KR19980024492U - 모니터의 스위칭 전원 보호 회로 - Google Patents

모니터의 스위칭 전원 보호 회로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 모니터의 스위칭 전원 보호 회로에 관한 것으로, 본 고안의 장치는직류전원 공급부(1)와 ; 변압기(2) ; 파워 트랜지스터(3) ; 제어 IC(4) ; 출력부(5) ; 및 전압 궤환부(6)가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 발광부(PCT)가 제 1 저항(R11)을 통해 전원전압()과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 수광부가 제 2 저항(R15)을 통해 전원공급원(1)과 상기 제어 IC(4)의 전원공급단(Vcc) 사이에 직렬로 연결되어 있는 포토 커플러(10)와 ; 상기 출력부(5)로부터 전원전압(

Description

모니터의 스위칭 전원 보호 회로 ( An apparatus for protecting a SMPS in a monitor )
본 고안은 모니터의 스위칭 전원 보호 회로에 관한 것으로, 특히 전원 부하에 쇼트가 발생하여 전류가 과도하게 흐를 경우 상기 스위칭 전원 회로를 보호하도록 되어진 모니터의 스위칭 전원 보호 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전원 회로는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압를 적절히 공급해주는 역할을 하는데, 선형 전원 회로( Linear Power Supply )보다 소형, 경량이면서 고효율적인 스위칭 전원 회로( SMPS : Switched Mode Power Supply )에 관련된 기술이 최근 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.
종래의 스위칭 전원 회로(SMPS)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 직류 전원 공급부(1)와, 변압기(2)와, 파워 트랜지스터(3)와, 제어 IC(4)와, 출력부(5)와, 전압 궤환부(6)로 구성되어 있다.
도 1 을 참조하여 일반적인 스위칭 전원 회로(SMPS)의 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류 전원이 퓨우즈를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 교류 전원을 통해 유입되는 노이즈를 제거하는 동시에, 브리지 다이오드(D1) 및 제어 IC(4)가 동작하면서 발생되는 고주파 노이즈가 AC 입력 라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.
한편, 상기 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 교류 전압은 브리지 다이오드(D1)에서 정류되어 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류 전압()으로 변환된 후, 변압기(2)의 1 차측 권선에 인가된다.
동시에 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 정류 전압은 제어 IC(4)의단에 저항()를 통해 인가되어 제어 IC(4)를 동작시키게 되고, 상기 제어 IC(4)로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 파워 트랜지스터(3)가 온/오프( ON/OFF )된다. 즉, 상기 직류 전압()이 인가되면, 커패시터(C5)에 직류 전압()이 충전됨에 따라 제어 IC(4)의 공급 전원()이 기동 전압에 도달하게 되어, 상기 제어 IC(4)가 작동되어 PWM 제어 신호를 발생하고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(3)가 온/오프된다.
상기 파워 트랜지스터(3)가 상기 제어 IC(4)내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 변하면, 변압기(2)의 1 차측 권선에서 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.
따라서 상기 변압기(2)는 상기 PWM 제어 신호에 의해 2 차측 권선에서 요구되는 교류 전압()을 출력하게 된다.
이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(2)의 2 차측 권선에서 출력된 교류 전압()은 출력부(5)를 통하여 다시 직류 전압()으로 변환된다.
즉, 상기 출력부(5)에 입력된 교류 전압()은 정류 다이오드(D2,D3,D4)와 평활 커패시터(C6,C7,C8)에 의해서 직류 전압()으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.
또한, 상기 출력부(5)를 통해 출력된 전원 전압()이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 회로의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 출력부(5)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해, 스위칭 전원 회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 궤환부(6)가 구비되어져 있다.
보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원 전압()은, 에러 앰프(EA)와 포토 커플러(PC)로 구성된 과전압 궤환부(6)에 의해 감지되도록 되어 있으며, 상기 감지 신호는 제어 IC(4)의 피드백단으로 입력된다.
이에 따라, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압()이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(EA)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러 앰프(EA)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 포토 커플러 발광부(PC1)의 한쪽단이 저항(R4)을 통해 SMPS 출력단()에 연결되고, 상기 포토 커플러 발광부(PC1)의 다른 한쪽단이 상기 에러 앰프(EA)의 출력측에 연결되어 있어, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.
