KR100283461B1 - 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스위칭 방식을 이용한 전원 공급 장치의 구동 및 보조 회로, 특히, 영상 신호를 사용하는 모니터 또는 위성 방송 수신기 등의 전원 공급 장치에서 출력되는 노이즈 제거 및 회로에 발생하는 발열을 제거할 수 있도록 하는 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로에 관한 것으로서, 본 발명 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로에 의하면, 스위칭 방식의 장점인 고효율로 회로의 손실 감소 및 손실 감소로 인한 교류 전압 공급용 변압기를 줄일 수 있게 되고, 광범위한 입력 전압의 변화에도 항상 안정된 출력 전압을 공급하며, 출력 단락시 빠른 응답으로 회로를 보호하는 기능이 향상되어 신뢰성 향상 및 작업성이 향상되었다는 효과가 있다.
Description
본 발명은 스위칭 방식을 이용한 전원 공급 장치의 구동 및 보조 회로에 관한 것으로, 특히, 영상 신호를 사용하는 모니터 또는 위성 방송 수신기 등의 전원 공급 장치에서 출력되는 노이즈 제거 및 회로에 발생하는 발열을 제거할 수 있도록 하는 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로에 관한 것이다.
종래 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로는 도 1 에 도시한 바와 같이, 입력되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압만 전송시켜 주는 콘덴서와, 상기 콘덴서를 통해 인가된 직류 전압을 입력받아 설정 전압으로 분배해 주는 전압 분배부와, 상기 콘덴서를 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 인가시켜 주는 1차 권선 및 상기 1차 권선을 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 유기시켜 주는 한편, 역바이어스시 전압을 출력하는 2차 권선과 상기 1차 권선을 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 펄스 전압으로 인가시켜 주는 3차 권선으로 이루어진 변압기와, 상기 변압기의 1차 권선 및 상기 전압 분배부를 통해 인가된 직류 전류를 입력받아 스위칭 동작을 하는 FET와, 상기 변압기의 3차 권선을 통해 인가된 펄스 전압을 직류 전압으로 변환하여 전송하는 제 1 정류부와, 상기 제 1 정류부를 통해 인가된 출력 전압을 입력받아 기준 전압으로 인가시켜 주는 기준 전압 설정부와, 상기 변압기의 2차 권선에서 전송된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류해 주는 제 2 정류부와, 상기 기준 전압 설정부와 상기 제 2 정류부를 통해 인가된 전압에 의해 스위칭 동작을 하여 전압을 인가시켜 주는 포토 커플러와, 상기 포토 커플러를 통해 인가된 전압을 입력받아 상기 FET에서 인가되는 전압을 조절해 주는 전압 조절부로 구성된다.
즉, 종래 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로의 동작 과정은, 콘덴서(10)에서 입력되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압으로 전송시켜 주면, 전압 분배부(20)에서 상기 콘덴서(10)로 부터 전송된 직류 전압을 입력받아 FET(40)가 스위칭 동작을 할 수 있도록 설정 전압으로 분배해 인가시켜 준다.
또한, 상기 FET(40)에서 전압 분배부(20)로 부터 전송된 전압을 입력받아 온되면, 상기 콘덴서(10)를 통해 인가된 직류 전압이 변압기(30)의 1차 권선(31)에 흐르게 되고, 상기 변압기(30)의 1차 권선(31)에 흐르는 전류는 상기 변압기(30)의 2차 권선(32)에 전압을 유기시켜 주고, 상기 변압기(30)의 1차 권선(31)에 유기된 전압은 상기 FET(40)가 온되는 스위칭 기간동안 안정되게 구동시켜 준다.
이때, 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)에는 상기 2차 권선(32)과 역방향 전압으로 유기되어 전류가 흐르지 않고, 상기 FET(40)가 온 상태에서 일반 특성인 포화영역으로 이동하면, 전류의 변화가 없기 때문에 에너지 변화가 없는 상기 변압기의 2차 권선(32)에는 더 이상의 유기현상이 발생하지 않게 되어, 상기 변압기(30)의 2차 권선(32)에는 역 브레이크-오프 전압이 유기된다.
