KR20090007848A - Resonant type converter having over current protection circuit and driving method of the same - Google Patents

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Abstract

A resonant type converter including over current protection circuit of hiccup mode and driving method thereof are provided to improve reliability by reducing current stress of semiconductor parts. A resonant type converter(100) senses a resonant current linked with a load current in a first transformer current sensing circuit. A resonant type control IC(200) receives a signal outputted from the resonant type converter, compares a sensing voltage due to a first resonant current with a predetermined reference voltage, and is operated to over current limit state in case the sensing voltage exceeds the reference voltage. An over current protection circuit(300) senses a voltage drop of an auxiliary power source in the over current limit state, and outputs an oscillation signal. A control circuit switches a power source voltage according to the oscillation signal.

Description

과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 및 그 구동방법{Resonant type converter having over current protection circuit and driving method of the same}Resonant type converter having overcurrent protection circuit and driving method thereof Resonant type converter having over current protection circuit and driving method of the same}

본 발명은 주파수 제어 방식을 사용하여 과전류 보호 동작 시의 과전류 제한 상태가 극히 제한적이어서 반도체 부품의 전류 스트레스가 증가하여 발열 및 파손의 우려가 있는 종래 공진형 컨버터의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 종래 공진형 컨버터의 과전류 보호 특성을 보완하기 위해 기본 보호회로에 발진 회로를 추가한 Hiccup 모드 방식의 과전류 보호회로를 도입함으로써 반도체 부품의 전류 스트레스가 온/오프 시간 비에 의해 평균적으로 감소하여 신뢰도가 향상된 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention has been made to solve the problem of the conventional resonant converter that there is a risk of heat generation and damage due to the increase of the current stress of the semiconductor component is extremely limited in the over-current protection operation using the frequency control method. In order to complement the overcurrent protection characteristics of the resonant converter, the Hiccup mode overcurrent protection circuit with the oscillation circuit added to the basic protection circuit reduces the current stress of semiconductor components by the on / off time ratio and improves reliability. A resonant converter having an overcurrent protection circuit and a driving method thereof are provided.

파워 써플라이에서 과전류 보호 기능은 부하 전류가 과도하게 흐르거나 단락되었을 때 나타나는 반도체 소자의 발열 및 파손을 방지하고 부하가 정상화 되었을 때 이상 없이 재 동작하게 하는 기능이다.In the power supply, the overcurrent protection function prevents the heating and breakdown of the semiconductor device which occurs when the load current is excessively flowed or shorted, and restarts when the load is normalized.

과전류 보호 기능은 Latch 동작이나 Restart 동작으로 구분된다.Overcurrent protection is divided into latch operation and restart operation.

Latch 동작은 부하 전류가 증가되어 과전류 상태가 감지되면 스위칭 동작을 오프 시키고 다시 입력 전원이 투입될 때까지 오프 상태를 유지하는 동작이다. 반면에 Restart 모드는 과전류 상태가 감지되면 과전류 보호 상태에서 스위칭 동작을 유지시키고 부하 전류 상태를 계속 감지하면서 부하 전류가 정상화 되면 정상 동작으로 자동 복귀하는 동작이다.Latch operation is an operation that turns off the switching operation when the overcurrent condition is detected due to the increase of the load current and maintains the off state until the input power is applied again. On the other hand, the Restart mode maintains the switching operation in the overcurrent protection state when the overcurrent condition is detected, and automatically detects the load current state and automatically returns to normal operation when the load current is normalized.

Latch 동작은 단순하게 구성되나 Restart 동작은 과전류 제한 모드에서 동작을 계속하기 때문에 부품의 전류 스트레스가 증가하여 발열 및 파손의 우려가 있어 Hiccup 모드의 적용이 바람직하다.Latch operation is simple but Restart operation continues operation in overcurrent limiting mode. Therefore, it is preferable to apply Hiccup mode because there is a risk of heat generation and breakage due to increase of current stress of parts.

도 1은 종래 Hiccup 모드의 작동과정을 도시한 도면이다.1 is a view showing the operation of the conventional Hiccup mode.

