KR880001819B1

KR880001819B1 - 정전류 제한회로

Info

Publication number: KR880001819B1
Application number: KR1019850005133A
Authority: KR
Inventors: 양동수
Original assignee: 양동수
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1988-09-19
Also published as: KR870001693A

Abstract

내용 없음.

Description

정전류 제한회로

제 1 도는 본 발명의 계통도.

제 2 도는 본 발명의 설치상태를 나타낸 회로도.

제 3 도는 통상의 펄스변조 방식을 사용한 스위칭소자의 전압전류 파형도.

제 4 도는 통상의 전류제한의 동작 원리도.

제 5 도는 종래 전류제한시 입력전압이 변동에 따른 펄스폭이 변화관계를 나타낸 설명도.

제 6 도는 본 발명의 동작원리를 나타낸 설명도.

본 발명은 스위칭방식을 이용하여 안정된 직류전원을 공급하는 직류전원 공급기 중 펄스폭변조(PWM ; Pulse Width Modulation)방식으로 된것에 있어서, 전원공급기의 입력전압 변화에 관계없이 출력전류 제한설정치가 항상 일정하게 유지되도록 전원공급기를 제어하는 정전류 제한회로에 관한 것이다. 주지된 바와 같이 전원공급기는 과부하상태로부터 기기를 보호하기 위하여 전원공급기의 허용 최대출력전류(예컨대 출력전류 제한설정치)를 제한하는 전류제한 회로가 내장되어 있고 전류제한회로 전원공급기의 입력전압 변화에 관계없이 출력전류제한 설정치가 일정하도록 동작하는 것이 이상적인 것인바, 이에 종래의 펄스성 전류를 검출하여 전류제한기능을 수행하는 전류제한회로는 전원공급기의 입력전압이 변화하게 되면 전원공급기의 스위칭회로에 흐르는 전류의 파형률이 변화하여 전원공급기의 출력전류 제한설정치가 변화되는 단점이었고, 이러한 현상은 전원공급기의 입력전압변화폭과 전원공급기의 출력 용량이 클수록 심하게 되므로 입력전압이 110 /200 겸용인 전원공급기나 전압변화가 심한지역에서는 그 사용이 거의 불가능 하였다.

본 발명은 상기한 종래의 결점을 감안하여 전원공급기의 입력전압변화에 관계없이 전원공급기의 출력전류제한설정치가 항상 일정하게 유지되도록 한 것으로서, 이를 점부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1도, 제2도및 제6도는 본 발명에 관한 것으로서, 전원공급기의 일정점에 흐르는 펄스성 전류를 전류검출회로에서 검출하고 또 상기 전원공급기의 입력전압을 입력전압 검출회로에서 검출하여 전원공급기의 펄스변조전용 IC(Q₂)의 전류오차 증폭기에 인가할 전류제한 설정기준치를 기준전압 조정회로에서 만들며, 이 전류제한 설정기준치가 전원공급기의 입력전압변화에 관계없이 출력전류제한 설정치가 항상 일정하게 유지될수 있도록 자동으로 제어되게 한 것으로 즉, 제2도에서 교류입력 전원전압이 인가되면 트랜지스터(T₂)에서 원하는 전압으로 강압시켜 입력전압 검출회로에 공급하여 주는 한편, 브릿지 정류회로(D₁-D₄)로도 전달되어 정류된 전압은 평활회로(L₁, C₁)에서 직류로 만들어 공급하여 주게 된다. 따라서 펄스(pulse)변조전용 IC에서 얻은 펄스가 트랜지스터(T₂, T₃)를 통하여 스위칭소자(Q₁)의 게이트(Gate)에 가해지게 되므로 캐소드가 묶어진 제너다이오드는 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트(Gate)에 일정전압이상의 전압이 걸리지 않게하여 전계효과 트랜지스터(FET)를 보호하게 되며 펄스 변조전용 IC의 펄스(pulse)스위칭소자(Q₁)가 ON하게 되면 트랜지스터(T₁)의 1차즉에 전류가 흐르게 되므로 2차측에도 전압이 유기되어 정류부 다이오드(D₆)를 거쳐 평활회로(L₂, C₃)에 의해 부하측에 전달되며, 스위칭소자(Q₁)가 OFF한순간 발생한 역기전력은 다이오드(D₅)를 통하여 콘덴서(C₂)에 충전되고 콘덴서(C₂)에 충전된 전압은 저항(R₁)에 의해 방전하게 하여 스위칭소자(Q₁)의 부담을 줄이도록 하였다.

변압기(T₁) 1차측과 2차측의 일정지점에는 펄스성 전류가 흐르게 되며 이때의 스위칭소자(Q₁)에 흐르는 펄스성전압, 전류파형과 펄스폭변조 전영 IC(Q₂)의 출력펄스와의 관계는 제3도에서 표시된 바와 같이 펄스폭 변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스가 ON상태일때 스위칭소자(Q₁)가 동작한다. 여가서 스위칭소자(Q₁)의 ON시간을 TON, OFF시간을 TOFF라 학 스위칭소자의 Dutycycle을 D, 펄스성전류의 평균전류를 Iav라 하면,

로 표시된다.

상기에서 Ia는 전류파형에서 톱니파가 시작되는 최저 전류값이고, Ib는 전류파형에서 톱니파의 초고전류값이다.

전원공급기의 출력전류(Io)와 출력절류 제한설정치가 같을때, 즉 전류제한 영역에서 전원공급기가 동작하면 펄스폭 별조전용 IC(Q)의 전류오차 증폭기는 상기의 펄스성 전류와 전류제한 설정기준치를 비교하여 펄스폭변조전용 IC(Q)의 출력펄스폭을 조정한다. 이때의 펄스성전류, 전류제한 설정기준치, 펄스폭변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭과의 관계를 제4도에 표시하였다.

제4도에서 a는 전류제한 상태의 검출이고, b는 전류제한 설정기준치이며, c는 전류제한 영역에서 동작하기 직전의 펄스성 전류이다. 또 d는 전류제한 영역에서 동작하기 직전의 펄스변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭을 나타낸 것이다.

제4도에 표시한 바와 같이 결국 펄스폭 변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭 변화는 스위칭소자(Q₁)의 ON시간을 변화시켜 펄스성전류가 전류제한 설정치를 초과하지 못하게 하므로 전원공급기의 전류제한기능을 수행하게 한다. 상기에서 설명한 것이 전원공급기의 일반적인 제류제한기능이다. 그러나 종래의 전원공급기에 있어서, 전류제한 기능은 전류공급기가 전류제한 영역에서 동작할때 전원공급기의 입력전압이 변화하면 상기 펄스성전류의 시간에 대한 전류증가율 즉, 기울기가 변화하게 되어 출력전류 제한설정치가 변화하게 되는 단점이 있으며, 이는 펄스변조전요 IC(Q₂)의 전류오차증폭기에서 상기 펄스성전류와 비교의 기준으로 삼는 전류제한 설정기준치를 고정시켜 전류제한기능을 수행하기 때문에 발생하는 현성이다.

제2도에서 전원공급기의 입력전력을 pin, 출력전력을 po라 하면,

로 표시되고, 전원공급기가 전류제한 영역에서 동작할때 최대출력전류 제한치가 일정하게 유지되기 위하여, 출력전력(po)이 일정하게 유지되려면 입력전력(pin)의 값이 일정하여야 하나 전원공급기의 입력전압이 변화하면 VDC의 값이 변화하므로 입력전력(pin)의 값을 일정하게 유지시키기 위하여 당연히 식4에서 Iav의 값을 변화시켜야 한다. 식4에서 전원공급기가 전류제한 영역에서 동작할때 전원공급기의 입력전압이 20%증가하면 펄스성전류의 평균전류(Iav)는 16.7%감소되어야 함을 알수 있다. 그러나, 종래의 방식에서는 16.7%보다 훨씬 더 많이 감소되어 전원공급기의 출력전류제한 설정치를 낮추는 결과를 초래하였고, 반대로 전원공급기의 입력전압이 감소하면 출력전류제한 설정치를 높이는 결과를, 초래하였다.

