KR20000028443A - 모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로 - Google Patents

모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모니터의 출력전압이 낮아질 경우에 회로를 보호하기 위한 모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 교류전원을 입력받아 다이오드 브리지에서 정류한 후 그 직류전압을 전원 트랜스(120)의 일차측에 인가하고, 전원 스위칭제어 IC(140)가 상기 전원 트랜스의 일차측 전압을 스위칭하여 전원 트랜스의 이차측에 교류전압을 유기시키고, 이 유기된 전압을 전원 트랜스의 이차측 다이오드들이 다시 정류하여 소정의 직류전압을 제공하도록 된 모니터의 전원회로에서, 전원 트랜스의 이차측에서 입력교류전압의 변동에 대응하여 저전압이 감지되면 오프되는 제너다이오드(ZD21); 제너다이오드(ZD21)가 오프되면 턴-오프되는 트랜지스터(Q1); 및 트랜지스터(Q1)가 턴-오프되면 레퍼런스단자의 전압이 높아져 전원 스위칭 제어IC(140)의 과전류보호기능을 동작시켜 전원회로를 홀드다운시키게 하는 에러앰프(210)로 구성된다.
따라서, 본 발명의 회로는 입력 교류전압이 정격전압 이하로 과도하게 낮아지면 제너다이오드가 이를 검출하여 트랜지스터를 턴-오프시키고 이에 따라 에러앰프의 레퍼런스전압을 높게하여 전원스위칭 제어IC에 피드백량을 늘려 과전류보호기능이 수행되게 하므로써 전원회로를 홀드 다운시킨다.

