KR20210141553A - 능동 스위치형 버스 커패시터 - Google Patents

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KR20210141553A
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bus
capacitor
rectifier
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KR1020217033050A
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앤드류 샤발린
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에이이에스 글로벌 홀딩스 피티이 리미티드
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Abstract

전력 공급 시스템들 및 그 동작 방법들이 개시된다. 예시적인 전력 공급 시스템은 DC 버스 상에 버스 전압을 생성하기 위해 AC 전압을 정류하도록 구성된 일차 정류기, 및 AC 전압을 모니터링하도록 구성된 전압 모니터를 포함한다. 커패시터는 스위치를 통해 DC 버스에 스위칭가능하게 커플링되고, 충전기는 DC 버스로부터의 전력으로 커패시터를 충전하도록 구성된다. 스위치 제어기는, AC 전압의 적어도 하나의 위상에서의 새그를 표시하는 전압 모니터에 응답하여, 커패시터로 하여금 DC 버스로 방전할 수 있게 하기 위해 스위치를 폐쇄하도록 구성된다.

Description

능동 스위치형 버스 커패시터
본 발명은 일반적으로 전력 공급 시스템들에 관한 것으로서, 더 구체적으로, 본 발명은 전력 공급 시스템들 내에서 일관된 전력을 제공하는 것에 관한 것이다.
전력 공급 시스템들은 널리 공지되어 있고, 다양한 상이한 어플리케이션들과 관련하여 활용된다. 예를 들어, 전력 공급 시스템들은 집적 회로 제조, 회로 보드 에칭 장치들, 물리 기상 증착 챔버들, 화학 기상 증착 챔버들, 및 다양한 다른 어플리케이션들을 위한 디바이스들에 사용된다.
전력 공급 시스템들이 AC 메인 전압으로부터 DC 전압을 생성하기 위한 브리지 정류기를 포함하는 것이 일반적이며, DC 전압은 가변 주파수들에서 상이한 타입들의 파형들을 생성할 수도 있는 생성기 섹션으로의 입력으로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 정현파 및 구형파는 킬로헤르츠 내지 100 MHz 초과의 범위에 이르는 주파수들에서 생성될 수도 있다.
AC 메인 전압에서의 강하 동안, 전력을 생성기에 제공하기 위해 에너지가 필요하다. 하나의 솔루션은 큰 버스 커패시터를 AC 정류기의 출력에 연결하는 것이다. 이 솔루션은 간단하지만, 감소된 역률을 초래한다. 또한, 버스 커패시턴스의 최소 값은 커패시터의 최대 리플 전류에 의해 좌우된다. 이는 요구된 것보다 큰 버스 커패시턴스를 초래하며, 이 솔루션은 보조 전력 공급부들과 같은 소형 전력 어플리케이션들에 대해 가장 우수하게 작동한다.
다른 솔루션은 버스 커패시터를 정전압으로 충전하기 위해 부스트 (또는 벅) 컨버터를 사용하는 것이다. 하지만, 이러한 타입의 솔루션은 복잡할 수 있고, 비교적 고가의 고전력 컴포넌트들을 포함할 수도 있는 다수의 부품들을 요구할 수도 있다. 따라서, 현재 솔루션들은 부적당하거나, 고가이거나, 또는 그렇지 않으면 불만족스럽다.
일 양태에 따르면, 전력 공급 시스템은 DC 버스 상에 버스 전압을 생성하기 위해 AC 전압을 정류하도록 구성된 일차 정류기를 포함한다. 전압 모니터는 AC 전압을 모니터링하도록 구성되고, 커패시터는 스위치를 통해 DC 버스에 스위칭가능하게 커플링된다. 충전기는 DC 버스로부터의 전력으로 커패시터를 충전하도록 구성되고, 스위치 제어기는, AC 전압의 적어도 하나의 위상에서의 새그 (sag) 를 표시하는 전압 모니터에 응답하여, 커패시터로 하여금 DC 버스로 방전할 수 있게 하기 위해 스위치를 폐쇄하도록 구성된다.
다른 양태들에 따르면, 전력 공급 시스템에서 전력을 제공하기 위한 방법이 개시된다. 그 방법은 AC 전압을 정류하는 것 및 AC 전압을 모니터링하는 것에 의해 DC 버스에 버스 전압을 인가하는 단계를 포함한다. 커패시터는 스위치를 통해 DC 버스에 커플링되고, 커패시터는 스위치가 개방되는 동안 버스 전압으로 충전된다. 모니터링된 AC 전압이 새그가 발생했음을 표시할 경우, DC 버스로 커패시터를 방전시키기 위해 스위치가 폐쇄된다.
