KR20170004404A

KR20170004404A - 전원공급회로 및 이를 이용한 콘센트장치

Info

Publication number: KR20170004404A
Application number: KR1020150094706A
Authority: KR
Inventors: 김성훈
Original assignee: 김성훈
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2017-01-11

Abstract

본 발명은 메인부하가 온(on) 되면 서브부하를 온(on) 시키고 메인부하가 오프(off) 되면 서브부하에 전달되는 주전원을 차단하여 각각을 오프(off) 시킴으로써 불필요한 대기전력의 소비를 방지할 수 있는 전원공급회로 및 이를 이용한 콘센트장치에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 주전원을 메인부하에 전달하는 메인회로부; 상기 메인회로부와 연결되고, 상기 주전원을 적어도 하나의 서브부하로 전달하는 서브회로부; 상기 메인부하의 온/오프에 의한 상기 메인회로부의 전류변화로 유도전류를 생성하는 유도전류부; 상기 서브회로부를 온/오프 제어하는 스위치부; 상기 스위치부를 온/오프 제어하는 드라이빙스위치부; 상기 유도전류부의 유도전류로 상기 드라이빙스위치부를 온/오프 제어하는 드라이빙스위치제어부를 포함하여, 상기 메인부하가 온 되면 상기 드라이빙스위치제어부와 상기 드라이빙스위치부가 각각 상기 드라이빙스위치부와 상기 스위치부하를 온 제어해서 상기 서브부하를 온 시키고, 상기 메인부하가 오프되면 상기 드라이빙스위치제어부와 상기 드라이빙스위치부가 각각 상기 드라이빙스위치부와 상기 스위치불르 오프 제어해서 상기 서브부하를 오프시키는 전원공급회로를 제공한다.

Description

전원공급회로 및 이를 이용한 콘센트장치{power distributing circuit and concent apparatus using the same}

본 발명은 외부의 주전원을 메인부하(main road) 및 이와 연동하는 적어도 하나의 서브부하(sub road)에 전달하는 전원공급회로 및 이를 이용한 콘센트장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 메인부하가 온(on) 되면 서브부하를 온(on) 시키고 메인부하가 오프(off) 되면 서브부하에 전달되는 주전원을 차단하여 각각을 오프(off) 시킴으로써 불필요한 대기전력의 소비를 방지할 수 있는 전원공급회로 및 이를 이용한 콘센트장치에 관한 것이다.

최근 들어 국민생활수준향상과 전자산업부문의 발전을 토대로 각종 전자제품의 종류 및 보급량이 급격하게 증가하면서 전기에너지에 폭발적인 소비가 전 세계적으로 문제시되는 가운데 '대기전력(standby power)'의 심각성이 주목받고 있다.

'대기전력'이란 전원이 오프(off)된 상태의 전자제품에 의해 소비되는 전력을 총칭하지만, 통상적으로는 외부전원과 연결된 전자제품이 해당제품의 주기능을 수행하지 않거나 온(on) 신호를 기다리는 상태에서 소비하는 전력을 지칭한다.

대기전력은 의식하지 않는 사이에 소비되므로 전기흡혈귀(power vampire)라 불리기도 하는데, TV, 비디오, DVD 플레이어 등 리모컨으로 작동되는 종류, 전자렌지, 에어컨, 세탁기 등 상태표시를 위한 디스플레이장치가 장착된 종류, 복사기, 프린터 등 예열기능을 필요로 하는 종류가 대기전력의 주요 소비원으로 꼽힌다.

한편, 대기전력을 줄일 수 있는 가장 효과적인 방법은 사용하지 않는 전자제품의 플러그(plug)를 콘센트에서 제거하는 것이지만, 일반 사용자로 하여금 각종 전자제품의 플러그를 일일이 꼽고 뽑도록 강제하는 것은 사실상 불가능하다. 더욱이 요사이 들어서 컴퓨터 또는 TV 등의 메인전자제품에 프린터, 모니터 또는 비디오, DVD 플레이어와 같은 복수의 서브전자제품이 연동되는 그룹구동방식을 취하므로 사용자가 매번 꼽고 뽑아야할 플러그의 수가 많아 더욱 번거롭다.

이에 따라 임의의 그룹 내 메인 및 서브전자제품이 대부분 같은 멀티콘센트(multi concent tap)로 전원을 수급한다는 점에 착안, 메인전자제품의 전원이 오프(off) 되면 해당 멀티콘센트에 연결된 서브전자제품의 전원을 차단함으로써 서브전자제품에 의한 대기전력을 줄일 수 있는 기술이 대한민국 특허출원번호 제10-2007-0111301호, 실용신안출원번호 제20-2004-0018853호 등을 통해 소개되었다.

