KR100386957B1 - 자려발진식스위치전원공급장치 - Google Patents

Abstract

과전류 보호 기능을 갖춘 자려 발진식 스위치 전원 장치. 간단하면서도 신뢰성이 있는 부의 전류 귀환 보호 회로를 채용하기 위해, 상보 브리지 회로와, 직접적인 전류 바이어싱 용량 커플링을 구비하지 않는 정귀환 회로와, 교류 전원의 초기 발진 회로를 구비한다. 자려 발진식 스위치 전원 장치는 회로 구성이 간단하고, 체적이 작으며 비용이 적게 드는 실제적인 전원 장치가 된다.

Description

자려 발진식 스위칭 전원 공급장치

자려 발진식 스위치 전원 장치는, 자려 발진 코일로부터 직접 출력될 때 고주파 가열 수단으로서의 기능을 할 수 있고, 정류기로부터 정류되고 출력될 때 직류 전원 장치로서의 기능을 할 수 있는 물질에 대한 자려 발진기이다. 자려 발진식 스위치 전원 장치는 회로 구성이 간단하고, 크기가 작으며 비용을 적게 드는 등의 장점을 가지고 있지만, 과전류에 대한 간단하고도 효과적인 보호 방법을 제공하지 못하기 때문에, 안전성 및 신뢰성이 떨어짐으로써, 자려 발진식 스위치 전원 장치는 신뢰성이 있는 실제적인 전원 장치가 될 수 없다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 과전류 보호 기능을 갖춘 자려 발진식 스위치 전원 장치에 관한 것이다.

다음은 첨부 도면에 대한 설명으로, 이하에서는 첨부도면에 예시된 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용이 더욱 상세히 설명된다.

도 1 은 일반적인 자려 발진식 스위치 전원 장치의 블록도이다.

도 2 는 본 발명의 자려 발진식 스위치 전원 장치의 블록도이다.

도 3 은 본 발명의 자려 발진식 스위치 전원 장치의 일실시예의 회로도이다.

도 4 는 본 발명의 자려 발진식 스위치 전원 장치의 또다른 실시예의 회로도이다.

본 발명의 목적은 종래의 자려 발진식 스위치 전원 장치의 안정성 및 신뢰성이 떨어지는 결함을 간단히 그리고 효과적으로 해소할 수 있는, 과전류 보호 기능을 갖춘 자려 발진식 스위치 전원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이와 같이 달성된다. 도 1 은 전원(1)과, 증폭기(2)와, 자려 발진 코일(3)과, 정귀환 커플링 회로(5)로 구성된 일반적인 자려 발진식 스위치전원 장치의 블록도이다. 자려 발진 코일(3)은 마스터 발진 코일(La)과, 정귀환 코일(Lb)과, 출력 코일(Lc)로 구성되어 있다. 도 2 는 본 발명에 따른 자려 발진식 스위치 전원 장치를 블록도로 보인 것으로서, 도 1 의 기본적인 구성을 취하는 것외에, 직류 경로를 제공할 수 있고 직렬 저항을 포함하는 전류 부귀환 임피던스(4)가 증폭기(2)의 입력 및 출력 공통 단자(A)에 접속되어 있고, 상기 전류 부귀환 임피던스(4) 및 과전류 보호점의 사전설정된 전류를 곱한 값이 자려 발진 코일(3)의 정귀환 코일(Lb) 상의 정귀환 전압에 근사한 것을 특징으로 하고 있다. 어떤 이유로, 증폭기(2)의 전류의 증가는 사전 설정된 전류값을 초과하며, 그에 따라 정귀환 코일(Lb) 상의 정귀환 전압에 가까워질 때까지 전류 부귀환 임피던스(4) 상의 부귀환 전압 또한 증가하게 되고, 정귀환의 양이 부족하게 되면, 발진 회로는 과전류 보호의 목적을 달성하기 위해 발진을 중단하여야 한다.

본 발명에서는, 전압 정귀환 및 전류 부귀환의 종합적인 기능과, 전류 부귀환 기능을 갖는 과도-여자 자려 발진기의 발진 중지 및 발진 시작 사이의 백래시(backlash) 특성을 이용함으로써 본 발명의 자려 발진식 스위치 전원 장치는 상당히 정확하고, 신뢰성 있으며 사전설정된 과전류 발진-중지 특성을 갖게 된다. 자세한 이해를 위해, 하나의 예로서 본 발명에 따른 특정의 스위치 전원장치를 이용하여 추가로 설명될 것이다.

본 발명에 따른 자려 발진식 스위치 전원장치의 특이한 특성은 다음과 같다.

