KR19980038757U - DC power supply with overvoltage protection circuit - Google Patents

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KR19980038757U KR2019960051825U KR19960051825U KR19980038757U KR 19980038757 U KR19980038757 U KR 19980038757U KR 2019960051825 U KR2019960051825 U KR 2019960051825U KR 19960051825 U KR19960051825 U KR 19960051825U KR 19980038757 U KR19980038757 U KR 19980038757U
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Abstract

각종 전자, 전기기기에 사용되는 직류전원 공급장치가 부하로 과전압을 공급하지 않도록 보호하는 것으로서, 부하로 공급되는 전력을 검출하는 전류 검출부에서 검출전류를 미세하게 조절하기 위한 조정용 가변저항기의 양단에 병렬로 저항을 접속하여, 가변저항기의 접촉불량 이나 개방 등에 의한 이상이 발생하여도 전류 검출부에서 검출 전류가 출력되고, 직류전원 공급장치의 출력전압이 소정 범위내로 유지되어 부하의 손상을 방지한다.The DC power supply used for various electronic and electrical devices protects the overvoltage from being supplied to the load, and is parallel to both ends of the adjustable variable resistor for finely adjusting the detection current in the current detection unit for detecting the power supplied to the load. By connecting a furnace resistor, even if an abnormality due to contact failure or opening of the variable resistor occurs, the detection current is output from the current detector, and the output voltage of the DC power supply is maintained within a predetermined range to prevent damage to the load.

Description

과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치DC power supply with overvoltage protection circuit

본 고안은 직류전원 공급장치가 과전압을 공급하지 않도록 보호하는 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a DC power supply having an overvoltage protection circuit for protecting the DC power supply from supplying overvoltage.

일반적으로 전자, 전기기기에는 기기가 사용할 수 있도록 상용교류(AC) 전원을 소정의 직류(DC) 전원으로 변환시켜 주는 장치인 직류전원 공급장치가 필요하다. 도 1은 이러한 직류전원 공급장치 중에서 스위칭 모드 직류전원 공급장치(SMPS: Switching Mode Power Supply)의 일예를 나타내는 블럭도이며, 그 구성 및 개략적 동작원리는 다음과 같다.In general, electronic and electrical equipment requires a DC power supply, a device that converts commercial AC power into a predetermined DC power for use by a device. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a switching mode power supply (SMPS) among such DC power supplies, and its configuration and schematic operation principle are as follows.

