KR20130083601A - 과전압 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 전원 장치 - Google Patents

과전압 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 전원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과전압 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 전원 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치는, 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부; 상기 DC/DC 컨버터부로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부; 상기 구동부의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부; 상기 피드백 회로부로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부; 및 상기 정류부의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높으면, 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인을 접지로 연결하는 보호 회로부를 포함할 수 있다.

Description

과전압 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 전원 장치{SWITCHED MODE POWER SUPPLY HAVING A FUNCTION OF OVERVOLTAGE PROTECTION}
본 발명은, 휴대폰 등의 전자 장치 또는 전자 제품에 적용될 수 있으며, 순간적인 높은 전압 입력시 전압 스트레스를 줄일 수 있어서 회로 또는 소자를 보호할 수 있는 과전압 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 전원 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스위칭 모드 전원 장치(SWITCHED MODE POWER SUPPLY)는, 스위칭 방식으로 DC/DC 변환을 수행하여 원하는 출력전압을 공급하는 전원 장치이다.
이러한 스위칭 모드 전원 장치는, 부하의 변동에 따라 출력전압을 적절히 조절하기 위해서 출력전압을 검출하여 피드백 받을 수 있다.
이와 같은 종래 스위칭 모드 전원 장치가, 전원 불안 환경의 시스템에 적용되는 경우에는, 정류부의 내부 커패시터의 내압을 상향 조정하는 방식을 사용하여, 순간적으로 높은 전압이 입력되더라도 상기 내부 커패시터가 방폭되는 것을 방지할 수 있다.
그러나, 종래의 스위칭 모드 전원 장치에서, 순간적으로 높은 전압이 입력되는 경우에는, 내압을 상향 조정된 내부 커패시터는 손상받지 않을 수 있으나, 상기 내부 커패시터의 내압 상승으로, PWM 제어부에 포함된 파워 스위치(예, MOSFET)의 드레인-소스 전압(Vds)은 더욱 상승하게 되어, 파워 스위치(MOSFET)의 전압 스트레스는 더욱 증가되는 문제점이 있다.
따라서, PWM 제어부의 파워 스위치가 받는 전압 스트레스를 줄일 수 있는 적절한 방안이 모색되어야 한다.
하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 엘시디 백라이트 인버터에 관한 것으로, PWM 제어부의 파워 스위치가 받는 전압 스트레스를 줄일 수 있는 사항을 개시하고 있지 않다.
공개번호 제10-1999-0059616호
본 발명의 과제은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 휴대폰 등의 전자 장치 또는 전자 제품에 적용될 수 있으며, 순간적인 높은 전압 입력시 전압 스트레스를 줄일 수 있어서 회로 또는 소자를 보호할 수 있는 과전압 보호 기능을 갖는 스위칭 모드 전원 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 본 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부; 상기 DC/DC 컨버터부로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부; 상기 구동부의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부; 상기 피드백 회로부로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부; 및 상기 정류부의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높으면, 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인을 접지로 연결하는 보호 회로부를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치를 제안한다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에서, 상기 DC/DC 컨버터부는, 상기 정류부로부터의 직류 전압을 제공받는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적 유도결합을 형성하는 2차 코일을 갖는 플라이백 트랜스포머를 포함할 수 있다.
상기 PWM 제어부는, 상기 플라이백 트랜스포머의 1차 코일과 접지 사이에 연결된 파워 스위치를 포함할 수 있다.
상기 보호 회로부는, 상기 정류부의 출력단에 연결된 제1 접속노드와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드에서 전압을 검출하는 검출 회로부; 상기 검출 회로부로부터의 검출전압과 사전에 설정된 기준전압을 비교하는 비교 회로부; 및 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인에 포함된 피드백노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 비교 회로부의 비교 결과 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치 회로부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위치 회로부는, 상기 피드백노드에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자와 상기 스위치 회로부로부터의 비교 결과 신호를 제공받는 제3 단자를 갖고, 상기 비교 결과 신호가 하이레벨의 신호일 때 스위칭 온되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부; 상기 DC/DC 컨버터부로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부; 상기 구동부의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부; 상기 피드백 회로부로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부; 및 상기 정류부의 출력전압에 따라, 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인을 스위칭하는 보호 회로부를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치를 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에서, 상기 DC/DC 컨버터부는, 상기 정류부로부터의 직류 전압을 제공받는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적 유도결합을 형성하는 2차 코일을 갖는 플라이백 트랜스포머를 포함할 수 있다.
