KR20170089529A - 청소기 및 그 제어 방법 - Google Patents

청소기 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170089529A
KR20170089529A KR1020160009862A KR20160009862A KR20170089529A KR 20170089529 A KR20170089529 A KR 20170089529A KR 1020160009862 A KR1020160009862 A KR 1020160009862A KR 20160009862 A KR20160009862 A KR 20160009862A KR 20170089529 A KR20170089529 A KR 20170089529A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit
power
mosfet
voltage
power supply
Prior art date
Application number
KR1020160009862A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102586012B1 (ko
Inventor
이선구
이기형
정재식
조윤경
이아영
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160009862A priority Critical patent/KR102586012B1/ko
Priority to US16/073,221 priority patent/US10905300B2/en
Priority to PCT/KR2017/000885 priority patent/WO2017131436A1/ko
Publication of KR20170089529A publication Critical patent/KR20170089529A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102586012B1 publication Critical patent/KR102586012B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2868—Arrangements for power supply of vacuum cleaners or the accessories thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/14—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum cleaning by blowing-off, also combined with suction cleaning
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • A47L5/225—Convertible suction cleaners, i.e. convertible between different types thereof, e.g. from upright suction cleaners to sledge-type suction cleaners
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L5/00—Structural features of suction cleaners
    • A47L5/12—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum
    • A47L5/22—Structural features of suction cleaners with power-driven air-pumps or air-compressors, e.g. driven by motor vehicle engine vacuum with rotary fans
    • A47L5/24—Hand-supported suction cleaners
    • A47L5/26—Hand-supported suction cleaners with driven dust-loosening tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2868—Arrangements for power supply of vacuum cleaners or the accessories thereof
    • A47L9/2878—Dual-powered vacuum cleaners, i.e. devices which can be operated with mains power supply or by batteries
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2868—Arrangements for power supply of vacuum cleaners or the accessories thereof
    • A47L9/2884—Details of arrangements of batteries or their installation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

청소기는 흡입력을 생성하는 팬모터, 사용자 입력을 수신하는 입력 버튼, 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 변환하고, 제1 직류 전력을 출력하는 제1 전원 회로, 상기 제1 직류 전력을 공급받아 전기 에너지를 저장하고, 상기 저장된 전기 에너지에 의한 제2 직류 전력을 출력하는 제2 전원 회로, 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력 중에 적어도 하나를 공급받아 상기 팬모터를 구동하는 구동 회로, 상기 제2 전원 회로로 공급되는 제1 직류 전력을 제어하는 제1 반도체 스위칭 회로, 상기 구동 회로로 공급되는 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력을 제어하는 제2 반도체 스위칭 회로 및 상기 사용자 입력 및 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 상기 제1 반도체 스위치 회로 및 상기 제2 반도체 스위치 회로를 온 또는 오프시키는 제어 신호를 출력하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

Description

청소기 및 그 제어 방법 {CLEANER AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
게시된 발명은 청소기 및 그 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 외부 전원 및 내부 전원으로부터 선택적으로 전력을 공급받을 수 있는 청소기 및 그 제어 방법에 관한 발명이다.
청소기는 피청소면의 먼지 등의 이물질을 제거하는 장치이며, 일반적으로 팬모터를 이용하여 흡입력을 생성하고, 생성된 흡입력을 통하여 피청소면의 먼지를 흡입한다.
강력한 흡입력을 생성하기 위하여 청소기는 상용 전원으로부터 전력을 공급받았다. 그로 인하여, 청소기와 상용 전원 콘센트 사이에 전력선이 연결되며, 전력선으로 인하여 청소기의 이동 범위가 좁아지는 불편함이 있었다.
이에, 청소기 내부 배터리를 마련하고 배터리로부터 전력을 공급받는 충전식 청소기가 개발되었다.
그러나, 충전식 청소기는 상용 전원으로부터 직접 전력을 공급받아 팬모터를 구동할 수 없었으며, 팬모터는 충전된 배터리로부터만 전력을 공급받을 수 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 게시된 발명의 일 측면은 외부 전원과 연결되면 자동으로 외부 전원으로부터 팬모터에 전력을 공급하고, 외부 전원과의 연결이 해제되면 자동으로 내부 배터리로부터 팬모터에 전력을 공급하는 청소기를 제공하고자 한다.
또한, 게시된 발명의 다른 일 측면은 외부 전원과 연결된 경우, 사용자의 동작 명령에 따라 외부 전원으로부터 팬모터 및 내부 배터리 중 어느 하나로 전력을 공급하는 청소기를 제공하고자 한다.
게시된 발명의 일 측면에 따른 청소기는 흡입력을 생성하는 팬모터, 사용자 입력을 수신하는 입력 버튼, 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 변환하고, 제1 직류 전력을 출력하는 제1 전원 회로, 상기 제1 직류 전력을 공급받아 전기 에너지를 저장하고, 상기 저장된 전기 에너지에 의한 제2 직류 전력을 출력하는 제2 전원 회로, 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력 중에 적어도 하나를 공급받아 상기 팬모터를 구동하는 구동 회로, 상기 제2 전원 회로로 공급되는 제1 직류 전력을 제어하는 제1 반도체 스위칭 회로, 상기 구동 회로로 공급되는 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력을 제어하는 제2 반도체 스위칭 회로 및 상기 사용자 입력 및 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 상기 제1 반도체 스위치 회로 및 상기 제2 반도체 스위치 회로를 온 또는 오프시키는 제어 신호를 출력하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 전원 회로는 상기 구동 회로와 제1 전류 패스를 통하여 연결되고, 상기 제2 전원 회로는 상기 제1 전류 패스 상에 마련된 제1 노드와 제2 전류 패스를 통하여 연결될 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 반도체 스위칭 회로는 상기 제2 전류 패스 상에 설치되고, 상기 제2 반도체 스위칭 회로는 상기 제1 노드와 상기 구동 회로 사이의 제1 전류 패스 상에 설치될 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 반도체 스위칭 회로는 제1 반도체 스위치 및 상기 제1 반도체 스위치와 직렬로 연결된 제2 반도체 스위치를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 반도체 스위치는 제1 모스펫(MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) 및 상기 제1 모스펫과 병렬로 연결된 제1 바디 다이오드를 포함하고, 상기 제2 반도체 스위치는 제2 모스펫 및 상기 제2 모스펫과 병렬로 연결된 제2 바디 다이오드를 포함하고, 상기 제1 바디 다이오드의 캐소드 단자와 상기 제2 바디 다이오드의 캐소드 단자가 연결될 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 청소기는 상기 마이크로프로세서의 제어 신호에 따라 상기 제1 및 제2 모스펫의 게이트 단자에 구동 신호를 출력하는 게이트 드라이버를 더 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 및 제2 모스펫은 p형 모스펫이고, 상기 게이트 드라이버는 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고 강하된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 강압 회로 및 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고 강하된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 강압 회로를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 강압 회로는 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 전압 분배기를 포함하고, 상기 제2 강압 회로는 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 전압 분배기를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 및 제2 모스펫은 n형 모스펫이고, 상기 게이트 드라이버는 상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 승압 회로 및 상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 승압 회로를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 모스펫은 n형 모스펫이고, 상기 제2 모스펫은 p형 모스펫이고, 상기 게이트 드라이버는 상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 승압 회로 및 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고, 강하된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 강압 회로를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 모스펫은 p형 모스펫이고, 상기 제2 모스펫은 n형 모스펫이고, 상기 게이트 드라이버는 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고, 강하된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 강압 회로 및 상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 승압 회로를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제어부는 상기 제1 반도체 스위칭 회로를 오프시키고, 상기 제2 반도체 스위칭 회로를 온시킬 수 있다.
실시 형태에 따라 사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되지 않으면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 회로를 온시킬 수 있다.
실시 형태에 따라 사용자로부터 동작 명령이 입력되지 않고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제어부는 상기 제1 반도체 스위칭 회로를 온시키고, 상기 제2 반도체 스위칭 회로를 오프시킬 수 있다.
게시된 발명의 일 측면에 따른 청소기의 제어 방법은 외부 전원을 변환하는 제1 전원부 및 상기 제1 전원부로부터 공급되는 전력을 저장하는 제2 전원부를 포함하는 청소기의 제어 방법에 있어서, 사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정, 상기 사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되지 않으면, 상기 제2 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정 및 상기 사용자로부터 동작 명령이 입력되지 않고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 상기 제2 전원부를 충전하는 과정을 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 청소기는 상기 제2 전원부를 충전하는 직류 전력을 제어하는 제1 반도체 스위치 및 상기 흡입력을 생성하는 직류 전력을 제어하는 제2 반도체 스위치를 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정은 상기 제1 반도체 스위치를 오프시키는 과정 및 상기 제2 반도체 스위치를 온시키는 과정을 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제2 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정은 상기 제1 반도체 스위치를 온시키는 과정 및 상기 제2 반도체 스위치를 온시키를 과정을 포함할 수 있다.
실시 형태에 따라 상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 상기 제2 전원부를 충전하는 과정은 상기 제1 반도체 스위치를 온시키는 과정 및 상기 제2 반도체 스위치를 오프시키는 과정을 포함할 수 있다.
게시된 발명의 다른 일 측면에 따른 청소기는 흡입력을 생성하는 팬모터, 사용자 입력을 수신하는 입력 버튼, 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 변환하는 외부 전원 회로, 상기 외부 직류 전력을 공급받아 전기 에너지를 저장하는 내부 전원 회로, 상기 외부 전원 회로 및 상기 내부 전원 회로 중에 적어도 하나로부터 전력 공급받아 상기 팬모터를 구동하는 구동 회로 및 상기 사용자 입력 및 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 상기 외부 전원 회로부터 상기 구동 회로로의 전력 공급, 상기 내부 전원 회로로부터 상기 구동 회로로의 전력 공급 및 상기 외주 전원 회로부터 상기 내부 전원 회로로의 전력 공급 중에 적어도 하나를 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
게시된 발명의 일 측면에 따르면, 외부 전원과 연결되면 자동으로 외부 전원으로부터 팬모터에 전력을 공급하고, 외부 전원과의 연결이 해제되면 자동으로 내부 배터리로부터 팬모터에 전력을 공급하는 청소기를 제공할 수 있다.
또한, 게시된 발명의 다른 일 측면에 따르면, 외부 전원과 연결된 경우, 사용자의 동작 명령에 따라 외부 전원으로부터 팬모터 및 내부 배터리 중 어느 하나로 전력을 공급하는 청소기를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 의한 청소기의 외관을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 청소기에 포함된 전원 공급 회로의 일 예를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 청소기에 포함된 전원 공급 회로의 다른 일 예를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 반도체 스위치의 일 예를 도시한다.
도 5는 도 3에 도시된 반도체 스위치의 다른 일 예를 도시한다.
도 6은 도 3에 도시된 반도체 스위치의 다른 일 예를 도시한다.
