KR20020037892A - A buck conveerter with oevr voltage protection circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강압형 전력변환장치에서 메인스위치고장시 부하를 보호하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 강압형 전력변환장치에서 메인스위치가 단락으로 고장이 발생하는 경우, 입력전압이 출력단으로 직접 출력되는 것을 방지하기 위하여 출력과전압감지회로의 신호에 의해 입력차단수단을 동작하여 입력전압을 차단함으로서, 강압형 전력변환장치의 입력단과 출력단을 분리하여 출력단에 연결된 부하시스템을 보호하는 출력과전압보호장치를 구비한 강압형 전력변환장치이다.The present invention is to protect the load in the case of the main switch failure in the step-down power converter, more specifically, when the main switch short circuit in the step-down power converter, the input voltage is output directly to the output terminal In order to prevent the input voltage by operating the input blocking means by the signal of the output overvoltage sensing circuit, the output overvoltage protection device is provided to separate the input terminal and output terminal of the step-down type power converter and protect the load system connected to the output terminal. It is a step-down power converter.
일반적으로, 종래의 강압형 전력변환장치는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 입력전압이 메인스위치를 통과한 후 출력필터인덕터와 출력필터캐패시터로 구성된 저역통과 필터에서 여과되어 출력된다. 상기의 메인스위치를 기계적인 스위치로 사용하여 스위치를 온, 또는 오프하는 것은 실질적으로 비효율적이므로, 도 2 와 같이 반도체 스위치를 사용하여 구성하게 된다. 이때 출력전압은 상기 메인스위치가 PWM (Pulse Width Modulation) 제어회로의 제어에 의해 온 (on) 또는 오프 (off) 되는 시간의 비율에 의해 제어되고 이를 시비율이라 한다. 수학식 1 은 시비율을 정의하는 식이다.In general, the conventional step-down power converter, as shown in Figure 1, after the input voltage passes through the main switch is filtered out of the low pass filter composed of the output filter inductor and the output filter capacitor. Using the main switch as a mechanical switch to turn the switch on or off is substantially inefficient, so that the semiconductor switch is configured as shown in FIG. 2. At this time, the output voltage is controlled by the ratio of the time that the main switch is turned on (on) or off (off) by the control of the PWM (Pulse Width Modulation) control circuit, this is referred to as the ratio. Equation 1 defines an application ratio.
시비율은 한 주기동안 상기 메인스위치가 온되는 시간의 비율로서, 기호로는 D 로 표시된다.The rate of application is the ratio of the time that the main switch is turned on for one period, denoted by the symbol D.
강압형 전력변환장치에서 출력전압은 시비율에 의해 제어되며, 그 값은 수학식 2 와 같이 입력전압과 시비율의 적이 된다.In the step-down power converter, the output voltage is controlled by the ratio, and the value becomes an enemy of the input voltage and the ratio as shown in Equation 2.
그런데 강압형 전력변환장치에서 상기 출력필터인덕터가 포화되지 않도록 하기 위하여 시비율은 항상 1 보다 작아야 하므로, 시비율은 수학식 3 과 같은 범위를 가져야 한다.However, in the step-down power converter, in order to prevent the output filter inductor from saturation, the rate of fertilization must always be smaller than 1, so that the rate of ferrite must have a range as shown in Equation 3.
도 2 와 같은 강압형 전력변환장치에서 프리휠링 다이오드의 도통손실이 발생하며, 이러한 손실을 줄이기 위하여 상기 프리휠링다이오드를 동기정류기로 대치할 수 있다. 도 3 은 동기정류기 방식 강압형 전력변환 장치의 도면을 나타낸다. 그런데, 도 3 의 동기정류기 방식 강압형 전력변환장치는 동기정류기의 바디다이오드 (Body Diode) 의 역회복시간에 의한 손실이 발생하므로 이를 개선하기 위해 상기 동기정류기와 상기 프리휠링다이오드를 병렬로 접속할 수 있으며 도 4 는 개선된 동기정류기방식 강압형 전력변환장치를 도시한다.In the step-down type power converter as shown in FIG. 2, a conduction loss of the freewheeling diode occurs, and the freewheeling diode may be replaced by a synchronous rectifier to reduce the loss. 3 shows a diagram of a synchronous rectifier type step-down power conversion device. However, in the synchronous rectifier type step-down power converter of FIG. 3, since the loss occurs due to the reverse recovery time of the body diode of the synchronous rectifier, the synchronous rectifier and the freewheeling diode may be connected in parallel. 4 shows an improved synchronous rectifier type step-down power converter.