상기 PWM 제어부는, 상기 플라이백 트랜스포머의 1차 코일과 접지 사이에 연결된 파워 스위치를 포함할 수 있다.
상기 보호 회로부는, 상기 정류부의 출력단에 연결된 제1 접속노드와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드에서 전압을 검출하는 검출 회로부; 상기 검출 회로부로부터의 검출전압과 사전에 설정된 기준전압을 비교하는 비교 회로부; 및 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인에 형성되어, 상기 비교 회로부의 비교 결과 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치 회로부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스위치 회로부는, 상기 피드백 회로부에 연결된 제1 단자와, 상기 PWM 제어부에 연결된 제2 단자와, 상기 스위치 회로부로부터의 비교 결과 신호를 제공받는 제3 단자를 갖고, 상기 비교 결과 신호가 하이레벨의 신호일 때 스위칭 온되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 휴대폰 등의 전자 장치 또는 전자 제품에 적용될 수 있으며, 순간적인 높은 전압 입력시 전압 스트레스를 줄일 수 있어서 회로 또는 소자를 보호할 수 있다.
즉, 플라이백(Fly-back) 컨버터 방식중 전원 불안 지역에서 순간적으로 입력 전원이 300Vac 이상 입력시, 머지(Merge) 형태의 PWM IC의 파워 스위치(MOSFET) 또는 분리 형태의 파워 스위치(MOSFET)의 드레인-소스 전압(Vds) 초과로 발생하는 불량을 사전에 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보호 회로부의 회로도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 블록도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보호 회로부의 회로도.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치는, 교류 전압을 정류하는 정류부(100)와, 상기 정류부(100)로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부(200)와, 상기 DC/DC 컨버터부(200)로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부(300)와, 상기 구동부(300)의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부(400)와, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부(500)와, 상기 정류부(100)의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높으면, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 접지로 연결하는 보호 회로부(600)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 정류부(100)는 교류 전압을 정류하여 상기 DC/DC 컨버터부(200)에 제공할 수 있다.
일 예로, 상기 정류부(100)는 정류한 전압을 더욱 안정화시키기 위해서 출력단에 직류 링크용 커패시터를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 정류부(100)는 교류 전압을 정류한 후에 상기 커패시터에 의해 안정화 된 직류 전압을 상기 DC/DC 컨버터부(200)에 제공될 수 있다.
상기 DC/DC 컨버터부(200)는, 상기 정류부(100)로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하여 상기 구동부(300)에 제공할 수 있다.
여기서, 상기 DC/DC 컨버터부(200)는, 절연 트랜스 타입의 DC/DC 컨버터나 비절연 타입의 DC/DC 컨버터가 적용될 수 있다.
일 예로, 상기 DC/DC 컨버터부(200)가, 절연 트랜스 타입인 경우에는, 상기 정류부(100)로부터의 직류 전압을 제공받는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적 유도결합을 형성하는 2차 코일을 갖는 플라이백 트랜스포머를 포함할 수 있다.
상기 구동부(300)는, 상기 DC/DC 컨버터부(200)로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 구동부(300)는 적용되는 부하에 적절한 구동 전원을 공급할 수 있도록 DC/DC 컨버터나 DC/AC 인버터 등을 포함할 수 있고, 또는 간단히 정류회로나 필터를 포함할 수도 있다.
상기 피드백 회로부(400)는, 상기 구동부(300)의 구동전원을 검출하여 검출 전압을 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 피드백 회로부(400)는, 상기 구동부(300)의 출력단에 연결된 출력 노드(No)에서 구동전압을 검출할 수 있다.
