KR20220053219A - 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이에 관한 것으로, 직류전원 출력회로와, 직류전원 출력회로에 전기적으로 연결된 셧다운 방지회로가 실장된 PCB를 구비하되, 셧다운 방지회로는, 직류전원 출력회로에서 출력된 2개의 직류 출력전압을 감지하여 그 편차를 연산하는 감지부; 및 감지부에서 연산된 전압의 편차를 입력받고, 전압의 편차가 설정값 이상일 때 반도체 스위치를 턴온시키기 위한 제어신호를 발생시키는 제어부를 포함하고, 반도체 스위치에는 설정값 이상의 정격전력을 갖는 저항기가 연결된다.

Description

셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이{POWER SUPPLY WITH BUILT IN SHUTDOWN PREVENTION CIRCUIT}
본 발명은 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이에 관한 것으로, 특히 출력전압이 일정전압 이상으로 상승하면 이를 감지하여 보호레벨까지 도달하지 않도록 제어함으로써 컴퓨터 시스템의 셧다운을 방지하도록 하는, 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이에 관한 것이다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진시키기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
현재 유통되고 있는 대다수의 컴퓨터용 파워 서플라이는 보급형이며, 그 회로방식은 2-switch forward 방식이다. 이 경우에 12V와 5V가 1개의 출력 인덕터를 통해 전압이 출력된다.
그러나, 메인보드(main board) 및 주변기기의 여건에 따라 5V와 3.3V의 사용 부하전류가 점차 줄어들어 최소화된다. 반대로, 12V는 그래픽 카드(graphic card)의 사양이 높아짐에 따라 소비전력이 커져 교차 부하상태는 더욱 심화되어 5V의 전압이 상승하거나 12V의 전압이 하강하여 IC-supervisor의 보호레벨(protection level)에 도달하여 파워 서플라이의 동작이 정지되고 컴퓨터 시스템이 셧다운되는 경우가 발생한다.
한국등록특허공보 제10-0418197호
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 컴퓨터의 실사용 환경에서 출력 소비전류 교차상태의 폭이 점점 커지고 컴퓨터 사용 중 일시적인 셧다운 증상이 빈번히 발생하는 현상을 방지할 수 있는, 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이는, 직류전원 출력회로와, 직류전원 출력회로에 전기적으로 연결된 셧다운 방지회로가 실장된 PCB를 구비하되, 셧다운 방지회로는, 직류전원 출력회로에서 출력된 2개의 직류 출력전압을 감지하여 그 편차를 연산하는 감지부; 및 감지부에서 연산된 전압의 편차를 입력받고, 전압의 편차가 설정값 이상일 때 반도체 스위치를 턴온시키기 위한 제어신호를 발생시키는 제어부를 포함하고, 반도체 스위치에는 설정값 이상의 정격전력을 갖는 저항기가 연결된다.
여기서, 반도체 스위치는 제어부의 출력단에 연결된다.
또한, 표시부를 더 포함하고, PCB에는 직류 출력전압이 설정값 이상으로 상승하여 더미부하가 발생할 때 점등되는 발광소자가 실장되고,
또한, 표시부는 더미부하가 발생할 때 발광소자를 점등시킨다.
또한, 제어부의 입력단과 출력단 사이에 연결된 보정부를 더 포함하고, 제어부의 출력단에서 출력된 전압의 일부를 제어부의 입력단으로 귀환시킨다.
또한, 저항기는 방열 구조물에 의해 방열되도록 배치되거나 냉각 팬에 노출된다.
또한, 2개의 직류 출력전압은 5V와 12V이다.
본 발명에 따르면, 컴퓨터의 실사용 환경에서 출력 소비전류 교차상태의 폭이 점점 커지고 컴퓨터 사용 중 일시적인 셧다운 증상이 빈번히 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이의 블록도이다.
도 2는 도 1의 셧다운 방지회로의 블록도이다.
상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이의 블록도이고, 도 2는 도 1의 셧다운 방지회로의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 셧다운 방지회로(Shutdown Prevention Circuit) 내장형 파워 서플라이(power supply, 1000)는 직류전원 출력회로(100)와, 직류전원 출력회로(100)에 전기적으로 연결된 셧다운 방지회로(300)가 실장된 PCB(Printed Circuit Board)를 구비한다.
셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이(1000)에는 금속재질 또는 그 혼합물로 이루어진 하우징(미 도시)이 구비되고, 직류전원으로 구동하는 방열 팬 모터(미 도시)가 설치되어 있다.
이때, 셧다운 방지회로(300)는 직류전원 출력회로(100) 출력단의 5V와 12V를 입력으로 갖는다.
