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KR100341974B1 - 전력제한조정기 - Google Patents

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KR100341974B1
KR100341974B1 KR1019950023932A KR19950023932A KR100341974B1 KR 100341974 B1 KR100341974 B1 KR 100341974B1 KR 1019950023932 A KR1019950023932 A KR 1019950023932A KR 19950023932 A KR19950023932 A KR 19950023932A KR 100341974 B1 KR100341974 B1 KR 100341974B1
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Abstract

입력 전원 전압(VIN)의 소스는 전류 제한 단자(113)를 경유하여 부하(111)에 접속된다. 클램핑 다이오드(D1)는 상기 저항과 부하 사이의 접합 단자(110)에 접속된다. 다이오드의 제2 단자(음극)는 조정된 전원 전압(VOUT1)이 발생되는 조정된 전원 전압에 접속된다. 다이오드는 그 다이오드의 제1 단자에서 발생된 제2의 출력 전원 전압( VD1)을 조정된 전원 전압에 클램프한다. 부하에서의 전력이 소정의 값을 초과할 때 다이오드는 도전 상태를 중지한다. 이 방법으로, 제2의 출력 전원 전압을 부하에 접속하는 도체는 엄격한 15 와트 노드 요건에 부합시킬 필요가 없어진다.

Description

전력 제한 조정기
본 발명은 전원 장치의 전력 제한에 관한 것이다.
예컨대, 텔레비전 수상기와 같은 가전용 전자 회로용 인쇄 회로 기판의 도체들간의 간격의 크기는 조정 기구(regulatory organization)에 의해 설정된다. 조정기구는 적어도 하나의 도체가 부하에 15 와트 이상을 공급할 수 있는 전원 전압의 출력 단자 또는 노드에 접속되는 경우, 예를 들어 인접 도체들 간의 간격에 대해 엄격한 요건을 부과한다. 따라서, 도체들 사이의 간격은 전원 노드가 적어도 15 와트를 공급할 수 없을 때보다 더 크게 될 필요가 있다. 이와 같은 요건을 15 와트 노드 요건이라 한다. 그러나, 간격을 더 크게 하면 인쇄 회로 기판의 영역도 더 커지게 된다.
텔레비전 수상기의 전원 장치는 15 와트보다 훨씬 큰 총전력의 공급을 필요로 할 수 있다. 전력은 도체를 통하여 각종 회로에 분배된다. 그 중 일부 회로들은 15 와트 이하를 필요로 하는 저전력 회로이다. 15 와트 노드 요건에 부합하기 위해 요구되는 인쇄 회로 기판 영역을 감소시키기 위하여, 부품의 단락 회로 또는 고장과 같은 비정상적인 조건이 발생할 때에도 상기 저전력 회로에 의해 유도될 수 있는 최대 전력을 15 와트 이하로 제한하는 것이 바람직할 것이다.
주어진 전원 노드를 통해 전송될 수 있는 최대 전력이 15 와트로 제한될 때 상기 15 와트 노드 요건은 적용할 수 없다. 그리고, 비용 및 회로 기판 영역이 감소될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 정상 동작에서의 조정을 방해함이 없이 전술한 바와 같은 전력 제한을 달성하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 전원 장치에 있어서, 조정 전원 장치는 DC 입력 전원 전압에 의해 동작 된다. 제1 조정 전압은 조정 전원의 제1 출력 단자에서 발생된다. 상기출력 단자에서 유도될 수 있는 전력은 예를 들어 15 와트 이상일 수 있다. 그러므로, 출력 단자에 직접 접속된 도체들은 예를 들어 15 와트 노드 요건이 적용된다. 입력 전원 전압은 또한 전력 제한을 제공하는 저항 및 클램핑 다이오드를 경유하여 조정 전원 장치의 제1 출력 단자에 접속된다. 다이오드는 정상 동작에서 계속해서 도통하도록 극성이 정해진다. 다이오드는 상기 제1 출력 단자에서 먼 쪽의 다이오드의 단자에서 발생된 제2 전원 전압을 클램프 하거나 조정한다. 정상 동작시에 15 와트 이하를 유도하는 저전력 회로의 도체들은 상기 다이오드의 단자를 경유하여 동작될 수 있다. 전술한 전력 제한 구조는 고장 조건이 발생한 경우에도 상기 전력 제한 구조를 경유하여 얻어질 수 있는 최대 전력을 15 와트 이하로 제한한다.