즉, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압()이 저항(R1,R2,R3)을 통해 전압 분배되어 에러 앰프(EA)의 트랜지스터(TR) 베이스단에 인가되어, 상기 인가된 베이스 전압에 따라 상기 트랜지스터(TR)의 콜렉터 전위가 변화되므로, 상기 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
이에 따라, 상기 포토 커플러의 수광부(PC2)에서는 상기 빛을 수광하여 상기 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 상기 제어 IC(4)의 피드백단으로 출력함으로써, 상기 제어 IC(4)의 피드백단에 입력되는 전류가 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(4)가 PWM 제어 신호를 발생하게 되고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(3)의 온타임을 짧게 한다.
상기 파워 트랜지스터(3)의 온타임이 짧아짐에 따라 변압기(2)의 1 차측 권선에서 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력()이 낮아져, 상기 SMPS로부터 출력되는 전원 전압()을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.
즉, 종래의 스위칭 전원 회로(SMPS)는 1 차측 권선에서 다수개의 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력()을 이용하여 모니터의 각부에 필요 구동 전압을 공급하고 있는데, 만약 다수개의 2 차측 부하중 어느 하나( 예컨데공급 라인 )에서 쇼트가 발생하면, 상기 쇼트가 발생된 2 차측 부하(공급 라인 )에 과전류가 흐르게 되고, 이에 따라 나머지 2 차측 부하(공급 라인 )의 전압이 감소하게 된다.
상기 2 차측 부하의 출력 전압()이 감소됨에 따라 정상 동작시보다 상기 포토 커플러(PC)에 많은 전류가 흐르게 되고, 상기 제어 IC(4)가 이를 검출하여 온 타임이 긴 PWM 제어 신호를 출력하게 된다.
이에 따라 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 발생하는 전원 전압()이 상승하게 되어, 결론적으로 전원 회로에 정격 전압 이상의 과도한 전류가 흐르게 되어, 전원 회로 및 그 주변 회로 소자가 파손된다는 문제점이 있었다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스위칭 전원 회로(SMPS)의 2 차측 부하가 쇼트되는 경우, 이를 감지하여 상기 제어 IC(4)의 동작을 차단하여 스위칭 전원 회로를 보호하도록 되어진 모니터의 스위칭 전원 보호 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 모니터의 스위칭 전원 보호 회로는, 퓨우즈를 통해 인가된 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 직류 전원 공급부와 ; 상기 직류 전압을 입력받아 유도 기전력을 발생하는 변압기 ; 상기 변압기의 1 차측 권선에 연결된 파워 트랜지스터 ; 입력된 피드백 전압에 따라 상기 파워 트랜지스터의 동작을 PWM 제어하는 제어 IC ; 상기 변압기의 다수개 2 차측 권선으로부터 입력된 교류 전압을 직류 전원 전압으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 출력부 및 ; 상기 출력부에 광학적으로 결합되어, 상기 출력부로부터 출력된 전원 전압를 감지하여 상기 제어 IC에 피드백 전압을 공급하는 전압 궤환부가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 발광부가 제 1 저항을 통해 전원 전압 과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 수광부가 제 2 저항을 통해 전원 공급원과 상기 제어 IC의 전원 공급단 사이에 직렬로 연결되어 있는 포토 커플러와 ; 상기 출력부로부터 전원 전압을 공급받는 다수개의 2차측 부하중 적어도 어느 하나에서 쇼트가 발생하면 상기 포토 커플러로 흐르는 전류를 다른 곳으로 방출시키는 쇼트 보호부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 고안의 장치는 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압을 공급받는 다수개의 2차측 부하중 적어도 어느 하나에서 쇼트가 발생하면 상기 포토 커플러로 흐르는 전류를 다른 곳으로 방출시킴으로써, 상기 제어 IC의 전원 전압 공급을 차단시켜 스위칭 전원 회로를 보호하도록 된 것이다.
도 1 은 일반적인 스위칭 전원 회로를 도시한 회로도,
도 2 는 본 고안에 따른 모니터의 스위칭 전원 보호 회로를 도시한 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭
1 : 직류 전원 공급부 2 : 변압기
3 : 파워 트랜지스터 4 : 제어 IC
5 : 출력부 6 : 전압 궤환부
10 : 포토 커플러 20 : 쇼트 보호부
PCT : 포토 커플러의 발광부 PCR : 포토 커플러의 수광부
R11 : 제 1 저항 R15 : 제 2 저항
D 11,12 : 역전류 차단용 다이오드 R 13,14 : 전류 제한용 저항
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.