본 발명을 특성화하는 이들 및 다양한 다른 특징들뿐 아니라 이점들은 다음의 상세한 설명의 판독 및 연관된 도면들의 검토로부터 명백할 것이다.
본 발명의 다양한 목적들 및 장점들과 더 완전한 이해는 첨부 도면들과 함께 취해질 경우 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구항들에 대한 참조에 의해 명백하고, 더 용이하게 인식된다.
도 1 은 전력 공급 시스템의 양태들을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2a 는 도 1 의 전력 공급 시스템의 수개의 컴포넌트들의 개략 다이어그램을 도시한다.
도 2b 는 도 2a 의 전압 모니터 로직의 변형의 개략 다이어그램을 도시한다.
도 2c 는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터를 도시한다.
도 3 은 본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 4a 는 도 2a 에 도시된 일차 정류기의 출력에서의 정류 전압을 도시한 파형이다.
도 4b 는, AC 전압에서의 강하가 있을 경우 도 2a 의 보조 정류기 및 일차 정류기의 출력에서의 정류 전압의 파형들을 도시한다.
도 5 는 일차 정류기의 출력에서의 정류 전압 및 스위치 제어 신호의 전압의 파형을 도시한다.
도 6 은 일부 실시형태들에서 활용될 수도 있는 물리 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이다.
먼저, 도 1 을 참조하면, 예시적인 실시형태에 따른 전력 공급 시스템이 도시된다. 도 1 의 시스템에서, AC 전압은, AC 전압을, 생성기 (104) 에 의해 사용되는 정류 전압으로 변환하는 일차 정류기 (102) 에 의해 수신된다. AC 전압은 통상적으로, 예를 들어, 280 볼트 또는 480 볼트일 수도 있는 3상 전압이지만, 다른 수의 위상들 및 다른 전압들이 활용될 수도 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 일차 정류기 (102) 는 AC 메인들의 AC 전압을 DC 전압으로 정류하도록 기능하는 다양한 상이한 타입들의 정류기들에 의해 구현될 수도 있다. 생성기 (104) 는 일반적으로, 수 헤르츠로부터 100 MHz 초과로 변할 수도 있는 주파수들에서, DC 전압을 다른 DC 전압, 펄스형 DC 전압, 또는 임의의 다양한 상이한 파형들 중 하나 이상으로 변환하는 다양한 생성기들 중 임의의 것을 도시한다. 다수의 어플리케이션들을 갖는 공통 주파수들은, 예를 들어, 400 kHz 내지 100 MHz 초과의 주파수들이지만, 생성기 (104) 의 주파수는 임의의 유용한 주파수일 수도 있다.
또한, 도 1 에는 전압 모니터 (106), 스위치 제어기 (108), 커패시터 (110), 스위치 (112), 및 충전기 (114) 가 도시되어 있다. 전압 모니터 (106) 는 일반적으로 일차 정류기 (102) 의 입력 (118) 에서 AC 전압을 나타내는 출력 신호 (116) 를 제공하도록 기능하며, 전압 모니터 (106) 의 출력 신호 (116) 가 AC 전압에 새그가 있음을 표시할 경우, 스위치 제어기 (108) 는 스위치 (112) 를 폐쇄하도록 동작하여, 커패시터 (110) 가 DC 버스 (120) 에 커플링되어 DC 버스 (120) 의 DC 전압에서의 강하를 완화시킨다. 도시된 바와 같이, 충전기 (114) 는 커패시터 (110) 및 DC 버스 (120) 양자 모두에 커플링되고, 충전기 (114) 는 커패시터 (110) 를 충전하도록 기능하여, 스위치 (112) 가 폐쇄될 경우 커패시터 (110) 가 DC 전압을 DC 버스 (120) 에 제공하도록 준비될 것이다. 이러한 구현의 양태는 커패시터 (110) 의 값에 대한 제약들이 없고, 따라서, 이용가능한 저장된 에너지의 양에 대한 합리적인 제한이 없다는 것이다. 당업자가 인식할 바와 같이, 커패시터 (110) 는 커패시터들의 뱅크에 의해 실현될 수도 있으며, 커패시터들의 뱅크에서의 커패시터들의 각각은, 제한없이, 전해 커패시터들과 같은 다양한 커패시터 타입들 중 임의의 것에 의해 실현될 수도 있다.
