KR102168873B1

KR102168873B1 - 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR102168873B1
Application number: KR1020200004121A
Authority: KR
Inventors: 이승규
Original assignee: (주)미래로택
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2020-10-22

Abstract

2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치가 개시된다. AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터에서 변환된 DC 전원에 의해 동작하며, 부하 램프의 턴온 및 턴오프를 제어하는 MCU를 구성한다. 상술한 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치에 의하면, 상용 교류 전원을 이용하여 IGBT 또는 FET(140)의 턴온/턴오프를 매우 짧은 주기로 반복하여 전등을 켜고 전등이 턴오프되는 동안 상용 교류 전원을 공급받아 전자식 스위치 기능 또는 IoT기능을 위한 전원으로 활용하도록 구성됨으로써, 3선식 전자 스위치가 아닌 2선식 전자 스위치로도 전자식 스위치 기능 또는 IoT기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치{POWER SUPPLY OF 2-WIRE ELECTRONIC SWITCH}

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치에 관한 것이다.

4차 산업혁명으로 인하여, 다양한 기기들이 IoT(Internet of Things)환경에 연결되어 무선 제어할 수 있는 시대로 접어들고 있다. 전등 스위치 역시 IoT기술을 도입하는 것이 현재의 추세이다.

다만, 다른 IoT기기와는 달리 IoT전등스위치의 경우 전등 ON시에 IoT전등스위치로 전원이 공급되지 않아 사용자가 설치하려면 별도의 전원선 연결 작업이 필요하다. 최근에는 사용자에 편리하도록 별도의 전원선 연결 작업 없이도 설치할 수 있는 2선식 IoT스위치가 개발되고 있지만 복잡한 비교회로를 사용하여 비교전압에 따라 턴온(Turn-on)/턴오프(Turn-off)하는 방식 또는 트랜스포머를 사용하여 턴온 시에는 트랜스포머를 통해 전원을 공급받고 턴오프 시에는 교류전원에서 전원을 공급받는 방식이 필요하다.

본 발명은 마이크로컨트롤러인 MCU(microcontroller unit)를 사용하여 제로 크로싱을 검출하고 턴온/턴오프하여 스위칭하는 방법이며 본 발명으로 기존방법을 단순화하여 활용도가 매우 넓어질 수 있다.

등록특허공보 10-1717013 공개특허공보 10-2016-0033808

본 발명의 목적은 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적에 따른 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치는, AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터; 상기 AC/DC 컨버터에서 변환된 DC 전원에 의해 동작하며, 부하 램프의 턴온 및 턴오프를 제어하는 MCU를 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 전등의 스위칭 이외에도 환풍기, 개폐기 등과 같이 스위칭이 필요한 기기를 제어하는 IoT 터치 스위치에 적용할 수 있다.

그리고 와이파이 모듈, 블루투스 모듈 또는 온/습도 센서가 구비되는 IoT 터치 스위치에 적용될 수 있다.

상술한 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치에 의하면, 상용 교류 전원을 이용하여 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 또는 FET(Field effect transistor)(140)의 턴온/턴오프를 매우 짧은 주기로 반복하여 전등을 켜고 전등이 턴오프되는 동안 상용 교류 전원을 공급받아 전자식 스위치 기능 또는 IoT기능을 위한 전원으로 활용하도록 구성됨으로써, 3선식 전자 스위치가 아닌 2선식 전자 스위치로도 전자식 스위치 기능 또는 IoT기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 또는 FET를 사용한 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치의 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2선식 전자 스위치의 전등 꺼짐 상태와 전등 켜짐 상태의 파형도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 또는 FET를 사용한 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치의 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2선식 IoT 스위치의 전체 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 또는 FET를 사용한 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치의 회로 구성도이고, 도 2는 2선식 전자 스위치의 전등 꺼짐 상태와 전등 켜짐 상태의 파형도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 또는 FET를 사용한 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치의 파형도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2선식 전자 스위치의 전원 공급장치(100)는 AC_L과 연결되어 있는 전등선과 AC_N선 간에 구비되는 브릿지 회로부(110), AC/DC 컨버터(120), 제로 크로싱 포토커플러(130), IGBT 또는 FET(140), MCU(150)가 포함하도록 구성될 수 있다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

브릿지 회로부(110)는 다이오드 브릿지 회로로 구성되며, 전등선과 AC_N 배선 간에 흐르는 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하고, 변환된 직류전원을 스위칭 소자가 온/오프 하면서 전등을 온/오프 시킬 수 있다.

