KR101067923B1 - 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이 - Google Patents

소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 소프트 스타트와 과부하 보호 동작을 정상적으로 수행하고, 또한 IC 칩의 소비 전류를 감소시키며 외부 부품수를 감소시키는데 있다. 이를 위해 본 발명은 직류 전원을 공급받는 1차 코일과, 1차 코일로부터 에너지를 전달받아 출력하는 2차 코일로 이루어진 트랜스포머, 트랜스포머의 1차 코일에 연결된 메인 스위치를 PWM 방식으로 제어하여 2차 코일로 에너지를 전달하는 스위칭 제어부, 트랜스포머의 2차 코일에 연결되어 직류 전원을 출력하는 전원 출력부, 전원 출력부에 연결되어 전원 출력부의 출력 전압을 감지하고, 이에 대응하는 피드백 전압을 스위칭 제어부에 피드백하는 피드백 전압 공급부를 포함하고, 스위칭 제어부는 피드백 전압 공급부로부터의 피드백 전압을 참조하여 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 길 경우 스위칭 제어부의 동작을 정지시키고, 스위칭 제어부의 초기 구동시 소프트 스타트 신호를 출력하는 제어 회로와, 소프트 스타트 신호에 의해 메인 스위치를 PWM 방식으로 구동하기 시작하는 PWM 제어기로 이루어진 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이를 제공한다.

Description

소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이{SWITCHING MODE POWER SUPPLY HAVING FUNCTION OF SOFT START AND OVER LOAD PROTECTION}
본 발명은 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이에 관한 것으로, 소프트 스타트와 과부하 보호 동작을 정상적으로 수행하고, 또한 IC 칩의 소비 전류를 감소시키며 외부 부품수를 감소시킬 수 있는 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이에 관한 것이다.
스위칭 모드 파워 서플라이는 하나의 직류 전압을 하나 이상의 직류 전압으로 변환하는 장치를 의미한다. 이때, 직류 출력 전압은 입력 전압보다 크거나 또는 더 작은 크기를 갖는다. 이와 같은 스위칭 모드 파워 서플라이는 전자 장치들, 예를 들면, 이동 전화, 노트북 컴퓨터 등과 같은 배터리 파워 공급 장치들에 주로 사용된다.
여기서, 통상의 스위칭 모드 파워 서플라이는 과부하 상태와 같은 보호 동작 상황에서 시스템을 보호하며 시스템의 안정성을 보장하기 위해 보호회로를 포함하고 있다. 만약, 보호회로가 존재하지 않는다면 소자들이 스트레스를 받아 파괴될 수 있으므로, 현재 더욱 더 보호회로의 기능이 중요시되고 있다.
한편, 이러한 스위칭 모드 파워 서플라이는 과부하 신호의 유지 시간이 일정 시간을 초과할 경우에만 보호 동작이 수행되도록 IC 칩의 외측에 시간 지연 회로로서 커패시터를 설치하여 이용하였다.
그러나 이러한 종래의 스위칭 모드 파워 서플라이는 IC 칩의 외측에 설치된 커패시터에 항상 충전 전류가 흐름으로써, IC 칩의 소비 전류가 증가하고 또한 외부 부품수가 증가하여 가격이 비싸지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소프트 스타트와 과부하 보호 동작을 정상적으로 수행하고, 또한 IC 칩의 소비 전류를 감소시키며 외부 부품수를 감소시킬 수 있는 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이는 직류 전원을 공급받는 1차 코일과, 상기 1차 코일로부터 에너지를 전달받아 출력하는 2차 코일로 이루어진 트랜스포머; 상기 트랜스포머의 1차 코일에 연결된 메인 스위치를 PWM 방식으로 제어하여 상기 2차 코일로 에너지를 전달하는 스위칭 제어부; 상기 트랜스포머의 2차 코일에 연결되어 직류 전원을 출력하는 전원 출력부; 상기 전원 출력부에 연결되어 상기 전원 출력부의 출력 전압을 감지하고, 이에 대응하는 피드백 전압을 상기 스위칭 제어부에 피드백하는 피드백 전압 공급부를 포함하고, 상기 스위칭 제어부는 상기 피드백 전압 공급부로부터의 피드백 전압을 참조하여 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 길 경우 상기 스위칭 제어부의 동작을 정지시키고, 상기 스위칭 제어부의 초기 구동시 소프트 스타트 신호를 출력하는 제어 회로와, 상기 소프트 스타트 신호에 의해 상기 메인 스위치를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어기를 포함한다.
