KR830001063Y1

KR830001063Y1 - 안정화 전원 회로

Info

Publication number: KR830001063Y1
Application number: KR2019810008869U
Authority: KR
Inventors: 박찬웅
Original assignee: 주식회사 금성사; 허신구
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1983-07-02

Abstract

내용 없음.

Description

안정화 전원 회로

제1도는 종래의 회로도.

제2도는 제1도의 100V, 220V 겸용시의 절환회로.

제3도는 본 고안의 블록도.

제4도는 제3도의 안정화 회로(2)의 세부 회로도.

제5도는 제4도의 각부의 파형도.

제6도는 본 고안의 100V, 220V 겸용시의 절환회로.

제7도는 본 고안의 일실시예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 안정화회로 3 : 전류제어회로

4 : SCR Q : 트랜지스터

T₁-T₄: 트랜스의 1-4차 권선 D₁-D₅: 다이오드

C₄-C₅: 콘덴서 S₃: 100V, 220V 절환 스위치

본 고안은 스위칭형 안정화 전원 회로에 있어서, 초기 돌입전류에 의한 전력 손실을 제거하여 안정화 전원회로의 효율을 향상시키도록 된 것에 관한 것이다.

스위칭형 안정화 전원 회로는 직렬형에 비하여 효율면에서 훨씬 우위에 있으나, 스위칭형은 전원 투입(ON)시 초기 돌입 전류가 크기 때문에 전류 제한용 저항으로 초기 돌입 전류를 제한하도록 되어 있으며, 따라서 이 저항에서의 전력 손실로 인하여 효율이 저하하게 되며 전달 전력이 큰 기기의 경우에는 이 손실은 무시할 수 없을 정도의 값이 되어 이러한 것을 방지하기 위해 릴레이 등을 사용하여 일정 시간이 지나면 저항 양단이 단락(Short)되도록 하여 저항에서의 손실을 방지하도록 되어 있었다.

제1도에 의하여 종래의 경우를 살펴 보면, 단자(a)(b)에 전원 전압(Vi)이 인가되면 스위치(S₁) 및 저항(R₁)을 통하여 전류(Ii)가 흐르게 되고 브리지 정류회로에서 정류되고 콘덴서(C₁)에 의하여 평할되어 스위칭형 안정화회로에 공급되며 이 스위칭형 안정화 회로에 의하여 안정된 출력전압(Vo)이 단자(e)(f)에 나타나게 되는 것이다.

이와 같은 종래의 방식에서 전류제한용 저항(R₁)을 통하여 전류(Ii)가 흐르므로 전력 소모량(P)은 P=Ii².R이 되며 따라서 효율을 저하시키는 원인이 되는 것이다.

다음에 제2도에 의하여 100V, 220V 겸용시의 경우를 보면, 100V 인가시에는 연동 스위치(S₂)(S'₂)을 "온"하여 배압정류회로를 구성시키고, 220V 인가시에는 스위치(S₂)(S₂')를 오프시키어 브리지 정류회로를 구성시키어 100V와 220V시의 정류 전압이 같도록 되어 있다.

그런데 이러한 방식에서는 콘덴서(C₂)(C₃)가 모두 고내압, 대용량이 되어야 하며 220V시의 초기 돌입 전류 제한용 저항(R₂)을 1개더 필요로 하므로 소비전력이 증대하고 원가면에서도 불리한 결점이 있었다.

본 고안은 이러한 점을 감안하여, 전류 제한용 저항 및 고내압, 대용량의 콘덴서를 사용하지 않고도 출력전압을 안정되게 할 수 있도록 스위칭형 안정화 회로를 구성하여 안정화 전원회로의 효율을 증대시키도록 안출한 것으로 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도와 같이 브리지 정류회로(1)의 출력을 안정화회로(2)의 입력단자(c)(d)에 연결하고 출력단자(e)(f)에 부하(R_L)를 연결한다.

제4도는 제3도의 안정화회로(2)의 세부 회로도로서 입력단자(d)에 다이오드(D₁)를 통하여 트랜스(T)의 1차 권선(T₁)과 트랜지스터(Q) 및 전류 제어회로(3)를 연결시키고, 트랜스(T)의 2차 권서(T₂)에 전류 제어회로(3)를 연결시키어 단자(b)의 전압(Vd)이 일정치 이상이 되면 트랜지스터(Q)를 온, 오프 시키도록 블로킹 발진회로를 구성시키며, 또한 출력전압(V_O)의 변동에 따라 트랜지스터(Q)의 온, 오프 시간이 제어되도록 구성하며, 3차 권선(T₃)에 콘덴서(C₄) 및 SCR(4)를 접속시키고, 이에 다이오드(D₂)(D₃)를 통하여 트랜스(T)의 1차권선(T₁)을 연결시키어 단자(d)의 전압이 콘덴서(C₄)의 충전 전압보다 낮으면 이 충전 전압이 1차 권선(T₁)을 통하여 방전되도록 하여 4차 권선(T₄)을 통하여 콘덴서(C₅)의 전압을 안정시키도록 구성시킨다.

