KR102291763B1

KR102291763B1 - 전원 장치

Info

Publication number: KR102291763B1
Application number: KR1020190045426A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 나가노
Original assignee: 오므론 가부시키가이샤
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2021-08-23
Also published as: US20200053846A1; EP3609296B1; CN110831274A; KR20200016780A; CN110831274B; EP3609296A1; JP2020025395A; JP7035894B2; US11006497B2

Abstract

전원 장치(100)는, 외부로부터의 입력 전압을 받는 입력부(10)와, 입력부(10)를 통해 입력된 입력 전압으로부터 전원 전압을 발생시키는 전원부(20)와, 전원 전압을 출력하는 출력 단자(32, 33)를 포함하는 출력부(30)와, 입력부(10)에 접속되고, 입력 전압이 인가됨으로써 점등되는 점등 회로(12)를 구비한다. 점등 회로(12)는, 입력 전압에 따라, 점등의 양태를 다르게 한다.

Description

전원 장치 {POWER SUPPLY APPARATUS}

본 발명은 전원 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-349626호 공보는, 공급되는 전원 전압이 저하된 것을 발견할 수 있는 실장 회로를 개시한다. 실장 회로는 전원 전압의 상태를 감시하기 위한 LED 소자와, 그 점등 제어 회로를 구비한다. 전원 전압이 소정의 전압 이상인 경우에는, 점등 제어 회로는 LED 소자를 점등시킨다. 한편, 전원 전압이 소정의 전압 이상이 아닌 경우에는, 점등 제어 회로는 LED 소자를 소등시킨다.

상기한 구성에 의하면, 전원 장치에 전압이 입력되어 있는지 여부를, 전원 장치가 유저에게 알릴 수 있다. 그러나 유저는 그 전원 장치에 입력된 전압의 크기를 알 수 없다.

예를 들어, 제조 현장에 있어서는, 다른 전원 전압의 배선(복수의 전원 라인)이 부설되는 경우가 있다. 원래 접속되어야 할 전원 전압의 라인(예를 들어, AC230V의 라인)보다도 낮은 전압의 전원 라인(예를 들어, AC115V의 라인)에 전원 장치를 접속한 경우, 전원 장치의 출력이 저하될 가능성, 혹은 전원 장치의 효율이 저하될 가능성이 있다.

본 발명의 목적은 유저가 입력 전압의 크기를 확인하는 것을 용이하게 하는 전원 장치를 제공하는 것이다.

본 개시의 일례에 의하면, 전원 장치는, 외부로부터의 입력 전압을 받는 입력부와, 입력부를 통해 입력된 입력 전압으로부터 전원 전압을 발생시키는 전원부와, 전원 전압을 출력하는 출력 단자를 포함하는 출력부와, 입력부에 접속되고, 입력 전압이 인가됨으로써 점등되는 점등 회로를 구비한다. 점등 회로는, 입력 전압에 따라, 점등의 양태를 다르게 한다.

상기 구성에 의하면, 유저가 입력 전압의 크기를 용이하게 확인하는 것을 용이하게 하는 전원 장치를 제공할 수 있다. 또한, 전원 장치의 내부에 입력 전압값을 측정하기 위한 회로를 마련할 필요가 없기 때문에, 전원 장치의 구성을 단순화할 수 있음과 함께 전원 장치의 비용의 증대를 억제할 수 있다.

상기 전원 장치에 있어서, 점등 회로는, 복수의 발광 소자를 포함하고, 복수의 발광 소자 중 점등되는 발광 소자의 수를 상기 입력 전압의 크기에 따라 변화시킨다.

상기 구성에 의하면, 점등되는 발광 소자의 수에 의해, 입력 전압의 크기를 표시할 수 있다.

상기 전원 장치에 있어서, 점등 회로는, 복수의 발광 소자의 각각의 고전압측에 접속된 복수의 제너 다이오드를 더 포함하고, 복수의 제너 다이오드는 직렬로 접속되어 있다.

