KR102111014B1

KR102111014B1 - 전원공급장치의 과 온도 제어 회로 및 제어 방법

Info

Publication number: KR102111014B1
Application number: KR1020190085813A
Authority: KR
Inventors: 임한용; 이병주; 박기주; 배진용
Original assignee: 스마트론파워(주)
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2020-05-14

Abstract

본 발명에서는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서, 상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1); 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)는 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 저항(R1)과 연결된 제2 저항(R2); 상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3); 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 제어단자가 연결되고, 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)의 접점에 하위 전원단자가 연결된 제1 트랜지스터(101); 상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제3 트랜지스터(110); 및 상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제2 트랜지스터(102);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로를 제안한다.

Description

전원공급장치의 과 온도 제어 회로 및 제어 방법{Overheat Control Circuit and method of Power Supply}

본 발명은 전원공급장치의 과 온도 제어 회로 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 전원공급장치에서 온도센서(120)을 이용하여 전력 제어를 통하여 전원공급장치의 과 온도를 방지하는 제어 회로 및 제어 방법에 관한 것이다.

기존까지 전력변환장치에서는 주 스위치 소자로 반도체 소자를 사용하여 수명이 길고, 출력전압의 응답 속도가 빠르며 소비 전력이 비교적 적다. 또한 충격에 강하며 소형화 및 박막화에 유리한 장점이 있다. 특히 에너지 절약과 환경문제가 대두되면서 전원공급자치는 가정, 산업 및 공장과 같은 산업현장에서 다양한 용도로 사용하고 있다. 일반적으로 각종 전원공급장치, LED, 충전기 및 유도가열 장치 등의 시스템에서 과 온도가 발생하는 경우 제어회로가 제대로 동작하지 못한다는 문제점이 늘 제기되어 왔었다. 또한 이러한 전원급장치는 대체적으로 밀폐형 구조의 방열 케이스에 내장되기 때문에 발열문제를 해결해야 하며, 발열문제를 개선하기 위해서는 최대한 방열이 가능하도록 과 온도 제어를 위한 회로 설계가 요구되고 있다.

종래의 경우, 전원공급장치 내부의 과 온도를 방지하기 위해, 보호(protect)기능을 실행시킨다. 즉, 주 스위치 구동회로(FET구동회로)의 동작을 정지시켜 전원공급장치 내부의 과열된 온도가 내려가도록 한다. 과 온도 제어를 위한 마이크로 컨트롤러를 별도로 구비하지 않은 전원공급장치의 경우, 대부분 이러한 방식으로 내부의 회로 및 소자들이 과열되어 파손되는 것을 방지하게 된다.

관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1269654호, 공고일 2013. 05. 30. (이하 [특허문헌1] 이라함)에서는 디밍 제어 기능을 갖는 엘이디 조명 등기구를 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 디밍 제어 기능을 갖는 엘이디 조명 등기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회로기판의 발열 온도 감지상태에 따라 엘이디 조명 등기구의 최대 출력전력을 제한함으로써 발열상태에 의한 부품 손상을 방지할 수 있는 디밍 제어 기능을 갖는 엘이디 조명 등기구를 공개하고 있다.

또한, 관련된 선행문헌으로는 공개특허공보 제10-1999-0002140호, 공개일 1999. 01. 15. (이하 [특허문헌2] 이라함)에서는 교환기에 과전압/과전류 보호용 전원공급장치를 제안하였다. 상기 [특허문헌2]에서는 교류전원을 정류하여 교환시스템의 메인전원에 공급하는 정류회로부를 구비한 전원공급장치에서 과전압 보호용 인터페이스 회로와 비교기, 절체회로부를 통하여 교환 시스템에서 과전압 및 과전류 보호를 하는 것을 공개하고 있다.

또한, 관련된 선행문헌으로는 등록특허공보 제10-1687358호, 공고일 2016. 12. 16. (이하 [특허문헌3] 이라함)에서는 엘이디 컨버터 보호회로를 공개하였다. 상기 [특허문헌3]에서는 LED 모듈부의 입력단 또는 출력단에서 과전압 또는 과전류가 감지되는 경우 보호회로를 구동시켜 LED 모듈부 양단의 전압을 안정화하고 전류 상한치를 제어함으로써 LED가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, LED 모듈이 손상되거나 개별 LED에 문제가 발생할 경우 LED 컨버터로의 과전압이나 과전류 유입을 차단하고 LED 컨버터의 PWM 구동손실을 절감할 수 있는 LED 컨버터 보호회로를 공개하고 있다.

하지만 상기 [특허문헌1]에서는 기판온도가 설정온도 이상으로 증가하여 컨버터의 출력을 감소시켜 출력하는 경우, 해당 조명 등기구를 사용하는 사용자는 주변 채광의 변화, 특히 전원 스위치 조작에 의하여 조광되는 등기구, 주변채광에 의하여 자동 조광 변화되는 등기구에 있어서는 조광 상태로 오인 등으로 기판이 이상 발열 상태임을 인지하지 못하여 수리 또는 교체 등의 대응시기를 실기하여 조명등기구 전체의 소손이나 화재 등으로 비화 시킬 수 있는 문제점이 있으며, 상기 [특허문헌2] 및 [특허문헌3]에서는 과 온도 제어용 회로의 구성이 제대로 되지 않으며, 전원공급장치의 온도 과열 진단 위치를 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 1차측 및 2차측에 선택적으로 배치하기 어렵다는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1269654호, 공고일 2013. 05. 30. 대한민국 공개특허공보 제10-1999-0002140호, 공개일 1999. 01. 15. 대한민국 등록특허공보 제10-1687358호, 공고일 2016. 12. 16.

