KR20190091930A - Plc 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치 - Google Patents

Plc 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PLC 모듈의 외부 입력전압이 점증감 현상이 발생할 경우 PLC 전원부에 적용된 내부 레귤레이터 회로의 출력전압에 발생되는 슬로프 현상을 제거해 회로의 전원 공급 타이밍을 확보하고, 회로 소자가 요구하는 초기 기동 조건(규격)을 만족할 수 있는 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치에 관한 것이다. 본 발명의 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치는, 점증가되는 외부 입력전압을 기준전압 이상부터 점증가되는 외부 입력전압으로 출력되도록 보정하는 입력전압 보정부; 및 상기 입력전압 보정부에서 출력되는 보정된 외부 입력전압을 입력으로 모듈 내부 회로에 공급되는 고정된 출력전압을 출력하는 레귤레이터를 포함한다.

Description

PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치{The Apparatus to Remove Output Voltage Slope Phenomenon of Switcher Power Converter in PLC Module}
본 발명은 PLC(Programmable Logic Controller) 전원 모듈에 관한 것으로, 구체적으로, PLC 전원부에 적용된 스위칭 레귤레이터의 출력전압의 슬로프(slope) 현상을 제거하기 위한 장치에 관한 것이다.
PLC(Programmable Logic Controller)는 프로그램 가능한 논리적인 컨트롤러로서, 수치연산, 논리 연산, 시퀀싱(sequencing) 제어, 타이머(timer), 카운터(counter) 등의 기능을 내장하고 프로그램과 각종 데이터를 저장할 수 있는 메모리를 갖추어 각종 자동화 기계 및 프로세서를 제어할 수 있는 특수 컴퓨터이다. 이에 PLC는 장치 제어, 장치 수치 셋팅, 시간 제어, 실시간 감시, 실시간 데이터 수집 및 안전장치 가동 등 다양한 작업에 적용될 수 있다.
PLC는 자동화 설비 등의 기계로 신호를 제공하기 위한 아날로그 출력모듈과 기계로부터 오는 신호를 입력 받기 위한 아날로그 입력모듈을 구비하고 있다.
아날로그 입력모듈은 기계로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하여 내부의 연산 처리로 제공하고, 아날로그 출력모듈은 연산 처리부에서 제공하는 연산 처리결과를 반영하는 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 기계로 전달한다.
이때, 아날로그 입력모듈과 아날로그 출력모듈의 동작을 위한 전원을 공급하는 전원부가 구비되고, 전원부는 외부로부터 입력되는 전원을 아날로그 입출력 모듈의 동작에 요구되는 전원으로 변환하여 아날로그 입출력 모듈로 공급한다.
따라서, 아날로그 입출력 모듈이 정상적으로 동작하기 위해서는 전원부가 공급하는 전원이 항상 안정한 상태를 유지해야 한다.
한편, PLC의 전원부에 적용되는 스위칭 레귤레이터는 DC 24[V] 전압을 입력받아 DC 5[V] 전압으로 출력한다. 이때, DC 24[V] 전압은 PLC에만 공급되지 않고, 주변 장치 또는 릴레이 소자 구동용으로 병렬로 연결되어 공급될 수 있다.
이 경우, 주변에 설치된 장치 또는 소자 내부는 인덕턴스와 커패시턴스 요소의 능동 소자의 특성을 갖고 있어 이 능동소자의 특성에 의해 PLC 전원부에 공급되는 DC 24[V] 전원이 천천히 감소하거나 증가하는 점증감 현상이 발생할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 PLC의 전원부에 사용되는 스위처 전력 변환기(Switcher Power Converter) 중 TI社의 LM2596인 스텝다운 레귤레이터를 이용한 회로도 및 입력 점증가시 출력전압 파형을 도시하고 있으며, 도 2a 및 도 2b는 종래의 PLC의 전원부에 사용되는 스위처 전력 변환기(Switcher Power Converter) 중 NJR社의 NJW4196인 스텝다운 레귤레이터를 이용한 회로도 및 입력 점증가시 출력전압 파형을 도시하고 있다.
