KR20210135412A

KR20210135412A - 신호 절연 전송장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210135412A
Application number: KR1020200053533A
Authority: KR
Inventors: 신봉섭
Original assignee: 신봉섭
Priority date: 2020-05-05
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2021-11-15
Also published as: KR102435918B1

Abstract

신호 절연 전송장치 및 방법에 관한 것으로, 교류파형을 발생하는 교류발생부(90), 교류발생부로부터 발생되는 교류파형의 전류를 제한할 수 있는 전류제한부(100), 교류파형을 절연시켜 출력시키는 트랜스부(90), 입력되는 아날로그 제어신호전압에 따라 트랜스부(90)의 한 출력단 전류를 조절하여 트랜스부(90)에 걸리는 전압을 조절해 주는 제어부(60), 트랜스부(90)의 또 다른 출력단 전압을 정류하는 정류부(80), 정류부로부터 제어신호입력(200)전압에 비례하는 절연된 제어신호출력(300)을 출력할 수 있게 하였다.

Description

신호 절연 전송장치 및 방법{SIGNAL ISOLATION TRANSMIT APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 신호 절연 전송장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 입력되는 제어신호와 제어되는 회로간의 기준 전압 차이로 절연되어 사용할 때 두 회로 간에 아날로그 신호를 절연해서 전송하는 신호 절연 전송장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 교류 상용 전원으로 구동되는 LED조명에 있어서 LED구동장치는 저단가를 실현하기 위해서 비절연형 구동회로를 사용하게 된다. 그런데 디밍을 하기위해서는, 외부에서 비충전부인 디밍제어신호가 입력되면 제어구동부는 감전될 수 있는 충전부이므로 절연시켜서 입력 시킬 필요가 있다. 따라서 입력신호를 절연시켜서 다시 재생된 신호를 만들 필요가 있다. 또 다른 시스템에서는 기준 전압이 다른 두 시스템의 상호간 신호전달을 하기위해서 전기적으로 절연된 신호가 송출 또는 입력되어야 기준 전압간에 전류가 흐르지 않게 되어 신뢰성 있는 신호전달을 할 수 있게 된다.

종래의 신호전달 방식은 아날로그 신호를 디지털로 변경한 후 포토커플러를 통해 신호를 절연하여 전달하고 이 디지털신호를 다시 아날로그 신호로 재생하는 방식으로 수신했다. 여기에서 문제점은 아날로그를 디지털로 변경하고 디지털을 아날로그로 변경 시키는 회로에 절연된 별도의 2개의 전원이 필요하게 된다.

본 발명은, 위에서 언급한 종래의 LED 구동 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 시장에서의 요구에 의하여 단가를 낮추기위해 LED 구동장치를 비절연형 SMPS를 사용하게 되었고, 또 더 나아가서는 다단 LED 그룹을 만들어, 전압에 따라 LED 그룹을 선택하여 동작시키는 교류 직결형 구동회로가 사용되고 있다.

따라서 이 비절연형 구동부에 디밍기능을 추가하기 위해서는 제어되는 회로가 상용 교류에 감전 위험이 있는 충전부에 연결 되어있기 때문에 외부에서 입력되는 디밍 신호가 절연시켜 입력 되도록 하여야 한다. 종래의 방식에서는 입력되는 제어신호를 절연시켜 받는 과정에서, 아날로그신호를 디지털신호로 변형시키어 절연시켜 전달하고 전달된 디지털신호에서 아날로그신호로 변형시켜 사용하였다. 이 과정에서 절연된 전원이 2개가 필요하게 되는데 이를 비절연형 전원 1개로 구현하므로서 단가와 부피를 줄이는데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 신호 절연 전송장치는 교류발생부(90)로 교류파형을 발생시키고 발생된 교류파형을 트랜스부(70)에 입력 시킨다. 트랜스부(70)의 다른 출력 단자에 입력되는 제어신호입력(200)전압에 맞춰 전류를 흘리도록 제어부(60)를 제어한다. 이 흘린 전류에 의하여 트랜스부(70)에 걸리는 교류파형의 진폭을 조절하고 또 다른 트랜스부(70)의 출력에서 정류시켜 절연된 제어신호출력(300)를 출력 시킨다. 이렇게 교류발생부(90)을 구동시키기 위한 전원 1개만 있으면 절연된 제어신호입력(200)에 의한 절연된 제어신호출력(300)을 얻을 수 있게 된다. 본 고안은 트랜스의 기본 특성인 각 권선의 권선비에 따라 전압이 유도되는 것을 이용한 것이다.

실시 예에 따르면 비절연형 전원(50)으로 동작하는 교류발생부(90)로 교류파형을 만들어 트랜스부(70)에 입력시키고 트랜스부(70)의 한쪽 출력에는 전류제어가능한 제어부(60)가 있어 입력 신호에 따라 전류를 조정하여 트랜스부(70)에 걸리는 전압을 조정하고 트랜스부(70)의 또 다른 출력에서는 정류부(80)로 정류하여 제어신호입력(200)전압에 비례하는 절연된 제어신호출력(300)를 출력시키는 구성으로, 사용되는 전원이 간단하고 전체적인 구성도 간단하며 아날로그 통신의 입력회로 또는 출력회로로 사용 가능하고 저단가로 실현 할 수 있는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 산업 발전에 크게 기여 할 것으로 추정 된다.

