KR900001888Y1 - Base Driver Circuit of Juice Switching Transistor - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 일반적인 스위치형 전원공급장치 블럭도.1 is a block diagram of a typical switched power supply.
제2도는 본 고안에 따른 회로도.2 is a circuit diagram according to the present invention.
제3도는 제2도의 동작파형도.3 is an operating waveform diagram of FIG.
제4도는 본 고안에 따른 다른실시예 회로도.4 is a circuit diagram of another embodiment according to the present invention.
제5도는 본 고안에 따른 제4도의 동작파형도.5 is an operating waveform diagram of FIG. 4 according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 입력평활부 20 : 보조전원부10: input smoothing unit 20: auxiliary power supply
30 : 제어부 40 : 베이스 드라이브부30 control unit 40 base drive unit
50 : 주스위칭부 60 : 전류검출부50: juice switching unit 60: current detection unit
70 : 트랜스포머 80 : 정류부70: transformer 80: rectifier
90 : 평활부 Q1-Q2 : 트랜지스터90: smoothing part Q1-Q2: transistor
R1, R2, RE1, RE2 : 저항 C1, C2 : 캐패시터R1, R2, RE1, RE2: Resistor C1, C2: Capacitor
본 고안은 주스위칭부 전원공급장치의 주스위칭 트랜지스터의 베이스 드라이버 회로에 관한 것으로, 특히 비절연형 주스위칭 트랜지스터의 베이스 드라이버회로에 관한 것이다.The present invention relates to a base driver circuit of a juice switching transistor of a juice switching unit power supply, and more particularly to a base driver circuit of a non-isolated juice switching transistor.
일반적으로 통신장비에 설치되어 있는 주스위칭형 전원공급장치를 살펴보면 제1도와 같다.In general, the juice switching type power supply installed in the communication equipment as shown in FIG.
스위칭시 발생되는 입력전원의 노이즈를 제거하는 입력평활부(10)와, 상기 입력평활부(10)의 출력을 드라이브하여 각 칩의 구동전원(VCC1, VCC2, VCC3)으로 공급하는 보조전원부(7)와, 상기 보조전원부(20)의 출력(VCC1)에 의해 구동되며 출력전압과 스위칭 전류의 검출에 의해 적절한 PWM 제어신호를 발생하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)의 출력을 드라이브하여 안전된 전류를 공급케 주도록 하는 베이스드라이브부(40)와, 상기 베이스 드라이브부(40)의 출력에 따라 주스위칭 트랜지스터의 베이스 전류를 공급으로 스위칭에 따른 공급교류 전원신호를 발생하는 주스위칭부(50)와, 상기 주스위칭부(50)에 흐르는 전류를 검출하여 상기 제어부(30)에 입력하는 전류검출부(60)와 상기 주스위칭부(50)의 출력 교류전원을 소정비로 변환하는 트랜지스포머(70)와, 상기 트랜스포머(70)의 출력을 직류로 변환하는 정류부(80)와, 상기 정류부(80)외 출력 직류전원에서 잡음을 제거하여 전원을 공급하는 평활부(90)로 구성된다.An input smoothing unit 10 for removing noise of the input power generated during switching, and an auxiliary power supply 7 for driving the output of the input smoothing unit 10 to supply the driving powers VCC1, VCC2, and VCC3 of each chip. And a control unit 30 which is driven by the output VCC1 of the auxiliary power supply unit 20 and generates an appropriate PWM control signal by detecting the output voltage and the switching current, and drives the output of the control unit 30. A base drive unit 40 for supplying a safe current and a juice switching unit for generating a supply AC power signal according to switching by supplying a base current of a juice switching transistor according to an output of the base drive unit 40 ( 50) and a transistor spore which detects a current flowing in the juice switching unit 50 and converts an output AC power of the current detecting unit 60 and the juice switching unit 50 inputted to the control unit 30 to a predetermined ratio. Worm 70 and the tran Consists of a rectifying part 80, and a smoothing unit 90 for supplying power to remove the noise from the other output rectifying the DC power supply 80 which converts the output of the transformer 70 into a direct current.
상기 구성은 비절연형인데, 주스위칭 공급장치에는 절연형과 비절연형으로 나누어진다.The configuration is non-insulated, but is divided into an insulated type and a non-insulated type in the juice switching supply device.
