KR20140028698A

KR20140028698A - 방전 회로, 방전 회로를 구비하는 화상 형성 장치 및 전력 공급부

Info

Publication number: KR20140028698A
Application number: KR1020120095577A
Authority: KR
Inventors: 정안식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-10
Also published as: US20140062421A1; US9559527B2; KR102048795B1; EP2704281A3; EP2704281B1; CN103683903B; CN103683903A; EP2704281A2

Abstract

전기 제품의 대기 모드 시 발생하는 대기 전력을 최소로 하기 위한 전력 제어 장치 또는 이를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전력 제어 장치는, 플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과; 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와; 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 직렬 연결되는 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자와; 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 플러그가 플러그-온 될 때 교류 전력의 공급에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통한 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 플러그가 플러그-오프 될 때 교류 전력의 차단에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통해 제 1 캐패시터가 방전되도록 하는 방전 회로부를 포함한다.

Description

전력 제어 장치 및 이를 구비하는 화상 형성 장치{POWER CONTROL APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 전력 제어 장치 및 이를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것으로, 대기 전력을 감소시키기 위한 전력 제어 장치 및 이를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

환경 보호의 관점에서 에너지 절감을 위해 전기 제품의 대기 전력 규제가 국내뿐만 아니라 미주(EPA1.2)와 유럽(ErP 2단계) 등에서 강력하게 이루어지고 있다. 이를 극복하기 위하여 전기 제품의 대기 전력을 줄이기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다.

전력 공급 장치(예를 들면 SMPS)의 입력단에는 노이즈 제거를 위한 EMI 필터가 마련되는데, 이 EMI 필터에 마련되는 X-Capacitor의 충전 전하가 플러그-오프 시 플러그의 금속 단자로 흘러서 안전에 문제가 될 수 있다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 X-Capacitor에 충전되어 있는 전하를 방전시키는 위한 방전 저항이 사용되고 있는데, 이 방전 저항으로 인해 대기 모드에서의 전력 손실이 발생하기 때문에, 이는 곧 전기 제품의 대기 전력을 줄이기 위한 노력에 역행하는 것이어서, 이 문제를 해소하기 위한 대책이 요구된다.

본 발명은 전기 제품의 대기 모드 시 발생하는 대기 전력을 최소로 하기 위한 전력 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 전력 제어 장치는, 플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과; 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와; 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 직렬 연결되는 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자와; 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 플러그가 플러그-온 될 때 교류 전력의 공급에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통한 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 플러그가 플러그-오프 될 때 교류 전력의 차단에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통해 제 1 캐패시터가 방전되도록 하는 방전 회로부를 포함한다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 방전 회로부는, 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 제 2 스위치 소자와; 교류 전력 입력단의 일단과 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자 사이에 연결되는 제 2 방전 저항과; 제 2 방전 저항과 병렬 연결되어 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 정류 소자와; 정류 소자와 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자의 접속점에 연결되어 교류 전력 전력 입력단의 타측으로 연결되는 충전 회로부를 포함한다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 1 방전 저항의 저항 값보다 제 2 방전 저항의 저항 값이 더 크다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 충전 회로부가 제 2 캐패시터를 포함하고; 제 2 스위치 소자의 턴 온 전압이 0.7V이고 입력 전압이 직류 전압일 때, 제 1 방전 저항과 제 2 캐패시터에 의해 결정되는 시정수가 8.45 미만이 되도록 제 1 방전 저항의 저항 값과 제 2 캐패시터의 용량이 결정된다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 2 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어진다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 2 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어진다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 2 제 스위치 소자가 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Transistor)이다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 2 제 스위치 소자가 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 1 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어진다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 1 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어진다.

