KR920004331Y1 - 110/220v 겸용 제어회로 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

110/220V 겸용 제어회로
제 1 도는 본 고안의 110/220V 겸용 제어회로의 실시예도.
제 2 도는 110V 전원 입력시 제 1 도의 각부 출력 파형도.
제 3 도는 220V 전원 입력시 제 1 도의 각부 출력 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 마이콤 110 : 정전압부
120 : 위상 검출부 130 : 입력전원 판별부
140 : 구동제어부 PTA : 포토 트라이악
TRA : 트라이악 SW1, SW2: 110/220V 선택 스위치
본 고안은 전기응용기기(그 역률이 COSθ≒1)에 있어서, 입력되는 110V 및 220V의 교류 전원에 관계없이 구동부가 항상 일정한 출력을 낼 수 있도록 교류전원을 위상 제어하는 110/220V 겸용 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 110V와 220V를 겸용으로 사용하도록 된 전기 응용기기에서는 트랜스에 랩부를 형성하여 110V 또는 220V를 선택함에 따라 트랜스의 출력측 인출전압을 고정시키거나, 기기 내부의 구동부를 110V와 220V의 겸용으로 제작하여 스위치 절환에 따라 그 접속상태가 전환되도록 구성하였다.
그 일예로, 진공청소기에서는 110/220V 겸용 모터를 사용하는데, 모터의 계자권선은 220V를 기준으로 제작하고 브러시(Brush)는 110V용과 220V용을 독립적으로 설치하여 110V 사용시에는 220V용 계자권선의 일부를 110V용으로 사용함과 아울러 110V용 브러시를 사용하고, 220V 사용시에는 계자 권선의 접속을 바꾸고 220V용 브러시와 함께 사용하였다.
그러나 이러한 겸용모터는 같은 케이스내에 110V 용과 220V의 2개의 머터를 제작하는 것과 유사하므로 부품의 추가로 인하여 제품의 부피가 커지고 제작단가가 높아지게 되는 문제점이 있었다.
또한 이러한 겸용모터는 110V 사용시와 220V 사용시 동일한 출력을 낼 수 없기 때문에 상기 모터를 내장하는 기기의 성능을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있었으며, 과도한 전원의 인가로 브러시와 같은 내부 부품이 쉽게 손상되므로 기기의 수명이 짧아 지게되는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 구동부를 110V 전용으로 사용하도록 제작하고 110/220V 선택 스위치의 절환에 따라 구동부로 공급되는 전원의 위상을 제어 함으로써 구동부에 항상 일정한 동작전원이 공급되도록 함은 물론, 과전원으로 인한 내부부품의 손상을 방지할 수 있게 안출한 것으로, 이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도는 본 고안의 실시예도로서, 유도성 부하인 진공 청소기용 모터를 실시예로 들어 본 고안을 실현하도록한 상세 회로도를 도시하였다.
이에 도시된 바와같이, 위상제어의 전체동작을 제어하는 마이콤(100)과, 전원 플러그(PL)를 통해 입력되는 교류 전원을 강압 유도하는 파워 트랜스(PT)와, 파워 트랜스(PT)의 이차코일에 유도된 전원을 전파 정류하는 브릿지 다이오드(BD)와, 전파 정류된 입력전원을 정전압으로 변환하여 마이콤(100)에 동작 전원을 공급하는 다이오드(D1), 평활 콘덴서(C1)(C2), 레귤레이터(REG)로 된 정전압부(110)와, 전파 정류된 입력전원의 위상을 검출하여 마이콤(100)에 입력시키는 저항(R1-R3), 콘덴서(C3) 및 트랜지스터(TR1)로 된 위상 검출부(120)와, 입력되는 교류전원의 크기를 판별하기 위한 판별신호를 마이콤(100)에 입력시키는 저항(R4)과 스위치(SW2)로 된 입력 전원 판별부(130)와, 마이콤(100)의 위상제어신호에 따라 교류전원을 스위칭하여 모터(M)로 공급되는 전원의 위상을 제어하는 포토 트라이악(PTA), 트라이악(TRA), 저항(R5-R7), 콘덴서(C4)로 된 구동 제어부(140)로 구성하였다.
여기서, 스위치(SW1)(SW2)는 서로 연동하는 110/220V 선택 스위치이다.
