KR950010342B1 - 스위칭 정전압 전원시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스위칭 정전압 전원시스템

제1도는 본 발명 스위칭 정전압 전원시스템 블럭 구성도.

제2도는 제1도의 상세회로도.

제3도는 제2도의 각부 입출력 파형도.

제4도는 본 발명에 의한 스위칭 작용 표시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 발진회로 3 : 스위칭부

5 : 전압비교부 6 : 제2스위칭부

본 발명은 스위칭 정전압 전원 시스템에 관한 것으로, 특히 변압용 트랜스 1차측 입력전압을 제한하여 임계값을 초과할 경우 2차측출력 전압을 제어하여 광범위한 입력전압에서도 안정된 출력 전압을 얻고자한 스위칭 정전압 전원 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 재래식트랜스는 부하용량이 증가함에 따라 그 부피와 함께 중량이 증가한다.

일예로써 부하용량이 5ω를 초과하면 인쇄회로기판(Printed circuit board:이하 PCB라 약칭함)에 직접 마운트하는 설계가 제품의 충격 내구성 문제로 불가능해진다.

이를위해 트랜스를 제품내의 적절한 공간을 확보한 후 설치하고 최종 제품 조립시에 와이어(Wire)결선을 하는 등의 후작업을 하는 공정을 해야되는 문제점이 있다.

또한 전압 변동률이 각 지역별, 시간별에 따라 변동의 정도가 심한 편으로 110V의 경우 최저전압 70V로부터 최고전압 137V까지 상승하는 경우도 있다.

이러한 현상은 주로 송전 시설의 낙후로 인해 발생되는 것으로 제품설계에 있어서 전원 공급단의 설계가 쉽지가 않다.

아울러 상기에서 70V의 저전압일 경우 산업기기 및 가전제품의 정상적인 동작이 불가능하게 되고 이로인해 제품(기기)의 오동작을 유발시키며 아울러 137V의 고전압일 경우 전원부의 발열로 인해 제품에 손상을 입히게 되는 문제점이 있다.

한편 현재 가전제품의 경우 대부분이 110V/220V 겸용으로 설계되어 있다.

이는 용량이 큰 경우 대부분이 110V/220V절환을 해여되고 이를위해 1차측 권선을 직병열로 결선하여 절환하는 스위치 구조이어야 하기에 제품의 조립공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 창출한 것으로 이러한 본 발명의 목적은 입력되는 AC전압을 브릿지정류하여 임의의 전압으로 만드는 제1정류부와, 기준 주파수를 출력시키는 발진회로와, 상기 제1정류부에서 출력된 전압을 임의의 전압으로 강하하는 트랜스와, 상기 트랜스와 2차측에서 출력된 전압을 정류하여 임의의 DC전압으로 만드는 제2정류부와, 상기 트랜스의 1차측에 흐르는 전압을 기준전압과 비교하는 전압비교부와, 상기 전압비교부에서 출력된 전압에 의해 스위칭되어 변압기를 제어하는 스위칭부를 구성함으로써 달성되는 것으로 이하 본 발명을 첨부한도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 스위칭 정전압 전원 시스템 블럭 구성도로서 입력되는 AC전압을 브릿지 정류하여 임의전압으로 만드는 제1정류부(1)와, 기준주파수를 출력하는 발진회로(2)와, 상기 제1정류부(1)에서 출력된 전압을 임의의 전압으로 강하하는 트랜스(4)와, 상기 트랜스(4)의 2차측 전압을 DC전압으로 정류하는 제2정류부(6)와, 상기 트랜스(4)의 2차측 전압을 DC전압으로 정류하는 제2정류부(6)와, 상기 트랜스(4)의 1차측전압을 기준전압과 비교하여 제어전압을 출력하는 전압비교부(5)와, 상기 전압비교부(5)로 부터 출력된 제어전압으로 스위칭되어 트랜스(4)를 제어하는 스위칭부(3)로 구성하였다.