도 1을 참조하면, 상기 Hiccup 모드는 과전류가 감지되면 일정시간동안 과전류 제한 모드로 동작하며 동시에 부하상태를 관찰하고 계속하여 과전류 상태가 유지되면 일정기간 스위치를 오프하여 동작을 멈추게 한 후 다시 일정시간 동안 스위치를 온(On) 시키고 부하 전류를 감지하여 과전류 상태인지 정상 상태인지를 판단하고 오프, 온 동작을 반복하는 모드로 동작하는 것으로 스위치 온 시간동안 부하 전류가 정상 전류로 복귀되면 오프 동작을 멈추고 정상 동작으로 복귀된다.Referring to FIG. 1, the Hiccup mode operates in an overcurrent limiting mode for a predetermined time when an overcurrent is detected, and simultaneously observes a load state and stops the operation by turning off the switch for a predetermined time after the overcurrent state is maintained. The switch is turned on and the load current is sensed to determine whether it is in overcurrent or normal state, and it operates in the mode of repeating off and on operation. Return to normal operation.

반면에 과전류 상태가 계속되면 스위치 동작이 온, 오프를 반복하여 부품에 가해지는 평균 전류 스트레스를 감소시켜 발열 및 파손을 방지할 수 있으며 온, 오프 시간의 비를 조정하여 평균 전류 스트레스를 안전하게 조정 가능하여 Hiccup 모드 과전류 보호가 가장 많이 사용되고 있다.On the other hand, if the overcurrent condition continues, the switch operation is repeated on and off to reduce the average current stress applied to the component to prevent heat and breakage, and the average current stress can be safely adjusted by adjusting the ratio of on and off times. Hiccup mode overcurrent protection is most commonly used.

한편, 공진형 하프브리지 컨버터는 전압 모드 제어방식으로 제어되며 전류 모드 제어방식에서 감지된 전류를 제어정보로 사용하는 것과는 달리 전류 감지 기 능은 단지 과전류보호 동작을 위한 감시 기능이다.On the other hand, the resonant half-bridge converter is controlled by the voltage mode control method, and unlike the current sensed by the current mode control method as the control information, the current sensing function is merely a monitoring function for the overcurrent protection operation.

공진형 컨버터가 아닌 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 컨버터에서는 투입되는 에너지의 양은 1차 스위치의 펄스폭 비(Duty Ratio)에 의해 제어되나 공진형 하프브리지 컨버터에서는 펄스폭 비를 50%로 고정하여 사용하며 투입되는 에너지의 양은 단지 스위칭 주파수에 의해서 제어된다.In the PWM (Pulse Width Modulation) control converter, not the resonant converter, the amount of energy input is controlled by the pulse ratio of the primary switch, but in the resonant half-bridge converter, the pulse width ratio is fixed at 50%. The amount of energy injected is only controlled by the switching frequency.

즉 PWM 제어 컨버터에서의 투입되는 에너지의 제한은 스위치에 흐르는 전류를 감지하여 미리 설정된 전류치를 초과하는 순간에 스위치를 오프함으로서 단순하게 실현할 수 있다(Cycle-by-Cycle Limitation).That is, the limitation of energy input from the PWM control converter can be realized simply by sensing the current flowing through the switch and turning off the switch at the moment when the preset current value is exceeded (Cycle-by-Cycle Limitation).

반면에 공진형 컨버터에서는 스위칭 주파수를 제어하기 위하여 제어 I.C의 발진 주파수를 증가시켜 제어하나 고정된 50% 펄스 폭비로 동작하기 때문에 전류 초과를 감지한 순간에 즉각적으로 스위치를 오프할 수 없으며 발진 주파수의 변경은 전류 초과가 감지된 후 적어도 다음 사이클에서나 이루어지게 되어 순간적인 제어를 기대하기 어렵다. 또한 공진형 제어 I.C의 최대 발진주파수는 제한된 범위 내에서 사용 가능하기 때문에 투입되는 에너지 양도 제한적이다.On the other hand, in the resonant converter, the oscillation frequency of the control IC is increased to control the switching frequency, but it operates at a fixed 50% pulse width ratio. Changes are made at least in the next cycle after a current overflow is detected, making it difficult to expect instantaneous control. In addition, since the maximum oscillation frequency of the resonant control IC is usable within a limited range, the amount of energy input is also limited.

