KR20180053042A - 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치 - Google Patents

과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180053042A
KR20180053042A KR1020160150382A KR20160150382A KR20180053042A KR 20180053042 A KR20180053042 A KR 20180053042A KR 1020160150382 A KR1020160150382 A KR 1020160150382A KR 20160150382 A KR20160150382 A KR 20160150382A KR 20180053042 A KR20180053042 A KR 20180053042A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
overvoltage protection
varistor
protection circuit
overvoltage
Prior art date
Application number
KR1020160150382A
Other languages
English (en)
Inventor
장상호
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020160150382A priority Critical patent/KR20180053042A/ko
Publication of KR20180053042A publication Critical patent/KR20180053042A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/044—Physical layout, materials not provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M2001/0064—

Abstract

본 발명은 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 전원 공급 장치는 입력 교류 전압을 제1 입력노드 및 제2 입력노드에서 제1 출력노드 및 제2 출력노드로 정류하여 출력하는 정류기; 상기 제1 출력노드 및 제2 출력노드 사이에 연결되어, 상기 정류된 전압을 저장하여 일정한 전압을 출력하는 입력 커패시터; 상기 입력 커패시터로부터 전압을 변압하여 1차측에서 2차측으로 전달하는 변환부; 및 상기 제1 출력노드 및 제2 출력노드 사이에 연결되는 제1 과전압 보호 회로;를 포함하고, 상기 제1 과전압 보호회로는, 과전압에 의해 발생된 전류를 접지로 도통시키는 과전압 보호부와, 상기 과전압으로 인해 양단에 걸리는 전압이 설정된 내성 전압 이상이면 전류를 도통 시키는 내성 강화부를 포함할 수 있다.

Description

과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치{OVERVOLTAGE PROTECTION CIRCUIT AND POWER SUPPLY HAVING THE SAME}
본 발명은 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기전자장비들에 사용되는 전원 공급 장치(Power supply)는 일정한 직류 정격 전압을 출력한다.
전원 공급 장치의 오작동으로 인하여 정격 전압보다 높은 과전압이 출력되는 상황이 발생할 수 있으며, 과전압이 출력되는 경우 전기전자장비들의 시스템이나 소자들이 손상되거나 파괴되기 때문에 전기전자장비들에 과전압 보호 회로가 사용되고 있다.
한편, 종래의 과전압 보호회로의 경우, 회로의 구조가 복잡하기 때문에 과전압 보호회로의 구현이 용이하지 않을 뿐 아니라, 과전압 보호회로의 제조 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 내성이 강한 과전압 보호회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 스위칭 구동회로에서 발생한 스파이크성 전압으로부터 보호되는 과전압 보호회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 전압을 안정적으로 제공할 수 있는 과전압 보호회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 구조적으로 간단한 과전압 보호회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 면적을 최소화한 과전압 보호회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 제조비용을 감소시킨 과전압 보호회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 과전압에 의해 발생된 전류를 접지로 도통시키는 과전압 보호부; 및 상기 과전압으로 인해 양단에 걸리는 전압이 설정된 내성 전압 이상이면 전류를 도통 시키는 내성 강화부를 포함하는 과전압 보호 회로를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로는 상기 과전압 보호부는 배리스터를 포함하고, 상기 배리스터는 클램프 전압 이상의 과전압이 인가되면 상기 내성 강화부 양단에 걸리는 전압을 상기 내성 전압 이상으로 되게 할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로는 상기 내성 강화부는 다이오드를 포함하고, 상기 다이오드는 상기 배리스터에 정방향으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로는 상기 내성 강화부는 제너 다이오드를 포함하고, 상기 제너 다이오드는 상기 배리스터에 역방향으로 연결될 수 있다.
상술한 과제의 다른 해결 수단으로서, 입력 교류 전압을 제1 입력노드 및 제2 입력노드에서 제1 출력노드 및 제2 출력노드로 정류하여 출력하는 정류기; 상기 제1 출력노드 및 제2 출력노드 사이에 연결되어, 상기 정류된 전압을 저장하여 일정한 전압을 출력하는 입력 커패시터; 상기 입력 커패시터로부터 전압을 변압하여 1차측에서 2차측으로 전달하는 변환부; 및 상기 제1 출력노드 및 제2 출력노드 사이에 연결되는 제2 과전압 보호 회로;를 포함하고, 상기 제2 과전압 보호회로는, 과전압에 의해 발생된 전류를 접지로 도통시키는 과전압 보호부와, 상기 과전압으로 인해 양단에 걸리는 전압이 설정된 내성 전압 이상이면 전류를 도통 시키는 내성 강화부를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 과전압 보호부는 제1 배리스터를 포함하고, 상기 제1 배리스터는 클램프 전압 이상의 과전압이 인가되면 상기 내성 강화부 양단에 걸리는 전압을 상기 내성 전압 이상으로 되게 할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 내성 강화부는 다이오드를 포함하고, 상기 다이오드는 상기 제1 배리스터에 정방향으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 내성 강화부는 제너 다이오드를 포함하고, 상기 제너 다이오드는 상기 제1 배리스터에 역방향으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 제1 입력노드 및 제2 입력노드 사이에 연결되는 제1 과전압 보호 회로;를 더 포함하고, 상기 제1 과전압 보호 회로는, 상기 입력 교류 전압과 상기 제1 입력노드와 직렬 연결된 퓨즈와, 상기 제1 입력노드 및 제2 입력노드 사이에 배치된 제2 배리스터를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 변환부는 스위칭 소자를 포함하는 DC/DC 컨버터일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 입력 커패시터와 상기 제2 과전압 보호 회로는 병렬로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 정류기가 제1 내지 제4 다이오드를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는, 상기 제1 다이오드는 상기 제1 입력노드와 상기 제1 출력노드 사이에 정방향으로 연결되고, 상기 제2 다이오드는 상기 제1 입력노드와 상기 제2 출력노드 사이에 역방향으로 연결되고, 상기 제3 다이오드는 상기 제2 입력노드와 상기 제1 출력노드 상이에 정방향으로 연결되고, 상기 제4 다이오드는 상기 제2 입력노드와 상기 제2 출력노드 사이에 역방향으로 연결될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 제1 입력노드 및 제2 입력노드 사이에 연결되고, 외부전원에서 입력되는 교류신호의 잡음을 제거하는 필터부;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 필터부는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상기 제1 커패시터는 상기 교류신호가 인가되고, 일단이 상기 제1 인덕터의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제2 인덕터의 일단과 연결되고, 상기 제1 인덕터는 타단이 상기 제2 커패시터의 일단과 연결되고, 상기 제2 인덕터는 타단이 상기 제2 커패시터의 타단과 연결되고, 상기 제2 커패시터는 상기 일단이 상기 제1 입력노드에 연결되고, 상기 타단이 상기 제2 입력노드에 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 스위칭 구동회로에서 발생한 스파이크성 전압으로부터 과전압 보호회로를 보호할 수 있다.
