KR20020009094A - 스위칭 전원회로의 웨이크업 회로 - Google Patents

스위칭 전원회로의 웨이크업 회로 Download PDF

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KR20020009094A KR1020000042395A KR20000042395A KR20020009094A KR 20020009094 A KR20020009094 A KR 20020009094A KR 1020000042395 A KR1020000042395 A KR 1020000042395A KR 20000042395 A KR20000042395 A KR 20000042395A KR 20020009094 A KR20020009094 A KR 20020009094A
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Abstract

본 발명은 스위칭 전원회로의 웨이크업 회로에 관한 것으로, 본 발명은 외부로부터 상용교류전원을 입력받아 직류전압으로 변환하는 입력부(10); PWM 제어신호에 의해 스위칭 온/오프되는 파워트랜지스터(20); 1차측 권선에 상기 입력부(10)로부터 직류전압을 입력받아 상기 파워트랜지스터(20)의 스위칭 온/오프에 의해 2차측 권선에 교류전압을 유기하는 트랜스포머(30); 상기 트랜스포머(30)의 2차측 권선으로부터 입력된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 회로 각부에 공급하는 출력부(40); 피드백전압(Vfb)에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 상기 파워트랜지스터(30)로 공급하는 구동부(50)가 구비된 스위칭 전원회로에 있어서, 사용자에 의해 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호(S1)를 출력하는 마이크로컴퓨터(70); 상기 마이크로컴퓨터(70)로부터 입력된 웨이크업 신호(S1)에 의해 제1직류전압(V1)을 출력하는 웨이크업부(80); 상기 출력부(40)로부터 입력된 제2직류전압(V2)이 정격 레벨에 도달하면 상기 웨이크업부(80)로부터 출력되는 제1직류전압(V1)을 차단하는 차단부(90); 상기 웨이크업부(80)로부터 입력된 제1직류전압(V1)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급하고, 상기 출력부(40)로부터 입력된 제2직류전압(V2)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급하는 피드백부(60)가 더 포함되어 구성되어,
전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호를 발생하여 기설정된 제 1 직류전압을 피드백전압으로 공급함으로써, 스위칭 전원회로가 안정적으로 스위칭동작을 수행한다는 데 그 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 회로는 스위칭 동작에 의해 2차측에 유기된 제 2 직류전압이 정격 레벨에 도달하면 제 1 직류전압의 공급을 차단함으로써, 웨이크업 구간과 2차측 전압 유기 기간이 중복되어 발생하는 레귤레이션 파괴 형상을 방지하도록 한다는 데 그 효과가 있다.

Description

스위칭 전원회로의 웨이크업 회로{A wake-up circuit in a SMPS}
본 발명은 스위칭전원 회로의 웨이크업 회로에 관한 것이다.
보다 상세하게는 전원 스위치가 온되면 소정 시간 동안 2차측에서 생성된 웨이크업 신호에 의해 1차측 구동부를 구동하여 안정적으로 스위칭 동작을 수행하도록 하는 영상표시기기의 웨이크업 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전원회로는 주변 회로에 필요로 하는 전원전압을 적절히 공급해주는 역할을 수행하는데, 선형 전원회로(Linear Power Supply)보다 소형, 경량이면서 고효율적인 스위칭 전원회로(SMPS : Switched Mode Power Supply)에 관련된 기술이 최근 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.
도 1 은 종래의 스위칭 전원회로를 도시한 전체 블럭도이고, 도 2 는 도 1 의 세부 회로도이다.
종래의 스위칭 전원회로(SMPS)는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 입력부(10)와, 파워트랜지스터(20)와, 트랜스포머(30)와, 출력부(40)와, 구동부(50)와, 피드백부(60)로 구성되어 있다.
도 1 및 도 2 를 참조하여 종래 스위칭 전원회로(SMPS)의 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용교류전압이 퓨우즈를 통하여 입력부(10)에 인가되면, 상기 입력부(10)는 상용교류전압을 브리지다이오드(D1)와 돌입전류 방지용 저항(R1)과 평활커패시터(C1)를 통해 직류전압으로 변환한 후 트랜스포머(30)의 1차측 권선에 인가한다.
동시에 상기 브리지다이오드(D1)에서 정류된 전압은 기동저항(R2)을 통해 구동부(50)의 전원전압으로 공급되어, 상기 구동부(50)를 초기 동작시킨다.
