KR20190047835A

KR20190047835A - 부하 쇼트 감시 기능을 가진 자동 전원 절체 제어장치, 및 이를 이용한 자동 전원 절체방법

Info

Publication number: KR20190047835A
Application number: KR1020170142140A
Authority: KR
Inventors: 박기훈
Original assignee: 박기훈
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-05-09

Abstract

공동주택 등의 집합건물의 단위세대 분전반에 설치되는 자동 전원 절체 제어 장치로서, 절체 전 부하가 쇼트되어 있는지를 감지하여 사용 부하 및 세대 분전반 내의 누전차단장치가 파손되는 것을 방지하는 기능을 가진, 부하 쇼트 감시 기능을 가진 자동 전원 절체 제어장치와, 이를 이용한 자동 전원 절체방법을 개시한다. 본 발명의 전원 절체 제어장치는 쇼트체크 회로부를 이용하여 절체의 각 단계에서 쇼트를 체크하고 순차적으로 절체를 이행한다.

Description

부하 쇼트 감시 기능을 가진 자동 전원 절체 제어장치, 및 이를 이용한 자동 전원 절체방법{AUTOMATIC POWER TRANSFER CONTROL DEVICE WITH LOAD SHORT DETECTION FUNCTION, AND ITS METHOD OF POWER TRANSFER CONTROL THEREOF}

본 발명은 자동 절체 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공동주택 등의 집합건물의 단위세대 분전반에 설치되는 자동 전원 절체 제어 장치로서, 절체 전 부하가 쇼트되어 있는지를 감지하여 사용 부하 및 세대 분전반 내의 누전차단장치가 파손되는 것을 방지하는 기능을 가진, 부하 쇼트 감시 기능을 가진 자동 전원 절체 제어장치와, 이를 이용한 자동 전원 절체방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공동주택의 집합건물 단위세대의 분전반 또는 통신 분전반은 건물에서 단위 세대별로 설치되어 있으며, 외부로부터 공급되는 상용전원을 공급받아 각 전기 부하로 전원을 공급하고, 누전 또는 과부하 발생 시에 전원 공급을 차단한다.

이때 건물에서 상용전원이 정전 등에 의해 차단될 때 각 세대로 비상전원을 공급하여 비상등을 점등하여 최소한의 시야를 확보할 수 있도록 하거나 또는 필수 전기기재의 동작을 유지하거나 안전하게 종료할 수 있도록 하고 있다. 여기서 상용전원은 송전선로로부터 건물 내로 인입되어 각 세대로 공급되는 전원을 나타내며, 비상전원은 상용전원이 정전이나 송전선로 절단에 의해 차단될 때 공급되는 전원으로 자가발전이나 축전지 설비 혹은 비상수전 전원설비에 의해 공급되는 전원을 나타낸다.

여기서 상기 수배전반에서 사용되는 차단기인 MCCB는 과부하 과전류 보호를 위한 차단기로 이용되고, ELCB는 누전 및 과부하 과전류 보호를 위한 차단기로 이용된다. 이러한 기존의 세대분전반의 MCCB와 ELCB에 의한 비상부하와 상용시와 비상용에 겸용으로 전기회로로 전원을 공급하는 것은 난해하며, 세대간 비상등 병렬접속으로 인하여 회로의 차단없이 전 회로의 전원이 쇼트되어 비상전력의 공급이 불가능한 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일반적으로 수배전반 등에서는 별개의 전원 절체 장치를 사용한다. 상기 전원 절체 장치는 주전원에서 예비전원, 또는 예비전원에서 주전원으로 절환(切換)하는 장치로서, 여기서 전원의 절체란 전기 설비에 공급되는 전원 소스를 변경하는 것을 의미한다. 예를 들자면 주 전원으로부터 전원을 공급받다가 주 전원이 상실되면, 예비 전원을 공급 받을 수 있도록 전원 공급원을 절환하는 것이다.

이때의 예비전원으로는 송전선로를 별개로 구성하여 상시 대기하고 있는 예비전원을 사용하는 방식 또는 별도의 발전설비를 가동하는 방식이 있을 수 있다.

그리고 상기 전원 절체 장치는 일반적으로 수동식 전원 절체 장치와 자동식 전원 절체 시스템이 있는데, 수동식 전원절체장치는 주 전원의 상실이 감지되면, 릴레이 또는 기계식 절체기를 수동으로 작동시켜 예비전원으로 전환하는 것이고, 자동식 전원절체시스템은 주 전원의 상실시 이를 자동으로 감지하여 예비전원으로 전환시키는 작동을 자동으로 수행하는 것이다.

이러한 전원절체 시스템의 구성은 주 전원선과 연결된 주전원 공급단자와, 예비전원선과 연결된 예비전원 공급단자, 평상시에는 주 전원과 연결되며 상기 주 전원이 상실될 경우 예비전원 공급단자와 연결되어 부하 측으로 예비전원을 공급하는 스위칭 수단을 포함한다.

이러한 전원 절체 제어 장치는 전술한 바와 같이, 상시 또는 정전 등의 비상시에 전원의 절체를 실시하여 비상시 또는 정전 시 연결된 세대에 연속적으로 전원을 공급하는 것을 목적으로 하는데, 일반적인 수동 또는 자동 전원 절체 제어 장치는 외부의 서지 혹은 노이즈에 영향을 받게 되어 안정적으로 동작하지 못할 가능성이 상존하고 있으며, 또한 절체 시간이 고정되어 있다는 단점 또한 가지고 있다.

특히, 종래의 자동식 전원 절체 제어 장치는 전원의 부하 쇼트를 별도로 감시하는 구성 또는 장치를 가지지 않고 있는데, 이는 특히 아파트 등의 집합건물용 수배전반 전원에서 크게 문제가 될 수 있다. 상기 집합건물용의 수배전반 전원은 공급되는 전원을 각 세대로 분배하는 역할을 하며, 이때 상기 수배전반의 전원이 고장난다면 연결된 각 세대 모두의 전원이 사용 불능이 될 수 있고, 쇼트로 인한 과전류가 각 세대 모두에게 전달시 연결된 전자기기들이 고장 나거나 화재 등의 안전사고까지 발생할 수 있기 때문에 수배전반의 쇼트를 방지하는 것이 중요하다.

그런데 상기와 같은, 집합건물들을 포함하는 건축물의 수배전반은 설치 시 쇼트가 날 가능성이 다른 수배전반에 비해 높고, 또 쇼트를 감지하기 어렵다는 문제가 발생한다. 발전시설 등의 전자설비에 설치하는 수배전반은 조립 및 분해가 용이하게 설치되므로 쇼트가 발생하는 부분이 있는지, 회로에 이상이 있는지 쉽게 확인할 수 있고 또 발생하였더라도 분해 및 수리 후 조립하기 쉽다.

