KR20050035376A - Circuit for stabilizing power in switched mode power supply - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 스위칭 모드 전원공급장치에서의 전원안정화 회로에 관한 것으로, 듀티 사이클을 변화시키는 스위칭부가 구비되어 있는 스위칭 모드 전원공급회로에 있어서, 트랜스의 2차측 출력전압을 검출하여 상기 스위칭부에 검출 신호를 피드백시키는 출력전압 검출부; 상기 2차측 출력전압을 변환시켜 일정하게 유지시키는 레귤레이터부; 및 상기 출력전압 검출부와 레귤레이터부의 접속단에 정격의 전압레벨만을 공급하는 과전압 차단부를 포함으로써, 부하변동에 따라 레귤레이터에 높은 전압이 인가됨을 방지함과 아울러, 안정적인 정전압을 인가하여 상기 과전압 차단부에 의해 상기 레귤레이터를 보호하는 매우 유용한 발명인 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power stabilization circuit in a switched mode power supply, comprising: a switching mode power supply circuit having a switching section for changing a duty cycle, the secondary output voltage of the transformer being detected and detected by the switching section; An output voltage detector feeding back a signal; A regulator unit for converting the secondary output voltage and maintaining the same; And an overvoltage blocking unit supplying only a rated voltage level to the connection terminal of the output voltage detecting unit and the regulator unit, thereby preventing a high voltage from being applied to the regulator according to a load change and applying a stable constant voltage to the overvoltage blocking unit. It is a very useful invention to protect the regulator.
Description
본 발명은, 스위칭 모드 전원공급장치(Switched Mode Power Supply, 이하 'SMPS'라 한다)의 전원안정화 회로에 관한 것으로, 특히. SMPS의 2차측 출력단 전압을 제어하기 위해 피드백 단에 사용되는 레귤레이터에 높은 전압이 인가됨을 방지하도록 하는 스위칭 모드 전원공급장치에서의 전원안정화 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a power stabilization circuit of a switched mode power supply (hereinafter referred to as 'SMPS'), in particular. The present invention relates to a power stabilization circuit in a switched mode power supply for preventing a high voltage from being applied to a regulator used in a feedback stage to control a secondary output voltage of an SMPS.
일반적으로 SMPS는, 스위칭 전원공급장치로서, 이와 관련된 기술의 발달로 인하여 선형 전원보다 소형, 경량화 되어가고 있다. In general, SMPS is a switching power supply, which is smaller and lighter than a linear power supply due to the development of related technologies.
도 1은 일반적인 스위칭 모드 전원공급장치의 구성을 도시한 회로도로, 입력전원을 인가 받아 각 기기에 소정의 직류전원을 공급하는 스위칭 모드 전원회로는, 트랜스(10)와, 정류평활부(20)와, 피드백부(30)와 스위칭부(40)를 포함하여 구성된다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a general switching mode power supply device. A switching mode power supply circuit for supplying predetermined DC power to each device by receiving input power includes a transformer 10 and a rectification smoothing unit 20. And a feedback unit 30 and a switching unit 40.
그리고, 상기 트랜스(10)는, 1차측 권선의 입력전원(Vin)에 따라 2차측으로 권선비에 비례하는 출력전압(Vout)을 유기시키며, 상기 정류평활부(20)는, 상기 트랜스의 2차측의 출력단과 직렬 연결된 다이오드(D1)와 병렬 연결된 콘덴서(C1)로 구성되며, 상기 트랜스의 2차측에 유기되는 출력전압을 정류 및 평활화하여 일정 레벨의 유기 전압을 출력하게 한다.The transformer 10 induces an output voltage Vout proportional to the winding ratio to the secondary side according to the input power Vin of the primary winding, and the rectification smoothing unit 20 is configured as a secondary side of the transformer. And a capacitor (C1) connected in parallel with the output terminal of the diode (D1) in series, and rectifies and smoothes the output voltage induced on the secondary side of the transformer to output a predetermined level of the induced voltage.
