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KR102119576B1 - Voltage tracking circuit and buck converter with protecting function from over voltage - Google Patents

Voltage tracking circuit and buck converter with protecting function from over voltage Download PDF

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KR102119576B1
KR102119576B1 KR1020130111445A KR20130111445A KR102119576B1 KR 102119576 B1 KR102119576 B1 KR 102119576B1 KR 1020130111445 A KR1020130111445 A KR 1020130111445A KR 20130111445 A KR20130111445 A KR 20130111445A KR 102119576 B1 KR102119576 B1 KR 102119576B1
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Abstract

실시예에 따르면 입력 전압의 일정 범위 내에 도달하는 경우 상기 입력 전압의 변동량을 반영한 출력 전압을 발생함으로써 상기 입력 전압의 변동량을 추종하여 전압을 출력할 수 있고, 조명 장치의 광원에 걸리는 전압의 변동량을 반영한 출력 전압을 생성하고 상기 출력 전압에 따라서 조명장치의 동작을 제어할 수 있다.According to an embodiment, when reaching within a certain range of the input voltage, by generating an output voltage reflecting the variation of the input voltage, the voltage can be output by following the variation of the input voltage, and the variation of the voltage applied to the light source of the lighting device can be It is possible to generate the reflected output voltage and control the operation of the lighting device according to the output voltage.

Description

전압 추종 회로와 이를 구비한 과전압 보호 벅 컨버터 {VOLTAGE TRACKING CIRCUIT AND BUCK CONVERTER WITH PROTECTING FUNCTION FROM OVER VOLTAGE}Voltage follower circuit and overvoltage protection buck converter equipped with it {VOLTAGE TRACKING CIRCUIT AND BUCK CONVERTER WITH PROTECTING FUNCTION FROM OVER VOLTAGE}

본 발명은 전압 추종 회로와 이를 구비한 과전압 보호 벅 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage following circuit and an overvoltage protection buck converter having the same.

최근 발광 다이오드(led)는 국내 조명 업계에서 유망 시장으로 부상하고 있다. Recently, a light emitting diode (led) has emerged as a promising market in the domestic lighting industry.

선진 각국의 에너지 절감의 노력의 일환으로 발광다이오드 조명이 각광 받고 있다. Light emitting diode lighting is in the spotlight as part of energy saving efforts in developed countries.

발광다이오드는 기존 형광램프(FL)시장을 대체하는 수요와 기존 형광램프로 구현하기 어려운 감성 및 여러 가지 다기능을 추가한 LED조명 제품들이 시장에 선보이고 있는 추세이다. Light-emitting diodes are on the market with demand to replace the existing fluorescent lamp (FL) market, and LED lighting products that have added sensitivity and various functions that are difficult to implement with existing fluorescent lamps.

종래 발광 다이오드를 이용한 조명 장치에서 조명 장치내의 전원 공급 장치의 과전압에 의하여 발광 다이오드가 소손되는 문제가 있다. In a conventional lighting device using a light emitting diode, there is a problem that the light emitting diode is burned out due to an overvoltage of a power supply in the lighting device.

이를 해결하고자 OVP(Overvoltage Protection) 핀(pin)을 구비한 스위칭 제어 칩이 개발되었다. 상기 OVP 핀을 구비한 스위칭 제어 칩은 상기 OVP 핀에 비정상전압이나 과전압이 인가되었음이 판단되면 스위치로 출력하는 스위칭 제어 신호를 차단한다. To solve this, a switching control chip having an OVP (Overvoltage Protection) pin has been developed. The switching control chip provided with the OVP pin blocks the switching control signal output to the switch when it is determined that an abnormal voltage or overvoltage is applied to the OVP pin.

이러한 스위칭 제어 칩은 내부에 과전압 보호 회로를 구비해야 하므로 부품의 수가 증가하고 그에 따라 부피가 커지고 가격이 비싼 문제가 있다. Since such a switching control chip must have an overvoltage protection circuit therein, the number of parts increases, and accordingly, there is a problem in that it is bulky and expensive.

특히 OVP 핀을 구비한 스위칭 제어 칩을 벅 컨버터(Buck converter)에 적용하는 경우 회로가 복잡해지는 문제가 있다.In particular, when a switching control chip having an OVP pin is applied to a buck converter, there is a problem that the circuit is complicated.

실시예는 입력 전압의 변동량을 추종하여 출력하는 전압 추종 회로를 제공한다.The embodiment provides a voltage following circuit that follows and outputs a variation in input voltage.

실시예는 광원에 걸리는 과전압을 감지하여 컨버터의 동작을 제어하는 과전압 보호 벅 컨버터를 제공한다.The embodiment provides an overvoltage protection buck converter that detects overvoltage applied to the light source and controls the operation of the converter.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 제1 및 제2 노드 사이에 연결된 제1 다이오드부; 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결된 제1 저항; 상기 제2 및 제3 노드 사이에 연결된 제2 저항; 상기 제3 노드와 접지 단 사이에 연결된 제2 다이오드부; 그리고 상기 제2 노드에 제어단자가 연결되고 제4 노드 및 상기 제1 노드에 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 노드에 인가되는 입력 전압의 변동량을 추종하여 출력 전압을 상기 제2 노드로 출력하는 전압 추종 회로.The voltage following circuit according to the embodiment includes: a first diode unit connected between the first and second nodes; A first resistor connected between the first node and a third node; A second resistor connected between the second and third nodes; A second diode unit connected between the third node and a ground terminal; And a control terminal is connected to the second node and includes a fourth node and a switching element connected to the first node, and outputs an output voltage to the second node by following the variation of the input voltage applied to the first node Voltage following circuit.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 상기 제1 및 제2 다이오드부 중 적어도 하나 이상은 직렬 연결된 복수의 제너 다이오드로 이루어진 전압 추종 회로.The voltage following circuit according to the embodiment, wherein at least one of the first and second diode parts comprises a plurality of Zener diodes connected in series.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 제1 다이오드부는 제1 제너 전압을 가지고, 제2 다이오드부는 제2 제너 전압을 가지고, 상기 제2 노드에 인가되는 입력 전압이 수학식 1 및 2를 충족할 때 상기 입력 전압의 변동량을 추종하는 상기 출력 전압을 출력하는 전압 추종 회로.In the voltage tracking circuit according to the embodiment, when the first diode portion has a first Zener voltage, the second diode portion has a second Zener voltage, and the input voltage applied to the second node satisfies Equations 1 and 2 A voltage following circuit that outputs the output voltage following the amount of change in the input voltage.