이에 따라 상기 구동부(50)가 PWM 제어신호를 발생하고, 상기 PWM 제어신호에 의해 파워트랜지스터(20)가 스위칭 온/오프된다.
상기 파워트랜지스터(20)가 상기 구동부(50)로부터 출력된 PWM 제어신호에 의해 온 상태를 유지하다 오프 상태로 변하면, 트랜스포머(30)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.
따라서 상기 트랜스포머(30)는 상기 PWM 제어신호에 의해 2차측 권선에서 요구되는 교류전압을 출력하게 된다.
이와 같은 동작을 반복하여 상기 트랜스포머(30)의 2차측 권선에서 출력된 교류전압은 출력부(40)의 정류다이오드(D2)와 평활커패시터(C2)를 통하여 다시 직류전압으로 변환된 후, 회로 각부에 공급되어 회로를 동작시킨다.
그러나 출력부(40)를 통해 출력된 전원전압이 기준전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자가 파손될 수 있기 때문에, 상기 출력부(40)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해 스위칭 전원회로(SMPS)에는 일반적으로 피드백부(60)가 구비되어 있다.
즉, 상기 피드백부(60)는 상기 출력부(40)로부터 입력된 소정 직류전압(V2 : 14V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 포토 커플러(PCD,PCT)를 통해 상기 구동부(50)로 전달하고, 상기 구동부(50)는 피드백전압(Vfb)을 기준 전압(Vref)과 비교하여 PWM 제어신호를 생성한 후 상기 PWM 제어신호를 상기 파워트랜지스터(20)에 공급하므로써 상기 파워트랜지스터(20)를 온/오프시키도록 제어한다.
이에 따라 트랜스포머(30)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도기전력이 증가 또는 감소하여, 상기 스위칭 전원회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압을 일정 전압으로 유지시켜 회로 각부에 공급한다.
그러나 상술한 바와 같이 종래의 스위칭 전원회로(SMPS)는, 전원 스위치가 온된 후 어느 정도 시간 지연이 있은 후 피드백전압(Vfb)이 구동부(50)에 공급되기 때문에, 전원 스위치가 온된 후 스위칭 전원회로(SMPS)가 안정적인 스위칭 동작을 수행하기까지 어느 정도의 시간 지연이 발생한다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호를 발생하여 기설정된 제 1 직류전압을 피드백전압으로 공급하도록 하는 스위칭 전원회로의 웨이크업 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명에 따른 회로는 스위칭 동작에 의해 2차측에 유기된 제 2 직류전압이 정격 레벨에 도달하면 제 1 직류전압의 공급을 차단하도록 하는 스위칭 전원회로의 웨이크업 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 회로는, 외부로부터 상용교류전원을 입력받아 직류전압으로 변환하는 입력부 ; PWM 제어신호에 의해 스위칭 온/오프되는 파워트랜지스터 ; 1차측 권선에 상기 입력부로부터 직류전압을 입력받아 상기 파워트랜지스터의 스위칭 온/오프에 의해 2차측 권선에 교류전압을 유기하는 트랜스포머 ; 상기 트랜스포머의 2차측 권선으로부터 입력된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 회로 각부에 공급하는 출력부 ; 피드백전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 상기 파워트랜지스터로 공급하는 구동부가 구비된 스위칭 전원회로에 있어서, 사용자에 의해 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 ; 상기 마이크로컴퓨터로부터 입력된 웨이크업 신호에 의해 제 1 직류전압을 출력하는 웨이크업부 ; 상기 출력부로부터 입력된 제 2 직류전압이 정격 레벨에 도달하면 상기 웨이크업부로부터 출력되는 제 1 직류전압을 차단하는 차단부 ; 상기 웨이크업부로부터 입력된 제 1 직류전압에 따라 피드백전압을 생성하여 상기 구동부로 공급하고, 상기 출력부로부터 입력된 제 2 직류전압에 따라 피드백전압을 생성하여 상기 구동부로 공급하는 피드백부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 스위칭 전원회로를 도시한 전체 블럭도,
도 2 는 도 1 의 세부 회로도,
도 3 은 본 발명에 따른 스위칭 전원회로의 웨이크업 회로의 전체 블럭도,
도 4 는 도 3 의 세부 회로도,
도 5 는 도 4 의 각부 타이밍도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭 *
10 : 입력부 20 : 파워트랜지스터
30 : 트랜스포머 40 : 출력부
50 : 구동부 60 : 피드백부
70 : 마이크로컴퓨터 80 : 웨이크업부
90 : 차단부 Q1,C3,D3,R4,R5 : 피드백전압 생성부
PCD,PCT : 피드백전압 전달부 Q11,Q12 : 제 1, 2 트랜지스터
D11,D12 : 다이오드 R11,R12,R13 : 저항
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스위칭 회로의 웨이크업 회로를 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 스위칭 전원회로의 웨이크업 회로의 전체 블럭도이고, 도 4 는 도 3 의 세부 회로도이다.
