KR19980043906U - 모니터의 히터 전압 안정화 회로 - Google Patents

모니터의 히터 전압 안정화 회로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 모니터의 히터 전압 안정화 회로에 관한 것으로, 본 고안의 장치는 정상 모드시 제 1 절전 신호를 출력하고 절전 모드시 제 2 절전 신호를 출력하는 마이콤(10)과 ; 상기 제 1 절전 신호가 입력되면 상기 히터 전압(V2)을 히터(H)에 공급하고, 제 2 절전 신호가 입력되면 보조 히터 전압(V1)을 상기 히터(H)에 공급하는 전압 공급부(20) ; 및 상기 히터(H)에 공급되는 보조 히터 전압(V1)을 감지하여, 상기 보조 히터 전압(V1)이 기준 전압보다 크면, 보조 히터 전압(V1)의 공급을 차단하는 과전압 보호부(30)로 구성되어 있어, 정상 모드시 히터 전압(V2)을 히터(H)에 공급하다가, 절전 모드로 전환되면 보조 히터 전압(V1)을 상기 히터(H)에 공급하는 한편, 상기 보조 히터 전압(V1)이 일정 전압 이상이면 상기 보조 히터 전압(V1)의 공급을 차단시킴으로써, 히터 전압을 안정화시킨다는 데 그 효과가 있다.

Description

모니터의 히터 전압 안정화 회로
본 고안은 모니터의 히터에 항상 일정한 전압이 공급되도록 되어진 모니터의 히터 전압 안정화 회로에 관한 것이다.
일반적으로 스위칭 전원 회로( SMPS : Switched Mode Power Supply )는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압를 적절히 공급해주는 역할을 하는데, 선형 전원( Linear Power Supply )보다 소형, 경량이면서 고효율적이기 때문에 이에 관련된 기술은 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.
이러한 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, 과전압 검출부(6)와, 절전 모드 제어부(7)와, 초기 전원 공급부(80)로 구성되어 있다.
도 1 를 참조하여 일반적인 스위칭 전원 회로(SMPS)의 회로 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.
그러나 출력부(60)를 통해 출력된 전원 전압()이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 장치의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 출력부(60)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해 스위칭 전원 회로(SMPS)에는 일반적으로 과전압 검출부(6)를 구비하고 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.
또한, 스위칭 전원 회로(SMPS)에는 절전 모드 제어부(7)가 구비되어져 있어, 절전 기능을 수행한다.
즉, 상기 절전 기능은 PC의 마이콤에서 소프트웨어로 제어되며, 정해진 시간( 통상 1, 2 분 ) 동안 키보드상에 아무런 입력이 없으면 마이콤으로부터 절전 신호가 자동적으로 출력되는 데, 상기 절전 신호는 정상 모드시 로우 레벨을 나타내며, 절전 모드시 하이 레벨을 나타낸다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 절전 모드 제어부(7)는 정상 모드시 상기 마이콤으로부터 로우 레벨의 절전 신호를 입력받으면, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되므로, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)를 통과한 전류는 상기 에러 앰프(EA)에 입력되어 접지로 흐른다.
그러나, 상기 절전 모드 제어부(7)가 절전 모드시 하이 레벨의 절전 신호를 입력받으면, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되므로, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)를 통과한 전류가 상기 다이오드(D4)를 통해 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 인가되어 에미터단으로 흘러 접지된다.
이때, 포토 커플러(PC1,PC2)에는 정상 모드시보다 많은 전류가 흐르게 되고, 상기 과전류는 제어 IC(4)의 피드백단()으로 입력된다.
이에 따라 상기 제어 IC(60)의 피드백단()의 전압이 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(4)는 온 타임이 짧은 PWM 제어 신호를 출력하게 되고, 따라서 상기 파워 트랜지스터(3)의 온 타임도 짭아지므로, 상기 변압기(2)는 정격 전압보다 작은 전압을 출력하게 된다.
