KR19990005631A - 고압전원장치의 제어회로 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야 :

본 발명은 고압전원장치에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 :

출력전압의 변동에 대응할 수 있는 피드-백(feed back) 제어회로가 없으며, 온도 계수에 따른 파라메터 변동으로 고온 동작, 저온동작 등의 발생으로 안정된 출력전압을 얻을 수 없었다.

다. 발명의 해결 방법의 요지 :

본 발명은 출력단에서 발생하는 고압전압을 고저항으로 분압시켜 출력 고압전압 변동분을 검출하여 제어부로 피드-백시키고 제어부에서는 비교기를 이용하여 고정된 기준전압과 피드-백 전압을 비교하여 발생되는 비교기의 출력으로 스위칭 소자인 Q4의 베이스 전류를 제어하도록 구성하여 입력변동, 부하변동, 환경변화에 대해서 안정된 출력을 얻을 수 있는 고압전원장치를 구현하였다.

라. 발명의 중요한 용도 :

고압전원장치의 제어회로.

Description

고압전원장치의 제어회로

본 발명은 고압전원장치에 관한 것으로, 특히 출력 고압전원을 검출하여 제어부로 피드-백(feedback)시킴으로서 출력 고압전원을 안정화하기 위한 고압전원장치의 제어회로에 관한 것이다.

통상적으로 일반용지 팩시밀리장치, 프린터 등의 현상기에서는 수 킬로 볼트(KV)의 고전압 전원을 발생하는 고압전원장치를 가져야 하는데, 상기 고압전원장치의 종래 회로는 도 1에 도시된 구성을 가진다.

상기 도 1의 구성을 설명하면, 온/오프 제어부(10)는 입력전압 Vcc와 저항 R1, R2 및 트랜지스터 Q1으로 구성되며, 제어신호가 상기 저항 R1을 통해 Q1의 베이스단에 인가된다. 따라서 상기 인가되는 제어신호에 의해 Q1이 스위칭 동작하여 고압 출력을 온 또는 오프 시킨다. 변환부(20)는 저항 R3, R4와 캐패시터 C1으로 구성된 베이스 구동회로와 트랜지스터 Q2로 구성된 스위칭회로로 구성된다. 고압변압부(30)는 상기 온/오프 제어부(10)와 변환부(20)에 의해 공급되는 입력전압 Vcc를 고전압으로 변압한다. 고압정류평할부(40)는 캐패시터 C2, C3와 다이오드 D1, D2 및 저항 R5로 구성되며, 상기 고압변압부(30)로부터 공급되는 고전압을 정류하고 상기 정류된 고전압의 맥동전압을 차단한다.

상기한 구성을 가지는 고압전원장치는 온/오프 제어신호에 의해 Q1이 온되면 입력전압 Vcc가 변환부(20)에 구비된 Q2의 베이스 전류가 인가된다. 상기 베이스 전류에 의해 Q2가 온되어 고압변압부(30)를 통한 고전압의 출력을 결정한다. 즉, 출력단 Vo에 나타나는 고압전압은 저항 R3, R4와 콘덴서 C1로 구성된 베이스 구동회로에 의한 전류 Ib에 따라 결정되었다.

상술한 종래 고압전원제어회로의 문제점을 보면, 출력전압의 변동에 대응할 수 있는 피드-백(feed back) 제어회로가 없어 안정된 출력전압을 얻을 수 없었다. 또한 출력전압인 고전압이 Q1의 베이스 전류에 의해 결정되므로 Q1의 온도 계수에 따른 파라메터(parameter) 변동으로 고온 동작, 저온동작 등의 발생으로 안정된 출력전압을 얻을 수 없었다.

따라서 본 발명의 목적은 피드-백 제어회로를 구현하여 시스템으로 안정된 출력전압을 인가하는 고압전원장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 출력단에서 발생하는 고압전압을 고저항으로 분압시켜 출력 고압전압 변동분을 검출하여 제어부로 피드-백시키고 제어부에서는 비교기를 이용하여 고정된 기준전압과 피드-백 전압을 비교하여 발생되는 비교기의 출력으로 스위칭 소자인 Q4의 베이스 전류를 제어하도록 구성하여 입력변동, 부하변동, 환경변화에 대해서 안정된 출력을 얻을 수 있는 고압전원장치를 구현하였다.

도 1은 종래 고압전원장치의 회로도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고압전원장치의 회로도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

온/오프 제어부(50)는 입력전압 Vcc의 입력단과 저항 R4, R5, R6, R7과 npn형 트랜지스터 Q3으로 구성되며, 상기 R4는 Vcc 입력단과 제어신호 입력단 사이에 연결된다. 상기 R5는 제어신호 입력단과 Q3의 베이스 사이에 연결되며, 상기 Q3의 베이스는 R6를 통해 접지된다. 한편, 상기 R7은 상기 Vcc 입력단과 상기 Q3의 콜렉터 사이에 연결되며, 상기 Q3의 에미터는 접지된다. 상기한 구성을 가지는 온/오프 제어부(50)는 상기 저항 R5을 통해 인가되는 제어신호에 의해 Q3이 스위칭 동작하여 고압 출력을 온 또는 오프 시킨다.