이에 비해, 건축물의 경우 수배전반 및 기타 배선의 정밀한 설치가 그 특성상 어렵고, 한번 건축한 뒤에는 폐쇄된 수배전반 및 배선들의 확인이 어려우며 또한 문제가 발생할 경우 건물 외벽을 일부 해체하고 고장 난 부분을 수리해야 하므로 수리가 용이하지 않다. 게다가 기술자가 항상 상주하지 않으므로 기기들의 고장 시 막대한 피해가 발생하며 안전사고라도 발생하게 되면 인명손실의 위험까지 발생하게 된다.

이에 따라 쇼트의 발생 가능성을 미리 감지하고, 만약 쇼트가 발생 가능할 경우 미리 전원을 차단하여 연결된 기타 장치들이 파손되고 안전사고가 발생하는 것을 방지할 필요가 있다.

KR등록특허 10-0535857호 KR등록특허 10-1400693호 KR등록실용신안 20-0448796호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 절체 전 부하가 쇼트되어 있는지를 감지하여 사용 부하 및 세대 분전반 내의 누전차단장치가 파손되는 것을 방지하는 기능을 가진 자동 전원 절체 제어장치와, 이를 이용하여 부하 쇼트를 감시하면서 자동으로 전원을 절체할 수 있도록 하는 자동 절체방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여,

자동 전원 절체 제어장치로서 상시전원(N) 및 비상전원(E)을 입력 받는 전원부; 상시 출력 정전압 또는 비상 출력 정전압을 출력하는 SMPS회로부; 상기 SMPS회로부로부터 인입되는 상시 출력 정전압 또는 비상 출력 정전압을 12V의 정전압으로 출력하는 12V 정전압 출력회로부와, 상기 12V 정전압 출력회로부를 5V 정전압으로 변환하여 출력하는 5V 정전압 출력회로부를 포함하는 정전압 출력회로부; 상시전원의 활선상태를 감시하는 상시 활선감시 회로부; 상기 전원부에서 출력되는 상시전원 및 비상전원을 입력 받아 3선식 부하(P1, P2, P3)로 변환하여 출력하는 릴레이 출력회로부; 상기 릴레이 출력회로부의 쇼트를 감시하는 쇼트체크 회로부; 상기 릴레이 출력회로부를 제어하는 릴레이 제어회로부; 가시적으로 점등할 수 있는 LED표시부; 그리고 시간지연기능 프로그램을 내부에 내장하고, 상기 상시 활선감시 회로부, 쇼트체크 회로부, 릴레이 제어회로부, LED표시부와 통신 가능하게 연결되어 신호를 받고 이들을 제어할 수 있는 중앙처리부를 포함하는 자동 전원 절체 제어장치를 제공한다.

상기에서, 상기 SMPS회로부는 상시전원 SMPS회로부와 비상전원 SMPS회로부를 포함하고, 상기 상시전원 SMPS회로부와 비상전원 SMPS회로부는 각각 서지보호를 위한 서지보호 바리스터; 정류다이오드; 평활콘덴서; 바이패스 캐패시터; 일정한 출력 전압을 위한 피드백저항; 출력 전압 충전을 위한 출력충전 캐패시터; 프리휠링 다이오드; 피드백 다이오드; EMI필터링을 위한 EMI필터링 인덕터; 인덕터 출력 전류 평활 및 출력리플전압을 제한하기 위한 평활 캐패시터; 그리고 12V 정전압 출력을 위한 12V 정전압IC를 포함한다.

상기에서, 상기 12V 정전압 출력회로부는 역전압방지 다이오드를 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 5V 정전압 출력회로부는 5V 정전압 출력을 위한 5V 정전압IC; 그리고 평활 콘덴서를 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 상시 활선감시 회로부는 한 쌍의 저항을 포함하는 분배저항부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 분배저항부 내 한 쌍의 저항은 직렬로 연결되고, 상기 한 쌍의 직렬연결된 저항의 저항과 저항 사이에 상기 중앙처리부가 연결되는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 쇼트체크 회로부는 쇼트 발생 감지를 위한 포토커플러; 역전압방지 다이오드; 포토커플러 전류드라이빙 저항; 그리고 풀다운 저항을 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 릴레이 제어회로부는 적어도 둘 이상의 트랜지스터를 포함하는 릴레이구동 트랜지스터부; 그리고 적어도 둘 이상의 저항을 포함하는 트랜지스터 전류드라이빙 저항부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 LED표시부는 하나 이상의 LED소자를 포함하는 전원확인LED부; 그리고 하나 이상의 저항을 포함하는 LED부 전류드라이빙 저항부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 릴레이 출력회로부는 하나 이상의 릴레이를 포함하고, 상기 하나 이상의 릴레이에는 각각 물리적 절체를 실시하는 접점과 릴레이 코일을 포함하며, 또한 상기 하나 이상의 릴레이 내 각각의 릴레이 코일에는 환류다이오드가 설치되는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 하나 이상의 릴레이는 N라인 릴레이; L라인 릴레이; 그리고 쇼트체크릴레이를 포함하고, 상기 N라인 릴레이의 출력단자에는 제2쇼크체크단이, 상기 쇼트체크릴레이의 접점에는 제1쇼트체크단이 연장 연결되어 상기 쇼트체크 회로부에 연결되는 것이 바람직하다.

상기의 자동 전원 절체 제어장치를 통해 상시전원(N) 또는 비상전원(E)을 사용하는 방법으로서, 상기 상시전원(N)이 ON 상태이고, 상기 비상전원(E)이 ON 상태일 때 상기 활선감시 회로부가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01); 상기 단계(S01)에서 상시전원의 상태가 ON 상태임이 확인되었다면, 상기 쇼트체크 회로부가 회로의 쇼트 여부를 확인하는 쇼트체크단계(S02); 그리고 상기 단계(S02)에서 쇼트가 발생하지 않았다면, 상기 릴레이 출력회로부의 쇼트체크릴레이를 상전부하로 절체시키는 상전절체단계(S04)를 실시하여 상전부하를 사용(S10)하는 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법을 제공한다.

상기의 자동 전원 절체 제어장치를 통해 상시전원(N) 또는 비상전원(E)을 사용하는 방법으로서, 상기 상시전원(N)이 OFF 상태이고, 상기 비상전원(E)이 ON 상태일 때 상기 활선감시 회로부가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01); 상기 단계(S01)에서 상시전원의 상태가 OFF 상태임이 확인되었다면, 상기 쇼트체크릴레이(905)를 차단하는 쇼트체크릴레이 차단단계(S11); 상기 단계(S11) 이후, 상기 쇼트체크 회로부가 회로의 쇼트 여부를 확인하는 쇼트체크단계(S02); 상기 단계(S02)에서 쇼트가 발생하지 않았다면, a초간 대기하는 1차대기단계(S12); 상기 단계(S12) 이후, N라인 릴레이를 절체하는 N라인 절체단계(S13); 상기 단계(S13) 이후, b초간 대기하는 2차대기단계(S14); 상기 단계(S14) 이후, L라인 릴레이를 절체하는 L라인 절체단계(S15); 상기 단계(S15) 이후, c초간 대기하는 3차대기단계(S16); 그리고 상기 단계(S16) 이후, 쇼트체크릴레이를 비상 부하로 절체하는 비상절체단계(S17)를 실시함으로서 상전 부하에서 비상 부하로의 절체를 완료하여, 비상 부하를 사용(S20)하는 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법을 제공한다.