여기서, 브릿지 회로부(110)는 IGBT 또는 FET(140)가 스위칭 할 수 있도록 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위해 적어도 하나 이상의 다이오드 또는 전자소자 등으로 구성될 수 있다.

그리고, AC/DC 컨버터(120)는 전등선과 AC_N배선간에 위치하고 브릿지 회로부, 제로크로싱 포토커플러와 병렬로 연결된다. 여기서, 브릿지 회로부 정류부에 있는 스위칭 소자 오프시 브릿지 회로부 정류부는 전위차가 발생하고 전등선과 AC_N배선은 역위상이 되어 AC/DC 컨버터(120)가 직류전원을 생성하게 되고 흐르는 직류전원은 MCU(150)를 위한 전원으로 이용하도록 구성될 수 있다. 또한 스위칭 소자 온시 브릿지 회로부 정류부는 전위차가 발생하지 않게 되고 전등선과 AC_N배선은 동위상이 되어 AC/DC 컨버터(120)가 직류전원을 생성할 수 없게 된다.

그리고, 제로 크로싱 포토커플러(130)의 발광소자는 전등선과 AC_N 배선간에 위치하고 브릿지 회로부, AC/DC컨버터와 병렬로 연결되어 구성될 수 있으며 수광소자의 콜렉터(collector)와 이미터(emitter)는 직류전원과 MCU(150)와 연결되어 구성될 수 있다. 제로 크로싱 포토커플러(130)는 전등선과 AC_N배선이 역위상 상태일 때 교류전류를 발광소자의 애노드에서 캐소드로 흐르게 하고 수광소자를 온시켜 직류전류를 콜렉터(collector)에서 이미터(emitter)로 흐르게 해서 Z_pulse지점에 전위차를 0[V]로 만든다. 또한, 전등선과 AC_N배선이 동위상 상태일 때는 교류전류가 발광소자를 통해 흐르지 않게 되고 수광소자는 발광소자로부터 신호를 받지 못해 오프 상태가 되며 Z_pulse지점에 전위차가 생겨 신호를 발생시킨다. 따라서, 제로크로싱 포토커플러(130)는 전등선과 AC_N배선간의 위상이 동위상이 될 때에만 신호를 생성할 수 있게 된다.

여기서, 제로 크로싱 포토커플러(130)의 발광소자는 전등선과 AC_N배선간에 바로 위치하지 않고 빠르고 정확한 신호전달을 위해 다수의 트랜지스터 또는 FET와 연결되어 구성될 수 있다.

또한, 전등선과 AC_N배선간에 다수의 트랜지스터 또는 FET를 연결하고, base 또는 gate를 이용하여 교류파형의 위상에 따라 제로 크로싱을 확인하는 신호를 만들 수 있으며 제로 크로싱 포토커플러(130)는 교류 전원과 직류전원을 전기적으로 분리하는 역할을 할 수 있도록 구성될 수 있다.

그리고 IGBT 또는 FET(140)는 스위칭 소자로서 교류 전원이 브릿지 회로부(110)를 통과하여 변환된 직류전원을 MCU(150)의 명령에 따라 턴 온/오프 할 수 있도록 구성될 수 있다.

여기서, IGBT 또는 FET(140)는 MCU(150)회로의 직류전원과 브릿지 회로부(110)를 통과하는 직류전원을 분리하기 위해서 포토 커플러(photo coupler) 또는 옵토 커플러(opto coupler)와 연결되어 구성될 수 있으며 IGBT 또는 FET(140)는 고속으로 동작하는 스위칭 소자로 대체될 수 있다.