입력 정류회로부(11)는 교류전원 입력부(10)를 통해 입력되는 상용교류(AC) 전원을 직류로 정류하여 스위칭 변압부(14)와 스위칭 제어부(12)에 인가한다. 상기 스위칭 제어부(12)는 입력 정류회로부(11)의 출력단으로부터 인가되는 직류전원에 의해 동작하며, 미리 설정된 주파수를 가지는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : 이하 “PWM”이라 한다)신호를 발생한다. 상기 스위칭 변압부(14)의 1차측과 스위칭 제어부(12) 사이에 접속되어 있는 스위칭 출력부(13)는 스위칭 변압부(14)의 1차측에 인가되고 있는 직류전원을 상기 PWM 신호에 의해 단속함으로써 스위칭 변압부(14)의 2차측에 펄스형태의 전압을 유기시킨다. 이와같이 스위칭 변압부(14)의 2차측에 유기된 전압은 제1, 제2 출력 정류회로부(15,16)에서 정류 및 평활된 후, 각각 제1, 제2 직류(DC) 출력전압으로서 출력단에 접속된 부하에 공급된다. 에러검출/궤환부(17)는 제2 직류(DC) 출력전압을 공급받아 소정의 기준전압과 비교하여, 그 차인 출력전압의 오차신호를 스위칭 제어부(12)로 궤환시킨다. 이 출력전압의 오차신호에 따라 스위칭 제어부(12)는 PWM 신호의 듀티(Duty)비를 변화시킴으로써 출력전압의 값을 안정시킨다. 전류검출부(18)는 스위칭 변압부(14)에 의해 유기되는 전압을 궤환받아 그에 해당하는 전류를 감지한 후, 그 크기를 스위칭 제어부(12)로 입력시켜 준다. 이때, 입력전원의 이상이나 부하 또는 직류전원 공급장치 자체의 이상으로 인해 규정치 이상의 과전류가 흐르는 것이 검출되면, 스위칭 제어부(12)는 PWM 신호의 듀티비를 변화시킴으로써 출력전압의 값을 안정시킨다.The input rectifier circuit 11 rectifies the commercial AC power input through the AC power input unit 10 into DC and applies the AC power to the switching transformer 14 and the switching controller 12. The switching control unit 12 operates by a DC power source applied from an output terminal of the input rectifying circuit unit 11 and generates a pulse width modulation signal (PWM) having a preset frequency. The switching output unit 13 connected between the primary side of the switching transformer unit 14 and the switching control unit 12 interrupts the DC power applied to the primary side of the switching transformer unit 14 by the PWM signal. As a result, the voltage in the form of a pulse is induced on the secondary side of the switching transformer section 14. As such, the voltage induced on the secondary side of the switching transformer unit 14 is rectified and smoothed by the first and second output rectifying circuit units 15 and 16, and is then applied to the output terminal as the first and second DC output voltages, respectively. It is supplied to the connected load. The error detector / return unit 17 receives the second direct current (DC) output voltage, compares it with a predetermined reference voltage, and returns an error signal of the difference output voltage to the switching controller 12. In accordance with the error signal of the output voltage, the switching controller 12 stabilizes the value of the output voltage by changing the duty ratio of the PWM signal. The current detector 18 receives the voltage induced by the switching transformer 14, detects a current corresponding thereto, and inputs the magnitude to the switching controller 12. At this time, when it is detected that an overcurrent of a predetermined value or more flows due to an abnormality of the input power supply or the load or the DC power supply itself, the switching controller 12 stabilizes the value of the output voltage by changing the duty ratio of the PWM signal.

이러한 스위칭 모드 직류전원 공급장치에 있어서, 종래의 전류 검출부(22)는 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 저항(R1,R2)과 하나의 가변저항기(VR)의 직렬연결로 구성되며, 상기 직렬연결의 일단은 스위칭 변압기의 2차 권선중의 하나인 궤환용 권선의 일측과 접속되어 있고, 이 궤환용 권선의 타측은 접지되었다. 그리고, 상기 직렬연결의 타단은 스위칭 제어부(20)의 한 입력단자와 접속되게 된다.In this switching mode DC power supply, the conventional current detector 22 is composed of a series connection of two resistors (R1, R2) and one variable resistor (VR), as shown in FIG. One end of the series connection is connected to one side of the feedback winding, one of the secondary windings of the switching transformer, and the other side of the feedback winding is grounded. The other end of the series connection is connected to one input terminal of the switching control unit 20.

상술한 바와 같이 구성된 전류 검출부(22)와 직류전원 공급장치의 동작은, 먼저, 스칭 변압기의 1차측에서 발생하는 자속의 변화에 따라 2차측에 전압이 유기 되어지며, 이때 궤환용 권선에 유기되는 전압이 직렬연결된 두 개의 저항(R1,R2) 및 가변저항기(VR)을 통해 전류의 형태로 스위칭 제어부(20)의 감지선 입력단자로 유입되어지고, 이 입력전류의 크기에 따라 PWM 출력펄스의 듀티비가 결정되어 진다. 상기 궤환용 권선에 유기되는 전압, 전류값이 커지면 PWM 출력펄스의 듀티비가 낮은 쪽으로 변하게 되는데, 이로 인해 스위칭 변압기의 2차측에 유기되는 전압값이 떨어지게 된다. 반대로, 상기 궤환용 권선에 유기되는 전압, 전류값이 작아지면 PWM 출력펄스의 듀티비가 큰 쪽으로 변하게 되며, 이로 인해 스위칭 변압기의 2차측에 유기되는 전압값은 올라가게 된다.In the operation of the current detecting unit 22 and the DC power supply configured as described above, first, voltage is induced on the secondary side according to the change of the magnetic flux generated on the primary side of the switching transformer, and at this time, it is induced on the feedback winding. Voltage is introduced into the sensing line input terminal of the switching controller 20 in the form of a current through two resistors R1 and R2 and a variable resistor VR connected in series, and according to the magnitude of the input current, Duty ratio is determined. As the voltage and current induced in the feedback winding increase, the duty ratio of the PWM output pulse changes to the lower side, which causes the voltage induced in the secondary side of the switching transformer to fall. On the contrary, when the voltage and current value induced in the feedback winding are reduced, the duty ratio of the PWM output pulse is changed to a larger side, thereby increasing the voltage value induced at the secondary side of the switching transformer.

