KR101487054B1

KR101487054B1 - 방전 회로 및 전원

Info

Publication number: KR101487054B1
Application number: KR20120015490A
Authority: KR
Inventors: 준야 고바야시; 미노루 하야사끼
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: KR20120094444A; EP2495854A2; EP2495854A3; CN102647079B; CN102647079A; US8937471B2; EP2495854B1; US20120207505A1; JP5645700B2; JP2012170289A

Abstract

본 발명의 방전 회로는, 상용 AC 전원의 입력 라인 사이에 접속된 필터 유닛과, 필터 유닛에 의해 동작이 제어되는 스위치와, 스위치가 턴 온되었을 때 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 유닛을 포함한다.

Description

방전 회로 및 전원{DISCHARGING CIRCUIT AND POWER SUPPLY}

본 발명은, 전자 장치의 소비 전력을 저감시킬 수 있는 전원에 관한 것으로서, 특히 전원에 있어서의 노이즈 저감을 위해 커패시터에 잔류하는 전하를 신속하게 방출할 수 있는 방전 회로에 관한 것이다.

도 17a를 참조하여, 상용 AC 전원으로부터 AC 전압의 입력을 수용하는 전원(이하, 컨버터로도 지칭됨)을 갖는 전자 장치에 있어서의 방전 회로에 대해서 설명한다. AC 전압의 입력을 수용하는 컨버터에 있어서, 일반적으로 상용 AC 전원으로부터의 라인 사이에, 외부의 노이즈 저감(노이즈 방지로도 지칭됨)용의 용량 소자(capacitance element)로서 기능하는 X 커패시터(40)[통칭, 어크로스 더 라인 커패시터(across-the-line capacitor)로 지칭됨]가 접속된다. 유저에 의한 플러그(AC 플러그로도 지칭됨)의 제거 후의 안전성을 위해, 플러그가 제거된 후 1초 이내에 소정의 전압 이하로 X 커패시터(40)를 방전시키는 것이 요구될 수 있다. 이는, 예를 들면 전기용품 안전법(Electrical Appliance and Material Safety Act), 국제 전기 표준 회의 규격(International Electrotechnical Commission)(IEC) 등으로 정해져 있다. 상기 사양을 만족시키기 위해, X 커패시터(40)가 이용되는 경우, 일반적으로는 도 17a 및 도 17b에 도시된 바와 같이 X 커패시터(40)와 병렬로, 방전 저항(20)을 포함하는 방전 회로가 설치된다.

일반적인 전자 장치의 컨버터에서는, 방전 회로의 후단의 정류 유닛(8)이 AC 전압에 전파 정류(full-wave rectification)를 행하고, 컨버터 유닛(9)이 전자 장치의 구성요소용의 전압으로 변환하여 이들에 공급한다. 상용 AC 전원의 AC 전압의 주파수를 판정하거나 정전을 즉시 검출하기 위해, 몇몇의 전자 장치는 AC 전압의 제로-크로싱 점(zero-crossing point)을 검출하는 제로-크로싱 검출 회로를 가질 수 있다. 이러한 장치는, 종종 방전 회로 대신에 제로-크로싱 검출 회로를 이용할 수 있다.

한편, 최근의 전자 장치는, 예를 들면, 환경을 고려하여, 전자 장치가 대기 상태, 즉 동작 대기 모드에서 동작하지 않는 동안 소비 전력을 저감시키는 것이 요구되고 있다. 여기서, 예를 들면, X 커패시터(40)가 1.0㎌의 용량을 갖는 경우, 요구되는 방전 회로의 방전 저항(20)의 값은 1㏁ 이하이다. 예를 들면, 상용 전원 전압이 AC 230V인 경우, 방전 저항에 의한 소비 전력은 약 52.9㎽이다. 상기 소비 전력은 동작 대기 모드에 있어서 무시할 수 없다. X 커패시터(40) 및 방전 저항(20)을 갖는 방전 회로 또는 제로-크로싱 검출 회로는, 전자 장치의 구동 상태에 관계없이 방전 회로의 방전 저항에 전류가 공급되기 때문에, 항상 전력을 소비한다.

예를 들어, 일본 특허 공개 제2005-201587호에 따르면, 제로-크로싱 검출 회로가 동작 대기 모드에서 턴 온(turn on) 및 턴 오프(turn off)되어, 온 기간(ON period)의 비율을 감소시킨다. 제로-크로싱 검출 회로가 AC 플러그의 제거를 검출하면, 온 기간의 비율은 동작 대기 모드보다 증가된다(또는, 온 상태를 유지한다). 이는, X 커패시터(40)에 의해 잔류 전하를 방전시키는 시간을 짧게 할 수 있고, 동작 대기 모드에서의 제로-크로싱 검출 회로에 의한 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

일본 특허 공개 제2005-201587호와 상이한 회로 구성에 따르면, 예를 들어, 도 17b에 도시된 바와 같이, 주전원(main power supply)(12)과는 별도로 대기-전용 전원(standby-specific power supply)(11)이 설치될 수 있다. 동작 대기 모드에서, 주전원(12)의 상용 전원으로부터의 라인이 턴 오프되어 X 커패시터(44)를 접속 해제할 수 있다. 도 17b에 있어서, 방전 저항(20, 30) 및 X 커패시터(40, 44)가 설치된다. 통상 동작 모드에서, 주전원(12)으로부터 전력이 공급된다. 동작 대기 모드에서, 주전원(12)이 스위치(73)에 의해 턴 오프되고, 대기-전용 전원(11)으로부터 전력이 공급된다. 동작 대기 모드에서, 적은 양의 전력을 필요로 하는 전자 장치는 X 커패시터(40)의 용량을 X 커패시터(44)의 용량보다 작게 할 수 있다. 즉, 방전 저항(20)이 커질 수 있고, 대기 모드에서의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