상기 마이콤으로부터 로우 레벨의 절전 신호가 출력되는 동안 상기 과정이 되풀이되어 일정 절전 전압 레벨 즉, 30W 이하로 떨어뜨린다.
한편, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 발생된 직류 전압은 수상관의 히터(H)에도 공급되는데, 상기 히터(H)는 통상 필라멘트로 되어 있어 전원 전압을 공급받으면 열을 발생시킨다.
이에 따라 상기 히터(H)로부터 열을 받은 캐소드(음극)는 온도가 180°정도로 높아지면 다량의 전자를 수상관의 형광막을 향해 방출하게 된다.
도 2 는 일반적인 히터 전압 공급 회로를 도시한 회로도로서, 종래의 히터 전압 공급 회로는 도 2 에 도시된 바와 같이, 스위칭부(Q1,Q2)가 구비되어져 있어, 정상 모드시에는 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 히터 전압( V2 : 약 6.3 V )을 상기 수상관(CRT)의 히터(H)에 공급하고, 절전 모드시에는 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 보조 히터 전압(V1)을 상기 수상관(CRT)의 히터(H)에 공급한다.
일반적인 히터 전압 공급 회로의 동작을 보다 자세히 살펴보면, 먼저 마이콤(10)은 정상 모드시 로우 레벨의 절전 신호를 출력하고, 절전 모드시 하이 레벨의 절전 모드를 출력한다.
이에 따라 정상 모드시 마이콤(10)이 로우 레벨의 절전 신호를 출력하면, 상기 로우 레벨의 절전 신호는 NPN형 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 인가되므로, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되고, PNP형 제 2 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다.
상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴오프됨에 따라, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 히터 전압( V2 : 약 6.3 V )이 상기 수상관(CRT)의 히터(H)에 공급된다.
상기 히터(H)에는 정상 모드시 뿐만 아니라 절전 모드시에도 일정 전압(6.3V)이 공급되어야 하므로, 상기 히터 전압 공급부는 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 히터 전압( V2 :6.3 V )과, 상기 히터 전압(V2)보다 5∼7 배 정도 높은 보조 히터 전압(V1)을 사용하고 있다.
즉, 절전 모드시 상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 출력되는 전원 전압이 모두∼정도로 감소되므로, 절전 모드시 상기 히터 전압(V2)은 4V 정도로, 상기 보조 히터 전압(V1)은 7V 정도로 감소하게 된다. 따라서 절전 모드시 상기 보조 히터 전압(V1)을 수상관의 히터(H)에 공급함으로써, 상기 히터(H)에 절전 모드시에도 일정 전압을 공급하도록 되어 있다.
즉, 절전 모드시 상기 마이콤(10)의 하이 레벨의 절전 신호를 출력하면, 상기 하이 레벨의 절전 신호는 NPN형 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 인가되므로, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고, PNP형 제 2 트랜지스터(Q2)는 턴온된다. 상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온됨에 따라, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 보조 히터 전압(V1)이 상기 제 2 트랜지스터(Q2)를 통해 상기 수상관(CRT)의 히터(H)에 공급된다.
이에 따라, 상기 히터 전압 공급 회로는 정상 모드시 히터 전압(V2)을 히터(H)에 공급하고, 절전 모드시에는 보조 히터 전압(V1)을 히터(H)에 공급함으로써, 모드에 상관없이 히터 전압을 안정화시킬 수 있다.