둘째, 본 발명은 과전압 보호회로의 내구성이 증가되므로 전원 공급장치의 안정성이 증가할 수 있다.
셋째, 본 발명은 과전압 보호회로의 구조가 간단하다.
넷째, 본 발명은 과전압 보호회로의 면적을 최소화할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 과전압 보호회로의 제조비용을 감소 시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 2는 도 1의 전원 공급 장치의 제2 과전압 보호 회로에서 발생되는 누설전류를 나타내는 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 제2 과전압 보호 회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 6은 도 5 의 전원 공급 장치의 제2 과전압 보호 회로에서 발생되는 누설전류를 나타내는 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치의 회로도이다.
다음에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 또한, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(under, below, beneath)", "하부 (lower)", "위(on, above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예 따른 전원 공급 장치(1)는 제1 과전압 보호 회로(10)를 포함할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(10)는 외부의 전원(VAC)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V1)로부터 전원 공급 장치(1) 또는 부하(60)를 보호할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(10)는 외부 전원(VAC) 입력단과 필터부(20)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 과전압 보호 회로(10)는 필터부(20)와 정류부(30) 사이에 배치될 수 있다.
제1 과전압 보호 회로(10)는 퓨즈(FS11)를 포함할 수 있다. 퓨즈(FS11)는 허용 전압 또는 허용 전류의 둘 중에서 어느 하나가 허용치 이상이 되면 개방되어 전원 공급 장치(1) 또는 부하(60)를 보호하도록 구성될 수 있다. 퓨즈(FS11)는 제1 배리스터(VR12)의 후방에 구성할 수 있으나 이 경우에는 퓨즈(FS11)가 개방되더라도 제1 배리스터(VR12)가 보호되기 곤란하기 때문에 퓨즈(FS11)를 제1 배리스터(VR12)의 전방에 구성하는 것이 바람직하다. 퓨즈(FS11)는 SB(Slow Blow) 형식과 FA(Fast acting) 형식 중 어느 하나의 형식일 수 있다.
제1 과전압 보호 회로(10)는 제1 배리스터(VR12)를 포함할 수 있다. 제1 배리스터(VR12)는 입력되는 외부 전원(VAC)의 교류 전원이 일정 레벨의 클램프 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-Way)가 되어 전원 공급 장치(1) 또는 부하(60)의 고장을 방지하게 한다. 즉, 제1 상기 배리스터(VR12)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 클램프 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 교류 전원의 순간 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS로부터 회로를 보호한다. 제1 배리스터(VR12)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 바리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다.
일 실시예 따른 전원 공급 장치(1)는 필터부(20)를 포함할 수 있다. 필터부(20)는 외부전원(VAC)에서 입력되는 교류신호와 함께 들어오는 잡음을 제거할 수 있다. 필터부(20)는 인덕터와 커패시터를 직병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 필터부(20)는 제1 커패시터(C21), 제2 커패시터(C22), 제1 인덕터(L21) 및 제2 인덕터(L22)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 입력 신호가 인가되는 제1 커패시터(C21)는 일단이 제1 인덕터(L21)의 일단과 연결되고, 타단이 제2 인덕터(L22)의 일단과 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L21)는 타단이 제2 커패시터(C22)의 일단과 연결될 수 있다. 제2 인덕터(L22)는 타단이 제2 커패시터(C22)의 타단과 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C22)는 일단이 제1 입력노드(nin1)에 연결되고, 타단이 제2 입력노드(nin2)에 연결될 수 있다. 필터부(20)는 상기 구성으로 제한되지 않고, 입력 교류 신호를 필터링 할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
일 실시예 따른 전원 공급 장치(1)는 정류부(30)를 포함할 수 있다. 정류부(30)는 필터부(20)의 출력 교류 신호를 직류 신호롤 변환하여 변환부(50)로 출력할 수 있다. 정류부(30)는 브릿지 정류기 및 입력 커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 정류기(D31, D32, D33, D34)는 브릿지 형식으로 연결되어 있는 4개의 다이오드를 포함하며, 교류입력 신호를 동일한 방향으로 역전된 교류 신호로 변환할 수 있다. 역전된 교류신호는 입력 커패시터(C35)에 충전되어 일정한 크기의 직류 전압이 변환부(50)로 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 브릿지 정류기는 제1 다이오드(D31), 제2 다이오드(D32), 제3 다이오드(D33), 제4 다이오드(D34)를 포함할 수 있다. 제1 다이오드(D31)는 제1 입력노드(nin1)와 제1 출력노드(nout1) 사이에 정방향으로 연결되고, 제2 다이오드(D32)는 제1 입력노드(nin1)와 제2 출력노드(nout2) 사이에 역방향으로 연결되고, 제3 다이오드(D33)는 제2 입력노드(nin2)와 제1 출력노드(nout1) 사이에 정방향으로 연결되고, 제4 다이오드(D34)는 제2 입력노드(nin2)와 제2 출력노드(nout2) 사이에 역방향으로 연결될 수 있다. 입력 커패시터(C35)는 일단이 제1 출력노드(nout1)에 연결되고, 타단이 제2 출력노드(nout2)에 연결될 수 있다.
