(57)【要約】【課題】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果的に利用するようにする。【解決手段】常用電源を基盤に交流電源と直流電源を供給しながらも太陽電池の直流電源をバッテリーに充電するとか直流電源で使って交流電源にも変換して送電することができて、交流電源及び直流電源の同時供給による利便性提供と共に交流と直流の相互変換損失を最小化して、親環境代替エネルギーの使用を促進して、電力を充電する又は必要な所に送電することで電力を効率的に利用することができると共に、非常時にも電力が供給される。【選択図】図２
2014039458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットワイヤ、ニュートラルワイヤ及び接地ワイヤを通じて印加される常用電源を変換して前記ホットワイヤと前記ニュートラルワイヤの間及び前記ホットワイヤと前記接地ワイヤの間にはＡＣ電源を供給し変換ニュートラルワイヤと前記接地ワイヤの間にはＤＣ電源を供給する電源供給装置において、
一端子が前記ニュートラルワイヤに繋がれて他の一端子が前記変換ワイヤに繋がれたキャパシターと、
一端子が前記変換ニュートラルワイヤと繋がれた第２スイッチと、
ポジティブ端子が前記第２スイッチの他の一端子と繋がれ、ネガティブ端子が前記接地ワイヤに繋がれた充電用バッテリーと、
前記ホットワイヤに印加される電源を決まった電位を持つＤＣ電圧に変換した後、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、前記変換ニュートラルワイヤに印加されるＤＣ電源のバッテリーネガティブ端子に接地ワイヤと一緒に連結されるＳＭＰＳとを含む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スイッチングモード電源供給装置。
【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スイッチングモード電源供給装置。
【請求項４】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３から常用交流電源の入力を受けてＧＮＤ端子を通じてＣＮ１０１交流出力端に繋がれるＳＭＰＳ装置(１１０)と、
前記ＣＮ１０１交流出力端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、
前記印加された直流電源を低域通過フィルターＬＦ２０１を通じてＱ２０３、Ｑ２０４のドレインに印加するＰＦＣ回路(１１０−２)と、
直流電源をＱ３０２のドレインに印加して、ＩＣであるＵ３０１で発振してＱ３０２、Ｑ３０３のゲートをトリガする前記Ｑ３０２、Ｑ３０３は直列構成されてドレインに印加された直流電源をトランスＴ３０１の１次側にスイッチングするＳＭＰＳ回路(１１０−３)と、
前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)で印加された直流電圧はセンサー型抵抗ＳＲ４０１を通過してＣＮ４０１のＰＶ入力端子入力された外部の入力直流電源がＱ４０１、Ｑ４０２のドレインと繋がれるＭＰＰＴ回路(１１０−４)と、
センサー型抵抗ＳＲ４０１、ＳＲ４０２、ＳＲ４０３に流れる電流をプログラミングなっているデータに合わせて回路動作をコントロールして動作状態をネトウォクを通じてモニターするようにする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され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、
正常の場合には常用交流電源が入って来れば交流電源を使って停電時にはＡＤＣパワーを供給受けて動作させ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ＳＭＰＳ装置(１１０)は、太陽電池から電源を供給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を供給受けて、トランスＴ９０１を通じてドレイン供給された直流電源はソースに電流を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−Ｂ)に出力するＰＦＣ回路(２１０−１)と、前記ステージ回路(２０１−２)はＵ９０６、Ｕ９０７は位相を発振、Ｑ９０９−Ｑ９１２のゲートに順次にトリガして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、正常な電源供給時、パワープラグＰＬ９０１に使用交流電源が入って来ることをソケットＳ０９０１に出力して家電機器を可動して、停電時には自動転換されて直流を交流に変換、Ｓ０９０１に出力して停電にも電力が流れるようにするＡＤＣ電力入力部(２１０−３)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が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９】
