KR20110011823A - 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저전압의 교류입력으로부터 전원회로를 보호하기 위한 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치에 관한 것으로, 외부로부터 교류전원을 입력받아 교류전원에 포함된 노이즈를 제거하는 라인필터와, 상기 라인필터로부터 입력된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 정류회로부와, 상기 라인필터와 정류회로부 사이에 설치되고, 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 라인필터의 출력라인을 개폐하는 스위칭수단, 및 상기 정류회로부로부터 출력되는 전압을 검출하고, 검출된 전압이 미리 설정된 기준전압보다 낮을 경우 상기 스위칭수단을 오프시켜 전원회로를 차단 제어하는 저전압방지부를 포함한다.

전원회로, 교류, 정격전압, 저전압, 검출, 차단

Description

저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치{POWER SUPPLY APPARATUS WITH LOW VOLTAGE PROTECTION CIRCUIT}

본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 특히 저전압의 교류입력으로부터 전원회로를 보호하기 위한 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치에 관한 것이다.

전원공급장치는 제품에서 필요로 하는 전압을 적절히 공급해주는 역할을 수행하는 데, 이에 관련된 기술로 선형 전원(Linear Power Supply) 방식보다는 소형, 경량이면서 효율이 높은 SMPS(Switched Mode Power Supply) 방식이 널리 사용되고 있다.

일반적으로 SMPS는 반도체 스위치 소자와 반도체 집적회로, 커패시터, 인덕터 등으로 구성된 부성저항 특성 입력 기기이다. 부성저항 입력특성을 가지므로 입력전압이 증가하면 입력전류가 감소하고 입력전압이 감소하면 입력전류가 증가한다.

즉, 입력전압이 높을 때는 각 소자들의 전압 스트레스가 증가하고, 입력전압 이 낮아지면 각 소자들의 전류 스트레스가 증가되어 입력전압이 전압 허용범위 상한치 이상으로 증가하거나 입력전압 허용범위 하한치 이하로 감소하는 경우 부품이 손상되는 원인이 되고 있다. 따라서 입력전압 변동에 따른 기기의 파손을 막기 위해 입력전압 허용범위 이내에서만 동작되도록 하기 위한 보호회로가 반드시 필요해진다.

본 발명은 교류 입력전압이 정격전압보다 낮은 전압이 입력될 경우 전원회로를 차단하여 부품의 손상을 방지하는 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치는, 외부로부터 교류전원을 입력받아 교류전원에 포함된 노이즈를 제거하는 라인필터; 상기 라인필터로부터 입력된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 정 류회로부; 상기 라인필터와 정류회로부 사이에 설치되고, 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 라인필터의 출력라인을 개폐하는 스위칭수단; 및 상기 정류회로부로부터 출력되는 전압을 검출하고, 검출된 전압이 미리 설정된 기준전압보다 낮을 경우 상기 스위칭수단을 오프시켜 전원회로를 차단 제어하는 저전압방지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 저전압방지부는, 상기 정류회로부의 출력단과 저전위 사이에 직렬로 연결되어 출력단의 전압을 분배하여 일정전압으로 강하시키는 전압강하부; 상기 전압강하부의 검출노드에 걸리는 전압에 따라 전류통로를 개폐하는 전류개폐수단; 및 상기 전류개폐수단을 통해 인가되는 신호에 따라 스위칭되어 상기 스위칭수단으로 공급되는 제어신호를 조절하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 교류 입력전압이 정격전압보다 낮은 전압이 입력될 경우 전원회로를 차단하여 전원회로를 보호함과 아울러 부품의 손상이나 오동작을 방지하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치를 나타낸 도면으로서, 전원공급장치(1)는 제1 라인필터(10), 스위칭수단(30), 제2 라인필터(50), 정류회로부(70) 및 저전압방지부(90)를 포함하여 이루어져 있다.

제1 라인필터(10)는 외부로부터 상용 교류전원을 입력받아 교류전원에 포함된 노이즈를 L,C 공진 작용에 의해 제거하여 출력한다.

스위칭수단(30)은 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 제1 라인필터(10)의 출력라인을 개폐하는 릴레이로 구성될 수 있다.

