KR100211104B1 - 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이에 관한 것으로서, 트랜스포머의 2차측에 유도된 전압을 배압하는 배압부와, 출력전압을 안정화시키기 위하여 트랜스포머의 1차측에 제어신호를 출력하는 포토 다이오드와, 포토 다이오드의 동작을 제어하는 션터 레귤레이터와, 포토 다이오드에서 출력된 제어신호를 인가받아 스위칭되어 트랜스포머의 동작을 스위칭하는 바이폴라 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 포토 트랜지스터로 구성되어 출력전압을 검출하여 과전압인지를 판단하는 정전류 회로를 트랜스포머의 2차측에 구성하여 트랜스포머의 1차측과 2차측에 접지단을 별도 구성함으로써, 출력전압을 안정화하여 회로의 신호성을 향상시켰다.

Description

정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이
제1도는 종래의 파워 써플라이를 나타내는 회로도.
제2도는 이 발명에 따른 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이를 나타내는 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
Vin : 입력전압 Vout : 출력전압
Rin : 리모트 제어신호 Cin : 입력 제어신호
Cout : 출력 제어신호 IC1 : 스위칭 소자
PD : 포토 다이오드 PQ : 포토 트랜지스터
Q1~Q4 : 바이폴라 트랜지스터 T1, T2 : 트랜스포머
R1~R7 : 저항 R8 : 부하
D1~D4 : 다이오드 ZD1 : 제너 다이오드
C1~C5 : 컨덴서 i1~i3 : 전류
10 : 배압부
이 발명은 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전압 파워 써플라이의 1차측과 2차측의 접지단을 분리 구성함으로써, 출력전압을 안정화시키도록 한 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 파워 써플라이는 고전압을 출력시키는데 사용하므로 이 고출력 전압을 안정화시키기 위하여 스위칭 수단을 구비하는 경우가 많은데, 이러한 파워 써플라이를 스위칭 모드 파워 써플라이라 칭한다.
즉, 스위칭 모드 파워 써플라이는 상용 교류 전원을 직접 정류하고 필터링하여 직류를 얻고, 전력용 반도체 소자를 스위칭 모드에서 사용하여 이 직류전압을 고주파수의 구형파로 변환한다. 구형파의 전압을 일정 권선비를 갖는 절연 변압기에 인가한 후 2차측에 나타난 전압 파형을 정류하고 필터링하여 전압을 직류 전용으로 변환한다. 여기서, 부하에 일정한 직류전압을 공급하기 위하여 스위치의 온-오프 시간을 조절하도록 구성되어 있다.
이러한 스위칭 모드 파워 써플라이는, 효율이 높고, 정류된 직류 전압이 크기 때문에 출력 유지 시간이 길며, 스위칭 주파수가 녹기 때문에 절연용 변압기의 크기가 상대적으로 작은 특징을 갖고 있다.
제1도를 참조하여 파워 써플라이를 보다 상세히 설명한다.
제1도는 종래의 파워 써플라이를 나타내는 회로도로서, 입력전압(Vin)을 분압하는 저항(R2)과, 이 저항(R2)에 의해 분압된 전압을 스위칭하는 제너 다이오드(ZD1)와, 입력전압을 일정 크기로 변환하는 트랜스포머(T1)와, 트랜스포머(T1)를 통하여 변환되어 유도된 전압을 정류 및 평활하여 직류 출력전압(Vout)을 얻는 다이오드(D1) 및 컨덴서(C1)와, 트랜스포머(T1)의 유도 동작을 스위칭하는 스위칭용 바이폴라 트랜지스터(Q3)와, 외부로부터 하이 또는 로우의 제어신호를 인가받아 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 스위칭 동작을 제어하는 제어용 바이폴라 트랜지스터(Q2)와, 출력전압(Vout)을 인가받아 제너 다이오드(ZD1)의 스위칭 동작을 제어하는 제어용 바이폴라 트랜지스터(Q1)로 구성되어 있다.
이상에서와 같은 회로를 참조하여 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 에미터 전압은 제너 다이오드(ZD1)의 스위칭 전압이 되도록 저항(R2)의 크기를 설정하고, 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압은 정상 동작시에 에미터 전압보다 0.6[V] 이상 작은 값이 되도록 저항(R4)의 크기를 설정한다.
