KR101295817B1 - 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교류 및 직류 전원공급장치에 관한 것으로서, 상용전원 및 태양전지의 전력을 사용하여 교류전원(AC)은 물론 직류전원(DC)을 공급하며, 특히 태양전지의 전력을 우선적으로 직류전원으로서 공급하거나 배터리에 충전하고 배터리 충전 후 여분의 전력은 인버터를 통해 교류전원으로 변환하여 상용전원의 교류전원을 대신하거나 외부로의 송전이 가능하도록 함으로써, 교류와 직류 전원의 동시 공급은 물론 태양전지의 전력을 효과적으로 이용하도록 하는 SMPS전원공급방식을 이용한 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것이다.
상용전원을 기반으로 교류전원과 직류전원을 공급하면서도 태양전지의 직류전원을 배터리에 충전하거나 직류전원으로 사용하고 교류전원으로도 변환하고 송전할 수 있어서, 교류전원 및 직류전원의 동시 공급에 따른 편리성 제공과 더불어 교류와 직류의 상호 변환 손실을 최소화하며, 친환경 대체에너지의 사용을 촉진하며, 전력을 충전하거나 필요한 곳으로 송전함으로써 전력을 효율적으로 이용할 수 있으며, 비상시에도 전력이 공급되는 효과가 있다.

Description

교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치 {ADC SWITCHING MODE POWER SUPPLY UNIT}
본 발명은 교류 및 직류 전원공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상용전원 및 태양전지의 전력을 사용하여 교류전원(AC)은 물론 직류전원(DC)을 공급하며, 특히 태양전지의 전력을 우선적으로 직류전원으로서 공급하거나 배터리에 충전하고 배터리 충전 후 여분의 전력은 인버터를 통해 교류전원으로 변환하여 상용전원의 교류전원을 대신하거나 외부로의 송전이 가능하도록 함으로써, 교류와 직류 전원의 동시 공급은 물론 태양전지의 전력을 효과적으로 이용하도록 하는 직류 및 교류 스위칭모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply)에 관한 것이다.
최근의 에너지 및 환경에 대한 위기 의식이 고조되면서 태양전지 등의 대체에너지를 이용한 전력생산과 전력의 효율적인 이용의 중요성이 강조되어, 각 가정에서도 태양전지의 사용이 증가하는 추세이며, 전원을 종합적으로 관리하여 에너지를 효과적이면서도 효율적으로 이용하는 전원장치에 대한 기술의 개발도 증가되고 있다.
일반적으로 상용전원은 교류전원으로 전압준위가 높은 전력을 공급하는 HOT와이어 (+), 상기 HOT 와이어 (+)에 비해 상대적으로 낮은 전력을 공급하는 뉴트럴 와이어 (-) 및 감전 또는 누전에 대한 인명피해를 막기 위한 접지 와이어 (GND)로 구성되어 있으나, 상용전원으로부터 부하용량에 맞는 각각의 전력변환장치 없이 직접 직류전원을 쉽게 이용할 수는 없는 실정이다.
전기전자제품 중에는 에어컨, 세탁기, 냉장고 등과 같이 교류전원이 필요한 제품도 있지만 이러한 제품들 이외에 교류전원을 직류전원으로 변환하여 사용하는 제품들도 있다. 태양 전지의 경우 직류전원이 발전되는데, 생산되는 대부분 직류전원은 교류전원으로 변환되어 사용되고 있다.
이와 같이 교류를 직류로 변환하거나 직류를 교류로 변환하는 컨버터 및 인버터 등의 전력변환 장치의 스위칭 손실 등으로 인하여 전력변환 손실이 발생한다.
그러나 본 발명에 의한 교류 및 직류 전원장치는 다음과 같이 유용하게 이용 할 수 있을 것이다.
예를 들면, 전력 소비의 시간대가 분야별로 심하게 편중되어 있으므로 각 가정에서 낮 시간에 태양전지에 의해 발전된 소량의 전력을 전력회사와 일정 계약에 의해 계통선 연결 등으로 전력회사에 보내어 전력소모가 많은 시간대에 산업시설이나 상업시설에 전력을 공급할 수 있을 것이며, 일시적으로 대량의 전력이 소비되는 저녁 시간대에는 각 가정에서 생산되어 배터리에 충전된 전원을 일부 사용 할 수 있으므로 본 발명의 교류 및 직류 전원장치는 마치 거대한 배터리의 역할을 할 수 있을 것이다.
