KR0122729B1

KR0122729B1 - 전원공급장치의 과부하 검출회로

Info

Publication number: KR0122729B1
Application number: KR1019930022784A
Authority: KR
Inventors: 이동원
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1997-11-22
Also published as: KR950010966A

Abstract

본 발명은 전원공급장치(SMPS)의 과부하 검출회로에 관한 것으로, 전원공급장치에 있어서 일정부하 이상에서의 1차측의 스위칭 발진을 방지하기 위하여 2차측의 과부하를 검출하는 과부하 검출부와, 과부하 검출부의 과부하 검출시 턴오프되는 포토 커플러와, 과부하 검출부의 출력에 따라 1차측의 스위칭부를 제어하는 과부하 제어부를 구성하여 일정부하 이상에서 발생하는 1차측의 스위칭 발진을 억제하므로서 과부하시 1, 2차측의 회로소자를 보호할 수 있도록 함과 동시에 전원공급장치의 신뢰성을 향상시킨다.

Description

전원공급장치의 과부하 검출회로

제1도는 종래의 전원공급장치의 블럭도.

제2도는 본 발명의 블럭도.

제3도는 본 발명의 상세 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 다이오드 모듈 2 : 스너버

3 : 스위칭부 4, 5 : 정류부

6 : 오차전압 검출부 7, 20 : 포토 커플러

8 : 스위칭 제어부 10 : 과부하 검출부

30 : 과부하 제어부 TR1-TR4 : 트랜지스터

본 발명은 전원공급장치(Switching Mode Power Supply : 이하, SMPS라 칭함)의 과부하 검출회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SMPS의 2차측이 과부하시 1차측 스위칭용 트랜지스터의 발진을 제어하여 과부하를 방지하도록 한 전원공급장치의 과부하 검출회로에 관한 것이다.

일반적으로 SMPS는 출력측의 부하에 따라서 스위칭 주파수가 변하여 부하단속(Load Regulation)을 양호한 상태로 유지시켜 준다.

제1도는 이러한 종래의 SMPS를 나타낸 것으로, 기기에 전원이 공급되면 다이오드 모듈(1)을 통하여 각각의 회로소자에 전압이 공급되게 되며, 저항(R2)을 통하여 스위칭용 트랜지스터(TR1)에 베이스 구동전압이 공급되어 트랜지스터(TR1)가 턴온된다. 따라서 트랜스(T1)의 1차측(P1)에 전압이 축적됨과 동시에 트랜스(T1)의 1차측(P1)과 같은 방향으로 코일이 감겨진 트랜스(T2)의 1차측(P3)에도 전압이 유기되어 다이오드(D2) 및 저항(R6)을 통해 트랜지스터(TR1)의 베이스에 전류가 증가되게 되어 트랜지스터(TR1)를 계속 온상태로 유지시킨다.

트랜지스터(TR1)의 계속적인 온상태에 의해서 베이스 전류(IB)가 상대적으로 증가하므로 전류증폭률(hfe=IC/IB)이 감소하여 트랜지스터(TR1)는 급속히 턴오프상태가 된다. 이때, 2차측(P2), (P4)에 전압이 유기되어 정류부(4), (5)의 다이오드(D4-D7) 및 콘덴서(C3-C6)를 통해 정류 및 평활된 후, 각 출력단(Vout1-Vout4)에 공급된다.

그리고 2차측(P2), (P4)에 축적되어 있던 전압이 모두 출력단(Vout1-Vout4)으로 이송되면 다이오드(D4-D6)의 전류는 제로가 되고 다이오드(D4-D6)는 오프된다. 이순간 트랜스(T1), (T2)의 각 권선 전압은 제로가 되며 스위칭 트랜지스터(TR1)는 다이오드(D2) 및 저항(R6)을 통한 정궤환에 의해 다시 턴온된다. 따라서 상기와 같은 동작을 반복하여 각 출력단(Vout1-Vout4)에 필요로 하는 전압을 공급한다.

또한, 스너버(2)는 트랜스(T1)의 누설전류가 2차측(P2)으로 이송되지 않고 1차측(P1)에 잔존하므로 이를 제거하기 위한 것으로, 다이오드(D1)로 정류후, 콘덴서(C1)에 축적하며 저항(R1)으로 소모시켜 노이스 성분이 2차측(P2)으로 출력되는 것을 방지한다. 그리고 2차측(P2)의 다이오드(D4)에 연결된 제어 다이오드(ZD1)는 트랜지스터(TR1)의 파괴에 대비하여 2차측(P2)의 전압상승을 방지하기 위한 것이다.

