KR20020018439A - 전자기기의 ｓｍｐｓ 보호회로 - Google Patents

전자기기의 ｓｍｐｓ 보호회로 Download PDF

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Abstract

전자기기의 SMPS 보호회로를 제공하기 위한 것으로서, 입력되는 주파수에 상응하는 소정 펄스를 발생하는 펄스 발생부와, SMPS 트랜스와, 출력 정류부 및 부하를 구비한 전자기기에 있어서, 펄스 발생부에서 발생되는 펄스를 입력받아 상기 SMPS 트랜스를 스위칭 시키는 스위칭부와, 펄스 발생부에 전원을 공급하는 전원 공급부와, 부하의 정도에 따라 발생되는 전압과 출력 정류부에서 정류된 소정 레벨의 직류전압과의 차에 해당되는 전류를 감지하고, 감지된 전류를 소정 신호로 변환하여 전송하기 위한 출력전류 감지부와, 출력전류 감지부에서 전송되는 신호를 전류로 복원하고, 복원된 전류에 해당되는 전압을 출력하는 출력전류 귀환부와, 펄스 발생부에 소정 레벨의 주파수를 인가하기 위한 주파수 발진부와, 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압 레벨에 따라 주파수 발진부의 주파수 레벨을 감소시키는 주파수 다운부와, 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압 레벨에 따라 펄스 발생부에 인가되는 전원을 차단하기 위한 전원 차단부를 포함하여 구성되므로 단일 출력전류 귀환부를 구비하여 SMPS 회로의 전력소비 감소 및 SMPS 회로 손상을 방지할 수 있다.

Description

전자기기의 ＳＭＰＳ 보호회로{Circuit for protecting SMPS of electronic equipment}
본 발명은 전자기기에 관한 것으로, 특히 전자기기의 SMPS 보호회로에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로 구성을 나타낸 블록도이다.
종래 기술에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 교류전압을 발생시키는 AC 발생부(10)와, 상기 AC 발생부(10)에서 발생되는 교류 전압을 입력받아 직류전압으로 정류하기 위한 AC 정류부(11)와, 상기 AC 정류부(11)에서 정류된 직류전압을 1 차측으로 입력받아 2차측 코일 권선수에 비례하는 전압을 해당 2 차측으로 유기시키는 SMPS 트랜스(12)와, 상기 AC 발생부(10)에서 발생되는 교류전압을 입력받아 직류전압으로 변환하여 전원으로써 공급하는 전원 공급부(16)와, 상기 전원 공급부(16)에서 공급되는 전압에 의해 동작하여 입력되는 주파수에 해당되는 펄스를 발생하는 펄스 발생부(17)와, 상기 펄스 발생부(17)에 소정 레벨의 주파수를 인가하기 위한 주파수 발진부(15)와, 상기 펄스 발생부(17)에서 발생되는 펄스의 입력여부에 따라 구동되어 상기 SMPS 트랜스(12)의 1 차측에 입력된 신호를 2차측으로 스위칭 시키기는 스위칭부(18)와, 상기 스위칭부(18)의 구동에 따라 상기 SMPS 트랜스(12)의 2차측에 유기된 온/오프 반폭 펄스를 소정 레벨의 직류전압으로 정류하는 출력 정류부(13)와, 부하(14)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, AC 정류부(11)는 AC 발생부(10)에서 발생되는 소정의 교류전압을 입력받아 직류전압으로 정류하여 SMPS 트랜스(12)로 전송한다.
그리고 전원 공급부(16)는 상기 AC 발생부(10)에서 발생되는 소정의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 펄스 발생부(17)의 동작 전압으로 인가한다.
이어서 상기 펄스 발생부(17)는 소정 주파수를 갖는 펄스를 발생시켜 스위칭부(18)로 전송하고, 상기 스위칭부(18)는 상기 펄스 발생부(17)에서 발생되는 펄스의 입력여부에 따라 구동되어 상기 SMPS 트랜스(12)의 1 차측에 인가된 직류전압을 해당 SMPS 트랜스(12)의 2차측으로 스위칭 시킨다.
