KR0129174Y1 - 이상 전압 보호회로 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 기기의 부하로 공급되는 동작 전압에 이상이 있을 경우에 동작 전압을 차단시켜 부하가 손상되지 않도록 하는 것이다.
본 고안은 저전압 검출부(7) 및 과전압 검출/동작정지 제어부(8)를 구비하고, PWM 제어부(6)에 안정된 동작전압을 공급하는 삼차코일(T13)의 유도 전압 레벨을 저전압 검출부(7) 및 과전압 검출/동작정지 제어부(8)에 인가하여 부하에 저전압 또는 과전압이 인가되는 지를 검출하며, 저전압 또는 과전압이 인가됨이 검출될 경우에 PWM 제어부(6)의 비교 전압 단자에 저전위를 인가하여 PWM 제어부(6)의 동작을 정지시키고, 동작전압을 차단시킨다.

Description

이상전압 보호회로
제1도는 본 고안의 이상전압 보호회로의 전체 구성을 보인 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전원부 2 : 동작전압 공급부
3 : 동작전압 궤환부 4 : 직류전압 변환부
5 : 레귤레이터 6 : PWM 제어부
7 : 저전압 검출부 8 : 과전압 검출/동작정지 제어부
AC : 교류전원 Q1: 스위칭 트랜지스터
Q2∼Q4: 트랜지스터 T : 트랜스
T11: 일차코일 T12: 이차코일
T13: 삼차코일 R1∼R8: 저항
D1∼D4: 다이오드
본 고안은 기기의 부하로 공급되는 동작전압에 이상이 있을 경우에 동작전압을 차단시켜 부하가 손상되지 않도록 하는 이상전압 보호회로에 관한 것이다.
컴퓨터 시스템 및 모니터 등의 기기를 비롯하여 직류 동작 전원을 필요로 하는 기기들은 전원 공급장치를 구비하고 있다.
전원공급장치가 항상 일정한 직류 전력을 발생하여 부하로 공급할 경우에 필요없이 많은 전력이 소모됨은 물론 고전력의 공급으로 인하여 부하가 손상되고, 동작이 불안정하게 된다.
그러므로 컴퓨터 시스템 및 모니터 등과 같이 안정된 전원을 필요로 하는 기기에서는 부하의 소비전력에 따라 전원을 공급하는 SMPS(Switching Mode Power Supply : 이하, 'SMPS'라고 약칭함) 장치를 사용하고 있다.
SMPS 장치는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 트랜스의 일차코일의 일측단자에 인가하고, 트랜스의 일차코일의 타측단자에는 스위칭 트랜지스터를 접속하여 스위칭 트랜지스터의 온 및 오프에 따라 일차코일에 인가된 직류전원이 이차코일로 유도되며, 이차코일로 유도된 전원을 다시 직류전원으로 변환한 후 부하에 동작 전압으로 공급함과 아울러 PWM(Pulse Width Modulation) 제어부로 궤환시키며, PWM 제어부는 궤환된 동작 전압의 레벨에 따라 스위칭 트랜지스터의 온 및 오프를 PWM 제어하여 부하의 전력 소모에 따라 항상 적정한 레벨의 동작 전압이 공급되게 하고 있다.
그러나 상기한 종래의 장치는 부하의 전원 사용 상태에 따라 안정되게 동작 전원을 공급할 수 있으나, 부하가 단선 또는 단락 등의 이상이 발생할 경우에도 계속 동작 전압을 공급하므로 부하가 오동작을 하여 안전사고가 발생함은 물론 화재가 발생하게 되는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.
따라서 본 고안의 목적은 부하가 단선 또는 단락되어 정격 레벨 이상의 전압 및 이하의 전압이 공급될 경우에 동작 전압을 차단시켜 부하가 손상되지 않도록 하는 이상전압 보호회로를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 이상전압 보호회로는 저전압 검출부 및 과전압 검출/동작정지 제어부를 구비하고, PWM 제어부에 안정된 동작전압을 공급하는 삼차코일의 유도 전압 레벨을 저전압 검출부 및 과전압 검출/동작정지 제어부에 인가하여 부하에 저전압 또는 과전압이 인가되는 지를 검출하며, 저전압 또는 과전압이 인가됨이 검출될 경우에 PWM 제어부의 비교 전압 단자에 저전위를 인가하여 PWM 제어부의 동작을 정지시키고, 동작전압을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 이상전압 보호회로를 상세히 설명한다.
