KR200486093Y1

KR200486093Y1 - 커패시터를 예비전원으로 구비한 전원시스템

Info

Publication number: KR200486093Y1
Application number: KR2020150007424U
Authority: KR
Inventors: 정상헌; 이승헌
Original assignee: 주식회사 우노이앤피
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2018-04-02
Anticipated expiration: 2025-11-16
Also published as: KR20170001807U

Abstract

커패시터를 예비전원으로 구비한 전원 시스템이 개시된다. 본 고안의 전원 시스템은 리튬이온 이차전지와 같은 배터리를 대신하여 커패시터를 비상시의 예비전원으로 사용한다. 본 고안의 전원 시스템은 상용 교류전원에 의한 직류전압 공급을 차단하지 않은 상태에서 예비전원인 커패시터의 충전전압을 확인하는 것만으로 커패시터의 충전 상태나 불량뿐만 아니라 유효 동작시간을 비교적 정확히 점검할 수 있다. 따라서, 예비전원 상태 점검 과정에서 예비전원을 부하를 통해 완전 방전시키는 형태의 점검을 수행할 필요가 없고, 그러한 완전 방전 형태의 점검이 아니므로 상태점검에 소요되는 시간이 현저히 줄어들어서, 예비전원 상태 점검을 수행함에 따른 문제가 발생하지 않는다.

Description

커패시터를 예비전원으로 구비한 전원시스템{Power System Comprising Capacitor as Auxiliary Power}

본 고안은 전원 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리튬이온 이차전지와 같은 화학전지를 대신하여 커패시터를 비상시의 예비전원으로 사용하고 커패시터 상태 점검을 수 초 정도의 짧은 시간만 진행하면서도 비상시에 예비전원 동작에 이상이 없는지를 판단할 수 있는, 커패시터를 예비전원으로 구비한 전원 시스템에 관한 것이다.

통상 상용 교류 전원을 공급받아 직류로 변환하여 공급하는 전원 시스템은 상용 교류 전원이 공급되는 중에만 동작하는 것이 일반적이다. 예외적으로, 정전의 경우에도 전원 공급이 계속 유지될 필요가 있는 경우에는 배터리와 같은 별도의 예비전원을 구비하였다가 정전 등의 경우에 대비한다.

예컨대, 화재 등과 같은 불측의 재난 상태로 건물 내부가 정전된 상태에서 사람들의 안전한 피난을 유도하기 위하여 비상구 등에 설치되는 비상 유도등이 그 일 예이다. 비상 유도등은 정상 모드에서는 상용 전원을 사용하여 유도등을 점등하지만, 정전시에는 내부의 예비전원을 사용하여 일정한 기준시간(예컨대 75분) 이상 점등상태를 유지해야 한다.

통상 전원시스템의 예비전원으로 널리 사용되는 것이 충전과 방전이 가능한 이차전지인 배터리(예를 들어, 리튬이온 이차전지)이다. 이차전지가 일반적으로 충분한 용량을 제공하기 때문이다. 그러나 배터리의 특성상 현재 잔류 충전량을 정확히 확인하기는 매우 힘들다.

전원시스템 중에는 여러 가지 안전 규격에 따라 그 배터리 전원의 충전 상태를 점검하기 위한 점검 버튼을 구비하는 경우도 있다. 점검 버튼을 누르면, 상용 교류전원이 차단되면서 자동으로 예비 배터리가 동작하는지 여부를 점검하게 된다. 이때 예비 전원인 배터리의 충전 전압이 기준 전압 이상인지 체크하여 불량인지 정상인지를 판단하게 된다. 그러나 이러한 점검 방식으로는 배터리의 충전량을 제대로 판단할 수가 없다. 비록 현재의 충전전압이 기준 전압 이상이어서 정상으로 판단되더라도 이 배터리가 기준시간 동안 일정한 전원을 공급할 수 있는지, 아니면 곧 방전될 것인지 여부를 파악할 수 없는 것이다.

이러한 특징은 배터리가 전기 화학반응에 의해 이온이 전극 물질 안에까지 저장되는 화학전지의 특성과도 관련된다. 충전 그래프와 마찬가지로 배터리 방전 전압은 방전 시간에 대해 선형 그래프를 그리지 않는다. 이러한 측면에서, 커패시터는 이온이 전극의 표면에 부착되는 과정에서 전기를 생산하는 것이어서 충전 및 방전전압이 시간에 대하여 선형을 이루는 특징이 있다.