상술된 바와 같이, X 커패시터를 방전시키도록 구성된 회로는 소비 전력을 저감시키기 위해 고안되었다. 그러나, 일본 특허 공개 제2005-201587호의 구성은 제로-크로싱 검출 회로를 방전 회로로도 이용하고 있기 때문에, 제로-크로싱 검출 회로는 전체 기간 동안 턴 오프될 수 없다. 즉, 제로-크로싱 검출 회로의 온 기간에 의존하는 전력이 소비된다. 또한, 제로-크로싱 검출 회로가 턴 오프되는 기간으로 인해, 외부 노이즈에 의해 상용 AC 전원으로부터의 AC 전압이 변동된 경우에는, 제로-크로싱의 타이밍을 잘못 검출하거나 제로-크로싱을 검출할 수 없는 타이밍이 발생할 위험성이 있을 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같은 대기 모드에 있어서의 대기-전용 전원(11)을 갖는 회로 구성(10)이 고려될 수 있다. 그러나, 대기 모드에서도, 종종 X 커패시터가 필요하게 될 수 있다. X 커패시터의 용량이 1.0㎌이라고 가정했을 경우, 요구되는 방전 저항은 1㏁이다. 이 경우, 상용 AC 전원의 AC 전압이 AC 230V이면, 방전 저항에 의한 소비 전력은 약 52.9㎽이다. 대기시 대기-전용 전원(11)을 갖는 회로 구성(10)에서의 X 커패시터의 용량을 0.22㎌으로 감소시킬 수 있는 경우, 요구되는 방전 저항은 약 4.5㏁이다. 상용 AC 전원의 AC 전압이 AC 230V일 때, 방전 저항에 의한 소비 전력은 약 11.8㎽이다. 종래의 구성보다 소비 전력이 저감될 수 있기는 하지만, 상기 구성은 대기 모드시의 소비 전력을 더욱 저감시키는 데 한계가 있다. 대기 모드에 있어서 대기-전용 전원(11)을 갖는 회로 구성은, 당연히, 대기-전용 전원의 구성 요소가 많아져서, 회로 비용이 증가한다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 저렴한 구성으로 대기 모드에 있어서의 소비 전력을 저감시킬 수 있고, 예를 들어 플러그의 제거로 인해 상용 전원으로부터 전력 공급이 차단되었을 경우에, 잔류 전하를 신속하게 방전시킬 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른, 상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압의 입력 라인 사이에 접속되는 노이즈 저감용의 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 회로는, 상기 입력 라인 사이에 접속된 필터 유닛과, 상기 필터 유닛에 의해 동작이 제어되는 스위칭 유닛과, 상기 스위칭 유닛이 턴 온되었을 때 상기 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 유닛을 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에 따른, 상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압의 입력 라인 사이에 접속되는 노이즈 저감용의 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 회로는, 상기 입력 라인 사이에 접속된 정류 유닛과, 상기 정류 유닛에 접속된 방전 유닛과, 상기 방전 유닛에 접속된 필터 유닛과, 상기 필터 유닛에 의해 동작이 제어되는 스위칭 유닛을 포함한다. 이 경우에, 상기 방전 유닛은, 상기 스위칭 유닛이 턴 온되었을 때 상기 용량 소자의 전압을 방전시킨다.

본 발명의 또다른 양태에 따른, 상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압을 정류 및 평활화하여 전압을 출력하는 전원은, 입력된 상기 AC 전압을 정류하는 정류 유닛과, 상기 정류 유닛과 상기 AC 전압의 입력 유닛 사이에 접속된 노이즈 저감용의 용량 소자와, 상기 용량 소자와 상기 정류 유닛 사이에 설치된 방전 회로를 포함한다. 이 경우에, 상기 방전 회로는, 상기 입력 라인 사이에 접속된 필터 유닛과, 상기 필터 유닛에 의해 동작이 제어되는 스위칭 유닛과, 상기 스위칭 유닛이 턴 온되었을 때 상기 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 유닛을 구비한다.

본 발명의 또다른 양태에 따른, 상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압을 정류 및 평활화하여 전압을 출력하는 전원은, 입력된 상기 AC 전압을 정류하는 정류 유닛과, 상기 정류 유닛과 상기 AC 전압의 입력 유닛 사이에 접속된 노이즈 저감용의 용량 소자와, 상기 용량 소자와 상기 정류 유닛 사이에 설치된 방전 회로를 포함하며, 상기 방전 회로는, 상기 입력 라인 사이에 접속된 정류 유닛과, 상기 정류 유닛에 접속된 방전 유닛과, 상기 방전 유닛에 접속된 필터 유닛과, 상기 필터 유닛에 의해 동작이 제어되는 스위칭 유닛을 구비하고, 상기 방전 유닛은, 상기 스위칭 유닛이 턴 온되었을 때 상기 용량 소자의 전압을 방전시킨다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참조하여 하기의 예시적인 실시에의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 제1 실시예에 따른 방전 회로를 도시하는 도면.
도 2는 제1 실시예의 방전 회로의 동작 파형을 도시하는 도면.
도 3은 종래의 제로-크로싱 검출 회로를 이용했을 경우의 검출 출력 파형을 도시하는 도면.
도 4는 제1 실시예의 제로-크로싱 검출 회로를 이용했을 경우의 검출 출력 파형을 도시하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 제2 실시예의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 6은 제2 실시예의 방전 회로의 동작 파형을 도시하는 도면.
도 7은 제3 실시예의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 8은 제3 실시예의 방전 회로의 동작 파형을 도시하는 도면.
도 9는 제3 실시예의 방전 회로의 동작 파형을 도시하는 도면.
도 10은 종래의 제로-크로싱 검출 회로를 이용했을 경우의 검출 출력 파형을 도시하는 도면.
도 11은 제3 실시예의 제로-크로싱 검출 회로를 이용했을 경우의 검출 출력 파형을 도시하는 도면.
도 12는 제3 실시예의 변형예의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 13은 제3 실시예의 변형예의 방전 회로에서의 접점 c의 전압 파형을 도시하는 도면.
도 14는 제4 실시예의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 15는 제5 실시예의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 16은 제6 실시예의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 17은 종래의 방전 회로를 도시하는 도면.
도 18은 임의의 실시예의 전원의 적용예를 도시하는 도면.

이하에, 본 발명의 구성 및 동작에 대해서 설명한다. 하기의 실시예는 도시의 목적만을 위한 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하려는 의도는 아니라는 점에 유의한다. 이하, 도면 및 실시예를 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 보다 상세하게 설명한다.

제1 실시예에 대해서 설명한다. 도 1은 제1 실시예에 따른 전원 장치에서의 방전 회로의 구성을 도시한다. 도 1의 방전 회로(100)는, 노이즈 저감용의 용량 소자와, 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 유닛과, 필터 유닛을 포함한다. 도 1을 참조하면, 방전 회로(100)는, 노이즈 저감용의 용량 소자인 X 커패시터(140)와, 방전 유닛인 방전 저항(120)과, 필터 유닛으로서 직렬로 접속된 커패시터(141)와 저항 소자(121)(이하, 저항으로도 지칭됨)를 갖는 필터 회로(102)와, 방전 저항(120)을 도통시키는 제어 단자를 갖는 스위칭 유닛인 양방향(two-way) 스위치 소자(170)와, 저항(122)을 포함한다. AC 전압의 입력 유닛인 접점 a 및 접점 b(AC 전압의 입력 라인 사이)에는, 상용 AC 전원(AC 230V)의 플러그(AC 플러그로도 지칭됨)가 접속된다. 양방향 스위치 소자(170)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 회로로 나타내지는 양방향 사이리스터(bidirectional thyristor) 등의 양방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 스위치 소자일 수 있다. 본 실시예에서는 양방향 사이리스터가 적용되었지만, 양방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 임의의 소자이면 적용 가능하다. 트랜지스터 등의 한 방향으로 전류를 흐르게 할 수 있는 복수의 소자가 접속될 수 있다.

일반적으로, 상용 AC 전원(101)의 후단에는, 정류 유닛인 다이오드(162, 163, 164, 165)를 포함하는 다이오드 브리지(103)가 접속된다. 전파 정류된 입력 AC 전압은 후단의 평활 커패시터(smoothing capacitor)(142)에 의해 평활화된다. (AC-DC 컨버터 등의) 컨버터(109)가 그 후단에 접속된다. 도 1에 있어서, 상용 AC 전원으로부터 공급되어 정류 및 평활화된 AC 전압이 이용된다. 또한, 본 실시예는, 상용 AC 전압으로부터의 AC 전압을 정류 및 평활화하지 않고 직접 인가할 수 있는 전자 장치에 적용 가능하다.