제2 라인필터(50)는 상기 스위칭수단(30)을 통해 입력되는 교류전원의 노이즈를 제거함과 아울러 내부에서 발생된 고주파 노이즈가 입력라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.

정류회로부(70)는 제2 라인필터(50)로부터 입력된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하여 출력하는 브릿지 다이오드와 평활용 커패시터를 포함한다.

저전압방지부(90)는 상기 정류회로부(70)로부터 출력되는 전압을 검출하고, 검출된 전압이 미리 설정된 기준전압보다 높을 경우 스위칭수단(30)을 온시키고 검출된 전압이 기준전압보다 낮을 경우 스위칭수단(30)을 오프시켜 저전원이 전원회로로 공급되는 것을 차단하게 된다.

상기 저전압방지부(90)는 전압강하부(91)와 전류개폐수단(93) 및 스위칭부(95)를 포함하여 구성된다.

상기 전압강하부(91)는 정류회로부(70)의 출력단(Vout)과 저전위(Vss) 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(R1~R4)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 저항(R1~R4)은 정류회로부(70)의 출력단의 전압(Vout)을 분배하여 일정전압 이하로 강하시키게 되며, 정류회로부(70)에서 정격전압이 출력될 경우와 저전압이 출력될 경우는 검출노드(Nd1)와 저전위(Vss) 사이에 걸리는 전압, 즉 제4 저항(R4)에 걸리는 전압(V_Nd1)은 다르다. 전압강하부(91)는 실시예에서 4개의 저항(R1~R4)을 사용하였지만 필요에 따라 증감이 가능함은 당연하다.

전류개폐수단(93)은 상기 전압강하부(91)의 검출노드(Nd1)에 걸리는 전압(V_Nd1)에 따라 전류통로를 개폐하는 것으로, 예컨대 제너다이오드(ZD1)가 사용될 수 있다. 즉, 제너다이오드(ZD1)는 검출노드(Nd1)에 일정전압 이상이 걸려야 도통되며, 검출노드(Nd1)에 일정전압 이하가 걸릴 경우 오프된다. 따라서, 상기 정류회로부(70)를 통해 저전압이 출력될 경우에는 전압강하부(91)의 검출노드(Nd1)에 제너다이오드(ZD1)를 오프시키는 전압이 인가되도록 하고, 정류회로부(70)를 통해 정격전압이 출력될 경우에는 전압강하부(91)의 검출노드(Nd1)에 제너다이오드(ZD1)를 온시키는 전압이 걸리도록 각 저항(R1~R4)값을 설정하면 된다.

스위칭부(95)는 전류개폐수단(93)을 통해 인가되는 신호에 따라 스위칭되어 상기 스위칭수단(30)으로 공급되는 제어신호를 조절하게 된다.

상기 스위칭부(95)는, 고전위(Vcc)와 저전위(Vss) 사이에 전류통로가 연결되어 상기 전류개폐수단(93)을 통해 인가된 신호에 따라 스위칭되는 제1 트랜지스터(Q1)와, 상기 고전위와 저전위 사이에 전류통로가 연결되어 상기 제1 트랜지스 터(Q1)의 출력단(컬렉터)을 통해 인가된 신호에 따라 스위칭되어 상기 스위칭수단(30)으로 스위칭 제어신호를 출력하는 제2 트랜지스터(Q2)를 포함한다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2)는 캐스케이드(Cascade) 방식으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 전원공급장치(1)의 동작 과정을 도 2의 파형도를 참조하여 살펴본다.

먼저, 입력 교류전원이 정격전압이 인가될 경우에는 정류회로부(70)를 통해 정류된 전압(Vout)은 전압강하부(91)의 각 분압저항(R1~R4)에 의해 강하되어 일정전압(V_Nd1)이 검출노드(Nd1)를 통해 제너다이오드(ZD1)에 인가된다.

이에 따라 제1 트랜지스터(Q1)는 제너다이오드(ZD1)를 통해 인가된 전압(V_Nd1)에 따라 턴온되어 전원(Vcc)은 제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터를 통해 이미터로 흐르게 된다. 이에 따라 제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 저전위로 풀다운되고 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스에 저전압이 인가되어 턴오프된다.

따라서, 제2 트랜지스터(Q2)는 베이스에 바이어스가 걸리지 않아 턴오프되고 전원(Vcc)은 저항(R7)을 통해 스위칭수단(30)의 릴레이로 흘러 전원라인을 연결하게 된다. 이와 같이 정상적인 교류전원이 입력될 경우 스위칭수단(30)은 온되어 정상적으로 전류가 흐르게 된다.

한편, 입력 교류전원이 정격전압보다 낮은 저전압이 인가될 경우에는 정류회로부(70)를 통해 정류된 전압(Vout)은 전압강하부(91)의 각 분압저항(R1~R4)에 의해 강하되어 일정전압(V_Nd1)이 검출노드(Nd1)에 걸리게 된다. 하지만, 상기 검출 노드(Nd1)에 걸리는 전압은 저전압이므로 제너다이오드(ZD1)를 통해 전류가 흐르지 못하여 제1 트랜지스터(Q1)는 턴오프된다.

이에 따라 전원(Vcc)은 제5 저항(R5)과 제6 저항(R6)을 통해 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스로 인가되고, 제2 트랜지스터(Q2)는 인가된 전압에 따라 턴온되어 전원은 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터를 통해 이미터로 흐르게 된다.

따라서, 제2 트랜지스터(Q2)의 콜렉터는 저전위로 풀다운되고 스위칭수단(30)의 릴레이로 전류가 흐르지 않아 스위칭수단(30)은 턴오프된다. 이와 같이 정격전압보다 낮은 저전압이 입력될 경우 스위칭수단(30)이 오프되어 전원회로로 공급되는 전류를 차단하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 입력전압이 정격전압보다 낮은 저전압일 경우에 전원회로를 차단하여 전원회로를 보호함과 아울러 부품의 손상이나 오동작을 방지할 수 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치를 나타낸 회로도이다.

도 2는 도 1의 저전압 차단회로의 동작시에 나타나는 파형도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 제1 라인필터 30: 스위칭수단

50: 제2 라인필터 70: 정류회로부

90: 저전압방지부 91: 전압강하부

93: 전류개폐수단 95: 스위칭부

Claims (7)

1. 외부로부터 교류전원을 입력받아 교류전원에 포함된 노이즈를 제거하는 라인필터;

   상기 라인필터로부터 입력된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 정류회로부;

   상기 라인필터와 정류회로부 사이에 설치되고, 외부 제어신호에 따라 스위칭되어 라인필터의 출력라인을 개폐하는 스위칭수단; 및

   상기 정류회로부로부터 출력되는 전압을 검출하고, 검출된 전압이 미리 설정된 기준전압보다 낮을 경우 상기 스위칭수단을 오프시켜 전원회로를 차단 제어하는 저전압방지부;를 포함하는 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 저전압방지부는

   상기 정류회로부의 출력단과 저전위 사이에 직렬로 연결되어 출력단의 전압을 분배하여 일정전압으로 강하시키는 전압강하부;

   상기 전압강하부의 검출노드에 걸리는 전압에 따라 전류통로를 개폐하는 전류개폐수단; 및

   상기 전류개폐수단을 통해 인가되는 신호에 따라 스위칭되어 상기 스위칭수단으로 공급되는 제어신호를 조절하는 스위칭부;를 포함하는 저전압 차단회로를 갖 는 전원공급장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭부는

   고전위와 저전위 사이에 전류통로가 연결되어 상기 전류개폐수단을 통해 인가된 신호에 따라 스위칭되는 제1 트랜지스터; 및 상기 고전위와 저전위 사이에 전류통로가 연결되어 상기 제1 트랜지스터를 통해 인가된 신호에 따라 스위칭되어 상기 스위칭수단으로 스위칭 제어신호를 출력하는 제2 트랜지스터;를 포함하는 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1 트랜지스터와 제2 트랜지스터는 캐스케이드(Cascade) 방식으로 구성된 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 전압강하부는 정류회로부의 출력단과 저전위 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 전류개폐수단은 상기 전압강하부의 검출노드에 일정전압 이상이 걸려야 도통되는 제너다이오드를 포함하는 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 스위칭수단은 릴레이를 포함하는 저전압 차단회로를 갖는 전원공급장치.

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