KR19990031364U

KR19990031364U - Overvoltage Protection Circuit of Switching Mode Power Supply

Info

Publication number: KR19990031364U
Application number: KR2019970044075U
Authority: KR
Inventors: 조용문
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-07-26

Abstract

개시된 과전압 보호회로는 스위칭모드 전원공급장치의 출력단에 소정값 이상의 과전압이 발생하는 경우, 이를 감지하여 스위칭모드 전원공급장치의 동작을 중지시켜 주는 회로에 관한 것이다.The disclosed overvoltage protection circuit relates to a circuit for detecting an overvoltage of a predetermined value or more at the output terminal of the switched mode power supply and stopping the operation of the switched mode power supply.

본 고안에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 과전압 보호회로는 펄스폭변조에 의한 스위칭 작용으로 변압기를 구동시켜 줌으로써 입력되는 교류전압에 대해 복수개의 변환된 직류 출력전압을 공급해줄 뿐만 아니라 하나 이상의 출력전압의 변동을 검출하고, 이에 따른 펄스폭을 변화시킴으로써 항상 일정한 출력전압을 유지하는 스위칭모드 전원공급장치에 있어서, 스위칭 변압기의 3차측 권선에 유기되는 과전압을 감지하여 소정전압 이상인 경우 펄스폭변조 제어부에 인가되는 구동전원을 차단해 줌으로써 스위칭모드 전원공급장치의 동작을 중지시키는 과전압 보호회로부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The overvoltage protection circuit of the switching mode power supply according to the present invention not only supplies a plurality of converted DC output voltages to the AC voltage input by driving the transformer by switching action by pulse width modulation, A switching mode power supply that maintains a constant output voltage at all times by detecting a change and changing the pulse width accordingly, wherein the overvoltage induced in the tertiary winding of the switching transformer is sensed and applied to the pulse width modulation controller when the voltage exceeds a predetermined voltage. It characterized in that it further comprises an over-voltage protection circuit for stopping the operation of the switching mode power supply by cutting off the driving power.

따라서, 본 고안의 회로는 스위칭모드 전원공급장치를 사용하는 전자기기 및 스위칭모드 전원공급장치의 출력단에 접속되는 회로 그리고 스위칭모드 전원공급장치 자체를 비정상적으로 유기되는 과도한 전압으로부터 보호할 수 있다는 장점을 갖는다.Therefore, the circuit of the present invention has the advantage that the circuit connected to the output terminal of the electronic device and the switching mode power supply using the switching mode power supply and the switching mode power supply itself can be protected from excessively induced excessive voltage. Have

Description

Overvoltage Protection Circuit of Switching Mode Power Supply

본 고안은 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a switched mode power supply.

보다 상세하게는 스위칭모드 전원공급장치의 출력단에 소정값 이상의 과전압이 발생하는 경우, 이를 감지하여 스위칭모드 전원공급장치의 동작을 중지시켜 줌으로써 스위칭모드 전원공급장치를 사용하는 전자기기 및 스위칭모드 전원공급장치의 출력단에 접속되는 회로 그리고 스위칭모드 전원공급장치 자체를 비정상적으로 유기되는 과도한 전압으로부터 보호할 수 있는 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로에 관한 것이다.More specifically, when an overvoltage of a predetermined value or more occurs at the output of the switching mode power supply, the electronic device and the switching mode power supply using the switching mode power supply are detected by stopping the operation of the switching mode power supply. It relates to a circuit connected to the output of the device and to an overvoltage protection circuit of a switched mode power supply which can protect the switched mode power supply itself from excessively induced excessive voltages.

일반적으로 전기·전자기기에는 기기가 동작할 수 있도록 상용교류(AC) 전원을 소정의 직류(DC) 전원으로 변환시켜 출력해주는 장치인 직류전원 공급장치가 필요하며, 이러한 직류전원 공급장치로 효율이 높으면서 소형경량인 스위칭모드 전원공급장치(SMPS : Switching Mode Power Supply)가 주로 사용되고 있다.In general, electric and electronic devices require a DC power supply, a device that converts AC power into a predetermined DC power for output and operates the DC power supply. High light weight and small switching mode power supply (SMPS) is mainly used.

도 1은 이러한 종래의 스위칭모드 전원공급장치의 일예를 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing an example of such a conventional switching mode power supply.