일 실시예 따른 전원 공급 장치(1)는 변환부(50)를 포함할 수 있다. 변환부(50)는 역률 개선 또는 직류 신호로 변환된 신호를 소정의 크기로 승압하거나 강압하여 부하(60)에 공급할 수 있다. 변환부(50)는 스위칭 소자를 포함하는 역률 개선 회로(미도시)일 수 있다. 또한, 변환부(50)는 스위칭 소자를 포함하는 DC/DC 컨버터(미도시)일 수 있다. 예를 들어, 변환부(50)가 DC/DC 컨버터일 경우, 변환부(50)는 부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 등일 수 있다.
일 실시예에 따른 전원 공급 장치(1)는 제2 과전압 보호 회로(40)를 포함할 수 있다. 제2 과전압 보호 회로(40)는 정류부(30)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V2)로부터 전원 공급 장치(1) 또는 부하(60)를 보호할 수 있다. 구체적으로, 제2 과전압 보호 회로(40)는 제1 과전압 보호 회로(10)에서 통과하거나 필터부(20) 또는 정류부(30)에서 발생되는 과전압, 서지 전압 등으로부터 정류부(30) 후단에 배치된 변환부(50) 또는 부하(60) 등을 보호할 수 있다. 제2 과전압 보호 회로(10)는 정류부(30) 내부에 배치될 수 있고, 정류부(30)의 후단에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 정류부(30)의 브릿지 정류기(D31 내지 D34)와 입력커패시터(C35)의 사이에 배치될 수 있다.
제2 과전압 보호 회로(40)는 제2 배리스터(VR41)를 포함할 수 있다. 제2 바리스터(VR41)는 입력되는 정류되어 역전된 교류신호 또는 직류신호가 일정 레벨의 클램프 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-Way)가 되어 전원 공급 장치(1) 또는 부하(60)의 고장을 방지하게 한다. 즉, 제2 상기 바리스터(VR41)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 일정 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정된 클램프 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 정류되어 역전된 교류신호 또는 직류신호의 순간 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS로부터 회로를 보호한다. 제2 배리스터(VR41)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 바리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다. 예를 들어, 제2 배리스터(VR41)는 일단이 제1 출력노드(nout1)에 연결되고, 타단이 제2 출력노드(nout2)에 연결될 수 있다.
따라서, 일 실시예는 제1 과전압 보호 회로와 제2 과전압 보호 회로에 의하여 과전압으로부터 전원 공급 장치 및 부하를 보호할 수 있다. 또한, 일 실시예는 과전압 보호 회로의 구조가 간단하다. 또한, 일 실시예는 과전압 보호 회로의 면적을 최소화할 수 있다. 또한, 일 실시예는 과전압 보호 회로의 제조비용을 감소 시킬 수 있다.
그러나, 일 실시예에 따른 제2 과전압 보호 회로(40)는 스위칭 소자를 포함하는 변환부(50)에서 발생되는 스파이크성의 전압(V3)에 의하여 스트레스를 받는다. 보다 구체적으로, 변환부(50)나 부하(60)는 특정 주파수에 따른 스위칭 소자의 동작에 의하여 스파이크성 전압(V3)을 발생시킨다. 이에, 다이오드 정류기의 후단에 배치되는 제2 과전압 보호 회로(40)의 제2 배리스터(VR41)는 스파이크성 전압(V3)에 의하여 누설전류(Ileak)가 발생하고, 나아가 파손되는 문제가 있었다. 이 경우, 전원 공급 장치는 스파이크성 전압(V3)이 제1 과전압 보호 회로(10)의 퓨즈(FS11) 또는 제1 배리스터(VR12)까지 손상시킬 수 있다. 또한, 고온 또는 고습의 환경에서 제2 과전압 보호 회로(40)의 제2 배리스터(VR41)에 흐르는 누설전류(Ileak)가 증가되어 파손위험이 증대될 수 있다.
도 2는 도 1의 전원 공급 장치의 제2 과전압 보호 회로에서 발생되는 누설전류를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 과전압 보호 회로는 배리스터의 구성만을 포함할 수 있다. 이 경우, 배리스터는 스위칭 소자를 포함하는 변환부 또는 부하에서 발생되는 스파이크성의 전압(V3)에 의하여 누설전류(Ileak)가 발생될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (a)는 외부 전원(VAC)은 약 90V의 교류전압인 경우이다. 이 경우, Vn의 파형은 배리스터에 걸리는 전압을 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. Ileak의 파형은 배리스터에서 스파이크성 전압에 따른 누설전류를 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. 마찬가지로, 도 2의 (b)는 외부 전원(VAC)은 약 264V의 교류전압인 경우이다. 이 경우, Vn의 파형은 배리스터에 걸리는 전압을 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. Ileak의 파형은 배리스터에서 스파이크성 전압에 따른 누설전류를 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 3의 제2 과전압 보호 회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로(100)는 제1 과전압 보호 회로(110)를 포함할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(110)는 외부의 전원(VAC)에서 입력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS로부터 전원 공급 장치(100) 또는 부하(160)를 보호할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(110)는 외부 전원 입력단과 필터부(120)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 과전압 보호 회로(110)는 필터부(120)와 정류부(130) 사이에 배치될 수 있다.
다른 실시예 따른 전원 공급 장치(100)는 필터부(120)를 포함할 수 있다. 필터부(120)는 외부전원(VAC)에서 입력되는 교류신호와 함께 들어오는 잡음을 제거할 수 있다. 필터부(120)는 외부전원 입력부와 정류부(130)의 사이에 배치될 수 있다. 필터부(120)는 인덕터와 커패시터를 직병렬로 연결될 수 있다.
다른 실시예 따른 전원 공급 장치(100)는 정류부(130)를 포함할 수 있다. 정류부(130)는 필터부(120)의 출력 교류 신호를 직류 신호를 변환하여 변환부(150)로 출력할 수 있다. 정류부(130)는 브릿지 정류기 및 입력 커패시터를 포함할 수 있다.
다른 실시예 따른 전원 공급 장치(100)는 변환부(150)를 포함할 수 있다. 변환부(150)는 역률 개선 또는 직류 신호로 변환된 신호를 소정의 크기로 승압하거나 강압하여 부하(160)에 공급할 수 있다. 변환부(150)는 스위칭 소자를 포함하는 역률 개선 회로(미도시)일 수 있다. 또한, 변환부(150)는 스위칭 소자를 포함하는 DC/DC 컨버터(미도시)일 수 있다. 예를 들어, 변환부(150)가 DC/DC 컨버터일 경우, 변환부(50)는 부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 등일 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(100)는 제2 과전압 보호 회로(140)를 포함할 수 있다. 제2 과전압 보호 회로(140)는 과전압 보호부(141)와 내성 강화부(142)를 포함할 수 있다.
