KR100208394B1 - Protective circuit of power supply apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 고압의 전원을 공급하는 장치에 있어서 전원 공급 상태를 감지하여 이상 발생시 자동으로 전원 공급을 차단하는 전원 공급 장치의 보호 회로에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 1차측 코일과, 그 1차측 코일과 대향되는 2차측 코일 및 보조 코일과, 상기 1차측 코일의 입력 전원을 스위칭하는 발진기(OSC)를 구비한 전원공급장치에 있어서, 입력되는 상용 교류 전원을 정류 및 평활하여 직류 전원을 공급하는 메인 전원 공급부, 2차측 코일로 흐르는 전원을 정류 및 평활하여 보조 전원을 공급하는 보조 전원 공급부, 2차측 코일의 전압 변화를 검출하는 제2검출부, 메인 전원 공급부에서 공급되는 전원에 의해 구동하여 일정한 펄스신호를 출력하는 펄스 발진부, 제1 및 제2 검출부의 출력신호와 상기 펄스 발진부의 출력 신호를 논리 연산하는 논리 연산부, 논리 연산부의 출력에 의해 발진기(OSC)의 동작을 제어하는 스위칭부로 보호 회로를 구성한다.The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a device for supplying high voltage power, and to a protection circuit of a power supply device that automatically detects a power supply state and automatically cuts off the power supply when an abnormality occurs. A power supply comprising a primary coil, a secondary coil and an auxiliary coil opposed to the primary coil, and an oscillator (OSC) for switching the input power of the primary coil, wherein the input commercial AC power is rectified. And a main power supply for smoothly supplying DC power, an auxiliary power supply for rectifying and smoothing power flowing to the secondary coil, and a second detector for detecting voltage change of the secondary coil, and a main power supply A pulse oscillator for outputting a constant pulse signal by driving by a power supply; and an output signal of the first and second detectors and the pulse oscillator The configuration of the protection circuit portion switched for controlling the operation of the oscillator (OSC) by the output of the logical operation unit, a logical unit for a logic operation to the output signal.
Description
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 고압의 전원을 공급하는 장치에 있어서 전원 공급 상태를 감지하여 이상 발생시 자동으로 전원 공급을 차단하는 전원 공급 장치의 보호 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device, and more particularly, to a protection circuit of a power supply device that detects a power supply state and automatically cuts off the power supply when an abnormality occurs in a device for supplying high voltage power.
일반적으로 산업의 발달로 인하여 여러 분야에서 다양한 전원 공급 장치가 요구되고 있다. 그 중 대부분이 1차 코일과 2차 코일간의 전자 유도 작용으로 1차 코일로부터 받은 교류 전력을 변압하여 2차 코일에 공급하는 전원 공급 장치를 이용한다.In general, due to industrial development, various power supplies are required in various fields. Most of them use a power supply device for transforming the AC power received from the primary coil by the electromagnetic induction action between the primary coil and the secondary coil to supply to the secondary coil.
이때 1차 코일의 권선 수와 2차 코일의 권선 수의 비에 의해 저압 또는 고압으로 변압된다.At this time, by the ratio of the number of turns of the primary coil and the number of turns of the secondary coil is transformed to low or high pressure.
이와 같은 전원 공급 장치에는 하프 브릿지(HALF BRIGDE CIRCUITE), 플라이백 회로(FLY-BACK CIRCUIT), 푸시풀(PUSH PULL)이 있고, 이들은 대부분 발진기(OSCILATOR)을 이용하고 있다.Such a power supply includes a half bridge, a flyback circuit, and a push pull, and most of them use an oscillator.
상기와 같은 전원 공급 장치에 이용되는 발진기는 첨부한 도면 제1도와 같다.Oscillator used in the power supply as described above is shown in FIG.
도시된 바와 같이, 저항(RT)과 커패시터(CT)가 필수적으로 구비되며, 저항 및 커패시터의 용량에 의해 발진 주파수의 주파수가 결정된다.As shown, the resistor RT and the capacitor CT are essentially provided, and the frequency of the oscillation frequency is determined by the capacitance of the resistor and the capacitor.
