KR20060011060A - 전자장치 - Google Patents

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KR20060011060A
KR20060011060A KR1020040059726A KR20040059726A KR20060011060A KR 20060011060 A KR20060011060 A KR 20060011060A KR 1020040059726 A KR1020040059726 A KR 1020040059726A KR 20040059726 A KR20040059726 A KR 20040059726A KR 20060011060 A KR20060011060 A KR 20060011060A
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이종운
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 전자장치에 관한 것으로서, 주변압기와, 상기 주변압기의 입력전원 공급을 스위칭하는 제1 스위칭제어부를 갖는 주전원부와; 보조변압기와, 상기 보조변압기의 입력전원 공급을 스위칭하는 제2 스위칭제어부와, 상기 보조변압기의 출력전압을 직류로 변환하여 상기 제1 스위칭제어부의 구동전원으로 공급하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 공급되는 구동전원의 공급을 스위칭하기 위한 트랜지스터와, 상기 트랜지스터를 스위칭제어하기 위한 제어부를 갖는 대기모드 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 반도체소자를 이용하여 안정적인 주전원부의 구동전원을 공급할 수 있다.
스탠바이 전원,

Description

전자장치{electronic device}
도1은 종래 전자장치의 전원회로의 개략적인 블록 구성도,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 전자장치의 전원부에 대한 개략적인 블록 구성도,
도3은 도2에 따른 구체적인 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 주전원부 11,T10 : 주변압기
12 : 제1 정류회로 13 : 제1 스위칭제어부
14 : 피드백회로 20 : 대기모드 전원부
21,T20 : 보조변압기 22 : 제2 스위칭제어부
23 : 제2 정류회로 24,Q20 : 트랜지스터
25 : 스위칭회로 26 : 마이컴
27 : 리미트회로 28 : 과전압보호회로
30 : 입력정류회로 D10~D24 : 다이오드
C10~C30 : 캐패시터 ZD1~ZD3 : 제너다이오드
P20 : 포토커플러 Q21 : 트랜지스터
R20~R24 : 저항 D30 : 브릿지 다이오드
본 발명은 전자장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대기모드 전원부로부터 주전원부로의 구동전원 공급여부를 스위칭하는 트랜지스터를 포함하는 전자장치에 관한 것이다.
대기모드 전원부는 외부전원의 초기입력에 의한 주전원부 및 시스템의 불안정한 동작을 방지하기 위한 전원안정화 회로이다.
도1은 종래 전자장치의 전원회로의 개략적인 블록 구성도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 전원회로는 릴레이회로(111) 및 주 AC/DC 컨버터(112)를 갖는 주전원부(110)와, 보조 AC/DC 컨버터(101) 및 제어부(102)를 갖는 대기모드 전원부(100)로 대별된다.
주전원부(110)의 릴레이회로(111)는 외부로부터의 입력전원의 공급을 스위칭하기 위한 것이다. 주 AC/DC 컨버터(112)는 릴레이회로(111)를 거쳐 입력되는 AC전원을 시스템에서 필요로 하는 DC전압으로 변환하여 출력한다. 컨버터는 정류 및 평활회로, 변압기, 변압기의 입력전압을 스위칭하기 위한 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.
대기모드 전원부(100)의 보조 AC/DC 컨버터(101)는 AC전압을 후단의 제어부(102)를 구동하기 위한 DC전압으로 변환한다. 제어부(102)는 보조 AC/DC 컨버터(101)로부터 공급되는 DC전압으로 구동되고 릴레이(111)의 스위칭을 제어한다.
외부 교류전원이 인가되면, 보조 AC/DC 컨버터(101)로부터 직류전압이 출력되어 제어부(102)가 구동된다. 제어부(102)는 릴레이(111)를 턴온시켜 외부 교류전원이 주 AC/DC 컨버터(112)에 입력되도록 한다. 입력 교류전압은 주 AC/DC 컨버터(112)에 의해 상이한 레벨을 갖는 DC전압으로 변환되어 시스템전원으로 공급된다.