前記プログラミング回路(１１０−５)プログラミングで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Ｆ１０１−Ｌ１０１とＬ１０２−ＬＦ１０１を通じ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)は正常な電源供給の時リレースイッチＰＬＹ９０１常用交流電源が入って来ることをソケットＳＯ９０１に出力して前記冷蔵庫モジュール(２１０)を可動させて停電時にはＲＬＹ９０１が自動転換されて前記ＲＬＹ９０１に入って来る直流を交流電源に変換させて前記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)と外部入力直流電源をデータに合わせてバッテリー(１２０)を充電して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通じ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(＋)、前記ＨＯＴワイヤ(＋)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(−)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)で構成されてあるが、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ある契約によって系統線連結などで電力会社に送電し、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がになる。
【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、ホットワイヤ、ニュートラルワイヤ及び接地ワイヤに供給される常用電源を一定な電位を持つＡＣ及びＤＣ電圧に変換してホットワイヤ、変換ニュートラルワイヤ及び接地ワイヤ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を供給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、ホットワイヤ、ニュートラルワイヤ及び接地ワイヤを通じて印加される常用電源を前記ホットワイヤと前記ニュートラルワイヤの間にＡＣ電源を供給して、接地ワイヤを連結する。
【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ニュートラルワイヤに繋がれて他の一端子が前記変換ニュートラルワイヤと繋がれる。
【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ニュートラルワイヤと繋がれる。前記バッテリーはポジティブ端子が前記第２スイッチの他の一端子と繋がれて、ネガティブ端子が前記接地ワイヤに繋がれる。
【００１４】
前記ＳＭＰＳは前記ホットワイヤとニュートラルワイヤで印加されるＡＣ電源を一定な電位を持つＤＣ電源に変換した後、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、前記変換ニュートラルワイヤに印加されるＤＣ電源用バッテリーのネガティブ端子及び接地ワイヤに連結する。
【００１５】
また、交流及び直流スイッチングモード電源供給装置はＡＣ入力ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３から常用交流電源の入力を受けてＧＮＤ端子を通じてＡＣ入力ＨＯＴ ＧＮＤターミナル（ＣＮ１０１）交流出力端に繋がれるＳＭＰＳ装置(１１０)と、前記ＣＮ１０１交流出力端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、前記印加された直流電源を低域通過フィルター（ＬＦ２０１）を通じてスイッチングデバイスＱ２０３、Ｑ２０４のドレインに印加するＰＦＣ回路(１１０−２)と、直流電源をＱ３０２のドレインに印加して、ＩＣであるＵ３０１で発振してＱ３０２、Ｑ３０３のゲートをトリガする前記Ｑ３０２、Ｑ３０３は直列構成されてドレインに印加された直流電源をトランス（Ｔ３０１）の１次側にスイッチングするＳＭＰＳ回路(１１０−３)と、前記ＳＭＰＳ回路(１１０−３)で印加された直流電圧はセンシング抵抗（ＳＲ４０１）を通過してＣＮ４０１入力端子に入力された外部の入力直流電源はＱ４０１、Ｑ４０２のドレインと繋がれるＭＰＰＴ回路(１１０−４)と、センサー型抵抗（ＳＲ４０１、ＳＲ４０２、ＳＲ４０３)に流れる電流をプログラミングされてあるデータに合わせて回路動作をコントロールして動作状態をネットワークを通じてモニターするようにするＩＣである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およ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、正常の場合には常用交流電源が入力されれば交流電源を使い、停電の場合にはＡＤＣパワーで動作する冷蔵庫モジュール(２１０)を含んで構成されることを特徴とする。
【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を供給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を供給受けて、トランス９０１を通じてドレインに供給された直流電源はソースに電流が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)はＩＣであるＵ９０６、Ｕ９０７は位相を発振し、Ｑ９０９−Ｑ９１２のゲートに順次にトリガして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、正常な電源供給時、パワープラグ（ＰＬ９０１）に使用交流電源が入って来ることをソケット（Ｓ０９０１）に出力して家電機器を可動して、停電の場合には自動転換されて直流を交流に変換、Ｓ０９０１に出力して停電時にも電力が流れるようにするＡＤＣ電力入力部(２１０−３)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が形成されて構成されることを特徴とする。
【００１９】
