KR200207593Y1 - Driving winding switching circuit of switching power supply - Google Patents
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Abstract
본 고안은 스위칭 전원장치의 구동권선 절환회로에 관한 것으로, 종래에는 스위칭용 트랜지스터의 베이스를 구동시키는 필요한 전류는 입력 전압이 올라갈수록 실제 필요한 전류는 감소하나 트랜스포머의 드라이브 권선의 전압상승에 따라 전류는 증가하게 되어 스위칭용 트랜지스터가 과열되어 제품의 치명적 수명 단축을 가져오고, 또한 과다한 전류에 의한 스위칭 타임이 지연되어 부하 변화에 대한 출력 전압이 안정화에 커다란 장애 요인이 되는 문제점이 있다. 따라서, 본 고안은 입력전원 전압의 변화에 따라서 구동권선을 절환함으로써 입력전원 전압의 범위를 넓게 사용할 수 있도록 하여 효율을 개선하고, 발열 저하로 인한 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한다.The present invention relates to a drive winding switching circuit of a switching power supply. In the related art, the current required to drive the base of the switching transistor decreases as the input voltage increases, but the current increases as the voltage of the drive winding of the transformer increases. The increase of the switching transistor overheats the product's fatal lifespan, and the switching time caused by excessive current is delayed, which causes a large obstacle in stabilizing the output voltage in response to load changes. Therefore, the present invention enables to use a wide range of the input power supply voltage by switching the drive winding in accordance with the change of the input power supply voltage to improve the efficiency, and to improve the reliability of the product due to deterioration of heat generation.
Description
제1도는 종래 스위칭 전원장치의 베이스 구동권선 절환회로도.1 is a diagram showing a base drive winding switching circuit of a conventional switching power supply.
제2도는 제1도에서, 입력 전압 변화에 대한 구동전압의 변화특성도.2 is a characteristic diagram of a driving voltage change with respect to an input voltage change in FIG.
제3도는 본 고안 스위칭 전원장치의 구동권선 절환회로도.3 is a drive winding switching circuit diagram of the switching power supply of the present invention.
제4도는 제3도에 있어서, 입력전압 변화에 따른 구동압의 변화특성도.4 is a characteristic diagram of the driving pressure according to the change of the input voltage in FIG.
제5도는 본 고안의 일실시예.5 is one embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 정류평활부 20 : 스위칭부10: rectification smoothing part 20: switching part
30 : 스위칭 제어부 40 : 입력전압 비교부30: switching control unit 40: input voltage comparison unit
50 : 구동전압 선택부 60 : 드라이브 회로부50: drive voltage selector 60: drive circuit
T10 : 트랜스포머 Q1,Q2 : 트랜지스터T10: transformer Q1, Q2: transistor
본 고안은 스위칭 전원장치의 구동권선 절환회로에 관한 것으로, 특히 넓은 입력전압 범위를 필요로 하는 스위칭 전원장치에서 높은 입력전압에 대한 부품 발열과다, 효율저하, 스위칭 타임 지연 등의 문제를 구동권선을 절환하여 해결하도록 한 스위칭 전원장치의 구동권선 절환회로에 관한 것이다.The present invention relates to a drive winding switching circuit of a switching power supply device. In particular, in a switching power supply device requiring a wide input voltage range, problems such as overheating of components for high input voltage, efficiency degradation, switching time delay, etc. It relates to a drive winding switching circuit of a switching power supply to be solved by switching.
종래 스위칭 전원장치의 구동권선 절환회로는, 제1도에 도시된 바와같이, 입력되는 교류전원(AC)에 대하여 정류하고, 평활하여 얻은 일정한 직류전압을 출력하는 정류 평활부(1)와, 상기 정류 평활부(1)의 출력단에 연결된 기동저항(RS)에 흐르는 전류가 1차권선에 인가시 자력선 변화가 발생하고 그로인해 2차권선 또는 구동권선에 전압이 유기되는 트랜스포머(T1)와, 상기 정류 평활부(1)의 출력 전압에 따라 온 또는 오프하여 상기 트랜스포머(T1)의 동작을 제어하는 스위칭부(2)와, 상기 트랜스포머(T1)의 구동권선(NB)에 유기된 전압에 의해 상기 스위칭부(2)를 구동하는 드라이브 회로부(4)와, 상기 스위칭부(2)의 동작 여부에 따라 상기 트랜스포머(T1)로 인가되는 전압을 조절하는 스위칭 제어부(3)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the drive winding switching circuit of the conventional switching power supply includes a rectifying smoothing part 1 for rectifying the input AC power AC and outputting a constant DC voltage obtained by smoothing the above-mentioned. Transformer T1 in which a change in the magnetic field occurs when a current flowing through the starting resistor R S connected to the output terminal of the rectifying smoother 1 is applied to the primary winding, and thus voltage is induced in the secondary winding or the driving winding. The switching unit 2 which controls the operation of the transformer T1 by turning on or off according to the output voltage of the rectifying smoothing unit 1, and the voltage induced by the drive winding N B of the transformer T1. And a switching controller 3 for controlling the voltage applied to the transformer T1 depending on whether the switching unit 2 is operated or not.
