KR0144540B1 - 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로 - Google Patents

스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로

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KR0144540B1 KR1019940021007A KR19940021007A KR0144540B1 KR 0144540 B1 KR0144540 B1 KR 0144540B1 KR 1019940021007 A KR1019940021007 A KR 1019940021007A KR 19940021007 A KR19940021007 A KR 19940021007A KR 0144540 B1 KR0144540 B1 KR 0144540B1
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Abstract

스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로가 개시되는바, 스위칭 파워 트랜스포머의 1차와 2차간의 스위칭 위상차이가 180°임을 이용하여 1차와 2차의 서지를 동시에 감소시키므로서 1차측 스위칭 트랜지스터의 온/오프시 발열을 줄이고 2차 정류 다이오드의 손상을 방지하기 위한 것이다.
특징적인 구성으로는 파워 트랜스포머의 1차측에서 스위칭 트랜지스터 오프시 드레인에 유기되는 1차 역방향 서지와 파워 트랜스포머의 2차측에서 파워 트랜스포머 구동시 2차 정류 다이오드의 애노드에 유기되는 높은 펄스의 서지를 동시에 감소시키기 위한 양방향 서지 제거용 컨덴서 두 개를 스위칭 트랜지스터의 드레인 단자와 2차 정류 다이오드의 애노드 단자에 직렬로 연결함에 있다.

