(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧線（Ｌ１）、中性線（Ｌ２）及び接地線（Ｌ３）を介して印加される常用電源を変換して前記電圧線（Ｌ１）と前記中性線（Ｌ２）の間及び前記電圧線（Ｌ１）と前記接地線（Ｌ３）の間にはＡＣ電源を供給し、変換した中性線（Ｌ２−１）と前記接地線（Ｌ３）の間にはＤＣ電源を供給する電源供給装置において、
一端子が前記中性線（Ｌ２）に繋がれて他の一端子が前記変換した中性線（Ｌ２−１）に繋がれたキャパシターと、
一端子が前記変換した中性線（Ｌ２−１）と繋がれた第２スイッチと、
正極端子が前記第２スイッチの他の一端子と繋がれ、負極端子が前記接地線（Ｌ３）に繋がれた充電用バッテリーと、
前記電圧線（Ｌ１）に印加される電源を決まった電位を持つＤＣ電圧に変換するＳＭＰＳ装置であって、前記第２スイッチ及び前記充電用バッテリーの共通端子と、前記変換した中性線（Ｌ２−１）に印加されるＤＣ電源のバッテリー負極端子と、接地線（Ｌ３）とに前記ＤＣ電圧を供給するＳＭＰＳ装置とを含むことを特徴とする交流及び直流電源供給装置。
【請求項２】
前記充電用バッテリーは、少なくとも２個の充電用バッテリーが直列又は並列で繋がれていることを特徴とする請求項１に記載の交流及び直流電源供給装置。
【請求項３】
前記キャパシターと並列で繋がれた第１スイッチをさらに含むことを特徴にする請求項１に記載の交流及び直流電源供給装置。
【請求項４】
電圧線（Ｌ１）、中性線（Ｌ２）及び接地線（Ｌ３）から常用交流電源の入力を受けて接地端子を介して交流入力端子（ＣＮ１０１）に繋がれた交流及び直流スイッチングモード電源供給装置であって、
前記交流入力端子（ＣＮ１０１）に印加される交流電源を直流電源に変換するＥＭＩ回路(１１０−１)と、
前記ＥＭＩ回路(１１０−１)で変換された直流電源を低域通過フィルター（ＬＦ２０１）を介して第１のスイッチング素子（Ｑ２０３）と第２のスイッチング素子（Ｑ２０４）のドレインに印加するＰＦＣ回路(１１０−２)と、
前記ＰＦＣ回路(１１０−２)から出力された直流電源を第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）のドレインに印加し、前記第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）と第４のスイッチング素子（Ｑ３０３）とが直列構成され、前記第４のスイッチング素子（Ｑ３０３）のドレインにトランス（Ｔ３０１）の１次側が接続され、ＩＣ（Ｕ３０１）の発振によって前記第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）及び前記第４のスイッチング素子（Ｑ３０３）のゲートをトリガし、充電直流電圧を出力するＳＭＰＳ回路(１１０−３)と、
前記充電直流電圧がセンサー用抵抗（ＳＲ４０１）を通過し、ＰＶ入力端子（ＣＮ４０１）に入力された外部からの直流電源が第５のスイッチング素子（Ｑ４０１）と第６のスイッチング素子（Ｑ４０２）のドレインと繋がれるＭＰＰＴ回路(１１０−４)と、
センサー用抵抗（ＳＲ４０１、ＳＲ４０２、ＳＲ４０３）に流れる電流を制御して動作状態を遠隔監視するようにするＩＣ（Ｕ５０１）を具備したプログラミング回路(１１０−５)と、
インバータに安定したＩＣ電源を供給するための定電圧回路(１１０−６)と、
直流電圧を交流電圧に変換及び昇圧するようにするためのインバータＰＦＣ回路(１１０−７)と、
入力された直流電源を交流電源に変換するインバータステージ回路(１１０−８)と、
常用交流電源が正常に供給される場合にはそれを使い、停電時にはＡＤＣパワーの供給を受けて動作する冷蔵庫モジュール(２１０)と、を含んで構成されることを特徴とする交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項５】
前記交流及び直流スイッチングモード電源供給装置(１１０)は、常用交流電源と太陽電池の電力を利用して必要な電位を持つ交流電源だけではなく直流電源も生成することを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項６】
前記交流及び直流スイッチングモード電源供給装置(１１０)は、太陽電池から電源の供給を受けて充電されるバッテリー(１２０)をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項７】
前記冷蔵庫モジュール(２１０)は、
ＡＤＣ電力線から直流電源の供給を受けて、トランス（Ｔ９０２）を介してドレインに供給された直流電源がソースに流れるようにして交流電源を整流して直流に変換及び平滑化してステージ回路(２０１−２)に出力するＰＦＣ回路(２１０−１)と、
前記ステージ回路(２０１−２)に含まれたＡＤＣパワー入力部(２１０−３)であって、２個のＩＣ（Ｕ９０６、Ｕ９０７）が複数の位相で発振し、第７乃至第１０のスイッチング素子（Ｑ９０９−Ｑ９１２）のゲートを順次にトリガしてこれらスイッチング素子のドレインに供給された直流電源を交流電源に変換し出力して、常用交流電源が正常に供給される場合には、パワープラグ（ＰＬ９０１）に入力された交流電源をソケット（Ｓ０９０１）に出力して家電機器を稼働して、停電時には自動転換されて直流を交流に変換し、前記ソケット（Ｓ０９０１）に出力して停電時にも電力が流れるようにするＡＤＣパワー入力部(２１０−３)とを含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項８】