그런데 릴레이(111)의 기계접점에는 기계적인 스위칭동작의 반복에 의해 마모가 생길 수 있는데, 이는 릴레이(111)가 정상적으로 스위칭동작하지 못하도록 하는 원인이 되었다. 또한 릴레이(111)는 기계적인 소음을 발생시키기 때문에, 전자장치의 사용에 불편함을 초래하는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 기계식 스위칭소자인 릴레이를 반도체소자로 대체하고 반도체소자의 안정적인 동작을 보장하는 전자장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 본 발명에 따라, 전자장치에 있어서: 주변압기와, 상기 주변압기의 입력전원 공급을 스위칭하는 제1 스위칭제어부를 갖는 주전원부와; 보조변압기와, 상기 보조변압기의 입력전원 공급을 스위칭하는 제2 스위칭제어부와, 상기 보조변압기의 출력전압을 직류로 변환하여 상기 제1 스위칭제어부의 구동전원으로 공급하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 공급되는 구동전원의 공급을 스위칭하기 위한 트랜지스터와, 상기 트랜지스터를 스위칭제어하기 위한 제어부를 갖는 대기모드 전원부를 포함하는 전자장치에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 대기모드 전원부는 상기 정류회로로부터의 상기 트랜지스터의 입력전압을 임계상한 이하로 제한하기 위한 제1 리미트회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 대기모드 전원부는 상기 정류회로로부터 상기 트랜지스터에 입력전압의 오버슈트 전압을 감쇄시키기 위한 제2 리미트회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 주전원부는 상기 주변압기의 출력전압을 상기 트랜지스터의 입력으로 피드백하는 과전압보호회로를 더 포함하고; 상기 제1 스위칭제어부는 상기 트랜지스터를 통해 입력되는 구동전원의 크기에 기초하여, 상기 주변압기의 입력전원에 대한 스위칭 타이밍을 제어하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제1 스위칭제어부는 상기 구동전원과 소정의 기준전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 스위칭 타이밍을 제어하는 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 전자장치의 전원부에 대한 개략적인 블록 구성도이며, 도3은 도2에 따른 구체적인 회로도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전원회로는 시스템전원을 공급하기 위한 주전원부(10), 주전원부(10)의 초기 구동전원을 공급하기 위한 대기모드 전원부(20) 및 입력정류회로(30)로 대별된다.
주전원부(10)는 주변압기(11), 제1 정류회로(12), 제1 스위칭제어부(13) 및 피드백회로(14)를 갖는다.
주변압기(11)는 입력전압을 변압하고, 제1 정류회로(12)는 주변압기(11)의 출력전압을 정류하여 출력한다. 출력전압은 상이한 레벨을 갖는 복수의 DC전압일 수 있으며 시스템구동을 위한 시스템전원으로 공급된다. 도3을 참조하여 설명하면, 주변압기(T10)는 제1차 코일과 권선비를 달리하는 복수의 제2차 코일로 구성되어 있다. 그리고 제2차 코일의 출력단은 각각 다이오드(D10~D13)와 캐패시터(C10~C13)로 구성되는 제1 정류회로(12)와 연결되어 있다.
제1 스위칭제어부(13)는 대기모드 전원부(20)로부터 구동전압을 공급받고, 주변압기(11)의 제1차 코일에 입력되는 전압의 공급을 스위칭한다. 즉, 제1 스위칭제어부(13)는 배선의 스위칭을 통해, 제1차 코일의 끝단을 개방시키거나 전류가 흐를 수 있도록 폐회로를 형성시킨다. 이러한 스위칭동작에 따라, 제1차 코일에 인가되는 직류전압이 스위칭 되어 제2차 코일에 유도된다.
