KR20180091460A - Power supply apparatus and air conditioner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로 특히, 과전압에 의한 SMPS(Switched Mode Power Supply)의 소손을 방지하는 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a power supply device for preventing a burn-out of a Switched Mode Power Supply (SMPS) due to an overvoltage and an air conditioner including the power supply device.
일반적으로, 공기 조화기의 압축기는 모터를 구동원으로 이용하고 있다. 이러한 모터에는 전력 변환 장치로부터 교류 전력이 공급된다.Generally, a compressor of an air conditioner uses a motor as a driving source. These motors are supplied with AC power from a power conversion device.
이와 같은 전력 변환 장치는 주로, 정류부, 역률 제어부 및 인버터 방식의 전력 변환부를 구성하는 것이 일반적으로 알려져 있다.It is generally known that such a power conversion apparatus mainly constitutes a rectification section, a power factor control section, and an inverter type power conversion section.
우선, 상용 전원으로부터 출력되는 교류의 상용 전압은, 정류부에 의하여 정류된다. 이러한 정류부에서 정류된 전압은 인버터와 같은 전력 변환부에 공급된다. 이때, 전력 변환부는, 정류부에서 출력된 전압을 이용하여 모터를 구동하기 위한 교류 전력을 생성한다.First, the commercial voltage of the AC output from the commercial power source is rectified by the rectifying part. The voltage rectified in this rectifying part is supplied to a power converting part such as an inverter. At this time, the power converting unit generates AC power for driving the motor by using the voltage output from the rectifying unit.
경우에 따라, 정류부와 인버터 사이에는 역률 개선을 위한 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)가 구비될 수 있고, 컨버터와 인버터 사이에는 DC단 캐패시터가 구비될 수 있다.In some cases, a DC-DC converter for improving the power factor may be provided between the rectification unit and the inverter, and a DC stage capacitor may be provided between the converter and the inverter.
또한, 전원 공급 장치는, 전력 변환 장치의 전원 입력단에 연결되어 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환함으로써, 해당 시스템에 전원을 공급할 수 있다.Further, the power supply device is connected to the power input terminal of the power conversion device, and converts the input AC power to the DC power, so that power can be supplied to the system.
일반적으로, 단상 제품의 전력 변환 장치는, DC단 캐패시터에 과전압이 인가되는 것을 차단하기 위하여 전원 입력단에 릴레이 스위치를 배치할 수 있으며, 단상 제품의 전원 공급 장치는, 전원 입력단에 릴레이 스위치 없이 바로 연결될 수 있다.Generally, a power conversion device of a single-phase product may include a relay switch at a power input terminal to block an overvoltage from being applied to a DC stage capacitor. The power supply device of the single-phase product may be directly connected to a power input terminal without a relay switch .
따라서, 단상 제품에 삼상 380V 전원이 역상되는 경우, 전력 변환 장치는, 릴레이 스위치(relay switch)를 오프(off)하여 과전압에 의한 회로 손상을 방지할 수 있다.Therefore, when the three-phase 380V power supply is reversed to the single-phase product, the power conversion apparatus can turn off the relay switch to prevent circuit damage due to overvoltage.
하지만, 전원 공급 장치는, 전력 변환 장치와 같이 릴레이 스위치가 없으므로, 단상 제품에 삼상 380V 전원이 역상되는 경우, 과전압이 바로 인가되어 SMPS(Switched Mode Power Supply) 회로가 소손될 수 있다.However, since the power supply does not have a relay switch such as a power conversion device, when a three-phase 380V power supply is reversed to a single-phase product, an overvoltage may be directly applied and the SMPS (Switched Mode Power Supply) circuit may be damaged.
따라서, 향후 과전압에 의한 SMPS 회로의 소손을 방지할 수 있는 보호 기능을 갖는 전원 공급 장치가 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a power supply device having a protection function capable of preventing burnout of the SMPS circuit due to overvoltage in the future.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시 SMPS 전원 회로의 소손을 방지하여, 삼상 교류 전원 역상에서도 마이컴을 구동시킬 수 있는 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기를 제공하고자 한다.The present invention is directed to solving the above-mentioned problems and other problems. Another object of the present invention is to detect the voltage across both ends of the SMPS capacitor and judge whether the overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the sensed voltage so as to cut off the power applied to the SMPS rectifying part, And to provide a power supply device capable of driving the microcomputer even in a three-phase AC power source, and an air conditioner including the power supply device.
본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는, SMPS 정류부 및 SMPS(Switched Mode Power Supply)부를 포함하고, SMPS 정류부와 SMPS부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 SMPS 캐패시터와, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하는 소자 보호부를 포함할 수 있다.A power supply device according to an embodiment of the present invention includes an SMPS capacitor including an SMPS rectifying part and an SMPS (Switched Mode Power Supply) part and connected between the SMPS rectifying part and the SMPS part to charge or discharge a voltage, And a device protection unit for detecting the overvoltage of the SMPS capacitor based on the sensed voltage and cutting off the power applied to the SMPS rectification unit.
여기서, 소자 보호부는, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부와, 전압 감지부로부터 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하는 과전압 판단부와, 과전압 판단부의 판단 신호에 따라 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하는 스위칭부를 포함할 수 있다.Here, the device protection unit includes a voltage sensing unit that senses a voltage across both ends of the SMPS capacitor, an overvoltage determination unit that determines whether an overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the voltage sensed by the voltage sensing unit, And a switching unit for shutting off the power applied to the SMPS rectifying unit.
이때, 전압 감지부는, SMPS 캐패시터와 병렬 연결되고, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되는 분배 저항을 포함할 수 있다.In this case, the voltage sensing unit may include a distribution resistor connected in parallel with the SMPS capacitor and having a first resistor and a second resistor connected in series.
그리고, 과전압 판단부는, 전압 감지부로부터 감지된 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, SMPS 정류부로 인가되는 전원 차단 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.The overvoltage determination unit may compare the voltage value sensed by the voltage sensing unit with a predetermined reference voltage value and output a determination signal for determining whether the power applied to the SMPS rectification unit is turned off.
여기서, 과전압 판단부는, 전압 감지부로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부를 오프(off)시키고, 전압 감지부로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 작거나 동일하면, 판단 신호를 하이(high)로 출력하여 스위칭부를 온(on)시키 수 있다.Here, if the voltage value sensed by the voltage sensing unit is greater than a preset reference voltage value, the overvoltage determining unit outputs a determination signal low to turn off the switching unit, Is smaller than or equal to the preset reference voltage value, the determination signal may be output as high to turn on the switching unit.
