KR940006978Y1 - Pulse width control smps with over current detect circuit - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 종래의 펄스폭 제어 스위칭 모드 전원장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a conventional pulse width controlled switching mode power supply.
제2도는 본 고안에 의한 펄스폭제어 스위칭 모드 전원장치의 회로도.2 is a circuit diagram of a pulse width controlled switching mode power supply according to the present invention.
본 고안은 스위칭 모드 전원장치에 관한 것으로, 특히 펄스폭제어 스위칭 모드 전원장치의 과전류 보호회로에 관한 것이다.The present invention relates to a switching mode power supply, and more particularly, to an overcurrent protection circuit of a pulse width controlled switching mode power supply.
제1도는 종래의 펄스폭제어 스위칭 모드 전원장치의 회로도를 나타낸다. 제1도의 종래의 회로에서는 직류입력단(Vin) 사이에 스위칭구동부(10)의 트랜스포머(T1)의 1차측 권선(N1)과 스위칭소자(Q1)를 직렬로 연결하고 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 권선(N2)에 연결되어 공급되는 고주파신호를 다이오드(D2) 및 캐패시터(C2)로 구성된 정류 및 평활회로부(30)을 통하여 안정된 직류출력전압(Vout)을 출력한다. 또한, 과전류발생시 회로를 보호하기 위하여 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 권선(N2)의 일측과 정류 및 펼활회로부(30)의 일측사이에 연결되어 과전류를 검출하고 검출된 전류에 대응하는 전압검출신호를 발생하고 상기 전압검출신호에 응답하여 소프트스타드 제어전압신호의 레벨을 감소시키는 과전류 보호부(2O)를 포함한다. 또한, 상기 스위칭소자(Q1)의 베이스와 에미터사이에 2차측 권선(N2)이 연결되어 1차측 권선(N1)에 인가되는 펄스폭 변조신호를 스위칭제어신호로 상기 스위칭소자(Q1)의 베이스에 전달하여 스위칭소자(Q1)를 구동하는 구동용 트랜스포머(T2)와 상기 과전류 보호부(20)의 출력단과 상기 구동용 트랜스포머(T2)의 1차측 권선(N1) 사이에 연결되어, 펄스폭변조신호를 발생하고 소프트스타드단자(S.S)에 인가되는 상기 소프트 스타트 제어전압신호의 레벨이 로우상태이면 디스에이블되어 상기 펄스폭 변조신호의 온 듀티비를 제로로 제어하는 펄스폭 변조신호 발생부(40)를 포함한다.1 shows a circuit diagram of a conventional pulse width controlled switching mode power supply. In the conventional circuit of FIG. 1, the primary side winding N1 of the transformer T1 of the switching driver 10 and the switching element Q1 are connected in series between the DC input terminal Vin, and the secondary side of the transformer T1 is connected. The high frequency signal supplied and connected to the winding N2 outputs a stable DC output voltage Vout through the rectifying and smoothing circuit unit 30 including the diode D2 and the capacitor C2. In addition, in order to protect the circuit in the event of an overcurrent is connected between one side of the secondary winding (N2) of the transformer (T1) and one side of the rectification and expansion circuit unit 30 detects the overcurrent and the voltage detection signal corresponding to the detected current And an overcurrent protection unit 20 for generating a and reducing the level of the soft start control voltage signal in response to the voltage detection signal. In addition, the secondary winding (N2) is connected between the base and the emitter of the switching element (Q1) is a pulse width modulation signal applied to the primary winding (N1) as a switching control signal base of the switching element (Q1) The pulse width modulation is connected between the driving transformer T2 for transmitting the switching element Q1 and the output terminal of the overcurrent protection unit 20 and the primary winding N1 of the driving transformer T2. The pulse width modulated signal generator 40 which generates a signal and is disabled when the level of the soft start control voltage signal applied to the soft start terminal SS is low to control the on duty ratio of the pulse width modulated signal to zero. ).
