KR20000043337A - 스위칭 모드 파워 서플라이 - Google Patents

Abstract

다수의 전압을 제공하는 SMPS가 외부 부하의 변화에 관계없이 안정된 전압을 출력시킬 수 있도록 된 전압 검출 회로를 구비한 SMPS가 개시되어 있다. 본 발명의 SMPS는 1차측 코일 및 2개 이상의 2차측 코일들을 포함하는 플라이백 트랜스포머; 상기 1차측 코일을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터; 상기 2개 이상의 2차측 코일들로부터 출력되는 2개 이상의 출력 전압들 각각을 정류하기 위한 2개 이상의 정류 회로; 상기 2개 이상의 정류 회로로부터 출력되는 2개 이상의 정류 전압들의 이상 정도에 따라 상기 2개 이상의 출력 전압들중 하나를 선택하기 위한 선택 회로; 상기 선택 회로에 의해 선택된 전압에 대응하는 감지 신호를 발생시키기 위한 감지 신호 발생 회로; 및상기 감지 신호에 응답하여 상기 스위칭 트랜지스터를 제어하기 위한 제어 회로부로 구성되어, 부하 변동에 관계없이 일정한 전압을 출력시킬 수 있게 된다.

Description

스위칭 모드 파워 서플라이

본 발명은 SMPS(Switched Mode Power Supply)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 전압을 제공하는 SMPS가 외부 부하의 변화에 관계없이 안정된 전압을 출력시킬 수 있도록 된 전압 검출 회로를 구비한 SMPS에 관한 것이다.

도 1은 종래의 SMPS를 도시한 회로 구성도이다.

도 1을 참조하면, 외부의 AC 전원을 라인 필터(110)을 통해 제1 정류 회로(120)에 입력된다. 상기 라인 필터(110)는 입력되는 AC 전원에 포함된 노이즈 전류 성분을 필터링하여 상기 제1 정류 회로(120)에 필터링된 AC 전원을 제공한다. 상기 제1 정류 회로(120)는 상기 라인 필터(110)으로부터의 AC 전원을 정류하여 DC 전원을 발생시키고, 상기 DC 전원을 SMPS(100)의 각 회로에 제공한다.

상기 SMPS(100)은 플라이백 트랜스포머(130)을 포함한다. 상기 플라이백 트랜스포머(130)의 1차측 코일의 일단에는 상기 정류 회로(120)의 출력단과 연결되며, 그 타단은 플라이백 트랜스포머(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 연결된다. 따라서, 상기 플라이백 트랜스포머(130)의 일차측 코일은 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)에 의해 구동된다. 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스는 SMPS(100)의 스위치 제어 회로부(150)에 연결되며, 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지된다. 또한, 상기 플라이백 트랜스포머(130)의 일차측 코일 양단에는 스너비(140)가 연결되어, 상기 일차측 코일을 흐를 수 있는 과도 전류 성분을 제거한다.

상기 플라이백 트랜스포머(130)은 제1 및 제2 전압(VO1 및 VO2) 각각을 출력시키기 위해 그 이차측에는 제1, 제2 및 제3 이차 코일 각각을 포함한다. 상기 제1 이차 코일의 일단에는 제2 정류 회로(160)이 연결되며, 상기 제2 이차 코일의 일단에는 제3 정류 회로(170)이 연결된다. 상기 제3 정류 회로(170)의 출력단에는 상기 제3 정류 회로(170)의 출력단에는 상기 제2 전압(VO2)을 검출하기 위해 전압 검출 회로(180)가 연결된다. 상기 전압 검출 회로(180)는 상기 제3 정류 회로(170)로부터 출력되는 제2 전압(VO2)을 감지하고, 감지된 제2 전압(VO2)에 대응하는 전압 감지 신호를 발생시킨다. 상기 전압 검출 회로(180)로부터 발생되는 전압 감지 신호는 상기 스위칭 제어 회로부(150)에 제공된다. 상기 스위칭 제어 회로부(150)는 상기 전압 감지 신호에 응답하여 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 제어한다.