제어부(60)는 저항 R8, R9, R10, R11, R12와 콘덴서 C5, C6, C7과 비교기 OP-AMP(u1)와, npn형 트랜지스터 Q4로 구성되며, 상기 Vcc 입력단과 접지 사이에 R8과 R12가 직렬 접속된다. 상기 R8과 R12 사이에는 상기 비교기 u1의 반전단(-)이 연결되며, 상기 비교기 u1의 비반전단(+)은 상기 온/오프 제어부(50)에 구비된 Q3의 콜렉터에 연결된다. 또한 상기 비교기 u1의 반전단(-)과 출력단은 직렬 연결된 C6와 R9에 의해 접속되며, 상기 비교기 u1의 비반전단(+)과 접지 사이에는 C5가 연결된다. 한편 상기 출력단은 R10, R11과 고압변압부(70)의 1차측 코일(Nb)를 통해 Q4의 베이스에 연결되며, 상기 R10과 R11 사이와 접지간에 C7이 접속된다. 상기 Q4의 콜렉터는 상기 고압변압부(70)의 1차측 코일(Np)의 일측이 연결되며, 에미터는 접지된다. 상기한 구성을 가지는 제어부(60)는 상기 R12에 분압된 기준전압과 피드-백되는 전압을 비교기 u1을 통해 비교하여 Q4의 베이스 전류를 제어한다.

고압변압부(70)는 입력측 코일 Np, Nb와 출력측 코일 Ns를 가지며, 상기 Np의 입력측에 Vcc가 인가되고 출력측은 상기 Q4의 콜렉터에 연결된다. 또한 상기 Nb는 상기 Q4의 베이스와 R11에 각각 연결된다. 상기 고압변압부(70)는 상기 제어부(60)에 구비된 Q4의 스위칭에 의해 공급되는 입력전압 Vcc를 고전압으로 변압하여 2차측 코일 Ns로 유기한다.

고압정류평할부(40)는 캐패시터 C8, C9, C10과 다이오드 D3, D4로 구성되며, 상기 C9, D3, C10은 Ns의 양단에 접지측으로 순방향 병렬 연결된다.

상기 D3는 Ns의 일측에서 접지측으로 순방향 접속된다. 상기 고압정류평활부(80)는 상기 고압변압부(30)로부터 공급되는 고전압을 정류하고 상기 정류된 고전압의 맥동전압을 차단하여 고압전원 출력단 Vo로 출력한다.

검출부(90)는 저항 R13, R14, R15로 구성되는데 상기 R13과 R15는 고압전원 출력단 Vo와 접지 사이에 직렬로 접속되며, 상기 R13과 R15 사이와 상기 제어부(60)의 비교기 u1의 비반전단(+) 간에 피드-백 저항 R14를 연결한다. 상기 검출부(90)는 상기 Vo로 출력되는 고압전원을 고저항으로 분압시켜 입력변동, 부하변동, 환경변화에 대한 출력 고압전원 변동분을 센싱(sensing)하여 상기 제어부(60)로 피드-백 시킨다.

이하 본 발명에 따른 일 실시 예를 상술한 고압전원장치의 구성을 참조하여 설명한다.

Vcc 전압이 공급되고 온/오프 제어부(50)의 입력단자로 온 제어신호가 입력되면 상기 Vcc가 저항 R4, R5, R6에 의해 Q3가 온 상태가 되며, 상기 Q3의 온에 의해 비교기 u1의 비반전단(+)가 로우 레벨이 되어 Q4가 오프 상태로 대기하게 된다.

이때 상기 온/오프 제어부(50)의 입력단자가 로우 레벨이 되면 상기 Q1이 오프 상태가 되며, 이로 인해 Vcc 전압은 R3를 경유하여 비교기 u1의 비반전단(+)에 전압이 나타난다.

한편, 상기 Vcc 전압을 정밀 저항 R8과 R12로 분압시킨 안정된 기준전압이 상기 비교기 u1의 반전단(-)에 나타난다.

상기 비교기 u1은 상기 비반전단(+)과 반전단(-)으로 인가된 전압을 비교하여 출력을 발생시키며, 상기 발생된 출력전압은 베이스 구동회로인 R10, R11, C7를 경유하여 메인 스위칭 소자인 Q4를 구동시킨다.

상기 Q4가 구동되면 고주파 스위칭을 수행하며, 상기 Q4의 콜렉터에는 고주파 스위칭 전압이 발생한다. 고압변압부(70)는 1차측 코일 Np에서 발생한 수십 볼트(V)의 전압을 승압시켜 수 킬로 볼트(KV) 이상의 고압 스위칭 전압을 고압변압부(70)의 2차측 코일 Ns에 발생시킨다.

