KR900004667B1 - 고주파동작의 smps 회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고주파동작의 SMPS 회로

제1도는 일반적인 SMPS 회로의 개략도.

제2도는 본 발명의 실시예회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 고주파회로부 2 : SMPS 구동부

3 : 출력부

본 발명은 SMPS(Switching Mode Power Supply)회로의 스위칭타임을 개선하여 그 소형, 경량화가 가능토록한 고주파동작의 SMPS 회로에 관한 것이다. 일반적인 SMPS 회로는 TV 수상기등의 전자기기에 설치되어 그 내부에서의 각종 회로블럭에 소요전원을 공급하는 용도로 이용되고 있으며, 이는 보통 제1도와 같은 회로계통을 가지고 있다. 즉, 상용전원입력단의 전력트랜스를 거쳐 브리지정류된 출력은 구형파출력을 내는 스위칭트랜스(T)의 1차측코일(L₁)로 가해지고 한편으론 레귤레이터(42)를 거쳐 상기 스위칭트랜스(T)의 2차측코일(L₂)로 출력되어 정류된 전압과 비교출력하는 비교기(41)로 가해지며, 이 비교기(41)출력이 PWM 제어회로(43)로 입력되어 상기 1차측코일(L₁)의 스위칭트랜지스터(Q₂)를 구동하는 형태로 되어진다. 그러므로, 상기 PWM 제어회로(43)에서는 그 출력펄스폭이 가변되어 소정의 스위칭트랜스(T) 2차측 코일(L₂)로부터 회로블럭에로이 전압을 제공케되는 것이었다.

이러한 SMPS회로(4)에 있어서 종래에는 SMPS(4)회로 자체의 구성적 요소 때문에 회로에서의 고주파화를 이루기 어려웠고, 이에 따른 SMPS 회로자체의 소형, 경량화의 실현이 불가능했다. 일예로 상기 SMPS(4) 회로의 변환 주파수가 증가하면 전력손실이 증대하여 그 손실이 큰 것으로 되며 또, 열이 발생하므로서 1차측코일(L₁) 구동용 트랜지스터(Q₂)가 파괴되는 등의 문제점이 발생되었기 때문이다.

그러므로, 상대적으로 현재까지 존재하는 SMPS 회로에 있어서는 이의 주요전기, 전자부품인 트랜스나, DC 필터용쵸크 캐폐시터등이 비교적 큰 것으로 주어지므로서 그 전체적인 부피가 증가되고 무게가 무거워지는 등의 불합리함이 존재하고 있었던 것이었다.

본 발명의 주목적은 이러한 SMPS 회로의 변환주파수를 고주파화로 가능케하므로서 이러한 회로의 소형, 경량화를 이루려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기와 같은 목적을 실현하기 위해 SMPS 회로의 스위칭 트랜스의 1차측은 보조전원에 의해 구동되는 회로로 되고 그 2차측에 그 고주파화가 가능한 고주파회로부를 마련하여 상기 회로의 고주파화가 가능토록한 것이다. 이하에서 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉 본 발명은 제2도와 같이 전원측으로부터 보조전원부(21)가 연결되고, 이에 의해 SMPS의 스위칭트랜스 1차측코일(N₁) 및 이의 구동용 제2트랜지스터(Q₂)를 전원이 가해지는 SMPS 구동부(2)로 된다. 이 SMPS 구동부(2)의 1차측코일(N₁)에 상응한 2차측코일단은 2차측 제 1, 2, 3코일(N₂, N₃, N₄)로 되고 제1코일(N₂)의 양단에는 제1트랜지스터(Q₁)베이스와 접지점의 에미터가 각기 연결되며, 제3코일(N₄)양단에는 상기 제1트랜지스터(Q₁)의 컬렉터만에 직결된 캐폐시터(C₂), 저항(R₂)과, 접지점이 각기 연결되고, 제2코일(N₃)양단은 상기 제1트랜지스터(Q₁)컬렉터단 및 출력부(3) 트랜스의 1차측코일(N₅)로 각기 이어지는 구성으로 되어 고주파 회로부(1)가 이뤄진다.

또, 상기 출력부(3)의 1차측코일(N₅)은 브리지정류기출력의 전원단으로 이어지고 2차측코일(N₆)에서 장류용다이오드(D₂, D₃)를 거쳐 최종 출력회로(5)로 연결되어진다. 그리고, 상기 출력회로(5)로부터는 출력부 궤환 및 보호부(51), PWM 제어부(52)로 연결되어 상기 SMPS 구동부(2)의 제2트랜지스터(Q₂)로 연결된 구성으로 된다.

이러한 구성의 본 발명은 브리지정류기로부터의 전원출력은 출력부(3)의 1차측코일(N₅)로 가해지며, 한편으론 SMPS 구동부(2)의 보조전원부(21)를 거쳐 SMPS 스위칭트랜스의 1차측코일(N₁)로 전원이 가해진다.