다음으로, 도 2a 를 참조하면, 도 1 에 도시된 기능 컴포넌트들을 실현하는데 사용될 수도 있는 수개의 컴포넌트들을 도시한 개략 다이어그램이 도시된다. 도시된 바와 같이, 일차 정류기 (102) 는, 3상 AC 전압을, 생성기 (104) 에 제공되는 전압 (V버스) 으로 정류하도록 구성되는 수동 6펄스 브리지 정류기에 의해 실현될 수도 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 생성기 (104) 는, 생성기 (104) 내의 스위치-모드 컴포넌트들에 의해 출력 전압으로 변환되는 소스 신호를 생성하기 위해 전압-제어 오실레이터를 활용할 수도 있다. 생성기 (104) 가 정류 AC 전압을 사용하여 동작하는 다양한 공지된 디바이스들 중 임의의 것에 의해 구현될 수도 있기 때문에, 생성기 (104) 의 다양한 대안적인 잠재적인 구현들의 추가의 상세들은 생략된다.
도 2a 의 구현에 있어서, 도 1 의 전압 모니터 (106) 는 전압 모니터 로직 (206A) 과 조합된 보조 정류기 (230) 에 의해 구현된다. 도시된 바와 같이, 보조 정류기 (230) 는 일차 정류기 (102) 와 동일한 타입의 기술로 구현될 수도 있지만 이는 반드시 요구되지는 않고, 보조 정류기 (230) 는 다른 타입들의 정류기들에 의해 구현될 수도 있다. 전압 모니터 로직 (206A) 은, 보조 정류기 (230) 에 의해 출력된 정류 전압을 나타내는 출력을 제공하기 위해 차동 증폭기로서 동작하는 버퍼에 의해 실현될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 전압 모니터 로직 (206A) 의 비교기는 버퍼에 의해 출력된 전압을 레퍼런스 전압과 비교하도록 배치되고, 레퍼런스 전압과 버퍼에 의해 출력된 전압 사이의 차이가 (AC 라인들 상에서의 새그를 표시하는) 임계치를 초과하면, 비교기는 스위치를 폐쇄하기 위해 스위치 신호 (232) 를 출력하고; 따라서, DC 버스 (120) 에 걸쳐 커패시터 (110) 를 배치한다.
도시된 바와 같이, 도 1 에 도시된 충전기 (114) 는 도 2a 에 도시된 구현에서 다이오드 (234) 에 의해 실현된다. 일부 구현들에 있어서, 스위치 (112) 는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT) 에 의해 실현될 수도 있고, 이들 구현들에 있어서, 다이오드 (232) 는 별도의 다이오드, 또는 IGBT 패키징 내의 다이오드일 수도 있다. 다른 구현들에 있어서, 스위치 (112) 는 전계 효과 트랜지스터 (FET) 에 의해 실현될 수도 있고, 이들 구현들에 있어서, 다이오드 (232) 는 FET 의 고유 다이오드일 수도 있다. 다른 타입의 반도체 스위칭 디바이스, 또는 기계적 스위치가 또한 사용될 수 있다. 그리고, 이들 다른 구현들에 있어서, 다이오드는 별도의 디바이스로서 구현될 수도 있다.
도 1 및 도 2 에 도시된 실시형태의 일부 양태들은, 역률이 영향받지 않고 그리고 오직 하나의 고전력 컴포넌트 (예컨대, IGBT 또는 FET 스위치) 가 추가되는, 다수의 추가 컴포넌트들이 최소로 유지되는 것이다. 더욱이, 커패시터 (110) 를 통한 리플 전류가 없으며, 결과적으로, 커패시터 (110) 를 구성하는 개별 커패시터들은 이전의 접근법들에서보다 더 차갑게 유지된다. 부가적으로, 커패시터 (110) 는 최대 버스 전압으로 충전될 수도 있고; 따라서, 시스템 아키텍처는 커패시터에 대한 에너지 저장을 개선한다.
