KR20000005536U - 모니터의 고전압 보호 회로 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 모니터의 고전압 보호회로에 관한 것으로, 본 고안의 회로는 외부로부터 유입된 상용 교류전압을 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)를 통해 직류전압( Vi )으로 변환한 후 변압기(2)의 1차측에 공급하여 2차측으로부터 원하는 교류전압( Vs,Vsm,Vsn )을 공급받으면 이를 직류전압( Vo,Vom,Von )으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 모니터의 스위칭 전원회로(SMSP)에 있어서, 비반전(+) 입력단이 제 1,2 분압저항(R 11,12)을 통해 상기 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)로부터 직류전압( Vi )을 입력받고, 반전(-) 입력단이 기준전압( Vref )을 입력받아, 비반전(+) 입력전압이 반전(-) 입력전압보다 크면 과전압 감지신호를 출력하는 비교기(OP11)와 ; 게이트단이 상기 과전압 감지신호를 입력받고, 소오스단과 드레인단이 상기 상용 교류전압( Vac ) 공급라인에 병렬로 연결되어, 과전압 감지신호에 따라 온/오프되어 상기 상용 교류전압( Vac )을 공급/차단하는 접합형 전계효과트랜지스터(20)으로 구성되어 있어, 정격범위 이상의 상용 교류전압이 스위칭 전원회로에 유입되면 반응속도가 빠른 반도체를 이용하여 상기 상용 교류전압의 공급을 차단하므로써 모니터를 보호한다는 데 그 효과가 있다.

Description

모니터의 고전압 보호 회로(A over-voltage protection circuit in a monitor)
본 고안은 모니터의 고전압 보호 회로에 관한 것으로서, 정격범위 이상의 상용 교류전압이 스위칭 전원회로에 유입되면 반응속도가 빠른 반도체를 이용하여 상기 상용 교류전압의 공급을 차단하도록 되어진 모니터의 고전압 보호 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전원회로는 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 전원회로는 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 궤환부(6)와로 구성되어 있다.
도 1 를 참조하여 일반적인 스위칭 전원회로(SMPS)의 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류전압이 퓨우즈(Fuse)를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 상용 교류전압을 통해 유입되는 노이즈를 제거한다.
한편, 상기 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 상용 교류전압은 브리지 다이오드(D1)에서 정류되어 돌입 전류 방지용 저항(R1)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류전압( Vi )으로 변환된 후, 변압기(2)의 1차측 권선에 인가된다.
동시에 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 정류 전압은 제어 IC(4)의 Vcc 단에 저항(R2)를 통해 인가되어 제어 IC(4)를 동작시키게 되고, 상기 제어 IC(4)로부터 출력된 PWM 제어신호에 의해 상기 파워 트랜지스터(30)가 온/오프(ON/OFF)된다.
즉, 상기 직류전압( Vi )이 인가되면, 커패시터(C5)에 직류전압( Vi )이 충전됨에 따라 제어 IC(4)의 구동전원( Vcc )이 기동전압에 도달하게 되어, 상기 제어 IC(4)가 작동되어 PWM 제어신호를 발생하고, 이 PWM 제어신호에 의해 파워 트랜지스터(3)가 온/오프된다.
상기 파워 트랜지스터(3)가 상기 제어 IC(4)로부터 출력된 PWM 제어신호에 의해 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( Vs,Vsm,Vsn )을 출력하게 된다.
이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(2)의 2차측 권선에서 출력된 교류전압( Vs,Vsm,Vsn )은 출력부(5)를 통하여 다시 직류전압( Vo,Vom,Von )으로 변환된다.
즉, 상기 출력부(5)에 입력된 교류전압( Vs,Vsm,Vsn )은 정류 다이오드(D2,D3)와 평활 커패시터(C7,C8)에 의해서 직류전압( Vo,Vom,Von )으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.
그러나 출력부(5)를 통해 출력된 전원전압( Vo,Vom,Von )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 일정 전압으로 유지시키기 위해 스위칭 전원회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 궤환부(6)를 구비하고 있다.
보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원전압( Vo )은, 에러 앰프(EA)와 포토커플러(PC1,PC2)로 구성된 전압 궤환부(6)에 의해 감지되도록 되어 있으며, 상기 감지신호는 제어 IC(4)의 피드백단으로 입력된다.
예컨데, 상기 변압기(2)로부터 출력되는 전원전압( Vo )이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(EA)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러 앰프(EA)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 에러 앰프(EA)의 출력측이 상기 포토커플러의 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 상기 발광부(PC1)의 다른 한쪽단이 출력( Vom )단에 연결되어 있어, 상기 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.
이에 따라 상기 포토커플러의 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 정상 동작시보다 증가하여, 상기 제어 IC(4)가 온타임이 짧은 PWM 제어신호를 발생하게 되고, 상기 PWM 제어신호에 의해 파워 트랜지스터(3)의 온타임이 짧아진다.
상기 파워 트랜지스터(3)의 온타임이 짧아짐에 따라 변압기(2)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력( Vs,Vsm,Vsn )이 낮아져, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압( Vo,Vom,Von )을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.
상기한 바와 같이 종래의 스위칭 전원회로(SMPS)는 정격범위내의 상용 교류전압을 공급받아 동작하는바, 정격범위 이상의 상용 교류전압이 스위칭 전원회로로 유입되면 퓨우즈(Fuse)를 강제로 끊어버리므로써 모니터를 보호하였으나, 상기 퓨우즈(Fuse)의 반응속도가 느리기 때문에 퓨우즈가 끊어지기에 앞서 모니터가 타버리는 경우가 종종 발생한다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 정격범위 이상의 상용 교류전압이 스위칭 전원회로에 유입되면 반응속도가 빠른 반도체를 이용하여 상기 상용 교류전압의 공급을 차단하도록 되어진 모니터의 고전압 보호 회로를 공급하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 모니터의 고전압 보호 회로는,
외부로부터 유입된 상용 교류전압을 브리지다이오드 및 평활커패시터를 통해 직류전압으로 변환한 후 변압기의 1차측에 공급하여 2차측으로부터 원하는 교류전압을 공급받으면 이를 직류전압으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 모니터의 스위칭 전원회로에 있어서,
비반전 입력단이 제 1,2 분압저항을 통해 상기 브리지다이오드 및 평활커패시터로부터 직류전압을 입력받고, 반전 입력단이 기준전압을 입력받아, 비반전 입력전압이 반전 입력전압보다 크면 과전압 감지신호를 출력하는 비교기와 ;
게이트단이 상기 과전압 감지신호를 입력받고, 소오스단과 드레인단이 상기 상용 교류전압 공급라인에 병렬로 연결되어, 과전압 감지신호에 따라 온/오프되어 상기 상용 교류전압을 공급/차단하는 접합형 전계효과트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 스위칭 전원회로를 도시한 회로도,
도 2는 본 고안에 따른 모니터의 고전압 보호회로를 도시한 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭
10 : 고전압 감지부 20 : 접합형 전계효과트랜지스터(JFET 11,12)
OP11 : 비교기 C11 : 커패시터
R 11,12,13,14 : 저항
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시 예에 대하여 상세하게 살펴보도록 한다.
도 2는 본 고안에 따른 모니터의 고전압 보호 회로를 도시한 회로도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명의 회로는, 외부로부터 유입된 상용 교류전압( Vac )을 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)를 통해 직류전압( Vi )으로 변환한 후 변압기(2)의 1차측에 공급하여 2차측으로부터 원하는 교류전압( Vs,Vsm,Vsn )을 공급받으면 이를 직류전압( Vo,Vom,Von )으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 모니터의 스위칭 전원회로(SMSP)에 있어서, 상기 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)를 통해 출력된 직류전압( Vi )을 검출하여 일정전압 이상이면 고전압 감지신호를 출력하는 고전압 감지부(10)와 ; 게이트단이 상기 과전압 감지신호를 입력받고, 소오스단과 드레인단이 상기 상용 교류전압( Vac ) 공급라인에 병렬로 연결되어, 과전압 감지신호에 따라 온/오프되어 상기 상용 교류전압( Vac )을 공급/차단하는 P채널 접합형 전계효과트랜지스터(20)로 구성되어 있다.
여기서 상기 고전압 감지부(10)는, 상기 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)를 통해 출력된 직류전압( Vi )을 전압 분배하는 제 1 저항(R11)과 제 2 저항(R12) ; 및 비반전(+) 입력단이 제 3 저항(R13)을 통해 상기 제 1 저항(R11)과 제 2 저항 (R12)사이에 병렬로 연결되고, 반전(-) 입력단이 기준전압( Vref )을 입력받고, 출력단이 제 4 저항(R14)을 통해 상기 비반전(+) 입력단에 궤환연결되어, 출력신호를 상기 접합형 전계효과트랜지스터(20)의 게이트단에 공급하는 비교기(OP11)로 구성되어 있다.
이어서, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 회로의 동작 및 효과를 정격범위내의 상용 교류전압( Vac )이 유입될 경우와 정격범위 이상의 상용교류전압( Vac )이 유입될 경우로 나누어 살펴보면 다음과 같다.
