KR20070114420A - 전원공급장치 - Google Patents

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KR20070114420A
KR20070114420A KR1020060047913A KR20060047913A KR20070114420A KR 20070114420 A KR20070114420 A KR 20070114420A KR 1020060047913 A KR1020060047913 A KR 1020060047913A KR 20060047913 A KR20060047913 A KR 20060047913A KR 20070114420 A KR20070114420 A KR 20070114420A
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이주택
장길용
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 전원공급장치는 전원을 제공하는 전원제공부와; 적어도 하나의 저항을 이용하여 전원제공부로부터 제공되는 전원의 전압레벨을 검출하는 전압검출부와; 전압검출부로부터 검출된 전압레벨에 기초하여, 전원제공부가 일정한 전압레벨을 갖는 전원을 출력하도록 스위칭하는 스위칭변환부와; 상기 전원제공부로부터 제공되는 상기 전원의 전압레벨이 지속적으로 서서히 증가하는 경우, 저항에 인가되는 전원을 인가받아 기설정된 정상전압레벨만큼 전압강하하여 스위칭제어부로 제공하는 정전압부를 포함한다. 이에 의해, 출력전압을 검출하는 전압검출부의 오동작으로 인한 과전압 발생을 방지할 수 있다.

Description

전원공급장치{Power Supply Device}
도 1은 종래의 전원공급장치의 제어블록도이며,
도 2는 본 실시예에 따른 전원공급장치의 제어블록도이며,
도 3은 본 실시예에 따른 전압검출부와 정전압부를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 전원제공부 11 : AC 입력부
13 : 정류부 15 : 평활부
20 : 스위칭변환부 21 : 스위칭부
23 : 스위칭제어부 30 : 전압검출부
40 : 정전압부
본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과전압으로부터 회로를 보호하기 위한 전원공급장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전원을 공급하는 전원공급장치의 제어블록도이다. 이하, 외부로부터 입력된 AC전원을 DC전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터를 일예로 하여 설명한 다.
AC/DC 컨버터는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 상용교류전원(AC110/220V)을 입력받는 AC 입력부(100)와, AC 입력부(100)로부터의 교류전원을 정류하는 정류부(110)와, 정류부(110)에 의해 정류된 전압을 평활시키는 평활부(120)를 포함한다. 또한, 전원공급장치는 평활부(120)의 출력전압을 일정하게 유지시키기 위한 출력전압 보상회로부(160)를 더 포함한다.
출력전압 보상회로부(160)는 평활부(120)의 출력전압을 일정하게 유지시키기 위해 온/오프 하는 스위칭부(140)와, 평활부(120)로부터의 출력전압의 레벨을 검출하는 전압검출부(130)와, 검출된 출력전압의 레벨에 따라 스위칭부의 온/오프 횟수 또는 온 타임(On time)과 오프 타임(Off time)을 제어하는 스위칭제어부(150)를 갖는다.
스위칭제어부(150)는 전압검출부(130)로부터 검출된 출력전압과 기준전압을 비교하여, 출력전압이 기준전압보다 크면 스위칭부(140)의 온/오프 횟수를 감소시켜 출력전압을 감소시킨다. 이와 반대로, 출력전압이 기준전압보다 작으면 스위칭부(140)의 온/오프 횟수를 증가시켜 출력전압을 상승시킨다.
일반적으로, 스위칭제어부(150)는 내부에 과전압 보호회로 기능을 가지고 있어, 출력전압의 전압레벨이 급격히 변화되면, 스위칭부(140)의 동작을 멈추거나 래치(Latch) 모드로 전환한다.
그리하여, 출력전압의 레벨에 따라 스위칭부(140)를 제어하여 과전압으로부터 회로를 보호하였다.
그런데, 이러한 종래의 전압공급장치는 출력전압의 레벨을 검출하는 전압검출부(130)의 오동작으로 인해 출력전압의 레벨이 서서히 상승하는 경우에는 스위칭제어부(150)가 과전압으로부터 회로를 보호할 수 없다는 문제점이 있다.
