KR20090007658U - 과전압 보호회로 - Google Patents

과전압 보호회로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 과전압 보호회로에 관한 것이다.
본 고안의 실시예는 컨트롤단자의 전위에 따라 전원공급장치를 동작 또는 중지시키는 제어부; AC 입력전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에서 정류된 전압을 공급받아 온/오프되는 제3 스위칭부; 상기 제3 스위칭부의 온/오프상태에 따라 동작이 제어되는 제4 스위칭부; 상기 제4 스위칭부의 동작상태에 따라 온/오프되어 상기 제어부의 컨트롤단자의 전위를 "하이" 또는 "로우"로 전환시키는 제1 스위칭부; 및 변압 출력되는 전압의 레벨에 따라 상기 제3 스위칭부의 온/오프를 스위칭하는 제2 스위칭부를 포함한다.
Figure P2020080001120
AC 입력전압, 과전압, 션트 레귤레이터, 분압, 평활 커패시터

Description

과전압 보호회로{Over Voltage Protection Circuit}
도 1은 종래의 저전압 보호회로를 포함한 전원공급장치의 회로도.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 과전압 보호회로를 포함하는 전원공급장치의 회로도.
＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞
D1~D4: 정류용 다이오드
C1: 평활 커패시터
(R1, R2), (R5, R6): 분압회로
ZD1, R7: 전압 강하회로
Q1, Q2: 스위칭 트랜지스터
U1: 션트 레귤레이터
PC: 포토커플러
본 고안은 과전압 보호회로에 관한 것이다.
일반적으로 전원공급장치는 AC 입력전압을 브리지 다이오드에서 정류하여 DC로 변환하고, 트랜스포머를 통해 승압하여 출력함으로써 원하는 레벨의 전압을 공급하도록 구성된다.
종래에는 전원공급장치에 입력되는 AC 입력전압이 과도하게 낮은 저전압일 경우 낮은 입력전압을 보상하려다 과도한 전류가 회로에 흐르게 되고, 이로 인하여 브리지 다이오드, 역률보정회로 및 트랜스포머 등의 회로에 과도한 전류로 인한 파괴, 발열, 오동작 등의 현상이 발생한다. 이를 방지하기 위해서 AC 입력전압을 검출하여 기준 값 이하의 전압이 인가되면 마이크로 컨트롤러가 전원공급장치의 동작을 중지시켜 회로를 보호한다.
도 1은 종래의 저전압 보호회로를 포함한 전원공급장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 전원공급장치는, AC 입력전압을 전파 정류하는 브리지 다이오드(BD)와, 브리지 다이오드(BD)에서 전파 정류된 입력전압을 소정 비율로 승압하여 출력하는 트랜스포머(T)와, AC 입력전압을 반파 정류하는 반파 정류용 다이오드(D1, D2)와, 반파 정류된 전압을 평활하여 리플성분을 제거하는 평활 커패 시터(C1)를 포함한다.
또한, 상기 브리지 다이오드(BD)에서 전파 정류된 입력전압을 정류하는 정류용 다이오드(D3, D4)와, 정류된 입력전압을 소정 레벨로 분압하는 분압회로(R1, R2)와, 분압회로(R1, R2)에서 분압된 전압을 게이트로 공급받아 스위칭되는 션트 레귤레이터(U1)와, 션트 레귤레이터(U1)의 온/오프상태에 따라 동작상태가 제어되는 포토커플러(PC)와, 포토커플러(PC)의 온/오프상태에 따라 정전압(VCC2)이 제어용 IC(도시되지 않았음)의 컨트롤단자(CTL)에 공급되는 것을 스위칭하는 제1 스위칭용 트랜지스터(Q1)로 구성된다.
또한, 상기 분압회로(R1, R2)에서 분압된 전압이 션트 레귤레이터(U1)의 게이트에 공급되는 것을 지연하는 시정수회로(R3, C2)를 구성하고, 이에 따라 정전압(VCC2)이 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)에 공급되는 지연시간을 결정하도록 구성한다.
여기서, 저항(R4)은 바이어스 저항이다.
즉, 종래의 전원공급장치는 AC 입력전압이 브리지 다이오드(BD)에서 정류되고 트랜스포머(T)에서 승압된 후, 반파 정류용 다이오드(D1, D2) 및 평활 커패시터(C1)에서 리플 성분이 제거된 후 정전압형태로 출력된다.
이때, AC 입력전압이 정상 레벨일 때 정류용 다이오드(D3, D4)를 통해 정류된 전압이 분압회로(R1, R2)에서 대략 2.5V로 분압된 후 션트 레귤레이터(U1)의 게이트에 공급되어 션트 레귤레이터(U1)는 턴-온된다.
션트 레귤레이터(U1)가 턴-온되면 정전압(VCC1)에서 공급되는 전원이 포토커플러(PC)를 동작시켜 정전압(VCC2)을 그라운드로 패스시키고, 이로 인해 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)는 턴-오프된다.
제1 스위칭 트랜지스터(Q1)가 턴-오프상태이면 정전압(VCC2)에서 공급되는 전압이 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)에 공급되어 제어용 IC는 전원공급장치를 정상 동작시킨다.
만약, AC 입력전압이 정상전압보다 낮은 저전압 상태일 때 정류용 다이오드(D3, D4)를 통해 정류된 전압이 분압회로(R1, R2)에서 분압되는데, 이때 분압회로(R1, R2)에서 분압된 전압은 션트 레귤레이터(U1)를 도통시키기에는 부족한 전압레벨이 된다. 따라서 션트 레귤레이터(U1)는 턴-오프되고, 포토커플러(PC)는 동작되지 않는다.
포토커플러(PC)가 오프상태이면 정전압(VCC2)이 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 공급되고, 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)는 턴-온되어 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)에 공급되는 전위를 그라운드로 패스시킨다. 따라서 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)는 "로우"상태가 되고, 제어용 IC는 제1 시정수회로(R3, C2)의 시정수만큼 지연된 후 전원공급장치의 작동을 중지시킨다.
따라서 AC 입력전압이 저전압일 때 회로를 안전하게 보호할 수 있다.
그런데, 상기한 종래의 전원공급장치에는 AC 입력전압이 정상전압의 레벨보 다 높은 과전압에 대해 회로를 보호하는 장치가 존재하지 않았다.
이러한 경우, AC 입력전압이 과전압이 되면, 전원공급장치 내의 구성소자들이 과전압에 의해 파괴되거나 오동작하는 현상이 발생한다.
즉, 출력전압이 400V인 전원공급장치에서는 통상 평활 커패시터(C1)를 450V의 용량을 갖는 소자를 적용하는데, 입력전압이 320Vac(≒ 450V / √2) 이상의 전압이 인가되면 평활 커패시터(C1)가 폭발하는 현상이 발생한다.
본 고안의 실시예는 AC 입력전압이 정상전압 레벨보다 높은 과전압일 경우에도 전원공급장치를 안전하게 보호할 수 있다.