본 발명에 따른 또 다른 전력 제어 장치는, 플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과; 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와; 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자가 직렬 연결되고, 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 플러그가 플러그-온 될 때 교류 전력의 공급에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통한 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 플러그가 플러그-오프 될 때 교류 전력의 차단에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통해 제 1 캐패시터가 제 1 극성의 방향으로 방전되도록 하는 제 1 방전 회로부와; 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 제 3 방전 저항 및 제 3 스위치 소자가 직렬 연결되고, 플러그가 플러그-온 될 때 교류 전력의 공급에 응답하여 제 3 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 제 3 방전 저항 및 제 3 스위치 소자를 통한 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 플러그가 플러그-오프 될 때 교류 전력의 차단에 응답하여 제 3 스위치 소자를 턴 온 시켜서 제 3 방전 저항 및 제 3 스위치 소자를 통해 제 1 캐패시터가 제 1 극성의 반대 극성인 제 2 극성의 방향으로 방전되도록 하는 제 2 방전 회로부를 포함한다.

또한, 상술한 전력 제어 장치에서, 제 1 방전 회로부를 통해 제 1 캐패시터가 방전될 때 제 2 방전 회로부를 통해서는 제 1 캐패시터의 방전이 이루어지지 않고; 제 2 방전 회로부를 통해 제 1 캐패시터가 방전될 때 제 1 방전 회로부를 통해서는 제 1 캐패시터의 방전이 이루어지지 않는다.

본 발명에 따른 화사 형성 장치는, 플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과; 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와; 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 직렬 연결되는 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자와; 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 플러그가 플러그-온 될 때 교류 전력의 공급에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통한 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 플러그가 플러그-오프 될 때 교류 전력의 차단에 응답하여 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자를 통해 제 1 캐패시터가 방전되도록 하는 방전 회로부를 포함한다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 방전 회로부는, 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 제 2 스위치 소자와; 교류 전력 입력단의 일단과 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자 사이에 연결되는 제 2 방전 저항과; 제 2 방전 저항과 병렬 연결되어 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 정류 소자와; 정류 소자와 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자의 접속점에 연결되어 교류 전력 전력 입력단의 타측으로 연결되는 충전 회로부를 포함한다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 1 방전 저항의 저항 값보다 제 2 방전 저항의 저항 값이 더 크다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 충전 회로부가 제 2 캐패시터를 포함하고; 제 2 스위치 소자의 턴 온 전압이 0.7V이고 입력 전압이 직류 전압일 때, 제 1 방전 저항과 제 2 캐패시터에 의해 결정되는 시정수가 8.45 미만이 되도록 제 1 방전 저항의 저항 값과 제 2 캐패시터의 용량이 결정된다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 2 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어진다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 2 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어진다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 2 제 스위치 소자가 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Transistor)이다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 2 제 스위치 소자가 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 1 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어진다.

또한, 상술한 화상 형성 장치에서, 제 1 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어진다.

본 발명은 전기 제품의 대기 모드 시 발생하는 대기 전력을 최소로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상 형성 장치인 레이저 프린터를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 제어 계통을 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 나타낸 전력 공급부(202)의 제 1 실시 예를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 1 실시 예(302a)를 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 2 실시 예(302b)를 나타낸 도면.
도 6은 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 3 실시 예(302c)를 나타낸 도면.
도 7은 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 4 실시 예(302d)를 나타낸 도면.
도 8은 도 2에 나타낸 전력 공급부(202)의 제 2 실시 예를 나타낸 도면.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상 형성 장치인 레이저 프린터를 나타낸 도면이다. 화상 형성 장치(102)에는 전력을 공급받기 위한 전원 케이블(Power Cable)(104)이 설치되고, 전원 케이블(104)의 끝에는 플러그(106)가 마련된다. 이 플러그(108)가 콘센트 또는 멀티 탭의 소켓(108)에 삽입됨으로써 외부의 전력 공급원으로부터 공급되는 상용 교류 전력이 화상 형성 장치(102)에 공급될 수 있다. 화상 형성 장치(102)는, 소켓(108)에 삽입된 플러그(106)와 전력 케이블(104)을 통해 전력을 공급받아 화상 처리에 관련된 작업을 수행한다. 이하의 설명에서는 플러그(106)가 소켓(108)에 삽입되는 것을 플러그-온(Plug-On)으로 표현하고, 소켓(108)에 삽입되어 있던 플러그(106)가 소켓(108)으로부터 분리되는 것을 플러그-오프(Plug-Off)으로 표현하고자 한다.