Description

스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로
제1도는 종래의 서지 보호 회로.
제2도는 이상적인 스위칭 드라이브 신호의 출력 파형.
제3도는 이 발명의 따른 서지 보호 회로 실시예도.
제4도는 제3도의 양방향 서지 제거용 콘덴서에 흐르는 펄스 파형도.
제5도는 이 발명에 따른 1차 스위칭 펄스 파형도.
제6도는 이 발명에 따른 2차 스위칭 펄스 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 전압 2배기 20 : 스너버 회로
30 : 제1전원 전압 공급부 40 : 제2전원 전압 공급부
50 : 전원 전압 제어부 60 : 스위칭 드라이브부
70 : 양방향 서지제거수단 C1,C2 : 양방향 서지 제거용 콘덴서
이 발명은 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로에 관한 것으로 보다 상세하게는 스위칭 트랜스포머의 1차 권선과 2차 권선간의 스위칭 위상 차이가 180°임을 이용하여 1차 권선의 서지와 2차 권선의 서지를 동시에 감소시킬 수 있는 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로에 관한 것이다.
종래의 서지 보호 회로는 제1도와 같이 압력 교류 전원을 특정 전압으로 배가시키는 전압 2배기(10)가 파워 트랜스포머(T1)의 1차측 입력 단자에 연결되어 있고 스위칭 구동 신호를 게이트로 받아 트랜스포머의 동작을 제어하는 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자가 파워 트랜스포머(T1)의 1차측 제어 단자와 파워 트랜스포머(T1)의 1차 코일 양단에는 스위칭 트랜지스터(Q1) 오프시에 파워 트랜스포머(T1)에 의한 역방향 서지로부터 트랜지스터(Q1)를 보호하기 위한 스너버 회로(20)가 두 저항(R1),(R2)과 다이오드(D1)로 연결되어 있다.
그리고 파워 트랜스포머(T1)의 2차측 출력 단자에는 2차 정류 다이오드(D2)와 전류 에너지 저장 및 전달용 인덕터(L1)와 인덕터 양단의 평활용 콘덴서(C4),(C5)와 방전용 저항(R4)과 살기 2차 정류 다이오드(D2)에 병렬로 접속된 스너빙 콘덴서(C3)로 구성되어 트랜스포머 2차측 출력 전압을 제1전원 전압(R1+)으로 만들어 내는 제1전원 전압 공급부(30)가 연결되어 있고, 또한 상기 파워 트랜스포머(T1)의 2차측 중간 단자에는 2차 정류 다이오드(D3)와 평활용 콘덴서(C8)와 방전용 저항(R5)과 상기 2차 정류 다이오드(D3)에 병렬로 접속된 스너빙 콘덴서(C6)로 구성되어 트랜스포머 2차측 중간 출력 전압을 제2전원 전압(B2+)으로 만들어 내는 제2전원 전압 공급부(40)가 연결되어 있으며, 파워 트랜스포머(T1)의 2차측 접지단자에는 2차 정류 다이오드(D4)와 평활용 콘덴서(C7)가 연결되어 있다.
상기 제1전원 전압(B1+)의 에러 상태를 검출하여 스위칭 드라이브 신호의 스위칭 펄스 듀티를 조절하기 위한 전원 전압 제어부(50)가 제1전원 전압 공급부(30)으로부터 스위칭 드라이브로의 피드백 라인에 연결되어 있으며, 제1전원 전압 공급부(30)의 출력으로 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압을 조절하는 스위칭 드라이브부(60)가 구성되어 있다.
이러한 구성의 종래의 서지 보호 회로는 자유 전압을 위한 전압 2배기(10)에서 일정 전압이 파워 트랜스포머(T1)의 1차측 입력 단자에 인가되는 상태에서 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압에 따른 온/오프 동작으로 드레인에 500~600V의 높은 스위칭 펄스가 발생하여 파워 트랜스포머(T1)를 구동시킨다.
파워 트랜스포머(T1)가 구동되면 2차측 코일의 각 단자에 전압이 유기되어 제1전원 전압 공급부(30)와 제2전원 전압 공급부(40)에 제1전압 전원(B1+)과 제2전원 전압(B2+)이 만들어지게 된다.
이때 파워 트랜스포머(T1)의 2차측 출력 단자에 연결된 제1전원 전압 공급부(30)의 제1전원 전압(B1+)을 전원 전압 제어부(50)에서 검출하여 스위칭 드라이브부(60)로 피드백시켜 스위칭 트랜지스터(Q1) 구동을 위한 스위칭 펄스의 듀티를 조정하므로서 스위칭 드라이브부(60)의 출력 파형을 제2도와 같이 안정화시켜, 파워 트랜스포머(T1)의 1차측 양단에 연결된 스너버회로(20)는 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프될 때 파워 트랜스포머(T1)에 의한 역방향 서지로부터 스위칭 트랜지스터를 보호하게 되고, 제1전원 전압 공급부(30)와 제2전원 전압 공급부(40)의 2차 정류 다이오드(D2),(D3)는 그 양단에 병렬 접속된 스너빙 콘덴서(C3),(C6)들에 의해서 파워 트랜스포머(T1) 구동시 2차측 정류 