KR20140081279A

KR20140081279A - 과부하 및 쇼트 감지회로, 컨버터 보호 회로 및 방법

Info

Publication number: KR20140081279A
Application number: KR1020120150855A
Authority: KR
Inventors: 장유진; 양정모; 조환
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-01
Also published as: US9466973B2; KR101984313B1; US20140177107A1

Abstract

본 발명은 과부하 및 쇼트 감지회로, 컨버터 보호 회로 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 컨버터의 1차측 전류를 감지하는 과전류 감지부; 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하는 전압레벨 조정부; 전압레벨 조정부에서 조정된 신호를 정류시키는 정류부; 과전류 감지부와 별개로 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지하는 쇼트 감지부; 및 정류부에서 제공된 신호 및 쇼트 감지부에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시켜 컨버터를 보호하기 위한 제어회로로 제공하는 딜레이부; 를 포함하는 과부하 및 쇼트 감지회로가 제안된다. 또한, 컨버터 보호회로 및 보호방법이 제안된다.

Description

과부하 및 쇼트 감지회로, 컨버터 보호 회로 및 방법{CIRCUIT FOR SENSING OVERLOAD AND SHORT, CIRCUIT AND METHOD FOR PROTECTING CONVERTER}

본 발명은 과부하 및 쇼트 감지회로, 컨버터 보호 회로 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 1차측에서 과전류 및 2차측의 쇼트 상태를 감지하는 과부하 및 쇼트 감지회로, 컨버터 보호 회로 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 컨버터 전원공급장치, 예컨대 LLC SMPS가 적용되는 기기, 예컨대 TV 기기 등에서는 보호회로 동작을 진행한다. 보회회로 동작은 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있다. 첫 번째는 외부 부하가 미리 정해진 수준 이상으로 올라가면, 기기를 오프시키며, 부하가 정상적으로 낮아지면 기기가 다시 정상 동작하는 과정이이다. 부하가 높은 상태로 유지되면, 정상 부하가 될 때까지 기기가 온과 오프를 반복하게 된다. 두번째는 부하의 출력이 쇼트 상태가 되었을 때 기기를 보호하여야 한다. 기기 출력은 통상적으로 커넥터 출력으로 영상보드 또는 LCD 액정으로 보내게 된다. 이때 제작 공정의 오류로 핀(Pin)과 핀 사이가 쇼트되는 경우 매우 큰 전류가 순간적으로 흐르게 될 수 있다. 오랜 시간 동안 많은 전류가 흐르면, 기기의 손상이 일어 날수 있으므로, 기기를 바로 오프시켜야 한다. 이때 보호회로 동작시 발열 또는 보드 변색 등의 이상현상이 발생하여서는 안된다.

이와 같은 보호 회로 기능을 달성하기 위해서는 과전류 및 쇼트 감지 회로가 필요하다. 예컨대 LLC 공진 제어 회로의 경우를 예를 들어 구체적으로 설명하자면, DC-DC제어를 위한 트랜스포머와, 트랜스포머의 1차측에 흐르는 전류를 감지하는 과전류 감지회로가 필요하다. 기존의 과부하 방지 및 쇼트 회로(Short Circuit) 제어 회로는 1차측 전류 감지원, 반파 정류 회로, 저항분주 회로로 구성되어 있다. 1차측에 흐르는 전류량을 커패시터에서 AC 전압으로 감지를 하며, 다이오드로 반파 정류를 진행한다. 그 다음으로 커패시터 DC 평활 회로를 사용한 이후 저항으로 제어 IC의 내부 레벨과 비교할 수 있는 전압으로 변환을 한다. 정상동작시에는 제어 IC의 설정전압 이하로 제어 IC로 제공되어 제어회로가 동작하지 않으며, 과부하 시 레벨이 상승하면서 제어회로가 동작하고, 제어회로의 동작에 따라 기기를 오프시키는 동작을 반복한다.

이때, 종래에는 평활 커패시터와 레벨 설정저항의 RC 딜레이에 의하여 온, 오프 시간을 제어하는데, 레벨 설정저항은 기기의 사양에 따라 정해진 값이며, RC 딜레이를 증가시키기 위해서는 평활 커패시터의 값을 매우 크게 설정하여야 한다. 평활 커패시터의 값을 크게 하기 위해, 소형화 경량화를 위하여 주로 사용하는 MLCC 커패시터가 아닌, 전해 커패시터를 사용하게 된다. 이에 따라, PCB 면적 소요, 원가 상승, 전해 커패시터 자체 특성에 따른 기기 수명 저하 등의 단점이 나타난다. 또한, 종래에는 과부하 검출 회로만을 가지고 쇼트 회로(Short Circuit) 상황도 함께 검출하여야 하므로, 과부하 전류 레벨과 쇼트 회로 레벨을 독립적으로 제어를 하지 못하는 단점이 있고, 또한, 보호회로가 동작하는 정상레벨의 수준도 상승하게 되어 기기의 안정성이 저하되는 단점이 있다.

미국 등록특허공보 US 7,848,124 (2010년 12월 7일 공개) 미국 등록특허공보 US 6,347,028 (2002년 2월 12일 공개)

전술한 문제를 해결하고자, 1차측에서 과전류를 검출하는 회로경로와 2차측의 쇼트 회로 상황에 따라 1차측으로 유기된 쇼트 유기전류를 검출하는 회로경로를 별개로 함으로써 각 기기별 사양에 맞게 과부하 전류 레벨과 쇼트 회로 레벨을 독립적으로 제어할 수 있는 기술을 제안하고자 한다.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 컨버터의 1차측 전류를 감지하는 과전류 감지부; 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하는 전압레벨 조정부; 전압레벨 조정부에서 조정된 신호를 정류시키는 정류부; 과전류 감지부와 별개로 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지하는 쇼트 감지부; 및 정류부에서 제공된 신호 및 쇼트 감지부에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시켜 컨버터를 보호하기 위한 제어회로로 제공하는 딜레이부; 를 포함하는 과부하 및 쇼트 감지회로가 제안된다.

