KR20000001892U

KR20000001892U - 스위칭 전원의 다중 귀환 회로

Info

Publication number: KR20000001892U
Application number: KR2019980011698U
Authority: KR
Inventors: 황기봉
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-25

Abstract

본 고안은 스위칭 전원의 다중 귀환 회로에 관한 것으로, 본 고안의 장치는 직류전원 공급부(1)와 ; 변압기(2) ; 파워 트랜지스터(3) ; 입력된 피드백 전압(

V_fb

)에 따라 상기 파워 트랜지스터(3)의 동작을 PWM 제어하는 제어 IC(4) ; 및 상기 변압기(2)의 2차측 권선으로부터 입력된 교류전압(

V_s,V_sm,V_sn

)을 직류 전원전압(

V_o,V_om,V_on

)으로 변환하여 각 회로에 공급하는 출력부(5)로 구성된 스위칭 전원에 있어서, 발광부(PC1)가 소정 전원전압(

V_om

)과 접지 사이에 광학적으로 결합되어 있고, 수광부(PC2)가 소정 전원전압(

V_cc

)과 상기 제어 IC(4)의 피드백 단자에 광학적으로 결합되어 있어, 검출 전압에 의해 발광부(PC1) 및 수광부(PC2)에 흐르는 전류의 양이 제어되어 상기 제어 IC(4)에 피드백 전압(

V_fb

)을 공급하는 포토 커플러(10)와 ; 상기 출력부(5)로부터 출력된 다수개의 전원전압(

V_o,V_om,V_on

)을 각각 검출하여, 상기 다수개의 검출된 전압을 각각 상기 포토 커플러(10)에 공급하는 전압 검출부(20)가 더 구비되어 있어, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 다수개의 전원전압을 각각 검출하여, 그중 어느 하나가 과전압일 경우 제어 IC에 피드백 전압을 전송하므로써, 어떤 전원전압 공급 라인에 과부하가 발생하더라도 스위칭 전원회로(SMPS)가 신속하게 대처한다는 데 그 효과가 있다.

Description

스위칭 전원의 다중 귀환 회로( A multi-feedback circuit of a SMPS in a monitor)

본 고안은 스위칭 전원의 다중 귀환 회로에 관한 것으로, 특히 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 다수개의 전원전압을 검출하여 그중 어느 하나가 과전압일 경우 제어 IC에 피드백 전압을 전송하도록 되어진 스위칭 전원의 다중 귀환 회로에 관한 것이다.

일반적으로 전원 회로는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압를 적절히 공급해주는 역할을 하는데, 선형 전원회로( Linear Power Supply )보다 소형, 경량이면서 고효율적인 스위칭 전원회로( SMPS : Switched Mode Power Supply )에 관련된 기술이 최근 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.

종래의 스위칭 전원회로(SMPS)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 직류전원 공급부(1)와, 변압기(2)와, 파워 트랜지스터(3)와, 제어 IC(4)와, 출력부(5)와, 전압 귀환부(6)로 구성되어 있다.

도 1 을 참조하여 일반적인 스위칭 전원회로(SMPS)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류전원이 퓨우즈를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 교류전원을 통해 유입되는 노이즈를 제거하는 동시에, 브리지 다이오드(D1) 및 제어 IC(4)가 동작하면서 발생되는 고주파 노이즈가 AC 입력 라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.

한편, 상기 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 교류전압은 브리지 다이오드(D1)에서 정류되어 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류 전압(

V_i

)으로 변환된 후, 변압기(2)의 1차측 권선에 인가된다.

동시에 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 정류 전압은 제어 IC(4)의

V_cc

단에 저항(

R_g

)를 통해 인가되어 제어 IC(4)를 동작시키게 되고, 상기 제어 IC(4)로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 파워 트랜지스터(3)가 온/오프( ON/OFF )된다.