Description

모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로( A Low Voltage Protection Circuit in a power supply of monitor )
본 발명은 모니터의 전원회로에 관한 것으로서, 특히 모니터의 출력전압이 낮아질 경우에 회로를 보호하기 위한 모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로에 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 전원이 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.
도 1은 일반적인 종래의 스위칭 전원회로(SMPS)를 도시하고 있는 바, 이는 직류전원 공급부(110)와, 전원 트랜스(120)와, 스위칭소자(130)와, 제어 IC(140)와, 전압 궤환부(150)와, 절전모드 수행부(160)로 구성되어 있다.
도 1을 참조하여 일반적인 스위칭 전원(SMPS)의 회로 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류 전원이 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 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류 전압(Vi)으로 변환된 후, 전원 트랜스(120)의 1차측 권선에 인가된다. 이와 동시에, 이 직류 전압(Vi)은 스타팅저항(R1,R2)을 거쳐 제어 IC의 Vcc단자로 인가되는데, 이로 인해 제어 IC(140)가 동작되면서 제어 IC(140)에서 출력되는 PWM 제어신호에 의해 스위칭소자(130)가 온/오프(ON/OFF)된다.
즉, 직류 전압(Vi)에 의해 제어 IC가 작동되어 PWM 제어신호를 출력하면, 이 PWM 제어신호에 의해 스위칭소자(130)가 온/오프된다. 스위칭소자(130)가 제어 IC내의 발진기 주기에 따라 일정 시간동안 '온' 상태를 유지하다 '오프' 상태로 천이하면, 전원 트랜스(120)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다. 즉, 상기 전원 트랜스(120)는 상기 PWM 제어신호에 의해 2차측 권선을 통해 모니터의 각 회로부에서 요구되는 교류 전압을 출력하게 된다.
이와 같이 전원 트랜스(120)가 정상적으로 동작하면 전원 트랜스의 2차측 권선을 통해 출력되는 교류 전압은 다이오드와 캐패시터를 통하여 직류전압으로 변환되는데, 이때, 전원 트랜스(120)의 삼차권선에서 출력되는 전압이 제어 IC(140)의 Vcc단으로 인가되면서 제어 IC가 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.
그러나, 상기한 모니터의 전원회로에서 직류 전원 공급부(110)로 인가되는 입력 교류전압이 낮아지면 일정한 전력을 소비하기 위하여 입력전류의 크기가 커지는데, 입력 교류전압이 정격전압보다 과도하게 낮아지면 전원 트랜스(120)의 이차측에 접속된 정류용 다이오드들(D2,D3)로 과전류가 흘러서 이 다이오드들이 파괴되는 문제점이 있다.
즉, PWM 제어신호가 하이 레벨인 구간에서는 전원 트랜스(120)의 2차측 출력단에 접속된 정류용 다이오드들 양단에 역전압이 인가되기 때문에 이 다이오드들은 턴 오프되고, PWM 제어신호가 로우 레벨인 구간에서는 정류용 다이오드들 양단에 도통전압이 인가되어 이 다이오드들이 턴 온되면서 전원 트랜스(120)의 2차측으로부터 전류가 평활 캐패시터에 충전되도록 한다. 물론, 상기 PWM 제어신호가 로우 레벨이더라도 평활 캐패시터의 충전전압이 전원 트랜스(120)의 2차측 전압보다 높아지면 다이오드들은 턴 오프된다. 이때, 입력 교류전압이 낮으면 직류전압이 낮아지면서 전원 트랜스의 이차측으로 유기되는 전압이 낮아지는데, 필요한 전원을 생성하기 위해 다이오드들이 턴 온되었을 때 과다한 전류가 흐르면서 이 정류용 다이오드들이 파괴되는 경우가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회로는, 교류전원을 입력받아 다이오드 브리지에서 정류한 후 그 직류전압을 전원 트랜스의 일차측에 인가하고, 전원 스위칭제어 IC가 상기 전원 트랜스의 일차측 전압을 스위칭하여 전원 트랜스의 이차측에 교류전압을 유기시키고, 이 유기된 전압을 전원 트랜스의 이차측 다이오드들이 다시 정류하여 소정의 직류전압을 제공하도록 된 모니터의 전원회로에 있어서, 상기 전원 트랜스의 이차측에서 입력교류전압의 변동에 대응하여 저전압이 감지되면 오프되는 제너다이오드; 상기 제너다이오드가 오프되면 턴-오프되는 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터가 턴-오프되면 레퍼런스단자의 전압이 높아져 상기 전원 스위칭제어IC의 과전류보호기능을 동작시켜 전원회로를 홀드다운시키게 하는 에러앰프로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 모니터의 전원회로를 도시한 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 모니터의 전원회로를 도시한 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭
110: 직류전원 공급부 120: 전원 트랜스
130: 스위칭소자 140: 전원 스위칭 제어IC
210: 에러앰프 ZD21: 제너 다이오드