따라서 시간의 경과에 따라, 배터리의 성능이 저하된 경우에는 짧은 시간 동안 기준 전압 이상을 유지하다가 갑자기 전압이 급격하게 떨어질 수가 있다. 결국, 배터리의 전압을 수 초 내지 수 분 정도를 체크하여 정상이라고 판단해서는 배터리의 실질적인 상태를 파악할 수가 없는 것이다. 그렇다고 전원 시스템의 내부 예비전원의 상태를 파악하기 위하여 예비전원 동작 기준시간(예컨대 1시간) 동안 점검 버튼을 누리고 있을 수도 없는 것이다.

만약, 배터리 점검을 유효시간 동안 계속 방전시키는 형태로 진행할 경우에는 배터리 점검에 상당한 시간이 소요될 뿐만 아니라, 방전 중이나 방전 후 완전 충전이 되기 전에 실제 정전이 발생하면 대응할 방법이 없다.

[관련 기술 문헌]

1. 유도등 배터리 점검장치 및 그 방법(특허공개 제10-2010-0088889호)

이 고안은 배터리의 성능을 체크하기 위해 마이컴에서 주기적으로 방전시험을 수행하여, 방전시험에 따른 배터리의 상태를 발광 다이오드(LED)의 점소등이나 점멸주기로 표시한다. 다만, 도 3 및 도 5에서처럼 배터리의 성능을 평가하기 위하여 방전이 완전이 될때까지 시험하거나 적어도 30분 이상의 방전 테스트를 진행할 수 밖에 없다.

다시 말해, 배터리 점검이라는 것이 배터리가 완전히 방전되거나 유효 방전시간 이상 방전을 시키는 방법을 사용한다. 이러한 방법에 의하면, 배터리 테스트 과정이 상당한 시간이 소요되므로, 주기적으로 시행한다 하더라도 상당한 시간 간격으로 실시할 수밖에 없고, 혹여 배터리 점검 중이나 배터리 점검 후 완전 충전이나 상당한 충전이 되기 전에 실제 정전이 일어날 경우에 대응할 방법이 없다.

본 고안의 목적은, 화학전지를 대신하여 커패시터를 비상시의 예비전원으로 사용하고 커패시터 상태 점검을 수 초 정도의 짧은 시간만 진행하면서도 비상시에 예비전원 동작에 이상이 없는지를 판단할 수 있는, 커패시터를 예비전원으로 구비한 전원 시스템 및 그 커패시터 충전상태 자가 점검방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전원 시스템은, 상용 교류전원을 직류 전원으로 변환하는 전원공급부를 구비하여 정상 모드에서는 전원공급부가 부하로 전원을 공급하고, 정전시에는 예비전원으로 구비된 커패시터의 충전 전압을 부하로 제공한다.

이를 위해, 전원 시스템은 커패시터와, 충전부와, 스위칭부와, 전압검출부 및 상태점검부를 포함한다. 커패시터는 정전시 상기 예비전원으로 동작하며, 상기 부하의 소비전력을 유효 동작시간 이상 공급할 수 있는 크기의 공급용량을 가지도록 직렬, 병렬 또는 직병렬 형태로 복수 개가 연결될 수 있다. 충전부는 상기 전원공급부의 출력을 충전전압으로 조정하여 상기 커패시터를 충전하면서 상기 커패시터의 방전시에 상기 전원공급부로의 방전을 차단한다.

스위칭부는 상기 충전부와 커패시터 사이에 마련되어, 커패시터 상태 점검이벤트 발생시 상기 충전전압의 공급을 차단하고, 전압검출부는 상기 상태점검 이벤트시에 상기 부하를 거치지 않는 방전 경로를 제공하여 상기 커패시터의 전압을 검출한다.

상태점검부는 상기 상태점검 이벤트시에 상기 스위칭부가 오픈되도록 제어한 후, 상기 전압검출부가 측정한 전압이 제1 기준전압 이상인 경우에 상기 커패시터가 상기 유효 동작시간에 대응되는 충전이 완료된 것으로 판단한다.

