KR20000014585U - 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로에 관한 것으로, 본 고안의 회로는 스위칭전원회로(SMPS)의 제 1 출력전압( V_o )을 입력받아 입력된 전압의 크기에 따라 포토 커플러(PC1.PC2)에 흐르는 전류를 가변시켜 제어 IC(4)의 궤환전압( V_fb )으로 공급하는 전압궤환부(6)가 구비되어 있어 상기 궤환전압( V_fb )에 의해 모든 출력전압( V_o,V_om,V_on )의 크기를 재조정하는 스위칭전원회로(SMPS)에 있어서, 베이스단이 저항(R11,R12) 및 커패시터(C11)를 통해 상기 스위칭전원회로(SMPS)로부터 제 2 출력전압( V_on )을 입력받고 콜렉터단이 저항(R13)을 통해 소정 전압(12V)을 입력받고 에미터단이 접지되어 상기 콜렉터단이 상기 전압궤환부(6)의 입력측에 병렬로 연결되는 PNP형 트랜지스터(Q11)가 더 포함되며 구성되어 있어, 상기 제 2 출력전압( V_on )의 크기에 따라 상기 포토커플러(PC1,PC2)에 흐르는 전류를 가변시켜 제어 IC(4)의 궤환전압( V_fb )으로 공급하므로써, 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압을 안정화시킨다는 데 그 효과가 있다.

Description

스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로(A over-voltage protection circuit in a monitor)

본 고안은 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로에 관한 것으로서, 스위칭전원회로로부터 출력되는 다수개의 출력전압을 각각 검출하여 제어 IC의 궤환전압으로 공급하므로써, 스위칭전원회로의 출력전압을 안정화시키도록 되어진 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로에 관한 것이다.

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

종래의 스위칭전원회로는 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)로 구성되어 있다.

도 1 을 참조하여 일반적인 스위칭전원회로(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( 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(R2)을 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( V_i )이 인가되면, 커패시터(C5)에 직류전압( V_i )이 충전됨에 따라 제어 IC(4)의 구동전원( V_cc )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( 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)와 평활 커패시터(C7,C8)에 의해서 직류전압( V_o,V_om,V_on )으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.

그러나 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압( V_o,V_om,V_on )이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 스위칭전원회로(SMPS)의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압( V_o,V_om,V_on )을 일정 전압으로 유지시키기 위해 스위칭전원회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 궤환부(6)가 구비되어져 있다.

보다 상세히 설명하면, 에러앰프(EA)와 포토커플러(PC1,PC2)로 구성된 전압궤환부(6)가, DC/DC 컨버터(미도시)로 공급되는 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압( V_o : 175V)을 검출하여 상기 출력전압( V_o )의 크기에 따라 발생된 궤환전압( V_fb )을 제어 IC(4)의 피드백단으로 공급한다.

예컨대, 상기 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압( V_o : 175V)이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(EA)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러앰프(EA)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 에러앰프(EA)의 출력측이 상기 포토커플러의 발광부(PC1)의 캐소드단과 연결되고, 상기 발광부(PC1)의 다른 한쪽단이 출력( V_om )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( V_s,V_sm,V_sn )이 낮아져, 상기 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압( V_o,V_om,V_on )을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.

상기한 바와 같이 종래의 스위칭전원회로(SMPS)는 검출용 출력전압( V_o )의 크기에 따라 모든 출력전압( V_o,V_om,V_on )의 크기를 재조정하여 출력전압( V_o,V_om,V_on )을 일정 전압으로 유지시키는 바, 상기 검출용 출력전압( V_o )이 아닌 다른 출력전압( V_om,V_on )이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 이를 감지하지 못하기 때문에, 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 스위칭전원회로(SMPS)의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스위칭전원회로로부터 출력되는 다수개의 출력전압을 각각 검출하여 제어 IC의 궤환전압으로 공급하므로써, 스위칭전원회로의 출력전압을 안정화시키도록 되어진 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로를 공급하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로는,

스위칭전원회로의 제 1 출력전압을 입력받아 입력된 전압의 크기에 따라 포토 커플러에 흐르는 전류를 가변시켜 제어 IC의 궤환전압으로 공급하는 전압궤환부가 구비되어 있어 상기 궤환전압에 의해 모든 출력전압의 크기를 재조정하는 스위칭전원회로에 있어서,

베이스단이 저항을 통해 상기 스위칭전원회로부터 제 2 출력전압을 입력받고 콜렉터단이 저항을 통해 소정 전압을 입력받고 에미터단이 접지되어 상기 콜렉터단이 상기 전압궤환부의 입력측에 병렬로 연결되는 NPN형 트랜지스터가 포함되며 구성되어 있어,