이때, 상기 피드백 회로부(400)는, 상기 DC/DC 컨버터부(200)가 절연 트랜스 타입의 DC/DC 컨버터일 경우에는, 1차 코일 파트와 2차 코일 파트를 서로 절연시킴과 동시에, 검출 신호를 전달하기 위해 포토 커플러를 포함할 수 있다.
상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 PWM 방식으로 제어한다.
즉, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호가 사전에 설정된 최저 기준 전압(예, 1.8V) 이상으로 입력되는 경우에는, 상기 검출 신호에 기초해서, 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 사전에 설정된 PWM 방식으로 제어할 수 있다.
일 예로, 상기 DC/DC 컨버터부(200)가 상기와 같이 플라이백 트랜스포머를 포함하는 경우에는, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 플라이백 트랜스포머의 1차 코일과 접지 사이에 연결된 파워 스위치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 파워 스위치는 MOS-FET로 이루어질 수 있으며, 상기 파워 스위치가 PWM 신호에 따라 동작함에 따라, 상기 플라이백 트랜스포머에서의 1차 코일에서 2차 코일로 전달되는 에너지가 조절되는 과정을 통해서 전압 변환이 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 보호 회로부(600)는, 상기 정류부(100)의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높으면 비정상적인 상태로써, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 접지로 연결할 수 있다.
이때, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호가 사전에 설정된 최저 기준 전압(예, 1.8V) 이하로 입력되게 되어 셧다운(shutdown)될 수 있다.
이와 달리, 상기 보호 회로부(600)는, 상기 정류부(100)의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높지 않으면, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 접지시키지 않는다.
이때에는, 전술한 바와 같이, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호가 사전에 설정된 최저 기준 전압(예, 1.8V) 이상으로 입력되므로, 상기 검출 신호에 기초해서, 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보호 회로부의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 보호 회로부(600)는, 상기 정류부(100)의 출력단에 연결된 제1 접속노드(N1)와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(R61,R62,R63)을 포함하고, 상기 복수의 저항간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드(Nd)에서 전압을 검출하는 검출 회로부(610)와, 상기 검출 회로부(610)로부터의 검출전압(Vd)과 사전에 설정된 기준전압(Vref)을 비교하는 비교 회로부(620)와, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인에 포함된 피드백노드(Nfb)와 접지 사이에 형성되어, 상기 비교 회로부(620)의 비교 결과 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치 회로부(630)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 검출 회로부(610)는, 상기 복수의 저항(R61,R62,R63)간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드(Nd)에서 전압을 검출하여 비교 회로부(620)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 3개의 제1,제2 및 제3 저항(R61,R62,R63)을 포함하는 경우, 상기 제2 및 제3 저항(R62,R63)간의 검출노드(Nd)에서 전압을 검출할 수 있다.
상기 비교 회로부(620)는, 상기 검출 회로부(610)로부터의 검출전압(Vd)과 사전에 설정된 기준전압(Vref)을 비교할 수 있다.
예를 들어, 상기 비교 회로부(620)는, 상기 검출 회로부(610)로부터의 검출전압(Vd)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 기준전압(Vref)을 입력받는 반전 입력단과, 상기 검출전압(Vd)과 기준전압(Vref)과의 비교결과에 따른 비교 결과 신호(Scom)를 제공하는 출력단을 갖는 비교기(com)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 비교 회로부(620)는, 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면 하이레벨을 갖는 비교 결과 신호(Scom)를 제공할 수 있고, 아니면 로우레벨을 갖는 비교 결과 신호(Scom)를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 스위치 회로부(630)는, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인에 포함된 피드백노드(Nfb)와 접지 사이에 형성되어, 상기 비교 회로부(620)의 비교결과에 따른 비교 결과 신호(Scom)에 따라 스위칭 동작할 수 있다.
