KR200144430Y1 - 이상 발진 방지 회로를 갖는 스위칭 모드 전원 공급 장치 - Google Patents

Abstract

트랜스포머와, 트랜스포머의 일차측의 전류를 스위칭하여 출력단자로 일정한 전압이 출력되도록 제어하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 스위칭 트랜지스터를 구동하기 위한 바이어스 전류를 공급하는 블럭킹 발진회로 및 정전류 공급회를 가지는 링킹 초-크 컨버터형 SMPS에서 발생되는 이상 발진을 제거하는 이상 발진 방지회로를 제공한다. 상기 SMPS의 이상 발진 방지회로는 상기 스위칭 트랜지스터의 에미터와 베이스의 사이에 코일 혹은 비드를 접속하여 콜렉터 전류와 베이스 전류 루프의 간섭을 제거하여 전도성 노이즈에 의한 출력 효율의 저하를 방지한다.

Description

이상 발진 방지 회로를 갖는 스위칭 모드 전원 공급 장치

제1도는 종래의 링깅 초크 컨버터형 스위칭 모드 전원 공급 장치의 회로도.

제2도는 본 고안에 따른 링깅 초크 컨버터형 스위칭 모드 전원 공급 장치의 회로도.

제3도는 제1도 및 제2도의 동작을 보다 용이하게 설명하기 위한 각 부분의 동작 파형도.

본 고안은 스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply:SMPS)의 이상 발진을 방지하는 회로에 관한 것으로, 특히 링깅 초-크 컨버터(Ringing chock Converter:RCC)형 SMPS에서 발생되는 이상 발진을 제거하여 출력효율을 개선한 SMPS의 이상 발진 방지회로에 관한 것이다.

RCC형의 SMPS의 대표적인 구조는 제1도에 도시된 바와 같다. 제1도는 종래의 링깅 초크 컨버터형 스위칭 모드 전원 공급 장치의 회로도이고, 제3도는 제1도의 동작을 보다 용이하게 설명하기 위한 각 부분의 동작 파형도이다.

지금, 제1도와 같이 구성된 회로에 전원전압(Vcc)이 입력되면, 상기 전원전압(Vcc)은 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)의 일측으로 입력됨과 동시에 기동 저항(R1)을 통하여 스위칭 트랜지스터(Q)의 베이스로 입력된다. 상기 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜랙터는 상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)의 타측에 접속되어 있고, 에미터는 상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L2)의 타측에 접속되어 있다.

따라서 상기 스위칭 트랜지스터(Q)는 초기 상기 기동 저항(R1)을 통하여 입력되는 바이어스의 입력에 응답하여 동작되어진다. 상기와 같은 바이어스에 의해 상기 스위칭 트랜지스터(Q)가 온되기 시작하면, 트랜스포머(10)의 일차측 권선(L1)에 공급되는 전원전압(Vcc)의 전류는 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터-에미터간을 통하여 흐르게 된다. 이때 상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)에는 에너지가 충전되며, 또다른 일차측권선(L3)의 일측으로는 유기된 전압이 출력된다.

상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L3)의 일측으로부터 출력되는 전압은 블럭킹 발진회로(12)의 저항(R2)와 캐패시터(C1)으로 공급되어지며, 이와 같은 전원의 공급에 의해 상기 블럭킹 발진회로(12)는 제3도(a)와 같은 발진신호를 트랜지스터(Q)의 베이스로 공급된다. 이때 발진신호가 공급되는 전류의 루프는 제1도의 I2와 같다. 상기와 제3도(a)와 같은 발진신호를 입력하는 트랜지스터(Q)는 급속히 온상태로 되어진다. 따라서 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터 전류는 제1도의 I1과 같은 콜렉터 전류 루프를 통하여 흐르게된다. 이때 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)으로부터 이차측권선(L2)으로의 전력 전달을 일어나지 않는다.

상기 동작에 의해 스위칭 트랜지스터(Q)의 베이스 전압이 포화 상태로 되면, 상기 스위칭 트랜지스터(Q)는 오프상태로 이행한다. 이러한 동작에 의해 스위칭트랜지스터(Q)가 오프되면 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)에 축적된 에너지가 이차측 권선(L2) 및 일차측권선(L3)으로 전달된다. 이때 상기 트랜스포머(10)의 일차측 권선(L3)의 양단자에 접속된 정전류 공급회로(14)는 일차측권선(L3)의 양단자의 전압을 충전한다.

