KR200197412Y1 - 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로 - Google Patents

스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로 Download PDF

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Abstract

개시된 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로는 전자기기의 파워를 제어하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 동작을 소용량의 라이트 터치 스위치와 실리콘 제어 정류기를 사용하여 제어할 수 있도록 하는 것이다.
본 고안에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로는 AC 전원입력부로부터 입력되는 교류전원을 정류하고 정류된 직류전원을 평활하여 출력하는 DC 정류부와, DC 정류부에서 출력된 직류전압을 충전하고 스위칭 모드 전원 공급장치를 구동시키기 위해 라이트 터치 스위치가 온 되면 충전된 전압을 출력하는 스위치부와, 스위치부의 라이트 터치 스위치의 온/오프에 따라 실리콘 제어 정류기를 온/오프 시키는 SCR 제어부와, 실리콘 제어 정류기가 턴 온 되는 경우 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭부와, DC 정류부에서 출력된 직류전압을 충전하고 실리콘 제어 정류기가 SCR 제어부의 제어에 따라 턴 온/턴 오프될 때 스위칭부가 동작할 수 있도록 충전된 전압을 초기 전원으로 공급하는 IC 전원 공급부와, 스위칭부에서 출력된 스위칭 제어신호에 의해 온/오프되는 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 구동되어 부하에 직류전원을 공급해 주는 스위칭 트랜스와, 스위칭 트랜스의 2차측 전압 변동을 감지한 후 이를 스위칭부로 전달하여 스위칭 트랜스가 지속적으로 적절하게 구동될 수 있도록 하는 피드백 제어부로 구성된다.
따라서, 본 고안은 록이 되지 않는 푸쉬형의 라이트 터치 스위치를 사용하므로 파워 스위치의 수명이 훨씬 길어지고, 외부 요인에 의해 스위칭 모드 전원 공급장치가 오동작되지 않으며, 스위칭 모드 전원 공급장치에 교류전원이 공급되는 초기에만 돌입전류가 발생될 뿐 라이트 터치 스위치가 온 될 때 돌입전류가 발생되지 않아 입력 교류전원에 미치는 영향이 크게 감소된다.

Description

스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로
본 고안은 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자기기의 파워를 제어하는 스위칭 모드 전원 공급장치(SMPS : Switching Mode Power Supply)의 동작을 라이트 터치 스위치(Light Touch Switch)와 실리콘 제어 정류기(SCR : Silicon Controlled Rectifier)를 사용하여 제어할 수 있도록 하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 영상표시기기 등의 각종 전기·전자기기에는 기기가 동작할 수 있도록 상용 교류(AC)전원을 소정의 직류(DC)전원으로 변환시켜 출력해주는 장치인 직류전원 공급장치가 필요하며, 이러한 직류전원 공급장치로는 효율이 높으면서 소형, 경량인 스위칭 모드 전원 공급장치가 주로 사용되고 있다.
이러한 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동은 입력되는 교류전원을 스위치로 단속해 줌으로써 온/오프(On/Off)시킬 수 있도록 되어 있다.
도 1은 상술한 바와 같은 종래 기술에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치를 상세하게 나타낸 회로도이다.
도시된 바와 같이 종래의 스위칭 모드 전원 공급장치는 파워 스위치(2)가 온 되면 교류전원을 퓨즈(F)를 통해 후술되는 DC 정류부(3)로 인가시키는 AC 전원입력부(1)와, AC 전원입력부(1)로부터 입력되는 교류전원을 정류시키는 브리지 다이오드(BD)와 정류된 전원을 소정의 직류전원으로 평활시키는 평활용 콘덴서(C1)가 구비된 DC 정류부(3)와, DC 정류부(3)에서 출력된 전압을 후술되는 스위칭부(5)가 동작하도록 초기 전원을 공급하는 저항(R1)과 이 저항(R1)을 통해 입력되는 전원이 안정되게 공급할 수 있도록 하는 콘덴서(C2)가 구비된 IC 전원 공급부(4)와, IC 전원 공급부(4)로부터의 전원입력에 따라 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭부(5)와, 스위칭부(5)에 베이스 단자가 연결되어 있으며 후술되는 스위칭 트랜스(6)의 1차측에 콜렉터 단자가 연결되어 스위칭부(5)에서 출력되는 스위칭 제어신호에 따라 온/오프 되는 트랜지스터(Q)와, 트랜지스터(Q)의 스위칭 동작에 따라 구동되는 스위칭 트랜스(6)와, 스위칭 트랜스(6)의 2차측 전압 변동을 감지한 후 이를 스위칭부(5)로 전달하여 스위칭 트랜스(6)가 적절하게 동작할 수 있도록 하는 피드백 제어부(7)로 구성된다.
