KR101864623B1 - Over-current protection circuit - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 전원 공급의 안정성을 높임과 동시에 낮은 가격으로 회로를 구성할 수 있는 과전류 보호 회로에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시예에 따른 과전류 보호 회로는 양극성 접합 트랜지스터와 션트 레귤레이터를 사용한 회로를 통해 시스템의 과전류를 제어함으로써, 과전류로부터 시스템을 보호할 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overcurrent protection circuit capable of increasing the stability of a power supply and configuring a circuit at a low cost, and an overcurrent protection circuit according to an embodiment of the present invention is a circuit in which a bipolar junction transistor The system can be protected from an overcurrent.
Description
본 명세서는 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply, SMPS)의 과전류 보호 회로에 관한 것이다.The present disclosure relates to an overcurrent protection circuit of a switched-mode power supply (SMPS).
일반적으로, 인버터의 전원 공급 장치에 주로 사용되는 RCC(Ringing Choke Converter) 방식의 스위칭 모드 파워 서플라이(이하, SMPS)는 시스템에 전원을 공급하는 전원 장치로서, 스위칭 회로를 이용한 전원 공급 장치를 의미한다. RCC 제어방식의 경우 스위칭 제어를 위한 별도의 외부회로가 필요하지 않고, 트랜스포머와 스위칭 트랜지스터만으로 발진 동작이 가능하기 때문에 회로를 간단하게 구성할 수 있어 전원 장치를 낮은 가격으로 설계할 수 있다. RCC방식 SMPS의 제어와 보호 동작은 제어 전원을 통해 전압을 검출하는 방식과 퓨즈 방식, 그리고 전류 검출 회로와 연산 증폭기를 응용한 방식 등이 있다. 상기 제어 전원을 이용한 방식은 전압만을 검출해 제어하기 때문에 과전류 보호회로가 추가로 필요하며, 상기 퓨즈 방식은 허용 전류 정격을 초과하면 파손되는 문제가 있으며, 전류 검출 회로와 연산 증폭기 응용 회로는 가격 면에서 경쟁력이 저하되었다. 종래 기술에 따른 SMPS에 대한 설명은 한국 특허 출원번호 10-2004-0027710에 개시되어 있다. In general, a switching mode power supply (hereinafter referred to as SMPS) of RCC (Ringing Choke Converter) type, which is mainly used for a power supply of an inverter, is a power supply device that supplies power to the system and means a power supply device using a switching circuit . In the RCC control method, a separate external circuit for switching control is not required. Since the oscillation can be performed only by the transformer and the switching transistor, the circuit can be easily configured, and the power supply can be designed at a low cost. The control and protection operation of the RCC type SMPS includes a method of detecting a voltage through a control power supply, a fuse type, and a method of applying a current detection circuit and an operational amplifier. The method of using the control power supply further requires an overcurrent protection circuit for detecting and controlling only the voltage. If the fuse type exceeds the allowable current rating, there is a problem that the current detection circuit and the operational amplifier application circuit are damaged The competitiveness was reduced. A description of SMPS according to the prior art is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2004-0027710.
본 명세서는 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)와 션트 레귤레이터(shunt regulator)를 사용한 회로를 통해 과전류를 제어함으로써 전원 공급의 안정성을 높임과 동시에 낮은 가격으로 회로를 구성할 수 있는 SMPS의 과전류 보호 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention relates to an overcurrent protection circuit of an SMPS which can increase the stability of a power supply and constitute a circuit at a low price by controlling an overcurrent through a circuit using a bipolar junction transistor and a shunt regulator The purpose is to provide.
본 명세서의 실시예에 따른 과전류 보호 회로는, 고주파 트랜스의 1차측 회로에 연결된 포토 커플러와; 상기 포토 커플러의 제1 출력단에 연결되고, 상기 포토 커플러의 전류를 제한하기 위한 제1 저항기와; 상기 제1 저항기와 양극성 접합 트랜지스터의 베이스 사이에 연결되고, 상기 베이스에 전류를 공급하는 제2 저항기와; 상기 포토 커플러의 제2 출력단에 연결되는 션트 레귤레이터와; 상기 션트 레귤레이터와 상기 양극성 접합 트랜지스터의 컬렉터 사이에 연결된 제3 저항기를 포함하며, 상기 양극성 접합 트랜지스터의 이미터는 상기 제1 저항기와 상기 제2 저항기 사이에 연결될 수 있다. An overcurrent protection circuit according to an embodiment of the present invention includes: a photocoupler connected to a primary side circuit of a high frequency transformer; A first resistor coupled to a first output of the photocoupler, the first resistor for limiting the current of the photocoupler; A second resistor connected between the first resistor and the base of the bipolar junction transistor and supplying current to the base; A shunt regulator connected to a second output terminal of the photocoupler; And a third resistor coupled between the shunt regulator and the collector of the bipolar junction transistor, wherein an emitter of the bipolar junction transistor may be coupled between the first resistor and the second resistor.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 과전류 보호 회로는 스위치 모드 파워 서플라이(Switched-Mode Power Supply)에 연결될 수 있다.As an example associated with the present disclosure, the overcurrent protection circuit may be connected to a switched-mode power supply.