종래의 경우, 전원공급장치 내부의 과 온도를 방지하기 위해, 온도 센서가 보호 기능을 실행시켜 주 스위치 FET구동회로의 동작을 정지시킴으로서 전원공급장치 내부의 과열된 온도를 낮추었다. 그러나 FET구동회로의 동작을 정시키길 경우 부하에 인가되는 전원공급을 차단하므로, 사용자들에게 부하 또는 전원공급장치가 불량이 있는 것으로 인식되도록 하는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 부하에 전원공급을 지속하면서, 전원공급장치의 제어회로를 보호하기 위해서 고비용의 마이크로 컨트롤러를 전원공급장치에 장착하는 경우, 제조 단가와 비용의 상승으로 인해 가격 경쟁에서 우위를 점할 수 없게 된다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 이러한 종래의 문제점을 해결하고자 서미스터 온도센서와 트랜지스터를 사용하여 전원공급장치의 과 온도 상태를 인지하고, 전력 제어 신호의 기울기를 적절하게 설계하여 전원공급장치의 과 온도 제어 회로를 통하여 전원공급장치의 과 온도를 제어하며, 전원공급장치의 온도 과열 진단 위치를 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 1차측 및/또는 2차측에 선택적으로 전원공급장치에 배치하는데 기술적 특징이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서, 상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1); 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)는 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 저항(R1)과 연결된 제2 저항(R2); 상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3); 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 제어단자가 연결되고, 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)의 접점에 하위 전원단자가 연결된 제1 트랜지스터(101); 상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제3 트랜지스터(110); 및 상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제2 트랜지스터(102);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서, 상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1); 상기 제1 온도 센서(120) 및 상기 제1 저항(R1)은 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 온도 센서(120)와 연결된 제2 저항(R2); 상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3); 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 온도 센서(120) 및 상기 제1 저항(R1)의 접점에 제어단자가 연결되고, 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 하위 전원단자가 연결된 제1 트랜지스터(101); 상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제3 트랜지스터(110); 및 상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제2 트랜지스터(102); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 제3 트랜지스터(110)의 제어단자 및 제2 트랜지스터(102) 제어단자 사이에 연결된 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)가 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)는 제3 트랜지스터(110)가 오프(Off)되고 제2 트랜지스터(102)가 온(On) 될 때 또는 제3 트랜지스터(110)가 온(On)되고 제2 트랜지스터(102)가 오프(Off) 될 때 데드타임(Dead Time)을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)는 상기 제3 트랜지스터(110) 및 제2 트랜지스터(102)의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 트랜지스터(101)의 하위 전원단자와 상기 제3 트랜지스터(110)의 하위 전원단자 사이에 제1 다이오드(D1) 및 제4 저항(R4)이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 온도 센서(120)의 온도 측정값을 모니터링하여 전원공급장치가 과 온도 상태인지를 판단하는 제1 과 온도 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 전원공급장치가 과 온도 상태인 경우, 상기 과 온도 제어부의 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 PWM 제어부(200); 상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 스위치부(250)를 포함하여 구성되며; 상기 과 온도 제어부에서 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하여 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 전원공급장치의 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)의 온도 측정값을 모니터링하여 전원공급장치가 과 온도 상태인지를 판단하는 과 온도 제어부; 전원공급장치가 과 온도 상태인 경우, 상기 과 온도 제어부의 신호를 수신하는 제어하는 전압 제어부(420); 상기 전압 제어부(420)의 전압 제어 신호를 포토커플러(P2)를 통하여 전달받아, 주파수 조정신호를 생성하는 PWM 제어부(200); 상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 스위치부(250)를 포함하여 구성되며; 상기 과 온도 제어부에서 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하여 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 과 온도 제어부는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 용량이 같고, 제3 저항(R3)의 용량 보다 제1 온도 센서(120)의 저항 용량이 낮아지면 제1 트랜지스터(101) 제어단자 및 하위 전원단자에 전위차가 발생하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 과 온도 제어부에서 제어회로 신호가 발생될 때 제4 저항(R4)과 제1 다이오드(D1)의 통로가 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 과 온도 제어부는 1차측 PWM 제어부(200)에 직접 신호를 전달할 수 있도록 1차측에 배치할 수 있으며; 2차측 전압 제어회로 신호를 전달하여 포토커플러를 통해 1차측으로 PWM 제어부(200)에 전압제어 신호를 전달할 수 있도록 2차측에 배치할 수 있으며; 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 선택적으로 컨버터 온도 과열 진단 위치를 배치할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 온도 센서(120)는 온도가 증가하면 저항 값이 낮아지는 NTC 타입 온도센서인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 전원공급장치의 과 온도 제어 방법에 있어서, (a) 부하의 전력 소모량 증가에 따라 변압기(300)의 발열온도가 증가하면 제1온도 센서(120)의 측정값을 모니터링하는 단계; (b) 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 임계치를 넘으면, 전원공급장치가 과 온도 상태 것으로 판단하여 제어신호를 발생시키는 단계; (c) 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어신호를 PWM 제어부(200)에 전달하는 단계; (d) 상기 PWM 제어부(200)에서, 상기 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 단계; 및

