KR100265374B1 - 과전류보호회로 - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명은 스위칭모드 전원공급장치용 과전류보호회로에 관한 것이다. 정류전압을 복수의 구동전압으로 변압하기 위한 스위칭 변압부와 상기 스위칭변압부로부터의 구동전압들 중 어느 하나에 응답하여 펄스폭 변조신호를 발생하기 위한 펄스폭 변조회로를 갖는 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로에서, 인덕턴스와 레지스턴스로 이루어진 병렬희로를 포함하는 과전류보호수단은 스위칭 변압부의 구동전압 출력단자와 펄스폭 변조회로의 구동전압 입력단자의 사이에 연결되어서 스위칭 변압부가 단락되었을 때, 스위칭 변압부로부터 펄스폭 변조회로로 공급되는 구동전압의 전압강하를 촉진시킨다. 따라서, 과전류에 의한 음극선관의 소손을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로에 관한 것이다.
보다 상세하게는 스위칭모드 전원공급장치를 구비한 전기 및 전자기기에 있어서, 단락사고가 발생될 경우 전술한 스위칭모드 전원공급장치의 구동을 신속하게 중지시킴으로써, 기기내부의 각 구성부를 단락사고에 의한 과전류로부터 보호하는 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로에 관한 것이다.
일반적으로, 소형의 전기 및 전자제품에는 주전원 공급장치로 소형화와 경량화가 가능하고, 고효율이며, 안정된 출력전압을 얻을 수 있는 스위칭모드 전원공급장치(switching mode power supply; 'SMPS')가 널리 사용된다.
전술한 스위칭모드 전원공급장치는 도1에 개략적으로 도시된 바와 같으며, 외부에서 전원입력부(1)를 통하여 공급되는 상용교류전원을 정류하여 교류분이 제거된 직류전원으로 출력하는 정류부(2)와, 정류부(2)에서 출력된 직류전원을 서로 다른 권선비를 갖는 각각의 부하를 통해 서로 다른 소정의 전압으로 변압하여 기기내부의 각각의 구성부로 공급하는 스위칭변압부(3), 스위칭변압부(3)를 스위칭시켜 주기 위한 제어신호를 출력하는 스위칭출력부(4)와, 스위칭출력부(4)에서 출력되는 전류를 감지하는 전류감지부(5), 스위칭변압부(3)에서 출력된 전압들 중 소정의 전압을 공급받아 전압의 에러를 검출하고, 전압에러신호를 출력하는 에러검출/궤환부(6)와, 스위칭출력부(4)의 스위칭시간을 제어하기 위하여 스위칭출력부(4)에서 출력된 출력전류와 에러검출/궤환부(6)에서 출력된 전압에러신호를 입력받아 이들 입력신호에 따라 듀티사이클(duty-cycle)이 조정된 펄스폭변조신호(pulse width modulation signal; 이하, 'PWM신호'라 약칭함)를 스위칭출력부(4)에 공급하는 펄스폭변조부(pulse width modulation controller; 'PWM' controller')(7), 초기구동 전압을 펄스폭변조부(7)로 공급하기 위한 초기구동전압공급부(8) 및 초기구동전압 공급부(8)에서 펄스폭변조부(7)로 공급되는 초기구동전압을 차단하기 위한 초기구동전압차단부(9)로 구성된다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 일반적인 스위칭모드 전원공급장치는, 외부에서 상용교류전원이 공급되는 전원입력초기상태에서, 정류부(2)에서 출력되는 소정레벨의 직류구동전압이 초기구동전압공급부(8)를 통하여 펄스폭변조부(7)의 구동전압 입력단자(P7)로 공급되면, 펄스폭변조부(7)가 초기구동을 시작하여 소정의 듀티 사이클을 갖는 PWM신호를 스위칭출력부(4)에 출력한다. 이후, 스위칭출력부(4)는 펄스폭변조부(7)에서 공급받은 PWM신호에 따라 스위칭변압부(3)를 스위칭시켜 주기 위한 제어신호를 출력한다. 스위칭출력부(4)로부터 제어신호를 공급받은 스위칭변압부(3)는 정류부(2)에서 출력된 직류전원을 전술한 제어신호에 대응되는 스위칭동작과 서로 다른 권선비를 갖는 서로 다른 부하를 통해 서로 다른 소정의 전압으로 변압하여 기기내부의 각각의 구성부로 공급한다.
그리고, 초기구동전압공급부(8)를 통해 구동전압을 공급받아 초기구동을 시작한 펄스폭변조부(7)는 초기구동전압차단부(9)로 소정레벨의 기준전압을 출력한다. 펄스폭변조부(7)로부터 소정레벨의 기준전압을 공급받은 초기구동전압차단부(9)는 초기구동전압공급부(8)를 통해 펄스폭변조부(7)로 공급되는 초기구동전압을 그라운드로 패스시켜 차단한다. 이후, 펄스폭변조부(7)는 스위칭변압부(3)에서 출력되고, 구동전압입력단(P7)을 통해 공급되는 소정레벨의 직류구동전압에 의해 구동상태를 지속한다.
