KR950009769Y1 - 단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치의 보호회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치의 보호회로

첨부도면은 본 고안의 실시예의 상세한 회로도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : DC-DC컨버터 2 : 비교부

FET : 전계효과 트랜지스터 3 : 제1제어부

4 : 제2제어부 SW : 제어스위치

TR1-TR3 : 트랜지스터 R1-R11 : 저항

C1~C3 : 콘덴서 OP : 비교기

D1∼D4 : 다이오드

본 고안은 단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치의 보호회로, 보다 상세하게는 전자식 대전류 스위치에 연결된 전기적 부하의 단락시 발생하는 과전류로부터 대전류 스위치 즉, 스위칭 소자의 파손 및 열화를 방지할 수있게 한 단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치의 보호회로에 관한 것이다.

차량에 있어 베터리 전원으로부터 부하회로에 흐르는 l0-15A정도의 대전류를 단속하는 단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치가 본원 출원인이 등록권자인 실용 신안등록 제49280호에 제시되어 있다.

이 전자식 대전류 스위치는 차량의 배터리 전원을 저전압으로 변환시키는 DC-DC컨버터와 이 DC-DC 컨버터의 저전압 전원에 의해 동작 제어되어 부하로 흐르는 대전류를 스위칭 제어하는 스위칭 소자(예를 들어, 스위칭 트랜지스터)로 구성됨으로써, 상기 스위칭 트랜지스터의 전력손실과 이에 따른 열발생을 극속화시킬 수 있으며, 또한 그 구성이 간단함에 따라 제품의 소형화가 가능하였다. 그러나, 상기와 같이 차량의 전기적 부하로 흐르는 10-15A 정도의 대전류를 스위칭 제어함에 따라, 만약 부하가 물리적인 파손 또는 접점불량등에 의해 단락상태가 되는 경우, 스위칭 소자의 에미터와 켈렉터 간에는 대전류인 임계전류 이상으로 과전류가 흘러 스위칭소자의 포화전압이 상승하게 되고 이에 따라 전력손실 및 열손실이 증가하여 결국 스위칭 소자의 파손 및 열화를 초래하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 위와 같은 대전류 스위치의 스위칭 소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 부하의 단락시 스위칭 소자의 동작을 중지시킴으로써 전력손실 및 열손실에 의한 스위칭 소자의 파손 및 열화를 방지하는 전자식 대전류스위치의 보호회로를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 상기의 부하가 단락되었다가 다시 정상상태로 복귀될 시 상기 스위칭 소자를 정상적으로 동작시키도록 하는 전자식 대전류 스위치의 보호회로를 제공함에 있다. 이러한 본 고안은 차량의 배터리전원을 저전압전원으로 변화하는 DC-DC 컨버터와 이 DC-DC 컨버터의 저전압전원에 의해 동작제어되어 부하로 흐르는 상기 차량의 배터리전원을 스위칭 제어하는 스위칭 소자를 구비하는 단일전원 회로용 대전류 스위치에 있어서, 부하의 단락여부에 따라 변화되는 상기 스위칭 소자의 출력전압을 기준전압과 비교하는 비교부와 이 비교부의 출력에 의해 동작 제어되는 제1제어부의 동작에 따라 스위칭 소자의 동작을 중지시키고, 상기 부하의 단락후 정상복귀시 제1제어부의 동작을 일시적으로 제어하는 제2제어부의 동작에 의해 스위칭소자의 정상동작이 이루어지도록 함으로써 달성된다. 이하, 본 고안의 대전류 스위치의 보호회로를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면은 본 고안의 실시예의 대전류 스위치의 보호회로를 구체적으로 나타낸 회로도로서, DC-DC 컨버터(1)는 불로킹 발진을 가능하게 하는 발진용 트랜지스터(TRI)와,1차측에는 상기 트랜지스터(TRI)의 컬렉터단과 베이스단이 연결되고, 2차측에는 유기되는 전압을 정류 및 평활하는 저항(R3,R4)과 다이오드(D1,D2) 및 콘덴서(C2)가 연결된 트랜스(TS)로 구성되어 있다.