이때, 하나의 예에서, 과전류 감지부는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터와 병렬 연결되어 1차측 전류를 감지하는 센싱 커패시터를 포함할 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 전압레벨 조정부는 과전류 감지부와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들을 포함할 수 있다.

또 하나의 예에 따르면, 정류부는 전압레벨 조정부에서 전압분배된 신호의 접지단으로의 누설을 차단하는 제1 다이오드 및 전압분배된 신호를 정류시켜 딜레이부로 제공하는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.

또한, 하나의 예에 있어서, 쇼트 감지부는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터의 후단에 연결되고 1차측의 유기전류를 감지하는 센싱저항 및 센싱저항에 직렬 연결되어 센싱저항에 감지된 신호를 정류시키는 제3 다이오드를 포함할 수 있다.

또 하나의 예에 따르면, 딜레이부는 정류부의 일단, 쇼트 감지부의 일단 및 제어회로의 입력단의 공통 노드와 접지단 사이에 병렬 연결된 딜레이 저항 및 딜레이 커패시터를 포함하고, 지연신호를 제어회로로 제공하여 컨버터의 제어 스위치의 온-오프 타임을 제어할 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 컨버터는 LLC 공진 컨버터일 수 있다.

다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따라, 컨버터의 1차측 전류를 감지하는 과전류 감지부; 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하는 전압레벨 조정부; 전압레벨 조정부에서 조정된 신호를 정류시키는 정류부; 과전류 감지부와 별개로 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지하는 쇼트 감지부; 정류부에서 제공된 신호 및 쇼트 감지부에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시키는 딜레이부; 딜레이부에서 신호를 받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하는 과전류 판단부; 과전류 판단부와 병렬 연결되고, 딜레이부에서 신호를 받아 쇼트 여부를 판단하여 출력하는 쇼트 판단부; 및 과전류 판단부 및 쇼트 판단부로부터 출력된 신호에 따라 과전류 시 오토 리스타트 신호를 출력하고 쇼트 시 시스템 보호신호를 출력하는 프로텍션부; 를 포함하는 컨버터 보호회로가 제안된다.

이때, 하나의 예에서, 과전류 감지부는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터와 병렬 연결되어 1차측 전류를 감지하는 센싱 커패시터를 포함하고, 전압레벨 조정부는 센싱 커패시터와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들을 포함하고, 정류부는 전압분배 저항들에 의해 전압분배된 신호의 접지단으로의 누설을 차단하는 제1 다이오드 및 전압분배된 신호를 정류시켜 딜레이부로 제공하는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 쇼트 감지부는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터의 후단에 연결되고 1차측의 유기전류를 감지하는 센싱저항 및 센싱저항에 직렬 연결되어 센싱저항에 감지된 신호를 정류시키는 제3 다이오드를 포함할 수 있다.

또 하나의 예에서, 딜레이부는 병렬 연결된 딜레이 저항 및 딜레이 커패시터를 포함하되 일단이 과전류 판단부 및 쇼트 판단부의 입력단자에 연결된 노드와 정류부 및 쇼트 감지부의 일단들에 연결되고 타단이 접지단에 연결될 수 있다.

또한, 하나의 예에 따르면, 과전류 판단부는 딜레이부에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받고 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하는 과전류 비교기를 포함할 수 있다.

또 하나의 예에 따르면, 쇼트 판단부는 과전류 판단부와 병렬 연결되고 딜레이부에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받고 제2 기준신호와 비교하고 쇼트 여부를 판단하여 출력하는 쇼트 비교기 및 쇼트 비교기의 출력을 하나의 입력으로 받아 출력신호를 생성하는 플립플롭을 포함할 수 있다.

또한, 하나의 예에 있어서, 프로텍션부는 과전류 판단부 및 쇼트 판단부로부터 출력된 신호를 입력받는 논리 게이트 및 논리 게이트의 출력에 따라 컨버터의 제어 스위치를 온-오프시키는 제어신호를 출력하는 프로텍션신호 생성부를 포함할 수 있다.

또 하나의 예에 있어서, 컨버터는 LLC 공진 컨버터일 수 있다.

다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 따라, 컨버터의 1차측의 과전류를 판단하기 위한 1차측 전류를 감지하거나 또는 1차측 전류의 감지와 별개로 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 유기전류를 감지하고, 1차측 전류 감지 시 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하고, 전압레벨이 조정된 신호를 정류시키는 센싱, 레벨조정 및 정류 단계; 1차측 전류의 감지에 따라 정류된 신호 또는 유기전류의 감지에 따라 감지된 유기전류를 지연시키는 딜레이단계; 딜레이단계에서 제공되는 신호를 받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하고, 동시에 별도로 딜레이단계에서 제공되는 신호를 받아 쇼트 여부를 판단하여 출력하는 과전류 및 쇼트 판단단계; 및 과전류 및 쇼트 판단단계로부터 출력되는 신호에 따라 과전류 시 오토 리스타트 신호를 출력하고 쇼트 시 시스템 보호신호를 출력하는 프로텍션신호 출력단계; 를 포함하는 컨버터 보호 방법이 제안된다.

이때, 하나의 예에서, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계에서는, 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터와 병렬 연결된 센싱 커패시터에서 1차측 전류를 감지하거나 또는 공진 커패시터의 후단에 연결된 센싱저항에서 1차측의 유기전류를 감지하고, 1차측 전류 감지 시 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 센싱 커패시터와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들에 의해 전압분배하고, 전압분배 저항들에 의해 전압분배된 신호를 제1 다이오드를 통해 접지단으로의 누설을 차단하고 전압분배된 신호를 제2 다이오드를 통해 정류시키고, 유기전류 감지 시 센싱저항에 직렬 연결된 제3 다이오드를 통해 센싱저항에 감지된 신호를 정류시킬 수 있다.

