KR20000053263A - 스위치 전원 장치용 오류 제어 회로 - Google Patents

Abstract

전압 소스(원 B⁺), 변압기(T1) 및 스위치 제어부(U1)가 조정된 출력 전원 전압의 스위치 모드 발생을 위해 결합된다. 스위치 회로(R5, R6, R7, Q3, Q4, Z3, U3)는 온/오프 신호(+23 V-RUN)에 응답하여 도전 경로 내에 도통 상태를 설정함으로써 전원 장치를 턴 온 및 턴 오프 시킨다. 오류 검출기(42)는 과부하 상태에 응답하여 도전 경로 중 일부에 비 도통 상태를 설정한다. 지연 회로(40)는 전원 장치가 턴 온 된 후의 시구간 동안 보조 도전 경로 내에 도통 상태를 설정한다. 보조 도전 경로는 오류 검출기가 도전 경로 중 일부에 도통 상태를 설정했을 때 비 도통 상태가 된다. 도전 경로 중 일부는 과부하 상태가 없는 도통 상태로 존재한다. 지연 회로를 구비한 래치 구성은 전원 장치가 턴 오프 될 때 까지 보조 도전 경로에 비 도통 상태를 유지시킨다.

Description

스위치 전원 장치용 오류 제어 회로{FAULT CONTROL CIRCUIT FOR SWITCHED POWER SUPPLY}

예컨대, 텔레비전 수상기와 같은 일반적인 실행/대기 전원 장치에 있어서, 브리지 정류기 및 필터 커패시터는 전원 장치가 도메스틱 메인(domestic main ; 옥내 본선)에 결합될 때, 원(raw) DC 전압(B⁺전압 또는 원 B⁺라 한다)을 제공한다. 대기 모드 부하(load)는 항상 존재하는 B⁺전압 또는 기타의 전압으로부터 전원을 직접 공급받을 수 있다. 그러나, 많은 실행 모드 부하는 실행 모드 시에만 동작하는 스위치 모드 전원 장치와 같은 전압 조정 전원 장치를 통해 전원을 공급받는다. 일반적으로, 편향 회로 및 고 전압 화면 부하 등의 임의의 부하용 실행 모드 전원 장치는 빔 편향 회로에 전원을 공급하는 플라이백 변압기(flyback transformer)를 이용한다. 분리 또는 보조의 전원 장치는 스위치 모드 전원 장치로서 동작할 수 있고, 조정된 B⁺전압을 플라이백 변압기 뿐만 아니라 기타의 보조 전원 장치에 제공할 수 있다.

예컨대, 투사식 텔레비전은 3 개의 고 전원 음극선관(CRT)을 갖고 있기 때문에 더 많은 전원을 필요로 하고 있다. 보조의 전원 장치는 각각의 CRT에 일반적으로 필요한 2 개의 튜브용 집속 증폭기에 전원을 공급하는데 유용하다. 그러한 증폭기는 양과 음의 극 전압을 필요로 하고, 상당량의 전원을 소비한다.

스위치 모드 전원 장치에 있어서, 입력 DC 전압(텔레비전의 B⁺전압등)은 변압기의 일차 권선의 일단자와, 스위치 소자에 결합된 일차 권선의 타단자에 결합되어 스위치 소자가 도통할 때에 전류가 변압기에 결합하게 된다. 스위치 소자는 실행 모드 동안 교호로 턴 온 및 턴 오프 되어, 변압기의 2차 권선에 교류 전류를 제공하고, 이로써 교류 전류는 정류 및 필터되어 실행 모드 공급 전압으로 제공된다.

출력 전압의 조정은 예컨대, 변압기의 피드백 권선에 의해 제공된 피드백 제어에 의해 달성된다. 각각의 2차 권선은 밀접하게 결합되어 있어 2차 권선의 임의의 부하 변동이 피드백 권선에 반영된다. 피드백 제어는 피드백 권선에 걸리는 전압과 스위치 소자에 의해 제공될 수 있는 표준 전압 레벨 또는 임계 전압 레벨을 비교하는 한편 스위치 회로가 턴 온 및 턴 오프 되는 주파수 및/또는 펄스 폭을 변조한다. 스위치 소자는 원 B⁺입력 전압의 변동에 민감해지도록 보상되어, 소비 전원의 공칭 범위에 대하여 전류 부하가 변동할 때, 정확한 출력 전압 레벨을 유지시킨다.