그런데 일반적으로 반도체스위치를 온상태에서 오프상태로 또는 오프상태에서 온상태로 전환시에는 급격한 전류 방향 변화로 인해 과도한 전류가 인가된다. 따라서, PWM 제어회로에 의하여 메인스위치를 온, 또는 오프를 할 경우에 이러한 과전류가 메인스위치에 인가시 반도체스위치의 접합면이 손상되어 단락형태로 1 차적인 고장이 발생하고 고장으로 인해 지속적으로 과전류가 흐르면 이에 의한 열로 내부의 접합면이 용단되어 2 차적으로 개방되기도 한다. 하지만 반도체 스위치가 과전류에 의해 반도체 스위치의 내부의 접합면이 용단되기까지는 많은 시간이 걸리며 이미 많은 주위회로가 파손된 후에 나타나는 결과이다.In general, however, when the semiconductor switch is switched from the on state to the off state or from the off state to the on state, excessive current is applied due to a sudden change in the current direction. Therefore, when the main switch is turned on or off by the PWM control circuit, when this overcurrent is applied to the main switch, the junction surface of the semiconductor switch is damaged and a primary failure occurs in the form of a short circuit. As a result, the inner surface of the joint is melted by the heat, thereby opening it secondarily. However, it takes a long time for the semiconductor switch to melt the junction surface inside the semiconductor switch due to overcurrent, and this is the result after many peripheral circuits are broken.
도 1, 도 2, 도 3, 도 4 에 도시된 메인스위치가 단락으로 고장이 발생하는 경우는 PWM 제어회로에 의해 상기 메인스위치가 제어되지 않고 제어신호와 무관하게 상기 메인스위치가 항상 도통되므로 시비율이 1 이 되는 결과가 되어 단락으로 인한 고장시 입력전압이 직접 출력으로 연결되는 문제점을 안고 있다. 이러한 경우 강압형 전력변환장치 후단에서 전원을 공급받는 부하시스템은 과전압이 인가되어 파손되게 된다. 이러한 상기 메인스위치 단락으로 인한 고장의 경우는 상기PWM 제어회로에서 상기 메인스위치를 제어할 수 없으므로 고장에 대한 대처 방안없이 부하시스템의 파손으로 연결되는 문제점이 발생되었다.When the main switch shown in Figs. 1, 2, 3, and 4 fails due to a short circuit, the main switch is not controlled by the PWM control circuit and the main switch is always connected regardless of the control signal. As a result, the rate becomes 1, and there is a problem that an input voltage is directly connected to an output when a short circuit occurs. In this case, the load system supplied with power at the rear of the step-down power converter is damaged due to overvoltage. In the case of a failure due to the short circuit of the main switch, the main control cannot be controlled by the PWM control circuit, resulting in a problem that leads to breakage of the load system without coping with the failure.
따라서, 본 발명의 목적은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 상기 메인스위치에 과전류의 인가로 인하여 상기 메인스위치의 반도체소자의 접합면이 단락으로 고장날 경우, 입력전압이 직접 출력단으로 출력되어 강압형 전력변환장치 후단에서 전원을 공급받는 부하 시스템에 과전압이 인가되어 부하시스템이 파손되는 것을 방지하지 위하여 출력과전압보호회로 또는 PWM 제어회로의 펄스에 의해 상기 메인스위치의 고장으로 인한 출력과전압을 감지하여 일련의 보호동작을 구현함으로서 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하여 강압형 전력 변환장치 후단에서 전원을 공급받는 부하 시스템을 보호하는 데에 있다.Therefore, an object of the present invention was created to solve the problems of the prior art, and when the junction surface of the semiconductor element of the main switch is short-circuited due to the application of overcurrent to the main switch, the input voltage is directly In order to prevent the load system from being damaged due to overvoltage being applied to the load system that is supplied to the output stage and supplied with power from the rear of the step-down power converter, due to the failure of the main switch by the pulse of the output overvoltage protection circuit or the PWM control circuit. By sensing output overvoltage and implementing a series of protection operations, the input and output of the step-down power converter are separated to protect the load system powered from the rear of the step-down power converter.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치는, 메인스위치에 의해 입력전압을 일정한 시비율의 출력전압으로 변환하여 부하시스템에 공급하는 강압형 전력변환장치의 메인스위치의 단락으로 인한 상기 부하시스템에 가해지는 과전압을 차단하여 상기 부하시스템을 보호하는 강압형 전력변환장치에 있어서,In order to achieve the above object, a step-down type power conversion device including an output overvoltage protection circuit according to the present invention includes a step-down type power conversion converting an input voltage into an output voltage having a constant ratio by a main switch and supplying it to a load system. A step-down type power converter which protects the load system by blocking an overvoltage applied to the load system due to a short circuit of the main switch of the device.