상기의 자동 전원 절체 제어장치를 통해 상시전원(N) 또는 비상전원(E)을 사용하는 방법으로서, 비상전원(E)이 사용되고 있을 때 상기 상시전원(N)이 ON 상태로 변환되었을 때 상기 활선감시 회로부가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01); 상기 단계(S01)에서 상시전원의 상태가 ON 상태임이 확인되었다면, 상기 쇼트체크릴레이(905)를 차단하는 쇼트체크릴레이 차단단계(S21); 상기 단계(S11) 이후, 상기 쇼트체크 회로부가 회로의 쇼트 여부를 확인하는 쇼트체크단계(S02); 상기 단계(S02)에서 쇼트가 발생하지 않았다면, d초간 대기하는 1차대기단계(S22); 상기 단계(S22) 이후, N라인 릴레이를 절체하는 N라인 절체단계(S23); 상기 단계(S23) 이후, e초간 대기하는 2차대기단계(S24); 상기 단계(S24) 이후, L라인 릴레이를 절체하는 L라인 절체단계(S25); 상기 단계(S25) 이후, f초간 대기하는 3차대기단계(S26); 그리고 상기 단계(S26) 이후, 쇼트체크릴레이를 상전 부하로 절체하는 상전절체단계(S27)를 실시함으로서 비상 부하에서 상전 부하로의 절체를 완료하여, 상전 부하를 사용(S10)하는 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법을 제공한다.

상기의 자동 전원 절체방법 중 상기 쇼트체크단계(S02)에서 쇼트의 발생이 감지되었다면, 상기 중앙제어부는 모든 부하를 차단하고 상기 LED표시부를 통하여 쇼트 상태를 사용자에게 가시적으로 전달하는 부하차단단계(S03)를 실시하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 절체 전 부하가 쇼트되어 있는지를 감지하면서 절체 작업을 순차적으로 시행하므로, 사용 부하 및 세대 분전반 내의 누전차단장치가 파손되는 것을 방지할 뿐 아니라 쇼트 발생 등으로 인하여 발생할 화재 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치의 블록 구조도.
도 2 ~ 도 7은 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치내 각 구성들의 회로도.
도 8 ~ 도 10은 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치를 사용한 자동 전원 절체방법 순서도.

이하에서는 본 발명을 첨부되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 실시와 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)의 블록 구조도이다. 이하에서는 도 1을 통하여 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)의 전체적인 구성 및 동작에 대하여 설명한다.

설명에 앞서, 도 1에서 굵은 실선은 주 전력(Main Power)의 이송경로를 표현한 선이고, 가는 실선은 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)의 동작을 위한 전력의 이동경로를 표현한 것이며, 가는 점선은 본 발명의 제어 및 감시 신호 방향을 표현한 것이다. 이와는 별개로 도 1에서 실선 내지는 점선으로 연결되지 않다고 하여 상호 회로 간 전기적으로 연결되어 있지 않은 것은 아니다. 이는 차후에 각 구성원들의 회로에 대하여 설명할 때 각 구성원들의 연결 관계에 대하여 정확하게 설명될 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)는 상시전원(N) 및 비상전원(E)을 입력 받는 전원부(100)와, 상기 전원부(100)에서 인입하는 전력을 일부 입력 받아 상시 출력 정전압 또는 비상 출력 정전압을 출력하는 SMPS회로부(200), 상기 SMPS회로부(200)로부터 입력받는 상시 내지 비상 출력 정전압을 12V의 정전압으로 출력하며, 12V 정전압 출력회로부(410), 상기 12V 정전압 출력회로부(410)에서 출력하는 12V의 정전압을 5V의 정전압으로 변환하여 출력하는 5V 정전압 출력회로부(420)를 포함하는 정전압 출력회로부(400)를 포함한다.

또한 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)는, 상기 SMPS회로부(200)와 연결되어 상시전원의 활선상태를 감시하는 상시 활선감시 회로부(300), 상기 5V 정전압 출력회로부(420)로부터 5V의 정전압을 입력 받아 구동하고, 또한 상기 상시 활선감시 회로부(300)와 연결되어 있으며, 시간지연기능 프로그램(510)을 내장하고 있는, 중앙처리장치 및 하나 이상의 기억장치들의 집합을 포함하는 중앙처리부(500)를 포함한다.

상기와 같이 12V의 정전압을 별도로 5V의 정전압으로 변환하여 상기 중앙처리부(500)를 구동시키는 이유는, 상기 중앙처리부(500)에서 중앙처리장치로 사용될 수 있는 마이크로프로세서들 중 현재 출시되는 대부분이 5V 이하의 전압에서 구동되고 인식할 수 있도록 설계되어 있기 때문이다. 이하에서는, 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)용 중앙처리부(500)의 중앙처리장치는 5V로 구동되는 마이크로프로세서를 사용하는 것을 일예시로서 설명하기로 한다.

그리고 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)는 상기 전원부(100)에서 출력되는 상시전원(110) 및 비상전원(120)을 입력 받아 3선식 부하(P1, P2, P3)로 변환하여 출력하는 릴레이 출력회로부(900)와, 상기 릴레이 출력회로부(900)에 연결되고 12V 정전압 출력회로부(420)에서 출력되는 12V 정전압을 입력 받아 상기 릴레이 출력회로부(900)의 쇼트를 감시하는 쇼트체크 회로부(600)를 포함한다.

또한 상기 중앙처리부(500) 및 릴레이 출력회로부(900)와 연결되어, 상기 중앙처리부(500)의 제어 신호에 따라 상기 릴레이 출력회로부(900)를 제어하는 릴레이 제어회로부(700)와, 상기 중앙처리부(500)에 연결되어 상기 중앙처리부(500)의 신호에 따라 가시적으로 점등할 수 있는 LED 표시부(800)를 포함한다.

상기의 구성요소들을 포함하는 상기 자동 전원 절체 제어장치(10)에 대하여, 이하에서는 개별적인 구성요소들의 회로 구성에 대하여 설명한다. 따라서, 이하에서는 도 1 및 이하에서 개시할 각 구성요소들의 회로들의 개별적인 도면들을 통하여 본 발명의 자동 전원 절체 제어장치(10)의 개별 회로 구성원들의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.

도 2는 상기 SMPS회로부(200)의 회로도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 통하여 상기 SMPS회로부(200)의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

설명에 앞서, 도 1에서 도시된 바와 같이 상기 SMPS회로부(200)는 상시전원(NL, NN)을 입력받아 상전 정전압(N_12V)을 출력하는 상시전원 SMPS회로부와, 비상전원(EL, EN)을 입력받아 비상 정전압(E_12V)을 출력하는 비상전원 SMPS회로부를 포함하는데, 상기 두 SMPS 회로간 회로의 구성이 동일하여, 이하에서는 상시전원 SMPS회로의 구성을 일예시로 하여 설명하기로 한다.

