KR100839851B1

KR100839851B1 - 전원공급회로

Info

Publication number: KR100839851B1
Application number: KR1020010064055A
Authority: KR
Inventors: 백재현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2008-06-19
Also published as: KR20030032328A

Abstract

본 발명은 전원공급회로에 관한 것으로, 종래 전원공급회로는 프리 슈팅 구간의 전압을 파워 트랜지스터에 인가함으로써, 그 파워 트랜지스터를 정상상태보다 더 큰 내압특성을 가지는 파워 트랜지스터를 사용해야 하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 상용교류전원을 정류하는 정류부와; 상기 정류부의 출력전압의 역률을 보상하여 출력하는 역률보상부와; 상기 역률보상부의 출력을 서로다른 두 경로를 통해 출력하는 출력부와; 상기 출력부의 출력전압을 변환하여 출력하는 주 트랜스미션과; 상기 주 트랜스미션의 동작상태 감지 결과에 따라 제어신호를 출력하는 동작상태검출부와; 제어부의 제어에 따라 온/오프 제어되어 부하에 상기 주 트랜스미션의 출력전압을 인가하는 파워 트랜지스터와; 상기 동작상태검출부의 제어신호를 근거로 상기 출력부의 출력전압을 분압하여 출력하는 검출부와; 상기 검출부의 출력전압을 인가받아 최초 1차 설정된 전압을 출력하도록 상기 역률보상부를 제어함과 아울러 상기 검출부의 검출전압에 변화가 있는 경우 2차 설정된 전압인 정상 동작 전압을 출력하도록 상기 역률보상부를 제어하는 역률보상 제어부로 구성되어 역률보상부의 출력전압을 정상전압보다 항상 같거나 낮게 유지하여 그 정상전압에 해당하는 내압을 가지는 파워 트랜지스터를 사용하여 제품의 단가를 낮추는 효과가 있다.

Description

전원공급회로{CIRCUIT FOR POWER SUPPLY}

도1은 종래 전원공급회로도.

도2는 도1에 있어서, 역률보상부의 출력전압 그래프도.

도3은 본 발명 전원공급회로도.

도4는 도3에 있어서, 역률보상부의 출력전압 그래프도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1:정류부 2:역률보상부

3:출력부 4:검출부

5:역률보상 제어부 6:주 트랜스미션

7:파워 트랜지스터 8:제어부

9:부하 10:동작상태 검출부

본 발명은 전원공급회로에 관한 것으로, 특히 주 트랜스미션의 동작상태를 검출하여 그 동작상태가 정상인 경우에 역률보정회로의 출력전압을 정상상태로 인가함으로써, 출력전압을 안정화시켜 기준치에 적당한 파워 트랜지스터를 사용하여 전원을 공급할 수 있도록 하는 전원공급회로에 관한 것이다.

최근, IEC555-2와 같은 국제규격에 의해 입력전류의 고조파에 대한 기준이 강화되면서 입력전류의 고조파 저감과 역률보상(PFC)회로에 대한 관심이 증대되면서, 기존 AC/DC변환기의 입력단에서 입력역률을 보상하기 위한 PFC회로가 채용되고 있으며, 이와 같은 종래 전원공급회로를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 전원공급회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 상용교류전원(AC)을 인가받아 필터링 및 정류하여 출력하는 정류부(1)와; 상기 정류부(1)의 출력전압의 역률을 보상하여 출력하는 역률보상부(2)와; 상기 역률보상부(2)의 출력전압을 두 출력경로를 통해 출력하는 출력부(3)와; 상기 출력부(3)의 출력전압을 검출하는 검출부(4)와; 상기 검출부(4)의 검출결과를 토대로 상기 역률보상부(2)의 동작을 제어하는 역률보상 제어부(5)와; 상기 출력부(3)의 출력전압을 일차측 코일에 인가받음과 아울러 2차측에 변압된 전압을 생성시키는 주 트랜스미션(6)과; 제어부(8)의 제어에 따라 상기 주 트랜스미션(6)의 2차측 전압을 부하(9)로 인가 제어하는 파워 트랜지스터(7)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 종래 전원공급회로의 동작을 상세히 설명한다.

먼저, 정류부(1)는 상용교류전원(AC)을 인가받아 정류하여 출력한다.