수학식 1Equation 1

Figure 112013084858775-pat00001
Figure 112013084858775-pat00001

수학식 2Equation 2

Figure 112013084858775-pat00002
Figure 112013084858775-pat00002

이때, 상기 기저 전압은 0V를 의미한다.At this time, the base voltage means 0V.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 상기 제1 제너 전압은 상기 제2 제너 전압보다 큰 전압 추종 회로. The voltage following circuit according to the embodiment, wherein the first Zener voltage is greater than the second Zener voltage.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 상기 제2 노드와 상기 스위칭 소자의 출력 단자인 상기 제4 노드 사이에 연결된 제1 다이오드; 상기 스위칭 소자의 출력 단자인 제4 노드와 제5 노드 사이에 연결된 제2 다이오드;를 더 포함하며, 상기 출력 전압이 상기 제5 노드로 출력되는 전압 추종 회로.A voltage following circuit according to an embodiment may include: a first diode connected between the second node and the fourth node that is an output terminal of the switching element; And a second diode connected between a fourth node and a fifth node, which are output terminals of the switching element, and further including the output voltage to the fifth node.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 제1 및 제2 노드 사이에 연결된 제1 다이오드부; 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결된 제1 저항; 상기 제2 및 제3 노드 사이에 연결된 제2 저항; 상기 제3 노드와 접지 단 사이에 연결된 제2 다이오드부; 그리고 상기 제2 노드에 제어단자가 연결되고 제4 노드 및 상기 제1 노드 사이에 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 노드에 인가되는 입력 전압이 제1 전압 범위일 때 상기 제1 노드의 전압을 추종하는 출력 전압이 상기 제2 노드에 걸리는 전압 추종 회로; 및 디밍 신호를 출력하고 상기 추종 전압이 제2 전압 범위에서 동작을 정지하는 구동 칩이 내장된 벅 컨버터;를 포함하고 상기 벅 컨버터의 출력 전압은 상기 전압 추종 회로의 상기 제1 노드에 상기 입력 전압으로 과전압 보호 벅 컨버터.The voltage following circuit according to the embodiment includes: a first diode unit connected between the first and second nodes; A first resistor connected between the first node and a third node; A second resistor connected between the second and third nodes; A second diode unit connected between the third node and a ground terminal; And a control terminal is connected to the second node and includes a switching element connected between the fourth node and the first node, the voltage of the first node when the input voltage applied to the first node is within the first voltage range A voltage follower circuit in which the output voltage following is applied to the second node; And a buck converter having a driving chip that outputs a dimming signal and stops operation in the second voltage range, wherein the output voltage of the buck converter is the input voltage to the first node of the voltage following circuit. With overvoltage protection buck converter.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 상기 제2 노드와 상기 제4 노드 사이에 연결된 제1 다이오드; 상기 제4 노드와 제5 노드 사이에 연결된 제2 다이오드; 상기 제1 및 제2 다이오드는 상기 제2 노드 측으로 흐르는 역전류를 방지하고, 상기 추종 전압은 상기 제5 노드에 걸리는 과전압 보호 벅 컨버터.A voltage following circuit according to an embodiment may include: a first diode connected between the second node and the fourth node; A second diode connected between the fourth node and the fifth node; The first and second diodes prevent reverse current flowing to the second node, and the following voltage is an overvoltage protection buck converter applied to the fifth node.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 상기 제1 및 제2 다이오드부 중 적어도 하나 이상은 직렬 연결된 복수의 제너 다이오드로 이루어진 과전압 보호 벅 컨버터.In the voltage following circuit according to an embodiment, at least one of the first and second diode parts is an overvoltage protection buck converter composed of a plurality of Zener diodes connected in series.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 제1 다이오드부는 제1 제너 전압을 가지고, 제2 다이오드부는 제2 제너 전압을 가지고, 상기 제1 전압 범위는 수학식 1 및 2에 해당하는 과전압 보호 벅 컨버터.In the voltage tracking circuit according to the embodiment, the first diode portion has a first Zener voltage, the second diode portion has a second Zener voltage, and the first voltage range is an overvoltage protection buck converter corresponding to Equations 1 and 2.

수학식 1Equation 1

Figure 112013084858775-pat00003
Figure 112013084858775-pat00003

수학식 2Equation 2

Figure 112013084858775-pat00004
Figure 112013084858775-pat00004

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 상기 제1 제너 전압은 상기 제2 제너 전압보다 큰 과전압 보호 벅 컨버터.In the voltage tracking circuit according to the embodiment, the first Zener voltage is greater than the second Zener voltage.

실시예에 따른 전압 추종 회로는, 입력 전압이 상기 수학식 2를 충족하는 경우 전압 추종회로의 출력 전압은 수학식 3에 해당하는 과전압 보호 벅 컨버터.In the voltage following circuit according to the embodiment, when the input voltage satisfies Equation (2), the output voltage of the voltage following circuit corresponds to Equation (3).

수학식 3Equation 3

Figure 112013084858775-pat00005
Figure 112013084858775-pat00005

단, 변동전 출력 전압은 제1 제너 전압(Vz1)과 제2 제너 전압(Vz2)의 합 전압보다 큰 값을 가지고, 오차는 스위치의 베이스 단자 전압과 스위치의 소스 단자 전압의 차 전압이다.However, the output voltage before the change has a value greater than the sum voltage of the first Zener voltage Vz1 and the second Zener voltage Vz2, and the error is the difference voltage between the base terminal voltage of the switch and the source terminal voltage of the switch.

실시예에 따르면 입력 전압의 일정 범위 내에 도달하는 경우 상기 입력 전압의 변동량을 반영한 출력 전압을 발생하여 상기 입력 전압의 변동량을 추종하는 출력 전압을 출력할 수 있다.According to an embodiment, when reaching within a certain range of the input voltage, an output voltage reflecting the variation amount of the input voltage may be generated to output an output voltage following the variation amount of the input voltage.

실시예에 따르면 광원에 걸리는 전압의 변동량을 반영한 출력 전압을 생성하고 상기 출력 전압에 따라서 벅 컨버터의 동작을 제어할 수 있다.According to an embodiment, an output voltage reflecting the variation of the voltage applied to the light source may be generated, and the operation of the buck converter may be controlled according to the output voltage.

도 1 및 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전압 추종 회로도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전압 추종 회로도.
도 3은 전압 추종 회로의 동작을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 벅 컨버터의 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 벅 컨버터의 회로도.1 and 2 are voltage tracking circuit diagrams according to a first embodiment of the present invention.
2 is a voltage tracking circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the operation of the voltage following circuit.
4 is a block diagram of an overvoltage protection buck converter according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of an overvoltage protection buck converter according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 전압 추종 회로와 이를 구비한 과전압 보호 벅 컨버터의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a voltage tracking circuit according to an embodiment of the present invention and an overvoltage protection buck converter having the same will be described in detail. The embodiments introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Throughout the specification, the same reference numbers indicate the same components.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전압 추종 회로를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a voltage following circuit according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 전압 추종 회로(100)는 제1 및 제2 다이오드부(110, 120), 제1 및 제2 저항(R1, R2) 및 스위치(Q1)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the voltage following circuit 100 according to the first embodiment includes first and second diode units 110 and 120, first and second resistors R1 and R2, and a switch Q1. can do.

상기 제1 및 제2 다이오드부(110, 120)는 복수개의 제너 다이오드로 구성될 수 있다.The first and second diode units 110 and 120 may be composed of a plurality of zener diodes.

상기 제너 다이오드는 불순물 농도가 높은 PN 접합 실리콘 다이오드에 역방향 전압을 인가하면 역방향 전압이 낮을 때는 전류가 거의 흐르지 않고, 전압을 증가시키면 어느 특정한 전압에서 급격히 많은 전류가 흐르게 되는 제네 효과(Zener effect)를 이용한 다이오드이다.When the reverse voltage is applied to the PN junction silicon diode having a high impurity concentration, the Zener diode hardly flows current when the reverse voltage is low, and increases the voltage to rapidly generate a large amount of current at a specific voltage. It is a used diode.

상기 제너 다이오드의 양단에 걸리는 전압은 제너 전압에 도달할 때까지는 캐소드에 걸리는 전압에 비례하여 증가할 수 있다. 그리고 상기 제너 다이오드의 양단에 걸리는 전압이 제너 전압을 초과하게 되면 상기 제너 다이오드에 제너 전류가 흐르게 되어 상기 제너 다이오드의 양단에 걸리는 전압은 제너 전압으로 유지할 수 있다.The voltage across both ends of the Zener diode may increase in proportion to the voltage across the cathode until the Zener voltage is reached. In addition, when the voltage across both ends of the Zener diode exceeds the Zener voltage, a Zener current flows through the Zener diode, so that the voltage across both ends of the Zener diode can be maintained at the Zener voltage.

