KR200144428Y1 - 부하전력에 따른 과전류 제어회로 - Google Patents

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Abstract

전원장치의 과전류 보호회로에 관한 것으로, 특히 부하의 소비전력에 비례하여 입력전류를 제어하여 공급전원을 차단하기 위한 과전류 제어회로에 관한 것이다.
전원장치에서 부하로부터 소전력 사용시 입력전류를 감소시키고, 대전력 사용시 입력전류를 증가시켜 과전류로부터 보호함으로, 입력전류보다 큰 이상전류에 대응하여 신속하게 응답하여 전원을 차단한다.

Description

부하전력에 따른 과전류 제어회로
제1도는 종래의 다른 과전류 보호회로도.
제2도는 본 고안의 과전류 보호회로의 블럭구성도.
제3도는 본 고안에 적용되는 제2도의 구체회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 인입플러그 32 : 전원공급 제어부
34 : 입력전류 감지부 36 : 전원제어 및 트랜스부
38 : 부하전류 감지부 40 : 전류보상 제어부
42 : 부하 44 : 스위치
46 : 트라이액
본 고안은 전원장치의 과전류 보호회로에 관한 것으로, 특히 부하의 소비전력에 비례하여 입력전류를 제어하여 공급전원을 차단하기 위한 과전류 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 가전제품이나 산업용 전자기기(이하 통칭하여 '부하'라함)가 과부하 상태가 되면 정격전류이상의 과전류가 인가되어 부하가 손상(Demage)되는 경우가 발생한다. 따라서 부하가 과부하상태로 될때 외부로부터 공급되는 전원을 차단시켜 부하를 보호하기 위한 과전류 제어회로가 필요하게 된다.
제1도는 종래의 과전류 제어회로도로서, 인입플러그(10)는 외부로부터 전원을 인입하여 제1,2전송선로(L1,L2)를 통해 송출하며, 상기 인입플러그(10)를 통해 전원이 입력되는 상태에서 운용자는 부하(20)에 전원을 공급하기 위해 스위치(22)를 온스위칭하면 상기 스위치(22)가 압압되어진 순간부터 동작을 개시하는 과전류감지부(14)에 의해 트라이액(24)이 동작하게 된다. 따라서 전류통로가 형성됨으로 상기 스위치(22)가 오프(OFF)되어도 전원은 전원제어 및 트랜스부(16)를 통해 부하(20)로 계속 공급되며, 부하(20)에 의해 과부하 상태가 될 경우 과전류감지부(14)에 의해 트라이액(24)의 동작을 중지시킴으로 부하(20)로 공급되는 전원을 차단하게 되는 것이다. 여기서 전원제어 및 트랜스부(14)는 상기 트라이액(24)을 통해 출력되는 전원을 입력하여 원하는 출력전원으로 변환 출력된다. 상기 전원제어 및 트랜스부(20)로부터 출력된 전원은 다이오드(D1)와 캐패시터(C1)로 구성된 정류부(18)에서 정류되어 부하(20)로 인가된다.
상기 과전류감지부(14)을 설명하면 트랜지스터(Q1)는 저항(R1)의 양단전압(Q1)에 따라 스위칭동작되며, 상기 저항(R1)의 양단전압(V1)이 트랜지스터(Q1)의 동작전압인 0.7V이하인 과부하상태가 아니면 오프(OFF)스위칭되고, 반대로 저항(R1)의 양단전압이 0.7V이상인 과부하상태일 경우에는 온(ON)스위칭된다.
그리고 제2트랜지스터(Q2)는 전송라인(L3)와 접속점(1)사이의 전위차 즉 에미터(Emitter)와 베이스(Base)간의 전위차(VEB2)가 동작전압인 0.7V이상인가에 따라 스위칭 동작을 하여 트라이액(24)을 제어한다. 상기 트랜지스터(Q1)가 오프상태인 과부하상태가 아닐시에는 전송라인(L3)와 접속점(1)사이의 전위차(VEB1)가 동작전압인 0.7V보다 큼으로 상기 트랜지스터(Q2)가 턴온(Turn-On)되어 전송라인(L3)상의 공급전원을 라인(3)을 통해 트라이액(36)의 게이트에 인가하고, 반대로 상기 트랜지스터(Q1)가 온상태인 과전류상태일시 전송라인(L3)과 접속점(1) 사이의 전위차(VEB1)는 동작전압(0.7V) 보다 작아지므로 전송라인(L3)상의 공급전원을 라인(3)쪽으로 통과시키지 않는다.
그리고 저항(R2)는 전송라인(L1)의 공급전원을 감쇠시킴으로 과부하 상태가 아닐시 트랜지스터(Q2)가 온되도록 하기 위해 사용된 저항이다.
