WO2011078473A2 - 미세전력용 전원장치 - Google Patents

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이문배
임병일
권오준
손진형
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코칩 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a power device for fine power.
  • the present invention is to provide a power device for fine power that can improve the power efficiency.
  • a micro power supply apparatus for an electronic device operating using an alternating current power source comprising: a rectifying circuit electrically connected to the alternating current power source and rectifying the alternating current power source with a direct current voltage; A charging circuit electrically connected to the rectifier circuit and converting the voltage to a level different from the DC voltage; An electric double layer capacitor electrically connected to the charging circuit, and configured to charge a DC voltage converted by the charging circuit; A control circuit electrically connected to the electric double layer capacitor and detecting and controlling a charging voltage of the electric double layer capacitor; And a voltage conversion circuit electrically connected to the electric double layer capacitor, the voltage conversion circuit converting the voltage charged in the electric double layer capacitor into a stable voltage and supplying it to a digital circuit.
  • the electric double layer capacitor may be charged for a first time of several seconds to several tens of seconds, and may supply power to the digital circuit through discharge over a second time that is relatively longer than the first time.
  • a start circuit electrically connected between the rectifier circuit and the charging circuit, wherein the start circuit may include a time constant circuit, a start power circuit, and a start power interrupt circuit.
  • the start power circuit may be turned on by a trigger of the time constant circuit to maintain an on state by a self-holding capability, and may be turned off by the start power cutoff circuit.
  • the start time interruption circuit may be set by the output of the switching power supply circuit, or the interruption time may be set by the charging voltage of the electric double layer capacitor. Further, the starting power supply circuit can operate for a time constant set in the time constant circuit.
  • the electronic device may start operation using the starting circuit when first connected to an AC power source.
  • the charging circuit may include a switching power supply circuit for converting the voltage rectified in the rectifying circuit into a voltage capable of charging the electric double layer capacitor, and an overcurrent limiting circuit for preventing overcurrent from flowing into the electric double layer capacitor.
  • the switching power supply circuit may take a bias current therein.
  • the charging circuit may include a switching power supply circuit for converting the voltage rectified in the rectifying circuit into a voltage capable of charging the electric double layer capacitor, and the switching power supply circuit may have a current limiting function or may be formed in a constant current method.
  • a first diode electrically connected between the charging circuit and the control circuit, wherein the first diode supplies an output current of the charging circuit to the control circuit, and is supplied to the control circuit from the electric double layer capacitor. It is possible to prevent the current from flowing to the charging circuit.
  • a second diode electrically connected between the electric double layer capacitor and the control circuit, wherein the second diode supplies a current charged in the electric double layer capacitor to the control circuit and is supplied from the charging circuit to the control circuit. It is possible to prevent the power supply current from flowing to the electric double layer capacitor.
  • the control circuit may include a voltage detection circuit for detecting a voltage charged in the electric double layer capacitor, and a power control circuit for controlling the charging circuit to start or stop charging of the electric double layer capacitor.
  • the voltage detection circuit senses a voltage charged in the electric double layer capacitor and instructs the power control circuit to start charging and stop charging.
  • the control circuit takes power from the current supplied from the starting circuit when the electronic device is first connected to AC power, and takes power from the current supplied from the switching power supply circuit after the operation of the switching power supply circuit is stabilized. When the circuit has stopped working, it can draw power from the current supplied by the electric double layer capacitor.
  • the micro-power supply apparatus for an electronic device operating by using an AC power supply comprising: a rectifying circuit electrically connected to the AC power supply and rectifying the AC power supply with a DC voltage; A charging circuit electrically connected to the rectifier circuit and converting the voltage to a level different from the DC voltage; An electric double layer capacitor electrically connected to the charging circuit, and configured to charge a DC voltage converted by the charging circuit; And a control circuit electrically connected to the electric double layer capacitor, the control circuit sensing and controlling the charging voltage of the electric double layer capacitor, wherein the electric double layer capacitor supplies the charged voltage to the digital circuit.
  • a power supply is disclosed.
  • the charge start voltage and the charge end voltage of the electric double layer capacitor may be set within an operating range of the digital circuit.
  • a micropower power supply apparatus may improve power efficiency by supplying electrical energy charged to a digital circuit over a long time by using an electric double layer capacitor for a short time of several seconds to several tens of seconds. .
  • the micro-power supply apparatus can improve the power efficiency by improving the conversion efficiency by increasing the conversion power to a significantly larger level than the amount of power consumed in the switching power supply circuit itself.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph illustrating an operation of a micro power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the conversion efficiency of the micro power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the micro power supply device 100 for a digital electronic device operating using the AC power source 110 includes a rectifier circuit 120 for rectifying the AC power source 110 to a DC voltage.
  • the charging circuit 140 converts the DC voltage rectified by the rectifier circuit 120 to another level, and detects the charging voltage of the electric double layer capacitor 150 and the electric double layer capacitor 150 charging the lowered DC voltage.
  • the control circuit 160 to control, and a voltage conversion circuit 170 for converting the voltage charged in the electric double layer capacitor 150 to a stable voltage to supply to the digital circuit 180.
  • the micro power supply device 100 is a starting circuit 130 electrically connected between the rectifying circuit 120 and the charging circuit 140, between the charging circuit 140 and the control circuit 160.
  • a first diode 191 electrically connected to the second diode 192 and a second diode 192 electrically connected between the electric double layer capacitor 150 and the control circuit 160.
  • the rectifier circuit 120 is electrically connected to the AC power source 110 and serves to rectify the AC power source 110 to a DC voltage. Since the rectifier circuit 120 only converts alternating current into direct current, the rectified direct current voltage is considerably higher than the voltage required by the electronic device.
  • the starting circuit 130 is electrically connected between the rectifying circuit 120 and the charging circuit 140.
  • the start circuit 130 includes a time constant circuit 131, a start power circuit 132, and a start power interrupt circuit 133.
  • the starting circuit 130 operates only once when the digital electronic device is first connected to the AC power source 110.
  • the digital electronics cannot start operation because there is no electric energy charged in the electric double layer capacitor 150.
  • the starter circuit 130 operates the starter power circuit 132 through the time constant circuit 131 to supply power to the control circuit 160, and the control circuit 160 supplies the charging circuit 140. And charges the electric double layer capacitor 150.
  • the time constant circuit 131 may trigger the start power circuit 132 or set a time period during which the start power circuit 132 should operate when the digital electronic device is first connected to the AC power source 110. Can be.
  • the time that the starting power supply circuit 132 should operate is called a time constant.
  • the starting power circuit 132 supplies power to the control circuit 160 using the DC voltage rectified by the rectifying circuit 120.
  • the starting power supply circuit 132 is triggered by the time constant circuit 131 to maintain an on state and then stops operation by the operation of the starting power supply blocking circuit 133. Alternatively, while the ON state is maintained for the time set by the time constant circuit 131, the operation is stopped after the set time elapses.
  • the starting power interrupting circuit 133 may stop the operation of the starting power supply circuit 132. Since the starting power supply circuit 132 supplies power to the control circuit 160 using the rectified high DC voltage, it is preferable to operate only the shortest time with low power efficiency. Therefore, when the charging circuit 140 reaches the normal operating state, the starting power interrupting circuit 133 may stop the operation of the starting power supply circuit 132 to prevent the power efficiency from being lowered.
  • the starting power interrupting circuit 133 may set an interruption time of the starting power supply circuit 132 by measuring the output of the switching power supply circuit 141 or the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150.
  • the start power cutoff circuit 133 may be omitted by setting the time constant of the time constant circuit 131 sufficiently long. That is, by setting the time constant of the time constant circuit 131 long enough that the switching power supply circuit 132 can find sufficient stability, the start power interrupting circuit 133 can be deleted from the circuit diagram.
  • the charging circuit 140 is electrically connected to the rectifying circuit 120, and converts the DC voltage rectified by the rectifying circuit 120 to another level to charge the electric double layer capacitor 150. That is, since the DC voltage rectified in the rectifier circuit 120 is a relatively high voltage, it is converted to a voltage low enough to charge the electric double layer capacitor 150 to charge the electric double layer capacitor 150. Play a role.