전술한 바와 같이, 스위칭모드 전원공급장치의 스위칭변압부(3)는 서로 다른 권선비를 갖는 다수의 권선으로 구성됨으로써, 전술한 권선들의 상호접촉에 의한 단락사고가 빈번하게 발생될 수 있다. 스위칭변압부(3)에 단락사고가 발생되면, 부하의 변동으로 인하여 스위칭변압부(3)에서 출력되는 전류의 양이 순간적으로 대폭 증가된다. 스위칭변압부(3)에서 출력되는 전력량은 동일한 상태에서, 전류의 양만이 대폭적으로 증가됨으로써, 전류와 역수의 관계를 갖는 출력전압은 소정 레벨이하로 전압 강하된다.
따라서, 전술한 펄스폭변조부(7)로 공급되는 구동전압은 펄스폭변조부(7)를 구동시킬 수 있는 소정의 전압 레벨 미만이 되고, 충분한 전압 레벨의 구동전압을 공급받지 못한 펄스폭변조부(7)는 구동을 중지하게 된다. 구동이 중지된 펄스폭변조부(7)는 PWM신호의 출력을 중지한다. 펄스폭변조부(7)가 PWM신호의 출력을 중지함에 따라서, 스위칭출력부(4)는 스위칭변압부(3)를 스위칭시켜주기 위한 제어신호를 출력할 수 없게 된다. 스위칭출력부(4)로부터 제어신호를 공급받지 못한 스위칭변압부(3)는 기기내부의 각각의 구성부로 구동전압의 출력을 중지하게 된다.
그런데, 전술한 바와 같이 스위칭변압부(3)의 단락으로 인해 펄스폭변조부(7)로 공급되는 구동전압이 펄스폭변조부(7)를 구동 중지시킬 수 있는 소정의 전압레벨 이하로 떨어지기까지는 소정의 지연시간이 있었다. 소정의 지연시간은 스위칭변압부(3)에 구비된 여러 소자들이 갖는 정전용량에 의해 발생되며, 이 소정의 지연시간에 의해 펄스폭변조부(7)는 구동을 소정시간동안 지속하게 된다. 또한, 소정의 지연시간에 의해 펄스폭변조부(7)가 즉각적으로 구동을 중지하지 못하고, 구동을 지속함으로써, 소정의 지연시간동안 스위칭변압부(3)로부터 출력되어 기기내부의 구성부로 공급되는 단락에 의한 과전류로 인해 기기의 손상이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 스위칭모드 전원공급장치를 구비하는 전기 및 전자기기에 단락사고가 발생했을 때 전술한 스위칭모드 전원공급장치를 신속하게 구동 중지시켜 단락에 의한 과전류로부터 기기의 손상을 방지할 수 있는 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로를 제공함에 있다.
도1은 일반적인 스위칭모드 전원공급장치의 개략적인 블록도.
도2는 본 발명이 적용된 스위칭모드 전원공급장치의 개략적인 블록도, 그리고,
도3은 본 발명에 의한 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로의 상세회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전원입력부 2 : 정류부
3 : 스위칭변압부 4 : 스위칭출력부
5 : 전류감지부 6 : 에러검출/궤환부
7 : 펄스폭변조부 8 : 초기구동전압공급부
9 : 초기구동전압차단부 10 : 과전류보호부
11 : 다이오드 12,13 : 캐패시터
14 : 코일 15 : 저항
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정류전압을 복수의 구동전압으로 변압하기 위한 스위칭 변압부와 상기 스위칭 변압부로부터의 구동전압들 중 어느하나에 응답하여 펄스폭 변조신호를 발생하기 위한 펄스폭 변조회로를 갖는 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로에 있어서, 상기 스위칭 변압부의 구동전압 출력단자와 상기 펄스폭 변조회로의 구동전압 입력단자의 사이에 연결되고, 상기 스위칭 변압부가 단락되었을 때, 상기 스위칭 변압부로부터 상기 펄스폭 변조회로로 공급되는 상기 구동전압의 전압강하를 촉진시키기며 인덕턴스와 레지스턴스로 이루어진 병렬회로를 포함하는 과전류보호수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 리액턴스와 레지스턴스로 이루어진 병렬회로에 의해서 스위칭변압부의 출력단자으로부터 과전류가 공급되는 경우 출력전압을 강하시켜 순간적으로 펄스폭변조부로 구동전압의 이하의 전압이 공급되도록 한다. 따라서, 과전류에 의한 음극선관의 소손을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
본 발명이 적용된 스위칭모드 전원공급장치의 구성은 도2에 개략적으로 도시된 바와 같으며, 도1과 동일한 참조 부호는 같은 부품을 표시하므로 이들에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 필수 구성 요소만을 설명하기로 한다.