상술한 스위칭 트랜스(6)의 1차측 단자와 스위칭부(5) 사이에는 스위칭부(5)가 동작을 시작한 후 지속적으로 전원을 공급하기 위한 다이오드(D1)가 연결되어 있고, 스위칭 트랜스(6)의 2차측 단자에는 정류 다이오드(D2)와 평활용 콘덴서(C3)가 연결되어 있으며, 정류 다이오드(D2)를 통해 부하(도시되어 있지 않음)로 직류전원이 출력된다.
또한, 상술한 스위칭부(5)와 스위칭 트랜스(6) 사이에 연결되어 스위치 작용을 하는 트랜지스터(Q) 대신에 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)를 사용하여도 무방하다.
이와 같이 구성된 종래의 스위칭 모드 전원 공급장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 스위칭 모드 전원 공급장치에 교류전원을 공급하여 구동시키기 위해서는 AC 전원입력부(1)에 직렬로 접속된 파워 스위치(2)를 온 시켜야 한다.
이렇게 파워 스위치(2)가 온 되면, 브리지 다이오드(BD)를 통해 정류되고 평활용 콘덴서(C1)에 의해 평활되어 직류전원이 얻어진다.
그 후에는 상술한 직류전원에 의해 IC 전원 공급부(4)의 콘덴서(C1)에 전하가 충전되기 시작한다.
이렇게 전하가 충전되어 콘덴서(C1) 양단 전압이 스위칭부(5)의 문턱치(threshold)까지 전압이 상승되면, 콘덴서(C1)에 축적된 전하가 방출되어 스위칭부(5)가 동작되어 트랜지스터(Q)로 스위칭 제어신호가 출력된다.
이 스위칭 제어신호에 의해 트랜지스터(Q)가 온 됨에 따라 스위칭 트랜스(6)가 구동되고, 1차측과 2차측에 연결된 다이오드(D1)(D2) 각각에 전압이 유기된다.
이렇게 스위칭 트랜스(6)의 1차측에 연결된 다이오드(D1)를 통해 정류된 전압은 다시 스위칭부(5)로 공급되어 스위칭부(5)가 지속적으로 동작하게 된다.
또한 스위칭 트랜스(6)의 2차측에 연결된 다이오드(D2)를 통해 정류된 전압은 평활용 콘덴서(C2)를 통해 부하로 공급된다.
이때 피드백 제어부(7)는 스위칭 트랜스(6)의 2차측 전압 변동을 감지한 후 스위칭부(5)로 전달하여 정상적인 동작이 수행되도록 한다.
한편, 상술한 바와 같은 동작중 파워 스위치(2)를 오프하게 되면 스위칭 모드 전원 공급장치는 구동을 정지하게 된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 스위칭 모드 전원 공급장치는 파워 스위치가 단속하는 전류가 대전류이므로 스위치의 접점이 닫히거나 열릴 때마다 커다란 돌입전류(Inrush Current)가 발생되어 퓨즈 및 브리지 다이오드 등과 같은 회로소자에 전기적 충격을 가하게 되어 회로 소자의 수명이 단축됨은 물론 이에 따라 스위칭 모드 전원 공급장치의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 대전류를 단속함에 따라 파워 스위치, 퓨즈 및 브리지 다이오드의 정격 용량이 커야 함은 물론 록(lock)이 되는 파워 스위치를 사용해야 하는 문제점이 있었다.