또한, 하나의 예에서, 과전류 및 쇼트 판단단계는: 딜레이단계에서 지연 제공된 신호를 과전류 비교기에서 비교 입력단자로 입력받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하는 과전류 판단단계; 및 과전류 비교기와 병렬 연결된 쇼트 비교기에서 딜레이단계에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받아 제2 기준신호와 비교하고 쇼트 여부를 판단하여 출력하고, 플립플롭에서 쇼트 비교기의 출력을 하나의 입력으로 받아 출력신호로 생성하는 쇼트 판단단계; 를 포함할 수 있다.

또 하나의 예에 따르면, 프로텍션신호 출력단계에서는 과전류 비교기 및 플립플롭로부터 출력된 신호를 논리 게이트에서 입력받고 논리 게이트의 출력에 따라 프로텍션신호 생성부에서 컨버터의 제어 스위치를 온-오프시키는 제어신호를 출력할 수 있다.

또한, 하나의 예에 따르면, 컨버터는 LLC 공진 컨버터일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 1차측에서 과전류를 검출하는 회로경로와 2차측의 쇼트 회로 상황에 따라 1차측으로 유기된 쇼트 유기전류를 검출하는 회로경로를 별개로 함으로써 각 기기별 사양에 맞게 과부하 전류 레벨과 쇼트 회로 레벨을 독립적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 종래의 과부하 제어회로에서와 달리, 오토 리스타트 회로의 타임 제어를 자유롭게 변경하여, 보호회로 동작 시 기기의 발열 문제가 없도록 할 수 있다.

또한, 하나의 실시예에 따라, 쇼트 상태를 감지하는 회로 경로를 과부하 제어회로와 분리함으로써, 과부하 제어회로 레벨과 쇼트 회로 레벨을 서로 독립적으로 설정할 수 있고, 이에 따라, 기기별로 원하는 스펙을 종전 회로보다 더욱 정확하게 반영할 수 있으며, 편리하게 레벨을 설정할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로를 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로에서의 과부하 인가에 따른 오토 리스타트 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로의 쇼트 상황에서의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로의 쇼트 상황에서의 또 하나의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.

본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.

본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.

우선, 본 발명의 제1 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴볼 것이다. 이때, 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일한 구성을 나타내는 다른 도면에서의 도면부호일 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로를 개략적으로 나타낸 블럭도이다. 또한, 도 2에 도시된 컨버터 보호 회로는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로를 포함하고 있으므로, 도 1을 설명함에 있어서, 도 2의 구성들이 참조될 것이다. 또한, 도 3 내지 5 또한 참조될 것이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로는 과전류 감지부(10), 전압레벨 조정부(20), 정류부(30), 쇼트 감지부(40) 및 딜레이부(50)를 포함하고 있다. 과부하 및 쇼트 감지회로는 컨버터의 과전류 및 2차측 쇼트를 감지하는 회로로, 1차측과 2차측이 아이솔레이션되되 1차측 및 2차측간에 전류가 유기되는 예컨대, LLC 공진 컨버터에 적용될 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로는 LLC 공진 컨버터의 1차측 과전류 및 2차측 쇼트를 감지할 수 있다.

먼저, 도 1 및 2를 참조하면, 과전류 감지부(10)는 컨버터의 1차측 전류를 감지한다. 예컨대, LLC 공진컨버터의 1차측 전류를 감지한다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 과전류 감지부(10)는 센싱 커패시터(Cs)를 포함할 수 있다. 이때, 센싱 커패시터(Cs)는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터(Cr)와 병렬 연결되어 1차측 전류를 감지할 수 있다. 센싱 커패시터(Cs)는 공진 커패시터(Cr) 보다 작은 용량을 갖는다. 예컨대, 공진 커패시터(Cr)은 약 22000pF 정도를 사용하고, 센싱 커패시터(Cs)는 약 100pF 정도를 사용하므로 약 220배 이상 차이가 난다. 그러므로 센싱 커패시터(Cs)는 공진회로에 거의 영향을 주지 않는다.

다음으로, 도 1 및 2를 참조하면, 전압레벨 조정부(20)는 과전류 감지부(10)에서 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정한다. 전압레벨 조정부(20)가 정류부(30)에 앞서 배치됨으로써 종래와 달리 딜레이부(50)의 딜레이 저항을 이용하여 전압분배를 할 필요가 없고, 그에 따라, 딜레이부(50)의 구성소자, 예컨대 딜레이 저항 및 딜레이 커패시터를 컨버터 시스템의 사양에 맞게 조절할 수 있고, 또한, 과부하 전류 레벨과 쇼트 전류 레벨이 편리하게 설정될 수 있다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 전압레벨 조정부(20)는 전압분배 저항들을 포함할 수 있다. 이때, 전압분배 저항들은 과전류 감지부(10), 예컨대 도 2의 센싱 커패시터(Cs)와 접지단 사이에 직렬 연결될 수 있다. 도 2를 참조하면, 전압레벨 조정부(20)는 저항 Rs와 분배저항 Rp가 직렬 연결되도록 형성되고, 센싱 커패시터(Cs)에서 감지된 1차측 전류의 전압레벨을 Rp/(Rs+Rp) 비율로 낮춘다. 이에 따라, 저항 Rs와 분배저항 Rp의 크기를 조정함으로써, 컨버터를 보호하기 위한 제어회로에서 과전류 판단을 위한 제1 기준신호와 비교될 수 있는 크기로 전압이 분배될 수 있다.

다음으로, 도 1 및 2를 참조하면, 정류부(30)는 전압레벨 조정부(20)에서 조정된 신호를 정류시킨다.

