KR200164489Y1

KR200164489Y1 - 모니터의 초기 전원 전압 안정화 회로

Info

Publication number: KR200164489Y1
Application number: KR2019960032280U
Authority: KR
Inventors: 황기봉
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR19980018868U

Abstract

본 고안은 모니터의 초기 전원전압 안정화 장치에 관한 것으로, 본 고안의 장치는 SMPS 출력()단과 접지 사이에 광학적으로 결합되어 있는 포토 커플러(62)와; 상기 SMPS로부터 출력된 전원전압()이 기준전압보다 높을 경우 상기 포토 커플러(62)에 순간적으로 많은 전류를 흐르게 하는 에러 앰프(61); 절전신호를 출력하는 마이콤(71) ; 상기 절전신호에 의해 스위칭 구동신호를 출력하는 스위칭 구동부 (72) ; 상기 스위칭 구동신호에 의해 스위칭온되어, 상기 포토 커플러(62)에 순간적으로 많은 전류를 흐르게 하는 제 1 스위칭부(73) ; 상기 제 1 스위칭부(73)가 스위칭온되면 함께 스위칭온되어, 입력된 상기 전원전압()을 출력하는 제 2 스위칭부(82) ; 정상 동작시 SMPS로부터 정격 전원전압()을 입력받고, 전원 온시 상기 제 2 스위칭부(82)로부터 상기 전원전압(

Description

모니터의 초기 전원 전압 안정화 회로

본 고안은 모니터의 초기 전원 전압 안정화 회로에 관한 것으로, 특히 전원을 켰을 때 SMPS로부터 마이콤에 공급되는 초기 전원 전압을 안정화시키도록 되어진 초기 전원 전압 안정화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 SMPS( Switched Mode Power Supply )란 스위칭 전원으로서, 선형 전원( Linear Power Supply )보다 소형, 경량이면서 고효율적이기 때문에 이에 관련된 기술은 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.

이러한 전원 공급 장치는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압를 적절히 공급해주는 역할을 하는데, 종래의 SMPS는 도 1 에 도시된 바와 같이, 직류 전원 공급부(10)와, 변압기(20)와, 파워 트랜지스터(30)와, 제어 IC(40)와, 출력부(50)와, 과전압 검출부(60)와, 절전 모드 제어부(70)로 구성되어 있다.

제 1 도를 참조하여 일반적인 SMPS의 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류 전원이 퓨우즈를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 교류 전원을 통해 유입되는 노이즈를 제거하는 동시에, 브리지 다이오드(D1) 및 제어 IC(40)가 동작하면서 발생되는 고주파 노이즈가 AC 입력 라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.

한편, 상기 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 교류 전압은 브리지 다이오드(D1)에서 정류되어 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(C4)에서 평활되어 직류 전압()으로 변환된 후, 변압기(20)의 1 차측 권선에 인가된다.

동시에 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 정류 전압은 제어 IC(40)의단에 저항()를 통해 인가되어 제어 IC(40)를 동작시키게 되고, 상기 제어 IC(40)로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 파워 트랜지스터(30)가 온/오프( ON/OFF )된다.

즉, 상기 직류 전압()이 인가되면, 커패시터(C5)에 직류 전압()이 충전됨에 따라 제어 IC(40)의 공급 전원()이 기동 전압에 도달하게 되어, 상기 제어 IC(40)가 작동되어 PWM 제어 신호를 발생하고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(30)가 온/오프된다.

상기 파워 트랜지스터(30)가 상기 제어 IC(40)내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 변하면, 변압기(20)의 1 차측 권선에서 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.

따라서 상기 변압기(20)는 상기 PWM 제어 신호에 의해 2 차측 권선에서 요구되는 교류 전압()을 출력하게 된다.

이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(20)의 2 차측 권선에서 출력된 교류 전압()은 출력부(50)를 통하여 다시 직류 전압()으로 변환된다.

즉, 상기 출력부(50)에 입력된 교류 전압()은 정류 다이오드(D2,D3,D4)와 평활 커패시터(C6,C7,C8)에 의해서 직류 전압()으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.

그러나 출력부(60)를 통해 출력된 전원 전압()이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 장치의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 출력부(60)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해 SMPS에는 일반적으로 과전압 검출부(60)를 구비하고 있다.

보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원 전압()은, 에러 앰프(61)와 포토 커플러(62)로 구성된 과전압 검출부(60)에 의해 감지되도록 되어 있으며, 상기 감지 신호는 제어 IC(4)의 피드백단으로 입력된다.

