KR880002860Y1 - 절연형 자동정전압 전원회로 - Google Patents

절연형 자동정전압 전원회로 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

절연형 자동정전압 전원회로
제1도는 본 고안의 회로도.
제2도는 본 고안 회로도의 드라이부 등가회로도.
제3도는 본 고안 회로에서의 출력 전압에 따른 트랜지스터(Q1)베이스의 전류 파형도.
제4도는 본 고안 회로에서와 제어부 등가회로도.
제5도는 본 고안 회로에서와 부하단락시 출력 전압과 입력 전류의 특성도.
제6도는 본 고안 회로도의 각부 파형도.
제7도는 본 고안의 다른 실시 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 자려발진부 2 : 드라이브부
3 : 제어부 5, 6, 8 : 정류평활부
7 : 동기제어부 Q1, Q2: 트랜지스터
R1, R2: 저항 C1, C2: 콘덴서
T1, T2: 트랜스
본 고안은 절연형 자동 정전압 전원 회로에 관한 것으로 영상/음성 입출력단자 및 적, 녹, 청(R, G, B) 입력단자를 갖춘 다기능 리모콘 TV에서 적은 부전원(Stand-by 전원)사용할때에 인가되는 교류 입력전압이 광범위하게 변하더라도(80V-270V)항상 일정한 정전압이 출력되도록 한 것이다.
일반적으로 TV를 VTR, VDP, 오디오기기, 퍼스콤 등의 모니터 용도로 다목적 사용을 고려할때 문제되는 것이 접속되는 기기간의 절연이다.
즉, 교류 입력을 직접 정류하여 DC 화하는 전원(Trans-less전원)을 채용하고 있는 기기간의 입출력 단자를 접속하게 되면 전기적인 충격이 발생한다든가 과전류가 흘러서 접속된 기기가 파괴되는 경우가 생기므로 이러한 용도의 다기능 TV의 모든 전원 회로는 반드시 절연형 전원회로를 사용해야 한다.
그리고 다기능 TV의 전원 회로는 크게 나누어서 주전원부와 부전원부(Stand-by전원부)가 있는데 주전원부는 대개 음성 출력단의 소모 전력도를 고려한 절연형 스위칭 레귤레이터를 채용하는 것이 일반적이나 부전원부는 종래의 방식에서는 소요되는 부하 전력이 소용량이라 할지라도 절연을 위해서 복권트랜스를 사용하여 왔다. 또한 종래의 전원 방식에서는 AC 전압의 종류(100V 또는 220V)에 따라서 소비자가 그 지역의 전압에 맞추어 TV에 부착된 전압선택 스위치를 조작해야 하는 불편이 있었으며 때로는 소비자가 전압선택 스위치의 조작 실수로 인하여 TV의 고장을 유발시켰었다.
따라서 본 고안은 전원부의 절연문제와 자동 정전압 문제를 고려하여 부품갯수가 적고 소형경량인 자려식 RCC(Ringing Choke Converter)로 회로를 구성함으로써 항상 양호한 레귤레이션(Regulation)이 되도록 하고 과전압이나 과전류에 대비한 별도의 보호 회로가 추가되지 않도록 한 절연형 자동 정전압 회로를 제공하고자 하는 것으로 이를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 고안의 회로도로서 교류 전원이 입력되면 다이오드(D7)(D8) 및 콘덴서(C10∼C12)로 구성된 정류평활부(8)에서 트랜스(T1)의 권선(P)에 트랜지스터(Q1), 저항(R1)(R2), 콘덴서(C2)로 구성된 자려발진부(1)에 인가되게 구성시키고, 트랜스(T1)의 권선(B)과 자려발진부(1)사이에 콘덴서(C1)와 저항(R3)으로 충방전 회로를 구성하고 다이오드(D1) 및 제너다이오드(D2)와 연결시켜 드라이브부(2)를 구성시킨후 출력직류 전압의 변동분과 입력전압(Vin)의 변동률을 검출하여 발진 주파수를 제어하는 제어부(3)는 트랜지스터(Q2)의 베이스측에 저항 및 가변저항(R4-R6)과 제너다이오드(D4) 및 다이오드(D3)를 연결 구성시켜된 것이며, 트랜스(T1)의 2차측 권선(S1)(S2)에 다이오드(D5)(D6) 및 콘덴서(C4)(C5)로 구성된 정류평활부(5)(6)를 구성시켜 출력 전원이 정류되게 구성한 것이다.