상기 전력변환장치의 상기 메인스위치의 단락으로 인한 출력과전압을 검출하는 출력과전압보호회로; 및An output overvoltage protection circuit for detecting an output overvoltage due to a short circuit of the main switch of the power converter; And
상기 출력과전압보호회로를 구비한 전력변환장치의 출력신호를 제어신호로하고, 상기 전력변환장치의 입력측에 구비되어 입력전압을 차단하는 입력차단장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.And an input cut-off device configured to be an output signal of the power converter including the output overvoltage protection circuit as a control signal, and provided at an input side of the power converter to cut off an input voltage.
도 1 은 종래기술의 강압형 전력변환장치의 기본 회로도이다.1 is a basic circuit diagram of a step-down power converter of the prior art.
도 2 는 종래기술의 강압형 전력변환장치의 메인스위치가 반도체소자로 구성된 회로의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a circuit in which a main switch of a step-down power converter of the related art is composed of semiconductor elements.
도 3 은 종래기술의 강압형 전력변환장치의 프리휠링다이오드를 대체하여 동기 정류기를 구성한 회로의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a circuit in which a synchronous rectifier is configured in place of the freewheeling diode of the step-down power converter of the prior art.
도 4 는 종래기술의 강압형 전력변환장치의 동기정류기 바디아이오드의 역회복시간에 의한 손실을 개선하기 위하여 동기정류기와 프리휠링다이오드를 병렬로 접속한 회로의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a circuit in which a synchronous rectifier and a freewheeling diode are connected in parallel in order to improve the loss caused by the reverse recovery time of the synchronous rectifier body diode of the step-down power converter of the prior art.
도 5 는 본 발명 과전압보호회로가 구비된 강압형 전력변환장치의 이해를 돕기위해 작성된 블럭다이어그램이다.Figure 5 is a block diagram created to help understand the step-down power conversion device with an overvoltage protection circuit of the present invention.
도 6 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서, 상기 출력전압감지회로가 비교기를 구비하고 입력차단장치로 반도체소자를 구비한 회로의 회로도이다.FIG. 6 is a circuit diagram of a circuit including a comparator and a semiconductor device as an input blocking device in a step-down type power converter having an output overvoltage protection circuit as an embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 일실시예로서, 강압형 전력변환장치의 입력차단장치로반도체릴레이와 입력차단퓨즈를 구비한 회로의 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram of a circuit having a semiconductor relay and an input cutoff fuse as an input cutoff device of a step-down type power converter according to an embodiment of the present invention.
도 8 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서, 상기 출력전압보호회로가 제너다이오드를 구비하고 입력차단장치로 입력차단퓨즈를 구비한 회로의 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram of a circuit including a zener diode in a step-down type power converter having an output overvoltage protection circuit and an input blocking fuse as an input blocking device. .
도 9, 도 10 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서, 상기 출력전압검출회로가 타이머를 구비하고 입력차단장치로는 반도체스위치 또는 반도체릴레이와 입력차단퓨즈를 구비한 회로의 회로도이다.9 and 10 illustrate an embodiment of the present invention, in a step-down type power conversion apparatus including an output overvoltage protection circuit, wherein the output voltage detection circuit includes a timer and an input cutoff device includes a semiconductor switch or a semiconductor relay and an input. A circuit diagram of a circuit provided with a cutoff fuse.
도 11 은 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치의 타이머회로의 동작을 나타내는 타이밍챠트이다.Fig. 11 is a timing chart showing the operation of the timer circuit of the step-down power conversion device including the output overvoltage protection circuit.