도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명은, 외부로부터 상용교류전원을 입력받아 직류전압으로 변환하는 입력부(10) ; PWM 제어신호에 의해 스위칭 온/오프되는 파워트랜지스터(20) ; 1차측 권선에 상기 입력부(10)로부터 직류전압을 입력받아 상기 파워트랜지스터(20)의 스위칭 온/오프에 의해 2차측 권선에 교류전압을 유기하는 트랜스포머(30) ; 상기 트랜스포머(30)의 2차측 권선으로부터 입력된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 회로 각부에 공급하는 출력부(40) ;피드백전압(Vfb)에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 상기 파워트랜지스터(30)로 공급하는 구동부(50)가 구비된 스위칭 전원회로에 있어서, 사용자에 의해 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호(S1)를 출력하는 마이크로컴퓨터(70) ; 상기 마이크로컴퓨터(70)로부터 입력된 웨이크업 신호(S1)에 의해 제 1 직류전압(V1 : 5V)을 출력하는 웨이크업부(80) ; 상기 출력부(40)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)이 정격 레벨에 도달하면 상기 웨이크업부(80)로부터 출력되는 제 1 직류전압(V1 : 5V)을 차단하는 차단부(90) ; 상기 웨이크업부(80)로부터 입력된 제 1 직류전압(V1 : 5V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급하고, 상기 출력부(40)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급하는 피드백부(60)가 더 포함되어 구성된다.
여기서 상기 피드백부(60)는, 상기 출력부(40)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하는 피드백전압 생성부(Q1,C3,D3.R4,R5) ; 상기 트랜스포머(30)의 2차측에서 생성된 피드백전압(Vfb)을 1차측의 구동부(50)로 전달하기 위한 피드백전압 전달부(PCD,PCT)로 구성된다.
또한 상기 웨이크업부(80)는, 베이스단이 저항(R11)을 통해 상기 마이크로컴퓨터(70)로부터 웨이크업 신호(S1)를 입력받고 에미터단이 접지되어, 상기 마이크로컴퓨터(70)으로부터 입력된 웨이크업 신호(S1)에 의해 턴온되는 NPN형 제 1 트랜지스터(Q11) ; 베이스단이 저항(R12)을 통해 상기 제 1 트랜지스터(Q11)의 콜렉터단과 연결되고 에미터단이 제 1 직류전압(V1 : 5V)을 공급받고 콜렉터단이 상기 피드백전압 전달부(PCD,PCT)에 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터(Q11)가 턴온되면 함께 턴온되어 제 1 직류전압(V1 : 5V)을 상기 피드백전압 전달부(PCD,PCT)에 피드백전압(Vfb)으로 공급하는 PNP형 제 2 트랜지스터(Q12)로 구성된다.
또한 상기 차단부(90)는, 상기 출력부(40)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)이 정격 레벨에 도달하면 턴온되어 상기 제 2 트랜지스터(Q12)를 턴오프시켜 상기 웨이크업부(80)로부터 상기 피드백부(60)로 공급되는 제 1 직류전압(V1 : 5V)을 차단하는 다이오드(D12)로 구성된다.
이어서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 회로의 동작을 도 5 의 타이밍도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
전원 스위치가 온되면, 100V 혹은 220V의 상용교류전압이 입력부(10)의 브리지다이오드(D1)와 돌입전류 방지용 저항(R1)과 평활커패시터(C1)를 통해 직류전압으로 변환한 후 트랜스포머(30)의 1차측 권선에 인가한다.
동시에 상기 브리지다이오드(D1)에서 정류된 전압은 기동저항(R2)을 통해 구동부(50)의 전원전압으로 공급되어(도 5(a) 에 도시된 바와 같음), 상기 구동부(50)를 스탠바이시킨다.
