KR200159452Y1 - 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로에 관한 것이다.
이러한 본 고안의 회로는, 브리지 다이오드(10)를 통해 교류 전원을 정류시켜 변압기의 1차측에 공급하는 모니터의 스위칭 전원 회로에 있어서, 제 1 실시예는 제 1 트랜지스터(Q1), 제 2 트랜지스터(Q2), 제 1 포지스터(PH1), 제 1 더미스터(TH1), 제 2 더미스터(TH2) 등으로 구성되어 초기전원 온시 턴온된 제 2 트랜지스터(Q2)를 통해 돌입 전류가 제 2 더미스터(TH2)로 흘러 방지되고 일정 시간이 지나 제 1 포지스터(PH1)의 저항값이 증가하면 제 2 트랜지스터(Q1)는 턴오프되고 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 제 1 더미스터(TH1)에 의해 돌입 전류가 방지되며, 제 2 실시예는 제 3 트랜지스터(Q3), 제 4 트랜지스터(Q4), 제 2 포지스터(PH2), 제 3 더미스터(TH3), 제 4 더미스터(TH4) 등으로 구성되어 초기 전원 온시 턴온된 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 돌입 전류가 제 3 더미스터(TH3)로 흘러 방지되고 일정 시간이 지나 제 2 포지스터(PH2)의 저항값이 증가하면 제 3 트랜지스터(Q3)는 턴오프되고 제 4 트랜지스터(Q4)가 턴온되어 제 4 더미스터(TH4)에 의해 돌입 전류로부터 회로를 보호하는 효과가 있다.

Description

스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지회로(A circuit for preventing a rush-current in a SMPS )
본 고안은 모니터의 스위칭 전원 회로에 관한 것으로, 특히 전원 온시 발생하는 돌입 전류를 방지할 수 있도록 된 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전원 회로는 모니터내의 각 부분에서 필요로 하는 전압을 적절히 공급해주는 역할을 수행하는데, 선형 전원 회로( Linear Power Supply )보다 소형, 경량이면서 고효율적인 스위칭 전원 회로( SMPS : Switched Mode Power Supply )에 관련된 기술이 최근 급속히 발전하고 있는 추세에 있다.
종래의 스위칭 전원 회로(SMPS)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 직류전원 공급부(1)와, 변압기(2)와, 파워 트랜지스터(3)와, 제어 IC(4)와, 출력부(5)와, 전압 궤환부(6)로 구성되어 있다.
도 1 을 참조하여 일반적인 스위칭 전원 회로(SMPS)의 동작을 살펴보면, 먼저 100V 혹은 220V의 상용 교류 전원이 퓨우즈를 통하여 인가되면, 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)는 L·C 공진 작용에 의하여 교류 전원을 통해 유입되는 노이즈를 제거하는 동시에, 브리지 다이오드(D1) 및 제어 IC(4)가 동작하면서 발생되는 고주파 노이즈가 AC 입력 라인을 타고 외부로 나가는 것을 차단한다.
한편, 상기 라인 필터(L1,L2)와 커패시터(C1,C2,C3)를 통과한 교류 전압은 브리지 다이오드(D1)에서 정류되어 더미스터 저항(THER)와 돌입 전류 방지용 저항(Rs)을 통해 평활용 콘덴서(Cs)에서 평활되어 직류 전압( Vi )으로 변환된 후, 변압기(2)의 1 차측 권선에 인가된다.
동시에, 상기 브리지 다이오드(D1)에서 정류된 정류 전압은 제어 IC(4)의 Vcc 단에 저항( Rg )를 통해 인가되어 제어 IC(4)를 동작시키게 되고, 상기 제어 IC(4)로부터 출력된 제어 신호에 의해 상기 파워 트랜지스터(3)가 온/오프( ON/OFF )된다. 즉, 상기 직류 전압( Vi )이 인가되면, 커패시터(C4)에 직류 전압( Vi )이 충전됨에 따라 제어 IC(4)의 공급 전원( Vcc )이 기동 전압에 도달하게 되어, 상기 제어 IC(4)가 작동되어 PWM 제어 신호를 발생하고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(3)가 온/오프된다( 일정 시간 경과 후, 즉 상기 변압기(2)의 2 차측 권선으로부터 교류 전압이 유기된 이후에는, 상기 다이오드(D2)를 통해 정류된 전압이 저항(R1) 및 커패시터(C4)를 통해 상기 제어 IC(4)의 전원 공급단에 공급된다 ).