간략히 살펴보면, 동(同) 특허와 실용신안은 공통적으로 멀티콘센트 내에 별도의 소비전력을 필요로 하는 회로부를 추가한 형태로서, 회로부는 외부에서 공급되는 교류의 주전원을 직류의 구동전원으로 변환하는 전력변환부, 전력변환부의 구동전원으로 메인전자제품의 소비전력을 감지하는 소비전력감지수단, 소정의 연산알고리즘이 탑재되어 전력변환부의 구동전원으로 구동되는 제어부, 전력변환부의 구동전원으로 구동되고 제어부의 판단결과에 따라 서브전자제품으로 공급되는 주전원을 온/오프(on/off)하는 스위치를 포함한다.

그 결과 회로부는 소비전력감지수단으로부터 감지된 메인전자제품의 소비전력을 토대로 메인전자제품의 온/오프(on/off)를 판단하고, 메인전자제품의 오프(off) 시 서브전자제품으로 전달되는 주전원을 차단함으로써 서브전자제품에 의한 대기전력을 차단한다.

그러나, 이 같은 멀티콘센트는 해당 기능을 위해 별도의 소비전력을 소모하는 것은 물론, 메인전자제품의 온/오프(on/off)를 감지하기 위해 온(on) 상태를 상시 유지해야 한다. 때문에 오히려 멀티콘센트에 의한 대기전력의 문제를 야기한다.

다시 말해, 상기의 멀티콘센트는 별도의 회로부를 추가하여 메인전자제품의 온/오프(on/off) 감지하고, 그 감지여부에 따라 서브전자제품을 온/오프(on/off) 제어하도록 한 것인바, 결국 회로부는 또 다른 전자제품과 다름이 없고, 해당 기능을 위해 회로부는 상시 온(on) 상태를 유지하여야 하므로 오히려 추가적인 소비전력 및 대기전력을 소모한다.

더 나아가 상기의 멀티콘센트는 전력변환부를 비롯해서 소비전력감지수단, 제어부, 스위치 등 회로부를 위한 구성 및 제조공정이 상대적으로 복잡하여 비용상승의 문제를 피할 수 없으며, 멀티콘센트가 비교적 저가의 전기용품으로 인식되고 있는 현재 상황을 감안할 때 제품경쟁력이 크게 떨어지는 단점을 안고 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 메인부하가 온(on)되면 적어도 하나의 서브부하를 온(on) 시키고, 메인부하가 오프(off)되면 적어도 하나의 서브부하에 전달되는 주전원을 차단하여 각각을 오프(off)시킴으로써 대기전력을 차단하되, 동작 신뢰성이 뛰어나고 해당 기능을 위한 소비전력 및 대기전력 소모량이 실질적으로 0에 가까운 전원공급회로를 제공하고자 한다.

아울러 본 발명은 상기의 전원공급회로를 이용하여 수용가로 전달되는 주전원을 메인전자제품 및 이와 연동되는 적어도 하나의 서브전자제품에 전달하는 콘센트장치로서, 메인전자제품이 온(on)되면 서브전자제품을 온(on) 시키고, 메인전자제품이 오프(off)되면 서브전자제품에 전달되는 주전원을 차단하여 각각을 오프(off)시킬 수 있는 콘센트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전원공급회로는 메인부하의 온/오프에 따라 적어도 하나의 서브부하를 온/오프 제어할 수 있는 것은 물론, 해당 기능에 대한 동작 신뢰성이 뛰어나고 이를 위한 소비전력 및 대기전력 소모량이 실질적으로 0에 가까운 장점을 나타낸다.

아울러 본 발명에 따른 전원공급회로는 벽면 매립형 콘센트 장치 또는 멀티탭 형 콘센트 장치에 적용되어 메인부하의 온/오프에 따라 적어도 하나의 서브부하를 온/오프 제어할 수 있는 범용의 콘센트 장치로 활용 가능한바, 비교적 간단한 구성이면서도 동작신뢰성이 높은 장점을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 전원공급회로의 회로도
도 2는 본 발명에 따른 전원공급회로의 일 적용예로서 벽면 매립형 콘센트장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 전원공급회로의 일 적용예로서 멀티탭형 콘센트장치를 나타낸 사시도.

