KR100735498B1 - Power supply composing over voltage protection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래에 의한 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a power supply having a conventional overvoltage protection circuit.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도.2 is a circuit diagram of a power supply having an overvoltage protection circuit according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도.3 is a circuit diagram of a power supply having an overvoltage protection circuit according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도.4 is a circuit diagram of a power supply device having an overvoltage protection circuit according to a third embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 출력전압의 변화를 나타낸 그래프.5 is a graph showing a change in output voltage of a power supply having an overvoltage protection circuit of FIG.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
210 : 전원공급부 220 : 정류부210: power supply 220: rectifier
230 : PFC단 231 : 컨트롤러230: PFC stage 231: controller
232 : 입력전압분배부 233 : 출력전압분배부232: input voltage divider 233: output voltage divider
240 : 과전압 보호회로 241 : 과전압 판단부240: overvoltage protection circuit 241: overvoltage determination unit
242 : 제어부 243 : 비교기242
본 발명은 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과전압 보호회로를 추가하여 전원공급장치에서 발생되는 과전압을 방지하기 위한 전원공급장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply having an overvoltage protection circuit, and more particularly, to a power supply for preventing an overvoltage generated in the power supply by adding an overvoltage protection circuit.
일반적으로, 전원공급장치는 이와 연결된 장치들, 예를들면, 모터, 컴퓨터, TV 등에 사용될 DC성분의 직류전원을 공급하기 위하여 AC성분의 교류전원을 DC성분의 직류전원으로 정류하여 공급하는 장치이다.In general, a power supply device is a device for rectifying and supplying an AC power of a DC component to a DC power of a DC component in order to supply DC power of a DC component to be used in the devices connected thereto, for example, a motor, a computer, a TV, and the like. .
최근, 컴퓨터를 중심으로 하는 전자기술이 급속하게 발달함에 따라 소형 및 저소비전력의 제어성이 높은 제품이 개발되어 가전기기를 중심으로 이들의 전원을 안전하게 공급하는 전원공급장치의 보급이 확산되고 있다.Recently, with the rapid development of electronic technology centering on computers, products with high controllability of small size and low power consumption have been developed, and the spread of a power supply device for safely supplying power to home appliances has been spreading.
따라서, 전원공급장치를 사용하는 제품내의 전자회로를 구동시키기 위해 DC성분의 직류전원을 안정적으로 공급하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Therefore, research is being actively conducted on a method of stably supplying a DC power of a DC component to drive an electronic circuit in a product using a power supply device.
그럼, 이하 관련도면을 참조하여 종래에 의한 과전압 보호회로를 구비한 전 원공급장치에 대하여 상세히 설명한다.Next, a power supply device having a conventional overvoltage protection circuit will be described in detail with reference to the related drawings.
도 1은 종래에 의한 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a power supply device having a conventional overvoltage protection circuit.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(100)는, 정류부(120), PFC단(Power Factor Correction; 130), 출력커패시터(Cout) 및 과전압 보호회로(140)로 구성된다.First, as shown in FIG. 1, the
상기 정류부(120)는, 4개의 정류다이오드로 구성되고, 전원공급부(110)를 통해 외부로부터 인가받은 AC성분의 교류입력전압(vin)을 DC성분의 입력전압(Vin)으로 정류하여 출력한다.The
상기 PFC단(130)은, 인덕터(L), 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 컨트롤러(131), 입력전압분배부(132), 출력전압분배부(133) 및 스위치 트랜지스터(SW)로 구성되고, 상기 정류부(120)와 연결되며, 입력전압(Vin)의 파형을 조절함으로써 역률을 개선하고, 상기 정류부(120)로부터 인가되는 입력전압(Vin)을 부스트 업(Boost-up)시켜 안정된 DC성분의 전압을 출력한다.The
여기서, 상기 제1 다이오드(D1)는 상기 정류부(120)와 연결되어 상기 정류부(120)로부터 인가되는 입력전압(Vin)을 출력하며, 상기 인덕터(L)는 상기 정류부(120)와 연결되고, 상기 정류부(120)에 의해 인가되는 입력전압(Vin)을 축적 또는 출력한다.Here, the first diode D1 is connected to the
상기 출력커패시터(Cout)는 상기 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)와 연결되고, 상기 제1 다이오드(D1)를 통해 인가되는 입력전압(Vin) 및 상기 제2 다이오드(D2)를 통해 상기 인덕터(L)로부터 출력되는 에너지를 인가받아 축적한다.The output capacitor Cout is connected to the first and second diodes D1 and D2, and the input capacitor Cout is applied through the input voltage Vin and the second diode D2 applied through the first diode D1. The energy output from the inductor L is applied and accumulated.
