KR20000038016A - 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기제어장치 - Google Patents

과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원공급기로 부하에 전원을 공급하는 경우 과전압 및 저전압으로인한 부하의 손상을 방지하기 위한 제어장치에 관한 것이다.
본 전원제어장치는, 전원공급기의 주전원과 예비전원을 입력하여 상기 주전원이 소정의 과전압 기준전압보다 높을 때 상기 주전원의 과전압상태신호를 출력하는 과전압검출부; 상기 전원공급기의 주전원과 예비전원을 이용하여 상기 주전원이 소정의 저전압 기준전압보다 낮을 때 상기 주전원의 저전압상태신호를 출력하는 저전압검출부; 및 상기 과전압검출부의 출력신호와 상기 저전압검출부의 출력신호를 논리합하여 전원공급기의 주전원을 차단하는 제어신호를 발생시키는 제어신호발생부를 포함하여, 과전압 및 단락회로를 보호하는 기능을 제공하지 않는 직류-직류 변환기를 사용함에 있어서도 확실한 래치 모드의 보호장치를 구현하여 시스템을 보호하며, 주전원을 감지하여 시스템을 보호할 수 있으며, 과전압보호 기능을 직류-직류 변환기에서 지원하는 경우에도 입력단의 퓨즈를 다시 교환해야하는 번거러움이 없이 스위칭모드 전원공급기의 출력 자체를 차단함으로써 시스템을 안전하게 보호할 수 있다.

Description

과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치
본 발명은 전원공급기에서 전원을 공급하는 장치에 관한 것으로서, 특히 전원공급기를 이용하여 부하에 전원을 공급할 때 전원공급기 내부의 과전압 및 단락을 포함한 저전압으로 인하여 발생할 수 있는 부하의 손상을 방지하는 제어장치를 포함하는 전원공급기에 관한 것이다.
특히 중앙처리장치(CPU;Central Process Unit)의 동작 주파수 및 용량이 커짐에 따라 전력소모도 많아짐으로써 안정적인 전원공급에 대한 요구가 늘고 있으며 이에 따라 전원의 불안정으로 인한 중앙처리장치등 부하를 보호하기위한 장치에 대한 필요성이 부각되고 있다.
스위칭모드 전원공급기를 이용하여 주전원을 공급할 때 직류-직류 변환기는 이 주전원을 받아 부하에 필요한 전원으로 레벨을 변환하게 된다. 직류-직류 변환기는 전원 레벨을 변환하기 위하여 펄스폭변조(PWM) 집적회로와 전계효과트랜지스터(FET)등을 사용한다. 이 때 펄스폭변조 집적회로를 제어함으로써 과전압 및 단락회로를 보호할 수 있다.
그러나 직류-직류 변환기는 상기의 전계효과트랜지스터의 입력과 출력이 단락되는 등 극히 비정상적인 조건이 발생하면 펄스폭변조 집적회로가 손상을 입게 되어 적절한 출력을 낼 수 없게 된다.
또한 종래의 기술에서 과전압 및 단락회로를 포함한 저전압을 보호하는 수단이 있다고 하여도 퓨즈 및 실리콘제어정류기(SCR)를 입력단에 사용하여야 하므로 과전압 및 단락회로가 발생하였을 때 퓨즈가 개방되므로 퓨즈를 다시 갈아주어야 하는 번거러움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전원공급기 내부에서 비정상적인 동작조건이 발생하였을 때 전원공급기의 출력전원을 차단함으로써 부하의 손상을 방지하기 위한 전원공급기의 과전압 및 단락회로를 포함한 저전압을 제어하는 장치를 제공하는 데 있다.
다른 기술적 과제는 상기의 제어장치를 포함하여 출력전원이 소정의 허용한도내에서 출력되도록 하는 전원공급기를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치이다.
도 2는 직류-직류 변환부를 포함하는 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기이다.