또한 상술한 바와 같이, 상기 SMPS회로부(200)는 상기 전원부(100)로부터 상시전원(NL, NN)이 입력되면 상기 상시전원 SMPS회로부의 동작에 따라 상전 정전압(N_12V)이 출력되고, 비상전원(EL, EN)이 입력된다면 상기 비상전원 SMPS회로부의 동작에 따라 비상 정전압(N_12V)이 출력된다. 이때 상기 전원부(100)에서 상시전원과 비상전원이 한꺼번에 인입되어, 상기 상시전원 SMPS 회로부와 비상전원 SMPS 회로부가 동시에 동작하는 경우는 오작동 내지 고장 등의 경우를 제외한 정상 상황에서는 발생하지 않는데, 이러한 이상상황 발생 시의 대책에 대해서는 차후에 설명하기로 한다.

우선 도 2를 통해 상기 SMPS회로부(200) 중 상시전원 SMPS회로부의 회로 구성에 대하여 설명하면, 우선 상기 인입되는 상시전원단(NN, NL)에 대하여, 서지보호를 위한 서지보호 바리스터(201), 정류다이오드(202), 평활콘덴서(203), 바이패스 캐패시터(204), 일정한 출력 전압을 위한 피드백저항(205), 출력 전압 충전을 위한 출력충전 캐패시터(206), 프리휠링 다이오드(207) 및 피드백 다이오드(209), EMI필터링을 위한 EMI필터링 인덕터(208), 인덕터 출력 전류 평활 및 출력리플전압을 제한하기 위한 평활 캐패시터(210)를 포함한다. 상기의 전자회로 부품 구성요소들의 동작들은 일반적으로 알려진 기능들에 따라 동작하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

또한 상기 SMPS회로부(200)는 12V 정전압IC(220)을 포함한다. 상기 12V 정전압IC(220)는 실질적으로 SMPS회로부(200)에서 인입되는 전원(NN, NL)을 정전압(N_12V)으로 변환하는 장치로서, 일반적으로 시중에서 판매되는 정전압 IC칩(Regulator IC)을 사용하여 구현할 수 있다.

상기와 같이 SMPS회로부(200)를 통하여 인입하는 상시 또는 비상전원을 일정 전압의 정전압으로 변경하는 이유는, 본 발명의 구성요소들을 동작하는 데 있어서 과온도, 저전압, 전류제한, 출력과부하, 출력단락 등이 구성요소 간에 동작하는 것을 방지하고 원활하게 동작시키기 위함이다. 이를 통하여 출력되는 정전압은 이하에서 설명하겠지만 지속적으로 사용된다.

도 3a는 상기 12V 정전압 출력회로부(410)의 회로도이며, 도 3b는 상기 5V 정전압 출력회로부(420)의 회로도이다. 이하에서는 도 1 및 도 3a, 3b를 통하여 상기 정전압 출력회로부(400)에 대하여 설명한다.

우선 도 3a에서 도시된 바와 같이, 상기 12V 정전압 출력회로부(410)는 역전압방지 다이오드(411)를 포함한다. 상기 역전압방지 다이오드(411)는 상기 SMPS회로부(200)에서 인입되는 상시 정전압(N_12V) 또는 비상 정전압(E_12V)을 인입받아 12V 출력 정전압(12V_EXT)을 출력하는데, 이때 전술한 바와 같이, 상시전원과 비상전원이 한꺼번에 인입하여 상기 상시전원 SMPS회로부 및 비상전원 SMPS회로부가 동시에 동작, 상기 상시 정전압(N_12V)과 비상 정전압(E_12V)이 동시에 발생하여 상기 SMPS회로부(200)를 통해 출력될 수 있다. 이때 상기 역전압방지 다이오드(411)의 기능으로 인하여, 양 정전압(N_12V, E_12V)이 충돌하지 않고 어떠한 상황에서도 상기 12V 출력 정전압(12V_EXT)을 안정적으로 출력할 수 있도록 한다.

그리고 도 3b에서 도시된 바와 같이, 상기 5V 정전압 출력회로부(420)는 5V 정전압IC(421)과, 상기 5V 정전압IC(421)을 통해 변환되는 5V 정전압에 대한 평활을 위한 평활 콘덴서(422)를 포함한다.

이때 상기 5V 정전압IC(421)은 상기 12V 정전압IC(220)과 마찬가지로 일반적으로 시중에서 판매되는 정전압 IC칩(Regulator IC)을 사용하여 구현할 수 있는데, 상기 정전압IC들(220, 421)은 하나의 칩으로 구현할 수도 있거나 또는 별개의 2개 칩으로 구현할 수도 있다.

도 4는 상기 상시 활선감시 회로부(300)의 회로도이다. 이하에서는 도 4를 통하여 상기 상시 활선감시 회로부(300)의 구성 및 기능에 대하여 설명한다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 상시 활선감시 회로부(300)는 상기 SMPS회로부(200) 중 상시전원 SMPS회로부에만 전기적으로 연결되며, 한 쌍의 저항을 포함하는 분배저항부(301)를 포함한다. 그리고 상기 분배저항부(301)의 한 쌍의 저항은 직렬로 연결되며, 저항과 저항 사이에 상기 중앙처리부(500)가 연결되어 있는 형태로 구성된다. 이와 같이 구성함으로서 상기 중앙처리부(500)가 상전 정전압(N_12V)이 입력되고 있는지 여부를 판단할 수 있다.

이에 대해 더 자세히 설명하면, 상기 상전 정전압(N_12V)은 12V 언저리의 정전압으로서, 전술한 바와 같이 5V 이하의 전압만 인식할 수 있기 때문에 상기 상전 정전압(N_12V)을 인식할 수 없으며 인입 시 마이크로프로세서의 고장을 유발하게 된다. 이에 따라 상기 분배저항부(301)가 상기 상전 정전압(N_12V)을 5V 이하이며 그 값이 상기 중앙처리부(500)에 이미 입력되어 있는 활선신호전압(V_out)으로 변환하고, 이와 같이 변환된 상기 활선신호전압(V_out)의 인입상태 및 변동을 통하여 상기 상전 전원의 인입 상태에 대하여 상기 중앙처리부(500)가 인지하고 절체 여부를 결정할 수 있는 것이다.

예를 들어, 상기 분배저항부(301) 내 양 저항(R1, R2)을 10kΩ, 6.2kΩ의 표준 저항으로 구성하였다면 상기 활선신호전압(V_out)의 값은 Vin(N_12V)*{R2/(R1+R2)}에 따라 구해지므로, 상기 중앙처리부(500)의 마이크로프로세서가 인식할 수 있는 전압 값인 12*{6.2k/(10k+6.2k)}=4.5V 가 된다. 이때 상기 중앙처리부(500)는 4.5V의 활선신호전압(V_out) 값이 미리 설정되어 있으므로, 인입되는 4.5V의 활선신호전압(V_out)의 인입 상태에 따라 상기 상전 전원의 인입 여부를 판단할 수 있으며, 만약 상기 활선신호전압(V_out)이 인입되지 않거나 아니면 설정된 4.5V 전압 값의 변동 범위를 넘어선 이상 전압값이 인입된다면 상기 상전 전원이 동작하지 않거나 이상 상태인 것이므로, 상기 중앙처리부(500)는 비상 전원으로의 절체를 실시하게 된다.

