KR100828738B1

KR100828738B1 - 전원 공급장치의 이상전압 보호회로

Info

Publication number: KR100828738B1
Application number: KR1020060095927A
Authority: KR
Inventors: 최문기
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-05-09
Also published as: KR20080030176A

Abstract

본 발명은 간단한 회로만으로 입력전압이 이상상태일 때 회로를 보호할 수 있는 전원 공급장치의 이상전압 보호회로를 제공한다.

본 발명은 입력전압을 반파 정류한 값이 제너 다이오드의 항복전압을 초과하는 상태일 때, 상기 초과하는 부분에 대한 펄스신호를 검출하고, 상기 펄스신호의 듀티값에 따라 입력전압이 정상상태인지 이상상태인지를 판단하도록 구성한다.

본 발명에 의하면, 간단한 회로만으로도 이상상태의 입력전압으로부터 회로를 안전하게 보호할 수 있으므로, 회로의 구성이 간소화되는 이점이 있다.

전원 공급장치, 항복전압, 듀티, 과전압, 저전압, 회로 차단, AC전압 검출

Description

전원 공급장치의 이상전압 보호회로{Protection circuit from over/under voltage in power supply}

도 1은 종래의 전원 공급장치의 이상전압 보호회로를 나타내는 개략적 회로도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전원 공급장치의 이상전압 보호회로의 개략적 회로도.

도 3은 도 2에 도시된 주요부분의 동작파형도로서, 입력전압이 정상상태일 때와 과전압일 때 및 저전압일 때를 구분하여 표시한 도면.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

100: 마이크로 컴퓨터 D1: 반파 정류용 다이오드

ZD2: 제너 다이오드 PC: 포토커플러

Vcc: 정전압

일반적으로, 전원 공급장치는 입력전압을 다수의 출력단에서 원하는 레벨의 전압대로 변환하여 출력하는 회로를 말하며, 입력전압이 이상상태일 때 전원 공급장치의 파괴 및 오동작을 방지하기 위한 이상전압 보호회로를 채용하고 있다.

통상적인 이상전압 보호회로를 파워 서플라이에 입력되는 입력전압을 감지하는 마이크로 컴퓨터를 연결하여, 입력전압을 측정하고, 입력전압이 기 설정된 기준전압보다 높거나 낮은 경우 마이크로 컴퓨터가 전원 공급장치의 동작을 중지시킴으로써, 이상전압으로부터 전원 공급장치를 보호하도록 설계된다.

도 1은 종래의 전원 공급장치의 이상전압 보호회로를 나타내는 개략적 회로도이다.

도 1을 참조하여 종래의 이상전압 보호회로를 설명한다.

시스템에 공급되는 AC 전압은 전파정류용 다이오드(D1, D2)가 연결되고, 상기 다이오드(D1, D2)의 출력은 다수의 분압저항(R1~R6) 및 평활 커패시터(C2~C4)를 통해 션터 레귤레이터(U1)의 게이트단자에 연결된다.

또한, 션터 레귤레이터(U1)의 캐소드는 포토커플러(PC)의 포토다이오드의 캐 소드에 연결되고, 애노드는 접지된다. 그리고, 포토다이오드의 애노드는 정전압(Vcc)이 공급되는 정전압원에 연결된다.

한편, 포토커플러(PC)의 포토트랜지스터는 포토다이오드와 전기적으로 분리된 상태로 포토다이오드에서 발생된 광을 수광하도록 소정위치에 설치되며, 포토트랜지스터의 컬렉터는 정전압원에 연결되고, 이미터는 마이크로 컴퓨터(100)에 연결된다.

한편, 다수의 분압저항(R1~R6)에 의해 분압된 전압은 제너 다이오드(ZD1)를 통해 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터는 상기한 션터 레귤레이터(U1)의 게이트에 공통 접속된다. 또한, 트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지된다.

상기와 같은 구성을 갖는 종래의 전원 공급장치의 이상전압 보호회로는, 입력전압이 정상범위일 때, 전파정류용 다이오드(D1, D2)를 통해 정류된 전압이 다수의 분압저항(R1~R6)에 의해 소정 레벨로 분압되고, 다수의 평활 커패시터(C2~C4)에 의해 평활되어 직류 형태로 션터 레귤레이터(U1)의 게이트단자와 제너 다이오드(ZD1)에 각각 공급된다.