이어, 스위칭부는, 과전압 판단부의 판단 신호가 로우이면, 오프 동작을 수행하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하고 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 하강시킬 수 있다.If the determination signal of the overvoltage determination unit is low, the switching unit may turn off the power supply to the SMPS rectification unit by performing an off operation, and may lower the voltage applied to both ends of the SMPS capacitor.
또한, 스위칭부는, 과전압 판단부의 판단 신호가 하이이면, 온 동작을 수행하여 SMPS 정류부로 전원을 인가시키고 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 상승시킬 수 있다.Also, when the determination signal of the overvoltage determination unit is high, the switching unit may be turned on to apply power to the SMPS rectification unit and increase the voltage across both ends of the SMPS capacitor.
그리고, 소자 보호부의 스위칭부는, 전력 변환 장치의 스위칭부와 병렬 연결되는데, 전력 변환 장치의 스위칭부는, 삼상 교류 전원 역상 시, 오프되어 입력 전압을 차단하고, 소자 보호부의 스위칭부는, 삼상 교류 전원 역상 시, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, 오프되어 입력 전압을 차단할 수 있다.The switching unit of the device protection unit is connected in parallel with the switching unit of the power conversion device. The switching unit of the power conversion device is turned off when the three-phase AC power source is in reverse phase to cut off the input voltage. , The input voltage can be cut off only when the three-phase AC power supply is above the reference voltage.
또한, 소자 보호부는, SMPS 정류부로 인가되는 전원이 삼상 교류 전원의 역상이면, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, SMPS 정류부로 인가되는 삼상 교류 전원을 차단할 수 있다.In addition, the device protection unit can cut off the three-phase AC power applied to the SMPS rectifying unit only when the power applied to the SMPS rectifying unit is a reverse phase of the three-phase AC power supply, and only when the three-phase AC power is higher than the reference voltage.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 공기 조화기는, SMPS 정류부 및 SMPS(Switched Mode Power Supply)부를 포함하고, SMPS 정류부와 SMPS부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 SMPS 캐패시터와, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하는 소자 보호부를 갖는 전원 공급 장치를 포함할 수 있다.Also, the air conditioner according to an embodiment of the present invention includes an SMPS capacitor including an SMPS rectifier and an SMPS (Switched Mode Power Supply) unit and connected between the SMPS rectifier and the SMPS to charge or discharge a voltage, And a power supply unit having a device protection unit for detecting a voltage applied to both ends and for determining whether an overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the sensed voltage and for shutting down the power applied to the SMPS rectification unit.
본 발명에 따른 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the power supply apparatus and the air conditioner including the power supply apparatus according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시 SMPS 전원 회로의 소손을 방지하여, 삼상 교류 전원 역상에서도 마이컴을 구동시킬 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the voltage applied to both ends of the SMPS capacitor is sensed, and it is determined whether the overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the sensed voltage to shut off the power applied to the SMPS rectifier. It is possible to prevent the SMPS power supply circuit from being burned out in the reverse phase, and to drive the microcomputer in the reverse phase of the three-phase AC power.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the following detailed description. It should be understood, however, that the detailed description and specific examples, such as the preferred embodiments of the invention, are given by way of illustration only, since various changes and modifications within the spirit and scope of the invention will become apparent to those skilled in the art.
도 1은 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 소자 보호부가 적용된 전원 공급 장치를 보여주는 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 과전압 차단 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 삼상 교류 전원 역상에 따른 SMPS 회로의 전압 상승을 보여주는 그래프이다.1 is a block diagram of a power supply apparatus according to the present invention.
2 is a circuit diagram for explaining a power supply device according to the present invention.
3 is a block diagram illustrating a device protection unit of a power supply device according to the present invention.
4 is a circuit diagram for explaining a device protection unit of a power supply device according to the present invention.
5 is a circuit diagram showing a power supply apparatus to which a device protection unit according to the present invention is applied.
6 is a flowchart illustrating an overvoltage interruption process of the power supply apparatus according to the present invention.
7 is a graph showing a voltage rise of the SMPS circuit according to a three phase AC power source reverse phase.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
도 1은 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 1 is a block diagram of a power supply apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a power supply apparatus according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전원 장치(1000)는, 전력 변환 장치와 전원 공급 장치를 포함할 수 있다.1 and 2, the
전력 변환 장치는 교류 전원(100)을 정류하는 정류부(1100), 정류부(1100)에서 정류된 DC 전압을 승/강압하거나 역률을 제어하는 컨버터부(1200), 컨버터부(1200)를 제어하는 컨버터 제어부(1300), 삼상 교류 전류를 출력하는 인버터부(1400), 인버터부(1400)를 제어하는 인버터 제어부(1500)와, 그리고 컨버터부(1200)와 인버터부(1400) 사이의 DC단 캐패시터(C)를 포함할 수 있다. The power conversion apparatus includes a
이러한 인버터부(1400)는 삼상 교류 전류를 출력하며, 이러한 출력 전류는 모터(2000)에 공급된다. 여기서, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터일 수 있다. 이하, 모터(2000)는 공기 조화기를 구동하는 압축기 모터이고, 전력 변환 장치(1000)는 이러한 압축기 모터를 구동하는 모터 구동장치인 것을 예로 설명한다.This
그러나 모터(2900)는 압축기 모터에 제한되지 않으며, 주파수 가변된 교류 전압을 이용하는 다양한 응용제품, 예를 들어, 냉장고, 세탁기, 전동차, 자동차, 청소기 등의 교류 모터에 이용될 수 있다.However, the motor 2900 is not limited to a compressor motor, and can be used in various applications using frequency-varying alternating voltage, for example, AC motors such as refrigerators, washing machines, electric trains, automobiles, and vacuum cleaners.
한편, 전력 변환 장치는, 압축기 모터를 구동하기 위하여, DC단 전압 검출부(B), 입력 전압 검출부(A), 입력 전류 검출부(D), 출력 전류 검출부(E)를 더 포함할 수 있다.The power conversion apparatus may further include a DC voltage detection unit B, an input voltage detection unit A, an input current detection unit D, and an output current detection unit E to drive the compressor motor.