이와 같은 전원 공급 장치는 이로부터 전원을 공급 받는 시스템이 쇼트(SHORT)되거나 과부하(OVER LOAD)가 걸릴 때 파손되고, 특히 고압의 전원을 공급하는 전원 공급 장치에 있어서는 이로 인하여 안전사고가 발생될 수도 있다.Such a power supply may be damaged when a system supplied from the power supply is shorted or overloaded, and a safety accident may occur due to a power supply supplying high voltage power. have.
이와 같이 쇼트 또는 과부하로 인하여 전원 공급 장치가 파손됨을 방지하기 위해 보호 회로가 요구되었다.As such, a protection circuit is required to prevent damage to the power supply due to shorts or overloads.
이를 위해 종래에는 실리콘 정류기(SCR)를 사용하여 전원 공급 장치를 보호하였다.To this end, a conventional silicon rectifier (SCR) is used to protect the power supply.
즉, 전원 공급 장치에 이상이 발생되면 SCR이 동작하여 전원 공급을 차단하도록 하였다.That is, when an error occurs in the power supply device, the SCR operates to cut off the power supply.
그러나 상기와 같이 SCR을 이용한 전원 공급 장치의 보호 회로는, SCR을 이용하므로 외부의 작은 충격에 의해서도 전원 공급 장치의 전원 공급을 중단하게 되고, 별도의 리세트(RESET) 동작이 필요함으로 사용이 불편하다는 문제점이 있었다.However, as described above, since the protection circuit of the power supply device using the SCR uses the SCR, the power supply of the power supply device is stopped even by a small external shock, and it is inconvenient to use because a separate reset operation is required. There was a problem.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 고압의 전원을 공급하는 장치에 있어서 전원 공급 상태를 감지하여 이상 발생시 자동으로 전원 공급을 차단하는 전원 공급 장치의 보호 회로를 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to detect a power supply state in a device for supplying a high-voltage power supply to automatically cut off the power supply when an abnormality occurs It is to provide a protection circuit of the supply device.
상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명에 의한 보호 회로는, 1차측 코일과, 그 1차측 코일과 대향되는 2차측 코일 및 보조 코일과, 상기 1차측 코일의 입력 전원을 스위칭하는 발진기(OSC)를 구비한 전원 공급 장치에 있어서, 입력되는 상용 교류 전원을 정류 및 평활하여 직류 전원을 공급하는 메인 전원 공급부와; 상기 2차측 코일로 흐르는 전원을 정류 및 평활하여 보조 전원을 공급하는 보조 전원 공급부와; 상기 2차측 코일의 전압 변화를 검출하는 제1검출부와; 상기 보조 전원 공급부의 출력 전압을 검출하는 제2검출부와; 상기 메인 전원 공급부에서 공급되는 전원에 의해 구동하여 일정한 펄스 신호를 출력하는 펄스 발진부와; 상기 제1 및 제2 검출부의 출력신호가 상기 펄스 발진부의 출력 신호를 논리 연산하는 논리 연산부와; 상기 논리연산부의 출력에 의해 상기 발진기(OSC)의 동작을 제어하는 스위칭부로 구성됨을 특징으로 한다.The protection circuit according to the present invention for achieving the above object includes an primary coil, a secondary coil and an auxiliary coil facing the primary coil, and an oscillator (OSC) for switching input power of the primary coil. A power supply comprising: a main power supply for rectifying and smoothing input commercial AC power to supply a DC power; An auxiliary power supply unit supplying auxiliary power by rectifying and smoothing power flowing through the secondary coil; A first detector detecting a voltage change of the secondary coil; A second detector detecting an output voltage of the auxiliary power supply; A pulse oscillator for outputting a constant pulse signal by driving by the power supplied from the main power supply; A logic calculator configured to logically calculate an output signal of the pulse oscillator by the output signals of the first and second detectors; And a switching unit for controlling the operation of the oscillator OSC by the output of the logical operation unit.
제1도는 일반적인 발진기(OSC)의 구성도.1 is a configuration diagram of a general oscillator (OSC).
