KR20030012346A

KR20030012346A - 스위칭방식 전원의 출력 정전압 체크장치

Info

Publication number: KR20030012346A
Application number: KR1020010046338A
Authority: KR
Inventors: 안철환
Original assignee: 엘지산전 주식회사
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-12

Abstract

일반적으로 널리 사용되는 스위칭 방식의 전원공급장치는 입력전압의 변화에 대하여 안정된 출력 전압을 얻을 수 있다. 스위칭 방식의 전원 공급장치는 반도체 소자의 스위칭 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써 종래의 안정화 전원에 비하여 고효율, 소형 및 경량화에 큰 장점을 갖는 안정화 전원이라고 할 수 있다. 그러나, 스위칭 방식의 전원은 고효율이며 가벼운 것이 장점이지만, 일단 평활회로를 거쳐 정류를 한 전압을 고주파의 교류로 변환한 다음 스위칭 동작을 거쳐 다시 직류로 만드는 관계로 노이즈가 어느 정도 발생할 수 있다. 스위칭 방식의 안정적인 출력의 감시가 요구되어진다. 따라서, 스위칭 방식 전원의 출력을 체크하는 장치가 필요하다. 이에, 본 발명은 스위칭 방식 전원 공급장치의 출력단으로부터 인가된 출력 전압과 다른 레퍼런스 전압으로 입력된 비교기를 사용한 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치에 관한 것이다.

Description

스위칭방식 전원의 출력 정전압 체크장치{standard voltage check equipment of sources of electricity of switching process}

본 발명은 스위칭 방식의 전원공급장치에 관한 것으로서, 스위칭 방식 전원을 사용하는 제품에 요구되는 출력의 정전압공급 여부를 감시하여, 이를 전력원으로 공급받는 IC와 트랜지스터류의 소자에 안정적인 직류 전원 제공 유무를 감시하는 장치다.

모든 전자기기를 작동시키기 위해서는 IC나 트랜지스터와 같은 스위칭 소자들의 안정적인 동작을 위한 직류전원의 올바른 정전압 공급장치가 필요하다. 이러한 요구에 따라 일반적으로 널리 사용되는 스위칭 방식의 전원공급장치는 입력전압의 변화에 대하여 안정된 출력 전압을 얻을 수 있다. 스위칭 방식의 전원 공급장치는 반도체 소자의 스위칭 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써 종래의 안정화 전원에 비하여 고효율, 소형 및 경량화에 큰 장점을 갖는 안정화 전원이라고 할 수 있다.

그러나, 스위칭 방식의 전원은 고효율이며 가벼운 것이 장점이지만, 일단 평활회로를 거쳐 정류된 전압은 고주파의 변환된 교류가 스위칭 동작을 거쳐 직류로 만들어지기 때문에 노이즈가 어느 정도 발생할 수 있다. 한편, 정전압을 만드는 방식으로서는 스위칭 방식 전원과 시리즈 방식 전원이 있는데, 시리즈 방식 전원이 노이즈 앤 리플(Noise &Ripple)이 10mV 이하인 것에 비해 스위칭 방식 전원은 동작 특성상 10 ∼ 200mV이다. 따라서 오차의 범위도 스위칭 방식의 안정적인 출력의 감시가 요구되어진다. 스위칭 방식은 안정적인 출력을 확인할 필요가 있고 정전압 전원특성을 잘 파악하여 사용할 필요가 있으며, 특히 전원 공급ㆍ출력단의 정상적인전원공급여부에 대한 감시는 더욱 필요하다.

도 1은 스위칭 방식의 전원 공급장치 전원 출력단 부분의 회로도이다.

스위칭 IC(도시되지 않음)와 연결된 트랜스(TRANS)가 다이오드(D1, D2)와 연결되어있고, 상기 다이오드(D1, D2)의 캐소드는 전해 콘덴서(CE2, CE3)와 병렬로 연결되어있고, 또한 상기 다이오드(D1, D2)의 캐소드에 코일(L1)이 직렬로 연결되어있다. 포토커플러(PC7)가 출력전압(5V)의 출력단에 직렬로 저항(R1)과 병렬로 콘덴서(C2)가 함께 연결되어있으며, 가변저항(VR1)과 저항(R2)이 제너 다이오드와 연결되어있고, 또한 상기 포토커플러(PC7)와 상기 가변저항(VR1)과 상기 저항(R2)을 연결하는 콘덴서(C1)로 구성되어있다.

스위칭 방식의 전원공급장치의 동작원리는 상기 트랜스(TRANS)의 입력단에 100 ∼ 270V의 전압이 인가되면 출력단을 통하여 생성된 교류 5V(도시되지 않음)는 상기 다이오드(D1,D2)와 상기 전해 콘덴서(CE2,CE3)를 거치면서 정류 및 평활한다. 이때, 인가된 전원은 상기 스위칭 IC를 거치면서 상기 트랜스(TRANS) 통하게 되고, 출력 전압은 다시 스위칭 IC로 피드백(Feed back)되는 과정을 반복하면서 직류의 출력전압(5V)을 만들게 된다.

