KR101148682B1 - Non-battery type ups for data backup - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원문제의 발생시 컴퓨터등의 중요장치를 보호하기 위해 전원을 유지시켜 주는 전원장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 이엠아이(EMI)필터부를 통해 입력된 전류가 선로전환 스위칭부에서 정상신호일 때는 상용전원이 외부로 보내지는 동시에 상용전원의 일부가 선로전환 스위칭부 상에서 측로(bypass)되어 충전부에 충전되고, 정전과 같은 비정상신호일 때는 충전부에 충전된 전압이 선로전환 스위칭부를 통해 부하로 전원을 공급함으로써 출력단에 접속된 컴퓨터 등의 기기에 상용전원을 지속적으로 공급되도록 하여 적절한 조치에 의해 데이터의 백업과 같은 절차를 처리할 수 있는 시간을 보장할 수 있는 것이 특징인 무배터리형 데이터 백업용 무정전 전원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply that maintains power to protect important devices such as computers in the event of a power problem. More specifically, when the current input through the EMI filter unit is a normal signal in the line switching switching unit, The power is sent to the outside and part of the commercial power is bypassed on the line switching switch to charge the charging unit. When an abnormal signal such as a power failure, the voltage charged to the charging unit supplies power to the load through the line switching switching unit. In the uninterruptible power supply for battery-less data backup, it is possible to continuously supply commercial power to devices such as computers connected to the output terminal to ensure time to process procedures such as data backup by appropriate measures. It is about.
Description
본 발명은 전원문제의 발생시 컴퓨터 등의 중요장치를 보호하기 위해 전원을 유지시켜 주는 전원장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 이엠아이(EMI)필터부를 통해 입력된 전류가 선로전환 스위칭부에서 정상신호일 때는 상용전원이 외부로 보내지는 동시에 상용전원의 일부가 선로전환 스위칭부 상에서 측로(bypass)되어 충전부에 충전되고, 정전과 같은 비정상신호일 때는 전류가 선로전환 스위칭에서 부하로 유도되는 동시에 충전부에 충전된 전류가 선로전환 스위칭부로 귀선되어 출력부에 접속된 컴퓨터 등의 기기에 상용전원 지속적으로 공급되도록 하여 적절한 조치에 의해 데이터의 백업과 같은 절차를 처리할 수 있는 시간을 보장할 수 있는 것이 특징인 데이터백업용 무배터리형 무정전 전원장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a power supply that maintains power to protect important devices such as computers in the event of a power problem. More specifically, when the current input through the EMI filter unit is a normal signal in the line switching switching unit, At the same time, the power is sent to the outside and part of the commercial power is bypassed on the line switching switching unit to charge the charging unit. When an abnormal signal such as a power failure, the current is induced to the load in the line switching switching and the current charged to the charging unit It is possible to guarantee the time to process the procedure such as backup of the data by appropriate measures by supplying commercial power continuously to the equipment such as the computer connected to the output by returning to the line switching switching unit. It relates to a battery type uninterruptible power supply.
본 발명은 정전 또는 과전압과 같은 예상치 못한 전원문제의 발생시 컴퓨터등의 중요장치를 보호하고 현재의 상황을 운용자에게 알려주어 적절한 조치(데이터 백업, 절차에 의한 전원 off)를 할 수 있도록 전원을 유지시켜 주는 데이터백업용 무배터리형 무정전 전원장치에 관한 것이다.The present invention protects important devices such as computers in the event of unexpected power problems such as power outages or overvoltages, and maintains the power supply so that appropriate actions (data backup, power off by procedure) can be informed to the operator of the current situation. The present invention relates to a batteryless uninterruptible power supply for data backup.
예전에는 컴퓨터 작업도중 정전과 같이 예기치 못한 전원사고가 발생할 때는 작업도중의 데이터는 삭제되어 다시 작업을 하여야 하며, 과전류가 흐르게 되면 컴퓨터의 전원장치 또는 내부 부속품에 문제가 발생하여 컴퓨터를 수리한다거나 교체하여야 하는 문제점이 발생하였다.In the past, when an unexpected power failure occurs, such as a power failure during computer work, the data during work must be deleted and reworked.If over current flows, the computer's power supply or internal components may have a problem and need to be repaired or replaced. The problem occurred.
이에 무정전장치인 UPS가 개발됨으로써 최근 마이크로 컴퓨터에 내장되어 불시에 정전이 되었을 때도 안정적으로 전기를 공급해주게 되어 있다.The UPS, which is an uninterruptible device, has been recently developed in a microcomputer to provide stable electricity even in the event of a power failure.