이때, 입력전압이 AC 70~80[V]일때, 션터 레귤레이터(U1)의 게이트에 걸리는 전압 즉, 평활 커패시터(C4)에 유기된 전압은 대략 2.5[V]가 되며, 이 전압으로 인해 션터 레귤레이터(U1)는 정상적으로 동작된다.

션터 레귤레이터(U1)가 동작되면 포토커플러(PC)의 포토다이오드 양단에는 소정 레벨의 전압차가 발생하므로 포토다이오드는 정상적으로 동작하고, 이에 따라 포토트랜지스터에 소정의 광신호가 수광되어 포토트랜지스터는 정상 동작한다. 따라서, 정전압원으로부터 공급되는 정전압(Vcc)이 포토트랜지스터를 통해 마이크로 컴퓨터(100)에 공급되므로, 마이크로 컴퓨터(100)는 정상적인 전압레벨의 입력전압이 입력되고 있는 것으로 판단하여 전원 공급장치를 정상적으로 구동시킨다.

한편, 다수의 분압저항(R1~R6)에 의해 분압된 전압은 제너 다이오드(ZD1)에 공급되는데, 이때 입력전압이 정상범위인 것으로 가정하였으므로, 제너 다이오드(ZD1)는 도통되지 않는다. 따라서, 트랜지스터(Q1)는 턴-오프되고, 이에 따라 션터 레귤레이터(U1)의 게이트에는 정상전압이 계속 공급된다.

만약, 입력전압이 과전압인 경우, 다수의 분압저항(R1~R6)에 의해 분압된 전압이 제너 다이오드(ZD1)에 공급되는데, 이때 입력전압이 과전압이므로, 제너 다이오드(ZD1)는 도통되어 트랜지스터(Q1)의 베이스에 소정 전압을 공급하여 트랜지스터(Q1)를 턴-온시킨다.

트랜지스터(Q1)가 턴-온되면, 션터 레귤레이터(U1)의 게이트전위가 모두 그라운드로 패스되므로, 션터 레귤레이터(U1)는 더 이상 동작되지 않는다.

이에 따라, 포토커플러(PC)의 포토다이오드가 동작하지 않고, 포토트랜지스터가 연동하여 턴-오프되므로, 마이크로 컴퓨터(100)에는 더 이상 전위가 공급되지 않는다. 따라서, 마이크로 컴퓨터(100)는 현재 입력되는 입력전압이 이상상태인 것으로 판정하여 전원 공급장치의 동작을 중지시킨다. 따라서, 과전압으로부터 회로가 보호된다.

만약, 입력전압이 저전압이거나 정전상태인 경우, 다수의 분압저항(R1~R6)에 의해 분압된 전압이 션터 레귤레이터(U1)의 게이트에 공급되는데, 이때 입력전압이 저전압이므로, 션터 레귤레이터(U1)의 게이트에 충분한 전위를 공급하지 못하여 션터 레귤레이터(U1)는 턴-오프된다.

이에 따라, 포토커플러(PC)의 포토다이오드가 동작하지 않고, 포토트랜지스터가 연동하여 턴-오프되므로, 마이크로 컴퓨터(100)에는 더 이상 전위가 공급되지 않는다. 따라서, 마이크로 컴퓨터(100)는 현재 입력되는 입력전압이 이상상태인 것으로 판정하여 전원 공급장치의 동작을 중지시킨다. 따라서, 저전압으로부터 회로가 보호된다.

그러나, 회로의 구성에서 알 수 있듯이, 종래의 이상전압 보호회로는 많은 수의 소자로 이루어진 회로구성을 갖는다. 이러한 경우, 구성 소자가 많으므로 해서, 회로의 구성이 복잡해지고, 소자 고유의 편차에 의한 회로의 오동작이 발생할 수 있으며, 테스트를 수행하고자 할 때 각각의 소자에 대한 특성값을 재설정하여야 하는 번거로운 문제점이 있다.