여기서, 상기 트랜스의 11번 핀과 12번 핀 사이에 나오는 상기 교류 5V의 전압은 스위칭 동작과 상기 트랜스를 거치는 과정에서 상당히 많은 노이즈와 리플을 함유하고 있으며, 이를 상기 전해 콘덴서(CE2, CE3)와 상기 코일(L1)을 통하여 직류에 가까운 전압으로 만들어 진다.

상기 포토커플러(PC7)는 상기 트랜스의 입력단 쪽으로 피드백하기 위한 것으로 구성되어 있으며, 상기 가변저항(VR1)과 상기 저항(R2), 제너 다이오드(D3)는 상기 출력전압(5V)에 근사한 전압값을 만들기 위한 것으로, 상기 트랜스의 출력단 회로는 상기 출력전압(5V)에 가까운 전압이 출력되며, 이때 요구되는 전압이 출력되지 않을 시 상기 가변저항(VR1)을 조정하여 원하는 상기 출력전압(5V)에 가까운 값으로 만들어 주어야 한다.

하지만, 상기 도 1의 스위칭 방식의 전원공급 장치의 회로는 전자 기기가 동작하고 있을 때, 오실로스코프나 멀티미터 같은 기기로 출력단을 체크 해보지 않으면, 요구되는 출력전압(5V)의 안정적인 출력값을 공급하고 있는지 정확히 알 수 없으며, 상기 전원공급 장치에서 출력전압(5V) 정전압을 유지 못하고 만약의 사고가 발생하였을 때 그 사고 이유를 명확히 구분할 수 없다. 또한, 스위칭 방식의 전원은 노이즈가 발생할 수 있어, 안정적인 출력을 요하는 전자 기기는 정상적인 전원공급여부에 대한 감시가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 상기 스위칭 방식의 전원 공급장치의 정전압을 감시하고, 사고 발생 시 정확한 원인 규명을 하기 위한 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 스위칭 방식의 전원공급장치 전원 출력단 부분의 회로도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치의 회로도.

도 3는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치의 회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

D1, D2 : 다이오드 D3, D4 : 제너 다이오드

CE2, CE3 : 전해 콘덴서 C1, C2: 콘덴서

TRANS : 트랜스 R1, R2, R3, R_X, R_Y: 저항

PC : 포토커플러 L1 : 코일

VR1 : 가변저항 5V : 출력 전압(Vcc)

COMPARATOR : 비교기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치는 일정 출력 전압을 갖는 스위칭 방식 전원 공급장치와, 상기 스위칭 방식 전원 공급장치의 출력전압을 분압하는 분압부와, 상기 분압부의 분압된 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 스위칭 방식 전원 공급장치의 전원 이상 유무 상태를 출력하는 비교기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명은 스위칭 방식 전원을 사용하는 제품에 요구하는 출력의 정전압 공급 여부를 감시하여, 이를 전력원으로 공급받는 다른 IC와 트랜지스터와 같은 스위칭 소자들이 안정적인 직류 전원 제공 유무를 체크하는 장치이다. 그러므로, 상기 도 1의 스위칭 방식의 전원 공급장치의 체크 포인트(CHECK POINT)에 연결시킨 두 종류의 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치를 이용한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치의 구성 및 그 동작원리를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예로써, 정전압 출력 초과상태에서 본 발명의 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치의 회로도이다.

체크 포인트(CHECK POINT)는 상기 도 1의 체크 포인트(CHECK POINT)와 연결되어 출력 전압(5V)의 출력 노드가 되고, 상기 출력 노드로부터 입력된 전압은 저항 R_X와 저항 R_Y로 분압된 전압을 가진다. 상기 분압된 전압을 갖는 노드는 레퍼런스 LM2902를 이용한 비교기(COMPARATOR)의 5번 + 단자로 연결되고, 다른 전원 +12V의 노드는 1/4W 2.5K의 저항을 가진 저항(R3)과 연결되고, 레퍼런스 LM336-5.0를 이용한 제너 다이오드(D4)와 상기 저항(R3)이 연결된 노드는 상기 비교기(COMPARATOR)의 6번 - 단자에 연결된다.

상기 도 2의 회로도에 따른 동작을 설명하면, 상기 출력전압(5V)의 과전압 상태를 체크하는 회로로서 상기 체크 포인트(CHECK POINT)가 상기 출력전압(5V)의 출력 노드가 된다. 상기 출력전압(5V)에서 상기 저항 R_X와 저항 R_Y로 분압된 전압은 상기 비교기(COMPARATOR)의 5번 + 단자로 입력되고, 상기 전원 +12V에서 나오는 전압이 상기 저항(R3)과 연결된 상기 제너 다이오드(D4)의 노드를 따라 상기 비교기(COMPARATOR)의 6번 - 단자로 입력된다. 상기 제너 다이오드(D4)의 레퍼런스 벨류는 5.0V가 되고, 상기 저항 R_X와 저항 R_Y에서 분압된 전압은 과전압 상태를 레퍼런스 대비 최대 200mV로 하면, 저항 R_X를 700ohm으로 할 때, 계산된 R_Y의 저항값은 다음과 같다.