여기서, 상기 가변저항기(VR)는 스위칭 변압기의 2차측에서 직류 출력전압을 정밀하게 조절하기 위하여 사용된다. 그러나, 자동삽입기 등으로 인쇄회로 기판에 삽입 된 후 납땜되는 공정을 거치는 경우, 상기 가변저항기(VR)는 납땜이 약하게 되거나 자동삽입시의 충격 등으로 납땜부위 또는 가변저항기의 단자가 떨어져 나가게 되어, 전기적인 접촉상태가 불량으로 되거나 심하면 전기적으로 개방(Open)되어 버린다.Here, the variable resistor VR is used to precisely adjust the DC output voltage at the secondary side of the switching transformer. However, when a soldering process is performed after being inserted into a printed circuit board using an automatic inserter or the like, the variable resistor (VR) may be weakly soldered or the terminal of the variable resistor may fall off due to an impact during automatic insertion. As a result, the electrical contact state becomes poor or worse, it is electrically opened.

이 경우, 상기와 같은 구성의 종래의 전류검출 회로는 상기한 궤환용 권선으로 유기되어 스위칭 제어부(20)로 입력되는 전류값이 최저 0 [A]까지 떨어질 수 있으며, 이렇게 되면 스위칭 제어부(20)에서는 스위칭 변압기의 2차측으로 유기되는 전압이 전혀 없는 것으로 감지되게 되고, 순간적으로 PWM 펄스의 출력이 최고로 되어 스위칭 변압기의 2차측으로도 역시 직류전원 공급장치가 공급해줄 수 있는 최고의 전압이 유기된다. 따라서, 직류전원 공급장치의 출력단에 연결된 반도체 부품 등의 부하에 과도한 전압, 전류에 의한 충격이 가해지게 되고, 반도체 소자들이나 전기적 충격에 약한 부품등은 심한 손상을 입게되거나 파괴되어 버린다.In this case, the conventional current detection circuit having the above-described configuration may be induced by the feedback winding, and the current value input to the switching controller 20 may drop to a minimum of 0 [A]. In this case, the switching controller 20 In this case, it is detected that no voltage is induced to the secondary side of the switching transformer, and the output of the PWM pulse is instantaneously, and the highest voltage that the DC power supply can supply to the secondary side of the switching transformer is also induced. Therefore, an excessive voltage or current is applied to the load of the semiconductor component connected to the output terminal of the DC power supply, and the semiconductor element or the component which is weak to electrical shock is severely damaged or destroyed.

상기와 같은 문제가 생산과정에서 발생하면, 손상된 부품들을 모두 찾아내어 일일이 교체해야하는 등의 매우 어려운 상황이 발생하거나, 때로는 부품이 부분적으로 손상된 경우에는, 소비자에게로 상기한 하자가 전달되게 되어 전체 제품에 대한 신뢰성이 떨어지는 결과가 빚어질 수도 있다.When the above problem occurs during the production process, a very difficult situation such as finding all the damaged parts and replacing them by hand, or sometimes the parts are partially damaged, the above defects are delivered to the consumer. This may result in less credibility.

