KR20020015465A - Uninterruptable switching mode power supply - Google Patents

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성시욱
박지용
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김진영
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    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads

Abstract

PURPOSE: An uninterrupted switching mode power supply is provided to achieve an improved power efficiency and reduce cost and space occupation by arranging a transformer core to be shared. CONSTITUTION: An uninterrupted switching mode power supply comprises a transformer(T1) having a primary coil(N1), a secondary coil(N2,N3) and a charging/discharging coil(N4); a first switching unit for generating a switching power for supplying the power of the primary coil of the transformer to the secondary coil and charging/discharging coil of the transformer; and a second switching unit for generating a switching power for supplying the power of the charging/discharging coil of the transformer to the primary coil and secondary coil of the transformer. When the power is normally supplied, a battery of the power supply is charged by the power of the charging/discharging coil applied by the power switching operation of the first switching unit. When the power supply is interrupted, the second switching unit is turned on by the power charged in the battery, and the power of the charging/discharging coil is applied to the primary coil and secondary coil of the transformer.

Description

무정전 스위칭 모드 전원 장치{Uninterruptable switching mode power supply}Uninterruptable switching mode power supply

본 발명은 무정전 전원 장치에 관한 것으로서, 특히 컴퓨터 전원장치내에 무정전 전원 장치(UPS)의 기능을 내장한 무정전 스위칭 모드 전원 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an uninterruptible power supply, and more particularly, to an uninterruptible switching mode power supply incorporating the functions of an uninterruptible power supply (UPS) in a computer power supply.

일반적으로 무정전 전원 장치(UPS)는 정전시 전기기기의 동작을 안정화시켜주는 장치인데 기능상 순시 정전이나 순시 저전압, 고전압, 주파수 변동등의 상황에서 작동하여 총체적인 전원 안정화 장치로 사용된다. 더욱이 무정전 전원 장치(UPS)는 산업 사회의 고도한 정화에 따른 보다 나은 품질의 전원이 요구되고있는 시점에서 컴퓨터등 사무용기기는 물론 산업용 생산기기를 포함한 모든 전기기기에 이용될 수 있다. 이러한 개인 컴퓨터용 무정전 전원 장치(UPS)는 외장형이 대부분이고 축전지로서 대용량인 연축전지를 사용한다.In general, an uninterruptible power supply (UPS) is a device that stabilizes the operation of electrical equipment in case of a power failure, and is used as a total power stabilization device by operating in a situation of instantaneous power failure, instantaneous low voltage, high voltage, or frequency variation. In addition, the UPS can be used for all electrical equipment including industrial production equipment as well as office equipment such as computers when a higher quality power supply is required due to the high purification of the industrial society. The UPS has a large external type and uses a lead-acid battery having a large capacity as a storage battery.

도 1은 기존의 컴퓨터에서 이용되고 있는 전원 장치의 전체적인 블록도이다.1 is an overall block diagram of a power supply used in a conventional computer.

도 1의 컴퓨터 전원 장치는 크게 외장형 무정전 전원 장치(UPS)(110)와 컴퓨터 SMPS(switching mode power supply:130)로 나누어진다. 상기 무정전 전원 장치(UPS)는 입력되는 교류전원을 직류 전원으로 변환하는 제1AC/DC부(112), 제1AC/DC부(112)에서 출력되는 직류전압을 평활화하는 제1DC링크부(114), 그리고 모니터에 전원을 공급하기 위해 제1DC링크부(114)에서 평활된 직류를 교류로 변환하는 DC/AC부(116)가 순차적으로 연결되며, 링크부(114)에 밧데리(118)가 연결된다. 상기 컴퓨터 SMPS(130)는 무정전 전원 장치(UPS)에서 출력되는 교류전원을 직류 전원으로 변환하는 제2AC/DC부(132), 제2AC/DC부(112)에서 출력되는 직류전압을 평활화하는 제2DC링크부(134), 컴퓨터 본체에 전원을 공급하기 위해 제2DC링크부(134)에서 평활된 직류를 복수개의 직류로 강하하는 DC/DC부(136)가 순차적으로 연결된다.The computer power supply of FIG. 1 is largely divided into an external uninterruptible power supply (UPS) 110 and a computer switching mode power supply (SMPS) 130. The uninterruptible power supply (UPS) includes a first AC / DC unit 112 for converting input AC power into DC power, and a first DC link unit 114 for smoothing a DC voltage output from the first AC / DC unit 112. And, in order to supply power to the monitor, the DC / AC unit 116 for converting the direct current smoothed from the first DC link unit 114 into alternating current is sequentially connected, and the battery unit 118 is connected to the link unit 114. do. The computer SMPS 130 may be configured to smooth the DC voltage output from the second AC / DC unit 132 and the second AC / DC unit 112 to convert AC power output from the uninterruptible power supply (UPS) into DC power. In order to supply power to the 2DC link unit 134 and the computer main body, a DC / DC unit 136 for dropping a smoothed direct current from the second DC link unit 134 into a plurality of direct currents is sequentially connected.