전술한 바와 같은 전원 장치용 스위치 소자는 산요(Sanyo) STK 730 시리즈의 집적 회로(IC) 전원 제어 장치일 수 있다. 그러한 제어부는 단일 패키지로서 FET 전원 스위치 트랜지스터, 에러 증폭기와 에러 구동기 및 과전류 보호 회로를 포함한다. 그러한 제어부에 스위치 모드 전원이 가해지면, 제어부는 먼저 턴 온 되고, B⁺전압으로부터의 전류는 변압기의 일차 권선, FET 및 전류 감지 저항을 통해 접지로 흐르게 된다. 전류는 IC 제어 장치 내의 과전류 보호 회로가 트리거될 때 까지 증가하며, 이 후 IC 제어부는 그 내부의 FET 전원 트랜지스터를 턴 오프시킨다. 에너지는 변압기의 2차 권선에 전송되고, 유도된 AC 전류는 정류되어 필터 커패시터를 충전시킨다. 여러가지의 사이클 중 초기 구간 후에 출력 전압은 그의 조정된 레벨에 도달한다. IC 제어부에 의해 제공된 임계 비교 회로는 변압기의 피드백 권선에 결합되어 조정된 출력 전압 레벨을 유지시키기 위해 IC 제어부에 의한 스위치의 타이밍을 제어한다. 발진은 2차 권선에 결합된 부하를 수용하는 주파수 사이클 및 듀티 사이클을 안정화시킨다. 많은 기타의 전원 제어부는 유사한 방식으로 동작하며, 산요(Sanyo) STK 730 시리즈 대신에 이용될 수 있다.

그러한 IC 제어부는 원 B⁺전압이 존재할 때마다 기동한다. 기타의 스위치 회로는 대기 모드와 실행 모드 사이의 스위치를 제어한다. 동작의 실행 모드 동안 부하가 전원 장치의 출력을 증가시키면, 전원 장치는 제어 임계값과 동일한 피드백 권선 전압을 유지시키기 위해 더 많은 전류를 제공한다. 과부하 전류등의 오류 상태가 발생하면, 기동 중에 공칭적으로 전류를 제한하는 IC 제어부의 과전류 오류 보호 회로는 전원 장치를 통해 결합된 전원을 제한하기 위해 동작한다. 전류 제한 회로는 피드백 권선 전압이 제어 임계값에 있는지를 피드백 제어가 감지하기 이전에 스위치 트랜지스터를 차단(shut off)시킨다. 이 결과, 출력 전압은 공칭값 이하로 떨어지게 되어 증가된 부하 전류에 따른 레벨을 더욱더 떨어뜨린다.

출력에 오류 상태의 완전한 단락 회로가 있다고 가정한다면, IC 제어 과부하 회로는 도통을 신속하게 차단하고, 사실상 전원 장치에 결합되는 전원은 없게 된다. 그러나, 완전한 단락 회로가 아닌 과부하 전류가 있다면, 실질적으로 전원은 출력 전압이 떨어진다하더라도 전원 장치를 통해 여전히 가해진다. 이것은 바람직하지 못한 동작 상태이며, 심각할 정도로 위험한 동작 상태이다.

본 발명은 텔레비전 수상기와 같이 동작의 실행 모드와 대기 모드를 갖는 장치용 스위치 모드 전원 장치의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제어 회로를 이용하여 과부하 전류 상태 동안의 상기 장치 내의 스위치 전원 장치를 제어하거나 또는 동작의 실행 모드와 대기 모드 사이에서 전환할 때 보조 전원 장치와 같은 전원 장치의 온 오프를 스위치하기 위한 분야에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 구성에 따른 제어 회로를 갖는 보조 전원 장치의 블록도.

도 2는 온/오프 제어를 보다 상세히 도시한 본 발명의 구성에 따른 제어 회로를 갖는 보조 전원 장치의 개략도.

도 3은 기동 및 오류 검출 회로를 보다 상세히 도시한 본 발명의 구성에 따른 제어 회로를 갖는 보조 전원 장치의 개략도.

도 4는 본 발명의 구성에 따른 과전류 검출 회로를 갖는 보조 전원 장치의 개략도.

도 5는 본 발명의 구성에 따른 급속 리셋 회로를 갖는 보조 전원 장치의 개략도.

보조 전원 장치는 예컨대 제어 IC로 하여금 과부하 및/또는 기타의 오류 상태 시에 보조의 전원 장치를 동작하도록 하는 대신에 보조 전원 장치는 동작의 대기 모드 시에 차단되기 때문에, 출력이 과부하일 때 보조 전원 장치를 전체적으로 차단시키는 것이 유리하다. 그러나, 일부는 IC 제어부 내의 전류 제한 회로의 동작에 의해 전원 장치를 기동시키도록 구성되어야 한다. 그렇지 않을 경우, 전원 장치의 기동 중에 발생하는 저 전압 출력 상태는 과부하 전류 상태에 의해 저 전압 상태가 되는 오류 검출 회로에 의해 부정확하게 확인될 수 있다. 이 때 보조 전원 장치는 결코 기동하지 못한다.

이러한 문제점은 상기 장치가 동작의 대기 모드와 실행 모드 사이에서 스위치할 때에 보조 전원 장치를 턴 온 및 턴 오프시키는 스위치 제어가 보조 전원 장치에 제공될 때 훌륭하게 해결될 수 있다.

