KR830000221B1 - Switching Power Circuit - Google Patents

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유끼오 오오사까
다께하루 이께다
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이와마 가즈오
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    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

스위칭형 전원회로Switching Power Circuit

제1도는 종래의 스위칭형 전원회로의 일례의 접속도.1 is a connection diagram of an example of a conventional switching power supply circuit.

제2도는 본원 발명의 설명의 참고로 한 스위칭형 전원회로의 접속도.2 is a connection diagram of a switching power supply circuit for reference of the description of the present invention.

제3도는 본원 발명의 일실시예의 접속도.3 is a connection diagram of one embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

4 : 스위칭용 트랜지스터 5 : 출력단자4: switching transistor 5: output terminal

6 : 초오크코일 7 : 플라이휘일 다이오두드6: choke coil 7: flywheel diode

11 : 퓨우즈 12 : 펄스폭변조회로11: fuse 12: pulse width modulation circuit

19 : 플라이백트랜스 23 : 검출용저항기19: flyback transformer 23: resistor for detection

본원 발명은 텔레비전 수상기의 전원회로에 사용해서 매우 적합한 스위칭형 전원회로에 관한 것이며, 특히 과부하(過負荷) 또는 부하 단락시의 출력전류를 제한하는 동시에, 스위칭소자가 단락했을 때에도 입력전압이 부하회로에 그대로 가해지는 것을 방지토록 한 것이다.The present invention relates to a switching type power supply circuit which is very suitable for use in power supply circuits of television receivers. In particular, the present invention restricts the output current during an overload or a load short circuit, and the input voltage is reduced even when the switching element is shorted. To prevent it from being applied as is.

스위칭형 전원회로의 기본적 구성으로서는, 직류 입력전압이 인가되는 입력단과 접지간에 트랜스의 1차 코일 및 스위칭소자의 직렬회로를 삽입하고, 트랜스의 2차코일에 정류회로를 접속하도록 한 병렬식 스위칭형 전원회로와, 직류전압 입력단에 스위칭장소가 직렬로 삽입되는 직렬식 스위칭형 전원회로가 알려져 있다. 병렬식의 구성은, 트랜스의 권수비(卷數比)에 의해서 입력전압보다 큰 출력전압을 발생시킬 수 있는 이점이 있는 반면, 효율이 나쁘며, 트랜스를 필요로 하는 난점이 있다.As a basic configuration of a switching power supply circuit, a parallel switching type in which a primary circuit of a transformer and a series circuit of a switching element are inserted between an input terminal to which a DC input voltage is applied and a ground, and a rectifying circuit is connected to the secondary coil of the transformer. BACKGROUND ART A power supply circuit and a series switching power supply circuit in which a switching place is inserted in series at a DC voltage input terminal are known. The parallel structure has the advantage that an output voltage larger than the input voltage can be generated by the turn ratio of the transformer, while the efficiency is poor and there is a difficulty in requiring a transformer.

