KR100273439B1 - 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치 및 방법 - Google Patents

전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치 및 방법에 관한 것으로 특히, 대기(stand-by) 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 발생을 위한 스위칭 동작을 정지시킴으로써 전력 소모를 저감할 수 있도록 함에 목적이 있다. 이러한 목적의 본 발명은 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태 설정시 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 생성을 정지시키기 위한 제어신호를 발생시키는 마이크로 컴퓨터(210)와, 이 마이크로 컴퓨터(210)의 제어 신호에 의해 전원 생성을 온/오프시키는 신호 궤환부(208)와, 대기 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 충전 동작을 수행하여 상기 마이크로 컴퓨터(210)의 데이터 보존을 위한 전압을 공급하는 백업부(211)를 구비하여 구성한다.

Description

전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치 및 방법
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로 특히, 스위칭 모드 전원 공급 장치(SMPS)에 있어서 대기 상태시 소비 전력을 극소화하기 위한 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 기술은 대기 상태시 부하측에서 요구되는 전력만을 공급하는 방식이 제안되고 있다.
이러한 기술로는 스위칭 모드 전원 공급 장치가 있다.
도1 은 종래 기술의 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 공급 전원의 잡음을 제거하기 위한 입력 필터부(101)와, 이 입력 필터부(101)에서 잡음이 제거된 전원을 전파 정류하여 소정 레벨의 직류 전원으로 평활하는 제1 정류/평활부(102)와, 스위칭 소자(Q1)의 온/오프에 따라 상기 제1 정류/평활부(102)의 출력 전압의 공급/차단을 반복함에 의해 자기장에 에너지를 저장하고 전달하는 트랜스포머(104)와, 이 트랜스포머(104)의 2차측 단자에 유기된 전압을 정류하여 소정 레벨의 직류 전원으로 평활하는 제2 정류/평활부(105)와, 상기 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작에 의해 상기 트랜스포머(104)에 발생하는 잡음을 제거하기 위한 스너버 회로(103)와, 상기 제1 정류/평활부(102)의 출력 전압을 입력으로 상기 스위칭 소자(Q1)의 온/오프를 제어하는 제1 구동 제어부(106)와, 상기 제2 정류/평활부(105)의 출력측의 부하 상황을 검출하여 그 부하에 대한 정보를 상기 구동 제어부(106)로 전달하는 신호 궤환부(107)와, 스위칭 소자(Q2)의 온/오프에 따라 상기 제1 정류/평활부(102)의 출력 전압의 입력/차단을 반복함에 의해 자기장에 에너지를 저장하고 전달하는 보조 트랜스포머(108)와, 상기 스위칭 소자(Q2)의 스위칭 동작에 의해 상기 보조 트랜스포머(108)에 발생하는 잡음을 제거하기 위한 스버너 회로(110)와, 상기 보조 트랜스포머(110)의 2차측 단자에 유기된 전압을 정류하여 직류 전원으로 평활하는 제3 정류/평활부(109)와, 상기 제1 정류/평활부(102)의 출력 전압을 입력으로 상기 스위칭 소자(Q2)의 온/오프를 제어하는 제2 구동 제어부(111)와, 기기의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태가 설정되면 상기 제3 정류/평활부(109)의 출력 전압을 구동 전압으로 입력받음과 동시에 상기 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 동작을 정지시키기 위하여 상기 신호 궤환부(107)를 제어하는 마이크로 컴퓨터(114)와, 타이밍 신호를 발생시켜 상기 마이크로 컴퓨터(114)에 출력하는 타이머(112)와, 전원 오프시 상기 마이크로 컴퓨터(114)의 데이터를 보전시키기 위한 전원을 공급하는 백업부(113)로 구성된다.
이와같은 종래 기술의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
전원이 온되어 정상적인 노말 동작이 시작되면 입력 필터부(101)는 입력 전원에 혼입된 잡음을 제거하며 제1 정류/평활부(102)는 상기 입력 필터부(101)에서 입력되는 전원을 전파 정류하여 평활함에 의해 소정 레벨의 직류 전원을 트랜스포머(104)(108)의 1차측 단자로 입력시킨다.
이때, 제1 구동 제어부(106)가 스위칭 소자(Q1)를 온/오프시킴에 의해 트랜스포머(104)의 2차측 단자에 교류 전압이 유기되어 그 유기된 교류 전압이 제2 정류/평활부(105)로 인가되고 동시에 제2 구동 제어부(111)가 스위칭 소자(Q2)를 온/오프시킴에 의해 트랜스포머(108)의 2차측 단자에 교류 전압이 유기되어 그 유기된 교류 전압이 제3 정류/평활부(109)에 인가된다.
여기서, 스너버 회로(103)(110)는 각기 트랜스포머(104)(108)가 구동됨에 의해 발생하는 잡음을 제거한다.
이에 따라, 제2 정류/평활부(105)가 반파 정류하여 평활함에 의해 복수개의 직류 전원을 출력시키고 제3 정류/평활부(109)가 반파 정류하여 평활한 후 정전압 회로(109-1)를 통해 정전압을 마이크로 컴퓨터(114)로 인가하게 된다.
이때, 제2 정류/평활부(105)의 복수개의 출력 전압중 하나가 마이크로 컴퓨터(114)의 구동 전압으로 인가됨으로 제3 정류/평활부(109)의 출력단자에 접속되어 있는 다이오드(D1)가 오프 상태가 되어 상기 제3 정류/평활부(109)의 출력 전압은 상기 마이크로 컴퓨터(114)로 인가되지 않는다.
