KR20050036192A - 트랜스의 과부하보호회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스의 2차측 여러 단자에서 발생되는 단락을 모두 감시하여 과부하 발생을 방지할 수 있는 트랜스의 과부하보호회로에 관한 것이다. 본 발명은 트랜스의 2차측 모든 전압단의 발생전압을 감시하고, 트랜스의 임의의 2차 출력단으로부터 과전압이 발생되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서 본 발명은 트랜스의 모든 2차측 출력단으로부터 발생되는 전압을 감시하는 단락감시회로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 단락감시회로는, 트랜스의 2차측 출력단자 각각에 다이오드를 연결하고, 상기 다이오드의 온/오프 동작에 의해서 단락 제어가 이루어지도록 구성한다. 이러한 구성으로 본 발명은 트랜스의 2차측에서 과전압이 발생되는 것을 방지하여, 보다 안정적으로 전원 공급이 이루어지도록 제어한다.

Description

트랜스의 과부하보호회로{Overload protection circuit of transformer}

본 발명은 트랜스의 과부하보호회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트랜스의 2차측 여러 단자에서 발생된 단락을 모두 감시하여 과부하 발생을 방지할 수 있는 트랜스의 과부하보호회로에 관한 것이다.

모든 전자, 통신기기에는 SMPS와 같은 전원장치가 이용되어진다. 상기 전원장치는, 제품 내에서 필요로 하는 각종 크기의 DC 전원을 발생시킨다. 이를 위해서 상기 전원장치는, 외부 교류전원을 입력하고, 트랜스와 같은 변압기를 이용하여 제품에서 필요로 하는 각종 크기의 DC 전원을 발생시킨다.

상기 트랜스는, 1차측으로 전압을 입력하고, 2차측으로 여러 종류의 전압을 발생하도록 구성되어진다. 따라서 제품 내에서 여러 종류의 전압을 필요로 할 때, 트랜스의 2차측 권선비를 제어하여 2차측에 여러단자를 구비하고, 각 단자로부터 원하는 크기의 전압을 발생시키게 된다.

이와 같이 트랜스를 구비한 SMPS는, 상기 트랜스로부터 과전압이 발생하지 않도록 보호할 필요가 있다. 만약, 상기 트랜스의 2차측에서 과전압이 발생되면, 상기 트랜스로부터 DC전압을 공급받도록 구성된 제어회로는 과전압을 공급받는 상태가 되어버리고, 상기 제어회로는 정격전압보다 높은 과전압에 의해 오동작 또는 회로가 파손되어버린다.

다음은 도 1을 참조하여 종래 트랜스의 과부하보호회로에 대해서 살펴보기로 한다.

종래 과부하보호회로는, 도시되고 있는 바와 같이, 트랜스(50)의 1차측 코일(50a)에 전압(VDD) 입력단과 PWM 제어회로(10)가 연결되고 있다. 상기 PWM 제어회로(10)는, PWM제어에 의해서 상기 트랜스(50)의 1차측 코일(50a)에 공급되는 전압을 스위칭한다.

상기 트랜스(50)의 2차측은 두개의 코일(50b,50c)로 구성되고 있다. 상기 두 개의 코일은 서로 다른 권선비로 구성되어 다른 크기의 전압을 발생시키게 된다. 상기 코일(50b)의 일측에는 다이오드(D1)와 캐패시터(C1)가 연결되어진다. 그리고 또 다른 코일(50c)의 일측에도 다이오드(D2)와 캐패시터(C2)가 연결된다. 상기 코일(50b,50c)의 다른 일측과, 캐패시터(C1,C2)의 일측은 그라운드에 연결되어진다. 상기 다이오드(D1,D2)는 정류작용을, 캐패시터(C1,C2)는 안정된 DC 전압이 공급되도록 조절한다. 이렇게 해서 상기 코일(50b)로부터는 제 1 출력전압(Vout1)가 출력되고, 또 하나의 코일(50c)로부터는 제 2 출력전압(Vout2)가 출력되어진다.

그리고 상기 트랜스(50)의 과부하를 보호하기 위해서, 상기 코일(50b)의 출력단 측에 저항(R1)을 통해서 보호회로(30)가 연결되어진다. 상기 보호회로(30)는, 포토커플러(20)를 포함하여 구성된다. 상기 포토커플러(20)는, 상기 저항(R1)을 통해서 신호를 공급받도록 구성된다.

