KR100340780B1

KR100340780B1 - 전원공급장치의피드백손실방지장치

Info

Publication number: KR100340780B1
Application number: KR1019950003205A
Authority: KR
Inventors: 고담나쓰
Original assignee: 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스, 인코포레이티드
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 2002-11-23
Also published as: BR9500720A; US5391978A; TW272334B; CN1121290A; JP3574214B2; CN1066891C; EP0668654A2; MY115171A; EP0668654A3; DE69509277D1; EP0668654B1; SG88708A1; DE69509277T2; JPH07274094A

Abstract

스위치 모드 전원 공급 장치에서, 절연 변압기에서 발생된 전압(VLB)은 제1 다이오드에 의해 정류되어 피드백 경로를 통해 레귤레이터(42)의 제어 단자(핀 2)에 결합된다. 이 전압은 또한 제2 다이오드(44)를 통해 정류되어 레귤레이터(42)의 공급 단자(핀 7)에 결합된다. 상기 공급 단자와 제어 단자 사이에 한 쌍의 다이오드(111, 112)가 직렬 접속된다. 정상 동작 동안 상기 한 쌍의 다이오드는 비도통 상태가 된다. 고장 조건 하에서 제1 다이오드가 분리되는 경우, 상기 한 쌍의 다이오는 전원 공급 장치의 과도한 출력 레벨을 방지하는 방식으로 용장, 즉 대체 피드백 경로를 제공한다.

Description

전원 공급장치의 궤환손실 방지 장치

본 발명은 비디오 장치용 전원 공급 장치에 관한 것이다.

비디오 장치에 사용된 전원 공급 장치는 통상적으로 전원에 의해 전력을 공 급받는 부하 회로가 요구된 바와 같이 동작하도록 하기 위해 정확한 조정 전압 공급 레벨을 제공하는 것이 요구된다. 전형적인 스위칭형의 전원 공급 장치는 하나의 1차 권선과 다수의 2차 권선을 구비하며 부하 회로가 접속되어 있는 변압기를 포함 한다. 트랜지스터와 같은 스위칭 소자는 AC 라인으로부터 얻은 비조정 전압원을 변 압기 1차 권선에 주기적으로 인가한다. 이차 권선중 하나로부터의 피드백은 스위칭소자의 전도각(conduction angle)을 제어하여 2차 권선에 걸쳐 발생된 전압에 대한 조정을 제공한다.

비디오 장치가 사용자 액세스 가능한 입력 단자 또는 출력 단자를 포함하는 경우, 전기 쇼크의 개연성을 방지하기 위해 사용자 액세스 가능한 단자와 AC 라인 사이에 전기 이 제공된다. 이러한 전기 절연은 사용자 액세스 가능한 단자와 AC 라인 사이에 흐를 수 있는 최대 전류가 승인된 안전 레벨 이하가 되게 하는 크기의 임피던스로서 규정된다. 전술한 전기 절연은 소정량의 절연 재료의 사용과 권선들간의 충분한 물리적 분리에 의해 전원 공급 장치 변압기의 1차 "핫(hot)" 권선과 2차 "콜드(cold)" 권선을 절연시킴으로써 경제적으로 제공된다.

통상 핫 접지(hot ground)로 참조된 전압 레귤레이터를 포함한 전원 공급 장치에서, "핫' 접지로 참조된 변압기의 1차 권선은 레귤레이터의 제어 단자에 결합되는 정류 피드백 제어 신호를 생성하기 위해 다이오드를 통해 정류된 전압을 발생시킨다. 정류된 피드백 신호는 허용 가능한 조정을 제공하기 위해 전원 공급 장치의 출력 레벨을 트래킹 하는데 필요하다.

고장 조건에 기인하여 정류된 제어 신호를 상실하면 전압 레귤레이터는 전원공급 장치의 출력 레벨을 증가시키게 된다. 이것은 피드백 전압의 상실에 의해 출력 레벨이 너무 낮다고 잘못 표시되기 때문이다.

화상관을 구비한 비디오 디스플레이 장치의 전원 공급 장치는 통상적으로 초과 전압 조건이 검출되면, 전원 공급 장치를 정지시키는 X-RAY 보호 회로를 포함한다. 따라서, 화상관용 고전압을 발생하는 전원 공급 장치는 X-RAY 보호 회로의 작동에 의해 정류된 피드백 전압의 손실에 대해 고유하게 보호될 수 있다. 그러나 오디오 전원 공급 장치에서 또는 텔레비전 수상기와는 개별적으로 동작하며 화상관을 구비하지 않음으로써 X-RAY 보호 회로를 갖지 못한 통신 위성 디코더 유닛용 비디오 전원 공급 장치에서, 피드백의 손실 가능성은 상당히 크다. 이것은 경제적인 이유로 과전압 검출 및 보호 회로가 전원 공급 장치에 구비되지 않은 경우에 특히 심각하다.