또 직렬식의 구성이 제11도에 도시되어 있다. 교류전원(1)에 접속된 정류용 다이오우드브리지(2)와, 그 출력단자(2a)(2b)사이에 삽입된 평활용(平滑用)콘덴서(3)와, 이 정류출력이 콜렉터에 가해지는 트랜지스터(4)와, 이 트랜지스터(4)의 에미터 및 출력단자(5) 사이에 삽입된 초우크 코일(Choking Coil)(6)과, 초우크코일(6)의 각각의 양단과 접지 사이에 삽입된 플라이휘일(전류지속용) 다이오우드(7) 및 콘덴서(8)로 구성되며 드라이브트랜스(9)를 통해서 공급되는 스위칭펄스의 충격개수(duty factor)에 응해서 트랜지스터(4)가 스위칭 동작을 하여, 이 충격계수에 응한 비율로 입력전압이 작아진 출력전압이 부하회로(10)에 가해진다. 이 직렬식의 구성은, 병렬식에 비해서 효율이 좋으며, 소형이고 값이 저렴한 초우우크 코일(6)을 사용하면 된다고 하는 이점이 있다. 그러나 트랜지스터(4)가 파괴되고, 그 콜렉터, 에미터 사이에 단락하면, 입력전압이 그대로 부하회로(10)에 가해지기 때문에, 매우 위험하다.In addition, the tandem configuration is shown in FIG. The rectifying diode bridge 2 connected to the AC power supply 1, the smoothing capacitor 3 inserted between the output terminals 2a and 2b, and the rectifying output are applied to the collector. Between the transistor 4, the choke coil 6 inserted between the emitter and the output terminal 5 of the transistor 4, and both ends of the choke coil 6 and ground, respectively. It consists of the inserted flywheel (current sustaining) diode 7 and the condenser 8, and the transistor 4 switches in response to the duty factor of the switching pulse supplied through the drive transformer 9, The load voltage 10 is applied to the load circuit 10 in which the input voltage is reduced at a rate corresponding to the impact coefficient. This series configuration has the advantage that the superwool coil 6 which is more efficient and smaller and inexpensive than the parallel type may be used. However, if the transistor 4 is destroyed and shorted between the collector and the emitter, the input voltage is applied to the load circuit 10 as it is, which is very dangerous.

이 점을 고려해서, 제2도에 나타낸 바와같이, 다이오우드브리지(2)의 트랜지스터(4)의 콜렉서에 접속되지 않은 측의 출력단자(2b)를 접지하지 않고, 출력단자(5)에 접속하는 구성을 생각할 수 있다. 제2도에 나타낸 구성에서는, 트랜지스터(4)가 "온"하고 있는 기간이며, 이 트랜지스터(4)와 초우크코일(6)을 통해서 전류가 흐르는 동시에, 초우크코일(6)에 에너지가 저장되고, 트랜지스터(4)가 "오프"하고 있는 기간에 초우크코일(6)에 저장되어 있는 에너지에 의합서 콘덴서(8)와 플라이휘일 다이오우드(7)를 통해서 전류가 흐르고 이들 동작에 의해 콘덴서(8)가 충전되는 동시에 부하회로에 전원이 가해진다. 출력단자(5)에 발생하는 출력전압은, 트랜지스터(4)에 공급되는 스위칭펄스의 충격계수의 비율로 입력전압이 작게된 것으로 된다. 지금 트랜지스터(4)가 파괴되고, 그 콜렉터, 에미터 사이가 단락된 경우를 생각하면 평활용 콘덴서(3)의 양단이 단락되게 되며, 부하회로(10)에 대해서 입력전압이 그대로 가해지는 일이 없다. 이 경우에 있어서, 교류전원(1)과 다이오우드브리지(2)와의 사이에 퓨우즈가 삽입되어 있으면 퓨우즈가 용단(溶斷)하는 보호동작이 행해지게 된다.In view of this, as shown in FIG. 2, the output terminal 2b on the side of the diode bridge 2 that is not connected to the collector of the transistor 4 is connected to the output terminal 5 without grounding. You can think of the configuration. In the configuration shown in FIG. 2, the transistor 4 is "on", and current flows through the transistor 4 and the choke coil 6 and energy is stored in the choke coil 6. The current flows through the capacitor 8 and the flywheel diode 7 according to the energy stored in the choke coil 6 in the period when the transistor 4 is "off". 8) is charged and power is applied to the load circuit. The output voltage generated at the output terminal 5 is such that the input voltage becomes small at the ratio of the impact coefficient of the switching pulse supplied to the transistor 4. Considering the case where the transistor 4 is now destroyed and the collector and emitter are short-circuited, both ends of the smoothing capacitor 3 are short-circuited, and the input voltage is applied to the load circuit 10 as it is. none. In this case, if a fuse is inserted between the AC power supply 1 and the diode bridge 2, the fuse blows out a protective operation.

