KR19980030035U - 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 장치는 직류 전원 공급부(1)와 ; 변압기(2) ; 파워 트랜지스터(3) ; 제어 IC(4) ; 및 출력부(5)가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 상기 출력부(5)로부터 출력되는 전원 전압()을 감지하여, 상기 전원 전압()이 일정 전압 이상이면 검출 신호를 출력하는 과전압 검출부(10)와 ; 상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 감지된 상기 검출 신호를, 발광부(PCT) 및 수광부(PCR)를 통해 상기 변압기(2)의 1 차측 권선에 전송하기 위해 상기 발광부(PCT)와 발광 수광부(PCR)의 접지를 분리시킨 포토 커플러(20) ; 및 상기 포토 커플러(20)의 수광부(PCR)를 통해 입력된 상기 검출 신호에 의해 온/오프되어, 제어 IC(4)로 공급되는 전원 전압()을 공급/차단하는 스위칭부(30)로 구성되어 있어, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압()을 검출하여 상기 전원 전압(

Description

모니터의 스위칭 전원 보호 회로
본 고안은 모니터의 스위칭 전원 보호 회로에 관한 것으로, 특히 스위칭 전원 회로의 출력측에서 과전압이 발생할 경우 상기 스위칭 전원 회로의 동작을 차단하도록 되어진 모니터의 스위칭 전원 보호 회로에 관한 것이다.
모니터의 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)와 평활 커패시터(C6,C7)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(PC1,PC2)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 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 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 상기 스위칭 전원 회로의 출력측에 과전압이 발생할 경우, 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)로부터 출력되는 전원 전압()을 감지하여 상기 전원 전압()이 일정 전압 이상일 경우, 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 2 차측 권선으로부터 입력된 교류 전압을 직류 전원 전압으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 출력부가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 상기 출력부로부터 출력되는 전원 전압을 감지하여, 상기 전원 전압이 일정 전압 이상이면 검출 신호를 출력하는 과전압 검출부와 ; 상기 변압기의 2 차측 권선으로부터 감지된 상기 검출 신호를, 발광부 및 수광부를 통해 상기 변압기의 1 차측 권선에 전송하기 위해 상기 발광부와 발광 수광부의 접지를 분리시킨 포토 커플러 ; 및 상기 포토 커플러의 수광부를 통해 입력된 상기 검출 신호에 의해 온/오프되어, 제어 IC로 공급되는 전원 전압을 공급/차단하는 스위칭부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 고안의 장치는 스위칭 전원 회로로부터 출력되는 전원 전압을 검출하여 상기 전원 전압이 일정 전압 이상일 경우, 상기 제어 IC의 동작을 차단함으로써, 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 : 과전압 검출부 20 : 포토 커플러
30 : 스위칭부 ZD : 제너 다이오드
PCT : 포토 커플러의 발광부 PCR : 포토 커플러의 수광부
Q 1,2 : 제 1,2 트랜지스터 R 1,2,3 : 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 직류 전원 공급부(1)와, 변압기(2), 파워 트랜지스터(3), 제어 IC(4), 및 출력부(5)가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 과전압 검출부(10)와, 포토 커플러(20) ; 스위칭부(30)로 구성되어 있다.
여기서 상기 포토 커플러(20)는, 애노드단이 전원 전압()에 연결되고, 캐소드단이 상기 과전압 검출부(10)를 통해 접지에 연결되어 있어, 상기 과전압 검출부(1)로부터 검출 신호를 입력받아 동작하는 발광부(PCT)와 ; 콜렉터단이 전원 전압(Vcc)과 연결되고, 에미터단이 상기 스위칭부(30)와 연결되어 있어, 상기 발광부(PCT)로부터 입력된 검출 신호를 상기 스위칭부(30)로 출력하는 수광부(PCR)로 구성되어 있다.
또한 상기 과전압 검출부(10)는, 상기 출력부(5)로부터 전원 전압()을 감지하는 감지 저항(R1,R2)와 ; 상기 감지 저항(R1.R2)에 의해 전압 감지된 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어 상기 포토 커플러(20) 발광부(PCT)의 캐소드단을 접지시켜 상기 포토 커플러(20)의 발광부(PCT)에 일정 전류를 흐르게 하는 제너 다이오드(ZD)로 구성되어 있다.
또한 상기 스위칭부(30)는, 베이스단이 상기 포토 커플러(20) 수광부(PCR)의 에미터단에 연결되고, 콜렉터단이 상기 직류 전원 공급부(1)와 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc) 사이에 병렬로 연결되고, 에미터단이 접지되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와 ; 베이스단과 에미터단이 공통으로 묶여 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단과 병렬로 연결되고, 콜렉터단이 접지되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있다.
이어서 상기와 같이 구성된 본 고안의 장치의 동작 및 효과를 상기 전원 전압()이 정상적일 경우와 일정 전압 이상일 경우로 나누어 설명하면 다음과 같다.
상기 과전압 검출부(10)는 상기 출력부(5)로부터 출력되는 전원 전압()을 감지하여, 상기 전원 전압()이 일정 전압 이상인가를 판단한다.
이때, 정상 동작시 상기 감지 저항(R1.R2)에 의해 전압 분배된 (A) 포인트 전압이 2.5V 가 되도록 설정하고, 상기 제너 다이오드(ZD)의 제너 전압을 2.5V 보다 약간 높게 설정한다.
1. 정상 동작시
상기 전원 전압()이 감지 저항(R1,R2)에 의해 전압 분배되어, (A) 포인트 전압이 2.5V를 유지하므로, 상기 제너 다이오드(ZD)가 턴오프된다.
이에 따라 상기 포토 커플러(20)의 발광부(PCT)에 전류가 공급되지 않아, 포토 커플러(20)의 수광부(PCR)에도 전류가 흐르지 않게 되므로, 상기 NPN형 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 로우 레벨 신호가 인가되어 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프됨에 따라 상기 PNP형 제 2 트랜지스터(Q2)도 턴오프된다.
상기 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴오프됨에 따라, 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. 과전압 발생시
상기 전원 전압()이 감지 저항(R1,R2)에 의해 전압 분배되어, (A) 포인트 전압이 2.5V를 넘게 되므로, 상기 제너 다이오드(ZD)가 턴온된다.
상기 제너 다이오드(ZD)가 턴온됨에 따라, 포토 커플러(20)의 캐소드단이 접지되는 효과가 발생하므로, 전원 전압()이 포토 커플러(20)의 발광부(PCT)에 인가되어, 상기 포토 커플러(20)의 발광부(PCT)에 전류가 흐르게 된다.
이에 따라 포토 커플러(20)의 수광부(PCR)에도 전류가 흘러, NPN형 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 일정 전압이 인가되어 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되고, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온됨에 따라 상기 PNP형 제 2 트랜지스터(Q2)도 턴온된다.
상기 제 1 트랜지스터(TR2)와 제 2 트랜지스터(TR2)가 턴온됨에 따라, 직류 전원 공급부(1)로부터 공급되는 전원 전압()이 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단과 제 2 트랜지스터(Q2)의 에미터단에 인가되어 접지로 바이패스됨으로써, 상기 제어 IC(4)의 전원(Vcc) 공급이 차단된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압()을 검출하여 상기 전원 전압()이 일정 전압 이상일 경우, 상기 제어 IC(4)에 공급되는 전원 전압(Vcc)를 차단함으로써, 스위칭 전원 회로(SMPS) 및 그 주변 회로를 보호한다는 데 그 효과가 있다.