따라서 본 고안의 목적은 직류전원 공급장치에서 전류 검출부의 검출전류 조정용 가변저항기의 전기적인 접촉상태가 불량으로 되거나 개방되더라도, 이러한 가변저항기의 이상동작과는 무관하게 직류전원 공급장치의 출력전압을 소정 범위내로 유지시켜 줌으로써, 직류전원 공급장치의 출력단에 접속되는 부하를 보호할 수 있는 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to determine the output voltage of the DC power supply device regardless of the abnormal operation of the variable resistor even if the electrical contact state of the variable resistor for adjusting the detection current of the current detection unit in the DC power supply becomes poor or opens. The present invention provides a direct current power supply having an overvoltage protection circuit capable of protecting a load connected to an output terminal of the direct current power supply.

도 1 은 일반적인 스위칭 모드 직류전원 공급장치의 블럭도.1 is a block diagram of a typical switched mode DC power supply.

도 2 는 종래의 전류검출 회로를 포함한 도 1의 일부 구성부분을 나타낸 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating some components of FIG. 1 including a conventional current detection circuit. FIG.

도 3 은 본 고안이 적용된 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치 일실시예를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram showing an embodiment of a DC power supply having an overvoltage protection circuit to which the present invention is applied.

* 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 *Explanation of symbols used in the main part of the drawing

20, 30 : 스위칭 제어부20, 30: switching control

21, 31 : 스위칭 출력부21, 31: switching output

23, 33 : 제1 출력정류 회로부23, 33: first output rectifier circuit portion

24, 34 : 제2 출력정류 회로부24, 34: second output rectifier circuit portion

22 : 전류 검출부22: current detector

32 : 과전압 보호용 전류 검출부32: current detector for overvoltage protection

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치의 특징은 직류전원 공급장치에서 전류 검출부의 검출전류 조정용 가변저항기의 양단에 병렬로 저항을 접속시켜 준 것에 있다.A feature of the DC power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention for achieving the above object is to connect a resistor in parallel between both ends of the variable resistor for adjusting the detection current of the current detector in the DC power supply. .

이하, 본 고안에 따른 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치의 바람직한 하나의 실시예를 첨부된 도 3의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a DC power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIG. 3.

도 3 은 도 1의 블럭구성 부분중 전류 검출부(18)를 포함한 일부의 회로도이며, 도 3에 제시된 바와 같이, 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치를 구성하는 전류 검출부(32)의 회로구성은 다음과 같다.FIG. 3 is a circuit diagram of a part including the current detector 18 of the block configuration of FIG. 1, and as shown in FIG. 3, the circuit configuration of the current detector 32 constituting the DC power supply having the overvoltage protection circuit. Is as follows.

전류 검출부(32)는 두 개의 저항(R1,R2)과 하나의 가변저항기(VR)의 직렬연결로 구성된 종래의 전류검출부(22)에 있어서, 상기 가변저항기(VR)의 양단에 병렬로 저항(R3)을 접속하였으며, 상기 직렬연결의 일단은 스위칭 변압기의 2차 권선중의 하나인 궤환용 권선의 일측과 접속되어 있고, 이 궤환용 권선의 타측은 접지되었다. 그리고, 상기 직렬연결의 타단은 스위칭 제어부(30)의 한 입력단자와 접속되게 된다.The current detecting unit 32 is a conventional current detecting unit 22 configured by series connection of two resistors R1 and R2 and one variable resistor VR, and has a resistance (parallel) parallel to both ends of the variable resistor VR. R3) was connected, and one end of the series connection was connected to one side of the feedback winding, one of the secondary windings of the switching transformer, and the other side of the feedback winding was grounded. The other end of the series connection is connected to one input terminal of the switching controller 30.