그러나 종래의 히터 전압 공급 회로는 부품의 오삽 또는 오동작으로 인해 정상 모드시 상기 보조 히터 전압(V1)이 직접 히터(H)에 인가될 경우, 상기 히터(H)에 과전압이 인가됨으로써, 히터(H)가 파손되어 수상관(CRT)의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있었다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상기 수상관의 히터(H)에 정격 이상의 히터 전압이 인가될 경우 상기 히터 전압을 차단하도록 되어진 모니터의 히터 전압 안정화 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 모니터의 히터 전압 안정화 회로는, 정상 모드시 제 1 절전 신호를 출력하고 절전 모드시 제 2 절전 신호를 출력하는 마이콤과 ; 상기 제 1 절전 신호가 입력되면 상기 히터 전압을 히터에 공급하고, 제 2 절전 신호가 입력되면 보조 히터 전압을 상기 히터에 공급하는 전압 공급부 ; 및 상기 히터에 공급되는 보조 히터 전압을 감지하여, 상기 보조 히터 전압이 기준 전압보다 크면, 보조 히터 전압의 공급을 차단하는 과전압 보호부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 고안의 장치는 정상 모드시 히터 전압을 히터에 공급하다가, 절전 모드로 전환되면 보조 히터 전압을 상기 히터에 공급하는 한편, 상기 보조 히터 전압이 일정 전압 이상이면 상기 보조 히터 전압의 공급을 차단시킴으로써, 히터 전압을 안정화시키도록 된 것이다.
도 1 은 일반적인 모니터의 스위칭 전원 회로를 도시한 회로도,
도 2 는 일반적인 모니터의 히터 전압 공급 회로를 도시한 회로도,
도 3 은 본 고안에 따른 모니터의 히터 전압 안정화 회로를 도시한 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭
10 : 전압 공급부 20 : 과전압 보호부
CRT : 수상관 H : 히터
Q 1,2,3 : 제 1,2,3 트랜지스터 ZD1 : 제너 다이오드
R 1,2,3,4 : 저항
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 장치의 일실시예를 살펴보도록 한다.
도 3 은 본 고안에 따른 모니터의 히터 전압 안정화 회로를 도시한 회로도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 장치는 전압 공급부(10)와, 과전압 보호부(20)로 구성되어 있다.
여기서 상기 전압 공급부(20)는, 베이스단이 저항(R1,R2)을 통해 상기 마이콤(10)으로부터 절전 신호를 입력받고, 에미터단이 접지되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와 ; 베이스단이 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 연결되고, 에미터단이 보조 히터 전압(V1)을 입력받고, 상기 베이스단과 에미터단이 저항(R3)을 통해 연결되고, 콜렉터단이 히터 전압(V2)과 히터(H) 사이에 병렬로 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있다.
또한 상기 과전압 보호부(30)는 콜렉터단이 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단에 연결되고, 에미터단이 상기 히터 전압(V2)과 히터(H) 사이에 병렬로 연결되어 있는 제 3 트랜지스터(Q3)와 ; 캐소드단이 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단에 연결되고 애노드단이 접지되어 있는 제너 다이오드(ZD1)로 구성되어 있다.
이어서 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 장치의 동작 및 효과를 정상 모드시와 절전 모드시로 나누어 살펴보면 다음과 같다.
여기서, 상기 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압을 히터 전압( V2 : 예컨데 6.3V )보다 0.7V() 정도 낮게 설정해 둔다.
즉, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스 전압은 상기 제너 다이오드(ZD11)의 제너 전압( Vz : 5V )으로 고정되어 있다.
또한 마이콤(10)은 정상 모드시 로우 레벨의 제 1 절전 신호 절전 신호를 출력하고, 절전 모드시 하이 레벨의 제 2 절전 신호를 출력한다.
1. 정상 모드시
상기 마이콤(10)이 로우 레벨의 절전 신호를 출력하면, 상기 로우 레벨의 절전 신호는 NPN형 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 인가되므로, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되고, PNP형 제 2 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다.
상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴오프됨에 따라, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 히터 전압( V2 : 약 6.3 V )이 상기 수상관(CRT)의 히터(H)에 공급된다.
2. 절전 모드시
스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원 전압(V1,V2)이 모두∼정도로 감소되므로, 절전 모드시 상기 히터 전압(V2)은 4V 정도로, 상기 보조 히터 전압(V1)은 7V 정도로 감소하게 된다.
