KR19980030301A

KR19980030301A - 모니터에 있어서 쇼트시 전원보호회로

Info

Publication number: KR19980030301A
Application number: KR1019960049681A
Authority: KR
Inventors: 주용진
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-07-25
Also published as: KR100202948B1

Abstract

본 발명은 전력 절약모드(power saving mode)에서 사용되는 보조전원의 출력단이 쇼트시 보조전원회로의 소자( elements )가 발화(burn out)되는 것을 방지하기 위한 쇼트시 전원보호회로에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 유도된 전압을 정류하여 제공하기 위한 보조권선부(210); 전력절약모드에서 상기 보조권선부의 출력을 보조전원으로서 제공하기 위하여 제어신호에 따라 온 혹은 오프되어 상기 보조권선의 출력을 연결 혹은 차단하는 보조전원 출력부(220); 정상모드에서 사용되는 출력전압을 감지한 후 소정의 기준전압과 비교하여 정상모드에서는 상기 보조전원 출력부(220)를 오프시켜 보조전원의 출력을 차단하게 하고, 전력절약모드에서는 상기 보조전원 출력부(220)를 온시켜 보조전원을 출력하도록 상기 제어신호를 출력하는 보조전원 제어부(230); 및 정상모드에서 전원선로의 부하측에 쇼트가 발생되면 상기 보조전원 출력부(220)를 오프시켜 보조권선부의 출력이 부하측으로 연결되는 것을 방지하기 위한 쇼트시 출력차단 제어부(250)가 구비되어 정상모드에서 전원선로의 부하측이 쇼트될 경우에 보조권선의 출력이 부하측과 연결되는 것을 방지하여 보조권선에 유기된 고압에 의해 전원회로소자가 번아웃되는 것을 방지할 수 있다.

Description

모니터에 있어서 쇼트시 전원보호회로( An apparatus for protecting power circuit elements from being burn out in case of line short in a monitor)

본 발명은 모니터의 전원회로에 관한 것으로 특히, 전력 절약모드(power saving mode)에서 사용되는 보조전원의 출력단이 쇼트시 보조전원회로의 소자( elements )가 발화(burn out)되는 것을 방지하기 위한 쇼트시 전원보호회로에 관한 것이다.

최근들어 환경에너지 문제가 국제적으로 부각되면 소비전력을 감소시키기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. 사무자동화(OA)등의 영향으로 가장 널리 사용되는 전기제품의 하나가 된 모니터에 있어서도 소비전력을 감소시키려는 다양한 노력이 경주되고 있고, 이러한 노력에 따른 결실의 하나로서 VESA에서 국제표준으로 제안한 DPMS규격 등이 있다.

이미 잘 알려진 바와 같이, DPMS(Display Power Management Signaling)에서는 다음 표 1에서와 같이 컴퓨터 본체에서 운용되는 APM(Advanced Power Management)의 상태에 대응하여 4개의 전력 상태(power state)를 정의하고 이를 식별할 수 있도록 수평 및 수직 동기신호를 이용한다. 여기서, APM이란 마이크로소프트사와 IBM사에서 정한 컴퓨터의 전원관리 프로세스이다.

상기 표 1에서와 같이 DPMS에서 상태(혹은 모드)는 온(on), 스탠바이(stand-by), 서스팬드(suspend), 오프(off)가 있는데, 이중에서 온, 서스팬드, 오프 상태는 모니터에서 적어도 수용되야 한다.

그리고 온 상태(모드)는 D서브를 통해 컴퓨터로부터 입력되는 수평동기신호와 수직동기신호가 모두 있고, 정상적으로 비디오신호가 입력되어 화면에 표시되는 상태로서 모든 전원이 풀가동되고 있다. 스탠바이 상태(모드)는 D서브를 통해 컴퓨터로부터 입력되는 수평동기신호가 없고 수직동기신호만 있으며, 비디오신호는 블랭킹되어 화면에 아무 것도 표시되지 않는 상태로서 히터등과 같이 일부 전원만 가동되며 약간의 전력이 절약되는 상태이다. 서스팬드 상태(모드)는 D서브를 통해 컴퓨터로부터 입력되는 수평동기신호가 있고 수직동기신호가 없으며, 비디오신호는 블랭킹되어 화면에 아무 것도 표시되지 않는 상태로서 극히 일부 전원만 가동되어 전력이 크게 절약되는 상태이다. 오프 상태(모드)는 전원이 오프된 상태로서 수직, 수평동기신호가 없으며 비디오신호도 블랭킹되고 전력이 최대로 절약되는 상태이다.

