KR940006336B1 - 자려식 스위칭 전원회로 - Google Patents

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박정수
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신용균
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Abstract

내용 없음.

Description

자려식 스위칭 전원회로
제 1 도는 본 발명의 스위칭 전원 회로도.
제 2 도는 본 발명의 스위칭 전원 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 초기 기동 전류원 2 : 주 스위칭부
3 : 히스테리시스 회로 4 : 출력전압 검출부.
본 발명은 자려식 스위칭 전원회로에 관한 것으로 특히 광범위한 입력전압을 갖는 소형전원에 적합하도록 한 것이다.
일반적으로 교류나 직류의 크기에 관계없이 일정한 출력전압을 얻기위한 수단으로 스위칭 레귤레이터가 폭 넓게 이용되고 있다.
종래의 스위칭 회로는 제 1 도와 같이 입력전압이 변해도 전류는 크게 변하지 않게 하는 트랜지스터(111)(Q14), 항(R11)(R12)으로 된 정전류회로(11)와, 상기 정전류회로(11)의 출력측에 접속되어 상기 트랜지스터(Q11)의 턴온시간을 짧게 해주는 트랜지스터(Q13), 저항(R13)으로 된 제어부(12)와, 상기 정전류 회로(11)와 제어부(12)에 공통연결되어 출력전압의 교류성분이 일정한 진폭내에 있도록 제어하는 트랜지스터(Q14~Q16), 저항(R14~R20)으로 된 히스테리시스 회로(13)를 구비하여서 구성된다.
이와같이 구성된 종래 스위칭 전원회로의 동작상태를 살펴보면 입력전압이 광범위하게 변할 경우에도 정전류회로(11)에 의해 전류가 크게 변하지 않으며 트랜지스터(Q11)턴온시 트랜지스터(Q11)의 에미터와 베이스에 축적되어 있던 전하는 트랜지스터(Q11)턴 오프시 제어부(12)의 저항(R13)에 의해 제거된다.
또한, 히스테리시스회로(13)의 트랜지스터(Q15)(Q16)가 교대로 온 오프되어 트랜지스터(Q16)의 베이스 전압에 히스테리시스를 주어 출력전압의 교류성분이 일정한 진폭내에 있도록 제어한다.
그러나, 상기와 같은 종래회로에 있어서는 정전류 회로(11)에 전압의 크기에 상관없이 일정한 전류가 흐르므로 입력전압이 클경우 트랜지스터(Q16)의 손실이 크게 증가하는 결점이 있으며, 저항(R13)만으로 트랜지스터(Q13)를 충분히 빠르게 턴오프시키지 못하며 스위칭 손실이 커질 뿐만 아니라 불필요한 소자(예를들어 트랜지스터(Q15)와 저항(R16)(R17))들이 사용되어 회로구성이 복잡해지는 결점이 있다.
본 발명은 이와같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로 트랜지스터의 베이스 구동 손실과 스위칭 손실을 줄일 수 있는 스위칭 전원회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력전원의 변동에 따라 변화된 전류량을 공급하는 초기 기동 전류원과, 트랜지스터의 에미터 베이스간에 전하를 축적시키고 턴-오프시 방전시켜 급속히 트랜지스터를 턴-온프시키는 주 스위칭 회로와, 출력전압의 교류성분이 일정한 진폭내에 있도록 제어하는 히스테리시스 회로와, 출력전압이 일정값 이상이 될때 이를 검출하는 출력전압 검출부를 구비함을 특징으로 한다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 제 2 도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 입력전원의 변동에 따라 변화된 전류량을 공급하는 초기에 트랜지스터(Q3)(Q4)를 구동시키기 위한 전류를 공급하는 저항(R1)으로 된 초기 기동 전류원(1)과, 상기 기동 전류원(1)과 출력단사이에 접속되어 전하를 축적시키고 턴-오프시 급속히 방전시키므로 스위칭시간을 단축시키는 트랜지스터(Q1)(Q2), 저항(R3), 인덕터(L1)로 된 주 스위칭부(2), 상기 주 스위칭부(2)와 병렬 접속되어 출력전압을 정전압화시키고 입력전류를 제한하는 트랜지스터(S3)(Q4), 저항(R4~R8), 제너다이오드(ZD)로 된 히스테리시스 회로(3)와, 상기 히스테리시스 회로(3)와 주 스위칭부(2) 및 출력단 사이에 접속되어 출력전압이 일정한 값 이상일때 다이오드(D1)(D2)양단에 충분한 전압을 걸어 주도록 하는 저항(R9), 다이오드(D4)로된 출력전압 검출부(4)를 구비하여서 이루어진 것이다.