과전압 보호부(141)는 정류부(130)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS로부터 전원 공급 장치(100) 또는 부하(160)를 보호할 수 있다. 구체적으로, 과전압 보호부(141)는 제1 과전압 보호 회로(110)에서 통과하거나 필터부(120) 또는 정류부(130)에서 발생되는 과전압, 서지 전압 등으로부터 정류부(130)의 후단에 배치된 변환부(150) 또는 부하(160) 등을 보호할 수 있다.
내성 강화부(142)는 스위칭 소자를 포함하는 변환부(150)에서 발생되는 스파이크성 전압으로부터 과전압 보호부(141)를 보호할 수 있다. 보다 구체적으로, 내성 강화부(142)는 양단에 인가되는 내성 전압이 특정 레벨로 설정되고, 내성 전압이상의 전압이 양단에 인가되면 전류가 도통될 수 있다. 또한, 스파이크성 전압은 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS 보다 전압 레벨이 일반적으로 낮다. 이에, 제2 과전압 보호 회로(140)에 스파이크성 전압이 인가되어도 과전압 보호부(141)가 동작하지 않기 때문에 내성 강화부(142)의 양 단에 걸리는 전압은 내성 전압보다 낮으므로 내성 강화부(142)가 과전압 보호부(141)로의 전류를 차단할 수 있다. 따라서 과전압 보호부(141)에서 누설전류가 발생되지 않는다. 또한, 제2 과전압 보호 회로(140)는 과전압, 서지 전압 또는 EOS가 발생되면 과전압 보호부(141)가 동작하기 때문에 내성 강화부(142)의 양단에 걸리는 전압은 내성 전압보다 높아지므로 내성 강화부(142)는 전류를 도통하고, 다시 과전압 보호부(141)는 과전압, 서지 전압 또는 EOS에 의한 전류를 접지(GND)로 흘려 보내어 전원 공급 장치(100) 또는 부하(160)를 보호할 수 있다.
즉, 과전압 보호부(141)는 내성 강화부(142)에 의하여 스파이크성 전압에 의한 스트레스를 줄일 수 있다. 또한, 과전압 보호부(141)는 내성 강화부(142)에 의하여 고온 또는 고습의 환경에서도 누설전류가 감소될 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(200)는 제1 과전압 보호 회로(210)를 포함할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(210)는 외부의 전원(VAC)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V1)로부터 전원 공급 장치(200) 또는 부하(260)를 보호할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(210)는 외부 전원(VAC) 입력단과 필터부(220)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 과전압 보호 회로(210)는 필터부(220)와 정류부(230) 사이에 배치될 수 있다.
제1 과전압 보호 회로(210)는 퓨즈(FS211)를 포함할 수 있다. 퓨즈(FS211)는 허용 전압 또는 허용 전류의 둘 중에서 어느 하나가 허용치 이상이 되면 개방되어 전원 공급 장치(200) 또는 부하(260)를 보호하도록 구성될 수 있다. 퓨즈(FS211)는 제1 배리스터(VR212)의 후방에 구성할 수 있으나 이 경우에는 퓨즈(FS211)가 개방되더라도 제1 배리스터(VR212)가 보호되기 곤란하기 때문에 퓨즈(FS211)를 제1 배리스터(VR212)의 전방에 구성하는 것이 바람직하다. 퓨즈(FS211)는 SB(Slow Blow) 형식과 FA(Fast acting) 형식 중 어느 하나의 형식일 수 있다.
제1 과전압 보호 회로(210)는 제1 배리스터(VR212)를 포함할 수 있다. 제1 배리스터(VR212)는 입력되는 외부 전원(VAC)의 교류 전원이 일정 레벨의 클램프 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-Way)가 되어 전원 공급 장치(200) 또는 부하(260)의 고장을 방지하게 한다. 즉, 제1 배리스터(VR212)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 클램프 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 교류 전원의 순간 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V1)로부터 회로를 보호한다. 제1 배리스터(VR212)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 바리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다.
또 다른 실시예 따른 전원 공급 장치(200)는 필터부(220)를 포함할 수 있다. 필터부(220)는 외부전원(VAC)에서 입력되는 교류신호와 함께 들어오는 잡음을 제거할 수 있다. 필터부(220)는 인덕터와 커패시터를 직병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 필터부(220)는 제1 커패시터(C221), 제2 커패시터(C222), 제1 인덕터(L221) 및 제2 인덕터(L222)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 입력 신호가 인가되는 제1 커패시터(C221)는 일단이 제1 인덕터(L221)의 일단과 연결되고, 타단이 제2 인덕터(L222)의 일단과 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L221)는 타단이 제2 커패시터(C222)의 일단과 연결될 수 있다. 제2 인덕터(L222)는 타단이 제2 커패시터(C222)의 타단과 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C222)는 일단이 제1 입력노드(nin1)에 연결되고, 타단이 제2 입력노드(nin2)에 연결될 수 있다. 필터부(220)는 상기 구성으로 제한되지 않고, 입력 교류 신호를 필터링 할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예 따른 전원 공급 장치(200)는 정류부(230)를 포함할 수 있다. 정류부(230)는 필터부(220)의 출력 교류 신호를 직류 신호롤 변환하여 변환부(250)로 출력할 수 있다. 정류부(230)는 브릿지 정류기 및 입력 커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 정류기(D231, D232, D233, D234)는 브릿지 형식으로 연결되어 있는 4개의 다이오드를 포함하며, 교류입력 신호를 동일한 방향으로 역전된 교류 신호로 변환할 수 있다. 역전된 교류신호는 입력 커패시터(C235)에 충전되어 일정한 크기의 직류 전압이 변환부(250)로 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 브릿지 정류기는 제1 다이오드(D231), 제2 다이오드(D232), 제3 다이오드(D233), 제4 다이오드(D234)를 포함할 수 있다. 제1 다이오드(D231)는 제1 입력노드(nin1)와 제1 출력노드(nout1) 사이에 정방향으로 연결되고, 제2 다이오드(D232)는 제1 입력노드(nin1)와 제2 출력노드(nout2) 사이에 역방향으로 연결되고, 제3 다이오드(D233)는 제2 입력노드(nin2)와 제1 출력노드(nout1) 사이에 정방향으로 연결되고, 제4 다이오드(D234)는 제2 입력노드(nin2)와 제2 출력노드(nout2) 사이에 역방향으로 연결될 수 있다. 입력 커패시터(C235)는 일단이 제1 출력노드(nout1)에 연결되고, 타단이 제2 출력노드(nout2)에 연결될 수 있다.