도 1은 종래의 신호 절연 전송장치
도 2는 본 고안에 따른 블럭다이어그램
도 3은 본 고안에 따른 실시 예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 신호 절연 전송 장치를 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

신호 절연 전송장치의 실시 예

도 1은 종래의 방식으로, 입력된 제어신호입력(200)을 절연형전원(40)을 사용한 변조기(10)로 크기 정보가 포함된 교류 신호를 만들고 이 교류신호로 포토커플러나 트랜스 같은 절연부(20)를 통해 출력시키고 다시 비절연형전원(50)을 사용한 복조기(30)로 복조하여 아날로그 절연 제어신호출력(300)을 복원하는 방식이다.

도 2는 실시 예에 따르면 비절연형전원(50)으로 동작하는 교류발생부(90)로 교류파형을 만들어서 트랜스부(70)에 입력시키고 트랜스부(70)의 한쪽 출력에 있는 전류조정이 가능한 제어부(60)로 입력 제어신호에 따라 전류를 조정하여 트랜스부(70)에 걸리는 전압을 조정하고 트랜스부(70)의 또 다른 출력에서는 정류부(80)로 정류하여 제어신호입력(200)과 비례하는 절연된 제어신호출력(300)을 출력시키는 구성으로, 사용되는 전원이 간단하고 전체적인 구성도 간단하며 저단가로 실현 할 수 있는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 산업 발전에 크게 기여 할 것으로 추정 된다.

신호 절연 전송장치 상세 실시 예1

도 3은 본 고안의 실시(교류발생부로 RCC 컨버터를 이용한) 예이다. 저항(R1)은 기동 저항으로 트랜지스터(Q1)의 베이스에 전류를 흘려 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 전류를 흐르게 한다. 트랜스부(70)의 n1권선에 전류가 흘러 전압이 걸리면 n2권선에 전압이 유도되고 트랜스부(70)의 n2권선의 전압이 C1,R2를 통해 전류가 트랜지스터(Q1)의 베이스로 흘러 트랜지스터(Q1)이 턴온을 유지하게 된다. 이때 R3에 트랜지스터(Q1)의 에미터 전류가 흐르고 R3에 걸리는 전압이 트랜지스터(Q2)를 턴온시키게 되면 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류를 흐르지 못하게 하여 트랜지스터(Q1)이 턴오프 된다. 트랜지스터(Q1)이 턴오프되면 트랜스부(70)에서 역기전력이 발생되고 트랜스부(70) n2권선의 역기전력전압이 C1,R2를 통해 트랜지스터(Q1)을 더욱 턴오프 되도록 유지하게 된다. 이 역기전력이 소모되어 역기전력 전압이 낮아지게 되면서 다시 트랜지스터(Q1)의 베이스에 전류가 흘러 턴온 되도록 동작하여 연속으로 이 과정이 반복되어 발진하게 된다. 여기에서 트랜지스터(Q1)이 턴오프 되어 트랜스부(70) n1권선에 역기전력이 출력되면 트랜스부(70) n3권선에서 +전압이 나오도록 권선방향을 맞추어 출력시켜 다이오드(D1)를 통해 출력되는 전압을 트랜지스터(Q3)의 에미터에 연결하고 트랜지스터(Q3)의 베이스에 입력되는 제어신호입력(200)보다 높아서 트랜지스터(Q3)가 턴온 되면 트랜지스터(Q3)의 콜렉터-에미터를 통해 트랜스부(70) n3권선에 전류가 흐르게 되어 트랜스부(70) n3권선에 걸리는 전압이 낮아지게 된다. 트랜스의 고유특성인 권선비에 비례해서 전압이 형성되므로 트랜스부(70) n4권선에 유기되는 전압이 제어신호입력(200)에 비례하는 전압이 형성되어 제어신호출력(300)이 송출되어진다. 제어신호입력(200)과 제어신호출력(300)은 모두 교류발생부(90)와는 절연시켜 사용할 수 있기 때문에 절연형 입출력 통신회로로 사용이 가능하다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 변조기 20 : 절연부 (포토커플러)
30 : 복조기 40 :절연전원부
50 : 비절연 전원부
60 : 제어부 70 : 트랜스부
80 : 정류부 90 : 교류발생부
100 : 전류제한부
200 : 제어신호_입력 300 : 제어신호_출력

Claims

교류파형을 발생하는 교류발생부;
상기 교류발생부의 전류를 제한하는 전류제한부;
상기 교류발생부에서 출력된 교류파형을 절연시켜 출력시키는 트랜스부;
입력되는 아날로그 신호의 전압 크기에 따라 상기 트랜스부의 한 출력단의 전류를 조절하여 상기 트랜스부에 걸리는 교류파형의 진폭을 조절해 주는 제어부;
상기 트랜스부의 또 다른 출력단 전압을 정류하는 정류부;를 포함하는 것으로
입력되는 신호 전압에 비례하는 절연된 신호를, 상기 정류부를 통해서 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전류제한부는
저항을 사용하는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 전류제한부는
전류 검출 저항이 있고 그 단자가 트랜지스터의 베이스와 에미터에 연결되어 콜렉터의 전류로 전류제한 하는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 교류발생부는
SMPS를 사용하는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 교류발생부는
마이크로프로세서를 사용하는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 교류발생부는
자려식발진기를 사용하는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
입력 제어신호가 트랜지스터의 베이스에 연결되고 상기 트랜지스터의 에미터가 다이오드의 캐소드에 연결 되어있고 다이오드의 애노드가 트랜스의 한 출력의 한 단자에 연결되고 상기 트랜지스터의 콜렉터는 트랜스의 한 출력의 다른 한 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 신호 절연 전송장치.