도 7은 도 3에 도시된 반도체 스위치의 다른 일 예를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 의한 청소기가 모터에 전력을 공급하는 방법을 도시한다.
도 9 내지 도 14는 도 8에 도시된 방법에 따라 청소기가 모터에 전력을 공급하는 것을 도시한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 게시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 게시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다.
예를 들어, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 표현하고자 하는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합의 추가적인 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는다.
또한, "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 상기 하나의 구성요소들을 한정하지 않는다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부분", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 용어들은 FPGA (field-programmable gate array)/ ASIC (application specific integrated circuit) 등 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 게시된 발명의 일 실시예가 상세하게 설명된다. 첨부된 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 의한 청소기의 외관을 도시한다. 구체적으로, 도 1a는 캐니스터형 청소기(canister vacuum cleaner) (1a)의 외형을 도시하고, 도 1b는 업라이트형 청소기(upright vacuum cleaner) (1b)의 외형을 도시한다.
청소기(1a, 1b)는 외부 전원 및 내부 전원 중에 어느 하나로부터 전력을 공급받아 팬모터를 구동하고, 팬모터에 의하여 발생하는 흡입력을 통하여 피청소면의 먼지 등의 이물질을 흡입할 수 있다. 이하에서는 청소기(1a, 1b)가 캐니스터형 청소기(1a) 및 업라이트형 청소기(1b)인 경우를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 자율 주행 청소기 등 외부 전원 및 내부 전원 중에 어느 하나로부터 전력을 공급받아 팬모터를 구동하는 청소기(1a, 1b)이면 충분하다.
캐니스터형 청소기(1a)는 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 본체(10a), 사용자가 쥘 수 있는 핸들(30a), 피청소면에 접촉하여 공기 및 먼지를 흡입하는 흡입부(20a)를 포함할 수 있다. 또한, 본체(10a), 핸들(30a) 및 흡입부(20a)는 연장관(21a) 및 호스(23a)를 통하여 연결될 수 있다.
흡입부(20a)는 피청소면에 밀착되도록 대략 넓적한 형태로 마련될 수 있으며, 본체(10a)에 의하여 생성된 흡입력에 의하여 피청소면의 공기 및 먼지를 흡입할 수 있다.
핸들(30a)은 본체(10a)와 흡입부(20a) 사이에는 마련될 수 있으며, 사용자는 핸들(30a)을 쥐고 흡입부(20a)를 목적하는 위치로 이동시킬 수 있다. 핸들(30a)에는 사용자가 청소기(1a)의 동작을 제어하기 위한 입력부(31a)가 마련될 수 있다.
또한, 핸들(30a)은 흡입부(20a)에서 흡입된 공기 및 먼지가 유동할 수 있도록 관 형태를 가질 수 있다.
흡입부(20a)와 핸들관(30a) 사이에는 연장관(21a)이 마련될 수 있으며, 사용자가 흡입구(20a)를 목적하는 위치로 이동시킬 수 있도록 연장관(21a)은 단단한 재질로 구성될 수 있다.
핸들관(30a)과 본체(10a) 사이에는 호스(23a)가 마련될 수 있으며, 핸들관(30a)의 자유로운 움직임을 위하여 호스(23a)는 유연한 재질로 구성될 수 있다.
흡입부(20a), 연장관(21a), 핸들관(30a) 및 호스(23a)는 서로 연통되도록 마련될 수 있다. 따라서, 흡입부(20a)에 의하여 흡입된 공기 및 먼지는 연장관(21a), 핸들관(30a) 및 호스(23a)를 순차로 통과하여 본체(10a)로 유동할 수 있다.
본체(10a)에는 집진 장치(40a)가 마련될 수 있으며, 본체(10a)로 유동된 공기 및 먼지는 집진 장치(40a)에 의하여 공기와 먼지로 분리될 수 있다.
또한, 본체(10a)는 사용자의 제어에 따라 청소기(1a)의 동작을 제어하는 각종 전자 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 특히, 본체(10a)는 흡입력을 생성하는 팬모터(미도시)를 포함할 수 있다.
본체(10a)는 외부 전원으로부터 전력을 공급받기 위한 플러그(50a)를 포함할 수 있다. 또한, 본체(10a) 내부에는 외부 전원으로부터 공급된 전기 에너지를 저장하고, 필요에 따라 각종 전자 장치 및 팬모터에 전력을 공급하는 배터리(미도시)가 마련될 수 있다.
본체(10a)에 설치된 각종 전자 장치 및 팬모터는 플러그(50a)를 통하여 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하거나, 본체(10a) 내부에 마련된 배터리로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있다.
업라이트형 청소기(1b)는 도 1b에 도시된 바와 같이 본체(10b), 사용자가 쥘 수 있는 핸들(30b), 피청소면에 접촉하여 공기 및 먼지를 흡입하는 흡입부(20b)를 포함할 수 있다. 또한, 본체(10b), 핸들(30b) 및 흡입부(20b)는 일체로 마련될 수 있다.
흡입부(20b)는 피청소면에 밀착되도록 대략 넓적한 형태로 마련될 수 있으며, 본체(10b)에 의하여 생성된 흡입력에 의하여 피청소면의 공기 및 먼지를 흡입할 수 있다.
또한, 본체(10b)와 흡입부(20b)는 일체로 마련되므로, 흡입부(20b)에 의하여 흡입된 공기 및 먼지는 본체(10b)로 바로 유동할 수 있다.
핸들(30b)은 본체(10b)의 일측에 마련될 수 있으며, 사용자는 핸들(30b)을 쥐고 흡입부(20b)를 목적하는 위치로 이동시킬 수 있다. 핸들(30b)에는 사용자가 청소기(1b)의 동작을 제어하기 위한 입력부(31b)가 마련될 수 있다.
본체(10b)에는 집진 장치(40b)가 마련될 수 있으며, 본체(10b)로 유동된 공기 및 먼지는 집진 장치(40b)에 의하여 공기와 먼지로 분리될 수 있다.
또한, 본체(10b)는 사용자의 제어에 따라 청소기(1b)의 동작을 제어하는 각종 전자 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 특히, 본체(10b)는 흡입력을 생성하는 팬모터(미도시)를 포함할 수 있다.
본체(10b)는 외부 전원으로부터 전력을 공급받기 위한 플러그(50b)를 포함할 수 있다. 또한, 본체(10b) 내부에는 외부 전원으로부터 공급된 전기 에너지를 저장하고, 필요에 따라 각종 전자 장치 및 팬모터에 전력을 공급하는 배터리(미도시)가 마련될 수 있다.
본체(10b)에 설치된 각종 전자 장치 및 팬모터는 플러그(50b)를 통하여 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 동작하거나, 본체(10b) 내부에 마련된 배터리로부터 전력을 공급받아 동작할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 청소기(1a, 1b)는 그 외형 또는 형태와 상관없이, 외부 전원 및 내부 전원 중에 어느 하나로부터 전력을 공급받아 팬모터를 구동하고, 팬모터에 의하여 생성된 흡입력을 통하여 피청소면의 먼지를 흡입한다.
특히, 청소기(1a, 1b)는 동작 상태 및 외부 전원의 공급 여부 등에 따라 외부 전원 및 내부 전원 중에 어느 하나로부터 선택적으로 전력을 공급받을 수 있다.
이하에서는 청소기(1a, 1b)가 외부 전원 및 내부 전원 중에 어느 하나로부터 선택하고, 선택된 전원으로부터 전력을 공급받는 것이 설명된다.
도 2는 일 실시예에 의한 청소기에 포함된 전원 공급 회로의 일 예를 도시한다.
도 2를 참조하면, 청소기(100)는 모터(MT), 전력을 공급하는 전원부(120), 모터(MT)를 구동하는 구동부(130), 사용자 입력을 수신하는 입력부(140), 청소기(100)에 포함된 각종 전자 장치의 동작을 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다. 다만, 청소기(100)에 포함된 전자 장치는 모터(MT), 전원부(120), 구동부(130), 입력부(140), 제어부(110)에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 전자 장치가 더욱 마련될 수 있다.
전원부(120)는 청소기(100)에 포함된 각종 전자 장치에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원부(120)는 모터(MT), 구동부(130), 입력부(140), 제어부(110) 등에 전력을 공급할 수 있다.
전원부(120)는 외부 전원(ES)의 전력을 변환하고 변환된 전력을 출력하는 제1 전원(121)과 전기 에너지를 저장하고 저장된 전기 에너지에 의한 전력을 출력하는 제2 전원(122)을 포함할 수 있다.
제1 전원(121)은 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력을 공급받고, 교류 전력을 정류하여 직류 전력을 출력할 수 있다.
외부 전원(ES)은 110[V(Voltage)] 또는 220[V]의 전압과 50[Hz(Hertz)] 또는 60[Hz]의 주파수를 갖는 상용 교류 전원일 수 있으며, 제1 전원(121)는 플러그(50a 및 50b, 도 1a 및 도 1b 참조)를 통하여 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력을 공급받을 수 있다.
제1 전원(121)은 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply, SMPS)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 전원(121)은 외부 전원(ES)으로부터 공급된 교류 전력을 정류하는 정류 회로, 정류된 전력을 안정화시켜 직류 전력으로 변환하는 평활 회로, 직류 전력의 전압을 변환하는 전압 변환 회로 등을 포함할 수 있다.
제1 전원(121)로부터 출력된 직류 전력은 제2 전원(122), 구동부(130), 입력부(140) 및 제어부(110)에 공급될 수 있다.
이때, 제1 전원(121)은 다양한 전압을 갖는 직류 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원(121)은 디지털 논리 회로로 구성되는 제어부(110)에 5[V] 또는 3.3[V]의 전압을 갖는 직류 전력을 공급하고, 모터(MT)에 구동 전류를 공급하는 구동부(130)에는 10[V]에서 20[V]의 전압을 갖는 직류 전력을 공급할 수 있다.
제2 전원(122)은 제1 전원(121)으로부터 직류 전력을 공급받아 전기 에너지를 저장하고, 저장된 전기 에너지에 의한 직류 전력을 출력할 수 있다.
제2 전원(122)은 배터리(battery)를 포함할 수 있다.
제2 전원(122)에 의하여 출력된 직류 전력은 구동부(130), 입력부(140) 및 제어부(110)에 공급될 수 있다.
이처럼, 제1 전원(121)과 제2 전원(122)을 포함하는 전원부(120)는 제어부(110)의 전원 제어 신호에 따라 제1 전원(121) 및 제2 전원(122) 중 어느 하나를 이용하여 직류 전력을 출력할 수 있다.
모터(MT)는 구동부(130)로부터 구동 전력을 공급받고, 공급받은 구동 전력에 의한 회전력을 생성할 수 있다. 또한, 모터(MT)에 의한 회전력은 팬(미도시)에 제공되며, 팬의 회전에 의하여 먼지 및 공기를 흡입하기 위하여 흡입력이 생성된다.