예컨대, 전압검출부(150)는 복수개의 저항을 포함하여, 각 저항에 분배된 전압을 통해 출력전압을 검출하는데, 출력전압이 저항의 정격전력을 초과하는 경우 오픈성불량이 발생하게 된다.
이때, 오픈성불량이 발생한 저항은 다른 저항에 비해 출력전압이 많이 걸리게 되므로, 검출된 출력전압의 레벨이 기준전압의 레벨보다 작게 된다. 그리하여, 스위칭제어부(150)는 스위칭부(140)에 온/오프 횟수를 증가시키는 신호를 제공하게 되고, 출력전압의 레벨이 점점 높아진다. 이때, 출력전압의 레벨이 평활부(120)의 내전압보다 약 1.2 내지 1.5배 이상 커지면, 평활부(120)의 전해콘덴서가 내전압을 견디지 못하고 방폭하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 출력전압이 급격히 증가하는 경우 뿐 아니라, 출력전압의 레벨이 지속적으로 서서히 증가하는 경우에도 회로를 보호할 수 있는 전원공급장치를 제공하는 것이다.
또한, 출력전압을 검출하는 모듈의 오동작으로 인한 과전압 발생 시, 회로를 보호할 수 있는 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 전원공급장치에 있어서, 전원을 제공하는 전 원제공부와; 적어도 하나의 저항을 이용하여 상기 전원제공부로부터 제공되는 전원의 전압레벨을 검출하는 전압검출부와; 상기 전압검출부로부터 검출된 전압레벨에 기초하여, 상기 전원제공부가 일정한 전압레벨을 갖는 전원을 출력하도록 스위칭하는 스위칭변환부와; 상기 전원제공부로부터 제공되는 상기 전원의 전압레벨이 지속적으로 서서히 증가하는 경우, 상기 저항에 인가되는 전원을 인가받아 기설정된 정상전압레벨만큼 전압강하하여 상기 스위칭제어부로 제공하는 정전압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 스위칭변환부는 전원의 전압레벨을 조정하는 스위칭부와, 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭제어부를 포함하며; 상기 스위칭제어부는 상기 전압검출부로부터 검출된 전압레벨과 소정의 기준전압을 비교하고, 상기 검출된 전압레벨이 상기 기준전압보다 작으면 상기 스위칭부의 온/오프 횟수를 증가시키고, 상기 검출된 전압레벨이 상기 기준전압보다 크면 상기 스위칭부의 온/오프 횟수를 감소시킬 수 있다.
그리고, 상기 정전압부는 상기 적어도 하나의 저항과 병렬로 연결되는 정전압다이오드를 포함하며; 상기 정전압다이오드는 상기 병렬로 연결된 저항의 저항값에 대응하는 항복전압을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정전압다이오드와 병렬로 연결된 상기 저항의 양단간의 전압차가 상기 항복전압보다 크면, 상기 정전압다이오드가 도통하여 전원이 인가될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 전압검출부는 상호간 직렬로 연결된 제1저항, 제2저항, 제3저항 및 제4저항을 포함하고; 상기 정전압부는 상기 제1저항의 상단에 연결되는 캐소드와 상기 제2저항의 하단에 연결되는 애노드를 갖는 제1정전압다이오드와, 상기 제2저항의 상단에 연결되는 캐소드와 상기 제3저항의 하단에 연결되는 애노드를 갖는 제2정전압다이오드를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1저항에 걸리는 전압이 상승하여 상기 제1저항과 상기 제2저항 양단간에 전압차가 상기 제1정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우, 상기 제1정전압다이오드에 전원이 인가될 수 있다.