또한, IGBT 또는 FET(140)는 스위칭 제어 시 MCU(150)의 명령에 따라 트레일링 에지(Trailing edge), 리딩 에지(leading edge), PWM(Pulse Width Modulation)등 다양한 제어를 할 수 있도록 한다.

그리고 MCU(150)는 AC/DC 컨버터(120)로부터 직류 전원을 공급받고, 제로 크로싱 포토커플러(130)와 IGBT 또는 FET와 연결되어 구성될 수 있다. 평상시 MCU(150)는 사용자 입력이 없을 때 IGBT 또는 FET(140)를 오프 상태를 만들고 전등을 오프 시킨다. 만약, 사용자의 스위치 입력신호를 받게 되면 IGBT 또는 FET(140)를 바로 온 시키지 않고 전등선과 AC_N배선간의 제로 크로싱 지점을 제로 크로싱 포토커플러(130)가 검출하기를 기다렸다가 제로 크로싱 지점이 검출이 되면 인터럽트로 즉각적으로 처리하여 IGBT 또는 FET(140)를 온시킨 후 다음 제로 크로싱이 검출되기 전에 IGBT 또는 FET(140)를 오프 시켜 전원을 공급받도록 한다.

또한, MCU(150)는 사용자의 스위칭 신호 입력을 받는데 구성되거나 무선모듈 또는 센서모듈과 연결되어 외부에서도 사용자가 무선으로 스위치를 제어하거나 센서 정보를 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.

3선식 전자 스위치에서는 동작을 위한 별도의 전원을 공급받도록 구성된다.

그러나, 본 발명에서는 2선식 전자 스위치이므로 별도의 전원을 공급받지 않으며, 2선식 구조에서 상용 교류 전원의 일부를 전자식 스위치가 전원으로 활용하도록 구성된다.

이를 위해 MCU(150)는 제로 크로싱 포토커플러(130)에서 제로 크로싱 지점을 검출하면 IGBT 또는 FET(140)의 게이트 단자에 신호를 인가하여 즉시 턴온 시키고, 소정 지연 시간(delay time) 이후에 신호 인가를 중지하여 IGBT를 턴오프 시키도록 구성될 수 있다.

MCU(150)는 이러한 동작을 반복 수행하도록 구성될 수 있다.

좀 더 구체적인 설명을 위해 도 2를 통해 전등의 꺼짐 상태(210)의 파형과 전등의 켜짐 상태(220)의 파형으로 나누어 설명한다.

전등의 꺼짐 상태(210)는 IBGT 또는 FET(140)가 차단되어 전등이 오프된 상태의 AC_Line과 제로 크로싱 포토커플러(130)의 파형을 나타낸다.

그리고 전등의 켜짐 상태(220)는 IBGT 또는 FET(140)가 도통되어 전등이 온 된 상태의 AC_Line과 제로 크로싱 포토커플러(130)의 파형을 나타낸다.

먼저, 도 1에서 IGBT 또는 FET(140)가 MCU(150)의 제어에 의해 턴오프되며, 전등이 오프(off)인 상태로 되고 전등선과 AC_N이 2선이 되어 전위차가 발생한다. 한국의 경우 상용 교류 전원인 220 [Vrms]의 전위차가 생기게 된다.

그리고, 도 2의 (A)에서 전등의 꺼짐 상태의 위 파형은 한국 규격인 220 [Vrms], 60 [Hz]의 상용 교류 전원에 따른 전압 파형이 나타난다. 60 [Hz]이므로 한 주기는 약 16.66 [ms]이며, 반주기는 약 8.33 [ms]이다.

도 2의 (B)에서 전등의 꺼짐 상태의 아래 파형은 위 상용 교류 전원의 전압 파형에서 전압이 0이 될 때마다 제로 크로싱이 검출되어 약 200 ㎲의 펄스가 출력됨을 알 수 있다.