이하에, 제1 실시예의 방전 회로의 동작에 의한 소비 전력의 저감에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1의 방전 회로(100)에서의 필터 회로(102)의 양단에는, 상용 AC 전원으로부터의 AC 전압이 인가된다. 저항(121) 및 커패시터(141)에 의한 시상수(time constant)를 AC 전압의 주기보다 충분히 길게 설정하면, 커패시터(141)의 양단 전압을 AC 전압보다 충분히 낮게 할 수 있다. 커패시터(141)의 양단 전압이 피크값을 가질 때에, 커패시터(141)의 양단 전압의 피크값이 양방향 스위치 소자(170)의 온(ON) 임계값보다 작으면, 양방향 스위치 소자(170)는 도통되지 않는다. 결과적으로, X 커패시터(140)의 양단에는 저항(121) 및 저항(122)만이 접속된다. 저항(121) 및 저항(122)의 값을 충분히 크게 설정하면, 방전 저항에 의한 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

예를 들면, 도 17a를 참조하여 설명한 값과 같이, X 커패시터(40)의 용량이 1.0㎌이면, 요구되는 방전 저항(20)은 1㏁일 것이다. 상용 AC 전원으로부터의 AC 전압이 230V이면, 방전 저항(20)에 의한 소비 전력은 약 52.9㎽이다. 한편, 본 실시예에 따르면, X 커패시터(140)의 용량이 1.0㎌이고, 저항(121)이 20㏁이며, 상용 AC 전원으로부터의 AC 전압도 230V이면, 저항(121)에 의한 소비 전력은 약 2.6㎽이다. 즉, 종래의 구성에 대해 본 실시예에 의한 소비 전력의 저감 효과는 50.3㎽(약 52.9㎽ - 약 2.6㎽)가 된다.

한편, AC 플러그가 제거되었을 때, AC 플러그의 수형 피팅(male fitting)의 양단 전압을 1초 이내에 소정의 전압 이하로 저감시키는 것이 요구될 수 있다[예를 들면, 전기용품 안전법 및 국제 전기 표준 회의 규격(IEC)으로 정해져 있음]. 그러나, AC 플러그의 제거 순간에는, X 커패시터(140)에 전하가 축적되어 있고, X 커패시터(140)의 양단 전압은 대략 커패시터(141)의 용량 및 저항(121)의 시상수로 감쇠된다. 상술된 바와 같이 저항(121)의 저항값(방전 저항의 값)이 크게 설정되어 있기 때문에, X 커패시터(140)의 양단 전압은 대략 직류가 된다.

한편, 커패시터(141)의 양단 전압은 시간의 경과에 따라 지수 함수적으로(exponentially) 상승한다. 전압이 양방향 스위치 소자(170)의 온 임계값을 초과하면, 방전 저항(120)이 도통되게 된다. 따라서, X 커패시터(140)의 잔류 전하가 방출된다. 본 실시예에 따르면, 양방향 스위치 소자(170)가 턴 온되고, 방전 저항(120)에 의해 X 커패시터(140)의 잔류 전하(또는 양단 전압)를, 요구되는 소정의 전압 V_reg 미만의 값으로 방출하는 시간이 1초 이내로 유지된다. 다음으로, X 커패시터(140)의 잔류 전하를 1초 이내에 방출하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

우선, AC 플러그가 제거된 후의 커패시터(141)의 양단 전압을 시간 t의 함수로서 V_C1(t)로, 커패시터(141)의 용량을 C₁으로, 저항(121)의 저항값을 R₁으로, AC 플러그의 제거 순간(t=0)에서의 X 커패시터(140)의 양단 전압을 V_dc로 정의한다. 커패시터(141)의 양단 전압의 시간의 경과에 따른 변동인 V_C1(t)는 식 (1)에 의해 주어진다.

[식 (1)]

양방향 스위치 소자(170)가 턴 온될 때까지의 시간을 t=t_det로, X 커패시터(140)의 양단 전압을 V_CX(t_det)=V_C1th로 정의하면, 양방향 스위치 소자(170)가 턴 온될 때까지의 시간 t_det는 식 (2)에 의해 주어질 수 있다.

[식 (2)]

식 (2)에 따르면, 시간 t_det는 R₁, C₁ 및 V_C1th에 의존한다. 양방향 스위치 소자(170)가 턴 온된 후의 X 커패시터(140)의 양단 전압, 즉 AC 입력 라인 사이의 전압은 식 (3)에 의해 주어질 수 있다.

[식 (3)]

여기서, 시간의 함수 V_CX(t)로서, X 커패시터의 용량은 C_X, 방전 저항(120)의 저항값은 R₀이다. 식 (3)은 t=t_det로부터 양방향 스위치 소자가 다시 턴 오프될 때까지의 기간 동안 만족된다.

AC 플러그의 제거 후, AC 플러그의 제거 타이밍으로부터 1초가 경과되기 전에, V_CX(t)는 소정의 전압 V_reg 이하로 저감되는 것이 요구될 수 있다. 이를 위해, 방전 저항(120)의 저항값 R₀ 및/또는 양방향 스위치 소자(170)가 턴 온될 때까지의 시간 t_det가 식 (4)를 만족하도록 설정된다.

[식 (4)]

다음으로, 도 2를 참조하여, 제1 실시예의 방전 회로의 동작을 설명한다. 도 2는 본 실시예의 방전 회로의 동작 파형 및 타이밍을 도시한다. 도 2에 있어서, V_CX(t)는 X 커패시터(140)의 양단 전압이고, V_C1(t)는 커패시터(141)의 양단 전압이며, V_Cth는 양방향 스위치(170)의 온 임계값 전압이고, V_reg는 AC 플러그의 제거 후에 1초 이내에 저감되도록 요구되는 소정의 전압이다. t=t_det는 양방향 스위치(170)가 턴 온되는 시간이다.

[식 (5)]

여기서, (t_det - t_off)는 양방향 스위치가 턴 온됨으로써 X 커패시터(140)가 방전되는 기간이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 양방향 스위치(170)가 턴 오프된 후, 전압이 1초 이내에 소정의 전압 V_reg 이하로 될 수 있도록, 방전 저항(120)의 저항값 R₀와 양방향 스위치 소자(170)가 턴 온될 때까지의 시간 t_det가 설정된다. 도 2의 V_C1th는 양방향 스위치(170)가 턴 오프되었을 때의 X 커패시터(140)의 전압을 나타낸다. 즉, V_C1th<V_reg의 관계가 만족된다. 본 실시예에 따르면, 60V 이하인 소정의 전압 V_reg를 얻기 위해, 양방향 스위치 소자(170)가 턴 온될 때까지의 시간 t_det는 0.4s이고, C_X=1.0㎌, C₁=0.01㎌, R₀=330㏀, R₁=20㏁[저항(122)의 저항값도 동일함]이며, 상용 AC 전원의 AC 전압은 230V_ac, V_C1th=40V, V_dc=300V, V_reg=60V이다. 이들 설정값은 상기 소정의 전압에 따라 적절히 변경될 수 있다.

상술된 바와 같이, AC 플러그가 제거된 후에, X 커패시터의 잔류 전하가 신속하게 방출될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 종래의 방전 회로보다 소비 전력이 저감될 수 있다(약 50.3㎽의 저감 효과가 얻어질 수 있다).

