KR20160011867A - 비절연형 인버터 어셈블리 - Google Patents

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KR20160011867A
KR20160011867A KR1020140093070A KR20140093070A KR20160011867A KR 20160011867 A KR20160011867 A KR 20160011867A KR 1020140093070 A KR1020140093070 A KR 1020140093070A KR 20140093070 A KR20140093070 A KR 20140093070A KR 20160011867 A KR20160011867 A KR 20160011867A
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Abstract

전원 공급 회로부, 인버터부, 아날로그 회로부, 및 제어부가 설치되는 PCB; PCB에 설치되며 전원 공급회로부 및 인버터부에 접지전원을 공급하는 제1 접지 회로 패턴; PCB에 설치되며 아날로그 회로부에 접지전원을 공급하는 제2 접지 회로 패턴; PCB에 설치되며 제어부에 접지전원을 공급하는 제3 접지 회로 패턴; PCB상에서 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴의 사이에 설치되어 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴간 임피던스 분리를 위한 제1 비드; 및 PCB상에서 제2 접지 회로 패턴과 제3 접지 회로 패턴의 사이에 설치되어 제2 접지 회로 패턴과 제3 접지 회로 패턴간 임피던스 분리를 위한 제2 비드를 포함하는 비절연형 인버터 어셈블리가 제공된다.