예컨대, 도 2를 참조하며, 하나의 예에서, 정류부(30)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 다이오드(D1)는 전압레벨 조정부(20), 예컨대 도 2의 분배저항(Rp)과 병렬 연결되어 분배저항(Rp)에 의해 전압분배된 신호가 접지단으로 누설되는 것을 차단할 수 있다. 제2 다이오드(D2)는 제1 다이오드(D1)와 병렬 연결되며 전압레벨 조정부(20), 예컨대 도 2의 분배저항(Rp)에 의해 전압분배된 신호를 정방향으로 정류시켜 딜레이부(50)로 제공할 수 있다. 예컨대, 전압레벨 조정부(20), 예컨대 도 2의 분배저항(Rp)에 의해 분배된 신호는 AC 신호고, 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)를 이용하여 반파 정류시킬 수 있다.

다음으로, 도 1 및 2를 참조하면, 쇼트 감지부(40)는 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지한다. 이때, 쇼트 감지부(40)는 과전류 감지부(10)와 별개로 1차측 유기전류를 감지한다. 본 발명에서 쇼트 감지부(40)가 과전류 감지부(10)와 별도로 형성됨으로써, 과부하 전류레벨과 쇼트 전류레벨을 독립적으로 제어할 수 있게 된다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 쇼트 감지부(40)는 센싱저항(Ra) 및 제3 다이오드(D3)를 포함할 수 있다. 이때, 센싱저항(Ra)은 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터(Cr)의 후단에 연결되고, 1차측의 유기전류를 감지한다. 제3 다이오드(D3)는 센싱저항(Ra)에 직렬 연결되어 센싱저항(Ra)에 감지된 신호를 정류시킬 수 있다. 예컨대, 센싱저항(Ra)은 아주 작은 용량, 예컨대 수십~수백 mΩ의 저항을 사용할 수 있다. 센싱저항(Ra)의 용량을 매우 작게 함으로써, 2차측 쇼트에 따른 1차측 유기전류의 급격한 상승에 따라 센싱저항(Ra)에 걸리는 쇼트감지전압은 제3 다이오드(D3)의 문턱전압을 넘도록 하는 반면, 통상의 1차측 과전류 시에 센싱저항(Ra)에 걸리는 전압은 제3 다이오드(D3)의 문턱전압보다 낮도록 하여 센싱된 전압신호가 제3 다이오드(D3)를 통해 도통되지 않게 할 수 있다.

계속하여, 도 1 및 2를 참조하면, 딜레이부(50)는 정류부(30)에서 제공된 신호 및 쇼트 감지부(40)에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시키고, 컨버터를 보호하기 위한 제어회로(300)로 제공한다. 컨버터를 보호하기 위한 제어회로(300)는 다음의 제2 실시예에 따른 컨버터 보호 회로에서 구체적으로 설명될 것이다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 딜레이부(50)는 딜레이 저항(Rd) 및 딜레이 커패시터(Cp)를 포함할 수 있다. 이때, 병렬 연결된 딜레이 저항(Rd) 및 딜레이 커패시터(Cp)의 일단이 정류부(30)의 일단, 쇼트 감지부(40)의 일단 및 제어회로의 입력단의 공통 노드에 연결되고, 타단이 접지단에 연결될 수 있다. 딜레이 커패시터(Cp)는 방전에 따른 지연신호를 생성하고, 또한 딜레이부(50)로 입력되는 신호를 평활하는 기능을 갖는다. 딜레이부(50)는 병렬 연결된 딜레이 저항 및 딜레이 커패시터에 의해 지연신호를 생성하고, 지연신호를 제어회로(300)로 제공하여 컨버터의 제어 스위치의 온-오프 타임을 제어할 수 있다.

본 실시예에서, 쇼트 감지부(40)가 과전류 감지부(10)와 별도로 형성되고, 정류에 앞서 미리 전압분배되도록 함으로써, 딜레이부(50)의 딜레이 저항과 딜레이 커패시터를 컨버터 사양에 맞게 독립적으로 조정할 수 있게 된다.

도 3을 참조하면, 딜레이부(50)에 의한 지연에 따라, 컨버터 보호 제어회로 입력단(OC)으로 인가되는 전압 파형의 주기가 도시된 바와 같이 예컨대 1s로 길어지게 된다. 딜레이부(50)의 딜레이 커패시터에 충전된 전압이 방전되는 시간에 지연되므로, 컨버터 제어 스위치의 오프 구간이 늘어난다. 컨버터 제어스위치의 오프 시간이 길어짐에 따라, 도 3에서, 공진전류(Resonant Current)의 간격이 길어져 컨버터의 변환주기가 길어져 컨버터에서의 열 발생이 적어진다. 즉, 공진전류가 간헐적으로 동작하는 구간이 길어져, 보호회로 동작 시 LLC 공진 컨버터의 열 발생이 적어진다.

본 발명의 실시예에 따라, 컨버터 시스템, 예컨대 LLC SMPS 시스템에서, 과부하 입력 또는 2차측 쇼트 회로(Short Circuit) 조건 인가 시에 기기를 보호할 수 있다. 2차측 쇼트 회로(Short Circuit) 조건 인가 시 트랜스포머 1차측 전류량을 감지하여 보호회로를 동작하도록 한다. 보호회로 동작 시 오토 리스타트(Auto Re-start) 또는 래치(Latch) 동작을 통해서 안정적으로 기기 보호 동작을 하도록 하여, 기기가 손상되거나, 발열현상이 일어나지 않도록 효과적인 제어를 할 수 있다.

종래에는 과전류 검출회로를 가지고 쇼트 상황을 검출하므로, 과부하 전류레벨과 쇼트 전류 레벨을 독립적으로 제어하지 못하고 컨버터 보호 회로가 동작하는 정상레벨 수준도 상승하게 되어 시스템의 안정성이 저하되는 단점이 있었다. 반면, 본 발명의 실시예에서, 쇼트 감지부(40)가 과전류 감지부(10)와 별도로 형성되고, 정류에 앞서 미리 전압분배되도록 함으로써, 쇼트 감지레벨과 과전류 감지레벨을 컨버터 사양에 맞추어 자유롭게 조절할 수 있다. 게다가, 컨버터 보호 회로가 동작하는 정상레벨 수준도 독립적으로 조정할 수 있게 되어 시스템의 안정성이 높아질 수 있다. 또한, 딜레이부(50) 소자 구성, 예컨대 딜레이 저항과 딜레이 커패시터를 컨버터 사양에 맞게 독립적으로 조정할 수 있어 컨버터의 열 사양에 맞도록 설계할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 컨버터 보호회로를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 전술한 제1 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로의 예들 및 도 1이 참조될 것이고, 이에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.