또한, 상기 피드백부(30)는, 상기 트랜스의 2차측 출력단과 직렬연결된 출력전압검출부(31)와 병렬 연결된 레귤레이터부(32)를 포함하여 구성된다. In addition, the feedback unit 30 includes a regulator unit 32 connected in parallel with the output voltage detection unit 31 connected in series with the secondary output terminal of the transformer.
그리고, 상기 피드백부(30)는, 상기 출력전압검출부의 검출 저항(R1)과 포토 커플러(31)를 통하여 상기 정류 및 평활화된 출력전압의 오차를 검출하여 이를 스위칭부(40)로 피드백 시킴과 아울러, 출력전압을 레큘레이터에 인가시킨다,The feedback unit 30 detects an error of the rectified and smoothed output voltage through the detection resistor R1 and the photo coupler 31 of the output voltage detector and feeds it back to the switching unit 40. In addition, the output voltage is applied to the relicator.
이에, 상기 스위칭부(40)는, 상기 검출 신호의 전압레벨에 따라, 트랜스의 1차측 온/오프의 듀티비를 변환시키는 PWM IC를 포함하여 구성하여, 도 1에 도시되지 아니한 상기 트랜스의 1차측에 접속한 내부 스위칭소자에 상기 PWM IC의 펄스폭 발진에 따라 제어신호를 보내어 상기 스위칭소자를 온/오프 동작을 반복적으로 수행하게 되며, 상기 트랜스의 2차측 유기전압은 레귤레이터부(32)를 통해 출력전압을 일정하게 유지하게 된다.Accordingly, the switching unit 40 includes a PWM IC for converting the duty ratio of the primary side on / off of the transformer according to the voltage level of the detection signal, so that one of the transformers not shown in FIG. By sending a control signal to the internal switching device connected to the vehicle side according to the pulse width oscillation of the PWM IC, the switching device is repeatedly turned on and off. The secondary induced voltage of the transformer is applied to the regulator unit 32. Through this, the output voltage is kept constant.
따라서. 상기 정류 및 평활화된 출력전압의 오차를 저항(R3)으로 검출하여 피드백부의 포토커플러(31)를 통하여 상기 PWM IC로 피드백됨으로써, 상기 PWM IC는, 트랜스 1차측에 접속된 스위칭소자의 드라이브 펄스폭을 변조 제어에 의해 상기 스위치소자의 온/오프를 변화시켜 SMPS의 출력전압을 레귤레이터부(32)를 통해 일정하게 유지시킨다.therefore. The error of the rectified and smoothed output voltage is detected by the resistor R3 and fed back to the PWM IC through the photocoupler 31 of the feedback unit, whereby the PWM IC is the drive pulse width of the switching element connected to the transformer primary side. The on / off of the switch element is changed by modulation control to keep the output voltage of the SMPS constant through the regulator unit 32.
즉, 상기 SMPS로부터 출력되는 전압이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 저항(R3)로 과전압을 감지하여 상기 포토 커플러(31)의 발광부는 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼의 빛을 발광하며, 상기 빛을 포토 커플러의 수광부를 통해 수광하여 상기 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 상기 PWM IC의 피드백단으로 출력함으로써, 상기 PWM IC는 PWM 제어신호를 발생하게 되고 이 PWM 제어신호에 의해 트랜스의 스위칭소자의 온타임을 짧게 하며, 상기 스위칭 소자의 온/오프변화에 따라 상기 레귤레이터부(32)는 일정한 출력전압을 유지시키게 한다.That is, when the voltage output from the SMPS is greater than during normal operation, the overvoltage is sensed by the resistor R3 so that the light emitting unit of the photo coupler 31 flows more current than that during normal operation. Emits light, receives the light through the light receiving unit of the photo coupler, converts the optical signal into an electrical signal, and outputs the signal to the feedback terminal of the PWM IC, whereby the PWM IC generates a PWM control signal and generates the PWM control signal. By shortening the on-time of the switching element of the transformer, the regulator unit 32 to maintain a constant output voltage in accordance with the on / off change of the switching element.