  • the charging circuit 140 includes a switching power supply circuit 141 and an overcurrent limiting circuit 142.
  • the switching power supply circuit 141 converts the DC voltage of the high voltage rectified by the rectifier circuit 120 into a voltage low enough to charge the electric double layer capacitor 150.
  • the energy efficiency can be improved by increasing the output power of the switching power supply circuit 141 and shortening the operation time.
  • the overcurrent limiting circuit 142 prevents the switching power supply circuit 141 from being damaged while excessive current flows into the electric double layer capacitor 150 when there is no voltage charged in the electric double layer capacitor 150. Do it.
  • the overcurrent limiting circuit 142 may apply a constant current circuit, an inductive load or a protection resistor.
  • the overcurrent limiting circuit 142 may be omitted by making the switching power supply circuit 141 have a constant current characteristic or a current limiting characteristic.
  • the electric double layer capacitor 150 is electrically connected to the charging circuit 140, charges a DC current supplied through the charging circuit 140, and supplies the digital circuit 180 to the digital circuit 180 through the voltage conversion circuit 170. Supply power.
  • the electric double layer capacitor 150 may be charged for a first time and may supply power to the digital circuit 180 through discharge over a second time that is relatively longer than the first time.
  • the first time refers to several seconds to several tens of seconds
  • the second time refers to several hours to several tens of hours.
  • the control circuit 160 detects the voltage charged in the electric double layer capacitor 150, and when the charging voltage V is lower than the charge start voltage VL, the control circuit 160 operates the charging circuit 140 to operate the electric double layer capacitor ( When the charging voltage V is greater than the charging end voltage VH, the operation of the charging circuit 140 is stopped to stop the charging of the electric double layer capacitor 150.
  • the control circuit 160 includes a voltage detection circuit 162 and a power supply control circuit 161.
  • the voltage detection circuit 162 detects the voltage charged in the electric double layer capacitor 150 and instructs the power supply control circuit 161 to start and stop charging.
  • the power control circuit 161 controls the charging circuit 140 according to the command of the voltage detection circuit 162 to charge or stop the electric double layer capacitor 150. At this time, since the power supply control circuit 161 supplies or cuts off a bias current necessary for the operation of the switching power supply circuit 141, the AC power supply 110 is generated when the switching power supply circuit 141 stops operating. The power loss can be zero.
  • the voltage conversion circuit 170 is electrically connected to the electric double layer capacitor 150, and converts the voltage charged in the electric double layer capacitor 150 into a stable voltage to supply the digital circuit 180. Since the charging voltage V of the electric double charge capacitor 150 varies according to the amount of charged electrical energy, the voltage conversion circuit 170 is required to change the charging voltage V that is highly variable in the digital circuit 180. The voltage is converted into a stable voltage and supplied to the digital circuit 180.
  • the voltage conversion circuit 170 may be a conventional constant voltage circuit or DC voltage conversion circuit. In addition, the voltage conversion circuit 170 may be omitted when the digital circuit 180 can operate stably within a range of variation of the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150.
  • the first diode 191 may be electrically connected between the charging circuit 140 and the control circuit 160 to supply an output current of the charging circuit 140 to the power of the control circuit 160. . For this reason, the time constant of the time constant circuit 131 can be shortened.
  • the charging circuit 140 refers to the switching power supply circuit 141.
  • the first diode 191 may prevent the power current supplied from the electric double layer capacitor 150 to the control circuit 160 to flow to the charging circuit 140.
  • the second diode 192 is electrically connected between the electric double layer capacitor 150 and the control circuit 160, and the current charged in the electric double layer capacitor 150 is used as a power source of the control circuit 160. Supply.
  • the second diode 192 may prevent the power current supplied from the charging circuit 140 to the control circuit 160 to flow into the electric double layer capacitor 150.
  • the charging circuit 140 refers to the switching power supply circuit 141.
  • the second diode 192 may prevent the power current supplied from the starting circuit 130 to the control circuit 160 to flow into the electric double layer capacitor 150.
  • FIG. 2 is a graph illustrating an operation of a micro power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a graph showing the conversion efficiency of the micro power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 the operation of the micro power supply apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described.
  • the time constant circuit 131 flows a current for a short time constant to trigger the start power circuit 132 to turn on the start power circuit 132. Let's do it.
  • the starting power supply circuit 132 turned on by the trigger of the time constant circuit 131 supplies a power current to the control circuit 160 using a high voltage DC voltage rectified by the rectifying circuit 120.
  • the starting power circuit 132 remains in an on state until the starting power interrupting circuit 133 stops the operation of the starting power circuit 132.
  • the voltage detection circuit 162 detects the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150. However, since there is no voltage charged in the electric double layer capacitor 150, the voltage detection circuit 162 transmits an on command to the power control circuit 161.
  • the power control circuit 161 receiving the command from the voltage detection circuit 162 supplies a bias current to the switching power supply circuit 141 by using the current supplied from the starting power supply circuit 132 to provide the switching power supply. Activate circuit 141.
  • the switching power supply circuit 141 charges the electric double layer capacitor 150 through an overcurrent limiting circuit 142, and supplies a power current to the control circuit 160 through the first diode 191. .
  • the switching power supply circuit 141 supplies a voltage to the start power cutoff circuit 133 so that the start power cutoff circuit 133 cuts off the start power circuit 132 to stop the operation.
  • the power efficiency of 100 can be improved.
  • the control circuit 160 operates by the current supplied from the switching power supply circuit 141 through the first diode 191.
  • the output current converted into the low voltage in the switching power supply circuit 141 is charged in the electric double layer capacitor 150 through the overcurrent limiting circuit 142.
  • the overcurrent limiting circuit 142 since there is no charged electrical energy in the initial electric double layer capacitor 150, the excessive current flows into the electric double layer capacitor 150, so that the switching power supply circuit 141 may be destroyed.
  • the overcurrent limiting circuit 142 by limiting the current flowing into the electric double layer capacitor 150 by the overcurrent limiting circuit 142, it is possible to prevent the switching power supply circuit 141 from being destroyed.
  • the electric double layer capacitor 150 is charged by the operation of the charging circuit 140, and when the time point T2 is reached, the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150 reaches the charging end voltage VH.
  • the voltage detection circuit 162 transmits an OFF command to the power control circuit 161.
  • the power control circuit 161 interrupts the bias current supplied to the switching power supply circuit 141 to stop the operation of the switching power supply circuit 141.
  • the operation of the switching power supply circuit 141 is stopped, since the power supplied from the AC power source 110 is not used, power loss does not occur accordingly. Therefore, the power consumption sensed from the outside becomes zero.
  • the control circuit 160 controls the second diode 192 in the electric double layer capacitor 150. It is operated by the current supplied through). Since the digital circuit 180 operates and consumes current in a state where there is no current supply in the charging circuit 140, the voltage charged in the electric double layer capacitor 150 gradually decreases.
  • the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150 reaches the charging start voltage VL.
  • the voltage detection circuit 162 detects the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150 and transmits an on command to the power control circuit 161.
  • the power control circuit 161 receiving the ON command from the voltage detection circuit 162 supplies a bias current to the switching power supply circuit 141 so that the switching power supply circuit 141 resumes its operation.
  • the switching power supply circuit 141 resumes operation to charge the electric double layer capacitor 150. In this case, the switching power supply circuit 141 converts the voltage into a current large enough to ensure sufficient efficiency, thereby obtaining a high conversion efficiency.
  • the switching power supply circuit 141 may minimize power loss since the operation of the switching power supply circuit 141 is stopped after completing the charging for a short time within a few seconds to several tens of seconds.
  • the charging voltage V of the electric double layer capacitor 150 reaches the charging end voltage VH.
  • the conventional micropower power supply device converts when the output power is insignificant because power is consumed by the switching power supply circuit for smooth operation in the exaggeration of converting the voltage from a high voltage to a low voltage.
  • the efficiency is extremely bad. Therefore, in the present invention, the conversion power can be increased to a sufficiently large level compared to the amount of power consumed by the switching power supply circuit 141 itself, thereby improving conversion efficiency.
