KR20050097826A - 스위칭 전원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 전압을 공급하는 스위칭 전원 장치에 있어서, 1차측 권선을 통해 직류 전압을 인가받아 2차측 권선을 통해 부전압값의 유도 기전력을 발생하는 변압기와, 상기 변압기의 1차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터와, 상기 변압기의 2차측 권선으로부터 입력된 부전압값의 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 출력부와, 동작시 정전압의 기준 전압을 출력하고 피드백 전압에 따라 파워 트랜지스터의 동작을 제어하는 제어 IC와, 상기 출력부에 연결되어 부전압을 입력받고 상기 제어 IC에 연결되어 정전압을 입력받아 그 전위차로 상기 피드백 전압을 발생시키는 피드백부를 포함한다.

Description

스위칭 전원 장치{SWITCHING POWER SUPPLY}

본 발명은 스위칭 전원 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전원 장치는 전자 장치의 각 부분에서 필요로 하는 전압을 공급해주는 역할을 하는데, 선형 전원 장치보다 소형이고 경량이면서 고효율적인 스위칭 전원 장치에 관련된 기술이 급속히 발명되고 있는 추세이다.

종래의 스위칭 전원 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 변압기(1), 출력부(2), 파워 트랜지스터(4), 제어 IC(3), 전압 피드백부(5)를 포함한다. 그리고 스위칭 전원 장치는 도시하지 않았지만, 직류 전원 공급부를 포함한다. 직류 전원 공급부는 상용 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 그리고 이 직류 전압은 입력단 V_INPUT에 인가된다. 이 직류 전압이 인가되면 커패시터 C1에 직류 전압이 충전됨에 따라 제어 IC(3)의 공급 전원이 기동 전압에 도달하게 된다. 제어 IC(3)에 기동 전압이 인가되면 작동되어 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 발생하고 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(4)가 온/오프 된다. 이 파워 트랜지스터(4)가 제어 IC(3) 내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 변하면, 변압기(1)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.

변압기(1)는 1차측 권선에 의해 2차측 권선으로 유도되는 유도 기전력이 마이너스 전압값을 갖도록 구성되어 있다. 변압기(1)는 PWM 제어 신호에 의해 2차측 권선에서 요구되는 교류 전압을 출력하게 된다. 변압기(1)의 2차측 권선에서 출력된 교류 전압은 출력부(2)를 통해 다시 직류 전압으로 변환된다. 즉, 출력부(2)에 입력된 교류 전압은 정류 다이오드 D1와 평활 커패시터 C2에 의해 직류 전압으로 변환되어 출력된다.

또한 출력부(2)를 통해 출력된 전압이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 장치의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 출력부(2)의 출력 전압을 일정하게 유지시키기 위해 스위칭 전원 장치에는 전압 피드백부(5)가 구비되어져 있다.

전압 피드백부(5)는 출력부(2)로부터 출력되는 전압이 일정 레벨 이상이면 이를 검출하며, 포토 커플러(PC1, PC2), 정전압부(6) 등으로 이루어져 있다. 그리고 전압 피드백부(5)에 의해 검출된 검출 신호는 제어 IC(3)로 피드백되어 출력된다.

이에 따라 출력부(2)로부터 출력되는 전압이 정상 동작시보다 클 경우 포토 커플러의 발광부 PC1의 마이너스(-) 단자에 높은 마이너스 전압이 걸리므로 포토 커플러의 발광부 PC1에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.

그에 따라 포토 커플러의 수광부 PC2에서는 발광부 PC1으로부터 발광된 빛을 수광하여 광 신호를 전기적 신호로 변환하여 제어 IC(3)의 피드백단에 출력한다. 제어 IC(3)의 피드백단에 입력되는 전류는 급속하게 증가하여 제어 IC(3)가 PWM 제어 신호를 발생하게 되고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(4)의 온 타임을 짧게 한다.

이 파워 트랜지스터(4)의 온 타임이 짧아짐에 따라 변압기(1)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 낮아져, 스위칭 전원 장치로부터 출력되는 전압을 일정 전압을 유지하게 된다.

이와 같이, 종래 스위칭 전원 장치에서는 안정적인 전압을 출력하기 위해서는 출력 전압을 피드백하여 제어 IC의 전압 감지 단자에 정전위의 피드백 전압이 인가되어야 한다. 따라서, 종래 스위칭 전원 장치로부터 출력되는 부전압을 제어 IC(3)에 전압 피드백하기 위한 포토 커플러(PC1,PC2)와 정전압부(6) 등의 부수적인 소자가 요구되었다. 그런데, 이러한 포토 커플러 등은 회로의 부피를 크게 하는 주요한 원인이 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 회로 구조를 간단히 하고 회로 부피를 줄일 수 있도록 한 스위칭 전원 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전원 전압을 공급하는 스위칭 전원 장치에 있어서, 1차측 권선을 통해 직류 전압을 인가받아 2차측 권선을 통해 부전압값의 유도 기전력을 발생하는 변압기와, 상기 변압기의 1차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터와, 상기 변압기의 2차측 권선으로부터 입력된 부전압값의 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 출력부와, 동작시 정전압의 기준 전압을 출력하고 피드백 전압에 따라 파워 트랜지스터의 동작을 제어하는 제어 IC와, 상기 출력부에 연결되어 부전압을 입력받고 상기 제어 IC에 연결되어 정전압을 입력받아 그 전위차로 상기 피드백 전압을 발생시키는 피드백부를 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전원 장치를 나타낸 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전원 장치는 직류 전압을 인가받아 2차측 권선을 통해 유도 기전력을 발생하는 변압기(10), 변압기(10)의 1차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터(40), 입력된 피드백 전압에 따라 파워 트랜지스터(40)의 동작을 PWM 제어하는 제어 IC(30) 및 변압기(10)의 2차측 권선으로부터 입력된 교류전압을 직류 전원 전압으로 변환하는 출력부(20)를 포함한다.