즉, 상기 SMPS로부터 출력되는 전원 전압()이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(61)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러 앰프(61)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 에러 앰프(61)의 출력측이 상기 포토 커플러(62)와 연결되고, 상기 포토 커플러(62)의 다른 한쪽단이 SMPS 출력단()에 연결되어 있어, 상기 포토 커플러(62)의 발광부에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

이에 따라 상기 포토 커플러(62)의 수광부에서는 상기 빛을 수광하여 상기 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 상기 제어 IC(40)의 피드백단으로 출력함으로써, 상기 제어 IC(40)의 피드백단에 입력되는 전류가 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(40)가 PWM 제어 신호를 발생하게 되고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(30)의 온타임을 짧게 한다.

상기 파워 트랜지스터(30)의 온타임이 짧아짐에 따라 변압기(20)의 1 차측 권선에서 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력()이 낮아져, 상기 SMPS로부터 출력되는 전원 전압()을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.

또한, 모니터의 전원 회로는 절전 모드 제어부(70)를 구비하고 있는데, 상기 절전 모드 제어부(70)란 사용자가 PC를 사용하다가 전원을 끄지 않고 잠시 자리를 비우거나 혹은 PC를 장시간 사용하지 않을 경우, PC에 내장되어 있는 마이콤이 이를 인식하여 절전 신호를 출력함으로써 소비 전력을 30W 이하로 떨어뜨리는 기능을 말한다.

상기 절전 신호는 PC의 마이콤에서 소프트웨어로 제어되며, 정해진 시간( 통상 1, 2 분 ) 동안 키보드상에 아무런 입력이 없으면 마이콤으로부터 절전 신호가 자동적으로 출력되는 데, 상기 절전 신호는 노말 모드시 하이 레벨을 나타내며, 서스펜드 모드시 로우 레벨을 나타낸다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 절전 모드 제어부(70)는 상기 마이콤(71)으로부터 하이 레벨의 절전 신호를 입력받으면 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되어, 상기 100V의 전원 전압이 제너 다이오드(D5)를 통해 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 입력되어 에미터단으로 흘러 접지된다.

이때 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단과 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스단이 병렬로 연결되어 있어, 상기 제너 다이오드(D5)를 통과한 전류는 제 1 트랜지스터(Q1) 쪽으로만 흐르고, 제 2 트랜지스터(Q2) 쪽으로는 흐르지 않으므로, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)는 턴오프 상태를 유지한다.

그러나, 로우 레벨의 절전 신호가 입력되면 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되므로 상기 제너 다이오드(D5)를 통과한 전압이 제 1 트랜지스터(Q1) 쪽으로 흐르지 못하고 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스단으로 인가된다.

이에 따라 상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 상기 100V 전원 전압이 다이오드(D6)를 통해 제 2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터단으로 입력되어 에미터단으로 흘러 접지된다.

이때 상기 출력부(50)와 제 2 트랜지스터(22)의 콜렉터단 사이에 위치해 있던 포토 커플러(61)에 노말 모드시보다 많은 전류가 흐르게 되고, 상기 과전류는 제어 IC(40)의 피드백단()으로 입력된다.

이에 따라 상기 제어 IC(60)의 피드백단()의 전압이 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(40)는 온 타임이 짧은 PWM 제어 신호를 출력하게 되고, 따라서 상기 파워 트랜지스터(30)의 온 타임도 짭아지므로, 상기 변압기(20)는 정격 전압보다 작은 전압을 출력하게 된다.

상기 마이콤(71)으로부터 로우 레벨의 절전 신호가 출력되는 동안 상기 과정이 되풀이되어 일정 절전 전압 레벨 즉, 30V 이하로 떨어뜨린다.

또한 모니터의 전원 회로는, 모니터의 모든 동작을 제어하는 마이콤(71)을 전원 온시 신속하게 동작시키기 위해, 초기 전원 공급부(80)를 구비하고 있다.

상기 초기 전원 공급부를 좀더 자세히 살펴보면, 상기 출력부(D4,C8)를 통해 출력된 전원 전압(: 통상 8V )을 레귤레이터(81)를 통해 상기 마이콤(71)의 전원 공급단에 공급하도록 되어 있는데, 상기 레귤레이터(81)는 입력 전원이 불안정하더라도( 통상 8V-15V ) 출력 전압은 항상 5V를 유지하도록 설계되어 있어, 항상 정확한 5V 전원 전압을 마이콤(71)에 공급하는 역할을 수행한다.

그러나, 전원 온시 상기 출력부(D4,C8)로부터 즉시 정격 전압(8V)이 상기 마이콤(71)에 공급되는 것이 아니라, 출력 전압이 서서히 증가하여 8V 전압에 도달하기때문에, 전원 온시 좀더 신속하게 상기 마이콤(71)에 전원 전압을 공급하기 위해, 상기 출력부(50)로부터 출력되는 높은 전원 전압(: 통상 100V )을 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 레귤레이터(81)에 공급한다.

