KR100193627B1 - 피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로 - Google Patents

Abstract

[목적]

본 발명은 스위칭소자의 전류 내력을 감소시켜 낮은 전류에 대응되는 용량의 소자를 사용함으로써, 생산성을 증대시키고, 스위치 모드 파워써플라이의 신뢰성을 증대되도록 되는 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로를 제공하기 위함이다.

[구성]

본 발명은 정류부와, 상기 정류부의 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 감지보정부와, 상기 감지보정부의 출력이 입력되어 스위칭되도록 궤환제어부에 의하여 제어되는 제2스위칭부와, 상기 감지보정부에 의하여 제어되는 제어부와, 파워써플라이의 출력전압과 상기 제어부의 출력에 의하여 제어되는 궤환제어부와, 상기 제2스위칭부의 스위칭소자가 스위칭되도록 상기 궤환제어부의 출력이 유기되는 제2변압부와, 상기 제2스위칭부에서 스위칭된 입력전압이 1차측에서 2차측으로 유기되도록 되는 제1변압부와, 상기 제1변압부에서 유기된 전압이 정류되는 정류부와, 상기 정류부의 출력전압이 평활되어 출력되고, 궤환제어부로 궤환되도록 되는 평활부로 구성되는 것이다.

Description

피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로

제1도는 종래 기술에 따른 파워써플라이 회로도.

제2도는 본 발명에 따른 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 정류부 20 : 제2스위칭부

30 : 제1변압부 40 : 정류부

50 : 평활부 60 : 제2변압부

70 : 감지보정부 80 : 제어부

90 : 궤환제어부

본 발명은 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입력단에 사용되는 스위칭소자의 용량이 적도록 구성되어 생산성과 신뢰성이 증대되도록 되는 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로에 관한 것이다.

일반적으로 피이프씨(Power Factor Correction)가 채용되는 스위치 모드 파워써플라이 회로에서는 직류/직류 입력전압이 교류 입력 전압에 관계없이 일정하게 400볼트 직류전압으로 고정되기 때문에 직류직류 단의 스위칭 소자는 높은 전압에서 스위칭을 하게 되므로 전류에 대한 내력이 피에프씨가 없는 스위치 모드 파워써플라이보다 적게 받게 된다. 그러나, 피에프씨 회로가 정상동작이 되지 않는 상태에서 직류/직류 단의 스위칭 소자가 동작을 한다면 스위칭소자는 낮은 입력 전압에 의한 과전류에 의하여 애러가 발생되거나, 소손되게 되기 때문에 피에프씨가 정상동작된 후에 직류/직류 전압의 스위칭이 시작되어야 되는 순서로 제어될 필요가 있다.

한편, 파워팩터(Power Factor)는 유효전력과 무효전력 등으로 나뉘어지게 되는데 변전소에 발전되어 전송되는 전압은 수용가에서 사용되는 경우에 보내지는 전력의 COS값으로되는 유효전력으로 사용되게 되고, 상기 유효전력은 110볼트 또는 220볼트 등으로 구분되는 수용가 전원에 따라서 상기 두가지의 전압중에서 하나의 전압이 사용되는 경우, 파워써플라이의 입력단에서 적절한 값의 임피던스 사용으로 줄일 수가 있다. 그러나 파워써플라이의 입력에 인가되는 전압값은 상기 두가지중의 한가지로 사용되는 것이 아니라 수용가의 환경에 따라서 즉, 110볼트와 220볼트의 두가지 전압이 동시에 사용되는 프리볼트 입력인 경우에 상기의 유효전력은 저감되게 되고, 파워써플라이의 입력단 내력은 증대되어 파워써플라이에서 사용되는 유효전력의 값은 더욱 작게 된다.

제1도는 종래 기술에 따른 파워써플라이 회로도이다.