이때 상기 파워 트랜지스터(3)가 상기 제어 IC(4)내의 발진기 주기에 따라 일정 시간 동안 온 상태를 유지하다 오프 상태로 천이하면, 변압기(2)의 1 차측 권선에서 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력이 발생하게 된다.
따라서 상기 변압기(2)는 상기 PWM 제어 신호에 의해 2 차측 권선에서 요구되는 교류 전압( Vs,Vsm )을 출력하게 된다.
이와 같은 동작을 반복하여 상기 변압기(2)의 2 차측 권선에서 출력된 교류 전압( Vs,Vsm )은 출력부(5)를 통하여 다시 직류 전압( Vo,Vom )으로 변환된다.
즉, 상기 출력부(5)에 입력된 교류 전압( Vs,Vsm )은 정류 다이오드(D3,D4)와 평활 커패시터(C5,C6)에 의해서 직류 전압( Vo,Vom )으로 변환되어, 모니터의 각 회로에 공급되어 회로를 동작시킨다.
또한, 상기 출력부(5)를 통해 출력된 전원전압( Vo,Vom )이 기준 전압 이상으로 상승하게 되면 과전압에 의한 회로 소자의 파손이 발생하게 되어 전원 회로의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 상기 출력부(5)의 출력 전압을 일정 전압으로 유지시키기 위해, 스위칭 전원 회로(SMPS)에는 일반적으로 전압 궤환부(6)가 구비되어져 있다.
보다 상세히 설명하면, 모니터의 각 회로로 공급되는 전원전압( Vo )은, 에러 앰프(EA)와 포토 커플러(PC1,PC2)로 구성된 과전압 궤환부(6)에 의해 감지되도록 되어 있으며, 상기 감지 신호는 제어 IC(4)의 피드백단으로 입력된다.
이에 따라, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압( Vo )이 정상 동작시보다 클 경우, 상기 에러 앰프(EA)가 상기 과전압을 감지하여 상기 에러 앰프(EA)의 출력측 전압을 낮춘다. 이때 상기 포토 커플러 발광부(PC1)의 한쪽단이 저항(R4)을 통해 SMPS 출력단( Vom )에 연결되고, 상기 포토 커플러 발광부(PC1)의 다른 한쪽단이 상기 에러 앰프(EA)의 출력측에 연결되어 있어, 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 정상 동작시보다 많은 전류가 순간적으로 흘러 그 만큼 많은 빛을 발광한다.
즉, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압( Vo )이 저항(R1,R2,R3)을 통해 전압 분배되어 에러 앰프(EA)의 트랜지스터(TR) 베이스단에 인가되어, 상기 인가된 베이스 전압에 따라 상기 트랜지스터(TR)의 콜렉터 전위가 변화되므로, 상기 상기 포토 커플러의 발광부(PC1)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다.
이에 따라, 상기 포토 커플러의 수광부(PC2)에서는 상기 빛을 수광하여 상기 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 상기 제어 IC(4)의 피드백단으로 출력함으로써, 상기 제어 IC(4)의 피드백단에 입력되는 전류가 급속히 증가하여, 상기 제어 IC(4)가 PWM 제어 신호를 발생하게 되고, 이 PWM 제어 신호에 의해 파워 트랜지스터(3)의 온타임을 짧게 한다.
상기 파워 트랜지스터(3)의 온타임이 짧아짐에 따라 변압기(2)의 1 차측 권선에서 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력( Vs,Vsm )이 낮아져, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)로부터 출력되는 전원전압( Vo,Vom )을 일정 전압으로 유지시켜 모니터의 각 회로 등에 공급한다.