예를들어 입력평활부(10)의 입력단(A1, A2)에서 A1이 접지(GND)이고, A2가 -48일때 트랜스포머(70)의 탭판(A3)의 전위가이고, 제어부(30)의 베이스 드라이브부(40)의 전원공급단(VCC1)은이다.For example, when A1 is ground (GND) and A2 is -48 at the input terminals A1 and A2 of the input smoothing unit 10, the potential of the tab plate A3 of the transformer 70 is The power supply terminal VCC1 of the base drive unit 40 of the control unit 30 is to be.
따라서 베이스 드라이브(40)에서는 트랜스포머에 의해 절연시켜 두는 방식으로 노드(41)를 접지(GND)하면 제어부(30)와 베이스 드라이브 회로(40) 사이를 절연된다. 이때 정상구동전원(VCC1)이 공급되도록 한다. 상기 방식이 절연형이고, 입력단(A1)이이고 보조전원부(20)에서 출력되는 제어부(30)와 베이스 드라이브회로(40)의 전원(VCC1, VCC2)이일때, 트랜스포머(70)의 탭단(A3) 또한 +이므로 노드(41)는가 되어 절연할 필요가 없으므로 비절연형이라 한다.Accordingly, in the base drive 40, when the node 41 is grounded (GND) in a manner of being insulated by the transformer, the base drive 40 is insulated between the control unit 30 and the base drive circuit 40. At this time, the normal driving power supply VCC1 is supplied. The method is insulated, and the input terminal A1 And the power supply VCC1 and VCC2 of the control unit 30 and the base drive circuit 40 output from the auxiliary power supply unit 20 are When the tap end A3 of the transformer 70 is also positive, the node 41 It is called non-insulating type because it does not need to be insulated.
본 고안에서는 비절연형에 관한 것으로 이를 기준으로 하여 설명한다.The present invention relates to a non-insulated type and will be described based on this.
그러므로 입력단(A1)에전원, 입력단(A2)에전원이 인가되어 소정 직류전원이 입력평활부(20)로 입력되면 스위칭시 발생된 노이즈는 제거되고,전원(VCC3)이 트랜스포머(70)의 탭단(A3)에 인가된다.Therefore, at the input terminal A1 Power supply, input terminal (A2) When power is applied and a predetermined DC power is input to the input smoothing unit 20, noise generated during switching is removed. The power supply VCC3 is applied to the tap end A3 of the transformer 70.
상기 입력평활부(10)외 출력이 제어부(30)와 베이스 드라이버부(40)에 구동전원(VCC1, VCC2)을 공급하여 제어부(30)에서 PWM파를 발생하면 베이스 드라이버부(40)에서 드라이빙하여 주스위칭부(50)의 트랜지스터포머(70)에서 변환되고 정류부(80)에서 직류화하여 평활부(90)에서 잡음은 제거한후 시스템이 공급된다.When the output other than the input smoothing unit 10 supplies the driving power sources VCC1 and VCC2 to the control unit 30 and the base driver unit 40 to generate a PWM wave from the control unit 30, the driving unit 40 drives the base driver unit 40. By converting in the transistor former 70 of the juice switching unit 50 and the direct current in the rectifier 80 to remove the noise in the smoothing unit 90, the system is supplied.
그리고 전류검출부(60)에서 주스위칭부(50)를 통해 흐르는 전류를 검출하여 제어부(30)에 입력하고, 평활부(90)의 출력단(91)에서 출력전압을 검출하여 제어부(30)에 입력하면 소정치 이상 발생되는 전원공급을 제한하여 적절한 PWM파가 발생하여 베이스 드라이버부(40)의 제어에 의해 안정된 전원이 공급되도록 한다.The current detecting unit 60 detects a current flowing through the juice switching unit 50 and inputs it to the control unit 30, detects an output voltage at the output terminal 91 of the smoothing unit 90, and inputs it to the control unit 30. In this case, the power supply generated by a predetermined value or more is limited to generate an appropriate PWM wave so that the stable power is supplied by the control of the base driver 40.