다이오드(D2),(D3)의 애노드에 유가되는 높은 서지로부터 보호된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 기술에서는 자유 전압을 위한 전압 2배기를 사용하기 때문에 파워 트랜스포머를 구동시키는 스위칭 트랜지스터의 드레인에 500~600V의 높은 스위칭 펄스가 발생하여 이 스위칭 펄스로 파워 트랜스포머를 구동시키게 되면 2차측 정류 다이오드의 애노드에 높은 서지가 유가되고, 그러한 서지를 스위칭 트랜지스터의 드레인 단자의 스너버 회로와 2차 정류 다이오드의 스너빙 콘덴서를 사용하여 제서하고자 하였으나 높은 스위칭 펄스에 의한 서지와 파워 트랜스포머의 누설 인덕턴스에 의한 서지가 높은 경우 상기의 스너버 회로나 스너빙 콘덴서만으로는 서지에 대한 다이오드 보호가 어렵게 되었다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 스위칭 파워 트랜스포머의 1차 권선과, 2차 권선간의 위상차이가 180°임을 이용하여 1차 권선의 서지와 2차 권선의 서지를 동시에 감소시키므로서 2차 정류 다이오드를 파워 트랜스포머 온/오프시 발생하는 서지로부터 완전하게 보호할 수 있는 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지보호회로를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지보호회로의 특징은, 1차측에 인가된 전압을 권선비에 따라 2차측에 다수레벨의 전압을 유도하는 파워 트랜스포머와, 상기 파워 트랜스포머의 1차측에 제공되는 전원의 공급을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 모드 파워 써플라이에 있어서; 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 파워 트랜스포머 2차측 정류 다이오드의 애노드의 사이에 양방향 서지제거수단을 부가하여 구성된 점에 있다.
이하, 이 발명에 따른 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제3도는 이 발명의 실시에 따른 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로를 나타내고 있으며
제1도의 동일한 참조 번호는 동일한 부품을 표시한다.
제3도에 도시된 바와 같이, 자유로운 입력 전압을 위한 전압 2배기(10)를 사용하여 파워 트랜스포머(T1)의 1차측에 일정 전압을 인가하고, 파워 트랜스포머(T1)의 2차측 전원 전압을 전원 전압 제어부(50)에서 검출하여 파워 트랜스포머 구동 제어를 위한 스위칭 펄스의 듀티비를 조절하며, 듀티비가 조절된 스위칭 펄스를 위칭 드라이브부(60)의 스위칭 구동 신호를 게이트로 받아 파워 트랜스포머(T1)의 동작을 제어하는 스위칭 트랜지스터(Q1)를 드레인 단자를 통해 파워 트랜스포머(T1) 1차측 제어 단자로 연결하고, 상기의 파워 트랜스포머(T1) 1차측 제어 단자로 연결하고, 상기의 파워 트랜스포머(T1) 양단에는 파워 트랜스포머에 의해 트랜지스터로 유기되는 역방향 서지를 감소시키는 스너버 회로(20)를 접속하여 구성한다.
그리고, 파워 트랜스포머(T1) 2차측 출력 단자에는 2차 정류 다이오드(D2)와 전류 에너지 저장 및 전달용 인덕터(L1)와 인덕터 양단의 평활용 콘덴서(C4),(C5)와 방전용 저항(R4)과 상기 2차 정류 다이오드(D2)에 병렬로 접속된 스너빙 콘덴서(C3)로 구성되어 파워 트랜스포머 2차측 출력 전압을 제1전원 전압(B1+)으로 만들어내는 제1전원 전압 공급부(30)를 연결하며, 또한 상기 파워 트랜스포머(T1)의 2차측 중간 단자에는 2차 정류 다이오드(D3)와 평활용 콘덴서(C8)와 방전용 저항(R5)과 상기 2차 정류 다이오드에 병렬로 접속된 스너빙 콘덴서(C6)로 구성되어 파워 트랜스포머의 2차측 중간 출력 전압을 제2전원 전압(B2+)으로 만들어 내는 제2전원 전압 공급부(40)를 연결하고 파워 트랜스포머의 2차측 접지 단자에는 2차 정류 다이오드(D4)와 평활용 콘덴서(C7)를 연결하여 구성한다.
그리고, 이 발명에서의 특징으로서 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 오프시 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 파워 트랜스포머로부터 역방향으로 유기되는 서지와 파워 트랜스포머(T1) 구동시 2차 정류 다이오드(D2)의 애노드에 유기되는 높은 펄스의 서지를 동시에 감소시키기 위한 양방향 서지제거수단(70)을 파워 트랜스포머(T1) 1,2차측의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자와 2차 정류 다이오드(D2)의 애노드 단자 사이에 연결하여서 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로를 구성한다.