본 실시예에 따르면, 저항과 커패시터를 포함하는 RC 적분 회로가 AC 플러그의 제거를 검출한다. 즉, RC 적분 회로가 필터로서 기능하므로, 일본 특허 공개 제2005-201587호와 같은 제로-크로싱 검출 회로에 의한 검출보다 외란 간섭에 대한 내성이 강해질 수 있다.

도 3은, 상용 AC 전원의 AC 전압에 노이즈가 중첩된 상태와, 종래의 제로-크로싱 검출 회로에 의한 검출 출력을 도시한다. 특히, 제로-크로싱 검출을 위한 임계값 부근에 노이즈가 중첩되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 검출 출력의 신호의 하강 에지(falling edge) 및 선단 에지(leading edge)에서 출력이 변동될 수 있어, AC 플러그의 제거를 잘못 검출하고, 그리고/또는 AC 플러그의 제거의 검출이 지연될 가능성이 있다.

도 4는, 본 실시예의 구성에 있어서, 상용 AC 전원의 AC 전압에 노이즈가 중첩된 상태와, AC 플러그의 제거를 검출하기 위한 검출 출력을 도시한다. 검출 출력은, 예를 들면, 도 1에 있어서의 커패시터(141)의 양단 전압 V_C1(t)일 수 있다. 본 실시예에 따르면, RC 적분 회로가 필터로서 기능한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 AC 전압에 노이즈가 중첩된 경우에도, AC 플러그의 제거를 잘못 검출할 가능성이 감소될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 상용 AC 전원의 AC 전압에 노이즈가 중첩된 경우에도, AC 플러그의 제거가 정확하고 신속하게 검출될 수 있다.

다음으로, 제2 실시예에 대해서 설명한다.

도 5a 및 도 5b는 제2 실시예의 방전 회로를 도시한다. 제2 실시예의 회로는, 도 1의 양방향 스위치 소자(170)가 한 방향으로 전류를 공급하는 스위치 소자로 치환된 점을 제외하고는, 제1 실시예에 따른 도 1의 방전 회로와 동일한 기본 구성을 갖는다. 이 회로 구성에서는, 잔류 전하를 방전시키는 극성이, AC 플러그의 제거 순간에서의 상용 AC 전원의 AC 전압의 위상에 의존한다. 그 때문에, 제1 방전 회로(204)와 쌍대 관계(dual relationship)를 갖는 제2 방전 회로(205)가 AC 입력 라인 사이에 접속되어 있다.

도 5a에 있어서, 방전 회로(200)는 X 커패시터(140)와, 제1 방전 회로(204)와, 제2 방전 회로(205)를 갖는다. 접점 a 및 접점 b에는, AC 플러그[상용 AC 전원(101)]의 양 단부가 접속된다. 제1 방전 회로(204)는 방전 저항(220)과, 커패시터(241) 및 저항(221)을 갖는 제1 필터 회로(206)와, 한 방향으로 전류를 공급하는 스위치 소자[이하, 일방향(one-way) 스위치 소자로 지칭됨](271)와, 저항(224, 225)과, 제너 다이오드(zener diode)(264)와, 다이오드(265)를 갖는다. 제2 방전 회로(205)는 방전 저항(227)과, 커패시터(243) 및 저항(226)을 갖는 제2 필터(207)와, 제1 방전 회로(204)의 일방향 스위치 소자(271)와 반대 방향으로 전류를 공급하는 소자인 일방향 스위치 소자(272)와, 저항(228, 229)과, 제너 다이오드(266)와, 다이오드(267)를 갖는다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 본 실시예에 따르면, 일방향 스위치 소자(271, 272)는, NPN형 트랜지스터인 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터이다. 그러나, NPN형 트랜지스터는 PNP형 트랜지스터로 치환될 수 있다.

제너 다이오드(264)는 일방향 스위치 소자(271)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압을 조정한다. 일방향 스위치 소자(271)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압의 조정이 불필요한 경우에는, 제너 다이오드(264)를 제거할 수 있다. 마찬가지로, 제너 다이오드(266)는 일방향 스위치 소자(272)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압을 조정하기 위해 설치된다. 일방향 스위치 소자(272)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압의 조정이 불필요한 경우에는, 제너 다이오드(266)를 제거할 수 있다. 다이오드(265)는 일방향 스위치 소자(271)의 이미터로부터 컬렉터로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 설치된다. 다이오드(267)는 다이오드(265)와 동일한 역할을 하며, 일방향 스위치 소자(272)의 이미터로부터 컬렉터로 전류가 흐르는 것을 방지하는 소자이다.

다이오드(268)는, 접점 b가 양(positive)의 전위를 가질 때, 일방향 스위치 소자(271)의 베이스와 이미터 사이의 과전압(overvoltage)에 의해 소자(271)가 파손되는 것을 방지하기 위해 설치된다. 동일한 방식으로, 다이오드(269)는, 접점 a가 양의 전위를 가질 때, 일방향 스위치 소자(272)가 파손되는 것을 방지하기 위해 설치된다. 각각의 다이오드(268, 269)는, 예를 들면, 일방향 스위치 소자의 베이스와 다이오드의 캐소드를 접속하고, 일방향 스위치의 이미터와 다이오드의 애노드를 접속함으로써 구성될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1 실시예의 구성과 마찬가지로, 제1 필터 유닛인 필터 회로(206)에서의 방전 저항(221) 및 커패시터(241)의 시상수를 상용 AC 전원의 AC 전압의 주기보다 충분히 길게 설정하면, 커패시터(141)의 양단 전압을 AC 전압보다 충분히 낮게 할 수 있다. 일방향 스위치 소자(270)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압 V_C1th보다 낮은 커패시터(241)의 양단 전압의 피크는, 일방향 스위치 소자(270)의 도통을 방지할 수 있다. 제2 필터 유닛인 필터 회로(207)에 대해서도 동일하며, 시상수를 상용 AC 전원의 전원 전압의 주기보다 충분히 길게 설정하면, 일방향 스위치 소자(272)의 도통을 방지할 수 있다. 방전 저항(221, 226)의 저항값을 충분히 크게 하면, 종래보다 방전 저항(방전 회로)에 의한 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

본 실시예의 도 5a의 방전 회로에 의한 동작으로서, 접점 a의 AC 전압이 양의 위상을 가질 때에 AC 플러그가 제거된 경우에서의 제1 방전 회로(204)의 동작에 대해서 설명한다. 제2 방전 회로(205)에 의한 동작은 제1 방전 회로(204)의 동작과 동일하므로, 설명을 생략한다.

AC 플러그의 제거 시에는, 수형 피팅의 양단 전압을 1초 이내에 소정의 전압 이하로 떨어뜨리는 것이 요구될 수 있다. AC 플러그의 제거 순간에는, X 커패시터(140)에 전하가 축적되어 있고, X 커패시터(140)의 양단 전압은 대략 커패시터(141)의 용량과, 방전 저항(221) 및 방전 저항(226)의 합성 저항값의 시상수로 감쇠된다. 상술된 바와 같이, 저항(221)의 저항값이 크게 설정되어 있기 때문에, X 커패시터(140)의 양단 전압은 대략 직류가 된다.