상기 기준 시간은 20~40ms일 수 있다.
상기 제어 회로는 소프트 스타트 신호를 출력하는 기간중 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 작은 경우 상기 소프트 스타트 신호를 계속 출력할 수 있다.
상기 제어 회로는 소프트 스타트 신호의 출력 완료후 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 작은 경우 상기 스위칭 제어부의 동작을 계속 유지할 수 있다.
상기 제어 회로는 소프트 스타트 신호의 출력 완료후 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 클 경우 상기 스위칭 제어부의 동작을 정지시킬 수 있다.
상기 제어 회로는 상기 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 길 경우 클럭 주파수를 분주하여 출력하는 분주 회로부가 더 구비될 수 있다.
상기 제어 회로는 상기 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 짧을 경우 리셋되는 분주 회로부가 더 구비될 수 있다.
상기 제어 회로는 상기 피드백 전압을 전달하는 피드백 전압 전달부; 상기 피드백 전압이 제 1 기준 전압보다 클 경우 과부하 신호를 출력하는 제 1 비교기; 상기 스위칭 제어부의 초기 동작시 소프트 스타트 제어 신호를 출력하는 UVLO; 상기 제 1 비교기 및 상기 UVLO의 출력단에 입력단이 연결된 OR 게이트; 상기 OR 게이트의 출력단에 연결되어 턴온 또는 턴오프되는 스위치; 상기 스위치에 연결되어, 상기 스위치가 상기 기준 시간보다 긴 시간동안 턴온 상태를 유지하면 클럭 주파수를 분주하여 제 1 클럭선으로 출력하는 분주 회로부; 상기 분주 회로부의 제 1 클럭선 및 상기 제 1 비교기의 출력단에 입력단이 연결된 AND 게이트; 상기 AND 게이트의 출력단에 리셋 단자가 연결되고, 상기 UVLO의 소프트 스타트 제어 신호를 출 력하는 출력단에 셋 단자가 연결된 RS 래치부; 및, 상기 RS 래치부의 출력단에 연결된 동시에 정류 전원을 공급하는 정류 회로부를 포함하고, 상기 AND 게이트로부터 하이 레벨 신호가 출력되면 상기 RS 래치부가 리셋되면서 상기 내부 정류 회로부의 동작이 정지될 수 있다.
상기 분주 회로부에는 소프트 스타트 신호를 출력하는 적분기의 입력단이 제 2 클럭선을 통하여 연결되고, 상기 적분기의 출력단에는 제 2 기준 전압을 갖는 제 2 비교기의 입력단이 연결되며, 상기 적분기의 출력단을 통한 소프트 스타트 신호가 상기 제 2 기준 전압보다 클 경우, 상기 제 2 비교기가 소프트 스타트 정지 신호를 상기 UVLO에 출력할 수 있다.
상기 RS 래치부는 상기 UVLO의 출력단을 통해 소프트 스타트 제어 신호가 셋 단자에 입력되면, 출력 단자를 통해 상기 정류 회로부가 동작하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이는 시간 지연용 외부 커패시터를 이용하지 않고서도 스위칭 제어부(IC 칩)의 내부에 분주 회로를 구비함으로써 소프트 스타트와 과부하 보호 동작을 동시에 수행할 수 있다. 물론, 이에 따라 커패시터에 의한 충전 전류를 감소시켜 IC의 소비 전류도 감소시킬 수 있다. 더불어, 외부 커패시터를 이용하지 않음으로써 부품 개수도 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이는 트랜스포머(100), 스위칭 제어부(200), 전원 출력부(300) 및 피드백 전압 공급부(400)를 포함한다.