그리고 상기 포토커플러(20)의 동작을 위하여, SCR1이 스위치 역할을 수행하고 있다. 즉, 상기 저항(R1)의 일측에 두개의 저항(R2,R3)이 직렬 연결되고, 상기 두개의 저항(R2,R3) 사이의 접속점에 SCR1의 게이트단자와 캐패시터(C4)가 연결되어진다. 그리고 상기 저항(R3)의 일측과 SCR1의 일측단자는 그라운드에 연결되고, 상기 캐패시터(C4)와 포토커플러(20)의 일측에 SCR1의 또 다른 일측단자가 연결되어진다.

상기 포토커플러(20)의 동작에 의해서 발생된 신호는, 상기 PWM 제어회로(10)에 공급되도록 구성되어진다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 종래 트랜스 과보호회로의 동작에 대해서 설명한다.

트랜스(50)는, PWM 제어회로(10)의 PWM 제어에 의해서 1차측 코일(50a)에 전압을 공급받는다. 그리고 상기 1차측 코일(50a)에 전압이 공급되면서 발생된 유기전압에 의해서 2차측 코일(50b,50c)에 각기 다른 크기의 전압(Vout1,Vout2)이 발생되어진다. 상기 발생된 전압은, 제품 내부의 해당 제어회로에 공급되어진다.

이때, 상기 코일(50b)의 출력전압은, 저항(R1)을 통해서 포토 커플러(20)에 공급되어진다. 상기 포토 커플러(20)는, SCR1이 온상태일 때, 상기 저항(R1)을 통해서 공급된 전압이 인가되면서 신호가 발생된다. 상기 SCR1은, 저항(R2,R3)에 의해 분배된 전압이 게이트단자에 인가되었을 때, 동작한다. 상기 포토 커플러(20)에 의해서 발생된 신호는 PWM 제어회로(10)에 인가되어지고, 상기 PWM 제어회로(10)는, 상기 포토커플러(20)로부터 신호가 입력되면, 상기 트랜스(50)의 발생전압이 정상상태로 판단해서 정상적인 PWM 제어동작상태를 유지한다.

그러나 상기 트랜스(50)의 2차측 동작에 연결되어진 각종 전기적 소자들의 오작동에 의하여 저항(R1)에 연결되어진 접속점의 전위가 그라운드 상태일 때, 상기 보호회로(30)는 동작을 정지시킨다. 즉, SCR1의 게이트단자에 전압이 인가되지 못하므로서, SCR1이 오프상태가 되고, 따라서 포토 커플러(20)는 전류통로가 형성되지 못하므로 인하여 신호를 발생시키지 못하게 되는 것이다.

이때, 상기 포토 커플러(20)의 발생신호가 정상적으로 입력될 때, 동작하도록 구성되어진 PWM 제어회로(10)는 상기 포토 커플러(20)로부터 신호가 입력되지 않으면 비정상상태로 판단하고, 상기 트랜스(50)의 1차측 공급전압을 차단시키게 된다. 이렇게 해서 상기 트랜스(50)의 2차측에 과전압이 발생되는 것이 억제되어지고, 상기 과전압에 의한 제어회로의 손상을 방지하게 된다.

그러나 종래 트랜스의 과부하보호회로는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

종래 트랜스의 과부하보호회로는, 트랜스의 2차측 전압을 피이드백 받아서 과부하 발생을 방지하고 있으나, 트랜스 2차측 모든 단자의 발생신호를 감시하지 못하였다. 이것은, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 트랜스의 2차측에서 발생되는 여러가지 전압 중에서 기준이 되는 전압만을 피이드백 받아서 제어하고 있기 때문이다. 따라서 트랜스의 2차측 전압을 모두 감시하는 것은 어려웠다. 따라서 종래 트랜스의 과부하보호회로는, 다양한 전압조건을 필요로 하는 오디오장치와 같은 기기에서는 트랜스의 과부하 발생을 억제시키는 것이 어려운 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명의 목적은, 트랜스에서 발생되는 여러가지 종류의 모든 전압을 감시하고, 과부하 발생을 억제시킬 수 있는 트랜스의 과부하보호회로를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랜스의 과부하보호회로는, 교류전원을 입력하고, 제품에서 필요로 하는 여러종류의 직류전압을 발생하는 전압발생수단과; 상기 전압발생수단에 입력되는 교류전원을 PWM 제어하는 PWM 제어수단과; 상기 전압발생수단의 출력단자들 중에서 기준이 되는 출력단자에 연결되어, 상기 전압발생수단의 출력전압을 피이드 백 하고, 상기 PWM 제어수단에 신호를 출력하는 보호수단과; 상기 전압발생수단의 모든 출력단자에 연결되어, 상기 출력단자들의 단락여부를 감시하는 단락감시수단과; 상기 단락감시수단에서 임의의 출력단자의 단락을 감지했을 때, 상기 보호수단으로 피이드백 되는 기준전압을 뮤트시키는 뮤트수단을 포함하여 구성된다.