종래 기술에 따른 파워써플라이는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)의 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 보정부(60)와, 상기 보정부(60)의 출력이 콘덴서(C)를 통하여 입력되어 스위칭되도록 되는 스위칭부(20)와, 상기 스위칭부(20)에서 스위칭된 입력전압이 1차측에서 2차측으로 유기되도록 되는 변압부(30)와, 상기 변압부(30)에서 유기된 전압이 정류되는 정류부(40)와, 상기 정류부(40)의 출력전압이 평활되어 출력되도록 되는 평활부(50)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 파워써플라이는 입력되는 교류전압이 정류부(10)에서 전파정류되어 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 보정부(60)로 인가된다. 상기 피에프씨 회로로 되는 보정부(60)에서는 입력전압이 안정회되도록 된다. 그리고 상기 보정부(60)의 출력이 콘덴서(C)를 통하여 입력되어 스위칭부(20)에서 스위칭되어서 변압부(30)를 통하여 2차측으로 유기된다. 상기 유기된 전압은 보다 안정된 직류전압이 되도록 정류부(40)에서 정류되고, 평활부(50)에서 평활되어 출력된다.

만약, 피에스씨부(60)가 없는 회로에서 A 지점의 전압은 입력 교류전압이 전파정류로 된 전압이다. 따라서, 입력전압의배 된 전압이 되고 전류는 상기 입력전압의배 된 전압인 입력전압에 반비례 되는 전류로 된다.

그러나, 피에프씨부(60)에서 출력되는 A 지점의 전압이 안정화되기 때문에 스위칭소자(Q1)의 내력(Stress)이 크게 감소되게 된다.

그러나 종래 기술에 따른 파워써플라이는 스위치 온시 또는 피에프씨 회로의 고장으로 A 지점이 감소되어 트랜지스터인 스위칭소자(Q1)의 내력이 증대되는 것을 방지하기 위하여 큰 용량의 스위칭소자(Q1)가 사용되어야 하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 발명의 주된 목적은 스위칭소자의 전류 내력을 감소시켜 낮은 전류에 대응되는 용량의 소자를 사용함으로써, 생산성을 증대시키고, 스위치 모드 파워써플라이의 신뢰성을 증대되도록 되는 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로를 제공하기 위함이다.

그리고 이를 위한 특징적인 구성은 정류부와, 상기 정류부의 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 감지보정부와, 상기 감지보정부의 출력이 입력되어 스위칭되도록 궤환제어부에 의하여 제어되는 제2스위칭부와, 상기 감지보정부에 의하여 제어되는 제어부와, 파워써플라이의 출력전압과 상기 제어부의 출력에 의하여 제어되는 궤환제어부와, 상기 제2스위칭부의 스위칭소자가 스위칭되도록 상기 궤환제어부의 출력이 유기되는 제2변압부와, 상기 제2스위칭부에서 스위칭된 입력전압이 1차측에서 2차측으로 유기되도록 되는 제1변압부와, 상기 제1변압부에서 유기된 전압이 정류되는 정류부와, 상기 정류부의 출력전압이 평활되어 출력되고, 궤환제어부로 궤환되도록 되는 평활부로 구성되는 피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로에 있는 것이다.

이하 첨부도면과 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명에 따른 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로도이다.

본 발명에 따른 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)의 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 감지보정부(70)와, 상기 감지보정부(70)의 출력이 다이오드(D1)와 콘덴서(C)를 통하여 입력되어 스위칭되도록 궤환제어부(90)에 의하여 제어되는 직류/직류 스위칭단인 제2스위칭부(20)와, 상기 감지보정부(70)에 의하여 제어되는 제어부(80)와, 파워써플라이의 출력전압(Vout)과 상기 제어부(80)의 출력에 의하여 제어되는 궤환제어부(90)와, 상기 제2스위칭부(20)의 스위칭소자(Q2)(Q2')가 스위칭되도록 상기 궤환제어부(90)의 출력이 유기되는 제2변압부(60)와, 상기 제2스위칭부(20)에서 스위칭된 입력전압이 1차측에서 2차측으로 유기되도록 되는 제1변압부(30)와, 상기 제1변압부(30)에서 유기된 전압이 정류되는 정류부(40)와, 상기 정류부(40)의 출력전압이 평활되어 출력되고, 궤환제어부(90)로 궤환되도록 되는 평활부(50)로 구성된다.

상기 감지보정부(70)는 변압기인 코일(L1)과 상기 코일(L1)과 접지사이에서 직렬로 연결되는 저항(R1), 포토커플러(OP1)와 병렬로 연결되는 콘덴서(C2)로 구성되는 감지부(70a)와, 상기 감지부(70a)와 병렬로 트랜지스터(Q1)가 연결되는 부스터부(70b)로 구성된다.

