KR0172862B1 - 스위칭 전원장치의 펄스 폭 제어 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력전원 전압의 변동 및 짧은 순간의 정전시에 스위칭 전원 회로를 보호하면서 안정된 출력을 시스템 회로에 공급하게 하는 스위칭 전원 장치의 펄스 폭 제어회로에 관한 것으로 종래 기술에서는 펄스 발생부(25)에서 최초 공급되는 스위칭 펄스폭은 전류 궤환이 이루어지지 않는 상태에서는 조정이 불가능하고 스위칭 전원 장치의 온타임이 최초에 크게 되어 스위칭 소자 및 트랜스의 전류, 전압치가 규격치 이상이 되어 회로 소자등의 소손이나 파괴를 가져왔으나 본 발명에서는 일정 전원을 공급하는 전원부(18)와 전원부(18)의 피크 전압과 기준 전압을 비교하는 펄스 폭 제어회로(19)와, 펄스 폭 제어회로(19)의 출력과 삼각파 발생기의 출력을 비교하여 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(25)와, 펄스 발생부(25)의 출력레벨에 따라 스위칭 소주(10)의 온타임을 제어하므로 마그네트론(MG)의 출력을 가감시키게 하는 스위칭 소자 구동부(16)를 구비하여 문제점을 해결한 것이다.

Description

스위칭 전원 장치의 펄스 폭 제어 회로

제1도는 종래 스위칭 전원장치의 시스템 회로도.

제2도는 본 발명의 펄스 폭 제어 회로가 구비된 스위칭 전원회로의 예시도.

제3도는 제2도의 요부 상세 회로도.

제4도는 본 발명의 마그네트론 동작 특성도.

제5도는 제3도의 인버터 각부 파형도.

제6도는 본 발명의 스위칭 소자측의 동작 상태 파형도.

제7도 (a)는 본 발명의 부하와 상용 입력과의 상관관계를 나타내는 참고도.

(b)는 본 발명이 적용된 회로에서 상용 압력변화에 따른 부하상태를 나타낸 도표.

제8도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 구성도.

제9도는 제8도의 실시예를 나타낸 회로도.

제10도는 제9도의 각부 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

18, 40 : 전원부 19, 42 : 펄스폭 제어회로

41 : 맥류 검출부 25 : 펄스 발생부

본 발명은 전자레인지와 같은 스위칭 전원 장치에 관한 것으로 특히 입력 전원 전압의 변동 및 짧은 순간의 정전시에 스위칭 전원회로를 보호하면서 안정된 출력을 시스템 회로에 공급하도록 하는 스위칭 전원 장치의 펄스폭 제어회로에 관한 것이다.

일반적으로 스위칭 전원장치는 SMPS(Swiching Mode Power Supply)로 알려져 있으며 이는 인버터 회로에 의해 상용 교류를 직류로 변화시키고 다시 직류를 교류로 변화시키는 장치이다.

종래의 스위칭 전원장치는 제1도와 같이 상용교류룰 정류 평활하는 정류회로(21). 정류 전원을 스위칭소자에 의해 부하인 마그네트론(MG)에 공급하는 스위칭 트랜스(23), 스위칭 트랜스(23)의 1차즉 코일을 스위칭 구동하는 트랜지스터(10), 스위칭 트랜스(23)에서 소정출력을 검출비교하여 펄스 발생부(25)로 보내는 검출비교부(22), 트랜지스터(10)에 구동펄스를 제공하는 펄스 발생부(25) 및 스위칭 소자 구동부(16)를 구비하여서 이루어진다.

이와같이 구성된 종래 기술의 동작 상태를 살펴보면 비교기(OP₁)의 (-)단에는 삼각파 발생기를 통하여 삼각파가 입력되고 (+)단에는 출력설정부(22a)에 의하여 기준 전압이 입력되면 비교기(OP₁)에서 이를 비교하여 구형파를 펄스 발생부(25)로 보낸다.

그러면 펄스 발생기(25)에서 펄스를 발생하여 스위칭 소자 구동부(16)를 구동시키므로 트랜지스터(10)가 온되어 마그네트론(MG)에 전력을 공급하게 된다.

이때 스위칭 트랜스(23)의 코일(L₁) 에 전류가 흐르면 저항(R₁)에 의해 전류량이 검출되어 비교기(OP₁)의 (-)단으로 입력된다.

따라서 비교기(OP₁)에서는 이 (-)단의 입력전압과 (+)단의 설정전압을 비교하여 하이 또는 로우레벨을 출력시키므로 비교기(OP₁)의 (+)단의 전압 레벨을 충전 또는 방전시켜 펄스폭을 조절할 수 있고, 이에따라 마그네트론(MG)의 공급 출력을 조절하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 있어서는 펄스 발생부(25)에서 최초 공급되는 스위칭 펄스폭은 전류 궤환이 이루어지지 않는 상태에서는 조정이 불가능하고, 이에따라 스위칭 전원장치의 온타임이 최초에 크게 되어 스위칭 소자 및 트랜스의 전류, 전압치가 규격치이상이 되기 쉬울 뿐만 아니라 시스템회로 소자등의 소손이나 파괴를 가져오게 되는 결점이 있다.