즉, 상기 펄스 발생부(17)는 주파수 발진부(15)에서 출력되는 주파수를 입력받아 입력된 주파수에 해당되는 펄스를 발생하여 상기 스위칭부(18)로 전송하고, 상기 스위칭부(18)는 상기 펄스 발생부(17)에서 전송된 펄스를 입력받아 구동된다.
이어서 출력 정류부(13)는 상기 SMPS 트랜스(12)의 2 차측에 유기된 온/오프 반복 펄스를 소정 레벨의 직류전압으로 정류하고, 정류된 직류전압은 부하(14)에 인가된다.
여기서 상기 부하(14) 정도에 따라 해당 부하(14)를 통해 발생되는 전류 즉, 부하전류는 변화된다.
이상에서 설명한 종래 기술에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로는 SMPS 2 차측의 부하전류 변화에 관계없이 해당 SMPS 회로가 동작됨으로 전력소비 및 SMPS 회로손상이 발생되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,단일 출력전류 귀환부 즉, 단일 포토 커플러를 구비하여 해당 SMPS 트랜스의 1 차측에서 해당 SMPS 트랜스 2 차측의 부하 변화를 감지하여 해당 SMPS 트랜스의 전력 소비 감소 및 SMPS 회로 손상을 방지할 수 있도록 한 전자기기의 SMPS 보호회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로를 나타낸 블록도
도 2는 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로의 구성을 나타낸 블록도
도 3a 및 도 3b는 도 2의 상세한 회로 구성을 나타낸 회로도
도 4a ~ 도 4e는 도 3a 및 도 3b의 각 부 출력을 나타낸 파형도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : AC 발생부 110 : AC 정류부
120 : SMPS 트랜스 130 : 출력 정류부
140 : 부하 150 : 출력전류 감지부
160 : 출력전류 귀환부 170 : 주파수 다운부
180 : 주파수 발진부 190 : 전원 차단부
200 : 전원 공급부 210 : 펄스 발생부
220 : 스위칭부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로는 입력되는 주파수에 상응하는 소정 펄스를 발생하는 펄스 발생부와, SMPS 트랜스와, 출력 정류부 및 부하를 구비한 전자기기에 있어서, 펄스 발생부에서 발생되는 펄스를 입력받아 SMPS 트랜스를 스위칭 시키는 스위칭부와, 펄스 발생부에 전원을 공급하는 전원 공급부와, 부하의 정도에 따라 발생되는 전압과 출력 정류부에서 정류된 소정 레벨의 직류전압과의 차에 해당되는 전류를 감지하고, 감지된 전류를 소정 신호로 변환하여 전송하기 위한 출력전류 감지부와, 출력전류 감지부에서 전송되는 신호를 전류로 복원하고, 복원된 전류에 해당되는 전압을 출력하는 출력전류 귀환부와, 펄스 발생부에 소정 레벨의 주파수를 인가하기 위한 주파수 발진부와, 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압 레벨에 따라 주파수 발진부의 주파수 레벨을 감소시키는 주파수 다운부와, 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압 레벨에 따라 펄스 발생부에 인가되는 전원을 차단하기 위한 전원 차단부를 포함하여 구성되는데 그 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 2의 상세한 회로 구성을 나타낸 회로도이며, 도 4a 내지 도 4e는 도 3a 및 도 3b의 각 부 출력을 나타낸 파형도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로는 입력되는 주파수에 상응하는 소정 펄스를 발생하는 펄스 발생부(210)와, SMPS 트랜스(120)와, 출력 정류부(130) 및 부하(140)를 구비한 전자기기에 있어서, 상기 펄스 발생부(210)에서 발생되는 펄스를 입력받아 상기 SMPS 트랜스(120)를 스위칭 시키는 스위칭부(220)와, 상기 펄스 발생부(210)에 전원을 공급하는 전원 공급부(200)와, 상기 부하(140)의 정도에 따라 발생되는 전압과 상기 출력 정류부(130)에서 정류된 소정 레벨의 직류전압과의 차에 해당되는 전류를 감지하고, 감지된 전류를 소정 신호로 변환하여 전송하기 위한 출력전류 감지부(150)와, 상기 출력전류 감지부(150)에서 전송되는 신호를 전류로 복원하고, 복원된 전류에 해당되는 전압을 출력하는 출력전류 귀환부(160)와, 상기 펄스 발생부(210)에 소정 레벨의 주파수를 인가하기 위한 주파수 발진부(180)와, 상기 출력전류 귀환부(160)에서 출력되는 전압 레벨에 따라 상기 주파수 발진부(180)의 주파수 레벨을 감소시키는 주파수 다운부(170)와. 상기 출력전류 귀환부(160)에서 출력되는 전압 레벨에 따라 상기 펄스 발생부(210)에 인가되는 전원을 차단하기 위한 전원 차단부(190)를 포함하여 구성된다.