피드백회로(14)는 시스템에 제공되는 출력 DC전압을 제1 스위칭제어부(13)에 궤환시키기 위한 회로이다. 제1 스위칭제어부(13)는 피드백 되는 전압의 크기에 기초하여 스위칭신호의 듀티비를 조절하여 출력전압의 크기를 변경한다.
대기모드 전원부(20)는 보조변압기(21), 제2 스위칭제어부(22), 제2 정류회로(23), 트랜지스터(Q20), 스위칭회로(25), 마이컴(26), 리미트회로(27) 및 과전압보호회로(28)를 갖는다.
보조변압기(21, T20)는, 주변압기(11, T10)와 마찬가지로, DC전압을 입력받는 제1차 코일과 상이한 권선비를 갖는 복수의 제2차 유도코일로 구성되어 있다. 제1차 코일은, 주변압기(11)의 제1차 코일과 같이, 후술하는 입력정류회로(30)로부터 DC전압을 입력받는다. 이 때 입력되는 DC전압은 제1차 코일의 타측에 연결된 제 2 스위칭제어부(22)에 의해 스위칭된다.
즉, 제2 스위칭제어부(22)는 보조변압기(21)의 제1차 코일로부터 입력되는 전압에 의해 구동되고, 입력단을 개방시키거나 폐회로가 형성되도록 스위칭 동작한다. 이 스위칭동작에 의해 보조변압기(21)의 제2차 코일에 전압이 유도되고, 각 2차 코일의 유도전압 각각은 제2 정류회로(23)에 의해 직류전압으로 정류된다.
제2 정류회로(23)는 공지된 여러 가지 회로조합이 가능하나, 도3에 도시된 바와 같이, 다이오드(D21~D23)와 캐패시터(C21~C23) 조합으로 구성될 수 있다. 캐패시터(C21~C23)들 각각의 충전전압은 후단의 마이컴(26), 제1 스위칭제어부(13) 및 제2 스위칭제어부(22)의 구동전원으로 공급된다.
트랜지스터(24,Q20)는 제2 정류회로(23)로부터 제1 스위칭제어부(13)에 공급되는 구동전원의 공급을 스위칭하기 위한 것이다.
도3에서 트랜지스터(Q20)는 npn 타입의 BJT가 사용되었다.
트랜지스터(Q20)의 콜렉터단자는 제2 정류회로(23)의 캐패시터(C23)에 연결되어 있어 캐패시터(C23)의 충전전압을 입력받고, 에미터단자는 제1 스위칭제어부(13)의 구동전압 입력단에 연결되어 있다.
트랜지스터(Q20)의 베이스단자는 스위칭회로(25) 및 마이컴(26)에 의해 바이어스 된다. 마이컴(26)은 스위칭회로(25)를 통해 트랜지스터(Q20)의 베이스단자에 스위칭신호를 인가할 수 있으며, 스위칭회로(25)는 트랜지스터(Q20)의 파괴 등에 의한 전기적 악영향이 마이컴(26)에 전달되는 것을 차단하여 마이컴(26)을 보호하기 위해 사용된다. 도3에서, 스위칭회로(25)는 발광다이오드(LED) 및 트랜지스터로 구성되는 포토커플러(P20)와 트랜지스터(Q21), 바이어스용 저항(R21~R23)으로 구성되어 있다.
마이컴(26)은 제2 정류회로(23)의 캐패시터(C21)로부터 구동전원을 입력받으며 스위칭신호를 스위칭회로(25)에 출력한다. 구체적으로 마이컴(26)이 하이레벨의 신호를 출력하면, 스위칭회로(25)의 트랜지스터(Q21)가 턴온되고 이에 따라 발광다이오드(LED)에 전류가 흐르게 되며, 포토커플러(P20)의 트랜지스터는 발광다이오드로부터의 빛에 의해 턴온된다.