상기 전압발생수단은, 트랜스인 것을 특징으로 한다.

상기 단락감시수단은, 다이오드를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 뮤트수단은, 트랜지스터를 이용하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 트랜스의 과부하보호회로에 대해서 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트랜스의 과부하보호회로의 구성도이다.

도시되고 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 트랜스의 과부하보호회로는, 트랜스(55)의 1차단에 PWM 제어회로(15)를 연결하고 있다. 즉, 트랜스(55)의 1차측 코일(55a)은, 공급전압을 입력하는 입력단과 PWM 제어회로(15)에 연결되어진다. 상기 PWM 제어회로(15)는, PWM제어에 의해서 상기 트랜스(55)의 1차측 코일(55a)에 공급되는 전압을 스위칭한다.

그리고 도시된 실시예에서 트랜스(55)의 2차단은 2개의 코일로 구성되고 있다. 상기 두 개의 코일은 서로 다른 권선비로 구성되어 다른 크기의 전압을 발생시키게 된다. 즉, 제 1 코일(55b)의 일측은 다이오드(D11)의 애노우단에 연결되고 있고, 상기 다이오드(D11)의 캐소드단은 캐패시터(C12)의 일측과 제 1 전압(Vout1) 출력단자에 연결되어진다. 그리고 제 2 코일(55c)의 일측은 다이오드(D12)의 애노우단에 연결되고 있고, 상기 다이오드(D12)의 캐소드단은 캐패시터(C12)의 일측과 제 2 전압(Vout2) 출력단자에 연결되어진다. 그리고 상기 제 1 코일(55b)과 제 2 코일(55c)의 다른 일측은 그라운드에 연결되어지고, 마찬가지로 두개의 캐패시터(C11,C12)의 다른 일측도 그라운드에 연결되어진다. 상기 다이오드(D11,D12)는 정류작용을, 캐패시터(C11,C12)는 안정된 DC 전압이 공급되도록 조절한다.

그리고 상기 트랜스(55)의 2차측에 발생되어지는 여러 종류의 전압으로부터 과부하를 보호하기 위해서, 상기 코일(55b)의 출력단 측에 저항(R1)을 통해서 보호회로(35)가 연결되어진다. 상기 보호회로(35)는, 포토커플러(25)를 포함하여 구성된다. 상기 포토커플러(25)는, 상기 저항(R11)을 통해서 접속점(P)에 인가된 신호를 공급받도록 구성된다.

그리고 상기 포토커플러(25)의 동작을 위하여, SCR11이 스위치 역할을 수행하고 있다. 즉, 상기 저항(R11)의 일측에 두개의 저항(R12,R13)이 직렬 연결되고, 상기 두개의 저항(R12,R13) 사이의 접속점에 SCR11의 게이트단자와 캐패시터(C14)가 연결되어진다. 그리고 상기 저항(R13)의 일측과 SCR11의 일측단자는 그라운드에 연결되고, 상기 캐패시터(C14)와 포토커플러(25)의 일측에 SCR11의 또 다른 일측단자가 연결되어진다. 따라서 상기 포토커플러(25)의 동작에 의해서 발생된 신호는, 상기 PWM 제어회로(15)에 공급되도록 구성되어진다.

그리고 본 발명에서는 상기 트랜스(55)의 2차측에서 발생되는 모든 전압을 감시하기 위한 단락감시회로(45)가 구비되고 있다. 상기 단락감시회로(45)는, 트랜스(55)의 2차측 전압발생단과 모두 연결되고 있다.

즉, 접속점(P)에 트랜지스터(Q11)의 에미터단자가 연결되고 있다. 상기 트랜지스터(Q11)의 콜렉터단자는 그라운드에 연결된다. 상기 트랜지스터(Q11)의 베이스단자는 병렬 연결되고 있는 다이오드군(D13,D14,....)에 연결되어진다. 그리고 상기 접속점(P)와 트랜지스터(Q11)의 베이스단자 사이에는 캐패시터(C15)가 연결되어진다.

