KR20140056993A - 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치 - Google Patents

과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치 Download PDF

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Abstract

실시 예에 따른 과전압 보호 회로는, 복수의 저항을 포함하며, 기설정된 비율로 입력되는 전압을 분압하는 분압 저항; 및 상기 분압 저항을 통해 분압된 전압 값을 수신하고, 상기 수신된 전압 값에 따라 선택적으로 스위칭 동작하는 션트 레귤레이터를 포함하며, 상기 션트 레귤레이터는, 상기 분압된 전압 값을 게이트로 수신하여, 상기 분압 저항에 입력되는 전압의 과전압 여부를 검출한다.

Description

과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치{OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT AND POWER SUPPLY WITH THE SAME}
실시 예는, 과전압 보호 장치에 관한 것으로, 특히 최소의 오차 범위 내에서 동작할 수 있는 과전압 보호 장치 및 이를 포함하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기전자장비들에 사용되는 전원 공급 장치(Power supply)는 일정한 직류 정격 전압을 출력한다.
이때, 상기 전원 공급 장치의 오작동으로 인하여 정격 전압보다 높은 과전압이 출력되는 상황이 발생할 수 있으며, 상기 과전압이 출력되는 경우 상기 전기전자장비들의 시스템이나 소자들이 손상되거나 파괴되기 때문에 전기전자장비들에 과전압 보호 회로가 사용되고 있다.
종래의 과전압 보호회로의 경우, 회로의 구조가 복잡하기 때문에 과전압 보호회로의 구현이 용이하지 않을 뿐 아니라, 과전압 보호회로의 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 과전압 보호 회로를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 과전압 보호 회로는, 과전압 검출부(10), 검출 신호 전달부(20) 및 과전압 차단부(30)를 포함한다.
과전압 검출부(10)는 A 직류 전압(다양한 멀티 전압 중 어느 하나)의 과전압 여부를 검출하기 위한 제 1 과전압 검출부와, B 직류 전압의 과전압 여부를 검출하기 위한 제 2 과전압 검출부와, C 직류 전압의 과전압 여부를 검출하기 위한 제 3 과전압 검출부를 포함한다.
이에 따라, 상기 과전압 검출부(10)는 다수의 저항(R1, R2, R3, R4)와, 다수의 커패시터(C1, C2, C3, C4, C5)를 포함하며, 각각의 직류 전압의 출력단에는 제너 다이오드(ZD1, ZD2, ZD3)가 연결되어 있다.
또한, 상기 과전압 검출부(10)는 상기 제너 다이오드(ZD1, ZD2, ZD3)의 동작 여부에 따라 개방 또는 폐쇄 동작을 하는 제 1 스위칭 소자(Q1)를 포함한다.
상기 과전압 검출부(10)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 제너 다이오드(ZD1, ZD2, ZD3)는 상기 연결된 직류 전압에 대응하는 동작 전압을 가지고 있다.
예를 들어, 상기 A 직류 전압이 5.2V이고, 과전압 동작이 상기 직류 전압으로부터 130% 초과시 동작하도록 구성된 경우, 상기 제너 다이오드(ZD1)는 약 6.7V의 동작 전압을 가질 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 B 직류 전압이 12V이고, 과전압 동작이 상기 직류 전압으로부터 130% 초과시 동작하도록 구성된 경우, 상기 B 직류 전압의 출력단에 연결된 제너 다이오드(ZD2)는 15V의 동작 전압을 가질 수 있다.
이때, A, B 및 C 직류 전압 중 어느 하나의 직류 전압에 과전압이 발생하게 되고, 상기 발생한 과전압이 해당 직류 전압의 출력단에 연결된 제너 다이오드의 동작 전압보다 크면, 해당 제너 다이오드는 역 도통된다.
이때, 상기 제너 다이오드가 역 도통됨에 따라 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 폐쇄 동작을 수행하여, 상기 A, B 및 C 직류 전압 중 어느 하나의 직류 전압에서 과전압이 발생하였음을 알리는 검출신호가 발생하게 된다.
검출 신호 전달부(20)는 절연 구조가 필요한 회로에서 상기 검출 신호를 안전하게 1차측에서 2차측으로, 또는 2차측에서 1차측으로 전달한다.
이를 위해, 상기 검출 신호 전달부(20)는 포토 다이오드(PD)와, 수광 트랜지스터를 포함한다.
상기 포토 다이오드는, 상기 과전압 검출부(10)에 연결되어, 상기 제너 다이오드(ZD1, ZD2, ZD3) 중 어느 하나의 제너 다이오드가 역도통되고, 이를 토대로 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 폐쇄됨에 따라 발생하는 과전압 검출 신호를 수신한다.