정격 출력 전압 : 10 V

정격 부하 전류 : 1 A (발진-시작 부하 전류)

발진-중지 부하 전류 : 1.2 A

전형적인 원인인 부하단자의 과부하 또는 단락이 전원장치의 과전류를 유발시킨다는 것은 공지된 것이다. 상기 전원장치의 부하 전류가 0 - 1A (10Ω 이상의 등가 부하 저항 사이)사이에서 변화할때, 상기 전원 장치는 안정되게 작동하며 안정되게 부하를 가지고서 시작한다(발진 시작). 과부하가 발생할때, 과부하 전류가 1.2 A 이하이면, 상기 전원 장치는 계속 안정되고 정상적으로 작동할 수 있다. 과부하 전류가 1.2 A (등가 부하 저항은 대략 8.3 Ω)까지 증가할때, 상기 전원 장치는 발진을 중지하며, 이때 전체 전원장치의 총 전류는 비부하 전류보다 낮은 레벨까지 낮아지며, 그리고 출력전압 및 부하전류 모두 거의 제로까지 낮아진다. 상기 전원장치는 부하 저항이 8.3 Ω(과부하 상태)에서 10 Ω(과부하-제거 상태)으로 증가할때 까지 발진-중지상태를 유지하며, 상기 전원장치는 발진을 재시작하며 정상 전원을 다시 시작한다. 이때 부하전류는 1 A이며, 과부하 전류가 1.2 A 까지 재증가하거나 또는 1.2 A를 초과할 때에만, 상기 전원장치는 발진을 재-중지할 것이다.

0.2 A의 차이는 상기 전원장치의 발진-중지 부하전류 1.2 A와 발진-시작 부하 전류 1A (정격 부하 전류)사이에 존재한다는 것은 상기 전원장치의 특성으로부터 알 수 있으며, 그 차이는 단지 앞서 언급된 발진 중지와 발진 시작 사이의 백래시 특성에 있다. 정격 부하 전류 1A가 의미하는 것은 상기 전원장치가 전류 1A가 흐르는 부하를 가지고서 발진(시작)을 시작할 수 있다는 것이다. 발진 중지 동안의 부하 전류는 필요에 따라 정격부하전류(본 실시예)의 120%가 되도록 설계되며, 상기 부하전류는 100 이상의 150% 또는 수백일 수 있으며, 이는 회로 파라미터를 변화시킴으로써 매우 쉽게 얻어질 수 있다. 한편, 상기 전원장치의 발진중지는 부하전류에 기초한 것이고 발진 시작은 부하 저항에 기초한 것임을 알 수 있으며, 그런 특성은 스위치 전원장치의 과전류 보호기능의 가장 이상적인 특성이다.

본 발명은 단지 전류 부귀환 임피던스를 종래 장치의 증폭기의 입력 및 출력 공통 단자에 부가하거나 접속하는 것으로서, 과전류 보호의 문제는 비용의 측면에서 완전히 해결되고, 장치의 구성은 더 복잡해지지 않는다.

도 3 은 본 발명에 따라 구성된 스위치 전원 장치를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전원 장치는, 전원(1)과, 증폭기(2)와, 자려 발진 코일(3)과, 전류 부귀환 임피던스(4)와, 정귀환 커플링 회로(5)와, 발진 시작 회로(6)와, 이차 정류 회로(7)로 구성되어 있다.

110V 교류 전류는, 정류 및 여과 후에 전원(10)으로서 취해진다. 증폭기(2)는 한 쌍의 상보 증폭기를 사용한다. 상기 한 쌍의 상보 증폭기는 두 개의 상보 증폭기로 구성되어 있고, 상기 증폭기의 입력 및 출력 공통 단자는 모두 전류 부귀환 임피던스(4)에 부착되거나 접속되어 있으며, 전체 브리지 회로는 두 개의 상보 증폭기로 구성되어 있다. 발진 코일(3)은 마스터 발진 코일(La)과, 정귀환 코일(Lb)과, 출력 코일(Lc)로 구성되어 있다. 정귀환 커플링 회로(5)는 커패시터 커플링을 사용하며, 정귀환 회로는, 정귀환 회로((Lb)가 정귀환 커플링 회로(5)를 통해 브리지 회로 여자 단자(B)에 접속됨으로써 구성된다. 발진 시작 회로(6)는, 교류 전원이 전류 제한 저항을 통해 브리지 회로 여자 단자(B)에 접속됨으로써 구성된다. 출력 코일(Lc)의 출력은, 이차 정류 회로(7)에 의해 정류된 후에, 직류 전류의 출력으로서 취해진다.

전체 브리지 증폭기는, 발진 시작 회로가 없는 상태에서는, 직류 바이어싱을 갖지 않으며, 브리지 회로 스스로는 발진을 시작할 수 없다. 브리지 회로가 발진을 시작하도록 하기 위하여, 발진 시작 회로(6)의 전류 제한 저항을 통해 교류 전원에 의해 브리지 회로의 여자 단자(B)에 접속된다. 교류 전압의 기능에 의해, 점(B)에서의 전압이 변하고, 이에 의해 브리지 회로 증폭기의 증폭 기능에 의해 마스터 발진 코일(La)의 두 단자에서의 전압이 변하고, 따라서 전체 브리지 회로가 정귀환 코일(Lb)의 정귀환의 기능에 의해 발진을 시작하게 된다. 브리지 회로가 발진을 시작한 후에는 더 이상 교류 전원에 의한 영향을 받지 않고, 브리지 회로의 고유 주파수에 따라 발진한다.