제2도는 본 발명에 의한 전원 공급 장치의 모호 회로중 발진기 및 전원 공급 코일단의 구성도.2 is a configuration diagram of an oscillator and a power supply coil stage in an ambiguous circuit of a power supply apparatus according to the present invention.
제3도는 본 발명에 의한 전원 공급 장치의 보호 회로 구성도.3 is a configuration diagram of a protection circuit of a power supply according to the present invention.
제4도는 본 발명에서 스위칭부와 발진기의 제1실시예 구성도.4 is a configuration diagram of a first embodiment of a switching unit and an oscillator in the present invention.
제5도는 본 발명에서 스위칭부와 발진기의 제2실시예 구성도.5 is a configuration of a second embodiment of the switching unit and the oscillator in the present invention.
제6도는 본 발명에서 스위칭부와 발진기의 제3실시예 구성도.6 is a configuration of a third embodiment of the switching unit and the oscillator in the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 1차측 코일 2 : 2차측 코일1: Primary coil 2: Secondary coil
3 : 보조 전원 코일 11 : 메인 전원 공급부3: auxiliary power coil 11: main power supply
12 : 보조 전원 공급부 13 : 제1검출부12: auxiliary power supply unit 13: the first detection unit
14 : 제2검출부 15 : 펄스 발진부14: second detection unit 15: pulse oscillation unit
16 : 논리 연산부 17 : 스위칭부16: logic operation unit 17: switching unit
이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention according to the technical spirit as described above in detail.
첨부한 도면 제2도는 본발명에 의한 보호 회로중 전원 공급단 및 발진기의 구성을 보인 도면이다.2 is a view showing the configuration of a power supply stage and an oscillator in a protection circuit according to the present invention.
도시된 바와 같이, 발진기(OSC)에 의해 동작이 제어되며 외부의 입력 전원이 공급되는 1차측 코일(1)과 상기 1차측 코일(1)로부터 전자 유도 작용에 의해 고압(또는 저암)을 출력하는 2차측 코일(2)과, 상기 1차측 코일(1)로부터 전자 유도 작용에 의해 보조 전원을 공급하는 보조 전원 코일(3)로 구성된다.As shown, the operation is controlled by the oscillator (OSC) and outputs a high pressure (or low arm) by the electromagnetic induction action from the primary side coil 1 and the primary side coil 1 to which external input power is supplied. It consists of the secondary coil 2 and the auxiliary power coil 3 which supplies an auxiliary power from the said primary side coil 1 by an electromagnetic induction action.
첨부한 도면 제3도는 본 발명에 의한 보호 회로의 구성도이다.3 is a block diagram of a protection circuit according to the present invention.
도시된 바와 같이, 브릿지 다이오드(BD1) 및 커패시터(C1)로 이루어져 입력되는 상용 교류 전원(AC 110V ~ AC220V)을 정류 및 평활하여 직류 전원을 공급하는 메인 전원 공급부(11)와; 보조 전원 코일(3), 다이오드(D1 ~ D4), 제너 다이오드(ZD1), 저항(R1), 커패시터(C2), 발광다이오드(LED)로 이루어져 상기 2차측 코일(2)로부터 전압을 유도 받아 정류 및 평활하여 보조 전원을 공급하는 보조 전원 공급부(12)와; 트랜스(T1), 다이오드(D5, D9), 저항(R7)으로 이루어져 상기 2차측 코일(2)의 전압 변화를 검출하는 제1검출부(13)와; 제너다이오드(ZD2) 및 저항(R4)으로 이루어져 상기 보조 전원 공급부(12)의 출력 전압을 검출하는 제2검출부(14)와; 저항(R10~R15), 커패시터(C7), 프로그램 가능한 단접합 트랜지스터(PUT)로 이루어져 상기 메인 전원 공급부(11)에서 공급되는 전원에 의해 구동하여 일정한 펄스 신호를 출력하는 펄스 발진부(15)와; 저항(R3, R8, R9), 트랜지스터(TR1~TR4), 커패시터(C3, C6)로 이루어져 상기 제1 및 제2 검출부(13)(14)의 출력신호와 상기 펄스 발진부(15)의 출력 신호를 논리 연산하는 논리 연산부(16)와; 상기 논리 연산부(16)의 출력에 의해 상기 발진기(OSC)의 동작을 제어하는 스위칭부(17)로 구성된다.As shown, the main power supply 11 for rectifying and smoothing the commercial AC power (AC 