셧다운 방지회로(300)에는, 직류전원 출력회로(100)에서 출력된 2개의 직류 출력전압(12V, 5V)을 감지하여 그 편차를 연산하는 감지부(340), 감지부(340)에서 연산된 전압의 편차를 입력받고, 전압의 편차가 설정값 이상일 때 반도체 스위치(320)를 턴 온시키기 위한 제어신호를 발생시키는 제3 제어부(330), 제3 제어부 (330)에 의한 턴 온/턴 오프 제어신호를 수행하는 반도체 스위치(320), 출력부하를 자체적으로 발생시킬 수 있는 보조부하부(310), 및 보조부하부(310)의 동작상태를 알려주는 표시부(350), 및 제3 제어부(330)의 입력단과 출력단 사이에 연결되며, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 위해 제3 제어부(330)의 출력단에서 출력된 전압의 일부를 제3 제어부(330)의 입력단으로 귀환시키는 보정부(360)가 실장되어 있다.
반도체 스위치(320)에는 대전력 저항기(설정값 이상의 정격전력을 갖는 저항기)가 연결된다. 대전력 저항기는 방열 구조물에 의해 방열되도록 배치되거나 냉각 팬에 노출된다.
셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이(1000)에는 금속재질의 하부 새시(bottom chassis)와 상부 커버(top cover)가 배치되고, 표면에 교류(AC) 전원 플러그가 삽입될 수 있는 인렛 리셉터클(inlet Receptacle)과 파워 스위치(power switch)가 조립되어 있다.
상부 커버에는 공기 유입방향으로 설치되어 내부에 바람을 불어 방열시킬 수 있는 직류 팬 모터(DC fan motor)가 설치되어 있다.
하부 새시는 PCB를 장착하여 조립할 수 있는 구조물이 형성되어 그 위에 PCB를 놓고 스크류로 체결하고, 교류 입력단 및 파워 스위치의 전원선을 연결한 후 상부 커버를 덮고 스크류를 이용하여 조립할 수 있는 구조를 갖는다.
또한, 하부 새시에는 컴퓨터(10)의 케이스(case)에 조립될 수 있는 마운팅 스크류 홀(mounting screw hole)이 형성되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이(1000)는 입력부(110), 필터(120), 역률보정 회로부(PFC, 130), 제1 정류부(140), 변환부(150), 제2 정류부(160), 평활부(170), 제1 제어부(180), 스위칭부(190), 제2 제어부(191), 제3 정류부(192), 출력부(193) 송신부(194), 제1 감지부(195), 슈퍼바이저 회로(supervisor circuit, 196) 및 출력단자(197)가 구비된 직류전원 출력회로(100)에, 보조 부하부(310), 반도체 스위치(320), 제3 제어부(330), 제2 감지부(340), 표시부(350) 및 보정부(360)를 갖는 셧다운 방지회로(300)를 구비하도록 한 특징이 있다.
셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이(1000)의 동작과 관련하여, 입력부(110)를 통해 입력된 교류전원은 필터(120), PFC(역률보정회로, 130), 제1 정류부(140)를 거쳐 정류되어 평활된 후, 제2 제어부(191), 제3 정류부(192), 출력부(193)를 통해 5VSB의 출력을 제공한다. 이때, 제2 제어부(191), 제3 정류부(192), 출력부(193)는 대기용 전원회로의 기능을 갖는다.
PFC(130)가 동작하면, 제1 정류부(140)에서 정류된 전파정류파형은 제1 제어부(180)의 제어에 따라 스위칭부(190)에 의해 스위칭되어 약 400V 내외의 직류전압으로 변환된다. 변환된 직류전압은 제1 정류부(140), 변환부(150), 제2 정류부(160) 및 평활부(170)을 포함하는 메인 스위칭 회로의 입력전원으로 사용된다.
메인 스위칭 회로 역시 제1 제어부(180)의 제어에 따라 동작되는데, 변환부(150)에서 변압기(transformer) 내에 스위칭 전류를 흘려 2차측으로 전기 에너지를 전달한다. 이 출력은 제2 정류부(160)에 의해 정류되고 평활부(170)에서 인덕터와 콘덴서를 통해 평활되어 출력단자(197)에서 5V, 3.3V, 12V, -12V를 출력한다
출력된 전압은 제2 감지부(340)에서 감지된 후 제3 제어부(330)로 피드백되어 정전압 제어가 된다.
슈퍼바이저 회로(196)에서는 컴퓨터(10)의 메인 보드(main board)에 필요한 전력양호신호(power good signal)를 발생시키고, 각 출력전압을 모니터링하여 OVP(Over Voltage Protection)와 UVP(Under Voltage Protection)를 제어한다.