즉, 상기 직류 전압(

V_i

)이 인가되면, 커패시터(C5)에 직류 전압(

V_i

)이 충전됨에 따라 제어 IC(4)의 공급전원(

V_cc

)이 기동 전압에 도달하게 되어, 상기 제어 IC(4)가 작동되어 PWM 제어 신호를 발생하고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(3)가 온/오프된다.

상기 파워 트랜지스터(3)가 상기 제어 IC(4)내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 변하면, 변압기(2)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.

따라서 상기 변압기(2)는 상기 PWM 제어 신호에 의해 2차측 권선에서 요구되는 교류전압(

V_s,V_sm,V_sn

)을 출력하게 된다.

이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(2)의 2차측 권선에서 출력된 교류전압(

V_s,V_sm,V_sn

)은 출력부(5)를 통하여 다시 직류전압(

V_o,V_om,V_on

)으로 변환된다.

즉, 상기 출력부(5)에 입력된 교류전압(

V_s,V_sm,V_sn

)은 정류 다이오드(D2,D3,D3)와 평활 커패시터(C6,C7,C8)에 의해서 직류전압(

V_o,V_om,V_on

)으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.

또한, 상기 출력부(5)를 통해 출력된 전원전압(

V_o,V_om,V_on

)이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 회로의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 출력부(5)의 출력 전압을 일정하게 유지시키기 위해, 스위칭 전원회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 귀환부(6)가 구비되어져 있다.

상기 전압 귀환부(6)를 보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원전압(

V_o

)은, 에러 앰프(EA)와 포토 커플러(PC1,PC2)로 구성된 전압 귀환부(6)에 의해 검출되도록 되어 있으며, 상기 검출 신호는 제어 IC(4)의 피드백단으로 입력된다.

이에 따라, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_o

)이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(EA)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러 앰프(EA)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 포토 커플러 발광부(PC1)의 한쪽단이 저항(R4)을 통해 SMPS 출력단(

V_om

)에 연결되고, 상기 포토 커플러 발광부(PC1)의 다른 한쪽단이 상기 에러 앰프(EA)의 출력측에 연결되어 있어, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

즉, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_o

)이 저항(R1,R2,R3)을 통해 전압 분배되어 에러 앰프(EA)의 트랜지스터(Q) 베이스단에 인가되어, 상기 인가된 베이스 전압에 따라 상기 트랜지스터(Q)의 콜렉터 전위가 변화되므로, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.

이에 따라, 상기 포토 커플러의 수광부(PC2)에서는 상기 빛을 수광하여 상기 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 상기 제어 IC(4)의 피드백단으로 출력함으로써, 상기 제어 IC(4)의 피드백단에 입력되는 전류가 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(4)가 PWM 제어 신호를 발생하게 되고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(3)의 온타임을 짧게 한다.

상기 파워 트랜지스터(3)의 온타임이 짧아짐에 따라 변압기(2)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력(

V_s,V_sm,V_sn

)이 낮아져, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_o,V_om,V_on

)을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.

