KR101104786B1

KR101104786B1 - Ｉｇｂｔ를 이용한 비상 전원 공급 회로

Info

Publication number: KR101104786B1
Application number: KR1020110042903A
Authority: KR
Inventors: 박흥석
Original assignee: 동림지앤텍(주)
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-01-12

Abstract

본 발명은 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로에 관한 것이다.
본 발명에서는 고성능 IGBT를 사용하여 기존 LDD 보다 빠른 응답성으로 최상의 안정성을 이루고자 했고, 자석 구동기의 내부 방열판에 통합 설치하여 기존 패널 내부에 설치한 방식보다 간단하게 구성되도록 하였다. 또한, 수명을 2배 이상 연장하고, 비용을 2배 이상 줄여주는 과제를 해결하고자 했다. 본 발명은 자석 제어기를 사용하는 모든 회사에서 안정된 비상 전원 공급 시스템으로 공장 작업자, 설비 등을 지킬 수 있을 것이며, 또한, 자석 제어 패널의 제작에 있어 비용 절감과 조립 작업이 간편해지는 효과가 있다.

Description

ＩＧＢＴ를 이용한 비상 전원 공급 회로{Emergency power supply circuit using IGBT}

본 발명은 비상 전원 공급 회로에 관한 것으로, 상세하게는 자석 리프트 중에 정전 또는 이상 발생시 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor; 이하 'IGBT'라 함)를 이용하여 비상 전원을 공급하는 회로에 관한 것이다.

일반적으로 산업 현장에 설치되어 사용되는 자석 비상 전원 공급 회로는 직류용 전자 접촉기(Lighty Doped Drain; 이하 'LDD'라 함)를 전기 패널 내부에 설치하여 사용하고 있다. 이와 같은 자석 비상 전원 회로는 느린 반응 속도와 비싼 가격, 접점의 수명이 짧다는 단점이 있었다.

본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 기존 LDD에 비해 응답 속도가 빠른 전력 전자소자 IGBT를 사용함으로써 비상 전원을 빠른 속도로 투입시켜 자석에 부착된 물체의 낙하를 방지할 수 있는 비상 전원 공급 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로는 자석의 구동을 위한 비상 전원을 공급하는 배터리; 및 상기 자석에 부착된 물체를 이동 중에 3상 전원을 점검하여 정전이나 시스템 고장의 감지에 대응하는 제1하이 레벨 제어 신호가 베이스에 인가됨에 따라 턴-온하여 상기 배터리로부터의 상기 비상 전원에 비례하는 전류를 컬렉터 및 이미터를 통하여 상기 자석에 공급하는 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로는 상기 정전이나 시스템 고장의 감지에 대응하는 제2하이 레벨 제어 신호가 베이스에 인가됨에 따라 턴-온하여 상기 자석을 통과한 상기 전류를 상기 배터리로 피드백하는 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터; 캐소드가 상기 배터리에 연결되고 애노드가 상기 제1절연성 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 연결되어 상기 배터리로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제1다이오드; 캐소드가 상기 배터리의 네가티브 단자에 연결되고 애노드가 상기 제1다이오드의 캐소드에 연결되어 상기 제1다이오드를 통하여 상기 배터리로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제2다이오드; 일 단자가 상기 제1다이오드의 애노드와 상기 제2다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 타 단자가 상기 제2다이오드의 캐소드에 연결되어 노이즈를 제거하는 제1커패시터; 캐소드가 상기 배터리의 네가티브 단자와 상기 제2다이오드의 캐소드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터에 연결되어 상기 제1 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제3다이오드; 캐소드가 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터와 상기 제3다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터와 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 사이의 접점에 연결되어 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제4다이오드; 캐소드가 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터에 연결되고 애노드가 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 연결되어 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제5다이오드; 캐소드가 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터와 상기 제5다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 제4다이오드의 애노드에 연결되어 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제6다이오드; 및 일 단자가 상기 제5다이오드의 캐소드에 연결되고 타 단자가 제6다이오드의 애노드에 연결되어 노이즈를 제거하는 제2커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 고성능 IGBT를 사용하여 기존 LDD 보다 빠른 응답성으로 최상의 안정성을 이루고자 했고, 자석 구동기의 내부 방열판에 통합 설치하여 기존 패널 내부에 설치한 방식보다 간단하게 구성되도록 하였다. 또한, 수명을 2배 이상 연장하고, 비용을 2배 이상 줄여주는 과제를 해결하고자 했다. 본 발명은 자석 제어기를 사용하는 모든 회사에서 안정된 비상 전원 공급 시스템으로 공장 작업자, 설비 등을 지킬 수 있을 것이며, 또한, 자석 제어 패널의 제작에 있어 비용 절감과 조립 작업이 간편해지는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술로서 정전이 감지되면, 자석 구동기에서 LDD를 "온"시켜 배터리 전원을 자석에 투입하는 비상 전원 회로이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로를 나타낸 회로도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 기술로서 정전이나 고장이 감지되면, 자석 구동기에서 IGBT를 "온"시켜 배터리 전원을 자석에 투입하는 비상 전원 공급 회로이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로는 배터리(210), 제1IGBT(IGBT 1), 제2IGBT(IGBT 2), 제1다이오드(BD), 제2다이오드(FD), 제1커패시터(Cs1), 제3다이오드(D3), 제4다이오드(D4), 제5다이오드(D5), 제6다이오드(D6), 및 제2커패시터(Cs2)를 포함한다.