즉, 상기 변압기(30)의 2차 권선(32)에 역 바이어스되는 전압으로 상기 FET(40)는 오프되고, 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)은 정 바이어스되어 상기 3차 권선(33)을 통해 펄스 전압이 인가되고, 제 1 정류부(50)에서 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)에서 출력된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류하여 전력을 공급한다.
또한, 출력 전압의 안정화를 위해 기준 전압 설정부(60)에서 상기 제 1 정류부(50)를 통해 출력된 궤환 직류 전압을 입력받아 기준 전압으로 인가시켜 주고, 포토 커플러(80)에서 상기 기준 전압 설정부(60)로 부터 인가된 직류 전압과 상기 포토 커플러(80)를 구동시켜 주기 위해 상기 변압기(30)의 2차 권선(32)에서 인가된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류해 주는 제 2 정류부(70)에서 인가된 전압을 입력받아 스위칭 동작을 한다.
그러면, 전압 조절부(90)에서 상기 포토 커플러(80)가 온되어 인가된 전압에 의해 구동되어 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)을 통해 전력이 공급되고, 이때 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)에서 공급 전력이 작으면, 상기 포토 커플러(80)가 오프됨과 동시에 상기 전압 조절부(90)도 오프되어 상기 FET(40)는 정상적인 전압을 발생하게 된다.
또한, 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)에서 공급되는 전력이 크면, 상기 포토 커플러(80)가 온되고, 이와 동시에 상기 전압 조절부(90)가 온되어 상기 FET(40)에서 발생하는 전압을 다운시켜 상기 변압기(30)의 3차 권선(33)에서는 정상적인 전압을 발생하게 되어 공급 전력을 일정하게 출력할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로는 포토 커플러에 직류 전압이 항상 인가되기 때문에 부품에 열이 발생하여 고화되는 현상이 발생하고, 궤환 잡음이 많이 발생하며 회로가 복잡하다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 펄스 제어 방식을 이용하여 전압이 아닌 펄스 인가시 스위칭이 온/오프 구동되어 회로가 단순하고, 발열 및 궤환 잡음을 제거할 수 있도록 한 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로는, 입력되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압만 전송시켜 주는 콘덴서와; 상기 콘덴서를 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 설정 전압으로 분배해 주는 전압 분배부와; 상기 콘덴서를 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 전송시켜 주는 1차 권선 및 상기 1차 권선을 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 유기시켜 주는 한편, 역바이어스 발생시 전압을 출력하는 2차 권선과 상기 1차 권선을 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 펄스 전압으로 인가시켜 주는 3차 권선으로 이루어진 변압기와; 상기 변압기의 1차 권선 및 상기 전압 분배부를 통해 입력된 전류에 의해 스위칭 동작을 하는 FET와; 상기 변압기의 2차 권선을 통해 인가된 펄스 전압을 입력받아 상기 FET가 일정하게 구동할 수 있도록 펄스를 입력해 주는 펄스 입력부와; 상기 FET가 스위칭 동작에 의해 과전압이 발생하면 상기 변압기의 2차 권선을 통해 상기 FET에서 발생한 과전류를 제한시켜 주는 과전류 제한부와; 상기 변압기의 3차 권선으로 부터 발생한 펄스 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류시켜 주는 제 1 정류부와; 상기 제 1 정류부에서 전송된 출력 전압을 입력받아 기준 전압으로 인시켜 주는 기준 전압 설정부와; 상기 변압기의 3차 권선에서 출력된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류하여 전송시켜 주는 제 2 정류부와; 상기 제 2 정류부와 기준 전압 설정부에서 인가된 전압과 상기 전압 분배부를 통해 인가된 전압을 입력받아 스위칭 동작에 의해 전압을 인가시켜 주는 포토 커플러로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로를 나타낸 회로도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로를 나타낸 회로도이다.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 콘덴서 200 : 전압 분배부
300 : 변압기 310 : 1차 권선
320 : 2차 권선 330 : 3차 권선
400 : FET 500 : 펄스 입력부
600 : 과전류 제한부 700 : 제 1 정류부
800 : 기준 전압 설정부 900 : 제 2 정류부
1000 : 포토 커플러
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 본 발명의 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 은 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로를 나타낸 회로도이다.