정귀환 커플링 회로(5)의 커패시터는 차동 기능을 수행함으로써, 여자 전류의 파형이 향상되고, 이는 증폭기의 스위칭 낭비를 감소시키는데 이바지함으로써, 전체 스위치 전원 장치의 효율이 상승한다.

어떤 이유로, 증폭기(2)의 전류의 증가가 사전 설정된 값을 초과할 때, 정귀환 코일(Lb)의 정귀환 전압은, 정귀환의 양을 불충분하게 하는 전류 부귀환 임피던스(4)의 부귀환 기능 때문에, 무효화되며, 그런 다음 발진이 중단되어 과전류 보호의 목적을 달성한다. 오기능의 원인이 제거된 후, 브리지 회로는 발진 시작 회로의 기능에 의해 발진을 다시 시작하고, 정상적인 동작이 재개된다.

이차 정류 회로(7)에 의해 정류된 후에, 자려 발진 코일(3)의 출력 코일(Lc)의 출력은 직류 전원의 출력으로서 취해진다.

도 4 는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것으로, 여기서는 P 채널 전계 효과 트랜지스터 및 N 채널 전계 효과 트랜지스터를 갖춘 증폭기로 구성된 한 쌍의 상보 증폭기는 세미 브리지 회로로서 취해지며, 다른 세미 브리지 회로는 직렬로 배치된 두 개의 커패시터(8)로 대체된다. 그 원리는 도 3 의 원리와 동일하다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 과전류 보호기능을 갖는 자려발진식(Self-excitation type) 스위칭 전원장치가 제공된다

Claims (3)

1. 전원(1)과, 입력 및 출력 공통단자와 여자 입력단자를 가지며 상기 전원에 접속된 증폭기(2)와, 마스터 발진 코일(La), 정귀환 코일(Lb) 및 출력 코일(Lc)을 갖는 자려 발진 코일(3)과, 그리고 정귀환 커플링 회로(5)를 구비한 자려 발진식 스위칭 전원 공급장치에 있어서,

   직류(DC) 전류경로를 제공하기 위한 전류 부귀환 임피던스(4)를 포함하고,

   상기 전류 부귀환 임피던스(4)는 상기 증폭기(2)의 입력 및 출력 공통단자에 직렬로 접속되는 한편 상기 전류 부귀환 임피던스를 통해 흐르는 상기 증폭기(2)의 입력 및 출력 공통단자를 경유하는 전류에 기초해 부귀환 전압을 발생시키고,

   상기 자려 발진 코일(3)의 정귀환 코일은 상기 정귀환 커플링 회로(5)를 통해 상기 증폭기의 여기 입력단자에 접속되어 정귀환 전압을 발생시키고, 그리고

   상기 전류 부귀환 임피던스(4)는 상기 정귀환 전압을 직접적으로 감소시켜 과전류 발진-중지의 보호기능을 제공하도록 구성함을 특징으로 하는 자려 발진식 스위칭 전원 공급장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전원(1)은 교류(AC) 정류 전원공급장치이고;

   상기 증폭기(2)는 한 쌍의 제1상보형 증폭기들을 포함하고, 그 각각은 한 쌍의 제2상보형 증폭기들을 포함하되, 상기 증폭기들의 입력 및 출력 공통단자들은모두 상기 전류 부귀환 임피던스(4)에 접속됨으로써 하나의 전체적인 브리지 회로가 상기 한 쌍의 제1상보형 증폭기들로 구성되며;

   상기 정귀환 커플링 회로(5)는 캐패시터 커플링을 사용함으로써 상기 자려 발진 코일(3)의 상기 정귀환 코일은 상기 정귀환 커플링 회로를 통해 상기 증폭기의 여기 입력단자에 접속되도록 구성하고; 그리고

   상기 전원 공급장치는 전류제한 저항을 통해 회로 여기단자에 접속된 발진-시작 회로(6)를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 자려 발진식 스위칭 전원 공급장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전원(1)은 교류(AC) 정류 전원공급장치이고;

   상기 증폭기(2)는 한 쌍의 상보형 증폭기들을 포함하되, 그의 입력 및 출력 공통단자들은 모두 상기 전류 부귀환 임피던스(4)에 접속됨으로써 하나의 세미(반) 브리지 회로가 상기 쌍의 상보형 증폭기들과 두개의 직렬로 형성된 캐패시터(8)들로 구성되며;

   상기 정귀환 커플링 회로(5)는 캐패시터 커플링을 사용함으로써 상기 자려 발진 코일(3)의 정귀환 코일은 상기 정귀환 커플링 회로를 통해 상기 증폭기의 여기 입력단자에 접속되도록 구성하고; 그리고

   상기 전원 공급장치는 전류제한 저항을 통해 회로 여기단자에 접속된 발진-시작 회로(6)를 더 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 자려 발진식 스위칭 전원공급장치.

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