본 발명에 따라 구현한 전원 공급 장치에서는 레귤레이터의 제어 단자에 다른 피드백 경로가 제공된다. 스위치는 고장 조건이 검출될 때 레귤레이터의 제어 단자에 정류 전압을 결합시킨다.

고장 조건은 예컨대, 정상 동작 피드백 전압을 생성하는 다이오드가 비접속되고 이에 따라 정상 동작 피드백 경로가 차단되는 경우에 발생한다. 이러한 이유로 인해 여분 경로가 제공된다. 다른 피드백 경로에 의해서 고장 조건이 발생할 때 에도 조정이 제공된다. 따라서, 전원 공급 장치의 과도한 출력 레벨이 억제된다.

제1도의 비디오 디스플레이 전원 공급 장치에서, AC 전원 소스(10)에 의해 생성된 AC 전압은 정류 회로(11)에 의해 정류되고 커패시터(12)에 의해 필터링되어 비조정 DC 전압 VUR의 소스를 제공한다. 이 DC 전압은 전원 변압기(14)의 1차 권선 (13)의 한쪽 단자에 인가된다. 권선(13)의 다른쪽 단자는 단자(15a)를 통해 스위칭 트랜지스터(15)의 드레인 전극에 접속된다. 트랜지스터(15)가 도통하는 것에 의해 전류가 흘러 권선(13) 양단에 전압이 발생하고, 그에 따라 변압기는 트랜지스터 (15)가 스위치되어 오프될 때 각 사이클에서 전압 VSI, VS2 및 VS3가 2차 권선(17,18 및 20) 양단에 발생하도록 동작한다.

권선(17)에서 발생된 전압은 다이오드(21)에 의해 정류되고 커패시터(22)에 의해 필터링되어, 외부 장치에 대한 전원을 제공하는데 사용될 수 있는 예시적으로 +15.5 V 정도의 DC 전압이 발생한다. 유사하게, 권선(18)에서 발생된 전압은 다이오드(23)에 의해 정류되고 커패시터(24)에 의해 필터링되어 제2 DC 전압이 발생하며, 권선(20)에서 발생된 전압은 다이오드(32)에 의해 정류되고 커패시터(33)에 의해 필터링되어 제3 DC 전압이 발생한다.

예컨대, 오디오 회로와 관련되는 사용자 액세스 가능한 단자는 통상 AC 라인 전원인 AC 전원 소스(10)로부터 전기적으로 절연되는 것이 바람직하다. 이러한 전기적 절연은 부품간에 흐를 수 있는 최대 전류가 소정의 안전 레벨 이하가 되도록 하는 크기의 절연 부품간 임피던스로서 규정된다. AC 전원 소스(10)에 관련된 소자 또는 회로에 대해 발생된 전압은 제1 기준 전위 즉, 소위 핫 접지로 참조되는 반면, 사용자 액세스 가능한 단자에 관련된 소자 또는 회로에 대해 발생된 전압은 제 2 기준 전위 즉, 소위 콜드 접지 또는 섀시(chassis) 접지로 참조된다.

제1도의 회로에서, 상술한 전기적 절연은 예컨대 언더라이터스 레보러토리스(Underwriters Laboratorises)에 규정된 바와 같은 적절한 절연 요구 조건을 충족하기 위해 충분한 물리적 분리와 절연 재료를 통합한 변압기(14)에 의해 제공된다. 권선(13)에 접속된 소자 및 회로는 "핫" 접지로 참조되고 제1도에 65로 표시된 특정 접지 기호로 도시된다. 권선(17, 18, 19)에 접속된 소자 및 회로는 "콜드" 접지로 참조되고 제1도에 66으로 표시된 다른 접지 기호를 갖는다.

전술한 바와 같이 트랜지스터(15)가 비도통 상태일 때 발생된 스위칭 플라이백 전압은 권선(17, 18, 20)에 전압을 발생시키도록 작용한다. 이러한 권선에 접속된 부하 회로의 적절한 동작을 위해서는 발생된 전압이 세밀하게 조정되는 것이 바람직하다. 이러한 조정은 스위칭 트랜지스터(15)의 도통 기간을 제어하고 이어서 권선(17, 18, 20)에 발생된 전압의 크기를 결정함으로써 용이하게 유지될 수 있다. 트랜지스터(15)의 도통은 레귤레이터 제어 회로(42)로부터의 펄스폭 변조된 베이스 구동 스위칭 신호 VO에 의해 제어된다. 레귤레이터 제어 회로(42)는 집적회로 UC3844로 구현된다.