상기 전압 검출 회로(180)는 상기 전압 감지 신호를 발생시키기 위해, 제1 및 제2 저항(R1 및 R2), 비교기(181), 트랜지스터(Q2), 및 포터커플러(183)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)는 상기 제3 정류 회로(170)의 출력단과 연결되어, 그 저항비로서 상기 제3 정류 회로(170)로부터 출력되는 제2 전압에 대응하는 검출 전압을 발생시키고, 상기 발생되는 검출 전압을 상기 비교기(181)의 비교 단자에 출력시킨다. 상기 비교기(181)는 상기 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)으로부터의 검출 전압을 소정의 기준 전압(Vref)와 비교하여 그 비교 결과를 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자에 제공한다. 상기 트랜지스터(Q2)는 상기 비교기(181)로부터의 비교 결과 신호에 따라 상기 포터커플러(183)을 제어하며, 상기 포터커플러(183)는 상기 트랜지스터(Q2)의 제어하에 상기 제3 정류 회로(170)으로부터 출력되는 제2 전압에 대응하는 상기 전압 감지 신호를 발생시킨다.

상기 종래의 SMPS(100)에 의하면, 제2 정류 회로(160)의 부하에 관계없이 제3 정류 회로(170)로부터 출력되는 제2 전압에 따라 플라이백 트랜스포머(130)을 제어함에 따라 제2 정류 회로(170)에 과부하가 걸리거나, 또는 저부하가 걸리는 경우에도 동일한 스위칭 제어를 하므로써, 상기 제2 정류 회로(170)로부터 출력되는 제1 전압이 부하에 따라 변동되는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 부하 변동에 관계없이 일정한 전압을 출력시킬 수 있는 SMPS를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SMPS는 1차측 코일 및 2개 이상의 2차측 코일들을 포함하는 플라이백 트랜스포머; 상기 1차측 코일을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터; 상기 2개 이상의 2차측 코일들로부터 출력되는 2개 이상의 출력 전압들 각각을 정류하기 위한 2개 이상의 정류 회로; 상기 2개 이상의 정류 회로로부터 출력되는 2개 이상의 정류 전압들의 이상 정도에 따라 상기 2개 이상의 출력 전압들중 하나를 선택하기 위한 선택 회로; 상기 선택 회로에 의해 선택된 전압에 대응하는 감지 신호를 발생시키기 위한 감지 신호 발생 회로; 및상기 감지 신호에 응답하여 상기 스위칭 트랜지스터를 제어하기 위한 제어 회로부로 구성된다.

본 발명에 의하면, SMPS의 모든 출력단으로부터 출력되는 전압들에 대응하는 저항값들을 갖는 각각의 저항들을 해당 출력단에 연결하고, 그 타단들을 그 일단이 접지된 공통 저항의 타단에 연결함으로써, SMPS의 출력단중 과전압이 발생되는 출력단을 자동으로 선택하게 되며, 그 결과 선택된 전압에 따라 SMPS를 제어함으로써, SMPS로부터 과전압이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 스위칭 모드 파워 서플라이를 도시한 회로 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이를 도시한 회로 구성도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

110, 210: 라인 필터

120, 160, 170, 220, 260, 270: 정류 회로

130, 230: 플라이백 트랜스포머 140, 240: 스너버

150, 250: 스위칭 제어부 180: 전압 감지부

280: 선택 회로부 290: 감지 신호 발생 회로부

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SMPS를 도시한 회로 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SMPS(200)는 라인 필터(210), 제1, 제2 및 제3 정류 회로(220, 260 및 270), 플라이백 트랜스포머(230), 스너버(240), 스위칭 제어 회로부(250), 선택 회로부(280), 및 감지 신호 발생 회로부(290)로 구성된다.

상기 라인 필터(210)는 외부로부터 입력되는 AC 전원에 포함된 노이즈 전류 성분을 필터링하고, 상기 필터링된 AC 전원을 상기 제1 정류 회로(220)에 제공한다.

상기 제1 정류 회로(220)는 상기 라인 필터(210)으로부터의 AC 전원을 정류하여 DC 전원을 발생시키고, 상기 발생되는 DC 전원을 상기 플라이백 트랜스포머(230)의 일차측 코일 및 SMPS(200)의 각 회로에 제공한다.

상기 플라이백 트랜스포머(230)은 일차측 코일, 및 제1, 제2 및 제3 이차측 코일을 포함한다. 상기 일차측 코일의 일단에는 상기 정류 회로(220)의 출력단과 연결되며, 그 타단은 플라이백 트랜스포머(230)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 연결된다. 또한, 상기 일차측 코일의 양단에는 상기 일차측 코일을 흐를 수 있는 과도 전류 성분을 제거하기 위해 스너비(240)가 연결된다.

상기 플라이백 트랜스포머(230)의 제1 이차측 코일에는 상기 제2 정류 회로(260)이 연결된다. 상기 제1 이차측 코일은 상기 일차측 코일에 의해 제1 유도 전압을 발생시키고, 상기 발생되는 제1 유도 전압을 상기 제2 정류 회로(260)에 제공한다.