이때 상기 제 3 트랜지스터(Q3)는 상기 마이콤(71)의 절전 신호에 의해 동작하는데, 즉, 전원 온시 상기 마이콤(71)에 전원 전압(5V)이 공급되지 않은 상태이므로 상기 절전 신호가 로우 레벨을 유지하고 있어, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되고 이에 따라 상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온되어, 상기 전원 전압()이 다이오드(D6)를 통해 제 2 트랜지스터(Q2)를 통해 접지로 흐르게 되므로, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단에 로우 레벨 신호가 인가되어 상기 전원 전압()이 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 레귤레이터(81)에 공급된다.

이에 따라, 전원 온시 상기 전원 전압()보다 전원 전압()이 좀더 신속하게 상기 레귤레이터(81)에 공급됨으로써, 상기 레귤레이터(81)가 신속하게 동작하여 상기 마이콤(71)에 전원(5V)을 공급한다.

그러나 종래의 전원 회로는, 상기한 바와 같이 레귤레이터(81)의 입력 전압이 정격 전압( 통상 8-15V )을 초과할 경우, 상기 레귤레이터(81)가 파손되기 때문에 마이콤(71)의 전원 공급단에 과도한 전압이 인가되어 상기 마이콤(71)의 오동작을 초래할 수 있다는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전원 온시 상기 레귤레이터(81)의 입력 전압이 항상 정격 범위 내에 존재하도록 제어하는 모니터의 초기 전원 전압 안정화 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 모니터의 초기 전원 전압 안정화 장치는, SMPS 출력단과 접지 사이에 광학적으로 결합되어 있는 포토 커플러와 ; 상기 SMPS로부터 출력된 전원 전압을 내부 기준 전압과 비교하여, 상기 전원 전압이 기준 전압보다 높을 경우 상기 포토 커플러에 순간적으로 많은 전류를 흐르게 하는 에러 앰프 ; 절전 신호를 출력하는 마이콤 ; 상기 절전 신호에 의해 스위칭 구동 신호를 출력하는 스위칭 구동부 ; 기 스위칭 구동 신호에 의해 스위칭 온되어, 상기 전원 전압을 포토 커플러를 통해 신속하게 접지시켜, 상기 포토 커플러에 순간적으로 많은 전류를 흐르게 하는 제 1 스위칭부 ; 상기 제 1 스위칭부가 스위칭 온되면 함께 스위칭 온되어, 입력된 상기 전원 전압을 출력하는 제 2 스위칭부 ; SMPS로부터 정격 전원 전압을 입력받는 동시에 상기 제 2 스위칭부로부터 상기 전원 전압을 공급받아, 일정 레벨의 전압을 상기 마이콤의 전원 공급단으로 출력하는 레귤레이터가 구비되어진 전원 회로에 있어서, 상기 레귤레이터에 정격 범위내의 전압만을 공급하는 상위 전압 단속부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

즉, 본 고안의 장치는 전원 온시 절전 신호가 공급되면 상기 상위 전압 단속부에 의해 상기 레귤레이터에 항상 정격 전압이 공급되도록 되어 있어 상기 레귤레이터를 보호함으로써 상기 마이콤이 항상 정상 동작을 하도록 된 것이다.

도 1 은 일반적인 SMPS를 도시한 회로도,

도 2 는 본 고안에 따른 모니터의 초기 전원 전압 안정화 장치를 도시한 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 따른 부호의 명칭

10 : 직류 전원 공급부 20 : 변압기

30 : 파워 트랜지스터 40 : 제어 IC

50 : 출력부 60 : 과전압 검출부

70 : 절전 모드 제어부 80 : 초기 전원 공급부

71 : 마이콤 72 : 스위칭 구동부

73 : 제 1 스위칭부 81 : 레귤레이터

82 : 제 2 스위칭부 83 : 상위 전압 단속부

Q 1,2,3 : 제 1,2 커패시터 D 5,6 : 다이오드

D 7,8 : 제너 다이오드 R 11,12,13,14,15,16,17 : 저항

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 구동부(72)는 베이스단이 마이콤(71)으로부터 절전 신호를 입력받고, 콜렉터단이 다이오드(D5)를 통해 상기 출력부(50)와 연결되고, 에미터단이 접지되어 있어, 하이 레벨의 절전 신호를 입력받으면 턴온되어 상기 출력부(50)부터 출력된 전원 전압을 접지로 흐르게 하는 제 1 트랜지스터(Q1)로 구성되어 있으며, 상기 제 1 스위칭부(73)는 베이스단이 상기 출력부(50)과 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단 사이에 병렬로 연결되고, 콜렉터단이 다이오드(D6)를 통해 상기 출력부(50)와 연결되고, 에미터단이 접지되어 있어, 로우 레벨의 절전 신호가 상기 제 1 트랜지스터(Q1)에 입력되면 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프되는 동시에 전원 전압이 베이스에 인가되어 턴온됨으로써, 전원 전압이 콜렉터단을 통해 에미터단으로 흘러 접지되는 제 2 트랜지스터(Q2)로 구성되어 있으며, 상기 제 2 스위칭부(82)는 베이스단이 상기 제 2 트랜지스터(Q2)와 다이오드 (D6) 사이에 병렬로 연결되고, 에미터단이 전원 전압()에 연결되고, 콜레터단이 상기 레귤레이터(81)에 연결되어 있는 제 3 트랜지스터(Q3)로 구성되어 있다.