Description

비절연형 인버터 어셈블리{INVERTER ASSEMBLY WITHOUT GALVANIC ISOLATION}
본 발명은 비절연형 인버터 어셈블리에 관한 것으로, 상세하게는 제어회로, 아날로그 회로 및 전원 공급 회로의 접지가 전기적으로 분리되어 있지 않은 소형 인버터의 내노이즈 특성강화를 위한 접지 구조를 가진 비절연형 인버터 어셈블리에 관한 것이다.
인버터(invertor)는 모터의 속도 및 토크를 제어할 수 있는 장치이다. 모터의 속도제어 방식에는 여러 가지가 있으나, 대표적인 방법은 1차 전압제어 방식과 주파수 변환 방식이 있다. 인버터는 효율제어, 역률 제어 등에 사용될 수도 있고, 예비 전원, 컴퓨터용의 무정전 전원, 직률 송전 등에 응용되어 사용될수도 있다.
인버터의 사용 목적은 공정제어, 공장 자동화 및 에너지 절약을 하기 위한 것이다. 예를 들면, 가열로 송풍기(blower)의 경우, 인버터가 제품의 종류나 생산량에 따라 송풍기의 속도를 조정할 수 있다. 인버터가 송풍기의 풍량을 조절함으로써 가열로 내의 온도를 최적의 온도로 조절할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 질적 향상을 도모할 수 있다. 위와 같이 함으로써, 커다란 에너지 절감 효과를 가져 올 수 있다. 현재, 순시 정전 등이 발생한 경우, 인버터를 효율적으로 제어하기 위한 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
종래의 경우, 인버터가 전원 입력부에서 유입되는 고주파 노이즈나 내부의 스위칭 노이즈에 의해 오동작 없이 운전되기 위해서는 전원 입력부에 노이즈 대책 부품을 장착하거나 제어회로나 아날로그 회로 그리고 전원공급 회로의 접지를 전기적으로 분리하여 전원 공급 회로로부터 제어회로나 아날로그 회로로 유입되는 노이즈를 차단하는 설계가 이루어져야 한다.
하지만 제품 사이즈의 제약이 큰 소용량 인버터 제품의 경우 전원 입력부에 노이즈 대책 부품을 장착하거나 제어회로와 아날로그 회로 및 전원 공급 회로의 접지를 전기적으로 분리하기 어려운 문제점이 있다.
제어회로와 전원 공급 회로의 접지가 전기적으로 분리되어 있지 않은 인버터는 고주파 노이즈에 취약한 구조를 갖고 있다.
소용량 인버터의 경우 제품 사이즈 문제로 3상 전원 입력부에 바리스터를 장착할 수 없어 입력부에서 들어오는 고주파 노이즈를 경감시킬 수 없다.
인버터 보호회로나, 센싱회로 및 제어회로의 연결부에 노이즈 저감 필터를 설계하여 고주파 노이즈에 대한 내성을 증가시킬 수 있지만 제어 정보의 손실이나 지연이 발생할 수 있어 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제어회로, 아날로그 회로 및 전원 공급 회로의 접지가 전기적으로 분리되어있지 않은 소형 인버터의 내노이즈 특성강화를 위한 접지 구조를 가진 비절연형 인버터 어셈블리를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 전원 공급 회로부, 인버터부, 아날로그 회로부, 및 제어부가 설치되는 PCB; PCB에 설치되며 전원 공급회로부 및 인버터부에 접지전원을 공급하는 제1 접지 회로 패턴; PCB에 설치되며 아날로그 회로부에 접지전원을 공급하는 제2 접지 회로 패턴; PCB에 설치되며 제어부에 접지전원을 공급하는 제3 접지 회로 패턴; PCB상에서 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴의 사이에 설치되어 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴간 임피던스 분리를 위한 제1 비드; 및 PCB상에서 제2 접지 회로 패턴과 제3 접지 회로 패턴의 사이에 설치되어 제2 접지 회로 패턴과 제3 접지 회로 패턴간 임피던스 분리를 위한 제2 비드를 포함하는 비절연형 인버터 어셈블리가 제공된다.
제1 비드 및 제2 비드는 고주파 노이즈를 저감 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
비절연형 인버터 어셈블리는 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴 사이에 설치되며, 인버터부에 보조 전원을 공급하기 위한 보조 전원 공급부를 더 포함할 수 있으며, 제1 비드 및 제2 비드는 보조 전원 공급부로부터 발생되는 스위칭 노이즈를 저감 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
제1 비드 및 제2 비드는 특정 고주파 영역에서 임피던스가 증가하는 소자를 포함할 수 있다.
제1 비드 및 제2 비드는 페라이드 비드(Ferrite Bead)를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 제어회로와 전원 공급 회로의 접지는 전기적으로 분리가 되지 않지만 특정 고주파 영역에서 임피던스가 증가하는 소자를 삽입하여 고주파 영역에서 제어회로 접지 회로 패턴을 전원 공급 회로의 접지 회로 패턴으로부터 임피던스 분리시킬 수 있다. 이에 따라, 고주파 영역에서 고주파 노이즈 내성 강화의 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리에서 전원 공급 회로부와 아날로그 회로부의 임피던스 분리를 위한 회로 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리에서 아날로그 회로부와 제어부의 임피던스 분리를 위한 회로 패턴을 보여주는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리의 구성 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리(100)는 전원 공급 회로부(110), 인버터부(120), 아날로그 회로부(130), 제어부(140), SMPS(150), 제1 비드(170), 제2 비드(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
이들 전원 공급 회로부(110), 인버터부(120), 아날로그 회로부(130), 제어부(140), SMPS(switched-mode power supply)(150), 제1 비드(170), 제2 비드(180)는 PCB(printed circuit board)(101)상에 설치된다.
전원 공급 회로부(110)는 정류 회로 및 평활회로를 포함하여 구성될 수 있다. 정류 회로는 입력된 교류 전원을 정류하여 출력한다. 평활 회로는 정류 회로로부터 입력된 출력 전압을 평활시켜 직류 링크 전압을 출력한다. 평활 회로는 커패시터를 포함하여 구현될 수 있다.
인버터부(120)는 전원 공급 회로부(110)로부터 입력된 직류 링크 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력한다.
아날로그 회로부(130)는 인버터부(120)의 출력 전류 또는 DC 링크 전압을 측정하는 감지 회로와 보호 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
제어부(140)는 아날로그 회로부(130)에 의해 측정된 출력 전류 또는 DC 링크 전압에 따라 인버터부(120)의 출력을 제어한다.
SMPS(150)는 인버터부(120), 아날로그 회로부(130), 제어부(140)에 보조전원을 공급하기 위한 보조 전원 공급부로서, 인버터부(120), 아날로그 회로부(130), 제어부(140)에 안정적인 전원을 공급하기 위해 설치된다.
R, S, T 3상 혹은 단상 교류 전원이 전원 공급 회로부(110)에 입력되면, 입력된 교류 전원은 정류회로인 다이오드 브릿지를 거쳐 평활 회로인 DC 링크 커패시터에 충전된다. DC 링크 전압이 상승하면 SMPS(150)가 동작하여 제어부(140)와 아날로그 회로부(130)에 동작 전원을 공급한다.
전원 공급 회로부(110)로 공급되는 직류는 인버터부(120)에서 스위칭되어 3상 교류 전원(U,V W)으로 출력된다.
한편, PCB(101)상에는 전원 공급회로부(110)와 인버터부(120)와 SMPS(150)에 접지전원을 공급하는 제1 접지 회로 패턴(161)이 형성되어 있다.
PCB(101)상에는 아날로그 회로부(130)와 SMPS(150)에 접지전원을 공급하는 제2 접지 회로 패턴(162)이 형성되어 있다.
PCB(101)상에는 제어부(140)에 접지전원을 공급하는 제3 접지 회로 패턴(163)이 형성되어 있다.
PCB(101)상에는 제1 접지 회로 패턴(161)과 제2 접지 회로 패턴(162)의 사이에 제1 비드(170)가 설치될 수 있다. 제1 비드(170)는 제1 접지 회로 패턴(161)과 제2 접지 회로 패턴(162)간 임피던스 분리를 위해 형성될 수 있다. 제1 비드(170)는 제1 접지 회로 패턴(161)과 제2 접지 회로 패턴(162)간 임피던스 분리를 통해 노이즈 유입을 저감하거나 차단할 수 있다.
PCB(101)상에는 제2 접지 회로 패턴(162)과 제3 접지 회로 패턴(163)의 사이에 제2 비드(180)가 설치될 수 있다. 제2 비드(180)는 제2 접지 회로 패턴(162)과 제3 접지 회로 패턴(163)간 임피던스 분리를 위해 형성될 수 있다. 제2 비드(180)는 제2 접지 회로 패턴(162)과 제3 접지 회로 패턴(163)간 임피던스 분리를 통해 노이즈 유입을 저감하거나 차단할 수 있다.
이와 같이 제1 비드(170) 및 제2 비드(180)를 통해 고주파 영역에서 제어부(140)와 아날로그 회로부(130) 및 전원 공급 회로부(110)의 접지 임피던스가 분리될 수 있다.
제1 비드(170) 및 제2 비드(180)는 고주파 노이즈를 저감 또는 차단하도록 구성될 수 있다. 제1 비드(170) 및 제2 비드(180)는 SMPS(150)로부터 발생되는 스위칭 노이즈를 저감 또는 차단하도록 구성될 수 있다.
제1 비드(170) 및 제2 비드(180)는 특정 고주파 영역에서 임피던스가 증가하는 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 비드(170) 및 제2 비드(180)는 페라이드 비드(Ferrite Bead )를 포함할 수 있다.
제1 비드(180) 및 제2 비드(180)는 예를 들어 150kHz 와 200kHz 사이의 CE 측정 파형에서 부근의 PK 성 노이즈를 저감시키는 효과를 가져올 수 있다. 스위칭 주파수가 170kHz인 SMPS(150)가 사용된다고 하면 SMPS(150)의 스위칭 노이즈는 효과적으로 저감되거나 차단될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리에서 전원 공급 회로부와 아날로그 회로부의 임피던스 분리를 위한 회로 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, (a)에 전원 공급 회로부(110)의 제1 접지 회로 패턴(161)이 도시되어 있다. (b)에는 아날로그 회로부(130)의 제2 접지 회로 패턴(162)이 도시되어 있다.
제1 접지 회로 패턴(161)과 제2 접지 회로 패턴(162)은 제1 비드 패턴 설치 영역(170a)에 설치되는 제1 비드(170)를 통해 임피던스 분리가 이루어질 수 있다.
제1 비드(170)는 고주파 영역에서 임피던스가 증가하는 소자로 이루어져 있기 때문에 제1 접지 회로 패턴(161)과 제2 접지 회로 패턴(162)간에 임피던스 분리를 효과적으로 수해알 수 있다. 이에 따라, 제1 접지 회로 패턴(161)으로부터 제2 접지 회로 패턴(162)으로 유입될 수 있는 고주파 노이즈가 효과적으로 저감되거나 차단될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 인버터 어셈블리에서 아날로그 회로부와 제어부의 임피던스 분리를 위한 회로 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, (a)에 아날로그 회로부(130)의 제2 접지 회로 패턴(162)이 도시되어 있다. (b)에는 제어부(140)의 제3 접지 회로 패턴(163)이 도시되어 있다.
제2 접지 회로 패턴(162)과 제3 접지 회로 패턴(163)은 제2 비드 패턴 설치 영역(180a)에 설치되는 제2 비드(180)를 통해 임피던스 분리가 이루어질 수 있다.
제2 비드(180)는 고주파 영역에서 임피던스가 증가하는 소자로 이루어져 있기 때문에 제2 접지 회로 패턴(162)과 제3 접지 회로 패턴(163)간에 임피던스 분리를 효과적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 제2 접지 회로 패턴(161)으로부터 제3 접지 회로 패턴(163)으로 유입될 수 있는 고주파 노이즈가 효과적으로 저감되거나 차단될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (5)