도 2는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치의 제어 계통을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치(102)의 동작 전반을 제어하는 제어부(240)에는 급지부(230)와 배지부(220), 화상 전사부(250), 전사부(270), 디스플레이(206), 스피커(208)가 통신 가능하도록 전기적으로 연결된다. 전력 공급부(202)(예를 들면 Switching Mode Power Supply, SMPS)는 5V 및 24V의 시스템 직류 전력을 생성하여 제어부(240) 및 화상 전사부(270), 그 밖에 다른 여러 부분에 공급한다. 또한 전력 공급부(202)는 입력되는 상용 전력을 필요한 부분(예를 들면 정착부(270)의 정착 히터 등)에 제공하기도 한다. 급지부(230)는 급지 카세트에 적재된 인쇄 매체(용지)를 화상 전사부(250)로 급지하기 위한 것이다. 화상 전사부(250)는 화상 신호에 따라 소정 화상을 형성한 다음 이를 인쇄 매체의 상면에 전사하기 위한 것이다. 정착부(270)는 인쇄 매체에 전사된 화상을 반영구적으로 정착시키기 위한 것이다. 배지부(220)는 정착부(270)에서 화상이 정착된 인쇄 매체를 외부로 배출하기 위한 것이다. 제어부(240)는 화상 형성 장치(102)의 동작 전반을 제어하며, 화상 형성 장치(102)의 각 부분의 상태를 검출하기 위한 다수의 센서와 통신 가능하도록 전기적으로 연결된다. 디스플레이(206)는 화상 형성 장치(102)의 운전 정보 또는 상태 정보를 사용자에게 알리기 위한 안내 메시지 등을 표시한다. 스피커(208)는 화상 형성 장치(100)의 동작 시 발생하는 안내음이나 경고음 등을 출력하기 위한 것이다.

도 3은 도 2에 나타낸 전력 공급부(202)의 제 1 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 전력 공급부(202)는, 방전 회로부(302)와 EMI 필터(Electromagnetic Interference Filter)(304), 정류부(306), 변압기(308)를 포함한다. 방전 회로부(302)는 EMI 필터(304)의 X-Cap(X-Capacitor)(제 1 캐패시터)을 방전시키기 위한 것이다. EMI 필터(304)는 상용 전력(AC 또는 DC)이 공급되는 전력 케이블(104)에 포함되어 있는 여러 가지 잡음을 제거하기 위한 것으로서, 코일과 콘덴서로 이루어지는 라인 필터이다. 정류부(306)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 교류 전력을 목적하는 다른 위상의 교류 전력으로 변환한다. 변압기(308)는 정류부(306)에서 정류된 직류 전력의 전압을 낮추어 목적하는 레벨의 직류 전압이 생성되도록 한다.

도 3에 나타낸 전력 공급부(202a)에서는 교류-직류 변환(AC-DC Conversion)을 통해 5V와 24V의 두 가지 시스템 직류 전력을 생성하는 경우를 나타내었다. 5V의 직류 전력은 제어부(240)와 같은 마이크로 프로세서와 회로 소자 등에 공급되고, 24V의 직류 전력은 정착부(170) 등에 공급된다. 물론 화상 형성 장치(102)의 다른 구성 요소에도 전력 공급부(202a)에서 출력되는 5V와 24V의 시스템 직류 전력이 선택적으로 공급될 수 있다.

도 3에서 EMI 필터(304)의 X-Cap은, 플러그-온 상태에서 전력 공급부(202)에 입력되는 상용 전력에 의해 충전되었다가, 플러그-오프되면 방전 회로부(302)의 작용에 의해 방전된다. X-Cap이 충전되었다가 방전되지 않으면 그 충전 전압이 플러그(106)의 금속 단자 양단에 나타나기 때문에 안전을 위해 X-Cap을 방전시킬 필요가 있다.