상기 UPS는 정상적으로 전기가 공급되고 있는 상태에서는 AC 전기를 정류하여 배터리에 저장하고, 정전시에는 배터리에 충전된 전기를 인버터를 통해 가정용 전기와 같은 AC전기로 변환시키는 장치로서 인버터의 성능에 따라 출력이 달라지고, 배터리 용량에 따라 유지시간이 결정된다.The UPS is a device that rectifies AC electricity and stores it in a battery when electricity is normally supplied, and converts electricity charged in the battery into AC electricity such as household electricity through an inverter during power failure. Is changed, and the holding time is determined by the battery capacity.
따라서, 기존의 UPS는 축전목적의 배터리가 필수적이다.Therefore, existing UPS requires a battery for power storage purposes.
하지만 배터리는 크기와 용량에 제한적이기 때문에 전자회로와 커패시터(Capacitor)의 성능 중 특히 전기 용량의 성능을 중점적으로 강화한 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)가 전지의 목적으로 사용하는 부품으로 대두 되고 있다.However, because batteries are limited in size and capacity, a supercapacitor, which focuses on the performance of electronic circuits and capacitors, in particular, has been emerging as a component used for battery purposes.
슈퍼커패시터란 전지의 목적을 사용하는 부품으로서 전자회로에 사용되는 커패시터는 전기적으로 충전지와 같은 기능을 갖으며, 전자 회로를 안정되게 동작시키기 위해서는 반드시 필요한 부품의 하나이다.A supercapacitor is a component that uses the purpose of a battery, and a capacitor used in an electronic circuit has the same function as an electrically charged battery, and is one of the necessary components for stable operation of the electronic circuit.
충전과 방전을 반복하는 환경에서 오랜 시간이 경과해도 안정되게 동작한다.It operates stably even after a long time in an environment where charging and discharging are repeated.
보통 교류 전원으로부터 공급받아 충전해 두고 전원이 끊어진 경우에 소전력을 공급한 목적으로 사용되며, 설정용 메모리에 전력을 일시적으로 공급하거나 정전시에 동작하는 안전 기기 등에 이용되고 있다.It is usually used for the purpose of supplying small power when the power is cut off after being charged from AC power, and is used for safety devices that temporarily supply power to the setting memory or operate during power failure.
참고로 UPS는 무정전 전원공급 시스템(Uniterruptible Power System)의 약자로서 UPS를 전원공급장치(Power Supply)와 혼동해서는 안 된다.
Note that UPS is an abbreviation for Uninterruptible Power System and should not be confused with the UPS as a power supply.
본 발명은 전원문제의 발생시 컴퓨터 등의 중요장치를 보호하기 위해 전원을 유지시켜 주는 전원장치에 관한 것으로 특히, 배터리가 필요하지 않은 슈퍼커패시터를 사용하여 정전시에도 지속적으로 안정적인 전기를 공급해 줄 수 있으며, 경량과 소형으로 제작할 수 있기 때문에 멀티탭의 내부에 구성하여 멀티탭을 통해 전기를 공급받는 다수의 기기 등을 동시에 보호할 수도 있다.
The present invention relates to a power supply that maintains power to protect important devices such as computers in the event of a power problem, in particular, it can provide a stable electricity even in the event of a power failure by using a supercapacitor that does not require a battery. In addition, since it can be manufactured in a light weight and small size, it can also be configured inside the power strip to protect a plurality of devices that are supplied with power through the power tap at the same time.
본 발명은 전원문제의 발생시 컴퓨터 등의 중요장치를 보호하기 위해 전원을 유지시켜 주는 무정전 전원장치는 입력되는 전원으로부터 유입되는 노이즈 및 장치의 내부 스위칭 동작시 발생하는 노이즈를 차단하는 이엠아이(EMI)필터부와;The present invention provides an uninterruptible power supply that maintains power to protect important devices such as a computer in the event of a power problem. The EMI filter blocks noise from incoming power and noise generated during internal switching of the device. Wealth;
상기 이엠아이(EMI)필터부를 거친 전원의 상태를 파악하여 전원이 정상일 때만 상용전원 외부(부하)로 공급되도록 유도하는 선로전환 스위칭부와;A line switching switching unit which detects a state of the power passed through the EMI filter unit and induces the supply to the outside of the commercial power supply only when the power is normal;
상기 선로전환 스위칭부의 정상신호시 출력단을 통한 외부로의 출력과 더불어 상용전원이 측로(bypass)를 통해 비상전원으로 충전되고, 비정상신호시 충전된 비상전원이 선로전환 스위칭부에 의해 유도되어 출력단을 통해 외부로 출력되는 충전부와;In addition to the output to the outside through the output stage in the normal signal of the line switching switching unit, commercial power is charged to the emergency power through the bypass (bypass), the emergency power charged in the abnormal signal is guided by the line switching switching unit to the output stage A charging unit which is output through the outside;
상기 충전부의 일련의 과정을 제어하는 제어 및 신호처리부와;A control and signal processor for controlling a series of processes of the charging unit;
상기 충전부로부터 전원을 공급받아 상기 제어 및 신호처리부로 전원을 공급하는 전원공급부와;A power supply unit receiving power from the charging unit and supplying power to the control and signal processing unit;
상기 이엠아이필터부(EMI)와 선로전환 스위칭부 사이에 구성되어 전원의 현재상태를 검출하여 제어 및 신호처리부로 결과를 보내는 AC파형검출부;An AC waveform detection unit configured between the EMI filter unit and the line switching switching unit to detect a current state of a power supply and to send a result to a control and signal processing unit;
로 구성되는 것이 특징이다.