상기 트랜지스터(TRI)의 에미터단에는 상기 DC-DC 컨버터(1)의 동작을 제어하는 제어스위치(SW)의 일단이 연결되어 있다. 상기 트랜스(TS)의 발진주파수를 설정하는 시정수회로의 저항(R2)과 콘덴서(C1)가 트랜스(TS)의 일단에 병렬 연결되어 있으며, 또한 상기 트랜스(TS)의 2차측에 연결된 저항(R4)을 통하여 2차측의 일단에는 트랜스TS)의 출력전압에 의해 전기적 부하(LD)에 공급되는 차량전원(B+)을 단속하는 전계효과 트랜지스터(FET)가 연결되어 있다. 상기 DC-DC 컨버터(1)의 다이오드(D2)의 애노드단에 저항(R5)을 통하여 접속되는 비교적(2)는 반전단자(-)에는 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 소오스(S) 출력전압을, 비반전단자(+)에는 저항(R6)과 저항(R7)에 의해 분압된 전압(B+)을 각각 입력하여 비교출력하는 비교기(OP)로 이루어진다.

한편, 본 고안의 제1제어부(3)는 상기 비교기(OP)의 출력단에 저항(R8)을 통해 연결되고, 그 켈렉터가 상기 DC-DC 컨버터(1)의 트랜스(TS)의 1차측 탭에 연결된 트랜지스터(TR2)와, 다이오드(D3) 및 바이어스 저항(R9)으로 구성된다. 또한 제2제어부(4)는 상기 차량전원(B+)이 인가되며 콘덴서(C3)와 저항(R11)으로 된 시정수회로와, 이 시정수회로의 출력에 의해 동작 제어되며 그 켈렉터가 상기 제1제어부(3)의 트랜지스터(TR2)의 베이스단에 연결된 트랜지스터(TR3)로 구성된다.

다음에는 위와 같이 구성으로 이루어지는 본 고안의 대전류 스위치의 보호회로의 작용 및 효과를 설명한다.

차량전원(B+)이 인가된 상태에서 제어스위치(SW)를 "온"시키면, DC-DC 컨버터 (1)의 트랜지스터(TRl)와 트랜스(TS)의 1차측 코일 사이에서는 저항(R2)과 콘덴서(C1)의 시정수회로에 의해 설정되는 주파수로 블로킹 발진이 이루어지고, 이에 의해 트랜스(TS)의 2차측에 유기된 교류전압은 다이오드(D1)(D2), 저항(R3)(R4) 및 콘덴서(C2)에 의해 정류되고 평활된 저전압의 직류전원으로 변환된다. 상기 저전압의 직류전원은 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트단에 인가되어 이 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인(D)과 소오스(S)간이 도통상태가 됨으로써 차량전원이(B+)이 전계효과 트랜지스터(FET)를 통해 전기적 부하(LD)로 공급된다.

이러한 정상적인 동작상태에서 외부의 물리적인 충격이나 접점불량등의 원인에 의해 전기적 부하(LD)가 단락되는 경우에는 전기적 부하(LD)와 연결된 전계효과 트랜지스터(FET)의 소오스 전위가 접지준위와 같아지게되어 과전류가 흐른다. 이에 따라, 비교부(2)내의 비교기(OP)는 상기의 과전류로 인한 비교기(OP)의 반전단자에 입력되는 브리드 저항(R4) 양단간의 전압과 저항(R6)과 저항(R7)에 의해 분압되어 비반전단자에 입력되는 차량 전원(B+)을 비교하여 "하이" 신호전압을 출력한다. 상기 "하이"신호전압은 저항(R8)과 다이오드(D3)를 통해 제1제어부(3)의 트랜지스터(TR2)의 베이스단자에 인가되며, 이 트랜지스터(TR2)는 "하이"신호전압에 의해 "턴온"된다.

따라서, 저항(R1)을 통해 DC-DC 컨커버(1)의 트랜스(TS)의 1차측 탭에 인가된 차량전원(B+)은 상기 트랜지스터(TR2)를 통해 접지로 바이패스됨으로써 DC-DC 컨커버(1)는 발진동작을 정지하게 된다.

이에 따라 트랜스(TS)의 2차측에 유기되는 전압이 발생하지 않고, 전계효과 트랜지스터(FET)의 게이트(G)에는 "로우"전압이 인가된다. 따라서,상기 전계효과 트랜지스터(FET)는 "턴오프" 동작하게 된다.