실시 예에 따라, 본 고안의 전원 시스템도, 사용자의 조작에 따라 상기 전원공급부에서 직류 전원이 공급되지 않도록 차단하여 정전시 상기 커패시터의 전환 동작을 점검하는 점검스위치를 더 구비할 수 있다. 이때 커패시터는 부하 측으로 예비 전원을 공급한다. 이러한 점검과 달리, 상기 상태점검부는 상기 이벤트를 주기적(예컨대 초당 복수 회)으로 수행하여 상기 사용자의 점검스위치 조작이 없더라도 상기 커패시터의 이상 여부를 상기 상태표시등에 표시하게 되는 것이다.

실시 예에 따라, 상기 전압검출부는, 상기 커패시터의 (+) 단자와 그라운드 사이에 직렬 연결된 복수 개의 저항을 구비하여 상기 커패시터의 충전전압을 전압분배하는 전압분배부와, 상기 전압분배된 충전전압을 상기 기준전압과 비교하는 비교회로부를 포함할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라, 상기 비교회로부는 상기 전압분배된 충전전압을 제1 내지 제4 기준전압과 각각 비교하는 복수 개의 비교기를 더 구비하되, 제2 및 제3 기준전압은 제1 기준전압보다 낮은 전압으로 단계별로 설정하고 제4 기준전압은 상기 제1 기준전압보다 높은 전압으로 설정할 수 있다.

이 경우, 상기 상태점검부는, 상기 전압분배된 충전전압이 상기 제1 기준전압과 제2 기준전압 사이이면 상기 커패시터가 '불량 전단계'로 판단하고, 상기 제2 기준전압과 제3 기준전압 사이이면 상기 커패시터가 '불량'인 것으로 판단하고, 상기 제4 기준전압 이상이면 상기 커패시터가 '과충전'인 것으로 판단할 수 있다.

또 다른 실시 예에 따라, 본 고안의 전원 시스템은 상기 커패시터 오류상태를 표시하는 상태표시등을 더 포함할 수 있으며, 상기 상태점검부는 상기 전압검출부가 측정한 전압이 제1 기준전압 미만인 경우에는 상기 커패시터의 충전 불량인 것으로 판단하여 상기 상태표시등을 점등한다.

본 고안의 전원 시스템은 화학전지를 대신하여 충전전압과 방전시간의 관계가 비교적 선형 관계를 이루는 커패시터를 예비전원으로 사용함으로써, 커패시터의 충전 전압을 확인하는 것으로도 비교적 정확하게 부하로의 전원 공급 유지시간(유효 동작시간)을 추정할 수 있다.

나아가, 본 고안의 전원 시스템은 예비전원인 커패시터의 유효 동작시간 체크를 하기 위하여 상용 교류 전원을 차단하지 않은 상태에서 커패시터의 충전전압만 확인하는 것이므로, 1초 미만 또는 수 초의 매우 짧은 시간에 수행되어도 예비전원의 유효 동작시간을 판단할 수 있다. 따라서, 예비전원 상태 점검을 위해 전원 시스템의 예비전원이 완전히 방전되는 일이 발생하지 않으며, 예비전원 상태 점검 중이나 직후에 정전이 발생하더라도 전원 시스템을 유효시간 이상 점등시킬 수 있다.

본 고안의 전원 시스템은 사용자가 예비전원 동작 여부를 점검하기 위한 점검 스위치를 구비한다. 그러나 사용자가 직접 점검 스위치를 조작하여 점검하지 않더라도, 마이컴을 이용하여 주기적으로 예비전원인 커패시터의 이상 유무를 점검하고 그 이상상태를 표시할 수 있다.

도 1은 본 고안의 전원 시스템의 블록도,
도 2는 본 고안의 예비전원 점검방법의 동작설명에 제공되는 흐름도, 그리고
도 3은 본 고안의 전압검출부의 일 예를 도시한 도면이다.

이하 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 전원 시스템(100)은 기본적으로 부하(101), 전원공급부(103), 커패시터(105), 예비전원공급부(107), 전원감시부(109) 및 점검스위치(111)를 포함한다.

전원 시스템(100)의 동작은 상용 교류전원이 공급되는 정상 모드와 상용 교류전원이 공급되지 않는 비상 모드인 정전시로 구분된다. 부하(101)는 정상 모드에서 뿐만아니라 정전시에도 항상 직류 전원을 공급받아야 하며, 정전시에는 예비전원으로부터 전원을 공급받는다.

