KR200495758Y1 - Switching Mode Power Supply Circuit - Google Patents
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Abstract
본 고안은 SMPS(Switching Mode Power Supply) 회로에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 출력 전압이 복수의 채널로 형성된 SMPS 회로에 대한 것이다. 본 고안의 일 측면에 따른 SMPS 회로는, 입력전압을 미리 설정된 설정전압으로 변압하는 변압부, 설정전압에 상응하는 제1 출력전압이 인가되어 제1 전류를 출력하는 제1 출력부, 제1 출력부와 연결되고, 제2 출력전압이 인가되어 제2 전류를 출력하는 제2 출력부, 제1 전류의 값과 제2 전류의 값을 더한 합산값이 미리 설정된 값을 초과하면 피드백신호를 출력하는 피드백부 및 피드백신호가 입력되면 설정전압이 변화되도록 변압부를 제어하는 신호처리부를 포함할 수 있다. 본 고안의 기술적 사상에 의한 SMPS 회로는 복수의 출력 단자 모두가 피드백 회로 연결되어 있어 복수의 출력 전압이 전부 안정적으로 출력될 수 있다. The present invention relates to a Switching Mode Power Supply (SMPS) circuit, and more particularly, to an SMPS circuit in which an output voltage is formed of a plurality of channels. The SMPS circuit according to an aspect of the present invention includes a transformer for transforming an input voltage into a preset voltage, a first output voltage corresponding to the preset voltage is applied, and a first output for outputting a first current, a first output a second output unit connected to the negative and outputting a second current by applying a second output voltage, and outputting a feedback signal when the sum of the first current and the second current exceeds a preset value It may include a feedback unit and a signal processing unit for controlling the transformer to change the set voltage when the feedback signal is input. In the SMPS circuit according to the technical idea of the present invention, all of the plurality of output terminals are connected to the feedback circuit, so that all of the plurality of output voltages can be stably output.
Description
본 고안은 SMPS(Switching Mode Power Supply) 회로에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 출력 전압이 복수의 채널로 형성된 SMPS 회로에 대한 것이다. The present invention relates to a Switching Mode Power Supply (SMPS) circuit, and more particularly, to an SMPS circuit in which an output voltage is formed of a plurality of channels.
SMPS는 펄스폭이 변조된 신호에 따라 스위칭 소자를 스위칭하여 리플(ripple) 성분이 제거된 양질의 전원을 발생시켜 전자 기기가 원활하게 동작되도록 하는 전원 공급 장치이다. SMPS는 선형 전원 공급 장치(Linear Power Supply)에 비하여 소형, 경량, 고효율로 설계가 가능한 장점이 있다. The SMPS is a power supply device that switches a switching element according to a pulse width-modulated signal to generate high-quality power from which a ripple component is removed to smoothly operate an electronic device. SMPS has the advantage that it can be designed with small size, light weight and high efficiency compared to linear power supply.
도 1은 종래 기술에서의 SMPS를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 1을 참조하면, SMPS는 교류 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터의 결합에 의해 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일(L1)에 인가하는 정류회로(101), 정류회로(101)에 의해 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 제한하는 스너버 회로(103), 피드백 회로(107)로부터 제어회로의 제어에 의해 피드백되어 인가되는 직류 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일(L1)로의 전류 흐름 온/오프를 스위칭하는 스위칭 회로(105)를 포함한다. SMPS에서, 일차측 코일(L1)에 의해 발생된 교류전압은 이차측 코일(L2)에 유기된 후, 정류 다이오드(D)와 평활 콘덴서(C1)에 의해 반파정류되어 원하는 직류 전압으로 검출되고, 코일(L3) 및 콘덴서(C2)에 의해 필터링되어 원하는 직류(DC) 전압(Vo)을 만들어 전자기기나 회로에 출력하도록 구성되어 있다. 1 is a circuit diagram schematically showing an SMPS in the prior art. Referring to FIG. 1 , the SMPS is a
도 1의 SMPS에서, 피드백 회로(107)는 제너다이오드 회로와 다수의 저항(Ra, Rb)으로 이루어져 있으며, 이 Ra와 Rb의 저항 비에 의해 출력전압(Vo)이 결정될 수 있다. 즉, 출력전압(Vo)은 (1+Ra/Rb)Vref(단, Vref는 제너다이오드 회로의 레퍼런스 전압임)에 의해 결정된다. In the SMPS of FIG. 1 , the
그런데, 상기와 같은 종래의 SMPS 회로는 출력 단자가 하나만 구성된 경우에는 무리없이 적용될 수 있지만 출력 단자가 복수로 구성된 경우에는 문제점을 발생시킬 수 있다. 즉, 종래의 SMPS 회로는 하나의 출력 단자(제1 단자)만 피드백 회로와 연결되어 있으므로, 피드백 단자와 연결되지 않은 출력 단자(제2 단자)도 제1 단자의 피드백 신호에 의해 제어될 수 있는 문제점이 있다. 피드백 회로와 연결되지 않은 제2 단자의 출력 전압이 피드백 회로의 신호에 의해 불안정해질 수 있는 것이다.However, the conventional SMPS circuit as described above can be applied without unreasonableness when only one output terminal is configured, but may cause a problem when a plurality of output terminals are configured. That is, in the conventional SMPS circuit, since only one output terminal (first terminal) is connected to the feedback circuit, the output terminal (second terminal) not connected to the feedback terminal can also be controlled by the feedback signal of the first terminal. There is a problem. The output voltage of the second terminal not connected to the feedback circuit may be unstable by the signal of the feedback circuit.