전력 변환 장치는, 계통으로부터의 교류 전원을 공급받아, 전력 변환하여, 모터(2000)에 변환된 전력을 공급한다.The power conversion apparatus receives AC power from the system, converts the power, and supplies the converted power to the
컨버터부(1200)는, 입력 교류 전원(100)을 직류 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터부(1200)는 역률 제어부(PFC(power factor control)부)로 작동하는 직류-직류(DC-DC) 컨버터를 이용할 수 있다. 또한, 이러한 직류-직류(DC-DC) 컨버터는 승압 컨버터(boost converter)를 이용할 수 있다. 경우에 따라, 컨버터부(1200)는 정류부(1100)를 포함하는 개념일 수 있다. 이하, 컨버터부(1200)는 승압 컨버터를 이용하는 예를 들어 설명한다.The
정류부(1100)는, 단상 교류 전원(100)을 입력받아 정류하고, 이와 같이 정류된 전원을 컨버터부(1200) 측으로 출력한다. 이를 위해, 정류부(1100)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The
이와 같이, 컨버터부(1200)는 정류부(1100)에서 정류된 전압을 승압 및 평활하는 과정에서 역률 개선 동작을 행할 수 있다.In this way, the
이러한 컨버터부(1200)는, 정류부(1100)에 연결되는 인덕터(L1), 이 인덕터(L1)에 연결되는 스위칭 소자(Q1), 이러한 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 연결되는 캐패시터(C), 및 스위칭 소자(Q1)와 캐패시터(C) 사이에 연결되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다.The
컨버터부(1200)는 입력전압보다 높은 출력전압을 얻을 수 있는 승압 컨버터로서, 스위칭 소자(Q1)가 도통되면 다이오드(D1)가 차단되면서 인덕터(L1)에 에너지가 저장되며, 캐패시터(C)에 저장되어 있던 전하가 방전하면서 출력단에 출력전압을 발생시킨다.The
또한, 스위칭 소자(Q1)가 차단되면 스위칭 소자(Q1) 도통 시 인덕터(L1)에 저장되어 있던 에너지가 더해져서 출력단으로 전달된다.Further, when the switching element Q1 is interrupted, the energy stored in the inductor L1 at the time of the switching element Q1 is added and is transferred to the output terminal.
여기서, 스위칭 소자(Q1)는 별도의 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위칭 동작을 할 수 있다. 즉, 컨버터 제어부(130)에서 전달되는 PWM 신호는, 스위칭 소자(Q1)의 베이스(base; 또는 게이트) 단에 인가되어, 이 PWM 신호에 의하여 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 구동시킬 수 있다.Here, the switching device Q1 may perform a switching operation by a separate pulse width modulation (PWM) signal. That is, the PWM signal transmitted from the converter control unit 130 is applied to the base (or gate) terminal of the switching element Q1, so that the switching operation of the switching element Q1 can be driven by the PWM signal .
이러한 스위칭 소자(Q1)는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching element Q1 may use a power transistor, for example, an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT).
IGBT는 전력 MOSFET(metal oxide semi-conductor field effect transistor)과 바이폴라 트랜지스터(bipolar transitor)의 구조를 가지는 스위칭(switching) 소자로서, 구동전력이 작고, 고속 스위칭, 고내압화, 고전류 밀도화가 가능한 소자이다.The IGBT is a switching device having a structure of a metal oxide semi-conductor field effect transistor (MOSFET) and a bipolar transistor. The IGBT is a device capable of small driving power, high speed switching, high voltage conversion and high current density.
이와 같이, 컨버터 제어부(1300)는 컨버터부(1200) 내의 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 제어할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 소자(Q1)의 턴 온 타이밍을 위한 컨버터 제어 신호(Sc)를 출력할 수 있다.In this manner, the
이를 위해, 컨버터 제어부(1300)는 입력 전압 검출부(A)와 입력 전류 검출부(B)로부터 각각, 입력 전압(Vs)과, 입력 전류(Is)를 수신할 수 있다.The
그리고, 정류부(1100)를 거친 출력 전압은, DC단 캐패시터(C)에 충전되거나 인버터부(1400)를 구동할 수 있다.The output voltage through the
입력 전압 검출부(A)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전압(Vs)을 검출할 수 있다. 예를 들어, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.The input voltage detecting section A can detect the input voltage Vs from the input
입력 전압 검출부(A)는 전압 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Vs)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해, 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다.The input voltage detecting section A may include a resistance element, an OP AMP, or the like for voltage detection. The detected input voltage Vs can be applied to the
다음, 입력 전류 검출부(D)는 입력 교류 전원(100)으로부터의 입력 전류(Is)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 정류부(1100) 전단에 위치할 수 있다.Next, the input current detection section D can detect the input current Is from the input
입력 전류 검출부(D)는 전류 검출을 위해, 전류센서, CT(current transformer), 션트 저항 등을 포함할 수 있다. 검출된 입력 전압(Is)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 컨버터 제어 신호(Sc)의 생성을 위해 컨버터 제어부(1300)에 인가될 수 있다. The input current detection unit D may include a current sensor, a current transformer (CT), a shunt resistor, or the like, for current detection. The detected input voltage Is may be applied to the
DC 전압 검출부(B)는 DC단 캐패시터(C)의 맥동하는 전압(Vdc)을 검출한다. 이러한 전원 검출을 위해, 저항 소자, OP AMP 등이 사용될 수 있다. 검출된 DC단 캐패시터(C)(1600)의 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(1500)에 인가될 수 있으며, DC단 캐패시터(C)(1600)의 직류 전압(Vdc)에 기초하여 인버터 제어신호(Si)가 생성될 수 있다.The DC voltage detecting section B detects the pulsating voltage Vdc of the DC stage capacitor C. For such power detection, a resistance element, OP AMP, or the like can be used. The voltage Vdc of the detected DC
한편, 도면과 달리, 검출되는 DC 전압은, 컨버터 제어부(1300)에 인가되어, 컨버터 제어신호(Sc)의 생성에 사용될 수도 있다. On the other hand, unlike the drawing, the detected DC voltage is applied to the
인버터부(1400)는, 복수 개의 인버터 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원으로 변환하여, 삼상 모터(2000)에 출력할 수 있다. The
구체적으로, 인버터부(1400)는 각각 서로 직렬 연결되는 상측 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc) 및 하측 스위칭 소자(Qa', Qb', Qc')가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하측 스위칭 소자가 서로 병렬로 연결될 수 있다.Specifically, the
컨버터부(1200)와 마찬가지로, 인버터부의 스위칭 소자(Qa, Qb, Qc, Qa', Qb', Qc')는, 전력 트랜지스터를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(insulated gate bipolar mode transistor; IGBT)를 이용할 수 있다. The switching elements Qa, Qb, Qc, Qa ', Qb', and Qc 'of the inverter section may use power transistors and may be, for example, an insulated gate bipolar transistor transistor (IGBT) can be used.