상술한 바와 같이 베이스 드라이버부(40)는 PWM 파를 주스위칭부(50)의 트랜지스터의 베이스에 안정된 전류를 공급하도록 되어 있었다.As described above, the base driver unit 40 is configured to supply a stable current to the base of the transistor of the juice switching unit 50 by applying a PWM wave.
상기에서 베이스 드라이버부(40)를 제거한 상태에서 제어부(30)의 제어된 펄스를 이용하여 주스위칭부(50)의 트랜지스터 베이스를 직접 제어할 경우 용량이 부족하여 제 출력을 얻을 수 없으므로 최근에와서 필수적으로 베이스 드라이버회로(40)를 사용하고 있다.When the transistor base of the juice switching unit 50 is directly controlled by using the controlled pulse of the control unit 30 in the state where the base driver unit 40 is removed, the output cannot be obtained due to insufficient capacity. Essentially, the base driver circuit 40 is used.
그러나 종래에 베이스 드라이버(40)를 사용하여 전원을 공급하는 장치중 중용량 이상의 출력을 얻고자할 경우 다아링톤으로 연결하여 사용하였으나 스위칭속도가 늦어 주스위칭 트랜지스터의 손실이 증가하고 전원공급장치의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.However, in the prior art, in order to obtain an output of medium capacity or more among devices supplying power using the base driver 40, it is connected by using a Darlington, but the switching speed is slow, so that the loss of juice switching transistor increases and the efficiency of the power supply device There was a problem falling.
따라서 본 고안의 목적은 전원공급장치의 출력용량 및 입력전원에 따라 주스위칭 트랜지스터 베이스 드라이브 회로를 선택사용하여 스위칭 트랜지스터의 열손실을 줄여 공급전원 효율을 높일 수 있는 회로를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention is to provide a circuit that can increase the power supply efficiency by reducing the heat loss of the switching transistor by selecting the juice switching transistor base drive circuit according to the output capacity and the input power of the power supply.
본 고안의 다른 목적은 회로 단순화로 전원공급장치의 소형화와 원가절감할 수 있는 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a circuit that can reduce the size and cost of the power supply by simplifying the circuit.
상기 목적을 수행하기 위한 본 고안은 제어부에서 발생된 신호의 전류를 흘려 증폭하는 증폭회로와, 상기 제어펄스의 직류성분을 차단하여 충전하는 충전회로와, 상기 제어펄스에 의해 스위칭되어 상기 충전회로의 충전된 DC 전원의 방전통로가 형성되는 스위칭회로와, 상기 충전회로를 통한 출력으로부터 주스위칭 트랜지스터 바이어스를 조정하는 조정회로로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention for carrying out the above object is an amplifying circuit for flowing and amplifying the current of the signal generated by the control unit, a charging circuit for blocking and charging the DC component of the control pulse, and switching by the control pulse of the charging circuit And a switching circuit for forming a discharge passage of the charged DC power supply and an adjusting circuit for adjusting the juice switching transistor bias from the output through the charging circuit.
이하 본 고안은 청부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 고안에 따른 회로도로서, 제어부(30)는 출력단으로부터 검출된 출력 전압과 주스위칭 트랜지스터를 통해 흐르는 과전류를 검출하여 기준레벨이 설정되면 발진신호 PWM 파를 발생하고, 주스위칭부(50)은 제어부(30)외 제어된 출력에 따라 베이스 드라이브부(40)의 공급되는 전류에 의해 공급될 교류전압을 발생하는 회로이다. 상기 구성은 공지이므로 동일부호로 나타낸다.2 is a circuit diagram according to the present invention, the control unit 30 detects the output voltage detected from the output terminal and the overcurrent flowing through the juice switching transistor to generate an oscillation signal PWM wave when the reference level is set, the juice switching unit 50 ) Is a circuit for generating an AC voltage to be supplied by the current supplied from the base drive unit 40 according to the controlled output outside the control unit 30. The configuration is well known and is represented by the same reference numeral.