일측이 스위칭변압부(3)에 구비된 소정의 구동전압출력단과 연결되고, 다른 일측이 펄스폭변조부(7)의 구동전압입력단(P7)에 연결되는 과전류보호부(10)로 구성된다.
전술한 과전류보호부(10)의 상세한 회로구성은 도3에 도시된 바와 같으며, 일측이 정류용 다이오드(11)를 통해 스위칭변압부(3)에 구비된 소정의 구동전압출력단과 연결되고, 다른 일측이 평활용 캐패시터(12)와 고주파필터용 캐패시터(13)를 통해 펄스폭변조부(7)의 구동전압입력단(P7)에 연결된 소정의 리액턴스용량을 갖는 코일(14)과, 이 코일(14)에 병렬 접속되는 소정수치의 저항(15)으로 구성된다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작 예를 도3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
스위칭변압부(3)의 구동전압출력단에서 출력된 소정레벨의 교류전압은 정류용 다이오드(11)를 통해 반파정류된다. 정류용 다이오드(11)에서 반파정류된 전압은 병렬 접속된 리액턴스(14)와 저항(15)에 의해 서지전압(surge voltage)분이 제거되며, 평활용캐패시터(12) 및 고주파필터용 패패시터(13)를 통해서 평활되어 교류분이 제거된 직류전압으로 변환된다. 교류분이 제거된 전술한 직류전압은 펄스폭변조부(7)의 구동전압입력단(P7)에 공급되고, 펄스폭변조부(7)는 전술한 직류전압에 의해 구동상태를 유지한다.
그런데, 스위칭변압부(3)에 단락사고가 발생되면, 부하의 변동으로 인하여 스위칭변압부(3)에서 출력되는 전류의 양이 순간적으로 대폭 증가된다. 스위칭변압부(3)에서 출력되는 전력량은 동일한 상태에서, 전류의 양만이 대폭적으로 증가됨으로써, 전류와 역수의 관계를 갖는 출력전압은 소정 레벨이하로 전압 강하된다.
상기 스위칭변압부(3)에서 출력되어 펄스폭변조부(7)로 공급되는 구동전압은 병렬 접속된 코일(14)과 저항(5)의 소자특성에 기인된 충전시간에 의해 전압강하가 급격하게 이루어진다. 참고로, 전술한 충전시간은 병렬접속된 코일(14)의 리액턴스 용량과, 저항(15)의 저항값에 관계되며, 수식으로는 'τ='로 표현된다. 여기서, 'τ'는 충전시간의 시정수이며, 'L'은 리액턴스 용량, 'R'은 저항값이다.
따라서, 전술한 펄스폭변조부(7)로 공급되는 구동전압은 펄스폭변조부(7)를 구동시킬 수 있는 소정의 전압레벨 미만으로 즉각적으로 전압 강하되고, 충분한 전압레벨의 구동전압을 공급받지 못한 펄스폭변조부(7)는 구동을 즉시 중지하게 된다. 구동이 중지된 펄스폭변조부(7)는 PWM신호의 출력을 중지한다.
펄스폭변조부(7)가 PWM 신호의 출력을 중지함에 따라서, 스위칭출력부(4)는 스위칭변압부(3)를 스위칭시켜주기 위한 제어신호를 출력할 수 없게 된다. 스위칭 출력부(4)로부터 제어신호를 공급받지 못한 스위칭변압부(3)는 기기내부의 각 구성부로 구동전압의 출력을 중지하게 된다. 스위칭변압부(3)가 구동전압의 출력을 신속하게 중지함으로써, 단락에 의한 과전류로부터 기기내부의 각 구성부가 보호된다.
상술한 바와 같은 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로에 따르면, 리액턴스와 레지스턴스로 이루어진 병렬회로는 스위칭변압부의 출력단자으로부터 과전류가 공급되는 경우 출력전압을 강하시켜 순간적으로 펄스폭변조부로 구동전압의 이하의 전압이 공급되도록 한다. 따라서, 과전류에 의한 음극선관의 소손을 방지할 수 있다.
Claims (1)
- (정정) 정류전압을 복수의 구동전압으로 변압하기 위한 스위칭 변압부와 상기 스위칭 변압부로부터의 구동전압들 중 어느 하나에 응답하여 펄스폭 변조신호를 발생하기 위한 펄스폭 변조회로를 갖는 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로에 있어서, 상기 스위칭 변압부의 구동전압 출력단자와 상기 펄스폭 변조회로의 구동전압 입력단자의 사이에 연결되고, 상기 스위칭 변압부가 단락되었을 때, 상기 스위칭 변압부로부터 상기 펄스폭 변조회로로 공급되는 상기 구동전압의 전압강하를 촉진시키며 인덕턴스와 레지스턴스로 이루어진 병렬회로를 포함하는 과전류보호수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치용 과전류 보호회로.
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