KR100306156B1 - 전자교환기내의직류전압변압기를병렬동작시키기위한방법및장치 - Google Patents

Abstract

전전자교환기의 전원공급 장치는 이중화 전원 공급을 위해 교환기내의 랙전체를 구성하는 6개의 쉘프를 상기 랙의 중앙에 위치한 에어 버플을 중심으로 상단 3개 쉘프와 하단 3개 쉘프 두 그룹으로 나누고, 그의 백 판넬에서 파워 케이블로 각 쉘프에 실장된 DC/DC 컨버터의 출력 +5V, -5V를 같은 극성끼리 병렬로 연결한 것을 특징으로 한다.

Description

전자교환기내의 직류전압 변압기를 병렬 동작시키기 위한 방법 및 장치

제1도는 일반적인 전전자교환기의 전원 및 접지 분배를 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 직류전압 변압기의 연결구성도.

제3도는 제2도에 따른 전류분배의 타임시퀀스 도면.

제4도는 본 발명의 직류전압 변압기의 내부회로도.

본 발명은 전자교환기의 전원공급 분야에 관한 것으로, 특히 전자교환기내의직류전압 변압기 (이하 DC/DC 컨버터라 칭함)를 전류분배 기술을 이용하여 병렬로 동작시키는 방법 및 그에 따른 장치에 관한 것이다.

일반적으로, TDX 계열의 전자교환기의 전원공급은 제1도와 같은 전원 분배시스템에 의해 수행된다. 제1도를 참조하면, 시스템은 정류기 102와 배터리 104를 가지는 주 배전반 100, 전원 분배랙 200, 및 시스탬 랙 300을 포함한다. 정류기 102는 교류전원을 공급받아 직류 -48V전압을 생성하며, 생성된 직류전압은 배터리 104를 통해 전원 분배랙 200에 공급한다. 전원 분배랙 200은 교환기내의 각 시스템 랙 300으로 시스템에 필요한 전원을 공급한다. 여기서, 정류기 102의 출력단에 병렬로 연결된 배터리 (Battery) 104는 AC 주전원 정전에 대비한 백업 (Back up)용 전원으로 사용된다. 상기 전원 분배랙 200에서 시스템 랙 300으로의 전원 공급은 각기 -48V (A),(S) 케이블로 분리되어 상기 시스템 랙 300내의 전원 버스 바 A,B로 공급되며, 필요시 시스템 랙 300내의 전원 소모량에 따라 2-5개 랙이 추가로 연결된다. 전원 접지 (-48V Return) 케이블은 -48V A,B에 공통으로 한개의 케이블로 시스템 랙에 연결된다. 상기 시스템 랙 300에서는 전원 분배 랙 200에서 공급되어 온 -48V를 받아 각 회로팩(PBA)에 사용되는 +5V, -5V등의 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터 302를 쉘프별, 기능별로 실장하고 있으며, 바로 여기서 시스템의 내부에서 실제로 사용되는 직류전원을 공급한다.

그러나, 상기 제1도와 같은 종래의 전원공급방식은 상기 DC/DC 컨버터 302가 쉘프당 1유닛으로 실장되어 가입자 512회선을 수용하는 구조로 되어 있으므로, 시스템 운용중 DC/DC 컨버터의 고장발생 또는 컨버터를 교체 실장시키기 위하여 컨버터를 탈장시에는 해당 컨버터를 파워오프해야 되는데, 이때 부하에 연결된 512회선의 가입자는 모두 일시적으로 전원공급이 중단되어 통화불능 상태로 되는 문제점이 있다. 이러한 DC/DC 컨버터의 고장은 컨버터 내의 각종 부품들이 보장 수명이 경과될때 일어나는 자연고장과, 컨버터 출력단에 연결된 각 회로팩의 고장으로 인한 컨버터의 고장발생등에 의해 유발된다.

또한, 교환기를 구성하는 각 기능별 블럭은 대부분 전원 이중화 또는 PBA (회로팩)가 이중화 되어 있어 액티브 측(Active side)의 장애 발생시 대기 측(Standby side)로 절체되어 시스템 실패를 최소화하고 있지만, 가입자 회선을 수용하는 회로팩의 컨버터는 그 수가 너무 많기 때문에 전원의 이중화 구조가 되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 전류분배 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가입자의 호통화에 지장을 주지 않고서도, 직류전압변압기를 탈착할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도에는 본 발명에 따른 직류전압 변압기간에 연결된 전원공급의 장치블럭도가 도시되어 있다. 제2도를 참조하면, 교환기내의 랙(Rack) 전체를 구성하는 6개의 쉘프(Shelf)를 랙의 중앙에 위치한 에어 버플(Air Baffle)을 중심으로 상단 3개 쉘프와 하단 3개 쉘프 두 그룹으로 나누고, 백 판넬(Back Panel)에서 파워 케이블(Power Cable)로 각 쉘프에 실장된 DC/DC 컨버터의 출력 +5V, -5V를 같은 극성끼리 병렬로 연결한다. 바로 이렇게 한 것이 제2도의 구성이며, 전류 분배버스는(Current share Bus)는 상기의 설명과 마찬가지로 백 판넬에서 전원 케이블로 병렬로 연결시킨다. 따라서, 제1,2,3 컨버터 21,31,41의 입 출력 라인은 각기 전류분배버스와 라인 Ll, L2의 연결에 의해 병렬동작 구조를 가지고 있게 된다.