상기 트랜스포머(100)는 소정 레벨의 직류 전원을 다른 레벨의 직류 전원으로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 즉, 상기 트랜스포머(100)는 철심의 일측에 권취되어 AC 전원으로부터 정류된 직류 전원(VDC)을 인가받거나, 또는 배터리로부터의 직류 전원(VDC)을 인가받는 1차 코일(L1)과, 상기 철심의 타측에 권취되어 상기 1차 코일(L1)로부터 에너지를 전달받아 출력하는 2차 코일(L2)로 이루어져 있다.
상기 스위칭 제어부(200)는 상기 트랜스포머(100)의 1차 코일(L1)에 연결된 메인 스위치(Q)를 PWM 방식으로 제어하여 상기 2차 코일(L2)로 에너지를 전달하는 역할을 한다. 좀 더 구체적으로, 상기 스위칭 제어부(200)는 전원(Vcc)과 접지단 사이에 직렬로 연결된 제1저항(R1), 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)을 포함한다. 상기 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 사이의 노드(N1)는 상기 피드백 전압 공급부(400)에 연결되어 있다. 또한, 상기 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 사이의 노드(N1)에는 소프트 스타트 동작과 과부하 보호 동작을 수행하는 제어회로(210)가 연결되어 있다. 즉, 상기 제어회로(210)는 초기 구동시 소프트 스타트 신호를 출력할 뿐만 아니라, 상기 피드백 전압 공급부(400)로부터의 피드백 전압을 참조하여 과부하 신호의 유지 시간이 미리 정해진 기준 시간보다 길 경우 과부하 보호 동작을 수행한다. 이에 대한 구성 및 동작은 아래에서 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 상기 제2저항(R2)과 제3저항(R3) 사이의 노드(N2)에는 PWM 제어기(240)의 일측 반전 입력 단자가 연결되어 있다. 물론, 상기 PWM 제어기(240)의 출력단에는 상기 메인 스위치(Q)가 연결되어 있다. 또한, 상기 메인 스위치(Q)와 접지단 사이에는 센스 저항(Rsense)이 연결되어 있으며, 이러한 센스 저항(Rsense)에 의한 전압값은 상기 PWM 제어기(240)의 비반전 입력 단자에 입력된다. 즉, 상기 PWM 제어기(240)에는 제어회로(210)에 의한 소프트 스타트 신호, 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)에 의해 분배된 전압 및 상기 센스 저항(Rsense)에 의한 전압값이 각각 입력된다. 이러한 입력값에 의해 PWM 제어기(240)가 소정 듀티비로 메인 스위치(Q)를 제어하는 구성 및 동작은 이미 당업자들에게 주지되어 있으므로, 여기서 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 전원 출력부(300)는 상기 트랜스포머(100)의 2차 코일(L2)에 연결되어 직류 전원을 출력하는 역할을 한다. 좀 더 구체적으로, 상기 트랜스포머(100)의 2차 코일의 일단에 애노드가 연결되는 다이오드(D1), 상기 다이오드(D1)의 캐소드와 접지 사이에 연결되는 커패시터(C1)를 포함하며, 상기 트랜스포머(100)의 2차 코일(L2)의 타단은 접지에 연결된다. 여기서, 커패시터(C1)에 양단에 걸리는 전압이 출력 전압(Vo)이 된다.