배터리(210)는 자석(200)의 구동을 위한 비상 전원을 공급한다.

제1IGBT(IGBT 1)는 상기 자석(200)에 부착된 물체를 이동 중에 3상 전원(도시안됨)을 점검하여 정전이나 시스템 고장의 감지에 대응하는 제1하이 레벨 제어 신호가 베이스에 인가됨에 따라 턴-온 하여 상기 배터리(210)로부터의 상기 비상 전원에 비례하는 전류를 컬렉터 및 이미터를 통하여 상기 자석(200)에 공급한다.

제2IGBT(IGBT 2)는 상기 정전이나 시스템 고장의 감지에 대응하는 제2하이 레벨 제어 신호가 베이스에 인가됨에 따라 턴-온 하여 상기 자석(200)을 통과한 상기 전류를 상기 배터리로 피드백한다.

제1다이오드(BD)는 캐소드가 상기 배터리(210)에 연결되고 애노드가 상기 제1절연성 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT 1)의 컬렉터에 연결되어 상기 배터리(210)로 역방향 전류가 흐르지 않도록 한다.

제2다이오드(FD)는 캐소드가 상기 배터리(210)의 네가티브 단자에 연결되고 애노드가 상기 제1다이오드(BD)의 캐소드에 연결되어 상기 제1다이오드(BD)를 통하여 상기 배터리(210)로 역방향 전류가 흐르지 않도록 한다.

제1커패시터(Cs1)는 일 단자가 상기 제1다이오드(BD)의 애노드와 상기 제2 다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 타 단자가 상기 제2다이오드(FD)의 캐소드에 연결되어 노이즈를 제거한다.

제3다이오드(D3)는 캐소드가 상기 배터리(210)의 네가티브 단자와 상기 제2 다이오드(FD)의 캐소드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 상기 제1IGBT(IGBT 1)의 이미터에 연결되어 상기 제1IGBT(IGBT 1)로 역방향 전류가 흐르지 않도록 한다.

제4다이오드(D4)는 캐소드가 상기 제1IGBT(IGBT 1)의 이미터와 상기 제3다이오드(D3)의 애노드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 상기 제1IGBT(IGBT 1)의 컬렉터와 상기 제2IGBT(IGBT 2)의 컬렉터 사이의 접점에 연결되어 상기 제1IGBT(IGBT 1)의 이미터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 한다.

제5다이오드(D5)는 캐소드가 상기 제2IGBT(IGBT 2)의 이미터에 연결되고 애노드가 상기 제2IGBT(IGBT 2)의 컬렉터에 연결되어 상기 제2IGBT(IGBT 2)의 이미터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 한다.

제6다이오드(D6)는 캐소드가 상기 제2IGBT(IGBT 2)의 컬렉터와 상기 제5다이오드(D5)의 애노드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 제4다이오드(D4)의 애노드에 연결되어 상기 제1IGBT(IGBT 1)의 컬렉터 역방향 전류가 흐르지 않도록 한다.

