KR19990052741A - 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초기 전원 온시 소비전류를 조절하여 초기 전원을 안정화시킨 후 모니터의 각 회로에 공급하도록 되어진 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로에 관한 것으로서, 본 발명의 회로는, 마이콤으로 제공되는 5V 구동전압을 생성하기 위한 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제1트랜지스터; 상기 제1트랜지스터가 턴 온되면 베이스단으로 하이 레벨이 인가되어 턴 온되도록 바이어스된 제2트랜지스터; 및 상기 제2트랜지스터가 턴 온되고 상기 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제3트랜지스터로 구성되어, 상기 제2트랜지스터와 제3트랜지스터가 턴 온되면 제2트랜지스터와 제3트랜지스터를 통해 제1직류 전압 선로와 제2직류 전압 선로가 접속되도록 한다.

따라서 본 발명의 회로는, 모니터의 초기 전원 온시 마이콤으로 구동전압을 제공하는 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 제1직류 전압 선로로부터 제2직류 전압 선로로 전류가 공급되도록 함과 아울러 제1직류 전압의 변동을 전압 궤환부를 이용하여 안정화함으로써, 제2직류 전압의 안정화가 신속하게 이루어지고 모니터의 시동을 원활하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Description

모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로 ( A circuit for stabilizing power of the first stage in a monitor's SMPS )

본 발명은 모니터의 스위칭 전원회로에 관한 것으로서, 특히 초기 전원 온시 소비전류를 조절하여 초기 전원을 안정화시킨 후 모니터의 각 회로에 공급하도록 되어진 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로에 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 전압이 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.

도 1은 일반적인 종래의 스위칭 전원회로(SMPS)를 도시하고 있는 바, 이는 직류 전원 공급부(110)와, 변압기(120)와, 파워 트랜지스터(130)와, 제어 IC(140)와, 출력부(150)와, 전압 궤환부(160)와, 과전류 검출부(170)로 구성되어 있다.

도 1을 참조하여 일반적인 스위칭 전원(SMPS)의 회로 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류전원이 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(140)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 정류되어 돌입전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류 전압(Vi)으로 변환된 후, 변압기(120)의 1차측 권선에 인가된다. 이와 동시에 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 정류 전압은 제어 IC(140)의 구동전압(Vcc)에 저항(Rg)을 통해 인가되어 제어 IC(140)를 동작시키게 되고, 상기 제어 IC(140)로부터 출력된 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(130)가 온/오프(ON/OFF)된다.

즉, 직류 전압(Vi)이 인가되면, 캐패시터(C5)에 직류 전압(Vi)이 충전됨에 따라 제어 IC(140)의 공급 전원(Vcc)이 기동 전압에 도달하게 되어, 제어 IC(140)가 작동되어 PWM 제어신호를 발생하고, 이 PWM 제어신호에 의해 파워 트랜지스터(130)가 온/오프된다. 파워 트랜지스터(130)가 제어 IC(140)내의 발진기 주기에 따라 일정 시간동안 '온' 상태를 유지하다 '오프' 상태로 천이하면, 변압기(120)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.

이때, 변압기(120)는 상기 PWM 제어신호에 의해 2차측 권선에서 요구되는 교류 전압(Vs,Vsm,Vsn)을 출력하게 된다. 이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(120)의 2차측 권선에서 출력된 교류 전압(Vs,Vsm,Vsn)은 출력부(150)를 통하여 다시 직류 전압(Vo,Vom,Von)으로 변환된다. 즉, 출력부(150)에 입력된 교류 전압(Vs,Vsm,Vsn)은 정류 다이오드(D2,D3,D4)와 평활 캐패시터(C6,C7,C8)에 의해서 직류 전압(Vo,Vom,Von)으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.

그러나, 출력부(150)를 통해 출력된 직류 전압(Vo,Vom,Von)이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원회로의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 출력부(150)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해 스위칭 전원회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 궤환부(160)를 구비하고 있다.

이를 보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원 전압(Vo)은 포토 커플러(PC1, PC2)와 KA431 집적회로(161)로 구성된 전압 궤환부(160)에 의해 감지되며, 이 감지신호는 제어 IC(140)의 피드백단으로 입력된다. 즉, 변압기(120)의 2차측 권선에 인가되는 전압에 따라 KA431 집적회로(161)의 레퍼런스단자(R)로 인가되는 전압이 가변되고, 이로 인해 상기 KA431 집적회로(161)의 캐소드단 전압이 가변되면서 포토 커플러의 발광부(PC1)에 흐르는 전류의 양을 제어된다.

예컨대, 상기 출력부(150)로부터 출력되는 전원 전압(Vo)이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 KA431 집적회로(161)의 레퍼런스단자(R)로 인가되는 전압이 상승되어 KA431 집적회로(161)의 캐소드단(K)과 애노드단(A)이 단락되면서 상기 KA431 집적회로(161)의 캐소드단(K) 전압이 낮아지게 되는 바, 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

이때, 포토 커플러의 수광부(PC2)에서는 많은 빛을 수광하여 이 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 제어 IC(140)의 피드백단으로 출력하는데, 제어 IC(140)의 피드백단에 인가되는 피드백 전압이 증가하고, 이에 따라 제어 IC(140)는 온 타임이 짧은 PWM 제어신호를 출력한다. 즉, 파워 트랜지스터(130)의 온 타임이 짧아지게 되는 것이다.

이와 같이 파워 트랜지스터(130)의 온 타임이 짧아짐에 따라 변압기(120)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력(Vs,Vsm,Vsn)이 낮아지고, 이로 인해 SMPS로부터 출력되는 직류 전압(Vo,Vom,Von)이 일정 전압으로 유지되면서 모니터의 각 회로 등에 공급된다.

이때, 제어 IC(140)는 과전류 검출부(170)를 통해 파워 트랜지스터(130)로 흐르는 전류를 검출하여, 검출된 전류량에 따라 PWM 제어신호의 듀티비를 제어하는 동시에, 일정 레벨 이상의 과전류가 검출되면 파워 트랜지스터(130)를 강제로 턴 오프시킨다. 즉, 파워 트랜지스터(130)에 흐르는 전류를 과전류 감지 저항(R5)을 통해 감지하는데, 이 저항(R5)에 인가되는 전압을 저역 통과 필터(Low Pass Filter : R6,C9)를 통해 필터링한 후, 제어 IC(140)의 과전류 검출단(Isen)에 공급한다. 제어 IC(140)는 상기와 같은 과정을 통해 입력되는 과전류 검출신호에 따라 PWM 제어신호의 듀티비를 제어한다.

또한, 모니터의 수평, 수직 편향회로로 제공되는 구동전원과 마이콤으로 제공되는 구동전원은 직류 전압(Von)을 통해 얻을 수 있는데, 직류 전압(Von, 통상 15V 정도이다)이 12V출력용 레귤레이터(181)를 통해 12V로 안정화된 후 편향회로로 공급되고 5V출력용 레귤레이터(182)를 통해 5V로 안정화된 후 마이콤으로 공급된다.

그러나, 모니터의 초기 전원 온시 SMPS가 안정화되지 않은 상태에서 편향회로에서 대량의 전류가 소비되면 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 정상 상태로 상승하였던 직류 전압(Von)이 급격하게 낮아지면서 마이콤으로 인가되는 구동전압이 4.3V 이하로 낮아지게 되고, 이로써 마이콤이 리셋되어 원활한 모니터 시동이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모니터의 초기 전원 온시 직류 전압(Von)이 설정 전압 이하로 낮아지면 전압 궤환부가 전압 변동을 센싱하는 직류 전압(Vo) 선로로부터 직류 전압(Von) 선로측으로 전류가 공급되도록 하는 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회로는, 직류전원 공급부에서 출력되는 직류전압을 입력받아 유도 기전력을 발생하는 변압기와, 피드백 전압에 따라 파워 트랜지스터를 PWM 제어하는 제어 IC와, 상기 변압기의 2차측 권선으로부터 출력되는 제1직류 전압을 감지하여 상기 제어 IC로 피드백 전압을 공급하는 전압 궤환부를 포함하며 구성된 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서, 마이콤으로 제공되는 5V 구동전압을 생성하기 위한 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제1트랜지스터; 상기 제1트랜지스터가 턴 온되면 베이스단으로 하이 레벨이 인가되어 턴 온되도록 바이어스된 제2트랜지스터; 및 상기 제2트랜지스터가 턴 온되고 상기 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제3트랜지스터로 구성되어, 상기 제2트랜지스터와 제3트랜지스터가 턴 온되면 제2트랜지스터와 제3트랜지스터를 통해 제1직류 전압 선로와 제2직류 전압 선로가 접속되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 모니터의 스위칭 전원회로를 도시한 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 초기전원 안정화부가 포함된 모니터의 스위칭 전원회로를 도시한 회로도,

도 3은 종래기술의 문제점과 본 발명의 효과를 명시하는 신호 파형도이다.

* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭

110: 직류 전원 공급부 120: 변압기

130: 파워 트랜지스터 140: 제어 IC

150: 출력부 160: 전압 궤환부

170: 과전류 검출부 181,182: 레귤레이터

200: 전원 안정화부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 초기전원 안정화회로가 적용된 모니터의 전원회로를 도시하고 있는 바, 이는 직류전원 공급부(110)에서 출력되는 직류 전압(Vi)을 입력받아 유도 기전력(Vs,Vsm,Vsn)을 발생하는 변압기(120)와, 피드백 전압(Vfb)에 따라 파워 트랜지스터(130)를 PWM 제어하는 제어 IC(140)와, 변압기(120)의 2차측 권선으로부터 출력되는 제1직류 전압(Vo)을 감지하여 제어 IC(140)로 피드백 전압(Vfb)을 공급하는 전압 궤환부(160), 및 전원 안정화부(200)로 구성되어 있다.

여기서, 전원 안정화부(200)는 마이콤으로 제공되는 5V 구동전압을 생성하기 위한 제2직류 전압(Von)이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제1트랜지스터(Q21)와, 이 제1트랜지스터(Q21)가 턴 온되면 베이스단으로 하이 레벨이 인가되어 턴 온되도록 바이어스된 제2트랜지스터(Q22)와, 이 제2트랜지스터(Q22)가 턴 온되고 제2직류 전압(Von)이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제3트랜지스터(Q23)로 구성된다.

이를 상세하게 설명하면, 제1트랜지스터(Q21)의 베이스단은 저항(R23)을 통해 제2직류 전압(Von) 선로와 접속되고, 에미터단은 제1트랜지스터(Q21)가 턴 온되기 위한 설정 전압을 제공하는 제1설정전압 제공수단과 접속되며, 콜랙터단은 제2트랜지스터(Q22)의 베이스단과 접속된다. 제2트랜지스터(Q22)의 콜랙터단은 저항(R25)을 통해 제1직류 전압(Vo) 선로와 접속되고, 에미터단은 제3트랜지스터(Q23)의 에미터단과 접속된다.

또한, 제3트랜지스터(Q23)의 베이스단은 저항(R24)을 통해 제2직류 전압(Von) 선로와 접속되고, 에미터단은 제3트랜지스터(Q23)가 턴 온되기 위한 설정 전압을 제공하는 제2설정전압 제공수단이 접속되며, 콜랙터단은 다이오드(D21)를 통해 제2직류 전압(Von) 선로와 접속된다. 제1트랜지스터(Q21)와 제3트랜지스터(Q23)는 pnp형 트랜지스터이고, 제2트랜지스터(Q22)는 npn형 트랜지스터이다.

여기서, 제1설정전압 제공수단은 제1직류 전압(Vo)을 분압하는 제1분압저항(R21) 및 제2분압저항(R22)과, 제2분압저항(R22)에 인가되는 전압을 제너전압으로 설정하여 제1트랜지스터(Q21)의 에미터단으로 제공하는 제1제너다이오드(ZD21)로 구성된다. 제2설정전압 제공수단은 제3트랜지스터(Q23)의 에미터단 전압을 제너전압으로 설정하는 제2제너다이오드(ZD21)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

직류전압 공급부(110)는 100V 혹은 220V의 상용 교류전원을 퓨우즈를 통하여 인가받아 직류 전압(Vi)으로 변환한 후, 변압기(120)의 1차측 권선과 제어 IC(140)의 Vcc단으로 인가하는 바, 이때 제어 IC(140)가 동작되고 제어 IC(140)로부터 출력된 PWM 제어신호에 의해 파워 트랜지스터(130)가 스위칭된다.

모니터의 초기 전원 온시, 변압기(120)의 이차측 권선으로부터 출력되는 직류 전압이 안정화될 때까지 제어 IC(140)는 매우 짧은 온 타임을 가지는 PWM 제어신호를 출력하는데, 전원 공급이 안정화되기 전에 편향회로가 구동되면서 편향회로에서 소비되는 전류가 많아지면 정상적인 전압으로 상승하였던 제2직류 전압(Von)이 낮아지게 된다.

이 제2직류 전압(Von)이 제1제너다이오드(ZD21)의 설정전압보다 낮아지면 제1트랜지스터(Q21)가 턴 온되는데, 제1제너다이오드(ZD21)의 제너전압을 14V로 설정하였다고 가정하면 제2직류 전압(Von)이 13.3V 이하로 낮아지면 제1트랜지스터(Q21)가 턴 온된다. 이 제1트랜지스터(Q21)가 턴 온되면 제2트랜지스터(Q22)의 베이스단으로 하이 레벨이 인가되어 제2트랜지스터(Q22)가 턴 온되고, 순차적으로 제3트랜지스터(Q23) 또한 턴 온된다.