(e) 스위치부(250)에서, 상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높여 부하에 제공되는 전력을 낮추도록 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 온도센서(120)는 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 선택적으로 위치하여 전원공급장치의 내부 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 (c)단계에서 과 온도 제어부가 1차측에 있는 경우, PWM 제어부에 제어신호를 직접 전달하며, 과 온도 제어부가 2차측에 있는 경우 전압 제어부에 신호를 전달하고, 전압 제어부에서 전달된 신호를 포토커플러를 통해 PWM 제어부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 첫째, 온도센서의 검출값을 임계치와 비교함으로써 전원공급장치 내부의 과 온도 상태를 진단하고, 부하에 인가되는 전원공급을 차단하는 대신 전원공급을 유지하면서, 변압기에 걸린 전력을 제어함으로써 전원공급장치 내부의 과 온도 상태를 해소하여, 전원공급장치에 대한 신뢰성을 향상시키며, 둘째, 고비용 과 온도 제어용 마이크로 컨트롤러 없이 회로의 구성이 간단하고 저렴한 비용으로 소형화된 전원공급장치 회로를 구현할 수 있으며, 셋째, 전원공급장치의 온도 과열 진단 위치를 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 1차측 및/또는 2차측에 선택적으로 배치할 수 있는 특징적으로 상승된 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1(a)는 기존의 전원공급장치에서 온도와 전력제어 특성을 도시한 도면이며, 도 (b)는 제안된 전원공급장치에서 온도와 전력제어 특성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 제1 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도이다.
도 3은 본 발명에 제2 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도이다.
도 4는 본 발명에 제3 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도이다.
도 5는 본 발명에 제4 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도이다.
도 6은 본 발명에 제5 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도이다.
도 7은 본 발명에 제6 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도이다.
도 8은 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제1 실시예이다.
도 9는 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제2 실시예이다.
도 10은 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제3 실시예이다.
도 11은 본 발명에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 과 온도 제어부 실제 적용 사진이다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전원공급장치의 과 온도 제어 회로의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이하에 설명되는 본 발명의 특정한 구조 또는 기능들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위해 예시된 것으로서, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 1을 참조하면, 도 1(a)에서는 기존의 전원공급장치에서 온도와 전력제어 특성을 도시한 도면으로서 과 온도 제어기능을 주변 고온 환경으로 인해 전원공급장치의 온도가 고온 한계 지점에 이르게 되면, 컨버터의 고장을 방지하기 위해 전원을 단순하게 차단하는 기능을 한다. 이를 전원공급장치를 부하에 적용할 경우 고온 환경에서 부하를 차단하는 현상이 발생된다.

상기 도 1(b)는 제안된 전원공급장치에서 온도와 전력제어 특성을 도시한 도면을 나타내며, 무엇보다 전원공급장치에서 온도가 과온도 제어 지점을 통과하여 상승하는 경우에 열,전력 평형 지점으로 동작하면서 전력을 순차적으로 감소시키는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다. 또한, 고온 한계 지점을 통과하는 경우 전원공급장치를 차단하는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.

상기 전원공급장치에서 상기 과온도 제어 지점 이상에서는 전원공급장치의 전력을 낮춰 줌으로 인하여, 발열량을 줄여 온도 상승을 멈추게 하는 특징적인 기능 있으며 이를 통하여 지속적으로 부하에 전원을 공급하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 제1 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도를 나타낸다.

상기 도 2에서는 제1 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 제1 온도 센서(120)가 가장 중요한 기능을 수행하게 된다. 특히 상기 제1 온도 센서(120)는 일면 서미스터를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 서미스터는 온도가 올라가면 그 내부 저항(임피던스)이 감소되게 된다.

일반적으로 상기 도 2의 상기 제1 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 기본적으로 정상의 온도에서는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항 값이 동일하며, 제1 온도 센서(120)의 저항(임피던스) 값과 제3 저항(R3)의 저항 값이 기본적으로 정상의 온도에서는 동일하다.

하지만, 상기 전원공급장치의 내부 제어회로의 온도가 상승하여 상기 과온도 제어 지점을 넘어서 온도가 상승하는 경우, 제1 온도 센서(120)의 저항(임피던스) 값은 감소하게 된다. 이로 인하여, 제어회로 작동 전압(VCC)으로 인하여 제1 저항(R1)과 제1 온도 센서(120)의 저항은 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며, 상기 제1 온도 센서(120)에 인가되는 전압은 감소하게 된다.

동시에 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)에 의한 분압의 전압은 온도와 관계없이 일정(一定)하게 된다. 따라서 npn형 제1 트랜지스터(101)의 베이스(Base)에는 전압이 인가되게 된다. 이 경우 pnp형 제3 트랜지스터(110)는 동작하게 된다. 이 경우, 제어회로 작동 전압(VCC)은 제4 저항(R4)와 제1 다이오드(D4)를 통하여 상기 제1 온도 센서(120)로 전류가 흐르게 된다. 따라서 상기 과온도 제어 지점 이상에서는 전원공급장치의 전력을 낮춰 줌으로 인하여, 발열량을 줄여 온도 상승을 멈추게 하는 특징적인 기능을 수행하게 되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 전원공급장치의 전력이 낮추어 발열량이 줄어드는 경우, 상기 제1 온도 센서(120)의 저항 값은 상승하게 되며, 다시 정상적인 온도로 회복되는 경우, 상기 제1 온도 센서(120)의 저항 값은 제3 저항(R3)과 실질적으로 동일하게 되며 이 경우, npn형 제1 트랜지스터(101)는 동작하지 않으며, 제안된 과 온도 제어 회로는 동작하지 않는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 제2 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도를 나타낸다.

상기 도 3에서는 제2 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 제1 온도 센서(120)가 가장 중요한 기능을 수행하게 된다. 특히 상기 제1 온도 센서(120)는 일면 서미스터를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 서미스터는 온도가 올라가면 그 내부 저항(임피던스)이 감소되게 된다.

일반적으로 상기 도 3의 상기 제2 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 기본적으로 정상의 온도에서는 제1 온도 센서(120)의 저항(임피던스) 값과 제2 저항(R2)의 저항 값이 기본적으로 정상의 온도에서는 동일하며, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항 값이 정상적인 온도에서 동일하다.