그러므로 트랜지스터(Q1) 및 저항(R1)은 전송선로(L1)상의 과전류를 검출하는 수단으로 동작하며, 트랜지스터(Q2) 및 저항(R2)은 트라이액(24)을 제어하기 위한 수단으로 작용한다.
상기 제1도와 같은 종래의 회로는 입력전류를 감지하는 저항(R1)이 항상 일정하므로 정상상태와 과전류상태의 입력전류에 대한 검출이 부하 소비전력과는 무관하게 일정하게 된다. 따라서 부하변동이 큰기기에서는 입력전류의 과전류 검출을 최대소비전력보다 큰전류로 검출하도록 설계하므로, 과전류에 의한 응답속도가 떨어지고, 전원장치를 손상시킬 수 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안의 목적은 전원장치에서 부하로부터 소비된 전력에 비례하여 입력전류를 제어하는 과전류 제어회로를 제공함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 전원장치에서 부하로부터 소전력 사용시 입력전류를 감소시키고, 대전력 사용시 입력전류를 증가시켜 과전류로부터 보호하는 과전류 제어회로를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안을 공급전원을 입력하여 소정의 과전류 감지신호에 의해 전원공급을 제어하기 전원공급 제어수단과, 상기 전원공급 제어수단을 통해 출력된 전원을 입력받아 입력전류 상태를 검출하여 과전류 감지신호를 출력하는 입력전류 감지수단과, 상기 전원공급 제어수단을 통해 공급되는 전원을 입력하여 원하는 전원으로 변환하여 출력하는 전원제어 및 트랜스수단과, 상기 전원제어 및 트랜스수단으로부터 출력된 전원을 입력하여 부하전류를 검출하여 상기 부하전류 크기에 대응하는 전류감지신호를 출력하는 부하전류 감지수단과, 상기 입력전류 감지수단으로부터 출력된 입력전류 감지신호의 크기와 상기 부하전류 감지수단으로부터 출력된 부하 전류 감지신호의 크기에 대응하여 입력전류 보상제어신호를 발생하는 전류보상 제어수단으로 구성함을 특징으로 한다.
이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제2도는 본 고안에 따른 과전류 보호회로의 블럭구성도로서, 외부로부터 공급되는 전원을 입력하기 위한 인입플러그(30)와, 상기 인입플러그(30)를 통해 입력된 공급전원을 입력받아 초기전원을 공급하고, 소정의 과전류 감지신호에 의해 전원공급을 차단하는 전원공급 제어부(32)와, 상기 전원공급 제어부(32)를 통해 출력된 전원을 입력받아 입력전류 상태를 검출하여 과전류 감지신호의 출력을 출력하는 입력전류 감지부(34)와, 상기 입력전류 감지부(34)를 통해 공급되는 전원을 입력하여 원하는 전원으로 변환하여 안정화시켜 출력하는 전원제어 및 트랜스부(36)와, 상기 전원제어 및 트랜스부(36)로부터 출력된 전원을 입력하여 부하전류를 검출하여 상기 부하전류 크기에 대응하는 전류감지신호를 출력하는 부하전류 감지부(38)와, 상기 입력전류 감지부(34)로부터 출력된 입력전류 감지신호의 크기와 상기 부하전류 감지부(38)로부터 출력된 부하 과전류 감지신호의 크기에 대응하여 입력전류 보상제어신호를 발생하는 전류보상 제어부(40)로 구성되어 있다.
제3도는 본 고안에 적용되는 제2도의 구체회로도로서, 전원공급 제어부(32)는 인입플러그(30)로부터 입력되는 전원을 입력받아 초기전원을 공급하도록 스위칭하는 스위치(44)와, 상기 인입플러그(30)로부터 입력되는 전원을 입력받아 소정의 전류보상 제어신호에 의해 전원공급 차단을 제어하는 트라이액(46)로 이루어져 있다. 입력전류 감지부(34)는 상기 트라이악(46)의 전원출력단에 연결되어 입력전류를 검출하는 저항(R1)으로 이루어진다. 전원제어 및 트랜스부(36)는 상기 전원공급 제어부(32)를 통해 공급되는 전원을 입력하여 원하는 전원으로 변환하여 안정화시켜 출력한다. 부하전류 감지부(38)는 상기 전원제어 및 트랜스부(36)의 출력단과 접지사이에 연결된 캐패시터(C1)과, 상기 전원제어 및 트랜스부(36)의 출력단에 저항(R5)가 접속되어 부하(42)로 연결되고, 상기 저항(R5)과 접지사이에 연결된 캐패시터(C2)와, 상기 저항(R3)의 한단에 베이스가 접속되고 상기 저항(R5)의 다른단에 접속된 저항(R6)를 통해 에미터가 접속된 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터와 접지사이에 연결된 캐패시터(C3)로 이루어져있다.