본 고안의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 출력 단자가 모두 피드백 회로에 연결된 SMPS 회로를 제공하고자 한다. The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is to provide an SMPS circuit in which a plurality of output terminals are all connected to a feedback circuit.
본 고안의 일 측면에 따르면, 입력전압을 미리 설정된 설정전압으로 변압하는 변압부; 상기 설정전압에 상응하는 제1 출력전압이 인가되어 제1 전류를 출력하는 제1 출력부; 상기 제1 출력부와 연결되고, 제2 출력전압이 인가되어 제2 전류를 출력하는 제2 출력부; 상기 제1 전류의 값과 상기 제2 전류의 값을 더한 합산값이 미리 설정된 값을 초과하면 피드백신호를 출력하는 피드백부; 및 상기 피드백신호가 입력되면 상기 설정전압이 변화되도록 상기 변압부를 제어하는 신호처리부;를 포함하는 SMPS 회로가 개시된다.According to one aspect of the present invention, a transformer for transforming an input voltage into a preset voltage; a first output unit to which a first output voltage corresponding to the set voltage is applied to output a first current; a second output unit connected to the first output unit and outputting a second current by applying a second output voltage; a feedback unit for outputting a feedback signal when the sum of the first current value and the second current value exceeds a preset value; and a signal processing unit controlling the transformer to change the set voltage when the feedback signal is input.
실시예에 따라, 상기 피드백부는, 상기 합산값이 미리 설정된 값 이상이 되면 항복 현상(Breakdown)이 발생되는 제너다이오드 회로; 및 상기 항복 현상이 발생되면 발광하여 상기 피드백신호를 출력하는 포토다이오드 회로;를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the feedback unit may include: a Zener diode circuit in which a breakdown occurs when the sum value is greater than or equal to a preset value; and a photodiode circuit for outputting the feedback signal by emitting light when the breakdown phenomenon occurs.
실시예에 따라, 상기 신호처리부는, 상기 피드백신호가 입력되면 상기 설정전압이 낮아지도록 상기 변압부를 제어할 수 있다. According to an embodiment, the signal processing unit may control the transformer to decrease the set voltage when the feedback signal is input.
본 고안의 기술적 사상에 의한 SMPS 회로는 복수의 출력 단자 모두가 피드백 회로 연결되어 있어 복수의 출력 전압이 전부 안정적으로 출력될 수 있다. In the SMPS circuit according to the technical idea of the present invention, all of the plurality of output terminals are connected to the feedback circuit, so that all of the plurality of output voltages can be stably output.
본 고안의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 SMPS 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 SMPS 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. In order to more fully understand the drawings cited in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
1 is a circuit diagram schematically showing a conventional SMPS circuit.
2 is a circuit diagram schematically showing an SMPS circuit according to an embodiment of the present invention.
본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail through detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numbers (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from other components.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in this specification, when a component is referred to as “connected” or “connected” with another component, the component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It should be understood that, unless there is a description to the contrary, it may be connected or connected through another element in the middle.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "~ unit", "~ group", "~ child", "~ module", etc. described in this specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware and It can be implemented by a combination of software.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. In addition, it is intended to clarify that the classification of the constituent parts in the present specification is merely a classification for each main function that each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function. In addition, each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it can also be performed exclusively by
이하, 본 고안의 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in turn.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 SMPS 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 2 is a circuit diagram schematically showing an SMPS circuit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 SMPS 회로는 변압부(210), 피드백부, 신호처리부(240), 제1 출력부(250) 및 제2 출력부(260)를 포함할 수 있고, 피드백부는 제너다이오드회로(220) 및 포토다이오드회로(230)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the SMPS circuit according to an embodiment of the present invention may include a
변압부(210)는 입력전압을 미리 설정된 설정전압[V]으로 변압할 수 있다. 예를 들어, 변압부(210)에는 220[V]의 교류전압이 입력전압으로 인가되고, 설정전압이 직류전압 15[V]로 설정된 경우를 가정한다. 이때, 변압부(210)는 220[V]의 교류전압을 15[V]의 직류전압으로 변압하여 출력할 수 있다. 변압부(210)가 입력전압을 설정전압으로 변압하기 위한 구체적인 구성은 공지의 구성과 동일 또는 유사할 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. The
제1 출력부(250)에는 변압부(210)에서 출력되는 설정전압에 상응하는 전압이 인가될 수 있다. 도 2를 참조하면 변압부(210)에서 출력되는 설정전압은 인덕터(L1)를 통해 제1 출력부(250)에 인가됨을 알 수 있다. 따라서 제1 출력전압(Vo1)은 설정전압일 수 있다. 또한, 제1 출력부(250)는 구비된 저항(R2)를 통해 제1 전류(도 2의 I1)를 출력할 수 있다. A voltage corresponding to the set voltage output from the
제2 출력부(260)는 제1 출력부(250)와 연결될 수 있다. 도 2에 예시된 바와 같이 제2 출력부(260)에 구비된 저항(R5)는 제1 출력부(250)에 구비된 저항(R2)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 출력부(260)에는 제1 츨력부(250)와 연결되어 제2 출력전압(Vo2)가 인가될 수 있고, 구비된 저항(R5)을 통해 제2 전류(도 2의 I2)를 출력할 수 있다. 도 2를 참조하면 제1 출력전압(Vo1)과 제2 출력전압(Vo2)은 아래와 같을 수 있다. The
(1) Vo1=I1 * R2 + VD(1) Vo1=I1 * R2 + VD
(2) Vo2=I2 * R5 + VD(2) Vo2=I2 * R5 + VD
(3) VD= (I1+ I2)*R6(3) VD= (I1+ I2)*R6
한편, VD는 제너다이오드회로(220)의 동작 전압일 수 있으므로, 제너다이오드회로의 특성에 따라 결정될 수 있다. 따라서 R2, R5 및 R6 값에 따라 제2 출력전압이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제너다이오드회로(220)의 항복 전압이 10[V]인 경우를 가정한다. 이때, VD가 10[V] 미만이면 제너다이오드회로(220)에는 항복 전류가 흐르지 않을 것이다(즉, 제1 출력전압 및 제2 출력전압 모두가 정상적으로 동작되는 경우일 것이다). 따라서, R6가 9[ohm, Ω]으로 설정되고, (I1+ I2)가 1[A]가 되도록 설계할 경우, R2 및 R5에 따라 I1 및 I2가 결정될 수 있고, 이에 의하여 제2 출력전압이 결정될 수 있다. Meanwhile, since VD may be the operating voltage of the Zener
제너다이오드회로(220)는 제너다이오드를 포함할 수 있고, VD에 의해 동작될 수 있다. 따라서 제너다이오드회로(220)는 VD가 미리 설정된 항복 전압 이상이 되면 항복 현상(Breakdown)이 발생될 수 있다. 즉, 제1 전류 및 제2 전류의 합산값이 미리 설정된 값 이상이 되면 제너다이오드회로(220)는 항복 현상이 발생될 수 있다. The Zener