본원 발명은 이러한 특징을 갖는 제2도의 구성을 보다 발전시킨 것이다.The present invention further develops the configuration of FIG. 2 having such characteristics.

다음에 본원 발명을 텔레비전 수상기의 고압발생회로의 전원회로에 적용한 일실시예에 대해서 제3도에 의거하여 설명한다.Next, an embodiment in which the present invention is applied to a power supply circuit of a high voltage generation circuit of a television receiver will be described with reference to FIG.

제3도에 있어서, SW는 전원스위치를 나타내며, (11)은 퓨우즈를 나타낸다. 트랜지스터(4)에 대한 스위칭펄스는, 펄스폭 변조회로(12)에서 발생한다. 펄스폭 변조회로(12)는, 예를 들어 단안정(單安定)멀티바이브레이터로 이루어지며, 그 제어단자(13)에 가해지는 제어전압이 상승하면 스위칭펄스의 충격계수가 작아저서 출력전압이 저하하며, 제어전압이 저하하면 반대로 출력전압이 상승하고, 제어단자(13)가 접지되면, 스위칭펄스의 발생이 정지하도록 구성되어 있다. 제어전압을 형성하는데, 비교용의 PNP형 트랜지스터(14)가 설치되어 있다. 즉 출력단자(5)와의 접지 사이에 삽입된 가변저항기(15)의 가동자에 발생하는 검출전압이 트랜지스터(14)의 베이스에 가해지고, 입력전압으로부터 제너다이오우드(16)에 의해서 형성된 기준전압이 트랜지스터(14)의 에미터에 가해져서 트랜지스터(14)의 콜렉터전압이 제어전압으로 된다. 따라서 검출전압의 상승 또는 하강과 제어전압의 그것이 동일한 경향으로 된다. 일례로서 스위칭펄스의 충격계수가 50% 일때에 규정의 출력전압이 얻어지고 있는 것으로 하면, 출력전압이 규정치보다 저하할 때에는 제어단자(13)에 주어지는 제어전압이 저하하고, 펄스폭 변조회로(12)에서 발생하는 스위칭 펄스의 충격계수가 50%보다 커지며, 따라서 출력전압이 상승하도록 제어된다. 이 피이드 백(Feed Back) 제어에 의해서 출력전압이 안정화된다.In Fig. 3, SW denotes a power switch and 11 denotes a fuse. The switching pulse for the transistor 4 is generated in the pulse width modulation circuit 12. The pulse width modulation circuit 12 is made of, for example, a monostable multivibrator. When the control voltage applied to the control terminal 13 rises, the impact coefficient of the switching pulse decreases and the output voltage decreases. On the contrary, when the control voltage decreases, the output voltage rises, and when the control terminal 13 is grounded, the generation of the switching pulse is stopped. A PNP transistor 14 for comparison is provided to form a control voltage. That is, the detection voltage generated at the movable element of the variable resistor 15 inserted between the output terminal 5 and the ground is applied to the base of the transistor 14, and the reference voltage formed by the zener diode 16 from the input voltage is Applied to the emitter of the transistor 14, the collector voltage of the transistor 14 becomes a control voltage. Therefore, the rising or falling of the detection voltage and the control voltage become the same tendency. As an example, if the specified output voltage is obtained when the impact coefficient of the switching pulse is 50%, the control voltage given to the control terminal 13 is lowered when the output voltage is lower than the specified value, and the pulse width modulation circuit 12 The impact coefficient of the switching pulses generated in the circuit is greater than 50%, so that the output voltage is controlled to rise. The output voltage is stabilized by this feed back control.

본 예에서는, 부하회로로(10)서 텔레비전수상기의 고압발생회로가 지속되어 있다. (17)은 고압발생회로의 출력트랜지스터이며, 그 베이스에 단자(18)로부터 수평주기의 스위칭펄스가 공급되고 그 콜렉터 및 상술한 출력단자(5)의 사이에 플라이백 트랜스(19)의 1차코일(20a)이 접속되고, 2차코일(20b)에 고압정류회로(21)가 접속되어, 그 출력단자(22)에 고압이 발생하도록 되어 있다.In this example, the high voltage generation circuit of the television receiver is continued in the load circuit 10. Reference numeral 17 denotes an output transistor of a high-voltage generating circuit, in which a switching pulse of a horizontal period is supplied from a terminal 18 to a base thereof, and a primary of the flyback transformer 19 is provided between the collector and the output terminal 5 described above. The coil 20a is connected, the high voltage rectifier circuit 21 is connected to the secondary coil 20b, and high voltage is generated in the output terminal 22 thereof.

본 예에서는 플라이휘일 다이오우드(7)의 애노우드와 접지사이에 검출용 저항기(23) 및 콘덴서(24)의 병렬회로가 삽입되고, 이 병렬회로와 플라이휘일 다이오우드(7)의 접속점이 다이리스터(25)의 캐소우드에 접속되며, 다이리스터(25)의 애노우드가 펄스폭 변조회로(12)의 제어단자(13)와 접속된다. 검출용 저항기(23)의 양단에 검출전압 V1이 발생한다. 또, 플라이백 트랜스(19)의 2차측에 검출용 코일(20C)을 설치하고, 플라이백 트랜스(19)의 2차측 펄스의 레벨에 대응하는 레벨의 펄스전압을 정류회로(26)로 정류해서 검출전압 V2를 얻고, 이 검출전압 V2를 제너다이오우드(27)의 캐소우드에 부여한다. 제너다이오우드(27)의 애노우드가 다이리스터(25)의 게이트에 접속되고, 이 게이트와 접지 사이에 저항기(28) 및 콘덴서(29)의 병렬회로가 삽입되며, 또한 다이오우드(30)의 애노우드가 접지되고, 그 캐소우드가 다이리스터(25)의 게이트에 접속된다.In this example, the parallel circuit of the detection resistor 23 and the capacitor 24 is inserted between the anode of the flywheel diode 7 and the ground, and the connection point of the parallel circuit and the flywheel diode 7 is connected to the thyristor ( 25 is connected to the cathode of the thyristor 25 and the control terminal 13 of the pulse width modulation circuit 12 is connected. The detection voltage V 1 is generated at both ends of the detection resistor 23. 20C of detection coils are provided on the secondary side of the flyback transformer 19, and the rectified circuit 26 rectifies the pulse voltage of a level corresponding to the level of the secondary pulse of the flyback transformer 19. The detection voltage V 2 is obtained, and this detection voltage V 2 is applied to the cathode of the zener diode 27. An anode of the Zener diode 27 is connected to the gate of the die Lister 25, and a parallel circuit of the resistor 28 and the capacitor 29 is inserted between the gate and the ground, and the anode of the diode 30 is also inserted. Is grounded and its cathode is connected to the gate of the thyristor 25.

다이리스터(25)는 보호용의 것으로, 이상시에 다이리스터(25)가 터언온함으로써 제어단자(13)가 접지되고, 펄스발생회로(12)로부터의 스위칭 펄스의 발생이 정지하여, 출력전압이 발생하지 않도록 작용된다. 트랜지스터(4)가 단락하는 경우에는 스위칭펄스의 발생을 정지해도 출력전압이 나타나 버리지만 상술한 바와같이 퓨우즈(11)가 용단하므로, 입력전압이 그대로 출력단자(5)에 생기는 위험이 방지되어 있다.The thyristors 25 are for protection, and when abnormalities occur, the thyristors 25 are turned on, so that the control terminals 13 are grounded, the generation of switching pulses from the pulse generator circuit 12 is stopped, and an output voltage is generated. It does not work. When the transistor 4 is short-circuited, the output voltage appears even when the switching pulse is stopped, but as the fuse 11 is melted as described above, the risk that the input voltage remains at the output terminal 5 is prevented. have.