전원공급부(103)는 각종 보호회로, 브릿지 다이오드(Bridge Diode) 회로와 같은 정류회로, 트랜스포머(Transformer) 및 정전압회로 등을 구비하여, 외부에서 공급되는 상용 교류(AC)전원을 직류 전압으로 변환한다. 전원공급부(103)의 출력은 정상 모드 중에만 가능하여 부하(101)로 전원을 공급하고 예비전원으로 사용될 커패시터(105)를 충전한다.

커패시터(105)는 이차 전지와 다른 출력 특성이 있는 에너지 저장 장치로서, 본 고안의 전원 시스템(100)의 예비전원으로 사용된다. 특별히, 기존의 커패시터와 이차 전지에서 제공하지 못하는 에너지와 출력 특성이 있는 슈퍼 커패시터 또는 울트라 커패시터(Ultra Capacitor)가 본 고안의 커패시터(105)에 바람직하다. 커패시터(105)는 유효 동작시간 등을 고려하여 비상모드에서의 전원 시스템(100)의 소비전력에 따라 하나 또는 복수 개를 직류, 병렬 또는 직/병렬 상태로 연결하여 사용할 수 있다. 커패시터(105)는 시간에 대하여 선형의 충전 및 방전 성능을 가짐으로써, 아래에서 설명하는 것처럼 그 충전된 전압을 확인하는 것만으로 유효 동작시간을 확인할 수 있다. 여기서, 유효 동작시간은 비상모드인 정전시에 커패시터(105)가 방전하여 기설정된 전원을 부하(101)로 공급하도록 요구된 시간을 말한다. 유효 동작시간은 설계 사양에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 유효 동작시간을 보장하기 위한 커패시터(105)의 크기(용량)는 부하(101)의 소비전력에 따라 달라질 수 있다.

예비전원공급부(107)는 커패시터(105)와 부하(101) 사이에 마련된다. 예비전원공급부(107)는 전원감시부(109)의 제어에 따라 정상 모드에서는 커패시터(105)와 부하(101) 사이의 경로를 차단하고, 정전과 같은 비상모드에서는 커패시터(105)에서 부하(101)로 연결되는 방전 경로를 제공한다.

한편, 예비전원공급부(107)는 커패시터(105)의 방전 전압을 부하(101)의 동작전압에 맞도록 승압하기 위한 인버터(Inverter) 등을 구비하여, 정전 시에 전원감시부(109)의 제어에 따라 커패시터(105)에 충전된 전압을 부하(101)의 동작전압으로 승압하여 부하(101)로 방전한다.

전원감시부(109)는 전원공급부(103)의 출력전압(Vcc)을 이용하여 교류전원 정전여부를 판단하며, 정전으로 판단된 경우에 예비전원공급부(107)를 제어하여 커패시터(105)가 부하(101)로 방전하도록 제어한다. 전원감시부(109)의 동작에 의해, 정전이 발생하여 전원공급부(103)에서 전원이 부하(101)로 공급되지 않더라도, 예비전원공급부(107)가 커패시터(105)의 예비전원으로 부하(101)가 즉시 다시 점등하여 유지될 수 있도록 한다. 전원감시부(109)는 전원공급부(103)의 출력전압(Vcc)을 체크하여 출력전압(Vcc)이 공급되면 정상 모드로 판단하고, 출력전압(Vcc)이 전원공급부(103)에서 공급되지 않으면 정전상태로 판단하여 예비전원공급부(107)를 제어하게 된다.

점검스위치(111)는 예비전원 동작상태를 점검하기 위한 것으로서, 사용자의 조작이 있는 동안 전원공급부(103)에서 직류 전원이 공급되지 않도록 차단한다. 점검스위치(111)의 조작은 정전시와 동일한 환경을 인위적으로 만드는 것으로서, 점검스위치(111)의 조작이 있는 동안은 전원공급부(103)의 출력전압(Vcc)이 없는 정전상태와 동일하다. 따라서, 전원감시부(109)가 예비전원공급부(107)를 제어하여 커패시터(105)의 예비전원으로 부하(101)가 즉시 다시 점등하여 유지되도록 한다.

본 고안의 전원 시스템(100)은 커패시터(105)를 충전하고 그 충전 상태를 점검하기 위하여, 충전부(113)와, 충전부(113)와 커패시터(105) 사이에 마련되는 스위칭부(115)와, 스위칭부(115)와 커패시터(105) 사이에 마련되는 전압검출부(117)와, 상태표시등(119) 및 상태점검부(121)도 포함한다. 스위칭부(115), 전압검출부(117) 및 상태점검부(121)는 아래에서 설명하는 상태점검 이벤트와 관련되어서 정상모드에서 동작한다.