도면에서 도시하고 있는 것과 같이, 외부 DC 24[V] 입력단(11)(21)의 입력전압이 도면부호 (14)(24)에서 도시하고 있는 것과 같이 DC 0[V]에서 DC 24[V]까지 점증가시, 레귤레이터(12)(22)를 통해 출력단(13)(23)으로 DC 5[V]의 출력전압을 출력한다. 이때, 외부입력전압이 DC 0[V]에서 DC 24[V]까지 도달하는 시간은 60초이다.
도 1a에서 도시하고 있는 레귤레이터(12)는 3A 부하를 구동할 수 있는 TI社의 LM2596인 스텝다운 스위칭 레귤레이터로서 모놀리식(monolithic) 직접회로이다. 이 레귤레이터(12)는 DC 5[V] 고정 전압을 출력한다. 또한 도 2a에서 도시하고 있는 레귤레이터(22)는 3.5A 부하를 구동할 수 있는 MOSFET가 내장된 NJR社의 NJW4196인 벅 컨버터로서, 안정적인 레귤레이션 기능을 가지며 DC 5[V] 전압을 출력한다.
이때, 출력단(13)(23)에서 모듈 내부 회로에 공급되는 DC 5[V]의 출력전압의 파형은 입력전압이 DC 0[V]에서 DC 24[V]까지 점증가 입력됨에 따라, 도면부호 (15)(25)에서 도시하고 있는 파형과 같이 출력전압의 파형에 슬로프(slope) 현상이 발생한다.
이러한 출력전압의 슬로프(slope) 현상으로 인해 레귤레이터(12)(22)에서 출력되는 전압이 DC 5[V] 레벨까지 상승하기 위한 상승 시간(rising time)이 필요하게 된다.
도 1a의 레귤레이터(12)는 도 1b에서 도시하고 있는 출력전압 파형(15)으로 상승 시간이 1.4초의 시간이 소요되는 것을 알 수 있다. 이때, 세로축은 전압(V)을 나타내고, 가로축은 시간(time)을 나타낸다. 도 2a의 레귤레이터(22)는 도 2b에서 도시하고 있는 출력전압 파형(25)으로 상승 시간이 2.6초의 시간이 소요되는 것을 알 수 있다. 이때, 세로축은 전압(V)을 나타내고, 가로축은 시간(time)을 나타낸다.
이처럼, 입력전압의 점증감 현상이 발생함에 따라 초기 전원 인가 시 회로 내부 출력전압의 레벨과 타이밍이 불안정하고, 이 불안정한 전압이 아날로그 입출력 모듈로 공급되면, 아날로그 입출력 모듈은 정확한 아날로그 신호를 입력 받거나 출력할 수 없게 되어, PLC 모듈 내부 회로를 구성하는 소자 중 전원 온/오프 시퀀스와 일정한 전원 입력 타이밍을 요구하는 경우, 해당 소자는 오동작을 유발할 수 있다. 이는 곧 제품의 품질과 성능을 저하시키는 원인이 된다.
한 예로서, PLC 모듈 내부 소자 중 하나인 MPU(SH7750)는 도 3에서 도시하고 있는 SH7750의 전원 입력 과정에서 전원 입력 상승 시간이 100[ms] 이내 규격(30)을 요구한다.
또한 초기 전원 인가 시 5V 부하단에 인덕턴스와 커패시턴스 성분이 있는 소자의 특성에 따라 부하에 연결된 각 MPU들의 리셋 전압이 도 1b에 도시된 도면부호 16의 출력전압 파형과 같이 온->오프->온과 같이 반복되는 현상이 발생된다. 이에 따라, 부하단에 연결된 회로는 비정상적인 동작을 수행할 수 있다.
