KR20010002831A - 전원공급장치의 정전력 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 출력 전류가 일정 범위를 벗어나는 경우 출력 전압을 줄여 일정한 전력을 출력할 수 있도록 한 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 부하로 공급되는 트랜스의 2차측 출력 전압을 검출하여 출력 전압이 원하는 일정 전압으로 출력되도록 전력 스위칭 소자의 듀티를 제어하는 전원 공급 장치에 있어서, 상기 트랜스의 2차측 피드백 전원라인에 마련되어 출력측 전류 변화를 검출하는 전류 검출 저항과, 상기 전류 검출 저항에 의해 검출된 출력 전류를 기설정된 기준 전류와 비교하여 그 차에 상응하는 제어 신호를 출력하는 출력 전류 비교부와, 상기 출력 전류 비교부의 출력 신호를 입력받아 출력 전류의 변화에 따라 상기 전력 스위칭 소자의 듀티를 증감시켜 출력 전압을 변화시킴으로써 정전력 제어를 수행하는 스위칭 제어부를 구비한다.

Description

전원 공급 장치의 정전력 제어 회로{CIRCUIT FOR CONTROLLING CONSTANT POWER OF POWER SUPPLY}

본 발명은 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 출력 전류가 일정 범위를 벗어나는 경우 출력 전압을 줄여 일정한 전력을 출력할 수 있도록 한 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로에 관한 것이다.

최근의 전자 기기의 발달로 IC화에 의한 고성능화, 소형 경량화가 진행됨과 동시에 이들 장치에 불가결한 전원 장치도 소형 경량화가 요구되고 있다. 이 요구를 충족시키는 안정화 전원 장치로써 스위칭 방식에 의한 전원 장치가 그 주류를 점하고 있다. 이러한 스위칭 방식에 의한 정전력 전원 장치는 일반적으로 초퍼 방식과 인버터에 의한 DC/DC 컨버터 방식으로 구분할 수 있다.

도 1은 이러한 종래의 스위칭 모드 전원 공급 장치의 일예를 보인 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 스위칭 모드 전원 공급 장치는 트랜스(T1)의 1차측에 인가되는 전원을 스위칭 제어부(10)에서 출력되는 PWM신호에 의해 전력 스위칭 소자인 파워 트랜지스터(Q1)의 듀티를 제어하여 트랜스(T1)의 2차측에 발생되는 출력 전압을 조정하게 된다.

또한, 종래의 스위칭 모드 전원 공급 장치에서는 트랜스(T1)의 2차측에 발생된 전압을 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)에 의해 정류한 후 분압 저항(R1)(R2)에 의해 출력 전압을 검출하고, 검출된 전압을 전압 비교기(OP1)에서 기설정된 기준 전압(Vref)과 비교하여 그 차에 상응하는 신호를 포토 커플러를 통해 스위칭 제어부(10)로 출력한다.

이때, 스위칭 제어부(10)는 전원 공급 장치의 출력 전압이 기설정된 기준 전압과 일치되지 않는 경우에는 파워트랜지스터(Q1)의 듀티를 증감시켜 출력 전압이 일정 기준 전압으로 유지될 수 있도록 조정하는 기능을 수행한다.

한편, 정전력(constant power)제어 회로는 스위칭 모드 전원 공급 장치의 출력 전류가 임계 전류(threshold current:Ith)를 넘으면 출력 전압을 저하시켜 출력 전력 P(=VI)이 일정하게 유지될 수 있도록 하는 것을 말한다.

그러나, 이러한 종래의 스위칭 모드 전원 공급 장치에 있어서 과부하가 발생되어 출력 전류가 임계 전류이상인 경우에도 출력 전압 검출에 따른 파워 트랜지스터의 듀티제어만을 수행하기 때문에 정전력 제어가 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 스위칭 모드 전원 장치의 출력측 전류 변화를 검출하여 전류 변화에 따라 출력 전압을 조정함으로써 정전력을 출력할 수 있도록 한 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 전원 공급 장치의 일예에 따른 구성을 보인 회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 일실시예에 따른 정전력 출력 회로를 보인 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10...스위칭 제어부, 20...전압 비교기,

30...전류 비교기, R1,R2...분압저항,

Q1...파워트랜지스터, PT...포토커플러.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로는 부하로 공급되는 트랜스의 2차측 출력 전압을 검출하여 출력 전압이 원하는 일정 전압으로 출력되도록 전력 스위칭 소자의 듀티를 제어하는 전원 공급 장치에 있어서,

상기 트랜스의 2차측 피드백 전원라인에 마련되어 출력측 전류 변화를 검출하는 전류 검출 저항과, 상기 전류 검출 저항에 의해 검출된 출력 전류를 기설정된 기준 전류와 비교하여 그 차에 상응하는 제어 신호를 출력하는 출력 전류 비교부와, 상기 출력 전류 비교부의 출력 신호를 입력받아 출력 전류의 변화에 따라 상기 전력 스위칭 소자의 듀티를 증감시켜 출력 전압을 변화시킴으로써 정전력 제어를 수행하는 스위칭 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로의 구성 및 작용 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로의 일실시예에 따른 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 정전력 출력 회로는 상용 입력 전원을 브리지 다이오드(D1) 및 콘덴서(C1)에 의해 정류하는 정류부와, 1차측에 공급되는 상기 정류된 전원을 소정 레벨로 변압하여 2차측으로 출력하는 트랜스포머(T1)와, 상기 트랜스포머(T1)의 1차측에 직렬로 접속되어 일정 주기로 온/오프되는 전력 스위칭 소자 일예로, 파워 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜스포머(T1)의 2차측에 발생되는 전압을 정류하는 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)와, 상기 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)에 의해 정류되어 부하에 공급전원으로 출력되는 전압을 분압하여 검출하는 분압 저항(R1)(R2)과, 상기 분압 저항(R1)(R2)에 의해 검출된 출력 전압을 기설정된 기준전압과 비교하는 출력 전압 비교부와, 상기 출력 전압의 피드백 라인에 접속되어 출력 전류를 검출하는 전류 검출 저항(Rs)과, 상기 전류 검출 저항(Rs)에 의해 검출된 출력 전류와 기설정된 기준 전류를 비교하는 출력 전류 비교부와, 상기 출력 전압 비교부 및 상기 출력 전류 비교부로부터 출력되는 신호를 포토 커플러(PT)를 통해 입력받아 상기 파워 트랜지스터(Q1)의 듀티를 제어하는 스위칭 제어부(10)를 구비하여 이루어진다.