한편, 2차측(P2), (P4)의 각 출력전압을 안정화시키기 위해 일정전압 이상 또는 이하의 전압이 오차전압검출부(6)에 검출되면 이를 포토 커플러(7)를 통하여 트랜지스터(TR2)를 제어하여 안정화시킨다. 일예로, 오차전압 검출부(6)에서 일정전압 이상이 검출되면 포토 커플러(7)의 포토 다이오드(PD1) 및 수광용 트랜지스터(Q1)가 턴온된다. 따라서 스위칭 제어부(8)의 트랜지스터(TR2)가 턴온되고 트랜지스터 (TR2)의 턴온에 따라 트랜지스터(TR1)가 턴오프되어 발진의 듀티 폭을 조정함으로써 안정화시킨다.

그러나 상기와 같은 종래의 SMPS에서는 오차전압 검출부를 이용하여 스위칭 트랜지스터를 제어하여 출력전압을 안정화시키기는 하나 일정부하 이상(쇼트상태)에서는 스위칭의 발진이 잘 멈추지 않아 스위칭 트랜지스터의 주변 부품이 파괴되게 되며, 이와 동시에 2차측에 상당히 높은 전압(규정전압의 약 5-10배)이 유기되어 2차측의 부품도 파괴되게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 SMPS의 과부하 검출을 위한 과부하 검출부를 구성하여 과부하시 1차측의 스위칭용 트랜지스터의 발진을 확실히 억제함으로써 과부하시 회로를 보호할 수 있도록 하는 전원공급장치의 과부하 검출회로를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 외부로부터 입력되는 교류전압을 정류하는 다이오드 모듈과, 상기 다이오드 모듈에 연결되며 노이스 성분을 제거하는 스너버와, 상기 스너버에 연결되어 1차측에 입력되는 전압을 변압하여 2차측에서 출력하는 제1트랜스와, 상기 다이오드 모듈에 연결되어 1차측에 입력되는 전압을 변압하여 2차측에서 출력하는 제2트랜스, 상기 다이오드 모듈 및 스너버에 연결되며, 일정주기로 스위칭 동작하여 상기 제1트랜스 및 제2트랜스의 1차측에 전류를 공급 및 차단시켜 주는 스위칭부와, 상기 다이오드 모듈 및 스위칭부에 연결된 제1 및 제2트랜스를 통하여 2차측에 유기되는 전압을 각각 정류하는 제1, 제2정류부와, 상기 제1 및 제2트랜스의 2차측의 전압을 안정화시키기 위해 2차측의 이상 전압을 검출하는 오차전압 검출부와, 상기 오차전압 검출부의 출력에 따라 턴온/턴오프되는 포토 커플러와, 상기 포토 커플러의 턴온/턴오프동작에 대응되게 상기 스위칭부를 스위칭 주기를 조절해주는 스위칭 제어부를 구비하는 전원공급장치에 있어서; 상기 제2정류부(5)에 연결된 전압분배용 제1 및 제2저항과; 상기 제1정류부에 연결된 역전류 방지용 다이오드와; 상기 다이오드에 연결된 콘덴서와; 제1저항 및 제2저항사이에 비반전 입력단(+)이 접속되고 상기 다이오드 및 콘덴서 사이에 반전 입력단(-)이 접속되어, 상기 제1트랜스의 2차측에 유기되는 전압이 상기 제2트랜스의 2차측에 유기되는 전압보다 작으면 하이 신호를 출력하고, 상기 제1트랜스의 2차측에 유기되는 전압이 상기 제2트랜스의 2차측에 유기되는 전압보다 크면 로우 신호를 출력하는 비교기와; 상기 비교기의 출력단에 베이스단이 접속되어, 상기 비교기의 출력이 하이 상태이면 턴온되고, 상기 비교기의 출력이 로우 상태이면 턴오프되는 스위칭용 트랜지스터; 상기 스위칭용 트랜지스터의 턴온/턴오프 동작에 대응되게 턴온/턴오프되는 포토 커플러와; 상기 스위칭부에 콜렉터측이 연결되고, 에미터단은 접지되며, 베이스단은 상기 포토 커플러의 출력단에 연결되어 상기 포토커플러가 턴온되면 턴오프되고, 상기 포토 커플러가 턴오프되면 턴온되어 상기 스위칭부의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭용 트랜지스터를 더 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명의 구성 블럭도를 나타낸 것으로, 제1도와 같은 종래의 전원공급장치에 트랜스(T2)의 2차측(P4)에 연결되어 트랜스(T1), (T2)의 2차측(P2), (P4)의 과전압을 검출하는 과부하 검출부(10)와, 과부하 검출부(10)에 연결되어 과부하 검출부(10)의 과부하 검출시 턴오프되는 포토 커플러(20)와, 포토 커플러(20)에 연결되어 포토 커플러(20)의 턴오프시 턴온되어 스위칭부(3)의 발진을 방지하는 과부하 제어부(30)를 더 구비하여 구성된다.