그러나, 상기 SMPS로부터 출력되는 전압이 정상 동작시보다 부하변동이 크게 되는 경우에 있어서, 상기 트랜스의 2차측 출력전압은, 바로 저항(R3)으로 인가되어 상기 레귤레이터의 케소드의 내압보다 높아지게 되며, 상기 레귤레이터는 파손되거나, 상기 출력전압에 응동되어 제어특성에 악영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.However, when the voltage output from the SMPS becomes larger in load variation than in normal operation, the secondary output voltage of the transformer is directly applied to the resistor R3 and becomes higher than the breakdown voltage of the cathode of the regulator. The regulator may be damaged or may react with the output voltage and adversely affect the control characteristics.
또한, 이를 방지하기 위하여, 상기 레귤레이터의 캐소드에 인가되는 정전압을 레귤레이터의 내압보다 낮게 하기 위하여, 별도의 정전압 IC로 전압을 공급하거나 트랜스 탭과 같은 회로를 추가한다면, 회로의 사이즈나 원가상승으로 초래함과 아울러, 소형 경량화를 할 수 없는 문제점이 있다.In addition, in order to prevent this, in order to lower the constant voltage applied to the cathode of the regulator below the breakdown voltage of the regulator, if a voltage is supplied to a separate constant voltage IC or a circuit such as a transformer tap is added, the size or cost of the circuit is increased. In addition, there is a problem that can not be reduced in size and weight.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 레귤레이터의 캐소드에 인가되는 정전압을 레귤레이터의 내압보다 낮게 인가하기 위해 별도의 정전압 인가회로를 추가하지 않고 제어하고자 하는 전압을 저항과 콘덴서로 구성된 과전압 차단부를 두어 상기 출력전압 분배한 다음 레귤레이터의 캐소드에 인가하게 하는 스위칭 모드 전원공급장치에서의 전원안정화 회로를 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다. Accordingly, the present invention was created to solve the above problems, and in order to apply the constant voltage applied to the cathode of the regulator lower than the withstand voltage of the regulator, a voltage to be controlled without adding a separate constant voltage application circuit is added to the resistor and the capacitor. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power stabilization circuit in a switching mode power supply unit having an overvoltage interruption unit configured to distribute the output voltage and then apply it to the cathode of the regulator.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서의 전원안정화 회로는, 트랜스의 듀티 사이클을 변화시키는 스위칭부와, 상기 트랜스의 2차측 출력전압을 검출하여 상기 스위칭부로 피드백시는 출력전압 검출부와, 상기 출력전압 검출부를 통해 일정한 전압레벨을 인가 받는 레귤레이터부가 구비되어 있는 스위칭 모드 전원공급회로에 있어서, 상기 트랜스의 2차측 출력전압을 분압하여 상기 레귤레이터에 공급하는 과전압 차단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In the switching mode power supply apparatus according to the present invention for achieving the above object, the power stabilization circuit, the switching unit for changing the duty cycle of the transformer, and detects the output voltage of the secondary side of the transformer when the feedback to the switching unit The switching mode power supply circuit including an output voltage detector and a regulator for receiving a constant voltage level through the output voltage detector, includes: an overvoltage breaker for dividing the secondary output voltage of the transformer and supplying the voltage to the regulator; Characterized in that the configuration.
이하, 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서의 전원안정화 회로에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment of a power stabilization circuit in a switched mode power supply according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는, 본 발명의 따른 전압 안정화 회로가 적용된 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도로, 입력전원을 인가 받아 각 기기에 소정의 직류전원을 공급하는 스위칭 모드 전원회로는, 트랜스(10)와, 정류평활부(20)와, 피드백부(30)와 스위칭부(40)를 포함하여 구성된다.2 is a circuit diagram of a switching mode power supply to which a voltage stabilization circuit according to the present invention is applied. The switching mode power supply circuit for supplying predetermined DC power to each device by receiving input power includes a transformer 10 and rectification. It is comprised including the smoothing part 20, the feedback part 30, and the switching part 40. FIG.