상기 전류보상 제어부(40)는 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 접지사이에 저항(R7) 및 포토커플러(PC1)의 포토다이오드가 직렬 접속되며, 상기 트라이액(46)에 저항(R3)을 통해 에미터가 접속되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스단자가 에미터에 접속되고, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자에 베이스단자가 접속되는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자와 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스단자의 접속점에 연결되는 저항(R2)과, 상기 저항(R1)에 에미터가 접속되고, 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 저항(R4)를 통해 콜렉터가 접속된 포토커플러(PC1)의 수광트랜지스터로 이루어진다.
이하 본 고안을 상술한 제2도 및 제3도를 참조하여 본 고안의 일 실시예를 상세히 설명한다.
인입플러그(30)는 외부로부터 전원을 인입하여 트라이액(46)과 전원제어 및 트랜스부(36)를 통해 부하(52)로 송출하며, 상기 인입플러그(30)를 통해 전원이 입력되는 상태에서 운용자는 부하(42)에 전원을 공급하기 위해 스위치(44)를 온스위칭하면 상기 스위치(44)가 압압되어진 순간부터 동작을 개시한다. 따라서 전류통로가 형성됨으로 상기 스위치(44)가 오프(OFF)되어도 전원은 전원제어 및 트랜스부(36)를 통해 부하(42)로 계속 공급된다. 이때 입력전류 감지부(34)에 입력전류의 과전류를 검출하며, 상기 저항(R1)에 의해 과전류가 검출되면 트랜지스터(Q1-Q2)에 의해 과전류 제어가 되어 트라이액(46)의 동작을 중지시킴으로 부하(42)로 공급되는 전원을 차단하게 되는 것이다.
상기 저항(R1)에 의해 과전류가 검출될 시 과전류 제어동작을 설명하면, 트랜지스터(Q1)는 저항(R1)의 양단전압(V1)에 따라 스위칭동작되며, 상기 저항(R1)의 양단전압(V1)이 트랜지스터(Q1)의 동작전압인 0.7V이하인 과전류상태가 아니면 오프(OFF)되고, 반대로 저항(R1)의 양단전압(V1)이 0.7V이상인 과전류상태일 경우에 트랜지스터(Q1)가 온(ON)된다.
그리고 제2트랜지스터(Q2)는 라인(1)과 노드(2)사이의 전위차 즉 에미터(Emitter)와 베이스(Base)간의 전위차(VEB1)가 동작전압인 0.7V이상인가에 따라 스위칭 동작을 하여 트라이액(46)을 제어한다. 상기 트랜지스터(Q1)가 오프상태인 과전류상태가 아닐시에는 라인(1)와 노드(2)사이의 전위차(VEB1)가 동작전압인 0.7V보다 큼으로 트랜지스터(Q2)가 턴온(Turn-On)되어 라인(1)상의 공급전원을 라인(3)을 통해 트라이액(56)의 게이트로 출력한다. 따라서 상기 트라이액(46)이 턴온되어 상기 인입플러그(30)를 통해 입력된 전원을 전원제어 및 트랜스부(36)로 공급한다.
반대로 상기 트랜지스터(Q1)가 온상태인 과전류상태일시 라인(1)과 노드(2) 사이의 전위차(VEB1)는 동작전압(0.7V) 보다 작아지므로 라인(1)상의 공급전원을 라인(3)으로 통과시키지 않는다. 따라서 트라이액(46)이 오프되어 상기 인입플러그(30)을 통해 입력되는 전원을 차단한다.
그리고 저항(R2)는 전송라인(1)상의 공급전원을 감쇠시킴으로 과부하 상태가 아닐시 트랜지스터(Q2)가 온되도록 하기 위해 사용된 저항이다.
그러므로 트랜지스터(Q1) 및 저항(R1)은 전송선로(L1)상의 과전류를 검출하는 수단으로 동작하며, 트랜지스터(Q2) 및 저항(R2)은 트라이액(46)을 제어하기 위한 수단으로 작용한다.
또한 전원제어 및 트랜스부(36)는 인입플러그(30)를 통해 입력된 전원을 입력하여 원하는 전원으로 변환하여 출력한다. 상기 전원제어 및 트랜스부(36)로부터 출력된 전원은 저항(R5)을 통해 부하(42)로 인가된다. 이때 상기 저항(R5)의 양단간의 전압 V2=R5×IOUT가 되므로 트랜지스터(Q3)는 항상 온상태를 유지한다. 여기서 IOUT는 부하전류가 된다. 그러므로 저항(R6) 저항(R7)을 통해 포토커플러(PC1)의 포토다이오드로 인가되어 상기 포토다이오드에 흐르는 전류의 양에 따라 수광트랜지스터에 흐르는 전류의 양이 발생하게 된다. 즉, 상기 포토커플러(PC1)의 포토다이오드에 흐르는 전류(ID)의 양에 비례하여 수광트랜지스터의 전류가 발생하게 된다. 이때 상기 포토커플러(PC1)의 수광트랜지스터에 흐르는 전류 I1=ID×CTR(여기서 CTR은 포토커플러(PC1)의 전류전달비율을 나타낸다)가 된다. 이때 저항(R1)의 양단간 전압(V1)=R1×IV(여기서 IV는 입력전류)가 된다. 그런데 상기 수광트랜지스터가 턴온된 상태에서 V1=(R3+R4)×I1+VCE(여기서, VCE는 포토커플러의 에미터와 콜렉터간의 차전압임)가 된다. 그러므로 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스간의 양단전압 VEB=R1×IV-R3×I1≥VEB온이 된다.