이와같이 구성된 본 발명 스위칭 정정압 전원시스템의 작용 및 효과를 첨부한 도면 제2도 내지 제4도를 참조하여 상세히 설명하면 제2도에 도시한 바와같이 입력되는 AC전압은 제1정류부(1)내의 코일(L1)을 통한 후 브릿지 다이오드(BD1)로 정류되어 제3b도와 같은 전압으로 강하된다.

이후 이 전압은 트랜스(4)의 1차측으로 흐르게 됨과 동시에 저항(R1)을 통한 후 다이오드(D1)로 반파정류되어 제2a도와 같이 DC전압이 되고 제너다이오드(ZD1)로 정전압으로 된다.

상기 제너다이오드(ZD1)로 정전압이된 DC전압은 콘덴서(C2)로 평활된 후 스위칭부(3)내의 스위칭소자(Q3)의 콜렉터에 인가된다.

한편, 발진회로(2)내의 인버터(IC1)(IC2)의 발진에 의해 출력된 신호는 스위칭부(3)의 다이오드(D3)를 통해 저항(R3)으로 이득 조절되어 인버터(IC5)에 입력된다.

이때 상기 신호가 하이가 되면 인버터(IC5)의 출력은 로우가 되고 이에따라 스위칭소자(Q3)는 베이스 전압이 낮아 오프된다.

아울러 상기 로우신호는 인버터(IC6)를 통해 위상반전되어 하이신호가 되고 이 하이신호는 저항(R4)을 통해 스위칭소자(Q2)의 베이스에 인가된다.

이에 따라 스위칭소자(Q2)는 턴-온되고 상기 스위칭소자(Q2)가 턴-온됨에 따라 트랜스(4)의 1차측에 인가되는 전압이 다이오드(D7) 및 스위칭소자(Q1)로 흐르게 되고 이 전압은 제너다이오드(ZD3)로 정전압이 되어 스위칭소자(Q2)의 에미터를 통해 접지로 흐르게 된다.

여기서 다이오드(D7)는 상기 트랜스(4)의 1차측 권선으로부터 유기되는 역기전력으로부터 스위칭소자(Q1)를 보호하기위한 것이고, 아울러 상기 스위칭소자(Q1)의 드레인과 소스에 역방향으로 내장된 다이오드는 역회복시간이 늦은 관계로 스위칭소자(Q1)에 내장된 다이오드의 영행을 받지않게 위한 것이다.

이에따라 상기 트랜스(4)의 2차측으로 여기된 전압은 제2정류부(6)내의 다이오드(D5)로 반파정류되고 코일(L2)를 통한 후 콘덴서(C4)로 평활되어 직류전압으로 되어 출력된다.

아울러 상기 발진회로(2)에서 출력된 신호가 로우가 되면 인버터(IC5)의 출력은 하이가 되고 이에따라 스위칭소자(Q3)베이스 전압이 높아져 스위칭소자(Q3)는 턴-온된다.

이에따라 상기 콘덴서(C2)로 부터 출력된 전압은 스위칭소자(Q3)의 에미터를 통해 제너다이오드(ZD3)로 정전압이 되어 스위칭소자(Q1)를 턴-온시키게 된다.

이때 상기 인버터(IC5)의 출력이 하이이기에 인버터(IC6)의 출력은 위상반전되어로우가 출력된다.

이에따라 스위칭소자(Q2)는 오프되고 상기 트랜스(4)의 1차측전압은 다이오드(D7)로 반경정류된 후 스위칭소자(Q1)를 통해 접지로 흐르게 된다.

이와같은 스위칭부(3)의 스위칭동작에 제어되어 상기 트랜스(4)의 2차측으로 여기된 전압은 제2정류부(6)에 입력되고 제2정류부(6)내의 다이오드(D5)로 반파정류되고 코일(L2)을 통한 후 콘덴서(C4)로 평활된 후 직류전압으로 되어 출력된다.