하지만, 상기 전원공급장치의 내부 제어회로의 온도가 상승하여 상기 과온도 제어 지점을 넘어서 온도가 상승하는 경우, 제1 온도 센서(120)의 저항(임피던스) 값은 감소하게 된다. 이로 인하여, 제어회로 작동 전압(VCC)으로 인하여 제1 저항(R1)과 제1 온도 센서(120)의 저항은 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며, 상기 제1 저항의 전압은 증가하게 된다.

동시에 저항 R2 및 저항 R3에 의한 분압의 전압은 온도와 관계없이 일정(一定)하게 된다. 따라서 npn형 제1 트랜지스터(101)의 베이스(Base)에는 전압이 인가되게 된다. 이 경우 pnp형 제3 트랜지스터(110)는 동작하게 된다. 이 경우, 제어회로 작동 전압(VCC)은 제4 저항(R4)과 제1 다이오드(D4)를 통하여 상기 제1 온도 센서(120)로 전류가 흐르게 된다. 따라서 상기 과온도 제어 지점 이상에서는 전원공급장치의 전력을 낮춰 줌으로 인하여, 발열량을 줄여 온도 상승을 멈추게 하는 특징적인 기능을 수행하게 되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 전원공급장치의 전력이 낮추어 발열량이 줄어드는 경우, 상기 제1 온도 센서(120)의 저항 값은 상승하게 되며, 다시 정상적인 온도로 회복되는 경우, 상기 제1 온도 센서(120)의 저항 값은 제2 저항(R2)과 실질적으로 동일하게 되며 이 경우, npn형 제1 트랜지스터(101)는 동작하지 않으며, 제안된 과 온도 제어 회로는 동작하지 않는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.

도 4는 본 발명에 제3 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도를 나타낸다.

상기 도 4에서는 제3 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 제1 온도 센서(120)가 가장 중요한 기능을 수행하게 된다. 특히 상기 제1 온도 센서(120)는 일면 서미스터를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 서미스터는 온도가 올라가면 그 내부 저항(임피던스)이 감소되게 된다.

일반적으로 상기 도 4의 상기 제3 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 기본적으로 정상의 온도에서는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항 값이 동일하며, 제1 온도 센서(120)의 저항(임피던스) 값과 제3 저항(R3)의 저항 값이 기본적으로 정상의 온도에서는 동일하다.

동시에 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)에 의한 분압의 전압은 온도와 관계없이 일정(一定)하게 된다. 따라서 npn형 제1 트랜지스터(101)의 베이스(Base)에는 전압이 인가되게 된다. 이 경우 pnp형 제3 트랜지스터(110)는 온(On)으로 동작하게 되며, npn형 제2 트랜지스터(102)는 오프(Off)로 동작하게 된다. 이 경우, 제어회로 작동 전압(VCC)은 제4 저항(R4)과 제1 다이오드(D4)를 통하여 상기 제1 온도 센서(120)로 전류가 흐르게 된다. 따라서 상기 과온도 제어 지점 이상에서는 전원공급장치의 전력을 낮춰 줌으로 인하여, 발열량을 줄여 온도 상승을 멈추게 하는 특징적인 기능을 수행하게 되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 전원공급장치의 전력이 낮추어 발열량이 줄어드는 경우, 상기 제1 온도 센서(120)의 저항 값은 상승하게 되며, 다시 정상적인 온도로 회복되는 경우, 상기 제1 온도 센서(120)의 저항 값은 제3 저항(R3)과 실질적으로 동일하게 되며 이 경우, npn형 제1 트랜지스터(101)는 오프(Off)로 동작하며, npn형 제2 트랜지스터(102)는 온(On)으로 동작한다. 이 경우 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)는 제1 커패시터(C1)의 전하를 모두 방전하게 되므로 제안된 과 온도 제어 회로는 동작하지 않는 것을 가장 큰 기술적 특징으로 한다.

무엇보다 상기 도 4에서 제안된 제3 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로는 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 및 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)의 베이스(Base)가 공통으로 연결되어 있으므로 상기 제안된 제3 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로는 상기 도 2 및 도 3의 과 온도 제어 회로와 비교하여 더욱 동작의 정밀도가 향상된 과 온도 제어 회로라는 기술적 특징이 있다.

도 5는 본 발명에 제4 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도를 나타낸다.

상기 도 5에서는 제4 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 제1 온도 센서(120)가 가장 중요한 기능을 수행하게 된다. 특히 상기 제1 온도 센서(120)는 일면 서미스터를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다. 서미스터는 온도가 올라가면 그 내부 저항(임피던스)이 감소되게 된다.

일반적으로 상기 도 5의 상기 제4 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로에서는 기본적으로 정상의 온도에서는 기본적으로 정상의 온도에서는 제1 온도 센서(120)의 저항(임피던스) 값과 제2 저항(R2)의 저항 값이 기본적으로 정상의 온도에서는 동일하며, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 저항 값이 정상적인 온도에서 동일하다.

무엇보다 상기 도 5에서 제안된 제4 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로는 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 및 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)의 베이스(Base)가 공통으로 연결되어 있으므로 상기 제안된 제4 실시예의 제안된 과 온도 제어 회로는 상기 도 2 및 도 3의 과 온도 제어 회로와 비교하여 더욱 동작의 정밀도가 향상된 과 온도 제어 회로라는 기술적 특징이 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 제5 및 제6 실시예에 따른 과 온도 제어 회로의 세부 회로도를 나타낸다. 도 6은 도 4에서 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 및 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)의 베이스(Base) 사이에 제3,4 다이오드(D3,D4)가 배치되어 있다. 또한, 도 7은 도 5에서 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 및 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)의 베이스(Base) 사이에 제3,4 다이오드(D3,D4)가 배치되어 있는 것을 기술적 특징으로 한다.