충전부(113)는 전원공급부(103)의 출력전압(Vcc)을 커패시터(105)의 충전에 적절한 전압으로 낮춤과 동시에, 다이오드(Diode) 등을 구비하여 커패시터(105)의 방전시에 전원공급부(103) 측으로 방전되는 것을 차단한다.

스위칭부(115)는 충전부(113), 커패시터(105) 및 전압검출부(117) 사이에 마련되어, 상태점검부(121)의 제어에 따라 충전전압의 공급을 스위칭한다. 기본적으로, 정상모드 중에, 스위칭부(115)는 충전부(113)와 커패시터(105) 사이를 연결하여 충전부(113)의 충전전압이 커패시터(105)를 충전하도록 한다(스위칭 온).

정상모드 중에 상태점검 이벤트가 발생하면, 스위칭부(115)는 상태점검부(121)의 제어에 따라 충전부(113)와 커패시터(105) 사이를 단선(스위치 오프)시키고 커패시터(105)와 전압검출부(117) 사이를 연결한다. 정상모드 중에는 예비전원공급부(107)가 제공하는 경로는 개방되지 않는 상태이므로, 커패시터(105)는 전압검출부(117)로 방전을 개시한다.

전압검출부(117)는 스위칭부(115)를 통해 커패시터(105)의 (+) 단자와 그라운드(GND) 사이에 마련되어 점검 이벤트 시에 커패시터(105)의 방전 경로를 제공하면서, 커패시터(105)의 충전 전압을 검출한다.

실시 예에 따라, 도 3에서처럼, 전압검출부(117)는 전압분배부(301)와 비교회로부(303)를 포함할 수 있다. 전압분배부(301)는 커패시터(105)의 (+) 단자(CAP)와 그라운드(GND) 사이 직렬 연결된 복수의 저항(R1, R2)으로 구현된다. 점검 이벤트가 커패시터(105)의 방전 특성을 보는 것이 아니므로, 저항(R1, R2)는 전압 측정이 가능한 정도이면 충분하므로 비교적 큰 저항값을 가지는 것이 바람직하다.

비교회로부(303)는 적어도 하나의 비교기(U1)를 구비하여, 전압분배부(301)의 저항에 의해 전압 분배된 전압을 기설정된 '비교기준전압'과 비교한다. 여기서, 비교기준전압은 예컨대 기준전압(예컨대 제1 기준전압) 자체가 아니라, 기준전압을 전압분배부(301)의 분배 비율에 따라 조정한 값이다. 비교회로부(303)의 출력값이 상태점검부(121)에게 제공되는 것이다. 이처럼, 전압검출부(117)가 전압분배부(301)와 비교회로부(303)의 형태로 설계되는 경우에, 비교회로부(303)는 상태점검부(121)와 함께 하나의 칩(Chip, Micom)으로 구현될 수도 있다.

상태점검부(121)는 정상모드 중에 커패시터(105)의 상태를 점검하는 상태점검 이벤트를 주기적으로 생성하고, 그 점검 이벤트에 따라 스위칭부(115)를 제어하여 충전부(113)와 커패시터(105) 사이를 단선시킨 다음 전압검출부(117)가 검출한 전압을 확인하여 커패시터(105)의 충전 상태 또는 유효 동작시간을 판단한다. 상태점검부(121)가 점검 이벤트에 따라 스위칭부(115)를 오프시키는 시간은 전압검출부(117)를 통해 커패시터(105)의 충전전압을 확인할 수 있는 정도이면 충분하다.

전압검출부(117)의 전압검출 또는 상태점검부(121)의 판단은 기준전압 이상인지 미만인지 여부를 판단하는 정도로 수행되어도 충분하다. 여기서, 기준전압은 설정된 유효 동작시간(예컨대, 60분)에 대응된다. 앞서 설명한 것처럼, 커패시터의 시간당 방전은 선형적인 특성이 있으므로, 현재의 충전 전압을 알면 부하(101)의 소비전력에 따른 동작시간을 확인할 수 있다. 이러한 점을 기초로 유효 동작시간을 정하고 그에 따른 기준 전압을 설정할 수 있다. 유효 동작시간을 60분으로 설정한 경우, 부하(101)의 소비전력과 동작전압에 기초하여 커패시터(105)의 유효 동작시간(60분)에 대응되는 충전전압을 설정하고, 그 충전전압의 전압분배를 고려하여 기준전압으로 설정한다.

