KR101775566B1

KR101775566B1 - Assistant module and Method of controll SMPS

Info

Publication number: KR101775566B1
Application number: KR1020150166189A
Authority: KR
Inventors: 윤태식
Original assignee: 인성 엔프라 주식회사
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: KR20170061323A

Abstract

본 발명은 SMPS 본체의 전해 콘덴서들이 차지하는 고정적인 구성을 탈피하여 면적을 최소화하기 위한 SMPS용 보조 모듈에 있어서: 상기 SMPS 본체로부터 전송되는 신호에서 검출된 리플 전류를 전송받아 제어하는 마이크로프로세서; 상기 SMPS 본체에서 전송되는 신호의 리플 전류를 검출하여 상기 마이크로프로세서로 전송하는 리플검출부; 상기 마이크로프로세서의 제어신호에 따라 스위칭되는 절체스위칭부; 상기 SMPS 본체에서 출력되는 신호의 최대 허용 전류를 검출하는 전류검출부; 및 상기 마이크로프로세서와 상기 리플검출부와 상기 절체스위칭부 및 상기 전류검출부에서 방출되는 열을 방열시키고 외부의 열로부터 보호하는 모듈케이스부를 포함한다. 이에 따라, SMPS의 전해 콘덴서들이 차지하는 고정적인 구성을 탈피하여 면적을 최소화하고 착탈이 가능하도록 열 차폐 모듈 케이스화 하여 내장 전해 콘덴서의 수명을 연장할 수 있는 SMPS용 보조 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary module for an SMPS for minimizing an area occupied by electrolytic capacitors of a main body of an SMPS by avoiding a fixed configuration thereof, the auxiliary module comprising: a microprocessor for receiving and controlling a ripple current detected in a signal transmitted from the SMPS body; A ripple detector for detecting a ripple current of a signal transmitted from the SMPS body and transmitting the detected ripple current to the microprocessor; A switch for switching according to a control signal of the microprocessor; A current detector for detecting a maximum allowable current of a signal output from the SMPS body; And a module case portion for dissipating heat radiated from the microprocessor, the ripple detecting portion, the switching switching portion, and the current detecting portion and protecting the module from external heat. Accordingly, the present invention relates to an auxiliary module for an SMPS and a control method thereof, which can extend the service life of the built-in electrolytic capacitor by forming a heat shielding module so as to minimize the area by removing the fixed configuration occupied by the electrolytic capacitors of the SMPS .

Description

[0001] The present invention relates to an auxiliary module for SMPS,

본 발명은 SMPS용 보조 모듈 및 그 제어방법에 관한 것으로, 상세하게로는 전원 공급 장치(Switched Mode Power Supply; 이하 SMPS라 한다)를 구성하는 전해 콘덴서 등과 같은 소자를 별도로 보조 모듈화하고 그 모듈화된 케이스의 내부에 방열실리콘을 도포하여 내장된 마이크로프로세서를 이용하여 제어함으로써 상대적으로 긴 수명의 LED 램프 등에 연결할 수 있도록 전해 콘덴서와 같은 각 소자의 수명을 연장하고 착탈이 가능하도록 하는 SMPS용 보조 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an auxiliary module for an SMPS and a control method thereof. More specifically, the present invention relates to an auxiliary module for separately forming an element such as an electrolytic capacitor constituting a Switched Mode Power Supply (SMPS) An auxiliary module for SMPS which can extend and extend the life of each element such as an electrolytic capacitor so that it can be connected to an LED lamp having a relatively long life by controlling the built-in microprocessor by applying the heat-dissipating silicon inside And a control method.