도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이고, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로에서의 과부하 인가에 따른 오토 리스타트 파형을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로의 쇼트 상황에서의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 회로의 쇼트 상황에서의 또 하나의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 하나의 예에 따른 컨버터 보호 회로는 과전류 감지부(10), 전압레벨 조정부(20), 정류부(30), 쇼트 감지부(40), 딜레이부(50), 과전류 판단부(310), 쇼트 판단부 및 프로텍션부를 포함하고 있다. 이때, 컨버터 보호 회로가 적용되는 컨버터는 예컨대, LLC 공진 컨버터일 수 있다.

도 2를 참조하면, 과전류 감지부(10)는 컨버터의 1차측 전류를 감지한다. 예컨대, 과전류 감지부(10)는 센싱 커패시터(Cs)를 포함할 수 있다. 이때, 센싱 커패시터(Cs)는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터(Cr)와 병렬 연결되어 1차측 전류를 감지할 수 있다. 예컨대, 과전류 감지부(10)에서 감지되는 1차측 전류는 AC 전류이다.

다음, 도 2를 참조하면, 전압레벨 조정부(20)는 과전류 감지부(10)에서 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정한다. 예컨대, 전압레벨 조정부(20)는 센싱 커패시터와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들을 포함하고 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 저항 Rs와 분배저항 Rp가 직렬 연결된 경우 센싱 커패시터(Cs)에서 감지된 1차측 전류의 전압레벨이 Rp/(Rs+Rp) 비율로 낮아질 수 있다.

다음으로, 정류부(30)는 전압레벨 조정부(20)에서 조정된 신호를 정류시킨다. 도 2를 참조하면, 예컨대, 정류부(30)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 다이오드(D1)는 전압분배 저항들에 의해 전압분배된 신호의 접지단으로의 누설을 차단한다. 또한, 제2 다이오드(D2)는 전압분배된 신호를 정류시켜 딜레이부(50)로 제공한다.

계속하여, 도 2를 참조하면, 쇼트 감지부(40)는 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지한다. 이때, 쇼트 감지부(40)는 과전류 감지부(10)와 별개로 유기전류를 감지한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 쇼트 감지부(40)는 센싱저항(Ra) 및 제3 다이오드(D3)를 포함할 수 있다. 이때. 센싱저항(Ra)는 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터(Cr)의 후단에 연결되고 1차측의 유기전류를 감지한다. 제3 다이오드(D3)는 센싱저항(Ra)에 직렬 연결되어 센싱저항(Ra)에 감지된 신호를 정류시킨다.

다음으로, 도 2에서, 딜레이부(50)는 정류부(30)에서 제공된 신호 및 쇼트 감지부(40)에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시킨다. 예컨대, 딜레이부(50)는 병렬 연결된 딜레이 저항(Rd) 및 딜레이 커패시터(Cp)를 포함할 수 있다. 이때, 병렬 연결된 딜레이 저항(Rd) 및 딜레이 커패시터(Cp)의 일단이 과전류 판단부(310) 및 쇼트 판단부의 입력단자에 연결된 노드와 정류부(30) 및 쇼트 감지부(40)의 일단들에 연결되고, 타단이 접지단에 연결될 수 있다.

다음으로, 도 2를 참조하여, 과전류 판단부(310)를 구체적으로 살펴본다. 과전류 판단부(310)는 딜레이부(50)에서 신호를 받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력한다.

도 2를 참조하면, 예컨대, 과전류 판단부(310)는 과전류 비교기를 포함할 수 있다. 과전류 비교기(310)는 딜레이부(50)에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받고, 나머지 입력단자로 입력되는 제1 기준신호와 딜레이부(50)에서 제공된 신호를 비교한다. 과전류 비교기(310)는 비교에 따라 과전류 여부를 판단하여 출력한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 제1 기준신호는 1.0V 또는 0.6V 등으로 설정할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이때, 1차측 과전류에 의해, 제1 기준신호보다 큰 신호가 과전류 비교기로 입력되면 하이(high)신호를 출력할 수 있다.

계속하여, 도 2를 참조하면, 쇼트 판단부는 과전류 판단부(310)와 병렬 연결된다. 쇼트 판단부는 딜레이부(50)에서 신호를 받아 쇼트 여부를 판단하여 출력한다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 쇼트 판단부는 쇼트 비교기(330) 및 플립플롭(350)을 포함할 수 있다. 이때, 쇼트 비교기(330)는 과전류 판단부(310)와 병렬 연결되고 딜레이부(50)에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받고 제2 기준신호와 비교한다. 쇼트 비교기(330)는 딜레이부(50)에서 제공된 신호와 제2 기준신호의 비교에 따라 쇼트 여부를 판단하여 출력한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 제2 기준신호는 예컨대 2.0V로 설정할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 이때, 2차측 쇼트에 의해 제2 기준신호보다 큰 신호가 쇼트 비교기(330)로 입력되면 하이(high)신호를 출력할 수 있다. 또한, 플립플롭(350)은 쇼트 비교기(330)의 출력을 하나의 입력으로 받아 출력신호를 생성한다. 플립플롭(350) 대신에 래치회로를 이용하여 구현할 수 있다. 플립플롭(350)은 예컨대 RS 플립플롭일 수 있다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 플립플롭(350)은 쇼트 비교기(330)의 출력을 리셋(R)으로 입력받고, 셋(S)으로는 컨버터 시스템의 파워 온(on) 신호를 입력받고, R과 S의 입력조합에 따라 QD 단에서 신호를 출력할 수 있다.