  • the voltage detection circuit 162 transmits an off command to the power control circuit 161. Then, the power control circuit 161 interrupts the bias current supplied to the switching power supply circuit 141 to stop the operation of the switching power supply circuit 141. At this time, the power loss observed from the outside becomes zero.
  • the electric energy charged in the electric double layer capacitor 150 is supplied to the digital circuit 180 through the voltage conversion circuit 170 as a power source. At this time, since the power consumed by the digital circuit 180 is a very small value, the digital circuit 180 can use the electric energy charged in the electric double layer capacitor 150 over several hours to several tens of hours.
  • the micro power supply device 100 uses the electric double layer capacitor 150 to charge the electric energy charged for a short time of several seconds to several tens of seconds to the digital circuit 180 for a long time. Supplying power can improve power efficiency.
  • the micro-power supply apparatus 100 can improve the conversion efficiency by increasing the conversion power to a sufficiently large level compared to the amount of power consumed by the switching power supply circuit 141 itself.
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the micropower power supply 200 shown in FIG. 4 is similar to the micropower supply device 100 shown in FIG. 1. Therefore, only the differences will be described here.
  • the micropower power supply device 200 of the digital electronic device operating using the AC power source 210 includes a rectifier circuit 220 for rectifying the AC power source 210 to a DC voltage.
  • the charging circuit 240 converts the DC voltage rectified by the rectifier circuit 220 to another level, the electric double layer capacitor 250 for charging the lowered DC voltage, and the charging voltage V of the electric double layer capacitor 250.
  • the control circuit 260 for detecting and controlling the voltage, the voltage conversion circuit 270 for converting the voltage charged in the electric double layer capacitor 250 to a stable voltage to supply to the digital circuit 280.
  • the micro power supply device 200 is a starting circuit 230 and the electric double layer capacitor 250 and the control circuit 260 electrically connected between the rectifying circuit 220 and the charging circuit 240. And a second diode 292 electrically connected therebetween.
  • the start circuit 230 includes a time constant circuit 231, a start power circuit 232, and a start power cut-off circuit 233.
  • the starting power interrupting circuit 233 may set the time of interruption of the starting power supply circuit 232 by measuring the charging voltage V of the electric double layer capacitor 250.
  • the micro power supply apparatus 200 does not require a first diode for supplying current from the switching power supply circuit 241 to the control circuit 260.
  • the starting power supply circuit 232 since the starting power supply circuit 232 operates until sufficient charge is performed in the electric double layer capacitor 250, stable starting is possible. In this case, since the operation time of the starting power supply circuit 232 becomes longer, power efficiency at the start may be lowered.
  • the operation of the starting circuit 230 is performed by first connecting the digital electronic device to the AC power supply 210. Since it is only one time, power efficiency at start-up does not have much influence.
  • FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the micro power supply device 300 shown in FIG. 5 is similar to the micro power supply device 100 shown in FIG. 1. Therefore, only the differences will be described here.
  • the micropower power supply device 300 of the digital electronic device operating using the AC power source 310 includes a rectifier circuit 320 for rectifying the AC power source 310 to a DC voltage.
  • the charging circuit 340 converts the DC voltage rectified by the rectifier circuit 320 to another level, the electric double layer capacitor 350 charging the lowered DC voltage, and the charging voltage V of the electric double layer capacitor 350.
  • the control circuit 360 for detecting and controlling the voltage, and the voltage conversion circuit 370 for converting the voltage charged in the electric double layer capacitor 350 into a stable voltage to supply to the digital circuit 380.
  • the micro power supply device 300 is a starting circuit 330 electrically connected between the rectifying circuit 320 and the charging circuit 340, between the charging circuit 340 and the control circuit 360 A first diode 391 electrically connected to the second diode 391 and a second diode 392 electrically connected between the electric double layer capacitor 350 and the control circuit 360.
  • the start circuit 330 includes a time constant circuit 331 and a start power supply circuit 332.
  • the start circuit 330 lengthens the time constant of the time constant circuit 331 to a point where the switching power supply circuit 241 can find sufficient stability, so that the start power interrupt circuit is not necessary.
  • the power supply circuit 300 may simplify the circuit by omitting the start power interrupting circuit from the start circuit 330.
  • 6 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. 6 is similar to the micro power supply device 100 shown in FIG. Therefore, only the differences will be described here.
  • the micropower power supply unit 400 of the digital electronic device operating using the AC power source 410 includes a rectifier circuit 420 for rectifying the AC power source 410 to a DC voltage.
  • the charging circuit 440 converts the DC voltage rectified by the rectifier circuit 420 to another level, the electric double layer capacitor 450 charging the lowered DC voltage, and the charging voltage V of the electric double layer capacitor 450.
  • the micro power supply unit 400 is a starting circuit 430 and the electric double layer capacitor 450 and the control circuit 460 electrically connected between the rectifying circuit 420 and the charging circuit 440. And a second diode 492 electrically connected therebetween.
  • the start circuit 430 includes a time constant circuit 431 and a start power supply circuit 432.
  • the start circuit 430 lengthens the time constant of the time constant circuit 431 until the electric double layer capacitor 450 is charged with an appropriate level, and thus no start power cutoff circuit is required.
  • the first diode for supplying current to the control circuit 460 in the switching power supply circuit 441 is also not necessary.
  • the power supply circuit 400 may simplify the circuit by omitting the starting power supply blocking circuit and the first diode.
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. 7 is similar to the micro power supply device 100 shown in FIG. Therefore, only the differences will be described here.
  • the micro power supply device 500 of the digital electronic device operating using the AC power source 510 includes a rectifying circuit 520 for rectifying the AC power source 510 to a DC voltage.
  • the charging circuit 540 converts the DC voltage rectified by the rectifying circuit 520 to another level, the electric double layer capacitor 550 for charging the lowered DC voltage, and the charging voltage V of the electric double layer capacitor 550.
  • a control circuit 560 for detecting and controlling the voltage, and a voltage conversion circuit 570 for converting the voltage charged in the electric double layer capacitor 550 into a stable voltage and supplying the voltage to the digital circuit 580.
  • the micro power supply device 500 may include a starting circuit 530 electrically connected between the rectifying circuit 520 and the charging circuit 540, between the charging circuit 540 and the control circuit 560.
  • the charging circuit 540 is composed of a switching power supply circuit 541.
  • the switching power supply circuit 541 may have a current limiting function.
  • the switching power supply circuit 541 may be formed in a constant current method. Therefore, the charging circuit 540 does not need an overcurrent limiting circuit.
  • FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the micro power supply device 600 shown in FIG. 8 is similar to the micro power supply device 100 shown in FIG. 1. Therefore, only the differences will be described here.
  • the micropower power supply device 600 of the digital electronic device operating by using the AC power source 610 includes a rectifier circuit 620 for rectifying the AC power source 610 to a DC voltage.
  • the charging circuit 640 converts the DC voltage rectified by the rectifying circuit 620 to another level, the electric double layer capacitor 650 for charging the lowered DC voltage, and the charging voltage V of the electric double layer capacitor 650. It includes a control circuit 660 for detecting and controlling.
  • the micro power supply unit 600 is a starting circuit 630 electrically connected between the rectifying circuit 620 and the charging circuit 640, between the charging circuit 640 and the control circuit 660.
  • a first diode 691 electrically connected to the second diode 691 and a second diode 692 electrically connected between the electric double layer capacitor 650 and the control circuit 660.
  • the voltage charged in the electric double layer capacitor 650 is used as a power source of the digital circuit 680. Since the digital circuit 680 has a wide range of operating voltages, the voltage charged in the electric double layer capacitor 650 can be used directly, so that no voltage conversion circuit is required. Here, the width between the charge start voltage VL and the charge end voltage VH of the electric double layer capacitor 650 should be set within the operating voltage range of the digital circuit 680.
  • the micro power supply device 600 can reduce the cost by omitting the voltage conversion circuit.
  • the micro-power supply apparatus 600 can prevent power loss generated in the voltage conversion circuit by omitting the voltage conversion circuit, thereby improving energy efficiency.