본 발명은 도 2 에 도시한 바와 같이, 먼저, 콘덴서(100)는 입력되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압만 전송시켜 주는 역할을 하고, 전압 분배부(200)에서는 상기 콘덴서(100)를 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 설정 전압으로 분배해 주는 역할을 한다.
또한, 변압기(300)의 1차 권선(310)은 상기 콘덴서(100)를 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 전송시켜 주는 역할을 하고, 2차 권선(320)은 상기 1차 권선(310)을 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 유기시켜 주는 한편, 역바이어스 발생시 전압을 출력하는 역할을 하고, 3차 권선(330)은 상기 1차 권선(310)을 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 펄스 전압으로 인가시켜 주는 역할을 한다.
한편, FET(전계효과트랜지스터 : Field Effect Transister)(400)는 상기 변압기(300)의 1차 권선(310) 및 상기 전압 분배부(200)를 통해 입력된 전류에 의해 스위칭 동작을 하는 역할을 하고, 펄스 입력부(500)에서는 상기 변압기(300)의 2차 권선(320)을 통해 인가된 펄스 전압을 입력받아 상기 FET(400)가 일정하게 구동할 수 있도록 펄스를 입력하는 역할을 한다.
또한, 과전류 제한부(600)에서는 상기 FET(400)가 스위칭 동작에 의해 과전압이 발생하면 상기 변압기(300)의 2차 권선을 통해 상기 FET(400)에서 발생한 과전류를 제한시켜 주는 역할을 한다.
이어서, 제 1 정류부(700)에서는 상기 변압기(300)의 3차 권선(330)으로 부터 발생한 펄스 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류시켜 주는 역할을 하고, 기준 전압 설정부(800)에서는 상기 제 1 정류부(700)로 부터 전송된 출력 전압을 입력받아 기준 전압으로 인시켜 주는 역할을 한다.
한편, 제 2 정류부(900)에서는 상기 변압기(300)의 3차 권선(330)으로 부터 출력된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류하여 전송시켜 주는 역할을 하고, 포토 커플러(1000)에서는 상기 제 1 정류부(700)와 기준 전압 설정부(800)로 부터 인가된 전압과 상기 전압 분배부(200)를 통해 인가된 전압을 입력받아 스위칭 동작에 의해 전압을 인가시켜 주는 역할을 한다.
이하, 상기와 같이 구성된 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.
회로에 전원이 인가되면 콘덴서(100)에서 교류 전압을 정류한 직류 전압을 인가시켜 주고, 전압 분배부(200)에서 상기 콘덴서(100)를 통해 인가된 직류 전압을 입력받아 전압을 분배하여 FET(400)가 구동될 수 있는 설정 전압으로 인가시켜 주면, FET(400)에서 상기 전압 분배부(200)로 부터 인가된 설정 전압과 변압기(300)의 1차 권선(310)을 통해 인가된 직류 전압을 입력받아 온된다.
그러면, 펄스 입력부(500)에서 상기 변압기(300)의 1차 권선(310)에서 2차 권선(320)으로 유기된 전압을 입력받아 안정된 바이어스를 상기 FET(400)에 공급하고, 이때 상기 FET(400)는 활성 영역에서 동작하기 시작하며, 상기 FET(400)를 통해 흐르던 전류가 활성 영역에서 포화 영역으로 변화될 때, 상기 변압기(300)의 2차 권선(320)에서 역기전압이 발생하고, 이에 따라 상기 FET(400)가 역바이어스 되어 상기 FET(400)는 온상태에서 오프 상태로 된다.
이때, 상기 변압기(300)의 2차 권선(320)에 역기전압이 발생하면, 상기 변압기(300)의 1차 권선(310)에서 인가된 전압을 3차 권선(330)에서 입력받아 펄스 전압을 인가시켜 주고, 제 1 정류부(700)에서 상기 변압기(300)의 3차 권선(330)에서 출력된 펄스 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류시켜 전력을 공급한다.
또한, 기준 전압 설정부(800)에서 상기 제 1 정류부(700)로 부터 전송된 출력 전압을 입력받아 설정된 기준 전압으로 인가시켜 주고, 제 2 정류부(900)에서 상기 변압기(300)의 3차 권선(330)으로 부터 인가된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류하여 전송시켜 주면, 포토 커플러(1000)에서는 상기 제 2 정류부(900)와 기준 전압 설정부(800)로 부터 전송된 전압을 입력받는다.