도 1을 참조하면, 정상 전원 공급시 외장형 무정전 전원 장치(UPS)(110)는 컨버터(112)를 거친 제1DC링크부(114)의 직류전압을 밧데리(118)에 충전시킨다. 그리고 다시 인버터(116)를 이용, 이러한 무정전 전원 장치(UPS)(110)내 밧데리(118)의 전압을 DC/AC 변환하여 상용교류전원을 발생시킨다. 따라서 종래에는 정전시 정류된 직류를 발생하는 제1AC/DC부(112)가 고압이므로 그에 따라 대용량(밧데리직렬연결)의 백-엎용 밧데리(118)를 적용하거나 제1DC링크부의 직류전압을 밧데리전압레벨로 낮추도록 컨버터를 설계하고 인버터 역시 이러한 밧데리 전압을 승압하여 인버팅, 상용교류전원을 컴퓨터에 공급해 왔다.Referring to FIG. 1, the external uninterruptible power supply (UPS) 110 charges the battery 118 with the DC voltage of the first DC link unit 114 through the converter 112 during normal power supply. In addition, the inverter 116 is used to convert the voltage of the battery 118 in the uninterruptible power supply (UPS) 110 into DC / AC to generate a commercial AC power. Therefore, in the related art, since the first AC / DC unit 112 generating a rectified DC at a power failure is a high voltage, a large capacity (battery series connection) back-battery battery 118 is applied or a DC voltage of the first DC link unit is applied. The converter has been designed to go down to the level, and the inverter has also boosted these battery voltages to provide inverting and commercial AC power to the computer.

결국 종래에 이용되고 있는 컴퓨터 전원 장치는 외장형 무정전 전원 장치(UPS)가 대부분이고 대개 대용량의 연축전지를 사용하고 있으므로 면적과 코스트가 상승하는 문제점이 있었다.As a result, the computer power supply used in the prior art has a problem in that the area and the cost increase because most of the external uninterruptible power supply (UPS) and mostly use a large capacity lead-acid battery.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 컴퓨터 전원내에 밧데리가 결합된 무정전 전원 장치(UPS)기능을 구현함으로써 전력 효율 및 부품을 최소화한 무정전 스위칭 모드 전원 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an uninterruptible switching mode power supply that minimizes power efficiency and components by implementing an uninterruptible power supply (UPS) function in which a battery is combined in a computer power supply.

도 1은 기존의 컴퓨터에서 이용되고 있는 전원 장치의 전체적인 블록도이다.1 is an overall block diagram of a power supply used in a conventional computer.

도 2는 본 발명에 따른 내장형 무정전 스위칭 모드 전원 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a built-in uninterruptible switched mode power supply according to the present invention.

도 3은 도 2의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of FIG. 2.

도 4는 도 3의 바이패스 모드 동작 회로도이다.4 is a bypass mode operation circuit diagram of FIG. 3.

도 5는 도 3의 백엎 모드 동작 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a back-up mode operation of FIG. 3.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 밧데리를 구비한 무정전 전원 장치에 있어서,In order to solve the above technical problem, the present invention provides an uninterruptible power supply having a battery,

권선비에 의해 1차측 주권선과 2차측 부권선과 충방전권선을 갖는 변압 트랜스;A transformer having a primary main winding, a secondary sub winding, and a charge / discharge winding by turns ratio;

상기 변압 트랜스의 1차측 주권선의 전원을 2차측 부권선과 충방전권선에 공급하기 위해 스위칭 전원을 발생하는 제1스위칭부;A first switching unit generating switching power to supply power of the primary winding of the transformer to the secondary winding and the charging / discharging winding;

상기 변압 트랜스의 충방전권선의 전원을 상기 1차측 주권선과 2차측 부권선에 공급하기 위해 스위칭 전원을 발생하는 제2스위칭부를 포함하며,And a second switching unit for generating switching power to supply power of the charge / discharge winding of the transformer to the primary main winding and the secondary sub winding.