또한, 포토 다이오드는 상기 과전압 검출 신호가 수신됨에 따라 상기 수신한 과전압 검출 신호에 따른 광을 발생한다.
수광 트랜지스터는 상기 포토 다이오드로부터 발생하는 광을 수신한다.
과전압 차단부(30)는 상기 검출 신호 전달부(20)를 통해 과전압 검출 신호가 전달됨에 따라 전력 변환부(도시하지 않음)에 공급되는 전원을 차단한다.
이를 위해, 과전압 차단부(30)는 다수의 다이오드(D1, D2)와, 다수의 저항(R5, R6, R7, R8, R9, R10)과 다수의 커패시터(C6, C7)을 포함한다.
또한, 과전압 차단부(30)는 상기 과전압 검출 신호가 전달됨에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄동작을 하는 제 2 스위칭 소자 및 제 3 스위칭 소자(Q2, Q3)를 포함한다.
상기 제 2 스위칭 소자(Q2) 및 제 3 스위칭 소자(Q3)는 평상시 개방되어 있으며, 이에 따라 상기 전력 변환부에 정상적인 전원이 공급되도록 한다.
이때, 상기 과전압 검출 신호가 전달되는 경우와 같은 과전압 검출시의 상기 제 2 스위칭 소자(Q2) 및 제 3 스위칭 소자(Q3)는 폐쇄되며, 이에 따라 상기 전원을 접지로 방전시켜 상기 전력 변환부에 전원이 공급되지 않도록 한다.
상기 과전압 차단부(30)는 일반적으로 사용되는 래치 회로이다.
상기와 같이, 종래 기술에 따른 과전압 보호 회로는 과전압 검출부(10)에 구비된 제너 다이오드와 스위칭 소자를 이용하여 상기 다양한 직류 전압에서의 과전압 여부를 검출하였다.
그러나, 상기와 같은 과전압 검출부(10)는 최소 15% 이상의 오차 범위를 가지고 있으며, 이에 따라 기설정된 범위 내에서 과전압 검출 동작 및 과전압 차단 동작이 정상적으로 수행되지 못하는 문제가 있다.
도 2는 도 1의 과전압 검출부에 포함된 제너 다이오드 및 스위칭 소자의 오차 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 상기 제너 다이오드의 경우, 5.80~6.60까지의 동작 전압에 대한 오차 범위가 존재하게 되며, Y의 경우에는 6.060~6.330까지의 오차 범위가 존재하게 된다.
다시 말해서, 상기 제너 다이오드는 기설정된 동작 전압에서 정확히 동작하지 못하게 되며, 상기와 같이 2~6% 범위의 오차 범위를 가지게 된다.
또한, 도 2의 (b)를 참조하면, 상기 스위칭 소자의 경우, 온도나 콜렉터 전류에 따라 동작 전압에 변화가 발생한다.
도면에서 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 소자는 정상적인 동작 범위로부터 15% 이상의 오차 범위를 가지게 된다.
이에 따라, 종래 기술에 의하면 상기와 같은 제너 다이오드와 스위칭 소자가 가지는 오차 범위로 인해, 최소 15% 이상의 동작 오차가 발생하게 되며, 이에 따라 과전압 검출 조건이 발생하여도 정확한 과전압 검출 동작이 수행되지 못하는 문제가 있다.
예를 들어, 5.2V의 직류 전압에 대한 130% 과전압 동작 레벨 설정 시, 6.76V에서 과전압 검출 동작이 수행됨에도 불구하고, 상기와 같은 오차 범위로 인해 7.54V에서 과전압 검출 동작이 수행되게 된다.
실시 예에서는, 최소의 오차 범위 내에서 과전압 발생 여부를 검출하여 전원 공급 장치를 구성하는 회로를 보호할 수 있는 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하도록 한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 과전압 보호 회로는, 복수의 저항을 포함하며, 기설정된 비율로 입력되는 전압을 분압하는 분압 저항; 및 상기 분압 저항을 통해 분압된 전압 값을 수신하고, 상기 수신된 전압 값에 따라 선택적으로 스위칭 동작하는 션트 레귤레이터를 포함하며, 상기 션트 레귤레이터는, 상기 분압된 전압 값을 게이트로 수신하여, 상기 분압 저항에 입력되는 전압의 과전압 여부를 검출한다.
또한, 상기 션트 레귤레이터는, 상기 분압된 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 낮으면 개방되고, 상기 분압된 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 높으면, 폐쇄된다.