다음으로, 도 2b 를 참조하면, 3개의 임계치들: 정적-온(static-on)-임계치, 정적-오프-임계치, 및 동적-오프-임계치를 구현하기 위한 도 2a 의 전압 모니터 로직의 변형인 전압 모니터 로직 (206B) 의 개략 다이어그램이 도시된다. 동적-오프-임계치는, 스위치 (112) 가 턴-온된 직후에 사용될 수도 있고, 정적-오프-임계치로 점차적으로 강하한다. 임계치들은, 동적-온-임계치가 가장 낮은 임계 값이고 정적-오프-임계치가 그 다음으로 높은 값이고 동적-오프-임계치가 가장 높은 임계 값이도록 설정될 수도 있다.
도 2 의 전압 모니터 로직 (206B) 에서, 저항기들의 총 합산 값 (R1+R2) 은 정적 히스테리시스 (정적-온-임계 값과 정적-오프-임계 값 사이의 차이) 를 정의하고; R2 는 스위칭 이벤트 직후에 동적-오프-임계치의 히스테리시스 값을 정의하고; 커패시턴스 (C) 는 히스테리시스 값으로부터 정적-오프-임계치로의 천이 시간을 정의한다. 이러한 방식으로 임계치들을 활용함으로써, 스위치 (112) 의 짧은 사이클링이 회피된다. 더욱이, 동적-오프-임계치에 대해 높은 초기 값을 갖는 것은 (커패시터 (110) 가 DC 버스 (120) 에 커플링될 경우에 발생할 수도 있는) 임의의 전압 스파이크들이 스위치를 개방하도록 트리거링하는 것을 방지하도록 돕는다. 스위치 (112) 가 폐쇄된 이후의 시간 기간에 걸쳐, 전압 스파이크들의 가능성은 감소하며, 결과적으로, 동적-오프-임계치는 정적-오프-임계치로 감소할 수도 있다.
대안적인 구현들에 있어서, 스위치 제어기 (108) 는 비휘발성 메모리에 저장된 비일시적인 프로세서 실행가능 명령들 (예컨대, 소프트웨어) 과 관련하여 프로세서 (예컨대, 마이크로프로세서) 에 의해 구현될 수도 있다. 이들 대안적인 구현들에 있어서, 3개의 임계치들은, 사용자가 사용자 인터페이스를 통해 및/또는 소프트웨어 코드의 라인들을 변경함으로써 변경할 수도 있는 파라미터 값들일 수도 있다. 이들 타입들의 구현들의 추가적인 상세들은 하기의 도 6 을 참조하여 제공된다.
도 2a, 도 2b 및 도 3 을 참조하면서, 본 명세서에서 개시된 실시형태들과 관련하여 고찰될 수도 있는 방법을 도시한 플로우차트인 도 3 을 동시에 참조한다. 동작에 있어서, 일차 정류기 (102) 는 AC 전압을 수신하고 정류한다 (블록 302 및 블록 304). 도 4a 를 간단히 참조하면, 일차 정류기 (102) 로부터 DC 버스 (120) 로 출력될 수도 있는 정류 AC 전압의 도면이 도시된다. 당업자는, 도 4a 에 도시된 정류 전압이 파형으로부터 리플을 제거하기 위해 추가로 필터링될 수도 있음을 인식할 것이다.
정상 동작 동안 (예컨대, AC 라인 전압이 공칭 동작 범위 내에 있을 경우), 충전기 (114) 는 커패시터 (114) 를 (예컨대, 다이오드 (234) 를 통해) 충전하여, 커패시터 (110) 가 정상 동작 동안 대략 최대 버스 전압인 전압으로 충전된 채로 유지된다 (블록 306). 당업자는, 초기 파워-업 동안, 커패시터 (110) 가 별도의 특수 회로에 의해 느리게 충전될 수도 있음을 인식할 것이다.
도시된 바와 같이, 전압 모니터 (106) 는 (예컨대, 보조 정류기 (230) 에 의한 전압 출력 (236) 을 모니터링함으로써) AC 라인 전압을 모니터링하고 (블록 308), 보조 정류기 (230) 의 출력 전압 (236) 이 미리정의된 임계치 미만으로 강하하면, 스위치 제어기 (108) 는 스위치 (112) 를 폐쇄하도록 스위치 (112) 를 (예컨대, ON 상태로) 활성화하고, 스위치 (112) 는, DC 버스 (120) 가 AC 라인 대신 커패시터 (100) 로부터 구동되도록 커패시터 (110) 를 DC 버스 (120) 에 연결한다 (블록 310).