상기 제어부(30)의 출력단노드(1)에 다이오드(D1)의 에노드측을 접속하고, 또한 노드(1)에 트랜지스터(Q1)의 베이스를 저속하며, 트랜지스터(Q1)의 베이스에서 저항(R1)을 접속하여 접지(GND) 되도록 하고, 상기 다이오드(D1)의 캐소드측 노드(2)에 캐패시터(C1)의접속하며, 상기 노드(2)에 상기 트랜지스터(Q1)의 에미터를 접속하고 콜렉터는 접지시킨다. 상기 캐패시터(C1)가 노드(3)를 통해 스위칭부(30)의 주스위치 트랜지스터 베이스에 접속되고 상기 노드(3)에 저항(R2)을 접속하여 접지되도록 구성된다.The anode side of the diode D1 is connected to the output terminal node 1 of the control unit 30, the base of the transistor Q1 is slowed to the node 1, and the resistor R1 is applied at the base of the transistor Q1. ) Is connected to ground (GND), and the capacitor (C1) of the capacitor (C1) to the cathode-side node (2) of the diode (D1) The emitter of transistor Q1 is connected to node 2 and the collector is grounded. The capacitor C1 is configured to be connected to the main switch transistor base of the switching unit 30 through the node 3 and grounded by connecting a resistor R2 to the node 3.
제3도는 본 고안에 따른 제2도의 동작파형도로서 (3a) 파형은 제어부(30)의 제어된 PWM 출력 신호이고, (3b) 파형은 출력신호로 주스위칭부(50)의 트랜지스터 베이스 입력신호이다.3 is an operation waveform diagram of FIG. 2 according to the present invention, where (3a) waveform is a controlled PWM output signal of the controller 30, and (3b) waveform is an output signal of the transistor base input signal of the juice switching unit 50. to be.
따라서 본 고안의 구체적 일실시예를 제2, 3도를 참조하여 상세히 설명하면 출격측에 적정한 전원으로 공급하도록 PWM 으로 제어된 신호가 제어부(30)에서 제3도 (3a)와 같이 출력하면 (3a) 파형의 "하이" 구간에서 다이오드(D1)는 온되어 제어될 펄스의 전류가 흐른다.Therefore, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3, when a signal controlled by PWM is output from the control unit 30 as shown in FIG. 3a) In the "high" section of the waveform, the diode D1 is turned on so that the current of the pulse to be controlled flows.
이때 캐패시터(C1)에서 직류성분은 차단충전되고, 교류성분만 통과하여 제3도 (3b)와 같이 출력된다.At this time, the DC component is blocked and charged in the capacitor C1, and only the AC component passes through and is output as shown in FIG. 3 (3b).
이때 트랜지스터(Q1)는 PNP 형이므로 오프된다.At this time, the transistor Q1 is off because it is a PNP type.
그러나 (3a) 파형의 "로우" 구간에서 다이오드(D1)는 오프되고 트랜지스터(Q1)는 온되어 상기 캐패시터(C1)에 충전된 직류충전값을 방전시켜 출력 노드(3)는 (3b)와 같이 "로우"로 출력된다.However, in the "low" section of the waveform (3a), the diode D1 is turned off and the transistor Q1 is turned on to discharge the DC charging value charged in the capacitor C1, so that the output node 3 is as shown in (3b). Is output as "low".
만약 주스위칭부(50)의 트랜지스터 NPN일 경우 상기 노드(3)의 출력이 "하이"일때 온되고, "로우"일때 오프하여 스위칭하도록 되어있다. 주스위칭부(50) 트랜지스터 베이스로 드라이브 해줄 수 있는 전류는 최대 80mA 정도 내에서 안정하게 공급할 수 있다.If the transistor NPN of the juice switching unit 50 is configured to switch on when the output of the node 3 is "high" and off when it is "low". The juice switching unit 50 can supply a current that can be driven to the transistor base stably within a maximum of about 80 mA.
제4도는 출력용량이 크게 요구될시 제2도를 개선한 본 고안의 또 다른 실시예 회로로 제어부와 주스위칭부는 제2도와 동일부호 30, 50을 부여하였으며 구성은 제2도의 트랜지스터(Q1) 에미터노드(2)와 베이스노드(1)간에 트랜지스터(Q2)의 베이스와 에미터를 접속하고, 상기 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 저항(RE)을 접속하여 전원(VCC1)이 공급되며, 상기 노드(2)로부터 캐패시터(C2)를 노드(3)에 접속하고, 상기 노드(5)로부터 저항(RE2) 접속하여 접지시키며, 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 베이스간에 저항(RE1)이 접속된다.4 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention in which the output capacity is largely required, and the control unit and the juice switching unit are assigned the same reference numerals 30 and 50 as those in FIG. 2, and the configuration of the transistor Q1 of FIG. A power supply VCC1 is supplied by connecting a base and an emitter of transistor Q2 between emitter node 2 and base node 1, and connecting a collector resistor RE of transistor Q2 to the node. The capacitor C2 is connected to the node 3 from (2), the resistor RE2 is connected and grounded from the node 5, and the resistor RE1 is connected between the collector of the transistor Q1 and the base.