그리고, 제2 정류/평활부(105)로부터 구동 전압을 인가받은 마이크로 컴퓨터(114)는 타이머(112)에서 발생된 타이밍 신호를 기준으로 시스템의 전체 동작을 제어하면서 부하측의 전력 소비 상황을 점검하게 된다.
이때, 부하측의 전력 소모가 많지 않은 경우 마이크로 컴퓨터(114)는 구동 제어부(106)가 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 듀티비를 느리게 하여 그 스위칭 소자(Q1)를 구동하도록 신호 궤환부(107)를 통해 상기 구동 제어부(106)를 제어한다.
따라서, 스위칭 소자(Q1)의 온/오프 시점이 길어지게 되어 트랜스포머(104)의 2차측 단자에 유기되는 전압의 레벨이 낮아지게 되고 이를 정류/평활부(105)에서 정류하여 평활함에 의해 부차측의 소모 전력에 적당한 전압을 공급하게 된다.
만일, 부하측의 전력 소모가 없어 스탠바이 상태가 되는 경우 마이크로 컴퓨터(114)를 신호 궤환부(107)을 통해 구동 제어부(106)을 제어하여 스위칭 소자(Q1)의 온/오프를 정지시키게 된다.
이때, 제3 정류/평활부(109)에서의 출력 전원이 다이오드(D1)를 통해 마이크로 컴퓨터(114)의 구동 전압으로 인가된다.
또한, 상기와 같은 동작을 수행할 때 백업부(113)는 제2 또는 제3 정류/평활부(105 또는 109)의 출력 전압을 인가받아 소정 용량만큼 충전시키게 된다.
이 후, 전원이 오프되면 백업부(113)는 충전된 전압을 마이크로 컴퓨터(114)에 인가하여 그 마이크로 컴퓨터(114)의 데이터를 보전시키게 된다.
그러나, 종래에는 주전원 공급 회로외에도 별도의 보조 전원 공급 회로를 구비하여 대기 상태가 되면 주전원 공급 회로의 동작을 정지시키고 보조 전원 공급 회로를 동작시키도록 구성되어 있으므로 회로 구성이 복잡함은 물론 단가 상승의 요인이 되는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 기기가 동작중일 경우 주전원 공급 회로와 보조 전원 공급 회로가 동시에 동작하여 스위칭 잡음의 발생은 물론 전력 소모가 더 증가하고 연속적인 스위칭 동작으로 인하여 소자의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 기술은 상기와 같은 문제점으로 인하여 범용적인 전자기기에 적용되지 못하고 고가의 일부 장치에만 적용되는 제한성을 가지게 된다.
특히, 종래 기술로는 대기 상태시 불필요한 2차측 전원을 제어하는 방법, 대기 상태시 메인 전원의 스위칭 동작을 정지시키고 보조 전원의 스위칭 동작으로 소비 전력을 억제하는 방법 그리고 기계적인 스위치를 이용하여 1차측 교류 전원을 차단하는 방법이 다양하게 제시되었지만 복잡한 회로 구성, 인쇄회로기판의 면적 증대, 부품의 증가로 인한 신뢰성 하락 및 비용 증가등으로 널리 보급되지 못하였다.
즉, 종래의 불필요한 전원을 오프시키는 방법은 소비 전력을 저감시키는데 한계를 가질 수 밖에 없고 또한, 보조 전원을 사용하는 방법은 회로 구성이 복잡하여 비용의 상승을 초래함은 물론 부품수의 증가에 따른 신뢰성 문제등으로 범용적인 전자기기에 적용하기 어려우며 그리고, 기계적인 스위치를 이용하여 교류 전원을 차단하는 방법은 소비 전력의 절감 측면에서는 뛰어나지만 기기를 사용할 때마다 스위치를 조작하여야 하는 불편함과 스위치가 오프되었을 때 예약 녹화 기능, 액세스 기능, 취침 예약 등의 여러 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 대기(stand-by) 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 발생을 위한 스위칭 동작을 정지시킴으로써 전력 소모를 저감할 수 있도록 창안한 전력 소비 절감 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 대기 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 발생을 위한 스위칭 동작을 수행하여 백업 전원을 일정하게 유지시킴으로써 사용자가 원하는 경우 즉시 동작시키도록 함에 다른 목적이 있다.
이러한 본 발명은 대기 상태에서 상기의 방법을 반복 수행함에 의해 전력 소모를 극소화시킬뿐만 아니라 종래의 연속적인 스위칭 동작으로 인하여 발생하는 스위칭 잡음을 저감시킬 수 있고 또한, 소정 주기마다 스위칭 동작을 정지시킴으로 소자의 신뢰성을 보장할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 실시예를 보인 블럭도.
도 2는 도 1의 상세 회로도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 보인 블럭도.
도 4는 도 3의 상세 회로도.
도 5는 도 3 또는 도4 에서의 대기 상태시 스위칭 제어를 보인 타이밍도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 보인 회로도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예를 보인 회로도.