모터(MT)는 다양한 종류의 모터일 수 있다. 예를 들어, 모터(MT)는 정류자를 포함하는 직류 모터(Direct Current Motor, DC Motor), 정류자를 포함하지 않는 무-정류자 직류 모터(Brushless Direct Current Motor, BLDC Motor), 교류 모터의 일종인 유도 모터(induction motor) 및 동기 모터(Synchronous Motor), 직류 또는 교류로 이용될 수 있는 유니버셜 모터(Universal Motor) 중에 어느 하나일 수 있다.
다만, 이하에서는 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 모터(MT)는 직류 전력을 공급받는 직류 모터 또는 유니버셜 모터인 것으로 가정한다.
구동부(130)는 제1 전원(121) 또는 제2 전원(122)으로부터 직류 전력을 공급받고, 공급받은 직류 전력을 이용하여 모터(MT)를 구동하기 위한 구동 전력을 출력할 수 있다.
구동부(130)는 모터(MT)의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 모터(MT)가 정류자를 갖는 직류 모터 또는 유니버셜 모터인 경우 구동부(130)는 제어부(110)의 구동 제어 신호에 따라 펄스 폭 변환된 직류 전압을 출력하는 펄스 폭 변환기(Pulse Width Modulator)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 모터(MT)가 정류자를 포함하지 않는 무-정류자 직류 모터인 경우 구동부(130)는 제어부(110)의 구동 제어 신호와 모터(MT)의 회전에 따라 펄스 폭 변환된 직류 전압을 출력하는 인버터(inverter) 회로를 포함할 수 있으며, 모터(MT)가 유도 모터 또는 동기 모터인 경우 구동부(130)는 제어부(110)의 구동 제어 신호와 모터(MT)의 회전에 따른 교류 전압을 출력하는 인버터 회로를 포함할 수 있다.
입력부(140)는 다양한 사용자 입력을 획득하고, 획득된 사용자 입력에 대응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 입력부(140)는 청소기(100)의 동작을 개시하거나 중지시키는 동작 명령을 획득하고, 동작 개시 신호 또는 동작 중지 신호를 출력할 수 있으며, 청소기(100)의 흡입력의 세기를 설정하는 흡입 세기 설정 등의 사용자 입력을 수신하고, 설정된 흡입 세기 신호를 출력할 수 있다.
입력부(140)는 미리 정해진 명령 또는 설정을 수신하는 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력부(140)는 동작 명령을 수신하는 동작 스위치, 흡입 세기 설정을 수신하는 흡입력 설정 스위치 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(140)는 다양한 방식으로 사용자 입력을 획득할 수 있으며, 사용자 입력을 획득하는 방식에 따라 다양한 형태의 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력부(140)는 사용자의 누름 동작을 통하여 사용자 입력을 수신하는 버튼 스위치, 사용자의 밀기 동작을 통하여 사용자 입력을 수신하는 수신하는 슬라이드 스위치, 사용자의 접촉을 통하여 사용자 입력을 수신하는 터치 스위치, 회전에 통하여 사용자 입력을 수신하는 다이얼 등을 포함할 수 있다.
제어부(110)는 사용자 입력 및 외부 전원(ES)의 연결 여부에 따라 전원부(120) 및 구동부(130)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 입력부(140)를 통하여 동작 개시 명령이 입력되면 구동부(130)에 직류 전력을 공급하도록 전원부(120)를 제어하고, 모터(MT)를 구동하도록 구동부(130)를 제어할 수 있다.
특히, 제어부(110)는 외부 전원(ES)로부터 교류 전력을 공급받는지 여부에 따라 제1 전원(121) 및 제2 전원(122) 중 어느 하나로부터 구동부(130)로 직류 전력이 공급되도록 전원부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되면 제어부(110)는 제1 전원(121)으로부터 구동부(130)로 직류 전력이 공급되도록 전원부(120)를 제어하고, 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되지 않으면 제어부(110)는 제2 전원(122)으로부터 구동부(130)로 직류 전력이 공급되도록 전원부(120)를 제어할 수 있다.
또한, 입력부(140)를 통하여 동작 개시 명령이 입력되지 않고 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되면 제어부(110)는 제1 전원(121)으로부터 제2 전원(122)으로 직류 전력이 공급되도록 전원부(120)를 제어할 수 있다.
이러한, 제어부(110)는 청소기(100)의 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리, 메모리에 저장된 프로그램에 따라 데이터를 처리하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.
메모리는 청소기(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리와 마이크로프로세서의 연산을 위하여 임시로 데이터를 기억하는 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리는 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM), 플래시 메모리 등을 포함할 수 있으며, 휘발성 메모리는 S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D랩(Dynamic Random Access Memory, D-RAM 등을 포함할 수 있다.
마이크로프로세서는 메모리에 저장된 프로그램에 따라 데이터에 대하여 산술 연산 또는 논리 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 마이크로프로세서는 입력부(140)를 통하여 입력된 사용자 입력 데이터를 처리하고, 사용자 입력에 대응하는 제어 데이터를 출력할 수 있다. 제어부(110)는 마이크로프로세서가 출력하는 제어 데이터에 따른 제어 신호를 전원부(120) 또는 구동부(130)에 전달할 수 있다.
이처럼, 제어부(110)는 청소기(100)의 동작 전반을 제어할 수 있으며, 아래에서 설명되는 청소기(100)의 동작을 제어부(110)의 제어에 의한 것으로 해석할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 전원부(120)는 제1 전원(121)과 제2 전원(122)을 포함할 수 있으며, 외부 전원(ES)의 연결 상태 및 사용자 입력에 따라 제1 전원(121)과 제2 전원(122) 중에 어느 하나가 구동부(130)에 직류 전력을 공급할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 청소기에 포함된 전원 공급 회로의 다른 일 예를 도시한다. 도 3은 도 2에 도시된 전원 공급 회로를 더욱 상세하게 도시하는 도면일 수 있다.
도 3을 참조하면, 청소기(200)는 모터(MT), 전원 회로(220), 구동 회로(230), 입력 버튼(240), 게이트 드라이버(250) 및 마이크로프로세서(210)를 포함할 수 있다. 다만, 청소기(200)에 포함된 전자 장치는 모터(MT), 전원 회로(220), 구동 회로(230), 입력 버튼(240), 게이트 드라이버(250) 및 마이크로프로세서(210)에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 전자 장치가 더욱 마련될 수 있다.
전원 회로(220)는 전력 변환 회로(221), 배터리 회로(222), 제1 반도체 스위치(223), 제2 반도체 스위치(224), 제3 반도체 스위치(225) 및 다이오드(226)를 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222) 사이에는 다이오드(226), 제1 반도체 스위치(223) 및 제2 반도체 스위치(224)가 마련될 수 있다. 다시 말해, 전력 변환 회로(221)의 출력 단자(out1)와 배터리 회로(222)의 입출력 단자(in/out2) 사이에 다이오드(226), 제1 반도체 스위치(223) 및 제2 반도체 스위치(224)가 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 다이오드(226)와 제1 반도체 스위치(223)의 연결 노드(n1)와 전원 회로(220)의 출력 단자(out3) 사이에는 제3 반도체 스위치(225)가 마련될 수 있다.
다시 말해, 전력 변환 회로(221)와 연결되는 제1 라인(Line1), 배터리 회로(222)와 연결되는 제2 라인(Line2) 및 구동 회로(230)와 연결되는 제3 라인(Line3)은 영문자 "T"(또는 "Y") 형태로 연결되며, 제1 라인(Line1) 상에는 다이오드(226)가 마련되고, 제2 라인(Line2) 상에는 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 마련되고, 제3 라인(Line3) 상에는 제3 반도체 스위치(225)가 마련될 수 있다.
전력 변환 회로(221)는 외부 전원으로부터 공급되는 상용 교류 전력을 정류하고, 정류된 직류 전력을 출력할 수 있다.
전력 변환 회로(221)는 스위치 모드 파워 서플라이를 포함할 수 있으며, 스위치 모드 파워 서플라이는 교류 전력을 정류하는 정류 회로, 정류된 전력을 안정화시켜 직류 전력으로 변환하는 평활 회로, 직류 전력의 전압을 변환하는 전압 변환 회로 등을 포함할 수 있다. 또한, 정류 회로는 다이오드 브리지(diode bridge)를 포함할 수 있으며, 평활 회로는 콘덴서(condenser)를 포함할 수 있다. 또한, 전압 변환 회로는 DC-DC 컨버터(DC-DC converter)를 포함할 수 있다.
전력 변환 회로(221)은 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)의 동작에 따라 배터리 회로(222)와 구동 회로(230)에 직류 전력을 선택적으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 온되고 제3 반도체 스위치(225)가 오프되면, 전력 변환 회로(221)은 배터리 회로(222)에 직류 전력을 공급할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 오프되고 제3 반도체 스위치(225)가 온되면, 전력 변환 회로(221)는 구동 회로(230)에 직류 전력을 공급할 수 있다.
배터리 회로(222)는 전력 변환 회로(221)로부터 직류 전력을 공급받고, 공급받는 직류 전력에 의한 전기 에너지를 저장할 수 있다. 또한, 배터리 회로(222)는 저장된 전기 에너지에 의한 직류 전력을 출력할 수 있다.
배터리 회로(222)는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)의 동작에 따라 전력 변환 회로(221)로부터 직류 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 온되고 제3 반도체 스위치(225)가 오프되면, 배터리 회로(222)는 전력 변환 회로(221)로부터 직류 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 배터리 회로(222)는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)의 동작에 따라 구동 회로(230)에 직류 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)가 온되면, 배터리 회로(222)는 구동 회로(230)에 직류 전력을 공급할 수 있다.
배터리 회로(222)는 배터리를 포함할 수 있다.
배터리 양전극 사이의 전압은 배터리에 저장된 전기 에너지의 양에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 배터리에 저장된 전기 에너지의 양이 많으면 배터리 양전극 사이의 전압이 상승하고, 배터리에 저장된 전기 에너지의 양의 적으면 배터리 양전극 사이의 전압이 감소할 수 있다. 그로 인하여, 배터리가 방전되면 배터리의 전압과 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 사이의 차이로 인하여 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로 직류 전력이 공급될 수 있다. 또한, 배터리가 충분히 충전되면 배터리의 전압의 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 사이의 차이가 없으므로 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로 직류 전력이 공급되지 않을 수 있다.
제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 전력 변환 회로(221)로부터 구동 회로(230)로의 직류 전력의 공급, 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로의 직류 전력의 공급 및 배터리 회로(222)로부터 구동 회로(230)로의 직류 전력의 공급을 제어한다.
예를 들어, 제1 및 제2 반도체 스위치(2243, 224)가 오프되고 제3 반도체 스위치(225)가 온되면 전력 변환 회로(221)로부터 구동 회로(230)로 직류 전력이 공급될 수 있다. 다시 말해, 제3 반도체 스위치(225)를 통하여 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로 직류 전류가 공급될 수 있다.