상기에서 양방향 서지제거수단은 파워 트랜스포머(T1)의 1차 권선과 2차 권선 간의 스위칭 위상차가 180°인 것을 이용하여 두 개의 콘덴서(C1),(C2)를 직렬로 접속하여 구성함이 바람직하다.
제4도는 이 발명에 따른 양방향 서지 제거용 콘덴서에 흐르는 펄스 파형도이고, 제5도는 이 발명에 따른 파워 트랜스포머 1차 스위칭 펄스 파형도이고, 제6도는 이 발명에 따른 파워 트랜스포머의 2차 스위칭 펄스 파형도이다.
이상에서와 같은 구성을 참조하여 이 발명에 따른 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제3도에서와 같이 자유 전압을 위한 전압 2배기(10)에 의하여 입력 전압과 관계없이 파워 트랜스포머(T1)의 1차측에는 일전 전압(300V 정도)을 공급받고 상기 파워 트랜스포머(T1)의 1차측 제어단자에 드레인이 접속된 스위칭 트랜지스터(Q1)는 스위칭 드라이브부(60)에서 제2도와 같이 정형된 드라이브 펄스 파형을 게이트 전압으로 받아 구동되어 전압 2배기(10)에서 전압을 공급받은 파워 트랜스포머(T1)를 온/오프로 스위칭한다.
이 때 파워 트랜스포머(T1)가 구동되면 2차측 권선의 각 단자에 전압이 유기되어 제1전원 전압 공급부(30)과 제2전원 전압 공급부(40)에 제1전원 전압(B1+)과 제2전원 전압(B2+)이 만들어지게 되며 상기의 제1 전원 전압(B1+) 출력을 전원 전압 제어부(50)에서 검출하여 스위칭 드라이브부(60)로 피드백시킴으로써 스위칭 트랜지스터(Q1)를 구동시키기 위한 스위칭 드라이브 펄스 파형의 듀티를 조정한다.
상기와 같은 스위칭 드라이브 펄스 파형으로 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온/오프되는 과정에서, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되는 경우 파워 트랜스포머(T1) 1차측 코일에 의해 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 유기되는 역방향 서지는 파워 트랜스포머(T1)의 1차측 양단에 연결된 스너버 회로(20)와 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인으로부터 2차 정류 다이오드(D2)의 애노드로 연결된 양방향 서지 제거용 콘덴서(C1),(C2)에 의해 제4도와 같은 피크전류를 흡수하여 제5도와 같이 서지가 감소된 스위칭 펄스 파형을 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에 인가하게 되며, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온(On)되면, 드레인 단자에 고압 펄스가 유기되어 파워 트랜스포머(T1)가 구동시 2차측 정류 다이오드(D2)의 애노드에 유기되는 높은 펄스의 서지는 제1전원 전압 공급부(30)와 제2전원 전압 공급부(40)의 2차 정류 다이오드(D2),(D3)에 각각 접속된 스너빙 콘덴서(C3),(C6)와 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인으로부터 2차 정류 다이오드(D2)의 애노드로 연결된 양방향 서지 제거용 콘덴서(C1),(C2)에 의해 제4도와 같은 피크 전류를 흡수하여 제6도와 같이 서지가 감소된 스위칭 펄스 파형을 2차 정류 다이오드(D2)의 애노드 단자에 인가하게 된다.
이상에서와 같이 이 발명에 따른 스위칭 모드 파워 써플라의 서지 보호 회로에 의하면 파워 트랜스포머의 1차 권선과 2차 권선간의 스위칭 위상차이가 180°임을 이용하여 1차 스위칭 트랜지스터의 드레인과 2차 정류 다이오드의 애노드에 양방향 서지 제거용 콘덴서 두 개를 직렬로 연결함으로써 1차 스위칭 펄스의 서지와 2차 다이오드의 서지를 감소시켜 스위칭 트랜지스터의 발열을 줄이고 2차 다이오드의 손상을 방지할 수 있는 유용함이 있다.

Claims (2)

1차측에 인가된 전압을 권선비에 따라 2차측에 다수 레벨의 전압을 유도하는 파워 트랜스포머와, 상기 파워 트랜스포머의 1차측에 제공되는 전원의 공급을 스위칭하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 트랜지스터의 스위칭 펄스의 듀티를 조정하는 스위칭 드라이브부로 구성되는 스위칭 모드 파워 써플라이에 있어서; 상기 스위칭 트랜지스터와 상기 파워 트랜스포머 2차측의 사이에 양방향 서지제거수단을 부가하여 구성하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호 회로.
제2항에 있어서; 상기 양방향 서지제거수단은 직렬로 구성된 다수의 캐패시터로 구성됨을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 써플라이의 서지 보호회로.
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