前記プログラミング回路(１１０−５)はプログラミングで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）を通じ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、正常な電源供給時リレースイッチ（ＲＬＹ９０１）に常用交流電源が入って来ることをソケット（ＳＯ９０１）に出力して前記冷蔵庫モジュール(２１０)を可動させて停電時にはＲＬＹ９０１が自動転換されて前記ＲＬＹ９０１に入って来る直流を交流電源に変換させて前記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回路と外部入力直流電源をデータに合わせてバッテリーを充電して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で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通じ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、親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を供給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た後、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用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発生するノイズが問題だが、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、ホットワイヤ(Ｌ１)、ニュートラルワイヤ(Ｌ２)及び接地ワイヤ(Ｌ３)を通じて印加される常用電源を変換して前記ホットワイヤ(Ｌ１)と前記ニュートラルワイヤ(Ｌ２)の間及び前記ホットワイヤ(Ｌ１)と前記接地ワイヤの間(Ｌ３)にはＡＣ電源を供給して変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)と前記接地ワイヤ(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)は一端子がニュートラルワイヤ(Ｌ２)に繋がれて他の一端子が変換ワイヤ(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)は一端子が変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)と繋がれる。
【００３４】
充電用バッテリー(１２０)はポジティブ端子(＋)が第２スイッチ(ＳＷ２)の他の一端子と繋がれてネガティブ端子(−)が接地ワイヤ(Ｌ３)に繋がれる。
【００３５】
ＳＭＰＳ(１１０)は、ホットワイヤ(Ｌ１)に印加される電源を一定な電位を持つＤＣ電源に変換した後、第２スイッチ(ＳＷ２)及び充電用バッテリー(１２０)の共通端子と、変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)に印加されるＤＣ電源ネガティブ端子及び接地ワイヤに連結する。
【００３６】
キャパシター(Ｃ１)はニュートラルワイヤ(Ｌ２)に印加されるＡＣ電源は変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)を通過するが、変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)に印加されたＤＣ電源はニュートラルワイヤ(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)の使用用量を増加させるためには充電用バッテリーを必要な数位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ている途中、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ホットワイヤ(Ｌ１)とニュートラルワイヤ(Ｌ２)の間にＡＣ電源を供給して、接地ワイヤ(Ｌ３)を連結して電源が供給されて変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)と接地ワイヤの間には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、変換ニュートラルワイヤ(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、この場合にはターンオンになって変換ニュートラルワイヤ(Ｌ２−１)が接地ワイヤ(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を供給受けて、本発明の図５ｃのＳＭＰＳ装置(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交流及び直流スイッチングモード電源供給装置に関する。
【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、Ｌ１(Ｈｏｔ Ｗｉｒｅ)、Ｌ２(Ｎｅｕｔｒａｌ Ｗｉｒｅ)及びＬ３(ＧＮＤ Ｗｉｒｅ)で常用交流電源を印加受けて、図１のＡＤＣパワースイッチ（Ｓ１０）とニュートラル、接地端子を通じてＣＮ１０１ ＡＣ 入力端に繋がれて構成される。
【００４４】
また図４のＣＮ３０１バッテリーイン端子には充電用バッテリー(１２０)が繋がれて、図４のＣＮ１０１＃２端子で直流と交流のＡＤＣパワーが接地（ＧＮＤ）と共に内部配線にＨｏｔ  ＧＮＤターミナルを通じて印加される。ＣＮ１０１＃５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】