상기 정전류 공급회로(14)의 구성은 상기 스위칭 트랜지스터(Q)의 베이스와 일차측권선(L3)의 일측 사이에 캐패시터(C2)와 다이오드(D1)이 직렬 접속되며, 상기 캐패시터(C2)와 다이오드(D1)의 접속 노드와 접지 사이에 저항(R3)이 접속되어 있다. 그리고, 상기 스위칭트랜지스터(Q)의 에미터와 베이스의 사이에 접속된 다이오드(D2)는 역전압 방지용이다. 이와 같이 구성된 정전류 공급회로(14)는 상기 스위칭 트랜지스터(Q)가 오프되었을때 상기 일차측권선(L3)의 양단으로부터 출력되는 전압을 캐패시터(C2)로 충전하고, 스위칭 트랜지스터(Q)가 온되었을때 방전한다.

한편, 상기 스위칭 트랜지스터(Q)의 오프에 의해 트랜스포머(10)의 일차측권선(10)에 축적된 에너지가 이차측권선(L2) 및 일차측권선(L3)으로 전력전달이 완료되면 각 권선의 전압의 극성이 반전되어진다. 이때 정전류 공급회로(14)내의 캐패시터(C2)에 충전된 전압이 제3도(b)와 같이 방전되어진다.

상기 제3도(b)와 같은 방전전류(I3)는 블럭킹 발진회로(12)로부터 제3도(a)와 같이 출력되는 발진신호를 입력하는 스위칭 트랜지스터(Q)의 베이스로 입력된다. 따라서 상기 스위칭 트랜지스터(Q)는 블럭킹 발진회로(12)와 정전류 공급회로(14)로부터 각각 공급되는 신호에 의해 제3도(c)와 같은 베이스 전류에 의해 턴온스위칭되어진다. 따라서 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)에는 전술한 바와 같이 에너지가 축적되며, 이와 같이 축적된 에너지는 스위칭 트랜지스터(Q)의 오프에 의해 다시 트랜스포머(10)의 이차측권선(L2)으로 전달되어 전술한 동작이 반복된다. 이상과 같은 반복동작에 의해 출력측으로는 일정한 전압(Vo)가 출력된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 SMPS 회로는 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터 전류 루프(I1)와 베이스의 전류 루프(13)의 공통 임피던스(공통접지)가 동시에 형성되므로써 콜렉터의 전류의 파형은 제3도(d)와 같은 이상발진신호를 포함하게된다. 이와 같은 이상발진신호는 노이즈성 전류로서 대용량으로 갈수록 전력손실 초래하고, 전도성 노이즈가 크게되어 출력전압에 나쁜 영향을 주게된다.

따라서 본 고안의 목적은 대용량의 링킹 초크 컨버형 SMPS에 있어서, 스위칭 트랜지스터의 전원귀로 및 공통임피던스에 의한 노이즈 전류에 의한 전원 손실을 방지하는 이상발진회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 링깅 초크 컨버터형 스위칭 모드 전원 공급 장치의 회로도로서, 이는 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)의 전류를 스위칭하는 스위칭 트랜지스터(Q)의 에미터와 베이스의 사이에 코일(Coil) 혹은 비드(Bead)(L4)가 접속된 구성을 제외하고는 전술한 제1도의 구성과 동일하다. 본 고안에서 사용된 코일 혹은 비드(L4)는 직류에 대하여 비교적 임피던스가 큰 인덕턴스이다.

제3도는 제2도의 동작을 보다 용이하게 설명하기 위한 동작 파형도이다.

이하 본 고안에 따른 제2도의 동작의 예를 첨부한 제3도의 동작 파형도를 참조하여 상세히 설명한다.

지금 제2도와 같이 구성된 회로에 직류 전원전압(Vcc)가 공급되면, 저항(R1)을 통한 전원전압(Vcc)가 전술한 바와 같이 스위칭 트랜지스터(Q)의 베이스와 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)의 일측으로 입력된다. 상기 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜랙터는 상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)의 타측에 접속되어 있고, 에미터는 상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L2)의 타측에 접속되어 있다. 따라서 상기 스위칭 트랜지스터(Q)는 초기 상기 기동 저항(R1)을 통하여 입력되는 바이어스 전압에 의해 동작되어진다.

상기와 같은 바이어스에 의해 상기 스위칭 트랜지스터(Q)가 온되기 시작하면, 트랜스포머(10)의 일차측 권선(L1)에 공급되는 전원전압(Vcc)의 전류는 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터-에미터간을 통하여 흐르게 된다. 이때 상기 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)에는 에너지가 충전되며, 또다른 일차측권선(L3)의 일측으로는 유기된 전압이 출력된다.