초기에, 입력전압(Vin)은 분압용 저항(R3)을 통하여 분압된 후, 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 인가된다. 일정 전압을 인가받은 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 턴-온되고, 바이폴라 트랜지스터(Q3)가 턴-온되면, 입력전압(Vin)은 트랜스포머(T1)에 인가된다. 트랜스포머(T1)는 1차측 권선수와 2차측 권선수의 비에 의해 전압의크기가 변환되어 2차측에 유도된다. 트랜스포머(T1)의 2차측에 유도된 전압은 다이오드(D1)와 컨덴서(C1)로 이루어진 정류 및 평활회로에 인가되어 직류전압으로 변환된다. 이러한 과정을 통하여 출력되는 전압이 출력전압(Vout)이 된다.
한편, 출력전압(Vout)은 분압용 저항(R4)에 의해 일정 크기로 분압된 후, 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가된다. 이때, 초기에 설정된 조건에 의해 입력전압(Vin)이 분압용 저항(R2)에 의해 분압되면 제너 다이오드(ZD1)의 스위칭 포인트 이하값이므로, 이 전압은 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 에미터에 인가된다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 에미터 전압과 베이스 전압의 차는 0.6[V] 이상이 되어 바이폴라 트랜지스터(Q1)는 턴-온된다.
바이폴라 트랜지스터(Q1)가 턴-온되면 저항(R2)에 의해 분압된 전압은 그라운드로 패스되므로, 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스는 로우 상태가 되어 턴-오프된다.
또한, 리모트 제어신호 입력단에는 사용자에 의해 선택된 리모트 제어신호(Rin)가 인가되는데, 이때, 리모트 제어신호(Rin)가 로우 상태인 경우에는 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 오프 상태를 유지하게 되고, 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 온 상태를 유지하므로, 전체 회로는 정상적으로 동작하게 된다.
한편, 과입력 전압(Vin)으로 인하여 과출력 전압(Vout)이 출력되는 경우에는, 입력전압(Vin)은 분압용 저항(R2)에 의해 분압되어 제너 다이오드(ZD1)에 인가된다. 이 전압은 제너 다이오드(ZD1)의 스위칭 포인트를 넘는 전압값이므로, 전압은 제너 다이오드(ZD1)를 통하여 바이폴라 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가된다. 따라서, 바이폴라 트랜지스터(Q1)는 턴-오프되고, 바이폴라 트랜지스터(Q2)는 턴-온되어 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스에 잔류되어 있던 전류를 그라운드로 패스시킨다.
바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스가 로우 상태이므로, 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 턴-오프되어 트랜스포머(T1)의 1차측에 인가된 입력전압(Vin)은 2차측으로 유도되지 않아 트랜스포머(T1)의 2차측은 동작을 중지한다. 따라서, 회로는 보호된다.
그런데, 상기와 같이 구성된 회로에 있어서, 트랜스포머(T1)의 2차측으로부터 인가된 궤환 루프가 1차측에 연결되어 있고, 1차측에 의해 제어됨으로써, 접지단이 분리되지 않아 출력전압(Vout)에 대한 제어가 완벽하지 않으므로, 출력전압(Vout)이 불안정하여 구성 회로에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이 발명의 목적은 접지단이 별도 구성된 정전류 회로를 구비하여 출력전압을 2차측에서 검출하고, 분리 구성된 판단 수단에 의해 1차측에서 이를 판단하도록 하여 출력전압을 항상 일정하게 유지되도록 한 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이의 특징은, 입력전압을 인가받아 일정 크기로 변환하여 출력하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 동작을 스위칭하는 스위칭용 바이폴라 트랜지스터를 구비하는 고전압 파워 써플라이에 있어서; 상기 트랜스포머에 의해 인가된 전압을 배압하여 고전압을 얻는 배압부와; 상기 배압부에 의해 배압된 출력전압을 검출하여 제어신호를 출력하는 포토 다이오드와; 상기 포토 다이오드로부터 출력된 제어신호를 인가받아 상기 스위칭용 바이폴라 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 포토 트랜지스터와; 상기 포토 다이오드의 동작을 스위칭하는 션터 레귤레이터로 구성되는 점에 있다.