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 모니터의 저전압 보호 기능이 구비된 전원공급장치를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 전원공급장치는 직류전원 공급부(110)와, 전원 트랜스(120), 스위칭소자(130)와, 전원스위칭 제어IC(140)와, 절전모드 수행부(160)로 구성된다. 그리고 전원트랜스(120)의 이차측 전압변동은 에러앰프(210)에 의해 모니터링되어 포토카플러(PC1a,b)를 통해 전원스위칭 제어IC(140)로 다시 궤환된다.
여기서, 전원 스위칭 제어IC(140)는 직류전원 공급부(110)에서 출력되는 초기 직류전압(Vi)을 입력받아 구동되기 시작하고, 전원 트랜스(120)에서 출력되는 직류전압(VO3)을 Vcc단으로 입력받아 구동되면서 안정화된다. 스위칭소자(130)는 전원 스위칭 제어IC(140)에서 출력되는 PWM 제어신호에 의해 직류전원 공급부(110)의 직류전압을 스위칭하여 전원트랜스(120)의 이차측에 교류전압을 유기시킨다.
직류전압 공급부(110)는 100V 혹은 220V의 상용 교류전원을 퓨우즈를 통하여 인가받아 저항(Rs)과 캐패시터(C4)를 통해 직류전압(Vi)으로 변환한 후, 전원 트랜스(120)의 일차측 권선으로 인가한다. 이 직류전압(Vi)은 스타팅저항(R1,R2)을 통해 전원스위칭 제어IC(140)의 Vcc단으로 인가되는데, 이때 전원스위칭 제어IC(140)가 구동되기 시작하면서 PWM 제어신호를 출력한다. 이 PWM 제어신호에 의해 스위칭소자(130)가 스위칭되면서 전원 트랜스(120)의 이차측 권선으로는 유도 기전력이 발생하고, 이 유도 기전력이 정류되고 평활된 후 모니터의 각 회로부로 인가된다.
한편, 전원 트랜스(120)의 삼차측 권선으로는 전원스위칭 제어IC(140)로 인가되기 위한 전압이 유도되는데, 이 유도 기전력이 다이오드(D22)와 캐패시터(C22)에 의해 정류되고 평활되어 직류전압(VO3)으로 변환된 후 제어 IC(140)의 Vcc단으로 인가된다.
상기와 같이 안정적으로 구동하는 PWM 제어신호에 의해 스위칭소자가 스위칭되면서 전원 트랜스의 2차측 권선으로는 모니터의 각 회로부에서 필요한 직류전압이 출력되는데, 이 직류전압이 기준전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원회로의 수명을 단축시키게 된다. 따라서, 직류전압을 일정전압으로 유지시키기 위해 에러앰프(210)가 출력전압을 모니터링하고, 포토 카플러(PC1a,b)를 통해 제어IC(140)에 궤환시킨다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 전원 트랜스(120)에서 출력되는 높은 전위의 직류 전압(VA)은 전원 트랜스(120)의 입력전압이나 스위칭소자(130)의 턴 온기간에 따라 가변되는데, 상기 직류전압이 일정전압보다 높아지면 에러앰프(210)의 출력단전압이 낮아져서 포토 커플러의 발광부(PC1a)를 통해 많은 전류가 흐르게 된다. 이때, 이 발광부(PC1a)는 그만큼 많은 빛을 발광하고, 포토 커플러의 수광부(PC1b)는 많은 빛을 수광하는데 수광부(PC1b)는 이 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 정상시보다 높은 전위의 피드백 전압(Vfb)이 제어IC(140)로 인가되게 한다.
이와 같이 피드백 전압이 높아지면 제어 IC(140)는 온 타임이 짧은 PWM 제어신호를 출력하고, 스위칭소자(130)의 온 타임이 짧아짐에 따라 전원 트랜스(120)의 1차측에서 2차측으로 유기되는 유도 기전력이 낮아지면서, 전원 트랜스(120)의 출력 직류전압이 정상 전압을 유지할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 저전압보호(LVP)회로는 AC 입력전압이 낮을 때 스위칭 제어IC를 통해 스위칭 동작을 정지시키는 회로이다. 본 발명의 실시예에서 회로 입력전압이 약 40V 이하가 되면, LVP 동작이 이루어진다. AC입력전압이 낮아지면 전원 트랜스(120)의 2차측 12V전압도 낮아져 제너다이오드(ZD21)에 전류가 흐르지 못하게 되면, 트랜지스터(Q1)가 턴-오프되고, 이에 따라 8V라인의 전압이 저항(R22)과 다이오드(D21)를 통해 에러앰프(210)의 레퍼런스단자에 가해져 포토카플러(PC1a,b)를 통해 전원 스위칭 제어IC(140)로 전달되는 피드백량을 증가시키고, 이에 따라 전원 스위칭 제어IC(140)가 과전류보호(OCP) 기능을 수행하여 스위칭 동작을 멈추게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 회로는 입력 교류전압이 정격전압 이하로 과도하게 낮아지면 제너다이오드가 이를 검출하여 트랜지스터를 턴-오프시키고 이에 따라 에러앰프의 레퍼런스전압을 높게하여 전원스위칭 제어IC에 피드백량을 늘려 과전류보호기능이 수행되게 하므로써 전원회로를 홀드 다운시킨다.

Claims (1)

  1. 교류전원을 입력받아 다이오드 브리지에서 정류한 후 그 직류전압을 전원 트랜스(120)의 일차측에 인가하고, 전원 스위칭제어 IC(140)가 상기 전원 트랜스의 일차측 전압을 스위칭하여 전원 트랜스의 이차측에 교류전압을 유기시키고, 이 유기된 전압을 전원 트랜스의 이차측 다이오드들이 다시 정류하여 소정의 직류전압을 제공하도록 된 모니터의 전원회로에 있어서,
    상기 전원 트랜스의 이차측에서 입력교류전압의 변동에 대응하여 저전압이 감지되면 오프되는 제너다이오드(ZD21);
    상기 제너다이오드(ZD21)가 오프되면 턴-오프되는 트랜지스터(Q1); 및
    상기 트랜지스터(Q1)가 턴-오프되면 레퍼런스단자의 전압이 높아져 상기 전원 스위칭 제어IC(140)의 과전류보호기능을 동작시켜 전원회로를 홀드다운시키게 하는 에러앰프(210)로 구성된 것을 특징으로 하는 모니터의 전원장치에서 저전압 보호회로.
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