그러면, 상기 포토 커플러(1000)에서 상기 제 2 정류부(900) 및 기준 전압 설정부(800)로 부터 인가된 전압을 입력받아 입력된 전압에 따라 상기 변압기(300)의 2차 권선(320)에서 상기 펄스 입력부(500)를 통해 전압을 인가시키면, 상기 포토 커플러(1000)에서 상기 펄스 입력부(500)를 통해 입력된 전압에 의해 과전류 제한부(600)를 온시키고, 상기 FET(400)는 상기 과전류 제한부(600)의 동작에 의해 온/오프 제어된다.
예를들어, 상기 변압기(300)의 3차 권선(330)에서 출력된 전력 공급이 크게 되면, 상기 포토 커플러(1000)가 온됨과 동시에 상기 과전류 제한부(600)도 온되어 상기 FET(400)에 인가되는 입력 전압을 작게해 주고, 상기 변압기(300)의 3차 권선(330)에서 출력된 공급 전력이 작으면, 상기 포토 커플러(1000) 및 과전류 제한부(600)가 오프되어 상기 FET(400)는 입력 전압을 모두 사용하므로써, 일정한 전력을 공급할 수 있다.
또한, 상기 과전류 제한부(600)는 회로에서 과전류가 발생할 때 상기 변압기(300)의 2차 권선에서 발생하는 과전압을 검지하여 발생된 과전압을 상기 과전류 제한부에 바이패스(By Pass)시켜 상기 FET(400)에 과전류가 흐르지 않도록 동작한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로는, 스위칭 방식의 장점인 고효율로 회로의 손실 감소 및 손실 감소로 인한 교류 전압 공급용 변압기를 줄일 수 있게 되고, 출력 궤환부의 포토 커플러의 전원을 별도로 구성하여 출력 노이즈 저감 및 광범위한 입력 전압의 변화에도 항상 안정된 출력 전압을 공급하며, 출력 단락시 빠른 응답으로 회로를 보호하는 기능이 향상되어 신뢰성 향상 및 작업성이 향상되었다는 효과가 있다.
Claims (1)
- 입력되는 교류 전압을 정류하여 직류 전압만 전송시켜 주는 콘덴서와; 상기 콘덴서를 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 설정 전압으로 분배해 주는 전압 분배부와; 상기 콘덴서를 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 전송시켜 주는 1차 권선 및 상기 1차 권선을 통해 전송된 직류 전류를 입력받아 전압을 유기시켜 주는 한편, 역바이어스 발생시 전압을 출력하는 2차 권선과 상기 1차 권선을 통해 전송된 직류 전압을 입력받아 펄스 전압으로 인가시켜 주는 3차 권선으로 이루어진 변압기와; 상기 변압기의 1차 권선 및 상기 전압 분배부를 통해 입력된 전류에 의해 스위칭 동작을 하는 FET와; 상기 변압기의 2차 권선을 통해 인가된 펄스 전압을 입력받아 상기 FET가 일정하게 구동할 수 있도록 펄스를 입력해 주는 펄스 입력부와; 상기 FET가 스위칭 동작에 의해 과전압이 발생하면 상기 변압기의 2차 권선을 통해 상기 FET에서 발생한 과전류를 제한시켜 주는 과전류 제한부와; 상기 변압기의 3차 권선으로 부터 발생한 펄스 전압을 입력받아 직류 전압으로 정류시켜 주는 제 1 정류부와; 상기 제 1 정류부에서 전송된 출력 전압을 입력받아 기준 전압으로 인시켜 주는 기준 전압 설정부와; 상기 변압기의 3차 권선에서 출력된 펄스 전압을 직류 전압으로 정류하여 전송시켜 주는 제 2 정류부와; 상기 제 2 정류부와 기준 전압 설정부에서 인가된 전압과 상기 전압 분배부를 통해 인가된 전압을 입력받아 스위칭 동작에 의해 전압을 인가시켜 주는 포토 커플러로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 장치의 구동 및 궤환 회로.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20031209 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |