KR100347175B1 - Voltage protection circuit of boost converter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 스위칭 동작의 제어를 위한 수단으로 PWM 부스트 업 IC를 준용하는 경우 발생되는 노이즈의 증가 및 발진 현상을 억제하기 위한 전력계수 집적 방식의 최적 전원 공급 회로에 관한 것으로 특히, 출력전압을 입력받아 분압하는 직렬 연결되어 있는 제 15내지 제17저항(R15∼R17)과; 기준전압의 생성을 위해 전원발생 장치내의 각 구성요소들의 구동전압을 발생시키는 구동전압 발생부에서 발생되는 정전압을 분압하는 제 18, 19저항(R18, R19)과; 상기 제 15내지 제17저항(R15∼R17)에 의해 분압되는 출력전압과 상기 제 18, 19저항(R18, R19)에 의해 생성되는 기준전압을 비교하여 분압된 출력전압이 기준전압보다 크다고 판단되면 상기 부스트 업 IC의 구동전압을 차단하는 제 1비교수단과; 출력전압을 입력받아 분압하는 직렬 연결되어 있는 제 11내지 제14저항(R11∼R14)과; 상기 제 11내지 제14저항(R11∼R14)에 의해 분압되는 출력전압과 상기 제 18, 19저항(R18, R19)에 의해 생성되는 기준전압을 비교하여 분압된 출력전압이 기준전압보다 작다고 판단되면 상기 구동전압 발생부의 구동전압을 차단하는 제 2비교수단을 포함한다.The present invention relates to an optimal power supply circuit of a power factor integration method for suppressing an increase in noise and oscillation generated when a PWM boost-up IC is applied as a means for controlling switching operation in a switching mode power supply. A fifteenth to seventeenth resistors R15 to R17 connected in series to receive and output an output voltage; 18th and 19th resistors R18 and R19 for dividing the constant voltage generated by the driving voltage generator for generating the driving voltages of the respective components in the power generator for generating the reference voltage; When it is determined that the divided output voltage is greater than the reference voltage by comparing the output voltage divided by the 15th to 17th resistors R15 to R17 with the reference voltage generated by the 18th and 19th resistors R18 and R19. First comparing means for blocking a driving voltage of the boost-up IC; An eleventh to fourteenth resistors R11 to R14 connected in series for receiving an output voltage; When it is determined that the divided output voltage is smaller than the reference voltage by comparing the output voltage divided by the eleventh to fourteenth resistors R11 to R14 with the reference voltage generated by the eighteenth and nineteenth resistors R18 and R19. And second comparing means for blocking the driving voltage of the driving voltage generator.
Description
본 발명은 부스트 컨버터(boost converter)에 관한 것으로 특히, 부스트 컨버터 회로에서 피드백(feed-back) 회로가 오픈(open)되었을 때 전력계수 집적(Power Factor Collection: PFC) 방식에 따른 스위칭 모드 전원 공급 장치를 구성하고 있는 부품의 보호와 회로의 안정화를 위한 부스트 컨버터의 전압 보호 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boost converter, and in particular, a switching mode power supply according to a power factor collection (PFC) method when a feedback circuit is opened in a boost converter circuit. The voltage protection circuit of the boost converter for the protection of the components and the stabilization of the circuit.
일반적으로, 전자 통신 기기 혹은 컴퓨터시스템 및 대용량 전자기기의 경우에는 사용교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환한 후 이를 스위칭 수단을 사용하여 동일전력의 직류전원으로 재 변환하는 스위칭 모드 전원 공급장치가 만이 사용되고 있다.In general, in the case of an electronic communication device, a computer system, or a large-capacity electronic device, a switching mode power supply unit that receives an AC power supply and converts it into a DC power source and then converts it into a DC power source using the switching means It is used.
이때, 스위칭 모드 전원 공급장치는 필연적으로 스위칭 노이즈가 발생되므로근래 들어 주시되고 있는 전자파 환경 공해의 주범으로 인식되고 있지만, 저전력 소모형 전자기기에서는 발생되는 전자파 즉, 스위칭 노이즈가 큰 문제로 부각되지 않지만 고출력의 경우 전자파 환경 공해가 심각하다고 할 수 있다.In this case, the switching mode power supply inevitably generates switching noise, so it is recognized as the main culprit of the electromagnetic environment pollution, which has been observed recently. At high power, electromagnetic environment pollution is serious.