이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the conventional technology configured as described above are as follows.
교류전원(AC)이 입력되면 이를 정류 평활부(1)에서 받아 브리지 다이오드를 이용하여 정류하고, 콘덴서(C)를 통해 평활하여 만들어진 일정한 직류 진압을 출력한다.When AC power is input, it is received by the rectification smoothing unit 1 and rectified using a bridge diode, and outputs a constant DC suppression made by smoothing through the capacitor C.
그러면 기동거항(RS)에 전류가 흐르고 그 흐르는 미소한 전류가 스위칭부(2)내 스위칭용 트랜지스터(Q1)의 베이스에 인가되어, 상기 스위칭용 트랜지스터(Q1)는 서서히 온된다.Then, a current flows through the start aberration R S , and a small current flowing therein is applied to the base of the switching transistor Q1 in the switching unit 2, so that the switching transistor Q1 is gradually turned on.
따라서, 트랜스포머(T1)의 1차권선(NP)에 전압이 가해지고 동시에 구동권선(NB)에도 구동전압(VB)이 발생하여 드라이브 회로부(4)에 인가되면, 상기 드라이브 회로부(4)의 다이오드(DS) 및 콘덴서(CS)에 의해 스위칭용 트랜지스터(Q1)의 베이스에 전류가 공급됨에 따라 상기 트랜지스터(Q1)는 급격히 턴온된다.Therefore, when a voltage is applied to the primary winding N P of the transformer T1 and a driving voltage V B is also generated in the driving winding N B and applied to the drive circuit section 4, the drive circuit section 4 is applied. As the current is supplied to the base of the switching transistor Q1 by the diode D S and the capacitor C S of the transistor Q1, the transistor Q1 is rapidly turned on.
이때 트랜스포머(T1)의 2차권선(NS)에 유기되는 전압은 정류 다이오드(DR)에 대하여 역방향으로 걸려 전류는 흐르지 않게 됨에 따라 상기 1차권선(NP)에 흐르는 전류는 트랜스포머(T1)의 여자 전류이고 이 여자 전류는 시간에 비례하여 증가한다.At this time, the voltage induced in the secondary winding N S of the transformer T1 is reversed with respect to the rectifier diode D R , so that no current flows, so that the current flowing in the primary winding N P is transformed into a transformer T1. ) And the excitation current increases with time.
상기 1차권선의 여자 전류가 스위칭용 트렌지스터(Q1)의 콜렉터 전류(IC1)가 되고, 이 콜렉터 전류가 커져 베이스 전류가 스위칭용 트렌지스터(Q1)의 포화를 유지하지 못하게 되어 상기 스위칭용 트렌지스터(Q1)의 콜렉터-에미터간의 전압(VCE)이 커지면 그 전압에 의해 스위칭 제어부(3)의 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 정류 평활부(1)의 출력전류는 그 트랜지스터(Q2)를 통해 접지측으로 바이패스 된다.The excitation current of the primary winding becomes the collector current I C1 of the switching transistor Q1, and this collector current becomes large so that the base current does not maintain saturation of the switching transistor Q1, so that the switching transistor ( When the voltage V CE between the collector and the emitter of Q1) increases, the transistor Q2 of the switching controller 3 is turned on by the voltage, and the output current of the rectifying smoothing part 1 is grounded through the transistor Q2. Bypass to the side.
따라서 상기 트랜스포머(T1)의 1차권선(NP) 전압과 구동권선(NB) 전압(VB)이 내려가 스위칭부(2)의 스위칭용 트랜지스터(Q1)는 급속히 턴오프된다.Therefore, a primary winding (N P) to the driving voltage winding (N B) voltage (V B) is lowered switching transistor (Q1) for the switching part (2) of the transformer (T1) is rapidly turned off.