前記ＰＦＣ回路(１１０−２)は、十分な電流供給をするためにブーストダイオードを含むことを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項９】
前記プログラミング回路(１１０−５)は、太陽光電源をまず供給して、不足な電源は常用交流電源を前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)に供給して、充電完了後太陽光電源が入って来れば、前記インバータに電源を供給して交流に変換して外部に送電して、前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)を停止させるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項１０】
前記ＭＰＰＴ回路(１１０−４)は、負荷回路に流れる直流電源の電流感知センサー用抵抗を具備して構成されることを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項１１】
前記ＥＭＩ回路(１１０−１)に印加された交流電源は、ヒューズ（Ｆ１０１）、第１インダクタ（Ｌ１０１）、第２インダクタ（Ｌ１０２）及び低域通過フィルター（ＬＦ１０１）を介して整流用ダイオードに印加されることを特徴とする請求項１に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項１２】
前記ＡＤＣパワー入力部(２１０−３)は、リレースイッチ（ＰＬＹ９０１）の動作によって、正常時には常用交流電源をソケット（ＳＯ９０１）に出力して前記冷蔵庫モジュール(２１０)を稼働させるとともに、停電時にはリレースイッチ（ＰＬＹ９０１）が自動転換されて前記リレースイッチ（ＰＬＹ９０１）に入って来る直流を交流電源に変換させて前記ソケット（ＳＯ９０１）に出力することを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。
【請求項１３】
前記ＭＰＰＴ回路(１１０−４)は、前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)と共にデータに従ってバッテリー(１２０)を充電し、必要な直流電源を前記バッテリー(１１０)と共にＡＤＣ電力線に出力することを特徴とする請求項４に記載の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は交流及び直流電源供給装置に関し、もっと詳しくは外部で印加される常用電源を一定の電位（電圧準位）を持つＡＣ及びＤＣ電圧に変換して追加配線なしに内部で伝達する交流及び直流電源供給装置と常用電源及び太陽電池の電力を使って交流電源（ＡＣ）はもちろん直流電源（ＤＣ）を供給して、特に太陽電池の電力を優先的に直流電源として供給するかバッテリーに充電して、バッテリー充電後余分の電力はインバータを介して交流電源に変換して常用電源の交流電源の代わりをするとか外部への送電が可能になるようにすることで、交流と直流電源の同時供給はもちろん太陽電池の電力を効率的に利用するようにする直流及び交流スイッチングモード電源供給装置（ＳＭＰＳ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、エネルギー及び環境に対する危機意識が高まりながら太陽電池などの代替エネルギーを利用した電力生成と電力の効率的な利用の大切さが強調されて、各家庭でも太陽電池の使用が増加していて、電源を総合的に管理してエネルギーを効果的ながらも効率的に利用する電源装置に対する技術の開発も増加されている。
【０００３】
一般的に常用電源は交流電源で電位が高い電力を供給するＨＯＴワイヤ(＋)つまり電圧線（Ｌ１）、前記電圧線（Ｌ１）に比べて相対的に低い電力を供給するニュートラルワイヤ(−)つまり中性線（Ｌ２）(−)及び感電または漏電に対する人命被害を阻むための接地ワイヤ(ＧＮＤ)つまり接地線（Ｌ３）で構成されているが、常用電源から負荷容量に当たるそれぞれの電力変換装置なしに直接直流電源を容易に利用することはできない実情である。
【０００４】
電気電子製品の中にはエアコン、洗濯機、冷蔵庫などのように交流電源が必要な製品もあるがこのような製品以外に交流電源を直流電源に変換して使う製品もある。従って太陽電池の場合生成される大部分の直流電源は交流電源に変換されて使われている。
【０００５】
このように交流を直流に変換するとか直流を交流に変換するコンバータ及びインバータなどの電力変換装置のスイッチング損失などによって電力変換損失が発生する。しかし本発明による交流及び直流電源装置は次のように有効に利用することができる。
【０００６】
例えば、電力消費時間帯が分野別でひどく偏重されているので各家庭で昼時間帯に太陽電池によって発電された少量の電力を電力会社と契約を結んでいれば、逆潮流などで電力会社側に送電し、電力消耗が多い時間帯に産業施設や商業施設に電力を供給することができるはずであり、一時的に大量の電力が消費される夕方時間帯には各家庭で生成されてバッテリーに充電された電源を各家庭で使うことができるので本発明の交流及び直流電源装置はまるで巨大なバッテリーの役目をすることになる。