It is characterized by consisting of.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 무정전 전원장치는 커패시터의 성능 중 전기 용량의 성능을 강화한 것으로 UPS와 같이 배터리가 필요 없기 때문에 경량으로 생산이 가능하며, 또한 경량과 소형으로 생산 가능하기 때문에 멀티탭의 내부에도 설치하는 등 다양한 곳에 적용할 수 있다.The uninterruptible power supply of the present invention having the above-described configuration is to enhance the performance of the capacitance of the capacitor performance can be produced in a lightweight because no battery, such as a UPS, and also can be produced in a light weight and small size, so the inside of the power strip It can be applied to various places such as to install it.
특히, 멀티탭의 내부에 설치하면 하나의 전원장치로서 멀티탭에 접속되어 전원을 공급받는 다수의 기기를 동시에 보호할 수도 있다.
In particular, when installed inside the power strip, a plurality of devices connected to the power strip as a power supply can be protected at the same time.
도 1은 본 발명의 무정전 전원장치의 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 무정전 전원장치의 AC파형검출부의 회로도.
도 3은 본 발명의 무정전 전원장치의 제어 및 신호처리부가 기준파형을 생성하는 과정을 나타낸 개요도.
도 4는 본 발명의 무정전 전원장치의 선로전환 스위칭부의 회로도.
도 5는 본 발명의 무정전 전원장치의 전원공급부의 회로도.
도 6은 본 발명의 무정전 전원장치의 DC/DC승압변환부의 회로도.
도 7은 본 발명의 무정전 전원장치의 DC/DC감압변환부의 회로도.
도 8는 본 발명의 무정전 전원장치의 DC/AC변환부의 회로도.
도 9는 본 발명의 무정전 전원장치의 라인필터부의 회로도.
도 10은 멀티탭의 내부에 전원장치가 구성된 일 실시도.1 is a system configuration diagram of an uninterruptible power supply of the present invention.
2 is a circuit diagram of an AC waveform detection unit of the uninterruptible power supply of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a process of generating a reference waveform by the control and signal processing unit of the uninterruptible power supply of the present invention.
Figure 4 is a circuit diagram of the line switching switching unit of the uninterruptible power supply of the present invention.
5 is a circuit diagram of a power supply unit of the uninterruptible power supply of the present invention.
Figure 6 is a circuit diagram of the DC / DC boost converter of the uninterruptible power supply of the present invention.
7 is a circuit diagram of a DC / DC voltage reduction converter of the uninterruptible power supply of the present invention.
8 is a circuit diagram of a DC / AC converter of the uninterruptible power supply of the present invention.
9 is a circuit diagram of a line filter unit of an uninterruptible power supply of the present invention.
10 is an embodiment in which a power supply device is configured inside a power strip.