아울러 상기 트랜스(4)의 3차측 권선에는 제4c도,제4d도와 같이 dv/dt의 지연시간 만큼의 후에 전압이 유기된다.

이와같이 유기된 전압은 전압비교부(5)에 입력되고 다이오드(D8)로 반경정류된 후 가변저항(VR1)에 의해 조절된다.

상기 가변저항(VR1)의 위치에 따라 조절된 전압은 제너다이오드(ZD2)에 의해 정전압으로 된다.

만약 입력 전압에 이상 즉, 과다입력이 되었을 경우 이 제너다이오드(ZD2)에 의해 비교되어 과입력이면 일정전압 이상에 대한 전압은 접지로 흘리게 되어 기준전압만이 인버터(IC3)(IC4)를 순차통해 파형정형화후 다이오드(D2)를 통해 스위칭부(3)에 입력된다.

이후 스위칭부(3)는 상기 전압 비교부(5)에서 출력된 전압에 의해 스위칭된다.

상기 스위칭부(3)의 동작은 전술한 스위칭부(3)동작과 동일하며 스위칭부(3)의 스위칭소자(Q3)(Q2)의 스위칭타임을 조절함으로써 트랜스(4)의 2차측 출력 전압을 안정시화 시켜 조절하게 되는 것이다.

이상에 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 스위칭소자(Q3)에 의하여 보조전원의 최대치를 인가할 수 있고 스위칭소자(Q1)을 오프시킬때 스위칭소자(Q3)에 의하여 보조전원을 완전히 차단한 채 스위칭소자(Q2)로 스위칭소자(Q1)게이트 축전전하를 급속히 방전시킬 수 있기에 소비전류가 극히 낮게 되며, 아울러 전원 투입시 발생하는 둘입전류를 전압비교부(5)로 비교하여 제어할 수 있기에 출력전압을 안정적으로 공급할 수 있는 효과가 있다

또한 회로구성이 간단하기에 중량 및 부피를 현저히 감소할 수 있는 효과가 있으며 이에따라 제조원가가 절감되어 경제성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입력 교류전압을 브릿지 정류하여 출력하는 제1정류부(1)와, 상기 제1정류부(1)에서 출력된 전압을 임의의 전압으로 강하하는 트랜스(4)와, 상기 트랜스(4)의 2차측으로 출력된 교류전압을 정류하여 직류전압으로 출력하는 제2정류부(6)가 구비된 스위칭 정전압시스템에 있어서, 발진하여 기준 주파수를 출력하는 발진회로(2)와, 전압비교부(5)에서 출력된 전압을 위상반전 시키는 인버터(IC4)와, 상기 인버터(IC5)에서 출력된 전압에 의해 스위칭 되는 스위칭소자(Q3)와, 상기 인버터(IC5)에서 출력된 전압을 위상반전시키는 인버터(IC6)와, 상기 인버터(IC6)에서 출력된 전압에 의해 스위칭 되는 스위칭소자(Q2)로 구성되어 상기 발진 회로(2)에서 출력된 주파수에 의해 스위칭되어 상기 트랜스(4)의 1차측 전압을 제어하는 스위칭부(3)와, 상기 트랜스(4)의 1차측에서 출력된 전압을 반파 정류하는 다이오드(D8)와, 상기 다이오드(D8)에서 출력된 전압의 레벨을 조절하는 가변저항(VR1)과, 가변저항(VR1)과, 가변저항(VR1)을 통한 전압을 제너전압과 비교하여 정전압으로 만드는 제너다이오드(ZD2)와, 상기 정전압을 파형 정형화 하는 인버터(IC3)(IC4)로 구성되어 상기 트랜스(4)의 1차측 전압을 기준전압과 비교하여 제어전압을 출력하여 스위칭부(3)를 제어하는 전압 비교부(5)를 구비하여 된것을 특징으로 한 스위칭 정전압 전원 시스템.