상기 트랜스포머(10)의 일측으로부터 출력되는 전압은 블럭킹 발진기(12)의 저항(R2)와 캐패시터(C1)으로 공급되어지며, 이와 같은 전원의 공급에 의해 상기 블럭킹 발진기(12)는 제3도(a)와 같은 발진신호의 전류(I2)를 트랜지스터(Q)의 베이스로 공급한다. 상기와 제3도(a)와 같은 발진신호를 입력하는 트랜지스터(Q)는 급속히 온상태로 된다. 이때 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)으로부터 이차측권선(L2)으로의 전력 전달은 일어나지 않는다.

다음으로 트랜지스터(Q)의 베이스 전압이 포화상태가 되어 오프상태로 천이되면 트랜스포머(10)의 출력측인 이차측권선(L2)의 전력이 출력단자로 출력된다. 이때 정전류 공급회로(14)내의 캐패시터(C2)에는 일차측권선(L3)의 전압에 충전된다.

상기와 같은 동작에 의해 출력전달이 완료되면서 다시 각 권선 전압이 반전되면, 블럭킹 발진회로(12)와 정전류 공급회로(14)의 동작에 의하여 트랜지스터(Q)의 베이스에는 제3도(c)와 같은 구동전류가 공급된다. 따라서 상기 스위칭 트랜지스터(Q)는 상기 제3도(c)와 같은 베이스 구동전류에 응답 스위칭되며, 이 스위칭의 동작에 의해 트랜스포머(10)의 일차측권선(L1)에는 에너지가 축적된다. 즉, 입력되는 전원전압(Vcc)이 축적된다. 이때 상기 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터-에미터간의 전압(V_CE)는 제3도(e)와 같다. 이러한 반복 동작에 의해 출력단자로는 일정한 직류전압이 출력된다.

이때 상기 스위칭 트랜지스터(Q)의 에미터와 베이스간에 접속된 코일(L4)은 베이스의 전류가 매우 낮을때 에미터로부터 베이스로 형성되는 베이스 전류(L3)의 루프를 차단한다. 즉, 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터의 전류 루프와 베이스 전류 루프를 차단한다. 따라서 상기 코일(L4)에 의해 스위칭 트랜지스터(Q)의 콜렉터 전류의 파형은 전도성 노이즈가 제거되어진 결과로서 나타낸다. 이와 같은 동작에 의해 전도성 노이즈를 제거함으로써 출력효율을 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 링깅 초크 컨버터형 SMPS의 스위칭 트랜지스터의 콜렉터의 전류 루프와 베이스 전류 루프간의 공통 임피던스를 제거함으로써 출력효율을 양호하게 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 전원전압을 일측으로 입력하는 제1권선과 상기 제1권선의 전류 흐름에 대응되는 전압을 유기 출력하는 제2권선 및 상기 제1권선에 축적된 에너지를 유기 출력하는 출력권선을 가지는 트랜스포머를 구비한 링깅 초크 컨버터형 스위칭 모드 전원 공급장치에 있어서, 상기 제1권선의 타측과 접지 사이에 접속되어 구동신호의 입력에 응답 스위칭되어 상기 제1권선의 전류 루프를 스위칭하는 스위칭 트랜지스터와, 상기 전원전압을 상기 스위칭 트랜지스터의 베이스로 공급하는 초기 동작 전원 공급수단과, 상기 제2권선과 상기 스위칭 트랜지스터의 베이스의 사이에 접속되어 있으며, 상기 제2권선의 출력에 응답하여 소정의 주파수를 발진하여 상기 베이스로 공급하는 블럭킹 발진 수단과, 상기 제2권선의 양단자에 접속되어 있으며 상기 제2권선으로부터 출력되는 전압을 충전하고, 제2권선으로부터 전원 차단에 응답하여 충전된 전압을 방전하여 상기 스위칭 트랜지스터의 베이스에 정전류를 공급하는 정전류 공급수단과, 상기 스위칭 트랜지스터의 에미터와 베이스간에 접속되어 있으며 상기 에미터와 베이스간의 공통 임피던스를 절연하는 임피던스 절연수단으로 구성함을 특징으로 하는 이상 발진 방지 회로를 갖는 스위칭 모드 전원 공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 임피던스 절연수단은, 상기 스위칭 트랜지스터의 에미터와 베이스단자의 사이에 접속된 코일임을 특징으로 하는 이상 발진 방지 회로를 갖는 스위칭 모드 전원 공급 장치.