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KR101423462B1 - Power supplies to drive the low power digital circuits - Google Patents

Power supplies to drive the low power digital circuits Download PDF

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KR101423462B1
KR101423462B1 KR1020130055723A KR20130055723A KR101423462B1 KR 101423462 B1 KR101423462 B1 KR 101423462B1 KR 1020130055723 A KR1020130055723 A KR 1020130055723A KR 20130055723 A KR20130055723 A KR 20130055723A KR 101423462 B1 KR101423462 B1 KR 101423462B1
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voltage
input
switch
power supply
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KR1020130055723A
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임행삼
Original Assignee
임행삼
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Abstract

본 발명은 낮은 소비 전력의 디지털 회로를 구동하는 정전압 전원 공급 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 종래의 시리즈 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터의 변압기를 포함하지 않고, 교류 전원의 전압 구간 중에서 특정 구간에서만 전력을 공급받아 구동되는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
상기 전원 공급 장치는 교류 전원의 입력 교류 전압을 입력 직류 전압으로 변환하는 정류 회로로 구성되는 직류 전원부, 상기 입력 직류 전압의 값을 감지하여 스위치 OFF부를 온(on) 상태 또는 오프(off) 상태로 만드는 전압 감지부, 상기 전압 감지부의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 스위치 ON부를 온 상태 또는 오프 상태로 만들고 스위치부를 오프 상태로 만드는 스위치 OFF부, 상기 스위치 OFF부의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 상기 스위치부를 온 상태로 만드는 스위치 ON부, 상기 스위치 OFF부에 의해 오프 상태 또는 상기 스위치 ON부에 의해 온 상태로 전환되어 입력 전원부를 상기 입력 직류 전압으로 충전되도록 하는 스위치부, 상기 스위치부에 의해 상기 입력 직류 전압으로 충전되어 정전압부를 구동하는 입력 전원부 및 상기 입력 전원부의 조정기 입력 전압를 정전압으로 변환하여 디지털 회로 전압으로 출력하는 정전압부를 포함하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant voltage power supply apparatus for driving a digital circuit of low power consumption and more particularly to a constant voltage power supply apparatus which does not include a conventional series regulator and a transformer of a switching regulator, And a power supply device driven and supplied.
The power supply device includes a direct current power supply unit configured to convert an input AC voltage of an AC power source into an input DC voltage, a DC power supply unit configured to sense a value of the input DC voltage and to turn the switch OFF unit on or off A switch-off unit which is turned on or off according to an output value of the voltage sensing unit to turn the switch-on unit into an on-state or an off-state and turns the switch unit into an off-state, A switch for turning the switch unit on and a switch for turning on the switch unit by the switch off unit or the switch on unit for charging the input power unit with the input DC voltage, And a switch unit which is charged with the input DC voltage to drive the constant voltage unit Power supply unit and converted to the regulator input voltage of the input power source to jeonapreul characterized in that it includes a constant voltage to the output voltage to the digital circuit.

Description

저전력 디지털 회로를 구동하는 전원 공급 장치 {Power supplies to drive the low power digital circuits}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a power supply for driving a low-power digital circuit,

본 발명은 낮은 소비 전력의 디지털 회로를 구동하는 정전압 전원 공급 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 종래의 시리즈 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터의 변압기를 포함하지 않고, 교류 전원의 전압 구간 중에서 특정 구간에서만 전력을 공급받아 구동되는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a constant voltage power supply apparatus for driving a digital circuit of low power consumption and more particularly to a constant voltage power supply apparatus which does not include a conventional series regulator and a transformer of a switching regulator, And a power supply device driven and supplied.

컴퓨터 등 디지털 회로 시스템의 발전은 정보 처리 분야 외에 사람이 없어도 되는 많은 분야에서 자동화라는 이름으로 크게 기여하였고, 자동화가 가능하도록 모든 제품 또는 부품 수준에서 디지털 회로를 포함하는 경향이 늘고 있다. 디지털 회로는 낮은 전압의 정전압 전원 공급 장치를 필요로 한다. 종래의 시리즈 레귤레이터와 스위칭 레귤레이터는 많은 전력을 공급하는 장점 대신에 비용이 많이 드는 단점이 있다. 간단한 제어 기능을 갖는 디지털 회로의 경우 제어만을 하기 위하여 많은 전력을 필요로 하지 않는다. 따라서 비용이 적은 새로운 방식의 정전압 전원 공급 장치에 대한 요구가 나타난다.The development of digital circuit systems such as computers has greatly contributed to the automation in many fields where there is no human being besides the information processing field, and there is an increasing tendency to include digital circuits at every product or part level to enable automation. Digital circuits require a low voltage constant voltage power supply. Conventional series regulators and switching regulators have the disadvantage of being costly instead of providing a lot of power. In the case of a digital circuit having a simple control function, much power is not required for control. Thus, there is a need for a new type of constant voltage power supply with low cost.