인버터 제어부(1500)는, 인버터부(1400)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 제어신호(Si)를 인버터부(1400)에 출력할 수 있다. 인버터 제어신호(Si)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 모터(2000)에 흐르는 출력 전류(io) 및 DC단 캐패시터(C) 양단인 DC단 전압(Vdc)에 기초하여 생성되어 출력될 수 있다. 이때의 출력 전류(io)는, 출력전류 검출부(E)로부터 검출될 수 있으며, DC단 전압(Vdc)은 DC단 전압 검출부(B)로부터 검출될 수 있다.The
출력전류 검출부(E)는, 인버터부(1400)와 모터(2000) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(2000)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia, ib, ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection section E can detect the output current io flowing between the
출력전류 검출부(E)는 인버터부(1400)와 모터부(2000) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current transformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the
한편, 전원 공급 장치는, 전력 변환 장치와 동일하게 단상 교류 전원(100)을 입력받아 동작할 수 있는데, SMPS 정류부(1600), SMPS 캐패시터(1700), SMPS(Switched Mode Power Supply)부(1800), 그리고 스위칭부(1910)를 갖는 소자 보호부(1900)를 포함할 수 있다.The
여기서, SMPS 캐패시터(1700)는, SMPS 정류부(1600)와 SMPS부(1800) 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전할 수 있다.Here, the
그리고, 소자 보호부(1900)는, 전원 공급 장치에 인가되는 과전압을 차단하여 SMPS 회로의 소손을 방지시킬 수 있다.Then, the
특히, 전원 공급 장치가 단상 제품에 적용될 경우, 소자 보호부(1900)는, 삼상 교류 전원의 역상 시, 입력 전압을 감지하여 감지된 입력 전압이 기준 전압 이상이면 입력 전압을 차단함으로써, 전원 공급 장치의 SMPS 회로를 보호할 수 있다.Particularly, when the power supply unit is applied to a single-phase product, the
즉, 전원 공급 장치의 소자 보호부(1900)는, 전원 공급 장치로 삼상 교류 전원이 역상하는 경우에, 입력 전압을 바로 차단하는 것이 아니라, 입력 전압이 일정 세기 이상의 과전압일 경우에만 입력 전압을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시에도 전원 공급 장치를 지속적으로 구동시켜 마이컴(MICOM) 등이 오프되지 않고 계속 구동하도록 전원을 공급할 수 있다.That is, when the three-phase AC power source is reversed by the power supply device, the
이와 같이, 소자 보호부(1900)는, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.The
여기서, 소자 보호부(1900)는, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부, 전압 감지부로부터 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단하는 과전압 판단부, 그리고 과전압 판단부의 판단 신호에 따라 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단하는 스위칭부(1910)를 포함할 수 있다.Here, the
소자 보호부(1900)의 전압 감지부는, SMPS 캐패시터(1700)와 병렬 연결되고, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되는 분배 저항을 포함할 수 있다.The voltage sensing portion of the
그리고, 소자 보호부(1900)의 과전압 판단부는, 전압 감지부로부터 감지된 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원 차단 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.The overvoltage determination unit of the
일 예로, 과전압 판단부는, 전압 감지부로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시키고, 전압 감지부로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 작거나 동일하면, 판단 신호를 하이(high)로 출력하여 스위칭부(1910)를 온(on)시킬 수 있다.For example, the overvoltage determination unit may output a determination signal low to turn off the
경우에 따라, 과전압 판단부는, 판단 신호가 로우일 때, 로우 신호가 인가되는 시간 동안, 스위칭부(1910)를 지속적으로 오프시킬 수 있다.If the determination signal is low, the overvoltage determination unit may continuously turn off the
그 이유는, SMPS 캐패시터(1700)에 걸리는 전압이 일정 전압값으로 하강될 때까지 과전압이 입력되지 않도록 하기 위함이다.The reason is that the overvoltage is not input until the voltage applied to the
또한, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 릴레이 스위치일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.Further, the
여기서, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부의 판단 신호가 로우이면, 오프 동작을 수행하여 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단하고 SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 하강시킬 수 있다.Here, if the determination signal of the overvoltage determination unit is low, the
그리고, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부의 판단 신호가 하이이면, 온 동작을 수행하여 SMPS 정류부(1600)로 전원을 인가시키고 SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 상승시킬 수 있다.If the determination signal of the overvoltage determination unit is high, the
경우에 따라, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 전력 변환 장치의 스위칭부와 병렬 연결될 수 있는데, 전력 변환 장치의 스위칭부는, 삼상 교류 전원 역상 시, 오프되어 입력 전압을 차단하고, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 삼상 교류 전원 역상 시, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, 오프되어 입력 전압을 차단할 수 있다.In some cases, the
소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)를 삼상 교류 전원 역상 시에 바로 오프시키지 않는 이유는, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)가 삼상 교류 전원 역상 시에도 동작하여 전원을 공급하여 마이컴 등의 동작 수행을 유지시킬 수 있기 때문이다.The reason why the
그리고, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, SMPS 회로에 소손을 줄 수 있는 임계치 이상의 고전압이 입력될 경우에만 오프 동작을 수행하여 SMPS 회로를 보호할 수 있다.The
이처럼, 소자 보호부(1900)는, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원이 삼상 교류 전원의 역상이면, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 삼상 교류 전원을 차단할 수 있다.In this way, the
이와 같이, 본 발명은, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시 SMPS 전원 회로의 소손을 방지하여, 삼상 교류 전원 역상에서도 마이컴을 구동시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the voltage applied to both ends of the SMPS capacitor is sensed, and it is determined whether or not the overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the sensed voltage, thereby shutting off the power applied to the SMPS rectifier. It is possible to drive the microcomputer in the reverse phase of the three-phase AC power source.