다이오드는 15 와트 노드 요건이 적용되는 제1 출력 단자로부터 저전력 회로로의 전류 흐름을 방지하는 방향으로 극성이 정해진다. 그러므로, 제2 전원 전압이 발생되는 상기 다이오드의 단자는 15 와트 노드 요건이 적용되지 않는 장점이 있다. 또한 다이오드의 클램핑 동작 때문에 제2 전원 전압은 추적하고 제1 조정 전압에 의해 조정되는 장점이 있다.
본 발명에 따른 전원 장치는 제1 조정 전원 전압을 제1 부하에 인가하기 위한 전압 조정기를 포함한다. 전력 제한 임피던스는 제2 전원 전압을 제2 부하에 인가하기 위해 사용된다. 클램핑 장치는 제2 전원 전압을 조정하도록 제2 전원 전압을 제1 조정 전압에 클램핑하기 위해 사용된다. 제1 전원 전압의 전압 조정기로부터 제2 부하로의 클램핑 장치를 경유한 전력 전송은 방지된다.
제1도에 도시되고 펄스폭 변조기(PWM)에 의해 조정되는 종래의 스위치 모드전원 장치(101)는 단자(112)에서 본 발명에 따른 전원 장치(100)를 동작시키기 위한 입력 전원 전압(VIN)을 발생한다.
입력 전원 전압(VIN)은 직렬 통과 조정기 트랜지스터(T1)를 경유하여 부하(111)에 접속된다. 트랜지스터(T1)에 대한 조정 베이스 전압(VZ)은 직렬 접속된 한쌍의 제너 다이오드 (Z1, Z3)에서 발생된다. 저항(R2)은 제너 다이오드(Z1, Z2)에 역방향 전류를 공급한다. 결과적으로 트랜지스터(T1)의 에미터에서의 출력 전원 전압(VOUT1)은 조정된다. 출력 전원 전압(VOUT1)은 예컨대 15 와트 이상을 공급할 수 있는 전원 노드 단자(110)에서 발생된다.
본 발명에 따른 전력 또는 전류 제한 저항(R1)과 클램핑 다이오드(D1)의 직렬 구조는 트랜지스터(T1)의 콜렉터-에미터 접합 양단인 단자(112)와 단자(110) 사이에 접속된다. 레벨 시프트 및 온도 보상 다이오드(D2)는 저항(R1)과 클램핑 다이오드(D1) 사이의 단자(113)에서 발생된 전원 전압(VD1)을 부하(114)에 접속하여 출력 전원 전압 (VOUT2)을 발생한다. 출력 전원 전압(VOUT2)은 부하를 동작시키기 위해 도체(50)를 경유하여 부하(114)에 접속된다.
정상 동작시, 클램핑 다이오드(D1)는 계속적으로 도통 상태이다. 연속적인 도통은 저항(R1)의 전류(IR1)가 온도 보상 다이오드(D2)의 부하 전류(ID2)와 같거나 그 이상이 되도록 저항(R1)의 값을 충분히 작게 선택함으로써 보장된다. 그러므로, 출력 전원 전압(VOUT2)을 추적하여 출력 전원 전압(VOUT1)에 클램프 된다. 온도 보상 다이오드(D2)는 클램핑 다이오드(D1)의 순방향 전압 변화에 대하여 온도 보상을 제공한다. 출력 전원 전압(VOUT2)은 전압( VOUT1)과 대략 동일하다.