110V ~ AC220V) input consisting of the bridge diode (BD1) and the capacitor (C1) to supply a DC power; Auxiliary power coil (3), diode (D1 ~ D4), Zener diode (ZD1), resistor (R1), capacitor (C2), light emitting diode (LED) consists of a voltage derived from the secondary coil (2) to rectify And an auxiliary power supply unit 12 that smooths and supplies auxiliary power; A first detector (13) comprising a transformer (T1), diodes (D5, D9), and a resistor (R7) for detecting a voltage change of the secondary coil (2); A second detector (14) comprising a zener diode (ZD2) and a resistor (R4) for detecting an output voltage of the auxiliary power supply (12); A pulse oscillation unit 15 including a resistor R10 to R15, a capacitor C7, and a programmable single junction transistor (PUT) to be driven by a power supplied from the main power supply unit 11 to output a constant pulse signal; Comprising resistors R3, R8, R9, transistors TR1-TR4, capacitors C3, C6, output signals of the first and second detectors 13 and 14 and output signals of the pulse oscillator 15 A logic operation unit 16 for performing a logical operation on the controller; It is composed of a switching unit 17 for controlling the operation of the oscillator (OSC) by the output of the logic operation unit 16.
상기에서, PUT는 프로그램 가능한 단접합 트랜지스터로서, 가늘고 긴 부분에 직류 전류를 가한 상태에서 중앙의 이미터 접합의 전압 전류 특성을 취하던 음성 저항이나 나타나므로, 이것을 이용하여 스위치로 사용되는 소자이다.In the above description, the PUT is a programmable single-junction transistor, and since a negative resistance that exhibits the voltage and current characteristics of a central emitter junction appears in a state where a DC current is applied to an elongated portion, the PUT is a device used as a switch using the same.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 보호 회로는, 스위칭부(17)에서 스위칭 동작을 수행 함으로써 전원 공급이 시작되거나 공급되는 전원이 차단된다.In the protection circuit according to the present invention configured as described above, the power supply is started or the power supply is cut off by performing the switching operation in the switching unit 17.
여기서, 본 발명에 적응되는 발진기(OSC) 및 스위칭부(17)는, 제4도에 도시된 바와 같이 발진기(OSC)의 동작 전원을 스위칭하거나, 제5도에 도시된 바와 같이, 커패시터(CT)의 동작을 스위칭하거나, 제6도와 같이 발진기(OSC)의 커패시터(CT) 대신에 상기 스위칭부(17)의 전계 효과 트랜지스터(FET)의 내부 커패시턴스를 이용한다(즉, FET로 커패시터 역할 및 스위칭 역할을 한다).Here, the oscillator OSC and the switching unit 17 adapted to the present invention switch the operating power of the oscillator OSC as shown in FIG. 4 or the capacitor CT as shown in FIG. ) Or use the internal capacitance of the field effect transistor (FET) of the switching unit 17 instead of the capacitor CT of the oscillator OSC as shown in FIG. ).
한편, 메인 전원 공급부(11)는 상용 교류 전원을 정류 및 평활하여 직류 전원을 공급하고, 상기 보조 전원 공급부(12)는 전원 공급 장치의 2차측 코일(2)로부터 전압을 유도받아 보조 전원을 공급한다.Meanwhile, the main power supply unit 11 rectifies and smoothes commercial AC power to supply DC power, and the auxiliary power supply unit 12 receives a voltage from the secondary coil 2 of the power supply and supplies auxiliary power. do.