그런데, 상기한 바와 같이 종래 스위칭 전원(SMPS)의 전압 귀환부(6)는 소정 전원전압(

V_o

)만을 감지하여 제어 IC(4)에 귀환시키기 때문에, 만약 상기 소정 전원전압 (

V_o

) 공급 라인이 아닌 다른 전원전압 공급 라인에 과부하가 발생할 경우, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 신속하게 대처하지 못하는 상황이 발생하여, 소자 부품의 과열 등 화제의 위험이 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 다수개의 전원전압을 검출하여 그중 어느 하나가 과전압일 경우 제어 IC에 피드백 전압을 전송하도록 되어진 스위칭 전원의 다중 귀환 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스위칭 전원의 다중 귀환 회로는, 퓨우즈를 통해 인가된 상용 교류전압을 직류전압으로 변환하는 직류전원 공급부와 ; 1차측 권선을 통해 상기 직류전압을 입력받아 2차측 권선을 통해 유도 기전력을 발생하는 변압기 ; 상기 변압기의 1차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터 ; 입력된 피드백 전압에 따라 상기 파워 트랜지스터의 동작을 PWM 제어하는 제어 IC ; 및 상기 변압기의 2차측 권선으로부터 입력된 교류 전압을 직류 전원 전압으로 변환하여 각 회로에 공급하는 출력부로 구성된 스위칭 전원에 있어서, 발광부가 소정 전원전압과 접지 사이에 광학적으로 결합되어 있고, 수광부가 소정 전원전압과 상기 제어 IC의 피드백 단자에 광학적으로 결합되어 있어, 검출 전압에 의해 발광부 및 수광부에 흐르는 전류의 양이 제어되어 상기 제어 IC(4)에 피드백 전압을 공급하는 포토 커플러와 ; 상기 출력부로부터 출력된 다수개의 전원전압을 각각 검출하여, 상기 다수개의 검출된 전압을 각각 상기 포토 커플러에 공급하는 전압 검출부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1 은 일반적인 스위칭 전원 회로를 도시한 회로도,

도 2 는 본 고안에 따른 스위칭 전원의 다중 귀환 회로를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭

1 : 직류 전원 공급부 2 : 변압기

3 : 파워 트랜지스터 4 : 제어 IC

5 : 출력부 10 : 전압 검출부

20 : 포토 커플러 Q 1,2,3 : 제 1,2,3 트랜지스터

PC1 : 발광부 PC2 : 수광부

R 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 : 저항 C 11,12,13 : 커패시터

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 2 에 도시된 바와 같이 스위칭 전원의 다중 귀환 회로는, 퓨우즈를 통해 인가된 상용 교류전압을 직류전압(

V_i

)으로 변환하는 직류전원 공급부(1)와 ; 1차측 권선을 통해 상기 직류전압(

V_i

)을 입력받아 2차측 권선을 통해 유도 기전력을 발생하는 변압기(2) ; 상기 변압기(2)의 1차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터(3) ; 입력된 피드백 전압(

V_fb

V_s,V_sm,V_sn

)을 직류 전원전압(

V_o,V_om,V_on

V_om

V_cc

V_fb

V_o,V_om,V_on

)을 각각 검출하여, 상기 다수개의 검출된 전압을 각각 상기 포토 커플러(10)에 공급하는 전압 검출부(20)가 더 구비되어 있다.

여기서 상기 전압 검출부(20)는, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)와 접지 사이에 결합되어, 베이스단이 전압 분배용 저항(R1,R2,R3)을 통해 소정 전원전압(80V)을 인가받고, 콜렉터단이 상기 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 에미터단이 상기 접지와 연결되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와 ; 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)와 접지 사이에 결합되어, 베이스단이 전압 분배용 저항(R4,R5,R6)을 통해 소정 전원전압(45V)을 인가받고, 콜렉터단이 상기 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 에미터단이 상기 접지와 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2) 및 ; 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)와 접지 사이에 결합되어, 베이스단이 전압 분배용 저항(R7,R8,R9)을 통해 소정 전원전압(12V)을 인가받고, 콜렉터단이 상기 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 에미터단이 상기 접지와 연결되어 있는 제 3 트랜지스터(Q3)로 구성되어 있다.

이어서 상기와 같이 구성된 본 고안의 장치의 동작 및 효과를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

1. 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_o

)이 정격(80V)보다 클 경우

상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_o

)은 저항(R1,R2,R3)을 통해 전압 분배되어 제 1 트랜지스터(Q1) 베이스단에 인가된다.

이때 상기 베이스 전압이 정상 동작시보다 증가하게 되므로, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전위가 감소하게 되어, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

V_s,V_sm,V_sn

V_o,V_om,V_on

2. 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_om

)이 정격(45V)보다 클 경우

상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_om

)은 저항(R4,R5,R6)을 통해 전압 분배되어 제 2 트랜지스터(Q2) 베이스단에 인가된다.