상기 입력전압분배부(132)는 복수개의 저항과 다이오드로 구성되고, 상기 정류부(120)와 연결되며, 상기 정류부(120)로부터 인가받은 입력전압(Vin)을 분배시킨다.The
상기 출력전압분배부(133)는, 복수개의 저항으로 구성되고, 상기 출력커패시터(Cout)와 연결되며, 상기 출력노드(n1)을 통해 출력되는 출력전압(Vout)을 분배시킨다.The
상기 컨트롤러(131)는 상기 입력전압분배부(132), 출력전압분배부(133) 및 스위치 트랜지스터(SW)와 연결되고, 상기 입력전압분배부(132)에 의해 분배된 입력전압(Vin)과 상기 출력전압분배부(133)에 의해 분배된 출력전압(Vout)을 인가받아 상기 입력전압(Vin) 및 출력전압(Vout)이 사전에 설정된 기준전압 이상일 경우 상기 스위치 트랜지스터(SW)를 턴 온시켜 출력전압(Vout)의 크기를 기준전압으로 유지시킨다.The
그리고, 상기 과전압 보호회로(140)는, 제1, 제2 및 제3 정격다이오드(ZD1, ZD2, ZD3, ZD4)로 구성되고, 상기 제2 다이오드(D2) 및 출력커패시터(Cout)와 연결되며, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우 제1, 제2 및 제3 정격다이오드(ZD1, ZD2, ZD3, ZD4)를 단락(short)시켜 상기 과전압을 접지시킨다.The
이하, 도 1의 종래의 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(100)의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the
상기 정류부(120)는, 전원공급부(110)를 통해 외부로부터 인가받은 AC성분의 교류입력전압(vin)을 인가받아 DC성분의 입력전압(Vin)으로 정류하여 출력한다.The
그러면, 상기 PFC단(130)의 스위치 트랜지스터(SW)는 초기 입력전압(Vin)인가시 턴 온되어 상기 인덕터(L)에 에너지를 축적시키고, 상기 인덕터(L)에 에너지가 축적되면 턴 오프되어 상기 인덕터(L)에 축적된 에너지를 상기 제2 다이오드(D2)를 통해 출력커패시터(Cout)에 축적시킨다. 이때, 상기 출력커패시터(Cout)는 제1 다이오드(D1)를 통해 인가되는 입력전압(Vin)과 상기 인덕터(L)를 통해 인가되는 에너지가 축적되어 상기 입력전압(Vin)을 부스트 업시켜 출력한다.Then, the switch transistor SW of the
또한, 상기 입력전압분배부(132)는 상기 입력전압(Vin)을 분배시켜 상기 분배된 전압을 상기 컨트롤러(131)의 입력전압 감지단자(Vins)에 인가하여, 사전에 설정된 전압보다 높은 분배전압이 인가될 경우 상기 스위치 트랜시스터(SW)가 턴 온 되도록 함으로써 상기 출력전압(Vout)이 일정전압 이상으로 상승되는 것을 방지한다.In addition, the
또한, 상기 출력전압분배부(133)는 상기 출력전압(Vout)을 분배시켜 상기 분배된 전압을 상기 컨트롤러(131)의 출력전압 감지단자(Vsense)에 인가하여, 사전에 설정된 전압보다 높은 분배전압이 인가될 경우 상기 스위치 트랜지스터(SW)가 턴 온 되도록 함으로써 상기 출력전압(Vout)이 일정전압 이상으로 상승되는 것을 방지한다.In addition, the output
만약, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우 상기 출력커패시터(Cout)는 상기 과전압에 의해 단락되고 상기 단락된 출력커패시터(Cout)가 발열하게 되어 상기 전원공급장치(100)가 오동작 하게 된다.If an overvoltage is generated in the output voltage Vout, the output capacitor Cout is shorted by the overvoltage and the shorted output capacitor Cout generates heat, causing the
상기한 오동작을 방지하기 위해 상기 과전압 보호회로(140)의 제1과 제2 및 제3 정격다이오드(ZD1, ZD2, ZD3)는 일정한 전압 이상의 과전압이 발생될 경우 단락되며, 이로 인해 상기 발생된 과전압을 접지시킴에 따라 상기 과전압에 의한 전원공급장치(100)의 오동작을 방지할 수 있다.In order to prevent the malfunction, the first, second and third rated diodes ZD1, ZD2, and ZD3 of the
그러나, 상기 제1과 제2 및 제3 정격다이오드(ZD1, ZD2, ZD3)가 과전압에 의해 단락되면 재사용이 불가능하기 때문에 과전압 발생 후 이들을 새로운 소자로 교체해야 하는 문제점이 있었다.However, when the first, second and third rated diodes ZD1, ZD2, and ZD3 are short-circuited by an overvoltage, reuse of the first, second, and third rated diodes ZD1, ZD2, and ZD3 is not possible.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 과전압 보호회로를 과전압 판단부와 제어부로 구성하여 상기 출력전압에 과전압이 발생될 경우 상기 컨트롤러의 동작을 제어함으로써 과전압을 차단하고 새로운 소자의 교체없이 지속적으로 사용 가능한 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to configure the conventional overvoltage protection circuit as an overvoltage determiner and a controller to control the operation of the controller when overvoltage occurs in the output voltage. It is to provide a power supply with an overvoltage protection circuit that blocks overvoltage and can be used continuously without replacing a new device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치는, 외부로부터 교류전압을 인가받아 