리미트회로(27)는 트랜지스터(Q20)의 입력되는 전압의 크기를 제1 스위칭제어부(13)의 구동에 적합한 크기로 제한하기 위한 것이다. 구체적으로, 리미트회로(27)는 트랜지스터(Q20)의 입력전압을 소정의 임계상한 이하로 제한하기 위한 제1 리미트회로 또는 입력전압의 오버슈트 전압을 감쇄시키기 위한 제2 리미트회로를 포함할 수 있다. 여기서, 입력전압의 임계상한은 후단의 제1 스위칭제어부(13)의 구동전원의 크기에 따라 결정된다.
회로도에서 리미트회로(27)는 3개의 제너다이오드(ZD1~ZD3)로 구체화되어 있다.
접지단과 연결된 제너다이오드(ZD1,ZD2)는 무부하에 따른 트랜지스터(Q20) 입력전압의 상승을 방지하고 일정크기로 유지시킨다. 즉, 제너다이오드(ZD1,ZD2) 각각의 문턱전압을 합한 크기로 입력전압이 유지된다.
트랜지스터(Q20)의 콜렉터단자에 연결된 제너다이오드(ZD3)는 입력전압의 오버슈팅에 의한 과도전압을 감쇄시키기 위해 사용된다. 즉, 제너다이오드(ZD3)의 문 턱전압만큼 입력전압의 크기를 감소시켜 입력전압의 오버슈트에 의한 제1 스위칭제어부(13)의 오동작을 방지한다.
과전압보호회로(28)는 주전원부(10)의 출력전압을 피드백 한다. 피드백된 전압과 제2 정류회로(23)로부터 공급되는 전압 중 크기가 큰 전압이 제1 스위칭제어부(13)의 구동전원으로 공급된다. 이를 위해, 트랜지스터(Q20)의 입력단과 과전압보호회로(28)가 연결되어 있다.
제1 스위칭제어부(13)는 입력전압에 의해 구동되는 동시에, 내부적으로 소정 기준전압과 비교하기 위한 비교기를 더 포함하고 있다. 이 비교기의 비교결과에 따라 스위칭신호의 듀티비를 조절하여 출력전압의 크기를 조절하게 된다.
입력정류회로(30)는 외부 교류전원(AC)을 정류하고 평활하기 위한 브릿지 다이오드(D30) 회로와 캐패시터(C30)를 포함하고 있으며, 캐패시터(C30)의 충전전압은 주전원부(10)와 대기모드 전원부(20)로 각각 입력된다.
이하, 도2 및 도3에 개시된 전원회로의 동작을 구체적으로 설명한다.
외부로부터 교류전원(AC)이 입력되면, 입력정류회로(30)는 교류전원을 직류전압으로 변환하여 보조변압기(21) 및 주변압기(11)의 제1차 코일에 공급한다.
보조변압기(21)의 제1차 코일을 통해 입력된 직류전압은 제2 스위칭제어부(22)를 구동하고, 제2 스위칭제어부(22)는 보조변압기(21)의 입력전압을 스위칭한다. 이 스위칭 동작에 따라, 복수의 제2차 코일에 전압이 유도되고 유도전압은 제2 정류회로(23)로부터 직류로 정류된다.
제2 정류회로(23)로부터의 출력전압들은 각각 제2 스위칭제어부(22), 마이컴 (26) 및 제1 스위칭제어부(13)의 구동전원으로 공급된다.
마이컴(26)이 구동되면, 하이레벨의 스위칭신호를 출력하여 스위칭회로(25)의 트랜지스터(Q21) 및 포토커플러(P20)를 턴온시킨다. 이에 따라 트랜지스터(24, Q20)가 턴온되어 제2 정류회로(23)의 캐패시터(C) 전압이 제1 스위칭제어부(13)의 구동전원으로서 인가된다.