이하의 설명 및 도면은 본 발명의 일 실시예를 살펴보기 위한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 기술사상을 용이하게 이해, 실시, 응용할 수 있고, 본 발명의 목적 및 효과 또한 발명의 일 실시예를 통해 쉽게 도출 및 확장될 수 있다.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술의 구체적인 설명이 불필요하게 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 "전기적 또는 간접적으로 연결"되어 있는 경우를 포함한다. 또한 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 그 밖의 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 아울러 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 편의상 단수형으로 기재하였다고 해서 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소는 복수 개가 될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 전원공급회로를 나타낸 회로도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 전원공급회로는 외부의 주전원(P)을 메인부하(M)로 전달하는 메인회로부(A), 메인회로부(A)와 연결되고 주전원(P)을 적어도 하나의 서브부하(S1,S2)로 전달하는 서브회로부(B), 상기 메인부하(M)의 온/오프에 의한 상기 메인회로부(A)의 전류변화로 소정의 유도전류를 생성하는 유도전류부(10), 상기 서브회로부(B)를 온/오프 제어하는 스위치부(50), 상기 스위치부(50)를 온/오프 제어하는 드라이빙스위치부(40), 상기 유도전류부(10)의 유도전류로 상기 드라이빙스위치부(40)를 온/오프 제어하는 드라이빙스위치제어부(20)를 포함한다.

주요부분을 각각 살펴보면 다음과 같다.

주전원(P)은 소정 크기의 교류전원이며, 통상의 수용가로 공급되는 상용교류전원일 수 있다.

메인회로부(A)는 주전원(P)과 메인부하(M)를 연결하는 제 1,2 전력선(L1,L2)을 포함하고, 서브회로부(B)는 제 1,2 전력선(L1,L2)과 적어도 하나의 서브부하(S1,S2)를 연결하는 제 3,4 전력선(L3,L4)을 포함한다.

유도전류부(10)는 메인부하(M)의 온/오프에 의해 메인회로부(A)에서 나타나는 전류변화로 소정크기의 유도전류를 생성한다. 이를 위해 유도전류부(10)는 제 1 또는 제 2 전력선(L1 또는 L2)에 개재되는 전류변환기(CT:Current transformer)를 포함할 수 있다. 참고로, 전류변환기는 상대적으로 큰 전류로부터 그것에 비례한 상대적으로 작은 전류를 얻을 수 있도록 코어 및 1차, 2차 측 코일을 포함하는 통상의 변류기를 총칭하며, 본 실시예에서 전류변환기는 메인부하(M)(M)의 온/오프(on/off)에 의해 제 1 또는 제 2 전력선(L1 또는 L2)에서 나타나는 전류변화로 그에 비례한 소정크기의 유도전류를 생성한다.

이때, 바람직하게는 유도전류부(10)는 소정크기의 유도전류를 일정크기의 직류전류로 변환하는 정류부를 포함할 수 있고, 정류부는 적어도 하나의 일방향 다이오드(D)를 포함할 수 있다.

스위치부(50)는 서브회로부(B)를 온/오프 제어한다. 이를 위한 스위치부(50)는 제 3 또는 제 4 전력선(L3 또는 L4) 중 어느 하나에 연결된 릴레이를 포함한다. 참고로, 릴레이는 같은 역할의 트라이악(TRIAC), FET(Field effect transistor)로 대체될 수 있다.

드라이빙스위치부(40)는 후술하는 드라이빙스위치제어부(20)의 온/오프에 따라 스위치부(50)를 온/오프 제어한다. 이를 위한 드라이빙스위치부(40)는 드라이빙스위치제어부(20)의 출력신호로 온/오프되는 포토다이오드 및 포토다이오드의 빛을 게이트 신호로 하여 서브회로부(B)의 전원을 스위치부(50)에 선택적으로 전달하는 FET 포함의 포토 FET를 포함할 수 있다. 참고로, 포토 FET는 같은 역할의 포토 트라이악(photo TRIAC), 포토 트랜지스터로 대체될 수 있다.

드라이빙스위치제어부(20)는 유도전류부(10)의 유도전류로 드라이빙스위치부(40)를 온/오프 제어한다. 이를 위한 드라이빙스위치제어부(20)는 유도전류부(10)의 유도전류를 게이트신호로 하여 서브회로부(B)의 전원을 드라이빙스위치부(40)에 선택적으로 전달하는 FET(F)를 포함한다. 참고로, FET(F)는 같은 역할의 트라이악, 트랜지스터로 대체될 수 있다.