또한, 상기 분압 저항은, 멀티 전압 출력단에 각각 연결되어, 상기 멀티 전압 출력단을 통해 출력되는 멀티 전압을 기설정된 비율로 분압한다.
또한, 상기 션트 레귤레이터가 폐쇄 상태로 동작함에 따라 활성화되어, 과전압 차단 동작을 수행하는 과전압 차단부를 더 포함한다.
또한, 상기 션트 레귤레이터가 폐쇄됨에 따라 출력되는 과전압 검출 신호를 수신하고, 그에 따라 상기 수신한 과전압 검출 신호를 상기 과전압 차단부로 전달하는 검출 신호 전달부를 더 포함한다.
또한, 상기 검출 신호 전달부는, 상기 출력되는 과전압 검출 신호를 수신됨에 따라 광을 발생하는 광 발생부와, 상기 광 발생부를 통해 발생한 광을 수신하는 광 수신부로 구성되는 포토 커플러를 포함한다.
또한, 상기 과전압 차단부는, 상기 전달되는 과전압 검출 신호에 의해 스위칭 동작하여, 상기 과전압 차단부를 활성화시키는 제 1 스위칭 소자와, 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 스위칭 동작하며, Vcc 전원 전압을 접지로 방전시키는 제 2 스위칭 소자를 포함한다.
한편, 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 외부로부터 입력되는 교류 전원을 수신하는 교류 전원 입력부; 상기 입력된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 입력 정류부; 상기 출력되는 직류 전원의 역률을 보정하는 역률 보정부; 상기 역률이 보정된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부; 상기 인버터부에 연결되어, 상기 변환된 교류 전원을 1차 측에서 2차 측으로 전달하는 트랜스포머; 상기 전달되는 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 출력 정류부; 상기 출력 정류부를 통해 출력되는 직류 전원을 이용하여 멀티 전압을 출력하는 멀티 전압 출력부; 및 상기 멀티 전압 출력부에 연결되어, 상기 멀티 전압 출력부를 통해 출력되는 멀티 전압의 과전압 여부를 검출하고, 상기 과전압 검출 여부에 의거하여, 상기 인버터로 공급되는 전원을 단속하는 과전압 보호부를 포함하며, 상기 과전압 보호부는, 복수의 저항을 포함하며, 기설정된 비율로 입력되는 전압을 분압하는 분압 저항과, 상기 분압 저항을 통해 분압된 전압 값을 수신하고, 상기 수신된 전압 값에 따라 선택적으로 스위칭 동작하는 션트 레귤레이터를 포함한다.
또한, 상기 션트 레귤레이터는, 상기 분압된 전압 값을 게이트로 수신하고, 상기 수신한 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 낮으면 개방되고, 상기 분압된 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 높으면, 폐쇄된다.
또한, 상기 멀티 전압 출력부는, 다수의 멀티 전압을 출력하며, 상기 분압 저항 및 션트 레귤레이터는, 상기 다수의 멀티 전압 출력단에 각각 연결되도록 다수 개로 형성된다.
또한, 상기 과전압 보호부는, 상기 션트 레귤레이터가 폐쇄 상태로 동작함에 따라 활성화되어, 과전압 차단 동작을 수행하는 과전압 차단부를 더 포함한다.
또한, 상기 과전압 보호부는, 상기 션트 레귤레이터가 폐쇄됨에 따라 출력되는 과전압 검출 신호를 수신하고, 그에 따라 상기 수신한 과전압 검출 신호를 상기 과전압 차단부로 전달하는 검출 신호 전달부를 더 포함한다.
또한, 상기 과전압 차단부는, 상기 멀티 전압의 과전압 검출 여부에 따라 선택적으로 상기 인버터부로 공급되는 Vcc 전원 전압을 차단한다.
실시 예에 따르면, 다양한 출력 전압에 대한 과전압 보호 회로를 구성함과 동시에 인쇄회로기판의 사이즈를 최소화할 수 있으며, 또한 최소의 오차 범위 내에서 과전압 검출을 수행하여, 과전압으로부터 전원 회로를 안전하게 보호할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 과전압 보호 회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 과전압 검출부에 포함된 제너 다이오드 및 스위칭 소자의 오차 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 3에 도시된 전원 공급 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부(170)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부를 나타낸 도면이다.
제안되는 실시 예에 대해서 기술하여 본다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보 적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 전원 공급 장치는 교류 전원 입력부(110), 입력 정류부(120), PFC부(130), 인버터부(140), 출력 정류부(150), 멀티 전압 출력부(160) 및 과전압 보호부(170)를 포함한다.
교류 전원 입력부(110)는 계통 등과 연결되어, 외부로부터 공급되는 교류 전원을 수신한다.