따라서, 근래 들어 유럽 및 일본 등지에서는 현재 전원 공급장치에서 발생되는 고조파 노이즈를 제거하기 위해서 IEC 1000-3-2 규격을 제정하여 의무적으로 입력소비전력 75와트(WATT) 이상급의 스위칭 모드 전원 공급장치는 전력계수 집적 방식을 적용받도록 하고 있다.Therefore, in recent years, in Europe and Japan, the IEC 1000-3-2 standard has been enacted to remove harmonic noise generated from power supplies, and switching mode power supplies with a power consumption of 75 Watts (WATT) or higher are required. Power factor integration scheme is to be applied.
이와 같이 규제를 강화하는 이유는 근래 들어 주시되고 있는 전자파 환경 공해를 억제하여 자국민의 건강을 돌보기 위한 행정처분으로써 전자파 공해 관련 규제는 점차 확대되어질 전망이다.The reason for the tightening of regulations is to reduce the electromagnetic pollution, which is being watched in recent years, and to take care of the health of the citizens.
따라서, 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 PWM 부스트 업 IC(10)의 구동전압(Vcc) 인가단에 노이즈 차단용 콘덴서(NC)를 구비시키며, 전압 전달용 스위칭 수단인 모스 트랜지스터(Q1∼Q3)의 게이트 단자에 인가되는 전압을 18V와 12V로 구분하여 모스 트랜지스터(Q1∼Q3)의 게이트 단자에 걸리는 전압을 12V로 안정화시키는 방식을 사용하고 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, a noise blocking capacitor NC is provided at the driving voltage Vcc application stage of the PWM boost-up IC 10, and the MOS transistors Q1 to switching voltage transfer means are provided. The voltage applied to the gate terminal of Q3) is divided into 18V and 12V to stabilize the voltage applied to the gate terminals of the MOS transistors Q1 to Q3 to 12V.
그러나, 상술한 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 부스트 컨버터 회로에서는 피드백 회로가 오픈(OPEN)되었을 때 전력계수 집적(Power Factor Collection: PFC) 방식에 따른 스위칭 모드 전원 공급 장치는 출력전압의 과전압 혹은 미전압의 상태를 검출하는 수단이 구비되어 있지 않기 때문에 이상전압이 발생되는 경우 주변의 부품이 손상되는 문제점이 발생되었다.However, in the boost converter circuit as shown in FIG. 1, the switching mode power supply device according to the power factor collection (PFC) method when the feedback circuit is open may not have an overvoltage or an undesired output voltage. Since there is no means for detecting the state of the voltage, there is a problem that the peripheral parts are damaged when an abnormal voltage is generated.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 부스트 컨버터 회로에서 피드백(feed-back) 회로가 오픈(open)되었을 때 전력계수 집적(Power Factor Collection: PFC) 방식에 따른 스위칭 모드 전원 공급 장치를 구성하고 있는 부품의 보호와 회로의 안정화를 위한 부스트 컨버터의 전압 보호 회로를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a switching mode power supply according to the power factor collection (PFC) method when the feedback circuit is open in the boost converter circuit The present invention provides a boost converter voltage protection circuit for protecting components and stabilizing circuits.