상기 피드백 전압 공급부(400)는 상기 전원 출력부(300)에 연결되어 상기 전원 출력부(300)의 출력 전압을 감지하고, 이에 대응하는 피드백 전압을 상기 스위칭 제어부(200)에 피드백하는 역할을 한다. 좀 더 구체적으로, 상기 피드백 전압 공급부(400)는 상기 전원 출력부(300)의 출력단에 애노드가 연결되고, 접지단에 캐소드가 연결된 포토 다이오드(PC1), 상기 포토 다이오드(PC1)에 커플링된 포토 트랜지스터(PC2), 상기 포토 트랜지스터(PC2)의 양단에 병렬 연결된 피드백 커패시터(Cfb)를 포함한다. 여기서, 포토 다이오드(PC1)와 포토 트랜지스터(PC2)는 함께 포토 커플러를 형성한다. 이러한 구성에 의해 출력 전압(Vo)에 비례하여 포토 다이오드(PC1)에 흐르는 전류가 결정되고, 이 포토 다이오드(PC1)를 통해 흐르는 전류에 비례하여 포토 트랜지스터(PC2)를 통해 흐르는 전류가 결정된다. 이에 따라 피드백 커패시터(Cfb)의 양단에 걸리는 피드백 전압(Vfb)은 출력 전압(Vo)에 따라 반비례하여 출력 전압(Vo)이 일정한 전압으로 레귤레이션 된다.
도 2는 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이 중에서 제어회로를 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어회로(210)는 피드백 전압 전달부(211), 제 1 비교기(212), UVLO(213), OR 게이트(214), 스위치(215), 분주 회로부(216), AND 게이트(217), RS 래치부(218), 정류 회로부(219), 적분기(220), 제 2 비교기(221) 등을 포함한다.
상기 피드백 전압 전달부(211)는 상기 피드백 전압 공급부(400)로부터 공급된 피드백 전압을 소정 레벨로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
상기 제 1 비교기(212)는 반전 입력 단자에 상기 피드백 전압이 입력되고, 비반전 입력 단자에 미리 설정된 제 1 기준 전압이 인가된다. 따라서 상기 제 1 비교기(212)는 제 1 기준 전압에 비하여 상대적으로 피드백 전압이 더 크면 출력단을 통하여 과부하 신호(OLP)를 출력한다.
상기 UVLO(213)(UnderVoltage LockOut)는 상기 스위칭 제어부(200)의 초기 동작시 소프트 스타트 제어 신호(SS)를 출력한다. 이러한 UVLO(213)는 전원 전압(Vcc)이 일정 레벨까지 도달하게 되면 동작을 시작하여 소프트 스타트 제어 신호(SS)를 출력한다. 즉, 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이가 AC 전원 또는 배터리에 연결되면 IC 칩의 단자(Vstr)로 전류가 흘러 전원 전압(Vcc)을 충전시키게 되는데, 상기 전원 전압(Vcc)이 일정 레벨이 되면, 상기 UVLO(213)가 동작하여 소프트 스타트 제어 신호(SS)를 출력하게 된다. 여기서, 상기 단자(Vstr)와 단자(Vcc) 사이에는 스위치(222)가 위치되며, 이러한 스위치(222)는 상기 UVLO(213)에 의해 최초 구동시 턴온된다.
상기 OR 게이트(214)는 상기 제 1 비교기(212) 및 상기 UVLO(213)의 출력단에 입력단이 연결되어 있다. 따라서 상기 OR 게이트(214)는 상기 제 1 비교기(212) 를 통하여 과부하 신호(OLP)가 입력되거나 또는 상기 UVLO(213)를 통하여 소프트 스타트 제어 신호(SS)가 입력되면 하이 레벨의 신호를 출력한다.
상기 스위치(215)는 상기 OR 게이트(214)의 출력단에 연결되어 턴온 또는 턴오프된다. 일례로, 상기 스위치(215)는 OR 게이트(214)가 하이 레벨의 신호를 출력하면 턴온되고, 로우 레벨의 신호를 출력하면 턴오프된다. 여기서, 상기 스위치(215)가 턴온되었다는 것은 인에이블 신호를 분주 회로부(216)에 입력한다는 의미이다.
