KR19980066096U - 모니터의 과전압 보호 회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 모니터의 전원 계통에 관한 것으로서, 변압기(20)에서 출력되는 직류 전압(V_o)을 분압하는 제1저항(R32) 및 제2저항(R33)과, 상기 제2저항(R33)에 인가된 전압이 일정 전압 이상이 되면 턴 온되는 제1트랜지스터(Q32)와, {제1저항(R32)과 제2저항(R33)의 공통접점} 과 제1트랜지스터(Q32) 사이에 역방향으로 접속된 제너 다이오드(D32)와, 상기 제1트랜지스터(Q32)가 턴 온되면 턴 온되는 제2트랜지스터(Q31)와, 상기 제2트랜지스터(Q31)가 턴 온되면 포토 커플러(62) 발광부의 캐소드단을 그라운드시키는 다이오드(D31)로 구성된 모니터의 과전압 보호 회로를 제공함으로써, 변압기에서 출력되는 직류 전압에 인가되는 과전압을 하드웨어적으로 검출한 후 모니터가 서스펜드 모드로 절환되도록 제어하기 때문에, 과전압으로부터 모니터를 보다 신속하고 안전하게 보호할 수 있는 효과가 있다.

Description

모니터의 과전압 보호 회로

본 고안은 모니터의 전원 계통에 관한 것으로서, 특히 직류 전압 선로에 과전압이 걸리면 모니터를 서스펜드 모드로 절환시킴으로 과전압으로부터 모니터를 보호하는 모니터의 과전압 보호 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 모니터는 컴퓨터의 비디오 카드로부터 수신된 영상 신호와 동기 신호를 입력받아 CRT 화면에 정보를 디스플레이하는 장치로서, 영상 신호를 처리하기 위한 비디오 계통과, 수직 및 수평 편향을 위한 편향 계통 및 전원 계통 등으로 구성된다.

여기서, 상기한 모니터의 전원 계통은 모니터 내의 각 부분에서 필요로 하는 전압을 적절히 공급해주는 역할을 수행하는 바, 이에 관련된 기술로 최근 선형 전원(Linear Power Supply)보다 소형, 경량이면서 효율이 높은 SMPS(Switched Mode Power Supply)라는 스위칭 전원이 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.

도 1은 일반적인 모니터의 스위칭 전원(SMPS)을 도시하고 있는 바, 이는 직류 전원 공급부(10)와, 변압기(20)와, 파워 트랜지스터(30)와, 제어 IC(40)와, 출력부(50)와, 과전압 검출부(60)와, 절전 모드 제어부(70)로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 스위칭 전원(SMPS)의 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류 전원이 퓨우즈를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 캐패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 교류 전원을 통해 유입되는 노이즈를 제거하는 동시에, 브리지 다이오드(D1) 및 제어 IC(40)가 동작하면서 발생되는 고주파 노이즈가 AC 입력 라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.

한편, 상기 라인 필터(L1,L2)와 캐패시터(C1,C2,C3)를 통과한 교류 전압은 브리지 다이오드(D1)에서 정류되고 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류 전압(V_i)으로 변환된 후, 변압기(20)의 1차측 권선에 인가된다.

이와 동시에, 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 직류 전압(V_i)은 제어 IC(40)의 V_cc단과 접속된 저항(R_g)을 통해 캐패시터(C5)에 인가되어 제어 IC(40)를 동작시키게 되는 바, 이는 상기 캐패시터(C5)에 직류 전압(V_i)이 충전됨에 따라 제어 IC(40)의 V_cc단이 기동 전압에 도달하게 되어, 상기 제어 IC(40)가 구동되는 것이다.

상기와 같이 제어 IC(40)가 구동되면 상기 제어 IC(40)로부터 PWM 제어 신호가 출력되는 바, 상기 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(30)가 온/오프된다.

상기 파워 트랜지스터(30)가 상기 제어 IC(40)내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 천이하면, 변압기(20)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 되는 바, 상기 2차측 권선의 권선 비에 따라 상기 변압기(20)는 다양한 교류 전압(V_s,V_sm,V_sn)을 출력하게 된다.

이때, 상기 변압기(20)의 2차측 권선에서 출력된 교류 전압(V_s,V_sm,V_sn)은 출력부(50) 및 마이콤 전원 공급부(80)를 통하여 다시 직류 전압(V_o,V_om,V_on)으로 변환된다.

즉, 상기 교류 전압(V_s,V_sm,V_sn)은 정류 다이오드(D2,D3,D4)와 평활 캐패시터(C6,C7,C8)에 의해서 직류 전압(V_o,V_om,V_on)으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시키게 된다.