그 다음, 상기 역률보상부(2)는 상기 정류부(1)를 통해 인가되는 전압을 승압한다. 이때, 상기 역률보상부(2)의 구조는 승압범위를 제어할 수 있는 트랜스미션의 구성을 나타낸다.

상기 역률보상부(2)의 출력전압은 도2에 도시한 출력전압 그래프도에 나타난 바와 같이 전원 하모닉스 규제 또는 기타 사유로 과도하게 발생하는 프리 링잉(PRE RINGING), 프리 슈팅(PRE SHOOTING)으로 인한 과도 전압이 발생된다.

초기동작에서 420V의 출력전압이 발생하며, 안정화 되는 경우에는 380V의 출력전압을 유지하게 된다.

이와 같은 역률보상부(2)의 특징적인 출력전압을 인가받은 출력부(3)는 그 역률보상부(2)의 출력전압을 두개의 서로 다른 경로를 통해 출력된다.

일측 경로는 검출부(4)를 통해 역률보상부(2)를 제어하는 역률보상 제어부(5)에 인가되어 역률보상부(2)의 출력을 다시 제어할 수 있도록 하며, 타측 경로는 주 트랜스미션(6)과 파워 트랜지스터(7)를 통해 부하(9)에 전원을 공급하게 된다.

이때, 주 트랜스미션(6)은 도2의 프리링잉 또는 프리슈팅구간에서 동작을 실시한다.

이와 같이 정상전압 보다 높은 초기전압을 변환하여 출력하는 주 트랜스미션(6)의 출력전압은 정상적인 것보다 높은 전압값이며, 이에 따라 상기 파워 트랜지스터(7)는 그 절연파괴를 방지하기 위해 정상전압보다 큰 내압에 견딜수 있는 보다 고전력의 파워 트랜지스터(7)를 사용해야 한다. 만일 정상전압에 대한 내압을 가지는 파워 트랜지스터를 사용하는 경우 그 프리슈팅 구간에서 파워 트랜지스터(7)의 드레인 소스간 전압이 오버되어 그 파워 트랜지스터(7)가 절연파괴되는 현상이 발생할 수 있다.

즉, 380V에 대한 변환 값에 견디는 파워 트랜지스터(7)가 아닌 420V에 대한 변환 전압값에 견디는 파워 트랜지스터(7)가 필요하게 된다.

상기 파워 트랜지스터는 알려진 바와 같이 그 가격이 고가이며, 내압특성이 높을 수록 그 가격을 증가하게 된다.

또한, 그 내압이 증가하면, 파워 트랜지스터(7)의 턴온 저항이 올라가며, 이에 따라 열이 발생하는 문제가 있다.

상기한 바와 같이 종래 전원공급회로는 역률보상부의 초기 출력전압값이 정상상태보다 더 크게 출력되는 프리 슈팅 구간을 가지며, 그 프리 슈팅 구간에서 주 트랜스미션이 동작하여 그 프리 슈팅 구간의 전압을 파워 트랜지스터를 통해 부하로 인가함으로써, 그 파워 트랜지스터를 정상상태보다 더 큰 내압특성을 가지는 파워 트랜지스터를 사용해야 하며, 이에 따라 제품의 단가가 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 더 큰 내압특성을 가지는 파워 트랜지스터를 사용함으로써 그 파워트 랜지스터의 턴온 저항이 증가하며, 이에 따라 발열정도가 증가하여 시스템이 불안정해 지며, 그 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 프리 슈팅에 의한 영향을 줄여 정상상태에 적합한 내압특성을 가지는 파워 트랜지스터를 사용할 수 있는 전원공급회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적은 상용교류전원을 정류하는 정류부와; 상기 정류부의 출력전압의 역률을 보상하여 출력하는 역률보상부와; 상기 역률보상부의 출력을 서로다른 두 경로를 통해 출력하는 출력부와; 상기 출력부의 출력전압을 변환하여 출력하는 주 트랜스미션과; 상기 주 트랜스미션의 동작상태 감지 결과에 따라 제어신호를 출력하는 동작상태검출부와; 제어부의 제어에 따라 온/오프 제어되어 부하에 상기 주 트랜스미션의 출력전압을 인가하는 파워 트랜지스터와; 상기 동작상태검출부의 제어신호를 근거로 상기 출력부의 출력전압을 분압하여 출력하는 검출부와; 상기 검출부의 출력전압을 인가받아 최초 1차 설정된 전압을 출력하도록 상기 역률보상부를 제어함과 아울러 상기 검출부의 검출전압에 변화가 있는 경우 2차 설정된 전압인 정상 동작 전압을 출력하도록 상기 역률보상부를 제어하는 역률보상 제어부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명 전원공급회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 상용교류전원(AC)을 정류하는 정류부(1)와; 상기 정류부(1)의 출력전압의 역률을 보상하여 출력하는 역률보상부(2)와; 상기 역률보상부(2)의 출력을 서로다른 두 경로를 통해 출력하는 출력부(3)와; 상기 출력부(3)의 출력전압을 변환하여 출력하는 주 트랜스미션(6)과; 상기 주 트랜스미션(6)의 동작상태를 감지하여 그 감지결과에 따라 제어신호를 출력하는 동작상태검출부(10)와; 제어부(8)의 제어에 따라 부하(9)에 주 트랜스미션(6)의 출력전압을 인가하는 파워 트랜지스터(7)와; 상기 동작상태검출부(10)의 제어신호에 따라 그 저항값을 변환하여 상기 출력부(3)의 출력전압을 변경하여 출력하는 검출부(4)와; 상기 검출부(4)의 출력전압을 인가받아 최초 1차 설정된 전압값을 출력하도록 상기 역률보상부(2)를 제어함과 아울러 상기 검출부(4)의 검출전압에 변화가 있는 경우 2차 설정된 전압값을 출력하도록 상기 역률보상부(2)를 제어하는 역률보상 제어부(5)로 구성된다.