【０００７】
本件発明の発明者によって先行出願された韓国特許出願番号１０−２０１２−８９０３９の交流及び直流電源供給装置は、常用電源とバッテリーを使って交流電源と直流電源を同時に供給する装置を提供しているが、前記説明のように交流電源と直流電源を同時に供給すること以外にも代替エネルギーである太陽電池によって発電された電力を効率的に利用することができるシステムの開発が追加的に必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、電圧線（Ｌ１）、中性線（Ｌ２）及び接地線（Ｌ３）に供給される常用電源を一定な電位を持つＡＣ及びＤＣ電圧に変換して電圧線（Ｌ１）、変換した中性線（Ｌ２−１）及び接地線（Ｌ３）で伝達する交流及び直流電源供給装置を提供することにその目的がある。
【０００９】
また、常用電源を基盤に交流電源を供給しながらも、代替エネルギーである太陽電池から直流電源の供給を受けてバッテリーに充電することと同時に直流電源が使われる各種電子製品に電源を供給して、電力が不足する場合には常用交流電源を直流電源で簡単に変換使用できるようにする交流及び直流スイッチングモード電源供給装置を提供することである。
【００１０】
また、代替エネルギーである太陽電池から生成された電力によってバッテリー充電が完了して電源の消費が少ない場合には生成される太陽電池の電力を交流に変換して常用電源供給ラインに一定な電位を持たせるようにして交流電源を系統線と連携して電力会社に送電可能にさせる機能を持つ交流及び直流スイッチングモード電源供給装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記技術的課題を解決するための本発明による交流及び直流電源供給装置は、電圧線（Ｌ１）、中性線（Ｌ２）及び接地線（Ｌ３）を介して印加される常用電源を変換して前記電圧線（Ｌ１）と前記中性線（Ｌ２）の間及び前記電圧線（Ｌ１）と前記接地線（Ｌ３）の間にＡＣ電源を供給して、変換した中性線（Ｌ２−１）と前記接地線（Ｌ３）の間にはＤＣ電源を供給する。
【００１２】
前記印加された電源に、キャパシター、第１スイッチ、第２スイッチ、バッテリー及びスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）を含む。前記キャパシターは一端子が前記中性線（Ｌ２）に繋がれて他の一端子が前記変換した中性線（Ｌ２−１）と繋がれる。
【００１３】
前記第１スイッチはキャパシターの両端に連結される。前記第２スイッチは一端子が前記変換した中性線（Ｌ２−１）と繋がれる。前記バッテリーは正極端子が前記第２スイッチの他の一端子と繋がれて、負極端子が前記接地線（Ｌ３）に繋がれる。
【００１４】
前記ＳＭＰＳ装置は、前記電圧線（Ｌ１）と中性線（Ｌ２）に印加されるＡＣ電源を一定な電位を持つＤＣ電源に変換し、前記第２スイッチ及び前記充電用バッテリーの共通端子と、前記変換した中性線（Ｌ２−１）に印加されるＤＣ電源用バッテリーの負極端子と、接地線（Ｌ３）とにＤＣ電圧を供給する。
【００１５】
また、別の観点においては、電圧線（Ｌ１）、中性線（Ｌ２）及び接地線（Ｌ３）から常用交流電源の入力を受けて接地端子を介して交流入力端子（ＣＮ１０１）に繋がれた交流及び直流スイッチングモード電源供給（ＳＭＰＳ）装置であって、
前記交流入力端子（ＣＮ１０１）に印加される交流電源を直流電源に変換するＥＭＩ回路(１１０−１)と、
前記ＥＭＩ回路(１１０−１)で変換された直流電源を低域通過フィルター（ＬＦ２０１）を介して第１のスイッチング素子（Ｑ２０３）と第２のスイッチング素子（Ｑ２０４）のドレインに印加するＰＦＣ回路(１１０−２)と、
前記ＰＦＣ回路(１１０−２)から出力された直流電源を第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）のドレインに印加し、前記第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）と第４のスイッチング素子（Ｑ３０３）とが直列構成され、前記第４のスイッチング素子（Ｑ３０３）のドレインにトランス（Ｔ３０１）の１次側が接続され、ＩＣ（Ｕ３０１）の発振によって前記第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）及び前記第４のスイッチング素子（Ｑ３０３）のゲートをトリガし、充電直流電圧を出力するＳＭＰＳ回路(１１０−３)と、
前記充電直流電圧がセンサー用抵抗（ＳＲ４０１）を通過し、ＰＶ入力端子（ＣＮ４０１）に入力された外部からの直流電源が第５のスイッチング素子（Ｑ４０１）と第６のスイッチング素子（Ｑ４０２）のドレインと繋がれるＭＰＰＴ回路(１１０−４)と、
センサー用抵抗（ＳＲ４０１、ＳＲ４０２、ＳＲ４０３）に流れる電流を制御して動作状態を遠隔監視するようにするＩＣ（Ｕ５０１）を具備したプログラミング回路(１１０−５)と、
インバータに安定したＩＣ電源を供給するための定電圧回路(１１０−６)と、
直流電圧を交流電圧に変換及び昇圧するようにするためのインバータＰＦＣ回路(１１０−７)と、
入力された直流電源を交流電源に変換するインバータステージ回路(１１０−８)と、
常用交流電源が正常に供給される場合にはそれを使い、停電時にはＡＤＣパワーの供給を受けて動作する冷蔵庫モジュール(２１０)と、を含んで構成される交流及び直流スイッチングモード電源供給装置が提供される。