LED(Light Emitting Diode) 램프는 성능과 전기적 안정성이 뛰어나서 미국 등과 같은 선진국은 백열 램프를 대처하여 사용되고 있다. 이와 같은 LED는 그 측정하는 시험항목으로 광효율, 연색성, 지향각 등의 광성능과, 광속 유지율, 수명 가속, 점.소등 내구성과, 전기적 안정성과, 전자파 내성과, 광속 및 소비전력 등이 있는 바, 시험 항목을 충족시키기 위하여 구성하는 전해 콘덴서의 처리하는 기술이 발전되고 있다. 전해 콘덴서는 주변의 온도 및 콘덴서 내부에 흐르는 리플 전류(RIPPLE CURRENT)의 양, 자체 발열 등 에 따라 자체 수명이 결정되는데, 가장 큰 요인은 주변 온도와 전류로서 온도와 전류가 증가함에 따라 내부에 있는 전해액이 감소하게 되는데 이 액이 다 증발되면 수명이 다 되는 것이다. 전해 콘덴서의 수명이 감소하게 되면 콘덴서의 방폭 및 제품의 치명적 결함을 야기하게 된다. 대한민국 등록 특허(등록번호 10-1223972, 등록일자 2013년 01월 14일)는 SMPS의 부품 중 수명이 가장 짧은 전해 콘덴서를 둘 이상 구비하고, 결선된 콘덴서가 수명을 다한 경우 다른 콘덴서가 자동으로 연결되는 기술을 적용하고 있다. 이와 같은 LED 램프의 조명기구는 구성하는 전해 콘덴서와 LED 램프 간의 수명 차이를 어느 정도 극복할 수 있으나, 해당 콘덴서들의 수명이 다할 시에 SMPS의 전체 구성 회로를 교체할 수 밖에 없으며 다수의 전해콘덴서로 인하여 SMPS 소형화 또한 이룰 수 없는 문제점이 있다.LED (Light Emitting Diode) lamps are excellent in performance and electrical stability, and developed countries such as the United States are used to handle incandescent lamps. Such an LED is a test item to be measured, and has optical performance such as light efficiency, color rendering property, and directivity angle, lumen maintenance rate, life span acceleration, point and light durability, electrical stability, electromagnetic wave resistance, luminous flux and power consumption , Technology for treating electrolytic capacitors constituting to meet test items is being developed. The electrolytic capacitor has its own lifetime depending on the ambient temperature, the amount of ripple current flowing in the capacitor, and its own heat. The biggest factor is the ambient temperature and the current. As temperature and current increase, The electrolytic solution decreases. When this liquid evaporates, its lifetime will be short. Decreasing the lifetime of the electrolytic capacitor may cause explosion of the capacitor and a fatal defect of the product. Korea Registered Patent (Registration No. 10-1223972, Date of Registration January 14, 2013) has two or more electrolytic capacitors with the shortest life span of parts of SMPS. If the connected capacitors have reached the end of their life, other capacitors are automatically connected Technology. The lighting fixtures of such LED lamps can overcome the difference in lifetime between the electrolytic capacitors and the LED lamps to some extent. However, when the lifetime of the capacitors is over, the entire circuit of the SMPS can not be replaced, and many electrolytic capacitors The SMPS can not be downsized.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 SMPS 본체의 전해 콘덴서들이 차지하는 고정적인 구성을 탈피하여 면적을 최소화하기 위하여 착탈이 가능하도록 열 차폐 모듈 케이스화 하여 내장된 전해 콘덴서의 수명 연장으로 인한 반 영구적인 SMPS용 보조 모듈 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such a problem, and it is an object of the present invention to provide an electrolytic capacitor built in a heat shielding module so as to be detachable for minimizing an area occupied by the electrolytic capacitors of the SMPS main body, And to provide a semi-permanent SMPS auxiliary module and its control method due to the extension of the service life.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 SMPS 본체와 기구적으로 분리되도록 설치되어 상기 SMPS 본체로부터 열을 차폐할 수 있는 모듈케이스부 내에 전해 콘덴서가 설치되고, 상기 SMPS 본체 내의 전해 콘덴서의 이상상태가 검지될 때 상기 모듈케이스부 내의 전해 콘덴서를 전기적으로 상기 SMPS 본체에 연결하도록 하는 SMPS용 보조 모듈에 있어서: 상기 SMPS 본체로부터 전송되는 신호에서 검출된 리플 전류를 전송받아 제어하는 마이크로프로세서; 상기 SMPS 본체에서 전송되는 신호의 리플 전류를 검출하여 상기 마이크로프로세서로 전송하는 리플검출부; 상기 마이크로프로세서의 제어신호에 따라 상기 모듈케이스부 내의 전해 콘덴서를 상기 SMPS본체에 연결시키는 절체스위칭부; 상기 SMPS 본체에서 출력되는 신호의 최대 허용 전류를 검출하는 전류검출부; 및 상기 마이크로프로세서와 상기 리플검출부와 상기 절체스위칭부 및 상기 전류검출부에서 방출되는 열을 방열시키도록 내부가 방열실리콘으로 도포되며, 상기 SMPS 본체와 기구적으로 분리되게 설치되어 상기 SMPS 본체의 열을 차폐시키는 모듈케이스부를 포함하는 것이다.According to an aspect of the present invention, an electrolytic capacitor is provided in a module case which is mechanically separated from a main body of an SMPS body and is capable of shielding heat from the SMPS body, The microprocessor comprising: a microprocessor for receiving and controlling a ripple current detected in a signal transmitted from the SMPS main body, the auxiliary module for electrically connecting the electrolytic capacitor in the module case to the SMPS body when the state is detected; A ripple detector for detecting a ripple current of a signal transmitted from the SMPS body and transmitting the detected ripple current to the microprocessor; A switching switch for connecting an electrolytic capacitor in the module case to the SMPS body according to a control signal of the microprocessor; A current detector for detecting a maximum allowable current of a signal output from the SMPS body; And a heat dissipation unit for dissipating heat radiated from the microprocessor, the ripple detection unit, the switching unit, and the current detection unit. And a module case for shielding the module case.