상기 트랜지스터(Q1)가 턴오프 상태에서 턴온시에 1차권선(NP)에 축적된 에너지를 오프시에 출력측에 공급하고 에너지의 공급이 끝나면 각 권선에 링잉(RINGING)전압이 발생하고, 이 전압에 의하여 다시 스위칭용 트랜지스터(Q1)가 급속히 온상태가 된다.When the transistor Q1 is turned on in the turn-off state, the energy accumulated in the primary winding N P is supplied to the output side when the power is turned off, and when the supply of energy is completed, a ringing voltage is generated in each winding. The switching transistor Q1 is quickly turned on by the voltage.
이상의 동작을 반복하여 발진은 계속하게 된다.The oscillation continues by repeating the above operation.
상기에서 스위칭부(2)의 스위칭용 트랜지스터(01)의 콜렉터-에미터간의 전압(VCE)은 다음과 같다.The voltage V CE between the collector and the emitter of the switching transistor 01 of the switching unit 2 is as follows.
즉, 콜렉터-에미터간 전압(VCE)은 입력전압(AC)에 따라 증가하게 된다.That is, the collector-emitter voltage V CE increases with the input voltage AC.
또, 2차권선(NB)의 전압(VB)은 VB= NB/NP(VCE) ‥‥‥‥(2)로 되고, (2)식에 (1)식을 대입하면In addition, the voltage V B of the secondary winding N B becomes V B = N B / N P (V CE ) ‥‥‥‥ (2).
상기의 (3)식에서 보듯이 스위칭용 트랜지스터(Q1)의 베이스 전압은 입력 전압에 따라서 변화하게 됨을 알 수 있다.As shown in Equation (3), it can be seen that the base voltage of the switching transistor Q1 changes according to the input voltage.
즉, 입력 전압 85V에서 베이스 전압이 약 5V라면 입력 전압 265V에서는 35V 정도가 된다.That is, if the base voltage is about 5V at the input voltage of 85V, it is about 35V at the input voltage of 265V.
그러나, 상기에서와 같은 종래의 기술에 있어서 스위칭용 트랜지스터의 베이스를 구동시키는 필요한 전류는 입력 전압이 올라갈수록 실제 필요한 전류는 감소하나 제 2 도에서와 같이 트랜스포머의 드라이브 권선의 전압(VB) 상승에 따라 전류는 증가하게 되어 스위칭용 트랜지스터가 과열되어 제품의 치명적 수명 단축을 가져오고, 또한 과다한 전류에 의한 스위칭 타임이 지연되어 부하 변화에 대한 출력 전압이 안정화에 커다란 장애 요인이 되는 문제점이 있다However, in the conventional technology as described above, the required current for driving the base of the switching transistor is decreased as the input voltage increases, but as shown in FIG. 2, the voltage V B of the drive winding of the transformer is increased. As the current increases, the switching transistor is overheated, resulting in a shortening of the product's fatal lifespan, and the switching time caused by excessive current is delayed, which causes a large obstacle in stabilizing the output voltage in response to load changes.
