KR101511004B1 - 비상등 전원 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 AC-DC 변환 모듈, 충전 관리 회로, 비상 전지, 정전 검출 회로 및 정전 전환 회로를 포함하는 비상등 전원 장치에 관한 것이다. 상기 AC-DC 변환 모듈의 입력단은 전원 스위치를 통해 교류 상용 전원과 연결되고, AC-DC 변환 모듈의 출력단은 각각 LED 전구와 충전 관리 회로의 입력단에 연결되며, 충전 관리 회로의 출력단은 비상 전지와 병렬 연결되고, 상기 정전 검출 회로의 두 입력단은 커플링 캐퍼시터를 통해 교류 상용 전원과 연결되며, 정전 검출 회로의 출력단은 정전 전환 회로의 입력단과 연결되고, 상기 정전 전환 회로의 전원단은 비상 전지와 연결되며, 상기 정전 전환 회로의 출력단은 LED전구와 연결된다. 본 발명은 비상 조명으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 일반 조명으로서도 사용할 수 있으며, 현재의 전구 스위치 및 전력 공급 회로를 변경하지 않아도 되므로 장착 및 교체가 특히 간편하다.

Description

비상등 전원 장치{POWER SUPPLY DEVICE OF EMERGENCY LIGHT}
본 발명은 LED 비상등용 전원 장치에 관한 것으로, 특히, 일반 조명과 비상 조명에 동시에 사용 가능한 LED 조명 전원 장치에 관한 것이다.
종래의 비상등용 전원의 방안은, 상용 전원이 있을 경우, 비상등 전원은 항상 대기 상태에 있고, 정전 시, 계전기가 비상 전지회로에 연결되어 비상등에 전기를 공급하여 비상등을 켠다. 이런 전원을 사용한 비상등은 일반 등으로서 사용할 수 없다. 비상등 전원은 AC-DC(교류-직류) 변환기를 통해 교류를 직류로 변환하여 비상 전지를 충전한다. 정전 시, 계전기가 비상 전지를 연결하여 비상등에 전기를 공급한다. 이러한 비상등 전원의 방안은 하기와 같은 몇가지 결함이 있다.
1. 종래 전원 장치를 이용한 비상등은 비상등으로만 사용할 수 있고(즉 상용전기가 정전시에만 비상등이 켜진다), 일반 등으로 사용할 수 없기 때문에 경제면에서 자원낭비가 크다.
2. 일반 등으로 사용할 수 없기 때문에 종래 전원을 사용하는 비상등은 비행장, 정류장 등 일부 공공장소에만 장착할 수 있으며, 가정 및 주택단지와 같은 공공장소에는 적합하지 않다.
3. 비상등 종래 전원의 검출 회로와 전환 회로는 계전기 등 에너지 소모가 큰 소자를 사용하기 때문에 현재 전기 절감 차원에서 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 상기 존재하는 문제점에 대해, 정전 검출 회로와 정전 전환 회로를 사용한 비상등 전원 장치를 공급하는데 있다. 상기 비상등 전원 장치는 전원 스위치 차단 및 상용 전원 정전의 서로 다른 두가지 상태를 자동으로 식별할 수 있어 오작동이 발생하지 않는다.
본 발명은 AC-DC 변환 모듈, 충전 관리 회로, 비상 전지, 정전 검출 회로 및 정전 전환 회로를 포함하는 비상등 전원 장치에 있어서, 상기 AC-DC 변환 모듈의 입력단은 전원 스위치를 통해 교류 상용 전원과 연결되고, AC-DC 변환 모듈의 출력단은 각각 LED 전구와 충전 관리 회로의 입력단에 연결되며, 충전 관리 회로의 출력단은 비상 전지와 병렬 연결되고, 상기 정전 검출 회로의 두 입력단은 커플링 캐퍼시터를 통해 교류 상용 전원과 연결되며, 정전 검출 회로의 출력단은 정전 전환 회로의 입력단과 연결되고, 상기 정전 전환 회로의 전원단은 비상 전지와 연결되고, 정전 전환 회로의 출력단은 LED 전구와 연결된다.
