KR20070121357A - Ｓｍｐｓ의 전압 조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SMPS 회로의 부하 증가에 따라 발생되는 출력전압의 드롭을 방지하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은, 교류 전압을 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일에 인가하는 정류회로와, 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 선택 제한하는 스너버 회로와, 직류 전압을 목표 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일로의 전류 온/오프를 스위칭하는 스위칭 회로와, SMPS의 출력전압에서 전압 부하가 가중되어 드롭이 발생될 경우, 마이컴 신호에 따라 트랜지스터(TR1)를 턴온시켜 출력 전압(Vo)이 증가되도록 하여 스위칭 회로에 피드백하는 피드백 회로를 포함한다. 따라서, 기존에서와 같이 출력 전압의 드롭이 발생되어 제품이 비정상적으로 구동되어 결국 레코딩 시 기록을 할 수 없거나 혹은 오동작을 일으키게 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
트랜지스터(TR1), 비교기, 저항, 마이컴

Description

ＳＭＰＳ의 전압 조절장치{APPARATUS FOR CONTROLLING VOLTAGE IN SWITCHING MODE POWER SUPPLY}
도 1은 종래 SMPS를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 SMPS의 전압 조절장치를 도시한 블록 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
201 : 정류회로 203 : 스너버 회로
205 : 스위칭 회로 207 : 피드백 회로
2071 : 포토 커플러 2073 : 비교기
209 : 마이컴
본 발명은 SMPS(Switching Mode Power Supply, SMPS)의 전압 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 SMPS 회로의 부하 증가에 따라 발생되는 출력전압 드롭을 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, SMPS는 펄스폭이 변조된 신호에 따라 스위칭 소자를 스위칭하여 리플(ripple) 성분이 제거된 양질의 전원을 발생시켜 전자 기기가 원활하게 동작되도록 하는 전원 공급 장치로써, 선형 전원 공급 장치(Linear Power Supply)에 비하여 소형, 경량, 고효율로 설계가 가능하며, 이와 관련된 기술은 경박 단소, 에너지 절약 등의 전원 공급 장치에 대한 시대적 요구에 편승하여 급속히 발전의 기로에 있다.
이러한 SMPS의 종류는 크게 100V계, 200V계 및 자유전원(Free Voltage)형으로 분류되고 200V계 SMPS의 회로 부품은 100V계 SMPS의 회로 부품보다 고가여서 상호 분리하여 설계하며 자유 전원형은 구동 회로 및 부품의 구성이 200V계와 유사한 것이 특징이다.
도 1은 종래 기술에서의 출력전압(Vo)이 고정된 SMPS를 개략적으로 나타낸 회로도로서, 교류 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터의 결합에 의해 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일(L1)에 인가하는 정류회로(101)와, 정류회로(101)에 의해 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 제한하는 스너버 회로(103)와, 피드백 회로(107)로부터 제어회로의 제어에 의해 피드백되어 인가되는 직류 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일(L1)로의 전류 흐름 온/오프를 스위칭하는 스위칭 회로(105)와, 일차측 코일(L1)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L2)에 유기되어 정류 다이오드(D)와 평활 콘덴서(C1)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류 전압을 검출하고, 코일(L3) 및 콘덴서(C2)에 의해 필터링되어 원하는 직류(DC) 전압(Vo)을 만들어 전자기기나 회로 내 마이컴(109)에 출력하도록 구성되어 있다.
여기서, 피드백 회로(107)는 포토 커플러(1071)와 비교기(1073), 그 사이에 연결된 트랜지스터(TR)와, 그리고 비교기(1073)에 연결된 다수의 저항(R1, R2)과 제너 다이오드로 이루어져 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 구성된 종래의 SMPS는 마이컴(109)에서의 제어가 스탠바이(Stand-by) 시 전류 0.1A와 출력 전압(Vo) 12V로 출력되는 반면에, 제품 동작인 플레이(Play) 시 전압 드롭이 발생되어 전류 1A와 출력 전압(Vo) 11.5V로 출력되며, 제품 레코딩(Recording) 시 전압 드롭이 발생되어 전류 3A와 출력 전압(Vo) 10.5V로 출력된다.
다시 말하여, 스탠바이와 같은 부하 발생시 일정한 부하까지는 출력 전압을 유지시켜줄 수 있지만, 제품 플레이 및 제품 레코딩 등과 같은 부하가 가중되면 출력 전압의 드롭이 발생되어 제품이 비정상적으로 구동되어 결국 레코딩 시 기록을 할 수 없거나 혹은 오동작을 일으키게 되는 문제점을 갖는다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 SMPS 회로의 부하 증가에 따라 발생되는 출력전압의 드롭을 방지할 수 있는 SMPS의 전압 조절장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 SMPS의 전압 조절장치는 교류 전압을 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일에 인가하는 정류회로와, 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 선택 제한하는 스너버 회로와, 직류 전압을 목표 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일로의 전류 온/오프를 스위칭하는 스위칭 회로와, SMPS의 출력전압에서 전압 부하가 가중되어 드롭이 발생될 경우, 마이컴 신호에 따라 트랜지스터(TR1)를 턴온시켜 출력 전압(Vo)이 증가되도록 하여 스위칭 회로에 피드백하는 피드백 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 SMPS의 전압 조절장치를 도시한 블록 구성도로서, 정류회로(201)와, 스너버 회로(203)와, 스위칭 회로(205)와, 피드백 회로(207)와, 마이컴(209)과, 정류 다이오드(D)와 평활 콘덴서(C1), 그리고 필터링 코일(L3) 및 콘덴서(C2)로 이루어져 있다.