상기 제1 다이오드부(110)은 제1 제너 전압(Zv1)을 가질 수 있고, 상기 제2 다이오드부(120)는 상기 제1 제너 전압(Zv1)보다 낮은 제2 제너 전압(Zv2)을 가질 수 있다. The first diode unit 110 may have a first Zener voltage Zv1, and the second diode unit 120 may have a second Zener voltage Zv2 lower than the first Zener voltage Zv1. have.

상기 제1 및 제2 다이오드부(110, 120)가 특정 제너 전압을 가지도록 하기 위하여 직렬 연결된 복수개의 제너 다이오드로 구성될 수 있다.The first and second diode units 110 and 120 may be formed of a plurality of Zener diodes connected in series to have a specific Zener voltage.

상기 스위치(Q1)는 N channel의 트랜지스터(MOSFET)가 될 수 있다. 따라서 상기 트랜지스터의 베이스 단자에 문턱 전압 이상의 하이(High) 신호가 인가되는 경우 턴-온(Turn-On)되고, 문턱전압 이하의 로우(Low) 신호가 인가되는 경우 턴-오프(Turn-Off) 될 수 있다.The switch Q1 may be an N-channel transistor (MOSFET). Therefore, when a high signal above a threshold voltage is applied to the base terminal of the transistor, it is turned on, and when a low signal below a threshold voltage is applied, it is turned off. Can be.

전압 추종 회로(100)의 구성 요소들의 연결관계를 설명하면, 상기 제1 다이오드부(110)는 제1 및 제2 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 저항(R1)은 상기 제1 노드(N1)와 제3 노드(N3) 사이에 연결되고, 상기 제2 저항(R2)은 상기 제2 및 제3 노드(N2, N3) 사이에 연결되고, 상기 제2 다이오드부(120)는 상기 제3 노드(N3)와 접지 단 사이에 연결될 수 있다.When describing the connection relationship between the components of the voltage tracking circuit 100, the first diode unit 110 is connected between the first and second nodes, and the first resistor R1 is the first node N1 ) And a third node (N3), the second resistor (R2) is connected between the second and third nodes (N2, N3), the second diode unit 120 is the third It may be connected between the node N3 and the ground terminal.

상기 제1 노드(N1)는 입력 전압이 인가되는 단자이고, 상기 제2 노드(N2)는 출력 전압이 인가되는 단자가 될 수 있다.The first node N1 may be a terminal to which an input voltage is applied, and the second node N2 may be a terminal to which an output voltage is applied.

상기 제1 및 제2 다이오드부(110, 120)는 복수개의 제너 다이오드로 구성될 수 있다. The first and second diode units 110 and 120 may be composed of a plurality of zener diodes.

상기 제1 다이오드부(110)의 제너 다이오드는 캐소드 단자가 제1 노드(N1)에 연결되고 애노드 단자가 제2 노드(N2)에 연결될 수 있다.The Zener diode of the first diode unit 110 may have a cathode terminal connected to a first node N1 and an anode terminal connected to a second node N2.

상기 제2 다이오드부(120)의 제너 다이오드는 캐소드 단자가 제3 노드(N3)에 연결되고 애노드 단자가 접지 단에 연결될 수 있다.The Zener diode of the second diode unit 120 may have a cathode terminal connected to a third node N3 and an anode terminal connected to a ground terminal.

상기 스위치(Q1)의 베이스 단자 및 소스 단자는 제2 노드(N2)에 연결되고, 드레인 단자는 제1 노드(N1)에 연결될 수 있다.The base terminal and the source terminal of the switch Q1 may be connected to the second node N2, and the drain terminal may be connected to the first node N1.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전압 추종 회로도 이다.2 is a voltage tracking circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 전압 추종 회로(100)는 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the voltage following circuit 100 according to the second embodiment may further include first and second diodes D1 and D2.

상기 제1 다이오드(D1)의 캐소드 단자는 제2 노드(N2)에 연결되고, 애노드 단자는 제4 노드(N4)에 연결될 수 있다. The cathode terminal of the first diode D1 may be connected to the second node N2, and the anode terminal may be connected to the fourth node N4.

상기 제2 다이오드(D2)의 캐소드 단자는 제5 노드(N5)에 연결되고, 애노드 단자는 제4 노드(N4)에 연결될 수 있다. The cathode terminal of the second diode D2 may be connected to the fifth node N5, and the anode terminal may be connected to the fourth node N4.

상기 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)는 제5 노드(N5), 제4 노드(N4) 그리고 제2 노드(N2) 방향으로 형성되는 역전류를 차단할 수 있다.The first and second diodes D1 and D2 may block reverse currents formed in the directions of the fifth node N5, the fourth node N4, and the second node N2.

전압 추종 회로(100)가 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)를 더 포함하는 경우 출력 전압은 제5 노드(N5)에 걸린다.When the voltage following circuit 100 further includes first and second diodes D1 and D2, the output voltage is applied to the fifth node N5.

제2 실시예에 따른 전압 추종 회로(100)의 동작 방식을 설명한다.The operation method of the voltage following circuit 100 according to the second embodiment will be described.

전압 추종 회로(100)의 제1 다이오드부(110)의 제너 전압이 제1 제너 전압(Zv1)이고, 제2 다이오드부(120)의 제너 전압이 상기 제1 제너 전압(Zv1)보다 낮은 제2 제너 전압(Zv2)을 가질 수 있다.The Zener voltage of the first diode unit 110 of the voltage following circuit 100 is the first Zener voltage Zv1, and the second Zener voltage of the second diode unit 120 is lower than the first Zener voltage Zv1. It may have a Zener voltage Zv2.

제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 시간에 따라 변동하는 경우 초기 시점에서 상기 입력 전압이 제2 제너 전압(Zv2) 보다 낮은 경우 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압, 즉 제2 노드(N2)에 걸리는 전압은 상기 입력 전압을 추종하여 상기 입력 전압의 변동량을 반영한 전압이 될 수 있다.When the input voltage applied to the first node N1 fluctuates with time, when the input voltage is lower than the second Zener voltage Zv2 at the initial time point, the voltage applied to the base terminal of the switch Q1, that is, the second node The voltage applied to (N2) may be a voltage that reflects the variation of the input voltage by following the input voltage.

입력 전압이 증가하여 제1 제너 전압(Zv1)과 제2 제너 전압(Zv2) 사이의 전압 범위에 해당하는 전압을 가지는 경우 상기 제2 다이오드부(120)의 양단의 전압은 제2 제너 전압(Zv2)을 유지하면서 동시에 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압 또한 제2 제너 전압(Zv2)을 유지할 수 있다.When the input voltage increases to have a voltage corresponding to a voltage range between the first Zener voltage Zv1 and the second Zener voltage Zv2, the voltage at both ends of the second diode unit 120 is the second Zener voltage Zv2. ), and at the same time, the voltage applied to the base terminal of the switch Q1 can also maintain the second Zener voltage Zv2.

입력 전압이 증가하여 제1 제너 전압(Zv1)보다 높은 전압이 될 때 상기 제1 다이오드부(110)의 전압은 제1 제너 전압(Zv1)을 유지할 수 있다. 그리고 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압은 상기 입력 전압을 추종하는 추종 전압이 될 수 있다. When the input voltage increases and becomes a voltage higher than the first Zener voltage Zv1, the voltage of the first diode unit 110 may maintain the first Zener voltage Zv1. In addition, the voltage applied to the base terminal of the switch Q1 may be a tracking voltage following the input voltage.