일 구현 예로, 상기 스위치 회로부(630)는, 상기 피드백노드(Nfb)에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자와 상기 스위치 회로부(630)로부터의 비교 결과 신호를 제공받는 제3 단자를 갖고, 상기 비교 결과 신호가 하이레벨의 신호일 때 스위칭 온되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 비교 결과 신호(Scom)가 하이레벨의 신호이면 상기 스위치 회로부(630)는 스위칭 온되어 상기 피드백노드(Nfb)와 접지를 연결시킬 수 있고, 이와 달리, 상기 비교 결과 신호(Scom)가 로우레벨의 신호이면 상기 스위치 회로부(630)는 스위칭 오프되어 상기 피드백노드(Nfb)와 접지를 분리시킬 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치는, 교류 전압을 정류하는 정류부(100)와, 상기 정류부(100)로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부(200)와, 상기 DC/DC 컨버터부(200)로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부(300)와, 상기 구동부(300)의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부(400)와, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부(500)와, 상기 정류부(100)의 출력전압에 따라, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 스위칭하는 보호 회로부(600)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 정류부(100)는 교류 전압을 정류하여 상기 DC/DC 컨버터부(200)에 제공할 수 있다.
일예로, 상기 정류부(100)는 정류한 전압을 더욱 안정화시키기 위해서 출력단에 직류 링크용 커패시터를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 정류부(100)는 교류 전압을 정류한 후에 상기 커패시터에 의해 안정화되어 상기 DC/DC 컨버터부(200)에 제공될 수 있다.
상기 DC/DC 컨버터부(200)는, 상기 정류부(100)로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하여 상기 구동부(300)에 제공할 수 있다.
여기서, 상기 DC/DC 컨버터부(200)는, 절연 트랜스 타입의 DC/DC 컨버터나 비절연 타입의 DC/DC 컨버터가 적용될 수 있다.
일 예로, 상기 DC/DC 컨버터부(200)는, 절연 트랜스 타입인 경우에는, 상기 정류부(100)로부터의 직류 전압을 제공받는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적 유도결합을 형성하는 2차 코일을 갖는 플라이백 트랜스포머를 포함할 수 있다.
상기 구동부(300)는, 상기 DC/DC 컨버터부(200)로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성한다.
여기서, 상기 구동부(300)는 적용되는 부하에 적절한 구동 전원을 공급할 수 있도록 DC/DC 컨버터나 DC/AC 인버터 등을 포함할 수 있고, 또는 간단히 정류회로나 필터를 포함할 수도 있다.
상기 피드백 회로부(400)는, 상기 구동부(300)의 구동전원을 검출하여 검출 전압을 제공할 수 있다. 일 예로, 상기 피드백 회로부(400)는, 상기 구동부(300)의 출력단에 연결된 출력 노드(No)에서 구동전압을 검출할 수 있다.
이때, 상기 피드백 회로부(400)는, 상기 DC/DC 컨버터부(200)가 절연 트랜스 타입의 DC/DC 컨버터일 경우에는, 1차 코일 파트와 2차 코일 파트를 절연시키기 위해서, 포토 커플러를 포함할 수 있다.
상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 PWM 방식으로 제어한다.
즉, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호가 사전에 설정된 최저 기준 전압(예, 1.8V) 이상으로 입력되는 경우에는, 상기 검출 신호에 기초해서, 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 사전에 설정된 PWM 방식으로 제어할 수 있다.
일 예로, 상기 DC/DC 컨버터부(200)가 상기와 같이 플라이백 트랜스포머를 포함하는 경우에는, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 플라이백 트랜스포머의 1차 코일과 접지 사이에 연결된 파워 스위치를 포함할 수 있다.
여기서 상기 파워 스위치는 MOS-FET로 이루어질 수 있으며, 상기 파워 스위치가 PWM 신호에 따라 동작함에 따라, 상기 플라이백 트랜스포머에서의 1차 코일에서 2차 코일로 전달되는 에너지가 조절되는 과정을 통해서 전압 변환이 이루어진다.
그리고, 상기 보호 회로부(600)는, 상기 정류부(100)의 출력전압에 따라, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 스위칭할 수 있다.
일 예로, 상기 정류부(100)의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높으면 비정상적인 상태로써, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 스위칭 오프시킬 수 있다.
이때, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 라인의 오프로 인하여, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호가 사전에 설정된 최저 기준 전압(예, 1.8V) 이하로 입력되게 되어 셧다운(shutdown)될 수 있다.