도 3은 도 2의 상세 구성도이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 과전압 및 저전압으로 인한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치는, 전원공급기의 주전원과 예비전원을 입력하여 상기 주전원이 소정의 과전압 기준전압보다 높을 때 상기 주전원의 과전압상태신호를 출력하는 과전압검출부; 상기 전원공급기의 주전원과 예비전원을 이용하여 상기 주전원이 소정의 저전압 기준전압보다 낮을 때 상기 주전원의 저전압상태신호를 출력하는 저전압검출부; 및 상기 과전압검출부의 출력신호와 상기 저전압검출부의 출력신호를 논리합하여 전원공급기의 주전원을 차단하는 제어신호를 발생시키는 제어신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전원공급기는 교류전원을 입력으로 하여 소정의 직류전원과 예비전원을 출력하는 전원공급부; 상기 전원공급부로부터 상기 직류전원을 입력받아 소정의 직류전원을 출력하고 상기 출력전원을 피드백 받아 상기 출력전원이 소정의 허용한도내에서 출력되도록 제어하는 직류-직류 변환부;상기 직류-직류 변환부의 출력전원과 상기 전원공급부의 예비전원을 입력으로 하여 상기 직류-직류 변환부의 출력전원이 소정의 과전압 기준전압보다 높으면 제1제어신호를 출력하는 과전압검출부; 상기 직류-직류 변환부의 출력전원과 상기 전원공급부의 예비전원을 입력으로 하여 상기 직류-직류 변환부의 출력전원이 소정의 저전압 기준전압보다 낮으면 제2제어신호를 출력하는 저전압검출부; 및 상기 제1,제2제어신호를 논리합 하여 상기 전원공급부를 차단하는 신호를 출력하는 제어신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 과전압 및 단락을 포함한 저전압으로 인한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치로서, 전원공급기(100),부하(120), 과전압검출부(140),저전압검출부(160) 및 제어신호발생부(180)로 이루어진다.
전원공급기(100)는 교류전원을 입력으로 하여 전원 스위치를 켰을 때 +5볼트와 +12볼트의 전원을 생성하여 내부 직류-직류 변환을 거쳐 부하(120)에 필요한 주전원 (예로서 펜티엄 II 중앙처리장치의 경우 +2.8볼트) 과 +5볼트의 예비(stand-by)전원을 출력한다. 이 예비전원은 전원공급기(100)의 입력인 교류전원이 인가되어 있으면 항상 출력되는 전원으로서 시스템 본체의 소프트 스위치(Soft Switch)구동용 전원으로 사용되고 PMS회로, 마이컴(Micom),웨이크온(Wake On)회로 및 메모리(Memory)등에 별도로 제한적으로 공급된다.
과전압검출부(140)는 상기 주전원과 예비전원을 이용하여 주전원이 과전압상태인지를 확인하여 그 상태정보를 제어신호발생부(180)에 제공한다. 저전압검출부(160)는 주전원이 단락을 포함한 저전압상태인지를 확인하여 그 상태정보를 제어신호발생부(180)에 제공한다. 제어신호발생부(180)는 주전원이 과전압상태 혹은 단락을 포함한 저전압상태이면 전원공급기(100)의 출력을 차단하는 제어신호를 발생하여 시스템을 보호하는 기능을 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전원공급기 제어장치의 구성도로서 스위칭모드 전원공급기(200), 직류-직류 변환부(210), 부하(230), 과전압검출부(250), 저전압검출부(270), 및 제어신호발생부(290)로 이루어진다.
스위칭모드 전원공급기(200), 부하(230), 과전압검출부(250), 저전압검출부(270), 및 제어신호발생부(290)는 도 1의 전원공급기(100), 부하(120), 과전압검출부(140), 저전압검출부(160), 및 제어신호발생부(180)와 유사한 기능을 한다. 직류-직류 변환부(210)는 스위칭모드 전원공급기(200)로부터 직류 전원을 입력받아 부하에 필요한 직류전원으로 레벨을 변환시켜 출력한다. 이 때 그 출력전원을 피이드백 받아 출력전압이 소정의 허용한도내에서 출력될 수 있도록 제어하게 된다. 따라서 이 허용한도를 초과하는 출력전압은 과전압검출부(250)와 저전압검출부(270)에 의하여 그 상태가 검출되어 스위칭모드 전원공급기(200)가 차단되게 된다.
도 3은 도 2에 도시된 제어장치의 상세도로서 과전압 및 단락을 포함하는 저전압으로 인한 부하의 손상을 방지하며, 또한 직류-직류 변환부의 출력전원을 피드백 받아 그 출력전원이 소정의 허용한도내에서 출력되도록 한다.
스위칭모드 전원공급기(360)는 상술한 바와 같이 교류전원을 받아 직류-직류 변환부(380)에 +12볼트, +5볼트의 전원을 공급한다. 또한 전원스위치의 개폐와는 상관없이 교류전원이 인가된 상태에서는 항상 +5볼트의 예비전원을 공급한다. 이 예비전원을 이용하여 과전압검출부(320)와 저전압검출부(340)는 항상 대기상태에 있게 되므로 전원이 켜지는 순간에 발생할 수 있는 과전압도 감지하여 스위칭모드전원공급기(360)의 주전원을 차단할 수 있게 된다.