이와같이 구성된 본 고안은 전원 플러그(PL)를 통해 교류 전원이 입력되면, 사용자가 110/220V 선택 스위치(SW1)를 절환함에 따라 입력된 교류전원이 파워트랜스(PT)의 일차 코일로 인가되어 이차코일에 적정 레벨로 강압 유도되고, 유도된 전원은 브릿지 다이오드(BD)를 거쳐 전파 정류된 뒤 정전압부(110)의 다이오드(D1)를 거쳐 레귤레이터(REG)로 인가되며, 교류성분을 바이패스(Bypass)시키는 콘덴서(C1)(C2)와 레귤레이터(REG)의 작용으로 정전압화되어 마이콤(100)을 포함하는 각부에 동작전원을 공급하게 된다.
이때 제 2도 의 (a)에서 도시한 것처럼 110V의 교류 전원이 입력되면 110/ 220V 선택 스위치(SW1)는 파워 트랜스(PT)의 일차코일의 중간단자(A)에 접속되고, 제 2 도의 (b)에서와 같이 전파 정류된 유도전압이 정전압부(110) 및 위상검출부(120)로 인가된다.
상기 위상검출부(120)에서는 위상 제어시 동기를 조절하기 위해 60HZ의 정현파로 입력되는 전원을 구형파로 변환하여 마이콤(110)에 입력시키게 된다.
즉, 전파 정류된 전압이 저항(R1)(R2)에 의해 분압되어 트랜지스터(TR1)의 베이스로 인가될 때 베이스 전위가 저전위 상태이면 트랜지스터(TR1)가 오프되므로 마이콤(100)의 입력단자(Pim1)에는 고전위 신호가 인가되고, 베이스 전위가 높아져서 트랜지스터(TR1)가 도통되면 입력단자(Pim1)에는 저전위 신호가 인가되다가 베이스 전위가 다시 낮아져서 트랜지스터(TR1)가 오프되면 입력단자(Pim1)에는 고전위 신호가 인가되며, 상기와 같은 동작의 반복으로 마이콤(100)의 입력단자(Pim1)에는 제 2 도의 (c)에서와 같은 구형파신호가 인가된다.
여기서, TL은 저전위레벨을 유지하는 시간이고, TH는 고전위 레벨을 유지하는 시간이며, TA는 구형파 신호의 한 주기로서이다.
또, Td는 입력전원의 제로 크로스(Zero-Cross)점에서 부터 위상 검출 펄스가 하강하는 시점까지의 지연시간이며, 마이콤(100)에서는 상기 하강시점을 입력전원의 크기가 OV로되는 시점으로 인식하여 모터(M)구동시동기를 맞추게 되므로 상기 지연시간(Td)이 짧을수록 무효손실이 작아지게 된다.
상기와 같이 위상검출 펄스가 입력됨에 따라 마이콤(100)에서는 입력전원 판별부(130)의 출력신호로 입력전원이 110V 인지 220V 인지를 판별하여 위상제어신호를 출력하게 되는데, 110 입력시 사용자의 스위치 조작에 의해 110/220V 선택 스위치(SW2)가 오프되므로 마이콤(100)의 입력단자(Pim1)에는 고전위 신호가 인가된다.
따라서 마이콤(100)은 출력단자(Pout)를 통해 제 2 도의 (d)에서와 같이 펄스폭(Tt)을 갖는 위상제어신호를 출력하게 되고, 이 신호가 저전위 상태일 때 구동 제어부(140)의 저항(R5)을 통해 전류가 흐르므로 포토 트라이악(PTA)의 발광 부가 발광하게 된다.
빛이 감지되면 포토 트라이악(PTA)의 수광부가 도통되므로 트라이악(TRA)의 게이트에는 제 2 도의 (e)에 도시한 것과 같은 트리거(Trigger)신호가 인가되는데, 이때 트리거 신호는 입력전원의 제로 크로스점에서 일정시간(Tt)이 지연된 후 발생되며, 트라이악(TRA)에 트리거가 충분히 걸릴 수 있는 시간(Tj)이 지나면 마이콤(100)에서는 출력단자(Pout)를 통해 고전위 신호를 출력하므로 포토 트라이악(PTA)은 동작하지 않게 된다.