즉 상기 입력 전압이 상기 제1 제너 전압(Zv1)보다 범위 내에서 변동하는 경우 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압은 상기 입력 전압의 변동 량만큼의 전압 변동이 생길 수 있다. 따라서 출력 전압은 하기의 수학식 1에 해당하는 전압을 가질 수 있다.That is, when the input voltage fluctuates within a range than the first Zener voltage Zv1, the voltage applied to the base terminal of the switch Q1 may fluctuate as much as the fluctuation of the input voltage. Therefore, the output voltage may have a voltage corresponding to Equation 1 below.

Figure 112013084858775-pat00006
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단, 변동전 출력 전압은 제1 제너 전압(Vz1)과 제2 제너 전압(Vz2)의 합 전압보다 큰 값을 가지고, 오차는 스위치의 베이스 단자 전압과 스위치의 소스 단자 전압의 차 전압이다.However, the output voltage before the change has a value greater than the sum voltage of the first Zener voltage Vz1 and the second Zener voltage Vz2, and the error is the difference voltage between the base terminal voltage of the switch and the source terminal voltage of the switch.

상기 수학식 1에서 오차는 스위칭(Q1)의 베이스 단자와 소스 단자의 전압 차이로써 보통 약 0.7V가 될 수 있다.In Equation 1, the error is a voltage difference between the base terminal and the source terminal of the switching Q1, and may be about 0.7V.

도 3은 실시예에 따른 전압 추종 회로(100)의 동작 방식을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an operation method of the voltage following circuit 100 according to an embodiment.

제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 0V에서부터 시간에 따라 일정한 기울기를 가지고 120V까지 전압 상승한 후 다시 120V에서 0V로 전압 강하하는 경우를 설명한다.A case will be described in which the input voltage applied to the first node N1 rises from 0V to 120V with a constant slope over time and then drops again from 120V to 0V.

제1 제너 전압(Zv1)은 80V로 설정되고, 제2 제너 전압(Zv2)은 20V로 설정하였다.The first Zener voltage Zv1 is set to 80V, and the second Zener voltage Zv2 is set to 20V.

도 3을 참조하면, 제1 시구간(T1) 동안 제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 0V에서 20V까지 증가한다. Referring to FIG. 3, the input voltage applied to the first node N1 during the first time period T1 increases from 0V to 20V.

제2 노드(N2), 즉 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압은 0V에서 20V까지 상승하고, 제2 다이오드부(120)에 걸리는 전압 또한 0V에서 20V까지 상승한다. The voltage applied to the second terminal N2, that is, the base terminal of the switch Q1 increases from 0V to 20V, and the voltage applied to the second diode unit 120 also increases from 0V to 20V.

출력 단자인 제5 노드(N5)에 걸리는 전압은 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압과 거의 동일한 전압으로 0V에서 20V까지 상승할 수 있다. 다만 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압과 상기 제5 노드(N5)에 걸리는 전압은 약 0.7V 차이가 날 수 있다. The voltage applied to the fifth node N5, which is the output terminal, may rise from 0V to 20V with a voltage substantially equal to the voltage applied to the base terminal of the switch Q1. However, the voltage applied to the base terminal of the switch Q1 and the voltage applied to the fifth node N5 may differ by about 0.7V.

이러한 차이는 스위치 소자(Q1)의 게이트 및 소스 단자의 사이의 전압 차이에 따른 결과다.This difference is a result of the voltage difference between the gate and source terminals of the switch element Q1.

제2 시구간(T2) 동안 제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 20V에서 100V까지 증가한다. During the second time period T2, the input voltage applied to the first node N1 increases from 20V to 100V.

제2 다이오드부(120)에 걸리는 전압은 제2 제너 전압(Zv2)인 20V로 유지되므로 제2 노드(N2), 즉 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압 또한 20V로 유지할 수 있다. Since the voltage applied to the second diode unit 120 is maintained at 20V, which is the second Zener voltage Zv2, the voltage applied to the base terminal of the second node N2, that is, the switch Q1 can also be maintained at 20V.

상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압이 20V로 유지되는 경우 출력 단자인 제5 노드(N5) 전압 또한 20V와 0.7V의 차 전압인 19.3V를 유지할 수 있다.When the voltage applied to the base terminal of the switch Q1 is maintained at 20V, the voltage of the fifth node N5, which is the output terminal, may also maintain 19.3V, which is the difference voltage between 20V and 0.7V.

제1 다이오드부(110) 양단에 걸리는 전압은 제1 및 제2 노드(N1, N2) 전압의 차 전압이 걸릴 수 있다.The voltage across both ends of the first diode unit 110 may be the difference voltage between the voltages of the first and second nodes N1 and N2.

제3 시구간(T3) 동안 제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 100V에서 120V까지 상승한다. During the third time period T3, the input voltage applied to the first node N1 rises from 100V to 120V.

제2 다이오드부(120)에 걸리는 전압은 제2 제너 전압(Zv2)인 20V로 유지하고, 제1 다이오드부(110)에 걸리는 전압은 제1 제너 전압(Zv1)인 80V로 유지한다. The voltage applied to the second diode unit 120 is maintained at 20V, which is the second Zener voltage Zv2, and the voltage applied to the first diode unit 110 is maintained at 80V, which is the first Zener voltage Zv1.

제2 노드(N2), 즉 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압은 상기 입력 전압을 추종한다. The voltage applied to the base terminal of the second node N2, that is, the switch Q1 follows the input voltage.

다시 말해 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압인 20V 전압에서 상기 입력 전압의 변동 량만큼 더해진 전압이 걸린다. In other words, the voltage added by the amount of variation of the input voltage is applied from the voltage of 20V, which is the voltage applied to the base terminal of the switch Q1.

예를 들면 입력 전압이 100V에서 120V까지 상승하는 경우 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압 또한 20V에서 40V까지 상승할 수 있다. 그리고 출력 단자인 제5 노드(N5)에 걸리는 전압 또한 19.3V에서 20V 증가한 39.3V가 걸릴 수 있다.For example, when the input voltage rises from 100V to 120V, the voltage across the base terminal of the switch Q1 may also rise from 20V to 40V. In addition, the voltage applied to the fifth node N5, which is the output terminal, may also take 39.3V, which is increased by 20V from 19.3V.

제4 시구간(T4) 동안 제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 120V에서 100V까지 전압 강하한다. During the fourth time period T4, the input voltage applied to the first node N1 drops from 120V to 100V.

제2 다이오드부(120)에 걸리는 전압은 제2 제너 전압(Zv2)인 20V로 유지하고, 제1 다이오드부(110)에 걸리는 전압은 제1 제너 전압(Zv1)인 80V로 유지한다. The voltage applied to the second diode unit 120 is maintained at 20V, which is the second Zener voltage Zv2, and the voltage applied to the first diode unit 110 is maintained at 80V, which is the first Zener voltage Zv1.

제2 노드(N2), 즉 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압은 상기 입력 전압을 추종한다. The voltage applied to the base terminal of the second node N2, that is, the switch Q1 follows the input voltage.

다시 말해 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 40V 전압에서 상기 입력 전압의 변동 량만큼 뺀 전압이 걸린다. In other words, the voltage subtracted by the amount of variation of the input voltage is applied from the 40V voltage applied to the base terminal of the switch Q1.

예를 들어 입력 전압이 120V에서 100V까지 전압 강하하는 경우 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압 또한 40V에서 20V까지 전압 강하할 수 있다. 그리고 출력 단자인 제5 노드(N5)에 걸리는 전압 또한 39.3V에서 20V 전압 강하한 19.3V가 걸릴 수 있다.For example, when the input voltage drops from 120V to 100V, the voltage across the base terminal of the switch Q1 may also drop from 40V to 20V. In addition, a voltage applied to the fifth node N5, which is an output terminal, may also take a 19.3V voltage drop from 39.3V to 20V.