상기 과전류 보호부(20)는 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 권선(N2)의 일측과 정류 및 평활회로(30)의 일측사이에 연결되어, 과전류를 검출하고 검출된 전류에 대응하는 전압검출신호를 발생하기 위해 전류트랜스포머(T3), 저항(R2,R3), 다이오드(D3) 및 캐패시터(C3)로 구성된 과전류 검출부(22)와, 상기 과전류 검출부(22)의 출력단에 연결되어, 상기 전압검출신호가 인가되면 상기 소프트스타트 제어전압신호의 레벨을 감소시키기위하여 저항(R5,R6), 트랜지스터(Q2) 및 캐패시터(C4)로 구성된 방전회로부(24)를 구비한다. 미설명부호 저항(R1), 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1)은 스내버회로이다The overcurrent protection unit 20 is connected between one side of the secondary winding N2 of the transformer T1 and one side of the rectifying and smoothing circuit 30 to detect an overcurrent and to detect a voltage corresponding to the detected current. Connected to an output terminal of the overcurrent detection unit 22 and the output current of the overcurrent detection unit 22 configured to generate a current transformer T3, resistors R2 and R3, a diode D3 and a capacitor C3. When the signal is applied to the level of the soft start control voltage signal is provided with a discharge circuit section 24 composed of resistors (R5, R6), transistor (Q2) and capacitor (C4). Unsigned resistor R1, capacitor C1 and diode D1 are snubber circuits.
이와같이 구성된 종래의 스위칭 모드 전원장치의 과전류 보호부(20)는 전류트랜스포머를 통하여 고주파신호의 과전류를 검출하고 이 과전류를 직류전압으로 형성하여 과전류검출신호로 발생하고 이 과전류검출신호에 응답하여 트랜지스터(Q2)를 턴온시켜서 캐패시터(C4)를 방전시킴으로써 소프트스타트단자(S.S)에 인가되는 소프트스타트 제어전압의 레벨을 로우상태로 하여 펄스폭 변조신호 발생부(4O)를 디스에이블상태로 제어하고 이에 펄스폭 변조신호의 온 듀티비를 제로로 하고 있다. 그러나, 이와같은 종래의 과전류보호회로는 과전류보호 동작상태에서 펄스폭변조신호의 듀티비가 제로로 되어 출력이 감소되게 되므로 과전류검출신호도 감소되게되어 과전류보호동작이 해제되는 문제가 있었다.The overcurrent protection unit 20 of the conventional switching mode power supply configured as described above detects the overcurrent of the high frequency signal through the current transformer, forms the overcurrent as a DC voltage, generates the overcurrent detection signal, and responds to the overcurrent detection signal. By turning on Q2) and discharging the capacitor C4, the level of the soft start control voltage applied to the soft start terminal SS is set to the low state, thereby controlling the pulse width modulation signal generator 40 to be in a disabled state. The on duty ratio of the width modulated signal is zero. However, the conventional overcurrent protection circuit has a problem in that the overcurrent detection signal is also reduced and the overcurrent protection operation is canceled because the output ratio is reduced because the duty ratio of the pulse width modulation signal becomes zero in the overcurrent protection operation state.