한편, 이와 같이 DPMS에 의해 규정된 각 상태들은 개략적으로만 규정되어 있고, 각 상태를 구현하기 위한 구체적인 기술은 모니터 제조회사에서 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이러한 다양한 기술중의 하나로서, 스탠바이 혹은 서스팬드 모드와 같이 전력 절약 모드(power saving mode)에서 모니터 전원회로(SMPS)의 일차측 전압을 대폭적으로 낮추어 전체 소비전력을 절감하는 방식이 있다.

그런데 이와 같이 전력절약 모드에서 전체의 전압을 낮춰버리게 되면 모니터의 전원회로에서 출력되는 모든 전압이 낮아지게 되고, 따라서 전력 절약 모드에서도 정상적으로 동작이 요구되는 부분도 함께 동작하지 못하게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 전체 전압을 낮추는 전력 절약 방식에서는 SMPS의 2차측 권선에 보조권선을 두어 전력 절약 모드에서 필요로 하는 전원을 제공할 수 있도록 되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 모니터 전원회로의 트랜스포머(130)의 이차측 권선에는 정상모드에서 5V 직류전압을 제공하기 위한 제1 2차권선(T2)과, 정상모드에서 12V 직류전압을 제공하기 위한 제2 2차권선(T3), 및 전력 절약 모드에서 12V 직류전압을 제공하기 위한 보조권선(T4)이 있다.

도 1에서, 교류전원(AC)이 입력되면, 교류전원입력부(100)의 라인 필터 및 X,Y커패시터에서 잡음이 제거된 후 다이오드브리지(110)에서 이 교류전원이 정류되어 돌입전류방지 저항(R1)을 통해 트랜스포머(130)의 일차측 권선(T1)으로 인가된다. 그리고 트랜스포머의 일차측에 인가된 직류전원은 전원제어IC(120)의 온,오프동작에 따라 트랜스포머 2차측 권선들(T2, T3, T4)에 전압을 유기시키게 된다.

이때 정상모드(온 상태)에서 제1 2차권선(T2)에는 대략 6 ∼ 7V정도가 유도된 후 다이오드(D1)와 평활 커패시터(C2)를 지나 7805 레귤레이터(140)에서 안정된 DC 5V를 제공하게 되고, 제2 2차권선(T3)에는 대략 14∼16V정도가 유도된 후 다이오드(D3)와 평활 커패시터(C3)를 지나 7812 레귤레이터(150)에서 안정된 DC 12V를 제공하게 된다.

그리고 보조권선(T4)은 일차 전압이 낮은 전력 절약 모드에서 정상적으로 12V를 제공하도록 설계되어 있으므로, 정상 모드에서는 매우 높은 전압(대략 160V 정도)이 유도되므로 정상 모드에서는 보조권선의 출력을 차단할 필요가 있다.

이를 위하여 보조권선(T4)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개의 트랜지스터(Q1,Q2,Q3), 션트 레귤레이터(TL431:160), 저항(R2∼R7), 및 다이오드(D5)가 연결되어 있고, 이들의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

3단자 션트 레귤레이터의 ①단자는 레퍼런스(reference) 단자이고, ②단자는 아노드(anode)이며 ③단자는 케소드(cathode)인데, ①단자로 입력되는 전압이 션트 레귤레이터 내부의 기준전압(약 2.5V)보다 높으면 도통되고, 낮으면 오프되게 된다. 이러한 3단자 션트 레귤레이터(160)의 ①단자에는 7812(150)의 12V출력이 다이오드(D5)를 통해 저항(R8)과 저항(R7)에서 분할된 전압이 인가된다.

정상 모드에서는 12V 전압이 정상적으로 출력되므로 분할저항(R8,R7)에 의해 분할된 전압이 션트 레귤레이터(160)의 기준전압(2.5V)보다 크게 되고, 이에 따라 션트 레귤레이터(160)는 도통되어 ③단자가 '로우'가 된다. 따라서 트랜지스터(Q3)가 턴-오프되게 되고, 이에 따라 다른 두 트랜지스터(Q1,Q2)도 턴-오프되며, 결국 보조권선(T4)의 출력은 차단되게 된다.