입력 정류부(120)는 상기 교류 전원 입력부(110)를 통해 입력된 교류 전원을 정류한다.
즉, 입력 정류부(120)는 풀-브리지 다이오드로 구성될 수 있으며, 상기 교류 전원 입력부(110)를 통해 입력되는 상용 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다.
특히, 입력 정류부(120)는 PFC부(130)에 포함된 스위칭 소자(Q1)의 턴-오프(turn-off) 시, 인덕터 코일(L1)의 역기 전력에 의한 전류를 상기 PFC부(130)의 출력 측으로 흐르게 하여 전력 변환 효율을 높여준다.
PFC부(130)는 일명 역률 보정부로도 부를 수 있는 바와 같이, 상기 입력 정류부(120)를 통해 입력되는 직류 전원을 승압하고, 상기 승압한 직류 전원을 출력하는 승압 기능 외에 출력 전압 및 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만들어 역률을 보정(향상)하는 기능을 가진다.
PFC부(130)는 입력 정류부(120)를 통해 정류된 직류 전원을 입력받고, 상기 입력된 직류 전원으로부터의 전압을 승압하여 제공하기 위해, 스위칭 소자(Q1)와 인덕터 코일(Inductor coil)(L1)과 전해 콘덴서(C1)를 포함한다.
상기 PFC부(130)의 출력 전압 및 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만드는 것은 상기 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작을 제어하는 별도의 제어부(도시하지 않음)의 제어에 의해서, 즉 상기 제어부를 통해 출력되는 PWM 신호에 의해서 달성될 수 있다.
전해 콘덴서(C1)는 그의 충전 전압에 의해 PFC부(130)의 직류 출력 전원을 일정하게 유지하기 위한 정전압 출력용 커패시터이다.
PFC부(130)의 스위칭 소자(Q1)에는 역전 방지용 다이오드가 접속되고, 별도의 다이오드(D5)도 전해 콘덴서(C1) 측으로의 전류 흐름만 허용하고, 그 반대의 전류의 전류 흐름은 불허하기 위해 상기 스위칭 소자(Q1)의 출력단에 접속된다.
인버터부(140)는 상기 PFC부(130)로부터 출력되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하며, 이를 위해 다수의 스위칭 소자를 갖는다.
상기 다수의 스위칭 소자는, 게이트(gate) 제어에 의해 턴-온 또는 턴-오프 제어되는 반도체 스위치로 구성될 수 있으며, 예컨대 SCR(Silcon Coupled Rectifier), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구성될 수 있다. 인버터부(140)를 구성하는 스위칭 소자들 각각에 병렬로 접속된 바디 다이오드는 인버터부(140)의 출력 측으로부터 스위칭 소자 측으로 역전하여 흘러 들어오는 전류 흐름을 불허하기 위한 역전 방지용 다이오드이다.
상기 인버터부(140)는 전력 변환부라 이름할 수도 있을 것이다.
트랜스포머(Tr)는 인버터부(140)에 접속되어 교류 전원을 출력 정류부(150)로 전달한다.
출력 정류부(150)는 트랜스포머(Tr)의 출력단(즉, 2차측 권선)에 접속되어 상기 트랜스포머(Tr)를 통해 전달되는 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다.
출력 정류부(150)는 상기 입력 정류부(120)와 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 입력 정류부(120)와 동일한 동작을 수행할 수 있다.
멀티 전압 출력부(160)는 상기 출력 정류부(150)를 통해 정류되는 직류 전원을 수신하고, 이를 부하에 맞게 변환하여 멀티 전압을 출력한다.
과전압 보호부(170)는 상기 멀티 전압 출력부(160)에 연결되어, 상기 멀티 전압 출력부(160)를 통해 출력되는 멀티 전압에 대한 과전압 여부를 검출한다.
또한, 과전압 보호부(170)는 상기 멀티 전압에 대한 과전압이 검출되면, 상기 인버터부(140)에 전원이 공급되지 않도록 차단한다.
이를 위해, 과전압 보호부(170)는 Vcc 전원 전압을 수신하고, 그에 따라 상기 Vcc 전원 전압을 상기 인버터부(140)에 공급하거나, 상기 Vcc 전원 전압을 접지로 방전시킨다.
즉, 과전압 보호부(170)는 상기 멀티 전압에 대한 과전압이 검출되면, 상기 Vcc 전원 전압을 접지로 방전시킨다.
이와 반대로, 과전압 보호부(170)는 상기 멀티 전압이 정상적인 것으로 검출되면, 상기 Vcc 전원 전압을 상기 인버터부(140)에 계속 공급하여, 상기 인버터부(140)에 의해 전력 변환 동작이 계속적으로 수행되도록 한다.