이하, 첨부한 도면에 의해 본 발명의 데이터백업용 무배터리형 무정전 전원장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the battery-less uninterruptible power supply for data backup of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 전원장치의 시스템 구성도이다.1 is a system configuration diagram of a power supply apparatus of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 상기 무정전 전원장치(100)는 입력되는 전원으로부터 유입되는 노이즈 및 장치의 내부 스위칭 동작시 발생하는 노이즈의 외부전파를 차단하는 이엠아이(EMI)필터부(110)와, 상기 이엠아이(EMI)필터부(110)를 거친 전원의 상태를 파악하여 전원이 정상일 때는 상용전원을, 비정상일 때는 충전부(130)에 충전된 전압이 부하로 공급되도록 유도하는 선로전환 스위칭부(120)와, 상기 선로전환 스위칭부(120)의 정상신호시 외부로의 출력과 더불어 상용전원이 측로(bypass)를 통해 비상전원으로 충전되고, 비정상신호시 충전된 비상전원이 선로전환 스위칭부(120)의 출력단을 통해 외부로 출력되는 충전부(130)와, 상기 충전부(130)의 일련의 과정을 제어하는 제어 및 신호처리부(140)와, 상기 충전부(130)로부터 전원을 공급받아 상기 제어 및 신호처리부(140)로 전원을 공급하는 전원공급부(150)와, 상기 이엠아이필터부(EMI)(110)와 선로전환 스위칭부(120) 사이에 구성되어 전원의 현재상태를 검출하여 제어 및 신호처리부(140)로 결과를 보내는 AC파형검출부(160)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the
그리고 상기 충전부(130)는 선로전환 스위칭부(120)의 정상신호시 작동하도록 직접적인 측로(bypass)로 구성되어 허용한도 내의 전류가 공급되는지를 감지하는 전류검출부(131)와, 상기 전류검출부(131)를 통과한 전류를 필터링하는 라인필터부(132)와, 상기 라인필터부(132)에서 필터링된 AC전원을 DC로 변환하는 DC/AC변환부(133)와, 상기 DC/AC변환부(133)에서 DC로 변환된 전압을 감압하는 DC/DC감압변환부(135)와, 상기 DC/DC감압변환부(135)에서 감압된 DC전압을 슈퍼커패시터(136)로 충전하는 충전경로(C)와;And the charging unit 130 is configured as a direct bypass (bypass) to operate when the normal signal of the line switching switching unit 120 (
상기 선로전환 스위칭부(120)의 비정상신호시 작동하여 슈퍼커패시터(136)에 충전된 DC전압을 승압하는 DC/DC승압변환부(134)와, 상기 DC/DC승압변환부(134)에서 승압된 DC전압을 AC전압으로 변환하는 DC/AC변환부(133)와, 상기 DC/AC변환부(133)에서 AC로 변환된 전압을 필터링하는 라인필터부(132)와, 라인필터부(132)에서 필터링된 전류가 허용한도 내의 전류인지를 감지하는 전류검출부(131)와, 전류검출부(131)를 통과한 전류가 선로전환 스위칭부(120)의 출력단을 통해 외부(부하)로 출력되기 위해 선로전환 스위칭부(120)로 귀선하는 귀선경로(D)를 가진다.A DC /
충전경로는 Charge의 약자인 C를, 방전경로는 Discharge의 약자인 D를 사용하였다.The charge path C stands for Charge and the discharge path D stands for Discharge.
이에, 상기 구성에 의한 전원의 흐름과 각 구성품의 기능은 다음과 같다.Thus, the flow of power and the function of each component according to the above configuration is as follows.
먼저, AC 220V/60Hz의 전원이 입력단을 통해 공급받는 이엠아이(EMI)필터부(110)는 공급되는 전원에서 유입되는 노이즈가 차단하고, 장치 내부에서 발생되는 스위칭 노이즈가 출력되지 않도록 한다.First, the
그리고 상기 이엠아이(EMI)필터부(110)를 거친 전원은 선로전환 스위칭부(120)를 거치게 된다.In addition, the power passing through the
이때, 이엠아이(EMI)필터부(110)와 선로전환 스위칭부(120)의 사이에는 AC파형검출부(160)가 구성되어 현재의 전원상태를 검출하여 후술할 제어 및 신호처리부(140)로 결과를 송출하게 된다.At this time, the AC
도 1에서 굵은 화살표는 전원의 흐름을 상대적으로 가는 화살표는 제어신호의 흐름을 나타내는 것이다.In FIG. 1, a thick arrow indicates a flow of control signals relatively to the flow of power.
도 2는 본 발명의 전원장치의 AC파형검출부의 회로도이다.2 is a circuit diagram of an AC waveform detection unit of the power supply apparatus of the present invention.
AC파검출부(160)는 연산증폭기(OP-AMP)로 구성된 증폭기와 필터로 설계되어 있으며 220V AC전압을 1/100로 축소하여 제어 및 신호처리부(140) 내에 있는 아날로그-디지털컨버터(Analog to Digital Converter)로 신호를 전달하기 위한 회로이다.The AC
이때, 아날로그-디지털컨버터의 입력부를 보호하기 위한 보호회로가 포함되어 있다.In this case, a protection circuit for protecting the input of the analog-digital converter is included.