이와 같이 전등이 꺼짐 상태일 때에는 AC_L과 연결되어 있는 전등선과 AC_N선이 서로 연결되지 않아 꺼짐 상태가 되며, 전등선과 AC_N선의 2선 양단 간에 전위차가 발생하기 때문에 AC/DC 컨버터(120)에 상용 교류 전원이 공급되어 직류 전원으로 변환할 수 있다.

그리고 도 2의 (A)의 전등의 켜짐 상태를 참조하면, 먼저 도 1에서 IGBT 또는 FET(140)가 MCU(150)의 제어에 의해 턴온 되며, 전등이 온(on)인 상태로 되고 전등선과 AC_N이 한선이 되어 전위차가 발생하지 않는다.

도 2의 (B)의 전등의 켜짐 상태의 위 파형은 한국 규격인 220 [V], 60 [Hz]의 상용 교류 전원에 따른 전압 파형을 나타낸다. 60 [Hz]이므로 한 주기는 16.66 ms이며, 반주기는 8.3 ms이다.

앞서 언급한 바와 같이 AC_L과 연결되어 있는 전등선과 AC_N선이 서로 연결되어 양단 간의 전위차가 발생하지 않으므로, 위 파형도처럼 전위가 검출되지 않는다. 그리고 제로 크로싱 포토커플러(130)의 다이오드에 전류가 흐르지 않아 제로 크로싱 지점이 지속적으로 검출되므로 아래 파형도처럼 약 12 [V]의 직류 파형이 지속적으로 출력된다.

이와 같이 전등이 켜짐 상태일 때에는 전등선과 AC_N선이 서로 연결되어 켜짐 상태가 되며, 전등선과 AC_N선의 2선 양단 간에 전위차가 발생하지 않기 때문에 AC/DC 컨버터(120)에는 상용 교류 전원이 공급될 수 없다.

위와 같이 전등 꺼짐 상태에서는 AC/DC 컨버터(120)가 상용 교류 전원의 공급을 받기 때문에 터치 입력과 그에 따른 동작을 하는 데 필요한 전원을 이용할 수 있지만, 전등 켜짐 상태에서는 AC/DC 컨버터(120)가 상용 교류 전원을 공급받지 못하여 직류 전원을 MCU(150)에 공급할 수 없다.

이에, 본 발명에 따른 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치(100)는 전등 켜짐 상태를 도 2의 (B)의 전등 켜짐 상태와 같이 동작시키지 않는다. 도 1에서, MCU(150)는 제로 크로싱 포토커플러(130)의 제로 크로싱 신호를 인터럽트로 처리하여 즉시 IGBT 또는 FET(140)를 턴온시켜 전등이 켜지면 소정의지연 시간(delay time) 후 IGBT 또는 FET(140)를 턴오프시켜 전등을 끄고, 다시 제로 크로싱 포토커플러(130)의 제로 크로싱 신호를 인터럽트로 처리하여 IGBT 또는 FET(140)를 턴온시켜 전등을 켜고 소정의 지연 시간 후 IGBT 또는 FET(140)를 턴오프시켜 전등을 끄는 동작을 반복하도록 구성된다. 지연 시간은 상용 교류 전원의 반주기인 8.3 ms이내의 시간정도의 매우 짧은 시간을 두어 항상 켜져 있는 것으로 인식될 수 있다.

구체적으로, 도 3의 파형도와 같이 나타날 수 있다.

도 3의 파형도는 MCU(150)에 의해 빠르게 스위칭하고 있는 상태의 AC_Line과 제로 크로싱 포토커플러의 파형을 나타낸다.

도 3의 파형도와 같이 전등 켜짐 상태에서는 전등 켜짐과 전등 꺼짐이 빠르게 반복되게 된다. 아래 파형도에서 전등 켜짐 상태 동안은 전등에 전원이 공급되지만 전등이 꺼지는 동안은 AC/DC 컨버터(120)로 전원이 공급되어 터치 동작이나 IoT기능과 같은 기타 다른 회로 동작이 가능해지게 된다.

AC/DC 컨버터(120)는 교류 전원을 입력받아 이를 직류 전원으로 변환하여 동작하도록 구성된다.

