KR200159250Y1 - 과전류 보호회로 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 스위칭 전원의 출력 과전류를 절연 트랜스의 코아 포화특성을 이용하여 검출하여 과전류시 스위칭 전원 트랜스의 스위칭을 정지시키므로서 스위칭 전원을 보호하도록 하는 과전류 보호회로에 관한 것이다.
종래의 과전류 보호회로는 스위칭 전원에 과전류가 인가되면 트랜지스터의 베이스와 에미터간에 상승된 전압으로 비교기에 인가되는 전압을 이용하여 실리콘 정류 다이오드를 도통시켜 스위칭 트랜스를 차단함에 있어서, 과전류 유입을 검출할수 있는 검출수단을 구비하지 않고 또한 과부하에 따른 안정된 전원을 공급하지 못하는 문제점이 있게된다.
본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위하여 정류된 스위칭 전원의 출력과전류 검출트랜스인 페라이트 코아의 포화특성을 이용하여 검출하고, 스위칭 트랜스의 1차측 스위칭을 정지시키도록 포토 커플러를 구동시켜 스위칭 전원을 차단할수 있도록 하여 출력 과전류를 검출 및 보호 할수 있도록 한 것이다.

Description

과전류 보호회로
본 고안은 스위칭 전원에 있어서, 특히 스위칭 트랜스로 부터 유입되는 출력 과전류를 전류 검출트랜스 코아의 포화특성을 이용하여 검출하여 스위칭 트랜스의 스위칭을 정지시켜 스위칭 전원을 보호하는 회로에 관한 것이다.
종래 과전류 보호회로의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
전원 트랜스(T1)의 스위칭 전원을 다이오드(D1) 및 콘덴서(C1)로 구성되어 정류하는 정류부(1)와, 상기 정류부(1)에 접속되어 비교기(IC1), 트랜지스터(Q1) 및 저항(R1~R3)으로 구성되어 정류전원을 비교하여 과전류를 감지하는 과전류 감지부(2)와, 과전류 감지부(2)의 출력단으로 트랜지스터(Q2,Q3), 제너다이오드(ZD1), 저항(R4~R8) 및 실리콘 정류 다이오드(SCR1)로 구성된 과전류 차단부(3)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래 과전류 차단회로에 대하여 도 1를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
전원트랜스(T1)의 2차측에 나타난 전압은 정류부(1)의 다이오드(D1) 및 콘덴서(C1)에 의해 정류된 후 과전류 감지부(2)의 저항(R3)을 통하여 부하측 전원전압(VOUT)으로 공급한다.
이때, 부하측 회로에서 단락사고가 발생되거나 과부하가 걸리게 되면 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터 사이에 접속된 저항(R3)의 양단간 전압이 상승하게 된다.
따라서 저항(R3)의 양단간에 전압강하가 트랜지스터(Q1)의 턴-온 전압(약 0.7V)이상으로 되면 트랜지스터(Q1)가 도통하게 된며, 비교기(IC2)의 부(-)의 입력단에는 저항(R1~R2)로 분배된 정류부(1)의 출력전압이 인가되게 되고, 이 전압은 정(+)입력단으로 인가되는 전압(B+)보다 높으므로 과전류 감지부(2)의 출력은 로우레벨이 된다.
그러므로, 로우레벨의 입력에 따른 과전류 차단부(3)의 트랜지스터(Q2)가 온 되고, 상기 트랜지스터(Q3)의 에미터에 나타난 전압이 실리콘 정류 다이오드(SCR1)의 게이트 측으로 인가되므로 상기 시리콘 정류 다이오드(SCR1)가 도통하게 된다.
상기와 같이 전원트랜스(T1)의 2차측이 단락되면, 2차측 단락모드를 감지하는 제어회로가 1차측의 스위칭 트랜지스터(도시 생략)의 베이스 전류를 제어시키므로서 발진주파수가 낮아지게 된다.
그러나, 종래 과전류 보호회로에서는 과전류로 인한 부하측 회로의 보호와 부하측 회로의 단락사고로 인한 전원부 회로를 보호할수 있도록 하는 반면에 출력과전류를 검출할수 있는 검출수단 및 절연된 과전류를 검출할수 없는 문제점이 있게된다.
본 고안은 직류 과전류를 절연 트랜스로 검출하기 위하여 페라이트 코아의 포화특성을 이용하여 1차권선에 직류전류를 흘리고 2차권선에 스위칭 전압을 인가하여 1차권선 과전류시 페라이트 코아가 포화상태에 도달하면 2차권선의 교류임피던스가 급격히 작아지게 되면서 스위칭 전원을 차단할수 있도록 하므로서, 절연된 과전류의 상태를 검출 또는 과전류시 보호회로로 동작할수 있도록 하는 것이다.