본 발명은, PLC 모듈의 외부 입력전압이 점증감 현상이 발생할 경우 PLC 전원부에 적용된 내부 레귤레이터 회로의 출력전압에 발생되는 슬로프 현상을 제거해 회로의 전원 공급 타이밍을 확보하고, 회로 소자가 요구하는 초기 기동 조건(규격)을 만족할 수 있는 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치는, 점증가되는 외부 입력전압을 기준전압 이상부터 점증가되는 외부 입력전압으로 출력되도록 보정하는 입력전압 보정부; 및 상기 입력전압 보정부에서 출력되는 보정된 외부 입력전압을 입력으로 모듈 내부 회로에 공급되는 고정된 출력전압을 출력하는 레귤레이터를 포함한다.
또한 상기 입력전압 보정부는 레귤레이터에서 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 나타나도록 외부 입력전압의 증폭률을 조절하는 입력단 분배부와, 점증가되는 외부 입력전압이 특정 전압값 이상으로 증가되지 않게 유지되는 정전압을 출력하는 정전압 분류부와, 상기 입력단 분배부에서 출력되는 전압이 상기 정전압 분류부에서 출력되는 전압보다 크면 출력시점에 점증가되어 공급된 외부 입력전압을 출력하는 전압 비교부를 포함한다.
또한 상기 입력전압 보정부는 직렬 연결된 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)으로 구현되어 입력단(VIN+)(VIN-)에 양단이 연결되는 입력단 분배부와, 직렬 연결된 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD)로 구현되어 입력부의 입력단(VIN+)(VIN-)에 양단이 연결되는 정전압 분류부와, 비교기로 구현되어 상기 입력단 분배부의 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb) 사이 연결점이 (+)단자와 연결되고, 상기 정전압 분류부의 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD) 사이 연결점이 (-)단자와 연결되는 전압 비교부를 포함한다.
또한 상기 입력단 분배부는 입력단에서 인가되는 외부 입력전압이 레귤레이터에서 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 나타나도록 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)의 값을 변경하여 전압의 증폭률을 구현한다.
또한 상기 정전압 분류부는 입력단에서 인가되는 점증가되는 외부 입력전압이 제너 다이오드(ZD)의 제너 전압에 대응하여 특정 전압값으로 유지한다.
또한 상기 전압 비교부는 (-)단자가 정전류 분류부에 의해 특정 전압값으로 유지되고, (+)단자가 입력단 분배부에 의해 증폭률에 대응하여 점증가되는 외부 입력전압이 인가된다.
또한 상기 전압 비교부는 (+)단자에 인가되는 최초 외부 입력전압은 (-)단자에서 유지되는 특정 전압값보다 작은 전압 값이 인가된다.
또한 상기 전압 비교부는 (+)단자전압이 점증가 되다가 (-)단자전압보다 크게 되면, 현재 출력시점에 점증가되어 공급된 외부 입력전압이 레귤레이터로 출력된다.
또한 상기 전압 비교부에서 출력되는 외부 입력전압 출력은 레귤레이터의 인에이블(enable) 단자에 입력된다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명의 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치는, 외부 입력전압이 점증감 현상이 발생할 경우 PLC 전원부에 적용된 내부 레귤레이터 회로의 출력전압에 발생되는 슬로프(slope) 현상을 외부 입력전압이 기준전압 이상일 때만 전압을 출력함으로써 제거하여 회로의 정상 동작 전압 레벨과 타이밍을 확보할 수 있어 PLC 모듈 내부 회로의 오동작을 예방할 수 있다.