이러한 제3,4 다이오드는 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 및 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)의 베이스(Base) 사이에 위치하는 것을 기술적 특징으로 하며, 무엇보다 상기 npn형 제2 트랜지스터(102)의 온(On) 및 오프(Off) 동작을 명확하게 하게된다. 특히 상기 제3,4 다이오드(D3,D4)의 공핍층은 커패시터로 기능한다. 이 경우 pnp형 제3 트랜지스터(110)가 온(On)되고 npn형 제2 트랜지스터(102)가 오프(Off) 되거나 아니면, pnp형 제3 트랜지스터(110)가 오프(Off)되고 npn형 제2 트랜지스터(102)가 온(On) 될 때 약간의 데드타임(Dead Time)을 생성하게 된다. 즉 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 동작과 npn형 제2 트랜지스터(102)에서 약간의 지연시간을 생성시키는 기능을 하며, 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110) 및 npn형 제2 트랜지스터(102)로 전류가 흐르는 기능의 오동작을 방지하는 효과적인 장점이 있다.

즉 상기 제3,4 다이오드(D3,D4)는 pnp형 제3 트랜지스터(110)가 오프(Off)되고 npn형 제2 트랜지스터(102)가 온(On) 될 때 또는 pnp형 제3 트랜지스터(110)가 온(On)되고 npn형 제2 트랜지스터(102)가 오프(Off) 될 때 데드타임(Dead Time)을 생성하게 되어 실질적으로 상기 pnp형 제3 트랜지스터(110) 및 npn형 제2 트랜지스터(102)의 오동작을 방지하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제1 실시예를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제1 실시예를 나타내며, 전원공급장치에서 과 온도 제어부가 1차측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 전원공급장치는 과 온도 제어부, PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(200), 스위치부(250), 공진 커패시터(260), 변압기(300), 전류 제어부(410) 및 전압 제어부(420)를 포함하여 이루어진다.

전원공급장치의 온도 과열 진단 위치가 1차측에 있는 경우 제1온도 센서(120)와 회로 위치를 1차측에 배치하는 회로이며, 1차측의 PWM 제어부(200)에 직접 신호를 전달하여 전력을 제어하는 것을 나타낸다.

상기 과 온도 제어부는 NTC 서미스터(NTC-thermistor)를 이용하여 전원공급장치의 내부 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120)와 npn형 트랜지스터인 제1,2 트랜지스터(101,102)와 pnp형 트랜지스터인 제3 트랜지스터(110)와 저항(R1,R2,R3,R4), 커패시터(C1) 및 다이오드(D1,D2) 소자로 구성된다.

상기 제1 온도 센서(120)는 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질의 전기적 장치이며, 전원공급장치의 구성 회로 중 발열 특성이 가장 크게 나타나는 소자나 전기적 장치의 주변에 위치하여 전원공급장치의 내부 온도를 측정한다.

또한, 상기 과 온도 제어부는 제1 온도 센서(120)의 측정값을 주기적으로 모니터링하여 전원공급장치의 내부 온도가 과 온도 상태인지 여부를 판단하며, 전원공급장치의 내부온도가 과열상태인 것으로 판단되면 상기 PWM 제어부(200)에 그에 따른 제어신호를 전달한다.

상기 PWM 제어부(200)는 상기 과 온도 검출 회로(100)로부터 전달되는 신호를 참조하여, 전원공급장치의 내부온도가 임계치 보다 높으면 스위칭 주파수를 높이고, 내부온도가 임계치보다 낮으면 스위칭 주파수를 낮추어 전원공급장치의 전력을 조절한다.

상기 변압기(300)는 PWM 제어부(200)가 발진 주파수를 조절함으로써 스위치부(250)의 스위칭 소자가 발생시키는 펄스 전압을 받아 공진 커패시터(260)와 연동하여 LC공진을 하고 이때 변압기(300)는 공진 커패시터(260)와 함께 발생된 공진 전압을 2차측(DC 출력단)으로 전달하는 역할을 한다.

또한, 과 온도 제어부의 신호에 따라 PWM 제어부(200)는 전원공급장치의 전력을 낮추기 위한 주파수 조정신호를 발생시키며, 상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 스위치부(250)는 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

즉, PWM 제어부(200)에서 발진 주파수를 조절함으로써 변압기(300)의 내부의 인덕턴스와 공진 커패시터(260)의 공진 특성을 이용하여 2차측으로 전달되는 전력을 조절한다. 변압기(300)는 1차측의 교류(AC)전원을 직류(DC)로 변환하여 부하에 인가한다.

따라서, 부하 전력이 전원공급장치의 정격전력보다 높으면 스위칭 주파수를 높이고, 부하 전력이 상기 기준치보다 낮으면 스위칭 주파수를 낮추어 전원공급장치의 전력을 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 9는 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제2 실시예를 나타낸다.

도 9는 온도 제어 회로 위치가 2차측에 위치하는 것을 나타내며, 전원공급장치 온도 과열 진단 위치가 2차측에 있는 경우로 제1 온도 센서(120)와 회로 위치를 2차측에 배치하는 회로이다. 이는 과 온도 제어부가 2차측에 배치되어 제1 온도 센서(120)의 측정값을 주기적으로 모니터링하여 전원공급장치의 내부 온도가 과 온도 상태인지 여부를 판단하며, 전원공급장치의 내부온도가 과열상태인 것으로 판단되면 2차측 전압 제어회로(420)에 제어신호를 전달하며, 전압 제어회로(420)에서 포토커플러(PH2)를 통해 1차측의 PWM제어부(200)에 전달하는 방식을 통하여 전력제어를 진행하는 것을 기술적 특징으로 한다.