상기한 바와 같은 구성의 전류 검출부(32)와 직류전원 공급장치의 동작은, 먼저, 스위칭 변압기의 1차측에서 발생하는 자속의 변화에 따라 2차측에 전압이 유기 되고, 이때 궤환용 권선에 유기되는 전압이 직렬연결된 두 개의 저항(R1,R2) 및 또다른 저항(R3)과 병렬연결된 가변저항기(VR)을 통해 전류의 형태로 스위칭 제어부(30)의 감지선 입력단자로 유입되며, 이 입력전류의 크기에 따라 PWM 출력펄스의 듀티비가 결정된다. 상기 궤환용 권선에 유기되는 전압값이 커지면 PWM 출력펄스의 듀티비가 낮은 쪽으로 변하게 되는데, 이로 인해 스위칭 변압기의 2차측에 유기되는 전압값이 떨어지게 된다. 반대로, 상기 궤환용 권선에 유기되는 전압값이 작아지면 PWM 출력펄스의 듀티비가 큰 쪽으로 변하게 되며, 이로 인해 스위칭 변압기의 2차측에 유기되는 전압값은 올라가게 된다.In the operation of the current detecting unit 32 and the DC power supply having the above-described configuration, first, voltage is induced on the secondary side according to the change of the magnetic flux generated on the primary side of the switching transformer, and at this time, it is induced on the feedback winding. Voltage flows into the sensing line input terminal of the switching controller 30 in the form of a current through two resistors R1 and R2 connected in series and a variable resistor VR connected in parallel with another resistor R3. The duty ratio of the PWM output pulse is determined by the size of. As the voltage value induced in the feedback winding increases, the duty ratio of the PWM output pulse changes to a lower side, which causes the voltage value induced on the secondary side of the switching transformer to fall. On the contrary, when the voltage value induced in the feedback winding decreases, the duty ratio of the PWM output pulse changes to a larger side, and thus the voltage value induced on the secondary side of the switching transformer increases.

여기서, 스위칭 변압기의 2차측에서 적정한 직류(DC) 출력전압을 얻기위해 사용되는 상기 가변저항기(VR)의 전기적인 접촉상태가 불량으로 되거나 전기적으로 개방되어 버리더라도, 저항(R3)으로 인해 (R2+R3+R1) 의 합성저항이 존재하게 되므로, 감지선 입력단자로는 일정한 궤환전류가 계속 유입되게 된다. 따라서, 종래의 회로와는 달리, PWM 펄스가 순간적인 출력이 최고로 되지 않으며,스위칭 변압기의 2차측으로 직류전원 공급장치가 공급해줄 수 있는 최고의 전압이 유기되지도 않게 된다.Here, even if the electrical contact state of the variable resistor VR used to obtain an appropriate DC output voltage at the secondary side of the switching transformer becomes defective or is electrically open, due to the resistance R3 (R2). Since a combined resistance of + R3 + R1) exists, a constant feedback current continues to flow into the sensing line input terminal. Thus, unlike conventional circuits, the instantaneous output of the PWM pulses is not at its best, and the highest voltage that the DC power supply can supply to the secondary side of the switching transformer is not induced.

상기와 같이 본 고안에 따른 과전압 보호회로를 구비한 직류전원 공급장치에 의하면, 직류전원 공급장치에서 전류 검출부의 검출전류 조정용 가변저항기의 양단에 병렬로 저항을 접속시켜 줌으로써, 어떤 원인에 의해서 상기 가변저항기의 전기적인 접촉상태가 불량으로 되거나 개방되더라도, 상기 병렬저항에 의해 직류전원 공급장치의 출력전압은 소정 범위내로 유지되어 진다. 따라서, 직류전원 공급장치의 출력단에 접속되는 부하를 보호할 수 있으며, 이 장치를 채용한 제품의 안정성과 신뢰성을 제공하는 효과가 있다.According to the DC power supply provided with the overvoltage protection circuit according to the present invention as described above, by connecting a resistor in parallel between the both ends of the variable resistor for adjusting the detection current of the current detector in the DC power supply, the variable by any cause Even if the electrical contact state of the resistor becomes bad or opens, the output voltage of the DC power supply is maintained within a predetermined range by the parallel resistor. Therefore, the load connected to the output terminal of the DC power supply device can be protected, and there is an effect of providing stability and reliability of the product employing the device.

