KR19990014057U - Overcurrent protection device of switching power supply circuit - Google Patents

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류성호
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Abstract

본 고안의 장치는 스위칭 전원 회로의 과전류 보호장치에 관한 것으로, 본 고안의 장치는 입력된 상용 교류 전압을 직류 전압( Vi )으로 변환 출력하는 직류 전원 공급부(1)와 ; PWM 제어 신호를 발생하는 PWM 제어기(2) ; 상기 PWM 제어 신호에 의해 온/오프되는 스위칭 트랜지스터(3) ; 1차측 권선의 한쪽단이 상기 직류 전원 공급부(1)로부터 직류 전압( Vi )을 공급받고, 1차측 권선의 다른 한쪽단이 상기 스위칭 트랜지스터(3)에 연결되어 있어, 상기 스위칭 트랜지스터(3)의 온/오프 상태에 따라 유도 기전력을 발생시키는 변압기(4) ; 및 상기 변압기(4)의 2차측 권선으로부터 출력된 교류 전압( Vs,Vsm )을 직류 전압( Vo,Vom )으로 정류하여 회로 각부에 공급하는 정류부(5)가 구비된 스위칭 전원회로(SMPS)에 있어서, 상기 정류부(5)로부터 출력되는 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 저항(11)과 ; 상기 과전류 검출 신호를 소정 증폭하는 증폭부(12) ; 및 상기 증폭된 과전류 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 제어기(2)를 지속적으로 셧다운시키는 래칭부(13)가 더 포함되어 있어, 스위칭 전원회로의 출력 선로에 과전류가 흐르게 되면 이를 검출하여 PWM 제어기의 동작을 셧다운시켜 스위칭 전원회로의 전체 동작을 중지시킴으로써, 과전류에 의해 회로소자들이 파괴되는 것을 방지한다는 데 그 효과가 있다.The device of the present invention relates to an overcurrent protection device for a switching power supply circuit, wherein the device of the present invention is a device for switching an input commercial AC voltage to a DC voltage Vi (1); A PWM controller (2) for generating a PWM control signal; A switching transistor (3) turned on / off by the PWM control signal; One end of the primary winding is connected to the DC power supply (1) through a DC voltage Vi A transformer (4) having a primary winding connected to the switching transistor (3) and generating an induced electromotive force according to an on / off state of the switching transistor (3); And an alternating-current voltage (?) Output from the secondary winding of the transformer Vs, Vsm ) To the DC voltage Vo, Vom And a rectifying section (5) for rectifying the rectifying section (5) and supplying the rectifying section (5) to each corner of the circuit, the switching power supply circuit (SMPS) comprising: an overcurrent detecting resistor (11) for detecting an overcurrent output from the rectifying section (5); An amplifier (12) for amplifying the overcurrent detection signal in a predetermined manner; And a latching unit 13 for continuously shutting down the PWM controller 2 when the amplified overcurrent detection signal is input. When an overcurrent flows in the output line of the switching power supply circuit, the latching unit 13 detects the overcurrent, The entire operation of the switching power supply circuit is stopped, thereby preventing the circuit elements from being destroyed by the overcurrent.

Description

스위칭 전원회로의 과전류 보호장치(An over-current protection apparatus in a SMPS)An over-current protection apparatus for a switching power supply circuit (SMPS)

본 고안은 스위칭 전원회로에 관한 것으로, 특히 상기 스위칭 전원회로로부터 과도한 전류가 발생할 경우, 상기 스위칭 전원회로의 동작을 중단시키도록 되어진 스위칭 전원회로의 과전류 보호장치에 관한 것이다.The present invention relates to a switching power supply circuit, and more particularly, to an overcurrent protection device of a switching power supply circuit that stops operation of the switching power supply circuit when an excessive current is generated from the switching power supply circuit.

일반적으로 모니터의 전원회로는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압을 적절히 공급해주는 역할을 수행하는데, 선형 전원회로(Linear Power Supply)보다 소형, 경량이면서 고효율적인 스위칭 전원회로(SMPS : Switching Mode Power Supply)에 관련된 기술이 최근 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.Generally, the power supply circuit of the monitor plays a role of supplying the necessary voltage to each part of the monitor properly. It is smaller, lighter and more efficient than the linear power supply (Switching Mode Power Supply (SMPS) ) Have recently been developing rapidly.