이와 달리, 상기 보호 회로부(600)는, 상기 정류부(100)의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높지 않으면, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인을 스위칭 온시킬 수 있다.
이때에는, 전술한 바와 같이, 상기 PWM 제어부(500)는, 상기 피드백 회로부(400)로부터의 검출신호가 사전에 설정된 최저 기준 전압(예, 1.8V) 이상으로 입력되므로, 상기 검출 신호에 기초해서, 상기 DC/DC 컨버터부(200)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보호 회로부의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 상기 보호 회로부(600)는, 상기 정류부(100)의 출력단에 연결된 제1 접속노드(N1)와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(R61,R62,R63)을 포함하고, 상기 복수의 저항간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드(Nd)에서 전압을 검출하는 검출 회로부(610)와, 상기 검출 회로부(610)로부터의 검출전압(Vd)과 사전에 설정된 기준전압(Vref)을 비교하는 비교 회로부(620)와, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인에 형성되어, 상기 비교 회로부(620)의 비교 결과 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치 회로부(630)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 검출 회로부(610)에서는, 상기 복수의 저항(R61,R62,R63)간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드(Nd)에서 전압을 검출하여 비교 회로부(620)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 3개의 제1,제2 및 제3 저항(R61,R62,R63)을 포함하는 경우, 상기 제2 및 제3 저항(R62,R63)간의 검출노드(Nd)에서 전압을 검출할 수 있다.
즉, 상기 제1 접속노드(N1)에 연결되어 있는 제1,제2 및 제3 저항(R61,R62,R63)은 전압 분배 저항이고, 상기 검출노드(Nd)에서의 검출전압(Vd)은 하기 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Vd = ( R63/ (R61 + R62 + R63) ) * VN1
상기 비교 회로부(620)는, 상기 검출 회로부(610)로부터의 검출전압(Vd)과 사전에 설정된 기준전압(Vref)을 비교할 수 있다.
예를 들어, 상기 비교 회로부(620)는, 상기 검출 회로부(610)로부터의 검출전압(Vd)을 입력받는 비반전 입력단과, 상기 기준전압(Vref)을 입력받는 반전 입력단과, 상기 검출전압(Vd)과 기준전압(Vref)과의 비교결과에 따른 비교 결과 신호(Scom)를 제공하는 출력단을 갖는 비교기(com)를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 비교 회로부(620)는, 상기 검출전압(Vd)이 상기 기준전압(Vref)보다 높으면 하이레벨을 갖는 비교 결과 신호(Scom)를 제공할 수 있고, 아니면 로우레벨을 갖는 비교 결과 신호(Scom)를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 스위치 회로부(630)는, 상기 PWM 제어부(500)와 피드백 회로부(400)간의 피드백 라인에 형성되어, 상기 비교 회로부(620)의 비교 결과 신호(Scom)에 따라 스위칭 동작할 수 있다.
일 구현 예로, 상기 스위치 회로부(630)는, 상기 피드백 회로부(400)에 연결된 제1 단자와, 상기 PWM 제어부(500)에 연결된 제2 단자와, 상기 스위치 회로부(630)로부터의 비교 결과 신호를 제공받는 제3 단자를 갖고, 상기 비교 결과 신호가 하이레벨의 신호일 때 스위칭 온되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 비교 결과 신호(Scom)가 하이레벨의 신호이면 상기 스위치 회로부(630)는 스위칭 온되어 상기 피드백 라인을 연결되어 상기 피드백 회로부(400)의 검출 전압이 상기 PWM 제어부(500)에 전달될 수 있다.
이와 달리, 상기 비교 결과 신호(Scom)가 로우레벨의 신호이면 상기 스위치 회로부(630)는 스위칭 오프되어 상기 피드백 라인이 분리되어 상기 피드백 회로부(400)의 검출 전압이 상기 PWM 제어부(500)에 전달되지 않을 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에서는, 전원 불안 지역에서 입력 전압이 300Vac이상 입력 될 경우, 직류 링크(DC Link) 전압을 이용하여, PWM IC의 피드백(FeedBack) 단자의 전압을 접지레벨(GND Level) 또는 PWM IC의 내부 발진기의 레벨 이하로 낮춤으로써, PWM IC의 동작을 멈추게 하는 방식이다.