상기 구성에 의하면, 점등되는 발광 소자의 수를 입력 전압의 크기에 따라 다르게 할 수 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 전원 장치의 일 구성예를 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 LED 회로의 점등 패턴을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 LED 회로(점등 회로)의 구성예를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 전원 장치의 외관의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.

이하에 있어서, 본 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

<적용예>

먼저, 도 1을 사용하여, 본 발명이 적용되는 장면의 일례에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 전원 장치(100)의 일 구성예를 도시한 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 전원 장치(100)는, 예를 들어 스위칭 전원 장치이다. 전원 장치(100)는 외부로부터의 입력 전압을 받는 입력부(10)와, 전원부(20)와, 출력부(30)를 포함한다.

예를 들어, 입력부(10)는 교류 전원(예를 들어, 50㎐/60㎐, 100V/200V의 상용 전원)(1)에 접속된다. 입력부(10)는 입력 단자(14, 15)(「INPUT」이라고도 표기함)와, 입력 단자(14)에 접속된 보호 회로인 퓨즈(11)와, 보호 접지 단자(16)를 포함한다.

전원부(20)는 입력부(10)를 통해 입력된 전압으로부터 전원 전압을 발생시킨다. 일례로서, 전원부(20)는 정류 회로(21)와, 트랜스(22)와, 스위칭 소자로서의 MOSFET(23)과, 정류·평활 회로(24)를 포함한다. 또한, 전원부(20)는 돌입 전류 제한 회로(25)와, 노이즈 필터(26)와, 평활 회로(27)와, 드라이브 제어 회로(28)와, 과전류 검출 회로(29)와, 전압 검출 회로(41)와, 과전압 검출 회로(42)와, 포토커플러(43)와, 포토커플러(44)와, 콘덴서(45, 46)를 포함한다.

돌입 전류 제한 회로(25)는, 예를 들어 저항과, 이 저항에 병렬로 삽입된 릴레이로 구성된다. 기동 시부터 수십밀리초 사이, 릴레이가 개방되어 돌입 전류를 방지한다. 그 후에, 릴레이가 폐쇄되어 전원 장치(100)가 기동된다.

노이즈 필터(26)는 INPUT에 입력된 교류 전압에 중첩한 고주파의 노이즈 성분에 대하여 필터링을 실시하고, 노이즈 성분을 제거한 교류 전압을 정류 회로(21)에 공급한다. 평활 회로(27)는 평활 콘덴서로 구성되어, 전파 정류 후의 전압을 평활화한다.

트랜스(22)는 1차 권선(22p), 2차 권선(22s) 및 보조 권선(22a)을 구비하고, 1차 권선(22p)에 발생한 고주파의 펄스 전압을, 2차 권선(22s) 및 보조 권선(22a)으로 유도한다. 2차 권선(22s)으로 유도된 고주파의 펄스 전압은 직류 출력에 이용된다. 보조 권선(22a)으로 유도된 고주파의 펄스 전압은 드라이브 제어 회로(28)의 기동에 이용된다.

정류·평활 회로(24)는 정류 회로 및 평활 콘덴서로 구성되고, 트랜스(22)의 2차 권선(22s)으로 유도된 고주파의 펄스 전원(교류 전원)을 정류 및 평활하여, 규정의 출력 전압 및 출력 전류를 갖는 직류 출력을 발생시킨다.

전압 검출 회로(41)는 직류 출력 전원의 출력 전압을, 대응한 강압 전압으로 검출한다. 포토커플러(43)는 검출된 강압 전압에 따른 신호를 드라이브 제어 회로(28)에 출력한다. 과전압 검출 회로(42)는 직류 출력 전원의 출력 전압이 규정의 전압을 초과하는 경우에, 과전압을 검출한다. 포토커플러(44)는 과전압의 검출을 나타내는 신호를 드라이브 제어 회로(28)에 출력한다.