도 3은 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 블럭 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 소자 보호부를 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 3 is a block diagram for explaining a device protection unit of the power supply device according to the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a device protection unit of the power supply device according to the present invention.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전원 공급 장치의 소자 보호부(1900)는, 전압 감지부(1920), 과전압 판단부(1930), 그리고 스위칭부(1910)를 포함할 수 있다.3 and 4, the
여기서, 전압 감지부(1920)는, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지할 수 있다.Here, the
일 예로, 전압 감지부(1920)는, SMPS 캐패시터(1700)와 병렬 연결되고, 제1 저항(1922)과 제2 저항(1924)이 직렬 연결되는 분배 저항을 포함할 수 있다.In one example, the
그리고, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단할 수 있다.The
여기서, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, SMPS 정류부로 인가되는 전원 차단 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.Here, the
일 예로, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시키고, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 작거나 동일하면, 판단 신호를 하이(high)로 출력하여 스위칭부(1910)를 온(on)시킬 수 있다.The
여기서, 과전압 판단부(1930)는, 판단 신호가 로우일 때, 로우 신호가 인가되는 시간 동안, 스위칭부(1910)를 지속적으로 오프시킬 수 있다.Here, the
그 이유는, SMPS 캐패시터(1700)에 걸리는 전압이 일정 전압값으로 하강될 때까지 과전압이 입력되지 않도록 하기 위함이다.The reason is that the overvoltage is not input until the voltage applied to the
일 예로, 과전압 판단부(1930)은, 미리 설정된 기준 전압값을 약 450V로 설정할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.For example, the
즉, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값인 450V보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시킬 수 있다.That is, if the voltage value sensed by the
예를 들면, SMPS 전원 공급 장치에 약 537V의 전원이 입력되면, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압은 약 15% 전압 변동을 고려할 때, 약 645V까지 상승할 수 있다.For example, when a power supply of about 537 V is applied to an SMPS power supply, the voltage across the SMPS capacitor can rise to about 645 V, taking into account a voltage variation of about 15%.
여기서, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압이 약 645V로 감지될 경우, SMPS부의 스위칭 소자에 인가되는 전압은, 스위칭 노이즈를 고려할 때, 약 715V까지 상승하여 소자의 소손 위험이 발생할 수 있다.Here, when the voltage applied to the SMPS capacitor is detected to be about 645 V, the voltage applied to the switching element of the SMPS part rises to about 715 V in consideration of the switching noise, and the element may be burned out.
따라서, 소자 보호부(1900)의 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값인 450V보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시켜 SMPS 회로를 보호할 수 있다.The
일 예로, 과전압 판단부(1930)는, 분배 저항(1938) 및 를 포함하여 구성할 수 있다. For example, the
여기서, 분배 저항(1938)은, 과전압 판단부(1930)는, 제3 저항(1938a)과 제4 저항(1938b)이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성할 수 있다.Here, in the
그리고, 비교기(1932)는, 분배 저항(1938)의 제3 저항(1938a)과 제4 저항(1938b) 사이의 노드에 연결되어 기준 전압이 인가되는 제1 입력단과 전압 감지부(1920)에 연결되어 감지된 전압이 인가되는 제2 입력단을 포함할 수 있다.The
이어, 제5 저항(1934)은, 비교기(1932)의 제2 입력단과 전압 감지부(1920) 사이에 연결될 수 잇고, 캐패시터(1936)는, 비교기(1932)의 제2 입력단과 제5 저항(1934) 사이의 노드에 일측이 연결되고, 타측이 그라운드될 수 있다.A
다음, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부(1930)의 판단 신호에 따라 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.Next, the
일 예로, 스위칭부(1910)는, 릴레이 스위치(relay switch)일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.In one example, the
여기서, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부(1930)의 판단 신호가 로우이면, 오프 동작을 수행하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하고 SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 하강시킬 수 있다.Here, when the determination signal of the
그리고, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부(1930)의 판단 신호가 하이이면, 온 동작을 수행하여 SMPS 정류부로 전원을 인가시키고 SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 상승시킬 수 있다.If the determination signal of the
이와 같이, 본 발명은, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시 SMPS 전원 회로의 소손을 방지하여, 삼상 교류 전원 역상에서도 마이컴을 구동시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the voltage applied to both ends of the SMPS capacitor is sensed, and it is determined whether or not the overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the sensed voltage, thereby shutting off the power applied to the SMPS rectifier. It is possible to drive the microcomputer in the reverse phase of the three-phase AC power source.
도 5은 본 발명에 따른 소자 보호부가 적용된 전원 공급 장치를 보여주는 회로도이다.5 is a circuit diagram showing a power supply apparatus to which a device protection unit according to the present invention is applied.
도 5에 도시된 바와 같이, 전원 공급 장치는, 전력 변환 장치와 동일하게 단상 교류 전원을 입력받아 동작할 수 있다.As shown in FIG. 5, the power supply device can operate by receiving a single-phase AC power as the power conversion device.