그러나, 상기한 직류 전압(V_o,V_om,V_on)이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 장치의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 직류 전압(V_o,V_om,V_on)을 일정 전압으로 유지시키기 위해 일반적으로 SMPS에는 과전압 검출부(60)가 구비되어 있다.

보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원 전압(V_o)은, 에러 앰프(61)와 포토 커플러(62)로 구성된 과전압 검출부(60)에 의해 감지되도록 되어 있으며, 상기 감지 신호는 제어 IC(40)의 피드백단(V_fb)으로 입력된다.

즉, 상기 변압기(20)로부터 출력되는 전원 전압(V_o)이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(61)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러 앰프(61)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 에러 앰프(61)의 출력측이 상기 포토 커플러(62)와 연결되고, 상기 포토 커플러(62)의 다른 한쪽단이 SMPS 출력단(V_om)에 연결되어 있어, 상기 포토 커플러(62)의 발광부에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

이에 따라 상기 포토 커플러(62)의 수광부에서는 상기 빛을 수광하여 상기 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 상기 제어 IC(40)의 피드백단(V_fb)으로 출력함으로써, 상기 제어 IC(40)의 피드백단(V_fb)에 입력되는 전류가 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(40)가 온 타임이 짧은 PWM 제어 신호를 출력하게 되고, 상기 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(30)의 온 타임은 짧아진다.

상기 파워 트랜지스터(30)의 온 타임이 짧아짐에 따라 변압기(20)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력(V_s,V_sm,V_sn)이 정상 상태로 낮아져, 상기 SMPS로부터 모니터의 각 회로로 공급되는 직류 전압(V_o,V_om,V_on)을 항상 일정한 상태로 유지시킬 수 있다.

또한, 모니터의 전원 회로는 절전 모드 제어부(70)를 구비하고 있는 바, 이는 사용자가 PC를 사용하다가 전원을 끄지 않고 잠시 자리를 비우거나 혹은 PC를 장시간 사용하지 않을 경우, PC에 내장되어 있는 마이콤(71)이 이를 인식하여 절전 신호를 출력함으로써 소비 전력을 30W 이하로 떨어뜨리는 기능을 말한다.

상기 절전 신호는 PC의 마이콤(71)에서 소프트웨어로 제어되며, 정해진 시간(통상 1,2분)동안 키보드 상에 아무런 입력이 없으면 마이콤(71)으로부터 절전 신호가 자동적으로 출력되는데, 상기 절전 신호는 노말 모드시 하이 레벨을 유지하며, 서스펜드 모드시 로우 레벨로 천이된다.

즉, 마이콤(71)으로부터 출력되는 하이 레벨의 절전 신호가 상기 절전 모드 제어부(70)로 입력되면, 상기 제1트랜지스터(Q1)가 턴 온되어 직류 전압(V_om)이 제너 다이오드(D5)를 통해 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 입력되어 에미터단으로 흘러 접지된다.

이때, 제1트랜지스터(Q1)의 콜렉터단과 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단이 병렬로 연결되어 있어, 상기 제너 다이오드(D5)를 통과한 전류는 제1트랜지스터(Q1) 쪽으로만 흐르고, 제2트랜지스터(Q2) 쪽으로는 흐르지 않으므로, 상기 제2트랜지스터(Q2)는 턴 오프 상태를 유지한다.

그러나, 상기 절전 신호가 로우 레벨로 천이되면, 상기 제1트랜지스터(Q1)가 턴 오프되므로 상기 제너 다이오드(D5)를 통과한 전압이 제1트랜지스터(Q1) 쪽으로 흐르지 못하고 제2트랜지스터(Q2)의 베이스단으로 인가된다.

이에 따라 상기 제2트랜지스터(Q2)가 턴 온되어 상기 직류 전압(V_om)이 다이오드(D6)를 통해 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터단으로 입력되어 에미터단으로 흘러 접지된다.

이때, 상기 출력부(50)와 제2트랜지스터(Q2)의 콜렉터단 사이에 위치해 있던 포토 커플러(62)에 노말 모드시보다 많은 전류가 흐르게 되고, 상기 과전류는 제어 IC(40)의 피드백단(V_fb)으로 입력된다.

이에 따라 상기 제어 IC(40)의 피드백단(V_fb)의 전압이 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(40)는 온 타임이 짧은 PWM 제어 신호를 출력하게 되고, 따라서 상기 파워 트랜지스터(30)의 온 타임도 짧아지므로, 상기 변압기(20)는 정격 전압보다 작은 전압을 출력하게 된다.