상기 전원이 정상적으로 공급되는 경우 상기 제1스위칭 수단의 전원 스위칭에 따라 유기된 상기 충방전 권선의 전원으로 상기 밧데리를 충전시키고, 전원이 정전되었을 경우 상기 밧데리에 충전된 전원으로 상기 제2스위칭수단을 스위칭하여 상기 충방전 권선의 전원을 상기 1차측 주권선과 2차측 부권선에 유기시키는 것임을 특징으로 하는 무정전 전원 장치이다.When the power is normally supplied, the battery is charged by the power of the charging / discharging winding induced according to the switching of the power of the first switching means, and when the power is out of power, the second switching means is charged by the power charged in the battery. And an uninterruptible power supply which switches the power of the charge / discharge winding to the primary main winding and the secondary sub winding.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 밧데리를 구비한 무정전 스위칭 모드 전원 장치에 있어서,In order to solve the above other technical problem, the present invention provides an uninterruptible switching mode power supply having a battery,

입력되는 교류전원을 직류 전원으로 정류하는 교류-직류변환부;An AC-DC converter for rectifying the input AC power into DC power;

상기 교류-직류 변환부에서 출력되는 직류전원을 평활화하는 직류링크부;DC link unit for smoothing the DC power output from the AC-DC converter;

상기 직류링크부의 직류전원에 의해 스위칭 전원을 발생하여 변압 트랜스 코아내 1차측 주권선로 부터 유기되는 충방전권선의 전원으로 밧데리를 충전하고 정전시 그 밧데리에 의해 유기된 상기 충방전 권선의 전원에 의해 상기 1차측 주권선과 2차측부권선을 유기시키면서 복수개의 직류전원으로 강하하는 직류-직류변환부;The switching power is generated by the DC power of the DC link unit to charge the battery with the power of the charging / discharging winding which is induced from the primary winding of the transformer in the transformer transformer core, and by the power of the charging / discharging winding induced by the battery during power failure. A DC-DC converter for dropping a plurality of DC powers while inducing the primary windings and the secondary windings;

상기 직류링크부의 직류 전원을 교류 전원으로 인버팅하고 정전시 상기 직류-직류변환부에서 발생하는 직류전원을 교류전원으로 인버팅하는 인버터부를 포함하는 무정전 전원 장치이다.An uninterruptible power supply including an inverter unit for inverting the DC power of the DC link unit to AC power and inverting the DC power generated by the DC-DC converter in the case of power failure to AC power.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 내장형 무정전 스위칭 모드 전원 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a built-in uninterruptible switched mode power supply according to the present invention.

도 2의 전원 장치는 입력되는 교류전원을 직류 전원으로 변환하는 AC/DC부(210), AC/DC부(210)에서 출력되는 직류전압을 평활화하는 DC링크부(220),DC링크부(220)의 직류를 교류로 변환하여 모니터로 인가하는 DC/AC부(230), DC링크부(220)의 직류를 코아 일체형 변압 트랜스의 권선비에 따라 복수개의 직류로 강하하는 DC/DC부(240)로 구성된다.The power supply of FIG. 2 includes an AC / DC unit 210 for converting input AC power into DC power, a DC link unit 220 for smoothing a DC voltage output from the AC / DC unit 210, and a DC link unit ( DC / AC unit 230 for converting the direct current of the 220 into an alternating current to be applied to the monitor, and the DC / DC unit 240 for dropping the direct current of the DC link unit 220 to a plurality of direct currents according to the winding ratio of the core integrated transformer. It is composed of