검출용 저항기(23)의 양단에 발생하는 검출전압이 V1은, 도시한 바와같이 다이리스터(25)에 대해서 순방향의 극성(極性)이 된다. 이 검출전압 V1을 발생시키는 트랜지스터(4)의 "오프"때의 전류의 피이크치는, 그 "온"때에 트랜지스터(4)를 흐르는 전류의 피이크치에 비례하고 있으며, 부하전류에 각기 비례한 것으로 된다. 따라서 부하전류가 증대함으로써 검출전압 V1이 어떤 값을 넘어서면, 다이리스터(25)가 터언온하고, 펄스발생회로(12)로부터의 스위칭펄스의 발생이 정지하여 트랜지스터(4)가 "오프"로 된다. 이 경우 다이오우드(30)를 통해서 다이리스터(25)의 게이트전류가 흐르고, 다이오우드(30)에 의해서 검출전압이 정류되는 동시에, 다이오우드(30)를 통해서 다이리스터(25)의 터언온상태를 유지하는 유지전류가 흐른다. 이와 같이 해서 출력전류가 제한되고, 과부하 또는 부하단락시에는 트랜지스터(4)가 파괴되는 것이 방지된다. 검출용저항기(23)와 병렬로 접속된 콘덴서(24)는 전원스위치 SW를 "온"했을 때 등에 순시(瞬時) 흐르는 전류에 의해서 상술한 보호동작이 행해지는 것을 방지하기 위한 것이다.The detected voltage generated at both ends of the detection resistor (23) is V 1, and the polarity (極性) forward with respect to the thyristor 25, as shown. The detected voltage V and the first proportion to the value peak of the current at the time "off" in the transistor 4, the peak of the "on" current flowing through the transistor 4, the time value to generate, that each proportional to the load current do. Therefore, when the detection voltage V 1 exceeds a certain value due to the increase in the load current, the die thruster 25 turns on, the generation of the switching pulse from the pulse generating circuit 12 stops, and the transistor 4 "off". It becomes In this case, the gate current of the die thruster 25 flows through the diode 30, the detection voltage is rectified by the diode 30, and the turn-on state of the die thruster 25 is maintained through the diode 30. Holding current flows. In this way, the output current is limited, and the transistor 4 is prevented from being destroyed in the event of an overload or a load short. The capacitor | condenser 24 connected in parallel with the detection resistor 23 is for preventing the protection operation mentioned above by the instantaneous current which flows, for example, when the power switch SW is "on".

플라이백 트랜스(19)의 2차측 펄스의 레벨이 증대하고, 검출전압 V2가 제너다이오우드(27)로 정재하는 소정치를 넘으면, 다이리스터(25)에 게이트전류가 흘러서 이것이 터언온하여 상술한 바와같이 고압발생회로에 대한 전원의 공급이 끊긴다. 저항기(28) 및 콘덴서(29)로 이루어지는 시정수회로에 의해서 고압이 이상하게 높아질 때의 보호동작이 이루어질 때까지의 시정수가 결정되어 있다. 또한, 다이리스터(25)가 일단 터언온하면, 전원스위치 SW를 "오프"로 하지 않는 한, 다리이스터(25)가 터언 오프하지 않게 된다.When the level of the secondary pulse of the flyback transformer 19 increases and the detection voltage V 2 exceeds a predetermined value that is settled by the zener diode 27, a gate current flows through the die thruster 25, which turns on and the above-mentioned. As such, the power supply to the high-voltage generating circuit is cut off. The time constant until the protection operation when the high voltage is abnormally high is determined by the time constant circuit composed of the resistor 28 and the capacitor 29. In addition, once the thyristor 25 is turned on, the legyster 25 will not turn off unless the power switch SW is turned "off".