또한, 회로 동작중 순간 정전등에는 전류 궤환이 없는 상태로 펄스 폭이 길게 되어 상기와 같은 결점을 가져오게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로 스위치의 발전 초기 및 순간 정전 또는 과전압 인가시에 스위치가 안전하게 동작할 수 있게 하는 스위칭 전원장치의 펄스 폭 제어회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하에서 이와같은 목적을 달성하기 위한 본발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제2도는 본발명의 펄스 폭 제어회로가 구비된 스위칭 제어장치를 나타낸 것으로 상용 교류원을 직류로 변화시키는 전원부(18)와, 전원부(18)로부터 구동전원을 공급받아 펄스폭을 제어하는 펄스 폭제어회로(19)와, 마이컴(17)과 연결되어 펄스 폭 제어회로(19)에 의해 펄스를 발생시키는 펄스 발생부(25)와, 상용 교류를 정류 평활하는 정류회로(21)와, 정류전원을 스위칭 소자에 의해 부하인 마그네트론(MG)에 공급하는 스위칭 트랜스(23)와, 스위칭 트랜스(23)의 1차즉 코일을 스위칭 구동하는 트랜지스터(10)와, 트랜지스터(10)의 온, 오프를 제어하는 스위칭 소자 구동부(16)와, 스위칭 트랜스(23)에서 소정 출력을 검출 비교하여 상기 펄스 발생부(25)로 보내는 검출 비교부(22)와, 상기 스위칭 트랜스(23)의 2차즉 코일의 동기를 검출하여 펄스 발생부(25)로 보내는 동기 검출부(22a)를 구비하여서 이루어진다.

제3도는 제2도의 전원부(18)와 펄스폭 제어회로(19) 및 펄스 발생부(25)의 실시예를 나타낸 회로도로 전원부(18)는 교류를 직류로 변화시킨 후 평활시켜 일정전원을 출력시키는 전원 트랜스(30), 브릿지 정류기(31), 평활 콘댄서(32)(33), 레귤레이터(RE)를 구비하여 이루어진다.

그리고 펄스 폭 제어회로(19)는 기준저항(36)(37)과 가변저항(VR₁)과의 차를 비교하는 비교기(38), 다이오드(34)(Do), 콘덴서(35)(Co), 저항(39)(Ro)등으로 이루어지며, 펄스 발생부(25)는 (+)단에 마이콤(17)으로부터 다이오드(D₁₀~D₁₂)와 저항 (R₁₀~R₁₃), 콘덴서(C₁₁)가 접속되고 (-)단에 검출 비교부(22)의 가변 저항이 접속되는 비교기(OP₁)가 구비되고, 상기 비교기(OP₁)로부터 저항(R₁₄~R₁₆), 다이오드(D₁₃), 콘덴서(C₁₀)를 매개하여 비교기(OP₀)의 (+)단이 접속되며 (+)단에 삼각파 발생기가 접속되도록 이루어져 있다.

또한, 제8도와 제9도는 본발명의 또다른 실시예를 나타낸 것으로 브릿지 정류기(BG), 코일(L₁), 콘덴서(C₁)로 이루어져 일정 전원을 출력시키는 정류 전원부(40)와, 정류 전원부로부터 교류 맥류를 검출하는 저항(R₂~R₄), 제너 다이어드(ZD), 가변저항(VR₀)을 된 맥류 검출부(41)와, 상기 맥류 검출부(41)의 가변출력과 기준전압을 비교하여 펄스폭을 제어하는 저항(R₄~R₈), 비교기(OP), 콘데서(C₂), 제너 다이오드(ZD₂), 다이오드(D₁)로 이루어진 펄스 폭 제어회로(42)와, 상기 펄스 폭 제어회로(42)와 스위칭 소자 구동부(16)사이에 접속되어 펄스를 발생시키는 저항(R₉)(R₁₈~R₂₀), 비교기(OP₈), 다이오드(D₂), 콘덴서(C₆)로 이루어진 펄스 발생부(25)를 구비하여서 이루어진다.

이와 같이 구성된 본발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.

즉, 본발명은 제2도 및 제3도와 같이 전원부(18)에서의 전원 트랜스(30)출력은 브릿지 정류기(31)를 거쳐 맥류로 되면서 정류 다이오드(31)의 f측에서 펄스 폭 제어회로(19)의 다이오드(34), 콘덴서(35)에 의해 피크 전압을 얻는다. 이 피크 전압은 가변저항으로 전압 분배되어 연산증폭기(38)회로에 의해 비교되며 콘덴서(Co)로 그 출력이 안정환된다.

또, 이 출력은 펄스 발생부(20)의 연산증폭기(OP₀)비교입력을 가변시킨다.