여기서 AC 발생부(100)와, 상기 AC 발생부(100)에서 발생되는 전압을 정류하여 상기 SMPS 트랜스(120)의 1 차측에 인가하기 위한 AC 정류부(110)를 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 출력 정류부(130)는 상기 SMPS 트랜스(120)의 2 차측에 일단이 연결되고, 해당 SMPS 트랜스(120)의 2 차측에서 발생되는 신호를 소정 레벨의 직류전압으로 정류하기 위한 제 1 다이오드(D110)와, 상기 제 1 다이오드(D110)의 캐소드에 일단이 연결되고, 타측 일단은 접지되는 제 1 커패시터(C110)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 출력전류 감지부(150)는 병렬 연결되는 제 1 및 제 2 저항(R110)(R120)과, 입력되는 전압을 소정 레벨로 분압하는 제 3 및 제 4 저항(R130)(R140)과, 상기 제 2 저항(R120)을 경유한 전압을 반전 단자(-)로 입력받고, 상기 제 3 및 제 4 저항(R130)(R140)에 의해 분압된 전압을 비반전 단자(+)로 입력받아 소정의 전압을 출력하는 엠프(150a)와, 상기 엠프(150a)의 출력단자에 일단이 연결되는 제 5 저항(R150)과, 상기 제 5 저항(R150)의 타측 일단에 캐소드가 연결되는 제 2 다이오드(D120)와, 상기 출력 정류부(130)의 제 1 다이오드(D110) 캐소드에 일단이 연결되는 제 6 저항(R160)과, 상기 제 6 저항(R160)의 타측에 병렬로 일단이 연결되고, 타측 일단은 상기 제 2 다이오드(D120)의 애노드에 연결되는 제 3다이오드(D130) 및 제 7 저항(R170)을 포함하여 구성된다.
이어서 상기 출력전류 귀환부(160)는 상기 출력전류 감지부(150)의 제 3 다이오드(D130)에서 출력되는 신호를 베이스로 입력받아 구동되어 소정 전압을 출력하는 제 1 트랜지스터(Q110)를 포함하여 구성된다.
그리고 상기 주파수 다운부(170)는 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110) 에미터에 직렬로 연결되는 제 9 및 제 10 저항(R190)(R200)과, 상기 직렬 연결된 제 9 및 제 10 저항(R190)(R200) 사이에 캐소드가 연결되고, 소정의 기 설정된 항복전압을 갖는 제 1 제너 다이오드(ZD110)와, 상기 제 1 제너 다이오드(ZD110)의 애노드에 일단이 연결되고, 타측 일단은 접지되는 제 11 저항(R210)과, 상기 제 1 제너 다이오드(ZD110)를 통해 전송되는 신호를 베이스로 입력받아 턴온여부가 결정되는 제 2 트랜지스터(Q120)와, 상기 제 2 트랜지스터(Q120)의 에미터에 일단이 연결되는 제 2 커패시터(C120)를 포함하여 구성된다.