본 고안의 실시예는 컨트롤단자의 전위에 따라 전원공급장치를 동작 또는 중지시키는 제어부; AC 입력전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에서 정류된 전압을 공급받아 온/오프되는 제3 스위칭부; 상기 제3 스위칭부의 온/오프상태에 따라 동작이 제어되는 제4 스위칭부; 상기 제4 스위칭부의 동작상태에 따라 온/오프되어 상기 제어부의 컨트롤단자의 전위를 "하이" 또는 "로우"로 전환시키는 제1 스위칭부; 및 변압 출력되는 전압의 레벨에 따라 상기 제3 스위칭부의 온/오프를 스위칭하는 제2 스위칭부를 포함한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시 예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 과전압 보호회로를 포함하는 전원공급장치의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 브리지 다이오드(BD)는 AC 입력전압을 전파 정류한다. 트랜스포머(T)는 상기 브리지 다이오드(BD)에서 전파 정류된 입력전압을 소정 비율로 승압하여 출력한다. 반파 정류용 다이오드(D1, D2)는 AC 입력전압을 반파 정류한다. 평활 커패시터(C1)는 반파 정류된 전압을 평활하여 리플성분을 제거한다.
또한, 정류용 다이오드(D3, D4)는 상기 브리지 다이오드(BD)에서 전파 정류된 입력전압을 정류한다. 분압회로(R1, R2)는 상기 정류된 입력전압을 소정 레벨로 분압한다. 션트 레귤레이터(U1)는 상기 분압회로(R1, R2)에서 분압된 전압을 게이트로 공급받아 스위칭 된다. 포토커플러(PC)는 션트 레귤레이터(U1)의 온/오프상태에 따라 동작상태가 제어된다. 제1 스위칭용 트랜지스터(Q1)는 포토커플러(PC)의 온/오프상태에 따라 정전압(VCC2)이 제어용 IC(도시되지 않았음)의 컨트롤단자(CTL)에 공급되는 것을 스위칭 한다.
또한, 시정수회로(R3, C2)는 상기 분압회로(R1, R2)에서 분압된 전압이 션트 레귤레이터(U1)의 게이트에 공급되는 것을 지연한다. 상기 시정수회로(R3, C2)는 정전압(VCC2)이 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)에 공급되는 지연시간을 결정하도록 구성한다.
여기서, 저항(R4)은 바이어스 저항이다.
한편, 분압회로(R5, R6)는 상기 반파 정류용 다이오드(D1, D2)와 평활 커패시터(C1) 사이에 구성되어 상기 반파 정류용 다이오드(D1, D2)에 의해 정류된 전압을 분압한다. 전압 강하회로(ZD1, R7)는 상기 분압회로(R5, R6)에 의해 분압된 전압의 소정치 만큼 전압 강하한다. 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)는 상기 전압 강하회로(ZD1, R7)에서 강하된 전압에 의해 스위칭되어 상기 션트 레귤레이터(U1)의 게이트 전원이 그라운드로 패스되는 것을 스위칭 한다.
즉, 본 고안의 전원공급장치는 AC 입력전압이 브리지 다이오드(BD)에서 정류되고 트랜스포머(T)에서 승압된 후, 반파 정류용 다이오드(D1, D2) 및 평활 커패시터(C1)에서 리플 성분이 제거된 후 정전압형태로 출력된다.
이때, AC 입력전압이 정상 레벨일 때 정류용 다이오드(D3, D4)를 통해 정류된 전압이 분압회로(R1, R2)에서 대략 2.5V로 분압된 후 션트 레귤레이터(U1)의 게이트에 공급되며, 분압회로(R5, R6)에서 분압된 후 전압 강하회로(ZD1, R7)에서 전압 강하된 전압은 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴-온시키기에는 부족한 전압이어서 션트 레귤레이터(U1)는 턴-온된다.
션트 레귤레이터(U1)가 턴-온되면 정전압(VCC1)에서 공급되는 전원이 포토커플러(PC)를 동작시켜 정전압(VCC2)을 그라운드로 패스시키고, 이로 인해 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)는 턴-오프된다.
제1 스위칭 트랜지스터(Q1)가 턴-오프상태이면 정전압(VCC2)에서 공급되는 전압이 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)에 공급되어 제어용 IC는 전원공급장치를 정상 동작시킨다.
만약, AC 입력전압이 정상전압보다 높은 과전압 상태일 때 반파 정류용 다이오드(D1, D2)를 통해 정류된 전압이 분압회로(R5, R6)에서 분압되고, 전압 강하회로(ZD1, R7)에서 전압 강하된 후 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급되는데, 이때 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급되는 전압은 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)를 턴-온시키기에 충분한 전압이 되고, 이로 인하여 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)는 턴-온된다.
제2 스위칭 트랜지스터(Q2)가 턴-온되면, 션트 레귤레이터(U1)의 게이트 전위가 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)를 통해 그라운드로 패스되므로 션트 레귤레이터(U1)는 턴-오프되고, 따라서 포토커플러(PC)는 동작되지 않는다.
포토커플러(PC)가 오프상태이면 정전압(VCC2)이 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 공급되고, 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)는 턴-온되어 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)에 공급되는 전위를 그라운드로 패스시킨다. 따라서 제어용 IC의 컨트롤단자(CTL)는 "로우"상태가 되고, 제어용 IC는 제1 시정수회로(R3, C2)의 시정수만큼 지연된 후 전원공급장치의 작동을 중지시킨다.
따라서 AC 입력전압이 과전압일 때 회로를 안전하게 보호할 수 있다.
이와 같이, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예(들)에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능 함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시 예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 실용신안청구범위 뿐만 아니라 이 실용신안청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 고안은 AC 입력전압이 과전압인 경우, 전원공급장치의 동작을 중지시킴으로써, 과전압상태에서 전원공급장치를 안전하게 보호할 수 있다.