상기 분주 회로부(216)는 상기 스위치(215)에 연결되어, 상기 스위치(215)가 상기 기준 시간보다 긴 시간동안 턴온 상태를 유지하면 클럭 주파수를 분주하여 제 1 클럭선으로 출력한다. 또한 상기 분주 회로부(216)는 상기 스위치(215)가 상기 기준 시간보다 짧은 시간 동안 턴온되거나 또는 상기 스위치(215)가 턴오프 상태를 유지할 경우 클럭 주파수를 분주하지 않고 그대로 제 2 클럭선으로 출력한다. 여기서, 상기 분주 회로부(216)는 다수의 D 플립 플롭 및 스위치로 구현할 수 있으며, 이는 당업자에게 주지된 것이므로 이의 구성 및 작용에 대해서는 설명을 생략한다.
상기 AND 게이트(217)는 상기 분주 회로부(216)의 제 1 클럭선 및 상기 제 1 비교기(212)의 출력단에 입력단이 연결되어 있다. 따라서 상기 AND 게이트(217)는 상기 제 1 클럭선을 통한 분주 신호와 상기 제 1 비교기(212)를 통한 과부하 신호(OLP)가 동시에 입력되어야만 하이 레벨의 신호를 출력한다.
상기 RS 래치부(218)는 상기 AND 게이트(217)의 출력단에 리셋 단자(R)가 연결되고, 상기 UVLO(213)의 소프트 스타트 제어 신호(SS)를 출력하는 출력단에 셋 단자(S)가 연결되어 있다. 물론, 출력 단자(Q)는 정류 회로부(219)에 연결되어 있다. 따라서 상기 RS 래치부(218)는 리셋 단자(R)를 통하여 상기 AND 게이트(217)로부터 하이 레벨의 신호가 입력되면, 리셋되어 상기 정류 회로부(219)의 동작을 정지시킨다. 이와 같이 정류 회로부(219)가 동작 정지한다는 것은 과부하 보호 동작에 의해 스위칭 제어부(200)의 동작이 정지됨을 의미한다. 또한 상기 RS 래치부(218)는 셋 단자(S)를 통하여 상기 UVLO(213)로부터 소프트 스타트 제어 신호(SS)가 입력되면 셋되어 상기 정류 회로부(219)가 동작하도록 한다. 즉, 상기 RS 래치부(218)의 셋 단자(S)에 입력되는 소프트 스타트 제어 신호(SS)는 상기 정류 회로부(219)를 동작시키는 인에이블 신호이다.
상기 적분기(220)는 상기 분주 회로부(216)의 제 2 클럭선에 입력단이 연결되어 있다. 이러한 적분기(220)는 제 2 클럭 신호에 동기되어 시간이 지남에 따라 점차 증가하는 소프트 스타트 신호를 출력한다. 상술한 바와 같이 이러한 소프트 스타트 신호는 PWM 제어기(240)에 출력됨으로써, 스위칭 제어부(200)가 초기 동작하는데 이용된다.
상기 제 2 비교기(221)는 반전 입력 단자에 상기 적분기(220)에 의한 소프트 스타트 신호가 입력되고, 비반전 입력 단자에 미리 설정된 제 2 기준 전압이 인가된다. 따라서 상기 제 2 비교기(221)는 제 2 기준 전압에 비하여 소프트 스타트 신호가 크면 출력단을 통하여 소프트 스타트 정지 신호를 출력한다. 그러면, 상기 소프트 스타트 정지 신호는 UVLO(213)에 공급되며, 이에 따라 상기 UVLO(213)는 소프트 스타트 제어 신호(SS)의 출력을 정지한다. 그러나 RS 래치부(218)는 출력 단자 를 통하여 계속 정류 회로부(219)에 인에이블 신호를 출력하는 상태를 유지함으로써, 상기 정류 회로부(219)는 계속 정상 동작한다.
도 3은 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이의 소프트 스타트 및 과부하 보호 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
상기 그래프중에서 최상단의 파형은 제 1 비교기(212)로부터 출력되는 과부하 신호(OLP)이고, 중간의 파형은 적분기(220)로부터 출력되는 소프트 스타트 신호이며, 최하단의 파형은 AND 게이트(217)로부터 출력되는 과부하 보호 동작 신호이다.