다른 예로, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 온되고 제3 반도체 스위치(225)가 오프되면 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로 직류 전력이 공급될 수 있다. 다시 말해, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)를 통하여 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로 직류 전류가 공급될 수 있다.
또 다른 예로, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)가 온되면 배터리 회로(222)로부터 구동 회로(230)로 직류 전력이 공급될 수 있다. 다시 말해, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 통하여 배터리 회로(222)로부터 구동 회로(230)로 직류 전류가 공급될 수 있다.
제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 전력 반도체 소자(power semiconductor device)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 전력 금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(Power Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, Power MOSFET) (이하, '파워 모스펫'이라 한다), 접합 전계 효과 트랜지스터(Junction Field Effect Transistor, JFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT), 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT), 사이리스터(Thyristor) 등을 채용할 수 있다.
IGBT 또는 BJT는 온/오프 스위칭 시에 스위칭 손실(switching loss)이 작은 이익이 있으나, 온 상태 시에 도통 손실(conduction loss)이 크다. 반면, 파워 모스펫은 온 상태 시에 도통 손실이 작은 이익이 있다.
이때, 전원 회로(220)에 이용되는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 온/오프 스위칭의 횟수가 적고, 온 상태 또는 오프 상태를 유지하는 시간이 길다. 즉, 전원 회로(220)에 이용되는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 스위칭 손실보다 도통 손실에 큰 영향을 받는다.
따라서, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 IGBT 또는 BJT를 채용할 수 있으나, 파워 모스펫을 채용하는 것이 바람직하다.
이하에서는 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 파워 모스펫인 것으로 가정한다.
다이오드(226)는 배터리 회로(222)로부터 구동 회로(230)에 직류 전력이 공급될 때 배터리 회로(222)로부터 출력된 직류 전력이 전력 변환 회로(221)로 공급되지 않도록 배터리 회로(222)의 출력 전류를 차단할 수 있다.
구체적으로, 다이오드(226)는 전력 변환 회로(221)의 출력단(out1)으로부터 직류 전력이 출력되는 것은 허용하고, 전력 변환 회로(221)의 출력단(out1)으로 직류 전력이 입력되는 것은 차단할 수 있다.
다이오드(226)는 PIN 다이오드, 쇼트키 다이오드(Schottky diode) 등을 채용할 수 있다.
모터(MT)는 구동 회로(230)로부터 구동 전력을 공급받고, 공급받은 구동 전력에 의한 회전력을 생성할 수 있다. 또한, 모터(MT)에 의한 회전력은 팬(미도시)에 제공되며, 팬의 회전에 의하여 먼지 및 공기를 흡입하기 위하여 흡입력이 생성된다.
모터(MT)는 다양한 종류의 모터일 수 있다. 예를 들어, 모터(MT)는 정류자를 포함하는 직류 모터, 정류자를 포함하지 않는 무-정류자 직류 모터, 교류 모터의 일종인 유도 모터 및 동기 모터, 직류 또는 교류로 이용될 수 있는 유니버셜 모터 중에 어느 하나일 수 있다.
다만, 이하에서는 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 모터(MT)는 직류 전력을 공급받는 직류 모터 또는 유니버셜 모터인 것으로 가정한다.
구동 회로(230)는 전력 변환 회로(221) 또는 배터리 회로(222)로부터 직류 전력을 공급받고, 공급받은 직류 전력을 이용하여 모터(MT)를 구동하기 위한 구동 전력을 출력할 수 있다.
구동 회로(230)는 모터(MT)의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 모터(MT)가 정류자를 갖는 직류 모터 또는 유니버셜 모터인 경우 구동부(130)는 제어부(110)의 구동 제어 신호에 따라 펄스 폭 변환된 직류 전압을 출력하는 펄스 폭 변환기를 포함할 수 있다.
입력 버튼(240)는 사용자 입력을 수신하고, 수신된 사용자 입력에 대응하는 전기적 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 입력 버튼(240)은 청소기(100)의 동작을 개시하거나 중지시키는 동작 명령을 획득하고, 동작 개시 신호 또는 동작 중지 신호를 출력할 수 있다.
마이크로프로세서(210)는 사용자 입력 및 외부 전원(ES)의 연결 여부에 따라 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 제어하기 위한 전원 제어 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되고 사용자로부터 동작 개시 명령이 입력되면, 마이크로프로세서(210)는 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)를 오프시키고 제3 반도체 스위치(225)를 온시키는 전원 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 오프되고 제3 반도체 스위치(225)가 온됨으로 인하여 전력 변환 회로(221)로부터 구동 회로(230)로 직류 전력이 공급될 수 있다.
다른 예로, 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되지 않고 사용자로부터 동작 개시 명령이 입력되면, 마이크로프로세서(210)는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 온시키는 전원 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)가 온됨으로 인하여 배터리 회로(222)로부터 구동 회로(220)로 직류 전력이 공급될 수 있다.
또 다른 예로, 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되고 사용자로부터 동작 개시 명령이 입력되지 않으면, 마이크로프로세서(210)는 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)를 온시키고 제3 반도체 스위치(225)를 오프시키는 전원 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)가 온되고 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)가 오프됨으로 인하여 전력 변환 회로(221)로부터 배터리 회로(222)로 직류 전력이 공급될 수 있다. 다시 말해, 청소기(200)의 배터리가 충전된다.
또 다른 예로, 외부 전원(ES)으로부터 교류 전력이 공급되지 않고 사용자로부터 동작 개시 명령이 입력되지 않으면, 마이크로프로세서(210)는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 오프시키는 전원 제어 신호를 출력할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)가 오프됨으로 인하여, 청소기(200)는 대기 상태를 유지할 수 있다.
마이크로프로세서(210)는 사용자 입력 및 외부 전원(ES)의 연결 상태에 따라 전원 제어 신호를 생성하기 위한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리 블록 및 메모리 블록에 저장된 프로그램에 따라 사용자 입력 및 외부 전원(ES)의 연결 상태를 처리하는 프로세서 블록을 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(260)는 마이크로프로세서(210)로부터 출력된 전원 제어 신호에 따라 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 구동하는 게이트 구동 신호를 출력할 수 있다.
전력 변환 회로(221)의 출력 직류 전압, 배터리 회로(222)의 입출력 직류 전압 및 구동 회로(230)의 구동 전압은 마이크로프로세서(210)의 구동 직류 전압보다 크고, 전력 변환 회로(221), 배터리 회로(222) 및 구동 회로(230)와 연결되는 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 온/오프시키기 위한 전압 역시 마이크로프로세서(210)의 구동 직류 전압보다 크다.
예를 들어, 마이크로프로세서(210)는 TTL (Transistor Transistor Logic) 회로 또는 CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) 회로로 구현되며, 3.3[V] 또는 5[V]의 직류 전압이 인가되며, 전원 제어 신호는 3.3[V] 또는 5[V] 전압의 신호일 수 있다. 이에 반하여, 전력 변환 회로(221)의 출력 직류 전압, 배터리 회로(222)의 입출력 직류 전압 및 구동 회로(230)의 구동 전압은 20[V]의 직류 전압이다. 따라서, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 20[V]의 직류 전압을 도통시키거나 차단할 수 있어야 하며, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 온시키기 위하는 대략 10[V] 이상의 직류 전압이 요구된다.
따라서, 마이크로프로세서(210)으로부터 출력되는 전원 제어 신호에 따라 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)를 온/오프시키기 위해서는 전원 제어 신호를 높은 전압으로 승압할 필요가 있다.
게이트 드라이버(260)는 마이크로프로세서(210)으로부터 출력되는 전원 제어 신호를 승압하고, 승압된 전원 제어 신호 즉 게이트 구동 신호를 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)로 출력할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 청소기(200)는 전력 변환 회로(221), 배터리 회로(222), 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225) 및 구동 회로(230)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)는 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222) 사이에 마련되고, 제3 반도체 스위치(225)는 전력 변환 회로(221)와 구동 회로(230) 사이에 마련될 수 있다. 외부 전원(ES)의 연결 상태 및 사용자 입력에 따라 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)는 각각 온 또는 오프되고, 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(223, 224, 225)의 온 또는 오프에 따라 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222) 중에 어느 하나가 구동 회로(230)에 직류 전력을 공급할 수 있고, 전력 변환 회로(221)가 배터리 회로(222)와 구동 회로(230) 중에 어느 하나로 직류 전력을 공급할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 반도체 스위치의 일 예를 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 스위치(223)는 제1 n형 모스펫(223n)과 제1 바디 다이오드(223d)를 포함할 수 있다.
제1 n형 모스펫(223n)은 제1 게이트 단자(G1)와 제1 소스 단자(S1) 사이의 제1 입력 전압(Vgs1)에 따라 제1 드레인 단자(D1)로부터 제1 소스 단자(S1)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다. 구체적으로, 제1 게이트 단자(G1)에 전압이 인가되면 제1 드레인 단자(D1)와 제1 소스 단자(S1) 사이에 음전하인 전자로 구성된 채널이 형성되며, 제1 드레인 단자(D1)와 제1 소스 단자(S1) 사이의 전압으로 인하여 채널의 전자가 제1 소스 단자(S1)로부터 제1 드레인 단자(D1)로 이동한다. 그 결과, 제1 드레인 단자(D1)로부터 제1 소스 단자(S1)로 전류가 흐를 수 있다.
제1 바디 다이오드(223d)는 제1 n형 모스펫(223n)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 애노드 단자(A1)는 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 소스 단자(S1)와 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)는 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 드레인 단자(D1)에 연결될 수 있다.
제1 바디 다이오드(223d)는 제1 n형 모스펫(223n)의 손상을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제1 n형 모스펫(223n)이 턴오프되는 경우, 회로 내부의 인덕턴스로 인하여 큰 기전력(electromotive force)이 발생할 수 있으며, 이러한 기전력에 의하여 제1 n형 모스펫(223n)이 손상될 염려가 있다. 제1 바디 다이오드(223d)는 기전력에 의한 전류를 도통시킬 수 있으며, 그 결과 제1 n형 모스펫(223n)의 손상이 방지된다.
제2 반도체 스위치(224)는 제2 n형 모스펫(224n)과 제2 바디 다이오드(224d)를 포함할 수 있다.
제2 n형 모스펫(224n)는 제2 게이트 단자(G2)와 제2 소스 단자(S2) 사이의 제2 입력 전압(Vgs2)에 따라 제2 드레인 단자(D2)로부터 제1 소스 단자(S2)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다.
제2 바디 다이오드(224d)는 제2 n형 모스펫(224n)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 애노드 단자(A2)는 제2 n형 모스펫(224n)의 제2 소스 단자(S2)와 연결되고, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 제2 n형 모스펫(224n)의 제2 드레인 단자(D2)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 바디 다이오드(224d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제2 n형 모스펫(224n)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 드레인 단자(D1)와 제2 n형 모스펫(224n)의 제2 드레인 단자(D2)는 서로 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)과 제2 바디 다이오드(223d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 소스 단자(S1)는 전력 전환 회로(221) 및 구동 회로(230)와 연결되고, 제2 n형 모스펫(223n)의 제2 소스 단자(S2)는 배터리 회로(222)와 연결될 수 있다.