이하, 이 발명에 따른 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이의 바람직한 하나의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 이 발명에 따른 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이를 나타내는 회로도이다.
제2도를 보면, 입력전압(Vin)을 일정 크기로 변환하는 트랜스포머(T2)와, 제어신호(Cin)를 인가받아 트랜스포머(T2)의 동작을 스위칭하는 스위칭용 바이폴라 트랜지스터(Q4)와, 트랜스포머(T2)의 2차측으로부터 인가된 제어신호를 인가받아 스위칭되어 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 제어하는 제어신호를 스위칭하는 포토 트랜지스터(PQ)와, 트랜스포머(T2)의 2차측에 인가된 유도전압을 배압하여 출력하는 배압부(10)와, 배압부(10)에 의해 배압된 출력전압(Vout)을 검출하는 검출용 저항(R7)과, 검출용 저항(R7)에 의해 검출된 출력전압(Vout)의 크기에 따라 스위칭되는 션터 레귤레이터(IC1)와, 션터 레귤레이터(IC1)의 스위칭 동작에 따라 트랜스포머(T2)의 1차측에 구성된 포토 트랜지스터(PQ)에 제어신호를 출력하는 포토 다이오드(PD)와, 출력전압(Vout)을 피이드 백시키는 트랜스포머(T2)의 3차측과, 트랜스포머(T2)의 3차측으로부터 피이드 백된 전압을 유도받아 스위칭용 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 베이스에 인가되는 제어신호(Cin)를 출력하는 트랜스포머(T2)의 4차측으로 구성되어 있다.
한편 배압부(10)를 보면, 트랜스포머(T2)의 2차측에 유도된 전압을 정류하는 다이오드(D2)와, 다이오드(D2)에 의해 정류된 전압을 평활하여 출력하는 컨덴서(C3)와, 출력전압(Vout)을 검출하여 다시 다이오드(D2)에 인가하는 프리 휠링 다이오드(D3)와, 충전용 컨덴서(C4)로 구성되어 있다.
이상에서와 같은 회로를 참조하여 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 입력전압(Vin)이 정상적인 값을 갖는 경우를 보면, 입력전압(Vin)은 트랜스포머(T2)의 1차측과 2차측의 권선수의 비에 따라 일정 크기로 변환되어 1차측으로부터 2차측에 유도된다. 유도된 전압은 배압부(10) 내에 구성된 다이오드(D2)와 컨덴서(C3)에 의해 정류 및 평활되어 직류전압으로 변환된 후 출력된다. 한편, 출력전압(Vout)은 프리 휠링 다이오드(D3)와 컨덴서(C4)를 통하여 다시 배압부(10)에 인가되어 트랜스포머(T2)의 2차측에 유도된 전압과 결합되어 결국, 출력전압(Vout)은 트랜스포머(T2)에 의해 변환된 전압의 배안된 전압의 크기가 된다.
이 전압은 부하(R8)을 통하여 출력전압 검출용 저항(R7)에 인가되고, 이 저항(R7)에 의해 검출된 전압은 션터 레귤레이터(IC1)의 제어단에 인가된다. 여기서, 입력전압(Vin)이 정상적인 크기의 전압값이므로, 션터 레귤레이터(IC1)의 제어단에 인가되는 전압은 션터 레귤레이터(IC1)를 턴-온시키지 못한다.
한편, 트랜스포머(T2)의 1차측으로부터 3차측으로 일정 크기의 전압이 유도되는데, 이 전압은 정류용 다이오드(D4)와 평활용 컨덴서(C5)에 의해 직류전압으로 변환된 후, 포토 다이오드(PD)에 인가된다. 그런데, 후단의 션터 레귤레이터(IC1)가 오프 상태이므로 포토 다이오드(PD)는 동작되지 않아 제어신호를 출력하지 못하게 된다. 따라서, 트랜스포머(T2)의 1차측에 구성된 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 제어하는 포토 트랜지스터(PQ)에는 아무런 제어신호가 인가되지 않아 포토 트랜지스터(PQ)는 오프 상태를 유지한다.