본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이에서 소프트 스타트 및 과부하 보호 동작은 크게 3가지 케이스로 분류할 수 있다.
첫 번째 케이스(1)는 소프트 스타트 신호가 인가되는 도중 기준 시간 이하의 과부하 신호가 인가되는 경우이다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.
스위칭 제어부(200)의 구동 초기에 스위칭 제어부(200)가 형성된 IC 칩의 단자(Vstr)로부터 전류가 흘러 전원 전압(Vcc)이 충전된다. 이러한 전원 전압(Vcc)이 일정 레벨이 되면 UVLO(213)가 동작하여 소프트 스타트 제어 신호(SS)를 출력한다. 이러한 소프트 스타트 제어 신호(SS)는 RS 래치부(218)의 셋 단자(S) 및 OR 게이트(214)의 입력 단자에 동시에 인가된다. 이에 따라 RS 래치부(218)는 출력 단 자(Q)를 통하여 인에이블 신호를 정류 회로부(219)에 출력하여 정류 회로부(219)가 동작하도록 한다. 한편, 이러한 동작 도중 피드백 전압 전달부(211)를 통하여 제 1 기준 전압보다 높은 피드백 전압이 제 1 비교기(212)로 입력될 수 있다. 그러면, 상기 제 1 비교기(212)는 예를 들면 하이 레벨의 신호를 상기 OR 게이트(214)의 나머지 입력 단자에 출력한다. 따라서 상기 OR 게이트(214)는 하이 레벨의 신호를 출력한다. 더불어, 상기 OR 게이트(214)에 의한 하이 레벨의 출력 신호에 의해 스위치(215)가 턴온된다. 따라서 분주 회로부(216)에 인에이블 신호가 인가되어 상기 분주 회로부(216)가 동작할 준비를 한다. 그런데, 상기 분주 회로부(216)는 적어도 인에이블 신호 인가로부터 20~40ms 후에 분주 신호를 출력하도록 설계되어 있다. 즉, 인에이블 신호 인가 시간이 20~40ms를 초과하지 못하면 상기 분주 회로부(216)는 최초의 상태로 리셋된다. 이러한 분주 회로부의 구성 및 동작은 당업자에게 주지 기술이므로 이에 대한 구성 및 동작 설명은 생략한다. 따라서 비록 제 1 비교기(212)로부터 하이 레벨의 과부하 신호가 AND 게이트(217)에 인가된다고 해도, 아직 상기 분주 회로부(216)로부터 하이 신호가 입력되지 않으면 상기 AND 게이트(217)는 하이 레벨의 신호를 출력하지 않는다. 즉, 소프트 스타트 신호를 출력하는 동안 기준 시간 미만의 과부하 신호가 출력되면, 과부하 보호 동작은 수행되지 않는다.
한편, 이때 분주 회로부(216)는 제 2 클럭선을 통하여 원래의 오리지널 클럭 신호를 적분기(220)에 출력한다. 상기 적분기(220)는 상기 오리지널 클럭 신호에 동기된 소프트 스타트 신호를 출력하고, 이러한 소프트 스타트 신호에 의해 PWM 제 어기(240)는 메인 스위치(215)를 소정 듀티비로 제어한다.
계속해서, 제 2 비교기(221)는 제 2 기준 전압에 비해 상기 소프트 스타트 신호가 높다고 판단되면, 소프트 스타트 정지 신호를 UVLO(213)에 출력한다. 그러면, 상기 UVLO(213)는 소프트 스타트 제어 신호(SS)의 출력을 정지한다. 그러나 RS 래치부(218)에 의해 정류 회로부(219)에는 인에이블 신호가 인가된 상태이므로 정류 회로부(219)는 계속 정상적으로 동작한다.
결론적으로, 소프트 스타트 신호 인가 시간동안에 기준 시간 미만의 과부하 신호가 입력되면, 이러한 과부하 신호는 무시되고 정상적인 소프트 스타트가 계속 진행된다.