또한, 상기 제3저항에 걸리는 전압이 상승하여 상기 제2저항과 상기 제3저항 양단간의 전압차가 상기 제2정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우, 상기 제2정전압다이오드에 전원이 인가되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2저항에 걸리는 전압이 상승하여, 상기 제2저항과 상기 제3저항 양단간의 전압차가 상기 제1정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우 상기 제1정전압다이오드에 전원이 인가되고, 상기 전압차가 상기 제2정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우 상기 제2정전압다이오드에 전원이 인가될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 실시예에 따른 전원공급장치의 제어블록도이며, 도 3은 본 실시예에 따른 전압검출부(30)와 정전압부(40)의 회로도이다. 이하, 본 발명에 따른 전원공급장치는 AC/DC 컨버터인 것을 일예로 하며, 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원공급장치는 전원을 전원제공부(10)와, 전압검출부(30)와, 스위칭변환부(20)와, 정전압부(40)를 갖는다.
전원제공부(10)는 외부로부터 입력된 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 제공하는 것으로, AC 입력부(11)와, 정류부(13)와, 평활부(15)를 포함한다. 여기서, 전원제공부(10)는 AC 전원의 입력라인의 잡음이 전원공급장치 내부로 흘러가 내부 부품을 손상시키는 것을 방지하기 위한 EMI(Electro-Magnetic Interface) 필터를 더 포함할 수 있다.
정류부(13)는 AC 입력부(11)를 통해 외부로부터 입력된 AC 전원을 정류하며, 정류부(13)는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환시키기 위한 정류 다이오드로 구현될 수 있다. 평활부(15)는 정류된 전원의 교류성분(맥류성분)을 평활하는 것으로, 캐패시터로 구현될 수 있다. 평활부(15)를 통해 평활된 전원은 전원공급장치와 연결된 전원을 필요로 하는 각각의 모듈로 출력된다.
스위칭변환부(20)는 평활부(15)로부터 출력되는 전압레벨이 일정하도록 유지시키기 위한 스위칭부(21)와, 스위칭제어부(23)를 포함한다.
스위칭부(21)는 스위칭제어부(23)로부터 온 또는 오프 신호를 입력받아, 온 또는 오프하여 전원의 전압레벨을 조정하는 것으로, MOSFET를 적용한 스위칭 회로로 구현될 수 있다.
스위칭제어부(23)는 후술할 전압검출부(30)로부터 검출된 전압레벨에 기초하여 스위칭부(21)를 제어하는 것으로, 검출된 전압레벨과 소정의 기준전압을 비교하기 위한 비교기(예컨대, Error Amp, OP Amp)를 포함한다. 그리고, 비교기의 비교결과에 따라 스위칭부(21)의 온/오프 횟수를 조절함으로써, 평활부(15)로부터 출력되는 전원의 전압레벨이 기설정된 레벨을 유지하도록 제어한다.
예컨대, 전압검출부(30)로부터 검출된 전압레벨이 기준전압보다 높으면 스위칭부(21)의 온/오프 횟수를 감소시키고, 검출된 전압레벨이 기준전압보다 낮으면 스위칭부(21)의 온/오프 횟수를 증가시킨다.
한편, 스위칭제어부(23)는 내부에 과전압을 보호하기 위한 과전압 보호회로를 가지고 있어, 출력전압이 급격히 상승하는 경우, 스위칭부(21)에 제공하는 스위칭신호를 멈추거나, 또는 래치모드로 전환한다.
이하, 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 전압검출부(30)와 정전압부(40)를 좀 더 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 도 3에 도시된 캐패시터(Cap.)는 평활부(120)이다.
전압검출부(30)는 평활부(15)와 연결되어 평활부(15)로부터 출력되는 전원의 전압레벨을 검출하는 것으로, 상호간 직렬로 연결된 적어도 하나의 저항을 포함한다.
구체적으로, 전압검출부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이, 저항 값이 R1, R2, R3 및 R4인 제1저항과, 제2저항과, 제3저항 및 제4저항을 포함하는 전압분배회로로 구현될 수 있다. 평활부(15)로부터 출력된 전원의 전압레벨은 제1저항, 제2저항, 제3저항 및 제4저항으로 분배되고, 제4저항에 인가되는 전원의 전압레벨은 스위칭제어부(23)에 제공된다.