도 5는 본 발명의 쇼트체크 회로부(600)의 회로도이다. 이하에서는 도 1 및 도 5를 통하여 상기 쇼트체크 회로부(600)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 쇼트체크 회로부(600)는 쇼트의 발생 여부를 감지하는 포토커플러(601)와 역전압방지 다이오드(602), 포토커플러 전류드라이빙 저항(603), 그리고 연결된 중앙처리부(500) 입력 포트값의 플로팅 상태를 방지하기 위한 풀다운 저항(604)을 포함한다.

상기와 같은 구성요소들을 포함하는 쇼트체크 회로부(600)는 상기 릴레이 출력회로부(900)와 연결되어, 변환되는 3선식 부하(P1, P2, P3) 중 두 부하(P1, P2)에 연결되어 이들의 쇼트 여부를 감시하는데, 평상시에는 쇼트 감시 대상이 되는 두 연결선(Short_Check_1, Short_Check_2)이 서로 물리적으로 분리되어 있으므로, 상호간에 전류가 발생하지 않으며 따라서 상기 포토커플러(601)가 항상 닫혀 있게 되어 상기 5V 정전압 출력회로부(420)로부터 출력되어 인입되는 5V 정전압이 상기 포토커플러(601)를 통과하지 못하고, 이에 따라 상기 중앙제어부(5V)의 정해진 단락에 5V 정전압이 입력되지 않음으로서, 현재 쇼트가 발생하지 않는 정상 상태라는 것을 인식할 수 있다.

그런데 만약 상기 두 부하(P1, P2)에 쇼트가 발생하게 된다면 상기 포토커플러 전류드라이빙 저항(603)에 의하여 전류가 발생, 상기 포토커플러(601)가 열리게 되고, 이에 따라 상기 5V 정전압 출력회로부(420)로부터 출력되는 5V 정전압이 상기 포토커플러(601)를 통과하여 상기 중앙제어부(500)에 입력됨으로서 상기 중앙제어부(500)가 상기 릴레이 출력회로부(900)에서의 쇼트 여부를 감지할 수 있게 된다.

또한, 이때 상기 역전압방지 다이오드(602)로 인하여 쇼트로 인하여 발생한 전류가 역류하는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 6은 상기 릴레이 출력회로부(900)의 회로도이며, 도 7은 상기 릴레이 제어회로부(700) 및 LED표시부(800)의 회로도이다. 이하에서는 도 6 및 도 7을 통하여 상기 릴레이 출력회로부(900) 및 릴레이 제어회로부(700)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.

우선 도 7을 통하여 상기 릴레이 제어회로부(700) 및 LED표시부(800)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 상기 릴레이 제어회로부(700)는 상기 중앙제어부(500)의 신호에 따라 상기 릴레이 출력회로부(900)에 대한 절체 여부를 결정하고 이를 가시적으로 표시하는 회로로서, 릴레이 구동을 위한 스위치로서 실제로 절체 여부를 결정할 수 있는, 적어도 둘 이상의 트랜지스터(702_RLY1~702_RLY3)를 포함하는 릴레이구동 트랜지스터부(702)와, 상기 릴레이구동 트랜지스터부(702)를 구동시키기 위한 트랜지스터 전류드라이빙 저항부(701)을 포함한다.

여기서 상기 릴레이구동 트랜지스터부(702) 내 트랜지스터는 출력되는 전원단과 일대 일로 대응되도록 하여 전원단의 숫자와 같은 수로 구현하는 것이 바람직한데, 도 1에서는 출력 전원단이 3선식으로 표현되어 있으므로, 이에 일대 일로 대응되는 상기 릴레이구동 트랜지스터부(702) 내 트랜지스터 또한 3개(702_RLY1, 702_RLY2, 702_RLY3)로 구현되는 것이 일예시로 표현되어 있다.

상기와 같이 구현되어 있는 릴레이구동 트랜지스터부(702)에 대하여, 상기 중앙제어부(500)는 쇼트 체크를 먼저 한 후 제어 명령을 내리게 되고, 이에 따라 상기 릴레이구동 트랜지스터부(702)의 각 트랜지스터(702_RLY1, 702_RLY2, 702_RLY3)들이 열고 닫혀짐으로서 상기 릴레이 출력회로부(900)에 대한 절체 제어를 실시할 수 있게 된다.

또한 상기 LED표시부(800)는 현재 상기 릴레이 출력회로부(900)가 상시전원을 구동중인지, 비상전원을 구동중인지 또는 쇼트가 발생하였는지 여부 등을 관리자에게 가시적으로 표현할 수 있는 부분으로, 상기의 내용들을 사용자에게 가시적으로 구분하여 표현할 수 있는 적어도 하나 이상의 LED소자를 포함하는 전원확인LED부(801)과, 상기 전원확인LED부(801)를 구동시키기 위한 적어도 하나 이상의 LED부 전류드라이빙 저항부(802)을 포함한다.

이하에서는 도 6을 통하여 상기 릴레이 출력회로부(900)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 상기 릴레이 출력회로부(900)는 상기 릴레이 제어회로부(700)에서 전달되는 제어 신호에 따라 실제로 절체를 실시하는 부분이다.

우선 상기 릴레이 출력회로부(900)는 인입되는 상전라인(901) 및 비상라인(902)을 3선식 출력부하(920)으로 변환하기 위한 하나 이상의 릴레이를 포함하는데, 바람직하게는 상기 상전 및 비상라인(901, 902) 중 N라인으로부터 전력을 공급받기 위한 N라인 릴레이(903)과, 상기 상전 및 비상라인(901, 902) 중 L라인으로부터 전력을 공급받기 위한 L라인 릴레이(904), 그리고 서브릴레이로서 부하 쇼트체크를 위한 쇼트체크 릴레이(905)를 포함한다.

상기와 같은 각각의 릴레이(903, 904, 905)들은 각각 실제로 물리적인 절체를 실시하는 접점(p)과, 이러한 상기 접점(p)을 전자기력으로 구동시키는 스위치 역할을 하는 릴레이 코일(c)로 구성되어, 상기 릴레이 코일(c)의 동작에 따라 상기 접점(p)의 물리적인 절체를 실시하게 된다. 그리고 도 6의 회로도에서 표현되어 있듯이, 상기 각각의 릴레이 코일(c)들은 도 7의 릴레이 제어회로부(700) 내 상기 릴레이구동 트랜지스터부(702)의 각각의 트랜지스터들과 연결되어 있어, 상기 릴레이 제어회로부(700)의 신호에 따른 상기 릴레이구동 트랜지스터부(702)의 동작에 따라 상기 각각의 릴레이 코일(c)들이 동작하고, 이에 따라 상기 접점(p)의 동작 여부가 결정됨으로서 상기 릴레이 제어회로부(700)가 상기 각각의 릴레이(903, 904, 905)들의 동작을 제어할 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기 N라인 릴레이(903)의 출력단자에는 제2쇼트체크단(906)이, 상기 쇼트체크 릴레이(905)의 접점(p) 일측은 제1쇼트체크단(907)이 연장 연결되어 상기 쇼트체크 회로부(600)에 연결됨으로서, 상기 쇼트체크 회로부(600)의 쇼트 감시 대상이 된다.