도 10은 본 발명에 따른 과 온도 제어 회로 배치 제3 실시예를 나타낸다.

도 10은 온도 제어 회로 위치가 1차측과 2차측에 위치하는 것을 나타내며, 전원공급장치 온도 과열 진단 위치가 1차측과 2차측에 있는 경우로 제1 온도 센서(120)와 회로 위치를 1차측과 2차측에 선택적으로 배치하는 회로를 나타낸다. 이는 과 온도 제어부가 1차측과 2차측에 배치될 수 있으며, 전원공급장치의 온도 과열 진단 위치가 1차측에 있는 경우, 제1온도 센서(120)와 회로 위치를 1차측에 배치하여, 1차측의 PWM 제어부(200)에 직접 신호를 전달하여 전력을 제어할 수 있으며, 전원공급장치 온도 과열 진단 위치가 2차측에 있는 경우, 제1 온도 센서(120)와 회로 위치를 2차측에 배치하여, 전원공급장치의 내부온도가 과열상태인 것으로 판단되면 2차측 전압 제어회로(420)에 제어신호를 전달하며, 전압 제어회로(420)에서 포토커플러(PH2)를 통해 1차측의 PWM제어부(200)에 전달하는 방식을 통하여 전력제어를 진행할 수 있는 것을 나타낸다.

따라서 전원공급장치의 온도 과열 진단 위치를 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 1차측 및 2차측에 선택적으로 배치할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 11은 본 발명에 따른 전원공급장치의 동작을 나타낸 흐름도를 나타낸다.

(a) 온도센서의 측정값을 주기적으로 모니터링하는 단계(S110)

(b) 상기 (a)단계(S110)에서 측정된 온도센서의 측정값이 임계치 보다 큰지를 판단하는 단계(S120)

(c) 상기 (b)단계에서 측정된 온도센서의 측정값이 임계치 보다 크면 제어신호를 발생하며, 1차측에 과 온도 제어부가 배치되어 있으면 PWM 제어부에 신호를 직접 전달하는 단계(S130)

(d) 상기 (b)단계에서 측정된 온도센서의 측정값이 임계치 보다 크면 제어신호를 발생하며, 2차측에 과 온도 제어부가 배치되어 있으면 전압 제어부에 신호를 전달하는 단계(S140)

(e) 상기 (d)단계에서 전압 제어부에 전달된 신호를 포토커플러를 통해 PWM 제어부에 전달하는 단계(S150)

(f) 상기 (c) 또는 (e)단계에서 수신된 제어신호에 따라 PWM 제어부(200)에서 주파수 조정신호를 생성하는 단계(S160)

(g) 상기 (f)단계에서 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 제어하는 단계(S170)

(h) 상기 (g)단계에서 발진 주파수를 제어하여 부하에 제공되는 전력을 제어하는 단계(S180)를 포함하여 이루어진다.

부하의 전력 소모량이 증가하면 변압기(300)의 발열온도도 증가하게 되며, 변압기(300)의 발열에 의해 전원공급장치의 내부 온도가 임계치를 넘게 되면, 온도 센서가 이를 측정하고 온도 센서의 측정값을 모니터링하던 과 온도 제어부는 전원공급장치의 내부 온도가 과열상태 즉, 과 온도 상태인 것으로 판단한다. (S110~S120)

과 온도 제어부의 pnp형 제3 트랜지스터(110)에서 발생되는 제어신호는 피드백 단자(FB)를 거쳐 PWM 제어부(200)로 전달된다.

이후, 상기 제어신호를 전달받은 PWM 제어부(200)는 전원공급장치의 전력을 낮추기 위한 주파수 조정신호를 발생시킨다. (S130~S160)

그리고, 상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 스위치부(250)는 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮춘다. 본 발명은 전력을 낮추어, 상기 변압기(300)의 발열량을 줄이고 전원공급장치의 내부 온도 상승이 멈추는 지점까지 전력제어를 수행한다.(S170~S180)

전원공급장치의 내부 온도가 과 온도 제어 지점에 도달하게 되면 과 온도 제어부로부터 제어신호가 발생되고 전원공급장치의 내부 온도가 임계치 이상으로 상승하면 제어신호는 온도 상승을 저지하기 위해, 점차 증가하고 그에 따라 부하단에 인가되는 전력은 점차 낮아진다. 부하단에 인가되는 전력이 낮아지면 특정 온도(열&전력 평행지점)에서 온도 상승과 전력 하강이 멈추게 된다.

도 12는 본 발명에 따른 과 온도 제어부의 실제 적용 사진이다. 본 발명은 마이크로 컨트롤러와 같은 고가의 부품을 이용하는 대신, NTC 서미스터와 트랜지스터와 같은 저가의 소자들을 채용하여 과 온도 제어부를 구성하여 간단하고 저렴한 비용으로 소용화된 컨버터 회로를 구현할 수 있는 것을 기술적 특징으로 한다.

따라서 본 발명에서는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서, 상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1); 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)는 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 저항(R1)과 연결된 제2 저항(R2); 상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3); 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)의 접점에 연결된 npn형 제1 트랜지스터(101)의 베이스(Base) 단자; 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 연결된 npn형 제1 트랜지스터(101)의 이미터(Emitter) 단자; 상기 npn형 제1 트랜지스터(101)의 콜렉터(Collector) 단자에 연결된 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 단자 및 npn형 제2 트랜지스터(102) 베이스(Base) 단자를 포함하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로를 제안하고자 한다.