  • 9 is a circuit diagram illustrating a micro power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. 9 is similar to the micro power supply device 100 shown in FIG. Therefore, only the differences will be described here.
  • the micropower power supply device 700 of the digital electronic device operating using the AC power source 710 includes a rectifier circuit 720 for rectifying the AC power source 710 to a DC voltage.
  • the charging circuit 740 converts the DC voltage rectified by the rectifier circuit 720 to another level, the electric double layer capacitor 750 for charging the lowered DC voltage, and the charging voltage V of the electric double layer capacitor 750.
  • the charging circuit 740 includes a switching power supply circuit 741 and an overcurrent limiting circuit 742.
  • the switching power supply circuit 741 supplies a bias current in the switching power supply circuit 741 so that it can be turned on any time when there is no current supply from the power supply control circuit 761.
  • the switching power supply circuit 741 cuts the bias current of the switching power supply circuit 741 by using the current supplied from the power supply control circuit 761, no starting circuit is required.
  • the control circuit 760 When the digital electronic device is connected to the AC power source 710 for the first time at the time T1, since the electric double layer capacitor 750 does not have charged electric energy, power is not supplied to the control circuit 760. Therefore, since the control circuit 760 cannot turn off the switching power supply circuit 741, the switching power supply circuit 741 turns on itself to start operation. When the switching power supply circuit 741 is operated, the output current is charged to the electric double layer capacitor 750 through the overcurrent limiting circuit 742. The charging voltage V of the electric double layer capacitor 750 increases, and at the time T2, the charging voltage V reaches the charging end voltage VH. Since the control circuit 760 receives the power voltage from the electric double layer capacitor 750 before the charging voltage V reaches the charging end voltage VH, the control circuit 760 may operate.
  • the voltage detection circuit 762 transmits an OFF command to the power supply control circuit 761, and the power supply control circuit 761 switches the switching power supply.
  • the interruption current is supplied to the circuit 741 to interrupt the bias current supplied from the switching power supply circuit 741 to stop the operation.
  • the power control circuit 761 stops the breaking current supplied to the switching power supply circuit 741, and the switching power supply circuit 741 is turned on. Start operation.
  • the micro power supply apparatus 700 can easily configure a circuit, thereby reducing the cost.

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Abstract

본 발명은 전기이중층커패시터를 사용하여 수초 내지 수십 초의 짧은 시간동안 충전한 전기에너지를 장시간에 걸쳐서 디지털 회로에 전원으로 공급함으로써 전원 효율을 향상시킬 수 있는 미세전력용 전원장치를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기의 미세전력용 전원장치에 있어서, 상기 교류전원에 전기적으로 연결되고, 상기 교류전원을 직류전압으로 정류시키는 정류회로; 상기 정류회로에 전기적으로 연결되고, 상기 직류전압과 다른 레벨로 변환시키는 충전회로; 상기 충전회로에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로에서 변환된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터; 상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 감지하고 제어하는 제어회로; 및 상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로에 공급하는 전압변환회로를 포함하는 미세전력용 전원장치를 개시한다.

Description

미세전력용 전원장치
본 발명은 미세전력용 전원장치에 관한 것이다.
최근 선진국을 중심으로 시간대별 전력 수요와 연동된 가격 체계를 구축함과 함께 전기제품의 동작 시점을 적절히 조절하여 부하를 분산시켜 발전소의 과부하 문제와 잉여전력 문제를 해결하고 수요자에게는 좀 더 저렴한 가격으로 전력을 공급하고자 하는 소위 스마트그리드(smart grid)가 제안되어 상용화를 눈앞에 두고 있다.
비단 스마트그리드(smart grid)의 현실화가 아니더라도 전기, 수도, 가스 등의 통합 계량 시스템이나 통신기술을 이용한 원격검침 시스템을 구현하기 위해서는 적산전력계, 수도 계량기, 가스 계량기 등의 디지털화는 불가피한 추세이다. 이러한 디지털화된 계량기를 비롯하여 상용교류전원을 직접 사용하는 작은 디지털 전자기기는 자체에서 소비되는 전력은 매우 미미하지만 전원을 공급 받는 상용교류전원의 전압이 매우 높고 전자기기가 사용하는 전압은 매우 낮아서 스위칭 전원장치의 변환효율이 극도로 악화될 수밖에 없다.
본 발명은 전원 효율을 향상시킬 수 있는 미세전력용 전원장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기의 미세전력용 전원장치에 있어서, 상기 교류전원에 전기적으로 연결되고, 상기 교류전원을 직류전압으로 정류시키는 정류회로; 상기 정류회로에 전기적으로 연결되고, 상기 직류전압과 다른 레벨로 변환시키는 충전회로; 상기 충전회로에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로에서 변환된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터; 상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 감지하고 제어하는 제어회로; 및 상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로에 공급하는 전압변환회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치가 개시된다.
상기 전기이중층커패시터는 수초 내지 수십 초의 제 1 시간 동안 충전되고, 상기 제 1 시간에 비해 상대적으로 긴 제 2 시간에 걸친 방전을 통해 디지털 회로에 전원을 공급할 수 있다.
상기 정류회로와 상기 충전회로 사이에 전기적으로 연결된 기동회로를 포함하고, 상기 기동회로는 시정수회로, 기동전원회로 및 기동전원 차단회로로 이루어질 수 있다. 상기 기동전원회로는 상기 시정수회로의 트리거에 의해 턴온되어 자기 유지 능력에 의하여 온 상태를 유지하고, 상기 기동전원 차단회로에 의하여 턴오프될 수 있다. 상기 기동전원 차단회로는 스위칭전원회로의 출력에 의해 차단시점이 설정될 수 있거나 또는 상기 전기이중층커패시터의 충전전압에 의해 차단시점이 설정될 수 있다. 또한, 상기 기동전원회로는 상기 시정수회로에 설정된 시정수동안 작동할 수 있다.
상기 전자기기는 교류전원에 최초로 연결될 때 상기 기동회로를 이용하여 작동을 개시할 수 있다.
상기 충전회로는 상기 정류회로에서 정류된 전압을 상기 전기이중층커패시터에 충전할 수 있는 전압으로 변환시키는 스위칭전원회로와, 상기 전기이중층커패시터로 과전류가 흐르는 것을 방지하는 과전류제한회로를 포함할 수 있다. 상기 스위칭전원회로는 바이어스 전류를 내부에서 취할 수 있다.
상기 충전회로는 상기 정류회로에서 정류된 전압을 상기 전기이중층커패시터에 충전할 수 있는 전압으로 변환시키는 스위칭전원회로를 포함하고, 상기 스위칭전원회로는 전류 제한 기능을 보유하거나 정전류 방식으로 이루어질 수 있다.
상기 충전회로와 상기 제어회로 사이에 전기적으로 연결된 제 1 다이오드를 포함하고, 상기 제 1 다이오드는 상기 충전회로의 출력전류를 상기 제어회로에 공급하고, 상기 전기이중층커패시터로부터 상기 제어회로에 공급되는 전원전류가 상기 충전회로로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 전기이중층커패시터와 상기 제어회로 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드를 포함하고, 상기 제 2 다이오드는 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전류를 상기 제어회로에 공급하고, 상기 충전회로로부터 상기 제어회로에 공급되는 전원전류가 상기 전기이중층커패시터로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 제어회로는 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 검지하는 전압검출회로 및 상기 충전회로를 제어하여 상기 전기이중층커패시터의 충전을 개시하거나 중단하는 전원제어회로를 포함할 수 있다. 상기 전압검출회로는 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 감지하여 상기 전원제어회로에 충전개시 및 충전중단을 명령할 수 있다.
상기 제어회로는 상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때는 기동회로에서 공급되는 전류에서 전원을 취하고, 스위칭전원회로의 동작이 안정된 후에는 상기 스위칭전원회로에서 공급되는 전류에서 전원을 취하고, 상기 스위칭전원회로가 작동을 중지했을 때는 전기이중층커패시터에서 공급되는 전류에서 전원을 취할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기의 미세전력용 전원장치에 있어서, 상기 교류전원에 전기적으로 연결되고, 상기 교류전원을 직류전압으로 정류시키는 정류회로; 상기 정류회로에 전기적으로 연결되고, 상기 직류전압과 다른 레벨로 변환시키는 충전회로; 상기 충전회로에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로에서 변환된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터; 및 상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 감지하고 제어하는 제어회로를 포함하고, 상기 전기이중층커패시터는 충전된 전압을 디지털 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치가 개시된다.