상기 정전 검출 회로는 연산 증폭기(U3) 및 주변 소자(R40, R42, R39, R38, R41, C20, C21)를 포함하며, 그 중, R40, R42 및 R39는 증폭 조절 회로를 구성하고, R40 및 C20은 병렬 연결되어 저역 통과 필터 회로를 구성하며, R41 및 C21은 필터 회로를 구성하고, 상기 연산 증폭기(U3)의 정위상 입력단은 주변 저항기(R38) 및 캐퍼시터(C14)를 통해 상용 전원의 전선에 연결되고, 연산 증폭기(U3)의 역위상 입력단은 R40, R42 및 R39의 하나의 연결점과 서로 연결되고, 동시에 R40 및 C20이 병렬 연결되어 구성된 저역 통과 필터 회로를 통해 U3의 출력단과 연결되며, R39와 R42의 타단은 병렬 연결되어 U3의 접지단과 공동으로 접지되고, 동시에 주변 저항 및 커플링 캐퍼시터(C18)를 통해 상용 전원의 영선에 연결되고, U3의 출력단은 R41과 C21로 구성된 필터 회로의 입력단 즉 저항기(R41)의 일단에 연결되며, 저항기(R41)의 타단은 캐퍼시터(C21)을 거친 후 접지되고, 저항기(R41)와 캐퍼시터(C21)의 연결점 즉 R41과 C21로 구성된 필터 회로의 출력단을 정전 검출 회로의 출력단으로 하여 정전 전환 회로의 입력단에 연결된다. 상기 정전 전환 회로는 PMOS 트랜지스터(Q2)를 사용하고, PMOS 트랜지스터(Q2)의 게이트 전극은 정전 검출 회로의 출력 즉 R41과 C21로 구성된 필터 회로의 출력단에 연결되고, PMOS 트랜지스터의 드레인 전극은 비상 전지의 양극에 연결되며, PMOS 트랜지스터(Q2)의 소스 전극은 LED 전구에 연결된다.
상기 비상등 전원 장치의 전기 공급 방법은;
A. 전기가 있을 경우, 연산 증폭기(U3)의 입력단에 50Hz 또는 60Hz의 상용 전원 신호가 입력되고, 상기 상용 전원 신호는 R40, R42 및 R39로 구성된 증폭 조절 회로, R40과 C20이 병렬 연결되어 구성된 저역 통과 필터 회로를 거쳐 증폭 필터링된 후, 연산 증폭기(U3)의 출력단으로부터 50Hz 또는 60Hz의 구형파를 출력하고, 상기 구형파는 R41과 C21로 구성된 필터 회로를 통해 5V의 고레벨 직류전원을 출력하고, 상기 직류 신호는 정전 전환 회로 즉 PMOS 트랜지스터(Q2)를 차단, 즉 비상 전지와 LED 전구로 구성된 회로를 차단하여 상용 전원에 의해 LED 전구에 전기를 공급하도록 하는 단계와;
B. 정전 시, 연산 증폭기(U3)의 입력단에 신호가 입력되지 않고, R41과 C21로 구성된 필터 회로의 출력단이 0V의 저레벨 직류 전원을 출력하고, 상기 직류 신호는 정전 전환 회로 즉 PMOS 트랜지스터(Q2)에 전기가 흐르게 하며, 다시 말해서 비상 전지와 LED 전구로 구성된 회로에 전기가 흐르게 하여 비상 전지에 의해 LED 전구에 전기를 공급하도록 하는 단계;를 포함한다.
1. 본 발명은 비상조명을 조명이 필요한 모든 장소에 대규모적으로 응용할 수 있도록 한다. 또한, 현재의 전기 공급 회로를 변경하지 않고도 직접 일반 조명 기구를 대체할 수 있으며, 비상등의 회로를 대폭 간소화하고, 비용을 절약하며, 사회 경제적 효과를 높이고, 자원을 절약하며, 조작이 간단하다.
2. 정전 검출 회로가 정상적인 전원 스위치 회로, 즉 스위치 버튼의 차단 상태에 영향을 주지 않는다. 또한, 정전 시, 즉시 정전 신호를 검출하여 비상 조명을 작동시킬 수 있으며, 오작동이 없고, 사용성이 강하다.
3. 본 발명의 정전 전환 회로는 계전기 등 에너지 소모가 큰 소자를 사용하지 않고, 체적이 작고, 에너지 절감성이 양호한 P채널형 MOS 트랜지스터를 사용함으로써 환경에 유리하고, 에너지 절감 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 비상등 전원 장치의 원리도이다.