또한, 순간정전시험을 테스트하고자 하는 경우, 60~50Hz에서 매우 짧은 시간(0.5~3 주기)동안 입력전압을 차단하여 구동상태를 테스트하기 때문에, 평활 커패시터(C2~C4)에 충전된 전압에 의해 지연현상이 발생되어 정상적인 순간정전테스트를 수행할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 간단한 회로의 구성만으로 입력전압의 이상상태로부터 회로를 보호할 수 있는 전원 공급장치의 이상전압 보호회로를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 순간정전시험 등의 각종 테스트에도 오류가 발생하지 않는 전원 공급장치의 이상전압 보호회로를 제공함에 있다.

본 발명은 시스템에 공급되는 AC 전압을 반파 정류하는 반파 정류용 다이오드와; 상기 반파 정류용 다이오드에서 반파 정류된 전압을 인가받아 항복전압을 초과하는 전압부분에 대해 도통되어 소정의 듀티를 갖는 전압을 출력하는 제너 다이오드와; 상기 제너 다이오드에서 출력된 전압으로 구동되는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드와 전기적으로 분리되고, 상기 포토다이오드의 광신호를 수광하여 온/오프상태가 제어되는 포토트랜지스터를 포함하는 포토커플러; 및 상기 포토트랜지스터가 턴-온상태일 때 정전압원으로부터 소정 레벨의 전압을 인가받고, 상기 포토트랜지스터의 온/오프상태에 따라 입력되는 펄스신호의 듀티값을 계산하여 상기한 각 구성부를 동작 또는 정지시키는 마이크로 컴퓨터를 포함한다.

여기서, 상기 마이크로 컴퓨터는, 기 설정된 소정 범위내의 듀티값을 기준값으로 설정하고, 입력되는 펄스신호의 듀티값이 상기 기준값을 초과하거나 미달하는 경우, 상기 각 구성부를 차단하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전원 공급장치의 이상전압 보호회로의 개략적 회로도이고, 도 3은 도 2에 도시된 주요부분의 동작파형도로서, 입력전압이 정상상태일 때와 과전압일 때 및 저전압일 때를 구분하여 표시한 것이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.

시스템에 입력되는 AC 전압을 입력받도록 반파 정류용 다이오드(D1)를 연결하고, 반파 정류용 다이오드(D1)의 출력은 다수의 분압 저항(R7~R9)을 통해 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드에 연결된다.

또한, 제너 다이오드(ZD2)의 애노드는 포토커플러(PC)의 포토다이오드의 애노드에 연결되고, 포토다이오드의 캐소드는 접지된다.

한편, 포토커플러(PC)의 포토트랜지스터는 상기한 포토다이오드와 전기적으로 분리되고 상기 포토다이오드로부터 발생된 광을 수광하도록 소정위치에 설치되며, 포토트랜지스터의 컬렉터는 정전압(Vcc)이 공급되는 정전압원에 연결되고, 이미터는 마이크로 컴퓨터(100)에 연결된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.

입력전압이 정상범위이면, 반파 정류용 다이오드(D1)에서 반파 정류된 전압 은 도 3의 (a)에 도시된 P1의 상태와 같다. 이때, 반파 정류된 전압이 제너 다이오드(ZD2)의 항복전압을 초과하는 부분에 대하여 제너 다이오드(ZD2)는 도통되고, 이때의 전압값은 도 3의 (a)에 도시된 P2의 상태와 같다. 이로 인해, 제너 다이오드(ZD2)의 항복전압을 초과하는 부분에서 포토커플러(PC)는 동작되고, 따라서, 포토트랜지스터의 출력전압은 도 3의 (a)에 도시된 P3와 같이 소정 듀티(t1)를 갖는 펄스신호가 입력된다.

마이크로 컴퓨터(100)는 입력되는 펄스신호의 듀티(t1)를 계산하고, 이 듀티값(t1)이 기 설정된 소정범위에 포함되면 정상상태로 판정하여 전압 공급장치를 정상적으로 동작시킨다.

만약, 입력전압이 과전압이면, 반파 정류용 다이오드(D1)에서 반파 정류된 전압은 도 3의 (b)에 도시된 P1의 상태와 같다. 이때, 반파 정류된 전압이 제너 다이오드(ZD2)의 항복전압을 초과하는 부분에 대하여 제너 다이오드(ZD2)는 도통되고, 이때의 전압값은 도 3의 (b)에 도시된 P2의 상태와 같다. 이로 인해, 제너 다이오드(ZD2)의 항복전압을 초과하는 부분에서 포토커플러(PC)는 동작되고, 따라서, 포토트랜지스터의 출력전압은 도 3의 (b)에 도시된 P3와 같이 소정 듀티(t2)를 갖는 펄스신호가 입력된다. 이때, 입력전압이 과전압일 경우에는 P3에서 검출되는 전압의 듀티(t2)가 상기한 정상전압범위일 때의 듀티(t1)보다 크게 된다.