상기 고압변압부(70)의 2차측 코일 Ns에 발생된 전압은 필요에 따라 (+) 고전압과 (-) 고전압으로 만들 수 있는데 이하 설명은 일반용지 팩시밀리장치에서 주로 많이 사용하고 있는 (-) 고전압을 만들기 위한 고압전원장치의 제어회로에 관한 것이다. 또한 상기 고압변압부(70)의 2차측 Ns로부터 출력되는 고압전압은 C8, C9, C10, D3, D4를 이용하여 전압 체배회로방식으로 구성된 고압정류평활부(80)를 통해 수배 체배압시켜 출력단 Vo로 출력된다.

상기 출력단 Vo에서 발생되는 고전압은 고압 저항 R13과 R14로 분압되며, 상기 R14에 분압된 전압은 R12로 감쇄되어 상기 제어부(60)에 구비된 비교기 u1의 비반전단(+)으로 피드-백된다.

상기 제어부(60)에서는 - 고전압이 켜져 출력전압이 상승하면 Q4의 베이스 전류 Ib를 감쇄시켜 Q4의 콜렉터와 에미터 간의 전압인 Vce의 피크 투 피크(peak to peak)를 감쇄시키게 된다. 상기 전압을 동일한 승압율을 가지고 있는 고압변압부(70)를 통해 고전압으로 만들어 주고 상기 고압변압부(70)에 의해 2차측 Ns에 나타난 고전압을 정류 평활시키면 상승하였던 출력전압이 감소되어 일정한 출력전압을 얻게 된다.

한편, 상기 - 고전압이 작아져 출력전압이 하강하면 상기 제어부(60)에서는 Q4의 베이스 전류 Ib를 증가시키게 되고 Q4의 콜렉터와 에미터 간의 전압인 Vce의 피크 투 피크(peak to peak)가 상승하게 된다. 상기 전압이 동일한 승압율을 가지고 있는 고압변압부(70)에 의해 고압으로 만들어져 2차측 Ns에 나타난 전압을 정류 평활시키면 감소되었던 출력전압이 상승되어 일정한 출력전압을 얻게 된다.

상기 제어부(60)의 C5는 노이즈 커플링(noise coupling)용으로 사용되며, C6과 R9는 위상 이득 보정용으로 사용된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 고압전원의 출력단을 검출하여 안정된 기준전압을 가지는 OP-AMP에 입력시켜 발생되는 출력으로 스위칭회로를 제어함으로서 입력변동, 부하변동, 환경변환 등에 대해서도 안정된 고정전원을 시스템에 공급하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 출력 고압전원을 검출하여 피드-백시킴으로서 출력 고압전원을 안정화하기 위한 고압전원장치의 제어회로에 있어서, 온/오프 제어신호에 의해 스위칭되어 입력전압을 인가하는 온/오프 제어부와, 상기 인가되는 입력전압 또는 피드-백 전압에 의한 비교전압을 상기 입력전압을 분압하여 결정한 기준전압과 비교하여 베이스 전류를 결정하여 스위칭소자의 스위칭 전압을 조절하는 제어부와, 상기 스위칭 전압에 의해 상기 입력전압을 조절하여 변압하는 고압변압부와, 상기 고압변압부로부터 출력되는 고전압을 정류 평활하여 출력하는 고압정류평활부와, 상기 고압정류평활부로부터 출력되는 전압을 분압하여 상기 분압된 전압을 상기 피드-백 전압으로 출력하는 검출부로 구성함을 특징으로 하는 고압전원장치의 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 온/오프 제어부가, 상기 온/오프 제어신호에 의해 상기 입력전압을 소정비로 분압하는 분압회로와, 상기 분압된 전압에 의해 스위칭되어 상기 입력전압을 출력하는 트랜지스터로 구성됨을 특징으로 하는 고압전원장치의 제어회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어부가, 상기 입력전압을 분압하여 기준전압을 결정하는 분압회로와, 상기 기준전압과 상기 온/오프 제어부로부터 인가되는 전압 또는 피드-백 전압을 비교하여 베이스 전류를 출력하는 비교기와, 상기 베이스 전류에 의해 콜렉터와 에미터 간의 전압을 조절하는 트랜지스터로 구성됨을 특징으로 하는 고압전원장치의 제어회로.
4. 제3항에 있어서, 상기 검출부가, 상기 고압정류평활부로부터 출력되는 전압을 제1저항과 제2저항을 이용하여 분압하고 상기 제2저항에 분압된 전압을 병렬 접속된 제3저항에 의해 감쇄하여 상기 피드-백 전압으로 출력하도록 구성됨을 특징으로 하는 고압전원장치의 제어회로.