이와 같이 제2트랜지스터(Q22)와 제3트랜지스터(Q23)가 턴 온되면 저항(R25), 제2트랜지스터(Q22), 제3트랜지스터(Q23) 및 다이오드(D21)를 통해 제1직류 전압(Vo) 선로를 흐르는 전류가 제2직류 전압(Von) 선로측으로 공급된다. 따라서, 제2직류 전압(Von)은 다시 정상적으로 상승되어 도 3의 (b)와 같은 신호 파형을 가지게 된다.

이때, 제1직류 전압(Vo) 선로의 전류가 제2직류 전압(Von) 선로측으로 공급되면 제1직류 전압(Vo)이 낮아지게 되는데, 이는 전압 궤환부(160)에서 감지하여 제1직류 전압을 안정화한다. 즉, 제1직류 전압(Vo)이 낮아지면, KA431 집적회로(161)의 레퍼런스단자(R) 전압이 낮아지게 되는데 이때, 이 KA431 집적회로(161)는 캐소드단(K)으로 높은 전압을 출력한다. 이와 같이 KA431 집적회로(161)의 캐소드단(K) 전압이 높아지면 포토 커플러의 발광부(PC1)로 흐르는 전류의 양이 감소하고, 이로 인해 낮은 전위의 피드백전압(Vfb)이 제어 IC(140)로 인가된다.

이 제어 IC(140)는 피드백전압(Vfb)이 낮아지면 온 타임이 긴 PWM 제어신호를 출력하는데, 파워 트랜지스터(130)의 턴 온기간이 길어지면서 변압기(120)의 이차측 권선을 통해 출력되는 제1직류 전압(Vo) 내지 제2직류 전압(Von)이 상승되면서 안정화된다.

상기와 같은 과정에 의해 제2직류 전압(Von)이 안정화되면, 제1트랜지스터(Q21) 내지 제3트랜지스터(Q23)가 턴 오프되어 제1직류 전압(Vo) 선로에서 제2직류 전압(Von) 선로로 제공되는 전류의 흐름이 차단된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 회로는, 모니터의 초기 전원 온시 마이콤으로 구동전압을 제공하는 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 제1직류 전압 선로로부터 제2직류 전압 선로로 전류가 공급되도록 함과 아울러 제1직류 전압의 변동을 전압 궤환부를 이용하여 안정화함으로써, 제2직류 전압의 안정화가 신속하게 이루어지고 모니터의 시동을 원활하게 행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 직류전원 공급부에서 출력되는 직류전압을 입력받아 유도 기전력을 발생하는 변압기와, 피드백 전압에 따라 파워 트랜지스터를 PWM 제어하는 제어 IC와, 상기 변압기의 2차측 권선으로부터 출력되는 제1직류 전압을 감지하여 상기 제어 IC로 피드백 전압을 공급하는 전압 궤환부를 포함하며 구성된 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서,

   마이콤으로 제공되는 5V 구동전압을 생성하기 위한 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제1트랜지스터;

   상기 제1트랜지스터가 턴 온되면 베이스단으로 하이 레벨이 인가되어 턴 온되도록 바이어스된 제2트랜지스터; 및

   상기 제2트랜지스터가 턴 온되고 상기 제2직류 전압이 설정 전압 이하로 낮아지면 턴 온되도록 바이어스된 제3트랜지스터로 구성되어,

   상기 제2트랜지스터와 제3트랜지스터가 턴 온되면 제2트랜지스터와 제3트랜지스터를 통해 제1직류 전압 선로와 제2직류 전압 선로가 접속되는 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1트랜지스터의 베이스단은 제2직류 전압 선로와 접속되고, 에미터단은 제1트랜지스터가 턴 온되기 위한 설정 전압을 제공하는 제1설정전압 제공수단이 접속되며, 콜랙터단은 제2트랜지스터의 베이스단이 접속되고;

   제2트랜지스터의 콜랙터단은 제1직류 전압 선로와 접속되고, 에미터단은 제3트랜지스터의 에미터단과 접속되며;

   제3트랜지스터의 베이스단은 제2직류 전압 선로와 접속되고, 에미터단은 제3트랜지스터가 턴 온되기 위한 설정 전압을 제공하는 제2설정전압 제공수단이 접속되며, 콜랙터단은 다이오드를 통해 제2직류 전압 선로와 접속되고;

   제1트랜지스터와 제3트랜지스터는 pnp형 트랜지스터이고, 제2트랜지스터는 npn형 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1설정전압 제공수단은 제1직류 전압을 분압하는 제1분압저항 및 제2분압저항과, 제2분압저항에 인가되는 전압을 제너전압으로 설정하여 제1트랜지스터의 에미터단으로 제공하는 제1제너다이오드로 구성되고;

   상기 제2설정전압 제공수단은 제3트랜지스터의 에미터단 전압을 제너전압으로 설정하는 제2제너다이오드인 것을 특징으로 하는 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서 초기전원 안정화회로.