본 고안의 목적은 이와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 과전류보호를 전류검출과 전압검출을 병행함으로써 보다 완벽하게 과전류로부터 회로를 보호할 수 있는 과전류 보호회로를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an overcurrent protection circuit that can protect the circuit from the overcurrent by overcurrent protection in parallel with the current detection and voltage detection to solve the problems of the prior art.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 직류입력단사이에 직렬연결된 트랜스포머의 1차측 권선과 스위칭소자; 상기 트랜스포머의 2차측 권선에 연결되어 공급되는 고주파신호를 정류 및 평활하여 안정된 직류전압을 출력하는 정류 및 평활회로부; 상기 트랜스포머의 1차측 권선의 일측과 정류 및 평활회로부의 일측사이에 연결되어 과전류를 검출하고 검출된 전류에 대응하는 전압 검출신호를 발생하고 상기 전압검출신호에 응답하여 소프트스타드 제어전압신호의 레벨을 감소시키는 과전류 보호부; 상기 스위칭소자의 베이스와 에미터사이에 2차측 권선이 연결되어 1차측 권선에 인가되는 펄스폭 변조신호를 스위칭제어신호로 상기 스위칭소자의 베이스에 전달하여 스위칭소자를 구동하는 구동용 트랜스포머; 상기 과전류 보호부의 출력단과 상기 구동용 트랜스포머의 1차측 권선 사이에 연결되어, 펄스폭변조신호를 발생하고 소프트스타드단자에 인가되는 상기 소프트 제어전압신호의 레벨이 로우상태이면 디스에이블되어 상기 펄스폭 변조신호의 온 듀티비를 제로로 제어하는 펄스폭변조신호 발생부를 포함하는 펄스폭 제어 스위칭 전원장치에 있어서, 상기 과전류 보호부는 상기 트랜스포머의 2차측 권선의 일측과 정류 및 평활회로의 일측사이에 연결되어, 과전류를 검출하고 검출된 전류에 대응하는 전압검출신호를 발생하는 과전류 검출부; 상기 정류 및 평활회로부의 출력단에 연결되어, 부하전압의 레벨이 소정 레벨이하로 감소되는 것을 검출하여 상기 펄스폭 변조신호 발생부의 기준전압을 과부하 검출신호로 출력하는 과부하 검출부; 및 상기 과전류 검출부 및 과부하 검출부의 출력단에 공통연결되어, 상기 전압검출신호가 인가되면 상기 소프트스타드 제어전압의 레벨을 감소시키되 또한, 상기 과부하 검출부의 과부하 검출신호에 의해 완전하게 상기 소프트스타트 제어전압신호의 레벨을 로우상태로 유지하는 방전회로부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention to achieve the above object is the primary winding and the switching element of the transformer connected in series between the DC input terminal; A rectifying and smoothing circuit unit for rectifying and smoothing a high frequency signal supplied to the secondary winding of the transformer and outputting a stable DC voltage; It is connected between one side of the primary winding of the transformer and one side of the rectifying and smoothing circuit part to detect overcurrent, generate a voltage detection signal corresponding to the detected current, and in response to the voltage detection signal to raise the level of the soft start control voltage signal. Reducing overcurrent protection; A driving transformer for connecting the secondary winding between the base and the emitter of the switching device to transfer a pulse width modulation signal applied to the primary winding to the base of the switching device as a switching control signal to drive the switching device; It is connected between the output terminal of the overcurrent protection unit and the primary winding of the driving transformer, and generates a pulse width modulation signal and is disabled when the level of the soft control voltage signal applied to the soft start terminal is low, thereby modulating the pulse width modulation. In the pulse width control switching power supply comprising a pulse width modulation signal generator for controlling the on-duty ratio of the signal to zero, the overcurrent protection unit is connected between one side of the secondary winding of the transformer and one side of the rectifying and smoothing circuit An overcurrent detector for detecting overcurrent and generating a voltage detection signal corresponding to the detected current; An overload detection unit connected to an output terminal of the rectifying and smoothing circuit unit to detect that the level of the load voltage decreases below a predetermined level and output a reference voltage of the pulse width modulation signal generator as an overload detection signal; And a common connection to the output terminals of the overcurrent detector and the overload detector to reduce the level of the soft start control voltage when the voltage detection signal is applied, and completely by the overload detection signal of the overload detector. And a discharge circuit portion for keeping the level of the signal low.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 고안에 의한 과전류 보호회로를 구비한 펄스폭제어 스위칭 모드 전원장치의 회로도를 나타낸다.2 is a circuit diagram of a pulse width controlled switching mode power supply having an overcurrent protection circuit according to the present invention.