미설명부호 R₄, R₅, R₆는 저항이고, D₄, D₅는 다이오드이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

제3도에서 전원 스위치(S₁)를 온 하면 입력전원(Vi)는 브리지 정류회로(1)에서 정류되어 제5(a)도와 같은 전류전압(Vd)이 출력된다.

이 정류전압(Vd)은 안정화 회로(2)의 단자(c)(d)에 인가된다.

제4도에서 단자(c)(d)에 인가되는 전압(Vd)이 일정치 이상이 되면(제5도의 t₁순건) 저항(R₅), 트랜지스터(Q) 및 트랜스의 1, 2차 권선(T₁)(T₂)으로 된 블로킹 발진 회로에 의하여 트랜지스터(Q)가 온, 오프 동작을 시작하게 되며, 트랜지스터(Q)가 온 되면 트랜스(T)의 1차 권선(T₁)에 전류가 흐르게 되어 자기 에너지가 축적되고, 1차 권선(T₁)에 축적된 에너지는 트랜지스터(Q)가 오프시에 3차 권선(T₃) 및 4차 권선(T₄)에 전달되어 각각 SCR(4)과 다이오드(D₄)를 통하여 콘덴서(C₄)(C₅)를 충전시킨다.

따라서, 트랜지스터(Q)가 오프되어 있는 동안 콘덴서(C₄)(C₅)는 제5(b)도, 제5(c)도와 같이 충전되며 단자(d)의 전압(Vd)이 콘덴서(C₄)의 충전전압(Vc₄)보다 크므로 다이오드(D₂)(D₃)는 오프되어 콘덴서(C₄)는 방전되지 않고 계속 충전 상태에 있게 된다.

그러다가 단자(c)(d)에 인가되는 전압(Vd)이 콘덴서(C₄)의 충전 전압(Vc₄)보다 낮은 전압이 되면 다이오드(D₁)는 역 바이어스 되어(t₂순간) 다이오드(D₁)는 오프되므로 콘덴서(C₄)의 충전 전압(Vc₄)이 다이오드(D₂)(D₃)를 통하여 트랜스의 1차 권선(T₁) 및 트랜지스터(Q)로 방전 된다.

따라서 단자(d)에 공급되는 전압이 낮아도 실제로 저항(R₅), 트랜지스터(Q) 및 트랜스(T)의 1, 2차 권선(T₁)(T₂)으로 구성된 블로킹 발진회로에 항상 일정치 이상의 전압이 공급되는 결과가 되어 안정화 회로는 정상 동작된다.

그리고 이러한 방전에 의하여 트랜스(T)의 1차 권선(T₁)에 자기 에너지가 축적되어 트랜지스터(Q)가 오프시에 트랜스(T)의 4차 권선(T₄)에 자기 에너지가 전달되므로 콘덴서(C₅)의 출력전압은 안정되는 것이다.

이때 콘덴서(C₄)의 전압(Vc₄)은 제5도의 t₂-t₃구간에서와 같이 감소하게 되며, 그러다가 단자(d)의 전압(Vd)이 콘덴서(C₄)의 충전 전압(Vc₄)에 비하여 다이오드(D₁)를 도통시킬 정도에 이르면(t₃순간) 다이오드(D₁)가 도통되고 다이오드(D₂, D₃)는 오프되어 콘덴서(C₄)는 방전을 중지하고 대신에 단자(d)의 전압(Vd)이 점차 상승되므로 이 전압에 의하여 콘덴서(C₄)는 다시 충전되어 방전 되기전의 상태를 유지하게 되는 것이다.(제5도의 t₃-t₄)

이와 같이 단자(d)의 전압 레벨에 따라 콘덴서(C₄)의 충전 전압(Vc₄)과 공급전압(Vd)이 교대로 1차 권선(T₁)에 인가되므로 블로킹 발진회로는 정상동작을 계속하게 되고, 따라서 트랜지스터(Q)의 온, 오프 시간의 비의 제어에 의해 콘덴서(C₅)에 항상 일정한 전압을 유지시켜 주므로 출력전압은 안정되는 것이다.

그러나 제5도의 t₃순간에서와 같이 콘덴서(C₄)가 방전상태에서 다시 충전 상태로 바뀌는 순간에는 과도 상태이므로 콘덴서(C₅)의 전압은 약간의 감소를 나타내나 곧 목표치에 일치하게 되며, 만약 부하의 변동이나 기타 요인에 의하여 출력전압(Vo)이 변동하면 이 전압의 변동은 트랜스(T)의 권선비에 비례하여 2차 권선(T₂)에 유기되는 전압의 변동을 초래하게 되고 이와 같은 오차 전압이 2차 권선(T₂)을 통하여 전류 제어회로(3)에서 검출되므로, 전류제어회로(3)는 출력전압(Vo)이 목표치에 일치하도록 트랜지스터(Q)의 온, 오프 시간을 제어하게 되는 것이다.