본 발명의 구성에 따르면, 그러한 스위치 제어는 단락 회로와 같이 오류 상태를 표시할 수 있는 저 전압 검출기 및/또는 과전류 검출기 등의 오류 상태 검출기에 응답하기 위해 변형된다. 오류 상태 검출기는 음의 출력 전압과 양의 기준 전압을 비교하기 위하여 레벨 시프트 매카니즘을 이용한다.

또, 본 발명의 구성에 따르면, 지연 회로는 오류 상태 검출기와 스위치 제어 사이에 개재되며, 그것은 보조 전원 장치가 턴 온 된 후에 유효하게 동작 한다. 이로써 오류 상태 검출기는 보조 전원 장치가 턴 온 된 후의 시구간 동안 보조 전원 장치를 디스에이블시키지 못하게 되어 보조 전원 장치는 오류 상태의 오류 표시 없이 동작 출력 전압을 설정하는 기회가 제공된다.

도전 경로의 도통 상태가 전원 장치의 온/오프 상태를 결정하며, 균일한 극성의 바이어스 전압을 이용하는 스위치 전원 장치 상의 과부하 상태를 검출하는 구성은, 출럭 전압 소스와; 상기 출력 전압의 레벨을 시프트하는 회로와; 이 회로에 응답하여 상기 도전 경로에 비 도통 상태를 설정하여 상기 스위치 전원 장치를 오프시키는 스위치 소자를 포함한다.

상기 바이어스 전압은 양의 극성을 가질 수 있다. 상기 출력 전압은 음의 극성을 가질 수 있다.

상기 회로는 제너 다이오드를 포함하며, 상기 스위치 소자는 트랜지스터를 포함한다. 상기 제너 다이오드의 애노드는 상기 트랜지스터의 소스에 결합되고, 제너 다이오드의 캐소드는 상기 트랜지스터의 베이스에 결합된다. 상기 트랜지스터는 상기 도전 경로에 비 도통 상태를 설정하기 위해 턴 온 된다.

도전 경로의 도통 상태가 전원 장치의 온/오프 상태를 결정하는 균일 극성의 바이어스 전압을 이용하는 스위치 전원 장치는, 제1 및 제2 출력 전압을 각각 제공하는 제1 및 제2 전압 소스와; 상기 제1 및 제2 소스 사이에 결합되어 상기 제1 및 제2 출력 전압 중 하나를 추적(track)하는 바이어스 전압을 제공하는 제너 다이오드와; 상기 바이어스 전압과 기준 전압을 비교하는 수단을 포함함으로써 비 도통 상태는 상기 바이어스 전압이 상기 기준 전압을 초과할 때 상기 도전 경로에 설정된다.

상기 제1 및 제2 출력 전압은 반대의 극성을 가질 수 있다. 상기 기준 전압은 양의 극성을 가질 수 있다. 상기 기준 전압은 상기 제1 및 제2 출력 전압 중 하나의 극성에 반대되는 극성을 가질 수 있다.

상기 비교 수단은 트랜지스터를 포함할 수 있다. 상기 트랜지스터는 바이폴라 접합 형태일 수 있으며, 상기 기준 전압은 상기 트랜지스터의 베이스 에미터 접합형의 턴 온 전압을 포함할 수 있다.

도 1은 전압 입력으로부터의 전류 예컨대 원 B⁺전압을, 변압기(T1)의 한 개 이상의 제2 권선(W2, W3, W4, W5)에 전원을 결합시키는 변압기(T1)의 1차 권선(W1)에 주기적으로 공급하도록 동작할 수 있는 스위치 제어부(U1)를 갖는 본 발명의 스위치 모드 전원 장치(10)를 도시하고 있다. 스위치 제어부(U1)는 예컨대, 산요 SKT730 시리즈의 제어 장치를 포함할 수 있다. 스위치 제어부(U1)는 구동 전압 예컨대, 원 B⁺전압이 핀(4)의 제어 입력(CNTL)에서 이용 가능할 때 동작한다.

원 B⁺입력 공급 전압은 커패시터(C1)에 의해 필터된 브리지 정류기(CR1)의 출력으로부터 얻어진 직류 전압이다. 원 B⁺전압은 전원 장치(10)가 도메스틱 메인(22)(즉, 플러그 인)에 결합될 때 존재한다. 하지만, 전원 장치(10)는 실행 모드시에만 동작하고, 정지 모드 또는 대기 모드 시에는 디스에이블된다.

전원 장치(10)가 플러그 인 되는 동시에 실행 모드에 있을 때, 원 B⁺전압은 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)에 존재하므로, 스위치 제어부(U1)로 하여금 변압기(T1)의 1차 권선(W1)을 통해 전류를 도통시키도록 한다. 권선(W1)을 통해 흐르는 전류는 변압기(T1)의 권선(W2)의 양단에 전압을 유도시키고, 이로써 전압은 저항(R13)과 커패시터(C5)를 통해 제어 입력(CNTL)에 공급된다. 권선(W2)의 극성은 권선(W2)의 양단에 유도된 전압으로 하여금 스위치 제어부(U1)를 동작시키도록 한다.