또한, 전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서, 상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1); 상기 제1 온도 센서(120) 및 상기 제1 저항(R1)은 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 온도 센서(120)와 연결된 제2 저항(R2); 상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3); 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며; 상기 제1 온도 센서(120) 및 상기 제1 저항(R1)의 접점에 연결된 npn형 제1 트랜지스터(101)의 베이스(Base) 단자; 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 연결된 npn형 제1 트랜지스터(101)의 이미터(Emitter) 단자; 상기 npn형 제1 트랜지스터(101)의 콜렉터(Collector) 단자에 연결된 pnp형 제3 트랜지스터(110)의 베이스(Base) 단자 및 npn형 제2 트랜지스터(102) 베이스(Base) 단자를 포함하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로를 제안하고자 한다.

끝으로 본 발명에서는 전원공급장치의 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120); 상기 제1 온도 센서(120)의 온도 측정값을 모니터링하여 전원공급장치가 과 온도 상태인지를 판단하는 과 온도 제어부; 전원공급장치가 과 온도 상태인 경우, 상기 과 온도 제어부의 신호를 수신하는 제어하는 전압 제어부(420); 상기 전압 제어부(420)의 전압 제어 신호를 포토커플러(P2)를 통하여 전달받아, 주파수 조정신호를 생성하는 PWM 제어부(200); 상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 스위치부(250)를 포함하여 구성되며; 상기 과 온도 제어부에서 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하여 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로를 제안하고자 한다.

본 특허에서 전원공급장치의 과 온도 제어 방법은 (a) 부하의 전력 소모량 증가에 따라 변압기(300)의 발열온도가 증가하면 제1온도 센서(120)의 측정값을 모니터링하는 단계; (b) 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 임계치를 넘으면, 전원공급장치가 과 온도 상태 것으로 판단하여 제어신호를 발생시키는 단계; (c) 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어신호를 PWM 제어부(200)에 전달하는 단계; (d) 상기 PWM 제어부(200)에서, 상기 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 단계; 및 (e) 스위치부(250)에서, 상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높여 부하에 제공되는 전력을 낮추도록 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지며, 상기 제1 온도센서(120)는 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 선택적으로 위치하여 전원공급장치의 내부 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 방법을 제안하고자 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 다양한 변형에 의하여 전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.

100: 제1 과 온도 제어부
100‘: 제2 과 온도 제어부
101: 제1 트랜지스터
101‘: 제1-1 트랜지스터
102: 제2 트랜지스터
102‘: 제2-1 트랜지스터
110: 제3 트랜지스터
110‘: 제3-1 트랜지스터
120: 제1 온도 센서
120‘: 제2 온도 센서
200: PWM 제어부
250: 스위치부
251: 제1 스위치
252: 제2 스위치
260: 공진 커패시터
300: 변압기
410: 전류 제어부
420: 전압 제어부
C1: 제1 커패시터
C1’: 제2 커패시터
D1: 제1 다이오드
D1’: 제1-1 다이오드
D2: 제2 다이오드
D2’: 제2-1 다이오드
D3: 제3 다이오드
D4: 제4 다이오드
D21: 제5 다이오드
D22: 제6 다이오드
GND: 접지단자
P1: 제1 포토커플러
P2: 제2 포토커플러
R1: 제1 저항
R1’:제1-1 저항
R2: 제2 저항
R2’: 제2-1 저항
R3: 제3 저항
R3’: 제3-1 저항
R4: 제4 저항
R4’: 제4-1 저항
SEC_VCC : 2차측 제어회로 작동 전압
VCC : 제어회로 작동 전압
VDD : 입력 전원 전압
DC_OUT: 직류 출력 전압

