KR19980043927U

KR19980043927U - 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로

Info

Publication number: KR19980043927U
Application number: KR2019960057051U
Authority: KR
Inventors: 조석현
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-09-25

Abstract

본 고안은 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로에 관한 것으로, 본 고안의 장치는, 직류 전원 공급부(1)와 ; 변압기(2) ; 파워 트랜지스터(3) ; 입력된 피드백 전압()에 따라 상기 파워 트랜지스터(3)의 동작을 PWM 제어하고, 입력된 과전류 검출 전압에 의해 상기 파워 트랜지스터(3)를 강제로 오프시키는 제어 IC(4) ; 출력부(5) 및 ; 전압 궤환부(6)가 구비된 스위칭 전원 회로에 있어서, 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc)에 병렬로 연결되어 있어, 상기 제어 IC(4)에 공급되는 초기 전원 전압을 충전하였다가 방전하는 충방전부(10)와 ; 상기 충반전부(10)의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어, 상기 방전 전압을 제어 IC(4)의 과전류 검출단()으로 출력하는 과전류 공급부(20)로 구성되어 있어, 상기 충반전부(10)의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 상기 방전 전압을 제어 IC(4)의 과전류 검출단(

Description

모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로

본 고안은 모니터의 스위칭 전원 회로에 관한 것으로, 특히 초기 전원 온시 PWM 신호의 펄스폭을 조절하여 초기 전원 전압을 안정화시킨 후 모니터의 각 회로에 공급하도록 되어진 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 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), 및 과전류 검출부(7)로 구성되어 있다.

도 1 를 참조하여 일반적인 스위칭 전원(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(5)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(5)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해 스위칭 전원 회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 궤환부(6)를 구비하고 있다.

보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원 전압()은, 에러 앰프(EA)와 포토 커플러(PH1,PH2)로 구성된 전압 궤환부(6)에 의해 감지되도록 되어 있으며, 상기 감지 신호는 제어 IC(4)의 피드백단으로 입력된다.

이때 상기 에러 앰프(EA)는 전원 전압()을 감지하여 감지된 전압 전압()의 크기에 따라 에러 앰프(EA)의 출력측 전압을 조절함으로써, 포토 커플러의 발광부(PH1)에 흐르는 전류의 양을 제어한다.

예컨데, 상기 출력부(5)로부터 출력되는 전원 전압()이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(EA)가 상기 과전압()을 감지하여 상기 에러 앰프(EA)의 출력측 전압을 낮춤에 따라, 상기 발광부(PH1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

이에 따라 상기 포토 커플러의 수광부(PH2)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 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.

이때, 상기 제어 IC(4)는 과전류 검출부(7)를 통해 상기 파워 트랜지스터(3)에 흐르는 전류를 검출하여, 상기 검출된 전류량에 따라 PWM 제어 신호의 듀티비를 제어하는 동시에, 일정 레벨 이상의 과전류가 검출되면 상기 파워 트랜지스터(3)를 강제로 턴오프시킨다.

즉, 상기 파워 트랜지스터(3)에 흐르는 전류를 과전류 감지 저항(R11)을 통해 감지하여, 상기 감지된 전압을 다시 로우 패스 필터( Low Pass Filter : R12,C11 )를 통해 필터링한 후, 상기 제어 IC(4)의 과전류 검출단()에 공급한다,

이에 따라 상기 제어 IC(4)는 상기 과전류 검출 신호에 따라 PWM 제어 신호의 듀티비를 제어한다.

그러나 종래의 스위칭 전원 회로(SMPS)는 전원 스위치 오프(OFF) 직후 스위칭 전원 회로(SMPS)에 잔류 전류가 남아 있는 상태에서 다시 전원 스위치를 온(ON)하면, 상기 잔류 전류에 의해 모니터의 스위칭 전원 회로(SMPS) 및 그 주변 회로에 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 초기 전원 온시 PWM 신호의 펄스폭을 조절하여 초기 전원 전압을 안정화시킨 후 모니터의 각 회로에 공급하도록 되어진 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 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 제어하고, 입력된 과전류 검출 전압에 의해 상기 파워 트랜지스터를 강제로 오프시키는 제어 IC ; 상기 변압기의 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, 상기 제어 IC의 전원 공급단에 병렬로 연결되어 있어, 상기 제어 IC에 공급되는 초기 전원 전압을 충전하였다가 방전하는 충방전부와 ; 상기 충반전부의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어, 상기 방전 전압을 제어 IC의 과전류 검출단으로 출력하는 과전류 공급부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 고안의 장치는, 상기 충반전부의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 상기 방전 전압을 과전류 검출단으로 출력하여, 상기 제어 IC가 입력된 과전류 검출 전압에 의해 상기 파워 트랜지스터를 강제로 오프시킴으로써, 초기 전원 온시 초기 전원 전압의 발생을 중단시킨 후 일정 시간 경과 후 정상 동작시켜, 발생된 전원 전압을 모니터의 각 회로에 공급하도록 된 것이다.