그리고 제7도 회로도에서와 같이 정류평활부(5)의 다이오드(D5)와 연결된 콘덴서(C4)에 릴레이스위치(SW)를 구성시켜 리모콘 텔레비젼의 주전원으로 사용할 수 있게 구성하고 제어부(3)와 연결된 동기제어부(7)를 트랜스(T2) 및 커플링콘덴서(C8)(C9)로 구성시켜 플라이백 펄스에 동기되게 구성시킨 것이다.
이와 같이 구성된 본 고안에서 전원스위치(SW)를 접속시키어 다이오드(D7)(D8) 및 콘덴서(C10-C12)로 구성된 정류평활부(8)에서 평활된 직류 전압이 본 고안 회로에 인가될 때에 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결된 저항(R1)을 통해서 베이스전류(IB1)가 흐르고 베이스전류(IB1)의 전류증폭률(hFE)배의 전류가 트랜스(T1)의 권선(P)을 통해서 트랜지스터(Q1)의 콜렉터로 흐르게 된다.
이때에 트랜스(T1)의 단자(3)에 정(+), 단자(4)에 부(-)의 전압이 발생하여 저항(R3)과 콘덴서(C1)를 통해서 베이스전류(IB1)에 중첩되어 전류(IB1)로 되어 흘러서 트랜지스터(Q1)는 완전히 "턴온"상태로 된다.
여기서 트랜스(T1)의 권선(P)에 흐르는 클렉터 전류(IC1)는 트랜스(T1)의 단자(1)(2)간의 인덕턴스(LP)와 입력전압(Vin)에 의해서 결정되며 시간적으로 증가해간다. (제6도 (2)번 파형참조)
즉,가 된다.
이 전류(IC1)는 IB'1의 hFE배와 같아지는 시점에서 콜렉터 전류(IC1)의 전류 상승이 정지되므로 권선(P)의 전류 변화율이 0으로 되어서 권선(B)의 전압이 저하한다. (제6도 (3)번 파형참조)
따라서 전류(IB'1) 는 감소하고 트랜지스터(Q1)가 차단되는데 이때 트랜스(T1)에 축적된 에너지는로 되며 이 에너지는 권선(S1), 권선(S2), 다이오드(D5)(D6)를 통해서 평활용 콘덴서(C4)(C5)에 충전된다.
이와 같이 트랜지스터(Q1)가 도통중일때 권선(P)에 축적된 에너지는 트랜지스터(Q1)가 차단될때 권선(S1)(S2)을 통해서 부하에 공급되는 것으로 권선(B)은 블로킹 발진을 위한 것으로서 트랜스(T1)의 1차와 2차를 절연하기 위한 오차전압 검출용으로도 동작하고 이 권선(B)에 접속된 드라이브부(2)에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선권선(B)과 저항(R3), 콘덴서(C1), 트랜지스터(Q1), 다이오드(D1)로 구성된 드라이브부(2)는 제2도와 같은 등가회로를 구성하고 있는 것으로 일단 기동을 하면 감쇄해가면서 정해진 시정수로 진동하게 되는데 권선(B)에서 발생되는 펄스 전압은 권선(P)과 반대 상태를 유지하게 되어 트랜지스터(Q1)가 도통중일때 정펄스(+)가 유기된다.