변압기(14)의 권선(43)은 AC 전압 소스 기준 전위 또는 "핫" 접지로 참조된 샘플 전압 VLB을 발생시킨다. 권선(17, 18, 20)에서 발생된 전압은 권선(43)에서 발생된 샘플 전압 V43에 의해 근접하게 트래킹된다. 권선(43) 양단의 전압은 다이오드(44)에 의해 정류되고 커패시터(45)에 의해 필터링되어 DC 전압 RSUP을 발생한 다. DC 전압 RSUP은 저항(110)을 통해 스위치드 모드 전원 공급 장치 레귤레이터 제어 회로(42)를 활성화하기 위한 전원 전압 VCC를 제공한다.

전압 V43은 필터링 코일(113)을 통해 정류 다이오드(54)에 접속된다. 다이오드(54)는 단자(113)에서 필터 커패시터(55)에 피드백 신호 SENSE1을 발생한다. 단자(114)에서의 신호 SENSE1는 저항(51, 52) 및 가변 저항(53)으로 형성된 전압 분할기를 통해 제어 회로(42)의 피드백 제어 단자(50)에 인가되어 레귤레이터 제어 피드백 신호 SENSE2를 형성한다. 피드백 신호 SENSE2는 트랜지스터(15)의 도통 기간을 제어하여 권선(17, 18, 20 및 43) 양단에 조정된 전압을 유지하는데 사용된다. 피드백 신호 SENSE2는 에러 증폭기(42a)에서 기준 레벨의 신호와 통상적인 방법으로 비교된다. 에러 증폭기(42a)의 출력 단자(42a₁)는 비교기(42b)의 입력단에 접속된다. 비교기(42b)의 제2 입력단은 램프 신호 VCUR을 수신한다. 트랜지스터(15)의 소스 저항(116)으로부터 인가된 신호 VCUR는 트랜지스터(15)에서의 소스-드레인 전류 iD를 나타낸다. 따라서 레귤레이터(42)의 출력 신호 VO가 종래 전류 모드 방식으로 펄스폭 변조되어 생성된다.

고장 조건으로 인해, 코일(113) 또는 다이오드(54)가 피드백 경로를 차단시킨다고 가정한다면, 피드백 신호 SENSE1은 감소되어 제로로 된다. 따라서, 레귤레이터(42)는 신호 VO의 듀티 사이클이나 트랜지스터(15)의 듀티 싸이클을 증가시킬 것이다. 이 결과로 커패시터(22, 24)의 출력 공급 전압이 안전 레벨 이상의 레벨로 증가되게 된다. 이러한 조건 상태는 제거되지 않는다면 과전압 조건의 영향으로 회로 소자를 손상시킨다. 과도한 출력 레벨을 방지하는 방법으로 출력 공급 전압을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징에 따라, 한 쌍의 다이오드(111, 112)는 레귤레이터 공급 전압 RSUP가 발생되는 필터 커패시터(45)와 단자(114) 사이에 직렬 접속된다. 전술된 고장 조건의 결과로서, 피드백 신호 SENSE1이 다이오드(54)의 동작에 의해 발생되지 않으면, 다이오드(111, 112)는 순방향 바이어스되어 도통 상태가 된다. 따라서 피드백 신호 SENSE1은 다이오드(54)의 동작이 아닌 다이오드(111, 112)의 동작에 의해 발생된다. 다이오드(111, 112)가 도통 상태가 되면, 커패시터(22, 24)의 출력전압은 다이오드(111, 112)를 통한 다른 용장 피드백 경로가 제공되지 않는 경우보다 실질적으로 작게 증가한다. 따라서, 제1도의 구성에 의해 활성화되는 비디오 장치의 신뢰도는 개선된다.

정상 동작시에 다이오드(111, 112)가 비도통 상태가 되고 전압 RSUP가 피드백 신호 SENSE1에 영향을 주지 않는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 전압 RSUP가 커패시터(55)보다 용량이 큰 커패시터인 커패시터(45)에서 발생되고 그에 따라 과도 상태시에 출력 공급 전압을 트래킹하지 않기 때문에 바람직하다. 또한 커패시터(45) 상에 트랜지스터(15)의 구동에 기인한 스위칭 리플이 존재할 수도 있다. 스위칭 리플은 조정 용도에는 바람직하지 않다. 하나의 다이오드 대신 다이오드(111, 112)용으로 한 쌍의 다이오드(111, 112)를 사용함으로써 잡음 면역성이 증가된다.

원활한 개시 동작을 제공하기 위해, 출력 단자(42a₁)는 스위치 다이오드(117)를 통해 커패시터(118)에 접속된다. 동작의 개시시, 커패시터(118)가 완전히 방전되어 단자(42a₁)에서의 출력 전압이 급격하게 상승하는 것을 방지한다. 결과적으로 트래지스터(15)의 듀티 싸이클은 초기에 짧고, 커패시터(118)가 다이오드(117)를 통해 충전됨에 따라 점차적으로 증가한다.