상술한 본 고안은 스위칭 제어부의 출력신호가 PWM 펄스로, 듀티비의 변화에 의해 스위칭 변압기의 출력전압을 제어하는 회로를 일실시예로 들었지만, 주파수의변화로 스위칭 변압기의 2차측 전압을 제어해 주는 직류전원 공급장치에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있을 것이다. 그리고, 상기한 전류검출부의 가변저항과 병렬로 접속되는 저항은 다른 저항성 소자를 사용해도 무관할 것이다.In the present invention described above, the output signal of the switching control unit is a PWM pulse, and the circuit for controlling the output voltage of the switching transformer by changing the duty ratio is described as an embodiment, but the secondary voltage of the switching transformer is controlled by changing the frequency. Note is also applicable to dc power supplies. In addition, the resistor connected in parallel with the variable resistor of the current detection unit may be used as other resistive elements.

Claims (1)

1차측 코일의 자속변화에 의해 2차측에 전압을 유기시키는 스위칭 변압부와,A switching transformer unit for inducing a voltage on the secondary side by a change in the magnetic flux of the primary coil; 미리 설정된 주파수 또는 미리 설정된 주파수 및 듀티비를 가지는 펄스폭 변조신호를 발생하고, 이상전류가 흐르는 것이 겁출되면 펄스폭 변조신호 듀티비나 주파수를 변화 시켜, 상기 스위칭 변압기의 2차측 전압의 값을 안정시켜 주는 스위칭 제어부와,Generating a pulse width modulated signal having a preset frequency or a preset frequency and duty ratio, and when an abnormal current flows, the pulse width modulated signal duty ratio or frequency is changed to stabilize the secondary voltage of the switching transformer. The switching controller, 상기 스위칭 변압부의 1차측에 인가되고 있는 직류전원을 상기 스위칭 제어부의 출력신호에 따라 단속하여, 상기 스위칭 변압부의 2차측에 전압을 유기시키는 스위칭 출력부와,A switching output section which interrupts a DC power applied to the primary side of the switching transformer section according to an output signal of the switching control section and induces a voltage to the secondary side of the switching transformer section; 상기 스위칭 변압부의 2차측에 유기된 전압을 정류 및 평활시킨 후, 출력단에 접속된 부하에 공급해 주는 하나 이상의 출력 정류회로부와,At least one output rectifier circuit unit for rectifying and smoothing the voltage induced on the secondary side of the switching transformer unit and supplying the load connected to the output terminal; 상기 스위칭 변압부에 의해 유기되는 전압을 궤환받아 그에 해당하는 전류를 감지한 후, 그 크기를 상기 스위칭 제어부로 입력시켜 주는 전류검출부로 구성됨을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 구비한 전원 공급장치에 있어서,In the power supply having an over-voltage protection circuit characterized in that it comprises a current detection unit for receiving the voltage induced by the switching transformer unit detects the current corresponding thereto, and inputs the magnitude to the switching control unit , 상기 전류검출부는,The current detection unit, 복수 개의 저항과 하나의 가변저항기가 직렬로 접속되고, 상기 가변저항기의 양단에 다시 병렬로 저항성 소자가 접속됨을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치.A power supply having an overvoltage protection circuit, characterized in that a plurality of resistors and one variable resistor are connected in series, and a resistive element is connected to both ends of the variable resistor in parallel again.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100348356B1 (en) * 1999-11-05 2002-08-10 한국전기연구원 Control Method of AC/DC Converter Parallel Operation using Multi-Winding Transformer
KR100577435B1 (en) * 1999-02-13 2006-05-08 삼성전자주식회사 Power stabilizing circuit for switching mode power supply
KR100618240B1 (en) * 1999-12-29 2006-09-01 두산인프라코어 주식회사 Circuit of detecting abnormal states of power supplys drived by switching operation
KR100840638B1 (en) * 2008-03-06 2008-06-24 주식회사 윌링스 Multi output switching power circuit for reducing power consumption in a standby mode

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