【００１６】
また、前記ＳＭＰＳ装置(１１０)は常用交流電源と太陽電池の電力を利用して必要な電位を持つ交流電源だけでなく直流電源も生成することを特徴とする。前記ＳＭＰＳ装置(１１０)は太陽電池から電源の供給を受けて充電されるバッテリー(１２０)をさらに含んで構成されることを特徴とする。
【００１７】
前記冷蔵庫モジュール(２１０)は、ＡＤＣ電力線から直流電源の供給を受けて、トランス（Ｔ９０２）を介してドレインに供給された直流電源がソースに流れるようにして交流電源を直流に変換し、平滑化してステージ回路(２０１−２)に出力するＰＦＣ回路(２１０−１)と、前記ステージ回路(２０１−２)に含まれたＡＤＣパワー入力部(２１０−３)であって、２個のＩＣ（Ｕ９０６、Ｕ９０７）が複数の位相で発振し、第７乃至第１０のスイッチング素子（Ｑ９０９−Ｑ９１２）のゲートを順次にトリガしてこれらスイッチング素子のドレインに供給された直流電源を交流電源に変換して出力して、常用交流電源が正常に供給される場合には、パワープラグ（ＰＬ９０１）に入力された交流電源をソケット（Ｓ０９０１）に出力して家電機器を稼働して、停電の場合には自動転換されて直流を交流に変換し、ソケット（Ｓ０９０１）に出力して停電時にも電力が流れるようにするＡＤＣパワー入力部(２１０−３)とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１８】
前記ＰＦＣ回路(１１０−２)は十分な電流供給をするためにブーストダイオードを含むことを特徴とする。
【００１９】
前記プログラミング回路(１１０−５)は、太陽光電源をまず供給して、不足な電源は常用交流電源を前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)に供給して、充電完了後太陽光電源が入力されれば、前記インバータに電源を供給して交流に変換して交流電源を外部へ送電し、前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)を停止させるよう制御することを特徴とする。
【００２０】
前記ＭＰＰＴ回路(１１０−４)は負荷回路に流れる直流電源の電流感知センサー用抵抗を具備して構成されて、前記ＥＭＩ回路(１１０−１)に印加された交流電源はヒューズ（Ｆ１０１）とインダクター（Ｌ１０１）及びインダクター（Ｌ１０２）と低域通過フィルター（ＬＦ１０１）を介して整流用ダイオードに印加されることを特徴とする。
【００２１】
前記ＡＤＣパワーインプット(２１０−３)は、リレースイッチ（ＲＬＹ９０１）の動作によって、正常時には常用交流電源をソケット（ＳＯ９０１）に出力して前記冷蔵庫モジュール(２１０)を稼働させるとともに、停電時にはリレースイッチ（ＰＬＹ９０１）が自動転換されて前記リレースイッチ（ＰＬＹ９０１）に入って来る直流を交流電源に変換させて前記ソケット（ＳＯ９０１）に出力することを特徴とする。
【００２２】
前記ＭＰＰＴ回路(１１０−４)は、前記ＳＭＰＳ回路と共にデータに従ってバッテリーを充電し、必要な直流電源を前記バッテリーとともにＡＤＣ電力線に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による交流及び直流電源供給装置は既存の電気配線をそのまま使いながらも、ＡＣとＤＣを同時に安定するように供給することができる長所があり、停電の場合照明はもちろんインターネット及びコンピューターも使うことができる長所がある。
【００２４】
また、交流及び直流スイッチングモード電源供給装置は常用電源を基盤として交流電源と直流電源を供給しながらも代替エネルギー源である太陽電池の直流電源をバッテリーに充電して、バッテリーに充電された直流電源をそのまま使うとか又はバッテリーに充電された直流電源を交流電源に変換して系統線連結を介して電力会社に送電することができる長所がある。
【００２５】
特に交流電源及び直流電源を同時に供給することができると共に、交流と直流の相互電力変換損失を最小化することができ、しかも、新環境代替エネルギーの使用を促進することができるし、電力をバッテリーに充電して使う又は余分の電力を電力会社に送電可能で電力を効率的に利用することができ、また非常時にも電力の供給を受けて有効に使うことができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による交流及び直流電源供給装置の回路図
【図２】本発明の一実施例による交流及び直流スイッチングモード電源供給装置の周辺回路図
【図３】本発明の一実施例による交流及び直流スイッチングモード電源供給装置周辺回路である冷蔵庫モジュール図
【図４】本発明の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置のブロック図