여기서, 전원 공급 장치는, SMPS 정류부(1600), SMPS 캐패시터(1700), SMPS(Switched Mode Power Supply)부(1800), 그리고 스위칭부(1910)를 갖는 소자 보호부(1900)를 포함할 수 있다.Here, the power supply device may include a
여기서, SMPS 캐패시터(1700)는, SMPS 정류부(1600)와 SMPS부(1800) 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전할 수 있다.Here, the
그리고, 소자 보호부(1900)는, 전원 공급 장치에 인가되는 과전압을 차단하여 SMPS 회로의 소손을 방지시킬 수 있다.Then, the
특히, 전원 공급 장치가 단상 제품에 적용될 경우, 소자 보호부(1900)는, 삼상 교류 전원의 역상 시, 입력 전압을 감지하여 감지된 입력 전압이 기준 전압 이상이면 입력 전압을 차단함으로써, 전원 공급 장치의 SMPS 회로를 보호할 수 있다.Particularly, when the power supply unit is applied to a single-phase product, the
즉, 전원 공급 장치의 소자 보호부(1900)는, 전원 공급 장치로 삼상 교류 전원이 역상하는 경우에, 입력 전압을 바로 차단하는 것이 아니라, 입력 전압이 일정 세기 이상의 과전압일 경우에만 입력 전압을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시에도 전원 공급 장치를 지속적으로 구동시켜 마이컴(MICOM) 등이 오프되지 않고 계속 구동하도록 전원을 공급할 수 있다.That is, when the three-phase AC power source is reversed by the power supply device, the
이와 같이, 소자 보호부(1900)는, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.The
여기서, 소자 보호부(1900)는, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부(1920), 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단하는 과전압 판단부(1930), 그리고 과전압 판단부(1930)의 판단 신호에 따라 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단하는 스위칭부(1910)를 포함할 수 있다.The
소자 보호부(1900)의 전압 감지부(1920)는, SMPS 캐패시터(1700)와 병렬 연결되고, 제1 저항(1922)과 제2 저항(1924)이 직렬 연결되는 분배 저항을 포함할 수 있다.The
그리고, 소자 보호부(1900)의 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원 차단 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.The
일 예로, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시키고, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 작거나 동일하면, 판단 신호를 하이(high)로 출력하여 스위칭부(1910)를 온(on)시킬 수 있다.The
경우에 따라, 과전압 판단부(1930)는, 판단 신호가 로우일 때, 로우 신호가 인가되는 시간 동안, 스위칭부(1910)를 지속적으로 오프시킬 수 있다.If the determination signal is low, the
그 이유는, SMPS 캐패시터(1700)에 걸리는 전압이 일정 전압값으로 하강될 때까지 과전압이 입력되지 않도록 하기 위함이다.The reason is that the overvoltage is not input until the voltage applied to the
또한, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 릴레이 스위치일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.Further, the
여기서, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부(1930)의 판단 신호가 로우이면, 오프 동작을 수행하여 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단하고 SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 하강시킬 수 있다.If the determination signal of the
그리고, 스위칭부(1910)는, 과전압 판단부(1930)의 판단 신호가 하이이면, 온 동작을 수행하여 SMPS 정류부(1600)로 전원을 인가시키고 SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 상승시킬 수 있다.When the determination signal of the
경우에 따라, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 전력 변환 장치의 스위칭부(1110)와 병렬 연결될 수 있는데, 전력 변환 장치의 스위칭부(1910)는, 삼상 교류 전원 역상 시, 오프되어 입력 전압을 차단하고, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 삼상 교류 전원 역상 시, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, 오프되어 입력 전압을 차단할 수 있다.The
소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)를 삼상 교류 전원 역상 시에 바로 오프시키지 않는 이유는, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)가 삼상 교류 전원 역상 시에도 동작하여 전원을 공급하여 마이컴 등의 동작 수행을 유지시킬 수 있기 때문이다.The reason why the
그리고, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, SMPS 회로에 소손을 줄 수 있는 임계치 이상의 고전압이 입력될 경우에만 오프 동작을 수행하여 SMPS 회로를 보호할 수 있다.The
이처럼, 소자 보호부(1900)는, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원이 삼상 교류 전원의 역상이면, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 삼상 교류 전원을 차단할 수 있다.In this way, the
일 예로, 단상 교류 전원이 인가되는 전력 변환 장치에 삼상 380V 전원이 역상될 경우, 마이컴(3100)은, 입력 전압 감지부(3200)를 통해, 입력 전압을 감지하고, 감지된 입력 전압이 약 330V 이상이면, 전력 변환 장치의 스위칭부(1110)가 오프 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.For example, when the three-phase 380V power supply is reversed to the power conversion apparatus to which the single-phase AC power is applied, the
또한, 마이컴(3100)은, DC단 캐패시터에 걸리는 전압이 약 450V 이상인 경우에도 전력 변환 장치의 스위칭부(1110)가 오프 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.Also, the
그리고, 단상 교류 전원이 인가되는 전원 공급 장치에도 삼상 380V 전원이 역상될 경우, 소자 보호부(1900)는, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시 SMPS 전원 회로의 소손을 방지하여, 삼상 교류 전원 역상에서도 마이컴을 구동시킬 수 있다.When the three-phase 380V power supply is reversed to the power supply to which the single-phase AC power is applied, the
일 예로, 소자 보호부(1900)의 전압 감지부(1920)는, 삼상 380V 전원이 역상될 경우, SMPS 캐패시터(1700)의 양단에 걸리는 전압을 감지할 수 있다.For example, the
그리고, 소자 보호부(1900)의 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터(1700)의 과전압 흐름 여부를 판단할 수 있다.The
여기서, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, SMPS 정류부로 인가되는 전원 차단 여부를 판단하는 판단 신호를 출력할 수 있다.Here, the
일 예로, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시키고, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값보다 더 작거나 동일하면, 판단 신호를 하이(high)로 출력하여 스위칭부(1910)를 온(on)시킬 수 있다.The
여기서, 과전압 판단부(1930)는, 판단 신호가 로우일 때, 로우 신호가 인가되는 시간 동안, 스위칭부(1910)를 지속적으로 오프시킬 수 있다.Here, the
그 이유는, SMPS 캐패시터(1700)에 걸리는 전압이 일정 전압값으로 하강될 때까지 과전압이 입력되지 않도록 하기 위함이다.The reason is that the overvoltage is not input until the voltage applied to the
일 예로, 과전압 판단부(1930)은, 미리 설정된 기준 전압값을 약 450V로 설정할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.For example, the
즉, 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값인 450V보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시킬 수 있다.That is, if the voltage value sensed by the
예를 들면, SMPS 전원 공급 장치에 약 537V의 전원이 입력되면, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압은 약 15% 전압 변동을 고려할 때, 약 645V까지 상승할 수 있다.For example, when a power supply of about 537 V is applied to an SMPS power supply, the voltage across the SMPS capacitor can rise to about 645 V, taking into account a voltage variation of about 15%.
여기서, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압이 약 645V로 감지될 경우, SMPS부의 스위칭 소자에 인가되는 전압은, 스위칭 노이즈를 고려할 때, 약 715V까지 상승하여 소자의 소손 위험이 발생할 수 있다.Here, when the voltage applied to the SMPS capacitor is detected to be about 645 V, the voltage applied to the switching element of the SMPS part rises to about 715 V in consideration of the switching noise, and the element may be burned out.