본 명세서와 관련된 일 예로서, 상기 제3 저항기는 가변 저항기일 수 있다. As one example related to the present specification, the third resistor may be a variable resistor.
본 명세서의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로는, 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)와 션트 레귤레이터를 사용한 회로를 통해 과전류를 제어함으로써 전원 공급의 안정성을 높임과 동시에 낮은 가격으로 회로를 구성할 수 있다.The overcurrent protection circuit of the SMPS according to the embodiment of the present invention can control the overcurrent through the circuit using the bipolar junction transistor and the shunt regulator to increase the stability of the power supply and to configure the circuit at a low price have.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing an overcurrent protection circuit of an SMPS according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. It is noted that the technical terms used herein are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. It is also to be understood that the technical terms used herein are to be interpreted in a sense generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. Further, when a technical term used herein is an erroneous technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be understood that technical terms that can be understood by a person skilled in the art are replaced. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. Also, the singular forms "as used herein include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term "comprising" or "comprising" or the like should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, Or may be further comprised of additional components or steps.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하에서는, 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)와 션트 레귤레이터(shunt regulator)를 사용한 회로를 통해 과전류를 제어함으로써 전원 공급의 안정성을 높임과 동시에 낮은 가격으로 회로를 구성할 수 있는 SMPS의 과전류 보호 회로를 설명한다. Hereinafter, an overcurrent protection circuit of the SMPS which can control the overcurrent through a circuit using a bipolar junction transistor and a shunt regulator to increase the stability of the power supply and configure the circuit at a low price Explain.
본 발명의 실시예에 따른 과전류 보호 회로(100)는 SMPS뿐만 아니라 스위칭 회로를 이용한 다양한 전원공급장치에 적용될 수 있다.The
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로를 나타낸 구성도이다. 1 is a block diagram showing an overcurrent protection circuit of an SMPS according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로(100)는, 고주파 트랜스(radio-frequency transformer)의 1차측 회로에 연결된 포토 커플러(photo coupler)(PC1)와; 상기 포토 커플러(PC1)의 제1 출력단(1)에 연결되고, 상기 포토 커플러(PC1)의 전류를 제한하기 위한 제1 저항기(R3)와; 상기 제1 저항기(R3)와 양극성 접합 트랜지스터(Q1)의 베이스(base) 사이에 연결되고, 상기 베이스(base)에 전류를 공급하는 제2 저항기(R1)와; 상기 포토 커플러(PC1)의 제2 출력단(2)에 연결되는 션트 레귤레이터(REF1)와; 상기 션트 레귤레이터(REF1)와 상기 양극성 접합 트랜지스터(Q1)의 컬렉터 사이에 연결된 제3 저항기(R2)를 포함하며, 상기 양극성 접합 트랜지스터(Q1)의 이미터(emitter)는 상기 제1 저항기(R3)와 상기 제2 저항기(R1) 사이에 연결된다. 상기 포토 커플러(PC1)는 제1 저항기(R3)를 통해 전원(P15)에 연결될 수 있다.1, an
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로를 도 1을 참조하여 설명한다. Hereinafter, an overcurrent protection circuit of an SMPS according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 상기 션트 레귤레이터(REF1)는 오프 되어 있는 상태이며, 포토 커플러(PC1)는 구동 전원에 연결된다. First, the shunt regulator REF1 is in an off state, and the photo-coupler PC1 is connected to a drive power source.
상기 션트 레귤레이터(REF1)가 오프 되어 있으므로, 도1의 ③번과 같은 전류는 흐르지 않으며, 포토 커플러(PC1)는 여전히 오프 상태이다. 이때, 에너지는 SMPS의 고주파 트랜스의 코일 1차 측에 저장 된다. Since the shunt regulator REF1 is OFF, no current flows as in (3) in Fig. 1 and the photocoupler PC1 is still off. At this time, energy is stored in the coil primary side of the high frequency transformer of the SMPS.
도 1의 ①과 같은 전류는 제2 저항기(R1)을 통해 상기 양극성 접합 트랜지스터(Q1)의 베이스에 공급되며, 이를 통해 이미터-베이스 접합부가 순방향 바이어스 됨으로써 상기 양극성 접합 트랜지스터(Q1)는 턴 온되어 ②과 같이 전류가 흐른다. 1 is supplied to the base of the bipolar junction transistor Q1 via the second resistor R1 so that the emitter-base junction is forward biased, whereby the bipolar junction transistor Q1 is turned on As shown in (2), current flows.