제5도는 전류제한시 입력전압변동에 따른 펄스폭의 변화관계를 나타닌 것으로, a는 전류제한설정기준치, b는 정격입력전압 상태의 전류, c는 입력고전압상태의 전류, d는 입력 저전압상태의 전류이며, (1)은 정격입력상태에서의 펄스변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭, (2)는 입력고전압상태에서의 펄스변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭, (3)은 입력저전압상태에서의 펄스변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭이다. 제5도에 도시한 바와 같이 전원공급기의 입력전압이 변함에 따라 상기 펄스성전류의 시간에 대한 전류증가분 즉, 기울기가 변화하여 Dutycycle(D)이 필요이상으로 증감됨을 알수 있다. 본 발명은 이러한 결점을 제거하기 위하여 상기 전류제한설정기준치를 가변시켜 Dutycycle(D)을 조정토록 한 것으로, 식 2,4에서

로 표시되고 전원고급기가 전류제한영역에서 동작할때 식 5를 다시

로 표시한다.

식 7은 전원공급기가 전류제한영역에서 동작할때 전원공급기의 입력전압이 변화하여도 출력전력을 일정하게 유지시키기 위한 Dutycycle(D)의 값을 구하는 식이다. 제6도는 식 7에 의해서 계산된 D값과 일치하도록 상기의 전류제한 설정기준치를 변화시키는 본 발명이 동작원리를 표시한 것으로, a'는 입력고전압시의 전류제한 설정기준치, b'는 정격입력시의 전류제한 설정기준치, c'는 입력고전압시의 전류제한 설정기준치, (1')는 입력고전압시의 펄스변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭(3')는 입력조전압시의 펄스변조전용 Ic(Q₂)의 출력펄스폭이다. 제6도에 도시한 바와 같이 전원공급기의 입력전압이 정격입력보다 고전압일 경우는 전류제한 기준값을 증가시켜 Dutycycle(D)가 과대하게 증가하는 것을 방지하여 항상 일정한 전류를 부하에 공급할 수 있게 된 것이다.

본 발명은 전원공급기가 전류제한영역에서 동작하고 입력전압이 변화할 때 스위칭소자(Q₁가 식 7을 만족하는 Dutycycle(D)의 값을 유지할 수 있도록 펄스변조전용 IC(Q₂)의 전류오차 증폭기에서 상기의 펄스성 전류와 비교의 기준으로 삼는 전류제한 설정기준치를 제어하는 정전류제한 회로인 것이다. 제 1 도에서 정전류 제한회로내의 전류검출회로는 전원공급기의 일정점에 흐르는 펄스성 전류를 검출하고 또, 입력전압 검출회로는 전원공급기의 입력전압을 검출하여 기준전압 조정회로에서 펄스변조전용 IC(Q₂)의 전류오차 증폭기의 입력에 인가할 전류제한 설정기준치를 만들게 된다. 이때 기준전압조정회로에서 만들어지는 전류제한 설정기준치는, 전원공급기가 전류제한 영역에서 동작할때 전류검출회로에서 섬출된 펄스성 전류와 비교하여 전원공급기의 펄스폭변조전용 IC(Q₂)의 출력펄스폭이 식 7을 만족하는 Dutycycle(D)을 갖도록 자동으로 제어됨에 따라 전류의 변화에 의한 기기의 고장 및 불안정한 동작을 방지할 수 있다.

Claims

펄스폭변조방식 직류 전원공급기의 펄스성 전류를 검출하여 전류제한 기능을 수행하는 전류제한 회로에 있어서, 상기 전원공급기의 일정점에 흐르는 펄스성 전류를 전류검출회로에서 검출하고 또 상기 전원공급기의 입력전압을 입력전압검출회로에서 검출하여 전원공급기의 펄스변조전용 IC의 전류오차증폭기에 인가할 전류제한 설정기준치를 기준전압조정회로에서 만들며, 이 전류제한 설정기준치가 전원공급기의 입력전압변화에 관계없이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 자동으로 제어되게한 정전류제한회로.