먼저, 전원의 이상 유무 검출을 위해 기준 파형을 생성하게 되는데 이는 AC파형검출부(160)를 통과한 신호를 제어 및 신호처리부(140) 내의 아날로그-디지털컨버터에서 분석하여 최고값과 최저값 및 주파수 정보를 획득한다.First, a reference waveform is generated to detect an abnormal power supply, which analyzes a signal passing through the
이 정보를 이용하여 전원과 동일한 특성을 가진 기준파로부터 사용자에 의해서 설정된 허용범위(예 ±10%)를 포함하는 정상상태 영역을 설정하며 측정되는 신호가 이를 벗어날 경우에는 전원상태에 이상이 발생하였음을 인지한다.Using this information, it sets the steady-state range including the allowable range (eg ± 10%) set by the user from the reference wave having the same characteristics as the power supply, and when the measured signal deviates from it, an error occurs in the power supply state. Recognize.
특히, 상기 AC파형검출부(160)는 입력되는 전원의 상태가 비정상 상태로 감지되면 경고음을 발생시켜 사용자에 인식시킴으로써 현재 진행 중인 작업 또는 중요한 데이터의 백업작업을 하도록 알려준다.In particular, the AC
경고음을 발생시키는 경고등 내지 부저와 같은 장치구성은 일반적으로 통용되는 상태의 구성이므로 도면에는 자세히 도시하지 않는다.Device configuration, such as warning light or buzzer for generating a warning sound is generally a configuration of the state commonly used, and thus are not shown in detail in the drawings.
도 3은 본 발명의 전원장치의 제어 및 신호처리부가 기준파형을 생성하는 과정을 나타낸 개요도이다.3 is a schematic diagram illustrating a process of generating a reference waveform by the control and signal processor of the power supply apparatus of the present invention.
도 3에 도시된 바에서처럼 제어 및 신호처리부가 기준파형을 생성하는 과정을 단계별로 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 3, the process of generating the reference waveform by the control and signal processing unit will be described below.
단계 0] 준비단계로서 입력된 신호 파형으로부터 최고값과 최저값을 측정한다.Step 0] As a preparation step, the highest and lowest values are measured from the input signal waveform.
이때, 노이즈 억제를 위해 소프트웨어 필터를 추가로 적용한다.At this time, a software filter is additionally applied to suppress noise.
얻어진 최고값과 최저값을 이용하여 기준값(or 중심값 이하 0점)을 계산한다.The reference value (zero point or less below the central value) is calculated using the obtained highest and lowest values.
단계 1] 측정된 신호와 0점을 비교하여 측정된 신호가 0점일 때를 찾는다.Step 1] Compare the measured signal with the zero point to find when the measured signal is zero.
단계 2] 측정된 신호와 최고값을 비교하여 측정된 신호가 최고값 일 때를 찾는다.Step 2] Compare the measured signal with the highest value to find when the measured signal is the highest value.
단계 3] 측정된 신호와 최저값을 비교하여 측정된 신호가 최저값 일 때를 찾는다.Step 3] Compare the measured signal with the lowest value to find when the measured signal is the lowest value.
단계 4] 단계 1~3까지를 5회 반복한다.Step 4]
반복하면서 최고값과 최저값, 주파수를 평균하여 얻어낸다.Repeatedly obtain the average of the highest, lowest and frequency values.
이때, 주파수 산출은 최초 0점부터 다음 0점까지의 시간을 측정하여 계산한다.At this time, the frequency calculation is calculated by measuring the time from the first 0 point to the next 0 point.
도 4는 본 발명의 전원장치의 선로전환 스위칭부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a line switching switching unit of the power supply apparatus of the present invention.
도 4에 도시된 선로전환 스위칭부의 회로도는 일반적으로 본 발명이 속하는 분야에서 일정한 수준의 지식으로 충분히 설계가능하며, 또한 일반적으로 통용되는 회로도이다.The circuit diagram of the line switching switching unit illustrated in FIG. 4 is a circuit diagram which can be sufficiently designed with a certain level of knowledge in the field to which the present invention pertains, and is generally used.
선로전환 스위칭부(120)는 전원이 정상상태일 때는 상용전원을, 비정상상태일 때는 충전부(130)에 충전된 전압이 선로전화 스위칭부(120)로 유도하여 출력단을 통해 부하(외부)에 전달되도록 스위치를 제어하는 기능을 한다.The line
즉, 전원이 정상상태일 때는 상용전원이 곧바로 출력단을 통해 외부로 공급되고, 비정상신호 일 때는 충전부(130)로부터 전압을 공급받아 출력단을 통해 외부로 상용전원이 공급된다.That is, when the power is in a normal state, the commercial power is immediately supplied to the outside through the output terminal, and when the abnormal signal is supplied, the commercial power is supplied to the outside through the output terminal by receiving a voltage from the charging unit 130.