상기 제3 저항기(R2)에 전류가 흘러 전압이 인가되고, 그 전압이 션트 레귤레이터(REF1)의 기준 전압 이상이 되어 턴 온 되면 ③과 같이 전류가 흘러 포토 커플러(PC1)가 턴 온된다. 이때, 과전류 기준 설정은 제3 저항기(R2)의 저항값을 조절함으로써 결정된다. 여기서, 상기 제3 저항기(R2)는 가변 저항기일 수 있다. When the voltage is applied to the third resistor R2 and the voltage is higher than the reference voltage of the shunt regulator REF1, the photocoupler PC1 is turned on when a current flows as shown in (3). At this time, the overcurrent reference setting is determined by adjusting the resistance value of the third resistor R2. Here, the third resistor R2 may be a variable resistor.
상기 포토 커플러(PC1)가 턴-온 되면, ④와 같이 전류가 흘러 상기 고주파 트랜스의 코일 1차 측에 저장된 에너지는 2차 측으로 넘어가게 된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로는, 상기 과전류 검출 시 상기 고주파 트랜스의 코일 1차 측 스위칭을 제어(주 스위치 오프 동작)함으로써, SMPS 회로를 보호할 수 있다. When the photocoupler PC1 is turned on, a current flows as shown by (4), and the energy stored in the coil primary side of the high-frequency transformer is transferred to the secondary side. That is, the overcurrent protection circuit of the SMPS according to the embodiment of the present invention can protect the SMPS circuit by controlling the primary side switching of the coil of the high frequency transformer when detecting the overcurrent (main switch off operation).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 과전류 보호 회로는 양극성 접합 트랜지스터, 션트 레귤레이터, 포토 커플러를 사용한 과전류 보호 회로로써 용이하고 간단한 회로 구성을 통해 SMPS의 2차 측 전류의 안정적인 제어를 가능하게 한다.As described above, the overcurrent protection circuit of the SMPS according to the embodiment of the present invention is an overcurrent protection circuit using a bipolar junction transistor, a shunt regulator, and a photocoupler, and can easily and stably control the secondary side current of the SMPS .
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
PC1: 포터 커플러 REF1: 션트 레귤레이터
Q1: 양극성 접합 트랜지스터 R1: 제2 저항기
R2: 제3 저항기 R3: 제1 저항기PC1: Porter coupler REF1: Shunt regulator
Q1: Bipolar junction transistor R1: Second resistor
R2: third resistor R3: first resistor
Claims (3)
전원 공급 장치와 전원 사이에 연결되고, 오프되면, 상기 전원 공급 장치가 에너지를 저장하고, 온되면, 상기 전원 공급 장치가 시스템에 상기 저장된 에너지를 공급하도록 구동하는 포토 커플러;
상기 포토 커플러의 제1 단과 상기 전원을 연결하는 제1 저항기;
상기 포토 커플러의 제2 단에 연결된 션트 레귤레이터;
상기 제1 저항기와 상기 전원 사이에 연결된 제 2 저항기;
상기 제1 저항기와 제2 저항기 사이에 연결된 이미터, 상기 제2 저항기의 출력단에 연결된 베이스 및 컬렉터를 포함하고, 상기 포토 커플러와 상기 션트 레귤레이터 오프 시, 상기 베이스를 통해 공급되는 전류에 의해 온되어, 상기 이미터를 통해 공급되는 전류를 상기 컬렉터를 통해 출력하는 양극성 접합 트랜지스터; 및
상기 컬렉터에 연결되는 제3 저항기를 포함하고,
상기 션트 레귤레이터는 상기 컬렉터와 제3 저항기 사이에 연결되어, 인가되는 전압이 기준 전압 이상이면, 온되어, 상기 포토 커플러를 온시키는 것을 특징으로 하는 과전류 보호 회로.An overcurrent protection circuit coupled between a power supply and a power supply,
An optocoupler coupled between the power supply and the power supply, the power supply supplying power to the system when the power supply stores energy and is turned on when the power supply is turned off;
A first resistor connecting the first end of the photocoupler and the power source;
A shunt regulator connected to a second end of the photocoupler;
A second resistor coupled between the first resistor and the power supply;
An emitter connected between the first resistor and the second resistor, a base connected to an output terminal of the second resistor, and a collector, and is turned on by the current supplied through the base when the photocoupler and the shunt regulator are off A bipolar junction transistor for outputting a current supplied through the emitter through the collector; And
And a third resistor coupled to the collector,
Wherein the shunt regulator is connected between the collector and the third resistor and is turned on when the applied voltage is equal to or higher than a reference voltage to turn on the photocoupler.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| E801 | Decision on dismissal of amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |