KR20080112704A - 과전압 보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과전압 보호회로에 관한 것으로서, 단락으로 인한 과전압 또는 높은 에너지의 노이즈 발생 시에 PWM 제어기의 구동전압을 직접 차단하는 특징을 가진다. 본 발명은 PWM 제어기와, 상기 PWM 제어기로 공급되는 구동전압을 공급 온/오프하는 구동전압 차단 스위치와, 상기 구동전압의 이상 상태를 감지할 경우에, 상기 구동전압 차단 스위치를 오프시키는 과전압 감지 스위치를 포함한다.

파워 서플라이, 과전압, 노이즈, 차단, 보호, FET, PWM

Description

과전압 보호회로{Over voltage protection circuit}

도 1은 종래에 PDP TV에 사용되는 파워 서플라이의 일부인 PWM 제어기 관련 회로도를 도시한 그림이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 구동전압 차단을 통한 과전압 보호회로의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 구동전압 차단을 통한 과전압 보호회로의 회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: PWM 제어기 11: FET 스위칭 소자

20: 구동전압 차단 스위치 21: 과전압 감지 스위치

22: 구동전원

본 발명은 과전압 보호회로에 관한 것이다.

일반적으로 파워 서플라이(power supply)는 PDP TV, LCD TV 등과 같은 전자장치의 각 구성 요소에 안정적으로 전원을 공급하는 하드웨어이다. 상기 파워 서플라이가 안정적으로 시스템에 전원을 공급하지 못할 경우, 시스템이 다운되거나 부팅이 되지 않는 현상이 일어날 수 있기 때문에 그 중요성이 아주 크다.

도 1은 PDP TV에 사용되는 파워 서플라이의 일부인 PWM 제어기 관련 회로도를 도시한 그림으로서, 상기 파워 서플라이는, 펄스형 게이트 신호를 발생시키는 PWM 제어기(10;PWM IC)와, 게이트 신호에 따라 구동전압을 PWM(Pulse Width Modulation)신호로 스위칭하는 FET 스위칭소자(11)를 구비한다.

상기 PWM 제어기(10)는 트랜스포머의 2차측 코일(12)로부터 구동전원을 제공받는데, 만약, 트랜스포머의 2차측 코일(12)에서 단락 등으로 인해 과전압 발생 시에 PWM 제어기(10)는 래치 회로를 동작시켜 PWM 제어기의 기능을 정지시켜 회로를 보호하게 된다.

즉, 트랜스포머의 2차측 코일(12)이 단락되어 커패시터(C1)에 과전압이 발생할 시에 이러한 과전압은 저항(R1)과 제너 다이오드(ZD1)를 거쳐 PWM 제어기의 피드백단자(ADJ단자)로 피드백된다. 상기 피드백단자로 들어오는 과전압으로 인해 PWM 제어기에 래치(latch)를 발생시켜 PWM 제어기의 동작을 멈추게 함으로써 파워 서플라이의 회로를 보호할 수 있게 된다.

그런데, 트랜스포머의 2차측 코일(12)의 비정상적인 상태로 인한 과전압 발생으로부터 회로를 보호하기 위하여 상기와 같이 PWM 제어기(10) 내의 래치를 발생 시켜 PWM 제어기(10)를 동작 오프 시키는 것은 비효율적인 문제가 있다. 즉, 트랜스포머의 2차측 코일(12)의 단락으로 인한 과전압 발생이 아닌 단순히 순간적인 노이즈 발생 시에도 래치를 발생시킨다면, 다시 이를 회복하는데는 많은 시간이 소모되기 때문에 파워 서플라이 성능에 대한 고객 신뢰도를 하락시키는 문제가 있다.

예컨대, 회로에 엄청난 에너지를 가진 순간적인 노이즈 유발 시에, 커패시터(C1)에는 과전압이 걸리게 되고 이는 PWM 제어기 내의 래치 회로를 동작시키게 된다. 이러한 래치 회로가 동작되면 최소 30분 이상 커패시터(C1)가 방전된 후 정상 기동될 수 있기 때문에 의도되지 않은 회로 동작으로 인해 파워 서플라이의 고객 신뢰도가 하락되는 문제가 있다.

본 발명은 비정상적인 과전압이 인가될 시 효율적으로 회로를 보호할 수 있다.

본 발명은 PWM 제어기와, 상기 PWM 제어기로 공급되는 구동전압을 공급 온/오프하는 구동전압 차단 스위치와, 상기 구동전압의 이상 상태를 감지할 경우에, 상기 구동전압 차단 스위치를 오프시키는 과전압 감지 스위치를 포함한다.

또한, 상기 구동전압은 트랜스포머의 2차측 코일에서 공급받는다.

또한, 상기 과전압 감지 스위치는 상기 트랜스포머의 2차측 코일의 단락으로 인한 과전압이나 높은 에너지의 노이즈가 발생할 때 상기 구동전압의 이상 상태를 감지하며, 상기 구동전압 차단 스위치는 베이스에 차단 신호가 인가될 때 구동 오프되어 상기 트랜스포머의 2차측 코일로부터의 구동전압을 차단하는 제1트랜지스터이고, 상기 과전압 감지 스위치는 상기 트랜스포머의 2차측 코일로부터 임계치를 넘는 과전압이 인가될 시에 구동 온되는 제2트랜지스터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1트랜지스터는, 상기 트랜스포머의 2차측 코일의 출력을 입력받는 컬렉터와, 상기 트랜스포머의 2차측 코일 출력단과 상기 제2트랜지스터의 컬렉터 사이의 노드에 연결되는 베이스와, 상기 스위치 제어기의 구동전원 단자에 연결된 이미터를 포함한다.

또한, 상기 제2트랜지스터는, 상기 임계치를 항복전압으로 가지는 제너 다이오드를 통해 상기 트랜스포머의 2차측 코일의 출력을 입력받는 베이스와, 상기 제1트랜지스터의 베이스와 연결된 컬렉터와, 그라운드와 연결된 이미터를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 구동전압 차단을 통한 과전압 보호회로의 블록도이다.

PWM 제어기(10)는 스위칭 펄스형 게이트 신호를 발생시켜 FET 스위칭소 자(11)의 게이트로 인가하며, FET 스위칭 소자(11)는 상기 PWM 제어기의 펄스형 게이트 신호를 인가받아 PWM신호를 출력한다.

상기 PWM 제어기(10)는 구동전원(22)으로부터 구동전력을 공급받는데, 구동전압 차단 스위치(20)는 구동전원으로부터 공급되는 구동전압을 PWM 제어기로 전달하는 것을 온/오프시키는 역할을 하며, 과전압 감지 스위치(21)는 상기 구동전압의 이상 상태를 감지할 경우에 상기 구동전압 차단 스위치(20)를 오프시켜 PWM 제어기(20)로 공급되는 구동전압을 차단시킨다. 상기 구동전원(22)은 트랜스포머의 2차측 코일로 구현될 수 있는데, 2차측 코일에서 승압된 전압이 구동전압으로서 PWM 제어기에 공급된다.

구동전원의 단락으로 인한 과전압 또는 순간적인 높은 에너지의 노이즈가 발생하면, 과전압 감지 스위치(21)는 이를 감지하여 구동전압 차단 스위치(20)를 오프시킴으로서 PWM 제어기(10)로 높은 과전압 또는 노이즈가 인가되지 않도록 할 수 있다. 결국, 구동전압 자체를 PWM 제어기에 제공하지 않아 PWM 제어기를 정지시킴으로써 종래에 과전압이나 노이즈 발생 시에 PWM 제어기의 래치(latch)를 발생시켜 기능을 정지시키는 구조와 다른 구조를 가진다.

즉, 종래에는 과전압이나 높은 에너지의 노이즈 발생 시에 PWM 제어기 내의 래치 회로를 동작시켜 다시 정상 구동될 시에 많은 시간을 필요로 하였으나, 본 발명은 상기와 같이 과전압이나 높은 에너지의 노이즈 발생 시에 래치 회로를 동작시키지 않고 PWM 제어기로 제공되는 구동전압을 직접 차단하여, 그 순간 일시적으로 PWM 제어기가 동작을 멈추게 할 뿐이지 장기간 PWM 제어기 동작이 정지되지 않는 다.

상기 구동전압 차단 스위치(20)나 과전압 감지 스위치(21)는 다양한 스위칭 소자로 구현할 수 있는데, 본 발명의 일 실시 예로 상기 구동전압 차단 스위치(2)나 과전압 감지 스위치(21)가 트랜지스터로 구현될 때의 예시를 도 3의 회로도에 도시하였다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 구동전압 차단을 통한 과전압 보호회로의 회로도이다.

PWM 제어기(10)는 펄스형 게이트 신호를 발생시켜 FET 스위칭소자(11)의 게이트로 인가하는데, 도 3의 회로도에서는 PWM 제어기의 예시로서 PWM IC의 일종인 U151 IC를 예로 들어 도시하였다.

또한, 구동전압 차단 스위치(20) 및 과전압 감지 스위치(21)가 트랜지스터로 구현되는데, 이하에서는, 트랜지스터로 구현되는 구동전압 차단 스위치를 제1트랜지스터(Q1), 트랜지스터로 구현되는 과전압 감지 스위치를 제2트랜지스터(Q2)로 부르기로 한다. 또한, 구동전원(22)으로서 트랜스포머의 2차측 코일(25)에서 구동전압이 제공되어 제1트랜지스터(Q1)를 거쳐 PWM 제어기의 VDD단자에 구동전압으로 제공됨을 알 수 있다.

상기 제1트랜지스터(Q1)는, 트랜스포머의 2차측 코일(25)의 출력을 입력받는 컬렉터(C)와, 상기 트랜스포머의 2차측 코일(25)의 출력단과 상기 제2트랜지스터의 컬렉터(C) 사이의 노드에 연결되는 베이스(B)와, 상기 스위치 제어기의 구동전원단 자(VDD)에 연결된 이미터(E)로 구현되고, 상기 제2트랜지스터(Q2)는, 상기 임계치를 항복전압으로 가지는 제너 다이오드(ZD)를 통해 상기 트랜스포머의 2차측 코일(25)의 출력을 입력받는 베이스(B)와, 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스와 연결된 컬렉터(C)와, 그라운드와 연결된 이미터(C)로 구현되어 있다.

상기 제1트랜지스터(Q1)는 베이스에 차단 신호가 인가될 때 구동 오프(off)되어 상기 트랜스포머의 2차측 코일(25)로부터의 구동전압을 차단하는 기능을 수행한다. 상기 제1트랜지스터(Q1)는 정상적인 구동전압 인가시에는 베이스에 해당 구동전압이 인가되어 정상적으로 온을 유지하나, 비정상적인 과전압이 인가될 시에는 베이스 차단 신호로서 그라운드 전위를 가지게 되어 제1트랜지스터(Q1)는 구동 오프를 하게되어, 결과적으로 PWM 제어기(10)로의 구동전압을 차단한다.

상기 제2트랜지스터(Q2)는 상기 트랜스포머의 2차측 코일(25)로부터 임계치를 넘는 과전압이 인가될 시에 구동 온(on)되어 그라운드와 도통되는데, 상기 임계치 넘는 과전압을 감지하기 위하여 트랜스포머의 2차측 코일의 출력단(25)과 제2트랜지스터(Q2)의 베이스 사이에 상기 임계치를 항복전압으로 하는 제너 다이오드(ZD)를 구비한다. .

상기와 같은 구조하에서, 정상전압 상태에서는 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스에 구동전압이 공급되어 구동 온 상태를 유지하여 구동전압이 제1트랜지스터(Q1)를 거쳐 PWM 제어기(10)로 전달된다.

그러나 트랜스포머의 2차측 코일(25)의 단락으로 인하여, 또는, 외부로부터 유기되는 높은 에너지의 노이즈로 인하여 커패시터(C)에 과전압이 걸리는 등의 이 유로 비정상적인 상태일 때는 상기 제2트랜지스터(Q2)가 구동 온되어 그라운드와 도통되면 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 연결된 제1트랜지스터(Q1)의 베이스가 그라운드 전위를 가짐을 알 수 있다. 상기와 같이 제1트랜지스터(Q1)의 베이스가 그라운드 전위를 유지함으로서 제1트랜지스터(Q1)는 구동 오프되어 PWM 제어기(10)로의 구동전압을 차단할 수 있게 된다.

결국, 상기 제1트랜지스터(Q1)의 베이스가 상기 제2트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 연결되어 있어 상기 제2트랜지스터(Q2)가 구동 온되어 그라운드와 도통될 시에 상기 제1트랜지스터의 베이스가 그라운드를 유지함으로써 구동 오프되어 PWM 제어기로의 구동전압을 차단할 수 있는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 단락으로 인한 과전압이나 높은 에너지의 노이즈 발생 시에 래치 회로를 동작시키지 않고 PWM 제어기로 제공되는 구동전압을 직접 차단함으로써, 그 순간 일시적으로 PWM 제어기의 동작을 멈추게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. PWM 제어기와,

   상기 PWM 제어기로 공급되는 구동전압을 공급 온/오프하는 구동전압 차단 스위치와,

   상기 구동전압의 이상 상태를 감지할 경우에, 상기 구동전압 차단 스위치를 오프시키는 과전압 감지 스위치

   를 포함하는 과전압 보호회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동전압은 트랜스포머의 2차측 코일에서 공급받는 과전압 보호회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 과전압 감지 스위치는 상기 트랜스포머의 2차측 코일의 단락으로 인한 과전압이나 높은 에너지의 노이즈가 발생할 때 상기 구동전압의 이상 상태를 감지하는 과전압 보호회로.
4. 제2항에 있어서, 상기 구동전압 차단 스위치는 베이스에 차단 신호가 인가될 때 구동 오프되어 상기 트랜스포머의 2차측 코일로부터의 구동전압을 차단하는 제1트랜지스터이고, 상기 과전압 감지 스위치는 상기 트랜스포머의 2차측 코일로부터 임계치를 넘는 과전압이 인가될 시에 구동 온되는 제2트랜지스터인 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1트랜지스터는,

   상기 트랜스포머의 2차측 코일의 출력을 입력받는 컬렉터와,

   상기 트랜스포머의 2차측 코일 출력단과 상기 제2트랜지스터의 컬렉터 사이의 노드에 연결되는 베이스와,

   상기 스위치 제어기의 구동전원 단자에 연결된 이미터

   를 포함하는 과전압 보호회로.
6. 제4항에 있어서, 상기 제2트랜지스터는,

   상기 임계치를 항복전압으로 가지는 제너 다이오드를 통해 상기 트랜스포머의 2차측 코일의 출력을 입력받는 베이스와,

   상기 제1트랜지스터의 베이스와 연결된 컬렉터와,

   그라운드와 연결된 이미터

   를 포함하는 과전압 보호회로.

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