제2도의 장치는 직류입력단(Vin) 사이에 스위칭구동부(10)의 트랜스포머(T1)의 1차측 권선(N1)과 스위칭소자(Q1)를 직렬로 연결하고 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 권선(N2)에 연결되어 공급되는 고주파신호를 다이오드(D2) 및 캐패시터(C2)로 구성된 정류 및 평활회로부(30)을 통하여 안정된 직류출력전압(Vout)을 출력한다. 또한, 과전류발생시 회로를 보호하기 위하여 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 권선(N2)의 일측과 정류 및 평활회로부(30)의 일측사이에 연결되어 과전류를 검출하고 검출된 전류에 대응하는 전압검출신호를 발생하고 상기 전압검출신호에 응답하여 소프트스타드 제어전압신호의 레벨을 감소시키는 과전류 보호부(20)를 포함한다. 또한, 상기 스위칭소자(Q1)의 베이스와 에미터사이에 2차측 권선(N2)이 연결되어 1차측 권선(N1)에 인가되는 펄스폭 변조신호를 스위칭제어신호로 상기 스위칭소자(Q1)의 베이스에 전달하여 스위칭소자(Q1)를 구동하는 구동용 트랜스포머(T2)와 상기 과전류 보호부(20)의 출력단과 상기 구동용 트랜스포머(T2)의 1차측 권선(N1)사이에 연결되어, 펄스폭변조신호를 발생하고 소프트스타드단자(S.S)에 인가되는 상기 소프트 스타트 제어전압의 레벨이 로우상태이면 디스에이블되어 상기 펄폭폭 변조신호의 온 듀티비를 제로로 제어하는 펄스폴 변조신호 발생부(40)를 포함한다.The apparatus of FIG. 2 connects the primary winding N1 of the transformer T1 of the switching driver 10 and the switching element Q1 in series between the DC input terminal Vin and the secondary winding of the transformer T1 ( The high frequency signal connected to and supplied to N2) outputs a stable DC output voltage Vout through the rectifying and smoothing circuit unit 30 including the diode D2 and the capacitor C2. In addition, in order to protect the circuit in the event of an overcurrent, a voltage detection signal is connected between one side of the secondary winding N2 of the transformer T1 and one side of the rectifying and smoothing circuit unit 30 to detect the overcurrent and corresponding to the detected current. And an overcurrent protection unit 20 for generating a and reducing the level of the soft start control voltage signal in response to the voltage detection signal. In addition, the secondary winding (N2) is connected between the base and the emitter of the switching element (Q1) is a pulse width modulation signal applied to the primary winding (N1) as a switching control signal base of the switching element (Q1) A pulse width modulation is connected between a driving transformer T2 for transmitting the switching element Q1 and an output terminal of the overcurrent protection unit 20 and a primary winding N1 of the driving transformer T2. The pulse pole modulated signal generator 40 which generates a signal and is disabled when the level of the soft start control voltage applied to the soft start terminal SS is low to control the on duty ratio of the pulse width modulated signal to zero. It includes.
상기 과전류 보호부(20)는 상기 트랜스포머(T1)의 2차측 권선(N2)의 일측과 정류 및 평활회로(30)의 일측사이에 연결되어, 과전류를 검출하고 검출된 전류에 대응하는 전압검출신호를 발생하기 위해 전류트랜스포머(T3) 저항(R2, R3), 다이오드(D3) 및 캐패시터(C3)로 구성된 과전류 검출부(22)와, 상기 정류 및 평활회로부(30)의 출력단에 연결되어, 부하전압의 레벨이 소정 레벨이하로 감소되는 것을 검출하여 상기 펄스폭 변조신호발생부(40)의 기준전압(Vref)을 과부하 검출신호로 출력하기 위하여 제너다이오드(ZD), 저항(R4, R7, R8)다이오드(D4) 및 트랜지스터(Q3)으로 구성된 과부하 검출부(26)와, 상기 과전류 검출부(22) 및 과부하 검출부(24)의 출력단에 공통연결되어, 상기 전압검출신호가 인가되면 상기 소프트스타드 제어전압신호의 레벨을 감소시키되 또한, 상기 과부하 검출부(22)의 과부하 검출신호에 의해 완전하게 상기 소프트스타트 제어전압신호의 레벨을 감소시키기 위하여 저항(R5, R6), 트랜지스터(Q2) 및 캐패시터(C4)로 구성된 방전회로부(24)를 구비한다. 