이때, 마이크로컴퓨터(70)는 도 5(b) 에 도시된 바와 같이, 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 하이레벨의 웨이크업 신호(S1)를 상기 웨이크업부(80)로 출력한다.
이에 따라 상기 웨이크업부(80)는 하이레벨의 웨이크업 신호(S1)에 의해 기설정된 제 1 직류전압(V1 : 5V)을 피드백부(60)로 출력한다.
즉, 상기 웨이크업부(80)에서는, 제 1 트랜지스터(Q11)의 베이스단에 공급된 하이레벨의 웨이크업 신호(S1)에 의해 상기 제 1 트랜지스터(Q11)가 턴 온되고, 상기 제 1 트랜지스터(Q11)가 턴 온됨에 따라 제 2 트랜지스터(Q12)도 함께 턴 온되어, 기설정된 제 1 직류전압(V1 : 5V)이 피드백부(60)에 공급된다.
상기 피드백부(60)는 제 1 직류전압(V1 : 5V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급한다.
즉, 상기 피드백부(60)는 상기 웨이크업부(80)로부터 입력된 제 1 직류전압(V1 : 5V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 포토 커플러(PCD,PCT)를 통해 상기 구동부(50)로 전달하고, 상기 구동부(50)는 피드백전압(Vfb)을 기준 전압(Vref)과 비교하여 PWM 제어신호를 생성한 후 상기 PWM 제어신호를 상기 파워트랜지스터(20)에 공급하므로써 상기 파워트랜지스터(20)를 스위칭 온/오프시킨다.
이에 따라 상기 구동부(50)는 도 5(e) 에 도시된 바와 같이 T1 기간동안 안정된 스위칭 동작을 수행하여, 상기 트랜스포머(30)의 2차측에서 도 5(d) 에 도시된 바와 같은 제 2 직류전압(V2 : 14V)이 생성된다.
이때 상기 제 2 직류전압(V2 : 14V)은 T1 기간동안 서서히 증가하여 정격전압에 도달한다.
그러나, 도 5 (b),(d)에 도시된 바와 같이 상기 제 2 직류전압(V2 : 14V)이 정격전압에 도달한 이후에도 마이크로컴퓨터(70)가 T2 시간동안 웨이크업 신호(S1)를 출력하기 때문에, T2 시간동안 상기 제 1 직류전압(V1 : 5V)과 제 2직류전압(V2 : 14V)이 서로 중첩되어 스위칭 동작의 레귤레이션이 무너지게 된다.
이런 현상을 방지하기 위해, 상기 피드백부(60)가 제 1 직류전압(V1 : 5V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급하는 동안에, 상기 차단부(90)는 트랜스포머(30)의 2차측으로부터 생성된 제 2 직류전압(V2 : 14V)이 정격레벨에 도달하는가를 판단한다.
이때, 상기 출력부(40)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)이 정격 레벨에 도달하면, 상기 제 2 트랜지스터(Q12)의 베이스단에 하이레벨의 신호가 입가되어 상기 제 2 트랜지스터(Q12)가 턴오프되고, 이에 따라 상기 웨이크업부(80)로부터 상기 피드백부(60)로 공급되는 제 1 직류전압(V1 : 5V)이 차단된다.
이에 따라 상기 피드백부(60)는 출력부(40)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 상기 구동부(50)로 공급한다.
즉, 상기 피드백부(60)는 상기 웨이크업부(80)로부터 입력된 제 2 직류전압(V2 : 14V)에 따라 피드백전압(Vfb)을 생성하여 포토 커플러(PCD,PCT)를 통해 상기 구동부(50)로 전달하고, 상기 구동부(50)는 피드백전압(Vfb)을 기준 전압(Vref)과 비교하여 PWM 제어신호를 생성한 후 상기 PWM 제어신호를 상기 파워트랜지스터(20)에 공급하므로써 상기 파워트랜지스터(20)를 스위칭 온/오프시킨다.
이에 따라 상기 구동부(50)는 도 5 에 도시된 바와 같이 T2 구간에도 안정된 스위칭 동작을 수행하여, 상기 트랜스포머(30)의 2차측에서 출력되는 직류전압을 일정 전압으로 유지시킨다.