또한 본 발명에서 상기 절체스위칭부는 상기 마이크로프로세서의 제어신호를 받아서 스위칭되는 절체 스위치가 소비 전력을 줄이는 FET(Field Effect Transistor)인 것이 바람직하다.Also, in the present invention, it is preferable that the changeover switch is a FET (Field Effect Transistor) that reduces the power consumption of the changeover switch that is switched by receiving the control signal of the microprocessor.

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상기 과제와 해결수단 및 방법을 갖는 본 발명에 따르면 SMPS의 전해 콘덴서들이 차지하는 고정적인 구성을 탈피하여 면적을 최소화하고 착탈이 가능하도록 열 차폐 모듈 케이스화 하여 내장 전해 콘덴서의 수명을 연장할 수 있다.According to the present invention having the above-mentioned problems, the solution and the method, it is possible to minimize the area occupied by the electrolytic capacitors of the SMPS and to extend the service life of the built-in electrolytic capacitor by forming a heat shielding module so as to be detachable.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS용 보조 모듈과 일반적인 LED 조명기구용 SMPS 연결 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SMPS용 보조 모듈의 구성도,
도 3은 도 1의 본 발명의 보조 모듈과 일반적인 LED 조명기구용 SMPS의 전해콘덴서의 수명상태 변화에 따른 리플 전류의 파형도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view of an SMPS auxiliary module according to an embodiment of the present invention,
2 is a configuration diagram of an SMPS auxiliary module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a waveform diagram of ripple current according to the life state change of the auxiliary module of the present invention shown in FIG. 1 and the electrolytic capacitor of a conventional SMPS for an LED illuminator.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS용 보조 모듈과 일반적인 LED 조명기구용 SMPS 연결 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SMPS용 보조 모듈의 구성도이다.FIG. 1 is a schematic view of an SMPS connection module for an SMPS according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of an SMPS module according to an embodiment of the present invention.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 SMPS용 보조 모듈(100)은 LED 조명기구용 SMPS 본체(300)와 기구적으로 분리되도록 설치된 모듈케이스부(150)와, 모듈케이스부(150)의 내부에 설치되는 마이크로프로세서(110), 리플검출부(120), 절체스위칭부(130), 전류검출부(140)의 회로 부품들로 구성된다. 또한 리플검출부(120)는 도 1에 도시된 일반적인 LED 조명기구용 SMPS(300)에서 전송되는 직류 전류를 접속단자(200)를 통해 전송받아 겹친 교류분인 리플 전류를 검출하기 위하여 콘덴서(C5, C6), 저항(R2, R3) 그리고 소용량의 전해콘덴서(C3, C4)로 회로를 이루고 있는바, 이 회로에서 검출된 리플 전류는 마이크로프로세서(110)에 전송된다. 마이크로프로세서(110)는 리플검출부(120)에서 검출된 리플 전류와 전류검출부(140)에서 실시간으로 검출된 직류 전류와 비교하여 이상 유무를 판단하여 제어 신호를 절체스위칭부(130)에 전송하는데, 반응 속도가 높아 리플 전류 검출의 정확도와 오류를 최소화할 수 있다. 