이하에, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명은, AC-DC 변환 모듈, 충전 관리 회로, 비상 전지, 정전 검출 회로 및 정전 전환 회로를 포함하는 비상등 전원 장치에 있어서, 상기 AC-DC 변환 모듈의 입력단은 전원 스위치를 통해 교류 상용 전원과 연결되고, AC-DC 변환 모듈의 출력단은 각각 LED 전구와 충전 관리 회로의 입력단에 연결되며, 이 모듈은 상용 전원을 직류 전원으로 변환하여 일부는 LED전구로 공급하고, 나머지는 비상 전지를 충전하며, 충전 관리 회로의 출력단은 비상 전지와 병렬 연결되고, 상기 정전 검출 회로의 두 입력단은 커플링 캐퍼시터를 통해 교류 상용 전원과 연결되며, 정전 검출 회로의 출력단은 정전 전환 회로의 입력단과 연결되고, 상기 정전 전환 회로의 전원단은 비상 전지에 연결되고, 정전 전환 회로의 출력단은 LED 전구와 연결된다.
상용 전원에서 전선은 전원 스위치를 통해 비상 전지에 전기를 공급하고, 전압 2000V, 캐퍼시터 2200PF의 고압 소용량의 커플링 캐퍼시터(C14)를 통해 정전 검출 회로에 연결된다. 일부 전기 사용이 규범화되지 않은 지역에서는 전원 스위치에 접하는 것이 전선이 아니라 영선(零線)이기 때문에 본 발명에서는 접지선도 전압 2000V, 캐퍼시터 2200PF의 고압 소용량의 커플링 캐퍼시터(C18)를 통해 정전 검출 회로에 연결된다. 정전 검출 회로는 높은 입력 저항의 연산 증폭기(U3) 및 주변의 R40, R42, R39, R41, C20, C21로 구성된다. U3과 주변의 R40, R42, R39는 동위상 비율 증폭기를 구성하고, R40과, R42, R39의 비는 증폭기의 배수이고, 미약한 상용 전원의 신호를 증폭한다. R40 및 C20은 병렬 연결되어 저역 통과 필터 회로를 구성하며, 고주파이면서 50Hz 또는 60Hz외의 신호를 필터링한다. U3의 증폭 배수가 매우 높기 때문에 출력은 전원 전압의 제한을 받고, 상용 전원 신호 50Hz 또는 60Hz에서 U3의 출력단은 50Hz 또는 60Hz의 구형파를 출력한다. R41 및 C21은 필터회로를 구성하며, 50Hz 또는 60Hz의 구형파 신호를 직류 신호로 필터링하고, 상기 직류 신호는 PMOS 트랜지스터(Q2)의 접속을 제어한다.
상용 전원이 있을 경우, 상용 전원을 차단해도 주위에 50Hz 또는 60Hz의 전기장 신호가 존재하기 때문에, 이 신호는 캐퍼시터를 통해 정전 검출 회로에 결합된다. 정전 검출 회로는 필터링, 증폭을 통해 50Hz 또는 60Hz의 상용 전원 신호를 분리해 낸다. 증폭, 필터링을 거친 후, U3출력단에서 50Hz 또는 60Hz의 구형파를 출력하고, 다시 R41, C21의 필터링을 거쳐 직류 전압으로 변환한다. 상기 전압은 PMOS 트랜지스터(Q2)의 제어 전극을 제어하고 비상 전지에서 전구로의 회로를 차단한다. 비상 전지는 전구에 전기를 공급하지 않는다. AC-DC 변환 모듈이 직류를 출력하여 전구에 전기를 공급한다. 이때, 전원 스위치를 차단하면 AC-DC 변환 모듈이 전류를 출력하지 않아 LED 조명이 켜지지 않는다. 전원 스위치를 켜면 AC-DC 변환 모듈이 전류를 출력하여 LED 조명이 켜지고, 동시에 비상 전지를 충전한다. 즉 비상등 전원 장치 전체가 정상적인 모드에서 동작하게 된다. 상용 전원 신호가 없을 경우(즉 정전 시), 회로에 50Hz 또는 60Hz의 전기장 신호가 없게 되며, U3은 저레벨의 전력을 출력하고, PMOS 트랜지스터에 전기가 흐르게 되며, 비상 전지와 LED 전구로 구성된 회로가 연결되어 LED가 켜지고 시스템은 비상 조명 상태로 진입한다.
본 발명의 AC-DC 변환 모듈은 OB2532를 채용하였고, 모듈 충전 관리 회로는 YB5056을 채용하였으며, 회로 연산 증폭기(U3)는 CA3130을 채용하였다.