이러한 제한적 요소로 인하여 과전류 반응이 느리게 되며 제한하는 에너지의 양도 미흡한 문제점을 안고 있어 스위치의 발열과 스위치 전류 용량 초과로 인한 파손이 일어날 수 있으며 트랜스포머를 통해 2차 측으로의 에너지 전달이 과다하게 되어 2차측 정류 다이오드의 파손을 유발할 수 있다.Due to this limiting factor, the overcurrent response is slow and the amount of limiting energy is insufficient, which may cause damage due to heat generation of the switch and excessive switch current capacity, and excessive energy transfer to the secondary side through the transformer becomes excessive. It can cause breakage of the rectifier diode.

도 2는 종래 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a resonant converter having a conventional overcurrent protection circuit.

도 2를 참조하면, 종래 공진형 컨버터(10)의 1차 트랜스포머 전류 감지 회로 에서 공진 전류(부하 전류와 연동)를 감지하여 공진형 제어 I.C(20)의 비교기(21)에 입력된다. 비교기(21)에 설정된 과전류 기준 전압과 감지 전압이 비교되어 감지 전압이 기준 전압보다 초과되면 비교기(21)가 출력되고 인에이블(Enable) 단자의 동작 전압으로 변환하는 전압 조정 회로(22)를 거쳐 제어 I.C(20)의 인에이블 단자를 활성화 시킨다. 상기 인에이블 단자가 활성화되면 보호회로(23)가 동작되고 주파수 제어를 통해 스위치의 구동 출력을 변화시켜 과전류 제한 모드로 동작된다.Referring to FIG. 2, the first transformer current sensing circuit of the conventional resonant converter 10 senses a resonant current (linked with a load current) and is input to the comparator 21 of the resonant control IC 20. The overcurrent reference voltage set in the comparator 21 is compared with the sensed voltage, and when the sensed voltage exceeds the reference voltage, the comparator 21 is output and goes through a voltage adjusting circuit 22 that converts to an operating voltage of an enable terminal. The enable terminal of the control IC 20 is activated. When the enable terminal is activated, the protection circuit 23 is operated and is operated in the overcurrent limiting mode by changing the drive output of the switch through frequency control.

주파수 제어 방식을 사용하여 과전류 보호 동작 시의 과전류 제한 상태가 극히 제한적이어서 반도체 부품의 전류 스트레스가 증가하여 발열 및 파손의 우려가 있는 종래 공진형 컨버터의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 종래 공진형 컨버터의 과전류 보호 특성을 보완하기 위해 기본 보호회로에 발진 회로를 추가한 Hiccup 모드 방식의 과전류 보호회로를 도입함으로써 반도체 부품의 전류 스트레스가 온/오프 시간 비에 의해 평균적으로 감소하여 신뢰도가 향상된 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 및 그 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention devised to solve the problem of the conventional resonant converter, which has a possibility of heat generation and breakage due to the excessive current limit of the semiconductor parts due to the extremely limited overcurrent limiting state during the overcurrent protection operation using the frequency control method. In order to complement the overcurrent protection characteristics of the resonant converter, the Hiccup mode overcurrent protection circuit with the oscillation circuit added to the basic protection circuit reduces the current stress of semiconductor components by the on / off time ratio and improves reliability. An object of the present invention is to provide a resonant converter having an overcurrent protection circuit and a driving method thereof.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공진형 컨버터의 1차 트랜스포머 전류 감지 회로에서 부하 전류와 연동하는 공진 전류를 감지하여 공진형 제어 I.C의 비교기에 입력되는 단계; 상기 비교기에 설정된 과전류 기준 전압과 감지 전압을 비교하여 감지 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 비교기로부터 초과 신호가 출력되는 단계; 상기 비교기의 출력을 전압 조정 회로를 통하여 상기 제어 I.C의 인에이블 사양에 적합한 전압 레벨로 조정하고 활성화하는 단계; 상기 인에이블 단자가 활성화되면 보호회로가 동작되어, 스위칭 주파수를 최대 주파수로 제어하고 스위치의 게이트 전압을 출력하여 과전류 제한 상태로 동작하는 단계; 보조전원감지회로에서 상기 과전류 제한 상태에서 트랜스포머의 권선과 결합되어 전압이 강하되는 보조전원을 인지하는 단계; 상기 전압 강하 신호를 전달받은 발진회로에서 발 진신호를 출력하는 단계; 및 전원 온/오프 제어 회로에서 상기 발진회로로부터 출력된 신호를 입력받아 전원전압을 온/오프시키는 단계를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 구동방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the first transformer current sensing circuit of the resonant converter detects the resonant current in conjunction with the load current input to the comparator of the resonant control I.C; Comparing an overcurrent reference voltage set to the comparator with a sensed voltage and outputting an excess signal from the comparator when the sensed voltage exceeds the reference voltage; Adjusting and activating the output of the comparator to a voltage level suitable for the enable specification of the control I.C through a voltage regulating circuit; A protection circuit is operated when the enable terminal is activated, controlling the switching frequency to a maximum frequency and outputting a gate voltage of the switch to operate in an overcurrent limiting state; Recognizing an auxiliary power supply coupled to a winding of a transformer in the overcurrent limiting state in a auxiliary power supply sensing circuit to which a voltage drops; Outputting an oscillation signal from an oscillator circuit receiving the voltage drop signal; And receiving a signal output from the oscillation circuit in a power supply on / off control circuit to turn on / off a power supply voltage.