특히, 슬로프 현상이 없는 출력전압을 회로에 공급함으로써, 회로 소자가 요구하는 동작 전압 레벨 확보 및 타이밍을 안정적으로 제공할 수 있어 모듈의 초기 전압 인가 시점 이후 회로의 오동작을 예방할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 PLC의 전원부에 사용되는 스위처 전력 변환기(Switcher Power Converter) 중 TI社의 LM2596인 스텝다운 레귤레이터를 이용한 회로도 및 입력 점증가시 출력전압 파형도
도 2a 및 도 2b는 종래의 PLC의 전원부에 사용되는 스위처 전력 변환기(Switcher Power Converter) 중 NJR社의 NJW4196인 스텝다운 레귤레이터를 이용한 회로도 및 입력 점증가시 출력전압 파형도
도 3 은 종래의 MPU(SH7750)의 전원 입력 과정을 나타낸 도면
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치의 구성을 나타낸 구성도
도 5 는 도 4에서 도시하고 있는 입력전압 보정부(200)의 구성을 상세하게 나타낸 블록도
도 6 은 도 5에서 도시하고 있는 입력전압 보정부(200)의 구성을 상세하게 나타낸 회로도
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치를 나타낸 회로도 및 입력 점증가시 출력전압 파형도
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치에 대해 설명하도록 한다. 이때, 이하의 실시예로서 PLC의 전원부에 사용되는 스위처 전력 변환기(Switcher Power Converter) 중 NJR社의 NJW4196인 스텝다운 레귤레이터를 이용한 회로도를 이용하여 설명한다. 그러나 이는 용이한 설명을 위한 일실시예일 뿐, 그 제한을 위한 것이 아님에 주의하여야 한다. 따라서, TI社의 LM2596인 스텝다운 레귤레이터를 이용한 회로도는 물론, PLC의 전원부에 사용되는 스위처 전력 변환기(Switcher Power Converter)에 포함되는 모든 레귤레이터를 이용한 회로도에 이하에서 기재되는 내용과 동일한 기술적 사상을 통해 적용이 가능하다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 입력전압 보정부(200)와, 레귤레이터(300)로 구성된다.
입력전압 보정부(200)는 입력부(100)로부터 입력되는 점증가되는 외부 입력전압을 기준전압 이상부터 점증가되는 외부 입력전압으로 출력되도록 보정한다. 이때 출력되는 외부 입력전압 출력은 레귤레이터(300)의 인에이블(enable) 단자에 입력되어 레귤레이터(300)의 동작을 제어하게 된다.
그리고 레귤레이터(300)는 입력전압 보정부(200)에서 출력되는 보정된 외부 입력전압을 입력으로 출력부(400)로 모듈 내부 회로에 공급되는 고정된 출력전압을 출력한다.
도 5 는 도 4에서 도시하고 있는 입력전압 보정부(200)의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 5에서 도시하고 있는 것과 같이, 입력전압 보정부(200)는 입력단 분배부(210)와, 정전압 분류부(220)와, 전압 비교부(230)로 구성된다.
입력단 분배부(210)는 레귤레이터(300)에서 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 나타나도록 외부 입력전압의 증폭률을 조절한다. 이때, 레귤레이터(300)의 종류에 따라 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 달라지게 됨에 따라, 상기 조절되는 전압의 증폭률은 레귤레이터(300)의 종류에 따라 가변 된다.
또한 정전압 분류부(220)는 점증가되는 외부 입력전압이 특정 전압값 이상으로 증가되지 않게 유지되는 정전압을 출력한다.
또한 전압 비교부(230)는 입력단 분배부(210)에서 출력되는 전압이 상기 정전압 분류부(220)에서 출력되는 전압보다 크면 출력시점에 점증가되어 공급된 외부 입력전압을 출력한다. 이때, 정전압 분류부(220)는 특정 전압값이 유지됨에 따라, 입력단 분배부(210)에서 출력되는 전압은 상기 특정 전압값보다 작은 값에서부터 점증가된다.
도 6 은 도 5에서 도시하고 있는 입력전압 보정부(200)의 구성을 상세하게 나타낸 회로도이다.
도 6에서 도시하고 있는 것과 같이, 입력전압 보정부(200)는 입력단 분배부(210)와, 정전압 분류부(220)와, 전압 비교부(230)로 구성된다.