한편, 커패시터(241)의 양단 전압은 시간의 경과에 따라 지수 함수적으로 상승한다. 일방향 스위치 소자(271)가 턴 온되는 임계값을 전압이 초과하면, 방전 저항(220) 및 저항(225)이 도통되게 된다. 따라서, X 커패시터(140)의 잔류 전하가 방전된다. 일방향 스위치 소자(271)가 턴 온되고, 방전 저항(220) 및 저항(225)에 의해 X 커패시터(140)의 잔류 전하(또는 양단 전압)를 소정의 전압 V_reg까지 방전시키는 시간이 1초 이내로 유지되도록 요구될 수 있다. X 커패시터(140)의 잔류 전하를 소정의 전압 V_reg까지 방전시키는 시간을 1초 이내로 유지하기 위해 제1 실시예와 동일한 방법이 적용될 수 있다.

도 6은 본 실시예의 방전 회로의 동작 파형과 타이밍을 도시한다. 본 실시예에 따르면, 제1 실시예에서 도 2를 참조하여 설명한 부분과 다른 부분에 대해서 설명한다. 도 6에 있어서, V_CX(t)는 X 커패시터(140)의 양단 전압이고, V_C1(t)는 커패시터(241)의 양단 전압이며, V_Cth는 일방향 스위치 소자(271)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압이고, V_reg는 1초 이내에 저감되어야 하는 전압이다. 일방향 스위치 소자(271)가 턴 오프되는 타이밍에 있어서의 전압 V_C1th보다 V_CX(t)가 낮아지면, X 커패시터(140)의 양단 전압이 다시 대략 직류가 되고, X 커패시터(140)의 잔류 전하의 방전이 지연된다. 따라서, V_C1th는 V_reg보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

제2 실시예에 따르면, AC 플러그가 제거되었을 때, X 커패시터의 잔류 전하가 신속하게 방출될 수 있다. 제1 실시예와 마찬가지로, 종래의 방전 회로보다 소비 전력이 저감될 수 있다.

또한, 본 실시예에서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 저항 및 커패시터를 갖는 RC 적분 회로가 AC 플러그의 제거를 검출한다. 즉, RC 적분 회로가 필터로서 기능하므로, 일본 특허 공개 제2005-201587호와 같이 제로-크로싱 검출 회로가 검출하는 경우보다 외란 간섭에 대한 내성이 강해질 수 있다.

도 5b는 도 5a를 참조하여 설명한 회로의 변형예를 도시한다. 상기 회로는 도 5a의 구성보다 회로 부품을 적게 갖고 있어, 간소화되고 저렴한 회로 구성을 구현한다. 다이오드(268, 269)의 접속 위치가 변경되고, 제너 다이오드(264, 266) 및 저항(225, 229)이 제거되었다는 점에서, 도 5a의 구성과 다르다. 상기 회로 구성으로도, 도 5a의 구성에 의한 동작과 동일한 동작이 실현될 수 있다.

다음으로, 제3 실시예에 대해서 설명한다.

도 7은 제3 실시예에 따른 방전 회로의 구성을 도시한다. 제3 실시예의 구성은, AC 입력 라인 사이에 정류기(160, 161)가 접속되고, 정류기(160, 161) 사이에 방전을 위한 회로 구성이 설치된다는 점에 있어서, 제1 실시예의 구성과 상이하다. 제3 실시예의 방전 회로(300)는, X 커패시터(140)와, 정류기(160, 161)와, 방전 저항(320)과, 커패시터(341) 및 저항(321)을 갖는 필터 회로(302)와, 커패시터(341)를 방전시키기 위한 스위치 소자(371) 및 저항(322, 323)을 갖는 회로(304)와, 방전 저항(320)을 도통시키는 스위치 소자(370)를 포함한다. 접점 a 및 접점 b는 AC 플러그에 접속된다.

이하에, 본 실시예에 따른 방전 회로에 의해 소비 전력이 저감될 수 있는 것에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따르면, 상용 AC 전원의 AC 전압이 입력될 때, 방전 저항(320)을 포함하는 회로가 동작하지 않도록 하여, 고저항 회로에 의해 동작을 구현함으로써 소비 전력을 저감시킨다.

도 7을 참조하면, AC 전압을 정류한 결과로서의 전압이 필터 회로(304)에 인가된다. 필터 회로(304)가 없으면, 커패시터(341)의 양단 전압이 시간의 경과에 따라 상승하고, 스위치 소자(370)가 임의의 타이밍에서 턴 온된다. 스위치 소자(370)가 턴 온되면, 방전 저항(320)을 포함하는 회로가 동작하여 전력을 소비한다. 본 실시예에 따르면, 필터 회로(304)가 설치되어 커패시터(341)에 축적된 전하를 방전시킴으로써, 커패시터(141)의 양단 전압을 스위치 소자(370)를 턴 온시키는 임계값 전압 이하로 유지한다.

도 9는 본 실시예의 방전 회로의 동작 파형을 도시한다. 도 9에 있어서, V_B(t)는 스위치 소자(371)의 베이스 전위이고, V_E(t)는 이미터 전위이며, V_BE(t)는 베이스-이미터 전위이다. V_tr371on은 스위치 소자(371)를 턴 온시키는 임계값 전압이고, V_tr370on은 스위치 소자(370)를 턴 온시키는 임계값 전압이다. 스위치 소자(371)는 V_BE(t)가 임계값 전압 V_tr371on을 초과하면 턴 온되고, V_E(t)는 커패시터(341)의 전하가 방전되면 감소된다. V_E(t)는 스위치 소자(370)의 게이트 전압과 동일하기 때문에, V_E(t)=V_G(t)의 관계가 만족된다. 상용 AC 전원의 AC 전압이 공급될 때, V_G(t)가 임계값 전압 V_tr370on을 초과하지 않도록 방전 회로의 상수가 설정된다. 따라서, AC 전압이 공급되었을 때, 방전 저항(320)을 도통시키지 않고, 저항(321)과 저항(322) 및 저항(323)에 의해 전력이 소비된다.

이러한 경우에, 저항(321, 322, 323)의 저항값을 충분히 크게 설정하면, 종래보다 방전 저항에 의한 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 예를 들면, 종래의 방전 회로에서 X 커패시터(40)의 용량이 1.0㎌이면, 요구되는 방전 저항(20)은 1㏁일 것이다. 상용 AC 전원의 AC 전압이 AC 230V이면, 방전 저항(20)에 의한 소비 전력은 약 52.9㎽이다. 본 실시예에 따르면, X 커패시터(140)의 용량이 1.0㎌, 저항(321)이 30㏁, 저항(322)이 20㏁, 저항(323)이 1.3㏁, AC 전압이 AC 230V인 경우, 저항(321, 322, 323)에 의한 소비 전력의 합계는 약 4.25㎽이다. 본 실시예에 따른 소비 전력의 저감 효과는 약 48.65㎽(약 52.09㎽ - 약 4.25㎽)로서 산출될 수 있다.