1. 정격범위내의 상용 교류전압( Vac )이 유입될 경우
상용 교류전압( Vac )이 퓨우즈(Fuse)를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 상용 교류전압( Vac )을 통해 유입되는 노이즈를 제거한다.
이때 상기 접합형 전계효과트랜지스터(20)는 게이트전압이 공급되지 않는 초기 전원공급 상태에서 턴온 상태를 유지하고 있으므로, 상기 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 상용 교류전압( Vac )이 브리지다이오드(D1)로 공급된다.
이에 따라 상기 상용 교류전압( Vac )은 브리지다이오드(D1)에서 정류되어 돌입전류방지용 저항(R1)을 통해 평활콘덴서(C4)에서 평활되어 직류전압( Vi )으로 변환된 후, 변압기(2)의 1차측 권선에 인가된다.
이때, 상기 직류전압( Vi )이 제 1 저항(R11)과 제 2 저항(R12)에 의해 전압 분배된 후, 제 3 저항(R13)을 통해 비교기(OP11)의 비반전(+)입력단에 입력되어, 반전(-) 입력단에 입력된 기준전압( Vref )과 비교된다.
이때 비반전(+) 입력전압이 반전(-) 입력전압보다 작므로 상기 비교기(OP11)는 로우 레벨의 감지신호를 접합형 전계효과트랜지스터(20)의 게이트단에 공급한다.
이에 따라 상기 접합형 전계효과트랜지스터(20)가 턴온되어, 외부로부터 유입된 상용 교류전압( Vac )이 접합형 전계효과트랜지스터(20)의 소오스단과 드레인단을 통해 브리지다이오드(D1)로 공급되므로써, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)는 정상동작을 수행한다.
2. 정격범위 이상의 상용 교류전압( Vac )이 유입될 경우
이때 비반전(+) 입력전압이 반전(-) 입력전압보다 크므로 상기 비교기(OP11)는 하이 레벨의 감지신호를 접합형 전계효과트랜지스터(20)의 게이트단에 공급한다.
이에 따라 상기 접합형 전계효과트랜지스터(20)가 턴오프되어, 외부로부터 유입된 상용 교류전압( Vac )이 브리지다이오드(D1)에 공급되지 않음으로써, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)가 정상동작을 수행하지 못한다.
이때 상용 교류전압 공급라인에 제 1 접합형 전계효과트랜지스터(JFET11)를 설치할 수 있을 뿐만 아니라 접지라인에도 제 2 접합형 전계효과트랜지스터(JFET12)를 설치할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은, 정격범위 이상의 상용 교류전압이 스위칭 전원회로에 유입되면 반응속도가 빠른 반도체를 이용하여 상기 상용 교류전압의 공급을 차단하므로써 모니터를 보호한다는 데 그 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 외부로부터 유입된 상용 교류전압을 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)를 통해 직류전압( Vi )으로 변환한 후 변압기(2)의 1차측에 공급하여 2차측으로부터 원하는 교류전압( Vs,Vsm,Vsn )을 공급받으면 이를 직류전압( Vo,Vom,Von )으로 변환하여 모니터의 각 회로에 공급하는 모니터의 스위칭 전원회로(SMSP)에 있어서,
    비반전(+) 입력단이 제 1,2 분압저항(R 11,12)을 통해 상기 브리지다이오드(D1) 및 평활커패시터(C4)로부터 직류전압( Vi )을 입력받고, 반전(-) 입력단이 기준전압( Vref )을 입력받아, 비반전(+) 입력전압이 반전(-) 입력전압보다 크면 과전압 감지신호를 출력하는 비교기(OP11)와 ;
    게이트단이 상기 과전압 감지신호를 입력받고, 소오스단과 드레인단이 상기 상용 교류전압( Vac ) 공급라인에 병렬로 연결되어, 과전압 감지신호에 따라 온/오프되어 상기 상용 교류전압( Vac )을 공급/차단하는 접합형 전계효과트랜지스터(20)로 구성된 것을 특징으로 하는 모니터의 고전압 보호 회로.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030012346A (ko) * 2001-07-31 2003-02-12 엘지산전 주식회사 스위칭방식 전원의 출력 정전압 체크장치
KR20160117659A (ko) * 2015-03-30 2016-10-11 매그나칩 반도체 유한회사 트리거 회로 및 이를 포함하는 조명 장치
KR20180091460A (ko) * 2017-02-07 2018-08-16 엘지전자 주식회사 전원 공급 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기

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