다음으로, 도 2를 참조하면, 프로텍션부는 과전류 판단부(310) 및 쇼트 판단부로부터 출력된 신호에 따라 과전류 시 오토 리스타트 신호를 출력하고 쇼트 시 시스템 보호신호를 출력한다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 프로텍션부는 논리 게이트(370) 및 프로텍션신호 생성부(390)를 포함할 수 있다. 논리 게이트(370)는 과전류 판단부(310) 및 쇼트 판단부로부터 출력된 신호를 입력받는다. 예컨대, 오어(OR) 게이트를 사용할 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 프로텍션신호 생성부(390)는 논리 게이트(370)의 출력에 따라 컨버터의 제어 스위치를 온-오프시키는 제어신호를 출력한다.

도 3은 과부하 인가 시 오토 리스타트(Auto Restart) 파형을 보여 주고 있다. 오토 리스타트의 주기가 길면 길수록 과부하가 인가되는 구간이 적으므로 기기에 인가되는 스트레스가 감소하게 된다.

도 4 및 5는 쇼트 회로 프로텍션 상황을 나타낸다. 2차측 회로의 쇼트 시 1차측 트랜스포머에 유기되는 전류량을 센싱저항(Ra)의 저항값에 의하여 전압으로 전환시켜 쇼트 상태를 감지할 수 있다. 이때, 저항값에 따라 오토 리스타트 또는 래치 동작을 기기의 사양에 따라 결정할 수 있다.

구체적으로 살펴보면, 도 4는 2차측 쇼트시 1차측 유기 전류량을 센신한 값이 8A 이상인 예를 나타내고 있다. 예컨대, 1차측 전압은 400V (PFC 전압)이고, 이를 이용해서 2차측 출력에서 13V, 60V 등을 출력한다. 컨버터의 쇼트 상황은 여러 가지가 있을 수 있는데, 그중 가장 높은 전류는 트랜즈포머 1차측이 쇼트되는 경우이다. 트랜스포머 1차측이 쇼트되는 경우는 매우 드문 경우이며, 전압이 높아서 매우 큰 전류가 도 2의 자화인덕턴스(Lm) 및 공진 커패시터(Cr)를 통해서 흐른다. 동시에 센싱저항(Ra)에 인식되는 전압이 매우 커서 쇼트 비교기(330)의 기준전압, 예컨대 2V 이상이 감지가 된다. 이러한 경우에는 도 4와 같은 경우로, 래치 모드로, 예컨대 플립플롭(350)을 이용하여 기기를 보호할 수 있다. 한편, 트랜스포머의 2차측 회로가 쇼트되는 경우에는 상대적으로 적은 전류가 흐르며, 오토 리스타트를 동작을 하다가 기기의 쇼트 상황이 해제되면 정상 컨버터 동작을 수행하게 된다. 이 경우는 도 5에 도시되고 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 종래의 과부하 제어회로에서와 달리, 오토 리스타트 회로의 타임 제어를 자유롭게 변경하여, 보호회로 동작 시 기기의 발열 문제가 없도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라, 쇼트 상태를 감지하는 회로 경로를 과부하 제어회로와 분리함으로써, 과부하 제어회로 레벨과 쇼트 감지 레벨을 서로 독립적으로 설정할 수 있다. 이에 따라, 기기별로 원하는 스펙을 종전 회로보다 더욱 정확하게 반영할 수 있으며, 편리하게 레벨을 설정할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 컨버터 보호 방법을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 전술한 제1 실시예에 따른 과부하 및 쇼트 감지회로의 예들, 전술한 제2 실시예에 따른 컨버터 보호 회로의 예들 및 도 1 내지 5가 참조될 것이고, 이에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 컨버터 보호 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 하나의 예에 따른 컨버터 보호 방법은 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100), 딜레이 단계(S300), 과전류 및 쇼트 판단단계(S500) 및 프로텍션신호 출력단계(S700)를 포함할 수 있다. 하나의 예에 따른 컨버터 보호 방법은 LLC 공진 컨버터에 적용되는 컨버터 보호방법일 수 있다.

이하에서, 구체적으로 살펴본다. 이때, 도 2의 회로를 참조하여 설명될 것이다. 먼저, 도 6을 참조하면, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 컨버터의 1차측의 과전류를 판단하기 위한 1차측 전류를 감지하거나 또는 1차측 전류의 감지와 별개로 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 유기전류를 감지한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 과전류 감지부(10)에 의해 1차측 전류를 감지할 수 있고, 쇼트 감지부(40)에 의해 유기전류를 감지할 수 있다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터(Cr)와 병렬 연결된 센싱 커패시터(Cs)에서 1차측 전류를 감지할 수 있다. 또한, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 공진 커패시터(Cr)의 후단에 연결된 센싱저항(Ra)에서 1차측의 유기전류를 감지할 수 있다.

또한, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 1차측 전류 감지 시 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하고, 전압레벨이 조정된 신호를 정류시킨다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 전압레벨 조정부(20)에 의해 1차측 전류의 전압 레벨이 조정되고, 정류부(30)에 의해 전압레벨이 조정된 신호가 정류될 수 있다.

도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 1차측 전류 감지 시 감지된 1차측 전류의 전압 레벨을 센싱 커패시터(Cs)와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들에 의해 전압분배할 수 있다. 또한, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 전압분배 저항들에 의해 전압분배된 신호를 제1 다이오드(D1)를 통해 접지단으로의 누설을 차단하고 전압분배된 신호를 제2 다이오드(D2)를 통해 정류시킬 수 있다.