DC성분의 입력전압으로 정류시키는 정류부; 컨트롤러, 스위치 트랜지스터, 입력 및 출력전압분배부를 포함하고, 상기 정류부와 연결되며, 상기 정류부로부터 인가되는 입력전압을 부스트 업시키는 PFC 단; 상기 PFC단과 연결되고, 상기 PFC단으로부터 출력되는 출력전압에 과전압이 발생될 경우 상기 과전압을 차단하여 회로를 보호하는 과전압 보호회로;를 포함하고, 상기 과전압 보호회로는, 상기 PFC단의 출력전압분배부와 연결되고, 상기 출력전압분배부에 의해 분배된 출력전압을 인가받아 상기 출력전압에 과전압이 발생되는지 여부를 판단하는 과전압 판단부; 및 상기 과전압 판단부와 연결되고, 상기 과전압 판단부로부터 인가되는 신호에 의해 상기 PFC단의 컨트롤러를 제어하는 제어부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply device including an overvoltage protection circuit, the rectifying unit configured to receive an AC voltage from the outside and rectify the input voltage to a DC component; A PFC stage including a controller, a switch transistor, an input and an output voltage divider, connected to the rectifier, and boosting an input voltage applied from the rectifier; And an overvoltage protection circuit connected to the PFC stage and protecting the circuit by blocking the overvoltage when an overvoltage is generated in the output voltage output from the PFC stage, wherein the overvoltage protection circuit includes an output voltage of the PFC stage. An overvoltage determination unit connected to the distribution unit and receiving an output voltage distributed by the output voltage distribution unit to determine whether an overvoltage is generated in the output voltage; And a control unit connected to the overvoltage determination unit and controlling the controller of the PFC stage by a signal applied from the overvoltage determination unit.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 과전압 판단부는, 상기 전압분배부에 의해 분배된 출력전압을 비반전신호입력단으로 인가받고, 상기 컨트롤러의 구동전원을 분배하여 반전신호입력단으로 인가받는 비교기인 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply device having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determination unit is applied to the non-inverting signal input terminal the output voltage distributed by the voltage distribution unit, and distributes the drive power of the controller The comparator is applied to the inverted signal input terminal.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 과전압 판단부는 비반전신호입력단으로 인가되는 전압이 반전신호입력단으로 인가되는 전압보다 클 경우 하이레벨의 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determiner outputs a high level signal when the voltage applied to the non-inverting signal input terminal is greater than the voltage applied to the inverting signal input terminal. It is done.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서,상기 과전압 판단부는, 상기 PFC단의 전압분배부와 연결된 제1 저항; 애노드가 상기 제1 저항과 연결된 다이오드; 및 캐소드가 상기 다이오드의 캐소드와 연결되고, 애노드가 상기 제어부와 연결된 제1 정격다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determination unit, a first resistor connected to the voltage divider of the PFC stage; A diode having an anode connected to the first resistor; And a first rated diode having a cathode connected to the cathode of the diode and an anode connected to the control unit.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 과전압 판단부는, 상기 출력전압에 과전압이 발생될 경우 상기 제1 정격다이오 드를 도통시켜 일정신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determiner, when the overvoltage occurs in the output voltage is characterized in that for outputting a predetermined signal by conducting the first rated diode. .