즉, 종래의 스위칭 전원 회로(SMPS)는 1 차측 권선에서 다수개의 2 차측 권선으로 유기되는 유도 기전력( Vs,Vsm )을 이용하여 모니터의 각부에 필요 구동 전압을 공급하고 있는데, 상기 스위칭 전원 회로(SMPS)는 전원 스위치 온시 순간적으로 투입되는 돌입 전류에 의해 퓨즈가 용단될 수 있다는 문제점이 있다.
따라서 상기 돌입 전류를 방지하기 위해 스위칭 전원 회로(SMPS)에서는 상기한 바와 같이 더미스터 저항(THER)과 돌입 전류 방지 저항(Rs)을 구비하고 있다.
즉, 상기 직류전원 공급부(1)로부터 입력된 돌입 전류를, 더미스터 저항(THER)과 돌입 전류 방지 저항(Rs)을 통해 전압 강하시킨 후 평활 커패시터(C4)를 통해 변압기(2)의 1 차측 권선에 인가한다.
이때 상기 더미스터 저항(THER)은 돌입 전류 방지 저항(Rs)에 의한 전력소모와 열이 발생하는 것을 보완하기 위한 것으로, 초기 전원 스위치 온의 경우에 더미스터 저항(THER)과 저항(Rs)의 합에 의해 충분히 큰 저항이 생성되고, 돌입 전류가 지나면 더미스터 저항값은 감소하므로 소비되는 전력이 감소하게 된다.
그런데, 이러한 스위칭 전원 회로에 있어서 초기 전원의 스위치 온/오프가 계속적으로 반복될 경우 더미스터 저항이 동작을 제대로 수행하지 못하게 된다. 따라서 돌입 전류 방지 저항(Rs)에 의해서만 돌입전류를 방지해야 하므로, 돌입 전류를 막기 위한 저항값이 너무 작아 모니터 세트가 손상되는 문제점이 있다.
이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전원 온시 발생되는 돌입 전류를 방지하도록 된 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 회로는, 브리지 다이오드를 통해 교류 전원을 정류시켜 변압기의 1차측에 공급하는 모니터의 스위칭 전원 회로에 있어서, 제 1 실시예는 이미터단이 상기 브리지 다이오드와 연결된 제 1 트랜지스터, 콜렉터단이 상기 브리지 다이오드와 연결되고 베이스단에 저항이 연결되어 있는 제 2 트랜지스터, 상기 제 1 트랜지스터의 베이스단과 브리지 다이오드 사이에 연결된 제 1 포지스터, 상기 제 1 트랜지스터의 콜렉터단에 연결된 제 1 더미스터, 및 상기 제 2 트랜지스터의 이미터단에 연결된 제 2 더미스터로 구성되어, 초기전원 온시 턴온된 제 2 트랜지스터를 통해 돌입 전류가 제 2 더미스터로 흘러 방지되고 일정 시간이 지나 제 1 포지스터의 저항값이 증가하면 제 2 트랜지스터는 턴오프되고 제 1 트랜지스터가 턴온되어 제 1 더미스터에 의해 돌입 전류가 방지되며, 제 2 실시예는 콜렉터단이 상기 브리지 다이오드와 연결되고 베이스단에 저항이 연결된 제 3 트랜지스터, 이미터단이 상기 브리지 다이오드와 연결된 제 4 트랜지스터, 상기 제 4 트랜지스터의 베이스단과 접지 사이에 연결된 제 2 포지스터,상기 제 3 트랜지스터의 이미터단에 연결된 제 3 더미스터, 및 상기 제 4 트랜지스터의 콜렉터단에 연결된 제 4 더미스터로 구성되어, 초기 전원 온시 턴온된 제 3 트랜지스터를 통해 돌입 전류가 제 3 더미스터로 흘러 방지되고 일정 시간이 지나 제 2 포지스터의 저항값이 증가하면 제 3 트랜지스터는 턴오프되고 제 4 트랜지스터가 턴온되어 제 4 더미스터에 의해 돌입 전류가 방지되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 스위칭 전원 회로를 도시한 회로도,
도 2는 본 고안에 따른 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로에 대한 제 1 실시 예를 도시한 회로도,
도 3은 본 고안에 따른 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로에 대한 제 2 실 시예를 도시한 회로도이다.
＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 브리지 다이오드 Q1,Q2,Q3,Q4 : 트랜지스터
PH1,PH2 : 포지스터 TH1,TH2,TH3,TH4 : 더미스터
R11,R12,R21,R22 : 저항
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 2는 본 고안에 따른 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로를 도시한 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 회로는, 브리지 다이오드(10), 이미터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결된 제 1 트랜지스터(Q1), 콜렉터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결되고 베이스단에 저항(R11,R12)이 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2), 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단과 브리지 다이오드(10) 사이에 연결된 제 1 포지스터(PH1), 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 연결된 제 1 더미스터(TH1), 및 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 이미터단에 연결된 제 2 더미스터(TH2)로 구성되어 있다.
상기 제 1 포지스터(PH1)는 온도 상승에 따라 저항값이 증가하는 PTC 저항체로서, 전원 온(ON)시 본래의 저항값을 가지고 있다가 전류가 도통하면 이론상 무한대로 저항값이 증가하게 된다. 또한 더미스터(TH1,TH2)는 온도 상승에 따라 저항값이 감소하는 NTC 저항체이다.
이어서, 본 고안에 따른 돌입 전류 방지 회로의 동작을 살펴보기로 한다.
브리지 다이오드(10)는 교류 전원을 정류시키는 바, 전원 온시 110V의 교류전원이 인가되면 A 점에 150V 전압이 걸리고 220V의 교류전원이 인가되면 330V 전압이 걸린다.
초기 전원이 온되어 돌입 전류가 발생하면 제 1 트랜지스터(Q1)는 베이스단에 높은 전압이 인가되므로 턴오프되고, 제 2 트랜지스터(Q2)는 베이스단에 제 1 포지스터(PH1)와 저항(R11,R12)에 의해 전압 분배된 전압이 인가되어 턴온된다. 이에 따라 초기 전원 온시 발생되는 돌입 전류는 상기와 같이 턴온된 제 2 트랜지스터(Q2)를 거쳐 제 2 더미스터(TH2)에 인가되므로 제 2 더미스터(TH2)에 의해 전압 강하가 일어나 돌입 전류가 방지된다.
돌입 전류 발생 후 일정 시간이 지나면, 제 1 포지스터(PH1)의 저항값이 증가하게 된다. 이에 따라 제 2 트랜지스터(Q2)의 베이스단에 제 1 포지스터(PH1) 저항값에 의해 낮은 전압이 인가되어 턴오프되고, 제 1 트랜지스터(Q1)는 베이스단에 제 1 포지스터(PH1)의 높은 저항값에 의한 낮은 전압이 인가되어 턴온된다. 따라서 제 1 더미스터(TH1)에 의해 돌입 전류를 방지하게 된다. 이때 제 2 더미스터(TH2)는 본래의 저항값으로 커져 다음 스위치 온/오프 시의 돌입 전류를 방지할 준비가 이루어진다.
도 3은 본 고안의 제 2 실시예에 따른 회로도로서, 도 3에 도시된 바와 같이 브리지 다이오드(10), 콜렉터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결되고 베이스단에 저항(R21,R22)이 연결된 제 3 트랜지스터(Q3), 이미터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결된 제 4 트랜지스터(Q4), 상기 제 4 트랜지스터(Q4)의 베이스단과 접지 사이에 연결된 제 2 포지스터(PH2), 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 이미터단에 연결된 제 3 더미스터(TH3), 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 콜렉터단에 연결된 제 4 더미스터(TH4)로 구성되어 있다.
제 1 실시예와 마찬가지로, 상기 제 2 포지스터(PH2)는 PTC 저항체이고, 더미스터(TH3,TH4)는 NTC 저항체이다.