도 1 은 일반적인 모니터의 스위칭 전원 회로를 도시한 회로도,

도 2 는 본 고안에 따른 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭

10 : 충방전부 2 : 과전류 공급부

ZD11 : 제너 다이오드 D 11,12 : 다이오드

C11 : 커패시터 R 11,12 : 저항

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 고안의 장치는 직류 전원 공급부(1)와, 변압기(2)와, 파워 트랜지스터(3)와, 제어 IC(4)와, 출력부(5)와, 전압 궤환부(6)와, 충방전부(10), 및 과전류 공급부(20)로 구성되어 있다.

여기서 상기 충방전부(10)는, 상기 직류 전원 공급부(1)과 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc) 사이에 병렬로 연결되어 있어, CR 시정수에 의해 초기 전원 투입시 일정 전압을 충전하였다가 방전하는 커패시터(C11) 및 저항(R12)으로 구성되어 있다.

또한 상기 과전류 공급부(20)는 상기 충방전부(10)와 제어 IC(4)의 과전류 검출단() 사이에 연결되어 있어, 상기 충방전부(10)의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어 상기 방전 전압을 상기 제어 IC(4)의 과전류 검출 전압으로 공급하는 제너 다이오드(ZD11)로 구성되어 있다.

이어서 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 장치의 동작 및 효과를 자세히 살펴보도록 한다.

먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류 전원이 퓨우즈를 통하여 인가되어 상기 직류 전압 공급부(1)에서 직류 전압()으로 변환된 후, 변압기(2)의 1 차측 권선에 인가된다.

동시에 상기 직류 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.

이때, 상기 직류 전원 공급부(1)로부터 출력되는 직류 전압은 제어 IC(4)에 공급되는 동시에, 상기 충반전부(10)에도 공급된다.

즉, 상기 직류 전압이 다이오드(D11)를 통해 커패시터(C11)에 충전되었다가 CR 시정수에 의해 방전을 하게 되면, 방전 초기에는 방전 전압이 컸다가 시간이 경과할수록 방전 전압이 감소하게 된다.

이에 따라 상기 방전 전압이 일정 전압 이상일 경우 즉, 상기 방전 전압이 제너 다이오드(ZD11)의 제너 전압보다 높을 경우, 상기 방전 전압이 제너 다이오드(ZD11)를 통해 상기 제어 IC(4)의 과전류 검출단()에 인가된다.

이에 따라 초기 전원 투입시, 상기 제어 IC(4)는 상기 과전류 검출 신호에 따라 PWM 제어 신호의 듀티비를 제어하여, 상기 파워 트랜지스터(3)를 강제로 오프시켜 전원 전압을 생성하지 않는다.

상기 충방전부(10)의 방전 전압이 시간이 경과함에 따라 일정 전압( 상기 제너 전압 ) 이하로 떨어지면, 상기 제너 다이오드(ZD11)가 턴오프되므로, 상기 제어 IC(4)는 정상 동작을 수행하게 되어 입력된 피드백 전압()에 의해 PWM 제어 신호를 발생하게 되고, 이에 따라 상기 스위칭 전원(SMPS)은 전원 전압()을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 상기 충반전부(10)의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 상기 방전 전압을 제어 IC(4)의 과전류 검출단()으로 출력하여, 상기 제어 IC(4)가 입력된 과전류 검출 전압에 의해 상기 파워 트랜지스터(3)를 강제로 오프시킴으로써, 초기 전원 온시 초기 전원 전압의 발생을 중단시킨 후 일정 시간 경과 후 스위칭 전원 회로(SMPS)를 정상 동작시켜, 초기 전원 전압을 안정화시킨다는 데 그 효과가 있다.

Claims

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 제어하고, 입력된 과전류 검출 전압에 의해 상기 파워 트랜지스터(3)를 강제로 오프시키는 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,

상기 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc)에 병렬로 연결되어 있어, 상기 제어 IC(4)에 공급되는 초기 전원 전압을 충전하였다가 방전하는 충방전부(10)와 ;

상기 충반전부(10)의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어, 상기 방전 전압을 제어 IC(4)의 과전류 검출단()으로 출력하는 과전류 공급부(20)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로.
제 1 항에 있어서 상기 충방전부(10)는,

상기 직류 전원 공급부(1)과 제어 IC(4)의 전원 공급단(Vcc) 사이에 병렬로 연결되어 있어, CR 시정수에 의해 초기 전원 투입시 일정 전압을 충전하였다가 방전하는 커패시터(C11) 및 저항(R12)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로.
제 1 항에 있어서 상기 과전류 공급부(20)는,

상기 충방전부(10)와 제어 IC(4)의 과전류 검출단() 사이에 연결되어 있어, 상기 충방전부(10)의 방전 전압이 일정 전압 이상이면 턴온되어 상기 방전 전압을 상기 제어 IC(4)의 과전류 검출 전압으로 공급하는 제너 다이오드(ZD11)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 모니터에 있어서 스위칭 전원의 소프트 스타트 회로.