그리고, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 과전압 판단부와 컬렉터가 연결되고 베이스와 이미터가 제1 저항 및 제1 커패시터와 병렬연결된 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 이미터와 상기 컨트롤러의 구동전원을 연결하는 제2 저항; 상기 제1 트랜지스터의 베이스와 컬렉터가 연결되고 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터가 베이스와 연결되며 이미터가 접지단자와 연결된 제2 트랜지스터; 및 상기 제2 트랜지스터의 베이스 및 접지단자와 병렬연결된 제3 저항 및 제2 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the power supply device having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the control unit includes: a first transistor connected to the overvoltage determiner and the collector, the base and the emitter in parallel with the first resistor and the first capacitor; A second resistor connecting the emitter of the first transistor and a driving power supply of the controller; A second transistor connected with a base of the first transistor, a collector of the first transistor connected with a base, and an emitter connected with a ground terminal; And a third resistor and a second capacitor connected in parallel with the base and the ground terminal of the second transistor.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 과전압 판단부로부터 인가된 일정신호에 의해 상기 제2 트랜지스터를 턴 온시켜 상기 컨트롤러를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the control unit is characterized in that for controlling the controller by turning on the second transistor by a predetermined signal applied from the overvoltage determination unit.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 과전압 판단부는, 상기 PFC단의 출력전압분배부와 연결된 제5 저항 및 캐소드가 상기 제5 저항과 연결된 제2 정격다이오드로 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determiner, the fifth resistor and the cathode connected to the output voltage divider of the PFC stage is connected to the second rated diode connected to the fifth resistor. Characterized in that made.
아울러, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 과전압 판단부는 일단은 상기 제2 정격다이오드의 애노드와 연결되고, 타단은 접지단자와 연결된 제3 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determiner further comprises a third capacitor, one end of which is connected to an anode of the second rated diode and the other end of which is connected to a ground terminal. It is done.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 과전압 판단부는 상기 출력전압에 과전압이 발생될 경우 상기 제2 정격다이오드를 도통시켜 일정신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the present invention, the overvoltage determiner is characterized in that when the overvoltage occurs in the output voltage, the second rated diode conducts and outputs a predetermined signal.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 제어부는, 게이트가 상기 제2 정격다이오드의 애노드와 연결되고, 애노드가 상기 PFC단의 컨트롤러의 입력전압 감지단자와 연결되며, 캐소드가 접지단자와 연결된 스위칭 다이오드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the invention, the control unit, the gate is connected to the anode of the second rated diode, the anode is connected to the input voltage sensing terminal of the controller of the PFC stage The cathode may include a switching diode connected to a ground terminal.
또한, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 과전압 판단부로부터 인가된 일정신호에 의해 상기 스위칭 다이오드를 턴 온시켜 상기 컨트롤러를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the power supply having an overvoltage protection circuit according to the invention, the control unit is characterized in that for controlling the controller by turning on the switching diode by a predetermined signal applied from the overvoltage determination unit.
그럼, 이하 관련도면은 참조하여 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치에 대하여 상세하게 설명한다.Then, the related drawings will be described in detail with reference to the power supply device having an overvoltage protection circuit according to the present invention.