이어서 상기 전원 차단부(190)는 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110) 컬렉터에 캐소드가 연결되고, 소정의 기 설정된 항복전압을 갖는 제 2 제너 다이오드(ZD120)와, 상기 제 2 제너 다이오드(ZD120)를 경유한 신호를 베이스로 입력받아 턴온여부가 결정되고, 에미터는 접지단에 연결되는 제 3 트랜지스터(Q130)와, 상기 제 3 트랜지스터(Q130)의 컬렉터에 병렬로 일단이 연결되고, 타측 일단은 상기 펄스 발생부(210)의 Vcc 단자에 연결되는 제 14 저항(R240) 및 제 4 커패시터(C140)와, 상기 제 3 트랜지스터(Q130)의 컬렉터와 병렬 연결된 상기 제 14 저항(R240) 및 제 4 커패시터(C140)의 연결부분에 베이스가 연결되고, 에미터는 상기 펄스 발생부(210)의 Vcc 단에 연결되며, 컬렉터는 상기 제 2 제너 다이오드(ZD120)와 상기 제 3 트랜지스터(Q130)의 베이스 사이에 연결되는 제 4 트랜지스터(Q140)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 출력전류 감지부(150)의 제 3 다이오드(D130)와 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110)는 한 쌍의 포토 커플러임을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, AC 정류부(110)는 AC 발생부(100)에서 발생되는 소정의 교류전압을 입력받아 직류전압으로 정류한다.
이어서 SMPS 트랜스(120)는 상기 AC 정류부(110)에서 정류된 직류전압을 1차측으로 입력받아 2차측으로 유기시킨다.
또한, 전원 공급부(200)는 상기 AC 발생부(100)에서 발생되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 펄스 발생부(210)에 전원으로 인가한다.
이어서 상기 펄스 발생부(210)는 소정 주파수를 갖는 펄스를 발생하여 스위칭부(220)로 전송하고, 상기 스위칭부(220)는 상기 펄스 발생부(210)에서 전송되는 펄스 신호의 입력여부에 따라 구동되어 상기 SMPS 트랜스(120)의 1 차측에 인가된 전압을 해당 2 차측으로 스위칭 시킨다.
즉, 상기 스위칭부(220)는 내부의 트랜지스터(도시생략)가 온(on)되면, 상기 SMPS 트랜스(120)의 1 차측에 인가된 전류를 해당 내부 트랜지스터(도시생략)의 접지단으로 방전시키고, 오프(off)되면 상기 SMPS 트랜스(120)의 1 차측에 인가된 전류를 해당 2 차측으로 스위칭 시킴으로써 상기 SMPS 트랜스(120)의 2 차측에 온/오프 반복 펄스를 발생시킨다.
이어서 상기 SMPS 트랜스(120)의 2 차측에 발생된 펄스는 해당 2차측에 연결된 출력 정류부(130)로 전송된다.
여기서 상기 출력 정류부(130)는 상기 SMPS 트랜스(120)에서 전송되는 온/오프 반복 펄스를 입력받아 소정 레벨의 직류전압으로 정류한다.
즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 SMPS 트랜스(120)의 2 차측에 연결된 제 1 다이오드(D110)는 상기 SMPS 트랜스(120)에서 전송되는 펄스를 소정 레벨의 직류전압으로 정류하고, 정류된 전압은 그에 따른 전류(I110)에 의해 제 1 커패시터(C110)에 축적된다.
이어서 상기 제 1 커패시터(C110)에 축적된 전압에 해당하는 전류(I120)는 부하(140) 및 출력전류 감지부(150)의 제 1 저항(R110)을 경유한다.
여기서 상기 전류(I120)의 흐름에 따른 상기 제 1 저항(R110)에 나타나는 전압은 도 4a에 도시된 바와 같이 나타난다.
즉, 상기 부하(140)가 경부하이면, 해당 부하(140)에 작은 양의 전류가 인가되어 상기 제 1 저항(R110)에는 작은 양의 전류가 인가됨으로 해당 제 1 저항(R110)에서 발생되는 전압은 작다.
한편, 상기 부하(140)가 과부하이면, 해당 부하(140)에 많은 양의 전류가 인가되어 상기 제 1 저항(R110)에는 많은 양의 전류가 인가됨으로써 도 4a에 도시된 바와 같이, 해당 제 1 저항(R110)에는 큰 전압이 인가된다.
이어서 상기 출력전류 감지부(150)의 상기 제 1 저항(R110)에 인가되는 전압은 제 2 저항(R120)을 통해 엠프(150a)의 반전 단자(-)로 인가된다.
그리고 상기 엠프(150a)의 비반전 단자(+)에는 제 3 및 제 4 저항(R130)(R140)에 의해 분압된 전압이 인가된다.
여기서 상기 엠프(150a)의 출력단자에 나타나는 출력전압은 도 4b에 도시된 바와 나타난다.
즉, 상기 엠프(150a)의 비반전 단자(+)에 인가되는 전압은 항상 일정한 전압이고, 반면, 반전 단자(-)에 인가되는 전압은 상기 제 1 저항(R110)에 인가되는 전압이 상기 제 2 저항(R120)을 경유하여 인가되므로 상기 엠프(150a)의 반전 단자(-)에인가되는 전압이 도 4a에 도시된 바와 같이, 경부하 영역 내의 전압이 인가되면, 이는 해당 비반전 단자(+)에 인가되는 기준 전압보다 소정 레벨 작으므로 상기 엠프(150a)의 출력단자에는 도 4b에 도시된 바와 같이 소정 레벨 높은 전압이 출력된다.
한편, 상기 엠프(150a)의 반전 단자(-)에 인가되는 전압이 도 4a에 도시된 바와 같이, 과부하 영역 내의 전압이 인가되면, 이는 해당 비반전 단자(-)에 인가되는 기준 전압보다 소정 레벨 높으므로 상기 엠프(150a)의 출력단자에는 도 4b에 도시된 바와 같이 소정 레벨 낮은 전압이 출력된다.
그리고 상기 출력전류 감지부(150)의 제 3 다이오드(D130)는 상기 출력 정류부(130)의 제 1 다이오드(D110)를 경유한 소정 레벨의 직류전압을 제 6 저항(R160)을 통해 입력받아 상기 엠프(150a)의 출력 전압과의 차에 해당되는 전류량을 감지하고, 감지된 전류를 소정 신호로 변환하여 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110)의 베이스로 전송한다.
여기서 상기 출력 정류부(130)의 제 1 다이오드(D110)에 의해 정류된 소정 레벨의 직류전압은 상기 제 3 다이오드(D130)의 애노드 일정하게 인가되므로 상기 제 3 다이오드(D130)에서 감지되어 소정 신호로 변환되는 전류량은 상기 엠프(150a)의 출력전압에 따라 변하게 된다.
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이, 경부하 영역에서 상기 엠프(150a)의 출력전압이 소정 레벨 높게 나타나면, 상기 제 3 다이오드(D130)에 인가되는 직류전압과 상기 엠프(150a)의 출력전압과의 차가 작으므로 그에 따른 작은 전류량이 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 다이오드(D130)에서 발생된다.
또한, 과부하 영역에서 상기 엠프(150a)의 출력전압이 소정 레벨 낮게 나타나면, 상기 제 3 다이오드(D130)에 인가되는 직류전압과 상기 엠프(150a)의 출력전압과의 차가 크므로 그에 따른 큰 전류량이 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 다이오드(D130)에서 발생된다.
이어서 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110)는 상기 출력전류 감지부(150)의 제 3 다이오드(D130)에서 전송되는 소정 신호를 베이스로 입력받는다.