직류-직류 변환부(380)는 스위칭모드 전원공급기(360)에서 제공하는 +12볼트, +5볼트를 받아 중앙처리장치(390)등에 필요한 전원을 공급한다. 이 직류-직류 변환부(380)의 구성을 살펴보면, 먼저 입력필터(381)는 스위칭모드 전원공급기(360)에서 공급받은 +5볼트 전원을 리플(ripple)과 잡음을 최소화하여 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor : 이하 FET라고 함) Q1(385)의 드레인(drain)에 제공한다. 펄스폭변조제어부(383)는 스위칭모드 전원공급기(360)로부터 +12볼트를 받고, 직류-직류변환부(380)의 출력인 부하에서 사용되는 주전원을 피이드백받아 2개의 +12볼트 출력을 각각 FET Q1(385),Q2(387)의 게이트(gate)에 제공한다. 이 때 펄스폭변조제어부(383)는 출력필터(399)의 출력이 소정의 허용한도내로 출력될 수 있도록 펄스폭변조제어부(383)의 입력전압을 펄스폭변조하게 된다. FET Q1(385)의 소스(source)와 FET Q2(387)의 게이트는 서로 접속되어 출력필터(389)에 연결된다. FET Q1(385),Q2(387)는 Q1(385)이 온되면 Q2(387)가 오프되고 Q2(387)가 온되면 Q1(385)이 오프되면서 동작한다. Q2(387)의 소스는 접지되어 있으며 Q2는 다이오드로 대체할 수 있으나 소모전력상 FET가 유리하다. 출력필터(389)는 입력되는 전원의 리플과 잡음을 최소화하여 중앙처리장치(390)등 부하에 제공한다.
과전압검출부(320)는 과전압감시부(323),과전압 기준신호발생부(325)와 과전압비교부(321)로 구성된다. 과전압감시부(323)는 직류-직류 변환부(380)의 출력, 즉 부하에 사용되는 주전원의 전원상태를 입력받아 그 상태를 과전압비교부(321)로 전달한다. 과전압 기준신호발생부(325)는 스위칭모드 전원공급기(360)의 출력중 하나인 예비전원을 입력 받아 소정의 기준신호 ( 예를 들면 펜티엄 II 중앙처리장치의 경우 +2.8볼트 ) 를 생성하여 과전압비교부(321)에 제공한다. 과전압비교부(321)는 과전압감시부(323)의 출력전압과 과전압 기준신호발생부(325)의 기준신호를 비교하여 과전압감시부(323)의 출력전압이 과전압 기준신호보다 높으면 논리 하이 신호를출력한다. 논리 하이 신호가 된 과전압비교부(321)의 출력신호는 제어신호발생부(300)로 입력되어 제어신호발생부(300)의 출력을 논리 하이 신호로 만든다. 스위칭모드 전원공급기(360)는 이 논리 하이 신호를 받아 주전원을 차단하여 중앙처리장치(390)등 시스템을 보호하게 된다.
저전압검출부(340)는 저전압감시부(343),저전압 기준신호발생부(345)와 저전압비교부(341)로 구성된다. 저전압감시부(343)는 직류-직류 변환부(380)의 출력, 즉 부하에 사용되는 주전원의 상태를 입력받아 그 상태를 저전압비교부(341)에 제공한다. 저전압 기준신호발생부(345)는 스위칭모드 전원공급기(360)의 출력중 하나인 예비전원을 입력받아 소정의 기준전압을 생성하여 저전압비교부(341)에 제공한다. 저전압비교부(341)는 저전압감시부(343)의 출력전압과 저전압 기준신호발생부(345)의 출력신호를 비교하여 저전압감시부(343)의 출력전압이 저전압 기준신호발생부(345)의 출력신호보다 낮으면 논리 하이 신호를 출력한다. 이 저전압상태신호는 제어신호발생부(300)로 입력되어 제어신호발생부(300)의 출력을 논리 하이 신호로 만든다. 스위칭모드 전원공급기(360)는 이 논리 하이 신호를 받아 주전원을 차단하여 중앙처리장치(390)등 시스템을 보호하게 된다.
PS-ON신호는 주기판(Main Board)에 장착된 집적회로 (예로서 PIIX4 집적회로) 에서 발생하는 신호로서 정상동작중에는 논리신호 로우를 유지하다가 비정상적인 동작조건이 발생하면 논리 하이 신호로 바뀐다. 상기 PS-ON신호는 과전압비교부(321)와 저전압비교부(341)의 출력과 함께 제어신호발생부(300)에서 논리합된다. 이 논리합된 신호가 논리 하이 신호가 되면 스위칭모드 전원공급기(360)의 출력은 차단되게 된다.