  1. 전원 공급 회로부, 인버터부, 아날로그 회로부, 및 제어부가 설치되는 PCB;
    상기 PCB에 설치되며 상기 전원 공급회로부 및 상기 인버터부에 접지전원을 공급하는 제1 접지 회로 패턴;
    상기 PCB에 설치되며 상기 아날로그 회로부에 접지전원을 공급하는 제2 접지 회로 패턴;
    상기 PCB에 설치되며 상기 제어부에 접지전원을 공급하는 제3 접지 회로 패턴;
    상기 PCB상에서 상기 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴의 사이에 설치되어 상기 제1 접지 회로 패턴과 제2 접지 회로 패턴간 임피던스 분리를 위한 제1 비드; 및
    상기 PCB상에서 상기 제2 접지 회로 패턴과 상기 제3 접지 회로 패턴의 사이에 설치되어 상기 제2 접지 회로 패턴과 상기 제3 접지 회로 패턴간 임피던스 분리를 위한 제2 비드를 포함하는 비절연형 인버터 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 비드 및 상기 제2 비드는 고주파 노이즈를 저감 또는 차단하도록 구성된 비절연형 인버터 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 접지 회로 패턴과 상기 제2 접지 회로 패턴 사이에 설치되며, 상기 인버터부에 보조 전원을 공급하기 위한 보조 전원 공급부를 더 포함하며,
    상기 제1 비드 및 상기 제2 비드는 상기 보조 전원 공급부로부터 발생되는 스위칭 노이즈를 저감 또는 차단하도록 구성된 비절연형 인버터 장치.
  4. 제1항 내지 제3 항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 비드 및 상기 제2 비드는 특정 고주파 영역에서 임피던스가 증가하는 소자를 포함하는 비절연형 인버터 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 비드 및 상기 제2 비드는 페라이드 비드(Ferrite Bead )를 포함하는 비절연형 인버터 장치.
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