도 12, 도 13 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서, 상기 출력전압검출수단을 카운터로하고 입력차단장치를 반도체스위치 또는 반도체릴레이와 입력차단퓨즈를 구비한 회로의 회로도이다.12 and 13 illustrate an embodiment of the present invention, in a step-down type power converter including an output overvoltage protection circuit, wherein the output voltage detection unit is used as a counter, and the input blocking device is a semiconductor switch or a semiconductor relay and an input blocking fuse. It is a circuit diagram of a circuit provided with.
도 14 는 강압형 전력변환장치의 카운터회로의 동작을 나타내는 타이밍챠트이다.14 is a timing chart showing the operation of the counter circuit of the step-down power converter.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
Q1: 메인 스위치 Q2: 동기정류기Q1: Main Switch Q2: Synchronous Rectifier
Q3: 입력차단용 반도체 스위치 D1: 프리휠링다이오드Q3: semiconductor switch D1: freewheeling diode
L1: 출력필터인덕터 C1: 출력필터캐패시터L1: output filter inductor C1: output filter capacitor
F1: 입력차단퓨즈 SCR1: 입력단락용 반도체릴레이F1: Input Cut Fuse SCR1: Input Short Circuit Relay
101: 출력과전압감지회로 201: PWM 제어회로101: output overvoltage detection circuit 201: PWM control circuit
301: 메인스위치 단락감지용 타이머회로301: timer circuit for main switch short circuit detection
401: 메인스위치 단락감지용 카운터회로401: main circuit short circuit detection circuit
CP1: 비교기 Vr: 기준전압CP1: comparator Vr: reference voltage
ZD1: 출력과전압감지용 제너다이오드ZD1: Zener Diode for Output Overvoltage Detection
본 발명은 첨부한 도면을 참조하면서, 종래의 기술과 비교하여, 하기의 설명으로부터 좀더 명확하게 이해될 것이다.The present invention will be more clearly understood from the following description, in comparison with the prior art, with reference to the accompanying drawings.
도 5 는 본 발명 과전압보호회로가 구비된 전력변환장치의 이해를 돕기 위해 작성된 블록다이어그램이다. 도 5 를 참조하면, 본 발명은 입력전압을 일정한 시비율로 변환하여 출력하는 전력변환장치 (10) 에 연결되어 있는 부하시스템을 보호하기 위하여 상기 전력변환장치의 출력전압을 감지하여 부궤환하는 출력전압감지회로 (20) 와 출력전압이 일정한 값을 넘으면 입력전압을 차단하는 입력차단장치 (30) 를 구성된 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치이다.FIG. 5 is a block diagram of a power conversion device provided with the overvoltage protection circuit of the present invention. Referring to FIG. 5, the present invention detects and negatively returns an output voltage of the power converter in order to protect a load system connected to a power converter 10 that converts an input voltage to a constant ratio and outputs the same. A step-down type power converter having an output overvoltage protection circuit comprising a voltage sensing circuit 20 and an input shut-off device 30 which cuts off an input voltage when the output voltage exceeds a predetermined value.
도 6 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치의 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 6 을 참조하여 회로동작을 설명하면, 입력전압을 온, 또는 오프하는 메인스위치 (Q1), 코일 (L1) 과 콘덴서 (C1) 로 구성된 저역통과 필터 및 프리휠링다이오드 (D1)로 구성된 강압형 전력변환장치에서, 비교기 (CP1) 를 구성부분으로 하는 출력과전압감지회로 (101), 그리고, 과전압을 차단하는 입력차단용 반도체스위치 (Q3) 로 구성된 출력과전압보호회로를 구성되어 있다.FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of a circuit of a step-down power converter having an output overvoltage protection circuit as an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 6, the circuit operation will be described. A step-down type composed of a main switch Q1 for turning on or off an input voltage, a low pass filter composed of a coil L1 and a capacitor C1, and a freewheeling diode D1. In the power converter, an output overvoltage protection circuit composed of an output overvoltage detection circuit 101 having a comparator CP1 as a component and an input interrupting semiconductor switch Q3 for blocking overvoltage is configured.