이를 위해, 과전압 보호부(170)는 과전압 검출부(추후 설명)와, 과전압 차단부(추후 설명)을 포함할 수 있다.
과전압 검출부는 상기 멀티 전압 출력부(160)를 통해 출력되는 멀티 전압의 수에 대응되게 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 멀티 전압 출력부(160)를 통해 출력되는 멀티 전압에는 5V, 12V가 존재하는 경우, 상기 과전압 검출부는 상기 5V의 출력단에 연결된 제 1 과전압 검출부와, 상기 12V의 출력단에 연결된 제 2 과전압 검출부를 포함할 수 있다.
과전압 차단부는 상기 복수의 과전압 검출부 중 어느 하나의 과전압 검출부에서 과전압 검출 신호가 출력되면, 그에 따라 상기 인버터부(140)로 출력되는 Vcc 전원 전압을 접지로 방전시킨다.
상기 과전압 보호부(170)에 대해서는 하기를 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4는, 도 3에 도시된 전원 공급 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 입력 정류부(120)는 복수 개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된다.
구체적으로, 입력 정류부(120)는 서로 직렬로 연결되어 있는 제 1 다이오드(D1) 및 제 3 다이오드(D3)와, 상기 제 1 및 3 다이오드(D1, D3)와 병렬로 연결되어 있으며, 서로 직렬로 연결되어 있는 제 2 다이오드(D2) 및 제 4 다이오드(D4)를 포함한다.
PFC부(130)는 상기 입력 정류부(120)의 출력단에 연결되는 제 1 인덕터(L1)와, 상기 제 1 인덕터(L1)와 연결되는 제 5 다이오드(D5)와, 제 1 스위칭 소자(Q1)를 포함한다.
인버터부(140)는 제 2 스위칭 소자(Q2), 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)와 병렬로 연결된 제 3 스위칭 소자(Q3)와, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)와 직렬로 연결되고 상기 제 3 스위칭 소자(Q3)와 병렬로 연결된 제 4 스위칭 소자(Q4)와, 상기 제 2 및 4 스위칭 소자(Q2, Q4)와 병렬로 연결되고, 상기 제 3 스위칭 소자(Q3)와 병렬로 연결된 제 5 스위칭 소자(Q5)를 포함한다.
출력 정류부(150)는 복수 개의 다이오드(D6, D7, D8, D9)로 구성된다.
구체적으로, 출력 정류부(150)는 서로 직렬로 연결되어 있는 제 6 다이오드(D6) 및 제 8 다이오드(D8)와, 상기 제 6 및 8 다이오드(D6, D8)와 병렬로 연결되어 있으며, 서로 직렬로 연결되어 있는 제 7 다이오드(D7) 및 제 9 다이오드(D9)를 포함한다.
멀티 전압 출력부(160)는 상기 출력 정류부(150)를 통해 출력되는 전압의 안정화를 위한 적어도 하나의 커패시터(C2)를 포함한다.
이때, 도면상에는 멀티 전압의 출력라인이 하나만 도시되어 있지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 멀티 전압의 출력 라인은, 상기 전원 공급 장치가 적용되는 전자 제품에서 필요로 하는 멀티 전압의 수에 대응되게 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 과전압 보호부(170)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 과전압 보호부(170)는 과전압 검출부(172)와, 검출 신호 전달부(174)와, 과전압 차단부(176)를 포함한다.
과전압 보호부(170)는 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성되는 분압 저항과, 제 4 저항(R4), 제 5 저항(R5), 제 1 다이오드(D1), 제 2 다이오드(D2), 제 1 커패시터(C1) 및 션트 레귤레이터(U1)를 포함한다.
상기 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성되는 분압 저항은 멀티 전압의 출력단에 서로 직렬로 연결되어, 상기 멀티 전압 출력부(160)를 통해 출력되는 멀티 전압의 레벨을 검출한다.
즉, 상기 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성되는 분압 저항은 상기 멀티 전압 출력단에 연결되어, 상기 출력되는 멀티 전압을 소정 레벨로 분압하여 출력한다.
이때, 도면상에는 상기 분압 저항이 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성된다고 도시하였지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 멀티 전압의 레벨 및 상기 션트 레벨레이터의 사양에 따라 상기 분압 저항을 구성하는 저항의 수는 늘어나거나 줄어들 수 있을 것이다.
션트 레귤레이터(U1)는 상기 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성되는 분압 저항으로부터 분압된 전압을 게이트로 공급받아 스위칭된다.