상술한 일실시예의 설명에서 이해되듯이, 본원 발명은 기본적으로 직렬식의 스위칭형 전원회로이므로 병렬식과 비교해서 효율을 향상시킬 수 있으며, 또 트랜스를 필요로 하지 않고, 그 결과로서 값이 저렴하고 소형의 구성으로 할 수 있다. 또한 과부하 또는 부하단락시로부터 트랜지스터(4)등을 보호할 수 있으며, 가령 트랜지스터(4)가 파괴되어서 그 콜렉터, 에미터 사이가 단락되는 사태가 생겨도 부하회로에 규정의 값보다 높은 입력전압이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 안전성이 매우 높다.As will be understood from the description of the above-described embodiment, the present invention is basically a switching power supply circuit in series, so that the efficiency can be improved compared to parallel, and no transformer is required, and as a result, the value is low. It can be a compact structure. In addition, the transistor 4 can be protected from an overload or a load short circuit. For example, if the transistor 4 is destroyed and a short circuit occurs between the collector and the emitter, an input voltage higher than the specified value is applied to the load circuit. Loss can be prevented and safety is very high.

또한 상술한 일실시예와 같이 본원 발명을 텔레비전 수상기의 고압발생회로에 대한 전원회로로서 사용하여, 플라이백 트랜스의 2차측 전압이 소정치 이상으로 되는 것을 검출하면, 출력전압 제한용의 다이리스터(25)에 의해서 이상고압의 발생(허용량 이상의 X선의 발생을 가져오는 등의 나쁜 영향이 있음)을 간단한 구성으로 방지할 수 있다.In addition, when the present invention is used as a power supply circuit for a high voltage generating circuit of a television receiver as in the above-described embodiment, when the secondary voltage of the flyback transformer is detected to be above a predetermined value, 25), it is possible to prevent the occurrence of the abnormal high pressure (the bad effect such as the generation of X-rays above the allowable capacity) with a simple configuration.

Claims (1)

직류전원 입력단자의 일단(2a)에, 스위칭소자(4)와 인덕런스소자(6)로 이루어지는 제1의 직렬회로의 일단을 접속하는 동시에 상기 직류전파 입력단자의 타단(26)에 상기 제1의 직렬회로의 타단(5)을 접속하고, 상기 제1의 직렬회로의 타단(5)과 접지사이에 부하회로 및 콘덴서(8)의 병렬회로를 접속하여, 상기 스위칭소자(4)와 인덕턴스소자(6)의 접속점과 상기 접지사이에 플라이휘일 다이오우드(7)와 검출용저항기(23)로 이루어진 제2의 직렬회로를 접속하고 상기 플라이휘일 다이오우드(7)와 검출용 저항기(23)의 접속점에 보호회로(25)를 접속하여, 상기 검출용 저항기(23)의 단자전압이 소정레벨 이상으로 될때에 상기 스위칭소자(4)에 대한 스위칭펄스의 공급을 정지해서 상기 스위칭소자(4)를 오프(OFF)로 하도록 한 스위칭형 전원회로.One end of a first series circuit composed of the switching element 4 and the inductance element 6 is connected to one end 2a of the DC power input terminal and the first end 26 of the DC propagation input terminal. The other end 5 of the series circuit of the circuit and the parallel circuit of the load circuit and the capacitor 8 are connected between the other end 5 of the first series circuit and the ground, so that the switching element 4 and the inductance element A second series circuit composed of a flywheel diode 7 and a detection resistor 23 is connected between the connection point of 6 and the ground and connected to the connection point of the flywheel diode 7 and the detection resistor 23. When the protection circuit 25 is connected, the supply of the switching pulse to the switching element 4 is stopped when the terminal voltage of the detection resistor 23 becomes higher than or equal to a predetermined level, thereby turning off the switching element 4 ( Switching type power supply circuit.
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