예를 들어, 도 4b 를 간단히 참조하면, AC 라인 전압의 적어도 하나의 위상의 전압이 강하할 경우, 보조 정류기 (230) 의 출력 전압 (236) 이 또한 강하할 것이다. 그리고, 보조 정류기 (230) 의 출력 전압 (236) 이 AC 라인 전압에서의 강하에 대응하는 임계치 레벨 (예컨대, 정적-온-임계치) 까지 (시간 t1 에서) 강하하는 경우, 스위치 (112) 는 폐쇄된다. 그리고, 스위치 (112) 가 폐쇄될 경우, DC 버스 (120) 는 커패시터 (110) 를 오프로 동작시켜 DC 버스 전압 (238) 에서의 점프를 초래하고, 그 다음, DC 버스 전압 (238) 은 커패시터 (110) 가 방전하고 있는 동안 시간 t1 과 t2 사이에서 느리게 강하한다.
(시간 t2 에서 보조 정류기 (230) 에 의한 전압 출력 (236) 에 의해 표시된 바와 같이) AC 전압이 동작 레벨로 증가할 경우, 스위치 제어기 (108) 는 (예컨대, 스위치를 턴-오프함으로써) 스위치 (112) 를 개방한다 (블록 312). 스위치 (112) 가 개방될 경우, 커패시터 (110) 는 다이오드를 통해 DC 버스 (120) 에 연결되고, (시간 t2 에 도시된 바와 같이) DC 버스 (120) 의 전압 (238) 은 강하하고, 그 다음, 보조 정류기 (230) 의 출력 전압 (236) 과 유사하도록 증가한다.
도 5 는 일차 정류기 (102) 에 의해 출력된 정류 전압 (238), 및 스위치 제어기 (108) 로부터 스위치 (112) 로 출력될 수도 있는 스위치 제어 신호 (232) 를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시간 t3 에서, 보조 정류기 (230) (도 5 에 도시되지 않음) 에 의해 출력된 전압 (236) 에서의 강하에 응답하여, 스위치 제어 신호 (232) 가 턴-온되며, 이는 스위치 (112) 로 하여금 폐쇄되게 하고 (시간 t3 으로부터 t4 까지); 따라서, 커패시터 (110) 는 DC 버스 (120) 에 커플링되며, 이는 정류 전압 (238) 을 상승하게 한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 일차 정류기 (102) 로부터 출력된 정류 전압 (238) 은 시간 t3 에서 강하하지만, 다수의 구현들에 있어서, 보조 정류기 (230) 에 의한 전압 출력 (236) 은 피드백을 위한 모니터링된 포인트로서 활용된다. 보조 정류기 (230) 에 의한 전압 출력 (236) 이 일차 정류기 (102) 로부터의 정류 전압 (238) 보다 커패시터 (110) 에 의해 덜 영향을 받기 때문에, 보조 정류기 (230) 에 의한 전압 출력 (236) 을 사용하는 것은 (피드백을 위한 모니터링된 포인트로서 일차 정류기 (102) 로부터의 정류 전압 (238) 을 사용하는 것과는 대조적으로) 유익하며; 따라서, 보조 정류기 (230) 에 의한 전압 출력 (236) 은 AC 라인들 상의 AC 전압들의 더 정확한 반사를 제공한다.
본 개시의 양태들은 하드웨어 (예컨대, 전압 모니터 로직 (206A, 206B)) 에서 직접, 비일시적인 머신 판독가능 매체에 인코딩된 프로세서 실행가능 명령들에서, 또는 이들 2개의 조합으로서 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 6 을 참조하면, 본 개시의 예시적인 실시형태에 따른, 전압 모니터 (106) 및 스위치 제어기 (108) 의 하나 이상의 양태들을 실현하기 위해 활용될 수도 있는 물리 컴포넌트들을 도시한 블록 다이어그램이 도시된다. 도시된 바와 같이, 이 실시형태에서, 디스플레이부 (912) 및 비휘발성 메모리 (920) 는 버스 (922) 에 커플링되고, 버스 (922) 는 또한, 랜덤 액세스 메모리 ("RAM") (924), 프로세싱부 (N 개의 프로세싱 컴포넌트들을 포함함) (926), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (927), 및 N 개의 트랜시버들을 포함하는 트랜시버 컴포넌트 (928) 에 커플링된다. 비록 도 6 에 도시된 컴포넌트들이 물리 컴포넌트들을 나타내지만, 도 6 은 상세 하드웨어 다이어그램인 것으로 의도되지 않고; 따라서, 도 6 에 도시된 컴포넌트들의 다수는 공통 구성물들에 의해 실현되거나 추가적인 물리 컴포넌트들 사이에 분산될 수도 있다. 더욱이, 다른 기존의 또는 아직 개발예정 물리 컴포넌트들 및 아키텍처들이 도 6 을 참조하여 설명된 기능 컴포넌트들을 구현하기 위해 활용될 수도 있음이 고려된다.