또한, 도 2를 참조하면, 센싱, 레벨조정 및 정류 단계(S100)에서는, 유기전류 감지 시 센싱저항(Ra)에 직렬 연결된 제3 다이오드(D3)를 통해 센싱저항(Ra)에 감지된 신호를 정류시킬 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하면, 딜레이단계(S300)에서는, 1차측 전류의 감지에 따라 정류된 신호 또는 유기전류의 감지에 따라 감지된 유기전류를 지연시킨다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 딜레이저항(Rd) 및 딜레이 커패시터(Cp)의 병렬 연결에 의해 형성되는 딜레이부(50)에 의해 차측 전류의 감지에 따라 정류된 신호 또는 유기전류의 감지에 따라 감지된 유기전류가 지연된다. 지연된 신호는 다음의 과전류 및 쇼트 판단단계(S500)로 제공된다.

다음, 도 6을 참조하면, 과전류 및 쇼트 판단단계(S500)에서는, 딜레이단계(S300)에서 제공되는 신호를 받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력한다. 동시에 별도로 딜레이단계(S300)에서 제공되는 신호를 받아 쇼트 여부를 판단하여 출력한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 과전류 및 쇼트 판단단계(S500)에서의 제1 기준신호와의 비교 및 과전류 여부 판단은 과전류 판단부(310), 예컨대 과전류 비교기를 통해 이루어질 수 있다. 또한, 과전류 및 쇼트 판단단계(S500)에서의 쇼트 여부 판단은 도 2의 쇼트 판단부, 예컨대 쇼트 비교기(330) 및 플립플롭(350)을 통해 이루어질 수 있다.

예컨대, 직접 도시되지 않았으나 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 과전류 및 쇼트 판단단계(S500)는 과전류 판단단계 및 쇼트 판단단계를 포함할 수 있다. 이때, 과전류 판단단계와 쇼트 판단단계는 동시에 수행된다. 과전류 판단단계에서는 딜레이단계(S300)에서 지연 제공된 신호를 과전류 비교기에서 비교 입력단자로 입력받아 제1 기준신호와 비교하고, 과전류 여부를 판단하여 출력한다. 또한, 쇼트 판단단계에서는 과전류 비교기와 병렬 연결된 쇼트 비교기(330)에서 딜레이단계(S300)에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받아 제2 기준신호와 비교하고, 쇼트 여부를 판단하여 출력한다. 또한, 쇼트 판단단계에서는 플립플롭(350)에서 쇼트 비교기(330)의 출력을 하나의 입력으로 받아 출력신호를 생성한다.

계속하여, 도 6을 참조하면, 프로텍션신호 출력단계(S700)에서는 과전류 및 쇼트 판단단계(S500)로부터 출력되는 신호에 따라 과전류 시 오토 리스타트 신호를 출력하고 쇼트 시 시스템 보호신호를 출력한다.

예컨대, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 프로텍션신호 출력단계(S700)에서는 과전류 비교기 및 플립플롭(350)로부터 출력된 신호를 논리 게이트(370)에서 입력받고, 논리 게이트(370)의 출력에 따라 프로텍션신호 생성부(390)에서 컨버터의 제어 스위치를 온-오프시키는 제어신호를 출력할 수 있다.

이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.

10 : 과전류 감지부 20 : 전압레벨 조정부
30 : 정류부 40 : 쇼트 감지부
50 : 딜레이부 300 : 컨버터 보호 제어회로
310 : 과전류 판단부 또는 과전류 비교기
330 : 쇼트 비교기 350 : 플립플롭
370 : 논리 게이트 390 : 프로텍션신호 생성부