【図５ａ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｂ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｃ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｄ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｅ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｆ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｇ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図５ｈ】本発明の一実施例による交流及び直流電源装置のそれぞれの詳細回路図
【図６】本発明の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置の一実施例
【図７ａ】本発明の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置の一実施例のそれぞれの詳細回路図
【図７ｂ】本発明の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置の一実施例のそれぞれの詳細回路図
【図７ｃ】本発明の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置の一実施例のそれぞれの詳細回路図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は多様な変更を加えることができるものであり、また様々な実施例を持てるために特定実施例を図面に例示して詳しく説明するが以下の実施例は本発明の一番望ましい例に対して説明したことであるが、前記実施例だけ限定せずに、本発明の技術的思想を脱しない範囲内で多様な変形が可能であるということは本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者において明白なのである。
【００２８】
通常的に電源装置は大きくリニア方式とスイッチング方式に区分される。
【００２９】
ＳＭＰＳ(Switching Mode Power Supply)とも言うスイッチング方式は、交流を直流に変換して、変換された直流をまた数十ｋＨｚの高周波交流に変換し、変換された交流をフェライトトランスのような高周波トランスを利用して電圧を降圧又は昇圧させた後、整流及び平滑段階を通して必要な電源を得る方式である。
【００３０】
このようなスイッチング方式はトランスやコンデンサー容量が小さくても良いから一般的にリニア方式より効率が良いが、周辺部品が複雑でスイッチング時に発生するノイズが問題である。しかし、リニア方式に比べて効率が良いため、ＴＶ、ＰＣ、ノートブックに使われる大型充電池だけでなく携帯電話に使われる小型充電池にもＳＭＰＳ電源装置が使われている。
【００３１】
本発明では前記ＳＭＰＳとバッテリーを利用してＡＣ形態の常用電源を必要な電位を持つＡＣ電源だけではなく、ＤＣ電源も同時に使用できる電源供給装置を提供する。
【００３２】
図１は、本発明による電源供給装置の回路図である。図１を参照すれば、本発明による電源供給装置(１００)は、キャパシター(Ｃ１)、第１スイッチ(ＳＷ１)、第２スイッチ(ＳＷ２)、充電用バッテリー(１２０)及びＳＭＰＳ(１１０)を含んで、電圧線(Ｌ１)、中性線(Ｌ２)及び接地線(Ｌ３)を介して印加される常用電源を変換して前記電圧線(Ｌ１)と前記中性線(Ｌ２)の間及び前記電圧線(Ｌ１)と前記接地線（Ｌ３）の間にはＡＣ電源を供給して変換した中性線(Ｌ２−１)と前記接地線(Ｌ３)の間にはＤＣ電源を供給する機能を行う。
【００３３】
キャパシター(Ｃ１)は一端子が中性線(Ｌ２)に繋がれて他の一端子が変換した中性線(Ｌ２−１)に繋がれる。第１スイッチ(ＳＷ１)はキャパシター(Ｃ１)と並列で繋がれるし、第２スイッチ(ＳＷ２)は一端子が変換した中性線(Ｌ２−１)と繋がれる。
【００３４】
充電用バッテリー(１２０)は正極端子(＋)が第２スイッチ(ＳＷ２)の他の一端子と繋がれて負極端子(−)が接地線(Ｌ３)に繋がれる。
【００３５】
ＳＭＰＳ(１１０)は、電圧線(Ｌ１)に印加される電源を一定な電位を持つＤＣ電源に変換し、第２スイッチ(ＳＷ２)及び充電用バッテリー(１２０)の共通端子と、変換した中性線(Ｌ２−１)に印加されるＤＣ電源の負極端子及び接地線（Ｌ３）に連結する。
【００３６】
キャパシター(Ｃ１)は中性線(Ｌ２)に印加されるＡＣ電源が変換した中性線(Ｌ２−１)を通過することを許容するが、変換した中性線(Ｌ２−１)に印加されたＤＣ電源が中性線(Ｌ２)に流れないように遮断する。
【００３７】
ここで充電用バッテリー(１２０)の電位は使われる場所によって決めれば良いが、例えば１２Ｖ用又は２４Ｖ用であることが望ましい。充電用バッテリー(１２０)の容量を増加させるためには充電用バッテリーを必要な数だけ並列に連結して使うことができる。
【００３８】
充電用バッテリー(１２０)は常用電源が印加されている間には電気エネルギーを保存し、停電時に充電されたエネルギーを繋がれた家電製品に供給する。
【００３９】
図１に図示された電源供給装置(１００)の左側は常用電源(ＡＣ ＩＮＰＵＴ)が供給される屋外を意味して、右側は常用電源を変換して電圧線(Ｌ１)と中性線(Ｌ２)の間にＡＣ電源を供給して、接地線(Ｌ３)を連結して電源が供給されて変換した中性線(Ｌ２−１)と接地線（Ｌ３）の間にはＤＣ電源が供給される屋内である。
【００４０】