상기와 같이 구성된 본 발명 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치는, 과전류로 인하여 입력단에 구비된 상기의 본 발명에 메인스위치 (Q1) 의 단락이 발생할 경우, 과전압이 입력되면 출력단의 전압 (Vout) 과 출력전압감지회로의 비교기 (CP1) 의 기준전압 (Vr) 을 비교하여 상기의 출력단의 전압 (Vout) 이 기준전압 (Vr) 보다 높으면 입력차단용 반도체스위치 (Q3) 를 차단하게 함으로써, 출력단과 연결되어있는 부하시스템을 보호할 수 있게 된다.In the step-down type power converter having the output overvoltage protection circuit of the present invention configured as described above, when the short circuit of the main switch Q1 occurs in the present invention provided at the input terminal due to the overcurrent, when the overvoltage is input, the voltage at the output terminal (Vout) and the reference voltage (Vr) of the comparator (CP1) of the output voltage detection circuit is compared and if the voltage (Vout) of the output terminal is higher than the reference voltage (Vr) to cut off the input blocking semiconductor switch (Q3) Therefore, the load system connected to the output stage can be protected.
도 7 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치의 회로에서 강압형 전력변환장치에 입력되는 입력전압을 차단하는 상기 출력과전압보호회로의 구성부분인 입력차단용 반도체스위치를 대신하여 반도체릴레이와 입력차단퓨즈를 구비하고, 상기 출력과전압보호회로의 구성부분인 출력감지회로의 비교기를 강압형 전력변환장치의 출력단에 반도체릴레이를 연결하며, 또한 입력단과 강압형 전력변환장치사이에 입력차단퓨즈를 연결하여 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하는 본 발명의 또다른 실시예의 회로도이다. 도 7 을 참조하여 회로의 동작을 설명하면, 상기의 출력전압 (Vout) 과 상기 기준전압 (Vr) 을 비교하여 상기 기준전압 (Vr) 보다 상기 출력전압 (Vout) 이 높은 과전압이 출력단으로 출력되면, 상기 출력전압감지회로의 비교기 (CP1) 의 신호에 의해 입력단락용 반도체릴레이 (SCR1) 를 도통시킴으로써, 순간적으로 많은 전류가 흐르도록 하여 강압형 전력변환장치를 연결하는 입력차단퓨즈 (F1) 를 용단시켜 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하게 된다.7 is an embodiment of the present invention, in the circuit of the step-down power converter having an output over-voltage protection circuit, the input cut-off which is a component of the output over-voltage protection circuit for blocking the input voltage input to the step-down power converter A semiconductor relay and an input interrupting fuse are provided in place of the semiconductor switch, and a comparator of an output sensing circuit, which is a component of the output overvoltage protection circuit, is connected to the output terminal of the step-down power converter, and the input terminal and the step-down type A circuit diagram of another embodiment of the present invention for separating an input and an output of a step-down power converter by connecting an input blocking fuse between the power converters. Referring to FIG. 7, when the output voltage Vout is compared with the reference voltage Vr, an overvoltage having a higher output voltage Vout than the reference voltage Vr is output to the output terminal. By inputting the input short-circuit semiconductor relay SCR1 by the signal of the comparator CP1 of the output voltage sensing circuit, an input cut-off fuse F1 for connecting a step-down power converter by allowing a large amount of current to flow instantaneously. Melting is performed to separate the input and output of the step-down power converter.
도 8 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서 상기의 출력과전압보호회로의 구성부분인 출력과전압감지회로의 비교기를 제너다이오드로 대체하여 출력단과 연결하고 입력단과 본 발명 강압형 전력변환장치사이의 입력전압을 차단하는 차단장치로 입력차단퓨즈를 연결하여 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하는 회로도이다. 도 8 을 참조하여 회로의 동작을 설명하면, 출력과전압감지용제너다이오드 (ZD1) 에서 출력전압 (Vout) 을 감지하여 출력전압 (Vout) 이 상기 제너다이오드 (ZD1) 동작전압이상으로 상승하면 상기 제너다이오드 (ZD1) 의 단락전류로 입력차단퓨즈 (F1) 를 용단하여 강압형 전력변환장치 (100) 의 입력과 출력을 분리한다. 이때 상기 제너다이오드 (ZD1) 대신 과도전압억제기 (Transient Voltage Suppressor) 를 사용할 수 있다.8 is an embodiment of the present invention, in a step-down type power converter having an output overvoltage protection circuit, a comparator of an output overvoltage detection circuit, which is a component of the output overvoltage protection circuit, is replaced with a zener diode and connected to an output terminal. It is a circuit diagram that separates the input and the output of the step-down power converter by connecting an input cut-off fuse as a blocking device for blocking the input voltage between the input terminal and the step-down power converter of the present invention. Referring to FIG. 8, when the output voltage Vout is detected by the output overvoltage detection zener diode ZD1 and the output voltage Vout rises above the zener diode ZD1 operating voltage, the zener The input cut-off fuse F1 is blown by the short circuit current of the diode ZD1 to separate the input and output of the step-down power converter 100. In this case, a transient voltage suppressor may be used instead of the zener diode ZD1.