정상 동작시, 온도 보상 다이오드(D2)를 경유하여 동작되는 모든 부하들(전체적으로 등가 저항(RL)으로 표시됨)은 예컨대, 15 와트 이하를 소모한다. 저항(R1)의 값은 온도 보상 다이오드(D2)를 경유하여 동작되는 부하에서의 전력 소모가, 예컨데 14 와트 이하가 되도록 선택된다. 상기 값은 온도 보상 다이오드(D2)를 경유한 임의의 부하 조건에서 15 와트 이하가 되도록 선택된다.
클램핑 다이오드(D1)의 전류(iD1)는 화살표로 표시한 것과 반대 방향인 트랜지스터(T1)로부터 부하(114)로 흐를 수 없다. 따라서 전력은 단자(110)를 경유하여 부하(114)로 공급될 수 없다. 온도 보상 다이오드(D2)를 경유하여 공급된 총전력(POUT2)은 저항(R1)을 경유하여 공급된다. 이에 따라, 클램핑 다이오드(D1)는 전력 전송과 관련하여 단자(110)으로부터 단자(113)를 분리한다. 저항(R1)의 전류 또는 전력 제한 동작 때문에, 온도 보상 다이오드(D2)를 경유하여 공급된 전력(POUT2)은 15 와트 이하로 제한된다. 그러므로, 도체(50)는 15 와트 노드 요건이 적용되지 않는다. 결국, 도체(50)와 임의의 다른 도체 예를 들어, 도체(51) 사이의 간격(150)은 엄격한 15 와트 노드 요건에 부합할 필요가 없다.
전류(ID2)가 과도하게 되면 저항(R1) 양단의 전압 강하는 클램핑 다이오드(D1)를 역바이어스시키는 전압(VD1)에 대응하는 전압 강하를 일으킨다. 그러므로, 다이오드 (D1)는 도통되지 않고 출력 전원 전압(VOUT2)의 조정은 더 이상 실행되지 않는다. 반대로 클램핑 다이오드(D1)가 도통 상태에 있는 한, 출력 전원 전압(VOUT2)은 클램핑 다이오드(D1)에 의해 출력 전원 전압(VOUT1)에 클램프 된다.
제2a도 및 제2b도는 각각 제1도의 저항(R1) 및 등가 부하 저항(RL)의 함수로서 각각 출력 전원 전압(VOUT2) 및 전력(POUT2)의 곡선군을 나타낸다. 제1도, 제2a도 및 제2b도에서 유사한 기호 및 숫자는 유사한 수 및 기능을 나타낸다. 제1도의 등가 부하 저항(RL)은 온도 보상 다이오드(D2)를 경유하여 동작되는 총부하 또는 등가 부하를 나타낸다. 전력(POUT2)은 온도 보상 다이오드(D2)에서의 전류의 결과로서 등가 부하 저항(RL)에 의해 표시된 부하에서 소모된 총전력이다.
제2a도에 도시된 바와 같이, 저항 R1=3.5Ω 에 대하여 출력 전원 전압(VOUT2)은 부하의 실질적으로 큰 부하 변동 범위에 대하여 10% 이하로 변화한다. 제2b도에 도시된 바와 같이, 전력(POUT2)은 제1도의 저항(RL 및 R1)의 모든 범위의 값에 대하여 14 와트를 초과할 수 없다. 제2b도의 전력(POUT2)이 예컨대, 14 와트와 동일하게 되는 것과 같이 과도해지면 전압(VOUT2)은 클램핑 다이오드(D1)가 도통되지 않도록 감소한다. 클램핑 다이오드(D1)는 트랜지스터(T1)로부터, 예컨대 부하(114)로의 전력 전송을 방지한다. 이와 같이 클램핑 다이오드(D1)는 트랜지스터(T1)가 일부의 전력(POUT2)을 공급하는 것을 방지한다. 따라서 단자(113), 온도 보상 다이오드(D2) 및 도체(50)는 15 와트 노드 요건이 적용되지 않는다. 반대로 단자(110)는 15 와트 노드 요건이 적용될 수 있다. 이것은 클램핑 다이오드(D1)가 트랜지스터 (T1)로부터 예컨대, 부하(114)로의 전력 전송을 방지하기 때문이다.