저항(120)은 원할한 개시 기간이 종료한 후 역방향 바이어스된 다이오드(117)를 유지하기 위해 단자(114)에 접속된다. 커패시터(118)에 접속된 다이오드(121)는 AC 전압(10)이 차단되는 때에 낮은 저항값의 저항(51, 52, 53)을 통해 커패시터(118)용 급방전 경로를 제공하는 것이 바람직하다. 급방전 경로에 커패시터(118)가 제공되기 때문에, 전원 차단이 중지된 후 바로 원활한 개시가 가능하다.

제 1 도는 본 발명의 특징에 따른 스위치 모드 전원 공급장치에 대한 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명

13, 43 : 인덕턴스 15, 42 : 스위칭 레귤레이터

54 : 제 1 정류기 44 : 제 2 정류기

111, 112 : 스위칭 수단 14 : 변환기

Claims

인덕턴스(13)와;

상기 인덕턴스에 결합되고, 부하 회로에 결합된 상기 인덕턴스에 교류 전류를 발생하며, 제어 신호(SENSE2)를 수신하는 제어 단자(42의 핀 2)를 구비하여 상기 제어 신호와 기준 레벨의 신호(121)간의 차이에 따라 상기 인덕턴스 전류를 제어하는 스위칭 레귤레이터(42, 15)와;

정상 동작시에 부피드백 방식으로 전원 공급 장치의 출력 레벨(+15.5V)을 제어하기 위해 상기 인덕턴스에서의 전류로부터 발생된 신호(VLB)를 정류하고, 상기 제어 단자에서 제어 신호를 형성하도록 상기 레귤레이터의 상기 제어 단자에 결합되는 정류된 제1 신호(SENSE1)를 발생하고, 고장 조건의 결과로서 상기 제1 신호가 상기 레귤레이터의 제어 단자로부터 분리될 때 상기 레귤레이터가 상기 출력 레벨을 소정 레벨 이상으로 증가시키도록 하는 제1 정류기(54)와;

상기 인덕턴스에 접속되고 상기 인덕턴스의 전류로부터 발생된 신호(VLB)를 정류하여 정류된 전압(RSVP)을 발생하는 제2 정류기(44)를 포함한 전원 공급 장치에 있어서,

상기 정류된 전압을 상기 제어 단자에 결합하여 상기 정류된 전압과 기준 레벨의 신호간의 차이에 따라 상기 인덕턴스 전류를 제어하고, 고장 조건이 발생하면 상기 출력 레벨 증가를 방지하기 위해 대체 피드백 경로를 제공하고, 정상 동작시에 상기 정류된 전압을 상기 제어 단자로부터 분리하는 스위칭 수단(111, 112)을구비하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 정류된 전압(RSVP)은 상기 레귤레이터(42)를 활성화하며, 상기 스위칭 수단(111, 112)은 고장 조건이 발생하면 상기 정류된 전압을 상기 제어 단자(42의 핀 2)에 제공하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제2항에 있어서,

상기 스위칭 수단(111, 112)은 고장 조건이 발생하면 상기 레귤레이터 공급 전압을 상기 제어 단자(핀 2)에 결합하는 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제2항에 있어서,

상기 스위칭 수단(111, 112)은 직렬 접속된 한 쌍의 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 정류기(54) 및 제2 정류기(44)는 공통 단자(113, 44의 접합점)를 통해 상기 인덕턴스(13)에 결합된 대응 다이오드를 각각 구비하며, 상기 스위칭 수단은 상기 제1 다이오드의 출력단과 상기 제2 다이오드의 출력단 사이에 접속된제3 다이오드(112)를 구비하여 상기 제어 단자(42의 핀 2)가 상기 제3 다이오드와 제1 다이오드 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,

원활한 개시 동작을 위해 개시 기간 동안 용량성 부하를 형성하기 위해 제1 다이오드(117)를 통해 상기 레귤레이터의 중간단(42의 핀 1을 통해)에 결합된 커패시터(118) 및 전원이 차단되는 동안 상기 커패시터에 급방전 경로를 제공하기 위해 상기 커패시터 및 제어 단자(42의 핀 2)에 결합된 제2 다이오드(121)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 인덕턴스(43)는 변압기(14)의 권선을 형성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제7항에 있어서,

전기 쇼크 위험에 관한 비절연 방식으로 상기 변압기(14)에 결합된 메인 공급 전압의 소스(10)를 더 구비하며, 상기 변압기는 상기 부하 회로와 상기 메인 공급 전압간의 절연을 제공하고, 상기 제어 신호(SENSE2) 및 정류된 전압(RSVP)은 상기 메인 공급 전압으로부터 각각 비절연되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.