도 9 는 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서 상기 출력과전압보호회로의 구성부분인 상기 출력과전압감지회로에 메인스위치 단락감지용 타이머를 이용하여 회로를 구성한 회로도이다. 도 9 를 참조하여 회로의 동작을 설명하면, 상기 메인스위치 (Q1) 가 단락되면 펄스 단자에 지속적으로 입력전압 (Vin) 이 인가되게 된다. 상기 메인스위치 단락감지용 타이머회로 (301) 는 펄스단자의 전압을 감시하여 PWM 제어회로 (Pulse Width Modulation)(201) 신호의 한 주기 이상의 시간동안 전압이 인가되면 시비율의 값이 1 의 값을 갖게 되므로, 상기와 같이 시비율의 값이 1 의 값을 갖게되면 고장으로인식하여 상기 단락감지용 타이머 회로 (301) 에서 상기의 입력차단용 반도체스위치 (Q3) 를 개방하여 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리한다.FIG. 9 is a circuit diagram of the output overvoltage detection circuit, which is a component of the output overvoltage protection circuit, in a step-down type power converter having an output overvoltage protection circuit using a main switch short circuit detection timer. This is a configured circuit diagram. Referring to FIG. 9, when the main switch Q1 is shorted, the input voltage Vin is continuously applied to the pulse terminal. The main switch short-circuit detection timer circuit 301 monitors the voltage of the pulse terminal, and when the voltage is applied for more than one period of the pulse width modulation (PULSE WID) signal, the value of the ratio is set to 1. Therefore, if the ratio of the ratio is 1 as described above, it is recognized as a failure and the short circuit detection timer circuit 301 opens the input interrupting semiconductor switch Q3 to perform the step-down type power converter. Separate input and output.
도 10 은 본 발명의 일실시예로서, 출력과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치에서 상기 도 9 의 회로에서 출력과전압보호회로의 구성부분인 입력차단수단을 반도체릴레이와 입력차단퓨즈로 구성한 회로도이다. 도 10 을 참조하여 회로의 동작을 설명하면, 상기 메인스위치 (Q1) 가 단락되면 펄스단자에 지속적으로 입력전압 (Vin) 이 인가되게 된다. 상기 메인스위치 단락감지용 타이머회로 (301) 는 상기 펄스단자의 전압을 감시하여 PWM 제어회로 (201) 신호의 한 주기 이상의 시간동안 전압이 인가되면 상기의 시비율이 1의 값을 갖게되고, 상기 시비율이 1 의 값을 갖게되면, 고장으로 인식하여 상기 입력단락용 반도체릴레이 (SCR1) 를 도통시켜 입력차단퓨즈 (F1) 를 이용하여 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리한다.10 is an embodiment of the present invention, in a step-down type power converter having an output overvoltage protection circuit, in which the input blocking means, which is a component of the output overvoltage protection circuit in the circuit of FIG. 9, includes a semiconductor relay and an input blocking fuse. It is a circuit diagram. Referring to FIG. 10, when the main switch Q1 is shorted, the input voltage Vin is continuously applied to the pulse terminal. The main switch short-circuit detection timer circuit 301 monitors the voltage of the pulse terminal, and when the voltage is applied for more than one period of the signal of the PWM control circuit 201, the ratio is set to 1. When the ratio is 1, the fault is recognized as a fault and the semiconductor relay SCR1 is turned on to separate the input and output of the step-down power converter using the input cut-off fuse F1.