제1도는 본 발명의 특징에 따른 전원 장치를 나타내는 도면.
제2a도 및 제2b도는 제1도 장치의 동작을 설명하기 위한 곡선군을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50, 51 : 도체
100 : 본 발명의 전원 장치
101 : 종래의 전원 장치
111, 114 : 부하
PWM : 펄스폭 변조기
Z1, Z2 : 제너 다이오드
T1 : 트랜지스터
RL : 등가 저항

Claims (9)

  1. 제1 조정 전원 전압(VOUT1)을 제1 부하(111)에 인가하기 위한 전압 조정기(T1, Z1, Z2)와
    제2 전원 전압(VIN)을 제2 부하(114)에 인가하기 위한 전력 제한 임피던스(R1)를 포함하는 전원 장치에 있어서,
    상기 임피던스에 접속된 제1 단자(113)와 상기 제1 조정 전원 전압에 접속된 제2 단자(110)를 구비하며 상기 제2의 전원 전압을 상기 제1 전원 전압으로 클램프함으로써 상기 제2의 전원 전압을 조정하고 상기 전압 조정기가 상기 제2 부하를 동작시키지 않도록 상기 전압 조정기를 상기 제2 부하로부터 분리하기 위한 제1 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이오드에서의 변동에 대한 온도 보상을 제공하도록 상기 제2 부하(114)와 상기 제1 다이오드(D1) 사이에 접속되는 제2 다이오드(D2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스(R1)는 저항을 포함한 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 다이오드(D1)와 상기 저항(R1)은 직렬 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 다이오드(D2)는 상기 저항(R1)과 상기 제2 부하(114) 사이에서 상기 저항에 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조정기(T1, Z1, Z2)는 직렬 통과 조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  7. 제1 조정 전원 전압(VOUTI)을 제1 부하(111)에 인가하기 위한 전압 조정기(T1, Z1, Z2)와,
    제2의 전원 전압(VIN)을 제2 부하(114)에 인가하기 위한 전력 제한 임피던스(R1)를 포함하는 전원 장치에 있어서,
    상기 임피던스 및 상기 제1 조정 전원 전압에 접속되는 제1 다이오드(D1)를 포함하며,
    상기 제1 다이오드는 상기 제2 부하의 정상 동작 중에 제1 모드에서 도통 상태로 되어, 상기 제1 다이오드는 상기 제2의 전원 전압을 상기 제1의 조정된 전원전압으로 클램프하고,
    상기 제1 다이오드는 상기 제2 부하의 비정상 동작 중에 제2 모드에서 비도통 상태로 되어, 상기 제2 전원 전압은 상기 전력 제한 임피던스를 통한 전류가 상기 비정상 동작에 기인하여 증가함에 따라 감소하고, 이에 따라 상기 제한 전력은 상기 제2 부하에 전송되는 전력을 소정의 최대치로 제한하는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  8. 제1 조정 전원 전압(VOUT1)을 제1 부하(111)에 인가하기 위한 전압 조정기(T1, Z1, Z2)와,
    제2의 전원 전압(VIN)을 제2 부하(114)에 인가하기 위한 전력 제한 임피던스(R1)를 포함하는 전원 장치에 있어서,
    상기 임피던스와 상기 제1 조정 전압에 접속되고 상기 제2의 전원 전압을 조정하여 상기 제2의 전원 전압을 상기 제1 조정 전압에 클램프하기 위한 클램프 수단(D1)을 구비함으로써 상기 클램프 수단을 경유하여 상기 제1 전원 전압의 상기 전압 조정기로부터 상기 제2 부하로 전력 전송이 방지되는 것을 특징으로 하는 전원 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 클램프 수단(D1)은 다이오드를 포함한 것을 특징으로 하는 전원 장치.
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