KR200358227Y1 - 전기 용접기용 인버터 전원장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고주파 전원장치를 이용한 전기 용접기용 인버터 전원장치에 관한 것으로서, 외부의 어떤 상용 입력전원에도 관계없이 쉽게 입력회로의 변환이 가능한 전기 용접기용 인버터 전원 장치에 관한 것이다. 전기 용접기용 인버터 전원 장치는 입력전원을 전파 정류하여 직류로 변환하기 위한 제1 및 제2 전파 정류회로, 직류에 포함된 리플전압을 평활시키기 위한 제1 및 제2 평활용 콘덴서부, 제1 및 제2 평활용 콘덴서부 각각의 양단에 병렬 연결되어 고주파 출력전압을 발생시키는 제1 및 제2 고주파 변환회로, 제1 및 제2 전파 정류 회로와 제1 및 제2 평활용 콘덴서부의 일 단자들 사이의 연결을 제어하는 전원변환 스위치를 포함한다. 따라서, 제1 및 제2 전파 정류회로의 전류부담을 줄이면서 입력전압의 변경에 따라 간단하게 입력회로를 변환할 수 있다.

Description

전기 용접기용 인버터 전원장치{POWER SUPPLY DEVICE OF ELECTRICAL WELDING MACHINE}

본 고안은 스위칭 트랜지스터를 이용하여 고주파 전원을 사용하는 전기 용접기용 인버터 전원장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원변환 스위치 내의 단자들간의 연결을 변경함에 의하여 입력전원에 따라 적절하게 입력회로의 변환이 가능한 전기 용접기용 인버터 전원장치에 관한 것이다.

종래의 상용전원(60Hz)을 사용한 전기 용접기는 내부의 변압기 1차 측의 권수를 직렬 또는 병렬로 접속하여 220V 또는 440V의 절환이 용이하였다. 그러나 이와는 달리 고주파 변환장치를 이용하는 전기 용접기는 상용전원을 정류하여 고주파 전원으로 변환한 후 구형파로의 정형 또는 정류를 실시하는 방식으로 동작하며, 상용전원을 사용한 전기 용접기와 같은 방식으로 220V 또는 440V 절환을 하는 것이 어렵다. 그러나 일반적으로 전기 용접기에 사용되는 입력전압은 220V, 380V, 440V등이 전용되기 때문에 입력전압에 따라 용접기의 종류를 교환해야 하는 번거로움이 있었다.

한국 등록실용신안번호 20-0152899호에는 "전기 용접기용 인버터 전원장치"가 개시되어 있다. 20-0152899호는 입력전압에 따라 용접기의 종류를 교환해야 하는 번거로움을 해결하고, 저압회로로 회로와 부품을 설계하는 것이 가능하도록 하기 위해 전원변환 스위치를 통하여 단자들 간의 연결을 변경함으로서 병렬 연결된 평활 콘덴서 및 고주파 변환회로와, 병렬 연결된 다른 평활 콘덴서 및 다른 고주파 변환회로가 직렬 또는 병렬로 연결되도록 하여 입력전압의 변경에 따라 간단하게 입력회로를 변경할 수 있도록 하였다.

그러나 20-0152899호에 개시된 전기 용접기용 인버터 전원장치는 평활 콘덴서 및 고주파 변환회로의 병렬 연결된 구성들이 병렬로 연결될 경우, 각각의 평활 콘덴서 및 고주파 변환회로의 병렬 연결된 구성들이 전류를 흘리기 때문에 전파 정류회로를 구성하는 다이오드의 전류 부담이 큰 문제점이 있었다. 이는 평활 콘덴서 및 고주파 변환회로의 병렬 연결된 구성들이 병렬로 연결될 경우, 직렬로 연결될 경우에 비해 전파 정류회로에 흐르는 전류가 커서 결국 큰 전류 용량을 가지는 다이오드로 전파 정류회로를 구성하여야 하게 되어 생산비용을 높이는 요인이 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 전파 정류회로의 전류부담 없이, 전원변환 스위치의 단자 연결을 변경함으로서 입력전원에 따라 용이하게 입력회로를 변경할 수 있는 전기 용접기용 인버터 전원 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전기 용접기용 인버터 전원장치의 바람직한 제1실시예의 회로도.

도 2는 도 1에 도시된 전기 용접기용 인버터 전원장치가 220V 입력전원을 사용하는 경우의 회로도.

도 3은 도 1에 도시된 전기 용접기용 인버터 전원장치가 440V 입력전원을 사용하는 경우의 회로도.

도 4a는 도 1에 도시된 전원변환 스위치가 220V 입력전원을 사용하는 경우에 대한 단자 연결도.

도 4b는 도 1에 도시된 전원변환 스위치가 440V 입력전원을 사용하는 경우에 대한 단자 연결도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 입력전원 110 : 제1 전파 정류회로

120 : 제2 전파 정류회로 130 : 제1 평활용 콘덴서부

140 : 제2 평활용 콘덴서부 150 : 제1 고주파 변환회로

160 : 제2 고주파 변환회로 170 : 전원변환 스위치

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 입력전원을 전파 정류하여 직류로 변환하기 위한 제1 및 제2 전파 정류회로, 직류에 포함된 리플전압을 평활시키기 위한 제1 및 제2 평활용 콘덴서부, 제1 및 제2 평활용 콘덴서부 양단에 각각 병렬 연결되어 고주파 출력전압을 발생시키는 제1 및 제2 고주파 변환회로, 제1 전파 정류 회로, 제2 전파 정류 회로, 제1 평활용 콘덴서부, 및 제1 평활용 콘덴서부 각각의 일 단자들 사이의 연결을 제어하는 전원변환 스위치를 포함한다.

이러한 전기 용접기용 인버터 전원 장치에 따르면, 전원변환 스위치 내의 단자들의 연결상태에 관계없이 거의 일정 레벨의 전류가 전파 정류회로에 흐르게 되어 전파 정류회로에 전류부담을 줄이면서 입력 전원에 따라 용이하게 입력회로를 변환할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 고안에 따른 전기 용접기용 인버터 전원장치의 바람직한 제1실시예의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 본 고안의 전기 용접기용 인버터 전원 장치는 입력전원(100), 제1 전파 정류회로(110), 제2 전파 정류회로(120), 제1 평활용 콘덴서부(130), 제2 평활용 콘덴서부(140), 제1 고주파 변환 회로(150), 제2 고주파 변환회로(160), 및 전원변환 스위치(170)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이 제1 전파 정류회로(110) 및 제2 전파 정류회로(120)는 각각 6개의 다이오드를 포함한다. 입력전원은 직렬 연결된 두 개의 다이오드 사이에 연결된다. 제1 및 제2 전파 정류회로(110, 120)는 입력전원으로부터 인가되는 교류전압을 직류로 변환한다. 제1 및 제2 평활용 콘덴서부(130, 140)는 각각 평활용 콘덴서 및 저항이 병렬 연결되어 정류되어 나온 직류에 포함된리플전압을 평활시킨다. 이 때 저항은 평활용 콘덴서에 방전 경로를 제공한다. 제1 고주파 변환 회로(150)는 제1 평활용 콘덴서부(130)의 양단에 병렬 연결되고, 제2 고주파 변환 회로(160)는 제2 평활용 콘덴서부(140)의 양단에 병렬 연결된다. 제1 전파 정류회로(110)의 일 단자는 제1 평활용 콘덴서부(130)의 일 단자와 연결되며, 제2 전파 정류회로(120)의 일 단자는 제2 평활용 콘덴서부(140)의 일 단자와 연결된다. 서로 연결되지 않은 제1 전파 정류회로(110)의 다른 단자와 제1 평활용 콘덴서부(130)의 다른 단자는 각각 전원변환 스위치(170)에 연결된다. 마찬가지로 서로 연결되지 않은 제2 전파 정류회로(120)의 다른 단자와 제2 평활용 콘덴서부(140)의 다른 단자는 각각 전원변환 스위치(170)에 연결된다. 제1 및 제2 고주파 변환회로(150, 160)는 각각 한 쌍의 트랜지스터가 토템폴 형식으로 접속되어 있고, 이 한 쌍의 트랜지스터에 직렬 연결된 한 쌍의 커패시터가 병렬 연결되어 있으며, 두 트랜지스터 사이와 두 커패시터 사이에 코일이 연결되어 있다. 제1 및 제2 고주파 변환회로(150, 160)는 각각 한 쌍의 트랜지스터의 베이스에 인가되는 제어신호(미도시)에 의해 한 쌍의 트랜지스터가 교대로 턴온되어 코일에 고주파 출력전압이 인가되도록 한다. 전원변환 스위치(170)는 제1 및 제2 전파 정류회로와 제1 및 제2 평활용 콘덴서부의 일 단자들이 연결되어 이들 사이의 연결을 조절할 수 있도록 한다.

도 2 및 도 3은 각각 본 고안에 의한 전기 용접기용 인버터 전원 장치가 220V 입력전원을 사용하는 경우 및 440V 입력전원을 사용하는 경우의 회로도이다. 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 도 1에 도시된 본 고안에 따른 전기 용접기용 인버터 전원 장치의 전원변환 스위치(170)의 동작을 설명한다.

먼저 입력전원이 220V 일 경우와 같이 비교적 낮은 전압일 경우에 본 고안에 의한 전기 용접기용 인버터 전원 장치의 전원변환 스위치는 전기 용접기용 인버터 전원 장치가 도 2에 도시된 바와 같은 회로가 되도록 단자들을 연결한다. 도 2를 참조하면 220V 입력전원을 사용하는 경우에 본 고안에 의한 전기 용접기용 인버터 전원장치는 제1 전파 정류 회로(110), 제1 평활용 콘덴서부(130), 및 제1 고주파 변환회로(150)가 병렬 연결된 제1 전원부(201)와 제2 전파 정류 회로(120), 제2 평활용 콘덴서부(140), 및 제2 고주파 변환회로(160)가 병렬 연결된 제2 전원부(202)가 동일한 입력전원(100)을 사용할 뿐 독립적인 회로로서 동작한다. 이 경우 제1 및 제2 전파 정류 회로(110, 120)는 각각 제1 및 제2 전원부(201, 202)에 전류를 공급하기 때문에 전류 부담이 적다.

다음 입력전원이 440V나 380V 일 경우와 같이 비교적 높은 전압일 경우에 본 고안에 의한 전기 용접기용 인버터 전원 장치의 전원변환 스위치는 전기 용접기용 인버터 전원 장치가 도 3에 도시된 바와 같은 회로가 되도록 단자들을 연결한다. 도 3을 참조하면 440V나 380V 입력전원을 사용하는 경우에 본 고안에 의한 전기 용접기용 인버터 전원장치는 제1 평활용 콘덴서부(130) 및 제1 고주파 변환회로(150)가 병렬 연결된 구성 및 제2 평활용 콘덴서부(140) 및 제2 고주파 변환회로(160)가 병렬 연결된 구성이 직렬로 연결되고, 제1 및 제2 전파 정류 회로에서 각각 3개씩의 다이오드만이 사용되어 교류 전원을 전파 정류하여 직류로 변환하게 된다.

결국 도 1에 도시된 전원변환 스위치(170)는 입력전원에 따라 본 고안에 따른 전기 용접기용 인버터 전원 장치가 각각 독립적인 제1 및 제2 전원부로 나눠지게 하거나 제1 평활용 콘덴서부 및 제1 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성과 제2 평활용 콘덴서부 및 제2 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성이 직렬로 연결되도록 하는 것이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 1에 도시된 전원변환 스위치의 220V 및 440V 입력전원을 사용하는 경우 각각에 대한 단자 연결도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면 220V 입력전원이 사용되는 경우에는 a단자와 b단자를 연결하고, c단자와 d단자를 연결한다. 이 경우 도 1에 도시된 본 고안의 일실시예 회로는 도 2에 도시된 회로로 된다. 또한 440V 입력전원이 사용되는 경우에는 b단자와 d단자를 연결한다. 이 경우 도 1에 도시된 본 고안의 일실시예 회로는 도 3에 도시된 회로로 된다. 이와 같이 단자 연결에 의해서 용이하게 도 2 또는 도 3에 도시된 회로 구성을 만들 수 있다.

이상 실시예를 통하여 살펴본 바와 같이 본 고안에 의한 전기 용접기용 인버터 전원 장치는 입력전원이 220V일 때에는 제1 전원부 및 제2 전원부가 동일한 입력전원을 받을 뿐 독립적인 회로로서 동작하도록 하고, 입력전원이 440V일 때에는 제1 평활용 콘덴서부 및 제1 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성 및 제2 평활용 콘덴서부 및 제2 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성이 직렬로 연결되도록 한다. 그러나 본 고안의 기술사상은 입력전원이 220V나 440V일 경우에 한하는 것이 아니며, 440V대신에 380V 입력전원이 사용되는 등 다양한 입력전원이 사용되는 경우에도 본 고안의 기술사상의 범위내로 볼 것이다.

실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 고안에 따르면, 입력전원에 따라 제1 전원부 및 제2 전원부가 독립적인 회로로 동작하거나, 제1 평활용 콘덴서부 및 제1 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성 및 제2 평활용 콘덴서부 및 제2 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성이 직렬로 연결되도록 하여 용이하게 회로를 변경할 수 있다.

또한 제1 및 제2 고주파 변환회로에 인가되는 전압을 거의 일정 레벨로 유지할 수 있어 회로 부품 설계가 용이하다.

또한 제1 평활용 콘덴서부 및 제1 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성 및 제2 평활용 콘덴서부 및 제2 고주파 변환회로가 병렬 연결된 구성이 병렬로 연결되는 경우가 없어 제1 및 제2 전파 정류회로의 전류부담을 크게 줄일 수 있다. 따라서 전파 정류회로를 저전류 다이오드로 설계할 수 있어 생산비를 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. 입력전원을 전파 정류하여 직류로 변환하기 위한 제1 및 제2 전파 정류회로;

   상기 직류에 포함된 리플전압을 평활시키기 위한 제1 및 제2 평활용 콘덴서부;

   상기 제1 및 제2 평활용 콘덴서부 양단에 각각 병렬 연결되어 고주파 출력전압을 발생시키는 제1 및 제2 고주파 변환회로; 및

   상기 입력전원이 제1 입력전원일 때에는 병렬 연결된 상기 제1 평활용 콘덴서부 및 상기 제1 고주파 변환회로와, 병렬 연결된 상기 제2 평활용 콘덴서부 및 상기 제2 고주파 변환회로를 직렬 연결시키고, 상기 입력전원이 제2 입력전원일 때에는 병렬 연결된 상기 제1 평활용 콘덴서부 및 상기 제1 고주파 변환회로와, 병렬 연결된 상기 제2 평활용 콘덴서부 및 상기 제2 고주파 변환회로의 양 단자가 상기 제1 전파 정류 회로 및 상기 제2 전파 정류 회로의 양 단자에 각각 연결되도록 하는 전원변환 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 용접기용 인버터 전원 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 입력전원은 440V이고 상기 제2 입력전원은 220V인 것을 특징으로 하는 전기 용접기용 인버터 전원 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 입력전원은 380V이고 상기 제2 입력전원은 220V인 것을 특징으로 하는 전기 용접기용 인버터 전원 장치.