이렇게 병렬로 연결된 3개의 DC/DC 컨버터 21,31,41의 출력은 전류분배 방식으로 동작을 하여 3개의 로드 쉘프 20,30,40에서 소모되는 전체 전류를 각각 1/3씩 분담을 한다.

제3도는 제2도의 구성에 의한 부하전류 변화에 따른 각 컨버터의 출력전류 변화량을 나타낸 것으로서, 교환기의 동작중 특정 컨버터가 장애로 인하여 제 기능을 상실하였을 경우 나머지 두개의 컨버터가 부하전류를 감지하여 전체 전류의 1/2씩 분담을 하여 공급하므로 2개의 컨버터로도 3개 쉘프에 전원을 공급하게 되는 것을 알 수 있게 한다. 제3도를 참조하면, 제3(a)도는 상기 제1컨버터, 제3(b)도는 상기 제2컨버터, 제3(c)도는 상기 제3컨버터에 대한 전류의 공급변화를 나타낸 것이며, 시점 T1에서 T2까지는 상기 제1컨버터만 파워 온을 유지할 경우이고, T2는 상기 제1,2컨버터가 모두파워 온을 유지하는 경우이고, 시점 T3는 상기 제1,2,3컨버터가 모두 온으로 된 경우이고, 시점 T4는 상기 제2컨버터가 파워 오프된 경우이고, T5는 상기 제2컨버터가 온으로 다시 유지된 경우를 나타낸다. 즉, 상기 제3도는 동작의 초기에 컨버터를 파워 온 시, 컨버터별로 전원의 입력 스위치가 따로 부착되어 있기 때문에 사용자가 3개 컨버터의 전원을 순차적으로 온 하게될 경우에 각 컨버터가 동작하는 시간에 따라 변화되는 출력 전류를 보여준다. 여기서, 처음으로 파워 온한 컨버터가 3개의 쉘프에 부하전류를 충분히 공급할 수 있는 것은 초기 파워 온시에는 가입자회로 팩이 실질적인 통화 서어비스를 하지 않으므로 소모되는 전류량도 작기 때문이다. 그러므로 부하전류가 최대 일때의 전류량의 반정도로도 컨버터에 과부하를 유발시키지는 않는다. 각 DC/DC 컨버터의 출력전류 산출은 1쉘프 최대 소비전류의 150퍼센트까지 출력토록 설계하여 3개 쉘프에 2대의 DC/DC가 실장되고 각 쉘프의 소비전력이 최대인 악 조건에서도 동작상 무리가 따르지 않게 하는 것이 바람직하다. 예를들어 쉘프 1개의 최대 소모전류를 100 이라고 가정하면 컨버터 1대의 최대출력전류를 150으로 설계하면 좋다. 전류분배 버스는 각 컨버터에서 자기측 출력전류와 전압을 감지하여 다른 컨버터와 이를 비교하여 각 컨버터의 출력을 균등하게 가져가기 위해 사용되는 신호선으로서 입, 출력이 가능하며 +5V, -5V 전원 각각에 1개씩 할당되어 있는 것을 알 수 있다.

상기 각각의 컨버터의 내부 회로는 제4도에 도시되어 있다. 제4도를 참조하면, 컨버터 302의 입력은 음전압 48볼트로서 입력되며, 출력은 제2도의 전류 분배버스가 된다. 정상 동작하에서, 블럭 304내의 MCT-01의 1차측 코일에 전류가 흘러 2차측에 전압이 유기된다. 이 전압은 다이오드를 통해 정류되어 블럭 306내의 전류 증폭기 308의 입력으로 제공된다. 여기서, 이 전압을 Y라고 가정하면, 이 Y는 20배 증폭되어 20 Y가 된다. 조정 증폭기 312는 비교 증폭기 314의 전압과 상기 20Y의 출력전압을 비교하여 그 차만큼의 전압으로 트랜지스터 Q1의 베이스를 구동시킨다.

상기 조정 증폭기 312의 출력은 초기 상태에는 부 전압이 50mV 더 높으므로 로우가 되어 상기 Q1이 오프된다. 이러한 초기 상태를 가지는 로드 분배회로 306은 서로 전류 분배버스를 통해 연결되어 있다. 만약 자신의 출력이 전류분배 버스의 전압보다 50mV이상 낮아지게 되면 조정 증폭기의 출력은 하이로 되고, 이에 따라 상기 트랜지스터 Q1은 온 된다. 따라서, 상기 트랜지스터 Q1 이 온되어 제4도내의 단자 Sense + 에 인가되면, 전압이 현재의 Vout에서,으로 떨어지게 되고 제어모듈은 실제 출력이 Vout인데도 Q1의 턴온에 의해이 출력되고 있다고 인식을 하게 된다.