또한 각각의 릴레이(903, 904, 905)들의 릴레이 코일(c)에는 환류다이오드(908, 909, 910)가 설치되는 것이 바람직한데, 이러한 상기 환류다이오드(908, 909, 910)는 상기 각각의 릴레이 코일(c)들에서 발생할 수 있는 역기전력을 억제하여 서지 혹은 노이즈를 방지하기 위한 것이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 전원 절체 제어장치의 동작 순서를 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 8 내지 도 10을 통하여 본 발명의 전원 절체 제어장치의 동작 순서에 대하여 설명한다.

우선 도 8은 본 발명의 전원 절체 제어장치가 최초 가동할 때의 동작을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 8을 통하여 본 발명의 전원 절체 제어장치가 최초 가동할 때의 동작 순서에 대하여 설명한다.

설명에 앞서, 상시전원 또는 비상전원이 'ON' 상태에 있다고 하는 것은 외부의 전력공급처로부터 상시전원 또는 비상전원이 정상적으로 인입되고 있는 상태를 나타내는 표현으로 사용하고, 상시전원 또는 비상전원이 'OFF' 상태에 있다고 하는 것은 외부의 전력공급처로부터 상시전원 또는 비상전원이 인입되고 있지 않거나 또는 불량 내지는 고장 등으로 사용할 수 없는 상태가 되어 있음을 나타내는 표현으로 사용한다.

본 발명의 전원 절체 제어장치를 동작하고자 할 때의 초기 상태는, 상시전원과 비상전원이 모두 ON 상태일 것이다. 본 발명의 전원 절체 제어장치를 가동하게 되면, 먼저 상기 상시 활선감시 회로부(300)가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01)를 실시한다.

이때 만약 상기 전력공급처로부터 상시전원이 OFF 상태라면, 비상전원으로 절체하는 일련의 단계들을 실시하게 되는데 이는 차후에 설명하기로 한다.

상기 활선체크단계(S01)에서 상시전원이 ON 상태임을 확인하였다면, 다음으로는 상기 쇼트체크 회로부(600)가 현재 릴레이 출력회로부(900)에 쇼트 상태인 부분이 있는지 확인하는 쇼트체크단계(S02)를 실시한다.

상기 쇼트체크단계(S02)에서, 쇼트가 발생한 것을 감지한다면, 상기 중앙제어부(500)는 즉각 모든 부하를 차단하고 상기 LED표시부(800)를 통하여 현재 상기 전원 절체 제어장치가 쇼트 상태임을 사용자에게 가시적으로 전달하는 부하차단단계(S03)를 실시하고 절차를 종료, 사용자가 상기 전원 절체 제어장치의 쇼트된 부분을 수리할 때까지 동작하지 않도록 하여 전체 회로를 보호할 수 있도록 한다.

그리고 상기 쇼트체크단계(S02)에서 쇼트가 감지되지 않았다면, 상시전원을 사용하기 위해서 상기 쇼트체크릴레이(905)를 상전 부하로 절체시키는 상전절체단계(S04)를 실시, 상전부하를 사용(S10)할 수 있도록 한 뒤 현재의 설정을 유지하여 절차를 종료하도록 한다.

도 9는 상시전원을 사용하고 있는 상태(S10)에서, ON 상태인 상시전원이 모종의 이유로 OFF 상태로 변환되었을 때 본 발명의 전원 절체 제어장치가 절치를 실시하는 것을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 9를 통하여 본 발명의 전원 절체 제어장치가 상전 부하에서 비상 부하로 절체하는 순서에 대하여 설명한다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 상기 상전부하를 사용(S10)하고 있는 상태에서, 초기조건이 상시전원 ON 상태에서 OFF 상태로 변환되었고, 비상부하는 ON 상태를 유지하고 있다.

우선, 상기 상시 활선상태 감시회로부(300)는 상시전원의 상태가 ON인지 OFF인지를 체크하는 활선체크단계(S01)를 실시하는데, 이때 전술한 바와 같이 상시전원이 ON 상태에서 OFF 상태로 바뀌었으므로, 상기 상시 활선상태 감시회로부(300)는 상시전원의 변환된 상태를 감지할 수 있다. 만약 상기 활선체크단계(S01)에서, 상시전원의 상태가 ON상태로 유지되고 있다면, 이전과 같이 상전부하를 계속 사용(S10)하면 될 것이다.

상기 활선체크단계(S01)에서 상시전원이 OFF 상태임이 감지되었으므로, 본 발명의 전원 절체 제어장치는 비상부하로의 절체를 실시한다. 우선 상기 쇼트체크릴레이(905)를 차단하는 쇼트체크릴레이 차단단계(S11)를 실시한다.

그리고 상기 부하쇼트 체크회로부(600)를 이용하여 상기 릴레이 출력회로부(900)의 쇼트 여부를 체크하는 쇼트체크단계(S02)를 실시한다. 이는 쇼트가 발생한 상태로 부하 절체를 실시하게 되면 전체 회로의 고장 및 화재 등의 안전사고등의 발생 우려가 있기 때문에 이를 사전에 인지하여, 안전사고의 위험요소를 사전에 제거하기 위한 것이다. 만약 상기 쇼트체크단계(S02)에서 쇼트 발생이 감지되었다면, 상기 부하차단단계(S03)를 실시하고 모든 동작을 멈추게 되어 종료한다.

그리고 상기 쇼트체크단계(S02)에서 쇼트가 갑지되지 않았다면, 안전하게 절체를 실시할 수 있게 되는 것이므로 절체를 위한 일련의 동작을 실시한다. 우선 a초간 대기하는 1차대기단계(S12)를 실시하고, 먼저 N라인 릴레이(903)만 절체하는 N라인 절체단계(S13)를 실시한다. 이후 b초간 대기하는 2차대기단계(S14) 실시 후에 상기 L라인 릴레이(904)를 절체하는 L라인 절체단계(S15)를 실시하고, 다시 c초간 대기하는 3차대기단계(S16)를 실시한 다음 상기 쇼트체크릴레이(905)를 비상 부하로 절체하는 비상절체단계(S17)를 실시함으로서 상전 부하에서 비상 부하로의 절체를 완료하여, 비상 부하를 사용(S20)하게 됨으로서 절체를 완료하게 된다.