제5 시구간(T5) 동안 제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 100V에서 20V까지 전압 강하한다. During the fifth time period T5, the input voltage applied to the first node N1 drops from 100V to 20V.

제2 다이오드부(120)에 걸리는 전압은 제2 제너 전압(Zv2)인 20V로 유지하므로 제2 노드(N2), 즉 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압 또한 20V로 유지할 수 있다. Since the voltage applied to the second diode unit 120 is maintained at 20V, which is the second Zener voltage Zv2, the voltage applied to the base terminal of the second node N2, that is, the switch Q1 can also be maintained at 20V.

상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압이 20V로 유지하는 경우, 출력 단자인 제5 노드(N5) 전압도 20V-0.7V인 19.3V를 유지할 수 있다. 그리고 제1 다이오드부(110) 양단에 걸리는 전압은 제1 및 제2 노드(N1, N2) 전압들의 차 전압이 걸릴 수 있다.When the voltage across the base terminal of the switch Q1 is maintained at 20V, the voltage of the fifth node N5, which is the output terminal, can also maintain 19.3V, which is 20V-0.7V. In addition, a voltage applied across both ends of the first diode unit 110 may be a difference voltage between voltages of the first and second nodes N1 and N2.

제6 시구간(T6) 동안 제1 노드(N1)에 인가되는 입력 전압이 20V에서 0V까지 전압 강하한다. During the sixth time period T6, the input voltage applied to the first node N1 drops from 20V to 0V.

제2 노드(N2), 즉 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압은 20V에서 0V까지 전압 강하하고, 제2 다이오드부(120)에 걸리는 전압 또한 2V에서 0V까지 전압 강하한다. The voltage across the second node N2, that is, the base terminal of the switch Q1, drops from 20V to 0V, and the voltage across the second diode unit 120 also drops from 2V to 0V.

출력 단자인 제5 노드(N5)에 걸리는 전압은 상기 스위치(Q1)의 베이스 단자에 걸리는 전압과 거의 동일한 전압으로 19.3V에서 0V까지 전압 강하할 수 있다. The voltage applied to the fifth node N5, which is the output terminal, may drop in voltage from 19.3V to 0V at a voltage substantially equal to the voltage applied to the base terminal of the switch Q1.

실시예에 따른 전압 추종회로(100)는 입력 전압이 상승하는 제1 및 제3 시구간(T1, T2) 동안 출력 전압이 입력 전압을 추종하고 입력 전압의 변동량이 출력 전압에 반영되어 상기 출력 전압이 변동할 수 있다. In the voltage following circuit 100 according to an embodiment, the output voltage follows the input voltage during the first and third time periods T1 and T2 when the input voltage rises, and the variation of the input voltage is reflected in the output voltage, so that the output voltage This can fluctuate.

입력 전압이 전압 강하하는 제4 및 제6 시구간(T4, T6) 동안 출력 전압이 입력 전압을 추종하므로 입력 전압의 전압 강하 정도가 출력 전압에 반영되어 상기 출력 전압이 전압 강하할 수 있다.Since the output voltage follows the input voltage during the fourth and sixth time periods T4 and T6 when the input voltage drops, the output voltage may drop because the degree of voltage drop of the input voltage is reflected in the output voltage.

종합하면, 제5 노드(N5)에 걸리는 출력 전압이 특정 전압 범위 내에서 입력 전압의 변동량을 추종할 수 있고, 상기 출력 전압이 입력 전압을 추종하는 전압 범위는 상기 제1 및 제2 다이오드부(110, 120)에 포함된 제너 다이오드의 제너 전압(Zv1, Zv2)에 의해 조절될 수 있다. In sum, the output voltage applied to the fifth node N5 can follow the variation of the input voltage within a specific voltage range, and the voltage range where the output voltage follows the input voltage is the first and second diode units ( 110, 120) may be controlled by the Zener voltage (Zv1, Zv2) of the Zener diode.

제1 다이오드부(110)의 제너 다이오드가 제1 제너 전압(Zv1)을 가지고 제2 다이오드부(120)의 제너 다이오드가 제2 제너 전압(Zv2)을 가지는 경우에 제5 노드(N5)의 전압은 0V에서 제2 제너 전압(Zv2) 범위에서 입력 전압의 변동량을 추종할 수 있다. The voltage of the fifth node N5 when the Zener diode of the first diode unit 110 has the first Zener voltage Zv1 and the Zener diode of the second diode unit 120 has the second Zener voltage Zv2. Can follow the variation of the input voltage in the range of the second Zener voltage Zv2 at 0V.

또한 제5 노드(N5)의 전압은 입력전압>제1 제너 전압(Zv1)+제2 제너 전압(Zv2) 범위 내에서 입력 전압의 변동량을 추종할 수 있다. 즉 하기의 수학식 2 및 3에 해당하는 범위의 전압을 가질 수 있다.In addition, the voltage of the fifth node N5 may follow the variation of the input voltage within the range of input voltage>first zener voltage Zv1+second zener voltage Zv2. That is, it may have a voltage in a range corresponding to Equations 2 and 3 below.

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Figure 112013084858775-pat00008
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실시예에 따른 전압 추종 회로(100)는 스위칭 모드 전원 공급장치(Switching Mode Power Supply)에서 과전압 보호 회로로 이용할 수 있다. The voltage tracking circuit 100 according to the embodiment may be used as an overvoltage protection circuit in a switching mode power supply.

스위칭 모드 전원 공급장치의 회로 방식에는 벅(Buck) 방식, 부스트(Boost) 방식, 벅-부스트(Buck-Boost) 방식 등의 비절연형(Non-Isolation) 방식이 있고, 플라이백 (Flyback) 방식, 포워드(Forward) 방식, 푸시-풀(Push-pull) 방식 등의 절연형(Isolation) 방식이 있다. Circuit mode of the switching mode power supply includes a non-isolated method such as a buck method, a boost method, a buck-boost method, and a flyback method. There are isolation methods such as a forward method and a push-pull method.

이하에서는 과전압 보호 회로를 적용하기 어려운 벅(Buck)방식의 스위칭 모드 전원 공급장치를 일실시예로써 설명하나, 이에 한정되지 않는다. Hereinafter, a buck-type switching mode power supply device, which is difficult to apply an overvoltage protection circuit, will be described as an embodiment, but is not limited thereto.

이하의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략한다.Details that are well known to those of ordinary skill in the art to which the following embodiments belong will be omitted.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 벅 컨버터(300)의 블록도잉다.4 is a block diagram of an overvoltage protection buck converter 300 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 벅 컨버터(300)는 전압 추종 회로(100)와 벅 컨버터 회로(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the overvoltage protection buck converter 300 according to an embodiment of the present invention may include a voltage following circuit 100 and a buck converter circuit 200.

벅 컨버터(200)는 출력 전압이 입력 전압보다 낮은 특성을 가진다. The buck converter 200 has a characteristic that an output voltage is lower than an input voltage.

상기 벅 컨버터(200)는 정류부(210), 보상부(220), 스위칭 제어 칩(230) 및 출력 부(240)를 포함할 수 있다.The buck converter 200 may include a rectifier 210, a compensation unit 220, a switching control chip 230 and an output unit 240.

정류부(210)는 교류 전압을 정류(rectifying)한다. 예를 들어, 정류부(210)에는 브리지 다이오드(bridge diode) 정류 회로 다른 말로, 브리지 정류기(bridge rectifier)가 사용될 수 있다. The rectifying unit 210 rectifies the AC voltage. For example, a bridge diode rectifier circuit may be used as the rectifier 210, in other words, a bridge rectifier.