바람직하게는, 전원전압이 오프 상태인 경우, 상기 제어 I.C의 전원이 차단되어 스위치 동작을 정지할 수 있다.Preferably, when the power supply voltage is in the OFF state, the power of the control IC may be cut off to stop the switch operation.

또한, 전원전압 온 상태에서 부하 전류가 정상화되면, 상기 비교기의 출력이 정상화되고 상기 제어 I.C의 인에이블이 정상화되어 정상 상태의 스위치 게이트 전압이 출력되는 단계와, 상기 제어 I.C의 인에이블이 정상화되면 보조전원전압이 정상화되고, 발진회로가 발진을 중지하는 단계, 및 상기 발진회로가 발진을 중지하는 경우 전원전압이 온 상태를 유지하여 전체 시스템이 정상화되는 단계를 포함할 수 있다.In addition, when the load current is normalized in the power supply voltage ON state, the output of the comparator is normalized, the enable of the control IC is normalized, and the switch gate voltage of the steady state is output, and when the enable of the control IC is normalized. The auxiliary power supply voltage may be normalized, and the oscillation circuit may stop oscillation, and when the oscillation circuit stops oscillation, the power supply voltage may be maintained in an on state to normalize the entire system.

또한, 본 발명은, 1차 트랜스포머 전류 감지 회로에서 부하 전류와 연동하는 공진 전류를 감지하여 출력하는 공진형 컨버터; 상기 공진형 컨버터로부터 출력된 신호를 입력받아, 1차 공진 전류로 인한 감지 전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 감지전압이 기준전압을 초과하는 경우 과전류 제한 상태로 동작하는 공진형 제어 I.C; 상기 과전류 제한 상태에서 보조 전원의 전압 강하를 감지하고, 발진신호를 출력하는 과전류 보호회로; 및 상기 발진신호를 입력받아 전원전압을 온/오프시키는 전원 온/오프 제어 회로를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터를 제공한다.In addition, the present invention, the primary transformer current sensing circuit for detecting the resonance current in conjunction with the load current resonant converter; A resonant control I.C which receives a signal output from the resonant converter, compares the sensed voltage due to the primary resonant current with a predetermined reference voltage and operates in an overcurrent limiting state when the sensed voltage exceeds the reference voltage; An overcurrent protection circuit for detecting a voltage drop of an auxiliary power supply in the overcurrent limiting state and outputting an oscillation signal; And an overcurrent protection circuit including a power on / off control circuit configured to receive the oscillation signal and turn on / off a power supply voltage.

바람직하게는, 상기 1차 트랜스포머 전류 감지 회로는 저항 또는 전류 트랜 스포머를 사용하여 형성될 수 있다.Preferably, the primary transformer current sensing circuit can be formed using a resistor or a current transformer.

또한, 상기 공진형 제어 I.C는, 상기 전류감지회로로부터 출력되는 신호를 입력받아 1차 공진 전류로 인한 감지 전압과 기설정된 기준전압을 비교하는 비교기와, 상기 비교기에 설정된 과전류 기준전압과 감지전압을 비교하여 감지 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 비교기로부터 출력되는 신호를 상기 제어 I.C의 인에이블 사양에 적합한 전압 레벨로 조정하는 전압조정회로, 및 상기 제어 I.C의 인에이블 단자가 활성화 되는 경우, 스위칭 주파수를 최대 주파수로 제어하고 스위치의 게이트 전압을 출력하여 과전류 제한 상태로 동작하는 보호회로를 포함할 수 있다.The resonant control IC may further include a comparator configured to receive a signal output from the current sensing circuit and compare a sensed voltage due to a primary resonant current with a preset reference voltage, and an overcurrent reference voltage and a sensed voltage set in the comparator. A voltage adjusting circuit for adjusting a signal output from the comparator to a voltage level suitable for the enable specification of the control IC when the sense voltage exceeds the reference voltage, and switching when the enable terminal of the control IC is activated. It may include a protection circuit for controlling the frequency to the maximum frequency and outputs the gate voltage of the switch to operate in the overcurrent limit state.