상기 다이오드군(D13,D14)는, 애노드단을 상기 트랜지스터(Q11)의 베이스단자에 연결하고, 캐소드단은 상기 트랜스(55)의 2차측 전압발생단에 연결하고 있다. 상기 트랜스(55)의 제 1 전압(Vout1) 출력단에는 다이오드(D13)의 캐소드단이 연결된다. 상기 트랜스(55)의 제 2 전압(Vout2) 출력단에는 다이오드(D14)의 캐소단이 연결된다. 이러한 연결구성으로, 트랜스의 2차단 전압발생단 모두를 상기 다이오드군에 연결시키는 것이 가능하다.

도시되고 있는 본 발명의 실시예에서는 하나의 트랜스(55)로부터 발생되는 전압을 감시하고, 과부하 발생을 억제시키기 위한 회로로 구현되고 있다. 그러나 본 발명의 트랜스 과부하보호회로는, 하나의 트랜스로 한정할 필요는 없다. 만일, SMPS 전원장치에 2개의 트랜스가 구비되고 있고, 상기 각 트랜스의 2차단 전압발생단이 모두 6개라면, 상기 다이오드군을 6개의 다이오드로 구성해서, 두개의 트랜스의 2차단 발생전압을 동시에 감시하는 것이 가능하다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 트랜스의 과부하보호회로의 동작과정에 대해서 살펴보기로 한다.

트랜스(55)는, PWM 제어회로(15)의 PWM 제어에 의해서 1차측 코일(55a)에 전압을 공급받는다. 그리고 상기 1차측 코일(55a)에 전압이 공급되면서 발생된 유기전압에 의해서 2차측 코일(55b,55c)에 각기 다른 크기의 전압(Vout1,Vout2)이 발생되어진다. 상기 발생된 전압은, 제품 내부의 해당 제어회로에 공급되어진다.

이때, 상기 코일(55b)의 출력전압은, 저항(R11)을 통해서 접속점(P)를 경유해서 포토 커플러(25)에 인가되어진다. 또한, 상기 접속점(P)에 인가된 전압은 저항(R12,R13)에 의해 분압된 후, SCR11의 게이트단자에 인가되어진다. 상기 SCR11은, 게이트단자에 신호가 인가되는 동안 턴-온 상태를 유지한다.

이러한 제어동작에 의해서 상기 포토 커플러(25)는, SCR11이 온상태일 때, 인가된 전압에 의해 동작되면서 신호가 발생된다. 상기 포토 커플러(25)에 의해서 발생된 신호는 PWM 제어회로(15)에 인가되어지고, 상기 PWM 제어회로(15)는, 상기 포토커플러(25)로부터 신호가 입력되면, 상기 트랜스(55)의 발생전압이 정상상태로 판단해서 정상적인 PWM 제어동작상태를 유지한다.

그리고 상기와 같이 트랜스(55)의 2차측이 정상적으로 동작될 때, 단락감시회로(45) 내 트랜지스터(Q11)의 에미터전압은 베이스전압보다 낮은 상태를 갖게 된다. 따라서 상기 트랜지스터(Q11)는 턴-오프 상태를 유지한다.

그러나 상기 트랜스(55)의 2차측 코일(55b)에 연결되고 있는 캐패시터(C11)가 단락되면, 접속점(Q)의 전위는 그라운드 전위로 낮아지게 된다. 이때, SCR11의 게이트단자에 턴-온 전압이 인가되지 못하게 되어, 상기 SCR11은 턴-오프 상태를 유지하게 된다. 이와 연동해서 포토커플러(25)는 전류통로가 형성되지 못하므로 인하여 신호를 발생시키지 못하게 된다.

따라서 상기 포토 커플러(25)의 발생신호가 정상적으로 입력될 때, 동작하도록 구성되어진 PWM 제어회로(15)는 상기 포토 커플러(25)로부터 신호가 입력되지 않으면 비정상상태로 판단하고, 상기 트랜스(55)의 1차측 공급전압을 차단시키게 된다. 이렇게 해서 상기 트랜스(55)의 2차측에 과전압이 발생되는 것이 억제되어지고, 상기 과전압에 의한 제어회로의 손상을 방지하게 된다.

한편, 본 발명의 단락감시회로는, 상기 트랜스(55)의 2차측 출력단자에 이상이 발생되어 임의의 단자가 단락상태를 갖을 때, 비정상적인 동작을 감시하여 보호회로에 신호를 인가하게 된다.