디스플레이부 (912) 는 일반적으로, 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공하도록 동작하고, 수개의 구현들에 있어서, 디스플레이는 터치스크린 디스플레이에 의해 실현된다. 예를 들어, 디스플레이부 (912) 는 스위치 (112) 를 턴-온 및 턴-오프하기 위한 임계치들을 확립하기 위해 스위치 제어기를 제어하고 그와 상호작용하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 비휘발성 메모리 (920) 는 데이터 및 머신 판독가능 (예컨대, 프로세서 실행가능) 코드 (본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하는 것과 연관되는 실행가능 코드를 포함) 를 저장 (예컨대, 지속적으로 저장) 하도록 기능하는 비일시적인 메모리이다. 일부 실시형태들에 있어서, 예를 들어, 비휘발성 메모리 (920) 는 부트로더 코드, 오퍼레이팅 시스템 코드, 파일 시스템 코드, 및 본 명세서에서 설명된 방법들의 실행을 용이하게 하는 비일시적인 프로세서 실행가능 코드를 포함한다.
다수의 구현들에 있어서, 비휘발성 메모리 (920) 는 플래시 메모리 (예컨대, NAND 또는 ONENAND 메모리) 에 의해 실현되지만, 다른 메모리 타입들이 물론 활용될 수도 있음이 고려된다. 비휘발성 메모리 (920) 로부터 코드를 실행하는 것이 가능할 수도 있지만, 비휘발성 메모리에서의 실행가능 코드는 통상적으로 RAM (924) 으로 로딩되고 프로세싱부 (926) 에서의 N개의 프로세싱 컴포넌트들 중 하나 이상에 의해 실행된다.
동작에 있어서, RAM (924) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들은 일반적으로, 비휘발성 메모리 (920) 에 저장된 명령들을 실행하여, 전압 모니터 (106) 및 스위치 제어기 (108) 의 기능을 실현하도록 동작할 수도 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 방법들을 실시하기 위한 비일시적인 프로세서 실행가능 명령들은 비휘발성 메모리 (920) 에 지속적으로 저장되고 RAM (924) 과 관련된 N개의 프로세싱 컴포넌트들에 의해 실행될 수도 있다. 당업자가 인식할 바와 같이, 프로세싱부 (926) 는 비디오 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 그래픽스 프로세싱 유닛 (GPU), 및 다른 프로세싱 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이 (FPGA) (927) 는 본 명세서에서 설명된 방법들 (예컨대, 도 3 을 참조하여 설명된 방법들) 의 하나 이상의 양태들을 실시하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 비일시적인 FPGA 구성 명령들은 비휘발성 메모리 (920) 에 지속적으로 저장되고 (예컨대, 부팅-업 동안) FPGA (927) 에 의해 액세스되어, 전압 모니터 (106) 및 스위치 제어기 (108) 의 기능들을 실시하도록 FPGA (927) 를 구성할 수도 있다.
입력 컴포넌트는 정류 전압의 전압을 나타내는 신호들을 (예컨대, 보조 정류기 (230) 의 출력에 커플링된 센서들로부터) 수신하도록 동작할 수도 있다. 출력 컴포넌트는 일반적으로 스위치 제어기 (108) 의 동작 양태를 실시하기 위해 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 신호들을 제공하도록 동작한다. 예를 들어, 출력부는 스위치 제어 신호 (DC 제어 신호) 를 스위치 (112) 로 송신할 수도 있다.
도시된 트랜시버 컴포넌트 (928) 는, 무선 또는 유선 네트워크들을 통해 외부 디바이스들과 통신하기 위해 사용될 수도 있는 N개의 트랜시버 체인들을 포함한다. N개의 트랜시버 체인들의 각각은 특정 통신 방식 (예컨대, WiFi, 이더넷, Profibus 등) 과 연관된 트랜시버를 나타낼 수도 있다.