전원 온시 발생되는 돌입 전류는 저항(R21,R22)을 통해 제 3 트랜지스터( Q3)의 베이스단에 인가되어 상기 제 3 트랜지스터(Q3)가 턴온된다. 그리고 제 4 트랜지스터(Q4)는 베이스단에 저항(R21,R22)과 제 2 포지스터(PH2)에 의해 낮은 전압이 인가되어 턴오프된다. 이에 따라 턴온된 상기 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 돌입 전류가 흘러 제 3 더미스터(TH3)에 의해 돌입 전류가 방지된다.
잠시 후 상기 제 2 포지스터(PH2)의 저항값이 증가하면, 제 3 트랜지스터(Q3)의 베이스단과 제 4 트랜지스터(Q4)의 베이스단에 저항(R21,R22)과 제 2 포지스터(PH2)에 의한 낮은 전압이 인가되므로 제 3 트랜지스터(Q3)는 턴오프되고 제 4 트랜지스터(Q4)는 턴온된다. 이에 따라 제 4 더미스터(TH4)에 의해 돌입 전류가 방지된다. 이때 제 3 더미스터(TH3)는 본래의 저항값으로 커져 다음 전원 온/오프시의 돌입 전류를 방지할 준비가 이루어진다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 회로는 PTC 저항체인 포지스터와 NTC 저항체인 더미스터를 이용하여 전원 온시 발생하는 돌입 전류로부터 회로를 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 브리지 다이오드(10)를 통해 교류 전원을 정류시켜 변압기의 1차측에 공급하는 모니터의 스위칭 전원 회로에 있어서,
    이미터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결된 제 1 트랜지스터(Q1);
    콜렉터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결되고 베이스단에 저항(R11,R12)이 연결되어 있는 제 2 트랜지스터(Q2);
    상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 베이스단과 브리지 다이오드(10) 사이에 연결된 제 1 포지스터(PH1);
    상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터단에 연결된 제 1 더미스터(TH1); 및
    상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 이미터단에 연결된 제 2 더미스터(TH2)로 구성되어,
    초기전원 온시 턴온된 제 2 트랜지스터(Q2)를 통해 돌입 전류가 제 2 더미스터(TH2)로 흘러 방지되고 일정 시간이 지나 제 1 포지스터(PH1)의 저항값이 증가하면 제 2 트랜지스터(Q2)는 턴오프되고 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온되어 제 1 더미스터(TH1)에 의해 돌입 전류가 방지되는 스위칭 전원 회로의 돌입전류 방지회로.
  2. 브리지 다이오드(10)를 통해 교류 전원을 정류시켜 변압기의 1차측에 공급하는 모니터의 스위칭 전원 회로에 있어서,
    콜렉터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결되고 베이스단에 저항(R21,R22)이 연결된 제 3 트랜지스터(Q3);
    이미터단이 상기 브리지 다이오드(10)와 연결된 제 4 트랜지스터(Q4);
    상기 제 4 트랜지스터(Q4)의 베이스단과 접지 사이에 연결된 제 2 포지스터(PH2);
    상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 이미터단에 연결된 제 3 더미스터(TH3); 및
    상기 제 4 트랜지스터(Q4)의 콜렉터단에 연결된 제 4 더미스터(TH4)로 구성되어,
    초기 전원 온시 턴온된 제 3 트랜지스터(Q3)를 통해 돌입 전류가 제 3 더미스터(TH3)로 흘러 방지되고 일정 시간이 지나 제 2 포지스터(PH2)의 저항값이 증가하면 제 3 트랜지스터(Q3)는 턴오프되고 제 4 트랜지스터(Q4)가 턴온되어 제 4 더미스터(TH4)에 의해 돌입 전류가 방지되는 스위칭 전원 회로의 돌입전류 방지회로.
KR2019970017165U 1997-06-30 1997-06-30 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로 KR200159452Y1 (ko)

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KR2019970017165U KR200159452Y1 (ko) 1997-06-30 1997-06-30 스위칭 전원 회로의 돌입 전류 방지 회로

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