이때 상기와 같이 a초, b초 c초간 대기하는 각각의 단계(S12, S14, S16)를 실시하여 각각의 릴레이들(903, 904, 905)을 시간을 두고 순차적으로 절체하는 이유는, 이들이 동시에 절체하거나 또는 짧은 시간내에 모두 절체를 하게 되면, 아직 회로 내에 남아 있는 상시 전원의 전력과, 인입되는 비상 전원으로부터의 전력이 상호 충돌하여 회로에 과부하가 걸리는 등의 문제가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 특히 상시전원이 OFF 상태가 되더라도 회로 내의 콘덴서 등의 부품들에는 아직 일정 수준의 전력이 저장되어 있기 때문에, 이를 자연스럽게 소진시켜줄 수 있는 시간을 설정해야 하는데 그렇지 않고 곧바로 비상전원을 인입하게 되면 전력이 축적되어 있는 부품들이 고장 나거나 심지어는 타버려서 화재 등의 안전사고가 발생할 우려가 있으므로, 이를 미연에 방지하고자 하기 위함이다.

여기서 상기 a초, b초, c초를 각각 어느 정도 설정해야 하는지는 관리자가 필요에 따라 재량으로 할 수 있지만, 합하였을 때(a+b+c) 적어도 5초 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 만약 합하였을 때(a+b+c)의 시간이 5초 미만이라면 절체의 시간 지연으로 인한 효과를 보지 못하고 전술한 부품 내의 전력 소진이 완전히 이루어지지 못하여 고장 등의 가능성이 생기기 때문에, 상기와 같이 5초 이상으로 한다.

또한 상기 a초, b초, c초는 상기 시간지연기능 프로그램(510)에 의해 입력 및 동작하여, 사용자는 상기 시간지연기능 프로그램(510)에 미리 상기 a초, b초, c초를 입력하고 상기 시간지연기능 프로그램(510)은 상기 단계(S12, S14, S16)에서 미리 입력된 시간에 따라 절체 지연을 실시한다.

도 10은 비상 부하를 사용하는 상태(S20)에서, OFF 상태이던 상시전원이 다시 ON 상태로 변환됨으로서 이를 감지하고 비상 부하를 상시 부하로 절체하는 순서를 나타낸 순서도이다. 이하에서는 도 10를 통하여 본 발명의 전원 절체 제어장치가 비상 부하에서 상전 부하로 절체하는 순서에 대하여 설명한다.

도 10에서 도시된 바와 같이, 상기 비상 부하를 사용(S20)하고 있는 상태에서, 초기조건이 상시전원 OFF 상태에서 ON 상태로 변환되었고, 비상부하는 ON 상태를 유지하고 있다.

우선, 상기 상시 활선상태 감시회로부(300)는 상시전원의 상태가 ON인지 OFF인지를 체크하는 활선체크단계(S01)를 실시하는데, 이때 전술한 바와 같이 상시전원이 OFF 상태에서 ON 상태로 바뀌었으므로, 상기 상시 활선상태 감시회로부(300)는 상시전원의 변환된 상태를 감지할 수 있다. 만약 상기 활선체크단계(S01)에서, 상시전원의 상태가 OFF상태로 유지되고 있다면, 이전과 같이 비상부하를 계속 사용(S20)하면 될 것이다.

상기 활선체크단계(S01)에서 상시전원이 ON 상태임이 감지되었으므로, 본 발명의 전원 절체 제어장치는 상전부하로의 절체를 실시한다. 우선 상기 쇼트체크릴레이(905)를 차단하는 쇼트체크릴레이 차단단계(S21)를 실시한다.

그리고 상기 부하쇼트 체크회로부(600)를 이용하여 상기 릴레이 출력회로부(900)의 쇼트 여부를 체크하는 쇼트체크단계(S02)를 실시한다. 상기 쇼트체크단계(S02)에서의 분기별 처리는 상술한 바와 동일하므로 설명은 생략한다.

그리고 상기 쇼트체크단계(S02)에서 쇼트가 감지되지 않았다면, 안전하게 절체를 실시할 수 있게 되는 것이므로 절체를 위한 일련의 동작을 실시하는데, 이는 상시전원을 비상전원으로 절체하는 단계와 동일하게 진행된다. 우선 d초간 대기하는 1차대기단계(S22)를 실시하고, 먼저 N라인 릴레이(903)만 절체하는 N라인 절체단계(S23)를 실시한다. 이후 e초간 대기하는 2차대기단계(S24) 실시 후에 상기 L라인 릴레이(904)를 절체하는 L라인 절체단계(S25)를 실시하고, 다시 f초간 대기하는 3차대기단계(S26)를 실시한 다음 상기 쇼트체크릴레이(905)를 상전 부하로 절체하는 상전절체단계(S27)를 실시함으로서 비상 부하에서 상전 부하로의 절체를 완료하여, 상전 부하를 사용(S10)하게 됨으로서 절체를 완료하게 된다.

이때 상기와 같이 d초, e초 f초간 대기하는 각각의 단계(S22, S24, S26)를 실시하여 각각의 릴레이들(903, 904, 905)을 시간을 두고 순차적으로 절체하는 이유는, 전술한 상시에서 비상 부하로의 절체 때 a, b, c초를 대기하는 이유와 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다. 마찬가지로, d초, e초, f초를 각각 어느 정도 설정해야 하는지는 관리자가 필요에 따라 재량으로 할 수 있지만, 합하였을 때(d+e+f) 적어도 5초 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이유는 전술한 바와 같다.

또한 상기 d초, e초, f초는 상기 시간지연기능 프로그램(510)에 의해 입력 및 동작하여, 사용자는 상기 시간지연기능 프로그램(510)에 미치 상기 d초, e초, f초를 입력하고 상기 시간지연기능 프로그램(510)은 상기 단계(S22, S24, S26)에서 미리 입력된 시간에 따라 절체 지연을 실시한다.

100 : 전원부. 110 : 상시전원.
120 : 비상전원. 200 : SMPS회로부.
300 : 상시 활선감시 회로부. 400 : 정전압 출력회로부.
410 : DC12V 정전압 출력회로부. 420 : DC5V 정전압 출력회로부.
500 : 중앙제어부. 510 : 시간지연기능 프로그램.
600 : 쇼트체크 회로부. 700 : 릴레이 제어회로부.
800 : LED표시부. 900 : 릴레이 출력회로부.