상술한 바와 같이 제어신호발생부(300)는 과전압비교부(320)에서 출력되는 과전압상태신호 또는 저전압검출부(340)에서 출력되는 저전압상태 신호 혹은 주기판에 장착된 집적회로에서 인가되는 PS-ON신호중의 하나라도 논리 하이 신호이면 출력이 논리 하이 신호가 되어 스위칭모드 전원공급기(360)의 주전원을 차단함으로써 시스템을 보호하게 된다.
그리고 과전압 및 저전압 조건이 아닌 출력전압은 직류-직류 변환부(280)의 피이드백에 의하여 소정의 허용한도내에서 출력되게 된다.
따라서 본 발명은 부하의 이상동작조건 또는 스위칭모드 전원공급기(360)의이상동작조건으로 인한 출력전원의 비안정적 출력을 모두 제어하여 궁극적으로 부하를 보호하게 된다.
비정상적인 조건이 해제된 후 전원공급기의 스위치를 다시 온하면 제어신호발생부(300)의 출력신호는 논리 로우 신호가 되어 스위칭모드 전원공급기(300)의 주전원이 출력됨으로써 중앙처리장치(390)등의 시스템은 다시 정상적으로 동작하게 된다.
본 발명에 의하면 전원공급기의 예비전원을 이용하여 주전원의 전압상태를 항상 감시하여 확실한 래치 모드의 보호장치를 구현하여 시스템을 보호하며, 부하가 허용하는 전압레벨의 범위를 벗어나는 전원공급기의 출력전압에 대하여는 전원공급기의 출력 자체를 차단함으로써 시스템을 안전하게 보호할 수 있다.

Claims (4)

  1. 주전원과 예비전원을 출력하는 전원공급기를 이용하여 부하에 주전원을 공급할 때 과전압 및 저전압으로 인한 부하의 손상을 방지하는 장치에 있어서,
    상기 전원공급기의 주전원과 예비전원을 입력하여 상기 주전원이 소정의 과전압 기준전압보다 높을 때 상기 주전원의 과전압상태신호를 출력하는 과전압검출부;
    상기 전원공급기의 주전원과 예비전원을 입력하여 상기 주전원이 소정의 저전압 기준전압보다 낮을 때 상기 주전원의 저전압상태신호를 출력하는 저전압검출부; 및
    상기 과전압상태신호와 상기 저전압상태신호를 논리합하여 전원공급기의 주전원을 차단하는 제어신호를 발생시키는 제어신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과전압검출부는
    상기 주전원을 감시하여 그 전압값을 출력하는 전압감시부;
    상기 예비 전원을 입력하여 소정의 과전압 기준전압을 출력하는 과전압 기준신호발생부; 및
    상기 전압감시부로부터 출력되는 전압값과 상기 과전압 기준전압값을 비교하여 상기 전압감시부의 출력전압값이 상기 과전압 기준전압값보다 높으면 상기 전원공급기의 주전원을 차단하기 위한 신호를 발생시키는 과전압비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저전압검출부는
    상기 주전원을 감시하여 그 전압값을 출력하는 저전압감시부;
    상기 예비 전원을 입력하여 소정의 저전압 기준전압을 출력하는 저전압 기준신호발생부; 및
    상기 저전압감시부의 출력전압값과 상기 저전압 기준전압값을 비교하여 상기 저전압감시부의 출력전압값이 상기 저전압 기준전압값보다 낮으면 상기 전원공급기의 주전원을 차단하기위한 신호를 발생시키는 저전압비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 및 저전압에 의한 부하의 손상을 방지하는 전원공급기 제어장치.
  4. 교류전원을 입력으로 하여 소정의 직류전원과 예비전원을 출력하는 전원공급부;
    상기 전원공급부로부터 상기 직류전원을 입력받아 소정의 직류전원을 출력하고 자신의 출력전원을 피드백 받아 소정의 허용한도 전압범위내에서 출력되도록 제어하는 직류-직류 변환부;
    상기 직류-직류 변환부의 출력전원과 상기 전원공급부의 예비전원을 입력으로 하여 상기 직류-직류 변환부의 출력전원이 소정의 과전압 기준전압보다 높으면 제1제어신호를 출력하는 과전압검출부;
    상기 직류-직류 변환부의 출력전원과 상기 전원공급부의 예비전원을 입력으로 하여 상기 직류-직류 변환부의 출력전원이 소정의 저전압 기준전압보다 낮으면 제2제어신호를 출력하는 저전압검출부; 및
    상기 제1,제2제어신호에 따라 상기 전원공급부의 전원을 차단하는 신호를 출력하는 제어신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급기.
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