Claims

전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서,
상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120);
상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1);
상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)는 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며;
상기 제1 저항(R1)과 연결된 제2 저항(R2);
상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3);
상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며;
상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 제어단자가 연결되고, 상기 제1 저항(R1) 및 상기 제1 온도 센서(120)의 접점에 하위 전원단자가 연결된 제1 트랜지스터(101);
상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제3 트랜지스터(110); 및
상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제2 트랜지스터(102);
를 포함하며;
상기 제3 트랜지스터(110)의 제어단자 및 제2 트랜지스터(102)의 제어단자 사이에 연결된 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
전원공급장치의 과 온도 제어 회로에 있어서,
상기 전원공급장치에서 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120);
상기 제1 온도 센서(120)와 직렬로 연결된 제1 저항(R1);
상기 제1 온도 센서(120) 및 상기 제1 저항(R1)은 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며;
상기 제1 온도 센서(120)와 연결된 제2 저항(R2);
상기 제2 저항(R2)과 직렬로 연결된 제3 저항(R3);
상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)을 상기 제어회로 작동 전압(VCC)을 배분하게 되며;
상기 제1 온도 센서(120) 및 상기 제1 저항(R1)의 접점에 제어단자가 연결되고, 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제3 저항(R3)의 접점에 하위 전원단자가 연결된 제1 트랜지스터(101);
상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제3 트랜지스터(110); 및
상기 제1 트랜지스터(101)의 상위 전원단자에 제어단자가 연결된 제2 트랜지스터(102);
를 포함하며;
상기 제3 트랜지스터(110)의 제어단자 및 제2 트랜지스터(102)의 제어단자 사이에 연결된 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 온도센서(120)는 온도가 증가하면 저항 값이 낮아지는 NTC 타입 온도센서인 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)는 제3 트랜지스터(110)가 오프(Off)되고 제2 트랜지스터(102)가 온(On) 될 때 또는 제3 트랜지스터(110)가 온(On)되고 제2 트랜지스터(102)가 오프(Off) 될 때 데드타임(Dead Time)을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)는 상기 제3 트랜지스터(110) 및 제2 트랜지스터(102)의 오동작을 방지하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터(101)의 하위 전원단자와 상기 제3 트랜지스터(110)의 하위 전원단자 사이에 제1 다이오드(D1) 및 제4 저항(R4)이 배치되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 온도 센서(120)의 온도 측정값을 모니터링하여 전원공급장치가 과 온도 상태인지를 판단하는 과 온도 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과 온도 제어 회로.
제7항에 있어서,
상기 전원공급장치가 과 온도 상태인 경우, 상기 과 온도 제어부의 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 PWM 제어부(200);
상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 스위치부(250)를 포함하여 구성되며;
상기 과 온도 제어부에서 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하여 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제6항의 과 온도 제어 회로로 이루어지되, 내부 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120)와 npn형 트랜지스터인 제1,2 트랜지스터(101,102)와 pnp형 트랜지스터인 제3 트랜지스터(110)와 제1 내지 제4 저항(R1,R2,R3,R4), 출력단의 커패시터(C1) 및 출력단의 제2 다이오드(D2)를 포함하는 제1 내지 제4 다이오드(D1,D2,D3,D4) 소자로 구성되며, 전원공급장치의 내부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(120)의 온도 측정값을 모니터링하여 전원공급장치가 과 온도 상태인지를 판단하는 과 온도 제어부;
전원공급장치가 과 온도 상태인 경우, 상기 과 온도 제어부의 신호를 수신하는 제어하는 전압 제어부(420);
상기 전압 제어부(420)의 전압 제어 신호를 포토커플러(P2)를 통하여 전달받아, 주파수 조정신호를 생성하는 PWM 제어부(200);
상기 PWM 제어부(200)의 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 스위치부(250)를 포함하여 구성되며;
상기 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)는 제3 트랜지스터(110)가 오프(Off)되고 제2 트랜지스터(102)가 온(On) 될 때 또는 제3 트랜지스터(110)가 온(On)되고 제2 트랜지스터(102)가 오프(Off) 될 때 데드타임(Dead Time)을 생성하며;
상기 과 온도 제어부에서 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하여 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제9항에 있어서,
상기 과 온도 제어부는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)이 연결되며, 제2 저항(R2)과 제3 저항(R3)이 직렬로 연결되며, 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)의 접점에 제1 트랜지스터(101)의 제어단자가 연결되고, 제1 저항(R1) 및 제1 온도센서(120)의 접점에 제1 트랜지스터(101)의 하위 전원단자가 연결되며;
상기 과 온도 제어부는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 용량이 같고, 제3 저항(R3)의 용량 보다 제1 온도 센서(120)의 저항 용량이 낮아지면 제1 트랜지스터(101) 제어단자 및 하위 전원단자에 전위차가 발생하는 것을 특징으로 하는 과 온도 제어 회로.
제9항에 있어서,
상기 과 온도 제어부에서 제어회로 신호가 발생될 때 제4 저항(R4)과 제1 다이오드(D1)의 통로가 부귀환 제어 신호를 전달하여 기울기를 조절하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제9항에 있어서,
상기 과 온도 제어부는 PWM 제어부(200)에 직접 신호를 전달할 수 있도록 온도 과열 진단 위치를 변압기 1차측에 배치할 수 있으며;
전압 제어회로 신호를 전달하여 포토커플러를 통해 PWM 제어부(200)에 전압제어 신호를 전달할 수 있도록 온도 과열 진단 위치를 변압기 2차측에 배치할 수 있으며;
발열량이 많은 부품의 위치에 따라 선택적으로 컨버터 온도 과열 진단 위치를 배치할 수 있는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제9항에 있어서,
상기 제1 온도 센서(120)는 온도가 증가하면 저항 값이 낮아지는 NTC 타입 온도센서인 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 회로.
제9항의 전원공급장치의 과 온도 제어 회로를 이용한 전원공급장치의 과 온도 제어 방법에 있어서,
(a) 부하의 전력 소모량 증가에 따라 변압기(300)의 발열온도가 증가하면 제1온도 센서(120)의 측정값을 모니터링하는 단계;
(b) 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 임계치를 넘으면, 상기 과 온도 제어부에서 전원공급장치가 과 온도 상태인 것으로 판단하여, 상기 제3 트랜지스터(110)가 오프(Off)되고 제2 트랜지스터(102)가 온(On) 될 때 또는 제3 트랜지스터(110)가 온(On)되고 제2 트랜지스터(102)가 오프(Off) 될 때 상기 제3 다이오드(D3) 및 제4 다이오드(D4)가 데드타임(Dead Time)을 생성하게 되어, 제3 트랜지스터 및 제2 트랜지스터의 오동작을 방지하며, 제어신호를 발생시키는 단계;
(c) 상기 제1 온도 센서(120)의 측정값이 상승할 때마다, 전원공급장치의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 제어신호를 PWM 제어부(200)에 전달하는 단계;
(d) 상기 PWM 제어부(200)에서, 상기 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 단계; 및
(e) 스위치부(250)에서, 상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높여 부하에 제공되는 전력을 낮추도록 제어하는 단계;를 포함하여 이루어지며,
상기 제1 온도센서(120)는 발열량이 많은 부품의 위치에 따라 선택적으로 위치하여 전원공급장치의 내부 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 (c)단계에서 과 온도 제어부가 변압기 1차측에 있는 경우, PWM 제어부에 제어신호를 직접 전달하며, 과 온도 제어부가 변압기 2차측에 있는 경우 전압 제어부에 신호를 전달하고, 전압 제어부에서 전달된 신호를 포토커플러를 통해 PWM 제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 과 온도 제어 방법.