미설명부호 저항(R1), 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1)은 스내버회로이다.The overcurrent protection unit 20 is connected between one side of the secondary winding N2 of the transformer T1 and one side of the rectifying and smoothing circuit 30 to detect an overcurrent and to detect a voltage corresponding to the detected current. In order to generate a current transformer (T3) resistors (R2, R3), diodes (D3) and capacitors (C3) and the overcurrent detection unit 22, and connected to the output terminal of the rectification and smoothing circuit unit 30, the load voltage Zener diode (ZD), resistors (R4, R7, R8) in order to detect that the level of the signal is reduced below a predetermined level and output the reference voltage (Vref) of the pulse width modulation signal generator 40 as an overload detection signal. The soft start control voltage signal is commonly connected to the overload detector 26 including the diode D4 and the transistor Q3, and to the output terminals of the overcurrent detector 22 and the overload detector 24, when the voltage detection signal is applied. Reduce the level of In order to reduce the level of the soft start control voltage signal completely by the overload detection signal of the load detection unit 22, a discharge circuit section 24 composed of resistors R5, R6, transistor Q2, and capacitor C4 is provided. do. Reference numeral R1, capacitor C1, and diode D1 are snap circuits.
본 고안의 과전류 보호회로(20)의 동작은 다음과 같다.The operation of the overcurrent protection circuit 20 of the present invention is as follows.
과전류발생시에는 출력전류가 증가하고 출력전압은 감소되므로 과전류 검출부(22)를 통해 과전류 검출신호가 발생되고, 동시에 과부하 검출부(26)의 제너다이오드(ZD)가 출력전압이 감소되면 턴오프상태로 되므로 트랜지스터(Q3)의 베이스전위가 로우상태로 되어 턴오프되고 이에 기준전압(Vref)이 다이오드(D4)를 통해서 과부하 검출신호로 발생하게 된다. 그러므로 방전회로부(24)의 트랜지스터(Q2)의 베이스에는 과전류 검출신호와 기준전압이 동시에 인가되게 되므로 펄스폭 변조신호의 온 듀티비가 제로로되어 출력전류가 감소되고 이에 전류를 검출하여 형성된 과전류검출신호가 낮아지더라도 출력전압이 계속해서 낮은 상태를 유지하게 되므로 기준전압이 방전회로부(24)의 트랜지스터(Q2)에 계속해서 공급되게 되므로 과전류 보호동작이 불안정하게 되는 것을 방지하고 안정되게 동작되도록 한다.When the overcurrent occurs, the output current increases and the output voltage decreases. Thus, an overcurrent detection signal is generated through the overcurrent detector 22. At the same time, when the zener diode ZD of the overload detector 26 reduces the output voltage, the overcurrent detection signal is turned off. The base potential of the transistor Q3 is turned low and turned off, and the reference voltage Vref is generated as an overload detection signal through the diode D4. Therefore, since the overcurrent detection signal and the reference voltage are simultaneously applied to the base of the transistor Q2 of the discharge circuit section 24, the on-duty ratio of the pulse width modulation signal is zero, so that the output current is reduced and the overcurrent detection signal formed by detecting the current is thus formed. Since the output voltage continues to be kept low even when is lowered, the reference voltage is continuously supplied to the transistor Q2 of the discharge circuit section 24, thereby preventing the overcurrent protection operation from becoming unstable and stably operating.
이와같이 본 고안의 과전류 보호회로는 전류 및 전압을 검출하여 과전류 보호동작을 수행하므로 종래의 전류만을 검출하여 과전류 보호동작을 수행하는 회로에 비해 안정되게 과전류로부터 회로를 보호할 수 있다.As described above, the overcurrent protection circuit of the present invention performs an overcurrent protection operation by detecting current and voltage, so that the circuit can be stably protected from the overcurrent compared to a circuit that performs only the current overcurrent protection operation.
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