본원발명의 발명자에 의해 선행 출원된 국내 특허 출원번호 10-2012-0089039의 교류 및 직류 전원공급장치는 상용전원과 배터리를 사용하여 교류전원과 직류전원을 동시에 공급하는 장치를 제공하고 있지만, 상기 설명과 같이 교류전원과 직류전원을 동시에 공급하는 것 외에도 대체 에너지인 태양전지에 의해 발전된 전력을 효과적으로 이용할 수 있는 시스템의 개발이 추가적으로 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상기 설명의 문제점을 해결하고자, 상용전원을 기반으로 교류전원을 공급하면서도, 대체 에너지인 태양전지로부터 직류전원을 공급받아 배터리에 충전함과 동시에 직류전원이 사용되는 각종 전자제품에 전원을 공급하며, 전력이 부족한 경우에는 상용교류전원을 직류전원으로 간단히 변환 사용할 수 있도록 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는 것이다.
또한, 대체 에너지인 태양전지로부터 생산된 전력에 의해 배터리 충전이 완료되고 전원의 소비가 적은 경우에는 생산되는 태양전지의 전력을 교류로 변환하여 상용전원 공급 와이어에 일정한 전압 준위를 갖도록 하여 교류전원을 계통선과 연계하여 전력회사로 송전 가능하도록 하는 기능을 갖는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치는, 교류 핫라인, 교류 뉴트럴라인, 접지라인으로부터 상용 교류 전원을 입력 받아 접지와이어 단자를 통하여 교류 출력 단 CN101에 연결되는 SMPS 장치와, 상기 교류 출력 단 CN101에 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 EMI 회로와, 상기 인가된 직류전원을 져역필터 LF201을 통하여 스위칭소자 Q203, Q204 드레인에 인가하는 PFC회로와, 직류전원을 스위칭소자 Q302 드레인에 인가하고, 드라이브IC U301에서 발진하여 스위칭소자Q302, Q303의 게이트를 트리거하는 상기 스위칭소자 Q302, Q303는 직렬구성되어 드레인에 인가된 직류전원을 변압기 T301 1차측에 스위칭하는 SMPS 회로와, 상기 SMPS 회로에서 인가된 직류전압은 센서형 저항SR401을 통과하여 입력단자 CN401PV에 들어온 외부의 입력직류전원은 스위칭소자 Q401, Q402 드레인과 연결되는 MPPT 회로와, 센서형 저항(SR401, SR402, SR403)에 흐르는 전류를 프로그래밍 되어 있는 데이터에 맞춰 회로 동작을 컨트롤하며 동작상태를 네트웍을 통해 모니터하게 하는 드라이브IC U501을 구비한 프로그래밍 회로와, 인버터에 안정된 IC전원을 공급하기 위한 정전압 회로와, 직류전압을 교류전압으로 변환, 승압하도록 하기 위한 인버터 PFC 회로와, 입력된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터 스테이지 회로와, 정상일 경우에는 상용교류전원이 들어오면 교류전원을 사용하고 정전시에는 직교류파워(ADC Power)를 공급받아 동작시키는 냉장고 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 SMPS 장치는 상용교류전원과 태양전지의 전력을 이용하여 필요한 전압준위를 가지는 교류전원 뿐만 아니라 직류전원도 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 SMPS 장치는 태양전지로부터 전원을 공급받아 충전되는 배터리를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉장고 모듈은 직교류파워라인으로부터 직류전원을 공급받고, 변압기 드라이브 IC 901을 통해 드레인 공급된 직류전원은 소오스로 전류를 흐르도록 하여 교류전원을 정류하여 직류로 변환, 평활화 하여 스테이지 회로로 출력하는 PFC 회로와, 상기 스테이지 회로는 드라이브 IC U906, U907은 위상을 발진, 스위칭 소자 Q909-Q912의 게이트에 순차적으로 트리거하여 드레인에 공급된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하고, 정상적인 전원공급 시, 파워플러그에 사용교류전원이 들어오는 것을 소켓 SO901로 출력하여 가전기기를 가동하고, 정전 시에는 자동 전환되어 직류를 교류로 변환, 소켓 SO901로 출력하여 정전에도 전력이 흐르도록 하는 직교류파워 입력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 PFC 회로는 충분한 전류공급을 하기 위하여 부스트 다이오드가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 프로그래밍 회로는 프로그래밍으로 태양열 전원을 우선 공급하고, 부족한 전원은 상용 교류전원을 상기 SMPS 회로로 공급하며, 충전완료 후 태양열 전원이 들어오면, 상기 인버터에 전원을 공급하여 교류로 변환하여 외부로 송전하고, 상기 SMPS 회로를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 MPPT 회로는 부하회로에 흐르는 직류전원의 전류감지 센서용 저항을 구비하여 구성되며, 상기 EMI 회로에 인가된 교류전원은 F101-L101과 L102-LF101을 통해 정류용 다이오드에 인가되는 것을 특징으로 한다.