따라서, 마이크로 컴퓨터(100)는 입력되는 펄스신호의 듀티(t2)를 계산하고, 이 듀티값(t2)이 기 설정된 소정범위보다 큰 것으로 판단되면 입력전압이 과전압인 것으로 판정하여 전압 공급장치를 정지시킨다. 따라서, 입력전압이 과전압일 경우, 회로는 안전하게 보호된다.

만약, 입력전압이 저전압이면, 반파 정류용 다이오드(D1)에서 반파 정류된 전압은 도 3의 (c)에 도시된 P1의 상태와 같다. 이때, 반파 정류된 전압이 제너 다이오드(ZD2)의 항복전압을 초과하는 부분에 대하여 제너 다이오드(ZD2)는 도통되고, 이때의 전압값은 도 3의 (c)에 도시된 P2의 상태와 같다. 이로 인해, 제너 다이오드(ZD2)의 항복전압을 초과하는 부분에서 포토커플러(PC)는 동작되고, 따라서, 포토트랜지스터의 출력전압은 도 3의 (c)에 도시된 P3와 같이 소정 듀티(t3)를 갖는 펄스신호가 입력된다. 이때, 입력전압이 저전압일 경우에는 P3에서 검출되는 전압의 듀티(t3)가 상기한 정상전압범위일 때의 듀티(t1)보다 작게 된다.

따라서, 마이크로 컴퓨터(100)는 입력되는 펄스신호의 듀티(t3)를 계산하고, 이 듀티값(t3)이 기 설정된 소정범위보다 작은 것으로 판단되면 입력전압이 저전압인 것으로 판정하여 전압 공급장치를 정지시킨다. 따라서, 입력전압이 저전압일 경우, 회로는 안전하게 보호된다. 특히, 순간정전시험 등의 테스트를 수행하는 경우, 입력전압이 없는 정전상태에서 상기한 P3에서의 펄스는 발생하지 않으므로, 정확하고 안정된 검사를 수행할 수 있다.

결국, 입력전압이 정상상태인 경우의 듀티값(t1)과 과전압인 경우의 듀티값(t2) 및 저전압인 경우의 듀티값(t3)을 비교하면, t3<t1<t2가 되는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

또한, 본 발명은 순간정전시험 등의 테스트를 수행하는 경우, 매우 짧은 주기의 정전 상태에서도 정확하게 회로의 동작을 차단할 수 있으므로, 보다 정확하고 안정된 테스트가 가능하며, 이로 인하여 불량률을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 적은 수의 부품만으로 보호회로를 구성함으로써, 소자의 특성 편차로 인한 회로의 오동작을 줄일 수 있다.

Claims

시스템에 공급되는 AC 전압을 반파 정류하는 반파 정류용 다이오드;

상기 반파 정류용 다이오드에서 반파 정류된 전압을 인가받아 항복전압을 초과하는 전압부분에 대해 도통되어 소정의 듀티를 갖는 전압을 출력하는 제너 다이오드;

상기 제너 다이오드에서 출력된 전압으로 구동되는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드와 전기적으로 분리되고, 상기 포토다이오드의 광신호를 수광하여 온/오프상태가 제어되는 포토트랜지스터를 포함하는 포토커플러; 및

상기 포토트랜지스터가 턴-온상태일 때 정전압원으로부터 소정 레벨의 전압을 인가받고, 상기 포토트랜지스터의 온/오프상태에 따라 입력되는 펄스신호의 듀티값을 계산하여 전원공급장치를 동작 또는 정지시키는 마이크로 컴퓨터를 포함하는 전원 공급장치의 이상전압 보호회로.
제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 컴퓨터는, 기 설정된 소정 범위내의 듀티값을 기준값으로 설정하고, 입력되는 펄스신호의 듀티값이 상기 기준값을 초과하거나 미달하는 경우, 상기 전원공급장치를 차단하도록 구성한 것을 특징으로 하는 전원 공급장치의 이상전압 보호회로.