한편, AC 플러그가 제거되었을 때, AC 플러그의 수형 피팅의 양단 전압을 1초 이내에 소정의 전압 이하로 하는 것이 요구될 수 있다. AC 플러그의 제거 순간에는, X 커패시터(140)에 전하가 축적되어 있고, X 커패시터(140)의 양단 전압은 대략 X 커패시터(140) 및 커패시터(341)의 용량과, 저항(322) 및 저항(323)의 저항값에 의해 정해지는 시상수로 감쇠된다. 그러나, 상술된 바와 같이, 저항(321)과 저항(322) 및 저항(323)이 큰 저항값으로 설정되어 있기 때문에, X 커패시터(140)의 양단 전압은 별로 감쇠되지 않는다.

한편, 커패시터(341)의 양단 전압은 시간의 경과에 따라 지수 함수적으로 상승한다. 스위치 소자(370)가 턴 온되는 임계값을 전압이 초과하면, 방전 저항(320)은 도통되게 된다. 따라서, X 커패시터(140)의 잔류 전하는 신속하게 방전될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 스위치 소자(370)가 턴 온되고, 방전 저항(320)에 의해 X 커패시터(140)의 잔류 전하에 대한 소정의 전압이 V_reg(본 실시예에 따르면, 60V가 설정됨)가 되며, 전압을 방전시키는 시간이 1초 이내로 되어야 한다. 이하에, 본 실시예에 따라 1초 이내에 잔류 전하를 방전시키는 방법을 상세하게 설명한다.

여기서, V_G(t)는 시간 t의 함수로서 AC 플러그의 제거 후의 스위치 소자(370)의 게이트 전위이고, C₁은 커패시터(341)의 용량이며, R₁은 저항(321)의 저항값이고, V_dc는 AC 플러그의 제거 순간(t=0)에서의 X 커패시터(140)의 양단 전압이다. 이러한 경우에, 시간 t의 함수로서 스위치 소자(370)의 게이트 전위인 V_G(t)는 식 (6)에 의해 얻어질 수 있다.

[식 (6)]

스위치 소자(370)가 턴 온될 때까지의 시간 t가 t_det와 같으면, t_det는 식 (7)에 의해 얻어질 수 있다.

[식 (7)]

여기서, 스위치 소자(370)의 게이트-소스 전압인 V_G(t_det)는 V_G(t_det)=V_tr370on이다. 식 (7)로부터, t_det는 R₁, C₁ 및/또는 V_tr370on에 의존한다.

스위치 소자(370)가 턴 온된 후의 X 커패시터(140)의 양단 전압, 즉 AC 입력 라인 사이의 전압은 식 (8)에 의해 얻어질 수 있다.

[식 (8)]

여기서, 시간의 함수 V_CX(t)로서, C_X는 X 커패시터(140)의 용량이고, R₀는 방전 저항(320)의 저항값이다. 이러한 경우에, 식 (8)은, t=t_det로부터 다시 스위치 소자(370)가 턴 오프될 때까지의 기간 동안에 만족된다.

AC 플러그의 제거 후, V_CX(t)가 1초 이내에 소정의 전압 V_reg(60V) 이하로 되는 것이 요구될 수 있기 때문에, 방전 저항(320)의 저항값 R₀, 저항(321)의 저항값 R₁, 커패시터(341)의 용량 C₁, 스위치 소자(370)의 온 임계값 전압 V_tr370on이 다음 식을 만족하도록 설정된다.

도 9는 본 실시예의 방전 회로(300)가 동작했을 때의 동작 파형 및 타이밍을 도시한다. 도 9에 있어서, V_CX(t)는 X 커패시터(140)의 양단 전압이고, V_G(t)는 스위치 소자(370)의 게이트 전위이며, V_B(t)는 스위치 소자(371)의 베이스 전위이고, V_tr370on은 스위치 소자(370)가 턴 온되는 임계값 전압이며, V_reg(60V)는 전압이 1초 이내에 저감되도록 요구되는 소정의 전압이다. t=t_det는 스위치 소자(370)가 턴 온되는 시간이다.

(t_det - t_off)는 스위치 소자(370)가 온 상태에 있고 방전 저항(320)을 통해 X 커패시터(140)가 방전되고 있는 동안의 기간이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전압이 1초 이내에 V_reg 이하로 저감되도록 상수가 설정된다. 여기서, 저항(122)의 저항값은 R₂로 정의되고, 저항(323)의 저항값은 R₃로 정의된다. 본 실시예에 따르면, C_X=1.0㎌, C₁=0.1㎌, R₀=100㏀, R₁=30㏁, R₂=20㏁, R₃=1.3㏁, 상용 AC 전원의 AC 전압은 230V_ac이며, V_tr370on=4V, V_dc=300V, V_reg=60V이다. 이들 설정에 의해, 방전 회로(300)는 도 9에 도시된 바와 같이 동작하므로, AC 플러그의 제거 후, 1초 이내에 V_reg(60V) 이하가 얻어질 수 있다.

상술된 바와 같이, AC 플러그가 제거된 후에, X 커패시터의 잔류 전하가 신속하게 방출될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 종래의 방전 회로보다 소비 전력이 저감될 수 있다(약 48.65㎽의 저감 효과가 얻어질 수 있다).

본 실시예에 따르면, 저항 및 커패시터를 갖는 RC 적분 회로가 AC 플러그의 제거를 검출한다. 즉, RC 적분 회로가 필터로서 기능하므로, 일본 특허 공개 제2005-201587호와 같이 제로-크로싱 검출 회로가 검출하는 경우보다 외란 간섭에 대한 내성이 강해질 수 있다.

도 10은, 상용 AC 전원의 AC 전압에 노이즈가 중첩된 상태와, 종래의 제로-크로싱 검출 회로에 의한 검출 출력을 도시한다. 특히, 제로-크로싱 검출을 위한 임계값 부근에 노이즈가 중첩되는 경우에는, 도 10에 도시된 바와 같이 검출 출력의 신호의 하강 에지 및 선단 에지에서 출력이 변동될 수 있어, AC 플러그의 제거를 잘못 검출하고, 그리고/또는 AC 플러그의 제거의 검출이 지연될 가능성이 있다.

도 11은, 본 실시예의 구성에 있어서, 상용 AC 전원의 AC 전압에 노이즈가 중첩된 상태와, AC 플러그의 제거를 검출하기 위한 검출 출력을 도시한다. 검출 출력은, 예를 들면, 도 7에 있어서의 커패시터(341)의 양단 전압 V_C1(t)일 수 있다. 본 실시예에 따르면, RC 적분 회로가 필터로서 기능한다. 따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 AC 전압에 노이즈가 중첩된 경우에도, AC 플러그의 제거를 잘못 검출할 가능성이 감소될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 상용 AC 전원의 AC 전압에 노이즈가 중첩된 경우에도, AC 플러그의 제거가 정확하고 신속하게 검출될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 스위치 소자(371)는 전계 효과 트랜지스터(FET로도 지칭됨)이다. 그러나, 스위치 소자(371)는 npn형 트랜지스터, pnp형 트랜지스터, 트라이액(triac) 등의 전류를 흐르게 할 수 있는 임의의 스위치 소자일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 정류기(160, 161)는 서로 접속된 캐소드를 갖는다. 그러나, 이들의 애노드가 접속될 수 있고, 정류기의 캐소드는 AC 입력 라인에 접속될 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 도 12에 도시된 바와 같이 방전 회로를 형성하면, 접점 c와 컨버터의 양의 단자 사이의 전위 V_half(t)의 값은 도 13에 도시된 바와 같이 되어, 상술된 바와 같은 동작과 실질적으로 동등한 동작이 되게 한다.