도 4는 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 1 실시 예(302a)를 나타낸 도면으로서, (A)는 플러그-온 상태이고, (B)는 플러그-오프 상태이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 방전 회로부(302a)는, 교류 전력 입력 라인의 양단(Live)(Neutral) 사이에 방전 저항(R) 및 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Transistor)(Q1)가 직렬 연결되고, 이와 병렬로 또 다른 저항(5R) 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(Q2)가 직렬 연결된다. 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자는 저항(5R)과 MOSFET(Q2) 사이에 연결되고, MOSFET(Q2)의 게이트 단자와 뉴트럴(Neutral) 사이에는 저항(R1)과 캐패시터(C1)(제 2 캐패시터)가 병렬 연결된다. 저항(5R)과 MOSFET(Q2) 사이의 노드와 MOSFET(Q2)의 게이트 단자 사이에는 다이오드(D)가 연결된다.

이와 같은 방전 회로부(302a)는 플러그-온 상태로 대기 중일 때 발생할 수 있는 방전 저항에 의한 전력 소비를 최소로 하기 위한 것으로, 다음과 같이 동작한다.

먼저 도 4(A)의 플러그-온 상태일 때 입력되는 전력에 의해 캐패시터(C1)가 충전되고, 이로 인해 MOSFET(Q2)의 게이트 단자 전압이 상승하여 MOSFET(Q2)가 턴 온된다. 턴 온된 MOSFET(Q2)는 저항(5R)을 통해 흐르는 전류를 그대로 뉴트럴로 흘려보내서, 바이폴라 트랜지스터(Q1)는 턴 오프된다. 바이폴라 트랜지스터(Q1)가 턴 오프 됨에 따라, 방전 저항(R)과 뉴트럴 사이가 스위치 오프 됨으로써 방전 저항(R)을 통한 X-Cap의 방전은 이루어지지 않는다. 이 때 MOSFET(Q2)의 턴 온에 의한 미세한 전력 손실이 발생할 수 있으나, 이는 방전 저항(R)이 통전될 경우 발생할 수 있는 전력 손실에 비하면 그 크기가 상대적으로 매우 작다. 예를 들면, 방전 저항에서의 손실은 P=V2/Rdischarge이고, 규격적으로 문제가 없는 조건은 R*C < 1이므로, 보통 방전 저항으로 680kΩ 저항을 사용한다. 입력되는 상용 전력이 230V일 때 플러그-온 시 발생하는 전력 손실은 2302/680k=0.08W의 상시 전력 손실이 발생한다. 대부분의 MOSFET의 경우 턴 온 시 발생하는 전력 소비량은 0.08W에 크게 못 미치기 때문에, 도 4(A)에서 MOSFET(Q2)의 턴 온에 의해 발생하는 전력 손실은 바이폴라 트랜지스터(Q1)를 턴 오프 시켜서 방전 저항(R)을 통한 방전이 이루어지지 않도록 함으로써 얻을 수 있는 전력 손실 억제 효과에 비해 상대적으로 매우 작다고 할 수 있다.

플러그-오프 시에는 매우 짧은 시간 내에(예를 들면 1초 이내에) X-Cap에 충전되어 있던 전압이 인체에 해롭지 않은 수준으로 떨어져야 하며, 이를 위해 바이폴라 트랜지스터(Q1)가 다시 턴 온 되어 X-Cap이 빠르게 방전될 수 있어야 한다. 플러그-오프 시, 캐패시터(C1)에 충전되어 있던 전하는 저항(R1)을 통해 급속히 방전되고, 이로 인해 MOSFET(Q2)가 턴 오프 된다. MOSFET(Q2)가 턴 오프 되면 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자로 전류가 흘러서 바이폴라 트랜지스터(Q1)가 턴 온되고, 이로 인해 방전 저항(R)과 턴 온 된 바이폴라 트랜지스터(Q1)를 통해 X-Cap의 충전 전하가 급속히 모두 방전된다. 방전 저항(R)의 크기 조절을 통해 방전 저항(R)을 통한 X-Cap의 방전 속도를 목적하는 수준으로 달성할 수 있다. 만약 EMI 필터(304)의 EMI 특성을 만족하기 위해 X-Cap의 규격이 변경되면 그에 따른 방전 저항(R)의 규격도 유동적으로 변경될 수 있다.