제1도는 본 고안의 이상전압 보호회로의 전체 구성을 보인 회로도이다.
이에 도시된 바와 같이, 입력되는 교류전원(AC)을 정류 및 평활하여 1차 전압을 발생하는 다이오드(D1), 콘덴서(C1) 및 저항(R1)으로 된 전원부(1)와, 상기 전원부(1)의 출력전압을 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온 및 오프에 따라 일차코일(T11)에서 이차 및 삼차코일(T12)(T13)로 유도시키는 트랜스(T)와, 상기 이차코일(T12)의 유도 전압을 직류전압으로 변환하여 부하에 동작전원으로 공급하는 동작전압 공급부(2)와, 상기 동작 전압 공급부(2)의 출력 전압 레벨을 검출하여 궤환시키는 동작전압 궤환부(3)와, 상기 삼차코일(T13)의 출력전압을 직류전압으로 변환하는 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)로 된 직류전압 변환부(4)와, 상기 직류전압 변환부(4)의 출력전압을 정전압으로 변환하는 레귤레이터(5)와, 상기 전원부(1)의 출력전압으로 초기 동작하고 상기 레귤레이터(5)의 출력전압으로 안정되게 동작하면서 상기 동작전압 궤환부(3)의 출력신호에 따라 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 PWM 제어하는 PWM 제어부(6)와, 상기 직류전압 변환부(4)의 출력전압이 미리 설정된 제1 기준레벨 이하 인지를 검출하는 저항(R2∼R4), 다이오드(D3) 및 트랜지스터(Q2)로 된 저전압 검출부(7)와, 상기 직류전압 변환부(4)의 출력전압이 미리 설정된 제2 기준레벨 이상인지를 검출하고 제2 기준레벨 이상이거나 또는 저전압 검출부(7)가 제1 기준레벨 이하를 검출할 경우에 상기 PWM 제어부(6)의 동작을 정지시키는 저항(R5∼R8), 트랜지스터(Q3, Q4) 및 다이오드(D4)로 된 과전압 검출/동작정지 제어부(8)로 구성하였다.
이와 같이 구성된 본 고안의 이상전압 보호회로는 입력되는 교류전원(AC)이 전원부(1)의 다이오드(D1)를 통해 정류되고, 콘덴서(C1)에 의해 평활되어 직류 전압으로 변환된 후 트랜스(T)의 일차코일(T11)에 인가됨과 아울러 저항(R1)을 통해 PWM 제어부(6)에 초기 동작전압으로 공급된다.
여기서 PWM 제어부(6)는 예를 들면 칩번호 'KA3842B', 'KA3843B', 'KA3844B' 또는 'KA3845B'를 사용하는 것으로서 초기 동작전압이 공급됨에 따라 스위칭 펄스신호를 출력하여 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다.
그러면, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 스위칭 펄스신호에 따라 온 및 오프를 반복하게 되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온 및 오프를 반복하게 됨에 따라 일차코일(T11)에 인가된 직류전압이 이차코일(T12) 및 삼차코일(T13)로 유도된다.
이차코일(T12)로 유도된 전압은 동작전압 공급부(2)에서 직류 전압으로 변환되어 부하에 동작 전압으로 공급되고, 부하로 공급되는 동작 전압의 레벨을 동작 전압 궤한부(3)가 검출하여 PWM 제어부(6)로 궤환시키게 된다.
그리고 삼차코일(T13)로 유도된 전압은 직류전압 변환부(4)의 다이오드(D2)를 통해 정류되고, 콘덴서(C2)에 의해 평활되어 직류전압으로 변환되며, 변환된 직류 전압은 레귤레이터(5)에서 정전압으로 변환되어 PWM 제어부(6)에 안정된 동작 전압을 인가하게 된다.