종래의 시리즈 레귤레이터의 경우, 변압기의 사용으로 무게와 부피가 크고, 전압 강하에 따른 불필요한 전력을 출력 단에 있는 트랜지스터에서 열로 방출한다. 이에 따른 방열기의 사용은 작은 규모의 디지털 회로에 적합하지 않다.In the case of conventional series regulators, the use of a transformer makes it bulky and bulky, and dissipates unnecessary power due to voltage drop to heat from the transistor at the output stage. The use of radiators is not suitable for small scale digital circuits.

또한 종래의 스위칭 레귤레이터의 경우, 효율이 높고, 소형화를 할 수 있는 장점에 비해, 고주파용 변압기의 사용과 펄스폭 제어 회로의 구성으로 구조가 복잡하고 비용이 많은 이유로 작은 규모의 디지털 회로에는 역시 적합하지 않다.In addition, the conventional switching regulator is also suitable for a small-scale digital circuit because the structure is complicated and costly because of the use of a high-frequency transformer and the construction of a pulse width control circuit, compared to the advantages of high efficiency and miniaturization. I do not.

따라서 새로운 방식이 필요하며, 본 발명에서는 교류 전원의 전압 구간 중에서 특정 구간에서만 전력을 공급받아 구동되는 전원 공급 장치를 만들어 적은 전류(수십 mA)로 구동되는 디지털 회로에 적용하려고 한다.
Accordingly, a new method is required. In the present invention, a power supply device driven by supplying power only in a specific section of an AC voltage is intended to be applied to a digital circuit driven with a small current (tens of mA).

본 발명이 해결하려는 과제로 하고 있는 종래 기술의 전원 공급 장치의 문제점은 변압기와 스위칭 모드를 제어하는 복잡한 회로를 갖는다는 것이다. 높은 출력을 필요로 하지 않는 디지털 회로 시스템에 있어서 스위칭 모드 전원 공급 장치의 높은 출력을 만들기 위한 여러 구성 요소들은 고비용의 원인이 된다. 따라서 낮은 출력의 전원 공급 장치에 맞는 최소의 구성 요소를 갖는 전원 회로가 요구된다.The problem of the power supply of the prior art, which is a problem to be solved by the present invention, is that it has a complicated circuit for controlling the transformer and the switching mode. In digital circuit systems that do not require high power, the various components that make the high output of a switched mode power supply cause high cost. Therefore, a power supply circuit having a minimum number of components suitable for a low output power supply is required.

이를 해결하기 위해 본 발명에서는 종래의 스위칭 방식의 제어회로와 변압기를 포함하지 않는 간단한 구조를 갖는 전원 공급 장치를 만든다. 출력 단에 위치하는 정전압 회로에 전력을 공급하는데 있어서, 교류 전원의 전압 구간 중에서 전류 방향이 바뀌는 낮은 전압 구간에서만 전력 공급이 이루어지도록 한다. 이로써 전원 공급 장치의 소비 전력을 최소화 하고 이에 따른 발열을 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 본 발명의 전원 공급 장치는 교류 전원으로부터 구동되고 낮은 소비 전력을 갖는 디지털 회로를 구성하는데 최적의 구조를 갖는다.
In order to solve this problem, the present invention provides a power supply device having a simple structure that does not include a conventional switching control circuit and a transformer. In supplying power to the constant voltage circuit located at the output end, power is supplied only in a low voltage section in which the current direction changes in the voltage section of the AC power source. As a result, the power consumption of the power supply device can be minimized and the heat generated by the power supply device can be reduced. Therefore, the power supply device of the present invention has an optimum structure for constituting a digital circuit driven from an AC power source and having low power consumption.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은 교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)을 입력 직류 전압(VDC)으로 변환하고 이어서 변압기를 사용하지 않고 디지털 회로 전압(VCC)으로 출력하는 회로를 포함하는 전원 공급 장치(100)를 만드는 것이다.Means for solving the above problem is a power supply circuit including a circuit for converting an input AC voltage VAC of an AC power supply 200 into an input DC voltage VDC and then outputting it to a digital circuit voltage VCC without using a transformer Thereby forming the supply device 100.