Claims

컨버터의 1차측 전류를 감지하는 과전류 감지부;
감지된 상기 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하는 전압레벨 조정부;
상기 전압레벨 조정부에서 조정된 신호를 정류시키는 정류부;
상기 과전류 감지부와 별개로 상기 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지하는 쇼트 감지부; 및
상기 정류부에서 제공된 신호 및 상기 쇼트 감지부에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시켜 상기 컨버터를 보호하기 위한 제어회로로 제공하는 딜레이부; 를 포함하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
청구항 1에 있어서,
상기 과전류 감지부는 상기 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터와 병렬 연결되어 상기 1차측 전류를 감지하는 센싱 커패시터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
청구항 1에 있어서,
상기 전압레벨 조정부는 상기 과전류 감지부와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
청구항 1에 있어서,
상기 정류부는 상기 전압레벨 조정부에서 전압분배된 신호의 접지단으로의 누설을 차단하는 제1 다이오드 및 상기 전압분배된 신호를 정류시켜 상기 딜레이부로 제공하는 제2 다이오드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
청구항 1에 있어서,
상기 쇼트 감지부는 상기 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터의 후단에 연결되고 상기 1차측의 유기전류를 감지하는 센싱저항 및 상기 센싱저항에 직렬 연결되어 상기 센싱저항에 감지된 신호를 정류시키는 제3 다이오드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
청구항 1에 있어서,
상기 딜레이부는 상기 정류부의 일단, 상기 쇼트 감지부의 일단 및 상기 제어회로의 입력단의 공통 노드와 접지단 사이에 병렬 연결된 딜레이 저항 및 딜레이 커패시터를 포함하고, 지연신호를 상기 제어회로로 제공하여 상기 컨버터의 제어 스위치의 온-오프 타임을 제어하는 것을 특징으로 하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
청구항 1 내지 6 중의 어느 하나에 있어서,
상기 컨버터는 LLC 공진 컨버터인 것을 특징으로 하는 과부하 및 쇼트 감지회로.
컨버터의 1차측 전류를 감지하는 과전류 감지부;
감지된 상기 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하는 전압레벨 조정부;
상기 전압레벨 조정부에서 조정된 신호를 정류시키는 정류부;
상기 과전류 감지부와 별개로 상기 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 전류를 감지하는 쇼트 감지부;
상기 정류부에서 제공된 신호 및 상기 쇼트 감지부에서 제공된 유기전류 감지신호를 지연시키는 딜레이부;
상기 딜레이부에서 신호를 받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하는 과전류 판단부;
상기 과전류 판단부와 병렬 연결되고, 상기 딜레이부에서 신호를 받아 쇼트 여부를 판단하여 출력하는 쇼트 판단부; 및
상기 과전류 판단부 및 상기 쇼트 판단부로부터 출력된 신호에 따라 상기 과전류 시 오토 리스타트 신호를 출력하고 상기 쇼트 시 시스템 보호신호를 출력하는 프로텍션부; 를 포함하는 컨버터 보호회로.
청구항 8에 있어서,
상기 과전류 감지부는 상기 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터와 병렬 연결되어 상기 1차측 전류를 감지하는 센싱 커패시터를 포함하고,
상기 전압레벨 조정부는 상기 센싱 커패시터와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들을 포함하고,
상기 정류부는 상기 전압분배 저항들에 의해 전압분배된 신호의 접지단으로의 누설을 차단하는 제1 다이오드 및 상기 전압분배된 신호를 정류시켜 상기 딜레이부로 제공하는 제2 다이오드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
청구항 8에 있어서,
상기 쇼트 감지부는 상기 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터의 후단에 연결되고 상기 1차측의 유기전류를 감지하는 센싱저항 및 상기 센싱저항에 직렬 연결되어 상기 센싱저항에 감지된 신호를 정류시키는 제3 다이오드를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
청구항 8에 있어서,
상기 딜레이부는 병렬 연결된 딜레이 저항 및 딜레이 커패시터를 포함하되 일단이 상기 과전류 판단부 및 상기 쇼트 판단부의 입력단자에 연결된 노드와 상기 정류부 및 쇼트 감지부의 일단들에 연결되고 타단이 접지단에 연결되는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
청구항 8에 있어서,
상기 과전류 판단부는 상기 딜레이부에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받고 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하는 과전류 비교기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
청구항 8에 있어서,
상기 쇼트 판단부는 상기 과전류 판단부와 병렬 연결되고 상기 딜레이부에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받고 제2 기준신호와 비교하고 쇼트 여부를 판단하여 출력하는 쇼트 비교기 및 상기 쇼트 비교기의 출력을 하나의 입력으로 받아 출력신호를 생성하는 플립플롭을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
청구항 8에 있어서,
상기 프로텍션부는 상기 과전류 판단부 및 상기 쇼트 판단부로부터 출력된 신호를 입력받는 논리 게이트 및 상기 논리 게이트의 출력에 따라 상기 컨버터의 제어 스위치를 온-오프시키는 제어신호를 출력하는 프로텍션신호 생성부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
청구항 8 내지 14 중의 어느 하나에 있어서,
상기 컨버터는 LLC 공진 컨버터인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호회로.
컨버터의 1차측의 과전류를 판단하기 위한 1차측 전류를 감지하거나 또는 상기 1차측 전류의 감지와 별개로 상기 컨버터의 2차측 쇼트 또는 과전류에 따라 1차측으로 유기되는 유기전류를 감지하고, 상기 1차측 전류 감지 시 감지된 상기 1차측 전류의 전압 레벨을 조정하고, 상기 전압레벨이 조정된 신호를 정류시키는 센싱, 레벨조정 및 정류 단계;
상기 1차측 전류의 감지에 따라 상기 정류된 신호 또는 상기 유기전류의 감지에 따라 상기 감지된 상기 유기전류를 지연시키는 딜레이단계;
상기 딜레이단계에서 제공되는 신호를 받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하고, 동시에 별도로 상기 딜레이단계에서 제공되는 신호를 받아 쇼트 여부를 판단하여 출력하는 과전류 및 쇼트 판단단계; 및
상기 과전류 및 쇼트 판단단계로부터 출력되는 신호에 따라 상기 과전류 시 오토 리스타트 신호를 출력하고 상기 쇼트 시 시스템 보호신호를 출력하는 프로텍션신호 출력단계; 를 포함하는 컨버터 보호 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 센싱, 레벨조정 및 정류 단계에서는,
상기 컨버터의 1차측 공진회로를 구성하는 공진 커패시터와 병렬 연결된 센싱 커패시터에서 상기 1차측 전류를 감지하거나 또는 상기 공진 커패시터의 후단에 연결된 센싱저항에서 상기 1차측의 유기전류를 감지하고,
상기 1차측 전류 감지 시 감지된 상기 1차측 전류의 전압 레벨을 상기 센싱 커패시터와 접지단 사이에 직렬 연결된 전압분배 저항들에 의해 전압분배하고,
상기 전압분배 저항들에 의해 전압분배된 신호를 제1 다이오드를 통해 접지단으로의 누설을 차단하고 상기 전압분배된 신호를 제2 다이오드를 통해 정류시키고,
상기 유기전류 감지 시 상기 센싱저항에 직렬 연결된 제3 다이오드를 통해 상기 센싱저항에 감지된 신호를 정류시키는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 과전류 및 쇼트 판단단계는: 상기 딜레이단계에서 지연 제공된 신호를 과전류 비교기에서 비교 입력단자로 입력받아 제1 기준신호와 비교하고 과전류 여부를 판단하여 출력하는 과전류 판단단계; 및 상기 과전류 비교기와 병렬 연결된 쇼트 비교기에서 상기 딜레이단계에서 제공된 신호를 비교 입력단자로 입력받아 제2 기준신호와 비교하고 쇼트 여부를 판단하여 출력하고, 플립플롭에서 상기 쇼트 비교기의 출력을 하나의 입력으로 받아 출력신호로 생성하는 쇼트 판단단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 프로텍션신호 출력단계에서는 상기 과전류 비교기 및 상기 플립플롭로부터 출력된 신호를 논리 게이트에서 입력받고 상기 논리 게이트의 출력에 따라 프로텍션신호 생성부에서 상기 컨버터의 제어 스위치를 온-오프시키는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호 방법.
청구항 16 내지 19 중의 어느 하나에 있어서,
상기 컨버터는 LLC 공진 컨버터인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 컨버터 보호 방법.