다음으로, 제4 실시예에 대해서 설명한다.

도 14는 제4 실시예에 따른 방전 회로를 도시한다. 제4 실시예의 방전 회로에 있어서, 필터 회로(402)의 출력 전압은 비교 유닛인 비교기(406)에 의해 기준값(기준 전압)(405)과 비교되고, 출력 전압이 기준값(기준 전압)(405) 이상이면, 포토커플러(photocoupler)(407)를 통해 방전 저항(420)이 턴 온되어 방전한다. 신호를 전달하기 위한 전달 유닛인 포토커플러(407)는 포토다이오드(466)와 포토트랜지스터(470)를 포함한다. 저항(424)은 포토다이오드(426)의 순방향 전류를 정하기 위한 저항이다.

본 실시예에 따르면, 제3 실시예와 마찬가지로, 상용 AC 전원의 AC 전압이 입력될 때, 방전 저항(420)을 포함하는 방전 회로가 동작하지 않도록 하여, 고저항 회로에 의해 동작을 구현하고 소비 전력을 저감시킨다. 제3 실시예에 따른 도 9의 방전 회로의 동작 파형에 있어서, 스위치 소자(370)(도 7)를 턴 온시키기 위한 임계값 전압 V_tr370on은, 비교기(406)의 양의 단자의 기준 전압(405)으로 치환되어, 제3 실시예에 따른 동작과 동등한 동작(도 14의 방전 회로의 동작)을 할 수 있게 된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 제3 실시예와 마찬가지로, AC 플러그가 제거된 후에, X 커패시터의 잔류 전하가 신속하게 방출될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 종래의 방전 회로보다 소비 전력이 저감될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 저항 및 커패시터를 포함하는 RC 적분 회로가 AC 플러그의 제거를 검출한다. 즉, RC 적분 회로가 필터로서 기능하므로, 일본 특허 공개 제2005-201587호에서와 같은 제로-크로싱 검출 회로에 의한 검출보다 외란 간섭에 대한 내성이 강해질 수 있다.

제3 실시예에 따르면, 스위치 소자(370)를 턴 온시키는 임계값 전압의 변동이 방전 회로에 의한 동작에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 있다. 한편, 제4 실시예에 따르면, 방전 회로가 기준 전압(405)으로 제어된다. 이는, 스위치 소자(470)를 턴 온시키는 임계값 전압의 변동에 의해 야기되는 동작 점의 변동을 저감시킬 수 있다.

다음으로, 제5 실시예에 대해서 설명한다.

도 15는 제5 실시예에 따른 방전 회로를 도시한다. 제3 실시예와 마찬가지로, 상용 AC 전원의 AC 전압이 공급될 때, 방전 저항(520)을 포함하는 방전 회로가 동작하지 않도록 하여, 고저항 회로에 의해 동작을 구현하고 소비 전력을 저감시킨다.

도 15를 참조하면, 평활 커패시터(142)의 음(negative)의 단자와 접점 c의 양단에, 상용 전압의 전파 정류 파형이 인가된다. 전파 정류 파형은 저항(522, 523)에 의해 분할되고, 분할된 전압은 CPU(508)에 입력된다. 예를 들면, 소정 기간에 있어서 전압의 변동량이 적을 때(AC 전압이 입력되지 않는 상태), CPU(508)는 전파 정류 전압이 아닌 것을 검출하고, AC 플러그가 제거되었다고 판단한다. 이러한 경우에, CPU(508)의 제어 하에, 스위치 소자(570)가 턴 온될 수 있다. 저항(525)은 스위치 소자(570)의 베이스 전류를 정한다. 스위치 소자(570)가 턴 온되면, X 커패시터(140)에 잔류하는 전하는 방전 저항(520)에 의해 방전된다. 스위치 소자(570)를 제어하기 위해, 본 실시예에 따르면 CPU(508)가 적용되며, 스위치 소자에 의한 동작을 제어할 수 있으면, ASIC 등의 임의의 디바이스가 CPU 대신에 이용될 수 있다.

상술된 바와 같이, 본 실시예에 따라서도, 제3 실시예와 마찬가지로, AC 플러그가 제거된 후에, X 커패시터의 잔류 전하가 신속하게 방출될 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 종래의 방전 회로보다 소비 전력이 저감될 수 있다.

다음으로, 제6 실시예에 대해서 설명한다.

도 16은 제6 실시예에 따른 방전 회로를 도시한다. 본 실시예는, 제2 실시예(도 5a)에 따른 방전 회로의 변형예이다. 상기 회로는 도 5a의 스위치 소자(트랜지스터)를 N채널 MOSFET(전계 효과 트랜지스터)로 치환함으로써 구현된다.

도 16의 MOSFET(2710)은 게이트 전압이 대략 2 내지 3V일 때 동작을 개시한다. 제너 다이오드(264)는 MOSFET(2710)의 최대 게이트 전압의 지나친 상승으로부터 MOSFET(2710)의 게이트를 보호하기 위한 항복 전압(breakdown voltage) 소자이다. 본 실시예에 따르면, 약 20V의 소자가 MOSFET의 게이트의 항복 전압에 대해 적용되고, 제너 다이오드(264)는 항복 전압에 따른 15 내지 20V의 소자이다. 제너 다이오드(266)는 도 6의 다른 MOSFET(2720)에 대해서 동일한 목적으로 설치된다. MOSFET(2710)에 의한 동작과 동작이 동일하므로, 설명은 생략한다. 본 실시예의 회로에 의한 동작은, 스위치 소자 주변의 회로 구성을 제외하고는, 제2 실시예에 의한 동작과 동일하므로, 동작의 설명은 생략한다. 본 실시예와 같이, 스위치 소자가 MOSFET에 의해 구성된 경우, 도 5와 같이 트랜지스터를 채용한 경우보다 저항(221)의 저항값이 높게 설정될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 방전 저항(방전 회로)에 의한 소비 전력이 저감될 수 있다.

[본 발명의 방전 회로를 갖는 전원의 적용예]

저전압 전원(low voltage power supply)은 상술된 실시예 중 어느 하나에 따르는 전원의 일례로서, 장치의 구동 유닛으로서 기능하는 모터 또는 제어 유닛인 컨트롤러(CPU와 메모리를 포함함)에 전력을 공급한다. 이러한 저전압 전원은, 예를 들면, 기록재에 화상을 형성하는 화상 형성 장치의 저전압 전원으로서 적용될 수 있다. 이하에, 화상 형성 장치의 저전압 전원으로서 전원이 적용되는 일례에 대해서 설명한다.