실시예 1Example 1
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a power supply having an overvoltage protection circuit according to a first embodiment of the present invention.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(200)는, 정류부(220), PFC단(230), 출력커패시터(Cout) 및 과전압 보호회로(240)로 구성된다.First, as shown in FIG. 2, the
상기 정류부(220)는, 4개의 정류다이오드로 구성되고, 상기 PFC단(230)과 연 결되며, 전원공급부(210)를 통해 외부로부터 인가받은 AC성분의 교류입력전압(vin)을 DC성분의 입력전압(Vin)으로 정류하여 출력한다.The
상기 PFC단(230)은, 인덕터(L), 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 컨트롤러(231), 입력전압분배부(232), 출력전압분배부(233) 및 스위치 컨트롤러(SW)로 구성되고, 상기 정류부(220)와 연결되며, 상기 입력전압(Vin)의 파형을 조절함으로써 역률을 개선하고, 상기 입력전압(Vin)을 부스트 업시켜 안정된 DC성분의 출력전압(Vout)을 출력한다.The
여기서, 상기 제1 다이오드(D1)는 상기 정류부(220)와 연결되어 상기 정류부(220)로부터 인가되는 입력전압(Vin)을 출력하며, 상기 인덕터(L)는 상기 정류부(220)와 연결되고, 상기 정류부(220)에 의해 인가되는 입력전압(Vin)을 축적 또는 출력한다.Here, the first diode D1 is connected to the
상기 입력전압분배부(232)는 다이오드와 복수개의 저항으로 구성되고, 상기 정류부(220) 및 컨트롤러(231)와 연결되며, 상기 정류부(220)로부터 인가되는 입력전압(Vin)을 분배시켜 상기 컨트롤러(231)에 인가한다.The
상기 출력전압분배부(233)는 복수개의 저항으로 구성되고, 상기 출력커패시터(Cout) 및 컨트롤러(231)와 연결되며, 상기 출력전압(Vout)을 분배시켜 상기 컨트롤러(231)에 인가한다.The
상기 컨트롤러(231)는 상기 입력전압분배부(232), 출력전압분배부(233) 및 스위치 트랜지스터(SW)와 연결되고, 상기 입력전압분배부(232)에 의해 분배된 입력전압(Vin)이 입력전압 감지단자(Vins)로 인가되고, 상기 출력전압분배부(233)에 의 해 분배된 출력전압(Vout)이 출력전압 감지단자(Vsense)로 인가되어, 상기 분배된 입출력전압이 사전에 설정된 기준전압 이상일 경우 상기 스위치 트랜지스터(SW)를 턴 온시킨다.The
상기 스위치 트랜지스터(SW)는, 상기 인덕터(L) 및 컨트롤러(231)와 연결되고, 상기 컨트롤러(231)에 의해 턴 온 또는 턴 오프되어 상기 인덕터(L)로부터 출력되는 전압을 차단 또는 상기 출력커패시터(Cout)로 인가한다.The switch transistor SW is connected to the inductor L and the
상기 과전압 보호회로(240)는, 과전압 판단부(241) 및 제어부(242)로 구성되고, 상기 PFC단(230)의 컨트롤러(231) 및 출력전압분배부(233)와 연결되며, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우 상기 컨트롤러(231)를 제어하여 상기 스위치 트랜지스터(SW)가 턴 온 되도록 함으로써 상기 전원공급장치(200)를 보호한다.The
여기서, 상기 과전압 판단부(241)는 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3), 제1 커패시터(C1) 및 비교기(243)로 구성되고, 상기 출력전압분배부(233)와 연결되며, 상기 출력전압분배부(233)에 의해 분배된 출력전압(Vout)이 상기 비교기(243)의 비반전신호입력단(+)으로 인가되고, 상기 PFC단(231)의 구동전원(Vcc)은 상기 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3)을 통해 분배되어 반전신호입력단(-)으로 인가된다. The
이때, 상기 비교기(243)의 비반전신호입력단(+)으로 인가된 출력전압(Vout)이 반전신호입력단(-)으로 인가된 구동전압보다 클 경우 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생된 것으로 판단하여 상기 제3 다이오드(D3)를 통해 제어부(242)로 하이레벨의 신호를 출력한다.At this time, when the output voltage Vout applied to the non-inverting signal input terminal (+) of the
상기 과전압 보호회로(240)의 제어부(242)는, 제1 및 제2 트랜지스터(Q1, Q2), 제4 내지 제6 저항(R4, R5, R6), 제2와 제3 커패시터(C2, C3)로 구성되고, 상기 제3 다이오드(D3) 및 컨트롤러(231)와 연결되며, 상기 제3 다이오드(D3)를 통해 과전압 판단부(241)로부터 로우레벨의 신호가 인가될 경우 상기 제1 및 제2 트랜지스터(Q1, Q2)는 턴 오프되어 상기 컨트롤러(231)에 상기 구동전원(Vcc)을 인가하고, 상기 과전압 판단부(241)로부터 하이레벨의 신호가 인가될 경우 상기 제1 트랜지스터(Q1)는 턴 온되어 상기 컨트롤러(231)로 인가되는 구동전원(Vcc)을 접지시킴으로써, 상기 컨트롤러(231)의 동작을 정지시킨다.The
이때, 상기 제1 트랜지스터(Q1)는, 이미터가 병렬연결된 제5 저항(R5) 및 제2 커패시터(C2)의 일단과 연결되고, 베이스가 상기 제5 저항(R5) 및 제2 커패시터(C2)의 타단과 연결되며, 컬렉터가 상기 과전압 판단부(241)와 연결된다.In this case, the first transistor Q1 is connected to one end of a fifth resistor R5 and a second capacitor C2 having emitters connected in parallel, and a base is connected to the fifth resistor R5 and the second capacitor C2. And the collector is connected to the
또한, 상기 제2 트랜지스터(Q2)는, 이미터가 접지단자와 연결되고 베이스가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터와 연결되며, 컬렉터가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결된다.In addition, the second transistor Q2 has an emitter connected to a ground terminal, a base connected to a collector of the first transistor Q1, and a collector connected to a base of the first transistor Q1.