스위치 제어부(U1)에 의해 도통된 전류가 저항(R14)과 커패시터(C6)의 조합에 의해 설정된 전류 제한 임계값에 도달할 때, 스위치 제어부(U1)는 1차 권선(W1)을 통해 도통 전류를 중지시키거나 또는 턴 오프시킨다. 스위치 제어부(U1)가 도통을 중지시킬 때, 1차 권선(W1)의 자계는 붕괴되고, 1차 권선의 극성은 반전되며, 1차 권선(W1)에 있던 에너지는 권선(W4, W5)에 +15V와 -15V의 전원으로 각각 출력된다.

권선(W4, W5)으로부터의 에너지가 소실될 때, 그 권선의 자계는 붕괴되고 그 극성은 반전된다. 권선(W2, W4, W5)의 극성에 따라서, 권선(W2)은 스위치 제어부(U1)의 핀(4)에 양(+)의 전압을 제공함으로써, 스위치 제어부(U1)의 전류 제한 임계값이 도달되고 스위치 제어부(U1)가 전류 도통을 중지시킬 때 까지, 스위치 제어부(U1)가 1차 권선(W1)을 통해 전류를 다시 도통시키도록 스위치 제어부를 인에이블 시킨다. 이어서 에너지는 1차 권선(W1)으로부터 권선(W4, W5)에 다시 전송된다. 이러한 과정은 전원 장치(10)의 동작이 안정화될 때 까지 수 사이클 동안 반복된다.

피드백 권선(W3)은 전원 장치(10)의 동작이 안정화된 후에 스위치 제어부(U1)의 듀티 사이클을 제어한다. 피드백 권선(W3)의 양단에 생성된 전압은 스위치 제어부(U1)에 의해 생성된 대략 -40.5V인 내부 기준과 비교된다. 스위치 제어부(U1)의 듀티 사이클은 피드백 권선(W3)의 양단에 생성된 전압이 대략 -40.5V로 유지되도록 변조된다. 피드백 권선(W3)은 부하의 변화가 피드백 권선(W3)의 양단에 생성된 전압에 반영되도록 2차 권선(W4, W5)에 결합된다. 따라서, 피드백 권선(W3)은 권선(W4, W5)에 의해 생성된 출력 전압을 조정하는데에도 이용된다.

보통 대기 모드로부터 실행 모드로의 스위치 또는 그 반대로의 스위치는 적외선 수신기, 패널 스위치 등등의 제어 입력(도시하지 않았음)을 통한 사용자의 제어로써 달성된다. 본 발명의 양태(樣態)에 따르면, 추가의 실행/대기 스위치 회로(36)는 동작상의 실행 모드와 비동작상의 대기 모드 사이에서 전원 장치(10)를 변동시키기 위해 제공된다. 스위치 제어부(U1)는 큰 기동 전류를 필요로 한다. 그러한 구동 전류를 기동시키고 생성시키는 것을 보조하기 위해, 실행/대기 스위치 회로(36)는 원 B⁺전압 입력이 존재할 때마다 스위치 제어부에 의해 도통을 행하도록 전압 바이어스를 제공하는 원 B⁺전압 입력과, 제어 입력(CNTL) 사이에 결합된 제1 회로(38)를 포함한다.

본 발명의 구성에 따르면, 제1 회로(38)로부터 제공된 구동 전류 바이어스는 스위치 제어부(U1)를 디스에이블시키는 이용 가능한 구동 전류를 감소시키기 위해 분로될 수 있다. 구동 전류는 기준 전위 소스 예컨대, 접지로 분로될 수 있다.

실행/대기 스위치 회로(36)는 변압기의 2차 권선(W4, W5) 중 적어도 하나에 결합된 오류 상태 검출 회로(42)를 더 포함한다. 회로(42)는 동일하거나 또는 다른 2차 권선(W4, W5)에 결합된 출력에서 저 전압 임계값을 감지하는 등에 의해 보조 전원 장치의 전류 과부하와 같은 오류 상태를 감지한다. 회로(42)는 장치가 동작의 대기 모드로 변화되었다 하더라도 보조의 전원 장치를 오프로 스위치시키는 수단으로 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)을 접지 전위로 끌어내림으로써 스위치 제어부(U1)의 도통을 디스에이블시킨 오류 상태를 가르키는 출력(41)을 발생한다. 초기의 저 전압 출력 레벨에 기인하여 오류 상태의 잘못된 검출에 의해 보조의 전원 장치의 기동 위상이 방해받지 않도록 하기 위하여, 지연 회로(40)는 보조 전원 장치의 공칭의 출력 전압 레벨이 달성되는 충분한 시구간에 대한 오류 상태 검출 회로(42)의 출력의 영향을 억제한다.