이때, 펄스 발생부(25)의 연산증폭기(OP₀)는 상용 압력전압이 높은 경우 상기 펄스 폭 제어회로(19)의 출력이 논리φ로 되어 펄스 발생부(25)의 연산증폭기(OP₀) 비교 입력은 -레벨로 낮추게 되고, 연산증폭기(OP₀)의 출력은 스위칭 소자구동회로(16)를 거쳐 스위칭소자(10)의 온타임을 작아지게 한다.

그러므로, 부하측인 마그네트론은 그 출력을 낮추게 되는 것이다. 또, 마그네트론의 애노드(A), 캐소드(K)사이에 흐르는 전류를 Ibm이라 하면 이것은 전류 검출부(22)를 통해 궤환되어지고, 연산증폭기(OP₁)를 통해 출력 레벨이 클 경우 역시 연산증폭기(OP₀)의 -레벨을 낮추어서 회로를 안정화한다.

또, 제4도는 마그네트론의 애노드(A), 캐소드(K)간 전압 ebm 및 전류 Ib의 특성곡선으로서 전류 Ib를 정하면 전압 ebm은 자동으로 결정될 수 있다.

그러므로, 이러한 부하의동작조건을 고려한 펄스 발생부(25)의 출력조건을 설계할 수 있는 것이다.

또, 제5도는 본발명에 가해지는 상용전원이 순간 정전되었을 대 펄스 폭 제어회로(19)에서 출력이 논리φ로 되어지고 정상상태에서 다시 복구되는 것을 나타내었다.

또, 제6도는 펄스 발생부(25) 및 스위칭 소자(10) 등의 동작조건을 나타낸 파형도이다.

여기서, V_CE는 스위칭소자(10)의 콜렉터-에미터 전압이고, IC는 스위칭 소자(10)의 콜렉터 전류, V_BE는 스위칭소자(10)의 베이스 애미터 전압, V₀는 펄스 발생부(25)의 출력 신호이다.

그리고, 제7도 (a)는 상용 입력 전압에 따라 Vpp가 변하더라도 최대 온타임의 변화는 부화에서의 Ibm의 검출시간(t₂)을 일정하게 하여, Ibm과 함께 정전력 출력에 의해 부하가 전자렌지일 경우 입력전압에 변동없이 요리가 덜 익음 또는 너무 익음등을 없앨 수 있다.

또, (b)는 본 발명의 펄스 폭 제어회로(19)가 구비된 전자렌지의 시스템 전원회로에서 그 입력변동과 부하측의 변화과계를 실험예로서 나타낸 참고표이다.

한편, 제8도 및 제9도예의 제2실시예에선 맥류 검출부(41)에서 저항(R₂, R₃)으로 분압된 전압은 다시 저항(R₄) 및 가변저항(VR₀)으로 분압되어져서 펄스 폭 제어회로(42)측의 연산증폭기(OP)회로의 반전단자로 가해진다.

이때, 가변저항(VR₀)치는 연산증폭기(OP)의 출력단이 맥류 전압파의 정상 부근에서 논리φ 값을 유지하도록 설정되고, 이것이 논리φ의 출력시에는 펄스 발생부(25)의 연산증폭기(OP₈)의 비반전 입력이 방전되어져서 연산증폭기(OP₈)에서 출력되는 구형파 출력을 작게 하여 스위칭 소자 구동부(16)에 의한 스위칭소자(10)의 온타임은 짧게 유지시켜서 부하로 공급되는 전력을 줄이게 되는 것이다.

또, 맥류 검출부(41)에서의 맥류입력이 작을때는 펄스폭 제어회로(42)의 출력이 논리1로 되어 펄스 발생부(20)의 연산증폭기(OP₈)는 비반전단자의 전압이 상승하게 되어 스위칭 소자(10)의 구동 펄스폭을 넓히게 되는 것이다.

또, 이때의 각부 동작파형은 제10도에서와 같이 나타내었다.

이러한 본발명은 전자렌지등을 구동하는 스위칭 전원장치에서 입력전압 변동 및 순간 정전 등에 시스템 회로를 보호하여 안정적이게 구동할 수 있게 되어 이러한 회로의 신뢰성을 양호히 확보할 수 있는 유익한 특징이 있는 것이다.

Claims (1)

1. AC 전원 입력단에 접속되어 일정 직류전원을 공급하는 전원부(18)와, 상기 전원부로부터의 피크전압을 검출하여 기준전압과 비교하는 펄스폭 제어회로와, 상기 전원부와 펄스폭 제어회로 사이에 상기 전원부로부터의 교류맥류를 검출하여 입력전압의 레벨을 검출하는 맥류검출부와, 상기 펄스폭 제어회로의 출력과 삼각파발생기의 출력을 비교하여 펄스를 발생시키는 펄스발생부와,상기 펄스발생부의 출력레벨에 따라 스위칭소자의 온타임을 제어하므로 마그네트론의 출력을 가감시키게 하는 스위칭 소자구동부를 구비하여서 이루어진 스위칭 전원장치의 펄스폭제어회로.