이때 상기 베이스 전압이 정상 동작시보다 증가하게 되므로, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 전위가 감소하게 되어, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

V_s,V_sm,V_sn

V_o,V_om,V_on

3. 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_on

)이 정격(12V)보다 클 경우

상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압(

V_on

)은 저항(R7,R8,R9)을 통해 전압 분배되어 제 3 트랜지스터(Q3) 베이스단에 인가된다.

이때 상기 베이스 전압이 정상 동작시보다 증가하게 되므로, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 전위가 감소하게 되어, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

V_s,V_sm,V_sn

V_o,V_om,V_on

여기서 저항(R11,R12,R13) 및 커패시터(C11,C12,C13)는 스피드업 저항 및 커패시터이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 장치는, 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 다수개의 전원전압을 각각 검출하여, 그중 어느 하나가 과전압일 경우 제어 IC에 피드백 전압을 전송하므로써, 어떤 전원전압 공급 라인에 과부하가 발생하더라도 스위칭 전원회로(SMPS)가 신속하게 대처한다는 데 그 효과가 있다.

Claims

퓨우즈를 통해 인가된 상용 교류 전압을 직류 전압( V_i )으로 변환하는 직류 전원 공급부(1)와 ; 1 차측 권선을 통해 상기 직류 전압( V_i )을 입력받아 2 차측 권선을 통해 유도 기전력을 발생하는 변압기(2) ; 상기 변압기(2)의 1 차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터(3) ; 입력된 피드백 전압( V_fb )에 따라 상기 파워 트랜지스터(3)의 동작을 PWM 제어하는 제어 IC(4) ; 및 상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 입력된 교류 전압( V_s,V_sm,V_sn )을 직류 전원 전압( V_o,V_om,V_on )으로 변환하여 각 회로에 공급하는 출력부(5)로 구성된 스위칭 전원에 있어서,

발광부(PC1)가 소정 전원전압( V_om )과 접지 사이에 광학적으로 결합되어 있고, 수광부(PC2)가 소정 전원전압( V_cc )과 상기 제어 IC(4)의 피드백 단자에 광학적으로 결합되어 있어, 검출 전압에 의해 발광부(PC1) 및 수광부(PC2)에 흐르는 전류의 양이 제어되어 상기 제어 IC(4)에 피드백 전압( V_fb )을 공급하는 포토 커플러(10)와 ;

상기 출력부(5)로부터 출력된 다수개의 전원전압( V_o,V_om,V_on )을 각각 검출하여, 상기 다수개의 검출된 전압을 각각 상기 포토 커플러(10)에 공급하는 전압 검출부(20)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 스위칭 전원의 다중 귀환 회로.
제 1 항에 있어서 상기 전압 검출부(20)는,

상기 포토 커플러의 발광부(PC1)와 접지 사이에 결합되어, 베이스단이 전압 분배용 저항(R1,R2,R3)을 통해 소정 전원전압(80V)을 인가받고, 콜렉터단이 상기 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 에미터단이 상기 접지와 연결되어 있는 제 1 트랜지스터(Q1)와 ;

상기 포토 커플러의 발광부(PC1)와 접지 사이에 결합되어, 베이스단이 전압 분배용 저항(R4,R5,R6)을 통해 소정 전원전압(45V)을 인가받고, 콜렉터단이 상기 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 에미터단이 상기 접지와 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2) 및 ;

상기 포토 커플러의 발광부(PC1)와 접지 사이에 결합되어, 베이스단이 전압 분배용 저항(R7,R8,R9)을 통해 소정 전원전압(12V)을 인가받고, 콜렉터단이 상기 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 에미터단이 상기 접지와 연결되어 있는 제 3 트랜지스터(Q3)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원의 다중 귀환 회로.