상기 전원 공급 장치(100)는 교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)을 입력 직류 전압(VDC)으로 변환하는 정류 회로로 구성되는 직류 전원부(110); 상기 입력 직류 전압(VDC)의 값을 감지하여 스위치 OFF부(130)를 온(on) 상태 또는 오프(off) 상태로 만드는 전압 감지부(120); 상기 전압 감지부(120)의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 스위치 ON부(140)를 온 상태 또는 오프 상태로 만들고 스위치부(150)를 오프 상태로 만드는 스위치 OFF부(130); 상기 스위치 OFF부(130)의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 상기 스위치부(150)를 온 상태로 만드는 스위치 ON부(140); 상기 스위치 OFF부(130)에 의해 오프 상태 또는 상기 스위치 ON부(140)에 의해 온 상태로 전환되어 입력 전원부(160)를 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되도록 하는 스위치부(150); 상기 스위치부(150)에 의해 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되어 정전압부(170)를 구동하는 입력 전원부(160); 및 상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 전압(VIN)을 정전압으로 변환하여 디지털 회로 전압(VCC)으로 출력하는 정전압부(170)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The power supply apparatus 100 includes a DC power supply unit 110 configured as a rectifying circuit for converting an input AC voltage VAC of the AC power supply 200 into an input DC voltage VDC; A voltage sensing unit 120 for sensing the value of the input DC voltage VDC and turning the switch OFF unit 130 on or off; A switch-off unit 130 which is turned on or off according to an output value of the voltage sensing unit 120 to turn the switch-on unit 140 on or off and to turn off the switch unit 150, ; A switch-on unit 140 which is turned on or off according to an output value of the switch-off unit 130 to turn on the switch unit 150; A switch unit 150 which is turned on by the switch-off unit 130 or turned on by the switch-on unit 140 to charge the input power source unit 160 to the input DC voltage VDC; An input power unit 160 charged with the input DC voltage VDC by the switch unit 150 to drive the constant voltage unit 170; And a constant voltage unit 170 for converting the regulator input voltage VIN of the input power supply unit 160 into a constant voltage and outputting the constant voltage as a digital circuit voltage VCC.

상기 직류 전원부(110)는 브리지 다이오드(B)로 구성되며, 상기 전압 감지부(120)는 제너 다이오드(Z), 풀업 감지 저항(R1)과 풀다운 감지 저항(R2)으로 구성되며, 상기 스위치 OFF부(130)는 풀다운 다이오드(D)와 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)로 구성되며, 상기 스위치 ON부(140)는 풀업 저항(R3)과 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)로 구성되며, 상기 스위치부(150)는 NMOSFET 트랜지스터(T)로 구성되며, 상기 입력 전원부(160)는 조정기 입력 커패시터(C)로 구성되며, 상기 정전압부(170)는 집적회로로 만들어진 전압조정기(U)로 구성되는 것을 특징으로 한다.The DC power supply unit 110 includes a bridge diode B and the voltage sensing unit 120 includes a Zener diode Z, a pullup sense resistor R1 and a pull down sense resistor R2, The switch unit 130 includes a pull-down diode D and a pull-down NPN transistor Q1. The switch unit 140 includes a pull-up resistor R3 and a pull-up NPN transistor Q2. ) Is composed of an NMOSFET transistor T and the input power supply unit 160 is composed of a regulator input capacitor C and the constant voltage unit 170 is composed of a voltage regulator U made of an integrated circuit do.

구동하는 디지털 회로와 연결되는 구성 방식에 따라 상기 조정기 입력 커패시터(C)의 역류를 방지하기 위한 수단이 필요할 수 있다. 상기 입력 직류 전압(VDC) 단자로 전류가 나가지 못하도록 역류 방지 다이오드(181)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치(100)를 만들 수 있다. 또한 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)의 드레인 단자에서 전류가 나오지 못하도록 역류 방지 다이오드(182)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치(100)를 만들 수 있다.
Means may be needed to prevent backflow of the regulator input capacitor C in accordance with a configuration scheme connected to a driving digital circuit. Further comprising a reverse current prevention diode (181) so that current does not flow to the input DC voltage (VDC) terminal. Further, the power supply device 100 may further include a reverse current prevention diode 182 to prevent current from flowing out from the drain terminal of the NMOSFET transistor T.

본 발명의 전원 공급 장치는 종래 기술의 스위칭 모드 방식의 제어회로와 변압기를 포함하지 않는 간단한 구조를 갖는다. 또한 출력 단에 위치하는 정전압 회로에 전력을 공급하는데 있어서, 교류 전원의 전압 구간 중에서 전류 방향이 바뀌는 낮은 전압 구간에서만 전력 공급이 이루어지도록 하여 전원 공급 장치의 소비 전력을 최소화 하고 이에 따른 발열을 줄이는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 전원 공급 장치는 교류 전원으로부터 구동되고 저전력의 디지털 회로를 구성하는데 최적의 구조를 갖는다.
The power supply of the present invention has a simple structure that does not include a control circuit and a transformer in the switching mode scheme of the prior art. Further, in supplying power to the constant voltage circuit located at the output stage, power is supplied only in a low voltage section in which the current direction changes in the voltage section of the AC power source, thereby minimizing the power consumption of the power supply device and reducing the heat generated thereby Can be obtained. Therefore, the power supply device of the present invention has an optimal structure for driving a low-power digital circuit driven from an AC power source.

도1은 저전력 디지털 회로를 구동하는 전원 공급 장치의 개념도.
도2는 도1의 개념을 실시한 회로도.
도3은 도2의 회로에 역류 방지 다이오드를 포함하는 회로도(예1).
도4는 도2의 회로에 역류 방지 다이오드를 포함하는 회로도(예2).1 is a conceptual diagram of a power supply device for driving a low-power digital circuit;
2 is a circuit diagram showing the concept of Fig.
Fig. 3 is a circuit diagram (Example 1) including a backflow prevention diode in the circuit of Fig. 2; Fig.
Fig. 4 is a circuit diagram (Example 2) including a backflow prevention diode in the circuit of Fig. 2; Fig.