따라서 본 고안의 목적은 전자기기의 파워를 제어하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 동작을 대용량의 파워 스위치 대신 소용량의 라이트 터치 스위치와 실리콘 제어 정류기를 사용하여 제어할 수 있도록 하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치를 상세하게 나타낸 회로도,
도 2는 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로를 상세하게 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : AC 전원입력부 20 : DC 정류부
30 : 스위치부 40 : IC 전원 공급부
50 : SCR 제어부 60 : 스위칭부
70 : 스위칭 트랜스 80 : 피드백 제어부
F1 : 퓨즈 BD1 : 브리지 다이오드
C10∼C16 : 콘덴서 R10∼R15 : 저항
SW : 라이트 터치 스위치 SCR : 실리콘 제어 정류기
ZD : 제어 다이오드 Q10, Q11 : 트랜지스터
D10, D11 : 다이오드
이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로는 AC 전원입력부로부터 입력되는 교류전원을 정류하고 정류된 직류전원을 평활하여 출력하는 DC 정류부와, DC 정류부에서 출력된 직류전압을 충전하고 스위칭 모드 전원 공급장치를 구동시키기 위해 라이트 터치 스위치가 온 되면 충전된 전압을 출력하는 스위치부와, 스위치부의 라이트 터치 스위치의 온/오프에 따라 실리콘 제어 정류기를 온/오프 시키는 SCR 제어부와, 실리콘 제어 정류기가 턴 온 되는 경우 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭부와, DC 정류부에서 출력된 직류전압을 충전하고 실리콘 제어 정류기가 SCR 제어부의 제어에 따라 온/오프될 때 스위칭부가 동작할 수 있도록 충전된 전압을 초기 전원으로 공급하는 IC 전원 공급부와, 스위칭부에서 출력된 스위칭 제어신호에 의해 온/오프되는 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 구동되어 부하에 직류전원을 공급해 주는 스위칭 트랜스와, 스위칭 트랜스의 2차측 전압 변동을 감지한 후 이를 스위칭부로 전달하여 스위칭 트랜스가 지속적으로 적절하게 구동될 수 있도록 하는 피드백 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로를 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로를 상세하게 나타낸 회로도이다.
도시된 바와 같이, AC 전원입력부(10)는 교류전원을 퓨즈(F1)를 통해 후술되는 DC 정류부(20)로 인가시킨다.
DC 정류부(20)는 AC 전원입력부(10)로부터 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력한다.
이 DC 정류부(20)는 AC 전원입력부(10)로부터 입력되는 교류전원을 정류하는 브리지 다이오드(BD1)와, 브리지 다이오드(BD1)를 통해 정류된 전원을 소정의 직류전원으로 평활시키는 평활용 콘덴서(C10)로 구성된다.
스위치부(30)는 DC 정류부(20)에서 출력된 직류전압을 충전하고, 스위칭 모드 전원 공급장치를 구동시키기 위해 라이트 터치 스위치(SW)가 온 되면 충전된 전압을 후술되는 SCR 제어부(50)로 출력한다.
이 스위치부(30)는 DC 정류부(20)에서 출력된 직류전압을 분압하는 분압용 저항(R10)(R11)과 분압용 저항(R10)(R11)에 의해 분압된 직류전압을 충전하는 콘덴서(C11)와 푸쉬형의 라이트 터치 스위치(SW)로 구성된다.
IC 전원 공급부(40)는 DC 정류부(20)에서 출력된 직류전압을 충전하여, IC 전원 공급부(40)와 후술되는 스위칭부(50) 사이에 연결된 실리콘 제어 정류기(SCR)가 후술되는 SCR 제어부(50)의 제어신호에 따라 온 될 때 후술되는 스위칭부(60)가 동작할 수 있도록 초기 전원을 공급한다.
SCR 제어부(50)는 스위치부(30)의 라이트 터치 스위치(SW)가 온 됨에 따라 입력되는 전원을 충전함과 동시에 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트로 동작신호를 공급한다.