이때, 입력단 분배부(210)는 직렬 연결된 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)으로 구현되어 입력부(100)의 입력단(VIN+)(VIN-)에 양단이 연결된다.
이처럼 상기 입력단 분배부(210)는 직렬로 연결된 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)이 입력부(100)와 연결되어, 입력부(100)에 인가되는 외부 입력전압이 레귤레이터(300)에서 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 나타나도록 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)의 값을 변경하여 전압의 증폭률을 구현한다. 이때, 레귤레이터(300)의 종류에 따라 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 달라지게 됨에 따라, 상기 구현되는 전압의 증폭률은 레귤레이터(300)의 종류에 따라 가변 된다.
그리고 정전압 분류부(220)는 직렬 연결된 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD)로 구현되어 입력부(100)의 입력단(VIN+)(VIN-)에 양단이 연결된다.
이처럼 상기 정전압 분류부(220)는 직렬 연결된 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD)가 입력부(100)와 연결되어, 입력부(100)에서 인가되는 점증가되는 외부 입력전압이 제너 다이오드(ZD)의 제너 전압을 초과하는 경우 항복 현상을 발생시켜 역방향 전류를 흐르게 하여 입력전압을 특정 전압값으로 유지한다.
또한 전압 비교부(230)는 비교기로 구현되어 상기 입력단 분배부(210)의 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb) 사이 연결점이 (+)단자와 연결되고, 상기 정전압 분류부(220)의 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD) 사이 연결점이 (-)단자와 연결된다.
이처럼 상기 전압 비교부(230)는 비교기로 구현되어 상기 입력단 분배부(210)의 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb) 사이에 걸리는 전압이 (+)단자로 인가되고, 상기 정전압 분류부(220)의 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD) 사이에 걸리는 전압이 (-)단자로 인가된다. 이때 비교기는 (-)단자와 (+)단자에 연결되는 전압 크기를 상호 비교 후, (+)단자전압이 (-)단자전압보다 크면((+)단자전압 > (-)단자전압), 비교기 공급전원인 VIN+가 출력된다.
따라서, 상기 전압 비교부(230)의 (-)단자에 인가되는 전압은 정전류 분류부(220)에 의해 점증가되는 외부 입력전압이 인가되더라도 특정 전압값으로 유지되고, (+)단자에 인가되는 전압은 점증가되는 외부 입력전압이 입력되면 상기 입력단 분배부(210)에서 구현된 전압의 증폭률에 대응하여 (-)단자에서 유지되고 있는 특정 전압값보다 작은 값에서부터 점증가 된다.
그리고 전압 비교부(230)는 (+)단자전압이 점증가 되다가 (-)단자전압보다 크게 되면, 현재 출력시점에 점증가되어 공급된 외부 입력전압이 레귤레이터(300)로 출력된다. 이때 전압 비교부(230)에서 출력되는 외부 입력전압 출력은 레귤레이터(300)의 인에이블(enable) 단자에 입력되어 레귤레이터(300)의 동작을 제어하게 되어, 슬로프 현상이 없는 출력전압(DC 5[V])이 출력된다.
이처럼 레귤레이터(300)는 슬로프 현상이 없는 출력전압을 회로에 공급함으로써, 회로 소자가 요구하는 동작 전압 레벨 확보 및 타이밍을 안정적으로 제공할 수 있어 PLC 모듈의 초기 전압 인가 시점 이후 회로의 오동작을 예방할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 모듈의 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치를 나타낸 회로도 및 입력 점증가시 출력전압 파형도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명하면, 입력부(100)로부터 점증가되는 외부 입력전압(500)이 인가되면, 입력부(100)의 입력단(VIN+)(VIN-) 양단에 연결되어 있는 입력단 분배부(210)에서 구현되는 증폭률에 따라 외부 입력전압이 분배된다.