본 발명의 저전력 디지털 회로를 구동하는 전원 공급 장치(100)의 구조와 기능을 도1 내지 도4를 참조하여 설명한다.The structure and function of the power supply apparatus 100 for driving the low-power digital circuit of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 4. Fig.

먼저 저전력 디지털 회로를 구동하는 전원 공급 장치(100)의 개념을 설명한다. 적은 전력을 소비하는 디지털 회로(300)는 적은 전류량으로 구동되므로 필요한 최소의 전류를 공급하면서도 소비 전력이 최소가 되는 구조의 전원 공급 장치가 필요하다. 이를 위하여 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)으로부터 전력을 공급받는데 있어서, 상기 입력 교류 전압(VAC)을 저전압 구간과 고전압 구간으로 나누고, 저전압 구간에서는 전력을 공급받고, 고전압 구간에서는 전력을 공급받지 않는 방식을 취한다. 고전압 구간에서는 저전압 구간에서 공급받은 전력으로 상기 전원 공급 장치(100)를 구동해야 한다. 따라서 상기 전원 공급 장치(100)의 출력 전류량은 적게 되고, 이는 저전력 디지털 회로용으로 제한되는 이유가 된다. 그러나 상기 전원 공급 장치(100)의 구조를 단순화하여 최소의 비용으로 구성될 수 있는 장점이 있다. 상기 전원 공급 장치(100)는 교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)을 정전압인 디지털 회로 전압(VCC)으로 변환하고 적은 전류를 공급하는 최소의 구성 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 장치다.First, the concept of the power supply device 100 for driving the low-power digital circuit will be described. Since the digital circuit 300 consuming less power is driven with a small amount of current, a power supply having a structure that minimizes power consumption while supplying the minimum current required is needed. To this end, the power supply apparatus 100 of the present invention receives power from the input AC voltage VAC of the AC power supply 200, divides the input AC voltage VAC into a low voltage section and a high voltage section, Power is supplied, and power is not supplied in the high-voltage section. In the high voltage period, the power supply device 100 must be driven by the supplied power in the low voltage section. Therefore, the amount of output current of the power supply device 100 is reduced, which is a reason for being limited for low-power digital circuits. However, there is an advantage that the structure of the power supply device 100 can be simplified and configured at a minimum cost. The power supply device 100 has a minimum component that converts the input AC voltage VAC of the AC power supply 200 to a digital circuit voltage VCC which is a constant voltage and supplies a small current.

상기 전원 공급 장치(100)는The power supply apparatus 100 includes:

교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)을 입력 직류 전압(VDC)으로 변환하는 정류 회로로 구성되는 직류 전원부(110); A DC power supply unit 110 comprising a rectifying circuit for converting an input AC voltage VAC of the AC power supply 200 into an input DC voltage VDC;

상기 입력 직류 전압(VDC)의 값을 감지하여 스위치 OFF부(130)를 온(on) 상태 또는 오프(off) 상태로 만드는 전압 감지부(120); A voltage sensing unit 120 for sensing the value of the input DC voltage VDC and turning the switch OFF unit 130 on or off;

상기 전압 감지부(120)의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 스위치 ON부(140)를 온 상태 또는 오프 상태로 만들고 스위치부(150)를 오프 상태로 만드는 스위치 OFF부(130); A switch-off unit 130 which is turned on or off according to an output value of the voltage sensing unit 120 to turn the switch-on unit 140 on or off and to turn off the switch unit 150, ;

상기 스위치 OFF부(130)의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 상기 스위치부(150)를 온 상태로 만드는 스위치 ON부(140); A switch-on unit 140 which is turned on or off according to an output value of the switch-off unit 130 to turn on the switch unit 150;

상기 스위치 OFF부(130)에 의해 오프 상태 또는 상기 스위치 ON부(140)에 의해 온 상태로 전환되어 입력 전원부(160)를 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되도록 하는 스위치부(150); A switch unit 150 which is turned on by the switch-off unit 130 or turned on by the switch-on unit 140 to charge the input power source unit 160 to the input DC voltage VDC;

상기 스위치부(150)에 의해 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되어 정전압부(170)를 구동하는 입력 전원부(160); An input power unit 160 charged with the input DC voltage VDC by the switch unit 150 to drive the constant voltage unit 170;

상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 전압(VIN)를 정전압으로 변환하여 디지털 회로 전압(VCC)으로 출력하는 정전압부(170)를 포함하는 것을 특징으로 한다. And a constant voltage unit 170 for converting the regulator input voltage VIN of the input power supply unit 160 into a constant voltage and outputting the constant voltage as a digital circuit voltage VCC.

이제 저전력 디지털 회로를 구동하는 전원 공급 장치(100)의 구조와 기능을 상세하게 설명한다.The structure and function of the power supply 100 driving the low-power digital circuit will now be described in detail.