이때, 바람직하게는 서브회로부(B)와 FET(F) 사이, 다시 말해 제 3 또는 제 4 전력선(L3 또는 L4)과 FET(F) 사이에는 FET(F)로 전달되는 서브회로부(B)의 전압을 일정수준 이하로 강하시키는 전압강하부(30)가 구비되고, 이를 통해 드라이빙스위치제어부(20)를 보호한다. 참고로, 전압강하부(30)는 브리지 다이오드와 적어도 두 개의 저항을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않으며, 드라이빙스위치제어부(20)의 온/오프 제어가 가능한 범위 내에서 서브회로부(B)의 전압을 일정수준 이하로 강하시켜 드라이빙스위치제어부(20)를 보호할 수 있는 한 세부적인 구성은 얼마든지 변형이 가능하다.

그 결과 본 발명에 따른 전압공급회로는 메인부하(M)가 온 되면 드라이빙스위치제어부(20)와 드라이빙스위치부(40)가 각각 드라이빙스위치부(40)와 스위치부(50)하를 온 제어해서 서브부하(S1,S2)를 온 시키고, 메인부하(M)가 오프되면 드라이빙스위치제어부(20)와 드라이빙스위치부(40)가 각각 드라이빙스위치부(40)와 스위치부(50)를 오프 제어해서 서브부하(S1,S2)를 오프시킨다.

좀더 구체적으로, 메인부하(M)가 오프 상태에서 온 된 경우를 가정한다.

먼저, 유도전류부(10)에서 소정크기의 유도전류가 유도되고, 정류부를 통해 소정의 직류전류로 변환되어 드라이빙스위치제어부(20)로 전달된다. 그러면, 드라이빙스위치제어부(20)는 유도전류부(10)의 직류전류를 게이트 신호로 하여 서브회로부(B)의 주전원(P)을 드라이빙스위치부(40)에 전달한다. 이때, 서브회로부(B)의 주전원(P)은 전압강하부를 통해 일정크기 이하로 강하된 상태이다. 이에 따라 드라이빙스위치부(40)는 온 제어되어 스위치부(50)를 온 제어하고, 그 결과 적어도 하나의 서브부하(S1,S2)는 온 된다. 그리고 스위치부(50)의 온 상태는 메인부하(M)가 오프 될때 까지 유지된다.

이어서, 메인부하(M)가 온 상태에서 오프 된 경우를 살펴보면, 유도전류부(10)에서는 유도전류가 더 이상 유도되지 않고, 드라이빙스위치제어부(20), 드라이빙스위치부(40), 스위치부(50)는 차례로 오프 제어된다. 그 결과 적어도 하나의 서브부하(S1,S2)는 오프된다. 이때, 서브회로부(B)는 스위치부(50)의 오프에 의해 개회로가 되고, 서브부하(S1,S2)에 의한 대기전력 소비는 실질적으로 0이 된다.

이상의 본 발명의 일 실시예에 따른 전압공급회로는 유도전류부(10)의 유도전류를 서브회로부(B)의 온/오프를 위한 직접적인 제어신호로 이용한다. 따라서 미세한 크기의 유도전류로도 서브회로부(B)의 온/오프를 정확하게 제어할 수 있어 동작신뢰성이 뛰어난 것은 물론 해당 기능을 위한 별도의 소비전력이 없고, 메인부하(M)의 오프 시 서브회로부(B)가 개회로가 되므로 서브회로부(B)에 의한 소비전력 및 대기전력 소모량이 실질적으로 0이 된다.

한편, 본 발명에 따른 전압공급회로는 각종 콘센트 장치에 적용 가능한바, 도 2는 본 발명에 따른 전원공급회로의 일 적용예로서 벽면 매립형 콘센트장치를 나타낸 사시도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 벽면 매립형 콘센트 장치는 메인부하(M)로서 메인전자제품의 플러그가 연결되는 제 1 콘센트(92), 서브부하(S1,S2)로서 적어도 하나의 서브전자제품의 플러그가 연결되는 적어도 하나의 제 2 콘센트(94)를 포함한다. 참고로, 제 2 콘센트는 하나로 나타나 있지만, 둘 이상의 복수가 될 수 있음은 앞서 설명을 참조하면 쉽게 예상할 수 있다.

그 결과 앞서 살펴본 바와 같이 메인전자제품이 온(on)되면 서브전자제품이 온(on) 되고, 메인전자제품이 오프(off)되면 서브전자제품이 오프(off)된다.

도 3은 본 발명에 따른 전원공급회로의 또 다른 적용예로서 멀티탭형 콘센트장치를 나타낸 사시도이다.

보이는 것처럼, 본 발명에 따른 멀티탭형 콘센트 장치는 메인부하(M)로서 메인전자제품의 플러그가 연결되는 제 1 콘센트(92), 서브부하(S1,S2)로서 적어도 하나의 서브전자제품의 플러그가 연결되는 적어도 하나의 제 2 콘센트(94)를 포함한다.

