KR20170003733U

KR20170003733U - 돌입전류 저감형 스위칭 전원 공급장치

Info

Publication number: KR20170003733U
Application number: KR2020160002134U
Authority: KR
Inventors: 김진국
Original assignee: 김진국
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-10-30

Abstract

최근, 모든 산업분야에서 에너지 절감을 위한 기술개발이 가속화 하고 있다. 그 일환으로, 조명분야에 있어서는 백열전구나 형광램프에 비하여 광 효율이 뛰어난 LED램프로의 교체가 빠른 속도로 진전되고 있다. 그러나 LED램프의 경우 LED 소자의 공급전원으로 효율이 좋은 SMPS를 사용하는데 SMPS는 노이즈와 돌입전류의 문제가 있다. 본 고안은 노이즈 대책용 AC라인 콘덴서를 사용하면서도 돌입전류가 없는 그러한 SMPS의 구현이 가능하게 되어 통신회사 등과 같이 전자기기가 많은 사업장에도 LED램프의 공급이 가능하게 되었다.

Description

돌입전류 저감형 스위칭 전원 공급장치{Switching Mode Power Supply comprising reduced inrush current }

본 고안은 스위칭 전원 공급장치[SMPS]에 관한 것으로, SMPS에 전원 인가 시, 전원 입력단의 노이즈 저감용 콘덴서 및 브릿지 정류회로의 평활 콘데서의 초기 충전 시 발생할 수 있는 정격을 초과하는 돌입 전류를 제거한 SMPS에 관한 것이다.

최근 에너지 절감의 일환으로 LED램프의 보급이 활성화 되고 있다. 통상 LED램프는 SMPS를 LED전원 공급장치로 사용하는데, SMPS[Switching Mode Power Supply]는 효율이 좋으나, 스위칭 동작에 의한 노이즈 발생량이 많아, LC로 구성되는 노이즈 필터[Noise Filter] 를 전원회로 입력단에 구성하게 되고, 또 브릿지 정류회로 및 평활 회로를 구성하여 작동한다. 이러한 회로에 적어도 1개 이상의 콘텐서를 사용해서 구성한다.

그런데 이러한 SMPS에 초기 전원 인가 시 전원 입력단에 구성된 콘덴서에의 충전전류가 수암 페어달하게 되고, 수십, 수백 개의 LED램프가 동시에 켜지는 경우 같은 전원 Line을 사용하는 다른 기기에 오동작을 초래할 수 있게 된다. 따라서 전자 교환기가 설치되어 있는 통신회사등의 LED램프용 SMPS는 돌입전류 저감형 SMPS를 사용할 필요가 있다.

본 고안의 목적은 스위칭 전원 공급장치 [SMPS]에 있어, 전원 입력단의 노이즈 절감을 위한 콘덴서 충전시 발생할 수 있는 돌입전류를 제거한 그러한 SMPS를 제공함에 있다.

스위칭 전원 공급장치의 돌입전류는 입력교류전원의 위상 90°와 270°에서 최대가 되고, 위상 0도와 180도에서는 돌입전류가 없다.

따라서 돌입전류를 제거하기 위해서는, 스위칭 전원 공급장치가 위상 0도 또는 180도에서 온[ON]되게 하거나, 또는 돌입전류의 원인이 되는 콘덴서의 충전이 위상 0도 또는 180도에서 개시하게 하는 것이 바람직하다.

본 고안에 있어서는 노이즈 저감 및 브릿지 정류 평활 콘텐서의 충전전류 경로[Current path]에 스위칭 소자를 구성하고, 그 스위칭 소자가 입력교류 상용전원의 위상 0도 또는 180도에서 온[ON] 되게하는 방법으로 스위칭 전원 공급장치의 콘덴서 충전 돌입전류를 제거한다.