상기 직류 전원부(110)는 브리지 다이오드(B)로 구성되며, 상기 교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)은 상기 브리지 다이오드(B)의 두 입력 단자에 연결되고, 상기 브리지 다이오드(B)의 양극 출력 단자는 입력 직류 전압(VDC) 단자에 해당되고, 상기 브리지 다이오드(B)의 음극 출력 단자는 기준점(GND) 단자에 해당된다. 상기 브리지 다이오드(B)의 정류 작용에 의해 상기 입력 교류 전압(VAC)은 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 변환된다. 상기 입력 직류 전압(VDC)은 상기 전원 공급 장치(100)의 기능을 수행하는데 필요한 실제 구동 전압으로 인가된다.The DC power supply 110 is composed of a bridge diode B. The input AC voltage VAC of the AC power supply 200 is connected to two input terminals of the bridge diode B, The negative output terminal of the bridge diode B corresponds to the input direct current voltage (VDC) terminal, and the negative output terminal of the bridge diode B corresponds to the reference point (GND) terminal. The input AC voltage VAC is converted into the input DC voltage VDC by the rectifying action of the bridge diode B. The input DC voltage VDC is applied to the actual driving voltage required to perform the function of the power supply 100.

상기 전압 감지부(120)는 제너 다이오드(Z), 풀업 감지 저항(R1)과 풀다운 감지 저항(R2)으로 구성되며, 상기 입력 직류 전압(VDC)에 의해 구동되고, 상기 풀다운 감지 저항(R2)의 양단 전압으로 상기 스위치 OFF부(130)의 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)를 제어한다. 상기 입력 직류 전압(VDC)의 값이 상기 제너 다이오드(Z)의 제너 전압보다 큰 경우, 상기 입력 직류 전압(VDC)에서 제너 전압을 뺀 전압은 상기 두 저항(R1,R2)에서 전압 분배되고, 상기 풀다운 감지 저항(R2)의 양단 전압이 트랜지스터 온(on) 전압보다 크면, 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)는 온 상태가 된다. 반면 상기 입력 직류 전압(VDC)의 값이 상기 제너 다이오드(Z)의 제너 전압보다 작으면, 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)는 오프 상태가 된다.The voltage sensing unit 120 includes a Zener diode Z, a pull-up sense resistor R1 and a pull-down sense resistor R2. The voltage sense unit 120 is driven by the input DC voltage VDC, And controls the pull-down NPN transistor Q1 of the switch-OFF unit 130 with the voltage between both ends thereof. When the value of the input direct current voltage VDC is larger than the zener voltage of the zener diode Z, a voltage obtained by subtracting the zener voltage from the input direct current voltage VDC is voltage divided by the two resistors R1 and R2, When the both-end voltage of the pull-down sense resistor R2 is larger than the transistor on voltage, the pull-down NPN transistor Q1 is turned on. On the other hand, if the value of the input direct current voltage VDC is smaller than the zener voltage of the zener diode Z, the pull-down NPN transistor Q1 is turned off.

상기 스위치 OFF부(130)는 풀다운 다이오드(D)와 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)로 구성되며, 상기 풀다운 감지 저항(R2)의 양단 전압에 의해 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)가 제어되고, 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)의 상태에 따라 상기 스위치 ON부(140)의 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)와 상기 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)를 제어한다. 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)가 온 상태인 경우, 상기 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)는 오프 상태가 되고, 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)의 게이트 전압은 상기 풀다운 다이오드(D)와 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)를 통해 방전된다. 결국 NMOSFET 트랜지스터(T)는 오프 상태가 된다. 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)가 오프 상태인 경우, 상기 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)는 온 상태가 된다.The switch-off unit 130 includes a pull-down diode D and a pull-down NPN transistor Q1. The pull-down NPN transistor Q1 is controlled by a voltage across the pull-down sense resistor R2, Up NPN transistor Q2 of the switch ON part 140 and the NMOSFET transistor T of the switch part 150 according to the state of the transistor Q1. The pull-up NPN transistor Q1 is turned on when the pull-down NPN transistor Q1 is turned on and the gate voltage of the pull-down NPN transistor Q1 is turned off. . As a result, the NMOSFET transistor T is turned off. When the pull-down NPN transistor Q1 is off, the pull-up NPN transistor Q2 is turned on.

상기 스위치 ON부(140)는 풀업 저항(R3)과 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)로 구성되며, 상기 스위치 OFF부(130)의 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)의 상태에 의해 상기 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)가 제어되고, 상기 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)의 상태에 따라 상기 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)를 제어한다. 상기 풀업 저항(R3)에 의해 상기 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)가 온 상태가 된 경우, 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)의 게이트 전압은 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되고, 이어서 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)는 온 상태가 된다.The pull-up unit 140 includes a pull-up resistor R3 and a pull-up NPN transistor Q2. The pull-up NPN transistor Q1 of the switch- And controls the NMOSFET transistor T of the switch unit 150 according to the state of the pull-up NPN transistor Q2. When the pull-up NPN transistor Q2 is turned on by the pull-up resistor R3, the gate voltage of the NMOSFET transistor T is charged to the input DC voltage VDC, Is turned on.