제2커패시터(Cs2)는 일 단자가 상기 제5다이오드의 캐소드에 연결되고 타 단자가 제6다이오드의 애노드에 연결되어 노이즈를 제거한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 자석 구동기(100)에서 리프팅 할 때, 공장 내에 설치되어있는 자석 설비가 정전이나 시스템 이상이 발생한 경우 자석에 부착되어 있는 물체를 비상 전원(배터리)을 공급하여 낙하를 방지하기 위하여 회로를 동작시키는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 자석 구동기(100)에서 3상전원(도시안됨), 즉 R 상, S 상, T 상을 체크하여, 정전 유·무를 판단한 후 정전이나 시스템 이상이라고 판단되면, AC 입력 전원을 단전시키고 배터리 전원을 투입시킨다. 배터리 전원 투입은 자석 구동기에서 G1과 G2에 “하이" 신호를 제1IGBT(IGBT1) 및 제2IGBT(IGBT 2)에 각각 입력시키면, 배터리 전류가 제1다이오드(BD)인 블록 다이오드를 통과하고 IGBT1의 컬렉터 (2)에서 이미터(3)로 흘러 자석 MP(+)에서 MN(-)으로 통과를 한 후 제2 IGBT(IGBT 2)의 컬렉터(2)에서 이미터(3)로 흐르게 된다. 결국 정전이나 고장이 발생해도 자석에 직류 전류를 빠른 속도(약 100)로 투입이 가능하다.

IGBT가 스위칭 소자이지만 본 회로에서는 스위칭을 하지　않고, "하이", "로우" 상태를 유지함으로써 소자의 수명을 연장시켰다.

100 : 자석 구동기
200 : 자석
210 : 배터리
IGBT 1 : 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터
IGBT 2 : 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터
BD, FD, D3, D4, D5, D6 : 다이오드
Cs1, Cs2 : 커패시터

Claims

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자석의 구동을 위한 비상 전원을 공급하는 배터리와;
상기 자석에 부착된 물체를 이동 중에 3상 전원을 점검하여 정전이나 시스템 고장의 감지에 대응하는 제1하이 레벨 제어 신호가 베이스에 인가됨에 따라 턴-온하여 상기 배터리로부터의 상기 비상 전원에 비례하는 전류를 컬렉터 및 이미터를 통하여 상기 자석에 공급하는 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터와;
상기 정전이나 시스템 고장의 감지에 대응하는 제2하이 레벨 제어 신호가 베이스에 인가됨에 따라 턴-온하여 상기 자석을 통과한 상기 전류를 상기 배터리로 피드백하는 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로에 있어서,
캐소드가 상기 배터리에 연결되고 애노드가 상기 제1절연성 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 연결되어 상기 배터리로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제1다이오드;
캐소드가 상기 배터리의 네가티브 단자에 연결되고 애노드가 상기 제1다이오드의 캐소드에 연결되어 상기 제1다이오드를 통하여 상기 배터리로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제2다이오드;
일 단자가 상기 제1다이오드의 애노드와 상기 제2다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 타 단자가 상기 제2다이오드의 캐소드에 연결되어 노이즈를 제거하는 제1커패시터;
캐소드가 상기 배터리의 네가티브 단자와 상기 제2다이오드의 캐소드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터에 연결되어 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제3다이오드;
캐소드가 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터와 상기 제3다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터와 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 사이의 접점에 연결되어 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제4다이오드;
캐소드가 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터에 연결되고 애노드가 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터에 연결되어 상기 제2 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 이미터로 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제5다이오드;
캐소드가 상기 제2절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터와 상기 제5다이오드의 애노드 사이의 접점에 연결되고 애노드가 제4다이오드의 애노드에 연결되어 상기 제1절연 게이트 바이폴라 트랜지스터의 컬렉터 역방향 전류가 흐르지 않도록 하는 제6다이오드; 및
일 단자가 상기 제5다이오드의 캐소드에 연결되고 타 단자가 제6다이오드의 애노드에 연결되어 노이즈를 제거하는 제2커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IGBT를 이용한 비상 전원 공급 회로.