도 2를 참조하면, 전원이 정상적으로 공급될 시 AC/DC부(210)는 입력되는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. DC링크부(220)는 AC/DC부(210)에서 발생되는 직류전압을 평활화하여 모니터용 DC/AC부(230)과 DC/DC(240)부로 출력시킨다. DC/DC부(240)는 AC/DC부(210)에서 발생되는 직류전압을 스위칭하며, 그 스위칭 펄스에 따라 발생하는 1차측 권선의 자기 에너지를 충방전 권선에 연결되어 있는 밧데리로 충전시킴과 동시에 2차측 권선에 유기시켜 강하된 직류전압들을 발생시킨다. 정전시 DC/DC부(240)는 밧데리(250)에 충전된 직류 전압을 충방전 권선으로 유기시켜 1차측 권선과 2차측 권선에 직류 전압을 발생시킨다.2, when power is normally supplied, the AC / DC unit 210 converts an input commercial AC voltage into a DC voltage. The DC link unit 220 smoothes the DC voltage generated by the AC / DC unit 210 and outputs the same to the monitor DC / AC unit 230 and the DC / DC 240 unit. The DC / DC unit 240 switches the DC voltage generated by the AC / DC unit 210 and charges the magnetic energy of the primary winding generated by the switching pulse with a battery connected to the charge / discharge winding. At the same time, the secondary winding is induced to generate dropped DC voltages. During power failure, the DC / DC unit 240 induces the DC voltage charged in the battery 250 to the charge / discharge winding to generate the DC voltage in the primary winding and the secondary winding.

도 3은 도 2의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of FIG. 2.

도 3의 회로도는 AC/DC부(210), DC링크부(220), DC/AC부(230), DC/DC부(240), 전원제어부(250)로 구성된다.The circuit diagram of FIG. 3 includes an AC / DC unit 210, a DC link unit 220, a DC / AC unit 230, a DC / DC unit 240, and a power control unit 250.

더욱 상세하게는 상기 AC/DC부(210)는 EMI 필터(210)와 그 EMI 필터(210)에 연결된 브리지형 다이오드(D1 - D4)를 구비한다. 스위치(S1)은 입력전압 110V/220V절환용이다.More specifically, the AC / DC unit 210 includes an EMI filter 210 and bridge type diodes D1-D4 connected to the EMI filter 210. The switch S1 is for switching the input voltage 110V / 220V.

상기 DC링크부(220)는 상기 브리지형 다이오드(D1 - D4)의 양단에 연결된 커패시터(C1 및 C2)를 구비한다.The DC link unit 220 includes capacitors C1 and C2 connected to both ends of the bridge type diodes D1-D4.

상기 DC/DC부(240)는 1차측 주권선(N1)과 2차측 부권선(N2, N3)과 충방전권선(N4)을 갖는 코아 일체형 변압 트랜스(T1), 상기 변압트랜스의 1차측 주권선(N1)에 콜렉터단이 연결되고 역병렬 다이오드(DT1)를 지닌 전력용 제1트랜지스터 (TR1), 상기 변압트랜스의 충방전권선(N4)에 콜렉터단이 연결되고 역병렬 다이오드(DT2)를 지닌 전력용 제2트랜지스터(TR2), 상기 변압트랜스의 충방전 권선(N4)에 연결되어 PWM 신호을 발생하는 PWM 제어기(242), PWM 제어기(242)의 PWM 신호을 증폭하여 상기 전력용 제1트랜지스터(TR1) 및 전력용 제2트랜지스터(TR2)의 베이스 혹은 게이트에 인가하는 게이트 구동기(246), 상기 변압트랜스의 충방전 권선(N4)에 연결된 커패시터(C3), 상기 변압트랜스의 충방전 권선(N4)에 연결되는 밧데리충전부(253), 상기 변압트랜스의 충방전 권선(N4)과 상기 밧데리 충전부(253)사이에 역방향으로 연결된 다이오드(D5), 변압트랜스의 1차측 주권선(N1)으로부터 유기된 전압을 복수개의 직류전원으로 분배하는 2차측 부권선들(N2, N3), 상기 2차측 부권선들(N2, N3)에 연결되어 직류전압을 형성시키는 다이오드(D8 - D9) 및 코일(L) 및 커패시터(C4), 밧데리충전부(253)과 다이오드(D5)의 순방향 단자 사이에 연결된 밧데리(BAT)로 구성된다.The DC / DC unit 240 has a core integrated transformer T1 having a primary main winding N1, secondary secondary windings N2 and N3, and a charge / discharge winding N4, and a primary winding of the transformer. The collector terminal is connected to the line N1 and the first transistor TR1 for power having the anti-parallel diode DT1, and the collector terminal is connected to the charge / discharge winding N4 of the transformer transformer and the anti-parallel diode DT2 is connected. The first transistor for power is amplified by a PWM signal of the PWM controller 242 and the PWM controller 242 which are connected to the second transistor TR2 for power, the charge / discharge winding N4 of the transformer transformer to generate a PWM signal. TR1) and the gate driver 246 applied to the base or gate of the second transistor TR2 for power, the capacitor C3 connected to the charge / discharge winding N4 of the transformer transformer, and the charge / discharge winding N4 of the transformer transformer. Battery charging unit 253 connected to the), the charge and discharge winding (N4) and the battery of the transformer transformer The diode D5 connected in reverse direction between the whole 253, secondary side windings N2 and N3 for distributing the voltage derived from the primary winding main N1 of the transformer transformer to a plurality of DC power supplies, and the secondary side Diodes (D8-D9) and coils (L) and capacitors (C4) connected to the negative windings (N2, N3) and the battery connected between the battery charger 253 and the forward terminal of the diode (D5). (BAT).