드라이브 제어 회로(28)는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 발생기, 피드백 제어 회로, OCP(Over Current Protect) 단자, 스위칭 구동 단자, 구동 전원 단자 등을 구비한 제어 IC로 구성된다. 드라이브 제어 회로(28)는 PWM 신호를 MOSFET(23)의 게이트에 공급하여 MOSFET(23)을 구동한다.

전압 검출 회로(41)에서 검출된 2차측의 전압은 포토커플러(43)를 통해, 드라이브 제어 회로(28)로 귀환된다. 드라이브 제어 회로(28)는 당해 전압에 기초하여 PWM 신호의 듀티비를 변경하고, 출력 전압인 전원 전압이 규정의 전압이 되도록 MOSFET(23)을 구동한다.

MOSFET(23)은 트랜스(22)의 1차 권선(22p)과 직렬로 접속된다. MOSFET(23)은 드라이브 제어 회로(28)로부터 공급된 PWM 신호에 응답하여 1차측 전압을 단속하고, 트랜스(22)의 1차 권선(22p)에 고주파의 펄스 전원을 발생시킨다.

출력부(30)는 출력 단자(32, 33)를 포함한다. 전원부(20)에서 발생한 전원 전압은 출력 단자(32, 33)(「DC OUTPUT」이라고도 표기함)로부터 출력된다. 또한, 도 1에 도시된 구성에서는, 전원 전압으로서 직류 전압이 출력된다.

전원 장치(100)는 점등 회로로서, LED 회로(12, 제1 점등 회로), LED 회로(13, 제2 점등 회로) 및 LED 회로(31, 제3 점등 회로)를 더 포함한다. LED 회로(12), LED 회로(13) 및 LED 회로(31)의 각각은 발광 소자인 LED를 포함한다. LED 회로(12)는 입력 단자(14)에 접속되고, 입력 단자(14)에 입력 전압이 인가됨으로써 점등된다. LED 회로(13)는 퓨즈(11)와 전원부(20) 사이에 마련되고, 퓨즈(11)를 통해 전원부(20)에 전압이 입력됨으로써 점등된다. LED(31) 회로는 출력 단자(32, 33)에 접속되고, 전원부(20)로부터의 출력에 의해 점등된다.

도 2는 일 실시 형태에 관한, LED 회로의 점등 패턴을 도시한 도면이다. 도 2에 표기한 「입력 1」, 「입력 2」, 「출력 1」은, 각각 LED 회로(12), LED 회로(13), LED 회로(31)를 나타내고 있다. LED 회로(12, 13, 31)의 각각이 점등 또는 소등의 두 상태를 가지므로, 전체적으로 2×2×2＝8가지의 패턴이 존재한다. 따라서 도 2에는, 취할 수 있는 모든 점등 패턴을 기재하고 있다.

패턴 1은 입력 1, 입력 2, 출력 1 전부가 점등되는 패턴이고, 전원 장치(100)가 정상적으로 동작하고 있는 것을 나타낸다. 전원 장치(100)의 내부의 상태는 정상 상태이다.

패턴 2는 입력 1, 입력 2가 점등, 출력 1이 소등의 패턴이고, 전원부(20)의 2차측에 이상(예를 들어, 출력측의 단락, 2차측의 파손 등이 고려됨)이 있는 것을 나타낸다.

패턴 3은 입력 1 및 출력 1이 점등되고, 입력 2가 소등되는 패턴이다. 단, 이와 같은 패턴에 대응하는 전원 장치(100)의 내부 상태는 존재하지 않는다.

패턴 4는 입력 1이 점등되고, 입력 2 및 출력 1이 소등되는 패턴이다. 패턴 4는, 예를 들어 퓨즈(11)의 용단, 전원부(20)의 1차측의 파손 등의 이상이 있는 것을 나타낸다.

패턴 5는 입력 1이 소등되고, 입력 2 및 출력 1이 점등되는 패턴이다. 패턴 5는 전원 장치(100)의 유지 시간 중의 상태를 나타낸다. 실제로는 그 상태는 발생하지 않을 가능성이 있다.