게이트 드라이버(250)는 제1 n형 모스펫(223n)을 구동하는 제1 승압 회로(251a)와 제2 n형 모스펫(224n)을 구동하는 제2 승압 회로(251a)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(250)에는 제1 n형 모스펫(223n)과 제2 n형 모스펫(224n)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가된다. 다시 말해, 게이트 드라이버(250)의 전원 전압은 전력 변환 회로(221)에 의하여 제1 소스 단자(S1)의 전압 및 배터리 회로(222)에 의하여 제2 소스 단자(S2)의 전압과 동일하다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222)가 20[V]의 직류 전력을 출력한다면, 제1 소스 단자(S1)의 전압과 제2 소스 단자(S2)의 전압은 20[V]이고, 게이트 드라이버(250)에 인가되는 전압 역시 20[V]이다.
반면, 제1 n형 모스펫(223n)을 온시키기 위해서는 제1 게이트 단자(G1)의 전압이 제1 소스 단자(S1)의 전압보다 커야 한다. 다시 말해, 제1 소스 단자(S1)와 제1 게이트 단자(G1) 사이의 제1 입력 전압(Vgs1)이 양의 문턱 전압(Threshold Voltage)보다 크면, 제1 n형 모스펫(223n)이 온된다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222)가 20[V]의 직류 전력을 출력하고 제1 n형 모스펫(223n)의 문턱 전압이 +1[V]이면, 제1 n형 모스펫(223n)을 온시키기 위하여 제1 게이트 단자(G1)에 25[V]보다 큰 전압이 인가되어야 한다.
그런데, 앞서 설명된 바와 같이 게이트 드라이버(250)의 공급 전압은 제1 소스 단자(S1)의 전압과 동일하므로, 게이트 드라이버(250)는 제1 n형 모스펫(223n)을 온시키기 위하여 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 출력하는 제1 승압 회로(251a)를 포함할 수 있다.
제1 승압 회로(251a)는 다양한 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 승압 회로(251a)는 부스트 컨버터(boost converter), 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter), 플라이백 컨버터(flyback converter) 및 차지 펌프(charge pump) 등으로 구현될 수 있다.
이상의 이유와 같은 이유로, 게이트 드라이버(250)는 제2 n형 모스펫(224n)을 턴온시키기 위하여 공급 전력의 전압을 상승시키는 제2 승압 회로(252a)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 반도체 스위치(223, 224)는 각각 제1 및 제2 n형 모스펫(223n, 224n)을 포함할 수 있으며, 게이트 드라이버(250)는 제1 및 제2 승압 회로(251a, 252a)를 포함할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 반도체 스위치의 다른 일 예를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 스위치(223)는 제1 p형 모스펫(223p)과 제1 바디 다이오드(223d)를 포함할 수 있다.
제1 p형 모스펫(223p)은 제1 게이트 단자(G1)와 제1 소스 단자(S1) 사이의 제1 입력 전압(Vgs1)에 따라 제1 소스 단자(S1)로부터 제1 드레인 단자(D1)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다. 구체적으로, 제1 게이트 단자(G1)에 전압이 인가되면 제1 드레인 단자(D1)와 제1 소스 단자(S1) 사이에 양전하인 정공(hole)로 구성된 채널이 형성되며, 제1 소스 단자(S1)와 제1 드레인 단자(D1) 사이의 전압으로 인하여 채널의 정공이 제1 소스 단자(S1)로부터 제1 드레인 단자(D1)로 이동한다. 그 결과, 제1 소스 단자(S1)로부터 제1 드레인 단자(D1)로 전류가 흐를 수 있다.
제1 바디 다이오드(223d)는 제1 p형 모스펫(223p)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 애노드 단자(A1)는 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 드레인 단자(D1)와 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)는 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 소스 단자(S1)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 바디 다이오드(223d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제1 p형 모스펫(223p)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제2 반도체 스위치(224)는 제2 n형 모스펫(224n)과 제2 바디 다이오드(224d)를 포함할 수 있다.
제2 n형 모스펫(224n)는 제2 게이트 단자(G2)와 제2 소스 단자(S2) 사이의 제2 입력 전압(Vgs2)에 따라 제2 드레인 단자(D2)로부터 제1 소스 단자(S2)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다.
제2 바디 다이오드(224d)는 제2 n형 모스펫(224n)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 애노드 단자(A2)는 제2 n형 모스펫(224n)의 제2 소스 단자(S2)와 연결되고, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 제2 n형 모스펫(224n)의 제2 드레인 단자(D2)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 바디 다이오드(224d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제2 n형 모스펫(224n)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 소스 단자(S1)와 제2 n형 모스펫(224n)의 제2 드레인 단자(D2)는 서로 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)과 제2 바디 다이오드(223d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 드레인 단자(D1)는 전력 전환 회로(221) 및 구동 회로(230)와 연결되고, 제2 n형 모스펫(223n)의 제2 소스 단자(S2)는 배터리 회로(222)와 연결될 수 있다.
게이트 드라이버(250)는 제1 p형 모스펫(223p)을 구동하는 제1 강압 회로(251b)와 제2 n형 모스펫(224n)을 구동하는 제2 승압 회로(251a)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(250)에는 제1 p형 모스펫(223p)과 제2 n형 모스펫(224n)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가된다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222)가 20[V]의 직류 전력을 출력한다면, 제1 드레인 단자(D1)의 전압과 제2 소스 단자(S2)의 전압은 20[V]이고, 게이트 드라이버(250)에 인가되는 전압 역시 20[V]이다.
반면, 제1 p형 모스펫(223p)을 온시키기 위해서는 제1 게이트 단자(G1)의 전압이 제1 소스 단자(S1)의 전압보다 작아야 한다. 다시 말해, 제1 소스 단자(S1)와 제1 게이트 단자(G1) 사이의 제1 입력 전압(Vgs1)이 음의 문턱 전압(Threshold Voltage)보다 작으면, 제1 p형 모스펫(223p)이 온된다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222)가 20[V]의 직류 전력을 출력하고 제1 p형 모스펫(223p)의 문턱 전압이 -10[V]이면, 제1 p형 모스펫(223p)을 온시키기 위하여 제1 게이트 단자(G1)에 10[V]보다 작은 전압이 인가되어야 한다.
그런데, 앞서 설명된 바와 같이 게이트 드라이버(250)의 공급 전압은 제1 드레인 단자(D1)의 전압과 동일하므로, 게이트 드라이버(250)는 제1 p형 모스펫(223p)을 턴온시키기 위하여 전압을 하강시키고, 하강된 전압을 출력하는 제1 강압 회로(251b)를 포함할 수 있다.
제1 강압 회로(251b)는 다양한 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 승압 회로(251a)는 벅 컨버터(buck converter), 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 및 전압 분배기 등으로 구현될 수 있다.
특히, 제1 강압 회로(251b)가 전압 분배기로 구현되는 경우, 제1 강압 회로(251b)는 제1 p형 모스펫(223p)과 제2 n형 모스펫(224n)이 연결되는 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 게이트 단자(G1)에 인가할 수 있다.
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 강압 회로(251b)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 스위칭 소자(Q1)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 스위칭 소자(Q1)는 직렬로 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)의 일단은 제1 p형 모스펫(223p)과 제2 n형 모스펫(224n)이 연결되는 노드와 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)이 연결되는 노드는 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 게이트 단자(G1)와 연결될 수 있다.
제1 및 제2 바디 다이오드(223d, 224d)에 의하여 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 이 제1 저항(R1)의 일단에 인가될 수 있다. 구체적으로, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 애노드 단자(A1)는 전력 변환 회로(221)와 연결되고 제1 캐소드 단자(C1)는 제1 저항(R1)의 일단과 연결되므로 전력 변환 회로(221)의 출력 전압이 제1 저항(R1)의 일단에 인가될 수 있다. 또한, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 애노드 단자(A2)는 배터리 회로(222)와 연결되고 제2 캐소드 단자(C2)는 제1 저항(R1)의 일단과 연결되므로 배터리 회로(222)의 출력 전압이 제1 저항(R1)의 일단에 인가될 수 있다.
또한, 제1 스위치 소자(Q1)의 온/오프에 따라 제1 게이트 단자(G1)에 인가되는 전압이 변화할 수 있다. 제1 스위치 소자(Q1)가 온되면, 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의하여 분배되어, 제1 게이트 단자(G1)에 인가된다. 그 결과, 제1 p형 모스펫(223p)이 온될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 및 배터리 회로(222)의 출력 전압이 20[V]이고 제1 저항(R1)의 저항값과 제2 저항(R2)의 저항값이 동일한 경우, 제1 게이트 단자(G1)에는 10[V]의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 제1 소스 단자(S1)의 전압은 20[V]이고 제1 게이트 단자(G1)의 전압은 10[V]이므로, 제1 입력 전압(Vgs)은 -10[V]가 된다. 제1 p형 모스펫(223p)의 문턱 전압이 -1[V]이면, 제1 p형 모스펫(223p)은 온될 수 있다.
또한, 제1 스위치 소자(Q1)가 오프되면, 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 제1 저항(R1)을 통하여 제1 게이트 단자(G1)에 인가된다. 그 결과, 제1 p형 모스펫(223p)이 오프될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 및 배터리 회로(222)의 출력 전압이 20[V]인 경우, 제1 게이트 단자(G1)에는 20[V]의 전압이 인가될 수 있다. 이때, 이때, 제1 소스 단자(S1)의 전압은 20[V]이고 제1 게이트 단자(G1)의 전압은 20[V]이므로, 제1 입력 전압(Vgs)은 0[V]가 되고, 제1 p형 모스펫(223p)은 오프될 수 있다.
제2 n형 모스펫(224n)을 온시키기 위해서는 제2 게이트 단자(G2)의 전압이 제2 소스 단자(S2)의 전압보다 커야 한다. 예를 들어, 전력 변환 회로(221)와 배터리 회로(222)가 20[V]의 직류 전력을 출력하고 제2 n형 모스펫(224n)의 문턱 전압이 +1[V]이면, 제1 n형 모스펫(223n)을 온시키기 위하여 제1 게이트 단자(G1)에 25[V]보다 큰 전압이 인가되어야 한다.
그런데, 앞서 설명된 바와 같이 게이트 드라이버(250)의 공급 전압은 제2 소스 단자(S2)의 전압과 동일하므로, 게이트 드라이버(250)는 제2 n형 모스펫(224n)을 온시키기 위하여 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 출력하는 제2 승압 회로(252a)를 포함할 수 있다.
이러한 제1 승압 회로(251a)는 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 및 차지 펌프 등의 다양한 회로로 구현될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 제1 반도체 스위치(224)는 제1 p형 모스펫(223p)을 포함하고, 제2 반도체 스위치(224)는 제2 n형 모스펫(224n)을 포함할 수 있으며, 게이트 드라이버(250)는 제1 강압 회로(251b) 및 제2 승압 회로(252a)를 포함할 수 있다.