도 8은 본 발며에서 파워 온을 위한 데이터 포맷을 보인 예시도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예를 보인 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
201 : 입력 필터부 202,205 : 정류/평활부
203 : 스너버 회로 204 : 트랜스포머
206 : 구동 제어부 207,208,214,215 : 신호 궤환부
209 : 타이머 210 : 마이크로 컴퓨터
211 : 백업부 216,217,PC1 : 포토커플러
Q11,Q12,Q21,Q22,Q31,Q32 : 스위칭 소자
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태 설정시 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 생성을 정지시키기 위한 제어신호를 발생시키는 제어 블럭과, 이 제어 블럭의 제어 신호에 의해 전원 생성을 온/오프시키는 신호 궤환부와, 대기 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 충전 동작을 수행하여 상기 제어 블럭의 데이터 보존을 위한 전압을 공급하는 백업부를 구비하여 대기 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 발생을 정지시키는 동작을 반복하여 전력 소모를 극소화시키는 장치 및 방법을 제공함에 특징이 있다.
1) 본 발명은 교류 전압을 입력으로 부하측의 전원을 생성하기 위한 전원 공급 회로와, 이 전원 공급 회로의 구동을 제어하는 구동 제어부와, 노말 동작시 상기 전원 공급 회로의 출력 전압이 정상이면 상기 구동 제어부를 액티브시키는 제1 신호 궤환부와, 대기 상태에서 상기 전원 공급 회로의 전원 발생을 소정 시간동안 정지시키기 위해 상기 구동 제어부의 동작을 정지시키는 제2 신호 궤환부와, 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태가 설정되면 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 상기 전원 공급 회로의 동작을 정지시키도록 상기 제2 신호 궤환부를 제어하는 제어 블럭과, 대기 상태에서 상기 제어 블럭의 데이터 보전을 위하여 백업 전원을 공급하는 백업부로 구성하여 대기 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 부하측 전원 생성 동작을 수행하면서 백업 전원을 충전하여 전력 소모를 극소화함을 특징으로 한다.
상기에서 정상 동작시 부하측의 불필요한 전원 공급을 차단하도록 전원 공급 회로의 출력 단자측에 스위치부를 부가하여 제어 블럭으로 제어하도록 구성함을 특징으로 한다.
2) 본 발명은 교류 전압을 입력으로 부하측의 전원을 생성하기 위한 전원 공급 회로와, 이 전원 공급 회로의 구동을 제어하는 구동 제어부와, 노말 동작시 상기 전원 공급 회로의 출력 전압이 정상이면 상기 구동 제어부를 액티브시키는 제1 신호 궤환부와, 대기상태에서 전원 공급 회로의 입력 전원을 소정 시간동안 차단하도록 스위치와, 대기 상태에서 상기 전원 공급 회로의 전원 발생을 소정 시간동안 정지시키기 위해 상기 스위치를 구동하는 제3 신호 궤환부와, 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태가 설정되면 소정 주기마다 소정 시간동안 상기 전원 공급 회로의 동작을 정지시키도록 상기 제3 신호 궤환부를 제어하는 제어 블럭과, 대기 상태에서 상기 제어 블럭의 데이터 보전을 위하여 백업 전원을 공급하는 백업부로 구성함을 특징으로 한다.
3) 본 발명은 교류 전압을 입력으로 부하측의 전원을 생성하기 위한 전원 공급 회로와, 이 전원 공급 회로의 구동을 제어하는 구동 제어부와, 노말 동작시 상기 전원 공급 회로의 출력 전압이 정상이면 상기 구동 제어부를 액티브시키는 제1 신호 궤환부와, 상기 구동 제어부의 입력 전원을 공급/차단하기 위한 제1 스위칭 소자와, 이 제1 스위칭 소자의 동작을 제어하기 위한 제2 스위칭 소자와, 대기 상태시 상기 구동 제어부의 동작을 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 정지시키기 위하여 상기 제2 스위칭 소자를 턴온/턴오프시키는 제4 신호 궤환부와, 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태가 설정되면 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 상기 전원 공급 회로의 전원 발생 동작을 정지시키도록 상기 제4 신호 궤환부를 제어하는 제어 블럭과, 대기 상태에서 상기 제어 블럭의 데이터 보전을 위하여 백업 전원을 공급하는 백업부로 구성함을 특징으로 한다.
4) 본 발명은 교류 전압을 입력으로 부하측의 전원을 생성하기 위한 전원 공급 회로와, 정상 동작시 상기 전원 공급 회로에 구비된 트랜스포머의 스위칭 동작을 온/오프하기 위한 제3 스위칭 소자와, 이 제3 스위칭 소자의 베이스 단자 전위를 충방전하는 충방전 회로와, 상기 전원 공급 회로의 출력 전압이 정상인 경우 상기 충방전 회로를 충전시키는 제1 신호 궤환부와, 대기 상태시 상기 전원 공급 회로의 스위칭 동작을 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 정지시키는 제4 스위칭 소자와, 대기 상태시 상기 제4 스위칭 소자의 턴온/턴오프를 제어하는 제5 신호 궤환부와, 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태가 설정되면 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 상기 전원 공급 회로의 전원 발생 동작을 정지시키도록 상기 제5 신호 궤환부를 제어하는 제어 블럭과, 대기 상태에서 상기 제어 블럭의 데이터 보전을 위하여 백업 전원을 공급하는 백업부로 구성함을 특징으로 한다.