패턴 6은 입력 1 및 출력 1이 소등되고, 입력 2가 점등되는 패턴이지만, 이와 같은 패턴에 대응하는 전원 장치(100)의 내부 상태는 존재하지 않는다.

패턴 7은 입력 1 및 입력 2가 소등되고, 출력 1이 점등되는 패턴이다. 예를 들어, 전원 장치(100)의 외부로부터 전압이 인가된 경우에, 이와 같은 상태가 발생할 수 있다.

패턴 8은 입력 1, 입력 2, 출력 1 모두가 소등되는 패턴이고, 입력 전압이 없는 것을 나타낸다.

본 실시 형태에서는, 전원 장치(100)의 입력 전압에 따라, LED 회로(12)의 점등의 양태를 다르게 한다. 따라서, 도 2에 도시한 패턴 1 내지 4(「입력 1」이 점등되는 패턴)에서는, 전원 장치(100)의 입력 전압에 따라, LED 회로(12)의 점등의 양태가 상이하다. 이로써, 유저는 의도한 입력 전압이 전원 장치(100)에 인가되어 있는지를 확인할 수 있다. 따라서, 유저가 입력 전압의 레벨을 확인하는 것을 용이하게 하는 전원 장치를 제공할 수 있다.

<입력 1의 LED 회로의 구성 및 점등 방법>

도 3은 도 1에 도시한 LED 회로(12)(점등 회로)의 구성예를 도시한 회로도이다. 도 3을 참조하여, LED 회로(12)는 다이오드(50)와, 제너 다이오드(51, 52, 53, 54)와, 저항(61, 62, 63, 64)과, LED(71, 72, 73, 74)를 포함한다.

LED(71, 72, 73, 74)의 각각의 고전압측(애노드측)에, 제너 다이오드(51, 52, 53, 54)가 접속된다. 또한, 제너 다이오드(51, 52, 53, 54)는 직렬로 접속된다.

구체적으로는, 다이오드(50)와, 제너 다이오드(51)와, 저항(61)과, LED(71)가 직렬로 접속된다. 제너 다이오드(52)와, 저항(62)과, LED(72)가 직렬로 접속됨과 함께, 제너 다이오드(52)의 캐소드가 제너 다이오드(51)의 애노드에 접속된다. 마찬가지로, 제너 다이오드(53)와, 저항(63)과, LED(73)가 직렬로 접속됨과 함께, 제너 다이오드(53)의 캐소드가 제너 다이오드(52)의 애노드에 접속된다. 제너 다이오드(54)와, 저항(64)과, LED(74)가 직렬로 접속됨과 함께, 제너 다이오드(54)의 캐소드가 제너 다이오드(53)의 애노드에 접속된다.

이 회로에 의하면, 입력 전압에 따라, LED의 점등되는 개수를 변화시킬 수 있다. 즉, 입력 전압이 높아짐에 따라, 점등되는 LED의 수가 증가한다. 입력 전압의 제1 범위에서는 LED(71)가 점등된다. 입력 전압의 제2 범위에서는 LED(71, 72)가 점등된다. 입력 전압의 제3 범위에서는 LED(71, 72, 73)가 점등된다. 입력 전압의 제4 범위에서는 LED(71), LED(72), LED(73), LED(74)가 점등된다. 제너 다이오드(51, 52, 53, 54)의 항복 전압(제너 전압 Vz)을 적절하게 선택함으로써, 목적의 입력 전압으로 LED(71, 72, 73, 74)의 각각이 점등되도록, LED 회로(12)를 조정할 수 있다.

상기 구성에 의해, LED(71 내지 74)의 점등을 전원 장치의 입력과 동기시킬 수 있다. 따라서, 예를 들어 입력 전원의 전압의 순시 저하가 발생한 경우, 점등되는 LED의 개수가 감소하므로, 유저는 순간 저하의 발생을 파악할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 전원 장치(100)의 외관의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 전원 장치(100)에서는 INPUT의 단자, DC-OUTPUT의 단자를 마련한 면에, 표시 회로(81a 내지 81f), LED 회로(12)[LED(71 내지 74)], 표시 전환/리셋 키(82), 통신 포트(83) 및 출력 전압 조정 트리머(84)가 배치된다. 또한, 도 4에 도시한 배치는 일례이다.