본 고안으로 돌입전류 저감형 스위칭 전원 공급장치[SMPS]의 보급이 가능하게 되어 본 발명의 SMPS를 LED램프의 전원 공급용으로 사용할 경우, 통신사등과 같이 전자기기를 많이 사용하는 사업장에서도, LED램프의 보급을 활성화 할 수 있게 되었다.

도1은 본 고안의 1 실시 예를 나태는 회로구성도
도2는 본 고안의 동작원리를 설명하기 위한 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
AC IN ; 상용교류전원 입력단자
OUT ;직류 출력단자
1;교류 전원입력 및 브릿지 정류 회로블럭
11; 브릿지 정류회로 블럭
2; 스위칭 회로 블럭
21; 스위칭 IC
3; 스위칭 회로 구동전원 회로 블럭
4; 피드백 회로 블럭
5; 스위칭 전원 출력회로 블럭
U₁;전압검출 IC
F;휴즈
VR; 바리스터
L₁; 라인필터 코일
T₁; 스위칭 트랜스
PT₁, PT₂ ; 제1 제로 크로싱 포토 트라이악 , 제 2 제로 크로싱 포토 트라이악
PC ; 포토 커플러
C₁~C5 ; 제 1~ 제5 콘센트
R₁~R₉ ; 제 1~ 제 9 저항

이상과 같은 목적을 달성하기 위해 고안된 본 고안에 의한 돌입전류 저감형 스위칭 전원장치의 동작원리를 도면과 함께 상세히 설명한다. 도 1에서와 같이 전원 입력 및 브릿지 정류회로 블럭[1]과 스위칭 회로블럭 [2], 스위칭 회로 구동전원 회로블럭[3], 피드백 회로 블럭[4], 스위칭 전원 출력 회로블럭[5]으로 구성된 본 고안의 스위칭 전원 회로장치의 특징은 상기 전원 입력 및 브릿지 정류 회로블럭[1]의 브릿지 정류 회로블럭[11]의 앞단에 노이즈 대책용 콘덴서[C₁]와 직렬로 스위칭소자[PT₁]를 구성하고, 또 브릿지 정류 회로블럭[11]의 뒷단에는 노이즈 대책용 콘덴서 [C₂]와 직렬로 스위칭 소자 [PT₂]를 구성한 것에 있다. 본 고안에서 구성한 스위칭 소자[PT₁, PT₂]는 제로 크로싱 스위칭 소자[포토트라이악]로 도 2의 (3)에서와 같이 스위칭 소자 양단전압이 Max 3V 이내에서 온[ON]되게 되어 있다. 제로 크로싱 스위칭 소자[포토 트라이악]의 LED [1-2단자]에 전류를 흘려 주어 온 [ON]시켜도 스위칭 소자 양단 [4-6단자]전압이 3V이상에서는 오프상태를 유지하고 있다가 3V이하로 떨어지면 온[ON]되는 것이다. 도 2의 (1)과 같은 전압이 스위칭 소자 양단[4-6단자]에 가해졌을 때, 도2의 (2)와 같은 전류를 스위칭 소자[PT₁,PT₂]의 LED[1-2단자]에 흘려 주었을 때, 도2의(3)과 같은 타이밍에 온 된다.따라서 AC전원 입력회로의 콘덴서 [C₁],[C₂]에의 충전 전류는 교류 입력 전압의 위상 0도 또는180도에서 흐르기 시작하기 때문에 돌입전류가 없다. 도1에서 제로 크로싱 스위칭 소자[포토트라이악][PT₁,PT₂]의 LED전류는 스위칭 IC[21].의 구동전원회로 블럭[3]의 출력전원을 사용하여 제 4저항 [R₄]과 제 5저항[R₅]을 통하여 공급되고 있다.또 브릿지 정류 앞단에 구성한 콘덴서[C₁]와 직렬로 구성된 스위칭 소자 [PT₁] 의 한단자 [4번단자]는 직접 입력교류전원의 1단자에 코일[L₁]을 통하여 연결되어 있고, 상기 스위칭 소자[PT₁]의 다른 한 단자 [6번단자]는 저항 [R₁]과 코일[L₁]을 통하여, 입력 교류전원의 다른 한 단자에 연결되어 있다. 즉, C₁의 양단에 저항 [R₁]이 구성된다. 마찬가지로 브릿지 정류회로 블럭[11]의 뒷단에 구성한 콘덴서[C₂]와 직렬로 구성된 스위칭 소자 [PT₂]의 한단자는 상기 브릿지 정류회로 블럭[11]의 (-)[SMPS의 충전부측 접지]단자에 연결되고, 상기 스위칭 소자[PT₂]의 다른 한 단자는 저항[R₂] 을 통하여 상기 브릿지 정류 회로블럭[11]의 (+)단자에 연결된다. 즉 C₂ 의 양단에 저항[R₂]이 구성된다. 이러한 구성은 제1 스위칭 소자[PT₁]가 오프[OFF]되어 있을 때에는 교육입력 전압이 제 1스위칭 소자의 양단[4-6단자]에 가해지게 하고, 제 2 스위칭 소자가 오프[OFF]되어 있을 때에는 상기 브릿지 정류 출력전압이 상기 제2 스위칭 소자의 양단[4-6단자]에 가해지게 하기 위한 구성이다. 도1에서 스위칭 회로 블럭[2], 스위칭 회로 구동 전원회로블럭[3], 피드백 회로블럭[4],스위칭 전원 출력 회로 블럭[5]의 구성과 동작원리는 공지되어 있는 스위칭전원 공급장치의 회로구성 및 동작원리와 유사하므로 상세설명을 생략한다.