이러한 구성에 있어서, 상기 출력 전압 비교부는 분압 저항(R1)(R2)에 의해 검출된 전압 신호를 비반전단자에 입력받아 반전 단자에 설정된 기준 전압과 비교하여 출력하는 전압 비교기(OP1)을 구비하며, 상기 전압 비교기(OP1)의 출력 신호는 콘덴서(C3) 및 저항(R3)를 통해 반전 입력 단자로 피드백된다. 또한, 전압 비교기(OP1)의 출력단에는 역류 방지 다이오드(D3)가 마련된다.

이와 마찬가지로 출력 전류 비교부는 전류 검출 저항(Rs)에 의해 검출된 출력 전류 신호를 비반전 신호로 입력받는 전류 비교기(OP2)를 구비하며, 이 전류 비교기(OP2)의 출력 신호도 콘덴서(C3) 및 저항(R6)를 통해 반전 입력 신호로 피드백되고 비교 연산기(OP2)의 출력단에는 역류 방지 다이오드(D4)가 마련된다.

또한, 비교 연산기(OP2)의 반전 단자에는 저항(R5)를 개재하여 전압 비교기(OP1)의 반전 단자측에 접속된 기준 전압 신호가 입력되게 된다. 역류방지 다이오드(D3)(D4)의 캐소드는 저항(R4)를 개재하여 포토 커플러(PT)의 발광 다이오드 애노드측에 접속된다.

이러한 구성을 갖는 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 정상 동작되는 경우에 스위칭 제어부(10)는 파워 트랜지스터(Q1)를 온시켜 트랜스(T1)의 1차측에 입력 전원을 공급하고 그로 인해 2차측에 발생된 전압을 부하로 출력한다. 이때, 부하측으로 출력되는 출력 전압은 트랜스(T1)의 2 차측에 마련된 분압 저항(R1)(R2)에 의해 분압된 후 전압 비교기(OP1)의 비반전단자로 입력되어 반전단자에 기설정된 기준 전압과 비교된다. 비교 결과 전압 비교기(OP1)는 출력 전압이 기준 전압 이상이면 일예로 하이 레벨의 신호를 출력하여 포토 커플러(PT)를 구동시켜 스위칭 제어부(10)로 제어 신호를 입력한다.

이때, 스위칭 제어부(10)는 포토 커플러(PT)로부터의 입력 신호를 판단하여 출력 전압이 기준 전압이상인 경우 일예로 PWM 제어를 통해 파워 트랜지스터(Q1)의 듀티를 감소시켜 출력 전압을 조절한다.

한편, 전류 비교기(OP2)는 전류 검출 저항(Rs)에 의해 검출된 부하측 전류 신호를 비반전단자에 입력받아 반전 단자에 기설정된 기준 전류 일예로 임계 전류(threshold current)와 비교하고, 비교 결과 검출 신호가 임계 전류이상인 경우에는 정전력 출력제어를 위해 포토 커플러(PT)로 하이레벨의 신호를 출력한다. 이에 포토 커플러(PT)가 온되어 스위칭 제어부(10)는 파워 트랜지스터(Q1)의 듀티를 줄여서 출력 전압을 줄이게 된다. 따라서, 출력 전력(P)은 정전력으로 유지될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 전원 공급 장치의 정전력 출력 회로는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로에 의해 출력측 전압 검출을 통한 파워 트랜지스터의 듀티 제어로 일정 전압의 출력이 가능토록 함과 동시에 과부하시와 같이 출력측 전류 변화가 발생되는 경우에는 이를 검출하여 전류 변화에 따라 출력 전압을 가변시킴으로써 정전력을 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로에 의하여 출력측 전류 변화에 따른 전력 변동을 방지함으로써 전원 공급 장치의 기능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 부하로 공급되는 트랜스의 2차측 출력 전압을 검출하여 출력 전압이 원하는 일정 전압으로 출력되도록 전력 스위칭 소자의 듀티를 제어하는 전원 공급 장치에 있어서,

   상기 트랜스의 2차측 피드백 전원라인에 마련되어 출력측 전류 변화를 검출하는 전류 검출 저항과,

   상기 전류 검출 저항에 의해 검출된 출력 전류를 기설정된 기준 전류와 비교하여 그 차에 상응하는 제어 신호를 출력하는 출력 전류 비교부와,

   상기 출력 전류 비교부의 출력 신호를 입력받아 출력 전류의 변화에 따라 상기 전력 스위칭 소자의 듀티를 증감시켜 출력 전압을 변화시킴으로써 정전력 제어를 수행하는 스위칭 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 전류 비교부는

   상기 전류 검출 저항에 의해 검출된 전류신호를 비반전신호로 입력받고, 반전단에 설정된 기준 전류와 비교하는 전류 비교기를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 정전력 제어 회로.