트리거 신호에 의해 트라이악(TRA)이 도통되면 모터(M)에는 110V의 교류전원이 인가되고, 트라이악(TRA)의 특성에 의해 입력되는 교류 전원이 제로 크로싱될때 트라이악(TRA)이 오프되므로 110V의 교류전원이 제 2 도의 (f)에 도시한 바와 같이 위상제어되어 모터(M)에 인가된다.
여기서, 교류전압과 전류의 위상차를 고려하지 않은 것은 진공 청소기용 모터(M)의 역률이 COSθ=0.95(θ는 교류전압과 교류전류 사이의 위상각)로 그 위상차가 미세하기 때문이다.
한편 사용자가 110/220V 선택 스위치로 220V를 선택하게 되면 스위치(SW1)는 단자(B)에 접속되고, 동시에 연동하는 스위치(SW2)도 온상태가 된다.
이 상태에서 제 3 도의 (a)에 도시한 것과같은 220V의 교류전원이 입력되면 제 3 도의 (b)에서와 같이 110V 입력시와 묄한 전파 정류 전압이 정전압부(110) 및 위상 검출부(120)로 인가되고, 상기 정전압부(110)와 위상검출부(120)는 전술된 것과 동일하게 동작하여 마이콤(110)의 입력단자(Pim1)에 제 3 도의 (c)와 같은 위상 검출신호를 인가하게 된다.
또한 입력전원 판별부(130)의 스위치(SW2)가 온됨에 따라 마이콤(110)의 입력단자(Pim2)에 저전위 신호가 인가되므로 마이콤(100)에서는 220V가 입력된 것으로 판단하여 출력단자(Pout)를 통해 제 3 도의 (d)와 같은 위상 제어신호를 출력하게 되고, 저전위 상태에서 포토 트라이악(PTA)이 동작하여 제 3 도의 (e)에서와 같은 트리거 신호를 트라이악(TRA)의 게이트에 인가하게 된다.
이때 트리거 신호는 입력전원의 제로 크로스점에서 110V 입력시의 지연시간(Td)에 비해 좀더 긴시간(Td')이 지연된 후 발생되며, 본 고안의 실시예에서는 상기 지연시간(Td')을로 설정하였으나 110V와 220V 사용시 동일한 출력을 낼 수 있도록 임의로 지연시간을 설정할 수도 있다.
트리거신호에 의해 트라이악(TRA)이 도통되면 모터(M)로 인가되는 220V의 교류전원이 위상 제어되어 인가되므로 모터(M)의 양단 전원은 제 3 도의 (f)에서 도시한 것과 같게 된다.
여기서, 상기 전압과 전류의 면적은 110V 입력시와 거의 유사하게 되며, 소비전력은 전압과 전류의 곱으로 나타나므로 입력 전원의 크기에 관계없이 동일한 출력을 낼 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 고안은 구동부를 110V 전용으로 제작한 상태에서 동작전원의 위상 제어로 110V 및 220V의 사용시 동일한 출력을 낼 수 있으므로 제품의 부피와 제작단가를 줄일 수 있음은 물론, 제품의 성능을 향상시킬 수 있으며, 내부 부품의 손상도 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

110V와 220V의 겸용으로 사용하도록 된 전기 응용기기에 있어서, 위상제어의 전체 동작을 제어하는 마이콤(110)과, 동기를 맞추기 위해 입력전원의 위상을 검출하여 마이콤(100)에 입력시키는 위상검출부(120)와, 110/220V 선택 스위치를 이용하여 입력전원의 크기를 판별하기 위한 판별신호를 마이콤(100)에 입력시키는 입력전원 판별부(130)와, 마이콤(110)의 위상제어 신호에 따라 구동부로 공급되는 교류전원을 스위칭하는 구동 제어부(140)로 구성함을 특징으로 하는 110/220V 겸용 제어회로.
제 1 항에 있어서, 마이콤(100)은 110V 및 220V의 교류 전원 입력시 구동부가 동일한 출력을 낼 수 있도록 미리 설정한 지연시간(Td)(Td')을 갖는 위상 제어신호를 출력하며, 이때 220V 입력시의 지연시간(Td')은 110V 입력시의 지연시간(Td)보다 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 110/220V 겸용 제어회로.
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