도 2 내지 도 5는 도 1에 도시한 본 발명의 구성의 다른 양태를 상세히 설명한다. 동일한 참조 부호는 동일하거나 또는 비교할만한 소자를 칭하기 위하여 도면 전체에 이용되고 있다. 도 2를 참조하면, 스위치 제어부(U1)는 변압기(T1)의 1차 권선(W1)에 직렬로 결합된다. 스위치 제어부(U1)는 교호로 도통 및 턴 오프 되어, 전원을 2차 권선(W4, W5)에 전송하고, 이 2차 권선에서 최종의 AC 신호는 각각 다이오드(D2, D3)에 의해 정류되며, 커패시터(C2, C3)에 의해 필터된다. 권선(W4, W5)에 제공된 필터된 전압은 각각 쵸크(L2, L3)에 의해 추가로 필터되어 실행 모드 시의 부하에 전원을 공급하기 위한 동작 전원 전압 +15V와 -15V를 제공한다.

2차 권선(W4, W5)의 극성은 스위치 제어부(U1)가 턴 오프 하고 변압기(T1)의 1차 권선(W1)에 저장된 에너지가 권선(W4, W5)에 전송될 때, 커패시터(C2, C3)가 충전되도록 하기 위하여 도 2에 도시한 바와 같은 1차 권선(W1)의 극성과는 반대로 되어 있다.

본 발명의 양태에 따르면, 도시한 바와 같은 전원 장치(10)는 실행 모드와 대기 모드 사이의 변동을 제어하기 위하여, 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)의 전압을 추가로 제어하도록 구성된다. 소자가 대기 모드이고 스위치 제어부(U1)가 주기적으로 도통하지 않을 때, 전원 장치(10)로 진행하는 전원만이 원 B⁺전압이 되는데, 이 전압은 소자가 도메스틱 메인(22)에 결합되기 때문에 존재한다.

실행/대기 동작을 제어할 때 릴레이 또는 부가의 저 전원 장치(도시하지 않았음)로부터 전원을 공급받는 기타의 스위치 소자를 이용하여, 원 B⁺전압을 전원 장치(10)의 스위치 소자에 결합 및 분리시키는 것이 가능해 진다. 그러나, 본 발명에 따르면, 보다 고가의 유효한 해결 방법은 원 B⁺전압과 실행 모드 전압으로부터 일부 유도된 신호를 이용하여, 스위치 제어부(U1)에 대한 제어 입력(CNTL)의 바이어스를 감소시킴으로써, 다시 말하면 정상의 바이어스가 리스토어될 때 까지 스위치 제어부(U1)를 유지시키기 위해 제어 입력의 전압을 거의 접지가 되게 함으로써 얻어진다.

따라서, 저항(R1, R2, R3, R4)을 포함한 분압기는 원 B⁺전압과 접지 사이에 결합되고, 분압기의 접합부(J1)는 콜렉터가 제어 입력에 결합되고 에미터가 접지화된 스위치 트랜지스터(Q2)의 베이스에 결합된다. 원 B⁺전압이 존재할 때, 제어 입력(CNTL)은 트랜지스터(Q2)의 도통에 의해 거의 접지로 끌어내려진다. 전원 장치(10)가 우선 메인에 결합되면 대기 모드로 유지된다.

본 발명은 집속 증폭기등의 실행 모드 부하에 전원을 공급하는 텔레비전의 보조 전원 장치와 같은 보조의 전원 장치에 적용할 때에 유리하다. 실행 모드로의 스위치 동안, 본 발명의 전원 장치는 변압기(T1)의 2차 권선이 아닌 소스에서 생성된 실행 모드 전원 전압의 존재를 감지한다. 그러한 실행 모드 전원 전압은 임계값 레벨에 비교되고, 임계값 레벨이 통과될 때 트랜지스터(Q2)는 턴 오프 되어 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)의 바이어스로 하여금 정상으로 되돌아오도록 하며, 변압기(T1)의 피드백 권선(W3)에 의한 피드백 제어하에서 실행 모드 시의 보조 전원 장치의 동작이 가능하게 한다. 예를들면, 편향의 실행 모드 동작 및 텔레비전 내의 기타의 회로에 의해 생성된 +23V 전원은 그러한 목적을 위해 이용될 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 차동 쌍의 PNP 트랜지스터(Q3, Q4)는 저항(R5)에 의해 실행 모드 전원 전압에 결합된 에미터를 가지며, 트랜지스터(Q3)의 베이스의 저항(R6, R7)의 분압기를 경유한 실행 모드 전원 전압의 레벨과 트랜지스터(Q4)의 제너 다이오드(Z3)에 의해 제공된 +8.2V의 기준 전압을 차동적으로 비교한다. 실행 모드 전원이 분압기 내의 저항의 비에 의해 결정된 레벨을 초과했을 때, 트랜지스터(Q4)는 도통되고, 광 커플러(U3)가 스위치된다. 광 커플러(U3)의 포토 트랜지스터는 트랜지스터(Q2)의 베이스를 접지시키고, 그 트랜지스터(Q2)의 동작을 중지시킴으로써 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)에 정상의 바이어스가 가능해진다. 이어서 전원 장치(10)의 동작은 변압기(T1)의 2차 권선(W2, W3)의 전압에 응답하여 실행 모드로 개시한다.