이에, 전등 켜짐 상태와 전등 꺼짐 상태가 빠르게 반복하면서 AC/DC 컨버터(120)는 상용 교류 전원의 공급을 받을 수 있게 된다. 즉, 2선식 전자 스위치에서도 스위칭이 가능하게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 스위치의 전체 구성도를 나타낸다.

IoT 스위치(200)는 전등 제어 모듈(210), 무선 모듈(220), 센서 모듈(230), 사용자 입력 모듈(240)을 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고, 전등 제어 모듈(210)은 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치(100)를 포함하되 전등을 포함하는 기기의 스위칭을 위한 다수의 스위칭 소자가 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고, 무선 모듈(220)은 무선제어를 위해 구성될 수 있다.

여기서, 무선 모듈(220)은 와이파이 모듈, 블루투스 모듈 등과 같이 무선통신을 하기위한 모듈을 의미하며 이중 적어도 하나 이상의 무선모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 센서 모듈(230)은 내부 환경정보를 사용자에게 제공하기 위해 구성될 수 있다.

여기서, 센서 모듈(230)은 온도 센서, 습도 센서, 미세먼지 센서, 이산화 탄소센서 등과 같은 환경정보를 얻기 위한 센서를 의미하며 이중 적어도 하나이상의 센서 모듈(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적인 설명으로, 센서 모듈(230)로 온/습도 센서를 적용한 경우 IoT스위치(100)이 설치되는 방안의 온도 습도 데이터를 사용자가 휴대폰으로 확인할 수 있으며 화재 등과 같은 비상상황시에 급격히 올라가는 온도 습도 데이터를 MCU(150)가 확인하고 사용자의 휴대폰으로 알림을 보내거나, 방안 미세먼지 등 환경정보를 사용자가 확인하고 공기청정기를 온 시켜 방안 공기를 정화시킬 수도 있도록 응용될 수 있다.

그리고, 사용자 입력 모듈(240)은 기계식스위치 터치 스위치를 포함한 기타 스위치 기기를 포함하여 구성될 수 있다. 사용자 입력 모듈(240)은 기본적으로 전등 스위치입력이 적어도 1개이상 포함하여 구성될 수 있지만 전등 스위치입력 이외에도 부하를 온/오프 시킬 수 있는 기기들, 환풍기, 창문 개폐기 등의 스위치 입력에 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 전등 부하를 포함하는 2선식 IoT 스위치(200)의 전체 구성이 나타나 있다. 도 4의 전등 제어 모듈(210)에는 본 발명에 따른 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치(100)와 나머지 전등 등의 부하를 스위칭 소자로 제어하는 장치가 모두 사용될 수 있다.

여기서, 전등 제어 모듈(210)에는 다수의 부하를 제어하기 위해 적어도 하나이상의 스위칭 소자를 포함하여 구성될 수 있으며, 스위칭 소자는 직류전원에 사용되는 IGBT 또는 FET등의 소자가 될 수 있고 교류전원에 사용되는 TRIAC등의 소자 또는 RELAY등이 적용되어 구성될 수 있다.

도 4에서, IoT구성이 접목된 스위치가 이용될 수 있음을 나타낸다. 스위치에는 IoT 구성으로서 전등제어 모듈(210), 무선 모듈(220), 센서 모듈(230) 또는 사용자입력 모듈(240)이 구비될 수 있다.

IoT 스위치(200)는 온도와 습도를 감지할 수 있으며, 사용자의 휴대폰에서는 IoT 스위치(200)에서 감지되는 온도와 습도를 와이파이 통신이나 블루투스 통신을 통해 수신하여 확인할 수 있도록 구성될 수 있다. 인터넷 접속이 되지 않는 환경에서는 블루투스 통신을 통해 휴대폰으로 리모트 컨트롤(remote control)로서 사용될 수 있다.

