KR101734572B1 - 전원장치용 교류 검출회로 - Google Patents

Abstract

실시예에 따른 전원장치용 교류 검출회로는 교류전원을 정류하는 정류 회로부; 상기 정류 회로부에 의한 검출전압을 기준전압(Vref)과 비교하여, 상기 검출전압이 기준전압보다 낮으면 저전압 검출신호를 출력하는 비교부; 상기 비교부로부터의 저전압 검출신호에 따라 동작하여 영상보드의 마이컴에 저전압 검출신호를 전달하는 포토 커플러를 포함하고, 상기 비교부는 트랜지스터를 포함하고 상기 정류회로부의 출력단이 상기 트랜지스터의 베이스단에 연결된다.

Description

전원장치용 교류 검출회로{CIRCUIT FOR DETECTING AC FOR POWER SUPPLY}

본 발명은 PDP TV의 SMPS 등의 전원장치에 적용되는 교류 전압 검출 회로에 관한 것으로, 특히 PDP TV의 SMPS 등의 전원장치에서, 입력되는 교류 전압의 상태를 검출하는 회로를 연산증폭기 방식으로 구현함으로써, SMPS 등의 전원장치의 안정된 동작을 보장할 수 있고, 노이즈의 영향없이 보다 정확한 순간 저전압을 검출할 수 있는 교류 전압 검출 회로에 관한 것이다.

도 1은 종래 교류 전압 검출 회로도이다. 도 1에 도시된 종래 교류 전압 검출 회로는, 대략 교류 90V~264의 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전압으로 정류하는 정류 회로부(10)와, 상기 정류 회로부(10)로부터의 직류 전압을 안정화시킨 후, 비교 가능한 검출전압으로 분할하는 정전압 회로부(30)와, 상기 정전압 회로부(30)에 의한 검출전압(Vd)을 기준전압(Vref)(예,트랜지스터의 턴온전압 = 0.7V)과 비교하여, 상기 검출전압(Vd)이 기준전압보다 낮으면 저전압 검출신호를 출력하는 비교부(50)와, 상기 비교부(50)로부터의 저전압 검출신호에 따라 동작하여 영상보드의 마이컴에 저전압 검출신호를 전달하는 포토 커플러(70)를 포함한다.

상기 비교부(50)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 검출전압(Vd)에 의해 턴온/턴오프되는 제1 트랜지스터(Q1)와, 상기 제1 트랜지스터(Q1)와 역동작하여 상기 포토커플러(70)의 구동전류를 스위칭하는 제2 트랜지스터(Q2)로 이루어져 있다.

예를 들어, 상기 비교부(50)의 동작에 대해 설명하면, 상기 입력되는 교류 전원이 70V 이하일 경우에는 상기 검출전압(Vd)이 0.7V보다 낮아서, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(Q1,Q2)는 턴오프, 턴온되며, 이에 따라 상기 포토커플러(70)는 동작하여 저전압 검출신호를 상기 마이컴으로 전달하게 된다. 이때, 마이컴은 저전압 상태에서 동작을 정지시켜 보호 기능을 수행한다.

이러한 경우는, 초기 전원공급상태, 즉, 교류전원이 동작에 필요한 전압상태까지 도달하기 이전상태이거나, 동작중에 순간적인 플러그 제거 등에 의한 전원 이상 상태에 해당된다.

이와 달리, 상기 입력되는 교류 전원이 70V 이상일 경우(정상상태)에는 상기 검출전압(Vd)이 0.7V보다 높아서, 상기 제1 및 제2 트랜지스터(Q1,Q2)는 턴온, 턴오프되며, 이에 따라 상기 포토커플러(70)는 동작하지 않는다. 이러한 경우, 전원은 정상적으로 공급된다.

그런데, 이와 같은 종래 교류 전압 검출회로에서는, 비교부에서 저전압 등의 비정상과 정상을 판단하는 시간을 단축시키는데 있어서 개선의 여지가 있다.

도 2는 종래 전원장치용 교류 검출회로의 블록도이고, 도 3은 종래 전원장치용 교류 검출회로의 주요 신호 타이밍 차트이다.