따라서, 소자 보호부(1900)의 과전압 판단부(1930)는, 전압 감지부(1920)로부터 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값인 450V보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 스위칭부(1910)를 오프(off)시켜 SMPS 회로를 보호할 수 있다.The
이처럼, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 전력 변환 장치의 스위칭부(1110)와 병렬 연결될 수 있다.In this way, the
그리고, 전력 변환 장치의 스위칭부(1110)는, 삼상 교류 전원 역상 시, 오프되어 입력 전압을 차단하고, 소자 보호부(1900)의 스위칭부(1910)는, 삼상 교류 전원 역상 시, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, 오프되어 입력 전압을 차단할 수 있다.When the three-phase AC power source is in the reverse phase, the
여기서, 삼상 교류 전원은, 약 380V일 수 있고, 기준 전압은, 약 450V일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.Here, the three-phase AC power source may be about 380 V, and the reference voltage may be about 450 V, but is not limited thereto.
이처럼, 소자 보호부(1900)는, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 전원이 삼상 교류 전원의 역상이면, 삼상 교류 전원이 기준 전압 이상일 때만, SMPS 정류부(1600)로 인가되는 삼상 교류 전원을 차단할 수 있다.In this way, the
도 6는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 과전압 차단 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 7은 삼상 교류 전원 역상에 따른 SMPS 회로의 전압 상승을 보여주는 그래프이다.FIG. 6 is a flow chart for explaining the overvoltage cutoff process of the power supply device according to the present invention, and FIG. 7 is a graph showing a voltage rise of the SMPS circuit according to a three phase AC power source phase.
도 6에 도시된 바와 같이, 소자 보호부는, 삼상 380V 전원이 역상될 경우, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지할 수 있다.(S10)6, the device protection unit can sense a voltage across both ends of the SMPS capacitor when the three-phase 380 V power supply is reversed (S10)
그리고, 소자 보호부는, 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값 450V보다 더 큰지를 판단할 수 있다.(S20)Then, the device protection unit can determine whether the sensed voltage value is greater than a preset reference voltage value of 450 V. (S20)
이어, 소자 보호부는, 판단 결과, 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값 450V보다 더 크면, 판단 신호를 로우(low)로 출력한다.(S30)If the detected voltage value is greater than a preset reference voltage value of 450 V, the device protection unit outputs a determination signal at a low level. (S30)
그리고, 소자 보호부는, 출력된 로우 신호를 토대로, 릴레이 스위치를 오프시켜 SMPS 전원 공급 장치로 인가되는 전원을 차단할 수 있다.(S40)Then, based on the output low signal, the device protection unit can turn off the relay switch to cut off the power applied to the SMPS power supply unit. (S40)
다음, 소자 보호부는, 인가되는 전원의 차단에 따라 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압이 하강되면, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.(S50)When the voltage applied to both ends of the SMPS capacitor is lowered according to the cutoff of the applied power, the device protection unit can repeatedly perform the operation of sensing the voltage applied across the SMPS capacitor.
또한, 소자 보호부는, 판단 결과, 감지된 전압값이 미리 설정된 기준 전압값 450V보다 더 크지 않으면, 판단 신호를 하이(high)로 출력한다.(S60)If it is determined that the detected voltage value is not greater than the
그리고, 소자 보호부는, 출력된 하이 신호를 토대로, 릴레이 스위치를 온시켜 SMPS 전원 공급 장치로 전원을 인가할 수 있다.(S70)Based on the output high signal, the device protection unit can turn on the relay switch and apply power to the SMPS power supply unit (S70). [
다음, 소자 보호부는, 인가되는 전원에 따라 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압이 상승하면, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.(S80)Next, the device protection unit may repeatedly perform an operation of sensing a voltage across both ends of the SMPS capacitor when the voltage across both ends of the SMPS capacitor rises according to the applied power supply. (S80)
경우에 따라, 소자 보호부는, 판단 신호가 로우일 때, 로우 신호가 인가되는 시간 동안, 릴레이 스위치를 지속적으로 오프시켜 전원을 차단할 수 있다.In some cases, the device protection section can turn off the power supply by continuously turning off the relay switch for a time period during which the low signal is applied when the determination signal is low.
그 이유는, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압이 일정 전압값으로 하강될 때까지 과전압이 입력되지 않도록 하기 위함이다.The reason is that the overvoltage is not input until the voltage across the SMPS capacitor drops to a constant voltage value.
예를 들면, SMPS 전원 공급 장치에 약 537V의 전원이 입력되면, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압은 약 15% 전압 변동을 고려할 때, 약 645V까지 상승할 수 있다.For example, when a power supply of about 537 V is applied to an SMPS power supply, the voltage across the SMPS capacitor can rise to about 645 V, taking into account a voltage variation of about 15%.
여기서, SMPS 캐패시터에 걸리는 전압이 약 645V로 감지될 경우, SMPS부의 스위칭 소자에 인가되는 전압은, 스위칭 노이즈를 고려할 때, 약 715V까지 상승하여 소자의 소손 위험이 발생할 수 있다.Here, when the voltage applied to the SMPS capacitor is detected to be about 645 V, the voltage applied to the switching element of the SMPS part rises to about 715 V in consideration of the switching noise, and the element may be burned out.
도 7에 도시된 바와 같이, SMPS부의 스위칭 소자에 인가되는 전압은, 스위칭 노이즈를 고려할 때, A 영역과 같이 약 623V까지 상승하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that the voltage applied to the switching element of the SMPS section rises to about 623 V as in the case of the area A, considering the switching noise.
이와 같이, SMPS부의 스위칭 소자에 인가되는 전압은, 스위칭 노이즈에 따라, 전압이 크게 상승하므로, 스위칭 소자의 소손이 발생할 수 있다.As described above, the voltage applied to the switching element of the SMPS part increases greatly depending on the switching noise, so that the switching element may be burned out.
따라서, 본 발명은, 단상 제품에 적용되는 SMPS 전원 공급 장치에 소자 보호부를 배치하여, 삼상 교류 전원이 역상될 경우에도, SMPS 전원 공급 장치를 보호할 뿐만 아니라, 마이컴의 구동을 유지하도록 전원을 공급할 수 있다.Therefore, according to the present invention, a device protection unit is disposed in an SMPS power supply device applied to a single-phase product to protect the SMPS power supply device even when the three-phase AC power supply is reversed, .