<실시 예>

실시 예에 따라, 복수 개의 기준전압을 설정하고 전압검출부(117)가 복수 개의 기준전압을 커패시터(105)의 충전 전압과 비교하여 충전상태를 확인할 수 있다. 예컨대, 제1 기준전압은 유효 동작시간에 맞추고, 제2 및 제3 기준전압은 제1 기준전압보다 낮은 전압으로 단계별로 설정하여, 커패시터(105)의 충전전압이 제1 기준전압 이상이면 상태점검부(121)는 커패시터(105)를 '정상'으로 판단하고, 커패시터(105)의 충전전압이 제1 기준전압과 제2 기준전압 사이이면 상태점검부(121)는 커패시터(105)가 '불량 전단계'로 판단하고, 커패시터(105)의 충전전압이 제2 기준전압과 제3 기준전압 사이이면 상태점검부(121)는 커패시터(105)가 '불량'인 것으로 판단할 수 있다. 나아가, 제1 기준전압보다 높은 제4 기준전압을 설정하여, 커패시터(105)의 충전전압이 제4 기준전압 이상이면 상태점검부(121)는 커패시터(105)의 충전이 '과충전'으로 판단할 수 있다.

상태점검부(121)는 그 점검 이벤트에 따라 커패시터(105)의 충전전압을 점검한 결과(정상, 불량전단계, 불량, 과충전 등)를 상태표시등(119)을 통해 표시할 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 전원 시스템(100)의 상태점검 이벤트를 자세히 설명한다.

<점검 이벤트 생성: S201>

정상모드에서 동작 중인 상태점검부(121)는 기 설정된 주기로 커패시터(105) 상태점검 이벤트를 생성한다. 이벤트의 수행시간이 전압을 측정하는 정도의 짧은 시간에 이루어지므로, 이벤트는 예컨대 초당 2~3회 정도로 생성할 수도 있다. 당연히, 비상모드에서는 점검 이벤트가 생성되지 않는다.

<충전전압 공급 차단: S203>

점검 이벤트가 개시되면, 상태점검부(121)는 스위칭부(115)가 오프(OFF)되도록 제어하고, 스위칭부(115)가 오프되면서 충전전압이 커패시터(105)로 공급되지 않는다(S203).

<커패시터 충전전압 검출: S205>

스위칭부(115)가 오프되면, 커패시터(105)의 연결은 전압검출부(117)가 제공하는 방전 경로, 즉 전압분배부(301)로만 연결되어 방전한다. 전압분배부(301)에 의해 전압분배된 커패시터(105)의 충전전압을 비교회로부(303)가 기준전압과 비교한다. 전압분배부(301)의 저항(R1, R2)의 저항값을 매우 크게 할 경우에 점검 이벤트 중의 소모전력은 무시할 수 있다.

<커패시터 충전전압에 따른 오류 판단: S207 내지 S211>

상태점검부(121)는 전압검출부(117)가 제공하는 전압검출결과를 이용하여 커패시터(105)의 충전전압이 기준전압 이상인지 여부를 판단한다(S207). 예컨대, 전압검출부(117)가 커패시터(105)의 충전전압을 제1 기준전압과만 비교하는 경우, 상태점검부(121)는 충전전압이 제1 기준전압 이상이면 정상, 제1 기준전압 미만이면 불량으로 판단할 수 있다(S209, S211).

다른 실시 예로, 비교회로부(303)가 앞서의 예시처럼 복수 개의 비교기를 사용하여 제1 내지 제4 기준전압과 비교할 경우, 상태점검부(121)는 커패시터(105)의 상태를 정상, 불량전단계, 불량, 과충전의 4 단계로 구분하여 표시할 수 있다.

<상태점검 이벤트 종료: S209>

상태점검부(121)는 커패시터(105)의 상태를 상태표시등(119)을 통해 표시한다.

상태점검부(121)는 전압검출부(117)로부터 전압검출결과가 제공되면, 즉시 스위칭부(115)가 온(ON)되도록 제어하여, 충전전압이 다시 커패시터(105)로 공급되도록 제어한다. 스위칭부(115)가 온 됨으로써 상태점검 이벤트는 종료된다.

