량을 검출하여 제어 수단(30)에 제공한다.The state of charge detector 23 periodically detects the capacity of the battery 22 and provides it to the control means 30 to monitor the state of charge of the battery 22.

한편, 상기 충전 장치(20)는 이러한 상기 배터리(22)의 충전상태를 표시하기 위한 표시 수단(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the charging device 20 may further include display means (not shown) for displaying the state of charge of the battery 22.

다시 도 1을 참조하여, 상기 제어 수단(30)은 상기 충전 수단(20)으로부터 제공된 상기 배터리(22)의 충전상태에 따라 상기 직류 전원 공급 수단(10)과 상기 충전 수단(20)을 제어한다.Referring back to FIG. 1, the control means 30 controls the DC power supply means 10 and the charging means 20 according to the state of charge of the battery 22 provided from the charging means 20. .

구체적으로, 상기 제어 수단(30)은 상기 충전상태 검출기(23)를 제어하여 상기 배터리(22)의 충전된 양을 검출한다.Specifically, the control means 30 controls the state of charge detector 23 to detect the charged amount of the battery 22.

그런 다음, 상기 제어 수단(30)은 상기 검출된 배터리(22)의 충전된 양에 따라 상기 직류 전원 공급 수단(10)의 동작을 온/오프시키도록 상기 전체 스위치(19)를 제어한다.Then, the control means 30 controls the entire switch 19 to turn on / off the operation of the DC power supply means 10 according to the detected amount of the battery 22 detected.

예를 들어, 상기 제어 수단(30)은 상기 검출된 배터리(22)의 충전된 양이 최대 설정값일 경우, 더 이상 상기 배터리(22)에 충전될 직류(DC) 전원을 공급하지 않기 위해 상기 전체 스위치(19)를 제어하여 상기 직류 전원 공급 수단(10)의 동작을 오프(off)시킨다.For example, when the detected amount of the battery 22 is the maximum set value, the control means 30 no longer supplies the direct current (DC) power to be charged to the battery 22. The switch 19 is controlled to turn off the operation of the DC power supply means 10.

반대로, 상기 제어 수단(30)은 상기 검출된 배터리(22)의 충전된 양이 최소 설정값 이하일 경우 상기 배터리(22)에 직류(DC) 전원을 공급하여 충전하도록 하기 위해 상기 전체 스위치(19)를 제어하여 상기 직류 전원 공급 수단(10)의 동작을 온(on)시킨다. On the contrary, the control means 30 supplies the direct current (DC) power to the battery 22 to charge the battery 22 when the detected amount of the battery 22 is less than or equal to the minimum set value. To control the operation of the DC power supply means 10 (on).

지금까지 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열전소자용 전원공급장치(1)는 변압 용량이 작은 저용량 변압기(16)를 사용하여 제조 단가를 낮출 뿐만 아니라 상기 변압기(16)로부터 변압된 전원을 충전 수단(20)의 고용량 배터리(22)에 충전시켜 사용할 수 있으므로 대전력을 필요로 하는 열전소자에 일정한 직류(DC) 전원을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.As described above, the thermoelectric element power supply 1 according to the present invention uses a low capacitance transformer 16 having a small transformation capacity to lower the manufacturing cost and charge the power transformed from the transformer 16. Since the high capacity battery 22 of 20 can be charged and used, it is possible to stably supply a constant direct current (DC) power supply to a thermoelectric element requiring large power.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art that various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below And can be changed.

1: 전원공급장치 2: 열전소자
10: 직류 전원 공급 수단 11: 라인 필터
12: 정류기 13: 역률 보정부(PFC)
14: 역전류 방지용 다이오드 15: DC-DC 컨버터
16: 변압기 17: 펄스 폭 변조부(PWM)
18: 펄스 주파수 변조부(PFM) 19: 전체 스위치
20: 충전 수단 21: 충전 회로
22: 배터리 23: 충전상태 검출기
30: 제어 수단1: power supply 2: thermoelectric
10: DC power supply means 11: line filter
12: rectifier 13: power factor correction unit (PFC)
14: diode for preventing reverse current 15: DC-DC converter
16: Transformer 17: pulse width modulator (PWM)
18: Pulse Frequency Modulator (PFM) 19: All Switches
20: charging means 21: charging circuit
22: battery 23: charge state detector
30: control means

Claims (15)