또한, 상기 과전류 보호회로는, 보조전원의 전압 레벨을 감지하는 보조전원감지회로, 및 상기 보조전원감지회로를 통한 전압 강하 인지시 발진신호를 출력하는 발진회로를 포함할 수 있다.The overcurrent protection circuit may include an auxiliary power supply sensing circuit for sensing a voltage level of the auxiliary power supply, and an oscillation circuit for outputting an oscillation signal when the voltage drop is sensed through the auxiliary power supply sensing circuit.

더욱 바람직하게는, 상기 발진회로는 타이머 I.C 또는 증폭기를 이용하여 형성될 수 있다.More preferably, the oscillation circuit may be formed using a timer I.C. or an amplifier.

주파수 제어 방식을 사용하여 과전류 보호 동작 시의 과전류 제한 상태가 극히 제한적이어서 반도체 부품의 전류 스트레스가 증가하여 발열 및 파손의 우려가 있는 종래 공진형 컨버터의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 종래 공진형 컨버터의 과전류 보호 특성을 보완하기 위해 기본 보호회로에 발진 회로를 추가한 Hiccup 모드 방식의 과전류 보호회로를 도입함으로써 반도체 부품의 전류 스 트레스가 온/오프 시간 비에 의해 평균적으로 감소하여 신뢰도가 향상된 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 및 그 구동방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention devised to solve the problem of the conventional resonant converter, which has a possibility of heat generation and breakage due to the excessive current limit of the semiconductor parts due to the extremely limited overcurrent limiting state during the overcurrent protection operation using the frequency control method. In order to complement the overcurrent protection characteristics of the resonant converter, the Hiccup mode overcurrent protection circuit with the oscillation circuit added to the basic protection circuit reduces the current stress of the semiconductor components on average by the on / off time ratio. There is an effect to provide a resonant converter having an improved overcurrent protection circuit and its driving method.

본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the advantages of the operability of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 3은 본 발명의 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a resonant converter having an overcurrent protection circuit of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터는 종래 공진형 컨버터를 구성하는 공진형 컨버터(100)와, 공진형 제어 I.C(200)를 포함하고, 그 밖에 Hiccup 모드 과전류 보호를 위한 과전류 보호회로(300)가 추가적으로 형성된다.Referring to FIG. 3, the resonant converter including the overcurrent protection circuit of the present invention includes a resonant converter 100 constituting a conventional resonant converter, a resonant control IC 200, and the Hiccup mode overcurrent. An overcurrent protection circuit 300 for protection is additionally formed.

상기 과전류 보호회로(300)는 보조전원의 전압 레벨을 감지하기 위한 보조전원감지회로(310)와, 타이머 I.C나 증폭기를 이용하여 구성되는 발진회로(320)를 포함할 수 있다. 상기 보조전원감지회로(310)의 출력은 상기 발진회로(320)의 입력과 연결되고, 상기 발진회로(320)는 기존 회로의 온/오프 제어 회로(400)에 연결된다.The overcurrent protection circuit 300 may include an auxiliary power detection circuit 310 for detecting a voltage level of the auxiliary power supply, and an oscillation circuit 320 configured using a timer I.C. or an amplifier. The output of the auxiliary power supply sensing circuit 310 is connected to the input of the oscillating circuit 320, the oscillating circuit 320 is connected to the on / off control circuit 400 of the existing circuit.

상기 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터의 구동 과정을 살펴보면 다음 과 같다.The driving process of the resonant converter having the overcurrent protection circuit is as follows.