상기 직교류 파워 입력부는, 정상적인 전원공급 시 PLY901에 상용교류전원이 들어오는 것을 소켓으로 출력하여 상기 냉장고 모듈을 가동시키고 정전 시에는 RLY901이 자동 전환되어 상기 PLY901에 들어오는 직류를 교류전원으로 변환시켜 상기 소켓으로 출력하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 MPPT 회로는 상기 SMPS 회로와 외부입력직류전원을 데이터에 맞추어 배터리를 충전하고 필요한 직류전원을 상기 배터리와 함께 직교류파워라인에 출력하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 본 발명에 따른 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치는, 상용전원을 기반으로 교류전원과 직류전원을 공급하면서도 대체에너지원인 태양전지의 직류전원을 배터리에 충전하여, 배터리에 충전된 직류전원을 그대로 사용하거나 또는 배터리에 충전된 직류전원을 교류전원 변환하여 계통선 연결을 통하여 전력회사로 송전할 수 있는 장점이 있다.
특히 교류전원 및 직류전원을 동시에 공급할 수 있으며 교류와 직류의 상호 전력변환 손실을 최소화 가능하며, 친환경 대체에너지의 사용을 촉진할 수 있으며, 전력을 배터리에 충전하여 사용하거나 또는 여분의 전력을 전력회사로 송전 가능하여 전력을 효율적으로 이용할 수 있으며, 비상시에도 전력을 공급받아 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치의 주변 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치 주변회로로 냉장고 모듈도이다.
도 3는 본 발명의 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치의 블럭도.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 및 직류 전원장치 각각의 상세 회로도이다.
도 5는 본 발명의 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치의 일 실시예이다.
도 6은 본 발명의 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치의 일 실시예의 각각의 상세 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
하기의 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 본 발명자에 의해 선행 출원된 국내특허 출원번호 10-2012-0089039의 교류 및 직류 전원공급장치와 같이 AC 및 DC 전원을 동시에 공급하는 전원공급장치로부터 전원을 공급받으며, 본 발명의 도4c의 SMPS 장치(110-3)는, 상용교류전원과 대체 에너지원인 태양전지의 전력을 이용하여 필요한 전압준위를 가지는 교류전원뿐만 아니라 직류전원도 동시에 생성하고, 전력손실을 최소화하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것이다.
도 1, 도2 및 도3를 참조하면, 본 발명에 따른 교류 및 직류 SMPS 장치는, 교류 핫라인 L1, 교류 뉴트랄라인 L2 및 접지 라인 L3로 상용교류전원을 인가 받아, 도1의 직교류 파워 스위치 S10과 뉴트럴, 접지 단자를 통해 교류입력단 CN101에 연결되어 구성된다.
또한 도3의 CN301 배터리 IN 단자에는 충전용 배터리(120)가 연결되고, 도3의 CN101 #2 단자에서 직류와 교류의 직교류 파워가 접지와 함께 내부배선에 핫 접지 터미날을 통해 인가된다. CN101 #5은 3선식을 사용하는 국가에 사용하는 것으로 옵션으로 남겨 구성한다.
도3의 CN401 PV 입력 단자를 통해 대체에너지, 예를 들면 솔라 파워가 들어오게 연결되며, 비상시에는 솔라 파워 대신 자동차 전원이나 다른 DC전원과도 연결할 수 있으며, 도3의 CN501은 교류 및 직류 SMPS 장치의 프로그램 업데이트와 네트워크 연결단자이다.