도 2를 참조하면, 교류 검출회로는 교류 전압(Vac)을 정류하는 정류부(100)와, 상기 정류부(100)로부터의 정류된 전압(Vr)을 기설정된 전압으로 분할하는 전압 분할부(200)와, 상기 전압 분할부(200)로부터의 분할된 전압(Vd)을 안정화시키는 전압 안정화 회로부(300)와, 제1 동작전압(Vcc1)단에 연결되고, 상기 전압 안정화 회로부(300)로부터 안정화된 입력전압(Vds)과 내부 기준전압(Vref)을 비교하여, 상기 입력전압(Vds)과 내부 기준전압(Vref)의 비교결과에 따른 듀티비를 갖는 제1 구형파 검출신호(V1square)를 생성하는 제1 구형파 생성부(400)를 포함할 수 있다.

도 3은 전원장치용 교류 검출회로의 주요 신호 타이밍 챠트로서, Vac는 상기 정류부(100)로 입력되는 교류 전압이고, Vr은 상기 정류부(100)에서 출력되는 정류전압이고, Vds는 상기 전압 안정화 회로부(300)에 의해 안정화된 제1 구형파 생성부(400)의 입력전압이고, V1square는 상기 제1 구형파 생성부(400)에서 출력되는 제1 구형파 검출신호이다.

상기 전압 분할부(200)는, 복수의 저항들이 직렬로 연결되고, 상기 복수의 저항들간 기설정된 어느 중간의 노드에서 전압을 분할하여 출력할 수 있다.

예를 들어, 상기 정류부(100)의 출력단과 집지 사이에 직렬로 연결된 복수의저항(R21,R22,R23)을 포함할 수 있다.

상기 전압 안정화 회로부(300)는, 전압에 포함된 리플 등의 교류성분이나 노이즈 성분을 제거하여 전압을 안정화시키기 위해서, 상기 전압 분할부(200)의 기설정된 제1 분할노드(N1)와 접지 사이에 연결된 제1 커패시터(C31)를 포함할 수 있다.

상기 제1 구형파 생성부(400)는, 상기 제1 구형파 검출신호(V1square)를 출력하는 상기 제1 출력단(OUT1)에 연결된 캐소드(Cathode)와, 상기 전압 안정화 회로부(300)의 출력단에 연결된 입력단(Reference)과, 접지에 연결된 애노드(Anode)를 갖는 션트 레귤레이터(SR)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 전원장치용 교류 검출회로는, 서지성분의 전압 등으로부터 션트 레귤레이터를 보호하기 위해서, 상기 제1 출력단(OUT1)에 연결된 제1 접속노드(N2)와 상기 제1 분할 노드(N1) 사이에 연결된 커패시터(C51)를 갖는 보호 회로부(500)를 구비할 수 있다.

상기 전압 분할부(200)와 상기 전압 분할부(200)로부터의 분할된 전압(Vd)을 안정화시키는 전압 안정화 회로부(300)의 방전 시정수(τ)는 하기의 식을 만족한다.

τ=C31×R23………………식(1)

상기 방전 시정수(τ)의 값이 클수록 저전압을 검출하는데 걸리는 시간이 증가하는 문제점이 존재한다. 즉, 순간적인 파워 온/오프(POWER ON/OFF)로 인하여, 교류 전압이 순간적으로 일정레벨 이하로 떨어지는 경우, 화면 모자이크 현상이 나타나 필드(FIELD)불량을 유발할 수 있으며, 더 나아가 PDP 모듈의 에러 발생으로 PDP 모듈의 X-Y 구동부분이 손상되는 치명적인 상태로 전이될 수 있다.

따라서 상기 방전 시정수(τ)를 감소시키기 위해서는 C31 또는 R23 중 적어도 하나의 값을 감소하여야 하는데, Vac로 교류 90V가 인가되는 경우, 입력 전압이 낮기 때문에 션트 레귤레이터(SR)가 동작하지 않을 수 있기 때문에 일정값 이상으로 설정하여야 하고, 상기 Vac로 교류 264V가 인가되는 경우, 입력 전압 자체가 높기 때문에 Vac가 오프될때 션트 레귤레이터(SR)를 빠른 시간 내에 오프시켜야 하므로 C31을 작게 설정하여야 한다.