그리고 제1검출부(13)는 상기 전원 공급 장치의 2차측 코일(2)로부터 출력되는 전압의 상태를 감지하여 출력하게 되고, 제2검출부(14)는 상기 보조 전원 공급부(12)의 출력 상태를 검출한다. 즉, 보조 전원 공급부(12)는 입력 전압이 설정값(제너 다이오드(ZD2)의 문턱전압) 이상이면 하이신호를 출력하는 방법으로 보조 전원을 검출한다.The first detector 13 detects and outputs a state of the voltage output from the secondary coil 2 of the power supply device, and the second detector 14 detects the output state of the auxiliary power supply 12. Detect. That is, the auxiliary power supply unit 12 detects the auxiliary power by outputting a high signal when the input voltage is equal to or greater than the set value (threshold voltage of the zener diode ZD2).
아울러 상기와 같이 메인 전원 및 보조 전원이 공급되면, 펄스 발진부(15)는 상기 메인 전원을 공급받아 일정한 펄스 신호를 지속적으로 발생한다.In addition, when the main power and the auxiliary power are supplied as described above, the pulse oscillator 15 receives the main power to continuously generate a constant pulse signal.
따라서 논리 연산부(15)는 상기 제1 및 제2 검출부(13)(14)의 출력 신호와 상기 펄스 발진부(15)의 출력신호를 논리곱하여 그 결과치를 상기 스위칭부(17)에 전달하여 전원 공급이 제어되도록 한다.Accordingly, the logic calculator 15 multiplies the output signals of the first and second detectors 13 and 14 and the output signals of the pulse oscillator 15, and transfers the result to the switching unit 17 to supply power. To be controlled.
즉, 제1 및 제2 검출부(13)(14)로부터 전원 공급 장치가 정상적으로 동작하는 신호가 발생하면, 상기 논리연산부(16)는 상기 펄스 발진부(15)의 출력신호를 상기 스위칭부(17)에 제공해주어 정상적인 전원공급이 이루어지도록 한다.That is, when a signal in which the power supply device operates normally is generated from the first and second detectors 13 and 14, the logic operation unit 16 outputs the output signal of the pulse oscillator 15 to the switching unit 17. To ensure normal power supply.
이와는 달리 상기 제1 및 제2 검출부(13)(14)로부터 전원 공급 장치가 비정상적으로 동작하는 신호가 발생하면, 상기 논리 연산부(16)는 상기 펄스 발진부(17)의 출력 펄스가 상기 스위칭부(17)에 공급되지 않도록 함으로써, 비정상 적인 동작(쇼트 또는 과전압시)하에서는 전원 공급이 자동으로 차단되어 전원 공급장치가 파손되는 것을 미연에 방지한다.On the contrary, when a signal in which the power supply device operates abnormally from the first and second detectors 13 and 14 is generated, the logic operation unit 16 outputs the output pulse of the pulse oscillator 17 to the switching unit ( 17), the power supply is automatically cut off under abnormal operation (in case of short or overvoltage) to prevent the power supply from being damaged.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 전원 공급 장치에 공급되는 전원을 검지하여 과전압 또는 과부하 등의 문제가 발생되었다고 판단되면 즉시 전원 공급 장치에 공급되는 전원을 자동으로 차단할 수 있어 과전압 또는 과부하시 이상 전압에 의해 전원 공급 장치가 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when it is determined that a problem such as an overvoltage or an overload is detected by detecting the power supplied to the power supply device, the power supply to the power supply device can be automatically cut off immediately, so that an abnormality occurs in the event of overvoltage or overload. There is an effect that can be prevented in advance to damage the power supply by the voltage.
또하, 비정상적인 전원 공급에 의해 전원 공급장치에 공급되는 전원을 차단한 상태에서, 다시 전원 이상을 발생한 요인이 해소되어 정상적인 상태가 되면 논리 연산부의 출력 신호에 의해 자동으로 전원 공급이 이루어지므로, 기존과 같이 별도의 리세트 동작을 수행해야 하는 불편함도 해소시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, when the power supply to the power supply is cut off due to abnormal power supply, the cause of power failure is eliminated again, and the power supply is automatically supplied by the output signal of the logic operation unit. Likewise, the inconvenience of having to perform a separate reset operation can be eliminated.
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