도 5는 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 2 실시 예(302b)를 나타낸 도면으로서, (A)는 플러그-온 상태이고, (B)는 플러그-오프 상태이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 방전 회로부(302b)는, 교류 전력 입력 라인의 양단(Live)(Neutral) 사이에 복수의 방전 저항(R) 및 바이폴라 트랜지스터(Q1)가 직렬 연결되고, 이와 병렬로 또 다른 복수의 저항(5R) 및 바이폴라 트랜지스터(Q2)가 직렬 연결된다. 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자는 저항(5R)과 바이폴라 트랜지스터(Q2) 사이에 연결되고, 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 뉴트럴(Neutral) 사이에는 저항(R1)과 캐패시터(C1)(제 2 캐패시터)가 병렬 연결된다. 저항(5R)과 바이폴라 트랜지스터(Q2) 사이의 노드와 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자 사이에는 다이오드(D)와 저항(5R’)이 연결된다.

이와 같은 방전 회로부(302a)는 플러그-온 상태로 대기 중일 때 발생할 수 있는 방전 저항에 의한 전력 소비를 최소로 하기 위한 것으로, 앞서 설명한 도 4의 방전 회로부(302a)처럼 동작하여 대기 전력 손실을 최소화한다.

다만, 도 5의 방전 회로부(302b)에서는, 복수의 방전 저항(R)을 직렬로 연결하였는데, 이를 통해 외부에서 유입되는 서지 전압(Surge Voltage) 등의 외란에 대해 방전 저항(R)의 내구성을 높일 수 있다. 또한, 특정 규격의 저항이 아닌 범용의 일반 저항을 사용할 수 있어서 전력 공급부(202)의 단가를 낮출 수 있다.

또한 정상 동작 시의 저항(5R)에서의 손실 전력을 감소시키기 위하여 저항(5R)의 크기를 방전 저항(R)보다 크게 설정하여 저항(5R)에서의 도통 손실을 줄인다. 또한 바이폴라 트랜지스터(Q1)를 턴 오프 시키기 위한 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 턴 온 동작을 구현하기 위해 다이오드(D)를 이용하여 반파 정류하고, 이 반파 정류된 전류마저도 최소로 하기 위해 저항(5R’)을 삽입하여 전류를 제한한다.

플러그-오프 시 가능하면 짧은 시간 내에(예를 들면 1초 이내에) X-Cap의 전하를 방전시켜야 하므로 이를 고려하여 저항(R1)과 캐패시터(C1)의 값을 결정한다. 즉, 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 턴 온 전압이 0.7V이고, 입력 전압이 정류된 DC 전압인 것으로 가정하면, Vt=Vt*0.9*(1-e(-1/R1C1))이 되어 시정수 R1C1 < 8.45가 되도록 저항(R1)과 캐패시터(C1)의 크기를 설정하여 대기 전력을 최소로 하면서 최단 시간에 방전이 이루어지도록 설정하면 된다.

또한, X-Cap에 대한 방전 시간은 정류되지 않은 교류 전력의 충전 전하에 관련되므로, 시정수 RC < 1(여기서 C는 X-Cap)이 되는 R값을 선정하여 사용하면 된다.

도 6은 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 3 실시 예(302c)를 나타낸 도면으로서, (A)는 플러그-온 상태이고, (B)는 플러그-오프 상태이다. 도 6에 나타낸 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 방전 회로부(302c)는, 도 5에 나타낸 방전 회로부(302b)에서 바이폴라 트랜지스터(Q2)를 MOSFET(Q2)로 대체한 것으로서, 전력선의 양단(Live)(Neutral) 사이에 복수의 방전 저항(R) 및 바이폴라 트랜지스터(Q1)가 직렬 연결되고, 이와 병렬로 또 다른 복수의 저항(5R) 및 MOSFET(Q2)가 직렬 연결된다. 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자는 저항(5R)과 바이폴라 트랜지스터(Q2) 사이에 연결되고, MOSFET(Q2)의 게이트 단자와 뉴트럴(Neutral) 사이에는 저항(R1)과 캐패시터(C1)(제 2 캐패시터)가 병렬 연결된다. 저항(5R)과 MOSFET(Q2) 사이의 노드와 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자 사이에는 다이오드(D)와 저항(5R’)이 연결된다.