또 다른 실시예 따른 전원 공급 장치(200)는 변환부(250)를 포함할 수 있다. 변환부(250)는 역률 개선 또는 직류 신호로 변환된 신호를 소정의 크기로 승압하거나 강압하여 부하(260)에 공급할 수 있다. 변환부(250)는 스위칭 소자를 포함하는 역률 개선 회로(미도시)일 수 있다. 또한, 변환부(250)는 스위칭 소자를 포함하는 DC/DC 컨버터(미도시)일 수 있다. 예를 들어, 변환부(250)가 DC/DC 컨버터일 경우, 변환부(50)는 부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 등일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(200)는 제2 과전압 보호 회로(240)를 포함할 수 있다. 제2 과전압 보호 회로(240)는 과전압 보호부(241)와 내성 강화부(242)를 포함할 수 있다.
과전압 보호부(241)는 정류부(230)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V2)로부터 전원 공급 장치(200) 또는 부하(260)를 보호할 수 있다. 구체적으로, 과전압 보호부(241)는 제1 과전압 보호 회로(210)에서 통과하거나 필터부(220) 또는 정류부(230)에서 발생되는 과전압, 서지 전압 등(V2)으로부터 정류부(230) 후단에 배치된 변환부(250) 또는 부하(260) 등을 보호할 수 있다. 과전압 보호부(241)는 정류부(230) 내부에 배치될 수 있고, 정류부(230)의 후단에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 정류부(230)의 브릿지 정류기(D231 내지 D234)와 입력 커패시터(C235)의 사이에 배치될 수 있다.
또한, 과전압 보호부(241)는 제2 배리스터(VR241)를 포함할 수 있다. 제2 바리스터(VR241)는 입력되는 정류되어 역전된 교류신호 또는 직류신호가 일정 레벨의 클램프 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-Way)가 되어 전원 공급 장치(200) 또는 부하(260)의 고장을 방지하게 한다. 즉, 제2 배리스터(VR241)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 일정 레벨의 클램프 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정된 클램프 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 정류되어 역전된 교류신호 또는 직류신호의 순간 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V2)로부터 회로를 보호한다. 제2 배리스터(VR241)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 배리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다. 예를 들어, 제2 배리스터(VR241)는 일단이 내성 강화부(242)의 다이오드(D242)의 캐소드 전극에 연결되고, 타단이 제2 출력노드(nout2)에 연결될 수 있다.
내성 강화부(242)는 스위칭 소자를 포함하는 변환부(250)에서 발생되는 스파이크성 전압으로부터 과전압 보호부(241)를 보호할 수 있다. 보다 구체적으로, 내성 강화부(242)는 다이오드(D242)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다이오드(D242)는 애노드 전극이 제1 출력노드(nout1)에 연결되고, 캐소드 전극이 제2 배리스터(VR241)의 일단과 연결될 수 있다. 다이오드(D242)는 특정 레벨의 구동 전압(Vf)이 있다. 즉, 다이오드(D242)는 캐소드 전극과 애노드 전극의 양단에 구동 전압(Vf)이상의 전압이 인가되면 정방향으로 전류를 도통 시킬 수 있다. 예를 들면, 제2 배리스터(VR241)의 클램프 전압은 스파이크성 전압(V3) 보다는 높게 설정되고 과전압, 서지 전압 또는 EOS(V2)보다는 낮게 설정될 수 있다. 스파이크성 전압(V3)이 제2 과전압 보호 회로(240)에 인가된 경우, 제2 배리스터(VR241)는 클램프 전압 이상의 전압이 인가되지 않았으므로 동작하지 않는다. 이 경우, 스파이크성 전압(V3)이 다이오드(D242)의 캐소드 전극에 걸리게 되므로 다이오드(D242)의 양단은 구동 전압(Vf)이하가 되어 다이오드(D242)는 과전압 보호부(241)의 제2 배리스터(VR241)로 전류를 도통시키지 않는다. 이에, 과전압 보호부(241)의 제2 배리스터(VR241)는 누설전류가 발생되지 않는다. 또한, 과전압, 서지 전압 또는 EOS(V2)이 제2 과전압 보호 회로(240)에 인가된 경우, 제2 배리스터(VR241)는 클램프 전압 이상의 전압이 인가되므로 동작한다. 이 경우, 다이오드(D242)의 양단에 걸리는 전압은 구동 전압(Vf)이상이 되므로 다이오드(D242)는 전류를 도통시킬 수 있다. 결국, 다이오드(D242)를 통과한 과전압, 서지 전압 또는 EOS에 의한 전류는 과전압 보호부(241)에서 접지(GND)로 흘려 보내어 전원 공급 장치(200) 또는 부하(260)를 보호할 수 있다.
즉, 과전압 보호부(241)는 내성 강화부(242)에 의하여 스파이크성 전압에 의한 스트레스를 줄일 수 있다. 또한, 과전압 보호부(241)는 내성 강화부(242)에 의하여 고온 또는 고습의 환경에서도 누설전류가 감소될 수 있다.
또한, 실시예는 과전압 보호회로의 내구성이 증가되므로 전원 공급장치의 안정성이 증가할 수 있다. 또한, 실시예는 과전압 보호회로의 구조가 간단하다. 실시예는 과전압 보호회로의 면적을 최소화할 수 있다. 실시예는 과전압 보호회로의 제조비용을 감소 시킬 수 있다.