그리고 이 펄스에 의하여 저항(R3)-콘덴서(C1)-트랜지스터(Q1)의 경로로 충전 전류가 흐르게 되고 일정레벨에 도달되면 트랜지스터(Q1)는 도통하지만 콘덴서(C1)의 충전 전류가 감소해감에 따라 권선(P)의 전류변화율이 0인 레벨에서 트랜지스터(Q1)가 차단된다. 트랜지스터(Q1)의 차단 기간동안에 권선(B)에는 펄스 전압이 유기되지 않으므로 콘덴서(C1)-저항(R3)-권선(B)-다이오드(D1)의 경로로 방전하여 방전이 끝나면 방전 전류에 의해서 권선(B)에 역기 전력이 발생(렌쯔의 법칙)하여 다시 권선(B)-저항(R3)-콘덴서(C1)-트랜지스터(Q1)의 경로로 충전하여 트랜지스터(Q1)가 도중 상태가 된다.
즉, 본 고안은 상기와 같은 동작을 되풀이하여 발진을 지속하게 되는데 발진 시정수는 저항(R3) 및 콘덴서(C1)에 의하여 결정되는 것으로 제너다이오드(D2)는 트랜지스터(Q1)가 차단 될때 권선(B) 양단의 부펄스 전압치를 제너전압으로 한정함으로써 트랜지스터(Q1)의 베이스 에미터간 전압(VBEO)에 의한 파괴를 방지하게 된다.
또한 저항(R2)과 콘덴서(C2)는 트랜지스터(Q1)의 차단시에 트랜스(T1)의 누설 인덕턴스와 다이오드(D5)(D6)의 단락 전류에 의하여 발생되는 과도전압(제6도의(1) 파형참조)으로 인한 트랜지스터(Q1)의 파괴전압(breakdown)을 방지하기 위한 댐핑(damping) 작용을 함과 동시에 트랜스(T1)를 초기 상태로 환원시키는 감자(demagnetizing)역활을 하게된다.
트랜지스터(Q1)의 차단시에 콜렉터와 에미터간에 걸리는 전압은 입력전압(Vin)과 권선(P)에 축적된 전하에 의하여 발생되는 역기전압이 중첩되므로으로 된다.
따라서 듀티싸이클을 1/2정도로 설정할 경우에 VCE1=2Vin이 되므로 본 고안 회로에서 트랜지스터(Q1)의 VCEO는 대략 800V이상인 것을 만족하여야 하며 이때 권선(P)에서 생되는 역기 전압은로 표현할 수가 있기 때문에로 되어 실제의 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 에미터간 전압(VCEO)의 설정은 권선(P) 및 권선(S1)의 턴수비에 의하여 결정된다.
그리고 본 고안의 회로는 발진주파수가 입력전압(Vin)과 출력전류(IA)(IB)에 따라서 변동하여도 항상 일정한 출력전압(VA)(VB)을 일정한 정전압으로 유지시킬 수가 있는 것으로 발진주파수는 거의 출력 전류에 반비례하고 입력 전압에 비례하도록 되어 있어 출력 전류가 증가하면 발진 주파수가 낮아지고 반대로 출력 전류가 감소하면 발진 주파수가 높아진다.
또한 입력 전압이 상승하면 발진 주파수가 높아지고 입력 전압이 하강하면 발진주파수가 낮아지는 것으로 이러한 동작 상태를 제어부(3)를 중심으로 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이 권선(B)은 유기되는 펄스 전압의 부(-)부분을 다이오드(D3)와 콘덴서(C3)로 직류화하여서 검출 전압으로 삼고 있는데 이 전압은 입력 전압과 부하의 변동에 따라서 변동하므로 저항(R5)(R6)의 블리이더점에도 이 검출 전압이 항상 인가되다. (콘덴서 C3는 트랜지스터 Q1의 차단 기간동안 충전되고 도통기간에 방전한다) 만일 출력전압(VA)(VB)이 상승된다면 블리이더점(X)의 전압도 상승하므로 트랜지스터(Q2)의 베이스측(Y)의 전압도 제너다이오드(D4)의 설정된 제너전압만큼 낮은 전압으로 변동되어 상승되므로 트랜지스터(Q2)의 베이스 및 에미터측간의 바이어스 전류가 증가하여 결국 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 및 에미터측간의 내부 저항이 작아지게 되고 제어용 트랜지스터(Q2)는 활성 영역에서 동작시키므로 베이스 전압은 0.5V이하가 제어 범위가 된다. 그리고 트랜지스터(Q2)의 콜렉터로 흐르는 전류를 IC2라고 할때 드라이브부(2)의 콘덴서(C1)의 충전 전류는 트랜지스터(Q1)(Q2)로 분류(IB'1,IC2)되므로 트랜지스터(Q2)의 내부저항의 크기에 따라서 전류(IB'1)과 전류(IC2)의 분류비가 달라지게된다.
즉, 제3도와 같이 출력전압(VA)(VB)이 상승하면 전류(IC2)가 증가하므로 전류(IB'1)는 감소되어 톱니자 전류인 전류(IC1)의 진폭이 작아져서 트랜지스터(Q1)의 도통 기간이 짧아지므로 결국 주파수가 높아지게 되는 것으로 제3도에서와 같이 트랜지스터(Q1)베이스 전류의 진폭변화에 의하여 도통되는 점이 좌우로 이동하게 되어 결국 트랜스(T1)의 2차측 권선(S1)(S2)에 유기되는 펄스의 정방향 진폭 전압(VA)(VB)이 작아지게 되어 상승했던 출력 전압은 낮아지고 권선(B)에 인가되는 전압도 하강하여 모든 제어동작이 완료되는 것으로 출력 전압이 낮아질때나 부하 전류가 변동시에도 상기와 같은 동작으로 안정된 출력 전압을 공급할 수가 있는 것이다.
또한 트랜스(CT1)의 권선(P)과 트랜지스터(Q1)의 베이스측에 인가되는 입력전압(Vin)이 상승하게 되면 트랜스(T1)의 권선(B)으로 부터 콘덴서(C1)를 충전시켜 트랜지스터(Q1)의 베이스측에 인가되는 전류(IB'1)를 상승시킴에 따라 트랜지스터(Q1)의 "턴온"시간이 짧아짐으로서 자려발진부(1)의 발진주파수가 상승되는 것이고 트랜스(T1)의 권선(P)과 트랜지스터(Q1)의 베이스측에 인가되는 입력전압(Vin)이 하강하게 되면 상기와는 반대로 트랜지스터(Q1)의 "턴온"시간이 길어짐으로서 자려 발진부(1)의 발진주파수가 하강하게되는 것이다.
따라서 자려발진부(1)의 발진주파수가 입력전원(Vin)과 출력전류(IA)(IB)에 의하여 제어됨으로서 출려전압(VA)(VB)이 항상 일정하게 유지될 수 있는 것이다. 다음으로 출력전압(VA)(VB)과 제어부(3)의 상관 관계를 살펴보면 본 고안의 제어부는 제4도의 등가회로와 같이 도시 할 수가 있는 것으로 콘덴서(C3)는 트랜지스터(Q1)가 차단 기간동안 권선(B)에 유기된 전압의 부(-)펄스가 충전되는데 콘덴서(C3)의 충전 전압은 등가회로에서와 같이 대략 저항(R6)의 양단전압(VR6)과 제너다이오드(VZ)의 합으로 결정되고 출력전압(VA)은 권선(B)의 부전압(-)과 권선(S1)의 턴(Turn)수비에 의하여 결정되므로식으로 표현한다.
이식에서 알 수 있듯이 가변저항(R6)의 값을 변화시키면 출력전압(VA)을 가변시킬 수가 있으며 가변저항(R6)을 단락시키는 경우에는 제너다이오드(D4)전압(VZ)과 권선의 턴수에 의하여 출력전압(VA)이 결정되므로 원하는 출력 전압에 맞게 제너다이오드와 턴수비를 설정하면 볼륨(Volume)을 사용치 않고 무조정으로 원하는 출력전압(VA)을 정확하게 얻을 수 있는 이점이 있는 것이다.