한편, 전류검출부(140)는 저항(R4, R5)와 제너다이오드(ZD)로 구성되어 LED모듈(400)에 접속되는 접속단자(200)를 통해 직접 받은 전류의 변동에 대응하여 급격한 전류변화를 검출하게 된다.1 and 2, an auxiliary module 100 for an SMPS according to the present embodiment includes a module case 150 which is mechanically separated from an SMPS body 300 for an LED illuminator, The switching unit 130 and the current detector 140. The microprocessor 110, the ripple detecting unit 120, the switching unit 130, The ripple detecting unit 120 receives the DC current transmitted from the SMPS 300 for the general LED illuminator shown in FIG. 1 through the connection terminal 200, and detects the ripple current of the overlapped AC ripple current by using the capacitors C5 and C6 The resistors R2 and R3 and the electrolytic capacitors C3 and C4 of a small capacity. The ripple current detected in this circuit is transmitted to the microprocessor 110. [0033] FIG. The microprocessor 110 compares the ripple current detected by the ripple detecting unit 120 and the DC current detected by the current detector 140 in real time to determine whether there is an abnormality, and transmits the control signal to the switching switching unit 130. [ Since the reaction rate is high, the accuracy and error of ripple current detection can be minimized. The current detecting unit 140 includes a resistor R4 and a resistor R5 and a Zener diode ZD and outputs a sudden current change corresponding to the variation of the current directly received through the connection terminal 200 connected to the LED module 400 .

이와 같이 리플검출부(120)와 전류검출부(140)에서 각각 전송되는 신호를 받아 이상 유무를 판단하여, 일반적인 LED 조명기구용 SMPS본체(300)의 전해콘덴서가 수명이 다하여 제 기능을 다하지 못하면 제어신호를 절체스위칭부(130)로 전송하게 된다. 절체스위칭부(130)는 대한민국 등록 특허(등록번호 10-1223972, 등록일자 2013년 01월 14일)의 회로 구성과 유사하나, 대용량의 전해콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)와 저항(R1)을 구동시키기 위한 스위치소자(SW)를 FET로 대치함으로써 기존의 릴레이 구동 방식에 비해서 소비 전력을 감소시킬 수 있어서 경량화 및 소형화가 가능하여 회로를 응축하고 집적도를 높이기 위해 PCB(Printed Curcuit Board) 표면에 초정밀 트랜지스터, 콘덴서, 저항 등을 입혀서 기판을 완성하는 표면실장 및 이용상의 편의성이 향상된다.When the electrolytic capacitors of the general SMPS main body 300 for an LED illuminator are not fully functioned due to the end of life, the control signals are transmitted to the ripple detecting unit 120 and the current detecting unit 140, To the switching switching unit 130. The switching switching unit 130 is similar to the circuit configuration of the Korean Registered Patent No. 10-1223972 (registered on Jan. 14, 2013), but includes a large capacity electrolytic capacitor C1, a capacitor C2, (SW) can be reduced by replacing the switch element (SW) for driving the LEDs with the FETs. As a result, it is possible to reduce the power consumption compared with the conventional relay driving method, Precision transistors, capacitors, resistors, and the like are coated on the surface mounting and the utilization convenience for completing the substrate.

또한, 모듈케이스부(150)는 케이스 내부에 방열 실리콘(160)을 도포하여 일반적인 LED 조명기구용 SMPS본체(300)로부터 열을 차폐할 뿐만 아니라 SMPS용 보조 모듈(100)에서 발생하는 발열을 처리함으로써 SMPS본체(300)에 내장된 전해콘덴서의 수명이 다할 때까지 보조 모듈(100)의 전해콘덴서(C1), 소용량의 콘덴서(C3, C4)의 수명에 영향을 받지 않는다. 이와 같이 방열 실리콘(160)을 이용하지 않으면 외부 환경으로 인하여 전해콘덴서(C1), 소용량의 콘덴서(C3, C4)의 수명이 감소하게 된다. 도 3은 도 1의 본 발명의 보조 모듈(100)과 일반적인 LED 조명기구용 SMPS(300)의 전해콘덴서의 수명상태 변화에 따른 리플 전류의 파형도로서 (A)는 전해 콘덴서의 수명 감소 상태를 나타내며 (B)는 전해 콘덴서의 수명 정상 상태를 나타낸다.The module case unit 150 not only shields heat from the SMPS main body 300 for a general LED illuminator by applying the heat dissipation silicone 160 to the inside of the case but also processes the heat generated in the SMPS auxiliary module 100 The lifespan of the electrolytic capacitor C1 of the auxiliary module 100 and the capacity of the capacitors C3 and C4 of the auxiliary module 100 is not affected until the life of the electrolytic capacitor built in the SMPS body 300 is completed. If the heat-dissipating silicon 160 is not used, the life of the electrolytic capacitor C1 and the capacitors C3 and C4 of a small capacity is reduced due to the external environment. 3 is a waveform diagram of a ripple current according to a change in lifetime state of an electrolytic capacitor of an auxiliary module 100 according to the present invention shown in FIG. 1 and an SMPS 300 for an LED illuminator, wherein (A) shows a reduced life of the electrolytic capacitor (B) shows the steady state of life of the electrolytic capacitor.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : SMPS용 보조 모듈 110 : 마이크로프로세서
120 : 리플검출부 130 : 절체스위칭부
140 : 전류검출부 150 : 모듈케이스부
160 : 방열실리콘100: SMPS auxiliary module 110: Microprocessor
120: ripple detecting unit 130:
140: current detection unit 150: module case unit
160: heat-insulating silicone

Claims

Wherein an electrolytic capacitor is installed in a module case portion that is mechanically separated from the SMPS body and is capable of shielding heat from the SMPS body, and when an abnormal state of the electrolytic capacitor in the SMPS body is detected, To an SMPS main body electrically, the SMPS auxiliary module comprising:
A microprocessor for receiving and controlling a ripple current detected in a signal transmitted from the SMPS body;
A ripple detector for detecting a ripple current of a signal transmitted from the SMPS body and transmitting the detected ripple current to the microprocessor;
A switching switch for connecting an electrolytic capacitor in the module case to the SMPS body according to a control signal of the microprocessor;
A current detector for detecting a maximum allowable current of a signal output from the SMPS body; And
The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the SMPS body is coated with heat dissipation silicon to dissipate heat radiated from the microprocessor, the ripple detection unit, the switching unit, and the current detection unit, And a module case part for allowing the SMPS module to be mounted thereon.

The method according to claim 1,
Wherein the switching switching unit is a field effect transistor (FET) that reduces power consumption by a switching switch that is switched by receiving a control signal of the microprocessor.

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