第１スイッチ(ＳＷ１)は充電用バッテリー(１２０)の交換又は点検時、変換した中性線(Ｌ２−１)から電源の供給を受けるＬＥＤランプを保護するためのもので、この場合には第１スイッチ(ＳＷ１)がターンオンして変換した中性線(Ｌ２−１)が接地線(Ｌ３)と連結されるようにする。
【００４１】
以下、交流及び直流スイッチングモード電源供給装置に関して説明をする。
【００４２】
本発明に係るＳＭＰＳ装置は本発明者によって先行出願された韓国特許出願番号１０−２０１２−８９０３９の交流及び直流電源供給装置のようにＡＣ及びＤＣ電源を同時に供給する電源供給装置から電源の供給を受ける。本発明の図５ｃのＳＭＰＳ回路部(１１０−３)は、常用交流電源と代替エネルギー源である太陽電池の電力を利用して必要な電位を持つ交流電源だけではなく直流電源も同時に生成して、電力損失を最小化する。
【００４３】
図２、図３及び図４を参照すれば、本発明による交流及び直流ＳＭＰＳ装置は、電圧線（Ｌ１）(Ｈｏｔ Ｗｉｒｅ)、中性線（Ｌ２）(Ｎｅｕｔｒａｌ Ｗｉｒｅ)及び接地線（Ｌ３）(ＧＮＤ Ｗｉｒｅ)を介して常用交流電源の印加を受けて、図１のＡＤＣパワースイッチ（Ｓ１０）とニュートラル、接地端子を介して交流入力端子（ＣＮ１０１）に繋がれて構成される。
【００４４】
また図４のバッテリーイン端子（ＣＮ３０１）には充電用バッテリー(１２０)が繋がれて、図４の交流入力端子（ＣＮ１０１）の＃２端子から直流と交流のＡＤＣパワーが接地端子（ＧＮＤ）及び端子（Ｈｏｔ  ＧＮＤ）を介して内部配線に印加される。交流入力端子（ＣＮ１０１）の＃５端子はコンセントで３線式を使う国のためのものでオプションで残して構成する。
【００４５】
ＳＭＰＳ装置は、図４のＰＶ入力端子（ＣＮ４０１）を介して代替エネルギー、例えばソーラーパワーが入力されるように繋がれて、非常時にはソーラーパワーの代わりに自動車電源や他のＤＣ電源とも連結することができる。図４の端子（ＣＮ５０１）は、交流及び直流ＳＭＰＳ装置のプログラムアップデートとネットワーク連結のための端子である。
【００４６】
図５ａのように交流入力端子（ＣＮ１０１）の＃３端子と＃４端子、交流電源はＥＭＩ回路（１１０−１）に印加される。他の一端子はキャパシター（ＣＣ１０１）を介してＡＤＣパワーラインで交流電源を通過させる。ＥＭＩ回路(１１０−１)に印加された交流電源はヒューズ（Ｆ１０１）−インダクター（Ｌ１０１）とインダクター（Ｌ１０２）−低域通過フィルター（ＬＦ１０１）を介して整流用ダイオードであるＢＤ１０１に印加される。
【００４７】
このとき、インダクター（Ｌ１０２）を通過した電源はリレースイッチ（ＲＬＹ１０１／Ｂ）とサーミスター（ＴＨ１０１)とからなる回路を通過する。この回路は内部に過負荷がかかる場合電源を遮断する役目をする。ダイオードブリッジ(ＢＤ１０１)は交流電源を直流電源に変換してＰＦＣ回路(１１０−２)に出力する。
【００４８】
図５ｂのようにＰＦＣ回路(１１０−２)はＥＭＩ回路(１１０−１)で変換された直流電源を低域通過フィルター(ＬＦ２０１)を介して第１及び第２のスイッチング素子（Ｑ２０３、Ｑ２０４）のドレインに印加する。抵抗（Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３、Ｒ２０４）は、電圧降下用であって、抵抗（Ｒ２０５）と共に比較電圧をＩＣ（Ｕ２０１）に供給する。
【００４９】
ブーストダイオード（Ｄ２０１）は十分な電流を供給するためのものであって、ＩＣ（Ｕ２０１）はその出力端子を介して比較電圧を受けて決まった時定数に従って発振電圧を出力してスイッチング素子（Ｑ２０１、Ｑ２０２）を介して第１及び第２のスイッチング素子（Ｑ２０３、Ｑ２０４）のゲートをトリガする。そして、キャパシター（Ｃ２０７）両端に直流３８０Ｖ程度の電源が昇圧されて出力される。抵抗（Ｒ２１８、Ｒ２１９、Ｒ２２０、Ｒ２２１）は、電圧降下用であって、抵抗（Ｒ２２２）と共にＩＣ（Ｕ２０１）の出力端比較電圧を供給するように構成される。
【００５０】
図５ｃのようにＳＭＰＳ回路(１１０−３)に印加された直流電源は第３のスイッチング素子（Ｑ３０２）のドレインに印加されて、ＩＣ（Ｕ３０１）で発振して第３及び第４のスイッチング素子（Ｑ３０２、Ｑ３０３）のゲートをトリガする。ここで、２つのスイッチング素子（Ｑ３０２、Ｑ３０３）は直列で構成されており、これらのドレインに印加された直流電源をトランス（Ｔ３０１）の一次側にスイッチングする。
【００５１】
トランス（Ｔ３０１）の２次側の＃４、＃５、＃６端子に出力される交流電源が、ダイオード（Ｄ３０５、Ｄ３０６）で全波整流され、キャパシター（Ｃ３２０、Ｃ３２１、Ｃ３２２、Ｃ３２３、Ｃ３２４）で分割平滑されて充電用直流電源が出力される。Ｒ３３２、Ｒ３３３、Ｒ３３４は保護用抵抗である。
【００５２】
トランス（Ｔ３０１）の＃７、＃８、＃９端子に出力される交流電源が、ダイオード（Ｄ３０７、Ｄ３０８）で全波整流され、キャパシター（Ｃ３２５、Ｃ３２６）で平滑化される。そして、ＩＣ（Ｕ３０２）、キャパシター（Ｃ３２７、Ｃ３２８）、抵抗（Ｒ３３５、Ｒ３３６、Ｒ３３７）及び抵抗（Ｒ３３８、Ｒ３３９、Ｒ３４０）の時定数に従ってセンサースイッチ（ＯＰ３０１／Ｂ）がオン／オフして、回路（ＯＰ３０１／Ａ）をスイッチングし且つＩＣ（Ｕ３０１）の発振電圧を調整することによって、安定した充電用直流電源が出力される。
【００５３】