도 7은 도 3에 나타낸 방전 회로부(302)의 제 4 실시 예(302d)(304d)를 나타낸 도면이다. 도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 방전 회로부(302d)(304d)는 제 1 방전 회로부(302d)와 제 2 방전 회로부(304d)로 구성되며, 전력선의 양단(Live)(Neutral) 사이에 제 1 방전 회로부(302d)와 제 2 방정 회로부(304d)가 병렬 연결된다. 제 1 방전 회로부(302d)는, 도 6의 방전 회로부(302c)와 같은 구조이다. 즉, 전력선의 양단(Live)(Neutral) 사이에 복수의 방전 저항(R)(제 3 방전 저항) 및 바이폴라 트랜지스터(Q1)(제 3 스위치 소자)가 직렬 연결되고, 이와 병렬로 또 다른 복수의 저항(5R) 및 MOSFET(Q2)가 직렬 연결된다. 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자는 저항(5R)과 바이폴라 트랜지스터(Q2) 사이에 연결되고, MOSFET(Q2)의 게이트 단자와 뉴트럴(Neutral) 사이에는 저항(R1)과 캐패시터(C1)가 병렬 연결된다. 저항(5R)과 MOSFET(Q2) 사이의 노드와 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자 사이에는 다이오드(D)와 저항(5R’)이 연결된다. 또 다른 제 2 방전 회로부(304d)는, 구조는 앞서 설명한 제 1 방전 회로부(302d)와 같지만, 제 1 방전 회로부(302d)를 상하 반전시킨 상태로 전력선의 양단(Live)(Neutral) 사이에 연결된다. 즉, 제 1 방전 회로부(302d)는 라이브 단자(Live)에서 뉴트럴 단자(Neutral) 방향으로 방전이 이루어지도록 연결되지만, 제 2 방전 회로부(304d)는 뉴트럴 단자(Neutral)에서 라이브 단자(Live) 방향으로 방전이 이루어지도록 연결된다. 제 2 방전 회로부(304d)에도 복수의 방전 저항(R)(제 4 방전 저항)과 바이폴라 트랜지스터(Q1)(제 4 스위치 소자)가 마련된다.

이와 같은 본 발명의 방전 회로부(302)의 제 4 실시 예(302d)(304d)는 다음과 같이 동작한다. 먼저 도 7의 (A)에 나타낸 것처럼, X-Cap의 상단이 (+) 극성을 갖고 하단이 (-) 극성을 갖도록 충전된 상태에서는 제 1 방전 회로부(302d)가 동작하여 X-Cap의 방전이 이루어진다. 반대로, 도 7의 (B)에 나타낸 것처럼, X-Cap의 하단이 (+) 극성을 갖고 상단이 (-) 극성을 갖도록 충전된 상태에서는 제 2 방전 회로부(304d)가 동작하여 X-Cap의 방전이 이루어진다. 이와 같은, 제 1 방전 회로부(302d)와 제 2 방전 회로부(304d)의 병렬 연결 구조에 의해, X-Cap의 방전 극성이 바뀌더라도 안전하게 X-Cap의 방전이 이루어질 수 있다.