또한, 모니터의 전원 회로는 모니터의 모든 동작을 제어하는 마이콤(71)에 전원을 공급하는 마이콤 전원 공급부(80)와 초기 전원 공급부(90)를 구비하고 있는 바, 상기 마이콤 전원 공급부(80)는 정상 상태에서 마이콤(71)으로 전원 전압을 공급하고, 초기 전원 공급부(90)는 전원 온시 신속하게 마이콤이 구동할 수 있도록 한다.

먼저, 상기 마이콤 전원 공급부(80)를 자세히 살펴보면, 정류수단(D4,C8)을 통해 출력된 전원 전압(V_on:통상 8V)을 레귤레이터(81)를 통해 상기 마이콤(71)의 전원 공급단에 공급하도록 되어 있는데, 상기 레귤레이터(81)는 입력 전원이 불안정하더라도(통상 8V-15V) 출력 전압은 항상 5V를 유지하도록 설계되어 있어, 항상 정확한 5V 전원 전압을 마이콤(71)에 공급하는 역할을 수행한다.

그러나, 전원 온시 상기 정류수단(D4,C8)으로부터 즉시 정격 전압(8V)이 상기 마이콤(71)에 공급되는 것이 아니라, 출력 전압이 서서히 증가하여 8V 전압에 도달하기 때문에, 전원 온시 좀더 신속하게 상기 마이콤(71)에 전원 전압을 공급하기 위해, 출력부(50)로부터 출력되는 높은 전원 전압(V_om: 통상 100V)을 제3트랜지스터(Q3)를 통해 레귤레이터(81)에 공급한다.

이때, 상기 제3트랜지스터(Q3)는 상기 마이콤(71)의 절전 신호에 의해 동작하는데, 즉, 전원 온시 상기 마이콤(71)에 전원 전압(5V)이 공급되지 않은 상태이므로 상기 절전 신호가 로우 레벨을 유지하고 있어, 상기 제1트랜지스터(Q1)가 턴 오프되고 이에 따라 상기 제2트랜지스터(Q2)가 턴 온되어, 상기 전원 전압(V_om)이 다이오드(D6)를 통해 제2트랜지스터(Q2)를 통해 접지로 흐르게 되므로, 상기 제3트랜지스터(Q3)의 베이스단에 로우 레벨 신호가 인가되어 상기 전원 전압(V_om)이 제3트랜지스터(Q3)를 통해 레귤레이터(81)에 공급된다.

이에 따라, 전원 온시 상기 전원 전압(V_on)보다 전원 전압(V_om)이 좀더 신속하게 상기 레귤레이터(81)에 공급됨으로써, 상기 레귤레이터(81)가 신속하게 동작하여 상기 마이콤(71)에 전원(5V)을 공급한다.

그러나, 상기와 같이 구성된 모니터의 전원 회로에서 에러 앰프(61)와 포토 커플러(62)로 구성된 과전압 검출부(60)는 상기 에러 앰프의 소프트웨어적인 동작에 의해 구동되기 때문에 그 구동 속도가 느리다. 즉, 과전압으로 인하여 모니터 회로 소자들이 파손된 후 구동을 시작하기 때문에 과전압으로부터 모니터를 보다 안전하게 보호할 수 없게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 직류 전압 선로에 인가된 과전압을 하드웨어적으로 신속하게 검출하여 모니터가 서스펜드 모드가 되도록 제어함으로써, 과전압으로부터 모니터를 보다 안전하게 보호하도록 한 모니터의 과전압 보호 회로를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 모니터의 과전압 보호 회로는 포토 커플러로 흐르는 전류의 양에 따라 파워 트랜지스터를 온/오프시킴으로 변압기의 출력 직류 전압을 조절하는 모니터의 전원 회로에 있어서, 상기 변압기에서 출력되는 직류 전압을 분압하는 제1저항 및 제2저항과, 상기 제2저항에 인가된 전압이 일정 전압 이상이 되면 턴 온되는 제1트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터가 턴 온되면 턴 온되는 제2트랜지스터와, 상기 제2트랜지스터가 턴 온되면 포토 커플러 발광부의 캐소드단을 그라운드시키는 다이오드로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 SMPS를 도시한 회로도,

도 2는 본 고안에 따른 모니터의 과전압 보호 회로가 적용된 모니터의 전원 회로를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭*

100: 과전압 보호 회로D32: 제너 다이오드

Q32,Q31: 트랜지스터R31,R32,R33: 저항

D31: 다이오드

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 2는 본 고안에 따른 모니터의 과전압 보호 회로가 적용된 모니터의 전원 회로가 도시되어 있는 바, 이는 직류 전원 공급부(10)와, 변압기(20)와, 파워 트랜지스터(30)와, 제어 IC(40)와, 출력부(50)와, 과전압 검출부(60)와, 절전 모드 제어부(70)와, 마이콤 전원 공급부(80)와, 초기 전원 공급부(90) 및 과전압 보호 회로(100)로 구성된다.