도4a에서와 같이 EMI 회로(110-1)는, CN101 #3과 #4, 교류전원은 110-1 EMI 회로에 인가된다. 다른 1단자는 캐패시터인 CC101을 통해 직교류 파워 라인으로 교류전원을 통과 시킨다. EMI 회로(110-1)에 인가된 교류전원은 퓨즈 F101-인덕턴스 L101과 인덕턴스 L102- 저역필터 LF101을 통해 정류용 다이오드인 BD101에 인가된다.
이때 L102를 통과한 전원은 릴레이 스위치 RLY101/B와 서미스터 TH101을 통과하게 되는데 이 회로는 내부에 과부하가 걸리는 경우 전원을 차단 하는 역할을 한다. BD101은 교류전원을 직류전원으로 변환하여 PFC회로 (110-2)로 출력한다.
도4b와 같이 PFC 회로(110-2)는 인가된 직류전원을 저역필터 LF201을 통해 스위칭 소자 Q203, Q204 드레인에 인가한다. R201, R202, R203, R204는 전압강하용 저항이고 R205와 같이 비교전압을 드라이브 IC U201에 공급한다.
D201은 충분한 전류공급을 위한 부스트 다이오드 이며, U201은 출력단과 비교전압을 받아 정해진 시정수에 맞추어 발진전압을 출력하여 스위칭 소자 Q201, Q202를 통해 Q203과 Q204의 게이트를 트리거 시킨다. 그러면 캐패시터 C207 양단에 직류 380V 정도의 전원이 승압되어 출력된다. R218, R219, R220, R221은 전압강하용 저항이고 R222와 함께 U201의 출력 단 비교전압을 공급할 수 있도록 구성된다.
도4c와 같이 SMPS 회로(110-3)는, 인가된 직류전원은 스위칭 소자 Q302의 드레인에 인가되고, 드라이브 IC U301에서 발진하여 Q302, Q303의 게이트를 트리거 하는데 Q302, Q303은 직렬로 구성되어 드레인에 인가된 직류전원을 변압기 T301 1차측에 스위칭 한다.
T301 2차측 #4, #5, #6에 출력되는 교류전원을 다이오드 D305, D306으로 양파정류하고 캐패시터 C320, C321, C322, C323, C324로 분할 평활 하여 충전용 직류전원을 출력한다. R332, R333, R334는 보호용 저항이다.
T301 #7, #8, #9에 출력되는 교류전원을 다이오드 D307, D308로 양파정류하고 캐패시터 C325, C326로 평활화 하고 드라이브 IC U302, C327, C328, R335, R336, R337와 R338, R339, R340의 시정수에 맞추어 OP301/B가 온/오프 하여 OP301/A 스위칭 하여 U301의 발진전압을 조정하여 안정된 충전용 직류전원을 출력하게 한다.
제너 다이오드 ZD301은 EMI회로에서 인가된 교류전원을 다이오드 D101로 반파정류하고 저항 R102, R103, R104로 전압강하 시킨 전압을 일정하게 Q304-R320을 통해 드라이브 IC U301 START 전압을 공급하고 변압기 T301 2차측에서 공급된 직류전원을 R331을 통해 스위칭 소자 Q307로 VCC_15V를 공급하고 스위칭 소자 Q306, Q305를 통해 VCC_5.5V를 드라이브 IC U201과 U301에 전원공급을 한다. Q309는 OP304와 함께 교류전원 공급조정회로 이다.
도4d와 같이 MPPT 회로(110-4)는, SMPS 회로에서 인가된 충전직류전압은 센서형 저항 SR401을 통과하고 CN401 PV INPUT 단자에서 들어온 태양열 전원 또는 자동차전원 외 외부 입력직류전원은 센서형 저항 SR402-다이오드 D401, D402를 통해 스위칭 소자 Q401, Q402의 드레인에 인가된다. Q401은 Q403과 접지사이에 직렬로 연결되어 있고, Q402는 Q404와 연결되어 구성된다.
드라이브 IC U401은 SMPS회로와 외부 입력 직류전원을 프로그램 된 데이터에 맞추어 부하회로에 연결된 배터리를 충전하고 동시에 필요한 직류전원을 배터리와 함께 직교류 파워 라인에 출력한다.