본 발명의 다른 실시예는 도 3에 도시되어 있으며, 실행 모드일 때 전원 장치(10)를 대기 모드로 스위치시키는 과부하 전류 상태를 검출하는 추가의 기능을 갖는 래치 회로를 포함한다. 과전류 상태 시에 스위치 제어부(U1)의 과전류 보호 회로는 충분한 전원이 공칭의 출력 전압 레벨로 유지시키기 위해 전원 장치(10)를 통하여 결합되기 이전에 스위치 제어부(U1)를 턴 오프시키기 때문에, 과부하 전류는 출력 전압 레벨을 공칭값 이하로 떨어지게 한다. 이러한 전류 제한 방법은 투사 텔레비전의 디지털 집속 증폭기와 같은 부하에 전원을 공급하기 위한 최선의 방법은 아니다. 그러한 부하에 있어서, 과전류 상태가 발생했을 때 전원 장치(10)는 전류를 감소된 전압의 부하에 공급하는 것 보다 턴 오프될 때에 더 유리하다. 본 발명에 따르면, 그러한 기능은 도 2에서와 같이 실행 모드와 대기 모드 사이의 스위치를 제어하는 회로와의 인터페이스를 통해 달성된다.

도 3에 있어서, 대기 모드에서 실행 모드로의 스위치 제어는 광 커플러(U3)의 LED에 전류를 공급하는 차동 트랜지스터 쌍(Q3, Q4)에 의해 결정된 미리 설정된 전압을 통과시킴으로써 +23V 실행 전원과 같은 실행 모드 전원 전압에 의해 부분적으로 제공된다. 이어서 광 커플러(U3)의 포토 트랜지스터는 트랜지스터(Q2)를 턴 오프시키고, 스위치 제어부(U1)의 동작을 가능하게 한다. 저항(R1, R2, R3, R4)은 바이어스를 원 B⁺전원 전압으로부터 접합부(J1)를 통해 트랜지스터(Q2)에 제공한다. 도 3에 따라서 광 커플러(U3) 내의 LED의 캐소드가 접지되고, LED와 PNP 트랜지스터(Q5)의 베이스를 통해 전류가 커패시터(C4)를 충전시킨다는 점이 도 2의 실시예와 대비된다.

커패시터(C4)는 전원 장치(10)가 기동할 수 있는 대기 모드에서 실행 모드로의 첫번째 스위치 시에 지연을 제공한다. 전원(10)이 실행 중이고 공칭적으로 +15V의 조정된 전압이 대략 +10V를 초과할 때, 제너 다이오드(Z4)는 저항(R8, R9)을 통해 도통하여 트랜지스터(Q6)를 턴 온 시킨다. 이어서 광 커플러(U3)로부터의 전류는 트랜지스터(Q6)를 통해 접지되도록 분로되고, 커패시터(C4)는 충전을 중단한다. 이어서 트랜지스터(Q5)는 오프되고, 커패시터(C4)는 +23V 실행 모드 전원에 결합되며, 역바이어스된 트랜지스터(Q5) 또는 다이오드(D6) 중 어느 한 개를 통해 방전할 수가 없게 된다.

+15V 출력 전압이 제너 다이오드(Z4)가 도통되도록 하는데 필요한 레벨 이하로 떨어지는 경우에, 특히 2차 권선(W4)에 전류가 과부하된 경우, 트랜지스터(Q6)는 불충분한 베이스 구동 때문에 턴 오프된다. 트랜지스터(Q6)가 오프되기 때문에, 커패시터(C4)는 광 커플러(U3)를 통해 전류로부터 충전될 수 있다. 커패시터(C4)의 충전이 대략 +10V에 도달하면, 트랜지스터(Q5)는 턴 오프 되고, 광 커플러(U3)를 통한 전류의 경로는 존재하지 않게 된다. 그러한 경우, 트랜지스터(Q3, Q4)가 +23V 실행 전원의 존재를 여전히 검출한다 할지라도 광 커플러(U3)의 포토 트랜지스터에 의해 전류는 도통되지 않는다. 원 B⁺전원은 저항(R1, R2, R3, R4)에 의해 접합부(J1)에 설정된 분압기 때문에 트랜지스터(Q2)를 턴 온 시킨다. 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)은 떨어지게 된다. 전원 장치(10)는 차단되고 출력에 결합된 부하를 보호한다. 따라서, 스위치 제어부의 전류 제한 회로가 전원을 계속적으로 공급하여 출력 전압을 공칭 전압 이하로 감소시키는 전원 제한 방법과는 달리, 전술한 바와 같은 본 발명의 회로는 과전류 상태 시에 전원 장치(10)를 스위치 오프시킨다. 이것은 원 B⁺전원으로부터 구동된 실행/대기 회로를 이용하여 달성되며, 최소의 부품과 최소의 복잡성으로 과부하 전류 보호 기능을 제공한다.