두 번째 케이스(2)는 소프트 스타트 신호의 완료후 기준 시간 이하의 과부하 신호가 인가되는 경우이다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.
피드백 전압 전달부(211)를 통하여 제 1 기준 전압보다 높은 피드백 전압이 제 1 비교기(212)로 입력된다. 그러면, 상기 제 1 비교기(212)는 하이 레벨의 신호를 상기 OR 게이트(214)의 입력 단자에 출력한다. 따라서 상기 OR 게이트(214)는 하이 레벨의 신호를 출력한다. 더불어, 상기 OR 게이트(214)의 하이 레벨의 출력 신호에 의해 스위치(215)가 턴온된다. 따라서 분주 회로부(216)에 인에이블 신호가 인가되어 상기 분주 회로부(216)가 동작할 준비를 한다. 그러나 상기 분주 회로부(216)는 적어도 인에이블 신호 인가로부터 20~40ms 후에 분주 신호를 출력하도록 설계되어 있다. 따라서 비록 제 1 비교기(212)로부터 하이 레벨의 과부하 신호(OLP)가 AND 게이트(217)에 인가된다고 해도, 아직 상기 분주 회로부(216)로부터 하이 신호가 입력되지 않으면 상기 AND 게이트(217)는 하이 레벨의 신호를 출력하지 않는다. 즉, 소프트 스타트 신호 완료후라고 해도 기준 시간 미만의 과부하 신호로 판단되면, 과부하 보호 동작은 수행되지 않는다.
세 번째 케이스(3)는 소프트 스타트 신호의 완료후 기준 시간을 초과하는 과부하 신호가 인가되는 경우이다. 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.
피드백 전압 전달부(211)를 통하여 제 1 기준 전압보다 높은 피드백 전압이 제 1 비교기(212)로 입력된다. 그러면, 상기 제 1 비교기(212)는 하이 레벨의 신호를 상기 OR 게이트(214)의 입력 단자에 출력한다. 따라서 상기 OR 게이트(214)는 하이 레벨의 신호를 출력한다. 더불어, 상기 OR 게이트(214)의 하이 레벨의 출력 신호에 의해 스위치(215)가 턴온된다. 따라서 분주 회로부(216)에 인에이블 신호가 인가되어 상기 분주 회로부(216)가 동작할 준비를 한다. 상기 분주 회로부(216)는 적어도 인에이블 신호 인가로부터 20~40ms 후에 분주 신호를 출력하도록 설계되어 있다. 따라서 상기 과부하 신호가 기준 시간 즉, 20~40ms를 초과하여 유지된다면 상기 분주 회로부(216)는 분주 신호를 제 1 클럭선을 통하여 AND 게이트(217)에 출력한다. 즉, 상기 AND 게이트(217)는 하이 레벨의 과부하 신호와 하이 레벨의 분주 신호가 동시에 입력된다. 따라서 상기 AND 게이트(217)는 출력단을 통하여 하이 레벨의 신호를 상기 RS 래치부(218)의 리셋 단자에 출력한다. 즉, 상기 AND 게이트(217)는 과부하 보호 동작 신호를 RS 래치부(218)에 출력한다.