이 SCR 제어부(50)는 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트로 동작신호를 공급하는 결합 콘덴서(C13)와, 라이트 터치 스위치(SW)가 온 됨에 따라 입력되는 직류전압을 분압하는 분압용 저항(R14)(R15)과, 분압용 저항(R14)(R15)에 의해 분압된 직류전압을 충전하는 콘덴서(C14)와, 콘덴서(C14) 양단 전압이 제너 전압 이상으로 충전되면 구동되는 제너 다이오드(ZD) 및 제너 다이오드(ZD)의 구동에 따라 스위칭 되어 실리콘 제어 정류기(SCR)를 턴 오프 시키는 트랜지스터(Q10)로 구성된다.
스위칭부(60)는 IC 전원 공급부(40)와 실리콘 제어 정류기(SCR)로부터 입력되는 직류전원에 따라 스위칭 제어신호를 스위칭부(60)와 후술되는 스위칭 트랜스(70) 사이에 연결된 트랜지스터(Q11)로 출력한다.
이때 상술한 트랜지스터(Q11) 대신에 전계 효과 트랜지스터를 사용하여도 무방하다.
스위칭 트랜스(70)는 스위칭부(60)에서 출력된 스위칭 제어신호에 의해 온/오프되는 트랜지스터(Q11)의 스위칭 동작에 따라 구동된다.
이 스위칭 트랜스(70)의 1차측 단자에는 스위칭부(60)가 동작을 시작한 후 지속적으로 전원을 공급하기 위한 다이오드(D10)가 연결되어 있고, 2차측 단자에는 정류 다이오드(D11)와 평활용 콘덴서(C16)가 연결되어 있으며, 정류 다이오드(D11)를 통해 부하(도시되어 있지 않음)로 직류전원이 출력된다.
피드백 제어부(80)는 스위칭 트랜스(70)의 2차측 전압 변동을 감지한 후 이를 스위칭부(60)로 전달하여 스위칭 트랜스(70)가 지속적으로 적절하게 구동될 수 있도록 한다.
여기에서, 상술한 도 2의 도면 부호 설명중 미설명 부호 C15는 스위칭부(60)에 공급되는 직류전원을 안정시키기 위한 콘덴서이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로의 작용을 구체적으로 설명한다.
우선 스위칭 모드 전원 공급장치에 AC 전원입력부(10)를 통해 교류전원이 인가되면, DC 정류부(20), 스위치부(30) 및 IC 전원 공급부(40)의 각 콘덴서(C10)(C11)(C12)에 전압이 충전되기 시작한다.
이때 스위치부(30)의 저항(R10)(R11)과 누설전류 등으로 인해 전력 소비는 전원을 차단한 상태와 비슷하게 된다.
이제 스위치부(30)의 라이트 터치 스위치(SW)를 짧게 눌렀다 떼면 콘덴서(C11)에 충전되어 있는 전류가 SCR 제어부(50)로 인가되고, 결합 콘덴서(C13)를 통해 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트로 구동신호가 공급되어 실리콘 제어 정류기(SCR)가 동작된다.
이렇게 실리콘 제어 정류기(SCR)가 동작되면 IC 전원 공급부(40)의 콘덴서(C12)에 충전된 전류가 콘덴서(C15)에 충전되고, 콘덴서(C15)에 충전되는 스위칭부(60)의 문턱치(threshold)까지 전압이 상승되면 콘덴서(C15)에 축적된 전하가 방출되어 스위칭부(60)가 동작되고, 스위칭부(60)를 통해 트랜지스터(Q11)로 스위칭 제어신호가 출력된다.
이 스위칭 제어신호에 의해 트랜지스터(Q11)가 온 됨에 따라 스위칭 트랜스(70)가 구동되고, 1차측과 2차측에 연결된 다이오드(D10)(D11) 각각에 전압이 유기된다.
이렇게 스위칭 트랜스(70)의 1차측에 연결된 다이오드(D10)를 통해 정류된 전압은 다시 실리콘 제어 정류기(SCR)로 공급되어 스위칭부(60)가 지속적으로 동작하게 된다.
또한 스위칭 트랜스(70)의 2차측에 연결된 다이오드(D11)를 통해 정류된 전압은 평활용 콘덴서(C16)를 통해 부하로 공급된다.