도 6는 도 3에 도시된 반도체 스위치의 다른 일 예를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 스위치(223)는 제1 n형 모스펫(223n)과 제1 바디 다이오드(223d)를 포함할 수 있다.
제1 n형 모스펫(223n)는 제1 게이트 단자(G1)와 제1 소스 단자(S1) 사이의 제1 입력 전압(Vgs1)에 따라 제1 드레인 단자(D1)로부터 제1 소스 단자(S1)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다.
제1 바디 다이오드(223d)는 제1 n형 모스펫(221n)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 애노드 단자(A1)는 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 소스 단자(S1)와 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)는 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 드레인 단자(D1)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 바디 다이오드(223d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제1 n형 모스펫(223n)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제2 반도체 스위치(224)는 제2 p형 모스펫(224p)과 제2 바디 다이오드(224d)를 포함할 수 있다.
제2 p형 모스펫(224p)은 제2 게이트 단자(G2)와 제2 소스 단자(S2) 사이의 제2 입력 전압(Vgs2)에 따라 제2 소스 단자(S2)로부터 제2 드레인 단자(D2)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다.
제2 바디 다이오드(224d)는 제2 p형 모스펫(224p)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 애노드 단자(A2)는 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 드레인 단자(D2)와 연결되고, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 소스 단자(S2)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 바디 다이오드(224d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제2 p형 모스펫(224p)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 드레인 단자(D1)와 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 소스 단자(S2)는 서로 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)과 제2 바디 다이오드(223d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 n형 모스펫(223n)의 제1 소스 단자(S1)는 전력 전환 회로(221) 및 구동 회로(230)와 연결되고, 제2 p형 모스펫(223p)의 제2 드레인 단자(D2)는 배터리 회로(222)와 연결될 수 있다.
게이트 드라이버(250)는 제1 n형 모스펫(223n)을 구동하는 제1 승압 회로(251a)와 제2 p형 모스펫(224p)을 구동하는 제2 강압 회로(252b)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(250)에는 제1 n형 모스펫(223n)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가되며, 제1 n형 모스펫(223n)을 온시키기 위해서는 제1 게이트 단자(G1)의 전압이 제1 소스 단자(S1)의 전압보다 커야 하므로, 게이트 드라아버(250)는 제1 n형 모스펫(223n)을 온시키기 위하여 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 출력하는 제1 승압 회로(251a)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 승압 회로(251a)는 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 및 차지 펌프 등의 다양한 회로로 구현될 수 있다.
또한, 게이트 드라이버(250)에는 제2 p형 모스펫(224p)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가되며, 제2 p형 모스펫(224p)을 온시키기 위해서는 제2 게이트 단자(G2)의 전압이 제2 소스 단자(S1)의 전압보다 작아야 하므로, 게이트 드라이버(250)는 제2 p형 모스펫(224p)을 온시키기 위하여 전압을 하강시키고, 하강된 전압을 출력하는 제2 강압 회로(252b)를 포함할 수 있다. 제2 강압 회로(252b)는 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 및 전압 분배기 등의 다양한 회로로 구현될 수 있다.
특히, 제2 강압 회로(252b)가 전압 분배기로 구현되는 경우, 제2 강압 회로(252b)는 제1 n형 모스펫(223n)과 제2 p형 모스펫(224p)이 연결되는 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 게이트 단자(G2)에 인가할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 제2 강압 회로(252b)는 제3 저항(R3), 제4 저항(R4) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 포함할 수 있다. 이때, 제3 저항(R3), 제4 저항(R4) 및 제2 스위칭 소자(Q2)는 직렬로 연결될 수 있다. 제3 저항(R3)의 일단은 제1 n형 모스펫(223n)과 제2 p형 모스펫(224p)이 연결되는 노드와 연결될 수 있다. 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)이 연결되는 노드는 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 게이트 단자(G2)와 연결될 수 있다.
제1 및 제2 바디 다이오드(223d, 224d)에 의하여 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 이 제3 저항(R3)의 일단에 인가될 수 있다.
또한, 제2 스위치 소자(Q2)의 온/오프에 따라 제3 저항(R3)의 일단에 인가된 전압이 그대로 제2 게이트 단자(G2)에 인가되거나, 제3 전항(R3)의 일단에 인가된 전압이 제3 및 제4 저항(R3, R4)에 의하여 분배되어 제2 게이트 단자(G2)에 인가될 수 있다.
예를 들어, 제2 스위치 소자(Q2)가 온되면, 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4)에 의하여 분배되어, 제2 게이트 단자(G2)에 인가된다. 그 결과, 제2 p형 모스펫(224p)이 온될 수 있다.
또한, 제2 스위치 소자(Q2)가 오프되면, 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 제3 저항(R3)을 통하여 제2 게이트 단자(G2)에 인가된다. 그 결과, 제2 p형 모스펫(224p)이 오프될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 제1 반도체 스위치(223)는 제1 n형 모스펫(223n)을 포함하고, 제2 반도체 스위치(224)는 제2 p형 모스펫(224p)을 포함할 수 있으며, 게이트 드라이버(250)는 제1 승압 회로(251a) 및 제2 강압 회로(252b)를 포함할 수 있다.
도 7는 도 3에 도시된 반도체 스위치의 다른 일 예를 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 반도체 스위치(223)는 제1 p형 모스펫(224p)과 제1 바디 다이오드(223d)를 포함할 수 있다.
제1 p형 모스펫(223p)은 제1 게이트 단자(G1)와 제1 소스 단자(S1) 사이의 제1 입력 전압(Vgs1)에 따라 제1 소스 단자(S1)로부터 제1 드레인 단자(D2)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다.
제1 바디 다이오드(223d)는 제1 p형 모스펫(223p)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 애노드 단자(A1)는 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 드레인 단자(D1)와 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)는 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 소스 단자(S1)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 바디 다이오드(223d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제1 p형 모스펫(223p)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
제2 반도체 스위치(224)는 제2 p형 모스펫(224p)과 제2 바디 다이오드(224d)를 포함할 수 있다.
제2 p형 모스펫(224p)은 제2 게이트 단자(G2)와 제2 소스 단자(S2) 사이의 제2 입력 전압(Vgs2)에 따라 제2 소스 단자(S2)로부터 제2 드레인 단자(D2)로의 전류를 도통시키거나 차단할 수 있다.
제2 바디 다이오드(224d)는 제2 p형 모스펫(224p)과 병렬로 연결될 수 있다. 구체적으로, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 애노드 단자(A2)는 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 드레인 단자(D2)와 연결되고, 제2 바디 다이오드(224d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 소스 단자(S2)에 연결될 수 있다. 또한, 제2 바디 다이오드(224d)는 회로 내부의 인덕턴스로 인한 기전력으로 인하여 제2 p형 모스펫(224p)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 소스 단자(S1)와 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 소스 단자(S2)는 서로 연결되고, 제1 바디 다이오드(223d)의 제1 캐소드 단자(C1)과 제2 바디 다이오드(223d)의 제2 캐소드 단자(C2)는 서로 연결될 수 있다. 또한, 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 드레인 단자(D1)는 전력 전환 회로(221) 및 구동 회로(230)와 연결되고, 제2 p형 모스펫(223p)의 제2 드레인 단자(D2)는 배터리 회로(222)와 연결될 수 있다.
게이트 드라이버(250)는 제1 p형 모스펫(223p)을 구동하는 제1 강압 회로(251b)와 제2 p형 모스펫(224p)을 구동하는 제2 강압 회로(252b)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(250)에는 제1 p형 모스펫(223p)에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가되며, 제1 p형 모스펫(223p)을 온시키기 위해서는 제1 게이트 단자(G1)의 전압이 제1 소스 단자(S1)의 전압보다 작아야 하므로, 게이트 드라아버(250)는 제1 p형 모스펫(223p)을 온시키기 위하여 전압을 하강시키고, 하강된 전압을 출력하는 제1 강압 회로(251b)를 포함할 수 있다. 제1 강압 회로(251b)는 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 및 전압 분배기 등의 다양한 회로로 구현될 수 있다.
특히, 제1 강압 회로(251b)가 전압 분배기로 구현되는 경우, 제1 강압 회로(251b)는 제1 p형 모스펫(223p)과 제2 p형 모스펫(224p)이 연결되는 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 게이트 단자(G1)에 인가할 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 강압 회로(251b)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 스위칭 소자(Q1)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 스위칭 소자(Q1)는 직렬로 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)의 일단은 제1 p형 모스펫(223p)과 제2 p형 모스펫(224p)이 연결되는 노드와 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)이 연결되는 노드는 제1 p형 모스펫(223p)의 제1 게이트 단자(G1)와 연결될 수 있다.
제1 및 제2 바디 다이오드(223d, 224d)에 의하여 전력 변환 회로(221)의 출력 전압 또는 배터리 회로(222)의 출력 전압이 이 제1 저항(R1)의 일단에 인가될 수 있다. 또한, 제1 스위치 소자(Q1)의 온/오프에 따라 제1 저항(R1)의 일단에 인가된 전압이 그대로 제1 게이트 단자(G1)에 인가되거나, 제1 전항(R1)의 일단에 인가된 전압이 제1 및 제2 저항(R1, R2)에 의하여 분배되어 제1 게이트 단자(G1)에 인가될 수 있다.
이상의 이유와 같은 이유로, 게이트 드라이버(250)는 제2 p형 모스펫(224p)을 온시키기 위하여 전압을 하강시키고, 하강된 전압을 출력하는 제2 강압 회로(252b)를 포함할 수 있으며, 제2 강압 회로(252b)는 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 및 전압 분배기 등의 다양한 회로로 구현될 수 있다.
또한, 제2 강압 회로(252b)가 전압 분배기로 구현되는 경우, 제2 강압 회로(252b)는 제1 p형 모스펫(223p)과 제2 p형 모스펫(224p)이 연결되는 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 제2 p형 모스펫(224p)의 제2 게이트 단자(G2)에 인가할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 반도체 스위치(224)는 각각 제1 및 제2 p형 모스펫(223p, 224p)을 포함할 수 있으며, 게이트 드라이버(250)는 제1 및 제2 강압 회로(251b, 252b)를 포함할 수 있다.
이상에서는 청소기의 구성이 설명되었다.
이하에서는 청소기의 동작이 설명된다.
도 8은 일 실시예에 의한 청소기가 모터에 전력을 공급하는 방법을 도시하고, 도 9 내지 도 14는 도 8에 도시된 방법에 따라 청소기가 모터에 전력을 공급하는 것을 도시한다.
도 8 내지 도 14와 함께, 청소기가 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 방법(1000)이 설명된다.
청소기(300)는 도 9 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 제어부(310), 전원부(320), 구동부(330) 및 입력부(340)를 포함할 수 있으며, 전원부(320)는 전력 변환 회로(321), 배터리 회로(322), 제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(323, 324, 325)를 포함할 수 있다.
