KR101360762B1 - 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대기 모드 상태(standby) 시 동작하는 마이콤(Micom)에 연결되어 입력 전원을 상기 마이콤 구동 전원으로 변환시켜 상기 마이콤으로 출력하는 레귤레이터, 상기 레귤레이터의 입력 단자에 일단이 연결된 제1 저항과, 상기 제1 저항의 타단에 연결된 제2 저항으로 구성된 전압 분압부, 상기 전압 분압부의 제1 저항과 제2 저항 사이의 분기된 지점에 반전 입력 단자가 연결되고, 상기 레귤레이터의 출력 단자에 비반전 입력 단자가 연결되어 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 걸리는 전압에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 출력하는 OP 앰프 및, 상기 OP 앰프의 출력 단자에 베이스 단자가 연결되고, 이미터 단자가 그라운드에 연결되며, 콜렉터 단자로부터 상기 입력 전원을 인가받아 상기 OP 앰프의 로우 레벨 신호 출력시 턴 오프(turn off) 되고, 상기 OP 앰프의 하이 레벨 신호 출력시 턴 온(turn on) 되는 트랜지스터를 포함하여 이루어진 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치에 관한 것으로, 대기 모드에서 전류 소비가 거의 발생되지 않도록 하여 저전력 대기(Standby) 모드 구현이 가능하도록 하며, 대기 모드 상태에서 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하거나 어댑터(adaptor)를 콘센트에서 뺄 경우 셋트를 곧바로 AC 오프(off) 상태로 진입하도록 함으로써, 향후 0.1W 와 같은 더욱더 심화될 저전력 대기 규제에 대처할 수 있는 효과가 있다.

Description

저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치{Discharge apparatus for power-saving standby mode}
본 발명은 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기 모드에서 전류 소비가 거의 발생되지 않도록 하여 저전력 대기(Standby) 모드 구현이 가능하도록 하며, 대기 모드 상태에서 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하거나 어댑터(adaptor)를 콘센트에서 뺄 경우 셋트를 곧바로 AC 오프(off) 상태로 진입하도록 하는, 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치에 관한 것이다.
기존에는 대기 모드에서의 대기전력 규제가 심하지 않았으나 2013년 1월부터 대기 전력 규제가 더욱 심해 졌다. 예를 들어, 유럽의 경우 기존에는 대기전력이 under 1W였으나 2013년 1월 7일부터는 under 0.5W로 더욱 강화되었다(Energy related Products, ErP).
기존에 1W만 만족하면 될 경우에는 아주 간단하게 방전저항을 상시 연결해 놓고 대기 모드에서 AC 오프(off)를 하여도 SMPS나 어댑터(adaptor)에 충전된 전하가 방전 저항을 통해 방전되므로 제품은 바로 AC 오프(off) 상태로 진입하였다.
그리고, 1W만 만족하면 될 때에는 대기(Standby) 모드에서 방전저항이 일정한 전력을 소비하고 있더라도 만족할 수 있었으나 0.5W 규제에서는 상시 소비하는 방전 저항으로는 해당 규격을 만족할 수 없다.
저전력 대기(Standby) 모드 구현을 위해서는 대기 모드 상태에서 셋트는 최소한의 전력을 소비해야 한다.
통상 해당 모드를 구현하기 위해서는 대시(standby) 시에 저전력 마이콤(micom) 하나만 동작하며 외부 디스플레이(display)는 대기(Standby) 표시용 LED 하나만 표시하는 경우가 일반적이다.
이 상태에서 기타 다른 부분(Main 부)의 전원은 모두 오프(off)하고, 불필요한 누설 전류(leakage current)를 최소화해야 초 저전력 대기 모드 구현이 가능하다.
저전력 대기 모드에서 사용자(User)가 제품의 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하여도 LED는 바로 꺼지지 않고 한참 동안 켜져 있게 된다. 이는 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하였음에도 불구하고 SMPS에 충전된 전하가 LED 하나를 통해 방전되기까지 시간이 많이 소요된다는 것이다.