제3도는 제2도의 각 부(10-30)를 보다 상세히 나타낸 것으로써, 과부하 검출부(10)는 정류부(4) 및 오차전압 검출부(6)에 연결된 역전류 방지용 다이오드(D8) 및 전압을 일정시간 유지하기 위한 콘덴서(C7)에 반전 입력단(-)이 접속되고 정류부(5)에 연결된 전압분배용 저항(R10), (R11)에 비반전 입력단(+)이 접속되어 2차측(P2),(P4)의 과부하시 로우상태의 출력을 하는 비교기(COMP1)와, 비교기(COMP1)의 출력이 로우상태일 경우 턴오프되는 스위칭용 트랜지스터(TR3)로 구성되며, 과부하 제어부(30)는 포토 커플러(20)에 베이스측이 연결되고 스위칭부(3)에 콜렉터측이 연결된 스위칭용 트랜지스터(TR4)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에서는 제1도에 도시한 바와 같은 일반적인 SMPS의 동작설명은 종래 기술설명에서 기술하였으므로 생략하며, 본 발명에 관련된 부분만을 설명한다.

우선, 정상상태에서는 저항(R10), (R11)을 통해 분압되는 트랜스(T2)의 2차측(P4) 전압이 비교기(COMP1)의 비반전 입력단(+)에 입력되며, 이 경우에는 반전 입력단(-)의 전압레벨 보다 비반전 입력단(+)의 전압레벨이 높으므로 비교기(COMP1)는 항상 하이상태를 유지한다. 그러므로 트랜지스터(R3)가 턴온되며, 이에 따라 포토 커플러(20)의 포토 다이오드(PD2) 및 수광용 트랜지스터(Q2)가 턴온된다. 따라서 트랜지스터(TR4)에는 베이스 구동전위가 공급되지 않아 트랜지스터(TR4)는 턴온되지 못하므로 스위칭 트랜지스터(TR1)의 동작에는 아무런 영향을 미치지 않는다. 즉, 정상상태에서 본 발명은 SMPS의 동작에 아무런 영향을 주지 않는다. 그러나 상기와는 달리 출력측이 과부하 상태가 되면 트랜지스터(TR1)의 턴온주기가 길어지기 때문에 2차측(P2), (P4) 전압은 어느 일정 전압 이하로 내려가게 된다. 이때, 저항(R10), (R11)에 의해 분압되는 전압은 비교기(COMP1)의 반전 입력단(-)의 전압보다 낮게 되어 상기 비교기(COMP1)의 출력은 로우상태가 된다. 비교기(COMP1)의 출력이 로우상태가 됨에 따라 트랜지스터(TR3)도 턴오프 상태를 유지하게 되고, 이에 따라 포토 커플러(20)도 턴오프상태를 유지하게 된다. 따라서 트랜지스터(TR4)에는 저항(R3)을 통하여 베이스 구동전위가 공급되므로 트랜지스터(TR4)는 턴온 상태가 되어 스위칭 트랜지스터(TR1)를 오프시켜 발진을 멈추게 하여 1차측(P1), (P3) 회로소자를 보호하게 된다. 그리고 과부하상태에서 다이오드(D8)는 이 다이오드(D8)의 애노드측, 즉 포토 다이오드(PD2)나 오차전압 검출부(6)로 전류가 흐르는 것을 방지함과 동시에 콘덴서(C7)에 충전된 전압이 비교기(COMP1)의 반전 입력단(-)에 되도록 오랫동안 유지되도록 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 SMPS의 2차측에 2차측의 과부하를 검출하는 과부하 검출부를 구성하고 이 과부하 검출부의 출력에 따라 1차측의 스위칭부를 제어하는 과부하 제어부를 구성하여 일정부하 이상에서 발생하는 1차측의 스위칭 발진을 억제하므로서 과부하시 1, 2차측의 회로소자를 보호할 수 있게 되며, 이에 따라 SMPS의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고 종래에 1차측의 스위칭 트랜지스터의 보호를 위해 2차측에 추가 구성하던 제너 다이오드를 구성시키지 않아도 되게 된다.