도 2 는 본 고안에 따른 모니터의 스위칭 전원 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 모니터의 스위칭 전원 보호 회로는 직류전원 공급부(1)와, 변압기(2), 파워 트랜지스터(3), 제어 IC(4), 출력부(5), 전압 궤환부(6) 포토 커플러(10), 및 쇼트 보호부(20)로 구성되어 있다.
여기서 상기 쇼트 보호부(20)는 다수개 다이오드(D11,D12)의 애노드단이 공통으로 묶여 상기 포토 커플러의 발광부(PCT)와 제 1 저항(R11) 사이에 병렬로 연결되고, 캐소드단이 저항(R13,R14)을 통해 각각 다수개의 2차측 부하(공급 라인 )에 연결되어 있다.
이어서 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 장치의 동작 및 효과를 정상 동작시와 쇼트 발생시로 나누어 살펴보면 다음과 같다.
1. 정상 동작시
상기 전원 전압(: 예컨데 5V )이 제 1 저항(R11)을 통해 포토 커플러의 발광부(PCT)에 인가됨에 따라, 상기 포토 커플러의 발광부(PCT)에 전류가 흐르게 된다.
이에 따라 포토 커플러의 수광부(PCR)에도 전류가 흐르게 되므로, 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc)에 직류 전원 공급부(1)로부터 일정 전압()이 공급되어, 상기 제어 IC(4)가 정상 동작한다.
2. 쇼트 발생시
만약 전원 전압() 공급 라인에 쇼트가 발생하면, 상기 전원 전압() 공급 라인의 A 포인트가 0V 가 되므로, 상기 전원 전압()이 제 1 저항(R11)을 통해 쇼트 보호부(20)에 인가되어 다이오드(D11) 및 저항(R13)을 통해 전원 전압() 공급 라인으로 흘러버린다.
이에 따라 상기 포토 커플러의 발광부(PCT) 및 수광부(PCR)에 전류가 흐르지 않게 되므로, 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc)에 전원 전압이 공급되지 않아, 상기 제어 IC(4)의 동작이 중단된다.
여기서, 상기 다이오드(D11,D12)는 역전류 차단용 다이오드이며, 저항(R13,R14)은 전류 제한용 저항이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압()을 공급받는 다수개의 2차측 부하중 적어도 어느 하나에서 쇼트가 발생하면 상기 포토 커플러(10)로 흐르는 전류를 다른 곳으로 방출시킴으로써, 상기 제어 IC(4)의 전원 전압 공급을 차단시켜 스위칭 전원 회로를 보호한다는 데 그 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 퓨우즈를 통해 인가된 상용 교류 전압을 직류 전압()으로 변환하는 직류 전원 공급부(1)와 ; 상기 직류 전압()을 입력받아 유도 기전력을 발생하는 변압기(2) ; 상기 변압기(2)의 1 차측 권선에 연결된 파워 트랜지스터(3) ; 입력된 피드백 전압()에 따라 상기 파워 트랜지스터(3)의 동작을 PWM 제어하는 제어 IC(4) ; 상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 입력된 교류 전압()을 직류 전원 전압()으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 출력부(5) 및 ; 상기 출력부(5)에 광학적으로 결합되어, 상기 출력부(5)로부터 출력된 전원 전압()를 감지하여 상기 제어 IC(4)에 피드백 전압()을 공급하는 전압 궤환부(6)가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 발광부(PCT)가 제 1 저항(R11)을 통해 전원 전압()과 접지 사이에 직렬로 연결되고, 수광부가 제 2 저항(R15)을 통해 전원 공급원(1)과 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc) 사이에 직렬로 연결되어 있는 포토 커플러(10)와 ;
    상기 출력부(5)로부터 전원 전압()을 공급받는 다수개의 2차측 부하중 적어도 어느 하나에서 쇼트가 발생하면 상기 포토 커플러(10)로 흐르는 전류를 다른 곳으로 방출시키는 쇼트 보호부(20)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 쇼트 보호부(20)는,
    다수개 다이오드(D11,D12)의 애노드단이 공통으로 묶여 상기 포토 커플러의 발광부(PCT)와 제 1 저항(R11) 사이에 병렬로 연결되고, 캐소드단이 저항(R13,R14)을 통해 각각 다수개의 2차측 부하(공급 라인 )에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원 보호 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100470599B1 (ko) * 2002-10-16 2005-03-10 삼성전자주식회사 전자기기의 회로를 보호할 수 있는 전원공급장치

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