Claims (4)

  1. AC-DC 변환 모듈, 충전 관리 회로, 비상 전지, 정전 검출 회로 및 정전 전환 회로를 포함하며,
    상기 AC-DC 변환 모듈의 입력단은 전원 스위치를 통해 교류 상용 전원과 연결되고, AC-DC 변환 모듈의 출력단은 각각 LED 전구와 충전 관리 회로의 입력단에 연결되며, 충전 관리 회로의 출력단은 비상 전지와 병렬 연결되고, 상기 정전 검출 회로의 두 입력단은 커플링 캐퍼시터(coupling capacitance) 를 통해 교류 상용 전원과 연결되며, 정전 검출 회로의 출력단은 정전 전환 회로의 입력단과 연결되고, 상기 정전 전환 회로의 출력단은 비상 전지와 연결되고,
    상기 정전 검출 회로는 연산 증폭기(U3) 및 주변 소자(R40, R42, R39, R38, R41, C20, C21)를 포함하며, 그 중, R40, R42 및 R39는 증폭 조절 회로를 구성하고, R40 및 C20은 병렬 연결되어 저역 통과 필터 회로를 구성하며, R41 및 C21은 필터 회로를 구성하고, 상기 연산 증폭기(U3)의 정위상 입력단은 주변 저항기(R38) 및 캐퍼시터(C14)를 통해 상용 전원의 전선에 연결되고, 연산 증폭기(U3)의 역위상 입력단은 R40, R42 및 R39의 하나의 연결점과 서로 연결되고, 동시에 R40 및 C20이 병렬 연결되어 구성된 저역 통과 필터 회로를 통해 U3의 출력단과 연결되며, R39와 R42의 타단은 병렬 연결되어 U3의 접지단과 공동으로 접지되고, 동시에 주변 저항 및 커플링 캐퍼시터(C18)를 통해 상용 전원의 영선에 연결되고, U3의 출력단은 R41과 C21로 구성된 필터 회로의 입력단 즉 저항기(R41)의 일단에 연결되며, 저항기(R41)의 타단은 캐퍼시터(C21)을 거친 후 접지되고, 저항기(R41)와 캐퍼시터(C21)의 연결점 즉 R41과 C21로 구성된 필터 회로의 출력단을 정전 검출 회로의 출력단으로 하여 정전 전환 회로의 입력단에 연결되며,
    상기 정전 전환 회로는 PMOS 트랜지스터(Q2)를 사용하고, PMOS 트랜지스터(Q2)의 그리드 전극은 정전 검출 회로의 출력 즉 R41과 C21로 구성된 필터 회로의 출력단에 연결되고, PMOS 트랜지스터의(Q2)의 드레인 전극은 비상 전지의 양극에 연결되며, PMOS 트랜지스터(Q2)의 소스 전극은 LED 전구에 연결되는 것을 특징으로 하는 비상등 전원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    A. 전기가 있을 경우, 연산 증폭기(U3)의 입력단에 50HZ 또는 60HZ의 상용 전원 신호가 입력되고, 상기 상용 전원 신호는 R40, R42 및 R39로 구성된 증폭 조절 회로, R40과 C20이 병렬 연결되어 구성된 저역 통과 필터 회로를 거쳐 증폭 필터링된 후, 연산 증폭기(U3)의 출력단으로부터 50HZ 또는 60HZ의 구형파를 출력하고, 상기 구형파는 R41과 C21로 구성된 필터 회로를 통해 5V의 고출력의 직류전원을 출력하고, 상기 직류 신호는 정전 전환 회로 즉 PMOS 트랜지스터(Q2)를 차단, 즉 비상 전지와 LED 전구로 구성된 회로를 차단하여 상용 전원에 의해 LED 전구에 전기를 공급하도록 하는 단계와;
    B. 정전 시, 연산 증폭기(U3)의 입력단에 신호가 입력되지 않고, R41과 C21로 구성된 필터 회로의 출력단이 0V의 저레벨 직류 전원을 출력하고, 상기 직류 신호는 정전 전환 회로 즉 PMOS 트랜지스터(Q2)에 전기가 흐르게 하며, 다시 말해서 비상 전지와 LED 전구로 구성된 회로에 전기가 흐르게 하여 비상 전지에 의해 LED 전구에 전기를 공급하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상등 전원 장치.
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