図４のＣＮ４０１ＰＶ入力端子を通じて代替エネルギー、例えばソーラーパワーが入って来るように繋がれて、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と共に、図４の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端子である。
【００４６】
図５ａのようにＣＮ１０１＃３と＃４、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）を通じて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）を通じて整流用ダイオードであるＢＤ１０１に印加される。
【００４７】
このとき、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)を通過するのに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)は印加された直流電源を低域通過フィルター(ＬＦ２０１)を通じてスイッチングデバイスＱ２０３、Ｑ２０４のドレインに印加する。抵抗Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３、Ｒ２０４は、電圧降下用抵抗であるＲ２０５と一緒に比較電圧をＩＣ（Ｕ２０１）に供給する。
【００４９】
Ｄ２０１は十分な電流供給のためのブーストダイオードであって、ＩＣ（Ｕ２０１）は出力団と比較電圧を受けて決まった時定数に合わせて発振電圧を出力してＱ２０１、Ｑ２０２を通じてＱ２０３とＱ２０４のゲートをトリガさせる。それではキャパシター（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)は、印加された直流電源はＱ３０２のドレインに印加されて、ＩＣ（Ｕ３０１）で発振してＱ３０２、Ｑ３０３のゲートをトリガするのにＱ３０２、Ｑ３０３は直列で構成されて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】
Ｔ３０１の２次側＃４、＃５、＃６に出力される交流電源をダイオードＤ３０５、Ｄ３０６で両波整流してキャパシター（Ｃ３２０、Ｃ３２１、Ｃ３２２、Ｃ３２３、Ｃ３２４）で分割平滑で充電用直流電源を出力する。Ｒ３３２、Ｒ３３３、Ｒ３３４は保護用抵抗である。
【００５２】
Ｔ３０１の＃７、＃８、＃９に出力される交流電源をダイオードＤ３０７、Ｄ３０８で両波整流してキャパシターＣ３２５、Ｃ３２６で平滑化してＩＣであるＵ３０２、Ｃ３２７、Ｃ３２８、Ｒ３３５、Ｒ３３６、Ｒ３３７とＲ３３８、Ｒ３３９、Ｒ３４０の時正数に合わせてセンサースイッチＯＰ３０１／Ｂがオン／オフしてＯＰ３０１／Ａをスイッチングし、ＩＣ（Ｕ３０１）の発振電圧を調整して安定した充電用直流電源を出力する。
【００５３】
ジェンナーダイオード（ＺＤ３０１）はＥＭＩ回路で印加された交流電源をダイオードＤ１０１で半波整流して抵抗Ｒ１０２、Ｒ１０３、Ｒ１０４で電圧降下させた電圧を一定にＱ３０４‐Ｒ３２０を通じてＵ３０１にスタート電圧を供給してＴ３０１の２次側から供給された直流電源をＲ３３１を通じてＱ３０７でＶＣＣ_１５Ｖを供給してＱ３０６、Ｑ３０５を通じてＶＣＣ_５．５ＶをＵ２０１とＵ３０１に電源を供給する。Ｑ３０９はセンサースイッチＯＰ３０４と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)は、ＳＭＰＳ回路で印加された充電直流電圧はセンシング抵抗(ＳＲ４０１)を通過とＣＮ４０１ ＰＶ入力端子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ＳＲ４０２−Ｄ４０１、Ｄ４０２を通じてＱ４０１、Ｑ４０２のドレインに印加される。Ｑ４０１はＱ４０３とＧＮＤ間に直列で繋がれていて、Ｑ４０２はＱ４０４と繋がれて構成される。
【００５５】
Ｕ４０１はＳＭＰＳ回路と外部入力直流電源をプログラムされたデータに合わせて負荷回路に繋がれたバッテリーを充電する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、Ｒ４０２、Ｒ４０３はＵ４０１電源供給用抵抗であり、Ｕ４０１は決まった時定数に合わせて発振して抵抗Ｒ４０８、Ｒ４０９、Ｒ４１０、Ｒ４１１を通じてＱ４０１、Ｑ４０２、Ｑ４０３、Ｑ４０４のゲートにトリガして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）を通じてＲ４１４−ＳＲ４０３を通じて前で説明したとおり直流電源を出力する。
【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のようにプログラミング回路(１１０−５)は、Ｕ５０１はＳＲ４０１、ＳＲ４０２、ＳＲ４０３電流感知抵抗に流れる電流をプログラミングなっているデータに合わせて回路の動作をコントロールして動作状態をネットワークを通じてモニターできるようにする。
【００６０】
Ｕ５０２は電源供給用レギュレーター電圧降下ＩＣであり、Ｑ５０１はセンサースイッチＯＰ３０２／ＢとＯＰ３０２／Ａで電源スイッチ用電源を供給する。スイッチであるＳＷ５０１がオンになればＱ５０３とＱ５０２が動作してセンサースイッチＯＰ３０３／ＢをオンさせてＯＰ３０３／Ａを作動して前に説明したとおりＳＭＰＳ回路の電源供給とリレースイッチ（ＲＬＹ１０１）を動作させる。
【００６１】
プログラミングで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回路を通じて供給して、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回路は前で説明したとおりＳＭＰＳ回路（１１０−３）のＱ３０９、センサースイッチＯＰ３０４を通じて停止させる。