R401, R404는 MPPSET 시정수 분할저항이고 R402, R403은U401전원 공급용 저항이며, U401은 정해진 시정수에 맞추어 발진하여 R408, R409, R410, R411을 통해 스위칭 소자 Q401, Q402, Q403, Q404의 게이트에 트리거 하여 드레인에 인가된 직류전원을 저역필터 LF401을 통해 R414-SR403을 통해 앞에서 설명한 대로 직류전원을 출력한다.
R414는 부하회로의 흐르는 전류를 감지하는 센서용 저항이고, R415, R416, R417은 시정수 분할용 저항이며 R412, R413은 시정수 저항이다.
D403, D404는 충전상태를 알려주는 LED 다이오드이며, SR403은 부하회로에 흐르는 직류전원의 전류감지 센서용 저항이다.
도4e와 같이 프로그래밍 회로(110-5)는, 드라이브 IC U501은 SR401, SR402, SR403 전류감지저항에 흐르는 전류를 프로그래밍 되어있는 데이터에 맞추어 회로의 동작을 컨트롤하며 동작상태를 네트워크를 통해 모니터 할 수 있게 한다.
U502는 전원공급용 레귤레터 전압강하 IC이고, Q501은OP302/B와 OP302/A 에서 전원스위치용 전원을 공급한다. 스위치 SW501이 ON되면 스위칭 소자 Q503과Q502가 동작하여 OP303/B를ON시켜서 OP303/A를 작동하여 앞서 설명한 대로 SMPS회로의 전원공급과 릴레이 스위치 RLY101를 동작 시킨다.
프로그래밍으로 외부입력전원 즉 태양열 전원을 우선으로 공급하고, 모자란 전원은 상용교류전원을 SMPS 회로를 통해 공급하며, 충전완료 후 태양열 전원이 들어오면 인버터의 전원을 공급하여 교류전원으로 변환하여 외부로 송전하되, 상용교류전원을 사용하는 SMPS 회로는 앞에서 설명한대로 SMPS회로(110-3)의 스위칭 소자 Q309, OP304를 통해 정지 시킨다.
또한 태양열 전원이 들어오지 않으면 역시 인버터의 전원은 공급하지 않도록 하여 배터리 전원의 소모를 막는다.
도4f와 같이 정전압회로(110-6)는, 인버터에 안정된 IC전원을 공급하기 위한 전원공급회로이다. RLY601은 앞에서 설명한대로 인버터 컨트롤용 스위치용 전자릴레이 스위치이다. 드라이브 IC U601은 승압용 발진 IC이고 Q601의 게이트를 트리거 시켜 다이오드 D602 후단에 VCC_15V를 공급하며, 드라이브 IC U602는VCC_15V를 전압강하 하여 VCC_5V를 공급한다.
도4g와 같이 인버터 PFC 회로(110-7)는, DC12V 또는 DC24V를 AC120V 또는 AC220V으로 변환하기 위한 승압회로이다. 드라이브 IC U701은 정해진 시정수에 맞추어 발진하여 스위칭 소자 Q701, Q702, Q703, Q704를 통해 스위칭 소자 Q705, Q706, Q707, Q708, Q709, Q710의 게이트에 트리거 시킨다.
이때 드레인에 인가된 직류전원은 소오스 사이에 스위칭 하여 변압기 T701 1차측에 인가되며, 2차측에는 높은 교류전압이 얻어지고, 이 교류전압이 다이오드 D703, D704, D705, D706을 통하여 정류되어 직류로 변환되고, 저역필터 LF701을 통해 캐패시터 C711, C712, C713으로 평활화 되어 출력된다.
도4h와 같이 인버터 스테이지회로(110-8)는, 입력된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 회로이다. 여러 장소에서 발전된 소 전력을 합치는 효과를 가지기 위해서는 동일한 주파수를 사용되어야 하는데, 여기에서는 기존의 상용교류전원의 교류주파수를 사용 하였다.
변압기 T801을 통해 전압강하를 시키고 1차와 2차를 분리 시킨다. 다이오드 D801을 사용해서 전원을 +성분과 성분으로 나누고 저항으로 파형을 보정하여 드라이브 IC U801에 동기신호로 공급하여 60Hz의 발진전압을 XT801 이용하여 드라이브 IC U801이 출력하여 드라이브 IC U802와 U803을 발진 시킨다.