상기 스위치부(150)는 NMOSFET 트랜지스터(T)로 구성되며, 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)는 상기 스위치 OFF부(30)의 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)와 상기 스위치 ON부(140)의 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)의 상태에 의해 제어되고, 상기 입력 직류 전압(VDC) 단자와 상기 입력 전원부(160) 사이의 회로 연결 상태를 제어한다. 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)가 온 상태인 경우, 상기 입력 직류 전압(VDC) 단자와 상기 입력 전원부(160) 사이의 회로는 단락 회로가 되어 상기 입력 전원부(160)는 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전된다. 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)가 오프 상태인 경우, 상기 입력 직류 전압(VDC) 단자와 상기 입력 전원부(160) 사이의 회로는 개방 회로가 되어 상기 입력 전원부(160)는 더 이상 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되지 못한다.The switch unit 150 is constituted by an NMOSFET transistor T and the NMOSFET transistor T is connected to the pull-down NPN transistor Q1 of the switch-OFF unit 30 and the pull-up NPN transistor Q2 to control the circuit connection state between the input DC voltage terminal VDD and the input power supply unit 160. [ When the NMOSFET transistor T is in an on state, the circuit between the input DC voltage terminal VDC and the input power supply 160 is short-circuited so that the input power supply 160 outputs the input DC voltage VDC Is charged. When the NMOSFET transistor T is in the OFF state, the circuit between the input DC voltage terminal VDC and the input power supply 160 becomes an open circuit, so that the input power supply 160 no longer receives the input DC voltage VDC ).

상기 입력 전원부(160)는 조정기 입력 커패시터(C)로 구성되며, 상기 조정기 입력 커패시터(C)는 상기 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)의 상태에 따라 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되고, 상기 정전압부(170)를 구동한다. 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)가 온 상태인 경우, 상기 입력 직류 전압(VDC)은 상기 조정기 입력 커패시터(C)를 충전하고 동시에 상기 정전압부(170)를 구동한다. 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)가 오프 상태인 경우, 상기 조정기 입력 커패시터(C)는 더 이상 충전되지 못하고, 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)가 온 상태에서 충전되었던 조정기 입력 전압(VIN)으로 상기 정전압부(170)를 계속 구동한다.The regulator input capacitor C is charged to the input DC voltage VDC according to the state of the NMOSFET transistor T of the switch unit 150. The regulator input capacitor C, And drives the constant voltage unit 170. When the NMOSFET transistor T is in an ON state, the input DC voltage VDC charges the regulator input capacitor C and drives the constant voltage unit 170 at the same time. When the NMOSFET transistor T is in the OFF state, the regulator input capacitor C is no longer charged and the constant voltage unit 170 ).

상기 정전압부(170)는 집적회로로 만들어진 전압조정기(U)로 구성되며, 상기 전압조정기(U)는 상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 전압(VIN)를 정전압으로 변환하여 상기 디지털 회로 전압(VCC)으로 출력한다.The voltage regulator U converts the regulator input voltage VIN of the input power supply 160 to a constant voltage and outputs the digital circuit voltage VCC).

지금까지 상기 전원 공급 장치(100)의 구조와 구성 요소들의 기능을 설명하였고, 이제 전체 작동을 상기 입력 직류 전압(VDC)의 전압 범위를 저전압 구간과 고전압 구간으로 나누어 설명한다.The structure of the power supply apparatus 100 and the functions of the constituent elements have been described, and the entire operation will now be described by dividing the voltage range of the input direct current voltage VDC into a low voltage section and a high voltage section.

(1) 상기 입력 직류 전압(VDC)이 상기 전압 감지부(120)의 제너 다이오드(Z)의 제너 전압보다 작은 저전압 구간에서, 상기 스위치 OFF부(130)의 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)는 오프 상태가 되고, 이는 상기 스위치 ON부(140)의 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)를 온 상태로 만들고, 이어서 상기 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)를 온 상태로 만든다. 이때 상기 입력 직류 전압(VDC)은 상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 커패시터(C)를 충전하고 동시에 상기 정전압부(170)를 구동한다.(1) When the input DC voltage VDC is lower than the Zener voltage of the zener diode Z of the voltage sensing unit 120, the pull-down NPN transistor Q1 of the switch- This turns on the pull-up NPN transistor Q2 of the switch ON section 140 and then turns on the NMOSFET transistor T of the switch section 150. [ At this time, the input DC voltage (VDC) charges the regulator input capacitor (C) of the input power supply unit (160) and drives the constant voltage unit (170).