여기서 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110)는 상기 펄스 발생부(210)의 Vcc 단자에서 출력되는 전압을 제 8 저항(R180)을 통해 컬렉터로 입력받고, 상기 출력전류 감지부(150)의 제 3 다이오드(D130)에서 전송되는 소정 신호가 해당 제 1 트랜지스터(Q110)의 베이스로 입력됨에 따라 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 컬렉터 전류(I130)를 에미터로 출력한다.
이어서 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터(A)에 나타나는 전압은 아래의 수학식 1에 정의된 바와 같이 산출된다.
여기서 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)은 수학식 1에 정의된 바와 같이, 해당 컬렉터에 흐르는 전류(I130)에 비례함을 알 수 있다.
이때, 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 베이스에 도 4c에 도시된 바와 같이 경부하 영역 내의 전류가 인가되면, 해당 제 1 트랜지스터(Q110)의 컬렉터 전류(I130)는 에미터에 소량 출력되어 도 4d에 도시된 바와 같이 나타난다.
한편, 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 베이스에 도 4c에 도시된 바와 같이 과부하 영역 내의 전류가 인가되면, 해당 제 1 트랜지스터(Q110)의 컬렉터 전류(I130)는 에미터에 많은 양이 출력되어 도 4d에 도시된 바와 같이 나타난다.
이어서 주파수 다운부(170)는 병렬 연결된 제 9 및 제 10 저항(R190)(R200)에 의해 분압된 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110) 에미터 전압(A)을 입력받는다.
이때, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 제 9 및 제 10 저항(R190)(R200)에 의해 분압된 전압이 제 1 제너 다이오드(ZD110)의 항복전압 이하이면, 즉, 경부하 영역 내의 전류(I130)가 출력되어 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)이 상기 제1 제너 다이오드(ZD110)의 항복전압 이하이면, 상기 제 1 제너 다이오드(ZD110)는 턴 오프되고, 제 2 트랜지스터(Q120)의 베이스에는 신호가 인가되지 않는다.
결국, 상기 제 2 트랜지스터(Q120)의 베이스에 신호가 인가되지 않으므로 해당 제 2 트랜지스터(Q120)는 턴온되고, 주파수 발진부(180)의 주파수는 아래의 수학식 2에 정의한 바와 같이 발생되어 상기 펄스 발생부(210)의단자에 인가된다.
여기서 상기 주파수 발진부(180)에서 발생되는 주파수(F1)는 수학식 2에 의해 산출되고, 산출된 해당 주파수(F1)는 상기 펄스 발생부(210)로 출력된다.
이때, 상기 펄스 발생부(210)는 출력(out)단자로 해당 주파수(F1)를 갖는 펄스를 상기 스위칭부(220)로 전송한다.
한편, 정상동작 영역 내에서 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)은 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 주파수 다운부(170)의 제 1 제너 다이오드(ZD110) 항복전압 이상이고, 전원 차단부(190)의 제 2 제너 다이오드(ZD120) 항복전압 이하인 영역 내에 존재한다.
결국, 정상동작 영역 내에서 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)이상기 제 1 제너 다이오드(ZD110)의 항복전압 이상이므로 상기 제 1 제너 다이오드(ZD110)는 턴온되어 소정 신호를 상기 제 2 트랜지스터(Q120)의 베이스에 인가한다.
이때, 상기 제 2 트랜지스터(Q120)는 턴 오프되고, 상기 주파수 발진부(180)의 주파수는 아래의 수학식 3에 정의된 바와 같이 발생되어 상기 펄스 발생부(210)의단자에 인가된다.
결국, 정상동작 영역 내에서 상기 주파수 발진부(180)에서 발생되는 주파수(F2)는 수학식 3에 의해 산출되고, 산출된 주파수(F2)는 상기 펄스 발생부(210)에 인가된다.