도 18a는 화상 형성 장치의 일례인 레이저빔 프린터의 개략적인 구성을 도시한다. 레이저빔 프린터(10)는, 화상 형성 유닛(11)에 의해 잠상이 형성되는 화상 담지체인 감광 드럼(12)과, 감광 드럼 상에 형성된 잠상을 토너로 현상하는 현상 유닛(13)을 포함한다. 감광 드럼(12) 상에 현상된 토너 화상은 카세트(14)로부터 공급된 기록 매체인 시트(도시되지 않음)에 전사되고, 시트에 전사된 토너 화상은 정착기(15)에 의해 정착되어 트레이(16)로 배출된다. 도 18b는 화상 형성 장치의 제어 유닛인 컨트롤러와, 전원으로부터 구동 유닛인 모터로의 전원 라인을 도시한다. 저전압 전원은, 화상 형성 동작을 제어하는 CPU(17a)를 갖는 컨트롤러(17)로의 전원, 또는 화상 형성을 위한 구동 유닛으로서 기능하는 모터(18a) 및 모터(18b)에 전력을 공급하는 저전압 전원으로서 적용 가능하다. 공급되는 전력은, 컨트롤러(17)에는 3.3V, 모터에는 24V일 수 있다. 예를 들면, 모터(18a)는 시트를 반송하는 반송 롤러를 구동하는 모터일 수 있고, 모터(18b)는 정착기(15)를 구동하는 모터일 수 있다. 화상 형성 장치용으로 저전압 전원이 적용된 경우에도, 상술된 실시예와 같이, AC 플러그가 제거된 후에, 저전압 전원의 X 커패시터의 잔류 전하가 신속하게 방출될 수 있다. 또한, 종래의 정전압 전원(constant voltage power supply)보다 소비 전력이 저감될 수 있다. 상술된 변형예 중 어느 하나에 따르는 전원은, 화상 형성 장치에 한정됨이 없이 전자 장치의 전원으로서 적용 가능하다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 예시적인 실시예들로 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하기의 특허청구범위의 범위는 이러한 변형과, 등가의 구조 및 기능을 모두 포괄하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.

Claims

상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압의 입력 라인 사이에 접속되는 노이즈 저감용의 제1 용량 소자의 전압을 방전시키는 방전 회로이며,
상기 입력 라인 사이에 접속되고 상기 제1 용량 소자의 전압을 방전시키도록 구성된 제1 방전 소자와,
상기 제1 방전 소자에 직렬로 접속된 스위치와,
상기 입력 라인 사이에 접속되고 상기 스위치를 턴 온 및 턴 오프시키도록 구성된 제2 용량 소자와,
상기 제2 용량 소자에 병렬로 접속되고 상기 제2 용량 소자의 전압을 방전시키도록 구성된 제2 방전 소자를 포함하고,
상기 AC 전압이 입력되지 않는 경우에, 상기 제1 방전 소자를 통해 상기 제1 용량 소자의 전압을 방전시키기 위해 상기 제2 용량 소자의 전압이 미리 정해진 값보다 더 커져 상기 스위치가 턴 온되는, 방전 회로.
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제1항에 있어서,
상기 제1 방전 소자는 제1 저항 소자이고,
상기 제2 방전 소자는 제2 저항 소자이고,
상기 방전 회로는 상기 제2 용량 소자에 직렬로 접속된 제3 저항 소자를 더 포함하고,
상기 제3 저항 소자의 저항값은 방전 소자 중 제1 저항 소자의 저항값보다 큰, 방전 회로.
제1항에 있어서,
상기 스위치는 양방향으로 전류를 공급할 수 있는 양방향 사이리스터(bidirectional thyristor)인, 방전 회로.
제1항에 있어서,
복수의 스위칭 유닛을 더 포함하고,
상기 복수의 스위칭 유닛은, 한 방향으로 전류를 공급하는 제1 트랜지스터와, 상기 제1 트랜지스터와 반대 방향으로 전류를 공급하는 제2 트랜지스터를 갖는, 방전 회로.
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상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압을 정류 및 평활화하여 전압을 출력하는 전원이며,
입력된 상기 AC 전압을 정류하는 정류 유닛과,
상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압에 대한 입력 라인 사이에 접속된 노이즈 저감용의 제1 용량 소자와,
상기 제1 용량 소자와 상기 정류 유닛 사이에 설치된 방전 회로를 포함하고,
상기 방전 회로는,
상기 입력 라인 사이에 접속되고 상기 제1 용량 소자의 전압을 방전시키도록 구성된 제1 방전 소자와,
상기 제1 방전 소자에 직렬로 접속된 스위치와,
상기 입력 라인 사이에 접속되고 상기 스위치를 턴 온 및 턴 오프시키도록 구성된 제2 용량 소자와,
상기 제2 용량 소자에 병렬로 접속되고 상기 제2 용량 소자의 전압을 방전시키도록 구성된 제2 방전 소자를 포함하고,
상기 AC 전압이 입력되지 않는 경우에, 상기 제1 방전 소자를 통해 상기 제1 용량 소자의 전압을 방전시키기 위해 상기 제2 용량 소자의 전압이 미리 정해진 값보다 더 커져 상기 스위치가 턴 온되는, 전원.
제13항에 따른 전원을 구비한 화상 형성 장치이며,
화상 형성 동작을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
상기 전원으로부터 상기 제어 유닛에 전압이 공급되는, 화상 형성 장치.
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제13항에 있어서,
상기 제1 방전 소자는 제1 저항 소자이고,
상기 제2 방전 소자는 제2 저항 소자이고,
상기 방전 회로는 상기 제2 용량 소자에 직렬로 접속된 제3 저항 소자를 더 포함하고,
상기 제3 저항 소자의 저항값은 방전 소자 중 제1 저항 소자의 저항값보다 큰, 전원.
제13항에 있어서,
상기 스위치는 양방향으로 전류를 공급할 수 있는 양방향 사이리스터인, 전원.
제13항에 있어서,
복수의 스위칭 유닛을 더 포함하고,
상기 복수의 스위칭 유닛은, 한 방향으로 전류를 공급하는 제1 트랜지스터와, 상기 제1 트랜지스터와 반대 방향으로 전류를 공급하는 제2 트랜지스터를 갖는, 전원.
화상 형성 장치이며,
화상을 형성하도록 구성된 화상 형성 유닛; 및
상기 화상 형성 장치에 전력을 공급하도록 구성된 전원을 포함하고,
상기 전원은 입력 AC 전압을 정류 및 평활화시켜 출력하도록 구성되고,
상기 전원은,
상기 입력 AC 전압을 정류하는 정류 유닛과,
상용 AC 전원으로부터 입력되는 AC 전압에 대한 입력 라인 사이에 접속된 노이즈 저감용의 제1 용량 소자와,
상기 제1 용량 소자와 상기 정류 유닛 사이에 설치된 방전 회로를 포함하고,
상기 방전 회로는,
상기 입력 라인 사이에 접속되고 상기 제1 용량 소자의 전압을 방전시키도록 구성된 제1 방전 소자와,
상기 제1 방전 소자에 직렬로 접속된 스위치와,
상기 입력 라인 사이에 접속되고 상기 스위치를 턴 온 및 턴 오프시키도록 구성된 제2 용량 소자와,
상기 제2 용량 소자에 병렬로 접속되고 상기 제2 용량 소자의 전압을 방전시키도록 구성된 제2 방전 소자를 포함하고,
상기 AC 전압이 입력되지 않는 경우에, 상기 제1 방전 소자를 통해 상기 제1 용량 소자의 전압을 방전시키기 위해 상기 제2 용량 소자의 전압이 미리 정해진 값보다 더 커져 상기 스위치가 턴 온되는, 화상 형성 장치.