도 6은 도 5 의 전원 공급 장치의 제2 과전압 보호 회로에서 발생되는 누설전류를 나타내는 도면이다.
도 2, 도 5및 도 6을 참조하면, 제2 과전압 보호 회로는 내성강화부의 다이오드(D242)에 의하여 과전압 보호부의 제2 배리스터(VR241)의 누설전류(Ileak)가 도 2와 비교하여 감소하였음을 확인할 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (a)는 외부 전원(VAC)은 약 90V의 교류전압인 경우이다. 이 경우, Vn의 파형은 제2 배리스터에 걸리는 전압을 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. Ileak의 파형은 제2 배리스터에서 스파이크성 전압에 따른 누설전류를 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. 즉, 도 2의 (a)와 도 6의 (a)를 비교하면 도 6의 (a)에서 제2 배리스터의 누설전류가 감소하였음을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 도 6의 (b)는 외부 전원(VAC)은 약 264V의 교류전압인 경우이다. 이 경우, Vn의 파형은 제2 배리스터에 걸리는 전압을 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. Ileak의 파형은 제2 배리스터에서 스파이크성 전압에 따른 누선전류를 시간에 따른 크기로 나타낸 것이다. 즉, 도 2의 (b)와 도 6의 (b)를 비교하면 도 6의 (b)에서 제2 배리스터의 누설전류가 감소하였음을 확인할 수 있다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 과전압 보호 회로를 포함하는 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(300)는 제1 과전압 보호 회로(310)를 포함할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(310)는 외부의 전원(VAC)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V1)로부터 전원 공급 장치(300) 또는 부하(360)를 보호할 수 있다. 제1 과전압 보호 회로(310)는 외부 전원(VAC) 입력단과 필터부(320)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 제1 과전압 보호 회로(310)는 필터부(320)와 정류부(330) 사이에 배치될 수 있다.
제1 과전압 보호 회로(310)는 퓨즈(FS311)를 포함할 수 있다. 퓨즈(FS311)는 허용 전압 또는 허용 전류의 둘 중에서 어느 하나가 허용치 이상이 되면 개방되어 전원 공급 장치(300) 또는 부하(360)를 보호하도록 구성될 수 있다. 퓨즈(FS311)는 제1 배리스터(VR312)의 후방에 구성할 수 있으나 이 경우에는 퓨즈(FS311)가 개방되더라도 제1 배리스터(VR312)가 보호되기 곤란하기 때문에 퓨즈(FS311)를 제1 배리스터(VR312)의 전방에 구성하는 것이 바람직하다. 퓨즈(FS311)는 SB(Slow Blow) 형식과 FA(Fast acting) 형식 중 어느 하나의 형식일 수 있다.
제1 과전압 보호 회로(310)는 제1 배리스터(VR312)를 포함할 수 있다. 제1 배리스터(VR312)는 입력되는 외부 전원(VAC)의 교류 전원이 일정 레벨의 클램프 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-Way)가 되어 전원 공급 장치(300) 또는 부하(360)의 고장을 방지하게 한다. 즉, 제1 배리스터(VR312)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 클램프 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 교류 전원의 순간 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V1)로부터 회로를 보호한다. 제1 배리스터(VR312)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 바리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다.
또 다른 실시예 따른 전원 공급 장치(300)는 필터부(320)를 포함할 수 있다. 필터부(320)는 외부전원(VAC)에서 입력되는 교류신호와 함께 들어오는 잡음을 제거할 수 있다. 필터부(320)는 인덕터와 커패시터를 직병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 필터부(320)는 제1 커패시터(C321), 제2 커패시터(C322), 제1 인덕터(L321) 및 제2 인덕터(L322)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 입력 신호가 인가되는 제1 커패시터(C321)는 일단이 제1 인덕터(L321)의 일단과 연결되고, 타단이 제2 인덕터(L322)의 일단과 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L321)는 타단이 제2 커패시터(C322)의 일단과 연결될 수 있다. 제2 인덕터(L322)는 타단이 제2 커패시터(C322)의 타단과 연결될 수 있다. 제2 커패시터(C322)는 일단이 제1 입력노드(nin1)에 연결되고, 타단이 제2 입력노드(nin2)에 연결될 수 있다. 필터부(320)는 상기 구성으로 제한되지 않고, 입력 교류 신호를 필터링 할 수 있는 구성을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예 따른 전원 공급 장치(300)는 정류부(330)를 포함할 수 있다. 정류부(330)는 필터부(320)의 출력 교류 신호를 직류 신호롤 변환하여 변환부(350)로 출력할 수 있다. 정류부(330)는 브릿지 정류기 및 입력 커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 브릿지 정류기(D331, D332, D333, D334)는 브릿지 형식으로 연결되어 있는 4개의 다이오드를 포함하며, 교류입력 신호를 동일한 방향으로 역전된 교류 신호로 변환할 수 있다. 역전된 교류신호는 입력 커패시터(C335)에 충전되어 일정한 크기의 직류 전압이 변환부(350)로 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 브릿지 정류기는 제1 다이오드(D331), 제2 다이오드(D332), 제3 다이오드(D333), 제4 다이오드(D334)를 포함할 수 있다. 제1 다이오드(D331)는 제1 입력노드(nin1)와 제1 출력노드(nout1) 사이에 정방향으로 연결되고, 제2 다이오드(D332)는 제1 입력노드(nin1)와 제2 출력노드(nout2) 사이에 역방향으로 연결되고, 제3 다이오드(D333)는 제2 입력노드(nin2)와 제1 출력노드(nout1) 사이에 정방향으로 연결되고, 제4 다이오드(D334)는 제2 입력노드(nin2)와 제2 출력노드(nout2) 사이에 역방향으로 연결될 수 있다. 입력 커패시터(C335)는 일단이 제1 출력노드(nout1)에 연결되고, 타단이 제2 출력노드(nout2)에 연결될 수 있다.