도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 오류 상태 검출 회로(42)는 전원 장치(10)의 +15V 출력에서 과부하 전류 상태를 검출하는데 이용된다. -15V 출력에서 과부하 상태의 검출은 배타적인 양의 극성 바이어스 전압 예컨대, 원 B⁺전압이 전원 장치(10)에 이용된다는 점 때문에 복잡해 진다.

도 4에 도시한 본 발명의 추가의 구성은 음의 극성 바이어스 전압 없이 -15V 출력에서 과부하 전류 상태의 검출을 위해 제공된 것이다. 실행 모드일 때 -15V 출력에서 과부하 전류의 검출은 전원 장치(10)가 대기 모드로 스위치되도록 한다. 도 4에 있어서, 음의 전원 전압 과부하 검출 회로(43)는 전원 장치(10)의 +15V와 -15V 사이에 결합된다. 제너 다이오드(Z6)는 -15V 출력이 공칭적으로 로드(load)될 때 트랜지스터(Q8)의 베이스가 대략 -2V인 바이어스 전압을 갖도록 전원 장치(10)의 +15V와 -15V 사이로 바이어스된다. 따라서, 제너 다이오드(Z6)는 과부하 전류 상태를 검출하기 위해 트랜지스터(Q8)의 베이스 에미터 접합형의 턴 온 전압인 양의 기준 전압에 대하여 -15V 출력이 비교될 수 있도록 레벨 변동 매카니즘 또는 dc 오프셋을 제공한다.

과부하 전류 상태에 응답하여 -15V 출력이 접지 전위로 떨어지기 시작하면, 트랜지스터(Q8)의 베이스의 전압 또한 접지 전위로 떨어지게 된다. 결국, 과부하 전류 상태가 유지되고 -15V 출력이 최종적으로 미리 설정된 임계 전압 레벨에 도달하면, 트랜지스터(Q8)의 베이스 전압은 양(+)이 되며, 결국 과부하 전류 상태를 신호화하기 위해 트랜지스터(Q8)를 턴 온 시킬 정도의 0.7V의 매우 높은 전원이 된다. 과부하 전류 상태가 제너 다이오드(Z4)의 도통 상태의 변화에 의해 신호화되는 오류 상태 검출 회로(42)와 달리, 제너 다이오드(Z6)는 과부하 전류 상태가 트랜지스터(Q8)에 의해 신호화될 때 도통 상태로 유지된다. 소정의 임계값 레벨은 제너 다이오드(Z6)의 항복 전압의 적절한 선택에 의해 선택될 수 있다.

트랜지스터(Q8)가 턴 온 될 때, 전류는 트랜지스터(Q6)의 베이스로부터 취해지고, 이로써 트랜지스터(Q6)가 턴 오프 된다. 따라서, +15V 출력에서 과전류 상태의 검출과 유사하게, 트랜지스터(Q6)의 턴 오프로써, 커패시터(C4)는 광 커플러(U3)를 통한 전류로부터 충전될 수 있다. 커패시터(C4)의 충전이 대략 +10V에 도달할 때, 트랜지스터(Q5)는 턴 오프 되고, 광 커플러(U3)를 통한 전류의 경로는 존재하지 않게 된다. 그러한 경우, 차동 트랜지스터(Q3, Q4)가 +23V의 실행 전원의 존재를 계속하여 검출한다 하더라도 전류는 광 커플러(U3)의 포토 트랜지스터에 의해 도통되지 않는다. 원 B⁺전원은 저항(R1, R2, R3, R4)에 의한 접합부(J1)에 형성된 분압기 때문에 턴 온된다. 스위치 제어부(U1)의 제어 입력(CNTL)은 낮아지게 된다. 전원 장치(10)는 차단되어 출력에 결합된 부하를 보호한다.

+23V 실행 전원 전압이 떨어질 때, 커패시터(C4)는 다이오드(D6)를 통해 방전되며, 그렇치 않을 경우 +23V 실행 전원의 존재에 의해 역 바이어스될 것이다. 일단 커패시터(C4)가 방전되면, 커패시터(C4)의 충전이 트랜지스터(Q5)를 턴 오프시키는 충분한 전압 까지 상승될 수 있는 지연 시간 동안, 트랜지스터(Q6)를 턴 온 시키는 충분한 출력 전압의 생성을 억제하는 출력에서의 과부하 상태가 지속되고 있지 않다면 전원 장치(10)는 다시 기동될 수 있다.

커패시터(C4)가 완전히 방전할 때 까지의 충분한 시간이 허용되지 않는다면, 예컨대 스위치 모드 전원 장치(10)가 실행 모드에서 대기 모드로 변동되고 이어서 빠른 연속으로 실행 모드로 다시 돌아온다면, 트랜지스터(Q5)는 오프 상태로 남아 있게 된다. 따라서, 실행 모드 출력 전압은 그 공칭의 출력 전압 레벨에 달성하고 도달하는 것을 방해할 것이다.