또한, 상기 선로전환 스위칭부(120)에는 측로(bypass)가 구성되어 있는 측로(bypass)를 통해 상용전원은 충전부(130)에 구성된 슈퍼커패시터(136)에도 DC전원의 형태로 충전되게 된다.In addition, the commercial power is also charged in the form of DC power to the
슈퍼커패시터(136)에 충전되는 전원은 DC 24V이다.The power charged to the
슈퍼커패시터(136)에 충전된 DC 24V전원을 DC 5V와 DC 3.3V로 변환하여 전원공급부(150)를 통해 제어 및 신호처리부(140)를 구동하게 된다.The
도 5는 본 발명의 전원장치의 전원공급부의 회로도로서, 전원공급부(150)는 레귤레이터 IC와 평활용 필터를 사용하여 구성되어 있다.5 is a circuit diagram of a power supply unit of the power supply apparatus of the present invention, wherein the
이때, 선로전환 스위칭부(120)에 전원이 비정상상태가 되면 동시에 슈퍼커패시터(136)에 충전된 DC전원이 선로전환 스위칭부(120)를 통해 외부로 출력되게 된다.At this time, when the power to the line switching
슈퍼커패시터(136)의 DC전원이 AC전원으로 변환되어 선로전한 스위칭부(120)를 통해 외부로 출력되는 과정은 다음과 같다.The DC power of the
도 6은 본 발명의 전원장치의 DC/DC승압변환부의 회로도이다.6 is a circuit diagram of a DC / DC boost converter of the power supply apparatus of the present invention.
슈퍼커패시터(136)에 충전된 DC전원은 도 6의 회로도에 구성된 것처럼 푸쉬풀 컨버터 형태로 구성된 DC/DC승압변환부(134)에서 DC 350V로 승압되어 후술할 DC/AC변환부(133)로 공급되게 된다.The DC power charged in the
도 8은 본 발명의 전원장치의 DC/AC변환부의 회로도이다.8 is a circuit diagram of a DC / AC converter of the power supply apparatus of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이 DC/AC변환부(133)는 IGBT를 이용한 인버터 회로로 350V의 DC전압을 220Vrms의 AC전압으로 변환하는 기능을 한다.As shown in FIG. 8, the DC /
제어 및 신호처리부(140)에서 생성된 4개의 PWM신호를 IGBT 드라이버에 전달하여 각각의 IGBT를 구동하며 풀 브리지 인버터(Full Bridge Inverter)회로를 구성한다.Four PWM signals generated by the control and
이때의 출력은 도 7의 LOAD_P와 LOAD_N 사이에 발생하며 구형파 형태의 AC파형이 생성된다.The output at this time is generated between LOAD_P and LOAD_N in FIG. 7, and an AC waveform in the form of a square wave is generated.
도 9는 본 발명의 전원장치의 라인필터부의 회로도이다.9 is a circuit diagram of a line filter unit of the power supply apparatus of the present invention.
도 9에 도시된 바와 같이 라인필터부(132)는 L-C를 이용한 필터회로를 적용하여 출력단의 구형파를 정현파 파형으로 필터링하게 된다.As shown in FIG. 9, the
끝으로, 정현파형으로 변환된 AC전원은 선로전환 스위칭부(120)를 통해 외부로 출력되며 전류검출부(131)에서 정상동작상태인지를 상시 모니터링 하게 된다.Finally, the AC power converted into the sinusoidal waveform is output to the outside through the line switching
상술한 바와 같이 충전부(130)의 슈퍼커패시터(136)로부터 선로전환 스위칭부(120)까지의 전원의 흐름을 방전경로(D)라고 명하고 선로전환 스위칭부(120)에서 충전부(130)의 슈퍼커패시터(136)까지의 전원의 흐름을 충전경로(C)라고 명한다.As described above, the flow of power from the
본원에서는 설명의 편의상 방전경로(D)를 먼저 설명하였다.In the present application, the discharge path (D) has been described first for convenience of description.
충전경로(C)는 상기 방전경로(D)의 역순환으로서 DC/AC변환부(133)와 라인필터부(132)는 방전경로(D)에서 설명한 DC전원이 AC전원으로 변환되는 기능의 역변환되는 것이다.The charging path C is a reverse circulation of the discharge path D. The DC /
다만, 이엠아이(EMI)필터부(110)의 입력단을 통해 입력되는 전원은 AC 220V의 전압이고 슈퍼커패시터(136)에는 DC 24V의 전압으로 충전되기 때문에 DC전원을 감압하기 위하여 방전경로(D)의 구성인 DC/DC승압변환부(134) 대신 DC/AC변환부(133)에서 변환된 DC전원이 DC/DC감압변환부(135)에서 감압되어 DC 24V로 감압되어 슈퍼커패시터(136)에 충전되게 된다.However, since the power input through the input terminal of the
도 7은 본 발명의 전원장치의 DC/DC감압변환부의 회로도이다.7 is a circuit diagram of a DC / DC voltage reduction converter of the power supply apparatus of the present invention.