(2) 상기 입력 직류 전압(VDC)이 상기 전압 감지부(120)의 제너 다이오드(Z)의 제너 전압보다 큰 고전압 구간에서, 상기 스위치 OFF부(130)의 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)는 온 상태가 되고, 이는 상기 스위치 ON부(140)의 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)를 오프 상태로 만들고, 이어서 상기 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)를 오프 상태로 만든다. 이때 저전압 구간에서 충전된 상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 커패시터(C)의 조정기 입력 전압(VIN)으로 상기 정전압부(170)를 구동한다.(2) When the input DC voltage VDC is higher than the Zener voltage of the zener diode Z of the voltage sensing unit 120, the pull-down NPN transistor Q1 of the switch-off unit 130 is turned on Which turns off the pull-up NPN transistor Q2 of the switch ON part 140 and then turns off the NMOSFET transistor T of the switch part 150. [ At this time, the constant voltage unit 170 is driven to the regulator input voltage VIN of the regulator input capacitor C of the input power source 160 charged in the low voltage period.

한편 NMOSFET 트랜지스터는 소스 단자에서 드레인 단자로 다이오드가 연결된 등가 회로를 갖는다. 이로 인해 드레인 전압이 소스 전압보다 작을 경우 소스에서 드레인으로 전류가 역류한다. 따라서 상기 전원 공급 장치(100)의 입력 직류 전압(VDC) 단자에 또 다른 회로가 연결되어 구성되는 디지털 회로 시스템에 도2의 회로를 실시할 경우, 상기 입력 직류 전압(VDC)이 상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 커패시터(C)에 충전된 조정기 입력 전압(VIN)보다 작을 때, 상기 조정기 입력 전압(VIN)은 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)를 통해 상기 입력 직류 전압(VDC) 단자에 연결된 또 다른 회로로 방전될 수 있다. 이는 상기 정전압부(170)를 제대로 구동시킬 수 없는 상황을 만드는 것이다. 따라서 상기 조정기 입력 커패시터(C)의 역류를 방지하기 위한 수단이 필요하게 된다. 도3은 상기 입력 직류 전압(VDC) 단자로 전류가 나가지 못하도록 역류 방지 다이오드(181)를 포함한 회로를 나타낸 것이고, 도4는 상기 NMOSFET 트랜지스터(T)의 드레인 단자에서 전류가 나오지 못하도록 역류 방지 다이오드(182)를 포함한 회로를 나타낸 것이다.
While the NMOSFET transistor has an equivalent circuit in which a diode is connected from the source terminal to the drain terminal. This causes current to flow back from the source to the drain when the drain voltage is less than the source voltage. Therefore, when the circuit of FIG. 2 is implemented in a digital circuit system in which another circuit is connected to the input DC voltage terminal of the power supply device 100, the input DC voltage VDC is supplied to the input power supply The regulator input voltage VIN is connected to the input DC voltage terminal VDC through the NMOSFET transistor T when the regulator input voltage VIN is less than the regulator input voltage VIN charged to the regulator input capacitor C of the DC- Can be discharged into a circuit. This is a situation where the constant voltage unit 170 can not be driven properly. Therefore, a means for preventing the reverse flow of the regulator input capacitor C is required. 3 shows a circuit including a reverse current prevention diode 181 so that current does not flow to the input DC voltage terminal VDC. FIG. 4 is a circuit diagram of a reverse current prevention diode 182 < / RTI >

100 : 전원 공급 장치
110 : 직류 전원부
120 : 전압 감지부
130 : 스위치 OFF부
140 : 스위치 ON부
150 : 스위치부
160 : 입력 전원부
170 : 정전압부
181,182 : 역류 방지 다이오드
200 : 교류 전원
300 : 디지털 회로
VAC : 입력 교류 전압
VDC : 입력 직류 전압
VCC : 디지털 회로 전압
VIN : 조정기 입력 전압
GND : 기준점100: Power supply
110: DC power source
120:
130: Switch OFF part
140: Switch ON section
150:
160: Input power section
170: Constant voltage section
181,182: Backflow prevention diode
200: AC power source
300: Digital circuit
VAC: Input AC voltage
VDC: input DC voltage
VCC: Digital circuit voltage
VIN: Regulator input voltage
GND: Reference point

Claims (4)