그런데 전력 절약 모드가 되면, 7812 레귤레이터(150)의 출력전압이 낮아져 션트 레귤레이터의 ①단자로 입력되는 분할전압이 션트 레귤레이터(160)의 기준전압(2.5V)보다 낮게 되므로 션트 레귤레이터는 턴-오프되게 되고, 이에 따라 트랜지스터들(Q1,Q2,Q3)이 턴-온되어 보조 12V(sub12V)전압을 제공하게 된다. 즉, 보조권선(T4)에는 정상모드시에는 높은 전압이 결리나 전력절약 모드에서는 정상적인 전압이 걸리므로 이를 정류하여 전력절약 모드시에 필요로 하는 12V전압을 제공하게 된다.

다른 한편, 이와 같은 전원회로에서 정상모드시에 12V 전원선로에 대한 쇼트시험을 하거나 오배선 등으로 전원선로가 쇼트되면 션트 레귤레이터(160)가 오프되고, 이에 따라 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)가 온되어 보조권선의 유기전압이 회로소자에 인가되게 된다. 이때 정상모드이므로 보조권선에는 매우 높은 전압이 걸려 있으므로 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)가 온되면 즉시 관련 회로소자들이 발화(burn out)되게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 정상모드에서 전원선로에 쇼트가 발생해도 보조권선의 고압이 출력되지 않도록 하는 모니터에 있어서 쇼트시 전원보호회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 교류전원을 입력받아 정류한 후 트랜스포머의 일차측권선에 인가하고, 전원제어 집적회로소자의 스위칭동작에 따라 2차측 권선으로 유도하여 정상 모드에서는 복수개의 정상 이차권선을 통해 모니터의 각 부에서 필요로 하는 전원을 제공하고, 전력절약모드에서는 상기 전원제어 집적회로소자를 제어하여 2차측으로 유도되는 전압을 낮게 함과 아울러 보조권선을 통해 모니터의 각 부에서 필요로 하는 기본전원을 제공하도록 된 모니터의 전원회로에 있어서, 유도된 전압을 정류하여 제공하기 위한 보조권선부; 절전모드에서 상기 보조권선부의 출력을 보조전원으로서 제공하기 위하여 제어신호에 따라 온되면 상기 보조권선의 출력을 연결하고 오프되면 상기 보조권선의 출력을 차단하는 보조전원 출력부; 정상모드에서 사용되는 출력전압을 감지한 후 소정의 기준전압과 비교하여 정상모드에서는 상기 보조전원 출력부를 오프시켜 보조전원의 출력을 차단하게 하고, 전력절약모드에서는 상기 보조전원 출력부를 온시켜 보조전원을 출력하도록 상기 제어신호를 출력하는 보조전원 제어부; 및 정상모드에서 전원선로의 부하측에 쇼트가 발생되면 상기 출력부를 오프시켜 보조권선의 출력이 연결되는 것을 방지하기 위한 쇼트보호부가 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 모니터에 있어서 종래의 전원회로를 도시한 회로도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전원보호회로가 적용된 모니터의 전원회로를 도시한 회로도,

도 3a는 본 발명에 적용되는 션트 레귤레이터의 심볼이고,

도 3b는 션트 레귤레이터의 기능 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 교류전원 입력부 110: 다이오드 브리지

120: 전원제어IC 130: 트랜스포머

140: 레귤레이터(7805) 150: 레귤레이터(7812)

160: 션트 레귤레이터 210: 보조권선부

220: 보조전원 출력부 230: 보조전원 출력제어부

240: 역전류방지부 250: 쇼트시 출력차단 제어부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전원보호회로가 적용된 모니터의 전원회로를 도시한 회로도이고, 도 3a는 본 발명에 적용되는 션트 레귤레이터의 심볼이며, 도 3b는 션트 레귤레이터의 기능 블럭도이다.

본 발명에 따른 전원보호회로가 구비된 모니터의 전원회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 교류전원 입력부(100), 다이오드브리지(110), 트랜스포머(130), 7805 레귤레이터(140), 7812 레귤레이터(150), 보조권선부(210), 보조전원 출력부(220), 보조전원 제어부(230), 쇼트시 출력차단 제어부(250), 역전류방지부(240) 등으로 구성되어 있다.

그리고 보조권선부(210)는 보조권선(T4)에 연결된 다이오드(D4)와 커패시터(C21)로 구성되어 소정의 직류전압을 제공하고, 보조전원 출력부(220)는 3개의 트랜지스터(Q1,Q2,Q3)와, 이들을 바이어스하기 위한 저항들(R21,R22,R23,R24), 및 제너다이오드(ZD1)로 구성되어 제어신호에 따라 온되면 보조권선부(210)가 출력하는 전압을 부하측으로 전달하고, 오프되면 보조권선부(210)의 출력을 차단한다.