상기 제어부(80)는 궤환제어부(90)가 제어되도록 입력전원에 연결되고, 출력이 접지사이에 콘덴서(C3)가 접속되며, 게이트와 소스사이에 병렬로 저항(R2)과 콘덴서(C2)가 연결되는 트랜지스터인 제어수단(Q3)과, 감지보정부(70)와 연동되고 제너다이오드(ZD1)를 경유하여 게이트로 연결되어 제어수단(Q3)이 제어되도록 연결되는 포토커플러(OP1)로 구성된다.

다음은 상기와 같인 구성된 본 발명의 작동상태에 대해서 설명한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 피이에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로는 정류부(10)를 통과한 입력전압은 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 피에프씨 회로인 감지보정부(70)가 동작하면 스위칭 파형이 코일(L1)에 형성된다. 상기 스위칭파형은 포토커플러(OP1)를 통하여 제어부(80)로 인가되고, 펄스폭제어가 되도록 되는 궤환제어부(90)의 전원이 제어되도록 트랜지스터(Q3)가 제어된다. 따라서, 피에프씨 회로인 감지보정부(70)가 동작하여야 제어부(80)의 트랜지스터(Q3)가 동작되기 때문에 제2스위칭부(20)의 스위칭소자(Q2)(Q2')가 스위칭되게 되어 반드시 피에씨 회로인 감지보정부(70)가 동작된 후에 출력전압(Vout)이 발생된다.

한편, 상기 감지보정부(70)의 출력이 콘덴서(C)를 통하여 제2스위칭부(20)에 입력되어서 제2변압부(60)를 통하여 궤환제어부(90)에 의하여 제어되어 스위칭되고, 제1변압부(30)를 경유하여 상기 제2스위칭부(20)에서 스위칭된 입력전압이 1차측에서 2차측으로 유기되도록 된다. 상기 2차측으로 유기된 전압은 정류부(40)와 평활부(50)를 경유하여 출력전압(Vout)으로 출력되거나 입력단의 궤환제어부(90)로 궤환된다.

이상에서 상세히 설병한 바와 같이 본 발명은 피에프씨 회로에 의하여 직류/직류단의 스위칭소자가 내력이 적어도 되고, 과전압이 파워써플라이로 인가되는 것이 방지되도록 되어 전류잡음이 방지되기 때문에 이에 상응되는 소자들의 정격감소로 인한 생산성이 향상되는 특징을 지닌 것이다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (4)

1. 정류부 ; 상기 정류부의 전압이 안정화되도록 파워팩터가 보정되는 감지보정부 ; 상기 감지보정부의 출력이 입력되어 스위칭되도록 궤환제어부에 의하여 제어되는 제2스위칭부 ; 상기 감지보정부에 의하여 제어되는 제어부 ; 파워써플라이의 출력전압과 상기 제어부의 출력에 의하여 제어되는 궤환제어부 ; 상기 제2스위칭부의 스위칭소자가 스위칭되도록 상기 궤환제어부의 출력이 유기되는 제2변압부 ; 상기 제2스위칭부에서 스위칭된 입력전압이 1차측에서 2차측으로 유기되도록 되는 제1변압부 ; 상기 제1변압부에서 유기된 전압이 정류되는 정류부 ; 및 상기 정류부의 출력전압이 평활되어 출력되고, 궤환제어부로 궤환되도록 되는 평활부로 구성되는 것을 특징으로 하는 피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 감지보정부는 코일(L1)과 접지사이에서 직렬로 연결되는 저항(R1), 포토커플러(OP1)와 병렬로 연결되는 콘덴서(C2)로 구성되는 감지부 ; 및 상기 감지부와 병렬로 트랜지스터(Q1)가 연결되는 부스터부로 구성되는 것을 특징으로 하는 피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 궤환제어부가 제어되도록 입력전원에 연결되고, 출력이 접지사이에 콘덴서(C3)가 접속되며, 게이트와 소스사이에 병렬로 저항(R2)과 콘덴서(C2)가 연결되는 제어수단(Q3)과, 감지보정부와 연동되고 제너다이오드(ZD1)를 경유하여 게이트로 연결되어 제어수단(Q3)이 제어되도록 연겨되는 포토커플러(OP1)로 구성되는 것을 특징으로 하는 피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어수단은 바이폴라 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 피에프씨 회로로 구성되는 스위칭소자 보호회로.