상기 전기이중층커패시터의 충전개시전압과 충전종료전압은 상기 디지털 회로의 동작 범위 이내로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치는 전기이중층커패시터를 사용하여 수초 내지 수십 초의 짧은 시간동안 충전한 전기에너지를 장시간에 걸쳐서 디지털 회로에 전원으로 공급함으로써 전원 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치는 변환 전력을 스위칭전원회로 자체에서 소비되는 전력량에 비해 상당히 큰 수준까지 키워 변환 효율을 개선함으로써 전원 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치의 동작을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치의 변환효율을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 교류전원(110)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(100)는 상기 교류전원(110)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(120), 상기 정류회로(120)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(140), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(150), 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전전압을 감지하고 제어하는 제어회로(160), 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(180)에 공급하는 전압변환회로(170)를 포함한다. 또한, 상기 미세전력용 전원장치(100)는 상기 정류회로(120)와 상기 충전회로(140) 사이에 전기적으로 연결된 기동회로(130), 상기 충전회로(140)와 상기 제어회로(160) 사이에 전기적으로 연결된 제 1 다이오드(191) 및 상기 전기이중층커패시터(150)와 상기 제어회로(160) 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(192)를 포함한다.
상기 정류회로(120)는 상기 교류전원(110)에 전기적으로 연결되고, 상기 교류전원(110)을 직류전압으로 정류시키는 역할을 한다. 상기 정류회로(120)는 단지 교류를 직류로 변환시키므로, 여기서 정류된 직류전압은 전자기기에서 필요로 하는 전압보다 상당히 높은 전압이다.
상기 기동회로(130)는 상기 정류회로(120)와 상기 충전회로(140) 사이에 전기적으로 연결된다. 상기 기동회로(130)는 시정수회로(131), 기동전원회로(132) 및 기동전원 차단회로(133)를 포함하여 이루어진다.
상기 기동회로(130)는 디지털 전자기기가 최초로 교류전원(110)에 연결될 때 단 한번만 작동한다. 상기 디지털 전자기기가 교류전원(110)에 처음 연결될 때는 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전기에너지가 없기 때문에 상기 디지털 전자기기는 작동을 개시할 수 없다. 따라서, 상기 기동회로(130)는 시정수회로(131)를 통하여 기동전원회로(132)를 가동시켜 제어회로(160)에 전원을 공급하고, 상기 제어회로(160)는 충전회로(140)를 가동시켜 상기 전기이중층커패시터(150)를 충전시킨다.
상기 시정수회로(131)는 상기 디지털 전자기기가 최초로 교류전원(110)에 연결될 때 상기 기동전원회로(132)를 트리거(trigger) 하거나 또는 상기 기동전원회로(132)가 작동해야 하는 시간을 설정할 수 있다. 여기서 상기 기동전원회로(132)가 작동해야 하는 시간을 시정수라고 한다.
상기 기동전원회로(132)는 상기 정류회로(120)에서 정류된 직류전압을 사용하여 상기 제어회로(160)에 전원을 공급한다. 상기 기동전원회로(132)는 상기 시정수회로(131)에 의해 트리거 되어서 온 상태를 유지하다가 상기 기동전원 차단회로(133)의 동작에 의해 작동을 중지한다. 또는 상기 시정수회로(131)에 의하여 설정된 시간동안 온 상태를 유지하다가 설정된 시간이 지나면 작동을 중지한다.
상기 기동전원 차단회로(133)는 상기 기동전원회로(132)의 작동을 중지시킬 수 있다. 상기 기동전원회로(132)는 정류된 높은 직류전압을 사용하여 상기 제어회로(160)에 전원을 공급하므로 전력효율이 낮아 가능한 짧은 시간만 작동하는 것이 바람직하다. 그러므로 상기 기동전원 차단회로(133)는 충전회로(140)가 정상적인 동작 상태에 도달하면 상기 기동전원회로(132)의 작동을 중지시켜 전력효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 상기 기동전원 차단회로(133)는 스위칭전원회로(141)의 출력이나 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)을 측정하여 상기 기동전원회로(132)의 차단시점을 설정할 수 있다. 또한, 상기 기동전원 차단회로(133)는 상기 시정수회로(131)의 시정수를 충분히 길게 설정함으로써 생략될 수 있다. 즉, 상기 시정수회로(131)의 시정수를 스위칭전원회로(132)가 충분한 안정을 찾을 수 있을 만큼 길게 설정함으로써 상기 기동전원 차단회로(133)를 회로도에서 삭제할 수 있다.
상기 충전회로(140)는 상기 정류회로(120)에 전기적으로 연결되고, 상기 정류회로(120)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환하여 상기 전기이중층커패시터(150)를 충전시킨다. 즉, 상기 정류회로(120)에서 정류된 직류전압은 상대적으로 높은 전압이므로, 이를 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전할 수 있을 정도의 낮은 전압으로 변환하여 상기 전기이중층커패시터(150)를 충전시키는 역할을 한다. 상기 충전회로(140)는 스위칭전원회로(141) 및 과전류제한회로(142)를 포함하여 이루어진다.
상기 스위칭전원회로(141)는 상기 정류회로(120)에서 정류된 높은 전압의 직류전압을 상기 전기이중층커패시터(150)에 충천할 수 있을 정도의 낮은 전압으로 변환한다. 상기 스위칭전원회로(141)의 출력전력을 크게 하고 작동 시간을 짧게 함으로써 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 과전류제한회로(142)는 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압이 없을 때 상기 전기이중층커패시터(150)로 과대한 전류가 유입되면서 상기 스위칭전원회로(141)가 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 과전류제한회로(142)는 정전류회로, 유도성부하 또는 보호저항 등을 적용할 수 있다. 또한, 상기 과전류제한회로(142)는 상기 스위칭전원회로(141) 내부에 정전류 특성이나 전류제한 특성을 갖도록 만듦으로써 생략할 수 있다.
상기 전기이중층커패시터(150)는 상기 충전회로(140)에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로(140)를 통해 공급되는 직류전류를 충전하고, 전압변환회로(170)를 통하여 디지털 회로(180)에 전원을 공급한다. 상기 전기이중층커패시터(150)는 제 1 시간 동안 충전되고, 상기 제 1 시간에 비해 상대적으로 긴 제 2 시간에 걸친 방전을 통해 상기 디지털 회로(180)에 전원을 공급할 수 있다. 여기서 상기 제 1 시간은 수초 내지 수십초를 말하고, 상기 제 2 시간은 수시간 내지 수십시간을 말한다.
상기 제어회로(160)는 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압을 검출하여 충전전압(V)이 충전개시전압(VL)보다 작으면 상기 충전회로(140)를 가동하여 상기 전기이중층커패시터(150)를 충전시키고, 충전전압(V)이 충전종료전압(VH)보다 크면 상기 충전회로(140)의 가동을 중단시켜 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전을 중단시킨다. 상기 제어회로(160)는 전압검출회로(162) 및 전원제어회로(161)를 포함하여 이루어진다.
상기 전압검출회로(162)는 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압을 검출하여 전원제어회로(161)에 충전의 개시와 정지를 명령한다.
상기 전원제어회로(161)는 상기 전압검출회로(162)의 명령에 따라 상기 충전회로(140)를 제어하여 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전을 실시하거나 중단한다. 이 때, 스위칭전원회로(141)의 작동에 필요한 바이어스 전류를 상기 전원제어회로(161)가 공급하거나 차단하기 때문에 상기 스위칭전원회로(141)가 작동을 중지했을 때, 교류전원(110)에서 발생하는 전력 손실은 제로(zero)가 될 수 있다.