보조전원 제어부(230)는 정상시 12V 전압을 제공하기 위한 7812(150) 출력단의 전압을 역전류 방지부(240)를 통해 입력받아 분할하는 분할저항(R26,R25)과, 상기 분할저항(R26,R25)의 출력을 내부의 기준전압(2.5Vref)과 비교하여 제어신호를 발생하는 션트 레귤레이터(160)로 구성되어 정상모드에서는 보조전원 출력부(220)를 오프시켜 보조권선부(210)의 출력이 부하측으로 전달되는 것을 차단하고 있다가 전력 절약 모드에서는 상기 보조전원 출력부(220)를 온시켜 보조권선부(210)의 출력을 부하측으로 연결하게 한다.

그리고 쇼트시 출력차단 제어부(250)는 트랜지스터(Q4)와 저항(R28)으로 구성되어 정상모드에서 12V 부하측 선로가 쇼트될 경우에 보조전원 제어부(230)가 전력 절약 모드로 판단하여 보조전원 출력부(220)를 온시켜 보조권선부(210)의 고압이 출력되는 것을 방지하기 위하여 12V 부하측 선로가 쇼트되면 보조전원 출력부(220)를 오프시킨다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예의 동작을 자세히 설명하기로 한다.

정상모드에서 교류전원이 입력되어 트랜스포머(130)의 2차측에서 정류되어 출력되는 전원공급(SMPS) 동작은 앞서 설명한 바와 같이 대부분이 널리 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 보조전원계통의 동작을 위주로 설명하기로 한다.

보조전원 제어부(230)의 분할저항(R26,R25)에는 역전류방지부(240)를 통해 정상모드시 출력되는 12V 전압이 연결되어 있다. 여기서 역전류 방지부(240)는 트랜지스터(Q5)와 제너다이오드(ZD2) 및 저항(R27)으로 구성되어 12V 정상전압이 12V 보조전원(sub12V) 계통의 부하측으로 전달되게 하나 반대로 보조전원 계통의 12V가 12V 정상 전압계통의 부하로 전달되는 것을 차단하기 위한 것이다.

보조전원 제어부(230)의 션트 레귤레이터(160)는 도 3a와 같이 레퍼런스가 있는 제너다이오드의 심볼로 표현되며, 그 기능블럭은 도 3b와 같이 소정의 기준전압을 갖는 비교기, 트랜지스터, 및 다이오드들로 구현된다. 즉, 션트 레귤레이터(160)는 도 3a,3b와 같이 레퍼런스(①), 아노드(②), 케소드(③) 단자를 가지며 레퍼런스(①)단자로 입력되는 전압이 내부의 기준전압(2.5Vref)보다 클 경우에 트랜지스터가 작동되어 케소드(③)를 통해 아노드(②)측으로 전류가 흐르게 된다.

도 2에서 션트 레귤레이터의 ①단자에는 분할저항(R8,R7)에 의해 정상 12V가 분할된 전압이 결려 있는데, 이 분할된 전압은 정상모드에서 2.5V보다 크고, 전력 절약 모드에서 2.5V보다 낮게 되도록 설계되어 있다. 따라서 정상모드에서는 션트 레귤레이터(160)의 입력전압이 기준전압보다 높으므로 션트 레귤레이터(160)는 작동되고, 이에 따라 보조전원 출력부(220)의 트랜지스터(Q3)가 턴-오프된다.

그리고 트랜지스터(Q3)가 턴-오프되면 다른 트랜지스터(Q1,Q2)도 턴-오프되고, 결과적으로 보조권선부(210)의 출력은 부하측과 차단된다.

한편, 절력 절약 모드가 되면 SMPS 전원공급기(120)의 전원제어IC(120)가 PWM펄스의 듀티비를 매우 작게 하여 트랜스포머(130)의 2차측 권선에는 정상시의 1/8 내지 1/10 정도의 전압이 유도되도록 한다. 따라서 정상모드시 사용되는 2차 권선측의 유도전압은 매우 낮아지므로 모니터에서 사용되는 전력이 절약되게 된다. 이때 전력 절약 모드에서도 정상적으로 작동되야 하는 부분( 예컨대, 마이콤 등)에 전원을 공급하기 위하여 보조권선의 출력이 사용된다.