Claims (4)

  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) ; ALC 상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 입력된 교류 전압()을 직류 전원 전압()으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 출력부(5)가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서,
    상기 출력부(5)로부터 출력되는 전원 전압()을 감지하여, 상기 전원 전압()이 일정 전압 이상이면 검출 신호를 출력하는 과전압 검출부(10)와 ;
    상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 감지된 상기 검출 신호를, 발광부(PCT) 및 수광부(PCR)를 통해 상기 변압기(2)의 1 차측 권선에 전송하기 위해 상기 발광부(PCT)와 발광 수광부(PCR)의 접지를 분리시킨 포토 커플러(20) ; 및
    상기 포토 커플러(20)의 수광부(PCR)를 통해 입력된 상기 검출 신호에 의해 온/오프되어, 제어 IC(4)로 공급되는 전원 전압()을 공급/차단하는 스위칭부(30)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원 보호 회로.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 포토 커플러(20)는,
    애노드단이 전원 전압()에 연결되고, 캐소드단이 상기 과전압 검출부(10)를 통해 접지에 연결되어 있어, 상기 과전압 검출부(1)로부터 검출 신호를 입력받아 동작하는 발광부(PCT)와 ;
    콜렉터단이 전원 전압(Vcc)과 연결되고, 에미터단이 상기 스위칭부(30)와 연결되어 있어, 상기 발광부(PCT)로부터 입력된 검출 신호를 상기 스위칭부(30)로 출력하는 수광부(PCR)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원 보호 회로.
  3. 제 2 항에 있어서 상기 과전압 검출부(10)는,
    상기 출력부(5)로부터 출력되는 전원 전압()을 감지하는 감지 저항(R1,R2)과 ;
    상기 감지 저항(R1.R2)에 의해 감지된 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어 상기 포토 커플러(20) 발광부(PCT)의 캐소드단을 접지시켜 상기 포토 커플러(20)의 발광부(PCT)에 일정 전류를 흐르게 하는 제너 다이오드(ZD)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원 보호 회로.
  4. 제 3 항에 있어서 상기 스위칭부(30)는,
    베이스단이 상기 포토 커플러(20) 수광부(PCR)의 에미터단에 연결되고, 콜렉터단이 상기 직류 전원 공급부(1)와 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc) 사이에 병렬로 연결되고, 에미터단이 접지되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와 ;
    베이스단과 에미터단이 공통으로 묶여 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단과 병렬로 연결되고, 콜렉터단이 접지되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원 보호 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150134174A (ko) * 2014-05-21 2015-12-01 이민진 엘이디 컨버터 보호회로

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