표시 회로(81a)는, 예를 들어 7세그먼트 LED로 구성된다. 표시 회로(81a)는 LCD나 유기 EL 디스플레이 등이어도 된다. 예를 들어, 출력 전압, 출력 전류, 교환 시기까지의 연수, 적산 가동 시간 등이 표시 회로(81a)에 표시된다.

LED 회로(12)는 입력 전압의 크기에 따라 점등되는 LED의 수를 다르게 한다.

표시 회로(81b, 81c, 81d)의 각각은 LED를 갖는다. 예를 들어, 전원 장치(100)의 전원부(20)에 입력 전압이 정상적으로 입력되는 경우에, 표시 회로(81d)의 LED가 점등된다. 전원 장치(100)로부터 직류 전압이 출력되어 있는 경우, 표시 회로(81b)의 LED가 점등된다. 한편, 전원 장치(100)의 내부에 이상이 발생한 경우에는 표시 회로(81c)의 LED가 점등된다. 예를 들어, 표시 회로(81d) 및 표시 회로(81b)는 도 1에 도시한 LED 회로(12) 및 LED 회로(31)의 각각의 실현예이다.

표시 회로(81e) 및 표시 회로(81f)는 LED를 포함한다. 당해 LED가 점등됨으로써, 통신 포트(83)에서의 통신 상황이 나타난다.

표시 전환/리셋 키(82)는 표시하는 파라미터를 전환하기 위해 조작된다. 혹은, 표시 전환/리셋 키(82)는 통신 설정의 리셋을 위해 조작된다. 출력 전압 조정 트리머(84)는 출력 전압을 조정하기 위해 조작된다.

도 4에 도시하는 전원 장치는, 예를 들어 제조 현장의 제어반에 배치된다. 제조 현장에 있어서는, 다른 전원 전압의 배선(전원 라인)이 부설되는 경우가 있다. 원래 접속되어야 할 전원 전압의 라인(예를 들어, AC230V의 라인)보다도 낮은 전압의 전원 라인(예를 들어, AC115V의 라인)에 전원 장치를 접속한 경우, 전원 장치의 출력이 저하될 가능성, 혹은 전원 장치의 효율이 저하될 가능성이 있다.

본 실시 형태에서는, 입력 전압의 크기에 따라, LED 회로(12)는 점등의 양태를 다르게 한다. 구체적으로는 점등되는 LED의 수가 입력 전압의 크기에 따라 상이하다. 이로써, 유저는 자신이 의도한 입력 전압이 전원 장치(100)에 인가되어 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 점등되는 LED의 수가 변화됨으로써, 유저는 입력 전압의 레벨이 변동된 것을 파악할 수 있다. 따라서, 예를 들어 전원 장치(100)의 입력 전압의 순시 저하가 발생한 경우에, 유저는 그 순시 저하의 발생을 파악할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 전원 장치는, 입력 전압의 범위를 나타내기 위한 복수의 LED를 갖는다. 그러나, 본 실시 형태에서는 LED의 점등의 다른 양태를 채용할 수도 있다. 예를 들어, 입력 전압의 범위에 따라 LED의 발광색을 변화시켜도 된다.

[부기]

이상과 같이, 본 실시 형태는 이하와 같은 개시를 포함한다.

(구성 1)

외부로부터의 입력 전압을 받는 입력부(10)와,

상기 입력부(10)를 통해 입력된 상기 입력 전압으로부터 전원 전압을 발생시키는 전원부(20)와,

상기 전원 전압을 출력하는 출력 단자(32, 33)를 포함하는 출력부(30)와,

상기 입력부(10)에 접속되고, 상기 입력 전압이 인가됨으로써 점등되는 점등 회로(12)를 구비하고,

상기 점등 회로(12)는, 상기 입력 전압에 따라, 점등의 양태를 다르게 하는 전원 장치(100).