이때 각각 발진전압의 위상을 바꾸어 공급하여 발진출력 하는데 U802는 스위칭 소자 Q801, Q802의 게이트를 U803은 스위칭 소자 Q803, Q804 게이트를 트리거하여 드레인에 인가된 직류전원을 순차적으로 스위칭하여 교류전원으로 변환하여 저역필터 LF801을 통해 출력하게 된다.
본 발명의 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치의 일 실시예인 도5의 냉장고 모듈(210)은, 정전 시 냉장고를 가동시키기 위한 회로이다. 정상적으로 상용교류전원이 들어오면 교류전원을 사용하여 가동하고 정전 시 등의 비상시에는 자동으로 전환되어 직교류 파워를 공급받아 동작 시킨다.
상기 도5의 냉장고 모듈(210)을 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.
도6a의 냉장고 모듈 PFC 회로(210-1)의 상세도를 설명하면, 직교류 파워 라인으로부터 직류전원을 공급받고, 드라이브 IC U902에서 발진하여 스위칭 소자 Q913, Q914, Q910, Q912를 통해 스위칭 소자 Q912, Q909, Q915, Q916의 게이트에 트리거 하면 변압기 T902을 통해 드레인에 공급된 직류전원은 소스로 전류가 흐른다.
또한 변압기 T902 2차측에 유기된 교류전원을 다이오드 D907, D908, D905, D906으로 정류하여 직류로 변환하고 캐패시터 C918, C919, C921로 평활화하여 STAGE 회로 (210-2)로 출력한다.
도6b와 같이 냉장고 모듈 STAGE 회로(210-2)는, 드라이브 IC U905는 크리스탈 오실레이터 XT901과 교류주파수를 발진하고 저항 R918, R919를 통해 드라이브 IC U906, U907로 출력한다.
U906, U907은 위상을 나누어 발진하여 스위칭 소자 Q909, Q910, Q911, Q912의 게이트에 순차적으로 트리거하여 드레인에 공급된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력한다.
도6a에서의 OP903는 회로전원 스위치용으로 상용교류전원이 정상적으로 공급될 때에는 회로의 전원을 공급하지 않고, 정전 시에만 전원을 공급하여 동작 시킨다.
도6c에서의 냉장고 모듈 RLY901은 전원전환용 릴레이 스위치이고, U903은 드라이브 IC 이고 도6b에서의 OP901은 센서 스위치이며, DB901과U902는 드라이브 IC U905 전원공급용 회로이다.
도6c와 같이 냉장고 모듈 ADC 파워 입력부(210-3)는, 정상적인 전원공급 시 릴레이 스위치 PLY901의 #1번과 #2번 사이에 상용교류전원이 들어오는 것을 소켓 SO901로 출력하여 냉장고를 가동시키고, 정전 시는 릴레이 스위치 RLY901이 자동전환 되어 파워 플러그 PL901의 #2번과 #3번 사이에 들어오는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 소켓 SO901로 출력하여 정전 시에 발생하는 식품변질을 막을 수 있도록 동작하게 된다.