이때 피드백 제어부(80)는 스위칭 트랜스(70)의 2차측 전압 변동을 감지한 후 스위칭부(60)로 전달하여 정상적인 동작이 수행되도록 한다.
한편, 상술한 바와 같이 동작되는 스위칭 모드 전원 공급장치의 동작을 멈추게 하기 위해 스위치부(30)의 라이트 터치 스위치(SW)를 조금 길게 누르면, 스위치부(30)의 콘덴서(C11)에 충전된 전류가 SCR 제어부(50)의 저항(R14)을 통해 콘덴서(C14)에 충전되고, 이 콘덴서(C14)에 충전된 전압이 제너전압을 넘는 경우에는 제너 다이오드(ZD)가 턴 온 되어 트랜지스터(Q10)가 구동된다.
이처럼 트랜지스터(Q10)가 구동되면 실리콘 제어 정류기(SCR)가 턴 오프 되고, 이에 따라 스위칭부(60)가 동작되지 않아 스위칭 모드 전원 공급장치는 구동을 정지하게 된다.
이상에서와 같이 본 고안의 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로에 의하면, 록이 되지 않는 푸쉬형의 라이트 터치 스위치를 사용하므로 파워 스위치의 수명이 훨씬 길어지며, 외부 요인에 의해 스위칭 모드 전원 공급장치가 오동작되지 않는 이점이 있다.
또한, 스위칭 모드 전원 공급장치에 교류전원이 공급되는 초기에만 돌입전류가 발생될 뿐 라이트 터치 스위치가 온 될 때 돌입전류가 발생되지 않아 입력 교류전원에 미치는 영향이 크게 감소되는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. AC 전원입력부로부터 입력되는 교류전원을 정류하고, 정류된 직류전원을 평활하여 출력하는 DC 정류부;
    상기 DC 정류부에서 출력된 직류전압을 충전하고, 스위칭 모드 전원 공급장치를 구동시키기 위해 라이트 터치 스위치가 온 되면 충전된 전압을 출력하는 스위치부;
    상기 스위치부의 라이트 터치 스위치의 온/오프에 따라 실리콘 제어 정류기를 온/오프 시키는 SCR 제어부;
    상기 실리콘 제어 정류기가 턴 온 되는 경우 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭부;
    상기 DC 정류부에서 출력된 직류전압을 충전하고, 상기 실리콘 제어 정류기가 SCR 제어부의 제어에 따라 온/오프될 때 상기 스위칭부가 동작할 수 있도록 충전된 전압을 초기 전원으로 공급하는 IC 전원 공급부;
    상기 스위칭부에서 출력된 스위칭 제어신호에 의해 온/오프되는 트랜지스터의 스위칭 동작에 따라 구동되어 부하에 직류전원을 공급해 주는 스위칭 트랜스; 및
    상기 스위칭 트랜스의 2차측 전압 변동을 감지한 후 이를 스위칭부로 전달하여 스위칭 트랜스가 지속적으로 적절하게 구동될 수 있도록 하는 피드백 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치부는;
    상기 DC 정류부에서 출력된 직류전압을 분압하는 다수개의 분압용 저항;
    상기 다수개의 분압용 저항에 의해 분압된 직류전압을 충전하는 콘덴서; 및
    푸쉬형의 라이트 터치 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 SCR 제어부는;
    상기 라이트 터치 스위치가 온 됨에 따라 상기 스위치부에서 입력되는 전원을 상기 실리콘 제어 정류기의 게이트로 공급하는 결합 콘덴서; 및
    상기 라이트 터치 스위치가 오프되면 상기 스위치부에서 입력되는 직류전원을 분압하는 다수개의 분압용 저항;
    상기 다수개의 분압용 저항에 의해 분압된 직류전압을 충전하는 콘덴서;
    상기 콘덴서 양단 전압이 제너 전압 이상으로 충전되면 구동되는 제너 다이오드; 및
    상기 제너 다이오드의 구동에 따라 스위칭 되어 상기 실리콘 제어 정류기를 턴 오프 시키는 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원 공급장치의 구동 제어회로.
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