슈퍼커패시터(136)의 충전을 위한 회로로 본 발명에서는 인버터 회로가 부동작시, 즉 전원이 정상상태 시에는 슈퍼커패시터(136)를 충전하기 위해 감압된 DC전원을 생성한다.A circuit for charging the
대부분의 IGBT 모듈은 소자보호를 위해 스위칭부에 병렬로 다이오드가 내장된 형태이며 본 발명에서는 추가의 정류회로 없이 IGBT에 내장된 다이오드를 정류소자로 이용한다.Most IGBT modules have a diode built in parallel to the switching unit for device protection. In the present invention, a diode built in the IGBT is used as a rectifier without additional rectifying circuit.
이는 풀 브리지 인버터(Full Bridge Inverter) 구조에서는 IGBT가 부동작시 전파정류회로가 연결된 것과 동일한 구조로서 입력단의 교류전원에 비례하는 직류전압이 얻어진다.This is the same structure as the full-wave inverter structure in which the IGBT is connected to the full-wave rectifier circuit when the IGBT is inactive, and a DC voltage proportional to the AC power at the input terminal is obtained.
예로서 220V 교류전원 회로에서는 약 312V의 직류전압이 발생한다.For example, in a 220V AC power supply circuit, a DC voltage of about 312V is generated.
이 전압을 감압변환기를 이용하여 슈퍼커패시터(136)의 충전전압으로 감압한다.This voltage is reduced by the charging voltage of the
본 발명에서는 스위치 IC(S1)과 고주파변압기로 구성된다.In the present invention, the switch IC (S1) and a high frequency transformer.
도 10은 멀티탭의 내부에 전원장치가 구성된 일 실시도이다.FIG. 10 is an embodiment in which a power supply device is configured inside a power strip. FIG.
도 10은 상술한 구성을 가지는 무정전 전원장치를 멀티탭(200) 내의 전원입력 측에 구성함으로써 멀티탭에 연결되어 전기를 공급받아 가동되는 다수의 컴퓨터를 동시에 보호할 수도 있다.FIG. 10 may configure the uninterruptible power supply having the above-described configuration on the power input side of the
즉, 멀티탭(200)은 하나의 몸체구조를 가지는 콘센트에 다수개의 플러그를 삽입할 수 있도록 형성하여 멀티탭(200)에 플러그를 접속하여 전원을 공급받아 구동하는 다수의 컴퓨터 등의 전기?전자제품을 보호할 수 있다.That is, the
일반적으로 한 사무실 내지 한 실험실에서는 하나의 멀티탭(200)에 여러 대의 컴퓨터를 구동시키기 때문에 유용하게 사용할 수 있다.
In general, an office or a laboratory may be useful because several computers are driven in one
100. 무정전 전원장치 200. 멀티탭
110. 이엠아이필터부 120. 선로전환 스위칭부 130. 충전부
140. 제어 및 신호처리부 150. 전원공급부 160. AC파형검출부
131. 전류검출부 132. 라인필터부 133. DC/AC 변환부
134. DC/DC승압변환부 135. DC/DC감압변환부 136. 슈퍼커패시터100.
110.
140. Control and
131.
134. DC /
Claims (4)
상기 무정전 전원장치(100)는 멀티탭(200) 내의 전원입력 측에 구성됨으로써 멀티탭(200)에 연결되어 전원을 공급받아 가동되는 다수의 컴퓨터를 동시에 보호할 수 있도록 입력되는 전원으로부터 유입되는 노이즈 및 장치의 내부 스위칭 동작시 발생하는 노이즈를 차단하는 이엠아이(EMI)필터부(110)와;
상기 이엠아이(EMI)필터부(110)를 거친 전원의 상태를 파악하여 전원이 정상일 때만 상용전원 외부(부하)로 공급되도록 유도하는 선로전환 스위칭부(120)와;
상기 선로전환 스위칭부(120)의 정상신호시 출력단을 통한 외부로의 출력과 더불어 상용전원이 측로(bypass)를 통해 비상전원으로 충전되고, 비정상신호시 충전된 비상전원이 선로전환 스위칭부(120)에 의해 유도되어 출력단을 통해 외부로 출력되도록 전류검출부(131), 라인필터부(132), DC/AC변환부(133), DC/DC승압변환부(134), DC/DC감압변환부(135) 및 슈퍼커패시터(136)로 구성되는 충전부(130)와;
상기 충전부(130)의 일련의 과정을 제어하는 제어 및 신호처리부(140)와;
상기 충전부(130)로부터 전원을 공급받아 상기 제어 및 신호처리부(140)로 전원을 공급하는 전원공급부(150)와;
상기 이엠아이필터부(EMI)(110)와 선로전환 스위칭부(120) 사이에 구성되어 전원의 현재상태를 검출하여 제어 및 신호처리부(140)로 결과를 보내는 AC파형검출부(160);
로 구성되는 것을 특징으로 하되,
상기 충전부(130)는 선로전환 스위칭부(120)의 정상신호시 작동하도록 직접적인 측로(bypass)로 구성되어 허용한도 내의 전류가 공급되는지를 감지하는 전류검출부(131)와, 상기 전류검출부(131)를 통과한 전류를 필터링하는 라인필터부(132)와, 상기 라인필터부(132)에서 필터링된 AC전원을 DC로 변환하는 DC/AC변환부(133)와, 상기 DC/AC변환부(133)에서 DC로 변환된 전압을 감압하는 DC/DC감압변환부(135)와, 상기 DC/DC감압변환부(135)에서 감압된 DC전원을 슈퍼커패시터(136)로 충전하는 충전경로(C)와;
상기 선로전환 스위칭부(120)의 비정상신호시 작동하여 슈퍼커패시터(136)에 충전된 DC전압을 승압하는 DC/DC승압변환부(134)와, 상기 DC/DC승압변환부(134)에서 승압된 DC전압을 AC전압으로 변환하는 DC/AC변환부(133)와, 상기 DC/AC변환부(133)에서 AC로 변환된 전원을 필터링하는 라인필터부(132)와, 라인필터부(132)에서 필터링된 전류가 허용한도 내의 전류인지를 감지하는 전류검출부(131)와, 전류검출부(131)를 통과한 전원이 외부로 출력되기 위해 선로전환 스위칭부(120)로 귀선하여 방전하는 방전경로(D);
를 가지는 것이 특징인 데이터백업용 무배터리형 무정전 전원장치.