그 결과 앞서 살펴본 바와 같이 메인전자제품이 온(on)되면 서브전자제품이 온(on) 되고, 메인전자제품이 오프(off)되면 서브전자제품이 오프(off)된다. 참고로, 미설명 부호 80, 82, 96은 각각 멀티탭 형 콘센트 장치의 플러그, 케이블, 전원스위치를 나타내며, 이들은 일반적인 그것과 실질적으로 동일할 수 있다.

이상의 도면 및 설명은 본 발명의 기술사상을 설명하기 위한 몇 가지 예에 지나지 않으며 본 발명을 한정하지 않는다. 즉, 본 발명은 여러 가지로 변형 가능하지만 이들 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명의 권리범위에 속한다 해야 할 것인바, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위에 명시되어 있다.

P : 주전원 10 : 유도전류부
20 : 드라이빙스위치제어부 30 : 전압강하부
40 : 드라이빙스위치부 50 : 스위치부

Claims

주전원을 메인부하에 전달하는 메인회로부;
상기 메인회로부와 연결되고, 상기 주전원을 적어도 하나의 서브부하로 전달하는 서브회로부;
상기 메인부하의 온/오프에 의한 상기 메인회로부의 전류변화로 유도전류를 생성하는 유도전류부;
상기 서브회로부를 온/오프 제어하는 스위치부;
상기 스위치부를 온/오프 제어하는 드라이빙스위치부;
상기 유도전류부의 유도전류로 상기 드라이빙스위치부를 온/오프 제어하는 드라이빙스위치제어부를 포함하여, 상기 메인부하가 온 되면 상기 드라이빙스위치제어부와 상기 드라이빙스위치부가 각각 상기 드라이빙스위치부와 상기 스위치부하를 온 제어해서 상기 서브부하를 온 시키고, 상기 메인부하가 오프되면 상기 드라이빙스위치제어부와 상기 드라이빙스위치부가 각각 상기 드라이빙스위치부와 상기 스위치불르 오프 제어해서 상기 서브부하를 오프시키는 전원공급회로.
청구항 1에 있어서,
상기 메인회로부는 상기 주전원과 상기 메인부하를 연결하는 제 1,2 전력선을 포함하고, 상기 서브회로부는 상기 제1,2 전력선과 각각 연결되어 상기 주전원과 상기 서브부하를 연결하는 제 3,4 전력선을 포함하는 전원공급회로.
청구항 2에 있어서,
상기 유도전류부는 상기 제 1 또는 제 2 전력선의 전류변화로 상기 유도전류를 생성하는 전류변환기를 포함하는 전원공급회로.
청구항 2에 있어서,
상기 드라이빙스위치제어부는 상기 유도전류를 게이트 신호로 상기 제 3 또는 제 4 전력선을 상기 드라이빙스위치부에 선택적으로 연결시켜 상기 드라이빙스위치부를 온/오프 제어하는 FET를 포함하는 전원공급회로.
청구항 4에 있어서,
상기 제 3 또는 제 4 전력선 중 어느 하나와 상기 FET 사이에 개재되어 상기 제 3 또는 제 4 전력선의 전압을 일정수준 이하로 강하시켜 상기 FET로 전달하는 전압강하부를 더 포함하는 전원공급회로.
청구항 4에 있어서,
상기 드라이빙스위치부는 포토 FET를 포함하고, 상기 스위치부는 릴레이 스위치를 포함하는 전원공급회로.
청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 선택된 항에 기재된 전원공급회로를 이용한 멀티탭 장치로서,
상기 메인부하로서 메인전자제품의 플러그가 연결되는 제 1 콘센트;
상기 서브부하로서 서브전자제품의 플러그가 연결되는 적어도 하나의 제 2 콘센트를 포함하여, 상기 메인전자제품이 온(on)되면 상기 서브전자제품을 온(on)시키고 상기 메인전자제품이 오프(off)되면 상기 서브전자제품을 오프(off)시키는 벽면 매립형의 콘센트장치.
청구항 1 내지 6 중 어느 하나의 선택된 항에 기재된 전원공급회로를 이용한 멀티탭 장치로서,
상기 메인부하로서 메인전자제품의 플러그가 연결되는 제 1 콘센트;
상기 서브부하로서 서브전자제품의 플러그가 연결되는 적어도 하나의 제 2 콘센트를 포함하여, 상기 메인전자제품이 온(on)되면 상기 서브전자제품을 온(on)시키고 상기 메인전자제품이 오프(off)되면 상기 서브전자제품을 오프(off)시키는 멀티탭 형 콘센트장치.