즉, 상기 방전 시정수(τ)가 교류 90V 내지 264V의 범위로 동작하는 Vac에서 적정한 값을 갖도록 설정하면 결국 Vac가 오프된 경우, 이를 감지하여 2차측으로 신호를 전달하는데 소요되는 시간은 최소 20m sec가 소요되게 되므로, 신호 전달시간은 개선의 여지가 있다.

이와 같은 종래 교류 전압 검출회로에서는, 회로를 동작하는 데 필요한 방전 시정수(τ)가 일정값을 갖기 때문에 포토 커플러의 하이-로우 판단에 시간이 소요되어 전원장치의 안정된 동작에 필요한 시간감소는 개선의 여지가 있다.

실시예에 따른 전원장치용 교류 검출회로는 교류전원을 정류하는 정류 회로부; 상기 정류 회로부에 의한 검출전압을 기준전압(Vref)과 비교하여, 상기 검출전압이 기준전압보다 낮으면 저전압 검출신호를 출력하는 비교부; 상기 비교부로부터의 저전압 검출신호에 따라 동작하여 영상보드의 마이컴에 저전압 검출신호를 전달하는 포토 커플러를 포함하고, 상기 비교부는 트랜지스터를 포함하고 상기 정류회로부의 출력단이 상기 트랜지스터의 베이스단에 연결된다.

본 발명에 따르면, PDP TV의 SMPS 등의 전원장치에 적용되는 교류 전압 검출 회로에서, PDP TV의 SMPS 등의 전원장치에서, 입력되는 교류 전압의 상태를 검출하는 회로를 연산증폭기 방식으로 구현함으로써, SMPS 등의 전원장치의 안정된 동작을 보장할 수 있고, 노이즈에 영향없이 보다 정확한 순간 저전압을 검출할 수 있다.

도 1은 종래 교류 전압 검출 회로도
도 2는 종래 전원장치용 교류 검출회로의 블록도
도 3은 종래 전원장치용 교류 검출회로의 주요 신호 타이밍 차트
도 4는 발명의 실시예에 따른 교류 전압 검출 회로도
도 5는 발명의 실시예에 따라 저전압 동작 파형을 나타낸 그래프
도 6은 발명의 실시예에 따라 고전압 동작 파형을 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 발명의 실시예에 따른 교류 전압 검출 회로도이다. 발명의 실시예에 따른 교류 전압 검출 회로는 교류(AC) 전원을 직류(DC) 전압으로 정류하는 정류 회로부(110)와, 상기 정류 회로부(110)에 의한 검출전압을 기준전압(Vref)(예,트랜지스터의 턴온전압 = 0.7V)과 비교하여, 상기 검출전압이 기준전압보다 낮으면 저전압 검출신호를 출력하는 비교부(210)와, 상기 비교부(210)로부터의 저전압 검출신호에 따라 동작하여 영상보드의 마이컴에 저전압 검출신호를 전달하는 포토 커플러(310)를 포함한다.

입력전압(Vac)과 상기 정류회로부(110) 사이에는 브릿지 다이오드와 역률개선회로(PFC)가 연결될 수 있다.

상기 정류 회로부(110)에서는 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)이 직렬로 연결되고, 상기 직렬로 연결된 복수의 저항들간 기설정된 어느 중간의 노드에서 전압을 분할하여 출력할 수 있다. 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 각각, 예를 들어, 6MΩ 및 300kΩ의 값을 갖도록 설정될 수 있다.

상기 제2 저항(R2)에 인가되는 전압은 제2 카패시터(C2)를 통해 전압에 포함된 리플 등의 교류성분이나 노이즈 성분을 제거하여 전압을 안정화될 수 있다. 상기 제2 카패시터(C2)에 의해 안정화된 전압은 비교부(210)로 인가될 수 있는데, 상기 비교부는 트랜지스터(TR1)를 포함할 수 있다. 상기 트랜지스터(TR1)는 컬렉터 및 에미터 단에 각각 바이어스를 위한 저항이 연결될 수 있는데, 도시한 바와 같이, 컬렉터 단에는 제3 저항(R3)이 연결될 수 있고, 에미터 단에는 제4 저항(R4)이 연결될 수 있다.