따라서. 본 고안의 목적은 입력전원 전압의 변화에 따라서 구동권선을 절환함으로써 입력전원 전압의 범위를 넓게 사용할 수 있도록 하여 효율을 개선하고, 발열저하로 인한 제품의 신회성을 향상시킬 수 있도록 한 스위칭 전원장치의 베이스 구동권선 절환회로를 제공함에 있다.therefore. The purpose of the present invention is to switch the drive windings according to the change of the input power supply voltage so that the range of the input power supply voltage can be widely used to improve the efficiency and to improve the reproducibility of the product due to the low heat generation. The present invention provides a base drive winding switching circuit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안 스위칭 전원장치의 베이스 구동권선 절환회로는, 제 3 도에 도시한 바와같이, 입력되는 교류전원(AC)에 대하여 정류 및 평활하여 얻은 일정한 직류전압을 출력하는 정류 평활부(10)와, 상기 정류 평활부(10)를 통해 제공하는 직류전압과 기준전압을 비교하고 그 비교결과에 따라 구동권선을 선택하기 위힌 신호를 출력하는 입력전압 비교부(40)와, 상기 정류 평활부(10)의 출력전류가 1차귄선에 인가될 경우 자력선 변화에 의하여 2차권선 및 구동권선에 전압이 유기되도록 하는 트랜스포머(T10)와, 상기 입력전압 비교부(40)에서 출력되는 신호를 받아를 받아 상기 트랜스포머(T10)의 구동권선에 유기된 전압을 선택하도록 하는 구동권선 선택부(50)와, 상기 구동권선 선택부(50)의 선택에 의해 스위칭하여 입력전압범위를 조절하는 스위칭부(20)와, 상기 스위칭부(20)의 온/오프등작을 제어하는 스위칭 제어부(30)로 구성한다.The base drive winding switching circuit of the present invention switching power supply device for achieving the above object, as shown in Figure 3, rectified smoothing to output a constant DC voltage obtained by rectifying and smoothing the AC power input AC An input voltage comparator 40 for comparing the DC voltage and the reference voltage provided through the rectifying smoothing part 10 and outputting a signal for selecting a driving winding according to the comparison result; When the output current of the rectifying smoothing unit 10 is applied to the primary winding, the transformer T10 causes the voltage to be induced in the secondary winding and the driving winding by the change of the magnetic field lines, and is output from the input voltage comparator 40. A drive winding selector 50 for receiving a signal and selecting a voltage induced in the drive winding of the transformer T10 and a switch by the selection of the drive winding selector 50 to adjust the input voltage range. Constitutes the switching control section 30 for controlling such as small on / off of the switching unit 20 and the switching unit 20.
이와같이 구성된 본 고안의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with respect to the operation and effect of the present invention configured as described above.
교류전원(AC)이 입력되면, 이를 정류 평활부(10)에서 받아 브리지 다이오드(BD)로 정류하여 얻은 맥동전압을 출력하게 된다.When the AC power source AC is input, the pulsation voltage is received by the rectifying smoothing unit 10 and rectified by the bridge diode BD.
이 맥동전압은 캐패시터(C)를 통해 정류되어 얻어지는 직류전압을 스위칭부(20)로 공급하고, 아울러 상기 맥동전압은 입력전압 비교부(40)의 저항(R3,R5)에 의해 분압되어 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)로 입력되어 그의 반전 입력단자(-)로 인가되는 저항(Rl,R2,R4)및 제너다이오드(ZD)에 의해 설정된 기준전압과 비교된다.The pulsating voltage supplies a DC voltage obtained by rectifying through the capacitor C to the switching unit 20, and the pulsating voltage is divided by the resistors R3 and R5 of the input voltage comparator 40 to obtain a comparator ( The reference voltage set by the resistors R1, R2 and R4 and the zener diode ZD applied to the non-inverting input terminal (+) of COMP is applied to its inverting input terminal (-).
비교 결과, 비교기(COMP)의 비반전 입력단자(+)로 입력된 전압이 반전 입력단자(-)로 입력된 기준전압 보다 일정전압 이상일 경우 하이상태의 구동권선 선택신호를 구동권선 선택부(50)로 출력한다.As a result of comparison, when the voltage input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator COMP is greater than a predetermined voltage higher than the reference voltage input to the inverting input terminal (-), the driving winding selection signal of the high state is driven. )
이에 구동권선 선택부(50)의 가동단자(c)는 스위칭하여 1차 구동권선(NB1)에 연결되어 제 4 도의 특성도에서와 같이 낮은 구동전압(VB)이 드라이브 회로부(60)의 다이오드(DB)와 저항(RB)를 통해 스위칭부(20)의 트랜지스터(Q1) 베이스에 공급된다.Accordingly, the movable terminal c of the drive winding selector 50 is switched and connected to the primary drive winding N B1 so that a low drive voltage V B as shown in the characteristic diagram of FIG. 4 is applied to the drive circuit unit 60. The diode D B and the resistor R B are supplied to the base of the transistor Q1 of the switching unit 20.
그러면 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류가 서서히 증가하여 턴온됨에 따라 트랜스포머(T10)의 1차권선(NP)의 전류가 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류가 서서히 증가하게 된다.Then, as the base current of the transistor Q1 gradually increases and is turned on, the current of the primary winding N P of the transformer T10 gradually increases the collector current of the transistor Q1.