도 1 은 일반적인 스위칭 전원회로를 도시한 회로도로서, 도 1 에 도시된 바와 같이 스위칭 전원 회로는 직류 전원 공급부(1)와, PWM 제어기(2), 스위칭 트랜지스터(3), 변압기(4), 정류부(5)로 구성되어 있다.1, a switching power supply circuit includes a DC power supply 1, a PWM controller 2, a switching transistor 3, a transformer 4, (5).

도 1 을 참조하여 일반적인 스위칭 전원 회로(SMPS)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of a general switching power supply circuit (SMPS) will be described with reference to FIG.

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 PWM 제어기(2)가 동작하면서 발생되는 고주파 노이즈가 AC 입력 라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.First, if a commercial AC power source of 100 V or 220 V is applied through the fuse, the line filters L 1 and L 2 and the capacitors C 1, C 2 and C 3 remove the noise introduced through the AC power source by the L · C resonance action At the same time, the high-frequency noise generated by the operation of the bridge diode (D1) and the PWM controller (2) is prevented from going out through the AC input line.

한편 상기 라인 필터(L1.L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 교류 전압은 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류되어 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 커패시터(C4)에서 평활되어 직류 전압( Vi )으로 변환된 후, 변압기(4)의 1차측 권선에 인가된다.On the other hand, the alternating voltage passing through the line filter L1.L2 and the capacitors C1, C2 and C3 is rectified by the bridge diode D1 and smoothed from the smoothing capacitor C4 through the inrush current preventing resistor Rs The DC voltage ( Vi ), And is then applied to the primary winding of the transformer 4.

동시에 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 전류 전압은 상기 PWM 제어기(2)의 Vcc 단에 저항( Rg )을 통해 인가되어 상기 PWM 제어기(2)를 동작시키게 되고, 상기 PWM 제어기(2)로부터 발생된 PWM 제어 신호에 의해 스위칭 트랜지스터(3)가 온/오프(ON/OFF)된다.At the same time, the current voltage rectified in the bridge diode (D1) Vcc The resistor Rg And the switching transistor 3 is turned on / off (turned on / off) by the PWM control signal generated from the PWM controller 2. [

상기 PWM 제어 신호에 따라 상기 스위칭 트랜지스터(3)가 일정 시간 동안 온 (ON) 상태를 유지하다가 오프(OFF) 상태로 변하면, 상기 변압기(4)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.When the switching transistor 3 maintains the ON state for a predetermined period of time according to the PWM control signal and changes to the OFF state, the induced electromotive force induced in the secondary winding of the primary winding of the transformer 4 .

즉, 상기 변압기(4)는 상기 PWM 제어 신호에 의해 2차측 권선에서 요구되는 교류 전압( Vs,Vsm )을 출력하게 된다.That is, the transformer 4 generates the alternating-current voltage (for example, Vs, Vsm .

이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(4)의 2차측 권선에서 출력된 교류 전압( Vs,Vsm )을 정류부(5)를 통하여 다시 직류 전압( Vo,Vom )으로 변환된다.By repeating the above operation, the alternating-current voltage output from the secondary winding of the transformer (4) Vs, Vsm ) Through the rectifying unit 5 to the DC voltage ( Vo, Vom ).

즉, 상기 정류부(5)로부터 입력된 교류 전압( Vs,Vsm )은 정류 다이오드(D2,D3)와 평활 커패시터(C6,C7)에 의해서 직류 전압( Vo,Vom )으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급된다.That is, the AC voltage (?) Input from the rectifier (5) Vs, Vsm Are rectified by rectifier diodes D2 and D3 and smoothing capacitors C6 and C7, Vo, Vom ), And is supplied to each circuit of the monitor.

그러나 종래의 스위칭 전원회로(SMPS)는 전원회로내 과도한 전류가 발생할 경우, 퓨우즈가 단락되어 이에 따른 애프터 서비스가 급증하고 있다는 문제점이 있었다.However, in the conventional switching power supply circuit (SMPS), when an excessive current is generated in the power supply circuit, there is a problem that the fuse is short-circuited and thus the after-service is rapidly increasing.

이에 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스위칭 전원 회로로부터 과도한 전류가 발생할 경우, 상기 PWM 제어기의 동작을 셧다운시키도록 되어진 스위칭 전원회로의 과전류 보호장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an overcurrent protection device for a switching power supply circuit which is designed to shut down the operation of the PWM controller when an excessive current is generated from the switching power supply circuit .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 장치는,According to an aspect of the present invention,

입력된 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환 출력하는 직류 전원 공급부와 ; PWM 제어 신호를 발생하는 PWM 제어기 ; 상기 PWM 제어 신호에 의해 온/오프되는 스위칭 트랜지스터 ; 1차측 권선의 한쪽단이 상기 직류 전원 공급부로부터 직류 전압을 공급받고, 1차측 권선의 다른 한쪽단이 상기 스위칭 트랜지스터에 연결되어 있어, 상기 스위칭 트랜지스터의 온/오프 상태에 따라 유도 기전력을 발생시키는 변압기 ; 및 상기 변압기의 2차측 권선으로부터 출력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 회로 각부에 공급하는 정류부가 구비된 스위칭 전원회로에 있어서,A DC power supply for converting the input commercial AC voltage into a DC voltage; A PWM controller for generating a PWM control signal; A switching transistor which is turned on / off by the PWM control signal; Wherein one end of the primary winding is supplied with DC voltage from the DC power supply, the other end of the primary winding is connected to the switching transistor, and an induction electromotive force is generated in accordance with the ON / OFF state of the switching transistor ; And a rectification section for rectifying the AC voltage output from the secondary winding of the transformer to a direct current voltage and supplying the rectified voltage to the circuit section,

상기 정류부로부터 출력되는 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 저항과 ;An overcurrent detecting resistor for detecting an overcurrent output from the rectifying unit;

상기 과전류 검출 신호를 소정 증폭하는 증폭부 ; 및An amplifier for amplifying the overcurrent detection signal in a predetermined manner; And

상기 증폭된 과전류 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 제어기를 지속적으로 셧다운시키는 래칭부가 더 포함되어 구비된 것을 특징으로 한다.And a latching unit for continuously shutting down the PWM controller when the amplified overcurrent detection signal is input.

즉, 본 고안의 장치는 스위칭 전원회로의 출력 선로에 과전류가 흐르게 되면 이를 검출하여 PWM 제어기의 동작을 셧다운시켜 스위칭 전원회로의 전체 동작을 중지시킴으로써, 과전류에 의해 회로소자들이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.That is, the apparatus of the present invention detects the overcurrent flowing to the output line of the switching power supply circuit to shut down the operation of the PWM controller to stop the entire operation of the switching power supply circuit, thereby preventing the circuit elements from being destroyed by the overcurrent have.

도 1 은 일반적인 스위칭 전원회로를 도시한 회로도,1 is a circuit diagram showing a general switching power supply circuit,

도 2 는 본 고안에 따른 스위칭 전원회로의 과전류 보호 장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an overcurrent protection device of a switching power supply circuit according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭* Name of designator for main part of the drawing

1 : 직류 전원 공급부 2 : PWM 제어기1: DC power supply 2: PWM controller

3 : 스위칭 트랜지스터 4 : 변압기3: switching transistor 4: transformer

5 : 정류부 11 : 과전류 검출 저항5: rectification part 11: overcurrent detection resistor

12 : 증폭부 13 : 래칭부12: amplification part 13: latching part

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 장치를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 고안에 따른 스위칭 전원회로의 과전류 보호 장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an overcurrent protection device of a switching power supply circuit according to the present invention.