도 11 은 본 발명 강압형 전력변환장치의 상기 도 9, 또는 도 10 의 메인스위치 단락 감지용타이머회로의 동작을 나타내는 타이밍챠트이다. 도 11 을 참조하여 타이밍챠트를 설명하면, 타이머 회로 (301) 의 주기를 PWM 제어회로 (201) 의 한주기보다 길게 설정함으로써, PWM 제어회로 (201) 의 제어에 의한 펄스단자의 전압의 주기가 타이머회로 (301) 의 주기보다 길게 되면 시비율 1 이 되므로, 고장으로 인식하여 상기의 입력차단수단을 개방시켜 강압형 전력변환장치의 입력과출력을 분리하여 상기 강압형 전력변환장치 와 연결되어있는 부하시스템을 보호한다.FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the main switch short circuit detecting timer circuit of FIG. 9 or FIG. 10 of the step-down power converter of the present invention. Referring to Fig. 11, the timing chart is set so that the period of the timer circuit 301 is set longer than one period of the PWM control circuit 201, so that the period of the voltage of the pulse terminal under the control of the PWM control circuit 201 is increased. If it is longer than the period of the timer circuit 301, the ratio is 1, so it is recognized as a failure, and the input blocking means is opened to separate the input and output of the step-down power converter and connected with the step-down power converter. Protect the load system.
도 12 는 본 발명 강압형 전력변환장치에서 상기의 과전압검출회로를 메인스위치와 연결된 PWM 제어회로와 연결하여 클럭과 펄스단자의 전압을 감시하는 카운터회로를 이용하여 회로를 구성한 회로도이다. 도 12 는 펄스단자, 메인스위치 (Q1) 와 연결되어있는 PWM 제어회로 (201) 와 입력차단용반도체 스위치 (Q3) 를 카운터회로 (401) 와 연결을 하는 회로 구성을 가지며, 출력단에 과전압이 인가될때, 상기 카운터회로로부터 제어신호가 발생되고, 이러한 제어신호에 의해 상기 카운터회로 (401) 와 연결되어있는 입력차단용 반도체스위치 (Q3) 를 차단하여 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하여 상기 강압형 전력변환장치와 연결되어있는 부하시스템을 보호한다.FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a circuit using a counter circuit for monitoring the voltage of a clock and a pulse terminal by connecting the overvoltage detection circuit to a PWM control circuit connected to a main switch in the step-down type power converter according to the present invention. 12 has a circuit configuration in which a pulse terminal, a PWM control circuit 201 connected to the main switch Q1, and an input interrupting semiconductor switch Q3 are connected to the counter circuit 401, and an overvoltage is applied to the output terminal. When the control signal is generated from the counter circuit, the input interruption semiconductor switch Q3 connected to the counter circuit 401 is disconnected by the control signal to separate the input and output of the step-down power converter. Protect the load system connected to the step-down power converter.
도 13 는 본 발명의 일실시예로서, 강압형 전력변환장치에서 상기 도 12 의 회로에서 상기 카운터회로와 연결되어 있는 입력차단용 반도체스위치를 반도체릴레이와 입력차단퓨즈로 대체한 본 발명의 일실시예를 도시한다. 도 13 을 참조하여 회로의 동작을 설명하면, 상기 카운터회로 (401) 의 신호에 의해 반도체릴레이 (SCR1) 가 도통이 되면 입력단과 연결이 되어 있는 입력차단퓨즈 (F1) 를 융단하여 강압형 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하여 상기 강압형 전력변환장치와 연결되어있는 부하시스템을 보호한다.FIG. 13 illustrates an embodiment of the present invention in which a semiconductor switch for input blocking connected to the counter circuit in the circuit of FIG. 12 is replaced by a semiconductor relay and an input blocking fuse in a step-down type power converter. An example is shown. Referring to FIG. 13, when the semiconductor relay SCR1 is turned on by the signal of the counter circuit 401, the step-down power conversion is performed by melting the input cut-off fuse F1 connected to the input terminal. The input and output of the device are separated to protect the load system connected to the step-down power converter.