교류 전원(200)의 입력 교류 전압(VAC)을 입력 직류 전압(VDC)으로 변환하는 정류 회로로 구성되는 직류 전원부(110);
상기 입력 직류 전압(VDC)의 값을 감지하여 스위치 OFF부(130)를 온(on) 상태 또는 오프(off) 상태로 만드는 전압 감지부(120);
상기 전압 감지부(120)의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 스위치 ON부(140)를 온 상태 또는 오프 상태로 만들고 스위치부(150)를 오프 상태로 만드는 스위치 OFF부(130);
상기 스위치 OFF부(130)의 출력 값에 의해 온 상태 또는 오프 상태로 전환되어 상기 스위치부(150)를 온 상태로 만드는 스위치 ON부(140);
상기 스위치 OFF부(130)에 의해 오프 상태 또는 상기 스위치 ON부(140)에 의해 온 상태로 전환되어 입력 전원부(160)를 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되도록 하는 스위치부(150);
상기 스위치부(150)에 의해 상기 입력 직류 전압(VDC)으로 충전되어 정전압부(170)를 구동하는 입력 전원부(160); 및
상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 전압(VIN)를 정전압으로 변환하여 디지털 회로 전압(VCC)으로 출력하는 정전압부(170)를 포함하고,
상기 직류 전원부(110)는 브리지 다이오드(B)를 포함하고, 상기 브리지 다이오드(B)의 입력은 입력 교류 전압(VAC)에 의해 구동되고, 상기 브리지 다이오드(B)의 출력인 입력 직류 전압(VDC)은 전압 감지부(120)를 제어하고;
상기 전압 감지부(120)는 제너 다이오드(Z), 풀업 감지 저항(R1)과 풀다운 감지 저항(R2)을 포함하고, 상기 풀다운 감지 저항(R2)의 양단 전압으로 스위치 OFF부(130)의 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)를 제어하고;
상기 스위치 OFF부(130)는 풀다운 다이오드(D)와 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)를 포함하고, 상기 풀다운 NPN 트랜지스터(Q1)의 상태에 따라 스위치 ON부(140)의 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)와 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)를 제어하고;
상기 스위치 ON부(140)는 풀업 저항(R3)과 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)를 포함하고, 상기 풀업 NPN 트랜지스터(Q2)의 상태에 의해 상기 스위치부(150)의 NMOSFET 트랜지스터(T)를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치(100).
A DC power supply unit 110 comprising a rectifying circuit for converting an input AC voltage VAC of the AC power supply 200 into an input DC voltage VDC;
A voltage sensing unit 120 for sensing the value of the input DC voltage VDC and turning the switch OFF unit 130 on or off;
A switch-off unit 130 which is turned on or off according to an output value of the voltage sensing unit 120 to turn the switch-on unit 140 on or off and to turn off the switch unit 150, ;
A switch-on unit 140 which is turned on or off according to an output value of the switch-off unit 130 to turn on the switch unit 150;
A switch unit 150 which is turned on by the switch-off unit 130 or turned on by the switch-on unit 140 to charge the input power source unit 160 to the input DC voltage VDC;
An input power unit 160 charged with the input DC voltage VDC by the switch unit 150 to drive the constant voltage unit 170; And
And a constant voltage unit 170 that converts the regulator input voltage VIN of the input power supply unit 160 to a constant voltage and outputs the constant voltage as a digital circuit voltage VCC,
The DC power supply unit 110 includes a bridge diode B and the input of the bridge diode B is driven by an input AC voltage VAC and the input DC voltage VDC Controls the voltage sensing unit 120;
The voltage sensing unit 120 includes a zener diode Z and a pull-up sense resistor R 1 and a pull-down sense resistor R 2. The pull-down sense resistor R 2 has a pull- Controls the NPN transistor Q1;
The switch-OFF unit 130 includes a pull-down diode D and a pull-down NPN transistor Q1. The pull-down NPN transistor Q1 of the switch- Controls the NMOSFET transistor (T) of the part (150);
The switch-on unit 140 includes a pull-up resistor R3 and a pull-up NPN transistor Q2 and controls the NMOSFET transistor T of the switch unit 150 by the state of the pull-up NPN transistor Q2 (100). ≪ / RTI >
청구항 1에 있어서,
스위치부(150)는 NMOSFET 트랜지스터(T)를 포함하고, 입력 직류 전압(VDC) 단자와 입력 전원부(160) 사이의 회로 연결 상태를 제어하고;
상기 입력 전원부(160)는 조정기 입력 커패시터(C)를 포함하고, 상기 조정기 입력 커패시터(C)에 충전되는 조정기 입력 전압(VIN)으로 정전압부(170)를 구동하고;
상기 정전압부(170)는 집적회로로 만들어진 전압조정기(U)를 포함하고, 상기 전압조정기(U)는 상기 입력 전원부(160)의 조정기 입력 전압(VIN)를 정전압으로 변환하여 디지털 회로 전압(VCC)으로 출력되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치(100).
The method according to claim 1,
The switch unit 150 includes an NMOSFET transistor T and controls a circuit connection state between the input DC voltage terminal VDC and the input power supply unit 160;
The input power supply 160 includes a regulator input capacitor C and drives the constant voltage unit 170 to a regulator input voltage VIN that charges the regulator input capacitor C;
The voltage regulator U converts the regulator input voltage VIN of the input power supply 160 to a constant voltage to generate a digital circuit voltage VCC (100). ≪ / RTI >
청구항 2에 있어서,
입력 직류 전압(VDC) 단자로 전류가 나가지 못하도록 역류 방지 다이오드(181)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치(100).
The method of claim 2,
Further comprising a reverse current blocking diode (181) to prevent current from flowing to the input DC voltage (VDC) terminal.
청구항 2에 있어서,
NMOSFET 트랜지스터(T)의 드레인 단자에서 전류가 나오지 못하도록 역류 방지 다이오드(182)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치(100).
The method of claim 2,
Further comprising a reverse current blocking diode (182) to prevent current from flowing out of the drain terminal of the NMOSFET transistor (T).
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