청소기(300)는 청소 동작을 수행하는지를 판단한다(1010).
청소기(300)의 제어부(310)는 다양한 방법으로 청소 동작을 수행하는지를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(310)는 입력부(340)를 통하여 입력된 사용자 입력을 기초로 청소 동작을 수행하는지를 판단할 수 있다. 입력부(340)를 통하여 사용자의 동작 개시 명령이 입력되면, 제어부(310)는 청소 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 입력부(340)를 통하여 사용자의 동작 개시 명령이 입력되지 않거나 동작 중지 명령이 입력되면, 제어부(310)는 청소 동작을 수행하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 제어부(310)는 모터(MT)의 구동 여부를 기초로 청소 동작을 수행하는지를 판단할 수 있다. 모터(MT)가 구동 중이면, 제어부(310)는 청소 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 모터(MT)가 구동 중이 아니면, 제어부(310)는 청소 동작을 수행하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
또 다른 예로, 제어부(310)는 메모리에 저장된 데이터를 기초로 청소 동작을 수행하는지를 판단할 수 있다. 입력부(340)를 통하여 사용자의 동작 개시 명령이 입력되면 제어부(310)는 메모리에 청소 상태를 나타내는 데이터를 저장할 수 있으며, 사용자의 동작 중지 명령이 입력되면 제어부(310)는 메모리에 대기 상태를 나타내는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리에 청소 상태를 나타내는 데이터가 저장되었으면 제어부(310)는 청소 동작을 수행하는 것으로 판단할 수 있고, 메모리에 대기 상태를 나타내는 데이터가 저장되었으면 제어부(310)는 청소 동작이 중지된 것으로 판단할 수 있다.
1010 단계에서 청소 동작을 수행하면(1010의 예), 청소기(300)는 외부 전원이 연결되었는지를 판단한다(1020).
청소기(300)의 제어부(310)는 다양한 방법으로 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다.
예를 들어, 외부 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 정류하고 정류된 직류 전력을 출력하는 전력 변환 회로(321)의 출력을 기초로 제어부는 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다. 전력 변환 회로(321)가 직류 전력을 출력하면 제어부(310)는 외부 전원이 연결된 것으로 판단하고, 전력 변환 회로(321)가 직류 전력을 출력하지 않으면 제어부(310)는 외부 전원이 연결되지 않는 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 외부 전원으로부터 교류 전력이 공급되는지를 기초로 제어부(310)는 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 외부 전원으로부터 공급되는 교류 전력을 감지할 수 있는 전류 센서 또는 전압 센서를 마련하고, 전류 센서 또는 전압 센서의 출력을 기초로 제어부(310)는 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다.
또 다른 예로, 플러그의 삽입 여부를 기초로 제어부(310)는 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다. 구체적으로, 플러그가 소켓에 삽입되었는지를 감지할 수 있는 압력 센서 또는 근접 센서를 마련하고, 압력 센서 또는 근접 센서의 출력을 기초로 제어부(310)는 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다.
1020 단계에서 외부 전원이 연결되면(1020의 예), 청소기(300)는 외부 전원으로부터 구동부(330)에 직류 전력을 공급한다(1030).
청소기(300)의 제어부(310)는 전력 변환 회로(321)로부터 구동부(330)에 직류 전력을 공급하도록 전원부(320)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(310)는 배터리 회로(322)와 연결되는 제1 및 제2 반도체 스위치(323, 324)를 오프시키고, 구동부(330)와 연결되는 제3 반도체 스위치(325)를 온시킬 수 있다.
제1 및 제2 반도체 스위치(323, 324)가 오프되고 제3 반도체 스위치(325)가 온되면, 도 9에 도시된 바와 같이 전력 변환 회로(321)로부터 출력되는 전류(Is1)는 구동부(330)로 공급된다.
1020 단계에서 외부 전원이 연결되지 않으면(1020의 아니오), 청소기(300)는 내부 전원으로부터 구동부(330)에 직류 전력을 공급한다(1040).
청소기(300)의 제어부(310)는 배터리 회로(322)로부터 구동부(330)에 직류 전력을 공급하도록 전원부(320)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(310)는 배터리 회로(322)와 연결되는 제1 및 제2 반도체 스위치(323, 324)와 구동부(330)와 연결되는 제3 반도체 스위치(325)를 온시킬 수 있다.
제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(323, 324, 325)가 온되면, 도 10에 도시된 바와 같이 배터리 회로(322)로부터 출력되는 전류(Is2)는 구동부(330)로 공급된다.
제1 반도체 스위치(323)가 제1 모스펫(323a)과 제1 바디 다이오드(323b)를 포함하고 제2 반도체 스위치(324)가 제2 모스펫(324a)과 제2 바디 다이오드(324b)를 포함하는 경우, 제1 모스펫(323a)은 온되고 제2 모스펫(324a)는 오프될 수 있다. 제2 모스펫(324a)가 오프되더라도 배터리 회로(322)로부터 출력되는 전류(Is2)는 도 11에 도시된 바와 같이 제2 바디 다이오드(324b)와 제1 모스펫(323a)을 통하여 구동부(330)에 공급될 수 있다.
1010 단계에서 청소 동작을 수행하지 않으면(1010의 예), 청소기(300)는 외부 전원이 연결되었는지를 판단한다(1050).
앞서 1020 단계에서 설명된 바와 같이, 청소기(300)의 제어부(310)는 다양한 방법으로 외부 전원이 연결되었는지를 판단할 수 있다.
1050 단계에서 외부 전원이 연결되면(1050의 예), 청소기(300)는 외부 전원으로부터 내부 전원에 직류 전력을 공급한다(1060).
청소기(300)의 제어부(310)는 전력 변환 회로(321)로부터 배터리 회로(232)에 직류 전력을 공급하도록 전원부(320)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(310)는 배터리 회로(322)와 연결되는 제1 및 제2 반도체 스위치(323, 324)를 온시키고, 구동부(330)와 연결되는 제3 반도체 스위치(325)를 오프시킬 수 있다.
제1 및 제2 반도체 스위치(323, 324)가 온되고 제3 반도체 스위치(325)가 오프되면, 도 12에 도시된 바와 같이 전력 변환 회로(321)로부터 출력되는 전류(Is1)는 배터리 회로(322)로 공급된다.
제1 반도체 스위치(323)가 제1 모스펫(323a)과 제1 바디 다이오드(323b)를 포함하고 제2 반도체 스위치(324)가 제2 모스펫(324a)과 제2 바디 다이오드(324b)를 포함하는 경우, 제1 모스펫(323a)은 오프되고 제2 모스펫(324a)는 온될 수 있다. 제1 모스펫(323a)가 오프되더라도 전력 변환 회로(321)로부터 출력되는 전류(Is1)는 도 13에 도시된 바와 같이 제1 바디 다이오드(323b)와 제2 모스펫(324a)을 통하여 배터리 회로(322)에 공급될 수 있다.
1050 단계에서 외부 전원이 연결되지 않으면(1050의 아니오), 청소기(300)는 대기 상태를 유지한다(1070).
청소기(300)의 제어부(310)는 구동부(330)에 직류 전력을 공급하거나 배터리 회로(322)를 충전하지 않는다.
구체적으로, 제어부(310)는 배터리 회로(322)와 연결되는 제1 및 제2 반도체 스위치(323, 324)와 구동부(330)와 연결되는 제3 반도체 스위치(325)를 오프시킬 수 있다.
제1, 제2 및 제3 반도체 스위치(323, 324, 325)가 온되면, 도 14에 도시된 바와 같이 구동부(330)가 구동되지 않고, 배터리 회로(322)가 충전되지 않는다.
이상에서 설명된 바와 같이, 청소기는 청소 동작 여부 및 외부 전원의 연결 여부에 따라 외부 전원으로부터 구동부에 구동 전력을 공급하거나, 외부 전원으로부터 내부 전원에 충전 전력을 공급하거나, 내부 전원으로부터 구동부에 구동 전력을 공급할 수 있다.
이상에서는 게시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 게시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 게시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 게시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.
100: 청소기 110: 제어부
120: 전원부 121: 제1 전원
122: 제2 전원 130: 구동부
140: 입력부
200: 청소기 210: 마이크로프로세서
220: 전원 회로 221: 전력 변환 회로
222: 배터리 회로 223: 제1 반도체 스위치
224: 제2 반도체 스위치 225: 제3 반도체 스위치
230: 구동 회로 240: 입력 버튼
250: 게이트 드라이버
300: 청소기 310: 제어부
320: 전원부 321: 전력 변환 회로
322: 배터리 회로 323: 제1 반도체 스위치
324: 제2 반도체 스위치 325: 제3 반도체 스위치
330: 구동부 340: 입력부

Claims (20)

  1. 흡입력을 생성하는 팬모터;
    사용자 입력을 수신하는 입력 버튼;
    외부 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 변환하고, 제1 직류 전력을 출력하는 제1 전원 회로;
    상기 제1 직류 전력을 공급받아 전기 에너지를 저장하고, 상기 저장된 전기 에너지에 의한 제2 직류 전력을 출력하는 제2 전원 회로;
    상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력 중에 적어도 하나를 공급받아 상기 팬모터를 구동하는 구동 회로;
    상기 제2 전원 회로로 공급되는 제1 직류 전력을 제어하는 제1 반도체 스위칭 회로;
    상기 구동 회로로 공급되는 상기 제1 직류 전력 및 상기 제2 직류 전력을 제어하는 제2 반도체 스위칭 회로; 및
    상기 사용자 입력 및 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 상기 제1 반도체 스위치 회로 및 상기 제2 반도체 스위치 회로를 온 또는 오프시키는 제어 신호를 출력하는 마이크로프로세서를 포함하는 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전원 회로는 상기 구동 회로와 제1 전류 패스를 통하여 연결되고,
    상기 제2 전원 회로는 상기 제1 전류 패스 상에 마련된 제1 노드와 제2 전류 패스를 통하여 연결되는 청소기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 반도체 스위칭 회로는 상기 제2 전류 패스 상에 설치되고,
    상기 제2 반도체 스위칭 회로는 상기 제1 노드와 상기 구동 회로 사이의 제1 전류 패스 상에 설치되는 청소기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반도체 스위칭 회로는 제1 반도체 스위치 및 상기 제1 반도체 스위치와 직렬로 연결된 제2 반도체 스위치를 포함하는 청소기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 반도체 스위치는 제1 모스펫(MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor) 및 상기 제1 모스펫과 병렬로 연결된 제1 바디 다이오드를 포함하고,
    상기 제2 반도체 스위치는 제2 모스펫 및 상기 제2 모스펫과 병렬로 연결된 제2 바디 다이오드를 포함하고,
    상기 제1 바디 다이오드의 캐소드 단자와 상기 제2 바디 다이오드의 캐소드 단자가 연결되는 청소기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로프로세서의 제어 신호에 따라 상기 제1 및 제2 모스펫의 게이트 단자에 구동 신호를 출력하는 게이트 드라이버를 더 포함하는 청소기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 모스펫은 p형 모스펫이고,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고, 강하된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 강압 회로; 및
    상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고, 강하된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 강압 회로를 포함하는 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 강압 회로는 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 전압 분배기를 포함하고,
    상기 제2 강압 회로는 상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 분배하고, 분배된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 전압 분배기를 포함하는 청소기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 모스펫은 n형 모스펫이고,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 승압 회로; 및
    상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 승압 회로를 포함하는 청소기.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 모스펫은 n형 모스펫이고, 상기 제2 모스펫은 p형 모스펫이고,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 승압 회로; 및
    상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고, 강하된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 강압 회로를 포함하는 청소기.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제1 모스펫은 p형 모스펫이고, 상기 제2 모스펫은 n형 모스펫이고,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 제1 모스펫과 상기 제2 모스펫이 연결된 노드의 전압을 강하하고, 강하된 전압을 상기 제1 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제1 강압 회로; 및
    상기 제1 및 제2 직류 전력의 전압을 상승시키고, 상승된 전압을 상기 제2 모스펫의 게이트 단자에 출력하는 제2 승압 회로를 포함하는 청소기.