또한 상기 상위 전압 단속부(83)는 캐소드단이 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단에 연결되고, 애노드단이 상기 다이오드(D6)에 연결되어 있는 제 1 제너 다이오드(D7)와 ; 캐소드단이 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 에미터단에 연결되고, 애노드단이 접지되어 있는 제 2 제너 다이오드(D8)로 구성되어 있다.

이어서 상기와 같이 구성된 본 고안의 동작 및 효과를 살펴보도록 한다.

상기한 바와 같이 파워-온( Power-On ) 직후 마이콤(71)에 전원 전압( 통상 5V )이 채 공급되지 않은 상태에서 절전 신호 출력단이 로우 레벨로 세팅되어 있기 때문에, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단에 로우 레벨의 절전 신호가 입력되면, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴오프된다.

이에 따라 상기 제너 다이오드(D6)를 통과한 전류가 제 1 트랜지스터(Q1) 쪽으로 흐르지 못하고, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스단으로 인가되어 상기 제 2 트랜지스터를 턴온시키는 동시에, 상기 제 3 트랜지스터의 베이스단에 로우 레벨 신호가 인가되어 상기 제 3 트랜지스터(Q3)도 턴온된다.

이때 상기 제 1, 2 제너 다이오드(D7,D8)와 제 2,3 트랜지스터(Q2,Q3)에 의해 A 포인트 전압이 일정 전압 이상()이면, 상기 A 포인트에 걸린 전압이 상기 제 2 제너 다이오드(D8)를 통해 접지로 흐르게 되므로, 상기 레귤레이터(81)에는 항상 일정 전압만이 공급된다.

여기서, 상기는 제 1 제너 다이오드의 제너 전압을,는 제 2 제너 다이오드의 제너 전압을,는 제 2 트랜지스터의 콜렉터-에미터 전압을,는 제 3 트랜지스터의 에미터-베이스 전압을 나타낸다.

즉, 전원 온시 상위 전압 단속부에 의해 상기 레귤레이터(81)의 입력 전압이 항상 정격 ( 통상 8-15V ) 범위 내에 존재한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 전원 온시 상기 레귤레이터(81)의 입력 전압이 항상 정격 ( 통상 8-15V ) 범위 내에 존재하도록 제어함으로써, 상기 레귤레이터를 보호하여 상기 마이콤이 항상 정상 동작을 한다는 데 그 효과가 있다.

Claims

SMPS 출력()단과 접지 사이에 광학적으로 결합되어 있는 포토 커플러(62)와 ; 상기 SMPS로부터 출력된 전원 전압()을 내부 기준 전압과 비교하여, 상기 전원 전압()이 기준 전압보다 높을 경우 상기 포토 커플러(62)에 순간적으로 많은 전류를 흐르게 하는 에러 앰프(61) ; 절전 신호를 출력하는 마이콤(71) ; 상기 절전 신호에 의해 스위칭 구동 신호를 출력하는 스위칭 구동부 (72) ; 상기 스위칭 구동 신호에 의해 스위칭 온되어, 상기 전원 전압()을 포토 커플러(62)를 통해 신속하게 접지시켜, 상기 포토 커플러(62)에 순간적으로 많은 전류를 흐르게 하는 제 1 스위칭부(73) ; 상기 제 1 스위칭부(73)가 스위칭 온되면 함께 스위칭 온되어, 입력된 상기 전원 전압()을 출력하는 제 2 스위칭부(82) ; 정상 동작시 SMPS로부터 정격 전원 전압()을 입력받고 전원 온시 상기 제 2 스위칭부(82)로부터 상기 전원 전압()을 공급받아, 일정 레벨의 전압을 상기 마이콤(71)의 전원 공급단으로 출력하는 레귤레이터(81)가 구비되어진 전원 회로에 있어서, 상기 레귤레이터(81)에 정격 범위내의 전압만을 공급하는 상위 전압 단속부(83)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초기 전원 전압 안정화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 상위 전압 단속부(83)는 제 1 제너 다이오드(D7)와 제 2 제너 다이오드(D8)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초기 전원 전압 안정화 장치.