즉, 션트 레귤레이터(U1)는 상기 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성되는 분압 저항으로부터 분압된 전압이 기설정된 동작 전압보다 낮으면, 개방동작 수행하고, 상기 분압된 전압이 기설정된 동작 전압보다 높으면, 폐쇄동작을 수행한다.
상기 션트 레귤레이터(U1)의 동작 전압은, 상기 멀티 전압의 레벨, 상기 분압 저항의 비율 및 과전압 검출 동작을 위한 설정 레벨에 의해 결정될 수 있다.
제 1 커패시터(C1)는 안정화를 위해 구비될 수 있으며, 예를 들어, 상기 션트 레귤레이터(U1)의 게이트로 인가되는 전압을 일정 시간 지연시킬 수 있다.
미설명 저항(R4, R5) 및 미설명 다이오드(D2, D1)는 전류의 역 흐름을 방지하거나, 회로 안정화를 위한 것이다.
상기 과전압 검출부(172)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2) 및 제 3 저항(R3)로 구성되는 분압 저항은, 멀티 전압 출력단에 연결되어, 상기 멀티 전압 출력단을 통해 출력되는 멀티 전압을 소정 비율로 분압하여 출력한다.
이때, 상기 분압되어 출력되는 전압 값은 션트 레귤레이터(U1)의 게이트로 인가된다.
션트 레귤레이터(U1)는 상기 게이트로 인가되는 전압과, 기설정된 동작 전압을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 선택적으로 스위칭 동작을 수행한다.
즉, 상기 게이트로 인가되는 전압이 상기 기설정된 동작 전압보다 낮은 조건에서의 션트 레귤레이터(U1)는 개방 상태를 유지하게 된다. 이때, 상기 게이트로 인가되는 전압이 상기 기설정된 동작 전압보다 높아지면, 상기 션트 레귤레이터(U1)는 상기 높아지는 시점에 개방 상태에서 폐쇄 상태로 스위칭된다.
이때, 상기 게이트로 인가되는 전압이 상기 동작 전압보다 높아짐은, 상기 멀티 전압 출력단을 통해 과전압이 출력되고 있다는 것을 의미한다.
상기와 같이, 실시 예에서는 과전압 검출부(172)를 스위칭 소자와 제너 다이오드가 아닌 분압 저항과 션트 레귤레이터로 구성하여, 종래 기술이 가지는 과전압 보호 회로의 오차 범위를 개선한다.
즉, 상기 과전압 검출부(172)에 포함되는 분압 저항의 일반적인 오차 범위는 1% 내이며, 상기 션트 레귤레이터가 가지는 오차 범위도 0.5%내이다.
이에 따라, 상기 과전압 검출부(172) 자체가 가지는 오차 범위는 최대 1.5% 내이며, 그에 따라 기설정된 과전압 검출 레벨에서 안정적인 과전압 검출 동작을 수행할 수 있다.
다시 말해서, 종래 기술에 따르면, 5.2V의 멀티 전압에 대해 과전압 검출 레벨을 130%로 설정한 경우, 6.76V에서 과전압 검출 동작이 수행되어야 하지만, 상기 제너 다이오드와 스위칭 소자가 가지는 오차 범위에 의해, 7.54V에서 과전압 검출 동작이 수행되었다.
이에 따라, 종래 기술에 따르면, 6.76V~7.53V 사이의 과전압이 발생한다 하더라도, 정상적인 과전압 검출 동작이 수행되지 않았으며, 이에 따라 회로 손상 등의 문제가 발생하였다.
그러나, 실시 예에 따르면, 5.2V의 멀티 전압에 대해 과전압 검출 레벨을 130%로 설정한 경우, 상기 분압 저항과 션트 레귤레이터의 오차 범위를 적용한다 하더라도, 6.7678V에서 안정적인 과전압 검출 동작이 수행될 수 있다.
검출 신호 전달부(174)는 상기 과전압 검출부(172)를 통해 과전압이 검출되면, 상기 검출된 과전압 검출 신호를 과전압 차단부(176)로 전달한다.
이때, 검출 신호 전달부(174)는 회로 보호를 위해, 상기 과전압 검출부(172)와 연결되는 광 발생부와, 상기 과전압 차단부(176)와 연결되는 광 수신부를 포함할 수 있다.
즉, 상기 검출 신호 전달부(174)는 1차측에서 발생한 신호를 2차측으로 전달하거나, 2차측에서 발생한 신호를 1차측으로 전달하는 포토 커플러로 구현 가능하다.
광 발생부는 상기 션트 레귤레이터(U1)의 스위칭 동작 상태에 따라 선택적으로 광을 발생하게 된다.