Claims (6)

  1. 컨트롤단자의 전위에 따라 전원공급장치를 동작 또는 중지시키는 제어부;
    AC 입력전압을 정류하는 정류부;
    상기 정류부에서 정류된 전압을 공급받아 온/오프되는 제3 스위칭부;
    상기 제3 스위칭부의 온/오프상태에 따라 동작이 제어되는 제4 스위칭부;
    상기 제4 스위칭부의 동작상태에 따라 온/오프되어 상기 제어부의 컨트롤단자의 전위를 "하이" 또는 "로우"로 전환시키는 제1 스위칭부; 및
    변압 출력되는 전압의 레벨에 따라 상기 제3 스위칭부의 온/오프를 스위칭하는 제2 스위칭부를 포함하는 과전압 보호회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 스위칭부는 제2 스위칭 트랜지스터이고,
    상기 컨트롤단자의 전위가 "하이"상태이면 전원공급장치의 정상동작을 수행하고,
    상기 컨트롤단자의 전위가 "로우"상태이면 전원공급장치를 동작 중지하는 과전압 보호회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    변압 출력되는 전압을 분압하는 분압회로; 및
    상기 분압회로에서 분압된 전압을 전압 강하하여 상기 제2 스위칭 트랜지스터의 베이스에 공급하는 전압 강하회로를 더 포함하는 과전압 보호회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전압 강하회로는,
    적어도 하나 이상의 제너다이오드; 및
    상기 제너다이오드에 직렬 연결되는 적어도 하나 이상의 저항을 포함하는 과전압 보호회로.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 AC 입력전압이 정상 전압일 때 상기 분압회로 및 상기 전압 강하회로에서 강하된 전압이 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 턴-오프시키고,
    상기 AC 입력전압이 정상 전압보다 높은 과전압일 때 상기 분압회로 및 상기 전압 강하회로에서 강하된 전압이 상기 제2 스위칭 트랜지스터를 턴-온시키는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제4 스위칭부는 포토커플러이고, 상기 제어부는 제어용 IC이며,
    상기 제1 스위칭부는,
    상기 포토커플러가 온상태이면 상기 제어용 IC의 컨트롤단자 전위를 "하이"상태로 유지시키고,
    상기 포토커플러가 오프상태이면 상기 제어용 IC의 컨트롤단자 전위를 "로우"상태로 전환시키는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로.
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