일 예로, 캐패시터(C11) 또는 캐패시터(C12)가 단락되면, 접속점(Q) 또는 접속점(R)의 전위가 그라운드 상태로 낮아지게 된다. 이때, 상기 접속점(Q) 또는 접속점(R)에 연결되고 있는 다이오드(D13) 또는 다이오드(D14)가 도통상태로 전환되면서 트랜지스터(Q11)의 베이스전압은 에미터전압보다 낮아지게 된다. 따라서 트랜지스터(Q11)는 턴-온 상태로 전환되어진다.

즉, 상기 다이오드(D13 또는 D14)는, 단락 발생에 의해서 온/오프 되는 스위칭소자의 기능을 수행하고, 상기 트랜지스터(Q11)는 상기 다이오드의 동작에 기초해서 피이드백 전압을 뮤트시키는 뮤트 동작 기능을 수행한다.

이 동작으로 상기 접속점(P)를 통해서 포토 커플러(25)에 공급되야 할 전압이 상기 트랜지스터(Q11)의 에미터단자와 콜렉터단자를 통해서 그라운드로 흐르게 된다. 결국 상기 보호회로(35)의 피이드백 전압을 뮤트시켜 버리는 것이다.

이때, SCR11은 턴-온 되지 못하게 되고, 이와 연동하여 상기 포토 커플러(25)는 신호를 발생시키지 못하게 된다. 그리고 PWM 제어회로(15)는 트랜스(55)의 1차측 공급전압을 차단하여, 트랜스(55)의 과부하 발생을 억제시키게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 트랜스의 2차측 모드 전압단의 발생전압을 감시하고, 트랜스의 임의의 2차 출력단으로부터 과전압이 발생되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해서 본 발명은 트랜스의 모든 2차측 출력단으로부터 발생되는 전압을 감시하는 단락감시회로를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 단락감시회로는, 이상 발생시에 트랜스의 보호회로로 공급되는 전압을 뮤트시켜 버린다.

그리고 본 발명의 과부하보호회로는, 트랜스의 발생전압을 감시하는 구성에 한정할 필요는 없다. 모든 전원장치에서 제품 내 필요로 하는 소정크기의 직류전압을 발생하는 소자의 출력전압을 감시하고, 이상전압 발생을 억제시키기 위한 구성으로 이용하는 것이 가능할 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

위에서 설명하고 있는 본 발명에 따른 트랜스의 과부하보호회로는, 여러종류의 다른 크기의 전압을 발생하도록 구성되고 있는 트랜스의 모든 발생전압을 감시하는 것이 가능하다. 따라서 기준이 되는 전압만을 감시하여 트랜스의 과부하 발생을 억제하던 종래와 비교하여 일층 더 정확하게 트랜스의 과부하 발생을 감시하고 방지하는 것이 가능하게 된다. 더욱이 본 발명은 다양한 전압 조건을 필요로 하는 오디오와 같은 장치에 적용하는 것이 가능하고, 또한 본 발명은 제품에 대한 신뢰도 향상 및 제품으로 안정적으로 전압을 공급할 수 있는 효과를 얻게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 트랜스의 과부하보호회로도,

도 2는 본 발명에 따른 트랜스의 과부하보호회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10,15 : PWM 제어회로 20,25 : 포토커플러

30,35 : 보호회로 45 : 단락감시회로

Claims (3)

1. 교류전원을 입력하고, 제품에서 필요로 하는 여러종류의 직류전압을 발생하는 전압발생수단과;

   상기 전압발생수단에 입력되는 교류전원을 PWM 제어하는 PWM 제어수단과;

   상기 전압발생수단의 출력단자들 중에서 기준이 되는 출력단자에 연결되어, 상기 전압발생수단의 출력전압을 피이드 백 하고, 상기 PWM 제어수단에 신호를 출력하는 보호수단과;

   상기 전압발생수단의 모든 출력단자에 연결되어, 상기 출력단자들의 단락여부를 감시하는 단락감시수단과;

   상기 단락감시수단에서 임의의 출력단자의 단락을 감지했을 때, 상기 보호수단으로 피이드백 되는 기준전압을 뮤트시키는 뮤트수단을 포함하여 구성되는 트랜스의 과부하보호회로.
2. 제 1 항에 있어서,상기 전압발생수단은, 트랜스인 것을 특징으로 하는 트랜스의 과부하보호회로.
3. 제 2 항에 있어서,상기 단락감시수단은, 다이오드를 이용하는 것을 특징으로 하는 트랜스의 과부하보호회로.