즉, 본 발명은, SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 감지된 전압을 토대로 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단함으로써, 삼상 교류 전원 역상 시 SMPS 전원 회로의 소손을 방지하여, 삼상 교류 전원 역상에서도 마이컴을 구동시킬 수 있다.That is, the present invention detects a voltage applied to both ends of an SMPS capacitor, determines whether an overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the detected voltage, and cuts off the power applied to the SMPS rectifier, It is possible to prevent the burn-out and drive the microcomputer even in the three-phase AC power source reverse phase.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by other persons skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
1000: 전원 장치
1100: 정류부
1200: 컨버터부
1300: 컨버터 제어부
1400: 인버터부
1500: 인버터 제어부
1600: SMPS 정류부
1700: SMPS 캐패시터
1800: SMPS부
1900: 소자 보호부
1910: 스위칭부
1920: 전압 감지부
1930: 과전압 판단부
2000: 모터1000: Power supply device 1100:
1200: converter section 1300: converter control section
1400: Inverter section 1500: Inverter control section
1600: SMPS rectifier part 1700: SMPS capacitor
1800: SMPS section 1900: Device protection section
1910: Switching part 1920: Voltage sensing part
1930: Overvoltage determination unit 2000: Motor
Claims (10)
상기 SMPS 정류부와 SMPS부 사이에 연결되어 전압을 충전 또는 방전하는 SMPS 캐패시터; 그리고,
상기 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하고, 상기 감지된 전압을 토대로 상기 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하여 상기 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하는 소자 보호부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.1. A power supply apparatus including an SMPS rectification unit and a SMPS (Switched Mode Power Supply) unit,
An SMPS capacitor connected between the SMPS rectification part and the SMPS part to charge or discharge a voltage; And,
And a device protection unit that detects a voltage applied to both ends of the SMPS capacitor and determines whether the overvoltage of the SMPS capacitor flows based on the sensed voltage and cuts off the power applied to the SMPS rectification unit, .
상기 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 감지하는 전압 감지부;
상기 전압 감지부로부터 감지된 전압을 토대로 상기 SMPS 캐패시터의 과전압 흐름 여부를 판단하는 과전압 판단부; 그리고,
상기 과전압 판단부의 판단 신호에 따라 상기 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The device according to claim 1,
A voltage sensing unit sensing a voltage across both ends of the SMPS capacitor;
An overvoltage determination unit for determining whether an overvoltage of the SMPS capacitor flows based on a voltage sensed by the voltage sensing unit; And,
And a switching unit for shutting off power supplied to the SMPS rectifier unit according to a determination signal of the overvoltage determination unit.
상기 SMPS 캐패시터와 병렬 연결되고, 제1 저항과 제2 저항이 직렬 연결되는 분배 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The apparatus of claim 2, wherein the voltage sensing unit comprises:
And a distribution resistor connected in parallel with the SMPS capacitor and having a first resistor and a second resistor connected in series.
상기 전압 감지부로부터 감지된 전압값과 미리 설정된 기준 전압값을 비교하여, 상기 SMPS 정류부로 인가되는 전원 차단 여부를 판단하는 판단 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.3. The overvoltage detecting apparatus according to claim 2,
Wherein the comparison unit compares a voltage value sensed by the voltage sensing unit with a predetermined reference voltage value and outputs a determination signal for determining whether the power applied to the SMPS rectifier unit is turned off.
상기 전압 감지부로부터 감지된 전압값이 상기 미리 설정된 기준 전압값보다 더 크면, 상기 판단 신호를 로우(low)로 출력하여 상기 스위칭부를 오프(off)시키고, 상기 전압 감지부로부터 감지된 전압값이 상기 미리 설정된 기준 전압값보다 더 작거나 동일하면, 상기 판단 신호를 하이(high)로 출력하여 상기 스위칭부를 온(on)시키는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.5. The overvoltage detector according to claim 4,
And outputting the determination signal at a low level to turn off the switching unit if the voltage value detected from the voltage sensing unit is greater than the preset reference voltage value, And outputs the determination signal as high to turn on the switching unit if the reference voltage value is smaller than or equal to the preset reference voltage value.
상기 판단 신호가 로우일 때, 로우 신호가 인가되는 시간 동안, 상기 스위칭부를 지속적으로 오프시키는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.6. The overvoltage detecting apparatus according to claim 5,
And turns off the switching unit for a time period during which a low signal is applied when the determination signal is low.
제3 저항과 제4 저항이 직렬 연결되어 기준 전압을 생성하는 분배 저항;
상기 분배 저항의 제3 저항과 제4 저항 사이의 노드에 연결되어 상기 기준 전압이 인가되는 제1 입력단과 상기 전압 감지부에 연결되어 상기 감지된 전압이 인가되는 제2 입력단을 포함하는 비교기;
상기 비교기의 제2 입력단과 상기 전압 감지부 사이에 연결되는 제5 저항; 그리고,
상기 비교기의 제2 입력단과 상기 제5 저항 사이의 노드에 일측이 연결되고, 타측이 그라운드되는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.3. The overvoltage detecting apparatus according to claim 2,
A distribution resistor connected in series between the third resistor and the fourth resistor to generate a reference voltage;
A comparator coupled to a node between a third resistor and a fourth resistor of the distribution resistor and having a first input to which the reference voltage is applied and a second input coupled to the voltage sensing unit and to which the sensed voltage is applied;
A fifth resistor coupled between the second input of the comparator and the voltage sensing unit; And,
And a capacitor having one side connected to a node between the second input terminal of the comparator and the fifth resistor and the other side grounded.
상기 과전압 판단부의 판단 신호가 로우이면, 오프 동작을 수행하여 상기 SMPS 정류부로 인가되는 전원을 차단하고 상기 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 하강시키는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The apparatus of claim 2,
And turns off the power applied to the SMPS rectifier by lowering the voltage applied to both ends of the SMPS capacitor when the determination signal of the overvoltage determination unit is low.
상기 과전압 판단부의 판단 신호가 하이이면, 온 동작을 수행하여 상기 SMPS 정류부로 전원을 인가시키고 상기 SMPS 캐패시터의 양단에 걸리는 전압을 상승시키는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.The apparatus of claim 2,
Wherein when the determination signal of the overvoltage determination unit is high, the power supply unit applies power to the SMPS rectification unit by performing an on-operation to increase the voltage across both ends of the SMPS capacitor.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |