KR19990034463U - 직류 전원장치의 보호회로 - Google Patents

Abstract

직류 전원장치의 보호회로에 관한 것으로 출력전압의 과전압 인가를 감지하는 과전압 감지부와, 출력전압의 저전압 인가를 감지하는 저전압 감지부와, 상기 과전압 감지부와 저전압 감지부의 출력을 전기적으로 절연하는 절연부와, 상기 과전압 감지부에서 과전압이 감지되면 직류전원 공급을 정지시키는 보호신호 발생부와, 상기 보호신호 발생부에서 출력되는 제어신호에 따라 출력전압이 과전압 또는 저전압의 이상상태를 표시하는 이상상태 표시부로 구성되어 절연형 직류전원 공급장치에 적용하여 전기적 절연을 유지하면서 부하에 과전압 인가시 과전압 감지회로가 이를 인지하여 보호신호를 발생하여 펄스폭 제어부의 동작을 정지시켜 전원 공급장치를 보호하고, 과전압 상태 표시로 사용자가 과전압 상태를 인지하도록 하고 저전압 인가시는 저전압 감지회로가 동작하여 이상상태만 표시하고 이상원인이 제거되면 정상동작하는 효과가 있다.

또한, 간단한 하드웨어의 추가로 다출력의 전원장치에서도 적용이 용이한 효과가 있다.

Description

직류 전원장치의 보호회로

본 고안은 직류 전원장치에 관한 것으로 특히, 이상전압 발생시 보호하기 위한 직류 전원장치의 보호회로에 관한 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 직류 전원장치의 보호회로의 구성을 보여주는 회로도이고, 도 2는 도 1의 과전압 검출부와 과전압 제어부 및 래치부의 상세 구성을 보여주는 회로도로써, 종래기술의 직류 전원장치를 설명하면 교류 입력을 직류로 변환 출력하는 입력 필터부(11)와, 입력 필터부(11)의 출력에 따라 전압을 변성하는 트랜스 포머(12)와, 제어신호에 따라 트랜스 포머(12)의 동작을 온/오프하는 입력 트랜지스터(10)와, 트랜스 포머(12)의 동작으로 보조 전원을 발생하는 보조 전원 발생부(20)와, 트랜스 포머(12)에서 출력된 전압을 입력받아 각각 출력하는 제 1, 2 ,3 전원 출력부(13,14,15)와, 제 1, 2 ,3 전원 출력부(13,14,15)에서 출력된 전압을 입력받아 이상전압을 감지하는 과전압 검출부(16)와, 과전압 검출부(16)에서 과전압 검출 여부에 따른 신호를 출력하는 과전압 제어부(17)와, 과전압 제어부(17)의 출력에 따라 보조 전원 발생부(20)의 출력 전압을 제거하는 보상 및 절연부(18)와, 보상 및 절연부(18)의 출력 전압에 따라 입력 트랜지스터(10)의 온/오프를 제어하는 펄스폭 제어부(19)로 구성된다.

상기 과전압 검출부(16)는 도 2와 같이 제 1 전원 출력부(13)에서 출력된 전압(VA)을 분압하는 저항 R3,R4와, 제 2 전원 출력부(14)에서 출력된 전압(VB)을 분압하는 저항 R1,R2와, R1,R2에서 분압된 전압을 안정화시키는 ZD와, 제 3 전원 출력부(15)에서 출력된 전압(VC)을 분압하는 저항 R5,R6와, 저항 R1, R2에서 분압된 전압을 기준전압으로 설정하고 저항 R3,R4에서 분압된 전압과 비교하여 출력하는 제 1 비교기(161)와, 제 1 비교기(161)의 출력을 증폭하여 출력하는 저항 R8과, 저항 R1, R2에서 분압된 전압을 기준전압으로 설정하고 저항 R5,R6에서 분압된 전압과 비교하여 출력하는 제 2 비교기(162)와, 제 2 비교기(162)의 출력을 증폭하여 출력하는 저항R9로 구성된다.

그리고, 상기 과전압 제어부(17)는 도 2와 같이 상기 과전압 검출부(16)의 제 1, 2 비교기(161,162)의 출력에 따라 턴 온되는 트랜지스터 Q1와, 제 2 전원 출력부(14)의 출력전압(VB)에 따라 턴 온되는 트랜지스터 Q2와, 트랜지스터 Q2의 턴 온으로 구동되는 포토 다이오드 PD1로 구성된다.

상기 보상 및 절연부(18)는 도 2와 같이 상기 과전압 제어부(17)의 포토 다이오드 PD1의 구동으로 턴 온되는 포토 트랜지스터 PT와, 보조 전원 발생부(20)의 전원에 의해 바이어스되어 턴 온되는 트랜지스터 Q3와, 트랜지스터 Q3의 턴 온으로 바이어스 되어 턴 온되어 보조 전원 발생부(20)의 출력전압을 제거하는 트랜지스터 Q4로 구성된다.

이와 같이 구성된 직류 전원장치의 보호회로의 동작을 살펴보면 교류 입력은 입력 필터부(11)에서 직류로 정류되어 출력하고, 입력 트랜지스터(10)는 펄스폭 제어부(19)에 제어로 턴온되어 트랜스 포머(12)를 구동한다.

트랜스 포머(12)를 통해 변압된 전압은 제 1, 2, 3 전원 출력부(13,14,15)를통해 전압 VA, VB, VC로 과전압 검출부(16)에 출력한다.

도 2와 같이 과전압 검출부(16)의 저항 R1,R2는 상기 전압 VA, VB, VC중 제 2 전원 출력부(14)의 출력전압 VB를 분압하고 이 분압된 전압은 제너 다이오드 ZD를 통해 안정화시켜 제 1 비교기(161)의 기준전압으로 설정한다.

그리고, 저항 R3, R4는 제 1 전원 출력부(14)의 출력전압 VA을 분압하여 제 1 비교기(161)로 출력하고, 제 1 비교기(161)는 상기 저항 R1,R2에서 분압된 기준전압과 저항 R3, R4에서 분압된 전압을 비교하고 저항 R8을 통해 증폭한다.

또한, 저항 R5,R6는 제 3 전원 출력부(15)의 출력전압 VC를 분압하여 제 2 비교기(162)로 출력하고, 제 2 비교기(162)는 상기 저항 R1,R2에서 분압된 기준전압과 상기 저항 R5, R6에서 분압된 전압을 비교하여 저항 R9를 통해 증폭한다.

과전압 인가시 상기 제 1, 2 비교기(161,162)들의 출력이 하이이면 트랜지스터 Q1이 차단되어 제 2 전원 출력부(14)의 출력전압 VB이 저항 R13을 통해 바이어스되어 트랜지스터 Q2가 도통하면 포토 다이오드 PD를 구동한다.

이 포토 다이오드 PD의 구동으로 과전압 제어부(17)의 포토 트랜지스터(PT)는 도통되면 보조 전원 발생부(20)의 전원(Vcc)가 저항 R15에 의하여 바이어스 되어 트랜지스터 Q3이 도통되고, 저항 R16에 의하여 바이어스 되어 트랜지스터 Q4가 도통되어 보조 전원 발생부(20)의 출력전압을 제거한다.

이와 같은 종래기술의 직류 전원장치의 보호회로는 기준전압 설정 및 트랜지스터, 포토 다이오드를 구동하기 위한 별도의 제 2 전원 출력부를 추가하여야 하고, 다른 특정 원인으로 인해 직류 전원장치의 오동작시 제 2 전원 출력부의 출력전압의 변동하면 저항 분배와 제너 다이오드를 이용한 전압 설정부의 기준 전압이 변동되는 문제점이 있다.

그리고, 많은 부품들을 사용하여 구성된 복잡한 과전압 제어부의 구성으로 신뢰성이 적고, 비교적 고가인 문제점이 있다.

또한, 다른 특정 원인에 의해 보호회로의 동작으로 직류전원 공급장치가 정지한 후 제 2 전원 출력부의 출력전압이 기준전압 이하가 되면 장치가 재구동하여 원인이 제거되지 않았다면 보호회로의 동작을 반복하게 되어 부하에 악영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.

그리고, 출력 저전압 상태에 대한 대책이 없고, 이상상태 발생시 사용자가 이상상태를 감지하기 어려운 문제점이 있다.

본 고안은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 과전압 인가시 시스템을 정지시켜 부하를 보호하고, 이상상태를 사용자가 인지하도록 하는 직류 전원장치의 보호회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 직류 전원장치의 보호회로의 특징은 출력전압의 과전압 인가를 감지하는 과전압 감지부와, 출력전압의 저전압 인가를 감지하는 저전압 감지부와, 상기 과전압 감지부와 저전압 감지부의 출력을 전기적으로 절연하는 절연부와, 상기 과전압 감지부에서 과전압이 감지되면 직류전원 공급을 정지시키는 보호신호 발생부와, 상기 보호신호 발생부에서 출력되는 제어신호에 따라 출력전압이 과전압 또는 저전압의 이상상태를 표시하는 이상상태 표시부로 구성됨에 있다.

도 1은 종래기술에 따른 직류전원장치의 보호회로의 구성을 보여주는 회로도

도 2는 도 1의 과전압 검출부와 과전압 제어부 및 래치부의 상세 구성을 보여주는 회로도

도 3은 본 고안에 따른 직류 전원장치의 구성을 보여주는 블록도

도 4는 단일 출력의 경우 도 3의 보로회로의 상세 구성을 설명하기 위한 회로도

도 5는 다출력의 경우 일 실시예로 도 3의 보호회로의 상세 구성을 설명하기 위한 회로도

도 6은 다출력의 경우 다른 실시예로 도 3의 보호회로의 상세 구성을 설명하기 위한 회로도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 입력 필터부 12 : 트랜스 포머

13, 14 : 전원 출력부 18 :보상 및 절연부

19 : 펄스폭 제어부 20 : 보조 전원 발생부

31 : 보호 회로부 311 : 과전압 감지부

312 : 저전압 감지부 313 : 절연부

314 : 보호신호 발생부 315 : 이상상태 표시부

이하, 본 고안에 따른 직류 전원장치의 보호회로를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 직류 전원장치의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 4는 단일 출력의 경우 도 3의 보로회로의 상세 구성을 설명하기 위한 회로도이고, 도 5는 다출력의 경우 일 실시예로 도 3의 보호회로의 상세 구성을 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 다출력의 경우 다른 실시예로 도 3의 보호회로의 상세 구성을 설명하기 위한 회로도이다.

본 고안에 따른 직류 전원장치는 도 3과 같이 도 1의 종래기술과 동일한 입력 필터부(11)와, 트랜스 포머(12)와, 제 1, 2 전원 출력부(13,14)와, 보상 및 절연부(18)와, 펄스폭 제어부(19)와, 보조 전원 발생부(20)와, 본 고안인 보호 회로부(31)로 구성된다.

이 보호 회로부(31)는 도 4와 도 5 및 도 6과 같이 출력전압과 접지간에 직렬로 연결된 R8과 R9와 이에 병렬 연결되는 R7과 포토 커플러(PC)2와 상기 R8과 R9사이에 바이어스된 TL431(U1)와 상기 R8과 R9사이와 TL431(U1)와 PC2 사이에 연결된 커패시터(C)1로 이루어져 출력전압의 과전압 인가를 감지하는 과전압 감지부(311)와, 상기 R8과 R9에 병렬 연결된 제너 다이오드(ZD)2와 포토 커플러(PC)1와 저항 R10으로 이루어져 출력전압의 저전압 인가를 감지하는 저전압 감지부(312)와, 과전압 감지부(311)와 저전압 감지부(312)의 출력을 절연하는 절연부(313)와, 전원 전압(Vcc)에 직렬 연결되는 R1과 PC1과 PC2와 R5와 이에 병렬 연결되는 R2와 상기 PC2의 상태에 따라 턴-온되는 사이리스터(SCR)1와 R4와 상기 PC1의 출력에 병렬 연결되어 PC2의 차단시 분압하는 R3로 이루어져 과전압 감지부(311)에서 과전압이 감지되면 직류전원 공급을 정지시키는 보호신호 발생부(314)와, 상기 R3와 병렬 연결되어 분압된 전압이 애노드에 인가되어 제너 전압값에 따라 도통하는 제너 다이오드(ZD)1와 상기 ZD1의 출력에 따라 전원전압을 도통하는 트랜지스터(Q)1과 이 Q1의 출력에 발광하는 레이저 다이오드(LED)1와 분압하는 R6로 이루어져 보호신호 발생부(314)에서 출력되는 제어신호에 따라 출력전압이 과전압 또는 저전압의 이상상태를 표시하는 이상상태 표시부(315)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 직류 전원장치의 보호회로의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

종래기술과 동일한 입력 필터부(11)와, 트랜스 포머(12)와, 제 1, 2 전원 출력부(13,14)와, 보상 및 절연부(18)와, 펄스폭 제어부(19)와, 보조 전원 발생부(20)의 동작은 생략하고, 본 고안인 보호 회로부(31)를 설명한다.

먼저, 보호 회로부(31)가 단일 출력의 경우 도 4와 같이 트랜스 포머(12)의 2차측에 구성된 과전압 감지부(311)는 출력전압(Vo)을 분배 저항 R8, R9를 통해 원하는 설정값이 과전압 인가시 TL431 등으로 구성할 수 있는 정전압 기준(U1)로 설정된다.

이 기준값보다 전압이 커지면 정전압 기준(U1)에 내장된 트랜지스터가 도통되어 PC2의 다이오드에 전류가 흐르고, PC2의 트랜지스터를 도통시킨다. 이때 저항 R7은 PC2의 다이오드에 적정한 전류가 흐르도록 설정한다.

또한, 저전압 감지부(312)는 Vo이 ZD2에 설정된 기준전압보다 높으면 트랜지스터가 PC1의 다이오드에 전류가 흐르고 PC1의 트랜지스터를 도통시키고, 저전압 인가시 출력전압이 ZD2로 설정된 기준전압보다 낮아지면 PC1이 차단된다. 이때 저항 R10은 PC1의 다이오드에 적정한 전류가 흐르도록 한다.

절연부(313)는 포토커플러로 구성되며 각각의 포토커플러의 다이오드와 트랜지스터가 전기적으로 절연되어 있다.

보호신호 발생부(314)는 정상 운용상태에서 PC2의 트랜지스터가 차단 상태이므로 SCR1의 게이트가 차단되어 펄스폭 제어부(19)에 보호신호가 인가되지 않는다.

부하에 과전압이 인가되면 과전압 감지부(311)에 의해 PC2의 트랜지스터가 도통되어 SCR1의 게이트에 R1과 R5에 의해 분배된 전압이 인가된다.

그러면 SCR1은 턴온되어 R2와 R4에 의해 분배된 전압이 펄스폭 제어부(19)에 인가되어 전원전압이 제거될 때까지 동작을 정지시킨다.

이때 각 저항들 즉, R1,R5 및 R2,R4은 분배저항으로 전원전압을 적절히 분배하여 적정전압을 SCR1의 게이트와 펄스폭 제어부(19)에 인가되도록 설정하고 PC1, PC2와 SCR1에 적절한 전류가 흐르도록 설정한다.

그리고, 출력전압이 정상상태이면 PC1의 트랜지스터는 도통되고 PC2의 트랜지스터는 차단상태이므로 저항 R1, R3에 의해 분압된 전압(Va)이 이상상태 표시부(315)의 ZD1의 애노드에 인가된다.

전원전압과 상기 분배된 전압 Va의 차보다 큰 제너 전압값을 가진 ZD1를 설정하면 Q1이 차단되어 LED1은 켜지지 않는다.

한편, 과전압 인가시 과전압 감지부(311)에 의해 PC2의 트랜지스터가 도통되면 전원전압과 R1, R5에 의해 분배된 전압 Va의 차가 ZD1의 제너 전압값보다 커지면 Q1가 도통되어 LED1은 켜진다. 이때 R1, R3, R5의 비와 ZD1의 제너 전압값을 적절히 설정야 한다.

저전압 인가시 저전압 감지부(312)에 의해 PC1의 트랜지스터가 차단되면 ZD1의 애노드의 전위 Va가 로우가 되어 Q1이 도통되어 LED1은 켜진다. 저항 R6은 Q1와 LED1에 적절한 전류가 흐르도록 설정한다.

또한, 도 5와 같은 다출력 전원장치의 경우 각 출력전압의 크기가 같으면 각 출력 Vo-1, Vo-2에 다이오드 D2, D3만 추가하여 간단한 보호회로를 구성할 수 있고, 이때의 보호회로의 동작은 도 4와 동일하다.

그리고, 각 출력전압의 크기가 다르면 도 6과 같이 각 출력 Vo-1, Vo-2에 다이오드 D2, D3와 분배저항 R1 및 저전압 감지 제너 다이오드 ZD3를 추가하여 간단히 보호회로를 구성할 수 있고, 이때의 보호회로의 동작도 도 4와 동일하다.

본 고안에 따른 직류 전원장치의 보호회로는 절연형 직류전원 공급장치에 적용하여 전기적 절연을 유지하면서 부하에 과전압 인가시 과전압 감지회로가 이를 인지하여 보호신호를 발생하여 펄스폭 제어부의 동작을 정지시켜 전원 공급장치를 보호하고, 과전압 상태 표시로 사용자가 과전압 상태를 인지하도록 하고 저전압 인가시는 저전압 감지회로가 동작하여 이상상태만 표시하고 이상원인이 제거되면 정상동작하는 효과가 있다.

또한, 간단한 하드웨어의 추가로 다출력의 전원장치에서도 적용이 용이한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 직류 전원장치에 있어서,

   출력전압의 과전압 인가를 감지하는 과전압 감지부와,

   출력전압의 저전압 인가를 감지하는 저전압 감지부와,

   상기 과전압 감지부와 저전압 감지부의 출력을 전기적으로 절연하는 절연부와,

   상기 과전압 감지부에서 과전압이 감지되면 직류전원 공급을 정지시키는 보호신호 발생부와,

   상기 보호신호 발생부에서 출력되는 제어신호에 따라 출력전압이 과전압 또는 저전압의 이상상태를 표시하는 이상상태 표시부로 구성됨을 특징으로 하는 직류 전원장치의 보호회로.