정전압부(40)는 전압검출부(30)의 저항과 병렬로 연결되어 전압검출부(30)의 저항이 오동작하여 출력되는 전원의 전압레벨이 계속하여 서서히 증가하는 경우, 저항에 인가되는 전원을 가로채어 기설정된 정상전압레벨만큼 전압강하하여 스위칭 제어부(23)에 제공한다. 정전압부(40)는 전압이 상승하면 일정한 전압을 유지할 수 있는 반도체 소자인 정전압다이오드, 예컨대 제너다이오드(Zener Diode) 또는 과도전압억제다이오드(Transient Voltage Suppressor Diode: TVS-Diode)로 구현될 수 있다.
본 실시예에 따른 정전압부(40)는 제1정전압다이오드(Z1)와, 제2정전압다이오드(Z2)를 포함한다. 제1정전압다이오드(Z1)는 제1저항(R1)의 상단에 연결되는 캐소드와 제2저항(R2)의 하단에 연결되는 애노드를 가지며, 제2정전압다이오드(Z2)는 상기 제2저항(R2)의 상단에 연결되는 캐소드와 상기 제3저항(R3)의 하단에 연결되는 애노드를 갖는다.
여기서, 정전압다이오드는 애노드와 캐소드 사이에 전위차가 항복전압을 초과하면 도통하는 성질이 있으므로, 정전압다이오드는 병렬로 연결된 저항의 저항값에 대응하는 항복전압을 갖도록 설계된다. 그리고, 정전압다이오드와 병렬로 연결된 저항의 전위차가 정전압다이오드의 항복전압보다 크면, 정전압다이오드가 도통되어 저항에 인가되는 전원을 가로챈다. 그리고, 항복전압만큼 전압강하하여 스위칭제어부(23)에 제공한다.
그리하여, 전압검출부(30)의 저항의 오동작 발생 시, 스위칭제어부(23)에 제공되는 전원의 전압레벨이 낮아져 평활부(15)로부터의 출력전압이 계속하여 서서히 증가하는 현상을 방지할 수 있다.
이하, 전압검출부(30)의 동작상태에 따른 전원의 흐름에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
전압검출부(30)가 정상동작하는 경우에는 정전압다이오드와 병렬로 연결된 저항의 전위차가 항복전압보다 작으므로 평활부(15)로부터의 전원이 제1경로(Ⅰ)를 통해 스위칭제어부(23)에 인가된다.
그리고, 제1저항(R1)이 오픈성불량으로 인해 오동작하는 경우, 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 전위차가 제1정전압다이오드(Z1)가 도통하는 전압레벨인 항복전압보다 커지게 된다. 따라서, 제1정전압다이오드(Z1)가 도통되어, 평활부(15)로부터의 전원이 제2경로(Ⅱ)를 통해 스위칭제어부(23)에 인가된다.
그리고, 제3저항(R3)이 오픈성불량으로 인해 오동작하는 경우, 제2저항(R2)과 제3저항(R3)의 전위차가 제2정전압다이오드(Z2)가 도통하는 전압레벨인 항복전압보다 커지게 된다. 따라서, 제2정전압다이오드(Z2)가 도통되어, 평활부(15)로부터의 전원이 제3경로(Ⅲ)를 통해 스위칭제어부(23)에 인가된다.
그리고, 제2저항(R2)이 오픈성불량으로 인해 오동작하는 경우, 제1정전압다이오드(Z1)과 제2정전압다이오드(Z2) 중 항복전압이 작은 정전압다이오드가 도통된다. 따라서, 평활부(15)로부터의 전원이 제2경로(Ⅱ) 또는 제3경로(Ⅲ)를 통해 스위칭제어부(23)에 인가된다.
그리고, 제4저항(R4)이 오픈성불량으로 인해 오동작하는 경우, 스위칭제어부(23)에 인가되는 전압의 레벨이 급상승하므로, 스위칭제어부(23) 내부의 보호회로가 동작되어 스위칭신호를 멈추거나, 래치 모드로 전환한다.