그리고, 상기 트랜스(10)는, 1차측 권선의 입력전원(Vin)에 따라 2차측으로 권선비에 비례하는 출력전압(Vout)을 유기시키며, 상기 정류평활부(20)는, 상기 트랜스의 2차측의 출력단과 직렬 연결된 다이오드(D1)와 병렬 연결된 콘덴서(C1)로 구성되며, 상기 트랜스의 2차측에 유기되는 출력전압을 정류 및 평활화하여 일정 레벨의 유기 전압을 출력하게 한다.The transformer 10 induces an output voltage Vout proportional to the winding ratio to the secondary side according to the input power Vin of the primary winding, and the rectification smoothing unit 20 is configured as a secondary side of the transformer. And a capacitor (C1) connected in parallel with the output terminal of the diode (D1) in series, and rectifies and smoothes the output voltage induced on the secondary side of the transformer to output a predetermined level of the induced voltage.
또한, 상기 피드백부(30)는, 상기 트랜스의 2차측 출력단과 직렬연결된 출력전압검출부와 병렬 연결된 레귤레이터부(32)와 상기 레귤레이터와 병렬 연결된 과전압차단부(33)를 포함하여 구성된다.In addition, the feedback unit 30 includes a regulator 32 connected in parallel with an output voltage detector connected in series with the secondary output terminal of the transformer and an overvoltage blocking unit 33 connected in parallel with the regulator.
그리고, 상기 피드백부(30)는, 상기 출력전압검출부의 검출 저항(R1) 및 포토 커플러(31)를 통하여 상기 정류 및 평활화된 출력전압의 오차를 검출하여 이를 스위칭부(40)로 피드백 시킴과 아울러, 출력전압을 레귤레이터에 인가시킨다. The feedback unit 30 detects an error of the rectified and smoothed output voltage through the detection resistor R1 and the photo coupler 31 of the output voltage detector and feeds it back to the switching unit 40. In addition, the output voltage is applied to the regulator.
한편, 상기 레귤레이터는 상기 포토 커플러를 통해 인가된 전압과 기준전압에 상응하는 전압인 내압과 비교하여 상기 출력전압을 일정하게 유지하게 된다.Meanwhile, the regulator maintains the output voltage constant compared to the voltage applied through the photo coupler and a breakdown voltage corresponding to a reference voltage.
이에, 상기 스위칭부(40)는, 상기 검출 신호의 전압레벨에 따라, 트랜스의 1차측 온/오프의 듀티비를 변환시키는 PWM IC를 포함하여 구성하여, 도 1에 도시되지 아니한 상기 트랜스의 1차측에 접속한 내부 스위칭소자에 상기 PWM IC의 펄스폭 발진에 따라 제어신호를 보내어 상기 스위칭소자를 온/오프를 반복적으로 수행하게 되며, 상기 트랜스의 2차측 유기전압은 레귤레이터부(32)를 통해 출력전압을 일정하게 유지하게 된다.Accordingly, the switching unit 40 includes a PWM IC for converting the duty ratio of the primary side on / off of the transformer according to the voltage level of the detection signal, so that one of the transformers not shown in FIG. By sending a control signal to the internal switching element connected to the vehicle side according to the pulse width oscillation of the PWM IC, the switching element is repeatedly turned on and off, and the secondary side induced voltage of the transformer is transferred through the regulator unit 32. The output voltage is kept constant.
한편, 상기 피드백부(30)의 과전압차단부(33)는. 상기 트랜스 2차측 출력단과 접지사이에 제 1콘덴서(C2) 및 제 2콘덴서(C3)를 직렬 접속하고, 제 1 콘덴서 및 제 2 콘덴서의 공통단을 상기 출력전압 검출부의 검출 저항(R1)과 직렬 접속하게 한다.On the other hand, the over-voltage blocking unit 33 of the feedback unit (30). A first capacitor C2 and a second capacitor C3 are connected in series between the transformer secondary output terminal and ground, and a common terminal of the first capacitor and the second capacitor is serially connected to the detection resistor R1 of the output voltage detector. To connect.