상기 제 2 출력전압의 크기에 따라 상기 포토커플러에 흐르는 전류를 가변시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 스위칭전원회로를 도시한 회로도,

도 2는 본 고안에 따른 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭

6 : 전압 궤환부 EA : 에러앰프

PC1 : 포토커플러의 발광부 PC2 : 포토커플러의 수광부

Q11 : PNP형 트랜지스터 ZD11 : 제너다이오드

C11 : 커패시터 R 11,12,13 : 저항

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

도 2는 본 고안에 따른 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로를 도시한 회로도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이 본 고안의 회로는, 스위칭전원회로(SMPS)의 제 1 출력전압( V_o )을 입력받아 입력된 전압의 크기에 따라 포토 커플러(PC1.PC2)에 흐르는 전류를 가변시켜 제어 IC(4)의 궤환전압( V_fb )으로 공급하는 전압궤환부(6)가 구비되어 있어 상기 궤환전압( V_fb )에 의해 모든 출력전압( V_o,V_om,V_on )의 크기를 재조정하는 스위칭전원회로(SMPS)에 있어서, 베이스단이 저항(R11,R12) 및 커패시터(C11)를 통해 상기 스위칭전원회로(SMPS)로부터 제 2 출력전압( V_on )을 입력받고 콜렉터단이 저항(R13)을 통해 소정 전압(12V)을 입력받고 에미터단이 접지되어 상기 콜렉터단이 상기 전압궤환부(6)의 입력측에 병렬로 연결되는 PNP형 트랜지스터(Q11)가 포함되며 구성되어 있어, 상기 제 2 출력전압( V_on )의 크기에 따라 포토커플러(PC1,PC2)에 흐르는 전류를 가변시킨다.

이어서, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 회로의 동작 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 스위칭전원회로(SMPS)로부터 수평편향회로(미도시) 및 수직편향회로(미도시)로 공급되는 12V 전압을 제 2 출력전압( V_on )으로 설정한다.

이에 따라 상기 제 2 출력전압( V_on : 12V)이 정격전압 이상으로 상승하면 PNP형 트랜지스터(Q11)의 베이스단에 공급되는 전류 I₁ 이 증가하고, 상기 전류 I₁ 이 증가하면 PNP형 트랜지스터(Q11)의 콜렉터단에서 에미터단으로 흐르는 전류 I₂ 가 증가하고, 상기 전류 I₂ 가 증가하면 다이오드(D11)를 통해 전압 궤환부(6)의 에러 앰프(EA)의 입력측으로 흐르는 전류 I₃ 가 감소한다.

상기 에러 앰프(EA)의 입력측에 공급되는 전류 I₃ 가 감소하면 상기 에러앰프(EA)의 출력측 전압을 낮아지고, 상기 에러앰프(EA)의 출력측 전압이 낮아지면 상기 포토커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류 I₄ 가 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( V_s,V_sm,V_sn )이 낮아져, 상기 스위칭전원회로(SMPS)의 출력전압( V_o,V_om,V_on )을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.

한편, 상기 스위칭전원회로(SMPS)로부터 수평편향회로(미도시) 및 수직편향회로(미도시)로 공급되는 제 2 출력전압( V_on )이 정격전압 이하로 하강하면 상기와 반대로 동작한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은, 스위칭전원회로(SMPS)로부터 출력되는 다수개의 출력전압( V_o,V_om,V_on )을 각각 검출하여 제어 IC(4)의 궤환전압( V_fb )으로 공급하므로써, 스위칭전원회로의 출력전압을 안정화시킨다는 데 그 효과가 있다.

Claims (1)

1. 스위칭전원회로(SMPS)의 제 1 출력전압( V_o )을 입력받아 입력된 전압의 크기에 따라 포토 커플러(PC1.PC2)에 흐르는 전류를 가변시켜 제어 IC(4)의 궤환전압( V_fb )으로 공급하는 전압궤환부(6)가 구비되어 있어 상기 궤환전압( V_fb )에 의해 모든 출력전압( V_o,V_om,V_on )의 크기를 재조정하는 스위칭전원회로(SMPS)에 있어서,

   베이스단이 저항(R11,R12) 및 커패시터(C11)를 통해 상기 스위칭전원회로(SMPS)로부터 제 2 출력전압( V_on )을 입력받고 콜렉터단이 저항(R13)을 통해 소정 전압(8V)을 입력받고 에미터단이 접지되어 상기 콜렉터단이 상기 전압궤환부(6)의 입력측에 병렬로 연결되는 PNP형 트랜지스터(Q11)가 포함되며 구성되어 있어,

   상기 제 2 출력전압( V_on )의 크기에 따라 상기 포토커플러(PC1,PC2)에 흐르는 전류를 가변시키는 것을 특징으로 하는 스위칭전원회로의 출력전압 안정화회로.