ツェナーダイオード（ＺＤ３０１）は、ＥＭＩ回路（１１０−１）に印加された交流電源をダイオード（Ｄ１０１）で半波整流し、抵抗（Ｒ１０２、Ｒ１０３、Ｒ１０４）で電圧降下させた電圧をスイッチング素子（Ｑ３０４）から抵抗（Ｒ３２０）までの部分に「Ｕ３０１スタート電圧」として供給し、トランス（Ｔ３０１）の２次側から供給されたＶＣＣ_１５Ｖの直流電源を抵抗（Ｒ３３１）を介してスイッチング素子（Ｑ３０７）に供給し、スイッチング素子（Ｑ３０６、Ｑ３０５）を介してＶＣＣ_５．５Ｖの電源をＩＣ（Ｕ２０１、Ｕ３０１）に供給する。Ｑ３０９及びＯＰ３０４は、共に交流電源供給調整回路である。
【００５４】
図５ｄのようにＭＰＰＴ回路(１１０−４)において、ＳＭＰＳ回路（１１０−３）に印加された充電直流電圧はセンシング抵抗(ＳＲ４０１)を通過し、ＰＶ入力端子（ＣＮ４０１）から入力された太陽光電源または自動車電源などの外部入力直流電源はセンシング抵抗（ＳＲ４０２）からダイオード（Ｄ４０１、Ｄ４０２）までの部分を介して第５及び第６のスイッチング素子（Ｑ４０１、Ｑ４０２）のドレインに印加される。第５のスイッチング素子（Ｑ４０１）はスイッチング素子（Ｑ４０３）と接地端子（ＧＮＤ）との間に直列で繋がれていて、第６のスイッチング素子（Ｑ４０２）はスイッチング素子（Ｑ４０４）と繋がれている。
【００５５】
ＩＣ（Ｕ４０１）は、ＳＭＰＳ回路（１１０−３）に印加される電源と共に外部入力直流電源で、プログラムされたデータに従って、負荷回路に繋がれたバッテリーを充電すると同時に、必要な直流電源をバッテリーと共にＡＤＣパワーラインに出力する。
【００５６】
抵抗（Ｒ４０１、Ｒ４０４）はＭＰＰＳＥＴの時定数分割抵抗であり、抵抗（Ｒ４０２、Ｒ４０３）はＩＣ（Ｕ４０１）への電源供給用抵抗であり、ＩＣ（Ｕ４０１）は決まった時定数に従って発振して抵抗（Ｒ４０８、Ｒ４０９、Ｒ４１０、Ｒ４１１）を介してスイッチング素子（Ｑ４０１、Ｑ４０２、Ｑ４０３、Ｑ４０４）のゲートをトリガし且つこれらスイッチング素子のドレインに印加された直流電源を低域通過フィルター（ＬＦ４０１）及び抵抗（Ｒ４１４）からセンシング抵抗（ＳＲ４０３）までの部分を介して前で説明したとおり出力する。
【００５７】
Ｒ４１４は負荷回路に流れる電流を感知するセンサー用抵抗（センシング抵抗）で、Ｒ４１５、Ｒ４１６、Ｒ４１７は時定数分割用抵抗で、Ｒ４１２、Ｒ４１３は時定数抵抗である。
【００５８】
Ｄ４０３、Ｄ４０４は充電状態を知らせてくれるＬＥＤダイオードであり、ＳＲ４０３は負荷回路に流れる直流電源の電流感知センサー用抵抗である。
【００５９】
図５ｅのプログラミング回路(１１０−５)において、ＩＣ（Ｕ５０１）は、センシング抵抗（ＳＲ４０１、ＳＲ４０２、ＳＲ４０３）に流れる電流を制御して動作状態をネットワークを介してモニターできるようにする。
【００６０】
ＩＣ（Ｕ５０２）は電源供給用レギュレーター電圧降下ＩＣであり、スイッチング素子（Ｑ５０１）は回路（ＯＰ３０２／Ｂ、ＯＰ３０２／Ａ）に電源スイッチング用電源を供給する。スイッチ（ＳＷ５０１）がオンになればスイッチング素子（Ｑ５０３、Ｑ５０２）が動作して回路（ＯＰ３０３／Ｂ）をオンさせて回路（ＯＰ３０３／Ａ）が作動し、これによって前に説明したとおりＳＭＰＳ回路（１１０−３）へ電源が供給され且つリレースイッチ（ＲＬＹ１０１／Ｂ）が動作する。
【００６１】
プログラミング回路（１１０−５）を介して外部入力電源即ち太陽光電源をまず供給して、足りない電源は常用交流電源をＳＭＰＳ回路（１１０−３）を介して供給して、充電完了後太陽光電源が入力されればインバータの電源を供給して交流電源に変換して外部に送電するが、常用交流電源を使うＳＭＰＳ回路（１１０−３）は前で説明したとおりＳＭＰＳ回路（１１０−３）の交流電源供給調整回路（Ｑ３０９、ＯＰ３０４）を介して停止させる。
【００６２】
また太陽光電源が入って来なければインバータに電源を供給しないようにしてバッテリー電源の消耗を阻む。
【００６３】
図５ｆに示す定電圧回路(１１０−６)は、インバータに安定なＩＣ電源を供給するための電源供給回路である。リレースイッチ（ＲＬＹ６０１）は前に説明したとおりインバータ制御するためのスイッチ用電子リレースイッチである。ＩＣ（Ｕ６０１）は昇圧用発振ＩＣであり、スイッチング素子（Ｑ６０１）のゲートをトリガしてダイオード（Ｄ６０２）後段端子にＶＣＣ_１５Ｖを供給し、ＩＣ（Ｕ６０２）はＶＣＣ_１５Ｖを電圧降下してＶＣＣ_５Ｖを供給する。
【００６４】
図５ｇに示すインバータＰＦＣ回路(１１０−７)は、ＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４ＶをＡＣ１２０Ｖ又はＡＣ２２０Ｖに変換するための昇圧回路である。ＩＣ（Ｕ７０１）は決まった時定数に従って発振してスイッチング素子（Ｑ７０１、Ｑ７０２、Ｑ７０３、Ｑ７０４）を介してスイッチング素子（Ｑ７０５、Ｑ７０６、Ｑ７０７、Ｑ７０８、Ｑ７０９、Ｑ７１０）のゲートをトリガする。
【００６５】
このとき、これらスイッチング素子のドレインに印加された直流電源がこれらスイッチング素子のソースの間にスイッチングされてトランス（Ｔ７０１）の１次側に印加され、２次側では高い交流電圧が得られて、この交流電圧がダイオード（Ｄ７０３、Ｄ７０４、Ｄ７０５、Ｄ７０６）によって整流されて直流に変換され、この直流が、低域通過フィルター（ＬＦ７０１）からキャパシター（Ｃ７１１、Ｃ７１２、Ｃ７１３）で平滑化されて出力される。
【００６６】