Claims

외부로부터 입력되는 교류전압을 정류하는 다이오드 모듈(1)과, 상기 다이오드 모듈(1)에 연결되며 노이스 성분을 제거하는 스너버(2)와, 상기 스너버(2)에 연결되어 1차측(P1)에 입력되는 전압을 변압하여 2차측(P2)에서 출력하는 제1트랜스(T1)와, 상기 다이오드 모듈(1)에 연결되어 1차측(P3)에 입력되는 전압을 변압하여 2차측(P4)에서 출력하는 제2트랜스(T2), 상기 다이오드 모듈(1) 및 스너버(2)에 연결되며, 일정주기로 스위칭 동작하여 상기 제1트랜스(T1) 및 제2트랜스(T2)의 1차측(P1, P3)에 전류를 공급 및 차단시켜 주는 스위칭부(3)와, 상기 다이오드 모듈(1) 및 스위칭부(3)에 연결된 제1 및 제2트랜스(T1), (T2)를 통하여 2차측(P2), (P4)에 유기되는 전압을 정류하는 제1, 제2정류부(4), (5)와, 상기 2차측(P2) ,(P4)의 전압을 안정화시키기 위해 2차측(P2)의 이상 전압을 검출하는 오차전압 검출부(6)와, 상기 오차전압 검출부(6)의 출력에 따라 턴온/턴오프되는 포토 커플러(7)와, 상기 포토 커플러(7)의 턴온/턴오프동작에 대응되게 상기 스위칭부(1)를 스위칭 주기를 조절해주는 스위칭 제어부(8)를 구비하는 전원공급장치에 있어서 : 상기 제2정류부(5)에 연결된 전압분배용 저항(R10), (R11)과; 상기 제1정류부(4)에 연결된 역전류 방지용 다이오드(D8)와; 상기 다이오드(D8)에 연결된 콘덴서(C7)와; 상기 저항(R10) 및 저항(R11) 사이에 비반전 입력단(+)이 접속되고 상기 다이오드(D8) 및 콘덴서(C7) 사이에 반전 입력단(-)이 접속되어, 상기 트랜스(T1)의 2차측(P2)에 유기되는 전압이 상기 트랜스(T2)의 2차측(P4)에 유기되는 전압보다 작으면 하이신호를 출력하고, 상기 제1트랜스(T1)의 2차측(P2)에 유기되는 전압이 상기 제2트랜스(T2)의 2차측(P4)에 유기되는 전압보다 크면 로우 신호를 출력하는 비교기(COMP1)와; 상기 비교기(COMP1)의 출력단에 베이스단이 접속되어, 상기 비교기(COMP1)의 출력이 하이상태이면 턴온되고, 상기 비교기(COMP1)의 출력이 로우 상태이면 턴오프되는 스위칭용 트랜지스터(TR3); 상기 스위칭용 트랜지스터(TR3)의 턴온/턴오프 동작에 대응되게 턴온/턴오프되는 포토 커플러(20)와; 상기 스위칭부(3)에 콜렉터측이 연결되고, 에미터단은 접지되며, 베이스단은 상기 포토 커플러(20)의 출력단에 연결되어 상기 포토 커플러(20)가 턴온되면 턴오프되고, 상기 포토 커플러(20)가 턴오프되면 턴온되어 상기 스위칭부(3)의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭용 트랜지스터(TR4)을 더 구비함을 특징으로 하는 전원공급장치의 과부하 검출회로.