제5도 본 고안에 따른 제4도의 동작 파형도로서 (5a)는 제어부(30)의 출력신호이고, (5b)는 주스위칭부(50)의 트랜지스터 베이스로 인가되는 베이스 드라이브신호이다.FIG. 5 is an operational waveform diagram of FIG. 4 according to the present invention, where 5a is an output signal of the controller 30 and 5b is a base drive signal applied to the transistor base of the juice switching unit 50.
따라서 제4, 5도를 참조하여 본 고안의 또 다른 실시예를 기술하면 (5a)파형의 신호가 노드(1)을 통해 트랜지스터(Q2)의 베이스에 인가될때 "하이" 구간에서 트랜지스터(Q2)가 온되고, 트랜지스터(Q1)는 오프되어, 트랜지스터(Q2)에서 전류증폭된 신호가 캐패시터(C1)를 통해 (3b)와 같이 출력된다.Therefore, referring to FIGS. 4 and 5, another embodiment of the present invention is described. (5a) Transistor Q2 in the “high” period when a waveform signal is applied to the base of transistor Q2 through node 1. The transistor Q1 is turned on and the current-amplified signal from the transistor Q2 is output through the capacitor C1 as shown by 3b.
이때 캐패시터(C1)에서도 직류는 차단되고 교류성분만 출력되며 주스위칭부(50)의 트랜지스터를 온한다.At this time, in the capacitor C1, the direct current is cut off, only the AC component is output, and the transistor of the juice switching unit 50 is turned on.
(5a) 파형의 "로우" 구간에서는 트랜지스터(Q2)는 오프되고, 트랜지스터(Q1)는 온되어 캐패시터(C1)에 충전된 직류간이 방전된다.(5a) In the " low " section of the waveform, the transistor Q2 is turned off, and the transistor Q1 is turned on to discharge the DC current charged in the capacitor C1.
이때 "로우"로 출력되어 주스위치부(50)의 트랜지스터를 오프한다. 이는 전원(VCC1)이 12V-18V 사이의 전압을 사용하면 좋은 효과를 얻을 수 있게 되는 한편, 트랜지스터(Q2)가 도통하면 트랜지스터(Q2)이 콜렉터-에미터간 전압강하가 높아 발열하므로 저항(RC)에 전압강하를 높여 트랜지스터(Q2)의 발열을 방지한다.At this time, it is output as "low" to turn off the transistor of the main switch unit 50. This is a good effect if the power supply (VCC1) uses a voltage between 12V-18V, while the transistor Q2 conducts, the transistor Q2 generates a high voltage drop between the collector-emitter and generates a resistance. The voltage drop is increased to prevent heat generation of the transistor Q2.
여기서 저항(RC)는 수심음(Ohm)의 전력저항을 접소할 수도 있으며, 히트싱크를 사용할 수 있다.In this case, the resistor RC may close the power resistance of the depth sound Ohm, and a heat sink may be used.
이 경우 주스위칭(50)의 스위칭 트랜지스터 베이스로 드라이브 할 수 있는 전류는 최대 200mA 정도내에서 안정하게 공급할 수 있다.In this case, the current that can be driven to the switching transistor base of the juice switching 50 can be stably supplied within a maximum of about 200 mA.
상술한 바와같이 전원공급 장치의 출력용량 및 입력전원에 따라 회로를 선택하여 사용할 수 있으며 부품수를 줄여 간단히 실현한 이점과 소정범위 내에서 주스위칭부 트랜지스터 베이스에 안정된 전류공급 하므로서 전력손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, the circuit can be selected and used according to the output capacity and the input power of the power supply, and the number of parts can be easily realized, and the power loss can be reduced by supplying a stable current to the juice switching transistor base within a predetermined range. It has an effect.
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