그러면, PWM 제어부(6)는 레귤레이터(5)의 출력전압에 따라 안정되게 동작하면서 동작전압 궤환부(3)의 출력신호 레벨에 따른 PWM 신호를 발생하고, 발생한 PWM 신호에 따라 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온 및 오프되면서 트랜스(T)의 일차코일(T11)에 인가된 전압을 이차코일(T12) 및 삼차코일(T13)로 유도시켜 부하에 안정된 동작 전압이 인가되게 한다.
이와 같이 동작함에 있어서, 직류전압 변환부(4)에서 출력되는 직류전압은 저전압검출부(7) 및 과전압 검출/동작정지 제어부(8)의 저항(R2, R3)(R5, R6)에 의해 분할된다.
여기서, 부하에 단선 또는 단락 등의 사고가 발생할 경우에 동작 전압 공급부(2)에서 출력되는 동작 전압의 레벨이 정격 기준전압의 레벨보다 높거나 또는 낮아지게 되고, 이로 인하여 트랜스(T)의 일차코일(T11)에서 이차코일(T12)(T13)로 유도되는 전압의 레벨이 증감되므로 직류전압 변환부(4)에서 출력되는 직류전압의 레벨이 증감된다.
이때, 부하가 정상으로 동작하여 동작전압 공급부(2)가 정격 레벨의 기준전압을 공급하게 되고, 저항(R2, R3)으로 분할한 전압이 1차 기준 레벨 이상으로 되면, 다이오드(D3)가 차단 상태로 되어 트랜지스터(Q2)가 오프되고, 트랜지스터가(Q3)가 오프되며, 트랜지스터(Q4)가 오프되어 다이오드(D4)가 차단상태로 되므로 PWM 제어부(6)가 정상으로 동작하여 동작전압 궤환부(3)의 출력신호 레벨에 따른 PWM 신호를 출력하고 출력한 PWM 신호에 따라 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온 및 오프되어 부하에는 계속 동작전압을 인가하게 된다.
또한 부하가 정상으로 동작하고, 저항(R5, R6)으로 분할한 전압이 2차 기준 레벨 이하로 되면, 트랜지스터(Q2)의 베이스에 저전위가 인가되어 오프되고, 트랜지스터(Q3)가 오프되며, 트랜지스터(Q4)가 오프되어 다이오드(D4)가 차단상태로 되므로 PWM 제어부(6)가 정상으로 동작하여 동작전압 궤환부(3)의 출력신호 레벨에 따른 PWM 신호를 출력하고, 출력한 PWM 신호에 따라 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온 및 오프되어 부하에는 계속 동작전압을 인가하게 된다.
한편, 부하에 이상이 있어 동작전압 공급부(2)가 출력하는 동작전압이 정격 동작 전압보다 낮아지게 되면, 저항(R2, R3)으로 분할한 전압이 1차 기준 레벨 이하로 된다.
그러면, 상기와는 반대로 다이오드(D3)가 도통 상태로 되어 트랜지스터(Q2)가 온되고, 트랜지스터(Q3)가 온되므로 다이오드(D4)가 도통상태로 되고, PWM 제어부(6)의 비교전압 단자가 저전위로 되므로 PWM 제어부(6)의 동작이 정지되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되어 부하에 동작전압을 공급하지 못하게 된다.
그리고 부하에 이상이 있어 동작전압 공급부(2)가 출력하는 동작전압이 정격 동작전압보다 높아지게 되면, 저항(R5, R6)으로 분할한 전압이 2차 기준 레벨 이상으로 된다.
그러면, 트랜지스터(Q3)의 베이스에 고전위가 인가되어 온되고, 다이오드(D4)가 도통상태로 되며, PWM 제어부(6)의 비교전압 단자가 저전위로 되므로 PWM 제어부(6)의 동작이 정지되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되어 부하에 동작전압을 공급하지 못하게 된다.