먼저, 상기 공진형 컨버터(100)에서 1차 트랜스포머 전류감지회로(저항 또는 전류 트랜스포머 사용;110)에서 부하 전류와 연동하는 공진 전류를 감지하여 공진형 제어 I.C(200)의 비교기(210)에 입력한다. 부하전류가 증가하면 이에 연동되어 1차 공진 전류가 증가함으로 입력되는 신호의 전압은 상기 공진형 제어 I.C(200) 내에 구성된 비교기(210)의 기준 전압보다 높아지게 된다.First, in the resonant converter 100, a primary transformer current sensing circuit (using a resistor or a current transformer; 110) senses a resonant current linked with a load current and inputs the same to the comparator 210 of the resonant control IC 200. do. As the load current increases, the primary resonant current increases in conjunction with the load current, so that the voltage of the input signal becomes higher than the reference voltage of the comparator 210 configured in the resonant control IC 200.

상기 비교기(210)에 설정된 과전류 기준 전압과 감지 전압을 비교하여 감지 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 비교기(210)로부터 초과 신호가 출력된다. 상기 비교기(210)로부터 출력되는 신호는 전압조정회로(220)를 거쳐 상기 제어 I.C(200)의 인에이블(Enable) 사양에 적합한 전압 레벨로 조정되고, 상기 제어 I.C(200)의 인에이블 단자를 활성화시킨다. 상기 인에이블 단자가 활성화되면 보호회로(230)가 동작하여, 스위칭 주파수를 최대 주파수로 제어하고 스위치의 게이트 전압을 출력하여 과전류 제한 상태로 동작한다.The excess signal is output from the comparator 210 when the overvoltage reference voltage set in the comparator 210 is compared with the sensed voltage and the sensed voltage exceeds the reference voltage. The signal output from the comparator 210 is adjusted to a voltage level suitable for the enable specification of the control IC 200 via the voltage adjusting circuit 220, and the enable terminal of the control IC 200 is controlled. Activate it. When the enable terminal is activated, the protection circuit 230 operates to control the switching frequency to the maximum frequency and output the gate voltage of the switch to operate in the overcurrent limiting state.

상기 과전류 제한 상태에서의 보조 전원은 트랜스포머의 권선과 결합되어 출력되기 때문에 정상 상태에서의 전압보다 낮아지게 된다. 상기 보조전원감지회로(310)가 과전류 제한에 의한 보조 전원의 전압 강하를 인지하여 발진회로(320)에 신호를 보내면 상기 발진회로(320)가 동작하여 하이(High), 로(Low)를 반복하는 발진신호를 출력한다. 상기 발진회로(320)에서 출력된 발진신호는 전원 온/오프 제어 회로(400)에 전달되어 전원전압을 온/오프시킨다.The auxiliary power supply in the overcurrent limiting state is lower than the voltage in the normal state because the auxiliary power is output in combination with the winding of the transformer. When the auxiliary power detection circuit 310 sends a signal to the oscillation circuit 320 by recognizing the voltage drop of the auxiliary power supply due to the overcurrent limit, the oscillation circuit 320 is operated to repeat the high and low. Outputs an oscillation signal. The oscillation signal output from the oscillation circuit 320 is transmitted to the power on / off control circuit 400 to turn on / off the power supply voltage.

전원전압 온 상태에서는 위의 동작을 반복하게 되고, 오프 상태에서는 상기 제어 I.C(200)의 전원을 차단하여 스위치 동작을 정지시킨다. 또한 전원전압 온 상태에서 부하 전류가 정상화되면 비교기(210)의 출력을 정상화하고, 상기 제어 I.C(200)의 인에이블이 정상화되어 정상 상태의 스위치 게이트 전압이 출력되며, 이에 따라 보조전원전압이 정상화된다. 상기 보조전원전압이 정상화되면 상기 발진회로(320)에서 발진을 중지하고 전원전압제어가 온 상태를 유지하여 전체 시스템이 정상화된다.In the power supply voltage on state, the above operation is repeated, and in the off state, the switch operation is stopped by cutting off the power of the control IC 200. In addition, when the load current is normalized in the power supply voltage ON state, the output of the comparator 210 is normalized, the enable of the control IC 200 is normalized, and the switch gate voltage of the steady state is output, and thus the auxiliary power supply voltage is normalized. do. When the auxiliary power supply voltage is normalized, the oscillation circuit 320 stops oscillation and maintains the power supply voltage control state to normalize the entire system.