상기 플라이백 트랜스포머(230)의 제2 이차측 코일에는 상기 제3 정류 회로(270)이 연결된다. 상기 제2 이차측 코일은 상기 일차측 코일의 유도에 의해 제2 유도 전압을 발생시키고, 상기 발생되는 제2 유도 전압을 상기 제3 정류 회로(270)에 제공한다.

상기 플라이백 트랜스포머(230)의 제3 이차측 코일은 상기 일차측 코일의 유도에 의해 제3 유도 전압을 발생시키고, 상기 발생되는 제3 유도 전압을 스위칭 제어 회로부(250)에 제공하여 상기 스위칭 제어 회로부(250)를 바이어스시킨다.

상기 스위칭 제어 회로부(250)는 이후에 설명하게될 상기 감지 신호 발생 회로부(290) 전압 감지 신호에 응답하여 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 제어한다. 상기 스위칭 제어 회로부(250)는 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 스위칭 제어 신호를 제공하여, 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 온 또는 오프시킨다. 상기 스위칭 제어 회로부(250)는 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 온오프 시간을 제어하여 상기 제1 및 제2 이차측 코일 각각에 유도되는 펄스 전압을 제어한다. 상기 제어 회로부(250)는 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온오프 시간을 제어하기 위해 상기 스위칭 제어 신호로서 PWM 신호 또는 주파수 변조 신호를 발생시킬 수 있다.

상기 제2 정류 회로(260)는 상기 플라이백 트랜스포머(230)의 제1 이차측 코일로부터 출력되는 제1 유도 전압을 정류하여 제1 DC 전압(VO1)을 발생시키고, 상기 발생되는 제1 DC 전압(VO1)을 외부에 출력한다.

상기 제3 정류 회로(270)는 상기 플라이백 트랜스포머(230)의 제2 이차측 코일로부터 출력되는 제2 유도 전압을 정류하여 제2 DC 전압(VO2)을 발생시키고, 상기 발생되는 제2 DC 전압(VO2)을 외부에 출력한다.

상기 선택 회로부(280)는 상기 제2 및 제3 정류 회로(260 및 270)로부터 출력되는 상기 제1 및 제2 DC 전압(VO1 및 VO2)중 하나를 선택하고, 선택된 전압을 외부에 출력한다. 상기 선택 회로부(280)는 상기 제1 및 제2 DC 전압(VO1 및 VO2)중 하나를 선택하기 위해 제1 내지 제3 저항(R1 내지 R3) 및 제1 및 제2 다이오드(D1 및 D2)로 구성된다. 상기 제1 저항(R1)의 일단은 상기 제2 정류 회로(260)의 출력단에 전기적으로 연결되며, 그 타단은 상기 제1 다이오드(D1)의 에노드에 연결된다. 그리고, 상기 제1 다이오드(D1)의 캐소드는 연결 노드(N)에 접속된다. 상기 제2 저항(R2)의 일단은 상기 연결 노드(N)에 연결되며, 그 타단은 접지된다. 또한, 상기 제3 저항(R3)의 일단은 상기 제3 정류 회로(270)의 출력단에 전기적으로 연결되며, 그 타단은 상기 제2 다이오드(D2)의 에노드에 접속된다. 그리고, 상기 제2 다이오드(D2)의 캐소드는 상기 연결 노드(N)에 연결된다.

따라서, 상기 선택 회로부(280)의 상기 연결 노드(N)의 전압은 상기 제1 및 제2 저항(R1 및 R2)에 의한 분압이거나, 또는 상기 제3 및 제2 저항(R3 및 R2)에 의한 분압이다. 즉, 상기 제2 및 제3 정류 회로(260 및 270)로부터 출력되는 상기 제1 및 제2 DC 전압(VO1 및 VO2)이 정상적인 전압들인 경우, 상기 연결 노드에서의 전압은 상기 제1 및 제3 저항(R1 및 R3)의 저항비에 의해 동일한 전압을 출력하게 된다. 그러나, 상기 제1 및 제2 DC 전압(VO1 및 VO2)중 어느 하나가 정상 전압 이상인 경우, 상기 연결 노드(N)에는 상기 이상 전압의 분압이 출력된다.