또한, 트랜스포머(T2)의 3차측으로부터 4차측에 일정 크기의 전압이 유도되는데, 이 전압은 스위칭용 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 베이스에 제어신호(Cin)를 출력하여 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 스위칭시키기 위한 전압이다. 따라서, 입력전압(Vin)의 크기가 정상적인 경우에는 제어신호는 일정 주기를 갖는 펄스파가 인가되어 출력전압(Vout)은 지속적으로 안정화된다.
한편 입력전압(Vin)이 정상적인 값을 초과하는 과전압인 경우를 보면, 입력전압(Vin)은 트랜스포머(T2)의 1차측과 2차측의 권선수의 비에 따라 일정 크기로 변환되어 1차측으로부터 2차측에 유도된다. 유도된 전압은 배압부(10)에 의하여 배압된 후 출력된다.
출력전압(Vout)은 부하(R8)를 통하여 출력전압 검출용 저항(R7)에 인가되고, 이 저항(R7)에 의해 검출된 전압은 션터 레귤레이터(IC1)의 제어단에 인가된다. 여기서, 입력전압(Vin)이 과전압이므로, 션터 레귤레이터(IC1)의 제어단에 인가되는 전압은 션터 레귤레이터(IC1)를 턴-온시키게 된다.
한편, 트랜스포머(T2)의 1차측으로부터 3차측으로 일정 크기의 전압이 유도되는데, 이 전압은 정류용 다이오드(D4)와 평활용 컨덴서(C5)에 의해 직류 전압으로 변환된 후, 포토 다이오드(PD)에 인가된다. 그런데, 후단의 션터 레귤레이터(IC1)가 턴-온되어 있으므로, 포토 다이오드(PD)는 동작되어 제어신호를 출력한다. 따라서, 트랜스포머(T2)의 1차측에 구성된 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 제어하는 포토 트랜지스터(PQ)에는 제어신호가 인가되어 포토 트랜지스터(PQ)는 턴-온된다.
또한, 트랜스포머(T2)의 3차측으로부터 4차측에 일정 크기의 전압이 유도되는데, 이 전압은 스위칭용 바이폴라 트랜지스터(Q4)의 베이스에 제어신호(Cin)를 출력하여 바이폴라 트랜지스터(Q4)를 스위칭시키기 위한 전압이다. 따라서, 입력전압(Vin)의 크기가 과전압인 경우 제어신호는 일정 주기를 갖는 펄스파가 인가되는데, 이 제어신호(Cin)는 포토 트랜지스터(PQ)에 의해 그라운드로 패스되므로, 바이폴라 트랜지스터(Q4)는 턴-오프된다. 따라서, 파워 써플라이는 동작을 중지하여 회로가 보호된다.
이상에서와 같이 이 발명에 따른 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이에 의하면, 접지단이 별도 구성되고, 출력전압이 과전압인지를 판단하여 제어하는 정전류 회로가 트랜스포머의 2차측에 구성되어 있으므로, 출력 전압이 안정화되어 회로의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 입력전압을 인가받아 일정 크기로 변환하여 출력하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 동작을 스위칭하는 스위칭용 바이폴라 트랜지스터를 구비하는 파워 써플라이에 있어서; 상기 트랜스포머의 2차측에 유도된 전압을 정류 및 평활하는 다이오드 및 콘덴서와, 출력전압을 검출하여 상기 정류 및 평활하는 다이오드 및 콘덴서에 인가하는 프리휠링 다이오드 및 충전용 콘덴서로 구성되는 정전류 회로로 구성되어 상기 트랜스포머에 인가된 전압을 배압하여 고전압을 얻는 배압부와; 상기 배압부에 의해 배압된 출력전압을 검출하여 제어신호를 출력하는 포토 다이오드와; 상기 포토 다이오드로부터 출력된 제어신호를 인가받아 상기 스위칭용 바이폴라 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 포토 트랜지스터; 및 상기 포토 다이오드의 동작을 스위칭하는 션터 레귤레이터로 구성되는 정전류 회로를 구비하는 고전압 파워 써플라이.
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