상기 전압변환회로(170)는 상기 전기이중층커패시터(150)에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(180)에 공급하는 역할을 한다. 상기 전기이중충커패시터(150)의 충전전압(V)은 충전된 전기 에너지양에 따라서 변동하기 때문에 상기 전압변환회로(170)는 변동이 심한 충전전압(V)을 디지털 회로(180)에서 요구되는 안정된 전압으로 변환하여 상기 디지털 회로(180)에 공급한다. 상기 전압변환회로(170)는 통상의 정전압회로 또는 직류전압변환회로 등을 적용할 수 있다. 또한, 상기 전압변환회로(170)는 상기 디지털 회로(180)가 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V) 변동 범위 안에서 안정된 동작을 할 수 있는 경우에는 생략할 수 있다.
상기 제 1 다이오드(191)는 상기 충전회로(140)와 상기 제어회로(160) 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로(140)의 출력전류를 상기 제어회로(160)의 전원으로 공급할 수 있다. 이로 인해, 시정수회로(131)의 시정수를 짧게 할 수 있다. 여기서 충전회로(140)는 스위칭전원회로(141)를 말한다.
상기 제 1 다이오드(191)는 상기 전기이중층커패시터(150)로부터 상기 제어회로(160)에 공급되는 전원전류가 상기 충전회로(140)로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 2 다이오드(192)는 상기 전기이중층커패시터(150)와 상기 제어회로(160) 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전류를 상기 제어회로(160)의 전원으로 공급한다.
상기 제 2 다이오드(192)는 상기 충전회로(140)로부터 제어회로(160)에 공급되는 전원전류가 상기 전기이중층커패시터(150)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 여기서 충전회로(140)는 스위칭전원회로(141)를 말한다. 또한, 상기 제 2 다이오드(192)는 상기 기동회로(130)로부터 제어회로(160)에 공급되는 전원전류가 상기 전기이중층커패시터(150)로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치의 동작을 도시한 그래프이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치의 변환효율을 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하여, 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
T1의 시점에 디지털 전자기기를 교류전원(110)에 연결하면 시정수회로(131)는 짧은 시정수의 시간 동안 전류를 흘려 기동전원회로(132)를 트리거하여 상기 기동전원회로(132)를 턴온시킨다. 상기 시정수회로(131)의 트리거에 의해 턴온된 상기 기동전원회로(132)는 정류회로(120)에 의해 정류된 높은 전압의 직류전압을 사용하여 제어회로(160)에 전원전류를 공급한다. 상기 기동전원회로(132)는 기동전원 차단회로(133)가 작동하여 상기 기동전원회로(132)의 작동을 중지시킬 때까지 온 상태를 유지한다.
상기 기동전원회로(132)에서 전원을 공급받은 상기 제어회로(160)가 작동을 개시하면 전압검출회로(162)는 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)을 검출한다. 그러나 아직은 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압이 없기 때문에 상기 전압검출회로(162)는 전원제어회로(161)에 온명령을 전달한다. 상기 전압검출회로(162)로부터 온 명령을 전달받은 상기 전원제어회로(161)는 상기 기동전원회로(132)에서 공급된 전류를 이용하여 스위칭전원회로(141)에 바이어스 전류를 공급하여 상기 스위칭전원회로(141)를 작동시킨다.
상기 스위칭전원회로(141)는 과전류제한회로(142)를 통하여 상기 전기이중층커패시터(150)를 충전시키고, 한편으로는 제 1 다이오드(191)를 통해서 상기 제어회로(160)에 전원전류를 공급한다. 또한, 상기 스위칭전원회로(141)는 기동전원 차단회로(133)에 전압을 공급하여 상기 기동전원 차단회로(133)가 상기 기동전원회로(132)를 차단하여 작동을 중지시킴으로써 미세전력용 전원장치(100)의 전력효율을 높일 수 있다. 이때부터 상기 제어회로(160)는 상기 스위칭전원회로(141)에서 상기 제 1 다이오드(191)를 통하여 공급되는 전류에 의해서 작동한다.
상기 스위칭전원회로(141)에서 낮은 전압으로 변환된 출력전류는 과전류제한회로(142)를 통해 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된다. 이때 초기의 전기이중층커패시터(150)에는 충전된 전기에너지가 없기 때문에 상기 전기이중층커패시터(150)로 과대한 전류가 유입되면서 상기 스위칭전원회로(141)가 파괴될 수 있다. 그러나 상기 과전류제한회로(142)가 상기 전기이중층커패시터(150)로 흐르는 전류를 제한함으로써, 상기 스위칭전원회로(141)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 충전회로(140)의 동작으로 상기 전기이중층커패시터(150)는 충전되고, T2의 시점에 이르면 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)은 충전종료전압(VH)에 도달한다. 상기 충전전압(V)이 충전종료전압(VH)에 도달하면 전압검출회로(162)는 전원제어회로(161)에 오프명령을 전달한다. 그러면 상기 전원제어회로(161)는 스위칭전원회로(141)에 공급되는 바이어스 전류를 차단하여 상기 스위칭전원회로(141)의 작동을 중지시킨다. 상기 스위칭전원회로(141)의 작동이 중지되면 교류전원(110)에서 공급되는 전원을 사용하지 않으므로, 이에 따른 전력 손실이 발생하지 않는다. 따라서 외부에서 감지되는 소비전력은 제로(zero)가 된다. 또한, 상기 스위칭전원회로(141)의 작동이 중지되면 제 1 다이오드(191)를 통하여 공급되는 전류 역시 차단되고, 이때부터 제어회로(160)는 상기 전기이중층커패시터(150)에서 제 2 다이오드(192)를 통해 공급되는 전류에 의해 작동한다. 이렇게 충전회로(140)에서의 전류 공급이 없는 상태에서 디지털 회로(180)가 작동을 하여 전류를 소비하기 때문에 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전압은 서서히 하강한다.
T3의 시점에 이르면 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)은 충전개시전압(VL)에 도달하게 된다. 상기 전압검출회로(162)는 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)을 감지하여 상기 전원제어회로(161)에 온명령을 전달한다. 상기 전압검출회로(162)로부터 온명령을 전달받은 상기 전원제어회로(161)는 상기 스위칭전원회로(141)에 바이어스 전류를 공급하여 스위칭전원회로(141)가 작동을 재개하도록 한다. 그리고 상기 스위칭전원회로(141)는 작동을 재개하여 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전을 시킨다. 여기서 스위칭전원회로(141)는 충분한 효율을 확보할 수 있을 만큼 큰 전류로 전압을 변환하기 때문에 높은 변환효율을 얻을 수 있다. 또한, 상기 스위칭전원회로(141)는 상기 전기이중층커패시터(150)에 수초 내지 수십초 이내의 짧은 시간동안 충전을 완료시킨 후 작동이 중지되기 때문에 전력 손실을 최소화 할 수 있다. 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전이 완료된 T4의 시점에서 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)은 충전종료전압(VH)에 도달한다.
통상적으로 이차전지나 전기이중층커패시터를 충전할 때는 만충전을 되도록 정전류충전으로 적정의 충전전압(V)에 도달한 다음에도 지속적으로 전류를 흘려주는 정전압충전을 실시해야 한다. 그러나 만충전을 위한 정전압충전에서는 충전전류가 적어 스위칭전원회로의 변환효율이 떨어지고 충전시간이 오래 소요되기 때문에 에너지 효율은 크게 악화된다. 그러므로 본 발명에서는 상기 전기이중층커패시터(150)를 충전할 때, 정전류충전만 하고 정전압충전을 제외함으로써 충전시간을 극단적으로 단축하고 충전에너지 효율을 극대화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전종료전압(VH)은 정전류충전이 종료되는 전압으로 설정한다.
도 3을 참조하면, 종래의 미세전력용 전원장치는 높은 전압에서 낮은 전압으로 전압을 변환하는 과장에서 스위칭전원회로가 원활한 동작을 하기 위하여 자체에서 소비되는 전력이 필요하기 때문에 출력전력이 미미할 때에는 변환효율이 극도로 악화된다. 따라서 본 발명에서는 변환전력을 스위칭전원회로(141) 자체에서 소비되는 전력량에 비하여 충분히 큰 수준까지 키워서 변환효율을 개선시킬 수 있다.