Claims

자동 전원 절체 제어장치로서,
상시전원(N) 및 비상전원(E)을 입력 받는 전원부;
상시 출력 정전압 또는 비상 출력 정전압을 출력하는 SMPS회로부;
상기 SMPS회로부로부터 인입되는 상시 출력 정전압 또는 비상 출력 정전압을 12V의 정전압으로 출력하는 12V 정전압 출력회로부와, 상기 12V 정전압 출력회로부를 5V 정전압으로 변환하여 출력하는 5V 정전압 출력회로부를 포함하는 정전압 출력회로부;
상시전원의 활선상태를 감시하는 상시 활선감시 회로부;
상기 전원부에서 출력되는 상시전원 및 비상전원을 입력 받아 3선식 부하(P1, P2, P3)로 변환하여 출력하는 릴레이 출력회로부;
상기 릴레이 출력회로부의 쇼트를 감시하는 쇼트체크 회로부;
상기 릴레이 출력회로부를 제어하는 릴레이 제어회로부;
가시적으로 점등할 수 있는 LED표시부;
그리고 시간지연기능 프로그램을 내부에 내장하고, 상기 상시 활선감시 회로부, 쇼트체크 회로부, 릴레이 제어회로부, LED표시부와 통신 가능하게 연결되어 신호를 받고 이들을 제어할 수 있는 중앙처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 SMPS회로부는 상시전원 SMPS회로부와 비상전원 SMPS회로부를 포함하고, 상기 상시전원 SMPS회로부와 비상전원 SMPS회로부는 각각 서지보호를 위한 서지보호 바리스터; 정류다이오드; 평활콘덴서; 바이패스 캐패시터; 일정한 출력 전압을 위한 피드백저항; 출력 전압 충전을 위한 출력충전 캐패시터; 프리휠링 다이오드; 피드백 다이오드; EMI필터링을 위한 EMI필터링 인덕터; 인덕터 출력 전류 평활 및 출력리플전압을 제한하기 위한 평활 캐패시터; 그리고 12V 정전압 출력을 위한 12V 정전압IC를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 12V 정전압 출력회로부는 역전압방지 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 5V 정전압 출력회로부는 5V 정전압 출력을 위한 5V 정전압IC; 그리고 평활 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 상시 활선감시 회로부는 한 쌍의 저항을 포함하는 분배저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 5항에 있어서, 상기 분배저항부 내 한 쌍의 저항은 직렬로 연결되고, 상기 한 쌍의 직렬연결된 저항의 저항과 저항 사이에 상기 중앙처리부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 쇼트체크 회로부는 쇼트 발생 감지를 위한 포토커플러; 역전압방지 다이오드; 포토커플러 전류드라이빙 저항; 그리고 풀다운 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 릴레이 제어회로부는 적어도 둘 이상의 트랜지스터를 포함하는 릴레이구동 트랜지스터부; 그리고 적어도 둘 이상의 저항을 포함하는 트랜지스터 전류드라이빙 저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 LED표시부는 하나 이상의 LED소자를 포함하는 전원확인LED부; 그리고 하나 이상의 저항을 포함하는 LED부 전류드라이빙 저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 릴레이 출력회로부는 하나 이상의 릴레이를 포함하고, 상기 하나 이상의 릴레이에는 각각 물리적 절체를 실시하는 접점과 릴레이 코일을 포함하며, 또한 상기 하나 이상의 릴레이 내 각각의 릴레이 코일에는 환류다이오드가 설치되는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 10항에 있어서, 상기 하나 이상의 릴레이는 N라인 릴레이; L라인 릴레이; 그리고 쇼트체크릴레이를 포함하고, 상기 N라인 릴레이의 출력단자에는 제2쇼크체크단이, 상기 쇼트체크릴레이의 접점에는 제1쇼트체크단이 연장 연결되어 상기 쇼트체크 회로부에 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치.
제 1항 내지 제 11항의 자동 전원 절체 제어장치를 통해 상시전원(N) 또는 비상전원(E)을 사용하는 방법으로서, 상기 상시전원(N)이 ON 상태이고, 상기 비상전원(E)이 ON 상태일 때,
상기 활선감시 회로부가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01);
상기 단계(S01)에서 상시전원의 상태가 ON 상태임이 확인되었다면, 상기 쇼트체크 회로부가 회로의 쇼트 여부를 확인하는 쇼트체크단계(S02);
상기 단계(S02)에서 쇼트가 발생하지 않았다면, 상기 릴레이 출력회로부의 쇼트체크릴레이를 상전부하로 절체시키는 상전절체단계(S04)를 실시하여 상전부하를 사용(S10)하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법.
제 1항 내지 제 11항의 자동 전원 절체 제어장치를 통해 상시전원(N) 또는 비상전원(E)을 사용하는 방법으로서, 상기 상시전원(N)이 OFF 상태이고, 상기 비상전원(E)이 ON 상태일 때,
상기 활선감시 회로부가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01);
상기 단계(S01)에서 상시전원의 상태가 OFF 상태임이 확인되었다면, 상기 쇼트체크릴레이(905)를 차단하는 쇼트체크릴레이 차단단계(S11);
상기 단계(S11) 이후, 상기 쇼트체크 회로부가 회로의 쇼트 여부를 확인하는 쇼트체크단계(S02);
상기 단계(S02)에서 쇼트가 발생하지 않았다면, a초간 대기하는 1차대기단계(S12);
상기 단계(S12) 이후, N라인 릴레이를 절체하는 N라인 절체단계(S13);
상기 단계(S13) 이후, b초간 대기하는 2차대기단계(S14);
상기 단계(S14) 이후, L라인 릴레이를 절체하는 L라인 절체단계(S15);
상기 단계(S15) 이후, c초간 대기하는 3차대기단계(S16);
그리고 상기 단계(S16) 이후, 쇼트체크릴레이를 비상 부하로 절체하는 비상절체단계(S17)를 실시함으로서 상전 부하에서 비상 부하로의 절체를 완료하여, 비상 부하를 사용(S20)하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법.
제 1항 내지 제 11항의 자동 전원 절체 제어장치를 통해 상시전원(N) 또는 비상전원(E)을 사용하는 방법으로서, 비상전원(E)이 사용되고 있을 때 상기 상시전원(N)이 ON 상태로 변환되었을 때,
상기 활선감시 회로부가 상시전원의 인입을 확인하는 활선체크단계(S01);
상기 단계(S01)에서 상시전원의 상태가 ON 상태임이 확인되었다면, 상기 쇼트체크릴레이(905)를 차단하는 쇼트체크릴레이 차단단계(S21);
상기 단계(S11) 이후, 상기 쇼트체크 회로부가 회로의 쇼트 여부를 확인하는 쇼트체크단계(S02);
상기 단계(S02)에서 쇼트가 발생하지 않았다면, d초간 대기하는 1차대기단계(S22);
상기 단계(S22) 이후, N라인 릴레이를 절체하는 N라인 절체단계(S23);
상기 단계(S23) 이후, e초간 대기하는 2차대기단계(S24);
상기 단계(S24) 이후, L라인 릴레이를 절체하는 L라인 절체단계(S25);
상기 단계(S25) 이후, f초간 대기하는 3차대기단계(S26);
그리고 상기 단계(S26) 이후, 쇼트체크릴레이를 상전 부하로 절체하는 상전절체단계(S27)를 실시함으로서 비상 부하에서 상전 부하로의 절체를 완료하여, 상전 부하를 사용(S10)하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법.
제 12항, 제 13항, 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쇼트체크단계(S02)에서 쇼트의 발생이 감지되었다면, 상기 중앙제어부는 모든 부하를 차단하고 상기 LED표시부를 통하여 쇼트 상태를 사용자에게 가시적으로 전달하는 부하차단단계(S03)를 실시하는 것을 특징으로 하는, 자동 전원 절체 제어장치를 이용한 자동 전원 절체방법.