도 14 는 본 발명 과전압보호회로가 구비된 강압형 전력보호장치의 상기 도 12, 또는 도 13 의 상기 카운터의 동작을 나타내는 타이밍챠트이다. 도 14 를 참조하여 설명하면, 상기 메인스위치 단락감지용 카운터회로 (401) 는 상기 PWM 제어회로 (201)의 클럭과 펄스 단자의 전압을 감시한다. 상기 메인스위치 단락감지용 카운터회로 (401) 는 상기 PWM 제어회로 (201) 의 클럭을 카운트하고, 펄스단자의 전압이 0V 가 되면 상기 카운터 (401) 를 초기화한다. 상기 메인스위치 (Q1) 가 단락되면 펄스단자에 지속적으로 입력전압 (Vin) 이 인가되므로 상기 메인스위치 단락감지용 카운터회로 (401) 는 초기화되지 않는다. 상기 메인스위치 단락감지용 카운터회로 (401) 가 상기 PWM 제어회로 (201) 의 클럭을 2 이상 카운트하면 시비율이 1 이 되므로 고장으로 인식을 하여 강압 전력변환장치의 입력과 출력을 분리하여 상기 강압형 전력변환장치에 연결되있는 부하시스템을 보호한다.Fig. 14 is a timing chart showing the operation of the counter of Fig. 12 or 13 of the step-down type power protection device provided with the overvoltage protection circuit of the present invention. Referring to FIG. 14, the main switch short circuit detection counter circuit 401 monitors the voltage of the clock and pulse terminals of the PWM control circuit 201. The main switch short circuit detection counter circuit 401 counts the clock of the PWM control circuit 201 and initializes the counter 401 when the voltage of the pulse terminal reaches 0V. When the main switch Q1 is shorted, the input voltage Vin is continuously applied to the pulse terminal, so that the main switch short detection counter circuit 401 is not initialized. When the main switch short-circuit detection counter circuit 401 counts the clock of the PWM control circuit 201 or more, the ratio becomes 1, so it is recognized as a failure and separates the input and output of the step-down power converter to separate the step-down. Protect the load system connected to the power converter.
본 발명 강압형 전력변환장치의 입력차단수단으로 사용되는 입력차단용 반도체스위치 또는 반도체릴레이는 싸이리스터 (Thyristor), 바이폴라졍션트랜지스터 (BJT), 전계효과트랜지스터 (FET), 게이트절연양접합트랜지스터 (IGBT) 를 사용하여 본 발명 강압형 전력변환장치의 입력차단용스위치 또는 반도체릴레이로 사용하여 본 발명을 실시할 수 있다.The input interruption semiconductor switch or semiconductor relay used as the input interruption means of the step-down power converter of the present invention is a thyristor, a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), a gate insulated bipolar transistor (IGBT) The present invention can be implemented by using a switch or a semiconductor relay of the step-down power converter of the present invention.
본 발명에 따른 과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치는 메인스위치단락으로 인한 고장의 경우, 본 발명의 출력단의 전압을 부궤환을 하여 입력전압을 차단하여 본 발명과 연결되어있는 부하시스템의 입력과 출력을 신속히 분리함으로서, 과전압보호회로를 구비한 강압형 전력변환장치와 연결되어있는 상기의 부하시스템의 고장을 방지하는 효과가 있다.The step-down type power conversion device having an overvoltage protection circuit according to the present invention, in the case of a failure due to a main switch short circuit, performs a negative feedback of the voltage at the output terminal of the present invention to cut off the input voltage and thus the load system connected to the present invention. By quickly separating the input and the output, there is an effect of preventing the failure of the load system connected to the step-down power converter with an overvoltage protection circuit.
본 발명의 바람직한 실시례가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 오로지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해 되어져야 한다.While the preferred embodiments of the present invention have been described using specific terms, such descriptions are for illustrative purposes only, and it is understood that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the following claims. Should be done.
Claims (6)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000067833A KR20020037892A (en) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | A buck conveerter with oevr voltage protection circuit |
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| KR1020000067833A KR20020037892A (en) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | A buck conveerter with oevr voltage protection circuit |
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| KR20020037892A true KR20020037892A (en) | 2002-05-23 |
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ID=37479896
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| KR1020000067833A KR20020037892A (en) | 2000-11-15 | 2000-11-15 | A buck conveerter with oevr voltage protection circuit |
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| KR (1) | KR20020037892A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102192729B1 (en) * | 2019-11-21 | 2020-12-17 | 한국항공우주연구원 | DC power supply having load protection and method for controlling the DC power supply |
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2000
- 2000-11-15 KR KR1020000067833A patent/KR20020037892A/en not_active Application Discontinuation
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