한편, 트랜지스터(Q20)가 턴온되기 이전의 무부하 상태에서 제2 정류회로(23)의 캐패시터(C23)의 충전전압은 제너다이오드(ZD1,ZD2)를 통해 임계상한 이하에서 일정하게 유지된다. 그리고 트랜지스터(Q20)가 턴온되는 경우, 제너다이오드(ZD3)에 의해 캐패시터(C23)의 과도전압의 크기가 감쇄되어 제1 스위칭제어부(13)의 구동전원으로 공급된다.
이에 따라 제1 스위칭제어부(13)에 안정적인 구동전원이 공급되며, 제1 스위칭제어부(13)의 스위칭동작에 따라 주변압기(11)의 제2차 코일에 전압이 유도된다. 유도전압은 각 권선비에 따라 상이한 레벨을 가지며 제1 정류회로(12)를 통해 직류로 정류되어 복수의 시스템전압으로 공급된다.
피드백회로(14)는 제1 정류회로(12)의 출력전압 중 하나를 피드백하여 제1 스위칭제어부(13)로 입력한다. 제1 스위칭제어부(13)는, 피드백 전압의 크기에 따라, 스위칭신호의 듀티비를 조절함으로서 출력전압의 크기를 조절할 수 있다.
한편, 과전압보호회로(28)는 제1 정류회로(12)의 캐패시터(C12) 충전전압을 피드백 한다. 피드백 된 전압은, 과전압보호회로(28)의 다이오드(D24)에 의해 트랜지스터(Q20)의 콜렉터단자의 입력전압과 비교되고, 이보다 큰 레벨을 갖는 경우에 제1 스위칭제어부(13)에 입력된다. 여기서 전압의 대소비교는 권선비와 저항(R24)에 의해 조절된다.
제1 스위칭제어부(13) 및 제2 스위칭제어부(22)는 컨트롤러를 사용하여 구현될 수 있다. 이 때, 컨트롤러는 구동전원의 입력단자를 통해 입력된 전압을 분기하여 구동전원이나 비교기의 입력전원으로 이용할 수 있다. 비교기는 입력된 구동전압과 소정의 기준전압과 비교함으로서 스위칭 신호의 듀티비를 조절하게 된다. 이로 인해, 피드백회로(14)의 이상동작에 따라 발생할 수 있는 회로소자의 파괴를 미연에 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예를 통해, 스위칭소자로서 릴레이를 대체하여 트랜지스터를 사용하는 동시에, 무부하에 따른 과전압, 오버슈트 전압 등에 의한 불안정한 동작을 방지할 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체소자를 이용하여 안정적인 주전원부의 구동전원을 공급할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전자장치에 있어서:
    주변압기와, 상기 주변압기의 입력전원 공급을 스위칭하는 제1 스위칭제어부를 갖는 주전원부와;
    보조변압기와, 상기 보조변압기의 입력전원 공급을 스위칭하는 제2 스위칭제어부와, 상기 보조변압기의 출력전압을 직류로 변환하여 상기 제1 스위칭제어부의 구동전원으로 공급하는 정류회로와, 상기 정류회로로부터 공급되는 구동전원의 공급을 스위칭하기 위한 트랜지스터와, 상기 트랜지스터를 스위칭제어하기 위한 제어부를 갖는 대기모드 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대기모드 전원부는 상기 정류회로로부터의 상기 트랜지스터의 입력전압을 임계상한 이하로 제한하기 위한 제1 리미트회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대기모드 전원부는 상기 정류회로로부터 상기 트랜지스터에 입력전압의 오버슈트 전압을 감쇄시키기 위한 제2 리미트회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주전원부는 상기 주변압기의 출력전압을 상기 트랜지스터의 입력으로 피드백하는 과전압보호회로를 더 포함하고;
    상기 제1 스위칭제어부는 상기 트랜지스터를 통해 입력되는 구동전원의 크기에 기초하여, 상기 주변압기의 입력전원에 대한 스위칭 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스위칭제어부는 상기 구동전원과 소정의 기준전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 스위칭 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
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