또한, 전원을 뽑거나 AC 스위치(switch)를 오프(off) 했음에도 셋트가 계속 켜져 있는 부분은 사용자(user)에서 혼동을 줄 수 있고 AC 스위치(switch)를 빠르게 off -> on 할 경우 셋트는 재 부팅 하지 않고 계속 대기(Standby) 상태를 유지하게 되어 사용자(user)는 부팅 불량으로 오인할 가능성이 있다.
SMPS나 어댑터(adaptor)에 충전된 전하는 많고 저전력 모드로 인해 소비되는 전류는 매우 적기 때문에, SMPS나 어댑터(adaptor)에 충전된 전하가 모두 방전되기 까지 시간이 많이 필요하게 된다.
종래에는 이를 해결하기 위해 방전저항 하나를 풀 다운(pull down) 형태로 전원과 그라운드(GND) 사이에 추가하였었으나, 이러한 방법은 대기 모드에서도 상시 전류를 소비하기 때문에 0.5W 등의 초 저전력 모드를 구현할 수 없다.
본 발명은 대기 모드에서 전류를 거의 소비 하지 않아 저전력 대기(Standby) 모드 구현이 가능하며 대기 모드 상태에서 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하거나 어댑터(adaptor)를 콘센트에서 뺄 경우 방전회로가 동작하면서 셋트는 곧바로 AC 오프(off) 상태로 진입하게 된다.
앞으로 더욱더 규제는 심화될 것으로 예상되며 향후 0.1W 등을 만족하기 위해서는 더욱더 방전회로가 중요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 대기 모드에서 전류 소비가 거의 발생되지 않도록 하여 저전력 대기(Standby) 모드 구현이 가능하도록 하며, 대기 모드 상태에서 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하거나 어댑터(adaptor)를 콘센트에서 뺄 경우 셋트는 곧바로 AC 오프(off) 상태로 진입하도록 하는, 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치는,
대기 모드 상태(standby) 시 동작하는 마이콤(Micom)에 연결된 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치에 있어서, 상기 마이콤에 연결되어 입력 전원을 상기 마이콤 구동 전원으로 변환시켜 상기 마이콤으로 출력하는 레귤레이터, 상기 레귤레이터의 입력 단자에 일단이 연결된 제1 저항과, 상기 제1 저항의 타단에 연결된 제2 저항으로 구성된 전압 분압부, 상기 전압 분압부의 제1 저항과 제2 저항 사이의 분기된 지점에 반전 입력 단자가 연결되고, 상기 레귤레이터의 출력 단자에 비반전 입력 단자가 연결되어 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 걸리는 전압에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 출력하는 OP 앰프 및, 상기 OP 앰프의 출력 단자에 베이스 단자가 연결되고, 이미터 단자가 그라운드에 연결되며, 콜렉터 단자로부터 상기 입력 전원을 인가받아 상기 OP 앰프의 로우 레벨 신호 출력시 턴 오프(turn off) 되고, 상기 OP 앰프의 하이 레벨 신호 출력시 턴 온(turn on) 되는 트랜지스터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 방전 전류 값 조절을 위해, 상기 입력 전원과 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자 사이에 설치된 제3 저항을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 대기 모드에서 전류 소비가 거의 발생되지 않도록 하여 저전력 대기(Standby) 모드 구현이 가능하도록 하며, 대기 모드 상태에서 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하거나 어댑터(adaptor)를 콘센트에서 뺄 경우 셋트를 곧바로 AC 오프(off) 상태로 진입하도록 함으로써, 향후 0.1W 와 같은 더욱더 심화될 저전력 대기 규제에 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치의 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치의 전압-시간 관계도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 장치는 대기 모드 상태(standby) 시 동작하는 마이콤(Micom)(101)에 연결된 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치에 있어서, 상기 마이콤(101)에 연결되어 입력 전원을 상기 마이콤(101) 구동 전원으로 변환시켜 상기 마이콤(101)으로 출력하는 레귤레이터(102), 상기 레귤레이터(101)의 입력 단자에 일단이 연결된 제1 저항과, 상기 제1 저항의 타단에 연결된 제2 저항으로 구성된 전압 분압부(103), 상기 전압 분압부(103)의 제1 저항과 제2 저항 사이의 분기된 지점에 반전 입력 단자가 연결되고, 상기 레귤레이터(102)의 출력 단자에 비반전 입력 단자가 연결되어 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 걸리는 전압에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 출력하는 OP 앰프(104) 및, 상기 OP 앰프(104)의 출력 단자에 베이스 단자가 연결되고, 이미터 단자가 그라운드에 연결되며, 콜렉터 단자로부터 상기 입력 전원을 인가받아 상기 OP 앰프(104)의 로우 레벨 신호 출력시 턴 오프(turn off) 되고, 상기 OP 앰프(104)의 하이 레벨 신호 출력시 턴 온(turn on) 되는 트랜지스터(105)를 포함하여 이루어진 구조이다.