상기와 같은 동작에 의해 상기 전계효과 트랜지스터(FET)의 드레인-소오스간을 통해 전기적 부하(LD)로 흐르는 과전류가 바로 차단됨으로써 전계효과 트랜지스터(FET)의 전력손실에 따른 파손 및 열화현상을 방지할수 있게 된다. 한편, 부하(LD)의 단락현상은 순간적인 단락후 바로 정상상태로 복귀되는 경우와 부하의 교체에 의해 정상상태로 복귀되는 경우로 분리될 수 있는데, 먼저 전기적부하가 순간적으로 단락되었다가 복귀될 시에는 제2제어부(4)의 콘덴서(C3)와 저항(R11)의 시정수회로를 통해서 상기 부하(LD)의 순간적인 단락후 정상복귀에 따른 차량전원(B+)의 변화에 의해 하나의 정극성 펄스신호가 출력된다.

이에 따라 트랜지스터(TR3)가 순간적으로 "턴온"되고, 이 트랜지스터(TR3)의 턴온동작에 의해 제1제어부(3)의 트랜지스터(TR2)의 베이스단에 인가되는 신호는 상기 트랜지스터(TR3)에 의해 접지로 바이패스되면서 트랜지스터(TR2)의 베이스 단에는 "로우"의 신호전압이 인가된다.

따라서, 상기 트랜지스터(TR2)는 "턴오프"되고, 이에 따라 DC-DC 컨버터(1)는 정상동작이 이루어짐으로써 전계효과 트랜지스터(FET)인 스위칭 소자가 다시 "턴온"되어 차량전원(B+)은 전기적 부하(LD)에 정상적으로 공급되게 된다.

이때, 전계효과 트랜지스터(FET)의 소오스(S)의 전압은 정상으로 비교부(2)내의 비교기(OP)의 출력이 "로우"레벨로 반전되면서 제1제어부(3)내의 트랜지스터(TR2)는 계속 "오프"상태를 유지하게 된다.

또한, 전기적 부하(LD)의 단락상태가 지속되어 부하(LD)를 교체하는 경우에도 제어스위치(SW)를 다시"온" 또는 "오프"시킴으로써 위에서 설명한 바와 같은 동일한 회로동작에 의해 정상적인 스위칭 동작을 달성할수있다.

이상과 같이 본 고안은 단일전원을 사용하는 전자식 대전류 스위치에 있어서, 외부의 물리적인 충격 또는 접점불량등의 원인에 의하여 전기적 부하가 단락되는 경우, 이를 감지하여 대전류 스위칭 소자를 "턴오프"시키어 부하에 흐르는 과전류를 차단함으로써 스위칭 소자의 파손 및 열화를 방지하게 되는 잇점이 있음은 물론, 전기적 부하가 순간적으로 단락되었다가 복귀되는 경우에도 그 즉시 스위칭 소자가 정상 동작하도록 함으로써 차량전원을 정상적이고도 안정되게 부하에 공급할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. (정정) 차량전원(B+)을 저전압전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터(1)와, 이 DC-DC 컨버터(1)의 저전압 전원에 의해 동작제어되어 전기적 부하(LD)로 흐르는 상기 차량전원(B+)을 스위칭 제어하는 스위칭 소자로 구성된 단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치에 있어서, 반전단자(-)에는 상기 DC-DC 컨버터(1)의 다이오드(D2)에 연결되어 전기적 부하(LD)의 단락여부에 따라 변화되는 스위칭 소자의 출력전압을, 비반전단자에는 저항(R6)과 저항(R7)에 분압되는 차량전원(B+)을 각각 입력하여 비료 출력하는 비교기(OP)로 이루어진비교부(20)와, 이 비교부(2)의 비교기(OP)의 출력단에 베이스단이 연결되고 DC-DC 컨버터(1)의 트랜스(TS)의 1차측 탭의 일단에 그 컬렉터단이 연결되는 트랜지스터(TR2)로 구성되어 비교부(2)의 출력에 의해 동작 제어되는 트랜스(TS)의 1차측 탭의 인가전압을 접지로 바이패스시키는 제1제어부(3)와, 상기 차량전압(B+)이 인가되어 일정한 펄스신호를 발생하는 콘덴서(C3) 및 저항(R11)으로 구성된 시정수회로의 출력에 의해 동작 제어되어 상기 제1제어부(3)내의 트랜지스터(TR2)의 베이스단에 인가되는 전압을 접지로 바이패스하도록 제어 동작하는 트랜지스터(TR3)로 구성된 제2제어부(4)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단일전원 회로용 전자식 대전류 스위치의 보호회로