이 때, 트랜지스터(Q3)가 온됨에 따라 트랜지스터(Q4)가 온되고, 전원부(1)에서 출력되는 직류전압이 저항(R7) 및 트랜지스터(Q4)를 통해 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가되므로 트랜지스터(Q3)가 계속 온되고, 이로 인하여 PWM 제어부(6)의 비교전압 단자가 계속 저전위로 되어 PWM 제어부(6)의 동작이 계속 정지되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 계속 오프되어 부하에 동작전압을 공급하지 못하게 되는 것으로 기기의 전원 스위치(도면에 도시되지 않았음)을 오프시킨 후 다시 온시켜야 부하에 다시 동작전압을 공급하게 된다.
이상에서와 같이 본 고안은 부하에 이상이 발생하여 정격 동작전압 이상 또는 이하가 공급되면, 동작전압을 차단시켜 부하의 동작을 정지시킴으로써 부하의 손상을 방지하고, 부하의 오동작을 방지하여 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 입력되는 교류전원(AC)으로 1차 전압을 발생하는 전원부(1)와, 상기 전원부(1)의 출력 전압을 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온 및 오프에 따라 일차코일(T11)에서 이차 및 삼차 코일(T12)(T13)로 유도시키는 트랜스(T)와, 상기 이차코일(T12)의 유도 전압을 직류전압으로 변환하여 부하에 동작전압으로 공급하는 동작전압 공급부(2)와, 상기 동작전압 공급부(2)의 출력 전압 레벨을 검출하여 궤환시키는 동작전압 궤환부(3)와, 상기 삼차코일(T13)의 출력 전압을 직류 전압으로 변환하는 직류전압 변환부(4)와, 상기 직류전압 변환부(4)의 출력 전압을 정전압으로 변환하는 레귤레이터(5)와, 상기 전원부(1)의 출력전압으로 초기 동작하고 상기 레귤레이터(5)의 출력전압으로 안정되게 동작하면서 상기 동작전압 궤환부(3)의 출력신호에 따라 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 PWM 제어하는 PWM 제어부(6)와, 상기 직류전압 변환부(4)의 출력전압이 미리 설정된 제1 기준레벨 이하인지를 검출하는 저전압 검출부(7)와, 상기 직류전압 변환부(4)의 출력전압이 미리 설정된 제2 기준레벨 이상인지를 검출하고 제2 기준레벨 이상이거나 또는 저전압 검출부(7)가 제1 기준레벨 이하를 검출할 경우에 상기 PWM 제어부(6)의 동작을 정지시키는 과전압 검출/동작정지 제어부(8)를 포함하는 이상 전압 보호회로.
  2. 제1항에 있어서, 저전압 검출부(7)는 직류전압 변환부(4)의 출력전압을 분할하는 저항(R2, R3)과, 상기 저항(R2, R3)으로 분할한 전압이 제1 기준레벨 이하일 경우에 도통상태로 되는 다이오드(D3)와, 상기 다이오드(D3)가 도통상태로 됨에 따라 온되어 저전압 검출신호를 출력하는 트랜지스터(Q2)로 구성됨을 특징으로 하는 이상 전압 보호회로.
  3. 제1항에 있어서, 과전압 검출/동작정지 제어부(8)는, 직류전압 변환부(4)의 출력전압을 분할하는 저항(R5, R6)과, 상기 저항(R5, R6)으로 분할한 전압이 제2 기준레벨 이상이거나 또는 저전압 검출부(7)가 저전압 검출신호를 출력할 경우에 온되는 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)가 온됨에 따라 PWM 제어부(6)의 동작을 정지시키는 다이오드(D4)로 구성됨을 특징으로 하는 이상 전압 보호회로.
  4. 제3항에 있어서, 과전압 검출/동작정지 제어부(8)는, 트랜지스터(Q3)가 온될 경우에 전원부(1)의 출력전압을 트랜지스터(Q3)에 인가하여 계속 온시키는 트랜지스터(Q4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이상 전압 보호회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000038016A (ko) * 1998-12-03 2000-07-05 윤종용 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기제어장치

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