또한, 상기 제어부(242)는, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터와 상기 컨트롤러(231)의 구동전원(Vcc)을 연결하는 제4 저항(R4) 및 상기 제2 트랜지스터(Q2)의 베이스와 접지단자 사이에 병렬연결된 제6 저항 및 제3 커패시터(C3)를 포함한다.In addition, the
그럼, 이하 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(200)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Next, the operation of the
상기 정류부(220)는 외부로부터 인가되는 AC성분의 교류입력전압(vin)을 전원공급부(210)를 통해 인가받아 DC성분의 입력전압(Vin)으로 정류하여 상기 PFC단(230)에 인가한다.The
상기 PFC단(230)은 상기 정류부(210)로부터 인가되는 입력전압(Vin)을 상기 제1 다이오드(D1)을 통해 출력커패시터(Cout)에 축적시키고, 상기 인덕터(L)에 축적된 전압을 제2 다이오드(D2)를 통해 상기 출력커패시터(Cout)에 축적시킴으로써, 상기 입력전압(Vin)을 부스트 업시켜 출력전압(Vout)을 출력하게 된다.The
이때, 상기 컨트롤러(231)는 상기 입력전압분배부(232)를 통해 분배된 입력전압(Vin)을 입력전압 감지단자(Vins)로 인가받아 상기 분배된 전압이 사전에 설정된 전압보다 높은 전압일 경우 상기 스위치 트랜지스터(SW)를 턴 온시켜 상기 인덕터(L)를 통해 출력되는 전압을 접지시킴으로써, 상기 출력전압(Vout)이 일정한 전압으로 유지되도록 제어한다.In this case, the
또한, 상기 컨트롤러(231)는 상기 출력전압분배부(233)를 통해 분배된 출력전압(Vout)을 출력전압 감지단자(Vsense)로 인가받아 상기 분배되어 인가된 출력전압(Vout)이 사전에 설정된 전압보다 높은 전압일 경우 상기 스위치 트랜지스터(SW)를 턴 온시켜 상기 인덕터(L)를 통해 출력되는 전압을 접지시킴으로써, 상기 출력전압(Vout)이 일정한 전압으로 유지되도록 제어한다.In addition, the
만약, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우, 상기 비교기(243)의 비반전신호입력단(+)으로 인가되는 전압은 반전신호입력단(-)으로 인가되는 분배전압보다 큰 전압이 인가되므로, 상기 비교기(243)는 하이레벨의 신호를 출력하게 된 다.If an overvoltage occurs in the output voltage Vout, the voltage applied to the non-inverting signal input terminal (+) of the
그러면, 상기 제어부(242)의 제2 트랜지스터(Q2)는 제3 다이오드(D3)를 통해 상기 하이레벨의 신호를 인가받아 턴 온 됨으로써, 상기 컨트롤러(231)로 인가되는 구동전원(Vcc)을 접지시킨다.Then, the second transistor Q2 of the
이로 인해, 상기 컨트롤러(231)는 상기 구동전원(Vcc)을 인가받지 못하여 동작을 멈추게 되고, 이에 따라 상기 스위치 트랜지스터(SW)는 턴 온되어 상기 인덕터(L)로부터 출력되는 전압을 접지시킨다.As a result, the
상기와 같이 과전압이 발생될 경우, 상기 과전압 보호회로(240)는 상기 컨트롤러(231)의 구동전원(Vcc)을 차단하여 스위치 트랜지스터(SW)가 턴 온 되도록 함으로써, 상기 과전압에 의해 출력전압(Vout)이 상승되는 것을 차단한다.When the overvoltage is generated as described above, the
만약, 과전압이 발생되지 않고 정상상태의 출력전압(Vout)이 출력되면, 상기 과전압 판단부(241)의 비교기(243)는 로우레벨의 신호를 출력하며, 이때 상기 제어부(242)의 제2 트랜지스터(Q2)는 턴 오프되므로, 상기 컨트롤러(231)는 구동전원(Vcc)을 인가받게 되고, 이에 따라, 상기 전원공급장치(200)는 정상적으로 동작하게 된다.If the overvoltage is not generated and the output voltage Vout in the steady state is output, the
그러면, 다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 제2 실시예의 구성 중 제1 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제2 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3. However, the description of the same parts as those of the first embodiment of the configuration of the second embodiment will be omitted, and only the configuration that is different from the second embodiment will be described in detail.