상기 감지 신호 발생 회로부(290)는 상기 선택 회로부(280)의 연결 노드(N)의 전압에 기초로 감지 전압을 발생시킨다. 상기 감지 신호 발생 회로부(290)는 바람직하게는 비교기(291), 트랜지스터(Q2) 및 포토커플러(293)으로 구성된다. 상기 비교기(291)의 기준 단자에는 기준 전압(Vref)이 인가되며, 그 비교 단자는 상기 선택 회로부(280)의 연결 노드(N)에 접속된다. 상기 비교기(291)의 출력단자는 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속되어, 상기 트랜지스터(Q2)를 구동한다. 상기 트랜지스터(Q2)의 이미터는 상기 포터커플러(293)의 발광 다이오드에 직렬로 접속되어, 상기 비교기(291)로부터의 비교 결과 신호에 응답하여 상기 발광 다이오드의 발광 정도를 제어한다. 또한 상기 포터커플러의 출력단자는 상기 스위칭 제어 회로부(250)에 접속되어 상기 발광 다이오드의 발광 정도에 대응하는 감지 신호를 상기 스위칭 제어 회로(250)에 제공한다.

이하, 상기 구성으로된 SMPS의 동작을 보다 상세히 설명한다.

상기 스위칭 트랜지스터(Q1)가 상기 플라이백 트랜스포머(230)를 구동함에 따라 상기 플라이백 트랜스포머(230)의 제1 및 제2 이차측 코일에는 제1 및 제2 유도 기전력이 발생한다. 상기 제1 및 제2 이차측 코일으로부터 발생되는 제1 및 제2 유도 기전력은 상기 제2 및 제3 정류 회로(260 및 270) 각각에 의해 정류되며, 상기 제2 및 제3 정류 회로(260 및 270) 각각은 제1 및 제2 DC 전압을 발생시키게 된다.

상기 제1 및 제2 DC 전압중 어느 하나가 정상 전압 이상인 경우, 상기 선택 회로부(280)의 연결 노드(N)의 전압은 상기 이상 전압에 의해 상승하게 된다. 상기 연결 노드(N)의 전압이 상승하게 되는 경우, 상기 비교기(291)의 출력 전압은 상승하게 되어 상기 포터커플러(293)로부터 출력되는 감지 신호의 전압은 상승하게 된다.

상기 감지 신호 발생 회로부(290)로부터의 감지 신호의 전압이 상승하게 되는 경우, 상기 스위칭 제어 회로부(250)는 상기 감지 신호의 상승 전압에 응답하여 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온오프 타임 또는 주기를 제어하여 상기 플라이백 트랜스포머(230)으로부터 출력되는 상기 제1 및 제2 유도 전압의 세기를 제한한다.

따라서, 상기 구성에 의하면, SMPS의 모든 출력단으로부터 출력되는 전압들에 대응하는 저항값들을 갖는 각각의 저항들을 해당 출력단에 연결하고, 그 타단들을 그 일단이 접지된 공통 저항의 타단에 연결함으로써, SMPS의 출력단중 과전압이 발생되는 출력단을 자동으로 선택하게 되며, 그 결과 선택된 전압에 따라 SMPS를 제어함으로써, SMPS로부터 과전압이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명에 의하면, 부하 변동에 관계없이 일정한 전압을 출력시킬 수 있는 SMPS를 를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명을 상기한 실시 예를 들어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (2)

1차측 코일 및 2개 이상의 2차측 코일들을 포함하는 플라이백 트랜스포머(230);

상기 1차측 코일을 구동하기 위한 스위칭 트랜지스터(Q1);

상기 2개 이상의 2차측 코일들로부터 출력되는 2개 이상의 출력 전압들 각각을 정류하기 위한 2개 이상의 정류 회로(260 및 270);

상기 2개 이상의 정류 회로로부터 출력되는 2개 이상의 정류 전압들의 이상 정도에 따라 상기 2개 이상의 출력 전압들중 하나를 선택하기 위한 선택 수단(280);

상기 선택 수단에 의해 선택된 전압에 대응하는 감지 신호를 발생시키기 위한 감지 신호 발생 수단(290); 및

상기 감지 신호에 응답하여 상기 스위칭 트랜지스터(Q1)를 제어하기 위한 제어 수단(250)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.

제1 항에 있어서, 상기 선택 수단은,

전압 검출 노드(N);

상기 2개 이상의 정류 회로 각각의 출력 단자에 그 일단이 각각 접속되는 2개 이상의 저항들(R1 및 R3);

상기 2개 이상의 저항 각각의 타단에 그 에노드가 각각 연결되며, 그 캐소들이이 상기 전압 검출 노드에 연결된 2개 이상의 다이오드들(D1 및 D2);

상기 전압 검출 노드에 그 일단이 연결되며, 그 타단이 접지된 저항(R2)으로 구성되며, 상기 전압 검출 노드의 전압을 상기 선택 전압으로서 상기 감지 신호 발생 수단에 제공하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.