브리지 다이오드 정류 회로는 4개의 다이오드를 연결한 브리지 회로이다. The bridge diode rectifying circuit is a bridge circuit in which four diodes are connected.

브리지 다이오드 정류 회로는 어떠한 극성의 전압이 입력되더라도 동일한 극성의 전압 형태로 출력할 수 있다.The bridge diode rectifying circuit can output voltages of the same polarity even when voltages of any polarity are input.

보상부(220)는 리플 노이즈를 제거할 수 있고, 입력 전압이 출력 전압으로 피드백되면서 필요한 보상 작업을 수행할 수 있다. The compensation unit 220 may remove ripple noise and perform necessary compensation while the input voltage is fed back to the output voltage.

스위칭 제어 칩(230)은 VCC단자로 정류된 전압을 인가받는다. 그리고 정해진 주파수로 온(on)/오프(off)의 스위칭 동작을 반복하거나 온(on)/오프(off) 상태의 길이를 조절하여 제2 스위치(Q1)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. The switching control chip 230 receives the rectified voltage to the VCC terminal. In addition, the switching operation of the second switch Q1 may be controlled by repeating the on/off switching operation at a predetermined frequency or by adjusting the length of the on/off state.

상기 스위칭 제어 칩(230)은 PWM(Pulse-width Modulation) IC(Intergrated Circuit)가 사용될 수 있다. 그리고 VCC단자로 인가되는 전압이 특정 전압 이상이 되는 경우 보호 동작이 작동하여 구동되지 않는 기능을 가질 수 있다. The switching control chip 230 may be a PWM (Pulse-width Modulation) IC (Intergrated Circuit). In addition, when the voltage applied to the VCC terminal becomes higher than a specific voltage, a protection operation may be performed to have a function that is not driven.

즉 입력 전압이 적정 수준 이상인 과전압이 되는 경우 구동을 정지하여 전체 회로를 보호하는 기능을 가질 수 있다.That is, when the input voltage becomes an overvoltage of an appropriate level or more, it may have a function of stopping the driving to protect the entire circuit.

출력부(240)는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 이루어진 저역 통과 필터를 포함할 수 있고, 상기 저역 통과 필터에 의하여 출력부의 출력 단에 포함된 불필요한 교류 성분을 제거할 수 있다. 그리고 상기 스위칭 제어 칩(230)에 의해 제어되는 제2 스위치 소자(Q2)의 온-오프 비 즉, 듀티 비에 따라서 상기 출력부(240)의 출력 전압이 조절될 수 있다.The output unit 240 may include a low-pass filter composed of an inductor L and a capacitor C, and the unnecessary low-current filter included in the output terminal of the output unit may be removed by the low-pass filter. In addition, the output voltage of the output unit 240 may be adjusted according to the on-off ratio, that is, the duty ratio, of the second switch element Q2 controlled by the switching control chip 230.

상기 출력부(240)의 출력 단자에는 하나 이상의 LED 광원(미도시)이 연결될 수 있다.One or more LED light sources (not shown) may be connected to the output terminal of the output unit 240.

상기 출력부(240)의 출력 단자에 걸리는 전압 즉, LED 광원에 걸리는 전압은 전압 추종 회로(100)의 입력 단자인 제1 노드(N1)에 걸린다. 그리고 상기 전압 추종 회로(100)의 출력 단자인 제5 노드(N5)의 전압은 벅 컨버터(200)의 VCC 단자로 피드백 될 수 있다.The voltage applied to the output terminal of the output unit 240, that is, the voltage applied to the LED light source is applied to the first node N1 which is an input terminal of the voltage following circuit 100. In addition, the voltage of the fifth node N5, which is the output terminal of the voltage following circuit 100, may be fed back to the VCC terminal of the buck converter 200.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호 벅 컨버터(300)의 회로도이다. 5 is a circuit diagram of an overvoltage protection buck converter 300 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 벅 컨버터 회로부(200)의 정류부(210)는 다이오드로 구성된 전파 정류회로(210)와 이와 병렬 연결된 제1 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the rectifying unit 210 of the buck converter circuit unit 200 may include a full-wave rectifying circuit 210 composed of a diode and a first capacitor C1 connected in parallel thereto.

상기 전파 정류회로(210)는 입력 전압을 정류하여 출력할 수 있고, 상기 제1 커패시터(C1)는 정류된 전압의 리플을 제거할 수 있다.The full-wave rectifying circuit 210 may rectify and output an input voltage, and the first capacitor C1 may remove ripple of the rectified voltage.

보상부(220)는 스위칭 제어 칩(230)의 Vc 단자에 연결되어 정류 전압의 리플 노이즈를 제거하는 제2 커패시터(C2)와 이와 직렬 연결된 제3 커패시터(C3), 제4 커패시터(C4) 및 제4 저항(R4)을 포함할 수 있다. 상기 제3 커패시터(C3)와 서로 직렬 연결된 제4 커패시터(C4) 및 제4 저항(R4)은 서로 병렬 연결될 수 있다. The compensation unit 220 is connected to the Vc terminal of the switching control chip 230 to remove the ripple noise of the rectified voltage, the second capacitor C2 and the third capacitor C3, the fourth capacitor C4 connected in series therewith, and A fourth resistor R4 may be included. The third capacitor C3 and the fourth capacitor C4 and the fourth resistor R4 connected in series with each other may be connected in parallel to each other.

이들은 출력 전압을 보상하는 기능을 할 수 있다.They can function to compensate the output voltage.

출력부(240)는 제5 저항(R5)과 인덕터(L) 및 제5 커패시터(C5)를 포함할 수 있다. 상기 제5 저항(R5)과 상기 인덕터(L) 사이의 전압은 스위칭 제어 칩(230)의 SENSE 단자에 피드백 된다. The output unit 240 may include a fifth resistor R5, an inductor L, and a fifth capacitor C5. The voltage between the fifth resistor R5 and the inductor L is fed back to the SENSE terminal of the switching control chip 230.

상기 인덕터(L)는 출력 전압이 정전압이 되도록 하고, 제5 커패시터(C5)는 리플 노이즈를 제거할 수 있다. The inductor L allows the output voltage to be a constant voltage, and the fifth capacitor C5 can remove ripple noise.

상기 제5 저항(R5)은 전류의 양을 측정하여 상기 SENSE 단자로 피드백 할 수 있다. The fifth resistor R5 may measure the amount of current and feed it back to the SENSE terminal.

전압 추종 회로(100)의 입력 단자에는 LED 광원이 연결되면서 벅 컨버터(200)의 출력 전압을 인가받을 수 있다.While the LED light source is connected to the input terminal of the voltage following circuit 100, the output voltage of the buck converter 200 may be applied.

전압 추종 회로(100)의 출력 단자인 제5 노드(N5)는 스위칭 제어 칩(230)의 VCC 단자에 연결되어 상기 전압 추종 회로(100)의 출력 전압이 상기 스위칭 제어 칩(230)의 VCC 단자로 피드백 될 수 있다.The fifth node N5 that is the output terminal of the voltage following circuit 100 is connected to the VCC terminal of the switching control chip 230 so that the output voltage of the voltage following circuit 100 is the VCC terminal of the switching control chip 230. Can be fed back to

구체적인 예를 통해 과전압 보호 벅 컨버터(300)의 동작을 설명한다.The operation of the overvoltage protection buck converter 300 will be described through a specific example.