결론적으로, 상기 구동부(50)는 T1 구간동안 도 5(c) 에 도시된 바와 같은제 1 직류전압(V1 : 5V)에 의해 도 5(e) 에 도시된 바와 같은 피드백전압(Vfb)을 생성하여 안정된 스위칭 동작을 수행하고, T1 구간 이후에는 도 5(d) 에 도시된 바와 같은 제 2 직류전압(V2 : 14V)에 의해 도 5(e) 에 도시된 바와 같은 피드백전압(Vfb)을 생성하여 안정된 스위칭 동작을 수행한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 회로는, 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호를 발생하여 기설정된 제 1 직류전압을 피드백전압으로 공급함으로써, 스위칭 전원회로가 안정적으로 스위칭 동작을 수행한다는 데 그 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 회로는 스위칭 동작에 의해 2차측에 유기된 제 2 직류전압이 정격 레벨에 도달하면 제 1 직류전압의 공급을 차단함으로써, 웨이크업 구간과 2차측 전압 유기 기간이 중복되어 발생하는 레귤레이션 파괴 형상을 방지하도록 한다는 데 그 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 외부로부터 상용교류전원을 입력받아 직류전압으로 변환하는 입력부 ; PWM 제어신호에 의해 스위칭 온/오프되는 파워트랜지스터 ; 1차측 권선에 상기 입력부로부터 직류전압을 입력받아 상기 파워트랜지스터의 스위칭 온/오프에 의해 2차측 권선에 교류전압을 유기하는 트랜스포머 ; 상기 트랜스포머의 2차측 권선으로부터 입력된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 회로 각부에 공급하는 출력부 ; 피드백전압에 의해 PWM 제어신호를 생성하여 상기 파워트랜지스터로 공급하는 구동부가 구비된 스위칭 전원회로에 있어서,
    사용자에 의해 전원 스위치가 온되면 소정 시간동안 웨이크업 신호를 출력하는 마이크로컴퓨터 ;
    상기 마이크로컴퓨터로부터 입력된 웨이크업 신호에 의해 기설정된 제 1 직류전압을 출력하는 웨이크업부 ;
    상기 출력부로부터 입력된 제 2 직류전압이 정격 레벨에 도달하면 상기 웨이크업부로부터 출력되는 제 1 직류전압을 차단하는 차단부 ;
    상기 웨이크업부로부터 입력된 제 1 직류전압에 따라 피드백전압을 생성하여 상기 구동부로 공급하고, 상기 출력부로부터 입력된 제 2 직류전압에 따라 피드백전압을 생성하여 상기 구동부로 공급하는 피드백부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 영상표시기기의 웨이크업 회로.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 피드백부는,
    상기 출력부로부터 입력된 제 2 직류전압에 따라 피드백전압을 생성하는 피드백전압 생성부 ;
    상기 트랜스포머의 2차측에서 생성된 피드백전압을 1차측의 구동부로 전달하기 위한 피드백전압 전달부로 구성됨을 특징으로 하는 영상표시기기의 웨이크업 회로.
  3. 제 2 항에 있어서 상기 웨이크업부는,
    베이스단이 저항을 통해 상기 마이크로컴퓨터로부터 웨이크업 신호를 입력받고 에미터단이 접지되어, 상기 마이크로컴퓨터로부터 입력된 웨이크업 신호에 의해 턴온되는 NPN형 제 1 트랜지스터 ;
    베이스단이 저항을 통해 상기 제 1 트랜지스터의 콜렉터단과 연결되고 에미터단이 제 1 직류전압을 공급받고 콜렉터단이 상기 피드백전압 전달부에 연결되어, 상기 제 1 트랜지스터가 턴온되면 함께 턴온되어 제 1 직류전압을 상기 피드백전압 전달부에 피드백전압으로 공급하는 PNP형 제 2 트랜지스터로 구성됨을 특징으로 하는 영상표시기기의 웨이크업 회로.
  4. 제 3 항에 있어서 상기 차단부는,
    상기 출력부로부터 입력된 제 2 직류전압이 정격 레벨에 도달하면 턴온되어 상기 제 2 트랜지스터를 턴오프시켜 상기 웨이크업부로부터 상기 피드백부로 공급되는 제 1 직류전압을 차단하는 다이오드로 구성됨을 특징으로 하는 영상표시기기의 웨이크업 회로.
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