이때, 증폭률은 레귤레이터(300) 입력과 출력의 차이에 따라 전압이 발생되므로 그 차이가 나타날 수 있도록 증폭률을 조절하게 된다. 따라서 구현되는 증폭률은 레귤레이터의 종류에 따라 가변 된다.
도 7a에서 이용되는 레귤레이터는 NJR社의 NJW4196인 스텝다운 레귤레이터로서, 이 경우 레귤레이터 특성에 따라 증폭률 0.4배로 구현하여야 한다. 참고로, 레귤레이터가 TI社의 LM2596인 스텝다운 레귤레이터를 이용하는 경우에는 증폭률 1.7배로 구현하여야 한다.
이에 따라, 입력단 분배부(210)는 직렬 연결된 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)으로 구현되며, 제 1 저항(Ra)은 15[㏀]의 저항을 제 2 저항(Rb)은 10[㏀]의 저항을 사용해 증폭률 0.4배를 갖도록 구현한다.
그리고 입력단 분배부(210)의 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb) 사이 연결점이 전압 비교부(230)인 비교기의 (+)단자와 연결되어 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb) 사이에 걸리는 전압이 (+)단자로 인가된다.
또한, 입력부(100)에서 점증가되며 인가되는 외부 입력전압(500)은 입력부(100)의 입력단(VIN+)(VIN-) 양단에 연결되어 있는 정전압 분류부(220)를 통해 특정 전압값을 갖는 정전압으로 유지된다.
이때, 정전압 분류부(220)는 직렬 연결된 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD)로 구현되며, 입력부(100)에서 인가되는 점증가되는 외부 입력전압이 제너 다이오드(ZD)의 제너 전압을 초과하는 경우 항복 현상을 발생시켜 역방향 전류를 흐르게 하여 입력전압을 특정 전압값으로 유지한다. 도 7a에서는 제너 다이오드(ZD)로 NJM1431를 사용함으로써, 전원 공급 후 2.44~2.49[V]의 정전압을 출력한다.
그리고 정전압 분류부(220)의 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD) 사이 연결점이 전압 비교부(230)인 비교기의 (-)단자와 연결되어 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD) 사이에 걸리는 전압이 (-)단자로 인가된다.
이에 따라, 상기 전압 비교부(230)의 (-)단자에 인가되는 전압은 정전류 분류부(220)에 의해 점증가되는 외부 입력전압이 인가되더라도 2.44~2.49[V]로 유지되고, (+)단자에 인가되는 전압은 점증가되는 외부 입력전압이 입력되면 상기 입력단 분배부(210)에서 구현된 전압의 증폭률에 대응하여 (-)단자에서 유지되고 있는 2.44~2.49[V] 보다 작은 값에서부터 점증가 된다.
이때, 외부 입력전원이 점증가시 외부 입력전압이 정전압 분류부(220) 전압인 2.44~2.49[V]보다 큰 경우 전압 비교부(230)의 (-)단자의 입력전압은 2.44~2.49[V]의 값으로 유지한다. 이에 따라, (-)단자의 입력전압(2.44~2.49[V])은 일정전압 이하에서는 작동하지 않게 되고, 또한 일정전압 이상에서는 일정전압으로 고정되어 유지되게 된다.
이후 외부 입력전압이 계속 증가해 약 6.5[V]가 될 때, 전압 비교부(230)의 (+)단자와 연결된 입력전압 분배부(210)의 전압값이 2.44~2.49[V]보다 크게 되어 전압 비교부(230)의 출력은 출력시점에 공급된 외부 전압(600)이 출력된다. 참고로 도 7a에서 이용하고 있는 정전압 분류부(220)의 특성상 출력전압과 2[V]의 차이가 발생하여야 하므로, 전압 비교부(230)에서 5[V]의 출력전압을 출력하기 위해서는 외부 입력전압이 7[V]가 될 때까지 증가해야 하지만, 시뮬레이션 결과 약 6.7[V]에서 전압 비교부(230)에서 5[V]의 출력전압이 출력되었다.