이와같이 구성된 본 발명은 최초에 전원이 인가되면 입력전압의 변동에 따라 초기 기동 전유원(1)을 통해 흐르는 전류의 양이 변하게 되며 저항(R1)-저항(R4)-트랜지스터(Q3)-저항(R5)으로 전류가 흐르는 제 1 동작과저항(R2)-트랜지스터(Q2)-저항(R3)-트랜지스터(Q3)-저항(R5)으로 전류가 흐르는 제 2 동작과 저항(R2)-트랜지스터(Q1)-인덕터(L2)로 전류가 흐르는 제 3 동작을 차례로 실시한 후 출력값이 일정값 이상이 되면 히스테리시스 회로(3)의 저항(R7)에 전압이 걸리게 되어 트랜지스터(Q4)가 온된다.
따라서, 트랜지스터(Q4)가 온되면 트랜지스터(Q3)가 오프되어 주스위칭부(2)의 인덕터(L1)에 흐르던 전류가 트랜지스터(Q2)의 베어스를 통해 흘러 트랜지스터(Q1)의 에미터 베이스간의 전하를 제거하여 줌으로 트랜지스터(Q1)가 급속히 오프된다.
즉, 트랜지스터(Q1)의 오프시에 인덕터(L1)의 특성상 전류가 급속히 변하지 않기 때문에 그 전류에 의해 저항(R3)의 양단에 전압이 걸리게 되고 이 전압에 의해 트랜지스터(Q2)가 온되어 트랜지스터(Q1)의 에미터 베이스간의 전하가 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 에미터를 통해 방전되므로 트랜지스터 (Q1)가 급속하게 오프되는 것이다.
또한, 인덕터(L2)의 전류가 트랜지스터(Q3)(Q4), 저항(R4~R6)이 갖는 히스테리시스 값보다 다시 작아지면 전술한 바와같은 방법으로 트랜지스터(Q1)가 온되어 이러한 과정을 반복하여 출력전압이 일정값 이상이 되면 출력전압 검출부(4)를 통해 다이오드(D1)(D2)양단에 충분한 전압을 걸어주어 트랜지스터(Q3)(Q4)를 구동시키는 전류를 공급하게 된다.
여기서, 히스테리시스 회로(3)의 동작을 살표보면 먼저 트랜지스터(Q3)가 온, 트랜지스터(Q4)가 오프된 경우에 인덕터(L2)의 전류가 증가하면 저항(R7)(R8)의 양단에 일정전압 이상이 걸리고 트랜지스터(Q4)의 베이스에 전류가 흘러 저항(R4)양단에 조금 더 큰 전압이 걸리게 된다.
따라서 저항(R5)의 전압이 낮아져서 트랜지스터(Q4)의 베이스에 더 많은 전류가 유입되는 양궤환 작용으로 트랜지스터(Q3)는 급격히 오프된다.
이때, 트랜지스터(Q4)의 베이스 전압은 트랜지스터(Q3)가 오프되기 전보다 더 작아졌기 때문에 트랜지스터(Q3)가 온되기 위해서는 전압이 낮아진 만큼 다시 높아져야 하므로 트랜지스터(Q3)가 오프상태에서 상당한 시간동안 머물게 되고 스위칭 주파수가 일정한 범위안에서 제어된다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 입력전압에서 부터 스위칭 소자의 구동 에너지를 최초 구동후에는 출력단에서 구동에너지를 얻을 수 있으며 출력전압이 낮으면서 일정하므로서 같은 전류에 대해 최소한의 손실을 보장 할 수 있다.
또한, 히스테리시스 회로(3)를 간단히 구성하여 저가의 소형화된 광역 입력전압 범위의 스위칭 레귤레이터를 얻을 수 있으며, 주 스위칭(2)의 트랜지스터(Q1)오프시 급속히 축적된 전하가 방전되게 하여 스위칭 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 입력전원의 변동에 따라 변화된 전류량을 공급하며 초기에 트랜지스터(Q3)(Q4)를 구동시키기 위한 전류를 공급하는 초기 기동 전류원(1)과, 상기 초기 기동 전류원(2)과 출력단사이에 접속되어 트랜지스터 오프시 축적된 전하를 급속히 방전시키므로 스위칭시간을 단축시키는 주 스위칭부(2)와, 상기 주 스위칭부(2)와 병렬 접속되어 출력전압을 정전압화시키고 입력전류를 제한하는 히스테리시스 회로(3)와, 상기 히스테리시스 회로(3)와 병렬접속되어 출력전압이 일정한 값 이상일때 다이오드(D1)(D2)양단에 충분한 전압을 걸어주므로 트랜지스터(Q3)(Q4)를 구동시키는 전류를 공급하는 출력전압 검출부(4)를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 자려식 스위칭 전원회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 주 스위칭(2)는 트랜지스터(Q1)의 오프시에 전류가 급속히 변하지 않는 특성을 가진 인덕터(L1)와, 상기 인덕터(L1)의 지연시간에 의해 트랜지스터(Q1)에 축적된 전하를 방전시키는 트랜지스터(Q2)와, 상기 트랜지스터(Q1)에 의한 방전시 급속히 턴-오프되는 트랜지스터(Q1)를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 자려식 스위칭 전원회로.
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