도 2 에 도시된 바와 같이 본 고안의 장치는, 입력된 상용 교류 전압을 직류 전압( Vi )으로 변환 출력하는 직류 전원 공급부(1)와 ; PWM 제어 신호를 발생하는 PWM 제어기(2) ; 상기 PWM 제어 신호에 의해 온/오프되는 스위칭 트랜지스터(3) ; 1차측 권선의 한쪽단이 상기 직류 전원 공급부(1)로부터 직류 전압( Vi )을 공급받고, 1차측 권선의 다른 한쪽단이 상기 스위칭 트랜지스터(3)에 연결되어 있어, 상기 스위칭 트랜지스터(3)의 온/오프 상태에 따라 유도 기전력을 발생시키는 변압기(4) ; 및 상기 변압기(4)의 2차측 권선으로부터 출력된 교류 전압( Vs,Vsm )을 직류 전압( Vo,Vom )으로 정류하여 회로 각부에 공급하는 정류부(5)가 구비된 스위칭 전원회로(SMPS)에 있어서, 상기 정류부(5)로부터 출력되는 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 저항(11)과 ; 상기 과전류 검출 신호를 소정 증폭하는 증폭부(12) ; 및 상기 증폭된 과전류 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 제어기(2)를 지속적으로 셧다운시키는 래칭부(13)가 더 포함되어 있다.As shown in FIG. 2, the apparatus of the present invention is a device for converting an input commercial AC voltage into a DC voltage Vi (1); A PWM controller (2) for generating a PWM control signal; A switching transistor (3) turned on / off by the PWM control signal; One end of the primary winding is connected to the DC power supply (1) through a DC voltage Vi A transformer (4) having a primary winding connected to the switching transistor (3) and generating an induced electromotive force according to an on / off state of the switching transistor (3); And an alternating-current voltage (?) Output from the secondary winding of the transformer Vs, Vsm ) To the DC voltage Vo, Vom And a rectifying section (5) for rectifying the rectifying section (5) and supplying the rectifying section (5) to each corner of the circuit, the switching power supply circuit (SMPS) comprising: an overcurrent detecting resistor (11) for detecting an overcurrent output from the rectifying section (5); An amplifier (12) for amplifying the overcurrent detection signal in a predetermined manner; And a latching unit 13 for continuously shutting down the PWM controller 2 when the amplified overcurrent detection signal is input.

여기서 상기 래칭부(13)는, OP 앰프로 구성되어 있어 비반전(+) 입력단을 통해 상기 증폭된 과전류 검출 신호를 입력받아 일정 레벨의 출력 전압을 상기 PWM 제어기(2)의 전원 온/오프 단자에 지속적으로 공급한다.The latching unit 13 includes an OP amp and receives the amplified overcurrent detection signal through a non-inverting (+) input terminal and outputs an output voltage of a predetermined level to the power on / off terminal .

이하, 상기와 같이 구성되는 본 고안의 동작 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be described.

먼저, PWM 제어기(2)의 일반적인 동작을 개략적으로 살펴보면, 상기 PWM 제어기(2)는 궤환전압(VFB)에 따라 듀티비가 가변되는 PWM 제어 신호를 발생하는데, 상기 PWM 제어기(2)에는 전원 온/오프(ON/OFF) 단자가 마련되어 있어, 상기 단자에 기준 전압(예컨대, 5V) 이하나 이상이 인가되면 PWM 제어기(102)의 동작이 셧다운되고, 이에 따라 스위칭 전원회로(SMPS)의 전체 동작이 중지된다.The PWM controller 2 generates a PWM control signal whose duty ratio is variable according to a feedback voltage V FB . The PWM controller 2 is supplied with a power-on signal The operation of the PWM controller 102 is shut down when the reference voltage (for example, 5V or less) or more is applied to the terminal. Thus, the entire operation of the switching power supply circuit SMPS Lt; / RTI >

본 고안의 실시예에서는 과전류가 발생될 경우에 이를 검출하여 PWM 제어기(2)의 전원 온/오프 단자에 인가함으로써, PWM 제어기(2)를 셧다운시키도록 되어 있다.In the embodiment of the present invention, when an overcurrent is generated, the overcurrent is detected and applied to the power on / off terminal of the PWM controller 2 to shut down the PWM controller 2.

즉, 스위칭 전원회로(SMPS)의 출력 선로에 과전류가 흐르게 되면, 선로에 직렬 연결된 과전류 검출 저항(11)에 강하되는 전압이 커지게 된다.That is, when the overcurrent flows to the output line of the switching power supply circuit SMPS, the voltage dropped to the overcurrent detecting resistor 11 connected in series with the line becomes large.