상기 1차측코일(N₁)로부터는 PWM 제어부(52)로부터 구동제어를 받는 제2트랜지스터(Q₂)가 연결되어 역시 보조전원부(21)에서 그 동작전원을 공급받는다. 이후 PWM 제어부(52)의 출력인 구형파가 상기 제2트랜지스터(Q₂)입력에 가해지면 이 트랜지스터(Q₂)가 언(ON)되고 이에 의해 1차측코일(N₁)의 기전력이 발생하고, 이의 2차측인 고주파회로부(1)의 제1코일(N₂)에 유기되면 제1트랜지스터(Q₁)의 입력은 -로 되어 제1 트랜지스터(Q₁)는 오프된다.

이후, 상기 SMPS 구동부(2)의 제2트랜지스터(Q₂)가 오프될때는 1차측코일(N₁)의 도트(Dot) 점에서 + 전압, 고주파회로부(1)의 제1코일(N₂)의 도트점에서 +전압이 생기므로 제2트랜지스터(Q₂)오프시키는 제1트랜지스터(Q₁)는 언되는 것이다. 따라서, 제2트랜지스터(Q₂)는 오프시는 제1트랜지스터(Q₁)언, 제2트랜지스터(Q₂)언시는 제1트랜지스터오프동작이 반복 진행되는 것이다.

그리고, 상기 제1트랜지스터(Q₁)언시는 이의 컬렉터전류가 제2코일(N₃)을 통하여 흐르면서 제1코일(N₂)로 정궤환이 이뤄지므로 제1트랜지스터(Q₁)의 컬렉터전류에 따라 그 베이스전류가 비례하여 흐르게되어 이 제1트랜지스터(Q₁)의 안정된 동작을 보장케 된다.

또, 고주파회로부(1)의 제1트랜지스터(Q₁)언시는 캐폐시터(C₂)에 충전된 전하가 방전하고 이에 의해 제1트랜지스터(Q₁), 제3코일(N₄), 저항(R₂)으로의 폐루프가 이뤄지므로 그 방전전류가 제3코일(N₄)을 통해 흐를 때 그 도트점은 + 그 반대측은 -로 되고, 이 에너지는 역시 제1코일(N₂)로 유기되어 제1코일(N₂)의 도트점은 +로 되며 제1트랜지스터(Q₁)의 언타임 기간중 순방향 바이어스를 순간적으로 인가하게 되는 것이어서 제1트랜지스터(Q₁)의 라이징 타임(Rising time)을 빠르게 하는 것이다.

반대로, 제1트랜지스터(Q₁)오프시는 캐폐시터(C₂) 충전전류가 저항(R₂), 제3코일(N₄), 접지점으로 회로가 주어지게 되고, 상기 캐폐시터(C₂)의 충전전류에 의해 제3코일(N₄)의 도트점 -, 그 타단은 +로 되고 역시 이에 의한 기전력이 제1코일(N₂)에 역으로 동작되므로 제1트랜지스터(Q₁)의 역바이어스가 더욱 크게 진행되어 그 폴링타임(Falling time)을 빠르게 하는 것이다.

이렇게 고주파회로부(1)의 제1트랜지스터(Q₂)스위칭동작은 출력부(3)의 1차측코일(N₅)을 제어케되므로서 그 2차측코일(N₆) 및 다이오드(D₂, D₃)를 거쳐 출력회로(5)에 소망하는 전압을 제공케된다.

이와 같은 본 발명은 TV 수상기등의 회로 블럭에 각종전원을 제공토록 하는 SMPS 회로에 있어서, 상기 SMPS 회로를 이러한 회로에서의 전기, 전자부품의 크기 및 무게를 경감시킬 수 있도록 고주파 동작이 가능한 회로로 하므로서 이에 따른 SMPS 회로의 소형, 경량화가 가능케 되는 유익한 특징이 있는 것이다.

Claims (1)

1차측코일(N₁)을 가진 스위칭트랜스 및 트랜지스터(Q₂)와 상기 트랜지스터(Q₂) 제어용 PWM 제어부(52) 및 출력궤환 및 보호부(51)등의 회로구성을 가진 SMPS 회로에 있어서, 상기 스위칭트랜스의 1차측코일(N₁) 및 트랜지스터(Q₂)는 보조전원부(21)에 의해 전원이 제공되는 SMPS 구동부(2)로 되고, 상기 스위칭트랜스의 2차측 코일측은 제1, 2, 3코일(N₂, N₃, N₄)로서 되며, 이는 캐폐시터(C₂) 및 저항(R₂)이 컬렉터단에 연결된 제1트랜지스터(Q₁)의 베이스와 에미터측의 제 1, 3코일(N₂, N₄)과 브리지정류기축력으로부터 전원을 공급받는 출력부(3)의 1차측코일(N₅) 및 상기 제1트랜지스터(Q₁)의 컬렉터단 사이의 제2코일(N₃)로 되는 고주파회로부(1)와의 관련구성으로 됨을 특징으로하는 고주파동작의 SMPS 회로.

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