따라서. 상기 과전압차단부(33)의 제 1콘덴서(C2)와 제 2콘덴서(C3)에 의해 분배된 전압이 검출 저항(R1)에 인가되어 상기 레귤레이터의 내압보다 작은 전압이 인가하게 된다.therefore. The voltage divided by the first capacitor C2 and the second capacitor C3 of the overvoltage cutoff unit 33 is applied to the detection resistor R1 to apply a voltage smaller than the breakdown voltage of the regulator.
또한, 상기 트랜스 2차측 출력전압에 응동되어 출력측(Vout)의 부하가 변동 이 나타나는 경우, 상기 과전압차단부(33)는, 상기 제 1콘덴서(C2) 및 제 2콘덴서(C3)와 제 1 저항(R2)과 제 2저항(R3)을 각각 병렬 접속하고, 상기 공통단을 상기 출력전압 검출부와 직렬접속 구성한다, In addition, when the load on the output side Vout fluctuates due to the secondary output voltage of the transformer, the overvoltage cut-off unit 33 may include the first capacitor C2, the second capacitor C3, and the first resistor. (R2) and the second resistor (R3) are respectively connected in parallel, and the common terminal is configured in series with the output voltage detector.
이에, 상기 공통단은, 상기 소자에 의해 분배전압을 유기받아 상기 레귤레이터의 캐소드단에 인가되어, 상기 레귤레이터에 걸리는 전압보다 상기 레귤레이터(22)의 캐소드에 인가되는 전압을 과전압 차단부로 낮추어주어 안정적으로 SMPS의 출력전압을 일정하게 유지시킨다. Accordingly, the common terminal receives the distribution voltage by the device and is applied to the cathode terminal of the regulator, thereby lowering the voltage applied to the cathode of the regulator 22 to the overvoltage cutout portion more stably than the voltage applied to the regulator. Maintain constant output voltage of SMPS.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다. As mentioned above, preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art can improve other various embodiments within the spirit and technical scope of the present invention disclosed in the appended claims below. Changes, substitutions or additions will be possible.
상기와 같이 구성 및 동작되는 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서의 전원안정화 회로는, 듀티 사이클을 변화시키는 스위칭부가 구비되어 있는 스위칭 모드 전원공급회로에 있어서, 트랜스의 2차측 출력전압을 검출하여 상기 스위칭부에 검출 신호를 피드백시키는 출력전압 검출부; 상기 2차측 출력전압을 변환시켜 일정하게 유지시키는 레귤레이터부; 및 상기 출력전압 검출부와 레귤레이터부의 접속단에 정격의 전압레벨만을 공급하는 과전압 차단부를 포함으로써, 부하변동에 따라 레귤레이터에 높은 전압이 인가됨을 방지함과 아울러, 안정적인 정전압을 인가하여 상기 과전압 차단부에 의해 상기 레귤레이터를 보호하는 매우 유용한 발명인 것이다.The power stabilization circuit in the switching mode power supply apparatus according to the present invention constructed and operated as described above, in the switching mode power supply circuit having a switching unit for changing the duty cycle, detects the secondary output voltage of the transformer. An output voltage detector feeding back a detection signal to the switching unit; A regulator unit for converting the secondary output voltage and maintaining the same; And an overvoltage blocking unit supplying only a rated voltage level to the connection terminal of the output voltage detecting unit and the regulator unit, thereby preventing a high voltage from being applied to the regulator according to a load change and applying a stable constant voltage to the overvoltage blocking unit. It is a very useful invention to protect the regulator.
도 1은 일반적인 스위칭 모드 전원공급장치의 구성을 도시한 회로도이고,1 is a circuit diagram showing the configuration of a general switching mode power supply,
도 2는 본 발명의 따른 전압 안정화 회로가 적용된 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다. 2 is a circuit diagram of a switching mode power supply to which a voltage stabilization circuit according to the present invention is applied.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
30 : 피드백부 31 : 포토 커플러30: feedback unit 31: photo coupler
32 : 레귤레이터부 40 : PWM IC 32: regulator 40: PWM IC
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