상기 과전류 검출 저항(11)에 의해 검출된 과전류 검출 신호는 일단 증폭부(12)를 통해 소정 증폭된 후, 래칭부(13)에 입력된다.The overcurrent detection signal detected by the overcurrent detection resistor 11 is temporarily amplified through the amplification unit 12 and then input to the latching unit 13. [

상기 래칭부(13)는 상기 증폭된 과전류 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 제어기(2)를 지속적으로 셧다운시킨다.The latching unit 13 continuously shuts down the PWM controller 2 when the amplified overcurrent detection signal is input.

즉, 상기 래칭부(13)는 OP 앰프로 구성되어 있어, 비반전(+) 입력단을 통해 상기 증폭된 과전류 검출 신호를 입력받아 일정 레벨의 출력 전압을 상기 PWM 제어기(2)의 전원 온/오프 단자에 지속적으로 공급한다.That is, the latching unit 13 is constituted by an operational amplifier. The latching unit 13 receives the amplified overcurrent detection signal through a non-inverting (+) input terminal and outputs an output voltage of a predetermined level to the power on / off Continuously supply to the terminals.

이에 따라 PWM 제어기(102)의 동작이 셧다운되고, 스위칭 전원회로(SMPS)의 전체 동작이 중지된다.As a result, the operation of the PWM controller 102 is shut down, and the entire operation of the switching power supply circuit SMPS is stopped.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 스위칭 전원회로(SMPS)의 출력 선로에 과전류가 흐르게 되면 이를 검출하여 PWM 제어기(2)의 동작을 셧다운시켜 스위칭 전원회로(SMPS)의 전체 동작을 중지시킴으로써, 과전류에 의해 회로소자들이 파괴되는 것을 방지할 수 있다는 데 그 효과가 있다.As described above, the apparatus of the present invention detects the overcurrent flowing to the output line of the switching power supply circuit (SMPS) to shut down the operation of the PWM controller 2 to stop the entire operation of the switching power supply circuit SMPS , It is possible to prevent the circuit elements from being destroyed by the overcurrent.

Claims (1)

상용 교류 전압을 직류 전압( Vi )으로 변환 출력하는 직류전원 공급부(1)와 ; PWM 제어 신호를 발생하는 PWM 제어기(2) ; 상기 PWM 제어 신호에 의해 온/오프되는 스위칭 트랜지스터(3) ; 1차측 권선의 한쪽단이 상기 직류 전원 공급부(1)로부터 직류 전압( Vi )을 공급받고, 1차측 권선의 다른 한쪽단이 상기 스위칭 트랜지스터(3)에 연결되어 있어, 상기 스위칭 트랜지스터(3)의 온/오프 상태에 따라 유도 기전력을 발생시키는 변압기(4) ; 및 상기 변압기(4)의 2차측 권선으로부터 출력된 교류 전압( Vs,Vsm )을 직류 전압( Vo,Vom )으로 정류하여 회로 각부에 공급하는 정류부(5)가 구비된 스위칭 전원회로(SMPS)에 있어서,The commercial alternating voltage is the direct voltage ( Vi (1); A PWM controller (2) for generating a PWM control signal; A switching transistor (3) turned on / off by the PWM control signal; One end of the primary winding is connected to the DC power supply (1) through a DC voltage Vi A transformer (4) having a primary winding connected to the switching transistor (3) and generating an induced electromotive force according to an on / off state of the switching transistor (3); And an alternating-current voltage (?) Output from the secondary winding of the transformer Vs, Vsm ) To the DC voltage Vo, Vom And a rectifying unit 5 for rectifying the rectified voltage to be supplied to each part of the circuit, 상기 정류부(5)로부터 출력되는 과전류를 검출하기 위한 과전류 검출 저항(11)과 ;An overcurrent detecting resistor (11) for detecting an overcurrent output from the rectifying part (5); 상기 과전류 검출 신호를 소정 증폭하는 증폭부(12) ; 및An amplifier (12) for amplifying the overcurrent detection signal in a predetermined manner; And 상기 증폭된 과전류 검출 신호가 입력되면 상기 PWM 제어기(2)를 지속적으로 셧다운시키는 래칭부(13)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 스위칭 전원회로의 과전류 보호장치.Further comprising a latching unit (13) for continuously shutting down the PWM controller (2) when the amplified overcurrent detection signal is input.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230032322A (en) * 2021-08-30 2023-03-07 국방과학연구소 Apparatus and method for controlling power supply from an input power source to an output power source using a latch circuit

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