즉, 상기 션트 레귤레이터(U1)가 폐쇄 상태이면, 그에 대응하는 전압 상기 광 발생부에 전달되며, 그에 따라 상기 광 발생부는 상기 전달되는 전압에 대응하는 밝기의 광을 발생하게 된다.
이와 반대로, 션트 레귤레이터(U1)가 개방 상태이면, 상기 광 발생부에는 전압이 전달되지 않으며, 이에 따라 상기 광 발생부는 광을 발생하지 않게 된다.
광 수신부는 상기 광 발생부를 통해 광이 발생하면, 상기 발생하는 광을 수신하는 수광 트랜지스터를 포함한다.
즉, 광 수신부는 수광 트랜지스터로 구성되며, 그에 따라 상기 광 발생부를 통해 광이 발생함에 따라 상기 발생한 광을 수신하여 상기 과전압 차단부(176)로 전달한다.
과전압 차단부(176)는 Vcc 전원 전압에 연결되어, 상기 검출 신호 전달부(174)를 통해 전달되는 검출 신호에 따라 선택적으로 상기 Vcc 전원 전압을 접지로 방전하거나, 상기 Vcc 전원 전압이 상기 인버터부(140)로 공급되도록 한다.
이를 위해, 과전압 차단부(176)는 제 3 다이오드(D3)와, 다수의 저항(R6, R7, R8, R9)와, 복수의 커패시터(C2, C3)와 복수의 스위칭 소자(Q1, Q2)를 포함한다.
상기 복수의 스위칭 소자는, 제 1 스위칭 소자(Q1) 및 제 2 스위칭 소자(Q2)를 포함한다.
제 1 스위칭 소자(Q1)는 상기 검출 신호 전달부(174)와 연결되어, 상기 검출 신호 전달부(174)를 통해 전달되는 검출 신호에 따라 선택적으로 스위칭 된다.
즉, 제 1 스위칭 소자(Q1)는 상기 검출 신호 전달부(174)를 통해 과전압 검출에 따른 검출 신호가 전달되면, 폐쇄 상태로 스위칭 되어, 상기 과전압 차단부(176)의 상태를 활성화 상태로 변경한다.
또한, 제 1 스위칭 소자(Q1)는 상기 검출 신호 전달부(174)를 통해 과전압 검출 신호가 전달되지 않으면 개방 상태를 유지하여, 상기 과전압 차단부(176)를 상태를 비활성화 상태로 변경한다.
제 2 스위칭 소자(Q2)는 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 상태에 따라 선택적으로 스위칭 되어, 상기 Vcc 전원 전압을 선택적으로 접지로 방전시킨다.
즉, 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 개방 상태이면, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)도 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)와 동일하게 개방 상태를 유지하게 된다.
이때, 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 폐쇄 상태로 스위칭 되면, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)도 폐쇄 상태로 스위칭 동작한다.
상기와 같이, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)가 폐쇄 상태로 스위칭 되면, 상기 과전압 차단부(176)에 연결된 Vcc 전원 전압은 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)를 통해 접지로 방전되며, 그에 따라 상기 인버터부(140)로는 상기 Vcc 전원 전압이 공급되지 않는다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 과전압 보호부를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 과전압 보호부는, 제 1 과전압 검출부(172a)와, 제 2 과전압 검출부(172b)와, 검출 신호 전달부(174)와 과전압 차단부(176)를 포함한다.
즉, 도 5에서는 하나의 과전압 검출부만이 구비되었지만, 도 6에 따르면, 복수의 멀티 전압 출력단에 각각 연결되어 과전압 발생 여부를 검출하는 복수의 제 1 과전압 검출부 및 제 2 과전압 검출부를 포함한다.
이에 따라, 다수의 멀티 전압이 출력되고 있는 상황에서도, 상기 멀티 전압 중 어느 하나의 멀티 전압에서 과전압이 발생함을 용이하게 검출할 수 있게 된다.