따라서 출력전압은 즉시 목표치와 일치하게 되어 항상 안정된 상태를 유지하게 되는 것이다.

여기서 트랜스(T)의 각 권선에 유기되는 전압은 각 권선비에 비례하여 유기되어 그중 어느 한 권선에 전압의 변동이 생기며 다른 권선에도 권선비에 비례하여 영향을 미치게 된다.

이와 같이 본 고안은 블로킹 발진 회로에 의하여 트랜지스터를 온, 오프시켜 1차 권선(T₁)에 에너지를 축적시켰다가 3, 4차 권선(T₃)(T₄)에 전달하고 정류전압(Vd)의 값이 일정치 이하로 되면 콘덴서(C₄)가 방전하면서 전압을 공급하도록 하여 출력전압을 안정시키고 출력전압이 변동하면 전류제어회로(3)에 의하여 트랜지스터(Q)의 온, 오프 시간을 제어하여 출력전압을 안정시키도록 되어 있어 종래 방식에서의 결점인 초기돌입전류를 이론상 "O"(zero)으로 하여 전류 제한용 저항을 제거시켜 효율을 증대시키고 또한 고내압, 대용량의 고가의 콘덴서를 필요로 하지 않으므로 원가 절감의 효과가 있는 것이다.

다음에 제6도에 의하여 100V, 220V 겸용시의 경우를 보면, 인가 전압의 100V인 경우에는 절환스위치(S₃)를 접점(l)에 연결시키면 트랜스의 1차 권선(T₁)의 중간탭으로 회로가 구성되며, 제6도의 1차 권선(T₁)의 권수는 제4도의 1차 권선(T₁)의 권수의 2배이므로 100V시 접점(ℓ)에 의하여 중간탭으로 회로가 구성되면 제4도의 권수와 동일하게 되어 제6도의 회로 구성은 제4도와 동일하게 되며, 따라서 동작도 제4도와 동일하게 된다.

다음에 220V인 경우에는 절환스위치(S₃)를 접점(m)에 접속시키면 되는 것으로, 이와 같이 회로가 구성되면 단자(d)에 인가된 220V 전압에 의하여 1차 권선(T₁) 전체를 통하여 전류가 흐르게 되고, 대신에 1차 권선(T₁)의 권선수가 2배로 되므로 결국 100V시와 동일한 결과가 된다.

또한 단자(d)의 인가 전압(Vd)이 낮아져서 콘덴서(C₄)의 충전 전압이 방전하는 경우에는 다이오드(D₂)(D₃)를 통하여 1차 권선(T₁)의 중간탭으로 전류가 흐르므로 220V 시에도 콘덴서(C₄)의 내압은 100V 사용시와 같이 고내압을 필요로 하지 않으며 1차 권선의 권수만 2배로 하여 회로의 구성을 바꾸지 않고 정상 동작되도록 하므로서 종래와 같이 전류 제한용 저항을 필요로 하지 않고 대용량 고내압의 콘덴서도 필요치 않게 되는 것이다.

제7도는 본 고안의 일실시예로서, 각각 다른 권선에 연결되어 동작하는 두 개의 콘덴서(C₄)(C₅)를 단일의 권선에 의하여 동작되도록 구성시킨 것이며, 기타 구성은 제4도와 동일하다.

Claims

스위칭형 안정화 회로에 있어서, 정류회로(1)의 정류 전압이 다이오드(L₁)를 통하여 저항(R₅), 트랜지스터(Q) 및 트랜스의 1, 2차 권선(T₁)(T₂)으로 구성시킨 블로킹 발진 회로에 공급되도록 하고, 트랜지스터(Q)의 온, 오프 동작에 따라 1차 권선(T₁)의 에너지가 3, 4차 권선(T₃)(T₄)에 전달되어 각각 SCR(4), 다이오드(D₄)를 통하여 콘덴서(C₄)(C₅)에 충전되도록 구성시키고, 정류 전압이 낮을때는 콘덴서(C₄)가 방전되면서 콘덴서(C₅)의 전압을 안정되도록 하여 전원 스위치 온 시에 발생하는 초기 돌입전류를 "0"로 되도록 구성됨을 특징으로 하는 안정화 전원회로.
제1항에 있어서 1차 권선(T₁)의 권수를 2배로 하여 다이오드(D₃)를 1차 권선(T₁)의 중간탭에 연결시키고, 다이오드(D₁)와 1차 권선(T₁) 사이에 절환 스위치(S₃)를 연결시키며 그 접점(ℓ)(m)을 각각 1차권선의 중간텝과 일측에 연결시키어 100V, 220V 겸용으로 사용할 수 있도록 구성시킨 안정화 전원회로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 콘덴서(C₄)(C₅)를 단일의 권선으로 동작되도록 구성시킨 안정화 전원회로.