T4의 시점에서 상기 전기이중층커패시터(150)의 충전전압(V)이 충전종료전압(VH)에 도달하면, 상기 전압검출회로(162)는 상기 전원제어회로(161)에 오프 명령을 전달한다. 그러면 상기 전원제어회로(161)는 상기 스위칭전원회로(141)에 공급되는 바이어스 전류를 차단하여 상기 스위칭전원회로(141)의 작동을 중지시킨다. 이 때 외부에서 관측되는 전력 손실은 제로(zero)가 된다. 그리고 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전기에너지는 전압변환회로(170)를 통해 디지털 회로(180)에 전원으로 공급된다. 이 때 상기 디지털 회로(180)에서 소비되는 전력은 매우 미미한 값이기 때문에 상기 디지털 회로(180)는 상기 전기이중층커패시터(150)에 충전된 전기에너지를 수 시간 내지 수십 시간에 걸쳐서 사용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치(100)는 전기이중층커패시터(150)를 사용하여 수초 내지 수십 초의 짧은 시간동안 충전한 전기에너지를 장시간에 걸쳐서 디지털 회로(180)에 전원으로 공급함으로써 전원 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세전력용 전원장치(100)는 변환전력을 스위칭전원회로(141) 자체에서 소비되는 전력량에 비하여 충분히 큰 수준까지 키워서 변환효율을 개선시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 4에 도시된 미세전력용 전원장치(200)는 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)와 유사하다. 따라서 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 교류전원(210)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(200)는 상기 교류전원(210)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(220), 상기 정류회로(220)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(240), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(250), 상기 전기이중층커패시터(250)의 충전전압(V)을 감지하고 제어하는 제어회로(260), 상기 전기이중층커패시터(250)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(280)에 공급하는 전압변환회로(270)를 포함한다. 또한, 상기 미세전력용 전원장치(200)는 상기 정류회로(220)와 상기 충전회로(240) 사이에 전기적으로 연결된 기동회로(230) 및 상기 전기이중층커패시터(250)와 상기 제어회로(260) 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(292)를 포함한다.
상기 기동회로(230)는 시정수회로(231), 기동전원회로(232) 및 기동전원 차단회로(233)를 포함하여 이루어진다. 상기 기동전원 차단회로(233)는 전기이중층커패시터(250)의 충전전압(V)을 측정하여 상기 기동전원회로(232)의 차단시점을 설정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치(200)는 스위칭전원회로(241)에서 제어회로(260)로 전류를 공급하는 제 1 다이오드가 필요하지 않다. 또한, 전기이중층커패시터(250)에 충분한 충전이 이루어질 때까지 기동전원회로(232)가 작동하기 때문에 안정된 기동이 가능하다. 여기서 상기 기동전원회로(232)가 작동하는 시간이 길어지기 때문에 기동시의 전력효율이 저하될 수 있지만, 기동회로(230)가 작동하는 것은 디지털 전자기기를 최초로 교류전원(210)에 연결하는 단 한번에 불과하므로 기동시의 전력효율이 그다지 영향을 미치지 않는다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 5에 도시된 미세전력용 전원장치(300)는 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)와 유사하다. 따라서 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 교류전원(310)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(300)는 상기 교류전원(310)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(320), 상기 정류회로(320)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(340), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(350), 상기 전기이중층커패시터(350)의 충전전압(V)을 감지하고 제어하는 제어회로(360), 상기 전기이중층커패시터(350)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(380)에 공급하는 전압변환회로(370)를 포함한다. 또한, 상기 미세전력용 전원장치(300)는 상기 정류회로(320)와 상기 충전회로(340) 사이에 전기적으로 연결된 기동회로(330), 상기 충전회로(340)와 상기 제어회로(360) 사이에 전기적으로 연결된 제 1 다이오드(391) 및 상기 전기이중층커패시터(350)와 상기 제어회로(360) 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(392)를 포함한다.
상기 기동회로(330)는 시정수회로(331) 및 기동전원회로(332)를 포함하여 이루어진다. 상기 기동회로(330)는 시정수회로(331)의 시정수를 스위칭전원회로(241)가 충분한 안정을 찾을 수 있는 시점까지 길게 함으로써, 기동전원 차단회로가 필요하지 않다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원회로(300)는 기동회로(330)에서 기동전원 차단회로를 생략하여 회로를 단순화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 6에 도시된 미세전력용 전원장치(400)는 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)와 유사하다. 따라서 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 6에서 도시된 바와 같이, 교류전원(410)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(400)는 상기 교류전원(410)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(420), 상기 정류회로(420)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(440), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(450), 상기 전기이중층커패시터(450)의 충전전압(V)을 감지하고 제어하는 제어회로(460), 상기 전기이중층커패시터(450)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(480)에 공급하는 전압변환회로(470)를 포함한다. 또한, 상기 미세전력용 전원장치(400)는 상기 정류회로(420)와 상기 충전회로(440) 사이에 전기적으로 연결된 기동회로(430) 및 상기 전기이중층커패시터(450)와 상기 제어회로(460) 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(492)를 포함한다.
상기 기동회로(430)는 시정수회로(431) 및 기동전원회로(432)를 포함하여 이루어진다. 상기 기동회로(430)는 시정수회로(431)의 시정수를 전기이중층커패시터(450)에 적정한 수준의 충전이 이루어질 때까지 길게 함으로써, 기동전원 차단회로가 필요하지 않다. 또한, 스위칭전원회로(441)에서 제어회로(460)에 전류를 공급하는 제 1 다이오드도 필요하지 않다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원회로(400)는 기동전원 차단회로 및 제 1 다이오드를 생략하여 회로를 단순화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 7에 도시된 미세전력용 전원장치(500)는 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)와 유사하다. 따라서 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 7에서 도시된 바와 같이, 교류전원(510)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(500)는 상기 교류전원(510)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(520), 상기 정류회로(520)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(540), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(550), 상기 전기이중층커패시터(550)의 충전전압(V)을 감지하고 제어하는 제어회로(560), 상기 전기이중층커패시터(550)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(580)에 공급하는 전압변환회로(570)를 포함한다. 또한, 상기 미세전력용 전원장치(500)는 상기 정류회로(520)와 상기 충전회로(540) 사이에 전기적으로 연결된 기동회로(530), 상기 충전회로(540)와 상기 제어회로(560) 사이에 전기적으로 연결된 제 1 다이오드(591) 및 상기 전기이중층커패시터(550)와 상기 제어회로(560) 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(292)를 포함한다.
상기 충전회로(540)는 스위칭전원회로(541)로 구성된다. 상기 스위칭전원회로(541)는 전류제한 기능을 보유할 수 있다. 또한, 상기 스위칭전원회로(541)는 정전류 방식으로 이루어질 수 있다. 따라서 상기 충전회로(540)는 과전류제한회로가 필요하지 않다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 8에 도시된 미세전력용 전원장치(600)는 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)와 유사하다. 따라서 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 8에서 도시된 바와 같이, 교류전원(610)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(600)는 상기 교류전원(610)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(620), 상기 정류회로(620)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(640), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(650) 및 상기 전기이중층커패시터(650)의 충전전압(V)을 감지하고 제어하는 제어회로(660)를 포함한다. 또한, 상기 미세전력용 전원장치(600)는 상기 정류회로(620)와 상기 충전회로(640) 사이에 전기적으로 연결된 기동회로(630), 상기 충전회로(640)와 상기 제어회로(660) 사이에 전기적으로 연결된 제 1 다이오드(691) 및 상기 전기이중층커패시터(650)와 상기 제어회로(660) 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(692)를 포함한다.