그리고 상기 펄스 발생부(210)는 해당 주파수(F2)를 갖는 펄스를 발생하여 상기 스위칭부(220)로 전송한다.
여기서 경부하 영역에서 상기 펄스 발생부(210)에 인가되는 주파수(F1)는 정상동작 영역에서 상기 펄스 발생부(210)에 인가되는 주파수(F2)보다 소정 레벨 작다.
즉, 경부하 영역에서는 상기 펄스 발생부(210)에서 발생되는 주파수를 감소시켜 상기 스위칭부(220)의 구동을 줄임으로써 상기 스위칭부(220)의 구동에 따라발생되는 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 출력전류 감지부(150)의 제 3 다이오드(D130)가 도 4c에 도시된 바와 같이, 과부하 영역의 전류를 출력하면 상기 출력전류 귀환부(160)의 제 1 트랜지스터(Q110)는 상기 제 3 다이오드(D130)에서 전송되는 신호를 베이스로 입력받아 턴온되어 도 4d에 도시된 바와 같이, 많은 양의 전류(I130)를 해당 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터로 출력한다.
이어서 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)은 수학식 1에 정의된 바와 같이, 전류(I130)에 비례함으로 해당 전류(I130)가 증가하면, 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)도 4e에서 도시된 바와 같이 증가한다.
이때, 상기 제 1 트랜지스터(Q110)의 에미터 전압(A)이 상기 전원 차단부(190)의 제 2 제너 다이오드(ZD120) 항복전압 이상이면, 해당 제 2 제너 다이오드(ZD120)는 턴온되어 소정 신호를 제 3 트랜지스터(Q130)의 베이스로 출력한다.
이어서 상기 제 3 트랜지스터(Q130)는 턴온되고, 해당 제 3 트랜지스터(Q130)의 컬렉터에 베이스가 연결된 제 4 트랜지스터(Q140)로 O V의 신호를 인가한다.
여기서 상기 제 4 트랜지스터(Q140)는 턴온되어 전원 공급부(200)로부터 상기 펄스 발생부(210)의 Vcc 단자에 인가되는 전압을 해당 제 4 트랜지스터(Q140)의 컬렉터 단으로 방전시킨다.
즉, 상기 출력전류 감지부(150)에서 전송되는 전류를 상기 출력전류 귀환부(160)에서 감지하여 해당 전류가 많으면, 즉 과부하이면, 상기 펄스 발생부(210)에 인가되는 전압을 차단하여 해당 펄스 발생부(210)를 정지시키고, 그에 따른 상기 스위칭부(220)의 동작을 정지시킴으로써 상기 SMPS 트랜스(120)의 1 차측 및 2차측에 연결된 시스템 즉, 전체 시스템의 동작을 정지시킨다.
결국, 상기 SMPS 트랜스(120)의 2차측에서 발생하는 과부하 전류를 1 차측의 출력전류 귀환부(160)에서 감지하여 해당 전체 시스템 동작을 정지시킴으로써 과부하로 인한 해당 SMPS 회로 손상을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전자기기의 SMPS 보호회로는 단일 출력전류 귀환부 즉, 단일 포토 커플러를 SMPS의 1 차측에 구비하여 해당 SMPS 2차측의 부하 변화를 감지하여 경부하로 인한 전력 소비를 감소시키고, 과부하로 인한 SMPS 회로 손상을 방지함으로써 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 입력되는 주파수에 상응하는 소정 펄스를 발생하는 펄스 발생부와, SMPS 트랜스와, 출력 정류부 및 부하를 구비한 전자기기에 있어서,
    상기 펄스 발생부에서 발생되는 펄스를 입력받아 상기 SMPS 트랜스를 스위칭 시키는 스위칭부,
    상기 펄스 발생부에 전원을 공급하는 전원 공급부,
    상기 부하의 정도에 따라 발생되는 전압과 상기 출력 정류부에서 정류된 소정 레벨의 직류전압과의 차에 해당되는 전류를 감지하고, 감지된 전류를 소정 신호로 변환하여 전송하기 위한 출력전류 감지부,
    상기 출력전류 감지부에서 전송되는 신호를 전류로 복원하고, 복원된 전류에 해당되는 전압을 출력하는 출력전류 귀환부,