또한, 전압검출부(30)의 저항 및 정전압부(40)의 정전압다이오드가 단락(short)되는 경우에도, 스위칭제어부(23)에 제공되는 전원의 전압레벨이 급격히 변화되므로, 스위칭제어부(23) 내부의 보호회로가 동작되어 스위칭신호를 멈추거나, 래치 모드로 전환한다.
따라서, 출력되는 전원의 전압레벨이 급격히 변화하는 경우뿐 아니라, 서서히 변화하는 경우에도 회로를 보호할 수 있다. 또한, 회로를 보호하기 위해 추가해야하는 부품수와 재료비가 적으며, 회로 구현 시 손실이 없기 때문에 대기소비전력이 증가되지 않는다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 출력전압이 급격히 증가하는 경우뿐 아니라, 출력전압의 레벨이 서서히 증가하는 경우 회로를 보호할 수 있는 전원공급장치가 제공된다.
또한, 출력전압을 검출하는 전압검출부의 오동작으로 인한 과전압 발생을 방지할 수 있는 전원공급장치가 제공된다.
뿐만 아니라, 회로를 보호하기 위해 추가해야하는 부품수와 재료비가 적으며, 대기소비전력이 증가되지 않는 전원공급장치가 제공된다.

Claims (8)

  1. 전원공급장치에 있어서,
    전원을 제공하는 전원제공부와;
    적어도 하나의 저항을 이용하여 상기 전원제공부로부터 제공되는 전원의 전압레벨을 검출하는 전압검출부와;
    상기 전압검출부로부터 검출된 전압레벨에 기초하여, 상기 전원제공부가 일정한 전압레벨을 갖는 전원을 출력하도록 스위칭하는 스위칭변환부와;
    상기 전원제공부로부터 제공되는 상기 전원의 전압레벨이 지속적으로 서서히 증가하는 경우, 상기 저항에 인가되는 전원을 인가받아 기설정된 정상전압레벨만큼 전압강하하여 상기 스위칭제어부로 제공하는 정전압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭변환부는 전원의 전압레벨을 조정하는 스위칭부와, 상기 스위칭부를 제어하는 스위칭제어부를 포함하며;
    상기 스위칭제어부는 상기 전압검출부로부터 검출된 전압레벨과 소정의 기준전압을 비교하고, 상기 검출된 전압레벨이 상기 기준전압보다 작으면 상기 스위칭부의 온/오프 횟수를 증가시키고, 상기 검출된 전압레벨이 상기 기준전압보다 크면 상기 스위칭부의 온/오프 횟수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정전압부는 상기 적어도 하나의 저항과 병렬로 연결되는 정전압다이오드를 포함하며;
    상기 정전압다이오드는 상기 병렬로 연결된 저항의 저항값에 대응하는 항복전압을 갖는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 정전압다이오드와 병렬로 연결된 상기 저항의 양단간의 전압차가 상기 항복전압보다 크면, 상기 정전압다이오드가 도통하여 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압검출부는 상호간 직렬로 연결된 제1저항, 제2저항, 제3저항 및 제4저항을 포함하고;
    상기 정전압부는 상기 제1저항의 상단에 연결되는 캐소드와 상기 제2저항의 하단에 연결되는 애노드를 갖는 제1정전압다이오드와, 상기 제2저항의 상단에 연결되는 캐소드와 상기 제3저항의 하단에 연결되는 애노드를 갖는 제2정전압다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1저항에 걸리는 전압이 상승하여 상기 제1저항과 상기 제2저항 양단간에 전압차가 상기 제1정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우, 상기 제1정전압다이오드에 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제3저항에 걸리는 전압이 상승하여 상기 제2저항과 상기 제3저항 양단간의 전압차가 상기 제2정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우, 상기 제2정전압다이오드에 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2저항에 걸리는 전압이 상승하여, 상기 제2저항과 상기 제3저항 양단간의 전압차가 상기 제1정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우 상기 제1정전압다이오드에 전원이 인가되고, 상기 전압차가 상기 제2정전압다이오드의 항복전압보다 큰 경우 상기 제2정전압다이오드에 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
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