도 1은 종래 부스트 컨버터 회로의 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional boost converter circuit,
도 2는 본 발명에 따른 부스트 컨버터의 전압 보호 회로의 구성 예시도.2 is an exemplary configuration diagram of a voltage protection circuit of a boost converter according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 스위칭 동작의 제어를 위한 수단으로 PWM 부스트 업 IC를 준용하는 경우 발생되는 노이즈의 증가 및 발진 현상을 억제하기 위한 전력계수 집적 방식의 최적 전원 공급 회로에 있어서: 출력전압을 입력받아 분압하는 직렬 연결되어 있는 제 15내지 제17저항(R15∼R17)과; 기준전압의 생성을 위해 전원발생 장치내의 각 구성요소들의 구동전압을 발생시키는 구동전압 발생부에서 발생되는 정전압을 분압하는 제 18, 19저항(R18, R19)과; 상기 제 15내지 제17저항(R15∼R17)에 의해 분압되는 출력전압과 상기 제 18, 19저항(R18, R19)에 의해 생성되는 기준전압을 비교하여 분압된 출력전압이 기준전압보다 크다고 판단되면 상기 부스트 업 IC의 구동전압을 차단하는 비교수단을 포함하는 데 있다.A characteristic of the present invention for achieving the above object is a power factor integration scheme for suppressing an increase in noise and oscillation generated when applying a PWM boost-up IC as a means for controlling the switching operation in a switching mode power supply. An optimum power supply circuit comprising: a fifteenth to seventeenth resistors R15 to R17 connected in series to receive and divide an output voltage; 18th and 19th resistors R18 and R19 for dividing the constant voltage generated by the driving voltage generator for generating the driving voltages of the respective components in the power generator for generating the reference voltage; When it is determined that the divided output voltage is greater than the reference voltage by comparing the output voltage divided by the 15th to 17th resistors R15 to R17 with the reference voltage generated by the 18th and 19th resistors R18 and R19. Comparing means for blocking the drive voltage of the boost-up IC.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 스위칭 동작의 제어를 위한 수단으로 PWM 부스트 업 IC를 준용하는 경우 발생되는 노이즈의 증가 및 발진 현상을 억제하기 위한 전력계수 집적 방식의 최적전원 공급 회로에 있어서: 출력전압을 입력받아 분압하는 직렬 연결되어 있는 제 11내지 제14저항(R11∼R14)과; 기준전압의 생성을 위해 전원발생 장치내의 각 구성요소들의 구동전압을 발생시키는 구동전압 발생부에서 발생되는 정전압을 분압하는 제 18, 19저항(R18, R19)과; 상기 제 11내지 제14저항(R11∼R14)에 의해 분압되는 출력전압과 상기 제 18, 19저항(R18, R19)에 의해 생성되는 기준전압을 비교하여 분압된 출력전압이 기준전압보다 작다고 판단되면 상기 구동전압 발생부의 구동전압을 차단하는 비교수단을 포함하는 데 있다.Another aspect of the present invention for achieving the above object is, power factor integration for suppressing the increase in noise and oscillation generated when applying the PWM boost-up IC as a means for the control of the switching operation in the switching mode power supply An optimum power supply circuit of the type comprising: an eleventh through fourteenth resistors R11 to R14 connected in series to receive and divide an output voltage; 18th and 19th resistors R18 and R19 for dividing the constant voltage generated by the driving voltage generator for generating the driving voltages of the respective components in the power generator for generating the reference voltage; When it is determined that the divided output voltage is smaller than the reference voltage by comparing the output voltage divided by the eleventh to fourteenth resistors R11 to R14 with the reference voltage generated by the eighteenth and nineteenth resistors R18 and R19. Comparing means for blocking the drive voltage of the drive voltage generator.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
우선, 본 발명에서 사용되는 기술적 사상을 간략히 살펴보면, PFC 회로의 정상 동작시에는 안정된 전압을 출력하지만, 피드백 회로가 오픈되는 경우 출력전압의 상승이 기 설정된 지정전압 이상으로 상승되어질 때 이를 검출하여 기준전압과 비교한 후 비교치의 출력을 이용하여 PFC 회로의 동작을 멈추도록 제어하도록 한다는 것이다.First, the technical idea used in the present invention will be briefly described. When the PFC circuit is normally operated, a stable voltage is output. However, when the feedback circuit is opened, the output voltage is detected when the output voltage rises above a predetermined voltage. After comparing with the voltage, the output of the comparison value is used to control to stop the operation of the PFC circuit.
또한, 설정된 지정전압보다 낮은 전압으로 출력전압의 하강이 발생되면 전원장치의 안정적인 동작을 위하여 모든 출력을 발생시키지 않도록 제어하도록 한다는 것이다.In addition, when the output voltage falls to a voltage lower than the set specified voltage, it is to control not to generate all the output for the stable operation of the power supply.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 부스트 컨버터의 전압 보호 회로의 구성 예시도로서,본 발명에 따른 부스트 컨버터의 전압 보호 회로의 바람직한 동작예를 설펴보기로 한다.2 is an exemplary configuration diagram of a voltage protection circuit of the boost converter according to the present invention, and a preferred operation example of the voltage protection circuit of the boost converter according to the present invention will be described.