5) 또한, 본 발명은 상기와 같은 동작을 수행하기 위하여 대기 상태인지 판단하는 단계와, 상기에서 대기 상태를 판단하면 전원 유기를 위한 스위칭 동작을 정지시키고 소정 시간이 경과되는지 판단하는 단계와, 상기에서 스위칭 정지 시간이 소정 시간을 경과하면 스위칭 동작을 재개하여 백업 전원을 충전하면서 소정 시간이 경과되는지 판단하는 단계와, 상기에서 백업 충전 동작이 소정 시간을 경과하면 다시 스위칭 동작을 정지시키는 단계를 반복 수행하여 전력 소모를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 대기 상태의 동작을 진행하면서 전원 키가 온되는지 판단하는 단계와, 상기에서 전원 키가 온되면 전원 스위칭 동작을 재개하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 제1 실시예는 도3 의 블록도와 도4 의 회로도에 도시한 바와 같이, 전원 코드를 통하여 전원이 공급되면 입력 전원의 잡음을 제거하기 위한 입력 필터부(201)와, 이 입력 필터부(201)에서의 잡음이 제거된 전원을 전파 정류하고 직류 전원으로 평활하는 제1 정류/평활부(202)와, 스위칭 소자(Q11)의 온/오프에 따라 자기장에 에너지를 저장하고 전달하는 트랜스포머(204)와, 상기 스위칭 소자(Q11)의 스위칭 동작에 의해 발생하는 잡음을 제거하기 위한 스너버 회로(203)와, 상기 트랜스포머(204)를 구동하기 위하여 상기 스위칭 소자(Q11)의 온/오프를 제어하는 구동 제어부(206)와, 출력측의 부하 상황에 따른 정보를 상기 구동 제어부(206)에 전송하는 제1 신호 궤환부(207)와, 대기 상태에서 상기 구동 제어부(206)의 동작을 정지시키는 제2 신호 궤환부(208)와, 상기 트랜스포머(204)의 2차측에 유기된 전기 에너지를 정류한 후 소정 직류 전압으로 평활하는 제2 정류/평활부(205)와, 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태가 되는 경우 상기 제2 신호 궤환부(208)로 백업 전원( VBACKUP )을 출력하여 상기 구동 제어부(207)의 동작을 정지시키는 마이크로 컴퓨터(210)와, 시스템의 전체 동작 제어를 위한 타이밍 신호를 발생시켜 상기 마이크로 컴퓨터(210)에 전송하는 타이머(209)와, 전원 오프시 상기 마이크로 컴퓨터(210)의 데이터를 보전시키기 위한 전원을 공급하는 백업부(211)로 구성한다.
상기 제2 신호 궤환부(208)는 마이크로 컴퓨터(210)의 백업 전원( VBACKUP )을 입력으로 제1 정류/평활부(202)의 출력 전압을 전송하는 포토커플러(PC1)와, 이 포토커플러(PC1)를 통해 출력되는 전압에 의해 턴온되어 구동 제어부(206)의 동작을 정지시키는 스위칭 소자(Q12)로 구성한다.
이와같이 구성한 본 발명의 제1 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
전원이 온되어 정상적인 노말 동작이 시작되면 입력 필터부(201)는 입력 전원에 혼입된 잡음을 제거하며 제1 정류/평활부(202)는 상기 입력 필터부(201)에서 입력되는 전원을 전파 정류하여 평활함에 의해 소정 레벨의 직류 전원을 트랜스포머(204)의 1차측 단자 및 구동 제어부(206)로 입력시킨다.
이때, 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온/오프시킴에 의해 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 교류 전압이 유기되어 그 유기된 교류 전압이 제2 정류/평활부(205)로 인가된다.
여기서, 스너버 회로(203)는 트랜스포머(204)가 구동됨에 의해 발생하는 잡음을 제거한다.
이에 따라, 제2 정류/평활부(205)가 반파 정류하여 평활함에 의해 복수개의 직류 전원(Vo1,Vo2,...)이 스위치부(212)로 출력된다.
이때, 제2 정류/평활부(205)에서 하나의 정전압 전원을 입력받은 마이크로 컴퓨터(210)는 출력 부하측을 점검하여 필요한 전압만을 출력하도록 스위치부(212)를 제어한다.
그리고, 백업부(211)는 제2 정류/평활부(205)에서 마이크로 컴퓨터(210)으로 인가되는 정전압 전원을 이용하여 백업 캐패시터(C16)에 전하를 충전시키게 된다.
만일, 상기와 같은 노멀 동작을 수행하는 중에 사용자의 선택에 의하여 전력 절감(Power Save) 키가 선택되면 도5 (a)와 같은 키 눌림 신호를 판단한 마이크로 컴퓨터(210)는 저항(R4)를 통하여 제2 궤환부(208)에 구비된 포토커플러(PC1)의 발광 다이오드(PD1)에 도5 (b)와 같은 백업 전원( VBACKUP )을 공급함에 의해 그 발광 다이오드(PD1)를 발광시킨다.
이때, 발광 다이오드(PD1)가 발광함에 의해 포토 트랜지스터(PT1)가 온되어 저항(R14)를 통하여 전류가 흐르게 되면 저항(R14)에 흐르는 전류에 의하여 저항(R11)에 걸리는 전압(V1)이 저항(R13)을 통하여 스위칭 소자(Q12)의 베이스에 가해지게 된다.
이에 따라, 스위칭 소자(Q12)가 구동 제어부(206)의 온/오프 제어 포트를 접지 레벨로 만드게 되어 그 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)의 턴온/턴오프 동작을 중지함으로 트랜스포머(204)의 스위칭 동작이 정지된다.