도 2에 있어서, 전력 절약 모드가 되면 정상 12V 전압이 낮아지게 되고, 이에 따라 션트 레귤레이터의 ①단자에 인가되는 분할전압은 2.5V보다 낮아져 션트 레귤레이터(160)는 오프된다. 따라서 보조전원 출력부의 트랜지스터(Q3)의 베이스에 순방향의 바이어스가 인가되어 트랜지스터(Q3)가 턴-온되고, 이에 따라 다른 트랜지스터들(Q1,Q2)도 턴-온되어 보조권선부(210)의 출력이 부하측으로 연결되게 된다.

다른 한편, 시험을 위해서 고의로 혹은 오배선 등의 사유로 정상모드에서 12V 전원선의 부하측이 쇼트되면, 션트 레귤레이터(160)의 ①단자에 거의 0에 가까운 낮은 전압이 인가되고, 이에 따라 션트 레귤레이터(160)가 절력절약모드에서와 같이 작동을 중지하게 된다. 이때 본 발명에 따른 보호회로가 없다면 보조전원 출력부의 트랜지스터들(Q1,Q2,Q3)이 온되어 보조권선의 고전압이 부하측으로 전달되게 된다.

그러나 본 발명에 따른 쇼트시 출력 차단제어부의 트랜지스터(Q4)가 12V선로측에 연결되어 12V 전원선로의 부하측이 쇼트되면, 이 트랜지스터(Q4)가 작동되고, 이에 따라 보조전원 출력부(220)의 트랜지스터(Q3)의 베이스가 로우가 되어 트랜지스터(Q3)가 턴-오프 상태를 유지하게 되고, 따라서 다른 트랜지스터들(Q1,Q2,Q3)도 턴-오프되어 결과적으로 보조전원의 출력은 부하측과 차단되게 된다.

즉, 정상모드에서 12V 전원선로의 부하측이 쇼트될 경우에 션트 레귤레이터(160)가 오프되어 트랜지스터(Q3)의 베이스를 하이로 하여 보조전원 출력부(220)를 온시킬 우려가 있으나, 본 발명에 따른 쇼트시 출력차단 제어부(250)가 트랜지스터(Q3)의 베이스를 로우로 계속 묶어놔 정상모드에서 쇼트시에 보조전원 출력부(220)가 온되는 것을 방지한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 쇼트시 전원보호회로는 정상모드에서 전원선로의 부하측이 쇼트될 경우에 보조권선의 출력이 부하측과 연결되는 것을 방지하여 보조권선에 유기된 고압에 의해 전원회로소자가 번아웃되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

교류전원을 입력받아 정류한 후 트랜스포머(130)의 일차측권선에 인가하고, 전원제어 집적회로소자(120)의 스위칭동작에 따라 2차측 권선으로 유도하여 정상 모드에서는 복수개의 정상 이차권선(T2,T3)을 통해 모니터의 각 부에서 필요로 하는 전원을 제공하고, 전력 절약 모드에서는 상기 전원제어 집적회로소자(120)를 제어하여 2차측으로 유도되는 전압을 낮게 함과 아울러 보조권선(T4)을 통해 모니터의 각 부에서 필요로 하는 기본전원을 제공하도록 된 모니터의 전원회로에 있어서, 유도된 전압을 정류하여 제공하기 위한 보조권선부(210); 전력절약모드에서 상기 보조권선부의 출력을 보조전원으로서 제공하기 위하여 제어신호에 따라 온 혹은 오프되어 상기 보조권선의 출력을 연결 혹은 차단하는 보조전원 출력부(220); 정상모드에서 사용되는 출력전압을 감지한 후 소정의 기준전압과 비교하여 정상모드에서는 상기 보조전원 출력부(220)를 오프시켜 보조전원의 출력을 차단하게 하고, 전력절약모드에서는 상기 보조전원 출력부(220)를 온시켜 보조전원을 출력하도록 상기 제어신호를 출력하는 보조전원 제어부(230); 및 정상모드에서 전원선로의 부하측에 쇼트가 발생되면 상기 보조전원 출력부(220)를 오프시켜 보조권선부의 출력이 부하측으로 연결되는 것을 방지하기 위한 쇼트시 출력차단 제어부(250)가 구비된 것을 특징으로 하는 모니터에 있어서 쇼트시 전원보호회로.
제1항에 있어서, 상기 쇼트시 전원보호회로는 절약모드에서의 보조전압이 정상모드의 부하측으로 연결되는 것을 방지하기 위한 역전류방지부(240)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 모니터에 있어서 쇼트시 전원보호회로.
제1항에 있어서, 상기 쇼트시 출력차단 제어부(150)가 트랜지스터(Q4)로 구현된 것을 특징으로 하는 모니터에 있어서 쇼트시 전원보호회로.