실시예 2Example 2
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a power supply device having an overvoltage protection circuit according to a second embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(300)는, 크게 정류부(320), PFC단(330) 및 과전압 보호회로(340)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the
과전압 보호회로(340)는, 과전압 판단부(341) 및 제어부(342)로 구성되고, 상기 컨트롤러(331) 및 출력전압분배부(333)와 연결되며, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우 상기 컨트롤러(331)의 구동전원(Vcc)을 차단시킨다.The
여기서, 상기 과전압 판단부(341)는 상기 출력전압분배부(333)와 연결된 제1 저항(R1), 애노드가 상기 제1 저항(R1)과 연결된 제3 다이오드(D3), 캐소드가 상기 제3 다이오드(D3)의 캐소드와 연결된 정격다이오드(ZD1)로 구성된다.The
또한, 상기 과전압 보호회로(340)의 제어부(342)는 앞서 설명한 제1 실시예의 제어부(도 2의 도면부호 242 참조)와 동일한 구조로 구성된다.In addition, the
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(300)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the
상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우, 상기 출력전압분배부(333)에 의해 분배된 출력전압(Vout)은 상기 제1 저항(R1)을 통해 인가되고, 상기 정격다이오드(ZD1)는 상기 제1 저항(R1) 및 제3 다이오드(D3)를 통해 인가되는 출력전압(Vout)에 의해 도통된다.When overvoltage occurs in the output voltage Vout, the output voltage Vout distributed by the
상기 제2 트랜지스터(Q2)는 상기 정격다이오드(ZD1)를 통해 인가되는 출력전압(Vout)에 의해 턴 온 되어 상기 컨트롤러(331)로 인가되는 구동전원(Vcc)을 접지시킨다.The second transistor Q2 is turned on by the output voltage Vout applied through the rated diode ZD1 to ground the driving power supply Vcc applied to the
이로 인해, 상기 컨트롤러(331)는 구동전원(Vcc)을 인가받지 못하여 동작을 멈추게되고, 이에 따라 상기 스위치 트랜지스터(SW)는 턴 온되어 상기 인덕터(L)로부터 출력되는 전압을 접지시킴으로써, 상기 출력전압(Vout)의 상승을 차단하게 된다.As a result, the
만약, 과전압이 발생되지 않고 정상상태의 출력전압(Vout)이 인가되면, 상기 정격다이오드(ZD1)는 차단되어 상기 제2 트랜지스터(Q2)가 오프되며, 이에 따라 상기 컨트롤러(331)는 구동전원(Vcc)을 인가받아 동작함으로써, 상기 전원공급장치(300)는 정상적으로 동작하게 된다.If the overvoltage is not generated and the output voltage Vout in the steady state is applied, the rated diode ZD1 is cut off and the second transistor Q2 is turned off. By operating under the application of Vcc), the
그 다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 제3 실시예의 구성 중 제1 및 제2 실시예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고, 제3 실시예에서 달라지는 구성에 대해서만 상술하기로 한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5. However, the description of the same parts as those of the first and second embodiments of the configuration of the third embodiment will be omitted, and only the configuration different from the third embodiment will be described in detail.
실시예 3Example 3
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 회로도이며, 도 5는 도 4의 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치의 출력전압(Vout)의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device having an overvoltage protection circuit according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a change in output voltage Vout of the power supply device having an overvoltage protection circuit of FIG. It is a graph.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 과전압 보호회로(300)는, 정류부(420), PFC단(430) 및 과전압 보호회로(440)로 구성된다.As shown in FIG. 4, the
상기 과전압 보호회로(440)는, 과전압 판단부(441) 및 제어부(442)로 구성되고, 상기 컨트롤러(431) 및 출력전압분배부(433)와 연결되며, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우 상기 컨트롤러(331)의 구동전원(Vcc)을 차단시킨다.The
상기 과전압 판단부(441)는 상기 출력전압분배부(443)와 연결된 제1 저항(R1), 캐소드가 상기 제1 저항(R1)과 연결된 정격다이오드(ZD1) 및 상기 정격다이오드(ZD1)의 애노드와 연결된 커패시터(C1)로 구성되고, 상기 컨트롤러(431) 및 출력전압분배부(443)와 연결되며, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우 상기 정격다이오드(ZD1)가 도통된다.The
또한, 상기 제어부(442)는, 게이트가 상기 정격다이오드(ZD1)와 커패시터(C4)의 접점과 연결되고 애노드가 상기 컨트롤러(431)의 입력전압 감지단자(Vins)와 입력전압분배부(432)의 접점과 연결되며 캐소드가 접지단자와 연결된 스위칭 다이오드(ZD2)로 구성되고, 상기 컨트롤러(431) 및 입력전압분배부(432)와 연결되며, 상기 과전압 판단부(441)로부터 인가된 신호에 의해 도통되어 상기 컨트 롤러(431)의 입력전압 감지단자(Vins)로 분배되어 인가되는 입력전압(Vin)을 접지시킨다.In addition, the
상기와 같이 실시예 3의 전원공급장치(400)는, 과전압 보호회로(440)를 제1 저항(R1), 정격다이오드(ZD1), 커패시터(C1) 및 스위칭 다이오드(ZD2)만으로 구성함으로써 전원공급장치(400)의 사이즈(size)를 줄일 수 있는 이점을 갖는다.As described above, the
이하, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치(400)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the
만약, 상기 출력전압(Vout)에 과전압이 발생될 경우, 상기 정격다이오드(ZD1)는 상기 제1 저항(R1)을 통해 인가된 출력전압(Vout)에 의해 도통된다.If overvoltage occurs in the output voltage Vout, the rated diode ZD1 is conducted by the output voltage Vout applied through the first resistor R1.