따라서 VER가 VEB온 전압보다 클때에만 트랜지스터(Q1)가 턴온되므로 저항(R3)와 수광트랜지스터로 흐르는 전류 I1의 전압강하 양에 따라 입력전류 IV가 반비례하도록 하여 입력 과전류에 의해 트랜지스터(Q1)가 온될시 입력 과전류를 보상하도록 하였다. 상기 트랜지스터(Q1)가 온되면 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전압 Vc1=VE1-0.2V(여기서 0.2V는 세츄레이션 전압이다)이 되고, 트랜지스터(Q2)의 베이스 전압과 동일함으로 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압 VB1=VE1-0.7V가 된다. 따라서 VC1VB1이 성립되어 트랜지스터(Q2)는 오프상태가 된다. 이때 상기 트랜지스터(Q1)이 오프되므로 출력전류 IOUT에 대한 입력피드백양은 트랜지스터(Q1)의 VEB1양단에 다음과 같이 비교된다. VEB1=R1×IV-R3×ID×CTR
따라서 VEB1이 트랜지스터(Q1)의 에미터와 베이스간에 충분히 턴온될 수 있는 전압이 발생될 때 과전류 보호회로인 트라이액(46)이 동작되어 전원을 차단한다.
상술한 바와 같이 본 고안은 전원장치에서 부하로부터 소전력 사용시 입력전류를 감소시키고, 대전력 사용시 입력전류를 증가시켜 과전류로부터 보호함으로, 입력전류보다 큰 이상전류에 대응하여 신속하게 응답하여 전원을 차단할 수 있어 전원장치를 보호할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

  1. 전원장치의 부하전력에 따른 과전류 제어회로에 있어서, 공급전원을 입력하여 소정의 과전류 감지신호에 의해 전원공급을 제어하기 전원공급 제어수단과, 상기 전원공급 제어수단을 통해 출력된 전원을 입력받아 입력전류 상태를 검출하여 과전류 감지신호의 출력하는 입력전류 감지수단과, 상기 전원공급 제어수단을 통해 공급되는 전원을 입력하여 원하는 전원으로 변환하여 출력하는 전원제어 및 트랜스수단과, 상기 전원제어 및 트랜스수단으로부터 출력된 전원을 입력하여 부하전류를 검출하여 상기 부하전류 크기에 대응하는 전류감지신호를 출력하는 부하전류 감지수단과, 상기 입력전류 감지수단으로부터 출력된 입력전류 감지신호의 크기와 상기 부하전류 감지수단으로부터 출력된 부하 전류 감지신호의 크기에 대응하여 입력전류 보상제어신호를 발생하는 전류보상 제어수단으로 구성함을 특징으로 하는 부하전력에 따른 과전류 제어회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부하전류 감지수단은, 상기 전원제어 및 트랜스부(36)의 출력단과 접지사이에 연결된 캐패시터(C1)과, 상기 전원제어 및 트랜스부(36)의 출력단에 저항(R5)가 접속되어 부하(42)로 연결되고, 상기 저항(R5)과 접지사이에 연결된 캐패시터(C2)와, 상기 저항(R5)의 한단에 베이스가 접속되고 상기 저항(R5)의 다른단에 접속된 저항(R6)를 통해 에미터가 접속된 트랜지스터(Q3)와, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터와 접지사이에 연결된 캐패시터(C3)로 구성함을 특징으로 하는 부하전력에 따른 과전류 제어회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전류보상 제어수단은, 상기 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 접지사이에 저항(R7) 및 포토커플러(PC1)의 포토다이오드가 직렬 접속되며, 상기 트라이액(46)에 저항(R3)을 통해 에미터가 접속되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스단자가 에미터에 베이스단자가 접속되고, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자에 접속되는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단자와 상기 트랜지스터(Q2)의 베이스단자의 접속점에 연결되는 저항(R2)과, 상기 저항(R1)에 에미터가 접속되고 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터에 저항(R4)를 통해 콜렉터가 접속된 포토커플러(PC1)의 수광트랜지스터로 구성함을 특징으로 하는 부하전력에 따른 과전류 보호회로.
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