그러다가 입력전압이 감소하여 입력전압 비교부(40)를 통해 비교한 결과 기준전압보다 일정전압 이상이 되지 않게됨에 따라 로우상태의 구동권선 선택신호를 구동권선 선택부(50)로 출력하면, 구동권선 선택부(50)의 가동단자(c)는 2차 구동권선(NB2)과 연결되어 높은 구동전압(VB)이 드라이브 회로부(60)에 공급한다.Then, when the input voltage is reduced and compared with the input voltage comparator 40, the output voltage of the drive winding selection signal in the low state to the drive winding selector 50 is not higher than the reference voltage. The movable terminal c of the selection unit 50 is connected to the secondary drive winding N B2 to supply a high driving voltage V B to the drive circuit unit 60.
따라서, 상기 드라이브 회로부(60)의 다이오드(DB)와 저항(RB)를 통해 스위칭부(20)의 트랜지스터(Q1) 베이스에 공급되는 전압이 제 4 도에서와 같이 커져서, 상기 트랜지스터(Q1)는 급격히 턴온된다.Accordingly, the voltage supplied to the transistor Q1 base of the switching unit 20 through the diode D B and the resistor R B of the drive circuit unit 60 increases as shown in FIG. ) Is rapidly turned on.
이때 트랜스포머(T10)의 2차권선(NS)에 유기되는 전압은 정류 다이오드(DR)에 대하여 역방향으로 걸려 전류는 흐르지 않게 됨에 따라 상기 1차권선(NP)에 흐르는 전류는 트랜스포머(T10)의 여자 전류만이고 이 여자 전류는 시간에 비례하여 증가한다.At this time, the voltage induced in the secondary winding N S of the transformer T10 is reversed with respect to the rectifier diode D R , so that no current flows, so that the current flowing in the primary winding N P is transformed into a transformer T10. Only the excitation current of) and this excitation current increases with time.
1차권선의 여자 전류가 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전류(IC1)가 되고, 이 콜렉터 전류가 커져 베이스 전류가 트랜지스터(Q1)의 포화를 유지하지 못하게 되어 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터-에미터간의 전압(VCE)이 커지면 그 전압에 의해 스위칭 제어부(30)의 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 정류 평활부(10)의 출력전류는 그 트랜지스터(Q2)를 통해 접지측으로 바이패스되므로 트랜스포머(T10)의 1차권선(NP) 전압과 구동권선(NB) 전압(VB)이 내려가 스위칭부(20)의 트랜지스터(Q1)는 급속히 턴오프된다.The excitation current of the primary winding becomes the collector current I C1 of the transistor Q1, and this collector current becomes large so that the base current does not maintain the saturation of the transistor Q1, and thus the collector-emitter of the transistor Q1. When the voltage V CE increases, the transistor Q2 of the switching control unit 30 is turned on by the voltage, and the output current of the rectifying smoothing unit 10 is bypassed to the ground side through the transistor Q2. The primary winding N P voltage and the driving winding N B voltage V B of N s decrease and the transistor Q1 of the switching unit 20 is rapidly turned off.
상기의 동작을 반복하여 발진은 계속하게 된다.The oscillation continues by repeating the above operation.
그러므로, 입력전원 전압의 변화에 따라 턴수를 달리하여 직렬 연결한 1차 구동권선과 2차 구동권선을 선택하여 절환하도록 함으로써 입력전원 전압의 범위를 넓게 사용할 수 있다.Therefore, the range of the input power voltage can be widely used by selecting and switching the primary drive windings and the secondary drive windings connected in series by varying the number of turns according to the change of the input power voltage.
그리고, 제 5 도는 본 고안의 일 실시예로 입력전압 비교부(40) 대신 제너 다이오드(ZD10)를 사용하여 그 제너 다이오드(ZD10)를 통과한 전압이 85V이상일 경우에는 2차 구동권선(NB2)과 연결되도록 하고, 180V이상일 경우에는 1차 구동권선(NB)과 연결되도록 한다.5 illustrates a second driving winding N B2 when the voltage passing through the zener diode ZD10 is greater than or equal to 85V using the zener diode ZD10 instead of the input voltage comparator 40 according to an embodiment of the present invention. ) And in case of over 180V, connect with primary drive winding (N B ).
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 고안은 입력전원 전압의 변화에 따라서 구동권선을 절환함으로써 입력전원 전압의 범위를 넓게 사용할 수 있도록 하여 효율을 개선하고, 발열 저하로 인한 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can switch the driving winding according to the change of the input power voltage, thereby making it possible to use a wide range of the input power voltage, thereby improving the efficiency and improving the reliability of the product due to deterioration of heat generation. It works.
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