첨부한 도 2에서 참조번호 FB로 표시되는 부분이 출력전압을 부스트업 IC(10)측으로 궤환시키는 피드백 회로인데, 이 부분에서 라인의 이상이나 다른 특정한 이유에 의해 오픈되는 경우 상기 부스트업 IC(10)에 의해 출력전압은 지속적으로 상승하게 된다.In FIG. 2, a part indicated by the reference numeral FB is a feedback circuit for returning the output voltage to the boost-up IC 10. When the part is opened due to an abnormal line or other specific reason, the boost-up IC 10 ), The output voltage increases continuously.
이때, 출력전압은 제 15 및 제 16저항(R15, R16)과 제 17저항(R17)에 의해 분압되어지고, 상기 제 15 내지 제 17 저항(R15∼R17)에 의해 분압되어진 전압은 제 18저항과 제 19저항(R18, R19)에 의해 생성되는 기준전압과 상호 비교되어진다. 상술한 과정을 통해 제 12비교기(OP12)의 반전단자에 걸리는 전압이 기준전압대비 하이상태가 되어 상기 제 12비교기(OP12)의 출력전압의 상태는 로우상태가 된다.At this time, the output voltage is divided by the fifteenth and sixteenth resistors R15 and R16 and the seventeenth resistor R17, and the voltage divided by the fifteenth and seventeenth resistors R15 to R17 is the eighteenth resistor. And the reference voltage generated by the nineteenth resistors R18 and R19. Through the above-described process, the voltage applied to the inverting terminal of the twelfth comparator OP12 becomes high relative to the reference voltage, and the output voltage of the twelfth comparator OP12 becomes low.
따라서, 상기 제 12비교기(OP12)의 출력신호가 로우상태이기 때문에 상기 부스트업 IC(10)의 구동전압의 전달경로를 개폐하는 제 11트랜지스터(Q11)가 오프되어 상기 부스트업 IC(10)는 동작을 정지하게 된다.Accordingly, since the output signal of the twelfth comparator OP12 is in the low state, the eleventh transistor Q11 for opening and closing the transfer path of the driving voltage of the boost-up IC 10 is turned off, so that the boost-up IC 10 The operation stops.
상술한 동작과 다르게, 상기 부스트업 IC(10)에 의해 출력전압이 설정된 지정전압보다 낮은 전압으로 하강하기 시작하면, 제 11내지 제 14저항(R11∼R14)로 구성되어 있는 분압회로의 분압전압에 의해 제 11비교기(OP11)의 비반전 데이터 입력단의 전압이 상기 제 18저항과 제 19저항(R18, R19)에 의해 생성되는 기준전압과 상호 비교되어진다.Unlike the above-described operation, when the output voltage starts to drop to a voltage lower than the predetermined specified voltage by the boost-up IC 10, the divided voltage of the voltage dividing circuit composed of the eleventh to fourteenth resistors R11 to R14. The voltage of the non-inverting data input terminal of the eleventh comparator OP11 is compared with the reference voltages generated by the eighteenth resistor and the nineteenth resistors R18 and R19.
상술한 과정을 통해 제 11비교기(OP11)의 비반전단자에 걸리는 전압이 기준전압대비 로우상태가 되어 상기 제 11비교기(OP11)의 출력전압의 상태는 로우상태가 된다. 따라서, 참조번호 미부여되어 있는 구동부의 동작이 중지되기 때문에 전원장치내의 각종 부품들로 제공되던 전압의 공급이 차단되어진다.Through the above-described process, the voltage applied to the non-inverting terminal of the eleventh comparator OP11 becomes low compared to the reference voltage, and the output voltage of the eleventh comparator OP11 becomes low. Therefore, since the operation of the driver, which is not given a reference number, is stopped, the supply of the voltage provided to the various components in the power supply device is cut off.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it will be appreciated that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 부스트 컨버터의 전압 보호 회로를 제공하여 부스트 컨버터 회로에서 피드백(feed-back) 회로가 오픈(open)되었을 때 전력계수 집적(Power Factor Collection: PFC) 방식에 따른 스위칭 모드 전원 공급 장치를 구성하고 있는 부품의 보호와 회로의 안정화를 얻을 수 있다.By providing a voltage protection circuit of the boost converter according to the present invention which operates as described above, when a feedback circuit is opened in the boost converter circuit, a power factor collection (PFC) scheme is used. Protection of the components and stabilization of the circuits of the switching mode power supply can be achieved.
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