외부로부터 입력된 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전원으로 변환하는 직류 전원 공급 수단;
상기 직류 전원 공급 수단으로부터 제공된 직류 전원을 충전하는 충전 장치; 및
상기 충전 장치의 충전 상태를 모니터링하여 상기 충전 상태에 따라 상기 충전 장치를 제어하고 상기 직류 전원 공급 수단의 동작을 온/오프시키도록 제어하는 제어 수단을 포함하는 열전소자용 전원공급장치.
DC power supply means for converting AC (AC) power input from the outside into direct current (DC) power;
A charging device for charging a direct current power provided from said direct current power supply means; And
And control means for monitoring the charging state of the charging device to control the charging device according to the charging state and to control the on / off operation of the DC power supply means.
청구항 1에 있어서, 상기 직류 전원 공급 수단은,
외부로부터 입력된 교류(AC) 전원을 전파 정류하여 전파 정류 파형을 갖는 직류(DC) 전원으로 변환하는 정류기;
상기 전파 정류 파형을 구형파로 변환하는 DC-DC 컨버터;
반도체 소자를 포함하며, 상기 반도체 소자의 스위칭 속도에 따라 상기 구형파의 펄스 폭을 조절하여 상기 직류(DC) 전원의 파형을 생성하는 펄스 복 변조부;
상기 펄스 폭 변조부의 제어에 의해 동작하며, 상기 반도체 소자의 스위칭 속도에 따라 상기 구형파의 주파수를 조절하여 상기 직류(DC) 전원의 파형을 생성하는 펄스 주파수 변조부; 및
상기 펄스 폭 변조되고 펄스 주파수 변조된 구형파를 갖는 상기 직류(DC) 전원을승압하거나 감압하는 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The method according to claim 1, wherein the DC power supply means,
A rectifier for full-wave rectifying the AC power input from the outside and converting it into a direct current (DC) power source having a full-wave rectification waveform;
A DC-DC converter converting the full wave rectified waveform into a square wave;
A pulse double modulation unit including a semiconductor device, the pulse double modulation unit generating a waveform of the direct current (DC) power source by adjusting a pulse width of the square wave according to a switching speed of the semiconductor device;
A pulse frequency modulator which operates under control of the pulse width modulator and generates a waveform of the direct current (DC) power source by adjusting a frequency of the square wave according to a switching speed of the semiconductor device; And
And a transformer for boosting or reducing the DC power having the pulse width modulated and pulse frequency modulated square wave.
청구항 2에 있어서, 상기 변압기는 약 100W 정도의 전력을 공급할 수 있는 변압 용량을 갖는 저용량 변압기인 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device for a thermoelectric element according to claim 2, wherein the transformer is a low capacitance transformer having a transformer capacity capable of supplying electric power of about 100W.
청구항 2에 있어서, 상기 정류기 앞 단에 설치되어 상기 교류(AC) 전원의 전자파의 간섭 및 노이즈를 제거하는 라인 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device of claim 2, further comprising a line filter installed at the front end of the rectifier to remove interference and noise of electromagnetic waves of the AC power.
청구항 2에 있어서,
상기 정류기와 상기 DC-DC 컨버터 사이에 설치되어 상기 정류기를 통한 전파 정류 시 상기 교류(AC) 전원의 위상 손실을 최소화하도록 역률을 보정하는 역률 보정부; 및
상기 역률 보정부와 상기 DC-DC 컨버터 사이에 설치되어 전류가 상기 역률 보정부로 흐르는 것을 방지하기 위한 역전류 방지용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The method according to claim 2,
A power factor correction unit installed between the rectifier and the DC-DC converter to correct a power factor to minimize phase loss of the AC power during full-wave rectification through the rectifier; And
And a reverse current preventing diode installed between the power factor correcting unit and the DC-DC converter to prevent current from flowing into the power factor correcting unit.
청구항 2에 있어서, 상기 제어 수단의 제어에 의해 상기 직류 전원 공급 수단의 동작을 온/오프시키기 위한 전체 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device for a thermoelectric element according to claim 2, further comprising an entire switch for turning on / off the operation of the DC power supply means by the control of the control means.
청구항 2에 있어서, 상기 정류기는 4개의 다이오드가 브릿지 연결된 브릿지 전파 정류 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device of claim 2, wherein the rectifier includes a bridge full-wave rectifier circuit having four diodes bridged thereto.
청구항 1에 있어서, 상기 충전 장치는,
상기 직류 전원 공급 수단으로부터 입력되는 직류(DC) 전원을 배터리 충전 전원으로 변환하여 충전을 제어하기 위한 충전회로;
상기 충전회로를 통해서 공급할 전원을 충전하고 충전된 전원을 방전하는 배터리; 및
상기 배터리의 충전상태를 모니터랑하기 위한 충전상태 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The method according to claim 1, The charging device,
A charging circuit for controlling charging by converting direct current (DC) power input from the direct current power supply unit into battery charging power;
A battery for charging power to be supplied through the charging circuit and discharging the charged power; And
And a state of charge detector for monitoring the state of charge of the battery.
청구항 8에 있어서, 상기 충전 장치는 상기 배터리의 충전상태를 표시하기 위한 표시수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device for a thermoelectric element according to claim 8, wherein the charging device further comprises a display means for displaying the state of charge of the battery.
청구항 8에 있어서, 상기 배터리는 고용량 충전 캐패시터인 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
9. The thermoelectric power supply of claim 8, wherein the battery is a high capacity charging capacitor.
청구항 10에 있어서, 상기 고용량 충전 캐패시터는 전기 이중충 캐패시터(EDLC)인 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device of claim 10, wherein the high capacity charging capacitor is an electric double charge capacitor (EDLC).
청구항 8에 있어서, 상기 배터리는 2차 전지인 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device for a thermoelectric element according to claim 8, wherein the battery is a secondary battery.
청구항 8에 있어서, 상기 배터리는 축전지인 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The power supply device for a thermoelectric element according to claim 8, wherein the battery is a storage battery.
청구항 8에 있어서, 상기 제어 수단은,
상기 충전상태 검출기를 제어하여 상기 배터리의 충전된 양을 검출하는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.
The method according to claim 8, wherein the control means,
And controlling the charge state detector to detect a charged amount of the battery.
청구항 14에 있어서, 상기 제어 수단은,
상기 검출된 배터리의 충전된 양이 최대 설정값일 경우 상기 직류전원공급수단의 동작을 오프(off)시키고, 상기 검출된 배터리의 충전된 양이 최소 설정값 이하일 경우 상기 직류전원공급수단의 동작을 온(on)시키는 것을 특징으로 하는 열전소자용 전원공급장치.





The method according to claim 14, The control means,
The operation of the DC power supply means is turned off when the detected amount of the battery is at the maximum set value, and the operation of the DC power supply means is turned on when the amount of the detected battery is at or below the minimum set value. A power supply for a thermoelectric element, characterized in that the (on).





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