상기 검출부(4)는 상기 출력부(3)의 출력전압을 분압하여 상기 역률보상 제어부(5)로 인가하는 직렬접속된 저항(R1~R4)으로 구성되며, 상기 동작상태검출부(10)는 상기 주 트랜스미션(6)의 2차측 전압을 인가받아 정류하는 다이오드(D1)와, 상기 다이오드(D1)를 통해 정류된 검출전압을 평활하는 커패시터(C1)와; 상기 평활된 전압에 따라 온오프 제어되며, 상기 검출부(4)의 저항(R3)의 양단에 이미터와 콜렉터가 연결되어 그 온오프 상태에 따라 상기 검출부(4)의 저항값을 변경하는 트랜지스터(TR1)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 전원공급회로의 동작을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 상용교류전원(AC)을 인가받은 정류부(1)는 그 상용교류전원(AC)을 정 류하여 출력한다.

그 다음, 상기 정류부(1)의 출력을 인가받은 역률보상부(2)는 인가된 전압의 역률을 보상하여 1차 설정된 전압값으로 승압하여 출력한다.

도4는 상기 역률보상부(2)의 출력전압 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 1차 설정된 전압값은 정상 동작 전압인 380V보다 낮은 전압으로 본 발명의 실시예에서는 이를 300V로 설정하였다.

이와 같이 최초의 동작에서 정상 동작 전압보다 낮은 값을 출력전압을 출력하는 역률보상부(2)의 출력전압은 출력부(3)를 통해 두 경로로 출력되며, 일측 경로는 상기 직렬저항(R1~R4)으로 구성되는 검출부(4)의 저항의 분압에 의한 출력이 상기 역률보상부(2)를 제어하는 역률보상 제어부(5)에 인가되도록 한다.

이때, 상기 검출부(4)의 출력전압은 상기 도면에서 동작상태검출부(10)의 트랜지스터(TR1)이 온되어 있는 상태이므로, 저항(R3)는 회로에 영향을 주지않고, 두 저항(R1, R2)의 저항값의 합과, 저항(R4)의 분압값에 대한 상기 역률보상부(2)의 출력전압이 상기 역률보상 제어부(5)에 인가된다.

또한, 상기 출력부(3)의 출력은 주 트랜스미션(6)에 인가되며, 주 트랜스미션(6)은 상기 출력부(3)의 정상보다 낮은 전압값을 변환하여 그 출력을 파워 트랜지스터(7)로 출력하며, 제어부(8)에 의해 제어되는 파워 트랜지스터(7)를 통해 그 전압이 부하(9)에 인가된다.

이와 같은 상태에서 상기 주 트랜스미션(6)의 2차측 전압은 상기 동작상태 검출부(10)의 다이오드(D1)에 의해 정류되어 검출되며, 이는 다시 커패시터(C1)을 통해 평활되어 출력된다.