휴대폰을 통해 온도와 습도를 실시간 모니터링하고, 온도가 급격히 올라가면 휴대폰 상에서 경고 메시지를 출력할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 전원 공급 장치
110: 브릿지 회로부
120: AC/DC 컨버터
130: 제로 크로싱 포토커플러
140: IGBT 또는 FET
150: MCU
200: IoT스위치
210: 전등제어 모듈
220: 무선 모듈
230: 센서 모듈
240: 사용자입력 모듈

Claims

전등선과 AC_N 배선 간에 흐르는 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 다이오드로 구성되는브릿지 회로부;
교류전원을 DC 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터;
교류 파형의 위상에 따라 제로 크로싱 지점을 검출하여 제로 크로싱 신호를 생성하는 제로 크로싱 포토커플러;
IGBT 또는 FET로 구성되며, 상기 브릿지 회로부를 통해 변환된 직류전원을 MCU의 명령에 따라 턴온 또는 턴오프하는 스위칭 소자;
상기 AC/DC 컨버터에서 변환된 DC 전원에 의해 동작하며, 제로 크로싱 신호에 따라 부하 램프의 턴온 및 턴오프를 제어하는 MCU를 포함하고,
상기 AC/DC 컨버터는,
상기 전등선과 상기 AC_N 배선 간에 위치하고, 상기 브릿지 회로부 및 상기 제로 크로싱 포토커플러와 병렬 연결되도록 구성되며,
상기 제로 크로싱 포토커플러는,
발광소자가 상기 전등선 및 상기 AC_N 배선 간에 위치하고 상기 브릿지 회로부 및 상기 AC/DC컨버터와 병렬로 연결되도록 구성되며, 수광소자의 콜렉터(collector) 및 이미터(emitter)가 직류전원과 상기 MCU와 연결되도록 구성되며,
상기 제로 크로싱 포토커플러는,
상기 전등선과 상기 AC_N배선이 역위상 상태일 때 교류전류를 발광소자의 애노드(anode)에서 캐소드(cathode)로 흐르게 하고 수광소자를 턴온시켜 직류전류를 콜렉터(collector)에서 이미터(emitter)로 흐르게 해서 Z_pulse지점에서 전위차가 0[V]가 되게 하고, 상기 전등선과 상기 AC_N배선이 동위상 상태일 때는 교류전류가 발광소자를 통해 흐르지 않게 되고 수광소자는 발광소자로부터 신호를 받지 못해 오프 상태가 되며 Z_pulse지점에서 전위차가 생겨 제로 크로싱 신호를 생성하도록 구성되며,
상기 MCU는,
상기 제로 크로싱 포토커플러에서 제로 크로싱 신호가 생성되면, 상기 IGBT 또는 상기 FET의 게이트 단자에 신호를 인가하여 즉시 턴온(turn-on)시키고, 소정 지연 시간(delay time) 이후에 신호 인가를 중지하여 상기 IGBT 또는 상기 FET를 턴오프(turn-off)시키도록 구성되며,
상기 MCU는,
전등 동작을 위한 IoT 터치 스위치의 터치 입력이 없을 때 상기 IGBT 또는 상기 FET를 오프 상태로 두어 전등을 오프시키고, 상기 IoT 터치 스위치의 터치 입력이 있을 때 상기 IGBT 또는 상기 FET를 즉시 턴온시키지 않고 상기 제로 크로싱 지점이 검출되어 제로 크로싱 신호가 생성되면 상기 IGBT 또는 상기 FET를 즉시 턴온시키도록 구성되며, 상기 IoT 터치 스위치가 동작을 위한 전원을 공급받을 수 있도록 하기 위해 다음 제로 크로싱 지점이 검출되기 전에 상기 IGBT 또는 상기 FET를 턴오프시키도록 구성되는 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
환풍기 또는 개폐기를 포함하는 전원 기기의 스위칭 동작을 제어하기 위한 IoT 터치 스위치에 적용되는 것을 특징으로 하는 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
와이파이 모듈, 블루투스 모듈 또는 온/습도 센서가 구비되는 IoT 터치 스위치에 적용되는 것을 특징으로 하는 2선식 전자 스위치의 전원 공급 장치.