스위칭 전원 장치에 직류 전압이 인가되면 커패시터 C1에 직류 전압이 충전됨에 따라 제어 IC(30)의 공급 전원이 기동 전압에 도달하게 된다. 이에 따라 제어 IC(30)가 동작하여 파워 트랜지스터(40)가 온/오프하도록 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 발생한다. 파워 트랜지스터(40)가 제어 IC(30) 내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 변하면, 변압기(10)의 1차측 권선에서 2차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.

변압기(10)는 1차측 권선에 의해 2차측 권선으로 유도되는 유도 기전력이 마이너스 전압값을 갖도록 구성되어 있다. 변압기(10)는 PWM 제어 신호에 의해 2차측 권선에서 요구되는 교류 전압을 출력하게 된다. 변압기(10)의 2차측 권선에서 출력된 교류 전압은 출력부(20)를 통해 다시 직류 전압으로 변환된다. 즉, 출력부(20)에 입력된 교류 전압은 정류 다이오드 D1와 평활 커패시터 C2에 의해 직류 전압으로 변환되어 출력된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전원 장치는 출력부(20)를 통해 출력된 전압을 일정하게 유지하도록 하기 위한 전압 피드백부(50)를 구비한다. 이 피드백부(50)는 출력부(20)의 출력단에 연결되고, 제어 IC(30)의 Vref 단자에 연결되어 있다. 이어서 상기와 같이 구성된 스위칭 전원 장치의 동작을 상세하게 설명한다.

스위칭 전원 장치의 입력단 V_INPUT에 도시되지 않은 직류 전원 공급부로부터 직류 전압이 공급되면, 커패시터 C1에 직류 전압이 충전된다. 이어서 커패시터 C1이 충전됨에 따라 제어 IC(30)의 공급 전원이 기동 전압에 도달하게 되어 제어 IC(30)가 동작한다. 제어 IC(30)가 동작하면, 제어 IC의 Vref 단자를 통해 전압이 출력된다. 이 출력 전압은 저항 R1 및 R2로 전압 분배된다. 저항 R1 및 R2로 전압 분배된 전압이 Vfb로 공급된다. 스위칭 전원 장치의 출력 부전압이 출력되면 이 부전압은 저항 R3 및 R4에 의해 전압 분배되어 트랜지스터 Q1에 공급된다. 트랜지스터 Q1의 베이스 단자에는 피드백된 부전압이 전압 분배되어 인가된다. 그리고 트랜지스터 Q1의 콜렉터 단자에는 저항 R1을 통해 기준 전압 Vref이 전압 분배되어 인가된다.

따라서, 출력부(20)에서 정상적인 전압보다 큰 전압이 출력되면 트랜지스터 Q1에서 베이스 전압이 정상 동작시보다 증가하고, 그에 따라 트랜지스터 Q1의 콜렉터에 연결된 제어 IC의 피드백단 Vfb에 입력되는 전압이 변화하게 된다. 그러면 제어 IC(30)는 피드백 단자에 입력되는 전압 변화에 따라 출력단의 파워 트랜지스터(40)를 제어하게 된다. 그럼으로써 스위칭 전원 장치의 출력 전압은 일정하게 조절되어 진다.

본 발명은 기존 스위칭 전원 장치에서 사용되었는 광 커플러 등과 같은 소자의 사용을 제거하였으므로 그 회로 구조를 단순화하고, 또한 회로의 부피를 감소시키는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스위칭 전원 장치를 나타낸 회로도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전원 장치를 나타낸 회로도.

Claims (3)

1. 전원 전압을 공급하는 스위칭 전원 장치에 있어서,

   1차측 권선을 통해 직류 전압을 인가받아 2차측 권선을 통해 부전압값의 유도 기전력을 발생하는 변압기와,

   상기 변압기의 1차측 권선에 연결되어 있는 파워 트랜지스터와,

   상기 변압기의 2차측 권선으로부터 입력된 부전압값의 교류전압을 직류 전압으로 변환하는 출력부와,

   동작시 정전압의 기준 전압을 출력하고 피드백 전압에 따라 파워 트랜지스터의 동작을 제어하는 제어 IC와,

   상기 출력부에 연결되어 부전압을 입력받고 상기 제어 IC에 연결되어 정전압을 입력받아 그 전위차로 상기 피드백 전압을 발생시키는 피드백부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 피드백부는 상기 부전압을 전압 분배하는 소자, 상기 정전압을 분압하는 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 피드백부는 상기 부전압이 인가되는 베이스, 상기 피드백 전압이 출력되는 콜렉터를 갖는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원 장치.