5.0 = 5.2 ×R_Y/ (700 + R_Y)

R_Y= 17500.0

저항 R_X는 700 ohm, 저항 R_Y는 17.5 Kohm이며, 상기 체크포인트(CHECK POINT)의 전압이 레퍼런스 벨류의 200mV 상승한 값인 5.2V가 넘어서면, 상기 비교기(COMPARATOR)의 5 번(+)핀과 6 번(-)핀에서 비교하여 비교기(COMPARATOR)의 7 번 신호(Signal)핀에서 하이(high)레벨의 신호를 가진다.

도 3는 본 발명의 제 2 실시 예로써, 정전압 출력 미달상태에서 본 발명의 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치의 회로도이다.

체크 포인터(CHECK POINT)는 상기 도 1의 상기 체크 포인터(CHECK POINT)와연결되는 상기 출력전압(5V)의 출력 노드가 되고, 상기 출력전압(5V)에서 저항 R_X와 저항 R_Y로 분압된 전압을 갖는 노드는 비교기(COMPARATOR)의 6번 - 단자로 연결되고, 다른 전원 +12V의 노드는 1/4W 2.5K의 저항을 가지는 저항(R3)과 연결되고, 상기 저항(R3)과 제너 다이오드(D4)가 연결된 노드는 상기 비교기(COMPARATOR)의 5번 + 단자에 연결된다.

상기 도 3의 회로도에 따른 동작을 설명하면, 상기 출력전압(5V)의 저전압 상태를 체크하는 회로로서 체크포인트(CHECK POINT)가 출력전압(5V)의 출력 노드가 된다. 상기 출력전압(5V)에서 저항 R_X와 저항 R_Y로 분압된 전압은 비교기(COMPARATOR)의 6번 - 단자로 입력되고, 다른 전원 +12V에서 나오는 전압이 1/4W 2.5K의 값을 가진 저항(R4)과 연결된 제너 다이오드(D4)의 3번을 거쳐 비교기(COMPARATOR)의 5번 + 단자에 입력된다. 상기 제너 다이오드(D4)의 레퍼런스 밸류는 5.0V가 되고, 저항 R_X와 저항 R_Y에서 분압된 전압은 저전압 상태를 레퍼런스 대비 - 200mV로 하면, 저항 R_X를 700ohm으로 할 때,

5.0 = 4.8 ×- R_Y/ (700 - R_Y)

R_Y= 17500.0

저항 R_X는 700 ohm, 저항 R_Y는 17.5Kohm이며, 체크포인트의 전압이 레퍼런스 벨류의 200mV 떨어진 값인 4.8V아래로 내려가면, 상기 비교기(COMPARATOR)의 5 번(+)핀과 6 번(-)핀에서 비교하여 상기 비교기(COMPARATOR)의 7 번 신호(Signal)핀에서 하이(High)레벨의 신호를 가진다.

따라서, 본 발명의 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치는 오차범위를 감안한 출력 전원의 정전압 상태 감시를 위한 것으로서 기준전압(5V)보다 과도 또는 미달 상태를 감시할 수 있다.

본 발명은 위의 종래 기술의 문제점에서 언급한 출력 전원의 안정적인 정전압상태 감시를 위한 것으로서 이는 기준전압보다 과도하게 출력되거나, 반대로 기준전압에 미달되는 현상들을 상시 감시하여 미리 알림으로써 안정적인 전압공급에 도움이 되도록 한다.

Claims

일정 출력 전압을 갖는 스위칭 방식 전원 공급장치와,

상기 스위칭 방식 전원 공급장치의 출력전압을 분압하는 분압부와,

상기 분압부의 분압된 전압과 기준 전압을 비교하여 상기 스위칭 방식 전원 공급장치의 전원 이상 유무 상태를 출력하는 비교기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치.
상기 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 방식 전원 공급장치의 출력단에서 직류 출력 노드로 출력된 전압과 상기 레퍼런스 전압의 입력을 받아 비교할 수 있는 것을 특징으로 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치.
상기 제 1 항에 있어서, 상기 비교기의 (+)단에 상기 분압부의 분압된 전압이 인가되고, 상기 비교기의 (-)단에 기준전압이 인가됨을 특징으로 하는 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치.
상기 제 1 항에 있어서, 상기 비교기의 (-)단에 상기 분압부의 분압된 전압이 인가되고, 상기 비교기의 (+)단에 기준전압이 인가됨을 특징으로 하는 스위칭 방식 전원의 출력 정전압 체크장치.