상기 DC/AC부(230)는 상기 AC/DC부(210) 또는 상기 DC/DC부(240)에서 발생하는 직류 전압을 교류전압으로 인버팅하는 인버터(230)를 구비한다.The DC / AC unit 230 includes an inverter 230 for inverting a DC voltage generated by the AC / DC unit 210 or the DC / DC unit 240 into an AC voltage.

상기 전원제어부(250)는 상기 밧데리(BT) 양단에 연결되어 밧데리전압을 감지하는 밧데리전압 감지부(252), 상기 DC/AC부(230)의 커패시터(C1)양단에 연결하여 주전원 전압을 감지하는 주전압감지부(254), 상기 밧데리전압 감지부(252) 및 주전압감지부(254)에서 감지된 계측값을 RS232로 전송하는 제어부(256)를 구비한다.The power controller 250 is connected to both ends of the battery BT to detect a battery voltage, and is connected to both ends of the battery voltage detector 252 and the capacitor C1 of the DC / AC unit 230 to detect a main power voltage. The main voltage detecting unit 254, the battery voltage detecting unit 252, and the control unit 256 transmitting the measured values detected by the main voltage detecting unit 254 to RS232 is provided.

상기와 같은 본 발명의 회로 동작은 크게 전원이 정상적으로 동작하는 경우의 바이패스 모드와 전원이 정전되었을 경우의 백엎 모드의 2개의 모드로 이루어진다.The circuit operation of the present invention as described above consists of two modes, a bypass mode when the power supply is normally operated and a back-up mode when the power supply is out of power.

도 3에 대한 바이패스 모드 및 백엎 모드 동작 회로도인 도 4 및 도 5를 참조하여 상세한 회로 동작을 설명한다.Detailed circuit operation will be described with reference to FIGS. 4 and 5, which are bypass mode and backup mode operation circuit diagrams of FIG. 3.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 바이패스 모드를 보면 다음과 같다. EMI 필터(211)는 교류 정류시 발생하는 고조파전류성분을 필터링하여 고조파에 의해 발생되는 전자유도장애를 제거한다. 그리고 EMI 필터(211)를 거친 교류전원은 브리지형 정류기(D1 - D4)에서 직류 전압으로 정류되며, 커패시터(C1, C2)를 거치면서 300V이상의 직류 고전압으로 평활된다. 이 커패시터(C1)단의 직류 전압은 인버터(230)로 입력되어 모니터용 교류 전압으로 인버팅되며, 동시에 변압 트랜스(T1)의 1차측 주권선(N1)에 유기된다. 여기서 전력용 제1트랜지스터(TR1)은 변압 트랜스(T1)의 주권선(N1)으로 유기되는 직류 전압을 베이스에 인가되는 PWM 신호에 따라 쵸핑(chopping)한다. 이때 PWM 제어기(242)는 전력용제1트랜지스터(TR1)와 전력용제2 트랜지스터(TR2) 가 스위칭 전원 펄스를 발생하도록 게이트구동기(246)를 통해 베이스에 PWM 신호를 공급한다.First, look at the bypass mode as shown in Figure 4 as follows. The EMI filter 211 filters the harmonic current components generated during AC rectification to eliminate electromagnetic induction disturbances caused by harmonics. The AC power supply passing through the EMI filter 211 is rectified to DC voltage in the bridge rectifiers D1 to D4 and smoothed to DC high voltage of 300V or more while passing through the capacitors C1 and C2. The DC voltage at the stage of the capacitor C1 is input to the inverter 230 and inverted to the AC voltage for monitoring, and at the same time, it is induced in the primary main winding N1 of the transformer T1. The first transistor TR1 for power chops the DC voltage induced by the main winding N1 of the transformer T1 according to the PWM signal applied to the base. At this time, the PWM controller 242 supplies a PWM signal to the base through the gate driver 246 so that the power first transistor TR1 and the power second transistor TR2 generate a switching power supply pulse.

따라서 제1트랜지스터(TR1)은 커패시터(C2)에서 발생하는 주전원을 PWM 제어기(242)에서 인가되는 PWM 신호에 따라 스위칭 전원 펄스로 발생시킨다. 이어서 그 스위칭 전원 펄스에 의해 발생하는 변압 트랜스(T1)의 1차측 주권선(N1)의 삼각파형태의 자기 에너지(자속)가 변압 트랜스(T1)의 충방전권선(N4)에 펄스 전압을 유기시키고 동시에 변압 트랜스(T1)의 2차측 부권선들(N2, N3)에도 펄스전압을 유기시킨다. 이에 따라 변압 트랜스(T1)의 충방전권선(N4)과 2차측 부권선(N2, N3)에는 권선수에 비례하는 크기의 방형파(사각파)의 전압이 유기된다.Accordingly, the first transistor TR1 generates the main power generated by the capacitor C2 as a switching power supply pulse according to the PWM signal applied by the PWM controller 242. Subsequently, magnetic energy (magnetic flux) in the form of a triangular wave of the primary winding N1 of the transformer T1 generated by the switching power supply pulse induces a pulse voltage to the charge / discharge winding N4 of the transformer T1. At the same time, pulse voltages are induced to the secondary side windings N2 and N3 of the transformer T1. Accordingly, the voltage of the square wave (square wave) having a magnitude proportional to the number of turns is induced in the charge / discharge winding N4 and the secondary side windings N2 and N3 of the transformer T1.

그리고 변압 트랜스(T1)의 충방전권선(N4)에 방형파 형태로 유기된 직류 전압는 커패시터(C3)에서 필터링되며, 그 필터링된 직류 전원은 밧데리충전기(253)로 인가되어 밧데리(BT)를 충전하도록한다. 이때 밧데리(BT)에 충전된 전압이 낮다고 가정하면 다이오드(D1)는 차단되며 밧데리(BT)에 충전만 된다. 또한 변압 트랜스(T1)의 2차측 부권선(N2, N3)들에 유기된 펄스전압은 각각 다이오드(D8 - D11)와 인덕턴스(L5, L6) 및 커패시터(C4, C5)들로 이루어진 정류기들을 통과하면 해당되는 직류 전압(예: +5VDC, +12VDC, -12VDC등)으로 형성된다.In addition, the DC voltage induced in the form of a square wave in the charge / discharge winding N4 of the transformer T1 is filtered by the capacitor C3, and the filtered DC power is applied to the battery charger 253 to charge the battery BT. Let's do it. At this time, assuming that the voltage charged in the battery BT is low, the diode D1 is cut off and only the battery BT is charged. In addition, the pulse voltage induced in the secondary side windings N2 and N3 of the transformer T1 passes through rectifiers composed of diodes D8-D11, inductances L5 and L6, and capacitors C4 and C5, respectively. If it is a DC voltage (eg + 5VDC, + 12VDC, -12VDC, etc.), it is formed.