도 5에 도시한 본 발명의 추가의 실시예는 +23V의 실행 전원 전압이 떨어질 때에 커패시터(C4)를 빠르게 방전시키는 급속 리셋 회로(50)를 제공한다. 본 발명에 따르면, 그러한 기능은 도 2와 같이 실행 모드와 대기 모드 사이의 스위치를 제어하는 회로와의 인터페이스를 통해 달성된다.

도 5에서, 지연 회로(40)는 커패시터(C4)와 병렬의 제너 다이오드(Z5)를 갖는다. +23V의 실행 전원 전압이 도달될 때, 커패시터(C4)는 실행 모드 출력 전압이 대략 공칭 출력 전압 레벨로 안정화되도록 지연 시간을 제공하기 위하여 저항(R10)을 통해 충전한다. 제너 다이오드(Z5)는 달링톤(Darlington) 구조로 구성된 트랜지스터(Q8, Q9)의 베이스 에미터 접합에 손상을 막기 위하여 커패시터(C4)의 양단의 전압을 대략 +10V로 클램프한다.

전원 장치(10)가 실행 모드에 있을 때, 트랜지스터(Q4)와 광 커플러(U3)의 다이오드는 도 3에 도시한 실시예와 유사한 방법으로 전류를 도통한다. 그러나, 도 3의 실시예와는 달리, 그러한 전류는 커패시터(C4)를 충전하는데 이용되지 않는다. 달링톤 구조의 트랜지스터(Q8, Q9)의 구성은 트랜지스터(Q9)를 이용함으로써 최소의 전류만이 흐르게 한다. 따라서, 커패시터(C4)의 충전 속도와 이로 인한 지연 시간은 저항(R10)과 커패시터(C4)에 의해 형성된 일정한 시간에 의해서만 결정된다. 바람직하게도 그것은 도 3의 트랜지스터(Q5)의 전류 증폭 인자나 베타 또는, 도 5의 트랜지스터(Q8, Q9)의 달링톤 구성 때문에 커패시터(C4)의 충전 속도에서의 임의의 변화가 제거된다.

도 5를 참조하면, 전원 장치(10)가 대기 모드로 변동할 때, +23V의 실행 전원 전압은 떨어지기 시작한다. 실행 전원 전압이 저항(R6, R7)의 분압기에서 저항의 비에 의해 결정된 레벨 이하로 떨어지게 될 때, 전류의 흐름은 트랜지스터(Q4)에서 트랜지스터(Q3)로 그 방향이 변경된다. 트랜지스터(Q3)를 통해 흐르는 전류는 저항(R11) 양단의 전압을 생성시키고 이 전압 바이어스는 트랜지스터(Q7)를 온으로 리셋시킨다. 이로써, 커패시터(C4)는 +23V 실행 전압이 완전히 소실되기 전에 저항(R12)과 리셋 트랜지스터(Q7)를 통해 접지로 빠르게 방전된다.

Claims (14)

1. 도전 경로의 도통 상태가 전원 장치의 온/오프 상태를 결정하며 균일 극성의 바이어스 전압을 이용하는 스위치 전원 장치 상의 과부하 상태를 검출하는 장치에 있어서,

   출력 전압 소스와;

   상기 출력 전압의 레벨을 시프트하는 회로(Z6)와;

   상기 회로에 응답하여 상기 도전 경로에 비 도통 상태를 설정하여 상기 스위치 전원 장치를 턴 오프시키는 스위치 소자(Q8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 바이어스 전압은 양의 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 출력 전압은 음의 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 회로는 제너 다이오드(Z6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 스위치는 트랜지스터(Q8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제너 다이오드(Z6)는 상기 소스에 결합된 애노드를 갖는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제너 다이오드(Z6)는 상기 트랜지스터(Q8)의 베이스에 결합된 캐소드를 갖는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q8)는 상기 도전 경로에 상기 비 도통 상태를 설정하기 위해 턴 온 되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
9. 도전 경로의 도통 상태가 전원 장치의 온/오프 상태를 결정하며 균일 극성의 바이어스 전압을 이용하는 스위치 전원 장치에 있어서,

   제1 및 제2 출력 전압을 각각 제공하는 제1 및 제2 전압 소스와;

   상기 제1 및 제2 소스 사이에 결합되어 상기 제1 및 제2 출력 전압 중 하나를 추적하는 바이어스 전압을 제공하는 제너 다이오드(Z6)와;

   상기 바이어스 전압과 기준 전압을 비교하는 수단을 포함하며,

   상기 바이어스 전압이 상기 기준 전압을 초과할 때 상기 도전 경로에 비 도통 상태가 설정되는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 출력 전압은 반대의 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 기준 전압은 양의 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 기준 전압은 상기 제1 및 제2 출력 전압 중 하나의 극성에 반대되는 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 비교 수단은 트랜지스터(Q8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q8)는 바이폴라 접합 형태이며, 상기 기준 전압은 상기 트랜지스터의 베이스 에미터 접합형의 턴 온 전압을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위치 전원 장치.