도 8은 도 2에 나타낸 전력 공급부(202)의 제 2 실시 예를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 전력 공급부(202)는, 방전 회로부(802)와 EMI 필터(Electromagnetic Interference Filter)(304), 정류부(306), 변압기(308)를 포함한다. 방전 회로부(302)는 EMI 필터(304)의 X-Cap(X-Capacitor)을 방전시키기 위한 것이다. 방전 회로부(802)는 복수의 저항(R)과 스위치(SW)가 전력선의 양단(Live)(Neutral) 사이에 직렬 연결되어 이루어진다. EMI 필터(304)는 상용 전력(AC 또는 DC)이 공급되는 전력 케이블(104)에 포함되어 있는 여러 가지 잡음을 제거하기 위한 것으로서, 코일과 콘덴서로 이루어지는 라인 필터이다. 정류부(306)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하거나, 교류 전력을 목적하는 다른 위상의 교류 전력으로 변환한다. 변압기(308)는 정류부(306)에서 정류된 직류 전력의 전압을 낮추어 목적하는 레벨의 직류 전압이 생성되도록 한다. 제어부(804)는 배터리(806)에 의해 동작하기 때문에 플러그-오프 시에도 동작할 수 있다. 제어부(804)는 직류 전압 강하 검출 신호에 근거하여 방전 제어 신호를 발생시켜서 방전 회로부(802)의 스위치(SW)를 턴 온 또는 턴 오프 시킨다. 직류 전압 강하 검출 신호는 변압기(308)의 2차 측에서 출력되는 직류 전압이 일정 수준까지 강하면 발생하는 신호로서, 제어부(804)는 이 직류 전압 강하 검출 신호를 통해 플러그-오프 시점을 인지하고 방전 회로부(802)의 스위치(SW)를 턴 온 시켜서 X-Cap을 방전시킨다. X-Cap이 방전에 필요한 시간(예를 들면 1초)이 경과하면 제어부(804)는 방전 회로부(802)의 스위치(SW)를 턴 오프 시킨다.

이와 같은 본 발명은 소켓에 삽입되는 플러그와, 플러그에 연결되는 전력 케이블을 통해 전력을 공급받아 동작하는 모든 전기 기기들에 적용할 수 있다. 예를 들면 전력을 에너지원으로 사용하는 모든 산업 기기와 사무 자동화 기기, 가전 기기 등에 본 발명이 적용될 수 있다.

102 : 화상 형성 장치
104 : 전원 케이블
106 : 플러그
108 : 소켓
202 : 전력 공급부
206 : 디스플레이
208 : 스피커
220 : 배지부
230 : 급지부
240 : 제어부
250 : 화상 전사부
270 : 정착부
302 : 방전 회로부
304 : EMI 필터(Electromagnetic Interference Filter)
306 : 정류부
308 : 변압기