【００６２】
また太陽光電源が入って来なければインバータの電源は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のように定電圧回路(１１０−６)は、インバータに安定された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は前で説明したとおりインバータ制御用スイッチ用電子リレースイッチである。Ｕ６０１は昇圧用発振ＩＣでＱ６０１のゲートをトリガさせてダイオどーＤ６０２後段にＶＣＣ_１５Ｖを供給し、Ｕ６０２はＶＣＣ_１５Ｖを電圧降下してＶＣＣ_５Ｖを供給する。
【００６４】
図５ｇのようにインバータ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。Ｕ７０１は決まった時定数に合わせて発振してスイッチングデバイスＱ７０１、Ｑ７０２、Ｑ７０３、Ｑ７０４を通じてＱ７０５、Ｑ７０６、Ｑ７０７、Ｑ７０８、Ｑ７０９、Ｑ７１０のゲートにトリガさせる。
【００６５】
このときドレインに印加された直流電源はソースの間にスイッチングして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を通じて整流されて直流に変換されるし、低域通過フィルターＬＦ７０１を通じてキャパシター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ないのに、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を通じて電圧降下をさせて１次と２次を分離させる。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で分けて抵抗で波形を補正してＩＣであるＵ８０１に同期信号を供給して６０Ｈｚの発振電圧をクリスタルオシレータ(ＸＴ８０１)を利用してＵ８０１が出力してＵ８０２とＵ８０３を発振させる。
【００６８】
このときそれぞれの発振電圧の位相を変えて供給して発振出力するのにＵ８０２はＱ８０１、Ｑ８０２のゲートを、Ｕ８０３はスイッチング素子Ｑ８０３、Ｑ８０４のゲートをトリガして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を通じ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、停電時冷蔵庫を可動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可動して、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させる。
【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であるＵ９０２で発振してスイッチング素子Ｑ９１３、Ｑ９１４、Ｑ９１０、Ｑ９１２を通じてＱ９１２、Ｑ９０９、Ｑ９１５、Ｑ９１６のゲートにトリガすればトランスＴ９０２を通じてドレインに供給された直流電源はソースに電流が流れる。
【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に整流して直流に変換してキャパシターＣ９１８、Ｃ９１９、Ｃ９２１に平滑化してステージ(ＳＴＡＧＥ)回路(２１０−２)に出力する。
【００７３】
図７ｂのように冷蔵庫モジュールステージ回路(２１０−２)は、ＩＣであるＵ９０５はクリスタルオシレータＸＴ９０１と交流周波数を発振して抵抗Ｒ９１８、Ｒ９１９を通じてＵ９０６、Ｕ９０７に出力する。
【００７４】
Ｕ９０６、Ｕ９０７は位相を分けて発振してスイッチング素子Ｑ９０９、Ｑ９１０、Ｑ９１１、Ｑ９１２のゲートに順次にトリガして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のセンサースイッチＯＰ９０３は回路電源スイッチ用で常用交流電源が正常に供給される時には回路の電源を供給しないで、停電時にだけ電源を供給して動作させる。
【００７６】
図７ｃの冷蔵庫モジュールＲＬＹ９０１は電源転換用継走スイッチで、Ｕ９０３はドライブＩＣで図７ｂでのセンサースイッチ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Ｕ９０５電源供給用回路である。
【００７７】
図７ｃのように冷蔵庫モジュールＡＤＣパワー入力部(２１０−３)は、正常な電源供給時ＰＬＹ９０１の＃１番と＃２番の間に常用交流電源が入って来ることをソケットＳＯ９０１に出力して冷蔵庫を可動させ、停電時はＲＬＹ９０１が自動転換されてパワープラグＰＬ９０１の＃２番と＃３番の間に入って来る直流電源を交流電源に変換してＳＯ９０１に出力し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回路部、１１０−２：ＰＦＣ回路部、１１０−３：ＳＭＰＳ回路部、１１０−４：ＭＰＰＴ回路部、１１０−５：プログラミング回路部、１１０−６：定電圧回路部、１１０−７：インバータＰＦＣ回路部、１１０−８：インバータステージ回路部、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】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図５ｇ】
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【図５ｈ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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