그리고, 트랜스포머(204)의 스위칭 동작이 정지되는 순간부터 백업부(211)는 백업 캐패시터에 충전되어 있던 전원을 마이크로 컴퓨터(210)의 백업 전원 포트로 출력하여 그 마이크로 컴퓨터(210)를 대기 상태로 동작시키게 된다.
이 후, 미리 설정된 일정 시간 즉, 백업부(21)의 백업 캐패시터(C16)의 방전 시간이 경과되면 마이크로 컴퓨터(210)는 백업 전원(Vcc-BACKUP)을 미리 설정된 시간동안 출력하지 않아 제2 신호 궤환부(208)의 포토커플러(PC1)가 동작하지 않으므로 스위칭 소자(Q12)가 턴오프되어 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온/오프하게 된다.
이때, 스위칭 소자(Q11)의 온/오프에 의해 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되고 이 유기된 전압을 인가받은 제2 정류/평활부(205)가 소정 레벨의 복수개 전압을 출력하며 하나의 전압을 입력받은 백업부(211)는 백업 캐패시터(C16)를 충전시키게 된다.
이 후, 소정 시간이 경과되면 마이크로 컴퓨터(210)가 제2 신호 궤환부(208)에 백업 전원을 인가시켜 포토커플러(PC1)를 동작시킴에 의해 스위칭 소자(Q12)가 턴온되어 구동 제어부(206)의 동작을 다시 정지시키게 된다.
이에 따라, 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)의 턴온/턴오프 동작을 중지시키게 되어 트랜스포머(204)의 스위칭 동작이 정지된다.
이 후, 미리 설정된 소정 시간이 경과되면 마이크로 컴퓨터(210)가 제2 신호 궤환부(208)의 포토커플러(PC1)의 동작을 정지시킴으로써 다시 백업부(211)의 충전 동작을 시작하게 된다.
즉, 상기에서 전력 소모 저감 과정은 제2 신호 궤환부(208)의 동작 정지 - 스위칭 소자(Q11)의 턴온/턴오프 동작 - 트랜스포머(204)의 유기 전압을 정류/평활 - 백업 캐패시터(C16)의 충전 - 제2 신호 궤환부(208)의 동작으로 상기 스위칭 소자(Q11)의 온/오프 동작 정지의 순으로 계속 반복 동작을 수행하며, 상기 스위칭 소자(Q11)의 턴온/턴오프되는 스위칭 주기는 도5 (c)와 같다.
이 후, 상기의 동작을 반복 수행하여 대기 상태시 소비 전력을 극소화시키다가 사용자에 의하여 키 조작이나 리모콘의 조작이 행해지면 마이크로 컴퓨터(210)의 제어에 의하여 스위칭 소자(Q12)의 스위칭 동작을 수행시키게 된다.
1) 키 조작의 경우 : 대기 상태에서 전력 소모 저감 모드로 동작하는 중에 파워 온 키가 입력된 경우 마이크로 컴퓨터(210)는 인터럽트 기능을 수행하여 제2 신호 궤환부(208)의 포토커플러(PC1)를 오프시킴에 의해 스위칭 소자(Q12)를 턴오프시켜서 파워 온 상태가 되도록 한다.
2) 리모콘의 조작의 경우 : 대기 상태에서 전력 소모 저감 모드로 동작하는 중에는 마이크로 컴퓨터(210)도 슬립(sleep) 모드로써 최소한의 동작을 유지하는 상태이므로 도8 (a)와 같은 종래 포맷의 리모콘 데이터는 상기 마이크로 컴퓨터(210)가 인식할 수 없으므로 그 마이크로 컴퓨터(210)가 슬립 모드 상태에서 인식할 수 있는 도8 (b)와 같은 특수 형태의 데이터 포맷 및 별도의 리모콘 키를 사용하여 이 키가 서비스되면 스위칭 소자(Q11)를 동작시켜 기기의 파워를 온시킨다.
즉, 대기 상태에서 파워 오프 동작을 제어하는 중에 리모콘의 신호가 입력되면 마이크로 컴퓨터(210)는 타이머(209)를 동작시킨 후 리모콘으로부터의 데이터를 점검하는데, 정당한 전원 온 데이터인 경우 파워 온 상태로 동작시키고 만일, 정당하지 않은 데이터인 경우 계속 전력 소모 저감 모드 상태를 유지한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예는 도6 의 회로도에 도시한 바와 같이, 입력 필터부(201), 제1 정류/평활부(202), 스위칭 소자(Q11)에 의해 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머(204), 제2 정류/평활부(205) 및 구동 제어부(206)를 통해 복수개의 직류 전압을 생성하는 시스템에 있어서, 입력 필터부(201)의 일측 입력 단자에 접속되어 전원 공급/차단을 수행하는 스위치(213)와, 대기 상태를 판단한 마이크로 컴퓨터(210)의 제어에 의해 상기 스위치(213)를 소정 시간동안 온시킨 후 다시 소정 시간동안 오프시는 동작을 반복하는 제3 신호 궤환부(214)를 구비하여 대기 상태시 백업부(211)의 충방전만을 수행하여 상기 마이크로 컴퓨터(210)에 전압을 공급하도록 구성한다.
상기 스위치(213)는 제1 정류/평활부(202)의 출력 전압을 점검하여 이상이 발생하는 오프되도록 구성한다.