도시된 바와 같이 종래의 스위칭모드 전원공급장치는 입력되는 교류(AC)전원이 브리지 다이오드(BD)에서 정류된 후, 평활용 콘덴서(C1)에서 직류전원으로 변환되어 변압기(TRANS)의 1차측 권선에 가해진다.In the conventional switching mode power supply, as shown, AC power input is rectified by the bridge diode BD, and then converted to DC power in the smoothing capacitor C1 to winding the primary side of the transformer TRANS. Is applied to.

한편, 평활용 콘덴서(C1)에서 변환된 직류전원은 기동저항(Rs)을 통해 펄스폭변조(Pulse width modulation : 이하 'PWM'이라 한다)를 행하는 펄스폭변조 제어부(이하 'PWM 제어부'라 한다)(1)를 동작시키는데, 펄스폭변조 제어부(10)로부터 출력된 펄스폭변조 파형에 의해 전계효과 트랜지스터(FET1)가 스위칭작용을 시작하게 된다.On the other hand, the DC power converted by the smoothing capacitor C1 is a pulse width modulation control unit (hereinafter referred to as a 'PWM control unit') for performing pulse width modulation (hereinafter referred to as 'PWM') through the starting resistor Rs. (1), the field effect transistor FET1 starts the switching operation by the pulse width modulation waveform output from the pulse width modulation control unit 10.

전계효과 트랜지스터(FET1)가 스위칭작용을 시작하게 되면, 상술한 변압기(TRANS)의 1차측 권선으로부터 하나 이상의 2차측 및 3차측 권선으로 교류형태의 에너지가 유지되게 되며, 2차측 권선으로 유기된 에너지는 다시 다이오드(D1)(D2)와 평활용 콘덴서(C2)(C3)를 거쳐 변압기(TRANS)의 1차측 및 2차측의 각 권선비에 따른 직류전원으로 변환되어 제1직류(DC) 출력전압 및 제2직류(DC) 출력전압등으로 출력되게 된다.When the field effect transistor FET1 starts a switching action, energy of an alternating current form is maintained from the primary winding of the transformer TRANS to one or more secondary and tertiary windings, and the energy induced in the secondary winding is induced. Is converted into direct current power according to the turns ratio of the primary and secondary sides of the transformer through the diodes D1 and D2 and the smoothing capacitor C2 and C3 to output the first DC output voltage and It is output by the second DC output voltage.

그리고 변압기(TRANS)의 3차측으로 유기된 에너지는 다이오드(D3)와 평활용 콘덴서(C4)를 거쳐 소정의 직류전압으로 변환되어 정전압 회로부(20)에서 일정한 전압값으로 유지되어 PWM 제어부(10)에 가해지는데, 이처럼 가해지는 정전압 회로부(20)의 출력전압은 PWM 제어부(10)의 구동전원으로 작용한다.The energy induced by the tertiary side of the transformer TRANS is converted into a predetermined DC voltage through the diode D3 and the smoothing capacitor C4 and maintained at a constant voltage value in the constant voltage circuit unit 20 to control the PWM control unit 10. The output voltage of the constant voltage circuit unit 20 applied as described above serves as a driving power source of the PWM control unit 10.

즉, PWM 제어부(10)는 소정의 주파수 및 듀티를 가지는 펄스폭변조 파형을 출력함으로써 스위칭모드 전원공급장치를 구동시켜 소정값의 직류전원을 출력하도록 해주는 부분으로, 최초 기동전원은 상술한 기동저항(Rs)을 통해 공급받게 되며 기동후에는 초기 기동전원을 끊고 정전압 회로부(20)의 출력전압을 구동전원으로 사용하게 되는 것이다.That is, the PWM control unit 10 outputs a pulse width modulated waveform having a predetermined frequency and duty to drive a switching mode power supply to output a DC power of a predetermined value. It is supplied through (Rs), and after starting, the initial starting power is cut off and the output voltage of the constant voltage circuit unit 20 is used as driving power.

피드백 제어부(30)는 스위칭모드 전원공급장치가 정상적으로 직류전원을 출력하게 되는 경우, 하나 이상의 출력전압을 입력으로 하여 그 값의 변화에 따른 제어신호를 PWM 제어부(10)에 인가해주게 된다.When the switching mode power supply normally outputs DC power, the feedback controller 30 receives one or more output voltages and applies a control signal according to the change of the value to the PWM controller 10.

즉, 피드백 제어부(30)는 스위칭모드 전원공급장치으로부터 출력되는 전압이 커지게 되면, PWM 제어부(10)에서 출력되는 파형의 듀티를 줄여주도록 하고, 반대로 스위칭모드 전원공급장치로부터 출력되는 전압이 작아지게 되면 PWM 제어부(10)에서 출력되는 파형의 듀티를 증가시켜 줌으로써 스위칭모드 전원공급장치의 출력전압을 항상 일정하도록 유지시켜주는 역할을 한다.That is, when the voltage output from the switching mode power supply increases, the feedback control unit 30 reduces the duty of the waveform output from the PWM control unit 10, and conversely, the voltage output from the switching mode power supply decreases. In this case, the duty cycle of the waveform output from the PWM controller 10 is increased to maintain the constant output voltage of the switching mode power supply.

그러나 상술한 바와 같이 동작하는 종래의 스위칭모드 전원공급장치에 있어서, 여러가지 이유로 2차측 전원라인이 단락 또는 단선될 수 있으며, 이로 인하여 출력전압이 낮아지게 되는 경우가 발생할 수 있다.However, in the conventional switching mode power supply device operating as described above, the secondary power line may be shorted or disconnected for various reasons, which may cause the output voltage to be lowered.

스위칭모드 전원공급장치의 출력전압이 낮아지게 되면, 이 사실을 감지한 피드백 제어부는 PWM 제어부로 하여금 출력파형의 듀티를 증가시키도록 제어신호를 인가하게 되고, 결국 스위칭모드 전원공급장치의 2차측으로는 점점 더 많은 에너지가 유기되게 된다.When the output voltage of the switching mode power supply is lowered, the feedback control unit that senses this fact applies a control signal to the PWM control unit to increase the duty of the output waveform, and eventually to the secondary side of the switching mode power supply. More and more energy is released.

이처럼 스위칭모드 전원공급장치으로부터 비정상적으로 증가된 에너지가 출력되게 되면, 출력단에 접속된 회로소자들 뿐만 아니라 스위칭모드 전원공급장치를 구성하는 회로소자들까지도 전기적인 충격을 받아 오동작하게 되거나 심지어 파괴될 수 있다는 문제점이 있었다.When abnormally increased energy is output from the switching mode power supply unit, not only the circuit elements connected to the output stage but also the circuit elements constituting the switching mode power supply unit may be electrically shocked to malfunction or even be destroyed. There was a problem.

따라서 본 고안의 목적은 스위칭모드 전원공급장치의 출력측에 과도하게 높은 전압이 발생하는 경우, 이를 감지하여 스위칭모드 전원공급장치의 동작을 중지시켜 줄 수 있는 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an overvoltage protection circuit of a switching mode power supply that can detect an excessively high voltage on the output side of a switching mode power supply and stop the operation of the switching mode power supply. Is in.

도 1은 종래의 스위칭모드 전원공급장치의 일예를 나타낸 블록 구성도,1 is a block diagram showing an example of a conventional switching mode power supply;

도 2는 스위칭 모드 전원공급장치에 있어서, 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로가 적용된 것을 나타낸 블록 구성도,2 is a block diagram showing an overvoltage protection circuit of the switching mode power supply device according to the present invention applied to the switching mode power supply device.

도 3은 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로의 일 실시예를 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram showing an embodiment of an overvoltage protection circuit of a switched mode power supply according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : PWM 제어부20 : 정전압 회로부10: PWM control unit 20: constant voltage circuit unit

30 : 피드백 제어부40 : 과전압 보호회로부30: feedback control unit 40: overvoltage protection circuit unit

Q1 : 스위칭 트랜지스터ZD1 : 제너 다이오드Q1: switching transistor ZD1: Zener diode

R1,R2 : 저항R1, R2: resistance

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과저압 보호회로의 특징은 스위칭모드 전원공급장치에 있어서, 스위칭 변압기의 3차측 권선에 유기되는 과전압을 감지하여 소정전압 이상인 경우 펄스폭변조 제어부에 인가되는 구동전원을 차단해 줌으로써 스위칭모드 전원공급장치의 동작을 중지시키는 과전압 보호회로부를 제공한 것에 있다.A feature of the overvoltage protection circuit of the switching mode power supply apparatus according to the present invention for achieving the above object is that in the switching mode power supply, the overvoltage induced in the winding of the tertiary side of the switching transformer to detect the overvoltage induced pulse It is to provide an over-voltage protection circuit for stopping the operation of the switching mode power supply by blocking the drive power applied to the width modulation control unit.

이하, 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로의 바람직한 하나의 실시예를 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the overvoltage protection circuit of the switched mode power supply apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2는 스위칭모드 전원공급장치에 있어서, 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로가 적용된 것을 나타낸 블록 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram showing an overvoltage protection circuit of the switched mode power supply device according to the present invention in the switched mode power supply device.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로는 도 1의 종래의 스위칭모드 전원공급장치에 있어서, 정전압 회로부(20)와 병렬로 과전압 보호회로부(40)가 구비된 구성으로 되어 있다.As shown, the overvoltage protection circuit of the switching mode power supply according to the present invention is the conventional switching mode power supply of FIG. 1, the overvoltage protection circuit 40 is provided in parallel with the constant voltage circuit unit 20 It is.

따라서 도 1에서와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고 본 고안 특유의 구성요소인 과전압 보호회로부(40)의 동작을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.Therefore, the description of the same components as in FIG. 1 will be omitted and will be described in detail with reference to the operation of the overvoltage protection circuit unit 40 which is a unique component of the present invention.

상술한 바와 같이 본 고안 특유의 구성요소인 과전압 보호회로부(40)는 정전압 회로부(20)와 병렬로 회로구성되어 있으며, 출력단은 정전압 회로부(20)와 함께 PWM 제어부(10)의 구동전원단자에 접속되어 있다.As described above, the overvoltage protection circuit unit 40, which is a unique component of the present invention, is configured in parallel with the constant voltage circuit unit 20, and the output terminal is connected to the driving power terminal of the PWM controller 10 together with the constant voltage circuit unit 20. Connected.

이와 같은 구성에서 스위칭 변압기(TRANS)의 출력측에 과도한 전압이 발생하게 되는 경우, 3차측 권선에도 높은 전압이 유기되게 되는데, 이 전압이 과전압 보호회로부(40)의 입력으로 작용하게 된다.In such a configuration, when an excessive voltage is generated on the output side of the switching transformer TRANS, a high voltage is induced on the tertiary winding, and this voltage serves as an input of the overvoltage protection circuit 40.

여기서, 이 전압이 미리 정해진 소정의 값보다 높게 되면 과전압 보호회로부(40)가 동작하게 되며, PWM 제어부(10)의 구동전원을 차단하여 동작하지 못하게 한다. 따라서 스위칭모드 전원공급장치가 동작을 중지하게 되는 것이다.In this case, when the voltage is higher than a predetermined value, the overvoltage protection circuit unit 40 is operated and the driving power of the PWM control unit 10 is blocked to prevent the operation. Therefore, the switching mode power supply stops operating.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로는 스위칭모드 전원공급장치의 변압기(TRANS) 3차측 권선에 유기되는 전압을 바이어스용 저항(R1) 및 제너 다이오드(ZD1)의 직렬접속을 통해 베이스단자로 공급받고, 컬랙터 단자는 전류제한용 저항(R2)을 통해 PWM 제어부(10)의 구동전원단자와 접속되며 이미터 단자는 접지된 NPN형 스위칭 트랜지스터(Q1)로 구성되어 있다.As shown, the overvoltage protection circuit of the switching mode power supply according to the present invention is a voltage induced in the winding of the transformer (TRANS) tertiary side of the switching mode power supply of the bias resistor (R1) and the zener diode (ZD1) It is supplied to the base terminal through the series connection, the collector terminal is connected to the drive power terminal of the PWM controller 10 through the current limiting resistor (R2), and the emitter terminal is composed of a grounded NPN type switching transistor (Q1) It is.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로부의 동작은 다음과 같다.The operation of the overvoltage protection circuit of the switching mode power supply according to the present invention configured as described above is as follows.

먼저, 스위칭모드 전원공급장치의 변압기(TRANS) 3차측 권선에 비정상적인 전압이 유기되고, 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압을 넘게되면 트랜지스터(Q1)가 턴온된다.First, an abnormal voltage is induced in the winding of the transformer (TRANS) tertiary side of the switching mode power supply, and when the zener voltage of the zener diode ZD1 is exceeded, the transistor Q1 is turned on.

따라서 PWM 제어부(10)를 구동시키기 위해 공급되어야 하는 정전압 회로부(20)의 출력단자가 저항(R2)와 트랜지스터(Q1)을 통해 접지되며, 이에 따라 PWM 제어부(10)는 구동을 중지하게 된다. 결국, 스위칭모드 전원공급장치도 동작을 중단하게 됨으로써 출력측으로는 더 이상 전압이 유기되지 않게 되어, 각 회로소자들은 보호되는 것이다.Therefore, the output terminal of the constant voltage circuit unit 20 that is to be supplied to drive the PWM controller 10 is grounded through the resistor R2 and the transistor Q1, and thus the PWM controller 10 stops driving. As a result, the switching mode power supply also stops operating, so that voltage is no longer induced on the output side, and the circuit elements are protected.

여기서, 과전압 보호회로부(40)가 동작하기 시작하는 전압은 제너 다이오드(ZD1)가 항복에 이르는 항복전압인 제너 전압에 의존하게 되므로 스위칭모드 전원공급장치를 안전하게 보호하기 위해서는 적절한 제너 전압을 갖는 제너 다이오드를 선정해 주어야 한다.Here, the voltage at which the overvoltage protection circuit 40 starts to operate depends on the zener voltage, which is the breakdown voltage at which the zener diode ZD1 reaches breakdown. Should be selected.

즉, 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로부의 구성요소인 제너 다이오드는 스위칭모드 전원공급장치의 동작이 중지되도록 설정된 3차측 전압과 동일하거나 적은 항복전압을 가져야 한다.That is, the zener diode which is a component of the overvoltage protection circuit of the switching mode power supply according to the present invention should have a breakdown voltage equal to or less than the tertiary side voltage set to stop the operation of the switching mode power supply.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 과전압 보호회로에 의하면, 스위칭모드 전원공급장치의 출력단에 소정값 이상의 과전압이 발생하는 경우 스위칭모드 전원공급장치의 동작을 중지시켜 줌으로써 스위칭모드 전원공급장치를 사용하는 전자기기 및 스위칭모드 전원공급장치의 출력단에 접속되는 회로소자들 그리고 스위칭모드 전원공급장치 자체를 비정상적으로 유기되는 과도한 전압으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the overvoltage protection circuit of the switching mode power supply according to the present invention, when an overvoltage of a predetermined value or more occurs at the output terminal of the switching mode power supply, the operation of the switching mode power supply is stopped by stopping the operation of the switching mode power supply. There is an effect of protecting the circuit devices connected to the output terminal of the electronic device and the switching mode power supply using the supply device and the switching mode power supply itself from abnormally induced excessive voltage.

Claims

By driving the transformer by the switching action of the pulse width modulated output waveform of the pulse width modulation controller, not only the plurality of converted DC output voltages are supplied to the input AC voltage, but also the change of one or more output voltages is detected. In the switching mode power supply that always maintains a constant output voltage by changing the pulse width according to,

And an overvoltage protection circuit for detecting an overvoltage induced in the tertiary winding of the switching transformer and stopping the driving power applied to the pulse width modulation controller when the voltage exceeds a predetermined value, thereby stopping the operation of the switching mode power supply. Overvoltage protection circuit of switching mode power supply.

The circuit of claim 1, wherein the overvoltage protection circuit unit;

The voltage induced in the tertiary winding of the switching transformer is supplied to the base terminal through the series connection of the bias resistor and the zener diode, and the collector terminal is connected to the drive power terminal of the pulse width modulation controller through the current limiting resistor. The terminal is an overvoltage protection circuit of a switching mode power supply, characterized in that consisting of a switching transistor characterized in that the ground.

The method of claim 2, wherein the zener diode;

An overvoltage protection circuit of a switching mode power supply, characterized in that it has a breakdown voltage equal to or less than the tertiary side voltage set to stop the operation of the switching mode power supply.