    상기 펄스 발생부에 소정 레벨의 주파수를 인가하기 위한 주파수 발진부,
    상기 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압 레벨에 따라 상기 주파수 발진부의 주파수 레벨을 감소시키는 주파수 다운부,
    상기 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압 레벨에 따라 상기 펄스 발생부에 인가되는 전원을 차단하기 위한 전원 차단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 다운부는 상기 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압이 기 설정된 제 1 항복전압 이하이면, 상기 주파수 발진부의 주파수 레벨을 감소시킴을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 차단부는 상기 출력전류 귀환부에서 출력되는 전압이 기 설정된 제 2 항복전압 이상이면, 상기 펄스 발생부에 인가되는 전원을 차단함을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력전류 감지부는
    병렬 연결되는 제 1 및 제 2 저항과,
    기준 전압을 소정 레벨로 분압하는 제 3 및 제 4 저항과,
    상기 제 2 저항을 경유한 전압을 반전 단자(-)로 입력받고, 상기 제 3 및 제 4 저항에 의해 분압된 전압을 비반전 단자(+)로 입력받아 소정의 전압을 출력하는 엠프와,
    상기 엠프의 출력단자에 일단이 연결되는 제 5 저항과,
    상기 제 5 저항의 타측 일단에 캐소드가 연결되는 제 2 다이오드와,
    상기 출력 정류부의 제 1 다이오드 캐소드에 일단이 연결되는 제 6 저항과,
    상기 제 6 저항의 타측에 병렬로 일단이 연결되고, 타측 일단은 상기 제 2다이오드의 애노드에 연결되는 제 3 다이오드 및 제 7 저항을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력전류 귀환부는
    상기 출력전류 감지부의 제 3 다이오드에서 출력되는 신호를 베이스로 입력받아 구동되어 전압을 출력하는 제 1 트랜지스터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 주파수 다운부는
    상기 출력전류 귀환부의 제 1 트랜지스터 에미터에 직렬로 연결되는 제 9 및 제 10 저항과,
    상기 직렬 연결된 제 9 및 제 10 저항 사이에 캐소드가 연결되고, 소정의 기 설정된 항복전압을 갖는 제 1 제너 다이오드와,
    상기 제 1 제너 다이오드의 애노드에 일단이 연결되고, 타측 일단은 접지되는 제 11 저항과,
    상기 제 1 제너 다이오드를 통해 전송되는 신호를 베이스로 입력받아 턴온여부가 결정되는 제 2 트랜지스터와,
    상기 제 2 트랜지스터의 에미터에 일단이 연결되는 제 2 커패시터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 전원 차단부는
    상기 출력전류 귀환부의 제 1 트랜지스터 컬렉터에 캐소드가 연결되고, 소정의 기 설정된 항복전압을 갖는 제 2 제너 다이오드와,
    상기 제 2 제너 다이오드를 경유한 신호를 베이스로 입력받아 턴온 여부가 결정되고, 에미터는 접지단에 연결되는 제 3 트랜지스터와,
    상기 제 3 트랜지스터의 컬렉터에 병렬로 일단이 연결되고, 타측 일단은 상기 펄스 발생부의 Vcc 단자에 연결되는 제 14 저항 및 제 4 커패시터와,
    상기 제 3 트랜지스터의 컬렉터와 병렬 연결된 상기 제 14 저항 및 제 4 커패시터의 연결부분에 베이스가 연결되고, 에미터는 상기 펄스 발생부의 Vcc 단에 연결되며, 컬렉터는 상기 제 2 제너 다이오드와 상기 제 3 트랜지스터의 베이스 사이에 연결되는 제 4 트랜지스터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자기기의 SMPS 보호회로.
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