도면의 미설명 부호 '203'은 트랜스포머(204)의 스위칭시 발생하는 잡음을 제거하기 위한 스너버 회로이다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.
정상적인 노말 동작의 경우 마이크로 컴퓨터(210)는 제3 신호 궤환부(214)를 제어하여 스위치(213)를 온 상태로 유지시키게 된다.
이때, 교류 전원을 입력 필터부(201)에서 잡음이 제거된 후 제1 정류/평활부(202)에서 소정 레벨의 직류 전압으로 변환되어 트랜스포머(204)와 구동 제어부(206)에 인가된다.
이에 따라, 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온/오프시킴에 의해 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되고 이 유기된 전압은 제2 정류/평활부(205)에서 정류,평활됨에 의해 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압이 출력된다.
이때, 제2 정류/평활부(205)의 복수개의 직류 전압중 하나가 마이크로 컴퓨터(210)의 구동 전압으로 제공되는데, 이 구동 전압을 점검한 제1 신호 궤환부(207)는 그 구동 전압이 소정 레벨의 전압인 경우 구동 제어부(206)의 동작을 액티브 상태로 유지시키게 되며 또한, 백업부(211)는 그 구동 전압을 이용하여 내부에 구비된 캐패시터를 충전시키게 된다.
만일, 상기와 같은 동작중에 사용자에 의한 전력 소모 저감 모드가 설정되면 마이크로 컴퓨터(210)는 입력 필터부(201)의 일측 입력 단자에 접속된 스위치(213)를 소정 시간동안 오프시킨 후 소정 시간동안 온시키는 동작을 반복하도록 도5 (b)와 같은 백업 전원( VBACKUP )을 제3 신호 궤환부(214)로 출력하게 된다.
이때, 스위치(213)가 소정 시간동안 오프인 경우 제1 정류/평활부(202)에서 전압의 출력이 없어 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온/오프시키지 않으므로 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 유기되는 전압은 없으며 마이크로 컴퓨터(210)는 백업부(211)로부터 구동 전압을 입력받는다.
그리고, 제1 신호 궤환부(207)는 제2 정류/평활부(205)에서 마이크로 컴퓨터(210)로 공급되는 전압이 없으므로 제1 신호 궤환부(207)는 구동 제어부(206)를 인액티브 상태로 유지시키게 된다.
이 후, 소정 시간의 경과 즉, 백업부(211)의 충전 전압이 소정 레벨 이하로 방전되기 직전이 되면 마이크로 컴퓨터(210)의 제어에 의해 제2 신호 궤환부(208)가 스위치(213)를 소정 시간동안 온 상태로 유지시키게 된다.
이에 따라, 입력 필터부(201), 제1 정류/평활부(202)를 통해 직류 전압이 구동 제어부(206)에 인가되어 그 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온,오프시킴에 의해 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되고 그 유기된 전압을 입력받은 제2 정류/평활부(205)는 정류하여 평활함에 의해 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압을 출력하게 된다.
이때, 제2 정류/평활부(205)에서 마이크로 컴퓨터(210)로 공급되는 직류 전압을 점검한 제1 신호 궤환부는 그 구동 전압이 소정 레벨의 전압임으로 구동 제어부(206)의 동작을 액티브 상태로 유지시키게 되며 또한, 백업부(211)는 그 구동 전압을 이용하여 내부에 구비된 캐패시터를 충전시키게 된다.
따라서, 전력 소모 저감 모드인 동안 마이크로 컴퓨터(210)는 제2 신호 궤환부(208)를 제어하여 스위치(213)의 소정 시간동안 오프시킨 후 소정 시간동안 온시키는 동작을 반복함에 의해 전력 소모를 극소화하게 된다.
그리고, 본 발명의 제3 실시예는 도7 의 회로도에 도시한 바와 같이, 제1 정류/평활부(202), 스위칭 소자(Q11)에 의해 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머(204), 제2 정류/평활부(205) 및 구동 제어부(206)를 통해 복수개의 직류 전압을 생성하는 시스템에 있어서, 구동 제어부(206)의 구동 전압을 온/오프하는 스위칭 소자(Q22)와, 대기 상태에서 제4 신호 궤환부(215)의 제어 신호에 의해 상기 스위칭 소자(Q22)의 베이스 전위를 반복적으로 하이/로우 상태로 유지시키는 스위칭 소자(Q21)를 부가함으로써 상기 스위칭 소자(Q11)의 스위칭 동작을 제어하여 대기 상태시 전력 소모를 극소화하도록 구성한다.
도면의 미설명 부호 '203'은 트랜스포머(204)의 스위칭시 발생하는 잡음을 제거하기 위한 스너버 회로이다.
이와같이 구성한 본 발명의 제3 실시예에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.
정상적인 노멀 동작인 경우 마이크로 컴퓨터(210)의 제어를 받는 제4 신호 궤환부(215)가 스위칭 소자(Q21)를 턴온 상태로 유지시킴으로써 베이스 전위가 로우가 된 스위칭 소자(Q22)가 턴온되어 제1 정류/평활부(202)의 출력 전압이 상기 스위칭 소자(Q22)를 통해 구동 제어부(206)에 인가된다.
이때, 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 반복적으로 온/오프시킴에 의해 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되어 제2 정류/평활부(205)가 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압을 출력하게 된다.