상기와 같이 실시 예에 따르면, 다양한 출력 전압에 대한 과전압 보호 회로를 구성함과 동시에 인쇄회로기판의 사이즈를 최소화할 수 있으며, 또한 최소의 오차 범위 내에서 과전압 검출을 수행하여, 과전압으로부터 전원 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 가능함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시 예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 실용신안 청구범위뿐만 아니라 이 실용신안청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 교류 전원 입력부
120: 입력 정류부
130: PFC부
140: 인버터부
150: 출력 정류부
160: 멀티 전압 출력부
170: 과전압 보호부
172: 과전압 검출부
174: 검출 신호 전달부
176: 과전압 차단부

Claims (13)

  1. 복수의 저항을 포함하며, 기설정된 비율로 입력되는 전압을 분압하는 분압 저항; 및
    상기 분압 저항을 통해 분압된 전압 값을 수신하고, 상기 수신된 전압 값에 따라 선택적으로 스위칭 동작하는 션트 레귤레이터를 포함하며,
    상기 션트 레귤레이터는,
    상기 분압된 전압 값을 게이트로 수신하여, 상기 분압 저항에 입력되는 전압의 과전압 여부를 검출하는
    과전압 보호 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터는,
    상기 분압된 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 낮으면 개방 상태를 유지하고,
    상기 분압된 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 높으면, 폐쇄 상태로 변경되어 과전압 검출 신호를 출력하는
    과전압 보호 회로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분압 저항은,
    멀티 전압 출력단에 각각 연결되어, 상기 멀티 전압 출력단을 통해 출력되는 멀티 전압을 기설정된 비율로 분압하는
    과전압 보호 회로.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터가 폐쇄 상태로 동작함에 따라 활성화되어, 과전압 차단 동작을 수행하는 과전압 차단부를 더 포함하는
    과전압 보호 회로.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터가 폐쇄됨에 따라 출력되는 과전압 검출 신호를 수신하고, 그에 따라 상기 수신한 과전압 검출 신호를 상기 과전압 차단부로 전달하는 검출 신호 전달부를 더 포함하는
    과전압 보호 회로.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 검출 신호 전달부는,
    상기 출력되는 과전압 검출 신호를 수신됨에 따라 광을 발생하는 광 발생부와,
    상기 광 발생부를 통해 발생한 광을 수신하는 광 수신부로 구성되는 포토 커플러를 포함하는
    과전압 보호 회로.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 과전압 차단부는,
    상기 전달되는 과전압 검출 신호에 의해 스위칭 동작하여, 상기 과전압 차단부를 활성화시키는 제 1 스위칭 소자와,
    상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 상태에 따라 스위칭 동작하며, Vcc 전원 전압을 접지로 방전시키는 제 2 스위칭 소자를 포함하는
    과전압 보호 회로.
  8. 외부로부터 입력되는 교류 전원을 수신하는 교류 전원 입력부;
    상기 입력된 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 입력 정류부;
    상기 출력되는 직류 전원의 역률을 보정하는 역률 보정부;
    상기 역률이 보정된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터부;
    상기 인버터부에 연결되어, 상기 변환된 교류 전원을 1차 측에서 2차 측으로 전달하는 트랜스포머;
    상기 전달되는 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 출력 정류부;
    상기 출력 정류부를 통해 출력되는 직류 전원을 이용하여 멀티 전압을 출력하는 멀티 전압 출력부; 및
    상기 멀티 전압 출력부에 연결되어, 상기 멀티 전압 출력부를 통해 출력되는 멀티 전압의 과전압 여부를 검출하고, 상기 과전압 검출 여부에 의거하여, 상기 인버터로 공급되는 전원을 단속하는 과전압 보호부를 포함하며,
    상기 과전압 보호부는,
    복수의 저항을 포함하며, 기설정된 비율로 입력되는 전압을 분압하는 분압 저항과,
    상기 분압 저항을 통해 분압된 전압 값을 수신하고, 상기 수신된 전압 값에 따라 선택적으로 스위칭 동작하는 션트 레귤레이터를 포함하는
    전원 공급 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 션트 레귤레이터는,
    상기 분압된 전압 값을 게이트로 수신하고, 상기 수신한 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 낮으면 개방되고,
    상기 분압된 전압 값이 기설정된 동작 전압보다 높으면, 폐쇄되는
    전원 공급 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 멀티 전압 출력부는,
    다수의 멀티 전압을 출력하며,
    상기 분압 저항 및 션트 레귤레이터는,
    상기 다수의 멀티 전압 출력단에 각각 연결되도록 다수 개로 형성되는
    전원 공급 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 과전압 보호부는,
    상기 션트 레귤레이터가 폐쇄 상태로 동작함에 따라 활성화되어, 과전압 차단 동작을 수행하는 과전압 차단부를 더 포함하는
    전원 공급 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 과전압 보호부는,
    상기 션트 레귤레이터가 폐쇄됨에 따라 출력되는 과전압 검출 신호를 수신하고, 그에 따라 상기 수신한 과전압 검출 신호를 상기 과전압 차단부로 전달하는 검출 신호 전달부를 더 포함하는
    전원 공급 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 과전압 차단부는,
    상기 멀티 전압의 과전압 검출 여부에 따라 선택적으로 상기 인버터부로 공급되는 Vcc 전원 전압을 차단하는
    전원 공급 장치.
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