그러므로 외부의 제어모듈은 상기 Sense전압이 Vout이 될때까지 증가시킨다.

그렇게 되면 Vout의 전압 증가 뿐만아니라 MCT-01의 1차측 전류가 증가하여 상기 증폭기 308에 인가되는 전압이 상승한다. 이 전압상승은 조정 증폭기 312의 출력이 로우가 될 때까지 계속된다. Vout이 증가하게 되면 다른 DC/DC 컨버터의 출력은 서서히 감소하게 되며 이로 인해 전류분배 버스의 전압은 감소하게 된다. 이 감소는 병렬로 연결된 모든 DC/DC 컨버터의 출력이 비슷한 레벨에 이를 때까지 진행된다.

만약, 전류 분배기능이 포함되지 않은 DC/DC 컨버터의 출력을 병렬로 묶어서 동작시키게 되면, 컨버터 중 출력전압이 낮은쪽 컨버터의 출력은 마치 출력단이 오픈된 것처럼 되고 전압이 높은쪽이 항상 풀 로드(Full Load)로 동작하여 컨버터의 신뢰도는 떨어지게 될 것이다. 본 발명에서는 이러한 문제를 상기한 바와 같이 아울러 개선하였다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 가진다. 이러한 효과는 현재 사용되는 모든 DC/DC 컨버터를 본 발명과 같이 바꿀 경우 그 효과는 더 커질것으로 여겨진다.

첫째로, 시스템 운용중 임의의 DC/DC 컨버터가 고장이 발생하여 제 기능을 상실하였을 경우 종래에는 이 고장난 컨버터를 교체하기 이전까지 해당 쉘프내에 수용된 512회선의 가입자는 통화를 할 수가 없었으나 병렬동작 형태로 할 경우에는 병렬로 연결된 다른 두 컨버터가 전원을 계속하여 공급해 주므로 시스템 운용의 신뢰도를 훨씬 좋게 할 수 있다.

둘째로, 동시에 두개의 컨버터가 고장이 나지 않는 한 컨버터 고장으로 인한 가입자의 통화불능 시간은 없게 된다.

셋째로, 시스템 운용중 DC/DC컨버터를 교체실장키 위해서 종래에는 가입자 통화량이 적은 심야에 작업을 하거나 통화중인 가입자를 강제 절단하여 교체작업을 하였으나, 본 발명의 방법을 적용하면 가입자 통화에 지장을 주지 않고도 작업을 할 수 있어 시스템 운용이 상당이 용이하게 되며, 종래에는 가입자 통화량이 많은 쉘프의 DC/DC컨버터는 부하전류에 따라 발생되는 컨버터 자체의 열이 높아지게 되어 통화량이 적은 쉘프의 컨버터와 수명을 비교해 보면, 열이 높은쪽의 컨버터가 수명이 떨어지게 되나, 이 방법으로 하게 되면 3개 쉘프에서 소모되는 전체 부하전류를 3개의 컨버터가 1/3씩 고르게 부하전류를 분담하므로 각 컨버터의 자체 열이 줄어들어 컨버터의 전체적인 수명 및 신뢰도가 향상된다.

Claims (4)

1. 전자교환기의 가입자 카드로의 전원공급 방법에 있어서, 상기 교환기의 랙을 구성하는 쉘프들을 두 그룹으로 나누고, 각 그룹의 쉘프들 내에 실장된 직류전압변압기들의 각 출력단을 동일극성끼리 전류분배 버스로써 병렬 연결한 것을 특징으로 하는 방법.
2. 전전자 교환기의 전원 분배장치에 있어서, 전전자 교환기의 가입자 회로로의 전원공급을 담당하는 DC/DC 컨버터의 출력을 병렬로 묶어서 용장적으로 동작되게하기 위한 전원 케이블을 상기 교환기의 쉘프내에 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 전전자 교환기의 전원 공급장치에 있어서, 상기 교환기의 랙을 구성하는 쉘프들을 두 그룹으로 나누고, 각 그룹의 쉘프들 내에 실장된 AC/DC 컨버터들의 각 출력단을 동일극성끼리 전류분배 케이블로써 병렬 연결한 것을 특징으로 하는 장치.
4. 전자 교환기의 이중화 전원 공급장치에 있어서, 교환기내의 랙전체를 구성하는 6개의 쉘프를 상기 랙의 중앙에 위치한 에어 버플을 중심으로 상단 3개 쉘프와 하단 3개 쉘프 두 그룹으로 나누고, 그의 백 판넬에서 파워 케이블로 각 쉘프에 실장된 DC/DC 컨버터의 출력 +5V, -5V를 같은 극성끼리 병렬로 연결한 것을 특징으로 하는 장치.