그리고 제7도는 본 고안의 다른실시 회로도로서 제1도의 주파수 변조 방식과는 정전압 방식이 다른 펄스폭변조(PWM)방식을 사용한 것으로 트랜지스터(Q1)가 도통되는 시기를 플라이백 트랜스(FBT)의 펄스를 이용해서 플라이백 펄스와의 동기를 일치시킬 수 있게한 것이다.
즉, 트랜지스터(Q1)가 도통한 후 차단될 때까지의 과정은 제1도의 회로와 동일하나 트랜지스터(Q1)가 차단후 플라이백 펄스가 드라이브 트랜스(T2)를 통하여 트랜지스터(Q1)의 베이스측에 인가되어 강제적으로 "턴온"시키므로 발진 주파수가 항시 일정하게 고정되고 입력전압과 부하 전류의 변동에 따라서 펄스폭(Q1도통기간)이 가변되어 일정한 출력전압(VA)(VB)을 얻을 수 있게 한 것으로 텔레비젼 회로에서 스위칭 주파수가 TV의 수평주파수(fH)와 같아지므로 제1도에 비하여 스위칭 주파수를 높게할 수 없기 때문에 트랜스(T1)의 용량이 커지는 단점이 있으나 제7도의 실시예의 출력전압(VA)을 TV의 주전원으로 사용하고 출력전압(VB)을 리모콘용 부전원(Stand-By전원)으로 사용할때에는 하나의 전원 회로로 주, 부전원을 모두 공용하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
다시 말해서 제7도의 실시회로는 리모콘 TV의 경우 대기상태에서 제1도와 같이 주파수 변조 방식으로 동작하여 출력전압(VB)을 리모콘 회로에 부전원(대기전원)으로 공급하다가 원격으로 전원 스위치를 접속시킬때에 릴레이가 동작하여 전원스위치(SW)를 접속시키면 TV가 켜지고 플라이백 트랜스(FBT)의 발진 개시에 의하여 펄스폭 변조 방식으로 동작할 수가 있는 것으로 스위칭 트랜지스터(Q1)의 턴온시 발생되는 스위칭 노이즈가 수평귀선 기간에 흡수 될 수 있어 화면상에 나타나지 않은 장점이 있게 되는 것이었다.
이에 비하여 제1도의 회로는 주파수 변조(FM) 방식이므로 TV회로에 적용시킬 때에 노이스면에서는 불리하나 발진 주파수를 100KHZ정도로 하면 EI코어로된 트랜스(T1)를 사용해도 부하전력을 약 30W까지 뽑아 낼수 있으므로 회로기판에 소형 트랜즈로서 구성시킬 수 있는 이점이 있으며 제1도 및 제7도의 회로에서는 부하 단락시를 대비한 별도의 과전류 보호 회로가 필요치 않은 효과가 있는 것으로 제5도의 부하단락시 출력전압(VA)과 입력전류(Iin)를 관계를 도시한 것처럼 부하 단락시에는 발진 주파수가 수 KHZ정도로 낮아지면서 트랜지스터(Q1)의 도통기간이 극히 짧게 되므로 입력 전류로 급속히 감소하여 스위칭 트랜지스터(Q1)를 보호할 수 있게 되고 부하 단락이 해채되면 스위칭 동작이 정상적으로 회복될 수 있는 이점이 있는 것이다.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160142153A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 주식회사 일렉스코리아 디밍 제어 기능을 구비한 led 전구용 전자식 안정기의 조광 회로 장치에 사용되는 댐퍼 회로

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KR20160142153A (ko) * 2015-06-02 2016-12-12 주식회사 일렉스코리아 디밍 제어 기능을 구비한 led 전구용 전자식 안정기의 조광 회로 장치에 사용되는 댐퍼 회로

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