상기 트랜지스터(TR1)의 베이스단에서 바라보면 임피던스 성분이 전류 증폭도만큼 크게 인식되므로, 상기 트랜지스터(TR1)의 전류 증폭도가 예를 들어, 100배인 경우, 상기 제3 저항(R3)의 값이 5.6kΩ이면 560kΩ으로 인식될 수 있다. 상기 제3 저항(R3)은 10kΩ 이하의 값을 갖도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 입력전압인 Vac가 90V로 낮은 값을 갖는 경우에도, 상기 트랜지스터(TR1)의 구동 바이어스 전압을 베이스단에 인가할 수 있게 된다.

또한, 입력전압인 Vac가 264V로 높은 값을 갖는 경우에도, 제2 카패시터(C2)에 충전된 전압이 상기 트랜지스터(TR1)의 컬렉터 단에 연결된 제3 저항(R3)이 낮은 값을 갖기 때문에 짧은 시간안에 방전될 수 있다.

상기 비교부(210)는 상기 트랜지스터의 에미터 단과 연결된 게이트와, 접지에 연결된 애노드와, 상기 포토 커플러(310)와 연결된 캐소드를 갖는 TL431소자를 포함할 수 있다.

상기 TL431소자는 상기 게이트를 통한 입력전압이 내부 기준전압보다 높으면 턴온되고, 그렇지 않으면 턴오프된다. 상기 TL431소자의 내부 기준전압은 예를 들어, 1.25V의 값을 갖도록 형성될 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 TL431소자가 턴오프되면 포토 커플러(310)가 저전압 검출신호에 따라 영상보드의 마이컴에 저전압 검출신호를 전달한다.

도 5는 발명의 실시예에 따라 저전압 동작 파형을 나타낸 그래프이다. 도 5에서 상측의 그래프는 입력전압을 나타내고 하측의 그래프는 교류 검출 회로의 출력전압을 나타낸다. 도 5는 입력전압이 교류 90V인 경우를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 입력전압이 낮은 값을 갖더라도 교류 검출 회로의 출력전압은 항상 하이(high)를 유지하게 된다. 그리고 입력전압이 0V가 되는 순간부터 상기 교류 검출 회로의 출력전압이 로우(low)를 나타내기까지 걸리는 시간(t1)은 5m sec 이내의 값을 가질 수 있다.

도 6은 발명의 실시예에 따라 고전압 동작 파형을 나타낸 그래프이다. 도 6에서 상측의 그래프는 입력전압을 나타내고 하측의 그래프는 교류 검출 회로의 출력전압을 나타낸다. 도 6은 입력전압이 교류 264V인 경우를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 입력전압이 높은 값을 갖더라도 입력전압이 0V가 되는 순간부터 상기 교류 검출 회로의 출력전압이 로우(low)를 나타내기까지 걸리는 시간(t2)은 10m sec 이내로 짧은 시간 내에 순간적으로 저전압으로 떨어지는 것을 감지할 수 있게 된다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 교류전원을 정류하는 정류 회로부;
   상기 정류 회로부에 의한 검출전압을 기준전압(Vref)과 비교하여, 상기 검출전압이 기준전압보다 낮으면 저전압 검출신호를 출력하는 비교부;
   상기 비교부로부터의 저전압 검출신호에 따라 동작하여 영상보드의 마이컴에 저전압 검출신호를 전달하는 포토 커플러를 포함하고,
   상기 비교부는 제3 저항, 제4 저항, 트랜지스터 및 비교기인 TL431소자를 포함하고,
   상기 트랜지스터는, 베이스단에 상기 정류 회로부의 출력단이 연결되고, 컬렉터 단에 상기 제3 저항의 일단이 연결되고, 에미터 단에 상기 제4 저항의 일단과 상기 TL431소자의 게이트가 연결되고,
   상기 TL431소자는, 캐소드에 상기 포토 커플러의 캐소드가 연결되고, 애노드에 상기 제4 저항의 타단이 연결되고,
   상기 제3 저항은 타단이 상기 포토 커플러의 애노드가 연결되고,
   상기 제4 저항은 타단이 상기 TL431소자의 애노드에 연결되는 전원장치용 교류 검출회로.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제3 저항은 10kΩ 이하의 값을 갖도록 형성되는 전원장치용 교류 검출회로.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 정류 회로부는 교류 전압을 반파 정류하는 반파 정류부인 전원장치용 교류 검출회로.
7. 제1항에 있어서,
   상기 정류 회로부는 상기 교류전원과 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 전원장치용 교류 검출회로.

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