In the uninterruptible power supply that maintains power to protect important devices such as computers in the event of a power problem,
The uninterruptible power supply 100 is configured on the power input side of the power strip 200 so that the noise and the device introduced from the power input to be connected to the power strip 200 to protect a plurality of computers that are powered and operated at the same time EMI filter unit 110 to block the noise generated during the internal switching operation of the;
A line switching switching unit 120 which detects a state of the power passed through the EMI filter unit 110 and induces the supply to the outside of the commercial power (load) only when the power is normal;
When the normal signal of the line switching switching unit 120 is output to the outside through the output terminal, the commercial power is charged to the emergency power through the bypass (bypass), the emergency power charged in the abnormal signal is switched to the line switching unit 120 Induced by the current output unit 131, the line filter unit 132, the DC / AC converter 133, the DC / DC step-up converter 134, DC / DC step-down converter A charging unit 130 including a 135 and a supercapacitor 136;
A control and signal processor 140 for controlling a series of processes of the charging unit 130;
A power supply unit 150 receiving power from the charging unit 130 and supplying power to the control and signal processing unit 140;
An AC waveform detector (160) configured between the EMI filter (EMI) 110 and the line switching switching unit 120 to detect a current state of the power supply and to send a result to the control and signal processor 140;
Characterized in that consisting of,
The charging unit 130 is configured as a direct bypass to operate in the normal signal of the line switching switching unit 120, the current detection unit 131 for detecting whether the current within the allowable limit and the current detection unit 131 A line filter unit 132 for filtering the current passing through the filter, a DC / AC converter 133 for converting AC power filtered by the line filter unit 132 into DC, and the DC / AC converter 133 DC / DC decompression conversion unit 135 for decompressing the voltage converted into DC in the) and the charging path (C) for charging the DC power reduced in the DC / DC decompression conversion unit 135 with the supercapacitor 136 Wow;
A DC / DC boost converter 134 for boosting a DC voltage charged in the supercapacitor 136 by operating at an abnormal signal of the line switching switching unit 120, and boosts the DC / DC boost converter 134. A DC / AC converter 133 for converting the converted DC voltage into an AC voltage, a line filter 132 for filtering the power converted into AC by the DC / AC converter 133, and a line filter 132 Discharge path for returning to the line switching switching unit 120 to output the current detector 131 and the power passing through the current detector 131 to the outside. (D);
Battery-free uninterruptible power supply for data backup characterized by having a.
상기 AC파형검출부(160)는 입력되는 전원의 상태가 비정상 상태로 감지되면 경고음을 발생시키는 것이 특징인 데이터백업용 무정전 전원장치.
The method of claim 1,
The AC waveform detection unit 160 generates an uninterruptible power supply for data backup, characterized in that to generate a warning sound when the state of the input power is detected as abnormal.
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