그리고, 방전 전류 값 조절을 위해, 상기 입력 전원과 상기 트랜지스터(105)의 콜렉터 단자 사이에 설치된 제3 저항(R1)을 더 포함하여 이루어진 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치의 전압-시간 관계도이다.
이하, 도 1의 본 발명에 따른 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치의 동작을 도 2를 참조해 설명한다.
먼저, 통상 어댑터(adaptor)는 단 전원을 사용하고 SMPS의 경우도 효율 때문에 단 전원을 많이 사용하나 이는 시스템(system)에 따라서 다를 수 있다.
12V 단 전원을 사용한다고 가정할 경우, 저전력 대기 모드를 구현하기 위해 일반적으로 레귤레이터(102) 예를 들어, LDO나 DC/DC 컨버터로 마이콤(micom)(101)용 구동 전원을 만든다.
그리고, 대기 상태(standby) 시에 마이콤(micom) 하나만 동작하며 기타 다른 메인(main) 보드나 전원은 모두 오프(off) 하며 또한, 디스플레이(display)도 VFD나 7-seg 역시 모두 오프(off) 하며 대기 상태(Standby) 표시용 지시 LED(indication LED) 하나만 온(on) 한다.
이때, 불필요한 누설 전류(leakage current)는 모두 제거해야 하며 LDO와 DC/DC컨버터의 선정도 매우 중요하다.
LDO의 경우 Iq(Quiescent current)가 매우 적어야 하며 DC/DC 컨버터의 경우 광 부하(light load) 시 효율이 높은 제품을 선정해야 한다.
전술한 바와 같이, 저전력 모드 설계 시 가장 중요한 것은 아래 2가지 점이다.
1. 대기 모드에서 방전회로가 전류를 최대한 적게 소비해야 한다.
2. AC 코드를 뽑거나 AC switch 을 오프(off) 했을 경우 제품은 바로 오프(off) 상태가 되어야 한다.
도 1은 상기 두 가지 조건을 만족하는 방전회로이다.
예를 들어, 마이콤(micom)(101)이 5V 전원을 사용한다고 하면, 레귤레이터(102) 즉, LDO나 DC/DC 컨버터의 입력단이 Vdrop(대략 1~2V) 이상까지는 출력 5V을 유지하게 된다.
즉, 12V 전원이 7V까지 떨어져도 마이콤(micom)(101)은 계속 동작 상태가 되는 것이다.
더 이상 떨어지면 마이콤(micom)(101)은 동작하지 않겠지만, LED는 계속 켜져 있는 상태가 된다.
전원이 LED의 VF이상을 유지하는 동안은 LED가 계속 켜져 있다.
각 시정수는 셋트의 조건에 따라 다를 수 있으며 예를 들어 동작을 설명하면 다음과 같다.
R1 : 100Ohm, R2=R3=R4=R5=R6=100KOhm 로 가정.
R4 = R5 면 OP 앰프(104)의 반전 입력 단자에는 입력 전원의 1/2이 되는 전압이 형성된다(전류 소모를 최대한 적게 하기 위해 value가 큰 저항을 사용해야 함).
12V 입력 전원일 경우 6V가 형성된다.
그리고, OP 앰프(104) 비반전 입력 단자에는 레귤레이터(102)의 출력 전압인 5V가 형성된다.
이때, OP 앰프(104) 출력단자에는 로우(Low)가 출력되어 방전 회로가 동작하지 않는다(OP1.6의 전압 > OP1.5의 전압 = OP1.7는 GND출력, OP1.6의 전압 < OP1.5의 전압 = OP1.7는 12V출력).