제너다이오드회로(220)에 항복 현상이 발생되면, 포토다이오드회로(230)에 포함된 포토다이오드에 전류가 흘러 포토다이오드는 발광될 수 있다. 또한, 포토다이오드회로(230)에 포함된 포토트랜지스터는 포토다이오드의 빛을 인지하여 전기신호(이하, '피드백신호'라 칭함)를 생성할 수 있다. 즉, 포토다이오드회로(230)의 포토트랜지스터는 제1 전류 및 제2 전류의 합산값이 미리 설정된 값 이상이 되면 피드백신호를 출력할 수 있다. 피드백신호가 출력되는 경우는 당해 합산값이 미리 설정된 값 이상이 되는 경우, 즉 제1 전류 및/또는 제2 전류가 증가할 경우(제1 출력전압 및 제2 출력전압이 증가할 경우)일 수 있다. When the breakdown phenomenon occurs in the Zener
신호처리부(240)는 포토다이오드회로(230)에서 출력된 피드백신호가 입력되면 설정전압이 낮아지도록 변압부(210)를 제어할 수 있다. 신호처리부(240)는 포토다이오드회로(230)로부터 피드백신호가 입력되면 설정전압을 낮추기 위하여 변압부(210)로 출력되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 펄스폭을 변조시킬 수 있고, 펄스폭이 변조된 PWM 신호에 의해 변압부(210)에 포함된 일차측 코일에 흐르는 전류가 줄어들 수 있다. 이에 의하여 설정전압이 낮아질 수 있다. 여기서, 신호처리부(240)가 PWM 신호의 펄스폭을 어느 정도 변조시킬 것인지는 미리 설정될 수 있고, PWM 신호의 변조에 의하여 설정전압이 변할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. The
상술한 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 SMPS 회로는 제1 출력전압이 상승한 경우 피드백신호가 출력될 뿐 아니라, 제2 출력전압이 상승한 경우에도 피드백신호가 출력될 수 있다. As described above, in the SMPS circuit according to an embodiment of the present invention, not only a feedback signal is output when the first output voltage rises, but also a feedback signal can be output even when the second output voltage rises.
또한, 본 고안의 일 실시예에 따른 SMPS 회로는 제1 출력전압과 제2 출력전압이 모두 미세하게 상승한 경우에도 피드백신호가 출력되도록 설계할 수 있으므로 매우 정밀한 출력전압의 제어가 가능하다. In addition, since the SMPS circuit according to an embodiment of the present invention can be designed to output a feedback signal even when both the first output voltage and the second output voltage are slightly increased, very precise control of the output voltage is possible.
이상, 본 고안을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 고안은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 고안의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and changes by those skilled in the art within the technical spirit and scope of the present invention This is possible.
101: 정류회로
103: 스너버 회로
105: 스위칭 회로
210: 변압부
220: 제너다이오드 회로
230: 포토다이오드 회로
240: 신호처리부101: rectifier circuit
103: snubber circuit
105: switching circuit
210: transformer
220: Zener diode circuit
230: photodiode circuit
240: signal processing unit
Claims (3)
상기 설정전압에 상응하는 제1 출력전압이 인가되어 제1 전류를 출력하는 제1 출력부;
상기 제1 출력부와 연결되고, 제2 출력전압이 인가되어 제2 전류를 출력하는 제2 출력부;
상기 제1 전류의 값과 상기 제2 전류의 값을 더한 합산값이 미리 설정된 값을 초과하면 피드백신호를 출력하는 피드백부; 및
상기 피드백신호가 입력되면 상기 설정전압이 변화되도록 상기 변압부를 제어하는 신호처리부;
를 포함하되,
상기 피드백부는,
상기 합산값이 미리 설정된 값 이상이 되면 항복 현상(Breakdown)이 발생되는 제너다이오드회로; 및
상기 항복 현상이 발생되면 발광하여 상기 피드백신호를 출력하는 포토다이오드회로;
를 포함하는, SMPS 회로.
a transformer that transforms an input voltage into a preset voltage;
a first output unit to which a first output voltage corresponding to the set voltage is applied to output a first current;
a second output unit connected to the first output unit and outputting a second current by applying a second output voltage;
a feedback unit for outputting a feedback signal when the sum of the first current value and the second current value exceeds a preset value; and
a signal processing unit controlling the transformer to change the set voltage when the feedback signal is input;
including,
The feedback unit,
a Zener diode circuit in which a breakdown occurs when the sum value is greater than or equal to a preset value; and
a photodiode circuit for outputting the feedback signal by emitting light when the breakdown phenomenon occurs;
Including, SMPS circuit.
상기 신호처리부는,
상기 피드백신호가 입력되면 상기 설정전압이 낮아지도록 상기 변압부를 제어하는, SMPS 회로.
According to claim 1,
The signal processing unit,
When the feedback signal is input, the SMPS circuit for controlling the transformer to lower the set voltage.
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