상기 스위칭 다이오드(ZD2)는, 상기 도통된 정격다이오드(ZD1)에 의해 턴 온되고, 이에 따라 상기 컨트롤러(431)의 입력전압 감지단자(Vins)에 인가되는 출력전압(Vout)은 접지된다.The switching diode ZD2 is turned on by the conductive rated diode ZD1, and thus the output voltage Vout applied to the input voltage sensing terminal Vins of the
따라서, 상기 컨트롤러(431)는 과전압이 발생되었음을 판단한 후 상기 스위치 트랜지스터(SW)에 턴 온 신호를 인가한다. 상기 신호에 의해 턴 온된 스위치 트랜지스터(SW)는 상기 인덕터(L)로부터 출력되는 전압을 접지시켜 출력전압(Vout)의 상승을 차단한다.Therefore, the
만약, 과전압이 발생되지 않고 정상상태의 출력전압(Vout)이 인가되면, 상기 정격다이오드(ZD1)는 차단되고 상기 차단된 정격다이오드(ZD1)에 의해 상기 스위칭 다이오드(ZD2) 역시 차단되어, 이로 인해 상기 컨트롤러(431)는 분배된 입력전 압(Vin)을 인가받아 동작함으로써 상기 전원공급장치(430)는 정상적으로 동작하게 된다.If an overvoltage is not generated and a normal output voltage Vout is applied, the rated diode ZD1 is cut off and the switching diode ZD2 is also cut off by the blocked rated diode ZD1. The
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 도 4의 상기 전원공급장치(400)에 380V의 출력전압(Vout)이 공급되던 중에 'A'시점에서 과전압이 발생될 경우, 상기 과전압 보호회로(440)의 정격다이오드(ZD1) 및 스위칭 다이오드(ZD2)는 도통되며, 이에 따라 상기 컨트롤러(431)가 스위치 트랜지스터(SW)를 턴 온시켜 488V에서 차단되도록 한다. 이는 도시하지는 않았지만 종래 744V까지 상승하다 차단되는 것과 비교하여 볼때, 현저히 낮은 전압에서 차단되는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 보다 효과적으로 전원공급장치(400)를 보호할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5, when an overvoltage is generated at the time 'A' while the output voltage Vout of 380V is supplied to the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also within the scope of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 과전압 보호회로를 구비한 전원공급장치 는, 과전압 보호회로를 과전압 판단부와 제어부로 구성함으로써 출력전압에 과전압이 발생될 경우 PFC단의 컨트롤러를 제어함으로써 과전압을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the power supply device having the overvoltage protection circuit according to the present invention comprises the overvoltage protection circuit as an overvoltage determining unit and a control unit to prevent overvoltage by controlling the controller of the PFC stage when overvoltage occurs in the output voltage. It can work.
또한, 상기 전원공급장치는, 과전압 판단부와 제어부를 전압분배부에 의해 분배된 출력전압을 사용하여 과전압의 발생여부를 판단함으로써 소자가 단락되는 것을 방지하여 새로운 소자의 교체없이 지속적으로 사용 가능한 효과가 있다.In addition, the power supply device, by using the output voltage distributed by the voltage divider and the over-voltage determination unit and the control unit to determine the occurrence of the overvoltage by preventing the short circuit of the device can be used continuously without replacement of a new device There is.
Claims (12)
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