도 1은 종래 과전류 보호회로의 회로구성도
도 2는 본 고안 과전류 보호회로의 구성도
도 3은 본 고안 전류 검출 트랜스의 코아의 동작영역을 보인 도면
도 4는 본 고안 출력전류에 따른 보호회로 동작전류를 보인 도면
본 고안 과전류 보호회로의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
교류전원(11)을 입력받아 정류하는 브리지 다이오드(BD11)와, 정류된 전압을 평활하여 스위칭 트랜스(T1)의 1차측에 전류를 흘려주는 콘덴서(C11)와, 펄스폭 변조부(13)에 의해 구동신호를 인가받아 스위칭 트랜스(T1)의 1차측으로 스위칭 하는 트랜지스터(Q11)와, 트랜지스터(Q11)의 베이스측 구동신호로 스위칭 트랜스(T1)를 제어하면서 포터 커플러(PC1)를 플라이백 펄스로 제어하는 펄스 폭 변조제어부(2)와, 상기 스위칭 트랜스(T1)의 1차측에 유기된 전압을 2차측권선(N1,N2,N3)에 유기시켜 각 다이오드(D11,D12,D15)를 통하여 인가되도록 하는 스위칭 트랜스(T1)와, 스위칭 트랜스(T1)의 2차측(N1)에 유기된 전압을 정류 및 평활하여 과전류 검출부(12)의 전류 검출 트랜스(T2)에 스위칭 전원을 정류하여 인가하는 다이오드(D11) 및 콘덴서(C12)와, 스위칭 트랜스(T1)의 스위칭 정류전원의 과전류를 검출하는 과전류 검출부(12)와, 상기 전류 검출부(12)에 의해 인가된 전압을 평활하여 출력하는 콘덴서(C13)와, 상기 전류 검출부(12)에 의해 과전류 검출시 스위칭 트랜스(T1)의 1차측 전류를 차단하는 포터 커플러(PC1)로 구성되며,
그리고, 상기 전류 검출부(12)는 출력 과전류를 코아의 포화특성에 의해 검출하는 전류검출 트랜스(T2)와, 스위칭 트랜스(T1)에 2차측(N2)에 유기된 전압을 정류하는 다이오드(D12)와, 전류 검출 트랜스의 2차권선의 역전압을 방지하는 다이오드(D13)과, 스위칭 전원을 분압하는 저항(R11)과, 스위칭 전원의 과도시 오동작을 방지하는 콘덴서(C14)와, 과전류 상태를 판정하는 제어다이오드(ZD11)와, 과전류 인가시 보호기능을 유지시켜 주는 실리콘 정류 다이오드(SCR11)로 구성된다.
미 설명 부호 R13~R15는 저항, D14,D15는 다이오드, C15,C16는 콘덴서, IC1은 기준전원 아이씨이다.
상기와 같이 구성된 과전류 보호회로의 동작에 대하여 도 2내지 도 3를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 교류전원(11)에서 브리지 다이오드(BD11)에 인가되면, 상기 브리지 다이오드(BD11)은 정류하여 콘덴서(C11)에서 평활하여 스위칭 트랜스(T1)의 1차측을 통하여 트랜지스터(Q11)의 콜렉터에 인가하게 된다.
상기 트랜지스터(Q11)의 베이스에 구동신호를 인가하는 펄스폭 변조부(13)에서 신호를 인가하면, 상기 트랜지스터(Q11)는 스위칭 하여 스위칭 트랜스(T1)의 1차측을 통하여 2차측 권선에 유기시키게 된다.
상기 스위칭 트랜스(T1)의 2차측 권선(N1)에 유기된 전압은 다이오드(D11)및 콘덴서(C12)에서 정류 및 평활되어 전원검출 트랜스(T2)의 1차측에 인가하게 된다.
상기 전류검출 트랜스(T2)는 1차권선(NP)에 유기된 전류를 콘덴서(C13)를 통하여 출력하고 도 3에 도시된 바와같은 동작영역을 갖는 코아에 의해 2차권선(NS)에 전류를 유기시키게 되는데,
이때, 콘덴서(C13)를 통한 출력전압(Vo)의 전류(Io)가 증가하게 되면, 전류검출 트랜스(T2)의 1차권선(NP)의 전류도 증가하게 되고, 증가된 상기 전류(Io)가 전류검출 트랜스(T2)의 코아 포화 개시전류(Is) 보다 크게되면 페라이트 코아가 포화상태에 도달하게 되고 전류검출 트랜스(T2)의 2차권선(NS)의 교류 임피던스가 크게 낮아지게 된다.
상기, 스위칭 트랜스(T2)의 2차권선(NS)의 교류 임피던스가 낮아지므로 해서 상기 스위칭 트랜스(T1)의 2차측에 유기된 전압이 다이오드(D12)를 통해 정류된 전압이 전류검출 트랜스(T2)의 2차권선(NS)과 저항(R11)에 의해 분압에 의해 B점의 전압(VB)이 급격하게 증가하게 되고,
도 4에 도시된 바와같이, 상기 B점의 전압(VB)이 제너다이오드(ZD11)의 제너전압(Vz)과 SCR게이트(SCR11)의 드레스 홀드(Vth) 전압의 합(Vz+Vth)보다 높아지게 되면 상기 SCR이 턴-온 하게 되고, 상기 SCR(SCR11)이 도통하게 됨에 따라 보호회로의 동작전류(Iocp)가 동작하게 된다.
이때, 상기 출력전압(Vo)을 피드백 받은 저항(R13,R14)과 콘덴서(C16)을 통하여 기준 전압 아이씨(IC1)에 의해 정류회로(D15,C15)에서 정류된 스위칭 전원이 저항(R15)을 통하면서 포토 커플러(PC1)에 연결된 SCR(SCR11)의 온으로 다이오드(D14)를 통하여 상기 포토커플러(PC1)에 흐르는 전류가 증가하게 되고,
상기 포터 커플러(PC1)의 전류가 증가하게 되면, 펄스폭 변조 제어부(12)에 연결된 포토 커플러(PC1)에 전류를 인가하게 되고, 상기 펄스폭 변조 제어부(12)에의해 베이스가 연결된 트랜지스터(Q11)의 스위칭을 제어하여 상기 트랜지스터(Q11)를 오프시켜 스위칭 트랜스(T1)에 1차측의 스위칭 전류를 차단시키므로서 과전류로 부터 보호하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 스위칭 트랜스로 부터 인가된 전압을 직류과전류를 절연트랜스로 검출하기 위하여 페라이트 코아의 포화특성을 이용하여 1차권선에 직류전류를 흘리고 2차권선에 스위칭 전압을 인가하여 1차권선 과전류시 페라이트 코아가 포화상태에 도달하면 2차권선의 교류임피던스가 급격히 작아지면서 제너다이오드가 도통 및 SCR이 온 되어 피드백 포토커플러에 흐르는 전류를 증가시키므로 타측의 포터커플러에 전류를 흘리게 되므로서 스위칭 트랜스의 1차측을 차단할수 있도록 하여 고전압의 과전류 보호하도록 한 것이다.

Claims (2)

  1. 입력 전원을 스위칭 정류하여 고압을 발생시키는 스위칭 트랜스를 포함하는 고압발생회로에 있어서,
    상기 스위칭(T11)의 2차측에 흐르는 전압을 검지하여 포화 과전류를 검출하는 과전류 검출수단(12)과, 과전류 검출수단(12)으로부터 과전류가 검출되면, 상기 스위칭 트랜스(T11)의 1차측 스위칭 펄스를 차단하도록 하는 광결합 스위칭수단(photo coulper)(PC1)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과전류 보호회로
  2. 제 1항에 있어서, 직류 과전류 검출부(12)는 페라이트 코아의 포화특성을 이용하여 상기 스위칭 트랜스(T11)의 출력 정류전원의 과전류를 검출하는 전류 검출 트랜스(T2)와, 상기 스위칭 트랜스(T11)의 2차측 일측 권선(N2)에 연결 구성되는 전류 검출 트랜스(T2)의 2차측 권선 양단에 연결구성되어 스위칭 전원의 과전류시 역전압을 방지하는 다이오드(D13)와, 순간 전원 전압에 의한 과전류로 인한 오동작을 방지하는 콘덴서(C14)와, 스위칭 전원의 과전류 상태를 판단하는 기준전압으로 작용하는 제너다이오드(ZD11)와, 제너다이오드(ZD11)로 부터 인가되는 전압을 게이트 전압으로하여 동작하여 상기 광결합 스위칭수단(PC1)의 스위칭 동작을 제어하는 실리콘 제어정류기(SCR11)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 과전류 보호회로.
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