図５ｈのように インバータステージ回路(１１０−８)は、入力された直流電源を交流電源に変換する回路である。多くの場所で発電された小電力を合わせる効果を持つためには等しい周波数を使われなければならず、ここでは既存の常用交流電源の交流周波数を使う。
【００６７】
トランス（Ｔ８０１）を介して電圧降下をさせて、トランス（Ｔ８０１）の１次側と２次側を分離させる。ダイオード（Ｄ８０１）を使って電源をプラス成分とマイナス成分に分け、抵抗で波形を補正したものをＩＣ（Ｕ８０１）に同期信号として供給し、６０Ｈｚの発振電圧をクリスタルオシレータ(ＸＴ８０１)を利用してＩＣ（Ｕ８０１）が出力してＩＣ（Ｕ８０２、Ｕ８０３）を発振させる。
【００６８】
このときＩＣ（Ｕ８０２、Ｕ８０３）の発振電圧は、その位相を変えて供給されて発振出力され、ＩＣ（Ｕ８０２）はＩＣ（Ｑ８０１、Ｑ８０２）のゲートをトリガし、ＩＣ（Ｕ８０３）はスイッチング素子（Ｑ８０３、Ｑ８０４）のゲートをトリガし、スイッチング素子（Ｑ８０３、Ｑ８０４）のドレインに印加された直流電源を順次にスイッチングして交流電源に変換して低域通過フィルターＬＦ８０１を介して出力するようになる。
【００６９】
本発明の交流及び直流スイッチングモード電源供給装置の一実施例である図６の冷蔵庫モジュール(２１０)は、停電時冷蔵庫を稼働させるための回路である。正常に常用交流電源が入力されれば交流電源を使って稼働して、停電時などの非常時には自動で転換されてＡＤＣパワーを供給されて動作する。
【００７０】
図６の冷蔵庫モジュール(２１０)をより詳しく説明すれば次のとおりである。
【００７１】
図７ａの冷蔵庫モジュールＰＦＣ回路(２１０−１)の詳細図を説明すれば、ＡＤＣパワーラインから直流電源が入力されて、ＩＣ（Ｕ９０２）が発振してスイッチング素子（Ｑ９１３、Ｑ９１４、Ｑ９１０、Ｑ９１１）を介してスイッチング素子（Ｑ９１２、Ｑ９０９、Ｑ９１５、Ｑ９１６）のゲートをトリガすれば、トランス（Ｔ９０２）を介してスイッチング素子（Ｑ９１３、Ｑ９１４、Ｑ９１０、Ｑ９１１）のドレインに供給された直流電源はそのソースに流れる。
【００７２】
またトランス（Ｔ９０２）の２次側に誘起された交流電源をダイオード（Ｄ９０７、Ｄ９０８、Ｄ９０５、Ｄ９０６）を用いて整流して直流に変換し、キャパシター（Ｃ９１８、Ｃ９１９、Ｃ９２１）で平滑化してステージ(ＳＴＡＧＥ)回路(２１０−２)に出力する。
【００７３】
図７ｂに示す冷蔵庫モジュールステージ回路(２１０−２)において、ＩＣ（Ｕ９０５）はクリスタルオシレータ（ＸＴ９０１）と共に交流周波数を発振して抵抗（Ｒ９１８、Ｒ９１９）を介してこれをＩＣ（Ｕ９０６、Ｕ９０７）に出力する。
【００７４】
ＩＣ（Ｕ９０６、Ｕ９０７）は複数の位相で発振して第７乃至第１０のスイッチング素子（Ｑ９０９、Ｑ９１０、Ｑ９１１、Ｑ９１２）のゲートを順次にトリガし、これらスイッチング素子のドレインに供給された直流電源を交流電源に変換して出力する。
【００７５】
図７ａの交流電源供給調整回路（ＯＰ９０３）は、常用交流電源が正常に供給される時には回路に電源を供給しないで、停電時にだけ電源を供給して回路を動作させる。
【００７６】
図７ｃの冷蔵庫モジュール（ＲＬＹ９０１）は電源転換用リレースイッチで、ＩＣ（Ｕ９０３）はドライブＩＣで、図７ｂに示すＯＰ９０１はセンサースイッチであり、ダイオードブリッジＤＢ９０１とＵ９０２はＩＣ（Ｕ９０５）への電源供給用回路である。
【００７７】
図７ｃに示す冷蔵庫モジュールＡＤＣパワー入力部(２１０−３)は、正常な電源供給時にはパワープラグ（ＰＬＹ９０１）の＃１端子と＃２端子の間の常用交流電源をソケット（ＳＯ９０１）に出力して冷蔵庫を稼働させ、停電時にはパワープラグ（ＲＬＹ９０１）が自動転換されてパワープラグ（ＰＬ９０１）の＃２端子と＃３端子の間に入力された直流電源を交流電源に変換してソケット（ＳＯ９０１）に出力する。これによって、停電時に発生する食品変質を阻むことができるように動作する。
【符号の説明】
【００７８】
１００：電源供給装置、１１０：ＳＭＰＳ装置、１１０−１：ＥＭＩ回路、１１０−２：ＰＦＣ回路、１１０−３：ＳＭＰＳ回路、１１０−４：ＭＰＰＴ回路、１１０−５：プログラミング回路、１１０−６：定電圧回路、１１０−７：インバータＰＦＣ回路、１１０−８：インバータステージ回路、１２０：充電用バッテリー、２１０−１：冷蔵庫モジュールＰＦＣ回路、２１０−２：冷蔵庫モジュールステージ回路、２１０−３：冷蔵庫モジュールＡＤＣパワー入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
0005598562.tif 000007
【図５ｃ】
0005598562.tif 000008
【図５ｄ】
0005598562.tif 000009
【図５ｅ】
0005598562.tif 000010
【図５ｆ】
0005598562.tif 000011
【図５ｇ】
0005598562.tif 000012
【図５ｈ】
0005598562.tif 000013
【図６】
0005598562.tif 000014
【図７ａ】
0005598562.tif 000015
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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