(구성 2)

상기 점등 회로(12)는, 복수의 발광 소자(71 내지 74)를 포함하고, 상기 복수의 발광 소자(71 내지 74) 중 점등되는 발광 소자의 수를 상기 입력 전압의 크기에 따라 변화시키는, 구성 1에 기재된 전원 장치(100).

(구성 3)

상기 점등 회로(12)는,

상기 복수의 발광 소자(71 내지 74)의 각각의 고전압측에 접속된 복수의 제너 다이오드(51 내지 54)를 더 포함하고,

상기 복수의 제너 다이오드(51 내지 54)는 직렬로 접속되어 있는, 구성 2에 기재된 전원 장치(100).

본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims

외부로부터의 입력 전압을 받는 입력 단자(14)와,
상기 입력 단자(14)에 접속된 보호 회로(11)와,
상기 보호 회로(11)에 접속되고, 상기 보호 회로(11)를 통해 입력된 상기 입력 전압으로부터 전원 전압을 발생시키는 전원부(20)와,
상기 전원 전압을 출력하는 출력 단자(32, 33)를 포함하는 출력부(30)와,
상기 입력 단자(14)에 접속되고, 상기 입력 단자(14)를 통해 상기 입력 전압이 인가됨으로써 점등되는 제1 점등 회로(12)와,
상기 보호 회로(11)에 접속되고, 상기 보호 회로(11)를 통해 상기 입력 전압이 인가됨으로써 점등되는 제2 점등 회로(13)와,
상기 전원부(20)의 출력측에 접속되고, 상기 전원부(20)로부터 상기 전원 전압을 받음으로써 점등하는 제3 점등 회로(31)를 구비하고,
상기 제1, 제2 및 제3 점등 회로(12, 13, 31)가 점등되어 있는 상태가 상기 보호 회로(11) 및 상기 전원부(20)가 정상임을 나타내고, 상기 제1 및 제2 점등 회로(12, 13)가 점등되고, 또한, 제3 점등 회로(31)가 소등되어 있는 상태가, 상기 보호 회로(11)가 정상이고, 상기 전원부(20) 또는 상기 전원부(20)의 출력측이 이상임을 나타내도록, 상기 제1 점등 회로(12)가 상기 입력 단자(14)에 접속되고, 상기 제2 점등 회로(13)가 상기 보호 회로(11)에 접속되고, 또한, 상기 제3 점등 회로(31)가 상기 전원부(20)의 출력측에 접속되는, 전원 장치(100).
제1항에 있어서, 상기 제1 점등 회로(12)는, 복수의 발광 소자(71 내지 74)를 포함하고, 상기 복수의 발광 소자(71 내지 74) 중 점등되는 발광 소자의 수를 상기 입력 전압의 크기에 따라 변화시키고,
상기 전원부(20)는,
상기 보호 회로(11)에 접속된 정류 회로(21)와,
상기 정류 회로(21)에 접속된 1차 권선(22p)과, 상기 출력 단자(32, 33)에 접속된 2차 권선(22s)을 갖는 트랜스(22)와,
상기 트랜스(22)의 상기 1차 권선(22p)에 접속되고, 상기 트랜스(22)의 상기 1차 권선(22p)의 전압을 단속하는 MOSFET(23)과,
상기 MOSFET(23)을 제어하는 드라이브 제어 회로(28)를 포함하는, 전원 장치(100).
제2항에 있어서, 상기 제1 점등 회로(12)는,
상기 복수의 발광 소자(71 내지 74)의 각각의 고전압측에 접속된 복수의 제너 다이오드(51 내지 54)를 더 포함하고,
상기 복수의 제너 다이오드(51 내지 54)는 서로 직렬로 접속되어 있는, 전원 장치(100).