벅 컨버터(200)의 스위칭 제어 칩(230)의 구동 정지 전압이 35V로 설정되어 있는 경우 상기 스위칭 제어 칩(230)의 VCC 단자에 인가되는 전압이 35V가 되는 경우 상기 스위칭 제어 칩(230)은 구동을 멈춘다. 따라서 정류된 전압이 35V 이상이 되는 경우 상기 스위칭 제어 칩(230)이 구동을 정지하여 벅 컨버터 회로부(200)를 보호할 수 있다. When the driving stop voltage of the switching control chip 230 of the buck converter 200 is set to 35V, when the voltage applied to the VCC terminal of the switching control chip 230 becomes 35V, the switching control chip 230 is Stop driving. Therefore, when the rectified voltage becomes 35 V or more, the switching control chip 230 may stop driving to protect the buck converter circuit unit 200.

한편 벅 컨버터 회로부(200)에 전압 추종 회로(100)를 연결한 과전압 보호 벅 컨버터(300)에서 상기 벅 컨버터(200)의 출력단에 연결된 LED 광원에 적정 수준 이상의 전압이 걸리는 경우 이를 감지하여 상기 LED 광원을 보호할 필요가 있다. Meanwhile, in the overvoltage protection buck converter 300 having the voltage follower circuit 100 connected to the buck converter circuit unit 200, the LED light source connected to the output terminal of the buck converter 200 detects when a voltage higher than a proper level is detected and detects the LED It is necessary to protect the light source.

본발명의 실시예에 따른 과전압 보호 벅 컨버터(300)는 LED 광원에 적정 수준 이상의 전압이 걸리는 경우 벅 컨버터 회로부(200)의 스위칭 제어 칩(230)의 구동이 정지하여 상기 LED 광원을 보호할 수 있다. The overvoltage protection buck converter 300 according to the embodiment of the present invention can protect the LED light source by stopping the operation of the switching control chip 230 of the buck converter circuit unit 200 when a voltage equal to or higher than an appropriate level is applied to the LED light source. have.

예를 들어, 상기 벅 컨버터 회로부(200)의 출력단에 연결된 LED 광원에 인가되는 적정 전압이 100V이다. For example, an appropriate voltage applied to the LED light source connected to the output terminal of the buck converter circuit 200 is 100V.

만약 상기 LED 광원에 걸리는 전압이 115V 이상인 과전압이 되는 경우 이를 감지하여 스위칭 제어 칩(230)의 구동을 정지한다. If the voltage applied to the LED light source becomes an overvoltage of 115V or more, it detects this and stops driving of the switching control chip 230.

상기 스위칭 제어 칩(230)의 구동이 정지되면 LED 광원에 공급되는 전력은 차단되므로 상기 LED 광원이 소손되는 것을 방지할 수 있다. When the driving of the switching control chip 230 is stopped, power supplied to the LED light source is cut off, thereby preventing the LED light source from being burned out.

상기 LED 광원에 걸리는 전압이 115V 이상이 되는 경우 스위칭 제어 칩(230)의 동작을 멈추고, LED 광원에 걸리는 전압이 115V 이하가 될 때 상기 스위칭 제어 칩(230)이 재 가동하는 방식이 될 수 있다.When the voltage applied to the LED light source becomes 115 V or more, the operation of the switching control chip 230 is stopped, and when the voltage applied to the LED light source becomes 115 V or less, the switching control chip 230 may be restarted. .

전압 추종 회로(100)의 제1 다이오드부(110)의 제1 제너 전압(Zv1)이 80V이고 제2 다이오드부(120)의 제2 제너 전압(Zv2)을 20V로 설정할 수 있다. The first Zener voltage Zv1 of the first diode unit 110 of the voltage following circuit 100 may be 80V and the second Zener voltage Zv2 of the second diode unit 120 may be set to 20V.

LED 광원에 걸리는 전압이 100V인 경우 전압 추종 회로(100)의 제5 노드(N5)에 걸리는 전압은 20V 되므로 스위칭 제어 칩(230)은 구동 상태에 있게 된다.When the voltage applied to the LED light source is 100V, the voltage applied to the fifth node N5 of the voltage following circuit 100 is 20V, so the switching control chip 230 is in the driving state.

그리고 상기 LED 광원에 걸리는 전압이 100V에서 전압 상승하는 경우 상기 제5 노드(N5)에 걸리는 전압 또한 제1 노드(N1) 전압의 변동량을 추종하면서 전압 상승한다. 그리고 상기 LED 광원에 걸리는 전압이 115V 이상이 되는 경우 상기 제1 노드(N1)의 전압 변동량인 15V 전압 변동량이 제5 노드(N5)에 반영되어 상기 제5 노드(N5)에 걸리는 전압은 35V가 될 수 있다. In addition, when the voltage across the LED light source increases at 100 V, the voltage across the fifth node N5 also increases while following the variation in the voltage of the first node N1. In addition, when the voltage applied to the LED light source becomes 115 V or more, the voltage fluctuation amount of 15V, which is the voltage fluctuation amount of the first node N1, is reflected in the fifth node N5, and the voltage applied to the fifth node N5 is 35V. Can be.

상기 제5 노드(N5)와 VCC 단자가 연결되어 있으므로 스위칭 구동 칩(230)의 VCC 단자에 35V 이상의 전압이 걸린다. 따라서 상기 스위칭 구동 칩(230)은 동작을 멈춘다. Since the fifth node N5 is connected to the VCC terminal, a voltage of 35 V or more is applied to the VCC terminal of the switching driving chip 230. Therefore, the switching driving chip 230 stops operation.

이러한 동작을 통해 상기 LED 광원에 걸리는 전압이 과전압인 115V 이상이 되는 경우 벅 컨버터(200)는 동작을 멈추고 상기 LED 광원의 소손은 방지된다.Through this operation, when the voltage applied to the LED light source becomes 115V or more, which is an overvoltage, the buck converter 200 stops operation and burnout of the LED light source is prevented.

상기 스위칭 제어 칩(230)은 입력 전압이 과전압이 되는 경우 구동을 멈추는 기능을 가지고 있으나, 상기 스위칭 제어 칩(230)에 전압 추종 회로(100)를 연결하여 LED 광원에 걸리는 전압이 과전압이 되는 경우에도 상기 스위칭 제어 칩(230)의 구동이 멈추는 기능을 가진다. The switching control chip 230 has a function of stopping driving when the input voltage becomes overvoltage, but when the voltage applied to the LED light source becomes overvoltage by connecting the voltage tracking circuit 100 to the switching control chip 230 Edo also has a function of stopping the operation of the switching control chip 230.

본 발명의 실시예에 따르면 광원의 과전압을 감지하여 적정 수준의 전압 범위 내에서만 동작하는 벅 컨버터는 광원부의 과전압 검출 기능을 가지지 않는 스위칭 제어 칩(230)과 전압 추종 회로(100)를 결합하여 만들 수 있다. 따라서 부품의 수가 감소되고 회로가 단순화되어 수율 향상 및 가격 경쟁령 강화 효과를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a buck converter that detects overvoltage of a light source and operates only within a proper voltage range is made by combining a switching control chip 230 and a voltage tracking circuit 100 that do not have an overvoltage detection function of the light source unit. Can be. Therefore, the number of parts is reduced and the circuit is simplified, thereby improving yield and enhancing price competition.