또 다른 실시예 따른 전원 공급 장치(300)는 변환부(350)를 포함할 수 있다. 변환부(350)는 역률 개선 또는 직류 신호로 변환된 신호를 소정의 크기로 승압하거나 강압하여 부하(360)에 공급할 수 있다. 변환부(350)는 스위칭 소자를 포함하는 역률 개선 회로(미도시)일 수 있다. 또한, 변환부(350)는 스위칭 소자를 포함하는 DC/DC 컨버터(미도시)일 수 있다. 예를 들어, 변환부(350)가 DC/DC 컨버터일 경우, 변환부(350)는 부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 등일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(300)는 제2 과전압 보호 회로(340)를 포함할 수 있다. 제2 과전압 보호 회로(340)는 과전압 보호부(341)와 내성 강화부(342)를 포함할 수 있다.
과전압 보호부(341)는 정류부(330)에서 출력되는 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V2)로부터 전원 공급 장치(300) 또는 부하(360)를 보호할 수 있다. 구체적으로, 과전압 보호부(341)는 제1 과전압 보호 회로(310)에서 통과하거나 필터부(320) 또는 정류부(330)에서 발생되는 과전압, 서지 전압 등(V2)으로부터 정류부(330) 후단에 배치된 변환부(350) 또는 부하(360) 등을 보호할 수 있다. 과전압 보호부(341)는 정류부(330) 내부에 배치될 수 있고, 정류부(330)의 후단에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 정류부(330)의 브릿지 정류기(D331 내지 D334)와 입력 커패시터(C335)의 사이에 배치될 수 있다.
또한, 과전압 보호부(341)는 제2 배리스터(VR341)를 포함할 수 있다. 제2 바리스터(VR341)는 입력되는 정류되어 역전된 교류신호 또는 직류신호가 일정 레벨의 클램프 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-Way)가 되어 전원 공급 장치(300) 또는 부하(360)의 고장을 방지하게 한다. 즉, 제2 배리스터(VR341)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 일정 레벨의 클램프 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정된 클램프 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 정류되어 역전된 교류신호 또는 직류신호의 순간 과전압, 서지 전압 또는 내부에서 발생된 EOS(V2)로부터 회로를 보호한다. 제2 배리스터(VR341)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 배리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 배리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다. 예를 들어, 제2 배리스터(VR341)는 일단이 내성 강화부(342)의 제너 다이오드(ZD342)의 애노드 전극에 연결되고, 타단이 제2 출력노드(nout2)에 연결될 수 있다.
내성 강화부(342)는 스위칭 소자를 포함하는 변환부(350)에서 발생되는 스파이크성 전압으로부터 과전압 보호부(341)를 보호할 수 있다. 보다 구체적으로, 내성 강화부(342)는 제너 다이오드(ZD342)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제너 다이오드(ZD342)는 캐소드 전극이 제1 출력노드(nout1)에 연결되고, 애노드 전극이 제2 배리스터(VR341)의 일단과 연결될 수 있다. 제너 다이오드(ZD342)는 특정 레벨의 항복 전압(Vr)이 있다. 즉, 제너 다이오드(ZD342)는 캐소드 전극과 애노드 전극의 양단에 항복 전압(Vr)이상의 전압이 인가되면 역방향으로 전류를 도통 시킬 수 있다. 예를 들면, 제2 배리스터(VR341)의 클램프 전압은 스파이크성 전압(V3) 보다는 높게 설정되고 과전압, 서지 전압 또는 EOS(V2)보다는 낮게 설정될 수 있다. 스파이크성 전압(V3)이 제2 과전압 보호 회로(340)에 인가된 경우, 제2 배리스터(VR341)는 클램프 전압 이상의 전압이 인가되지 않았으므로 동작하지 않는다. 이 경우, 스파이크성 전압(V3)이 제너 다이오드(ZD342)의 캐소드 전극에 걸리게 되므로 제너 다이오드(ZD342)의 양단은 항복 전압(Vr)이하가 되어 제너 다이오드(ZD342)는 과전압 보호부(341)의 제2 배리스터(VR341)로 전류를 도통시키지 않는다. 이에, 과전압 보호부(341)의 제2 배리스터(VR341)는 누설전류가 발생되지 않는다. 또한, 과전압, 서지 전압 또는 EOS(V2)이 제2 과전압 보호 회로(340)에 인가된 경우, 제2 배리스터(VR341)는 클램프 전압 이상의 전압이 인가되므로 동작한다. 이 경우, 제너 다이오드(D342)의 양단에 걸리는 전압은 항복 전압(Vr)이상이 되므로 제너 다이오드(ZD342)는 전류를 도통시킬 수 있다. 결국, 제너 다이오드(ZD342)를 통과한 과전압, 서지 전압 또는 EOS에 의한 전류는 과전압 보호부(341)에서 접지(GND)로 흘려 보내어 전원 공급 장치(300) 또는 부하(360)를 보호할 수 있다.
즉, 과전압 보호부(341)는 내성 강화부(342)에 의하여 스파이크성 전압에 의한 스트레스를 줄일 수 있다. 또한, 과전압 보호부(341)는 내성 강화부(342)에 의하여 고온 또는 고습의 환경에서도 누설전류가 감소될 수 있다.
또한, 실시예는 과전압 보호회로의 내구성이 증가되므로 전원 공급장치의 안정성이 증가할 수 있다. 또한, 실시예는 과전압 보호회로의 구조가 간단하다. 실시예는 과전압 보호회로의 면적을 최소화할 수 있다. 실시예는 과전압 보호회로의 제조비용을 감소 시킬 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (16)

  1. 과전압에 의해 발생된 전류를 접지로 도통시키는 과전압 보호부; 및
    상기 과전압으로 인해 양단에 걸리는 전압이 설정된 내성 전압 이상이면 전류를 도통 시키는 내성 강화부를 포함하는 과전압 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 보호부는 배리스터를 포함하고,
    상기 배리스터는 클램프 전압 이상의 과전압이 인가되면 상기 내성 강화부 양단에 걸리는 전압을 상기 내성 전압 이상으로 되게 하는 과전압 보호 회로.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 내성 강화부는 다이오드를 포함하고,
    상기 다이오드는 상기 배리스터에 정방향으로 연결되는 과전압 보호 회로.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 내성 강화부는 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 제너 다이오드는 상기 배리스터에 역방향으로 연결되는 과전압 보호 회로.