따라서 절전 모드시 상기 마이콤(10)의 하이 레벨의 절전 신호를 출력하면, 상기 하이 레벨의 절전 신호는 NPN형 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 인가되므로, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고, PNP형 제 2 트랜지스터(Q2)는 턴온된다. 상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온됨에 따라, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 보조 히터 전압(V1)이 상기 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 상기 수상관(CRT)의 히터(H)에 공급된다.
이때 상기 제 3 트랜지스터(Q3)는 상기 보조 히터 전압(V1)이 일정 전압을 초과하지 않을 경우 스위칭 온 상태를 유지하게 된다.
즉, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단이 제너 전압(5V)으로 고정되어 있어, 상기 콜렉터단에 인가되는 보조 히터 전압(V1)이 6.3V를 초과하지 않으면 온 상태를 유지하여, 상기 콜렉터단에 인가되는 보조 히터 전압(V1)을 에미터단을 통해 상기 히터(H)에 공급한다.
즉, 정상 모드시 상기 제 2 트랜지스터(Q2)를 턴오프시켜 상기 히터 전압(V2)을 수상관의 히터(H)에 공급하고, 절전 모드시 상기 제 2 트랜지스터(Q2)를 턴온시켜 상기 보조 히터 전압(V1)을 수상관의 히터(H)에 공급함으로써, 모드에 상관없이 히터 전압을 안정화시킬 수 있다.
한편, 정상 동작시 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 오동작으로 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온되면, 과도한 보조 히터 전압(V1)이 상기 히터(H)에 공급됨으로 인해 상기 히터(H)가 파손되는 것을 방지하기 위해 과전압 보호부(30)가 동작한다.
즉, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 에미터단에 인가되는 상기 보조 히터 전압(V1)이 일정 레벨(6.3V) 이상이면 상기 제 3 트랜지스터(Q3)가 스위칭 오프되어. 상기 보조 히터 전압(V1)이 히터(H)에 공급되는 것을 차단한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 정상 모드시 히터 전압(V2)을 히터(H)에 공급하다가, 절전 모드로 전환되면 보조 히터 전압(V1)을 상기 히터(H)에 공급하는 한편, 상기 보조 히터 전압(V1)이 일정 전압 이상이면 상기 보조 히터 전압(V1)의 공급을 차단시킴으로써, 히터 전압을 안정화시킨다는 데 그 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 정상 모드시 제 1 절전 신호를 출력하고 절전 모드시 제 2 절전 신호를 출력하는 마이콤(10)과 ;
    상기 제 1 절전 신호가 입력되면 상기 히터 전압(V2)을 히터(H)에 공급하고, 제 2 절전 신호가 입력되면 보조 히터 전압(V1)을 상기 히터(H)에 공급하는 전압 공급부(20) ; 및
    상기 히터(H)에 공급되는 보조 히터 전압(V1)을 감지하여, 상기 보조 히터 전압(V1)이 기준 전압보다 크면, 보조 히터 전압(V1)의 공급을 차단하는 과전압 보호부(30)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 히터 전압 안정화 회로.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 전압 공급부(20)는,
    베이스단이 저항(R1,R2)을 통해 상기 마이콤(10)으로부터 절전 신호를 입력받고, 에미터단이 접지되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와 ;
    베이스단이 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 연결되고, 에미터단이 보조 히터 전압(V1)을 입력받고, 상기 베이스단과 에미터단이 저항(R3)을 통해 연결되고, 콜렉터단이 히터 전압(V2)과 히터(H) 사이에 병렬로 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 히터 전압 안정화 회로.
  3. 제 2 항에 있어서 상기 과전압 보호부(30)는,
    콜렉터단이 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단에 연결되고, 에미터단이 상기 히터 전압(V2)과 히터(H) 사이에 병렬로 연결되어 있는 제 3 트랜지스터(Q3)와;
    캐소드단이 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단에 연결되고 애노드단이 접지되어 있는 제너 다이오드(ZD1)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터의 히터 전압 안정화 회로.
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