실시예에 따른 전압 추종 회로(100)는 벅 컨버터(200)의 LED 광원을 보호하기 위한 것으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 특정 범위의 입력 전압의 변동량을 추종하여 변동된 출력 전압이 필요한 어떤 회로에서든 사용될 수 있다.The voltage following circuit 100 according to the embodiment has been described to protect the LED light source of the buck converter 200, but is not limited thereto, and any circuit requiring a changed output voltage by following the variation of the input voltage in a specific range Can be used in

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.In the detailed description of the present invention described above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art or those skilled in the art will appreciate the invention described in the claims below. It will be understood that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit and technical scope. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

100. 전압 추종 회로
110. 제1 다이오드부
120. 제2 다이오드부
200. 벅 컨버터
210. 정류부
220. 보상부
230. 스위칭 제어 칩
240. 출력부
300. 과전압 보호 벅 컨버터100. Voltage tracking circuit
110. First diode unit
120. Second diode section
200. Buck converter
210. Rectifier
220. Compensation Department
230. Switching control chip
240. Output
300. Overvoltage protection buck converter

Claims (11)

제1 및 제2 노드 사이에 연결된 제1 다이오드부;
상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결된 제1 저항;
상기 제2 및 제3 노드 사이에 연결된 제2 저항;
상기 제3 노드와 접지 단 사이에 연결된 제2 다이오드부; 그리고
상기 제2 노드에 제어단자가 연결되고 제4 노드 및 상기 제1 노드 사이에 연결된 스위칭 소자를 포함하고,
상기 제1 노드에 인가되는 입력 전압의 변동량을 추종하여 출력 전압을 상기 제2 노드로 출력하는 전압 추종 회로.A first diode unit connected between the first and second nodes;
A first resistor connected between the first node and a third node;
A second resistor connected between the second and third nodes;
A second diode unit connected between the third node and a ground terminal; And
A control element connected to the second node and a switching element connected between the fourth node and the first node,
A voltage tracking circuit that tracks a variation in the input voltage applied to the first node and outputs an output voltage to the second node. 제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 다이오드부 중 적어도 하나 이상은 직렬 연결된 복수의 제너 다이오드로 이루어진 전압 추종 회로.According to claim 1,
At least one of the first and second diode units is a voltage tracking circuit consisting of a plurality of zener diodes connected in series. 제2 항에 있어서,
제1 다이오드부는 제1 제너 전압을 가지고,
제2 다이오드부는 제2 제너 전압을 가지고,
상기 제2 노드에 인가되는 입력 전압이 수학식 1 및 2를 충족할 때 상기 입력 전압의 변동량을 추종하는 상기 출력 전압을 출력하는 전압 추종 회로.
수학식 1
Figure 112013084858775-pat00009

수학식 2
Figure 112013084858775-pat00010
According to claim 2,
The first diode unit has a first zener voltage,
The second diode portion has a second zener voltage,
When the input voltage applied to the second node satisfies Equations 1 and 2, a voltage following circuit that outputs the output voltage following the amount of change in the input voltage.
Equation 1
Figure 112013084858775-pat00009

Equation 2
Figure 112013084858775-pat00010
 제3 항에 있어서,
상기 제1 제너 전압은 상기 제2 제너 전압보다 큰 전압 추종 회로. According to claim 3,
The first Zener voltage is greater than the second Zener voltage voltage tracking circuit. 제1 항에 있어서,
상기 제2 노드와 상기 스위칭 소자의 출력 단자인 상기 제4 노드 사이에 연결된 제1 다이오드;
상기 스위칭 소자의 출력 단자인 제4 노드와 제5 노드 사이에 연결된 제2 다이오드;를 더 포함하며,
상기 출력 전압이 상기 제5 노드로 출력되는 전압 추종 회로.According to claim 1,
A first diode connected between the second node and the fourth node which is an output terminal of the switching element;
Further comprising a second diode connected between the fourth node and the fifth node that is the output terminal of the switching element,
A voltage following circuit in which the output voltage is output to the fifth node. 제1 및 제2 노드 사이에 연결된 제1 다이오드부; 상기 제1 노드와 제3 노드 사이에 연결된 제1 저항; 상기 제2 및 제3 노드 사이에 연결된 제2 저항; 상기 제3 노드와 접지 단 사이에 연결된 제2 다이오드부; 그리고 상기 제2 노드에 제어단자가 연결되고 제4 노드 및 상기 제1 노드 사이에 연결된 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 노드에 인가되는 입력 전압이 제1 전압 범위일 때 상기 제1 노드의 전압을 추종하는 출력 전압이 상기 제2 노드에 걸리는 전압 추종 회로; 및
디밍 신호를 출력하고 상기 추종 전압이 제2 전압 범위에서 동작을 정지하는 구동 칩이 내장된 벅 컨버터;를 포함하고
상기 벅 컨버터의 출력 전압은 상기 전압 추종 회로의 상기 제1 노드에 상기 입력 전압으로 과전압 보호 벅 컨버터.A first diode unit connected between the first and second nodes; A first resistor connected between the first node and a third node; A second resistor connected between the second and third nodes; A second diode unit connected between the third node and a ground terminal; And a control terminal is connected to the second node and includes a switching element connected between the fourth node and the first node, the voltage of the first node when the input voltage applied to the first node is within the first voltage range A voltage follower circuit in which the output voltage following is applied to the second node; And
And a buck converter with a driving chip that outputs a dimming signal and stops operation in the second voltage range of the following voltage.
The output voltage of the buck converter is an overvoltage protection buck converter as the input voltage to the first node of the voltage tracking circuit. 제6 항에 있어서,
상기 제2 노드와 상기 제4 노드 사이에 연결된 제1 다이오드;
상기 제4 노드와 제5 노드 사이에 연결된 제2 다이오드;
상기 제1 및 제2 다이오드는 상기 제2 노드 측으로 흐르는 역전류를 방지하고,
상기 추종 전압은 상기 제5 노드에 걸리는 과전압 보호 벅 컨버터.The method of claim 6,
A first diode connected between the second node and the fourth node;
A second diode connected between the fourth node and the fifth node;
The first and second diodes prevent reverse current flowing to the second node,
The following voltage is an overvoltage protection buck converter applied to the fifth node. 제6 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 다이오드부 중 적어도 하나 이상은 직렬 연결된 복수의 제너 다이오드로 이루어진 과전압 보호 벅 컨버터.The method of claim 6,
At least one of the first and second diode parts is an overvoltage protection buck converter composed of a plurality of zener diodes connected in series. 제8 항에 있어서,
제1 다이오드부는 제1 제너 전압을 가지고,
제2 다이오드부는 제2 제너 전압을 가지고,
상기 제1 전압 범위는 수학식 1 및 2에 해당하는 과전압 보호 벅 컨버터.
수학식 1
Figure 112013084858775-pat00011

수학식 2
Figure 112013084858775-pat00012
The method of claim 8,
The first diode unit has a first zener voltage,
The second diode portion has a second zener voltage,
The first voltage range is an overvoltage protection buck converter corresponding to equations (1) and (2).
Equation 1
Figure 112013084858775-pat00011

Equation 2
Figure 112013084858775-pat00012
 제9 항에 있어서,
상기 제1 제너 전압은 상기 제2 제너 전압보다 큰 과전압 보호 벅 컨버터.The method of claim 9,
The first Zener voltage is an overvoltage protection buck converter that is greater than the second Zener voltage. 제 10항에 있어서,
입력 전압이 상기 수학식 2를 충족하는 경우 전압 추종회로의 출력 전압은 수학식 3에 해당하는 과전압 보호 벅 컨버터.
수학식 3
Figure 112013084858775-pat00013

단, 변동전 출력 전압은 제1 제너 전압(Vz1)과 제2 제너 전압(Vz2)의 합 전압보다 큰 값을 가지고, 오차는 스위치의 베이스 단자 전압과 스위치의 소스 단자 전압의 차 전압이다.The method of claim 10,
When the input voltage satisfies Equation 2, the output voltage of the voltage follower circuit is an overvoltage protection buck converter corresponding to Equation 3.
Equation 3
Figure 112013084858775-pat00013

However, the output voltage before the change has a value greater than the sum voltage of the first Zener voltage Vz1 and the second Zener voltage Vz2, and the error is a difference voltage between the base terminal voltage of the switch and the source terminal voltage of the switch.
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