개시된 실시형태들의 상기 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 제조 또는 사용하게 할 수 있도록 제공된다. 이들 실시형태들에 대한 다양한 수정들은 당업자에게 용이하게 자명할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 일탈함없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 설명된 실시형태들로 한정되도록 의도되지 않으며, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 부합하는 최광의 범위를 부여받아야 한다.

Claims (10)

  1. 전력 공급 시스템으로서,
    DC 버스 상에 버스 전압을 생성하기 위해 AC 전압을 정류하도록 구성된 일차 정류기;
    상기 AC 전압을 모니터링하도록 구성된 전압 모니터;
    스위치를 통해 상기 DC 버스에 스위칭가능하게 커플링된 커패시터로서, 상기 스위치와 커패시터의 직렬 조합은 상기 일차 정류기의 출력들에 걸쳐 커플링되는, 상기 커패시터;
    상기 DC 버스로부터의 전력으로 상기 커패시터를 충전하도록 구성된 충전기; 및
    상기 AC 전압의 적어도 하나의 위상에서의 새그 (sag) 를 표시하는 상기 전압 모니터에 응답하여, 상기 커패시터로 하여금 상기 DC 버스로 방전할 수 있게 하기 위해 상기 스위치를 폐쇄하도록 구성된 스위치 제어기를 포함하는, 전력 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 모니터는 보조 정류기를 포함하고, 상기 전압 모니터는, 상기 보조 정류기로부터 출력되는 정류 전압을 모니터링함으로써 상기 AC 전압을 모니터링하도록 구성되는, 전력 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 모니터는,
    상기 보조 정류기의 상기 정류 전압을 나타내는 출력을 제공하기 위한 차동 증폭기; 및
    상기 차동 증폭기의 상기 출력을 레퍼런스 전압과 비교하기 위한 비교기로서, 상기 비교기는 상기 새그에 응답하여 상기 스위치를 폐쇄하도록 상기 스위치 제어기를 트리거링하기 위해 상기 스위치 제어기에 스위치 제어 신호를 제공하도록 구성되는, 상기 비교기를 포함하는, 전력 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전기는 상기 DC 버스의 레그와 상기 커패시터 사이에 배열된 다이오드를 포함하고, 상기 다이오드는 상기 스위치와 병렬로 배열되는, 전력 공급 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터이고, 상기 다이오드는 상기 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 내에 집적되는, 전력 공급 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이오드는 상기 스위치와는 별도의 컴포넌트인, 전력 공급 시스템.
  7. 전력 공급 시스템에서 전력을 제공하기 위한 방법으로서,
    정류기로 AC 전압을 정류함으로써 상기 정류기의 출력들에 걸쳐 DC 버스에 버스 전압을 인가하는 단계;
    상기 AC 전압을 모니터링하는 단계;
    상기 정류기의 상기 출력들에 걸쳐 커패시터와 스위치의 직렬 조합을 커플링하는 단계;
    상기 스위치가 개방되는 동안 상기 버스 전압으로 상기 커패시터를 충전하는 단계; 및
    모니터링된 상기 AC 전압이 새그가 발생했음을 표시할 경우, 상기 DC 버스로 상기 커패시터를 방전시키기 위해 상기 스위치를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 전력 공급 시스템에서 전력을 제공하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는,
    정류 전압을 생성하기 위해 보조 정류기로 상기 AC 전압을 정류하는 단계; 및
    상기 AC 전압이 임계치 미만으로 강하하는지 여부를 결정하기 위해 상기 정류 전압을 모니터링하는 단계를 포함하는, 전력 공급 시스템에서 전력을 제공하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는,
    상기 보조 정류기의 상기 정류 전압을 나타내는 저전압 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 저전압 신호를 레퍼런스 전압과 비교하고, 상기 저전압 신호와 상기 레퍼런스 전압 사이의 차이가 AC 전압이 강하하였음을 표시할 경우 상기 스위치를 폐쇄하도록 트리거링하기 위해 스위치 제어 신호를 제공하는 단계를 포함하는, 전력 공급 시스템에서 전력을 제공하기 위한 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 커패시터와 병렬로 배열된 다이오드로 상기 커패시터를 충전하는 단계를 포함하는, 전력 공급 시스템에서 전력을 제공하기 위한 방법.
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