KR19990070322A - 전원공급장치의 전류제한회로 - Google Patents

Abstract

출력단에서 발생되는 과전류를 감지하고, 상기 과전류가 감지되면 전원공급회로를 일시 차단함으로써 안정된 출력전압을 발생시키는 전원공급장치의 전류제한회로를 제공하기 위하여, 입력전원이 제 1 권선으로 인가되고, 상기 인가된 입력전원을 제 2 권선과 제 3 권선으로 유기시키는 변압부와, 상기 변압부로 인가된 입력전원을 스위칭하는 스위치와, 상기 스위치가 펄스폭 제어되도록 제어하는 제어부와, 상기 변압부의 제 2 권선에서의 출력을 정류하고 평활하여 출력전압을 발생시키고, 상기 출력전압을 감지하는 출력부 그리고 상기 출력부에서 감지된 전압과, 상기 변압부의 제 3 권선으로 유기된 전압을 정류 및 평활하여 상기 제어부의 전원단으로 인가하는 감지부로 구성되는 것이다.

Description

전원공급장치의 전류제한회로

본 발명은 전원공급장치의 전류제한회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원공급장치의 출력에서 단시간 동안에 과전류가 발생되는 경우에 이를 감지하여 순간적으로 상기 과전류가 차단되도록 스위칭되는 전원공급장치의 전류제한회로에 관한 것이다.

일반적으로 절환모드 전원공급장치(SMPS; Switch Mode Power Supply)는 연결된 장치에서 요구되는 전압이 발생되는 출력단에서 과전압 또는 과전류가 발생되면, 상기 전원공급장치의 출력단에 연결되어서 출력되는 전원에 의하여 동작되는 장치에 상기 과전압 또는 과전류에 의한 소손 또는 감전 등과 같은 문제를 방지하기 위하여, 상기 과전류 및 과전압으로부터 장치 또는 전원공급장치가 보호되도록 상기 과전압 또는 과전류를 차단시키는 보호회로가 구비된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전원공급장치의 과전류 보호회로도이다.

종래 기술에 따른 전원공급장치의 과전류 보호회로는, 입력전원(Vi)이 제 1 권선(N1)으로 인가되고, 상기 인가된 입력전원(Vi)을 제 2 권선(N2)으로 유기시키는 변압부(T)와, 상기 변압부(T)로 인가된 입력전원(Vi)을 스위칭하는 스위치(Q)와, 상기 스위치(Q)가 펄스폭 제어되도록 제어하는 제어부(10) 그리고 상기 변압부(T)의 제 2 권선(N2)에서의 출력을 정류하고 평활하여 출력전압(Vo)을 발생시키는 출력부(20)로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 전원공급장치의 과전류 보호회로는, 제 1 권선(N1)을 통하여 입력전원(Vi)이 스위치(Q)로 인가되고, 상기 스위치(Q)로 인가된 입력전원(Vi)이 펄스폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation)되도록 제어부(10)에 의하여 스위칭되고, 상기 스위칭된 전원이 변압부(T)의 제 2 권선(N2)을 통하여 출력부(20)로 인가되어서 정류 및 평활되며, 이에 따라서 안정된 출력전압(Vo)이 발생된다.

그리고, 상기 제어부(10)는 출력부(20)에서 출력되는 출력전압(Vo)의 상태를 감지하고, 감지된 출력전압이 정격보다 크면 적게 되도록 또한 감지된 출력전압이 정격보다 적으면 크게 되도록 스위치(Q)를 펄스폭 변조로 스위칭한다.

또한, 상기 스위치(Q)를 통하여 흐르는 전압이 출력단에 연결되는 장치에 의하거나, 전원공급회로의 내부적인 문제에 의하여 정격보다 크게 되는 과전압 또는 과전류로 되는 경우에는, 상기 스위치(Q)와 접지 사이에 연결된 저항(R)에 큰 전위가 발생되고, 펄스폭 변조 집적회로인 제어부(10)의 전압감지단(S)에는 큰 전위가 공급되며. 이에 따라서 상기 제어부(10)는 스위치(Q)를 오프시켜서 차단되도록 동작되어서 상기 과전압 또는 과전류로부터 전원공급회로가 안정적으로 동작되도록 제어한다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에 따른 전원공급장치에서는, 출력전압(Vo)이 단락되어서 과전류가 발생되어도, 전류감지단(S)을 통하여 제어부(10)로 인가되는 전압은 설정된 과전압 또는 과전류의 한계점에 도달할 때까지 계속 인가되며, 이에 따라서 제어부(10)가 스위치(Q)를 스위칭하기 때문에 상기 과전류가 계속 발생된다. 즉, 스위치(Q)가 온되고, 저항(R)에 과전압이 인가되면, 제어부(10)의 전압감지단(S)에 상기 과전압에 의한 전압이 인가되고, 이에 따라서 스위치(Q)가 펄스폭 변조로 제어되는 듀티(Duty)가 줄어들며, 상기 과전압이 저감된다.

그러나, 상기 과전압은 저감되지만 과전류는 계속 발생되기 때문에, 상기 과전류가 출력회로에서의 소자의 정격을 넘게 되고, 이에 따라서 출력회로의 소자에 손상을 입히는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 발명의 주된 목적은, 출력단에서 발생되는 과전류를 감지하고, 상기 과전류가 감지되면 전원공급회로를 일시 차단함으로써 안정된 출력전압을 발생시키는 전원공급장치의 전류제한회로를 제공하기 위함이다.

도 1은 종래 기술에 따른 전원공급장치의 과전류 보호회로도,

도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 전류제한회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어부 20 : 출력부

30 : 감지부 31 : 제한부

33 : 전원공급부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 입력전원이 제 1 권선으로 인가되고, 상기 인가된 입력전원을 제 2 권선과 제 3 권선으로 유기시키는 변압부와, 상기 변압부로 인가된 입력전원을 스위칭하는 스위치와, 상기 스위치가 펄스폭 제어되도록 제어하는 제어부와, 상기 변압부의 제 2 권선에서의 출력을 정류하고 평활하여 출력전압을 발생시키고, 상기 출력전압을 감지하는 출력부 그리고 상기 출력부에서 감지된 전압과, 상기 변압부의 제 3 권선으로 유기된 전압을 정류 및 평활하여 상기 제어부의 전원단으로 인가하는 감지부로 구성되는 점에 있다.

이하 첨부도면에 의하여 본 발명에 따른 전원공급장치의 전류제한회로의 바람직한 일실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 전류제한회로도이다.

본 발명에 따른 전원공급장치의 전류제한회로는, 입력전원(Vi)이 제 1 권선(N1)으로 인가되고, 상기 인가된 입력전원(Vi)을 제 2 권선(N2)과 제 3 권선(N3)으로 유기시키는 변압부(T)와, 상기 변압부(T)로 인가된 입력전원(Vi)을 스위칭하는 스위치(Q)와, 상기 스위치(Q)가 펄스폭 제어되도록 제어하는 제어부(10)와, 상기 변압부(T)의 제 2 권선(N2)에서의 출력을 정류하고 평활하여 출력전압(Vo)을 발생시키고, 상기 출력전압(Vo)을 감지하는 출력부(20)와, 상기 출력부(20)에서 감지된 전압과, 상기 변압부(T)의 제 3 권선(N3)으로 유기된 전압을 정류 및 평활하여 상기 제어부(10)의 전원(Vcc)단으로 인가하는 감지부(30)로 구성된다.

상기 감지부(30)는 상기 변압부(T)의 제 3 권선(N3)으로 유기된 전압이 정류되는 전원공급부(33) 그리고 상기 출력부(20)에서 감지된 전류가 유기되어서 완충되고, 상기 전원공급부(33)의 출력이 평활되는 제한부(31)로 구성된다.

상기 제한부(31)는 상기 출력부(20)에서 감지된 전류가 유기되는 제 2 커플인덕터(Coupled Inductor)(L2)와, 상기 제 2 커플인덕터(L2)에 직렬로 연결되는 인덕터(L3) 그리고 상기 인덕터(L3) 출력에 병렬로 연결되는 제 2 콘덴서(C2)로 구성된다.

상기 전원공급부(33)는 상기 변압부(T)의 제 3 권선(N3)의 출력이 정류되도록 직렬로 연결되는 제 2 다이오드(D2) 그리고 상기 제 2 다이오드(D2)에 병렬로 캐소우드가 공통 연결되는 제 3 다이오드(D3)로 구성된다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태에 대해서 설명한다.

입력전원(Vi)이 제어부(10)에 의하여 펄스폭 변조되도록 제어되는 스위치(Q)에 의하여 스위칭되고, 이에 따라서 변압부(T)의 제 1 권선(N1)과 제 2 권선(N2)을 통하여 출력부(20)로 인가되며, 상기 출력부(20)에서 정류 및 평활되어서 출력전압(Vo)으로 발생된다.

또한, 상기 변압부(T)의 제 1 권선(N1)으로 인가된 입력전압(Vi)은 변압부(T)의 제 3 권선(N3)으로 유기되고, 상기 제 3 권선(N3)의 출력이 정류되도록 캐소우드가 공통으로 직병렬 연결되는 상기 전원공급부(33)의 제 2 및 제 3 다이오드(D2)(D3)에서 정류되며, 공통으로 연결되는 캐소우드 출력이 제한부(31)의 직렬로 연결되는 제 2 커플인덕터(L2)와 인덕터(L3)의 일단에 연결되고, 그리고 상기 직렬로 연결되는 제 2 커플인덕터(L2)와 인덕터(L3)의 타단에서 병렬로 연결되는 제 2 콘덴서(C2)에서 평활된다. 즉, 전원공급부(33)의 출력이 상기 제한부(31)의 제 2 커플인덕터(L2), 인덕터(L3)와 제 2 콘덴서(C2)에 의하여 평활됨으로써, 펄스폭변조 집적회로인 제어부(10)의 전원단(Vcc)에는 안정된 전원(Vcc)이 인가된다.

그리고, 전원(Vcc)이 인가되는 제어부(10)는 스위치(Q)와 접지 사이에서 구비되는 저항(R)에 과전압이 걸리면, 상기 과전압을 전압감지단(S)에서 감지하여 출력전압을 제어하지만 정격전압이 차단되기까지는 소정의 시간이 소요되기 때문에 과전류가 효과적으로 차단되지 않는다.

또한, 변압부(T)의 제 2 권선(N2)에서의 출력을 정류하기 위하여 캐소우드가 서로 공통으로 연결되는 다이오드(D1)의 출력이 제 1 커플인덕터(L1)와 제 1 콘덴서(C1)에 의하여 평활되는데, 상기 제 1 커플인덕터(L1)와 제 2 커플인덕터(L2)는 하나의 인덕터이지만 설명의 편의를 위하여 제 1 그리고 제 2 커플인덕터(L1)(L2)로 구분된다.

그런데, 전원공급회로의 자체 문제 또는 출력전압(Vo)에 연결되는 도시되지 않은 장치에 의하여 상기 제 1 커플인덕터(L1)에 과전류가 인가되면, 상기 과전류는 연결된 제 2 커플인덕터(L2)를 통하여 인덕터(L3)로 인가되는데, 과전류가 발생되는 초기에 상기 제 2 커플인덕터(L2)와 인덕터(L3)를 흐르는 과전류는 일순간 제한되어서 차단된다.

즉, 상기 과전류가 인가되는 초기에 상기 인덕터(L3)가 에너지를 보유하여 상기 과전류를 제한하기 때문에, 입력이 증대되는 인덕터(L3)에서 제어부(10)로 인가되는 출력은 일시적으로 오히려 감소하게 된다.

그래서, 상기 일시적으로 감소되는 인덕터(L3)에서의 출력은 제어부(10)의 전원단(Vcc)으로 인가되는 5볼트의 전원을 낮추게 되고, 이에 따라서 제어부(10)가 단시간 동안 동작이 정지되기 때문에, 상기 제어부(10)에 의하여 스위치(Q)의 동작이 오프되어서 상기 과전류가 차단되도록 동작된다.

따라서, 상기 출력전압(Vo)이 발생되는 출력회로에서의 과전류가 감지부(30)의 인덕터(L3)에서의 순간전압 강하에 의하여 제어부(10)가 일시 동작이 정지되기 때문에 일시적으로 발생되는 과전류에 의하여 영향을 받지않도록 과전류 보호회로로서 동작함으로써, 전원공급회로가 안정적으로 동작된다.

결론적으로, 정상적인 출력이 발생되는 경우에는 전원공급부(33)에서 출력되는 전압이 제한부(31)에서 평활되어서 제어부(10)로 인가되지만, 출력부(20)의 인덕터(L1)에 과전류가 흐르는 비정상적인 경우에는 제한부(31)로 인가되는 상기 과전류에 의하여 제어부(10)로 전원이 인가되지 않기 때문에 전원공급회로가 과전류로부터 보호되도록 동작된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전원공급장치의 전류제한회로는, 출력단에서 발생되는 과전류를 감지하고, 상기 과전류가 감지되면 이를 인덕터의 특성을 이용하여 제한하며, 이에 따라서 제어부에 의하여 제어되는 스위치를 일시 정지시킴으로써, 상기 과전류가 차단되기 때문에 회로소자의 손상이 방지되어 과전류 보호회로로서 동작되는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (3)

1. 입력전원이 제 1 권선으로 인가되고, 상기 인가된 입력전원을 제 2 권선과 제 3 권선으로 유기시키는 변압부; 상기 변압부로 인가된 입력전원을 스위칭하는 스위치; 상기 스위치가 펄스폭 제어되도록 제어하는 제어부; 상기 변압부의 제 2 권선에서의 출력을 정류하고 평활하여 출력전압을 발생시키고, 상기 출력전압을 감지하는 출력부; 그리고 상기 출력부에서 감지된 전압과, 상기 변압부의 제 3 권선으로 유기된 전압을 정류 및 평활하여 상기 제어부의 전원단으로 인가하는 감지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 전류제한회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지부는 상기 변압부의 제 3 권선으로 유기된 전압이 정류되는 전원공급부; 그리고 상기 출력부에서 감지된 전류가 유기되어서 완충되고, 상기 전원공급부의 출력이 평활되는 제한부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 전류제한회로.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제한부는 상기 출력부에서 감지된 전류가 유기되는 제 2 커플인덕터; 상기 제 2 커플인덕터에 직렬로 연결되는 인덕터; 그리고 상기 인덕터 출력에 병렬로 연결되는 제 2 콘덴서로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 전류제한회로.