  12. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제어부는 상기 제1 반도체 스위칭 회로를 오프시키고, 상기 제2 반도체 스위칭 회로를 온시키는 청소기.
  13. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되지 않으면, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 반도체 스위칭 회로를 온시키는 청소기.
  14. 제1항에 있어서,
    사용자로부터 동작 명령이 입력되지 않고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제어부는 상기 제1 반도체 스위칭 회로를 온시키고, 상기 제2 반도체 스위칭 회로를 오프시키는 청소기.
  15. 외부 전원을 변환하는 제1 전원부 및 상기 제1 전원부로부터 공급되는 전력을 저장하는 제2 전원부를 포함하는 청소기의 제어 방법에 있어서,
    사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정;
    상기 사용자로부터 동작 명령이 입력되고 상기 외부 전원이 연결되지 않으면, 상기 제2 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정; 및
    상기 사용자로부터 동작 명령이 입력되지 않고 상기 외부 전원이 연결되면, 상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 상기 제2 전원부를 충전하는 과정을 포함하는 청소기의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 청소기는,
    상기 제2 전원부를 충전하는 직류 전력을 제어하는 제1 반도체 스위치; 및
    상기 흡입력을 생성하는 직류 전력을 제어하는 제2 반도체 스위치를 포함하는 청소기의 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정은,
    상기 제1 반도체 스위치를 오프시키는 과정; 및
    상기 제2 반도체 스위치를 온시키는 과정을 포함하는 청소기의 제어 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 흡입력을 생성하는 과정은,
    상기 제1 반도체 스위치를 온시키는 과정; 및
    상기 제2 반도체 스위치를 온시키를 과정을 포함하는 청소기의 제어 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전원부로부터 출력되는 직류 전력을 이용하여 상기 제2 전원부를 충전하는 과정은,
    상기 제1 반도체 스위치를 온시키는 과정; 및
    상기 제2 반도체 스위치를 오프시키는 과정을 포함하는 청소기의 제어 방법.
  20. 흡입력을 생성하는 팬모터;
    사용자 입력을 수신하는 입력 버튼;
    외부 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 변환하는 외부 전원 회로;
    상기 외부 직류 전력을 공급받아 전기 에너지를 저장하는 내부 전원 회로;
    상기 외부 전원 회로 및 상기 내부 전원 회로 중에 적어도 하나로부터 전력 공급받아 상기 팬모터를 구동하는 구동 회로; 및
    상기 사용자 입력 및 상기 외부 전원의 연결 상태에 따라 상기 외부 전원 회로부터 상기 구동 회로로의 전력 공급, 상기 내부 전원 회로로부터 상기 구동 회로로의 전력 공급 및 상기 외주 전원 회로부터 상기 내부 전원 회로로의 전력 공급 중에 적어도 하나를 수행하는 제어부를 포함하는 청소기.
KR1020160009862A 2016-01-27 2016-01-27 청소기 및 그 제어 방법 KR102586012B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160009862A KR102586012B1 (ko) 2016-01-27 2016-01-27 청소기 및 그 제어 방법
US16/073,221 US10905300B2 (en) 2016-01-27 2017-01-25 Vacuum cleaner and method of controlling the same
PCT/KR2017/000885 WO2017131436A1 (ko) 2016-01-27 2017-01-25 청소기 및 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160009862A KR102586012B1 (ko) 2016-01-27 2016-01-27 청소기 및 그 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170089529A true KR20170089529A (ko) 2017-08-04
KR102586012B1 KR102586012B1 (ko) 2023-10-10

Family

ID=59398710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160009862A KR102586012B1 (ko) 2016-01-27 2016-01-27 청소기 및 그 제어 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10905300B2 (ko)
KR (1) KR102586012B1 (ko)
WO (1) WO2017131436A1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200125091A (ko) 2019-04-26 2010-11-04 주식회사 시코코리아 산업용 미세먼지 제거를 위한 청소기
WO2019177365A1 (en) * 2018-03-13 2019-09-19 Lg Electronics Inc. Cleaner
WO2019194654A1 (ko) * 2018-04-06 2019-10-10 엘지전자 주식회사 청소기 및 그 제어방법
KR20210052715A (ko) * 2019-10-30 2021-05-11 주식회사 엔아이티코리아 전기 집진기용 직류 펄스 전원 공급 장치
KR20220016697A (ko) 2020-08-03 2022-02-10 주식회사 시코코리아 무선 조절 방식의 클린 룸 청소기

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2566022B (en) * 2017-08-30 2019-10-16 Zeng Hsing Ind Co Ltd Vacuum cleaner
CN110786781B (zh) * 2018-08-03 2022-07-08 添可智能科技有限公司 吸尘器控制系统、方法及装置
DE102018130034B4 (de) * 2018-11-28 2022-09-15 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Trennschalteranordnung
JP7228463B2 (ja) * 2019-05-16 2023-02-24 東芝ライフスタイル株式会社 電気掃除機
IT201900020298A1 (it) * 2019-11-04 2021-05-04 Alpinestars Res Spa Dispositivo di protezione indossabile

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125626A1 (en) * 2002-12-10 2004-07-01 Akihiko Kanouda Uninterruptible power system
US20140056738A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Makita Corporation Rechargeable fan device
US20150171638A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Go-Tech Energy Co., Ltd. Charger for rechargeable battery and charging method thereof
JP2015160072A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 シャープ株式会社 交直両用電気掃除機

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4835409A (en) * 1988-02-26 1989-05-30 Black & Decker Inc. Corded/cordless dual-mode power-operated device
US6448732B1 (en) * 1999-08-10 2002-09-10 Pacific Steamex Cleaning Systems, Inc. Dual mode portable suction cleaner
US7712182B2 (en) * 2003-07-25 2010-05-11 Milwaukee Electric Tool Corporation Air flow-producing device, such as a vacuum cleaner or a blower
US8732896B2 (en) * 2006-10-17 2014-05-27 Mtd Products Inc Hybrid electric cleaning device
KR101340170B1 (ko) * 2007-06-01 2013-12-10 엘지전자 주식회사 청소기 및 그 구동 방법
KR101341234B1 (ko) * 2007-06-01 2013-12-12 엘지전자 주식회사 청소기 및 그 구동 방법
KR101757460B1 (ko) 2010-07-05 2017-07-12 에스프린팅솔루션 주식회사 스위칭 모드 전원공급장치 및 이를 이용하여 전원을 공급하는 방법
KR101117706B1 (ko) 2010-07-28 2012-03-05 삼성에스디아이 주식회사 전력 공급 장치
KR101233354B1 (ko) 2011-03-22 2013-02-15 부천산업진흥재단 정류 소자를 이용한 반도체 스위치
KR20150006737A (ko) 2013-07-09 2015-01-19 엘에스산전 주식회사 게이트 구동 장치 및 이를 포함하는 충전기-인버터 통합 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040125626A1 (en) * 2002-12-10 2004-07-01 Akihiko Kanouda Uninterruptible power system
US20140056738A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Makita Corporation Rechargeable fan device
US20150171638A1 (en) * 2013-12-13 2015-06-18 Go-Tech Energy Co., Ltd. Charger for rechargeable battery and charging method thereof
JP2015160072A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 シャープ株式会社 交直両用電気掃除機

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019177365A1 (en) * 2018-03-13 2019-09-19 Lg Electronics Inc. Cleaner
US11297991B2 (en) 2018-03-13 2022-04-12 Lg Electronics Inc. Cleaner
WO2019194654A1 (ko) * 2018-04-06 2019-10-10 엘지전자 주식회사 청소기 및 그 제어방법
CN112261896A (zh) * 2018-04-06 2021-01-22 Lg电子株式会社 吸尘器及其控制方法
KR20200125091A (ko) 2019-04-26 2010-11-04 주식회사 시코코리아 산업용 미세먼지 제거를 위한 청소기
KR20210052715A (ko) * 2019-10-30 2021-05-11 주식회사 엔아이티코리아 전기 집진기용 직류 펄스 전원 공급 장치
KR20220016697A (ko) 2020-08-03 2022-02-10 주식회사 시코코리아 무선 조절 방식의 클린 룸 청소기

Also Published As

Publication number Publication date
KR102586012B1 (ko) 2023-10-10
WO2017131436A1 (ko) 2017-08-03
US10905300B2 (en) 2021-02-02
US20190038100A1 (en) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102586012B1 (ko) 청소기 및 그 제어 방법
US10178933B2 (en) Vacuum cleaner
KR101340170B1 (ko) 청소기 및 그 구동 방법
US11213178B2 (en) Vacuum cleaner with battery management system
AU2016212856B2 (en) Vacuum cleaner
EP3000373B1 (en) Vacuum cleaner
KR101341234B1 (ko) 청소기 및 그 구동 방법
JP7066876B2 (ja) 自己バイアス理想ダイオード回路
EP2976978B1 (en) Vacuum cleaner
EP2745368B1 (en) Start-up circuit
CN103683949A (zh) 开关电源装置
CN105078368A (zh) 真空吸尘器
CN108233739B (zh) 用于能量采集的转换器设备及其用途和能量发生器
JP6563648B2 (ja) 絶縁型のｄｃ／ｄｃコンバータ、１次側コントローラ、同期整流コントローラ、それを用いた電源装置、電源アダプタおよび電子機器
JP2015160072A (ja) 交直両用電気掃除機
KR20090075526A (ko) 인버터 구동장치 및 그 제어방법, 냉장고
JP2001340276A (ja) 電気掃除機
KR101978223B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
KR20160075450A (ko) 진공 청소기
KR101435851B1 (ko) 발광 다이오드 조명 시스템
JP2011217554A (ja) 電源回路及び電源装置
KR20180089767A (ko) 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right