정류회로(201)는 교류 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터의 결합에 의해 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일(L1)에 인가한다.
스너버 회로(203)는 정류회로(101)에 의해 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 제한한다.
스위칭 회로(205)는 피드백 회로(207)로부터 제어회로의 제어에 의해 피드백되어 인가되는 직류 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일(L1)로의 전류 흐름 온/오프를 스위칭한다.
피드백 회로(207)는 포토 커플러(2071)와 비교기(2073), 그 사이에 연결된 트랜지스터(TR2)와, 그리고 비교기(2073)에 연결된 다이오드(D2) 및 제너 다이오 드(Dz)와, 다이오드(D2)에 연결된 트랜지스터(TR1)와 다수의 저항(R1, R2, R3, R4)으로 이루어져 있는 블록으로서, 제품 플레이(Play) 및 제품 레코딩(Recording) 등과 같은 부하가 가중될 경우, 마이컴(209)으로부터 저항(R3)을 통해 제공되는 마이컴 신호(예컨대, TR1을 구동시킬 수 있는 전압(하이(High) 신호))에 따라 트랜지스터(TR1)가 턴온되고 수학식 1을 통해 출력 전압(Vo)이 증가되어 스위칭 회로(205)에 피드백되어 인가되도록 한다.
Vo=(1+R1/R2)(Vref+VDf+VCE(ON)), 여기서, Vref는 제너 다이오드(Dz)의 레퍼런스 전압이고, VDf는 다이오드(D2)의 강하 전압인 0.7V이고, VCE(ON)는 트랜지스터(TR1)의 정수 값인 턴온 전압이다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예로서, 다이오드(D2) 대신 제너 다이오드(Dz)를 사용하여 수학식 2에서와 같이 보다 정밀한 출력 전압(Vo)을 조절할 수 있다.
Vo=(1+R1/R2)(Vref+VDzf+VCE (ON)), 여기서, Vref는 제너 다이오드(Dz)의 레퍼런스 전압이고, VDzf는 제너 다이오드(Dz)의 강하 전압이고, VCE (ON)는 트랜지스터(TR1)의 정수 값인 턴온 전압이다.
마이컴(209)은 출력 전압(Vo)을 실시간으로 체크하여 제품 플레이(Play) 및 제품 레코딩(Recording) 등과 같은 부하가 가중될 경우, 피드백 회로(207)에 마이컴 신호를 인가한다.
따라서, SMPS 회로의 부하 증가에 따라 발생되는 출력전압의 드롭을 방지함으로써, 기존에서와 같이 출력 전압의 드롭이 발생되어 제품이 비정상적으로 구동되어 결국 레코딩 시 기록을 할 수 없거나 혹은 오동작을 일으키게 되는 문제점을 해결할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 SMPS 회로의 부하 증가에 따라 발생되는 출력전압의 드롭을 방지함으로써, 기존에서와 같이 출력 전압의 드롭이 발생되어 제품이 비정상적으로 구동되어 결국 레코딩 시 기록을 할 수 없거나 혹은 오동작을 일으키게 되는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 SMPS의 전압 조절장치로서,
    상기 교류 전압을 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일에 인가하는 정류회로와,
    상기 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 선택 제한하는 스너버 회로와,
    상기 직류 전압을 목표 전압으로 맞추기 위하여 상기 일차측 코일로의 전류 온/오프를 스위칭하는 스위칭 회로와,
    상기 SMPS의 출력전압에서 전압 부하가 가중되어 드롭이 발생될 경우, 마이컴 신호에 따라 트랜지스터(TR1)를 턴온시켜 출력 전압(Vo)이 증가되도록 하여 상기 스위칭 회로에 피드백하는 피드백 회로
    를 포함하는 SMPS의 전압 조절장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 회로는,
    상기 출력 전압(Vo)을 증가시키기 위해 아래의 수학식
    Vo=(1+R1/R2)(Vref+VDf+VCE(ON)),
    (여기서, Vref는 제너 다이오드(Dz)의 레퍼런스 전압이고, VDf는 다이오 드(D2)의 강하 전압이고, VCE(ON)는 트랜지스터(TR1)의 정수 값인 턴온 전압 임.)
    을 통해 출력 전압(Vo)을 증가시켜 상기 스위칭 회로에 피드백시켜 인가하는 것을 특징으로 하는 SMPS의 전압 조절장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피드백 회로는,
    상기 출력 전압(Vo)을 증가시키기 위해 아래의 수학식
    Vo=(1+R1/R2)(Vref+VDzf+VCE(ON)),
    (여기서, Vref는 제너 다이오드(Dz)의 레퍼런스 전압이고, VDzf는 제너 다이오드(Dz)의 강하 전압이고, VCE(ON)는 트랜지스터(TR1)의 정수 값인 턴온 전압 임.)
    를 통해 출력 전압(Vo)을 증가시켜 상기 스위칭 회로에 피드백시켜 인가하는 것을 특징으로 하는 SMPS의 전압 조절장치.
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