종래 공진형 컨버터는 주파수 제어 방식을 사용하기 때문에 과전류 보호 동작 시의 과전류 제한 상태가 극히 제한적이어서 반도체 부품의 전류 스트레스가 증가하여 발열 및 파손의 우려가 있다. 이러한 종래 공진형 컨버터의 과전류 보호 특성을 보완하기 위해 기본 보호회로에 발진 회로를 추가한 Hiccup 모드 방식의 과전류 보호회로(300)를 도입함으로써 반도체 부품의 전류 스트레스가 온/오프 시간 비에 의해 평균적으로 감소하여 신뢰도가 향상된 공진형 컨버터를 실현할 수 있다.Since the conventional resonant converter uses a frequency control scheme, the overcurrent limiting state during the overcurrent protection operation is extremely limited, resulting in an increase in current stress of the semiconductor component, which may cause heat generation and damage. In order to supplement the overcurrent protection characteristics of the conventional resonant converter, by introducing the Hiccup mode overcurrent protection circuit 300 in which an oscillation circuit is added to the basic protection circuit, the current stress of the semiconductor component is averaged by the on / off time ratio. A resonant converter with reduced reliability can be realized.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 종래 Hiccup 모드의 작동과정을 도시한 도면.1 is a view showing the operation of the conventional Hiccup mode.

도 2는 종래 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터를 도시한 도면.2 is a diagram illustrating a resonant converter having a conventional overcurrent protection circuit.

도 3은 본 발명의 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터를 도시한 도면.Figure 3 shows a resonant converter with an overcurrent protection circuit of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 공진형 컨버터 110 : 전류감지회로100: resonant converter 110: current sensing circuit

200 : 공진형 제어 I.C 210 : 비교기200: resonant control I.C 210: comparator

220 : 전압조정회로 230 : 보호회로220: voltage regulation circuit 230: protection circuit

300 : 과전류 보호회로 310 : 보조전원감지회로300: overcurrent protection circuit 310: auxiliary power supply detection circuit

320 : 발진회로 400 : 전원 온/오프 제어 회로320: oscillation circuit 400: power on / off control circuit

Claims (8)