대기 상태(Standby)에서 AC 코드를 꼽거나 AC 스위치(switch)를 오프(off)하면 12V의 전원은 도 2에 도시된 바와 같이, 서서히 떨어진다.
R4의 12V 전원이 대략 10V 이하로 떨어지게 되면 OP 앰프(104) 반전 입력 단자는 전압이 5V이하로 떨어지게 된다.
하지만, OP 앰프(104) 비반전 입력 단자는 Vin 이 7V or 8V까지는 5V을 계속 유지한다.
즉, OP 앰프(104) 반전 입력 단자의 전압 < OP 앰프(104) 비반전 입력 단자의 전압 = OP 앰프 출력 단자는 12V 출력 조건이 형성된다.
그리고, OP 앰프(104) 출력 단자에 12V가 출력되면서 트랜지스터(105)가 턴 온(turn on) 되면서 방전회로가 동작한다.
트랜지스터(105)가 턴 온(turn on) 되면 I=V/R 조건으로 방전을 하게 되며, 도 2에 도시된 점선과 같이 방전되면서 12V가 급격히 떨어진다.
예) 12V가 9V로 떨어졌을 때를 가정하면, 방전 전류 I = [9V-0.4V(Vce)] / 100 = 86mA 가 되면서 급격히 방전되게 된다.
통상 대기 상태(Standby) 시에 마이콤(Micom)과 LED가 소모하는 전류를 대략 10mA정도 되므로 86mA면 충분하며 이는 R1의 저항값 조정으로 셋트에 최적화 시키면 된다.
즉, R1~ R6의 저항값은 시스템(system)에 맞게 최적화시키면 된다.
이상과 같이, 본 발명은 대기 모드에서 전류 소비가 거의 발생되지 않도록 하여 저전력 대기(Standby) 모드 구현이 가능하며, 대기 모드 상태에서 AC 스위치(switch)를 오프(off) 하거나 어댑터(adaptor)를 콘센트에서 뺄 경우 셋트를 곧바로 AC 오프(off) 상태로 진입하도록 함으로써, 향후 0.1W 와 같은 더욱더 심화될 저전력 대기 규제에 대처할 수 있게 된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 마이콤 102 : 레귤레이터
103 : 전압 분압부 104 : OP 앰프
105 : 트랜지스터

Claims (2)

  1. 대기 모드 상태(standby) 시 동작하는 마이콤(Micom)에 연결된 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치에 있어서,
    상기 마이콤에 연결되어 입력 전원을 상기 마이콤 구동 전원으로 변환시켜 상기 마이콤으로 출력하는 레귤레이터;
    상기 레귤레이터의 입력 단자에 일단이 연결된 제1 저항과, 상기 제1 저항의 타단에 연결된 제2 저항으로 구성된 전압 분압부;
    상기 전압 분압부의 제1 저항과 제2 저항 사이의 분기된 지점에 반전 입력 단자가 연결되고, 상기 레귤레이터의 출력 단자에 비반전 입력 단자가 연결되어 상기 제1 저항과 상기 제2 저항에 걸리는 전압에 따라 하이 레벨 신호 또는 로우 레벨 신호를 출력하는 OP 앰프; 및
    상기 OP 앰프의 출력 단자에 베이스 단자가 연결되고, 이미터 단자가 그라운드에 연결되며, 콜렉터 단자로부터 상기 입력 전원을 인가받아 상기 OP 앰프의 로우 레벨 신호 출력시 턴 오프(turn off) 되고, 상기 OP 앰프의 하이 레벨 신호 출력시 턴 온(turn on) 되는 트랜지스터를 포함하여 이루어진 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    방전 전류 값 조절을 위해, 상기 입력 전원과 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자 사이에 설치된 제3 저항을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저전력 대기 모드 구현을 위한 방전 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11308857A (ja) * 1998-04-20 1999-11-05 Fujitsu General Ltd スイッチング電源装置
JP2010148234A (ja) 2008-12-18 2010-07-01 Seiko Epson Corp 残留電荷放電回路および電源用半導体装置
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