이에 따르면, 플라이백(FlyBack) 방식에서 PWM IC의 동작을 멈춤으로써 2차 반사 전압이 없으므로 300Vac 전압 이상에서도 MOSFET의 Vds전압 마진(margin)을 충분히 확보할 수 있다. 결국, 병합(Merge) 형태의 PWM IC의 파워 스위치인 MOSFET 및 분리 형태의 MOSFET를 보호할 수 있다.
100: 정류부
200: DC/DC 컨버터부
300: 구동부
400: 피드백 회로부
500: PWM 제어부
600: 보호 회로부
610: 검출 회로부
620: 비교 회로부
630: 스위치 회로부

Claims (10)

  1. 교류 전압을 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부;
    상기 DC/DC 컨버터부로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부;
    상기 구동부의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부;
    상기 피드백 회로부로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부; 및
    상기 정류부의 출력 전압이 사전에 설정된 전압보다 높으면, 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인을 접지로 연결하는 보호 회로부
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터부는,
    상기 정류부로부터의 직류 전압을 제공받는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적 유도결합을 형성하는 2차 코일을 갖는 플라이백 트랜스포머를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 PWM 제어부는,
    상기 플라이백 트랜스포머의 1차 코일과 접지 사이에 연결된 파워 스위치를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호 회로부는,
    상기 정류부의 출력단에 연결된 제1 접속노드와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드에서 전압을 검출하는 검출 회로부;
    상기 검출 회로부로부터의 검출전압과 사전에 설정된 기준전압을 비교하는 비교 회로부; 및
    상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인에 포함된 피드백노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 비교 회로부의 비교 결과 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치 회로부
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 피드백노드에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자와 상기 스위치 회로부로부터의 비교 결과 신호를 제공받는 제3 단자를 갖고, 상기 비교 결과 신호가 하이레벨의 신호일 때 스위칭 온되는 스위칭 소자
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  6. 교류 전압을 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터의 직류 전압을, PWM 제어에 따른 직류 전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터부;
    상기 DC/DC 컨버터부로부터의 직류 전압에 따라 사전에 설정된 구동 전원을 생성하는 구동부;
    상기 구동부의 구동전원을 검출하는 피드백 회로부;
    상기 피드백 회로부로부터의 검출신호에 기초해서 상기 DC/DC 컨버터부를 PWM 방식으로 제어하는 PWM 제어부; 및
    상기 정류부의 출력전압에 따라, 상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인을 스위칭하는 보호 회로부
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터부는,
    상기 정류부로부터의 직류 전압을 제공받는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적 유도결합을 형성하는 2차 코일을 갖는 플라이백 트랜스포머를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 PWM 제어부는,
    상기 플라이백 트랜스포머의 1차 코일과 접지 사이에 연결된 파워 스위치를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 보호 회로부는,
    상기 정류부의 출력단에 연결된 제1 접속노드와 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항간 접속노드중 사전에 설정된 검출노드에서 전압을 검출하는 검출 회로부;
    상기 검출 회로부로부터의 검출전압과 사전에 설정된 기준전압을 비교하는 비교 회로부; 및
    상기 PWM 제어부와 피드백 회로부간의 피드백 라인에 형성되어, 상기 비교 회로부의 비교 결과 신호에 따라 스위칭 동작하는 스위치 회로부
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 피드백 회로부에 연결된 제1 단자와, 상기 PWM 제어부에 연결된 제2 단자와, 상기 스위치 회로부로부터의 비교 결과 신호를 제공받는 제3 단자를 갖고, 상기 비교 결과 신호가 하이레벨의 신호일 때 스위칭 온되는 스위칭 소자
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160002181A (ko) * 2014-06-30 2016-01-07 현대자동차주식회사 전력변환시스템의 제어장치 및 제어방법

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