공진형 컨버터의 1차 트랜스포머 전류 감지 회로에서 부하 전류와 연동하는 공진 전류를 감지하여 공진형 제어 I.C의 비교기에 입력되는 단계;Detecting a resonant current associated with a load current in a primary transformer current sensing circuit of the resonant converter and inputting the resonant current to a comparator of the resonant control IC; 상기 비교기에 설정된 과전류 기준 전압과 감지 전압을 비교하여 감지 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 비교기로부터 초과 신호가 출력되는 단계;Comparing an overcurrent reference voltage set to the comparator with a sensed voltage and outputting an excess signal from the comparator when the sensed voltage exceeds the reference voltage; 상기 비교기의 출력을 전압 조정 회로를 통하여 상기 제어 I.C의 인에이블 사양에 적합한 전압 레벨로 조정하고 활성화하는 단계;Adjusting and activating the output of the comparator to a voltage level suitable for the enable specification of the control I.C through a voltage regulating circuit; 상기 인에이블 단자가 활성화되면 보호회로가 동작되어, 스위칭 주파수를 최대 주파수로 제어하고 스위치의 게이트 전압을 출력하여 과전류 제한 상태로 동작하는 단계;A protection circuit is operated when the enable terminal is activated, controlling the switching frequency to a maximum frequency and outputting a gate voltage of the switch to operate in an overcurrent limiting state; 보조전원감지회로에서 상기 과전류 제한 상태에서 트랜스포머의 권선과 결합되어 전압이 강하되는 보조전원을 인지하는 단계;Recognizing an auxiliary power supply coupled to a winding of a transformer in the overcurrent limiting state in a auxiliary power supply sensing circuit to which a voltage drops; 상기 전압 강하 신호를 전달받은 발진회로에서 발진신호를 출력하는 단계; 및Outputting an oscillation signal from an oscillator circuit receiving the voltage drop signal; And 전원 온/오프 제어 회로에서 상기 발진회로로부터 출력된 신호를 입력받아 전원전압을 온/오프시키는 단계를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 구동방법.Receiving a signal output from the oscillating circuit in the power supply on / off control circuit comprising the step of turning on / off the power supply voltage. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 전원전압이 오프 상태인 경우, 상기 제어 I.C의 전원이 차단되어 스위치 동작을 정지하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 구동방법.And an overcurrent protection circuit for stopping the switch operation when the power supply of the control IC is cut off when the power supply voltage is turned off. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 전원전압 온 상태에서 부하 전류가 정상화되면,If the load current is normalized when the power supply voltage is on, 상기 비교기의 출력이 정상화되고 상기 제어 I.C의 인에이블이 정상화되어 정상 상태의 스위치 게이트 전압이 출력되는 단계와,The output of the comparator is normalized and the enable of the control I.C is normalized to output a switch gate voltage in a steady state; 상기 제어 I.C의 인에이블이 정상화되면 보조전원전압이 정상화되고, 발진회로가 발진을 중지하는 단계, 및When the enable of the control IC is normalized, the auxiliary power supply voltage is normalized, and the oscillation circuit stops oscillation; and 상기 발진회로가 발진을 중지하는 경우 전원전압이 온 상태를 유지하여 전체 시스템이 정상화되는 단계를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터 구동방법.And a step of maintaining the power supply voltage when the oscillation circuit stops oscillation, thereby normalizing the entire system. 1차 트랜스포머 전류 감지 회로에서 부하 전류와 연동하는 공진 전류를 감지하여 출력하는 공진형 컨버터;A resonant converter for detecting and outputting a resonant current linked to a load current in a primary transformer current sensing circuit; 상기 공진형 컨버터로부터 출력된 신호를 입력받아, 1차 공진 전류로 인한 감지 전압과 기설정된 기준전압을 비교하여, 감지전압이 기준전압을 초과하는 경우 과전류 제한 상태로 동작하는 공진형 제어 I.C;A resonant control I.C which receives a signal output from the resonant converter, compares the sensed voltage due to the primary resonant current with a predetermined reference voltage and operates in an overcurrent limiting state when the sensed voltage exceeds the reference voltage; 상기 과전류 제한 상태에서 보조 전원의 전압 강하를 감지하고, 발진신호를 출력하는 과전류 보호회로; 및An overcurrent protection circuit for detecting a voltage drop of an auxiliary power supply in the overcurrent limiting state and outputting an oscillation signal; And 상기 발진신호를 입력받아 전원전압을 온/오프시키는 전원 온/오프 제어 회로를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터.And an overcurrent protection circuit including a power on / off control circuit configured to receive the oscillation signal and turn on / off a power supply voltage. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 1차 트랜스포머 전류 감지 회로는 저항 또는 전류 트랜스포머를 사용하여 형성되는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터.The primary transformer current sensing circuit is a resonant converter having an overcurrent protection circuit formed using a resistor or a current transformer. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 공진형 제어 I.C는,The resonance type control IC, 상기 전류감지회로로부터 출력되는 신호를 입력받아 1차 공진 전류로 인한 감지 전압과 기설정된 기준전압을 비교하는 비교기와,A comparator that receives a signal output from the current sensing circuit and compares a sensed voltage caused by a first resonance current with a preset reference voltage; 상기 비교기에 설정된 과전류 기준전압과 감지전압을 비교하여 감지 전압이 기준 전압을 초과하는 경우 상기 비교기로부터 출력되는 신호를 상기 제어 I.C의 인에이블 사양에 적합한 전압 레벨로 조정하는 전압조정회로, 및A voltage adjusting circuit for comparing an overcurrent reference voltage set to the comparator with a sensed voltage and adjusting a signal output from the comparator to a voltage level suitable for the enable specification of the control I.C when the sensed voltage exceeds the reference voltage; 상기 제어 I.C의 인에이블 단자가 활성화 되는 경우, 스위칭 주파수를 최대 주파수로 제어하고 스위치의 게이트 전압을 출력하여 과전류 제한 상태로 동작하는 보호회로를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터.And a protection circuit configured to control the switching frequency to a maximum frequency and output a gate voltage of the switch to operate in an overcurrent limiting state when the enable terminal of the control IC is activated. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 과전류 보호회로는,The overcurrent protection circuit, 보조전원의 전압 레벨을 감지하는 보조전원감지회로, 및An auxiliary power detection circuit for detecting a voltage level of the auxiliary power supply, and 상기 보조전원감지회로를 통한 전압 강하 인지시 발진신호를 출력하는 발진회로를 포함하는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터.And a resonant circuit including an oscillation circuit for outputting an oscillation signal when the voltage drop is sensed through the auxiliary power supply sensing circuit. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 발진회로는 타이머 I.C 또는 증폭기를 이용하여 형성되는 과전류 보호회로를 구비한 공진형 컨버터.The oscillation circuit is a resonant converter having an overcurrent protection circuit formed by using a timer IC or amplifier.
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