한편 도 5에 도시된 바와 같이 백엎 모드를 보면, 정전시 다이오드(D5)는 커패시터(C3)의 전압이 밧데리(BT)의 충전 전압보다 낮아지게 되어 도통된다. 따라서 밧데리(BT)의 직류전압은 변압 트랜스(T1)의 충방전권선(N4) 및 PWM제어기(242)에 인가된다. 이때 제2 트랜지스터(TR2)는 PWM 신호에 따라 밧데리(BT) 전원을 스위칭 하여, 그 스위칭 전원 펄스에 의해 변압 트랜스(T1)의 충방전권선(N4)의 자기 에너지(자속)가 변압 트랜스(T1)의 1차측 주권선 (N1)과 변압 트랜스(T1)의 2차측 부권선들(N2, N3)로 전달되어 방형파 형태의 펄스전압이 이들 권선에 유기된다. 그리고 변압 트랜스(T1)의 1차측 주권선(N1)에 유기된 직류 전원에 의해 커패시터(C1)는 항상 전압이 존재하므로 모니터용 인버터(230)에도 정전에 상관없이 연속적으로 직류전압을 공급한다.On the other hand, as shown in FIG. 5, in the back-up mode, when the power failure occurs, the diode D5 becomes conductive when the voltage of the capacitor C3 is lower than the charging voltage of the battery BT. Therefore, the DC voltage of the battery BT is applied to the charge / discharge winding N4 and the PWM controller 242 of the transformer T1. At this time, the second transistor TR2 switches the battery BT according to the PWM signal, and the magnetic energy (magnetic flux) of the charge / discharge winding N4 of the transformer T1 is transformed by the switching pulse. The primary main winding N1 of) and the secondary sub windings N2 and N3 of the transformer T1 are transferred to the windings of the square wave. Since the capacitor C1 always has a voltage due to the DC power induced in the primary main winding N1 of the transformer transformer T1, the monitor inverter 230 continuously supplies the DC voltage to the monitor inverter 230 regardless of power failure.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 즉 본 발명은 컴퓨터에 내장되는 전원장치뿐만 아니라 SMPS를 적용한 모든 전원 장치에 적용가능하다.The present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course, modifications may be made by those skilled in the art within the spirit of the present invention. That is, the present invention can be applied to all power supply devices using SMPS as well as a power supply device built into a computer.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 밧데리 출력을 DC/DC 변환하면서 변압기 코아를 공유함으로써 전력 효율을 향상 시킬 수 있을 뿐만 아니라 면적 및 코스트를 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, by sharing the transformer core while DC / DC conversion of the battery output, not only can the power efficiency be improved, but also the area and the cost can be reduced.

Claims (5)