이에 따라, 제2 정류/평활부(205)의 복수개의 직류 전압중 하나가 마이크로 컴퓨터(210)의 구동 전압으로 제공되는데, 이 구동 전압을 점검한 제1 신호 궤환부(207)는 그 구동 전압이 소정 레벨의 전압인 경우 구동 제어부(206)의 동작을 액티브 상태로 유지시키게 되며 또한, 백업부(211)는 그 구동 전압을 이용하여 내부에 구비된 캐패시터를 충전시키게 된다.
만일, 사용자에 의해 전력 소모 저감 모드가 설정되면 마이크로 컴퓨터(210)는 제1 정류/평활부(202)로부터 구동 제어부(206)로 공급되는 구동 전압을 소정 시간동안 차단시킨 후 소정 시간동안 공급하는 동작을 반복하도록 도5 (b)와 같은 백업 전원( VBACKUP )을 제4 신호 궤환부(215)로 출력하게 된다.
이때, 제4 신호 궤환부(215)에 의해 스위칭 소자(Q21)가 소정 시간동안 턴오프 상태를 유지하면 스위칭 소자(Q22)의 베이스 전위가 하이 상태를 유지하게 되어 그 스위칭 소자(Q22)가 턴오프 상태를 유지함으로써 구동 제어부(206)에 구동 전압의 공급이 차단된다.
이에 따라, 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온/오프 구동시키지 않으므로 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 유기되는 전압은 없으며 제1 신호 궤환부(207)는 제2 정류/평활부(205)에서 출력 전압이 없어 상기 구동 제어부(206)를 인액티브 상태로 유지시키게 된다.
그리고, 제2 정류/평활부(205)로부터 구동 전압이 공급되지 않는 마이크로 컴퓨터(210)에는 백업부(211)로부터 구동 전압을 입력받는다.
이 후, 소정 시간의 경과 즉, 백업부(211)의 충전 전압이 소정 레벨 이하로 방전되기 직전이 되면 마이크로 컴퓨터(210)의 제어에 의해 제4 신호 궤환부(215)가 스위칭 소자(Q21)를 소정 시간동안 턴온 상태로 유지시키게 된다.
이에 따라, 스위칭 소자(Q21)의 턴온으로 베이스 전위가 로우가 된 스위칭 소자(Q22)를 통해 제1 정류/평활부(202)의 직류 전압이 구동 제어부(206)에 인가되어 그 구동 제어부(206)가 스위칭 소자(Q11)를 온,오프시킴에 의해 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되고 그 유기된 전압을 입력받은 제2 정류/평활부(205)는 정류하여 평활함에 의해 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압을 출력하게 된다.
이때, 제2 정류/평활부(205)에서 마이크로 컴퓨터(210)로 공급되는 직류 전압을 점검한 제1 신호 궤환부(207)는 그 구동 전압이 소정 레벨의 전압임으로 구동 제어부(206)의 동작을 액티브 상태로 전환시키게 되며 또한, 백업부(211)는 그 구동 전압을 이용하여 내부에 구비된 캐패시터를 충전시키게 된다.
따라서, 전력 소모 저감 모드인 동안 마이크로 컴퓨터(210)는 제4 신호 궤환부(215)를 제어하여 각각의 스위칭 소자(Q21)(Q22)를 소정 시간동안 턴오프시킨 후 소정 시간동안 턴온시키는 동작을 반복함에 의해 전력 소모를 극소화하게 된다.
한편, 본 발명의 제4 실시예는 도9 의 회로도에 도시한 바와 같이, 제1 정류/평활부(202), 스위칭 소자(Q11)에 의해 스위칭 동작을 수행하는 트랜스포머(204), 제2 정류/평활부(205)를 통해 복수개의 직류 전압을 생성하는 시스템에 있어서, 상기 제2 정류/평활부(205)의 임의의 전압에 의해 동작하여 하이 전압을 출력시키는 제1 포토커플러(216)와, 상기 제1 포토커플러(216)의 출력에 의해 턴온되고 상기 트랜스포머(204)의 전류 흐름 변경시 턴오프되어 상기 스위칭 소자(Q11)를 턴온/턴오프시키는 스위칭 소자(Q31)와, 대기 상태시 마이크로 컴퓨터(210)의 백업 전원( VBACKUP )에 의해 소정 시간동안 전압을 출력하다가 소정 시간동안 전압을 차단하는 제2 포토커플러(217)와, 대기 상태시 소정 시간동안 상기 제2 포토커플러(217)의 출력 전압에 의해 턴온되어 상기 스위칭 소자(Q11)를 턴오프시키는 스위칭 소자(Q32)를 포함하여 구성한다.
도면의 미설명 부호 '203'은 트랜스포머(204)의 스위칭시 발생하는 잡음을 제거하기 위한 스너버 회로이다.
이와같이 구성한 본 발명의 제4 실시예에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.
정상적인 노멀 모드로 동작하는 경우 마이크로 컴퓨터(210)는 백업 전원( VBACKUP )을 로우 레벨로 하여 포토커플러(217)에 출력함에 의해 그 포토커플러(217)를 동작시키지 않으므로 스위칭 소자(Q32)가 턴오프 상태를 유지하여 스위칭 소자(Q31)의 턴온/턴오프가 가능한 상태가 된다.
이때, 제1 정류/평활부(202)에서 출력된 소정 레벨의 직류 전압이 저항(R31)(R32)을 통해 베이스 단자에 인가된 스위칭 소자(Q11)가 턴온되면 트랜스포머(204)의 1차측 단자에 전류 흐름이 발생하여 2차측 단자에 전압이 유기된다.