Claims

교류전원 입력 및 브릿지 정류 회로 블럭[1]과 스위칭 회로 블럭[2], 스위칭 회로구동전원 회로블럭[3], 피드백 회로블럭[4], 스위칭 전원 출력 회로블럭[5]을 포함하는 스위칭 전원 공급장치에 있어, 입력 교류전원의 양단에 노이즈 대책용 콘데서[C₁]와 직렬로 제로 크로싱 스위칭 소자[포토트라이악] [PT₁]의 스위칭 단자[4-6단자]를 연결하여 구성하고, 상기 스위칭 소자[PT₁]의 LED단자[1-2단자]의 캐소드 단자[2번단자]는 스위칭 회로 구동전원 회로블럭[3]의 (-)단자에 연결하고, 애노드 단자[1번단자]는 저항[R₄]을 통하여 스위칭 구동전원의 (+)단자에 여결하여 구성하고 상기콘덴서[C₁]의 양단에 저항[R₁]을 연결하여 구성해서 돌입전류를 저감한
돌입전류 저감형 스위칭 전원 공급장치
교류전원 입력 브릿지 정류회로블럭[1]과,스위칭 회로블럭[2], 스위칭 회로 구동전원 회로블럭[3], 피드백 회로블럭[4], 스위칭 전원 출력 회로블럭[5]을 포함하는 스위칭 전원 공급장치에 있어, 교류전원 입력 및 브릿지 정류회로블럭[1]에 구성된 브릿지 정류회로블럭 [11]의 (+) 출력단자와 (-)출력단자 사이에 노이즈 대책용 콘덴서 [C₂]와 직렬로 제로크로싱 스위칭 소자[포토트라이악][PT₂]의 스위칭 단자[4-6단자]를 연결하여 구성하고, 상기 스위칭소자[PT₂]의 LED 단자[1-2단자]의 캐소드 단자[2번단자]는 상기 브릿지 정류회로 블럭[11]의 (-)단자에 연결하고, 애노드 단자[1번단자]는 저항 [R₅]을 통하여 스위칭 회로 구동전원 회로블럭[3]의 (+)단자에 연결하여 구성하고, 상기 콘덴사[C₂]의 양단에 저항[R₂]을 연결하여 구성해서 돌입전류를 저감한
돌입전류 저감형 스위칭 전원 공급장치