그리고 전압 비교부(230)의 출력전압은 레귤레이터(300) 인에이블 단자에 입력되어 레귤레이터(300)에서는 슬로프 현상이 없는 출력전압(DC 5[V])(700)이 출력된다.
이처럼, 외부 입력전압이 점증감 현상이 발생할 경우 PLC 전원부에 적용된 내부 레귤레이터 회로의 출력전압에 발생되는 슬로프(slope) 현상을 외부 입력전압이 기준전압 이상일 때만 입력전압이 출력되도록 함으로써 제거하여 회로의 정상 동작 전압 레벨과 타이밍을 확보할 수 있어 PLC 모듈 내부 회로의 오동작을 예방할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 입력부 200 : 입력전압 보정부
210 : 입력단 분배부 220 : 정전압 분류부
230 : 전압 비교부 300 : 레귤레이터
400 : 출력부

Claims (9)

  1. 점증가되는 외부 입력전압을 기준전압 이상부터 점증가되는 외부 입력전압으로 출력되도록 보정하는 입력전압 보정부; 및
    상기 입력전압 보정부에서 출력되는 보정된 외부 입력전압을 입력으로 모듈 내부 회로에 공급되는 고정된 출력전압을 출력하는 레귤레이터를 포함하는
    스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력전압 보정부는
    레귤레이터에서 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 나타나도록 외부 입력전압의 증폭률을 조절하는 입력단 분배부와
    점증가되는 외부 입력전압이 특정 전압값 이상으로 증가되지 않게 유지되는 정전압을 출력하는 정전압 분류부와,
    상기 입력단 분배부에서 출력되는 전압이 상기 정전압 분류부에서 출력되는 전압보다 크면 출력시점에 점증가되어 공급된 외부 입력전압을 출력하는 전압 비교부를 포함하는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력전압 보정부는
    직렬 연결된 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)으로 구현되어 입력단(VIN+)(VIN-)에 양단이 연결되는 입력단 분배부와,
    직렬 연결된 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD)로 구현되어 입력부의 입력단(VIN+)(VIN-)에 양단이 연결되는 정전압 분류부와,
    비교기로 구현되어 상기 입력단 분배부의 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb) 사이 연결점이 (+)단자와 연결되고, 상기 정전압 분류부의 제 3 저항(Rc) 및 제너 다이오드(ZD) 사이 연결점이 (-)단자와 연결되는 전압 비교부를 포함하는
    스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력단 분배부는
    입력단에서 인가되는 외부 입력전압이 레귤레이터에서 전압을 발생시키기 위한 입력과 출력의 차이가 나타나도록 제 1 저항(Ra) 및 제 2 저항(Rb)의 값을 변경하여 전압의 증폭률을 구현하는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 정전압 분류부는
    입력단에서 인가되는 점증가되는 외부 입력전압이 제너 다이오드(ZD)의 제너 전압에 대응하여 특정 전압값으로 유지하는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 전압 비교부는
    (-)단자가 정전류 분류부에 의해 특정 전압값으로 유지되고, (+)단자가 입력단 분배부에 의해 증폭률에 대응하여 점증가되는 외부 입력전압이 인가되는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전압 비교부는
    (+)단자에 인가되는 최초 외부 입력전압은 (-)단자에서 유지되는 특정 전압값보다 작은 전압 값이 인가되는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전압 비교부는
    (+)단자전압이 점증가 되다가 (-)단자전압보다 크게 되면, 현재 출력시점에 점증가되어 공급된 외부 입력전압이 레귤레이터로 출력되는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전압 비교부에서 출력되는 외부 입력전압 출력은 레귤레이터의 인에이블(enable) 단자에 입력되는 스위처 전력 변환기의 출력전압 슬로프 현상 제거 장치.
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