상기 전기이중층커패시터(650)에 충전된 전압은 디지털 회로(680)의 전원으로 쓰인다. 상기 디지털 회로(680)는 동작전압의 범위가 넓어서 상기 전기이중층커패시터(650)에 충전된 전압을 바로 사용할 수 있으므로 전압변환회로가 필요하지 않다. 여기서, 상기 전기이중층커패시터(650)의 충전개시전압(VL)과 충전종료전압(VH) 사이의 폭은 상기 디지털 회로(680)의 동작전압 범위 이내로 설정해야 한다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치(600)는 전압변환회로를 생략함으로써, 원가를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치(600)는 전압변환회로를 생략하여 전압변환회로에서 발생하는 전력 손실도 막을 수 있으므로 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치를 도시한 회로도이다. 도 9에 도시된 미세전력용 전원장치(700)는 도 1에 도시된 미세전력용 전원장치(100)와 유사하다. 따라서 여기서는 그 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 교류전원(710)을 사용하여 동작하는 디지털 전자기기의 미세전력용 전원장치(700)는 상기 교류전원(710)을 직류전압으로 정류시키는 정류회로(720), 상기 정류회로(720)에서 정류된 직류전압을 다른 레벨로 변환시키는 충전회로(740), 상기 하강된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터(750), 상기 전기이중층커패시터(750)의 충전전압(V)을 감지하고 제어하는 제어회로(760), 상기 전기이중층커패시터(750)에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로(780)에 공급하는 전압변환회로(770)를 포함한다.
상기 충전회로(740)는 스위칭전원회로(741) 및 과전류제한회로(742)를 포함하여 이루어진다. 상기 스위칭전원회로(741)는 상기 전원제어회로(761)로부터 전류 공급이 없을 때에 언제든지 턴온 될 수 있도록 바이어스 전류를 스위칭전원회로(741) 내에서 공급한다. 또한, 상기 스위칭전원회로(741)는 전원제어회로(761)에서 공급되는 전류를 이용하여 스위칭전원회로(741)의 바이어스 전류를 차단하기 때문에 기동회로가 필요하지 않다.
도 2를 참조하여, 도 9에 도시된 미세전력용 전원장치의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
T1의 시점에서 디지털 전자기기를 최초로 교류전원(710)에 연결하면, 상기 전기이중층커패시터(750)에는 충전된 전기 에너지가 없기 때문에 상기 제어회로(760)에 전원이 공급되지 않는다. 따라서 상기 제어회로(760)는 스위칭전원회로(741)를 오프 시킬 수 없으므로 상기 스위칭전원회로(741)는 스스로 턴온하여 작동을 개시한다. 상기 스위칭전원회로(741)가 작동하면 출력전류는 과전류제한회로(742)를 통하여 전기이중층커패시터(750)에 충전된다. 상기 전기이중층커패시터(750)의 충전전압(V)은 상승하고, T2의 시점에서 상기 충전전압(V)은 충전종료전압(VH)에 도달한다. 상기 충전전압(V)이 충전종료전압(VH)에 도달하기 이전에 상기 제어회로(760)는 상기 전기이중층커패시터(750)로부터 전원전압을 공급받았기 때문에 동작이 가능하다.
T2의 시점에서 상기 충전전압(V)이 충전종료전압(VH)에 도달하면 전압검출회로(762)는 전원제어회로(761)에 오프 명령을 전달하고, 상기 전원제어회로(761)는 스위칭전원회로(741)에 차단전류를 공급하여 상기 스위칭전원회로(741) 내부에서 공급되고 있는 바이어스 전류를 차단하여 동작을 중지시킨다. 그 후에 상기 충전전압(V)이 충전개시전압(VL)에 도달하면 상기 전원제어회로(761)는 스위칭전원회로(741)에 공급하던 차단전류를 중단시키고, 상기 스위칭전원회로(741)는 턴온되어 작동을 개시한다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세전력용 전원장치(700)는 회로를 간단하게 구성할 수 있으므로 원가를 절감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 미세전력용 전원장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기의 미세전력용 전원장치에 있어서,
    상기 교류전원에 전기적으로 연결되고, 상기 교류전원을 직류전압으로 정류시키는 정류회로;
    상기 정류회로에 전기적으로 연결되고, 상기 직류전압과 다른 레벨로 변환시키는 충전회로;
    상기 충전회로에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로에서 변환된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터;
    상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 감지하고 제어하는 제어회로; 및
    상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 안정된 전압으로 변환하여 디지털 회로에 공급하는 전압변환회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기이중층커패시터는 수초 내지 수십 초의 제 1 시간 동안 충전되고, 상기 제 1 시간에 비해 상대적으로 긴 제 2 시간에 걸친 방전을 통해 디지털 회로에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류회로와 상기 충전회로 사이에 전기적으로 연결된 기동회로를 포함하고,
    상기 기동회로는 시정수회로, 기동전원회로 및 기동전원 차단회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기동전원회로는 상기 시정수회로의 트리거에 의해 턴온되어 자기 유지 능력에 의하여 온 상태를 유지하고, 상기 기동전원 차단회로에 의하여 턴오프되는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 기동전원 차단회로는 스위칭전원회로의 출력에 의해 차단시점이 설정되는 것을 특징으로 하는 전원회로.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 기동전원 차단회로는 상기 전기이중층커패시터의 충전전압에 의해 차단시점이 설정되는 것을 특징으로 하는 전원회로.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 기동전원회로는 상기 시정수회로에 설정된 시정수동안 작동하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자기기는 교류전원에 최초로 연결될 때 상기 기동회로를 이용하여 작동을 개시하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전회로는
    상기 정류회로에서 정류된 전압을 상기 전기이중층커패시터에 충전할 수 있는 전압으로 변환시키는 스위칭전원회로와,
    상기 전기이중층커패시터로 과전류가 흐르는 것을 방지하는 과전류제한회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위칭전원회로는 바이어스 전류를 내부에서 취하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전회로는
    상기 정류회로에서 정류된 전압을 상기 전기이중층커패시터에 충전할 수 있는 전압으로 변환시키는 스위칭전원회로를 포함하고,
    상기 스위칭전원회로는 전류 제한 기능을 보유하거나 정전류 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전회로와 상기 제어회로 사이에 전기적으로 연결된 제 1 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 다이오드는 상기 충전회로의 출력전류를 상기 제어회로에 공급하고, 상기 전기이중층커패시터로부터 상기 제어회로에 공급되는 전원전류가 상기 충전회로로 흐르는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기이중층커패시터와 상기 제어회로 사이에 전기적으로 연결된 제 2 다이오드를 포함하고,
    상기 제 2 다이오드는 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전류를 상기 제어회로에 공급하고, 상기 충전회로로부터 상기 제어회로에 공급되는 전원전류가 상기 전기이중층커패시터로 흐르는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어회로는
    상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 검지하는 전압검출회로 및
    상기 충전회로를 제어하여 상기 전기이중층커패시터의 충전을 개시하거나 중단하는 전원제어회로를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전압검출회로는 상기 전기이중층커패시터에 충전된 전압을 감지하여 상기 전원제어회로에 충전개시 및 충전중단을 명령하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어회로는
    상기 전자기기가 최초로 교류전원에 연결될 때는 기동회로에서 공급되는 전류에서 전원을 취하고, 스위칭전원회로의 동작이 안정된 후에는 상기 스위칭전원회로에서 공급되는 전류에서 전원을 취하고, 상기 스위칭전원회로가 작동을 중지했을 때는 전기이중층커패시터에서 공급되는 전류에서 전원을 취하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  17. 교류전원을 사용하여 동작하는 전자기기의 미세전력용 전원장치에 있어서,
    상기 교류전원에 전기적으로 연결되고, 상기 교류전원을 직류전압으로 정류시키는 정류회로;
    상기 정류회로에 전기적으로 연결되고, 상기 직류전압과 다른 레벨로 변환시키는 충전회로;
    상기 충전회로에 전기적으로 연결되고, 상기 충전회로에서 변환된 직류전압을 충전하는 전기이중층커패시터; 및
    상기 전기이중층커패시터에 전기적으로 연결되고, 상기 전기이중층커패시터의 충전전압을 감지하고 제어하는 제어회로를 포함하고,
    상기 전기이중층커패시터는 충전된 전압을 디지털 회로에 공급하는 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전기이중층커패시터의 충전개시전압과 충전종료전압은 상기 디지털 회로의 동작 범위 이내로 설정된 것을 특징으로 하는 미세전력용 전원장치.
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