셧다운 방지회로(300)에 입력된 5V와 12V의 전압은 정밀 저항을 통해 제2 감지부(340)에서 센싱되고, 센싱된 전압은 제3 제어부(330)로 입력된다. 제3 제어부(330)는 5V의 전압상승과 12V의 전압하강을 판단하고, 반도체 스위치(320)가 지정범위에서 하이(high) 신호를 출력한다.
반도체 스위치(320)는 제3 제어부(330)의 출력단에 연결된다. 반도체 스위치(320)는 하이/로우(High/Low) 신호에 따라 턴 온/턴 오프(Turn-on/Turn-off)된다. 반도체 스위치(320)에는 보조 부하부(310)가 연결되는데, 반도체 스위치(320)의 턴 온(Turn-on)시에 보조 부하부(310)에 더미부하가 형성되어 5V 및 12V 전압의 급상승과 급하락으로 인한 셧다운 증상이 개선될 수 있다.
반도체 스위치(320)에 더미부하가 연결되었을 때, 표시부(350)는 엘이디(LED)를 점등시킨다. 직류 출력전압이 설정값 이상으로 상승하면, 더미부하가 발생하여 발광소자가 점등되는데, 이때 표시부(350)가 발광소자를 점등시킨다.
최근 컴퓨터의 그래픽 카드의 성능 향상으로 12V의 소비전력이 상승하는 반면, 메인 보드 및 CPU의 소비전력이 감소함에 따라 컴퓨터의 실사용 환경에서 출력 소비전류 교차상태의 폭이 점점 커지고 컴퓨터 사용 중 일시적인 셧다운 증상이 빈번히 발생하고 있다. 이러한 셧다운 방지를 위해 컴퓨터용 파워 서플라이(1000)의 내부에 셧다운 방지회로(330)를 배치한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이에 따르면, 컴퓨터의 실사용 환경에서 출력 소비전류 교차상태의 폭이 점점 커지고 컴퓨터 사용 중 일시적인 셧다운 증상이 빈번히 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 하부 새시에 PCB를 설치할 때 접착력을 향상시키기 위해 각각의 사이에는 접착향상제가 도포될 수 있다.
접착향상제는 물 60중량부, 아크릴로니트릴 15중량부, N-부톡시-메틸아크릴 아미드 17중량부, N-아실사르코시네이트 5중량부, 과산화암모늄 2중량부, 완충제 1중량부를 포함하여 이루어질 수 있다.
아크릴로니트릴과 N-부톡시-메틸아크릴 아미드는 접착성, 유연성, 내수성 등을 향상하기 위해 첨가되며, N-아실사르코시네이트는 계면활성제의 역할을 한다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
300 : 셧다운 방지회로 310 : 보조 부하부
320 : 반도체 스위치 330 : 제3 제어부
340 : 제2 감지부 350 : 표시부
3600 : 보정부

Claims (6)

  1. 직류전원 출력회로와, 상기 직류전원 출력회로에 전기적으로 연결된 셧다운 방지회로가 실장된 PCB를 구비하되,
    상기 셧다운 방지회로는,
    상기 직류전원 출력회로에서 출력된 2개의 직류 출력전압을 감지하여 그 편차를 연산하는 감지부; 및
    상기 감지부에서 연산된 전압의 편차를 입력받고, 상기 전압의 편차가 설정값 이상일 때 상기 반도체 스위치를 턴온시키기 위한 제어신호를 발생시키는 제어부
    를 포함하고, 상기 반도체 스위치에는 설정값 이상의 정격전력을 갖는 저항기가 연결된 것을 특징으로 하는 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 스위치는 상기 제어부의 출력단에 연결된 것을 특징으로 하는 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이.
  3. 제1항에 있어서,
    표시부를 더 포함하고, 상기 PCB에는 상기 직류 출력전압이 설정값 이상으로 상승하여 더미부하가 발생할 때 점등되는 발광소자가 실장되고,
    상기 표시부는 상기 더미부하가 발생할 때 발광소자를 점등시키는 것을 특징으로 하는 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 입력단과 출력단 사이에 연결된 보정부를 더 포함하고, 상기 제어부의 출력단에서 출력된 전압의 일부를 상기 제어부의 입력단으로 귀환시키는 것을 특징으로 하는 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저항기는 방열 구조물에 의해 방열되도록 배치되거나 냉각 팬에 노출된 것을 특징으로 하는 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 직류 출력전압은 5V와 12V인 것을 특징으로 하는 셧다운 방지회로 내장형 파워 서플라이.
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