밧데리를 구비한 무정전 전원 장치에 있어서,In the uninterruptible power supply with a battery, 권선비에 의해 1차측 주권선과 2차측 부권선과 충방전권선을 갖는 변압 트랜스;A transformer having a primary main winding, a secondary sub winding, and a charge / discharge winding by turns ratio; 상기 변압 트랜스의 1차측 주권선의 전원을 2차측 부권선과 충방전권선에 공급하기 위해 스위칭 전원을 발생하는 제1스위칭부;A first switching unit generating switching power to supply power of the primary winding of the transformer to the secondary winding and the charging / discharging winding; 상기 변압 트랜스의 충방전권선의 전원을 상기 1차측 주권선과 2차측 부권선에 공급하기 위해 스위칭 전원을 발생하는 제2스위칭부를 포함하며,And a second switching unit for generating switching power to supply power of the charge / discharge winding of the transformer to the primary main winding and the secondary sub winding. 상기 전원이 정상적으로 공급되는 경우 상기 제1스위칭 수단의 전원 스위칭에 따라 유기된 상기 충방전 권선의 전원으로 상기 밧데리를 충전시키고, 전원이 정전되었을 경우 상기 밧데리에 충전된 전원으로 상기 제2스위칭수단을 스위칭하여상기 충방전 권선의 전원을 상기 1차측 주권선과 2차측 부권선에 유기시키는 것임을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.When the power is normally supplied, the battery is charged by the power of the charging / discharging winding induced according to the switching of the power of the first switching means, and when the power is out of power, the second switching means is charged by the power charged in the battery. The uninterruptible power supply, characterized in that for switching the power supply of the charge-discharge winding to the primary main winding and secondary secondary winding. 상기 제1항에 있어서, 상기 변압 트랜스는 코아 일체형 트랜스포머임을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.The uninterruptible power supply according to claim 1, wherein the transformer is a core integrated transformer. 밧데리를 구비한 무정전 스위칭 모드 전원 장치에 있어서,In the uninterruptible switching mode power supply with a battery, 입력되는 교류전원을 직류 전원으로 정류하는 교류-직류변환부;An AC-DC converter for rectifying the input AC power into DC power; 상기 교류-직류 변환부에서 출력되는 직류전원을 평활화하는 직류링크부;DC link unit for smoothing the DC power output from the AC-DC converter; 상기 직류링크부의 직류전원에 의해 스위칭 전원을 발생하여 변압 트랜스 코아내 1차측 주권선로 부터 유기되는 충방전권선의 전원으로 밧데리를 충전하고 정전시 그 밧데리에 의해 유기된 상기 충방전 권선의 전원에 의해 상기 1차측 주권선과 2차측부권선을 유기시키면서 복수개의 직류전원으로 강하하는 직류-직류변환부;The switching power is generated by the DC power of the DC link unit to charge the battery with the power of the charging / discharging winding which is induced from the primary winding of the transformer in the transformer transformer core, and by the power of the charging / discharging winding induced by the battery during power failure. A DC-DC converter for dropping a plurality of DC powers while inducing the primary windings and the secondary windings; 상기 직류링크부의 직류 전원을 교류 전원으로 인버팅하고 정전시 상기 직류-직류변환부에서 발생하는 직류전원을 교류전원으로 인버팅하는 인버터부를 포함하는 무정전 전원 장치.And an inverter unit for inverting the DC power of the DC link unit to AC power and inverting the DC power generated by the DC-DC converter in the case of power failure to AC power. 제3항에 있어서, 상기 직류-직류변환부는 정상 전원 공급시 상기 직류링크부로부터 유기된 직류전원에 의해 스위칭 펄스가 발생되어 변압 트랜스의 1차측 주권선의 직류 전원을 변압트랜스의 충방전 권선으로 유기시켜 밧데리를 충전시키고,정전시 상기 밧데리로부터 유기된 직류 전원에 의해 스위칭 전원이 발생되어 변압트랜스의 충방전권선의 직류전원을 상기 변압 트랜스의 1차측 주권선 및 나머지 권선에 유기시키는 수단임을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.The DC-DC converter according to claim 3, wherein the DC-DC converter generates a switching pulse by the DC power induced from the DC link unit when the normal power is supplied to direct the DC power of the primary winding of the transformer to the charge / discharge winding of the transformer. It is a means for charging the battery, and switching power is generated by the DC power derived from the battery during the power outage, so that the DC power of the charge-discharge winding of the transformer transformer is induced to the primary winding of the transformer transformer and the remaining winding Uninterruptible power supply. 상기 직류-직류변환부는 1차측 권선과 2차측 권선을 갖는 코아 일체형 변압 트랜스, 상기 변압트랜스의 1차측 주권선에 유도되는 전원을 스위칭하는 제1트랜지스터, 상기 변압트랜스의 충방전권선에 유도되는 전원을 스위칭하는 제2트랜지스터, 상기 변압트랜스의 충방전권선에 유기되는 스위칭 전원을 필터링하는 커패시터, 상기 커패시터에 연결되어 변압트랜스의 충방전 권선에 유기되는 전원을 밧데리에 충전하는 밧데리충전부, 상기 변압트랜스의 충방전권선과 상기 밧데리충전부사이에 역방향으로 연결되어 정전시 밧데리충전부의 충전전원을 충방전권선에 전달하는 다이오드, 변압트랜스의 1차측 주권선으로부터 유기된 전원을 복수개의 직류전원으로 분배하는 2차측 부권선, 상기 2차측 부권선으로 유기된 펄스 전압을 정류시키는 복수개의 정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 전원 장치.The DC-DC converter includes a core integrated transformer having a primary winding and a secondary winding, a first transistor for switching a power source induced in the primary winding of the transformer, and a power source induced in the charge / discharge winding of the transformer. A second transistor for switching a capacitor, a capacitor for filtering switching power induced in the charge / discharge winding of the transformer transformer, a battery charger connected to the capacitor to charge the power induced in the charge / discharge winding of the transformer transformer to the battery, and the transformer transformer A diode connected in a reverse direction between the charge / discharge winding of the battery and the battery charging portion to transfer the charging power of the battery charging portion to the charging / discharging winding during a power outage, and to distribute the power derived from the primary winding of the transformer transformer to a plurality of DC power supplies. A plurality of rectifiers for rectifying the pulse voltage induced by the secondary side secondary winding and the secondary side secondary winding Flow ups characterized in that it comprises a group.
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