Claims

플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과;
상기 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 상기 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와;
상기 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 직렬 연결되는 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자와;
상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 상기 플러그가 플러그-온 될 때 상기 교류 전력의 공급에 응답하여 상기 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 상기 제 1 방전 저항 및 상기 제 1 스위치 소자를 통한 상기 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 상기 플러그가 플러그-오프 될 때 상기 교류 전력의 차단에 응답하여 상기 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 상기 제 1 방전 저항 및 상기 제 1 스위치 소자를 통해 상기 제 1 캐패시터가 방전되도록 하는 방전 회로부를 포함하는 전력 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 방전 회로부는,
상기 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 제 2 스위치 소자와;
상기 교류 전력 입력단의 일단과 상기 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자 사이에 연결되는 제 2 방전 저항과;
상기 제 2 방전 저항과 병렬 연결되어 상기 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 정류 소자와;
상기 정류 소자와 상기 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자의 접속점에 연결되어 교류 전력 전력 입력단의 타측으로 연결되는 충전 회로부를 포함하는 전력 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 방전 저항의 저항 값보다 상기 제 2 방전 저항의 저항 값이 더 큰 전력 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 충전 회로부가 제 2 캐패시터를 포함하고;
상기 제 2 스위치 소자의 턴 온 전압이 0.7V이고 입력 전압이 직류 전압일 때, 상기 제 1 방전 저항과 상기 제 2 캐패시터에 의해 결정되는 시정수가 8.45 미만이 되도록 상기 제 1 방전 저항의 저항 값과 상기 제 2 캐패시터의 용량이 결정되는 전력 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어지는 전력 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어지는 전력 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 제 스위치 소자가 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Transistor)인 전력 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 제 스위치 소자가 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)인 전력 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어지는 전력 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어지는 전력 제어 장치.
플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과;
상기 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 상기 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와;
상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 상기 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자가 직렬 연결되고, 상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 상기 플러그가 플러그-온 될 때 상기 교류 전력의 공급에 응답하여 상기 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 상기 제 1 방전 저항 및 상기 제 1 스위치 소자를 통한 상기 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 상기 플러그가 플러그-오프 될 때 상기 교류 전력의 차단에 응답하여 상기 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 상기 제 1 방전 저항 및 상기 제 1 스위치 소자를 통해 상기 제 1 캐패시터가 제 1 극성의 방향으로 방전되도록 하는 제 1 방전 회로부와;
상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 상기 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 제 3 방전 저항 및 제 3 스위치 소자가 직렬 연결되고, 상기 플러그가 플러그-온 될 때 상기 교류 전력의 공급에 응답하여 상기 제 3 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 상기 제 3 방전 저항 및 상기 제 3 스위치 소자를 통한 상기 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 상기 플러그가 플러그-오프 될 때 상기 교류 전력의 차단에 응답하여 상기 제 3 스위치 소자를 턴 온 시켜서 상기 제 3 방전 저항 및 상기 제 3 스위치 소자를 통해 상기 제 1 캐패시터가 상기 제 1 극성의 반대 극성인 제 2 극성의 방향으로 방전되도록 하는 제 2 방전 회로부를 포함하는 전력 제어 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 방전 회로부를 통해 상기 제 1 캐패시터가 방전될 때 상기 제 2 방전 회로부를 통해서는 상기 제 1 캐패시터의 방전이 이루어지지 않고;
상기 제 2 방전 회로부를 통해 상기 제 1 캐패시터가 방전될 때 상기 제 1 방전 회로부를 통해서는 상기 제 1 캐패시터의 방전이 이루어지지 않는 전력 제어 장치.
플러그를 통해 교류 전력이 입력되는 교류 전력 입력단과;
상기 교류 전력 입력단을 통해 입력되는 상기 교류 전력에 의해 충전되는 제 1 캐패시터와;
상기 제 1 캐패시터를 충전 및 방전하도록 상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 직렬 연결되는 제 1 방전 저항 및 제 1 스위치 소자와;
상기 제 1 캐패시터의 양 극 사이에 마련되며, 상기 플러그가 플러그-온 될 때 상기 교류 전력의 공급에 응답하여 상기 제 1 스위치 소자를 턴 오프 시켜서 상기 제 1 방전 저항 및 상기 제 1 스위치 소자를 통한 상기 교류 전력의 누설이 발생하지 않도록 하고, 상기 플러그가 플러그-오프 될 때 상기 교류 전력의 차단에 응답하여 상기 제 1 스위치 소자를 턴 온 시켜서 상기 제 1 방전 저항 및 상기 제 1 스위치 소자를 통해 상기 제 1 캐패시터가 방전되도록 하는 방전 회로부를 포함하는 화상 형성 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 방전 회로부는,
상기 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 제 2 스위치 소자와;
상기 교류 전력 입력단의 일단과 상기 제 1 스위치 소자의 온/오프 제어 단자 사이에 연결되는 제 2 방전 저항과;
상기 제 2 방전 저항과 병렬 연결되어 상기 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자에 연결되는 정류 소자와;
상기 정류 소자와 상기 제 2 스위치 소자의 온/오프 제어 단자의 접속점에 연결되어 교류 전력 전력 입력단의 타측으로 연결되는 충전 회로부를 포함하는 화상 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 방전 저항의 저항 값보다 상기 제 2 방전 저항의 저항 값이 더 큰 화상 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 충전 회로부가 제 2 캐패시터를 포함하고;
상기 제 2 스위치 소자의 턴 온 전압이 0.7V이고 입력 전압이 직류 전압일 때, 상기 제 1 방전 저항과 상기 제 2 캐패시터에 의해 결정되는 시정수가 8.45 미만이 되도록 상기 제 1 방전 저항의 저항 값과 상기 제 2 캐패시터의 용량이 결정되는 화상 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어지는 화상 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어지는 화상 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 제 스위치 소자가 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Transistor)인 화상 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 제 스위치 소자가 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)인 화상 형성 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 방전 저항이 단일의 저항 소자로 이루어지는 화상 형성 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 방전 저항이 직렬 연결되는 복수의 저항 소자로 이루어지는 화상 형성 장치.