이상의 방법으로 본 고안의 전원 시스템(100)은 주기적인 점검 이벤트를 수행하여 예비전원의 유효 동작시간을 주기적으로 확인할 수 있으며, 점검 이벤트 과정이 부하(101)로의 실제적인 방전을 통해 상당한 시간동안 수행되는 것이 아니므로 예비전원 점검에 따라 예비전원이 완전히 방전되거나 또는 점검 자체에 상당한 시간이 소요되는 등의 문제가 생기지 않는다.

<실시 예>

점검 스위치(111)에 의한 점검은 사용자에 의해 진행되는 것으로서, 상태점검부(121)에 의해 주기적으로 자동 수행되는 상태점검 이벤트와 다르다. 사용자가 점검 스위치(111)를 조작하는 동안은 전원공급부(103)의 전원 공급이 차단되므로 인위적인 정전 상태에 들어간다. 따라서 전원감시부(109)의 제어에 따라 예비전원공급부(107)가 커패시터(105)와 부하(101)를 연결하여 커패시터(105)의 방전이 수행되도록 한다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 고안은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims

상용 교류전원을 직류 전원으로 변환하는 전원공급부를 구비하여 정상 모드에서는 상기 직류전원을 부하로 공급하고, 정전에 따른 비상 모드에서는 예비전원을 상기 부하로 공급하는 전원 시스템에 있어서,
상기 비상모드에서 상기 예비전원으로 동작하며, 상기 부하의 소비전력을 유효 동작시간 이상 공급할 수 있는 크기의 공급용량을 가지도록 직렬, 병렬 또는 직병렬 형태로 연결된 복수 개의 커패시터;
상기 전원공급부의 출력으로 상기 커패시터를 충전하는 충전부;
상기 정상모드 중에 커패시터의 유효 동작시간을 판단하기 위한 상태점검 이벤트 시에, 상기 커패시터의 방전 경로를 제공하여 상기 커패시터의 전압을 검출하는 전압검출부;
상기 충전부, 전압검출부 및 커패시터 사이에 마련되어, 상기 정상모드 중에 상기 충전부와 커패시터를 연결하며, 상기 상태점검 이벤트 시에 상기 커패시터와 전압검출부를 연결하는 스위칭부;
상기 상태점검 이벤트 시에 상기 스위칭부의 동작을 제어한 후, 상기 전압검출부가 검출한 전압이 기설정된 제1 기준전압 이상이면 상기 커패시터가 상기 유효 동작시간에 대응되는 충전 상태인 것으로 판단하는 상태점검부; 및
정전시 상기 커패시터의 전환 동작을 점검할 수 있도록, 사용자의 조작에 따라, 상기 전원공급부에서 직류 전원이 출력되지 않도록 차단하는 점검스위치를 포함하고,
상기 상태점검부는 상기 이벤트를 초당 복수 회 주기적으로 수행하여 상기 사용자의 점검스위치 조작이 없더라도 상기 커패시터의 이상 여부를 상태표시등에 표시하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 전압검출부는,
상기 커패시터의 (+) 단자와 그라운드 사이에 직렬 연결된 복수 개의 저항을 구비하여 상기 커패시터의 충전전압을 전압분배하는 전압분배부; 및
상기 전압분배부에 의해 전압분배된 전압을, 상기 제1 기준전압에 대응하는 비교기준전압과 비교하는 비교회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
제4항에 있어서,
상기 비교회로부는 상기 전압분배된 충전전압을 제1 내지 제4 기준전압에 각각 대응되는 기준전압과 각각 비교하는 복수 개의 비교기를 더 구비하되, 제2 및 제3 기준전압은 제1 기준전압보다 낮은 전압으로 단계별로 설정하고 제4 기준전압은 상기 제1 기준전압보다 높은 전압으로 설정하며,
상기 상태점검부는, 상기 커패시터 전압이 상기 제1 기준전압과 제2 기준전압 사이이면 상기 커패시터가 '불량 전단계'로 판단하고, 상기 제2 기준전압과 제3 기준전압 사이이면 상기 커패시터가 '불량'인 것으로 판단하고, 상기 제4 기준전압 이상이면 상기 커패시터가 '과충전'인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
제1항에 있어서,
상기 커패시터 오류상태를 표시하는 상태표시등을 더 포함하고,
상기 상태점검부는 상기 커패시터 전압이 제1 기준전압 미만인 경우에는 상기 커패시터의 충전 불량인 것으로 판단하여 상기 상태표시등을 점등하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.