그 다음, 그 평활된 검출전압이 트랜지스터(TR1)에 인가되면, 그 트랜지스터(TR1)은 턴오프된다.

이처럼 상기 트랜지스터(TR1)이 턴오프되면, 상기 검출부(4)의 저항(R3)은 그 검출부(4) 회로에 영향을 주게 되고, 그 검출부(4)의 출력전압은 기존의 두 저항(R1, R2)의 합과 저항(R4)의 분압값으로 출력되던 것이, 세 저항(R1~R3)의 저항값 합과 저항(R4)의 분압값으로 출력되어, 그 출력전압이 낮아지게 된다.

그 다음, 상기 보다 낮은 전압을 인가받은 역률보상 제어부(5)는 그 입력전압의 낮아짐을 보상하기 위해 상기 역률보상부(2)를 제어하여 그 출력값을 정상 전압인 380V의 전압이 출력되도록 한다.

이와 같이 정상전압이 출력되면, 이는 출력부(3)과 주 트랜스미션(6)과 파워 트랜지스터(7)를 통해 부하(9)에 공급된다.

상기의 동작으로 인해 상기 역률보상부(2)의 출력에서 프리 슈팅 또는 프리 링잉에 의한 고전압이 출력되는 것을 방지함으로써, 상기 파워 트랜지스터(7)를 그 내압이 정상 전압에 대한 내압특성만 확보하면 되도록 하여 장치의 단가를 낮출 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 역률보상부의 출력을 최초 정상동작전압에 비하여 낮은 전압이 출력되도록 하고, 그 낮은 전압을 변환하는 주 트랜스미션의 동작상태를 검출하여 정상적인 경우 상기 역률보상부의 출력전압을 정상동작전압으로 변경함으로써, 그 역률보상부의 출력전압을 정상전압보다 항상 같거나 낮게 유지하여 그 정상전압에 해당하는 내압을 가지는 파워 트랜지스터를 사용하여 제품의 단가를 낮추는 효과와 아울러 종래에 비하여 상대적으로 낮은 내압의 파워 트랜지스터를 사용함으로써 발열량을 줄여 시스템을 안정화시킴과 아울러 그 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

상용교류전원을 정류하는 정류부와;

상기 정류부의 출력전압의 역률을 보상하여 출력하는 역률보상부와;

상기 역률보상부의 출력을 서로다른 두 경로를 통해 출력하는 출력부와;

상기 출력부의 출력전압을 변환하여 출력하는 주 트랜스미션과;

상기 주 트랜스미션의 동작상태 감지 결과에 따라 제어신호를 출력하는 동작상태검출부와;

제어부의 제어에 따라 온/오프 제어되어 부하에 상기 주 트랜스미션의 출력전압을 인가하는 파워 트랜지스터와;

상기 동작상태검출부의 제어신호를 근거로 상기 출력부의 출력전압을 분압하여 출력하는 검출부와;

상기 검출부의 출력전압을 인가받아 최초 1차 설정된 전압을 출력하도록 상기 역률보상부를 제어함과 아울러 상기 검출부의 검출전압에 변화가 있는 경우 2차 설정된 전압인 정상 동작 전압을 출력하도록 상기 역률보상부를 제어하는 역률보상 제어부를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
제 1항에 있어서, 상기 1차 설정된 전압은,

상기 2차 설정된 전압보다 전압값이 작은 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
제 1항에 있어서,

상기 검출부는, 상기 출력부의 출력전압을 분압하여 상기 역률보상 제어부로 인가하는 직렬접속된 복수의 저항으로 구성되며,

상기 동작상태검출부는, 상기 주 트랜스미션의 2차측 전압을 인가받아 정류하는 다이오드와, 상기 다이오드를 통해 정류된 검출전압을 평활하는 커패시터와; 상기 평활된 전압에 따라 온오프 제어되며, 상기 검출부의 하나 또는 복수의 저항의 양단에 이미터와 콜렉터가 연결되며, 온오프 상태에 따라 상기 검출부의 저항값을 변경하는 트랜지스터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전원공급회로.
제 3항에 있어서, 상기 동작상태 검출부의 트랜지스터는,

상기 커패시터를 통해 평활된 검출신호를 인가받아 턴 오프되어 상기 검출부의 저항을 크게 하여, 상기 역률보상 제어부에 인가되는 전압의 값을 낮추는 것을 특징으로 하는 전원공급회로.