여기서, 상기한 직류 전원 공급부(10), 변압기(20), 파워 트랜지스터(30), 제어 IC(40), 출력부(50), 과전압 검출부(60), 절전 모드 제어부(70), 마이콤 전원 공급부(80) 및 초기 전원 공급부(90)의 구성 및 작용은 종래와 동일하기 때문에 필요한 부분을 제외한 언급은 생략하기로 한다.

본 고안에 따른 과전압 보호 회로(100)는 상기 변압기(20)에서 출력되는 직류 전압(V_o)을 분압하는 제1저항(R32) 및 제2저항(R33)과, 상기 제2저항(R33)에 인가된 전압이 일정 전압 이상이 되면 턴 온되는 제1트랜지스터(Q32)와, {제1저항(R32)과 제2저항(R33)의 공통접점} 과 제1트랜지스터(Q32) 사이에 역방향으로 접속된 제너 다이오드(D32)와, 상기 제1트랜지스터(Q32)가 턴 온되면 턴 온되는 제2트랜지스터(Q31)와, 상기 제2트랜지스터(Q31)가 턴 온되면 포토 커플러(62) 발광부의 캐소드단을 그라운드시키는 다이오드(D31)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 제1트랜지스터(Q32)로는 pnp 트랜지스터를 사용하고, 상기 제2트랜지스터(Q31)로는 npn 트랜지스터를 사용한다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과는 다음과 같다.

변압기(20)에서 출력되는 직류 전압(V_o)의 크기가 정상적인 범위에 존재하면, 제2저항(R33)에 인가되는 전압은 제너 다이오드(D32)의 항복 전압 이하가 되는 바, 제1트랜지스터(Q32)와 제2트랜지스터(Q31)가 턴 오프되고, 포토 커플러(62) 발광부에는 정상적인 크기의 전류가 흐르게 된다.

그러나, 상기 변압기(20)에서 출력되는 직류 전압(V_o)의 크기가 과전압이 되면, 제2저항(R33)에 인가되는 전압이 제너 다이오드(D32)의 항복 전압보다 커지면서 상기 제어 다이오드(D32)가 도통되고, 제1트랜지스터(Q32)와 제2트랜지스터(Q31)가 순차적으로 턴 온된다.

상기와 같이 제2트랜지스터(Q31)가 턴 온되면 상기 제2트랜지스터(Q31)의 에미터단이 그라운드되면서 포토 커플러(62) 발광부의 캐소드단이 그라운드된다.

따라서, 상기 포토 커플러(62) 발광부 및 수광부로 정상 상태보다 많은 전류가 급격하게 흐르게 되고, 제어 IC(40)의 피드백단(V_fb)의 전압이 급속히 증가하기 때문에 상기 제어 IC(40)는 온 타임이 매우 짧은 PWM 신호를 파워 트랜지스터(30)로 출력하게 된다.

즉, 상기 파워 트랜지스터(30)의 온 타임이 짧아져 변압기(20)는 정격 전압보다 낮은 전압을 출력하면서 모니터는 서스펜드 모드로 절환되게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은, 변압기에서 출력되는 직류 전압에 인가되는 과전압을 하드웨어적으로 검출한 후 모니터가 서스펜드 모드로 절환되도록 제어하기 때문에, 과전압으로부터 모니터를 보다 신속하고 안전하게 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 포토 커플러로 흐르는 전류의 양에 따라 파워 트랜지스터를 온/오프시킴으로 변압기의 출력 직류 전압을 조절하는 모니터의 전원 회로에 있어서,

   상기 변압기에서 출력되는 직류 전압을 분압하는 제1저항 및 제2저항과,

   상기 제2저항에 인가된 전압이 일정 전압 이상이 되면 턴 온되는 제1트랜지스터와,

   상기 제1트랜지스터가 턴 온되면 턴 온되는 제2트랜지스터와,

   상기 제2트랜지스터가 턴 온되면 포토 커플러 발광부의 캐소드단을 그라운드시키는 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 모니터의 과전압 보호 회로.
2. 제1항에 있어서, {제1저항과 제2저항의 공통접점} 과 제1트랜지스터 사이에 역방향으로 접속된 제너 다이오드를 포함하며 구성된 것을 특징으로 하는 모니터의 과전압 보호 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1트랜지스터는 pnp 트랜지스터이고, 상기 제2트랜지스터는 npn 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 모니터의 과전압 보호 회로.