110 : SMPS 장치 110-1 : EMI 회로부
110-2 : PFC회로부 110-3 : SMPS 회로부
110-4 : MPPT 회로부 110-5 : 프로그래밍 회로부
110-6 : 정전압 회로부 110-7 : 인버터 PFC 회로부
110-8 : 인버터 스테이지 회로부 210-1 : 냉장고 모듈 PFC 회로
210-2 : 냉장고 모듈 STAGE 회로 210-3 : 냉장고 모듈 직교류 파워 입력부
210: 냉장고 모듈

Claims (10)

  1. 교류 핫라인 L1, 교류 뉴트럴라인 L2, 접지 라인 L3로부터 상용 교류 전원을 입력받아 접지와이어 단자를 통하여 교류 출력단 CN101에 연결되는 SMPS 장치(110);와
    상기 교류 출력단 CN101에 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 EMI 회로(110-1);와
    상기 직류전원을 저역필터 LF201을 통하여 스위칭소자 Q203, Q204의 드레인에 인가하는 PFC회로(110-2);와
    직류전원을 스위칭소자 Q302 드레인에 인가하고, 드라이브IC U301에서 발진하여 스위칭소자 Q302, Q303의 게이트를 트리거하는 상기 스위칭소자 Q302, Q303은 직렬 구성되어 드레인에 인가된 직류전원을 변압기 T301 1차측에 스위칭하는 SMPS 회로(110-3);와
    상기 SMPS 회로(110-3)에서 인가된 직류전압은 센서형 저항 SR401을 통과하여 입력단자 CN401PV에 들어온 외부의 입력직류전원은 스위칭소자 Q401, Q402 드레인과 연결되는 MPPT 회로(110-4);와
    센서형 저항 SR401, SR402, SR403에 흐르는 전류를 프로그래밍 되어 있는 데이터에 맞춰 회로 동작을 컨트롤하며 동작상태를 네트워크을 통해 모니터하게 하는 드라이브IC U501을 구비한 프로그래밍 회로(110-5);와
    인버터에 안정된 IC전원을 공급하기 위한 정전압 회로(110-6)와;
    직류전압을 교류전압으로 변환, 승압되도록 하기 위한 인버터 PFC 회로(110-7);와
    입력된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터 스테이지 회로(110-8);와
    정상일 경우에는 상용교류전원이 들어오면 교류전원을 사용하고 정전시에는 직교류파워를 공급받아 동작되는 냉장고 모듈(210);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SMPS 장치(110)는 상용교류전원과 태양전지의 전력을 이용하여 필요한 전압준위를 가지는 교류 전원뿐만 아니라 직류전원도 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 SMPS 장치(110)는 태양전지로부터 전원을 공급받아 충전되는 배터리(120)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 냉장고 모듈(210)은 직교류파워라인으로부터 직류전원을 공급받고, 변압기 T901을 통해 드레인 공급된 직류전원은 소오스로 전류를 흐르도록 하여 교류전원을 정류하여 직류로 변환, 평활화 하여 스테이지 회로(201-B)로 출력하는 PFC 회로(210-1);와
    상기 스테이지 회로(201-2)는 드라이브IC U906, U907은 위상을 발진, 스위칭 소자 Q909-Q912의 게이트에 순차적으로 트리거하여 드레인에 공급된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하고, 정상적인 전원공급 시, 파워플러그 PL901에 사용교류전원이 들어오는 것을 소켓 S0901로 출력하여 가전기기를 가동하고, 정전 시에는 자동 전환되어 직류를 교류로 변환, 소켓 S0901로 출력하여 정전에도 전력이 흐르도록 하는 직교류 파워 입력부(210-3)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 PFC 회로(110-2)는 충분한 전류공급을 하기 위하여 부스트 다이오드가 형성된 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프로그래밍 회로(110-5)는 프로그래밍으로 태양열 전원을 우선 공급하고, 부족한 전원은 상용 교류전원을 상기 SMPS 회로(110-3)로 공급하며, 충전완료 후 태양열 전원이 들어오면, 상기 인버터에 전원을 공급하여 교류로 변환하여 외부로 송전하고, 상기 SMPS 회로(110-3)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 MPPT 회로(110-4)는 부하회로에 흐르는 직류전원의 전류감지 센서용 저항을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 EMI 회로(110-1)에 인가된 교류전원은 퓨즈 F101- 인덕터스 L101과 인덕턴스 L102- 저역필터 LF101을 통해 정류용 다이오드에 인가되는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 직교류 파워 입력부(210-3)는, 정상적인 전원공급시 릴레이 스위치 PLY901에 상용교류전원이 들어오는 것을 소켓 SO901로 출력하여 상기 냉장고 모듈(210)을 가동시키고 정전 시에는 릴레이 스위치 RLY901이 자동 전환되어 상기 릴레이 스위치 PLY901에 들어오는 직류를 교류전원으로 변환시켜 상기 소켓 SO901로 출력하는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 MPPT 회로(110-4)는 상기 SMPS 회로(110-3)와 외부입력직류전원을 데이터에 맞추어 배터리(120)를 충전하고 필요한 직류전원을 상기 배터리(120)와 함께 직교류파워라인에 출력하는 것을 특징으로 하는 교류 및 직류 스위칭모드 전원공급장치.
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