  5. 입력 교류 전압을 제1 입력노드 및 제2 입력노드에서 제1 출력노드 및 제2 출력노드로 정류하여 출력하는 정류기;
    상기 제1 출력노드 및 제2 출력노드 사이에 연결되어, 상기 정류된 전압을 저장하여 일정한 전압을 출력하는 입력 커패시터;
    상기 입력 커패시터로부터 전압을 변압하여 1차측에서 2차측으로 전달하는 변환부; 및
    상기 제1 출력노드 및 제2 출력노드 사이에 연결되는 제2 과전압 보호 회로;를 포함하고,
    상기 제2 과전압 보호회로는, 과전압에 의해 발생된 전류를 접지로 도통시키는 과전압 보호부와, 상기 과전압으로 인해 양단에 걸리는 전압이 설정된 내성 전압 이상이면 전류를 도통 시키는 내성 강화부를 포함하는 전원 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과전압 보호부는 제1 배리스터를 포함하고,
    상기 제1 배리스터는 클램프 전압 이상의 과전압이 인가되면 상기 내성 강화부 양단에 걸리는 전압을 상기 내성 전압 이상으로 되게 하는 전원 공급 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 내성 강화부는 다이오드를 포함하고,
    상기 다이오드는 상기 제1 배리스터에 정방향으로 연결되는 전원 공급 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 내성 강화부는 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 제너 다이오드는 상기 제1 배리스터에 역방향으로 연결되는 전원 공급 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 입력노드 및 제2 입력노드 사이에 연결되는 제1 과전압 보호 회로;를 더 포함하고,
    상기 제1 과전압 보호 회로는, 상기 입력 교류 전압과 상기 제1 입력노드와 직렬 연결된 퓨즈와, 상기 제1 입력노드 및 제2 입력노드 사이에 배치된 제2 배리스터를 포함하는 전원 공급 장치.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 변환부는 스위칭 소자를 포함하는 DC/DC 컨버터인 전원 공급 장치.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 입력 커패시터와 상기 제2 과전압 보호 회로는 병렬로 연결되는 전원 공급 장치.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 정류기는 제1 내지 제4 다이오드를 포함하는 전원 공급 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는 상기 제1 입력노드와 상기 제1 출력노드 사이에 정방향으로 연결되고,
    상기 제2 다이오드는 상기 제1 입력노드와 상기 제2 출력노드 사이에 역방향으로 연결되고,
    상기 제3 다이오드는 상기 제2 입력노드와 상기 제1 출력노드 상이에 정방향으로 연결되고,
    상기 제4 다이오드는 상기 제2 입력노드와 상기 제2 출력노드 사이에 역방향으로 연결되는 전원 공급 장치.
  14. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 입력노드 및 제2 입력노드 사이에 연결되고, 외부전원에서 입력되는 교류신호의 잡음을 제거하는 필터부;를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 필터부는 제1 커패시터, 제2 커패시터, 제1 인덕터 및 제2 인덕터를 포함하는 전원 공급 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 커패시터는 상기 교류신호가 인가되고, 일단이 상기 제1 인덕터의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제2 인덕터의 일단과 연결되고,
    상기 제1 인덕터는 타단이 상기 제2 커패시터의 일단과 연결되고,
    상기 제2 인덕터는 타단이 상기 제2 커패시터의 타단과 연결되고,
    상기 제2 커패시터는 상기 일단이 상기 제1 입력노드에 연결되고, 상기 타단이 상기 제2 입력노드에 연결되는 전원 공급 장치.
KR1020160150382A 2016-11-11 2016-11-11 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치 KR20180053042A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160150382A KR20180053042A (ko) 2016-11-11 2016-11-11 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160150382A KR20180053042A (ko) 2016-11-11 2016-11-11 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180053042A true KR20180053042A (ko) 2018-05-21

Family

ID=62453361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160150382A KR20180053042A (ko) 2016-11-11 2016-11-11 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180053042A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102194018B1 (ko) * 2020-07-29 2020-12-22 김근식 서지 및 역률 보호 회로 및 이를 구비하는 led 조명
KR102378249B1 (ko) * 2020-10-13 2022-03-25 주식회사 티씨엔 서지 차단 기능을 갖는 감쇠기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102194018B1 (ko) * 2020-07-29 2020-12-22 김근식 서지 및 역률 보호 회로 및 이를 구비하는 led 조명
KR102378249B1 (ko) * 2020-10-13 2022-03-25 주식회사 티씨엔 서지 차단 기능을 갖는 감쇠기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1879286A2 (en) Method and apparatus for a high voltage power supply circuit
JP2009195033A (ja) 電源装置及び照明器具
JP4983523B2 (ja) 電源回路及びこの電源回路を用いた漏電遮断器
JP2008228538A (ja) スイッチング電源装置
EP2672597A1 (en) Voltage rectifier
JP5282067B2 (ja) 力率改善回路およびその起動動作制御方法
KR20060130310A (ko) 전자장치 및 그 제어방법
KR20180053042A (ko) 과전압 보호 회로 및 이를 포함하는 전원 공급 장치
US10219334B2 (en) Circuit arrangement for operating semiconductor light sources
JP5137121B2 (ja) スイッチング電源装置
JP5126967B2 (ja) スイッチング電源装置
CN113036722B (zh) 电压转换装置
JPWO2018101081A1 (ja) 電源装置、照明器具、電源装置の製造方法
KR102011110B1 (ko) 고체콘덴서를 이용한 led 컨버터
US8085519B2 (en) Circuit arrangement for providing a DC operating voltage
JP5929424B2 (ja) Ｌｅｄ点灯装置及びそれを用いた照明装置
JP6669967B2 (ja) 保護回路、及び、スイッチング電源
US11602031B2 (en) Grounded voltage protection circuit for a linear drive circuit
JP2012095446A (ja) 電源装置およびその耐電圧試験方法
JP2012169198A (ja) Ｌｅｄ点灯装置及びｌｅｄ電球
KR20200015380A (ko) 전원 회로
KR101943080B1 (ko) 전원 공급 장치
JP4259306B2 (ja) 交流入力回路
JP7087439B2 (ja) 点灯装置、照明器具および照明システム
JP2012182956A (ja) 電源回路