따라서 상기 RS 래치부(218)는 리셋되며 출력 단자(Q)를 통하여 로우 레벨의 신호를 출력한다. 따라서 정류 회로부(219)의 동작이 정지되며 이에 따라 스위칭 제어부(200)의 전체 동작도 정지된다. 즉, 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이가 과부하 보호 동작 상태에 돌입하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이 중에서 제어 회로를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소프트 스타트 및 과부하 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 파워 서플라이의 소프트 스타트 및 과부하 보호 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 트랜스포머 200; 스위칭 제어부
210; 제어회로 211; 피드백 전압 전달부
212; 제 1 비교기 213; UVLO
214; OR 게이트 215; 스위치
216; 분주 회로부 217; AND 게이트
218; RS 래치 219; 정류 회로부
220; 적분기 221; 제 2 비교기
240; PWM 제어기 300; 전원 출력부
400; 피드백 전압 공급부

Claims (10)

  1. 직류 전원을 공급받는 1차 코일과, 상기 1차 코일로부터 에너지를 전달받아 출력하는 2차 코일로 이루어진 트랜스포머;
    상기 트랜스포머의 1차 코일에 연결된 메인 스위치를 PWM 방식으로 제어하여 상기 2차 코일로 에너지를 전달하는 스위칭 제어부;
    상기 트랜스포머의 2차 코일에 연결되어 직류 전원을 출력하는 전원 출력부;
    상기 전원 출력부에 연결되어 상기 전원 출력부의 출력 전압을 감지하고, 이에 대응하는 피드백 전압을 상기 스위칭 제어부에 피드백하는 피드백 전압 공급부를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는
    상기 피드백 전압 공급부로부터의 피드백 전압을 참조하여 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 길 경우 상기 스위칭 제어부의 동작을 정지시키고, 상기 스위칭 제어부의 초기 구동시 소프트 스타트 신호를 출력하는 제어 회로와,
    상기 소프트 스타트 신호에 의해 상기 메인 스위치를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어기를 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 길 경우 클럭 주파수를 분주하여 출력하는 분주 회로부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 시간은 20~40ms인 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 소프트 스타트 신호를 출력하는 기간중 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 작은 경우 상기 소프트 스타트 신호를 계속 출력함을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 소프트 스타트 신호의 출력 완료후 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 작은 경우 상기 스위칭 제어부의 동작을 계속 유지함을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 소프트 스타트 신호의 출력 완료후 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 클 경우 상기 스위칭 제어부의 동작을 정지시킴을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 과부하 신호의 유지 시간이 기준 시간보다 짧을 경우 리셋되는 분주 회로부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 피드백 전압을 전달하는 피드백 전압 전달부;
    상기 피드백 전압이 제 1 기준 전압보다 클 경우 과부하 신호를 출력하는 제 1 비교기;
    상기 스위칭 제어부의 초기 동작시 소프트 스타트 제어 신호를 출력하는 UVLO;
    상기 제 1 비교기 및 상기 UVLO의 출력단에 입력단이 연결된 OR 게이트;
    상기 OR 게이트의 출력단에 연결되어 턴온 또는 턴오프되는 스위치;
    상기 스위치에 연결되어, 상기 스위치가 상기 기준 시간보다 긴 시간동안 턴온 상태를 유지하면 클럭 주파수를 분주하여 제 1 클럭선으로 출력하는 분주 회로부;
    상기 분주 회로부의 제 1 클럭선 및 상기 제 1 비교기의 출력단에 입력단이 연결된 AND 게이트;
    상기 AND 게이트의 출력단에 리셋 단자가 연결되고, 상기 UVLO의 소프트 스타트 제어 신호를 출력하는 출력단에 셋 단자가 연결된 RS 래치부; 및,
    상기 RS 래치부의 출력단에 연결된 동시에 정류 전원을 공급하는 내부 정류 회로부를 포함하고,
    상기 AND 게이트로부터 하이 레벨 신호가 출력되면 상기 RS 래치부가 리셋되면서 상기 내부 정류 회로부의 동작이 정지됨을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분주 회로부에는 소프트 스타트 신호를 출력하는 적분기의 입력단이 제 2 클럭선을 통하여 연결되고,
    상기 적분기의 출력단에는 제 2 기준 전압을 갖는 제 2 비교기의 입력단이 연결되며, 상기 적분기의 출력단을 통한 소프트 스타트 신호가 상기 제 2 기준 전압보다 클 경우, 상기 제 2 비교기가 소프트 스타트 정지 신호를 상기 UVLO에 출력함을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 RS 래치부는 상기 UVLO의 출력단을 통해 소프트 스타트 제어 신호가 셋 단자에 입력되면, 출력 단자를 통해 상기 정류 회로부가 동작하도록 함을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
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