이에 따라, 제2 정류/평활부(205)는 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 유기된 전압을 정류,평활하여 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압을 출력하며 제1 포토커플러(216)는 마이크로 컴퓨터(210)로 인가되는 구동 전압에 의해 동작하여 소정 레벨의 전압을 스위칭 소자(Q31)의 베이스 단자에 인가하게 된다.
이때, 스위칭 소자(Q31)가 턴온되어 스위칭 소자(Q11)의 베이스 단자 전위는 접지 전위가 됨으로 트랜스포머(204)의 1차측 단자의 전류 흐름이 역방향으로 바뀌게 되어 2차측 단자에도 전류 흐름도 역방향으로 바뀌면서 전압이 유기되게 된다.
이에 따라, 스위칭 소자(Q31)의 베이스 단자 전위가 트랜스포머(204)의 복수개의 2차측 단자중 하나의 단자를 통해 접지되어 스위칭 소자(Q11)의 베이스 단자 전위가 하이로 된다.
즉, 상기와 같이 스위칭 소자(Q31)가 턴온/턴오프를 반복함에 의해 스위칭 소자(Q11)가 턴오프/턴온을 반복하여 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되고 이 유기된 전압이 제2 정류/평활부(205)에서 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압으로 변환되어 각 부하로 출력되어진다.
만일, 사용자에 의해 전력 소모 저감 모드가 설정된 경우 마이크로 컴퓨터(210)가 도5 (b)와 같은 백업 전원( VBACKUP )을 출력하여 제2 포토커플러(217)의 동작을 제어함으로써 제1 정류/평활부(202)에서의 직류 전압을 스위칭 소자(Q32)의 베이스 단자에 인가하게 된다.
이때, 스위칭 소자(Q32)가 턴온되어 스위칭 소자(Q11)의 베이스 단자 전위를 접지 전위가 되도록 함으로써 트랜스포머(204)의 스위칭 동작을 정지시키게 되며 마이크로 컴퓨터(210)에는 백업부(211)로부터 구동 전압이 공급되어진다.
이 후, 소정 시간이 경과되면 마이크로 컴퓨터(210)는 제2 포토커플러(217)에 출력되는 백업 전원( VBACKUP )을 로우 레벨로 전환시키게 되어 그 제2 포토 커플러(217)의 동작이 오프됨으로 제1 정류/평활부(202)의 직류 전압이 베이스 단자에 인가된 스위칭 소자(Q11)가 턴온되어 트랜스포머(204)의 1차측 단자에 전류 흐름이 발생하여 2차측 단자에 전압이 유기되어진다.
이때, 제2 정류/평활부(205)가 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 유기된 전압을 복수개의 정류/평활 회로에서 정류,평활함에 의해 특정 레벨의 복수개의 직류 전압을 출력하게 된다.
이에 따라, 제1 포토커플러(216)는 마이크로 컴퓨터(210)로 인가되는 구동 전압에 의해 동작하여 소정 레벨의 전압을 스위칭 소자(Q31)의 베이스 단자에 인가하게 된다.
이때, 스위칭 소자(Q31)가 턴온되어 스위칭 소자(Q11)의 베이스 단자 전위는 접지 전위가 됨으로 트랜스포머(204)의 1차측 단자의 전류 흐름이 역방향으로 바뀌게 되어 2차측 단자에도 전류 흐름도 역방향으로 바뀌면서 전압이 유기되게 된다.
이에 따라, 스위칭 소자(Q31)의 베이스 단자 전위가 트랜스포머(204)의 복수개의 2차측 단자중 하나의 단자를 통해 접지되어 스위칭 소자(Q11)의 베이스 단자 전위가 하이로 된다.
즉, 상기와 같이 스위칭 소자(Q31)가 턴온/턴오프를 반복함에 의해 스위칭 소자(Q11)가 턴오프/턴온을 반복하여 트랜스포머(204)의 2차측 단자에 전압이 유기되고 이 유기된 전압이 제2 정류/평활부(205)에서 특정 레벨을 갖는 복수개의 직류 전압으로 변환되는데, 이중 하나의 전압이 마이크로 컴퓨터(210)의 구동 전압으로 공급되면서 백업부(211)에 구비된 백업 캐패시터를 충전시키게 된다.
이 후, 다시 소정 시간 즉, 백업 캐패시터의 충전 시간이 경과되면 마이크로 컴퓨터(210)는 백업 전원( VBACKUP )을 하이 레벨로 출력하여 제2 포토커플러(217)를 동작시킴으로써 스위칭 소자(Q32)의 베이스 단자에 하이 전압을 인가하게 된다.
이때, 스위칭 소자(Q32)의 턴온에 의해 스위칭 소자(Q11)의 베이스 단자 전위가 접지 전위로 되어 그 스위칭 소자가 턴오프 상태를 유지함으로써 트랜스포머(204)의 스위칭 동작이 다시 정지된다.
따라서, 상기와 같이 소정 시간동안 제2 포토커플러(217)를 동작시킨 후 다시 동작 정지시키는 동작을 반복 수행하여 백업부(211)의 충방전을 반복함에 의해 대기 상태시 전력 소모를 극소화하게 된다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 보조 전원 공급 회로를 제거하여 회로 구성을 단순화함은 물론 제작 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 대기 상태시 마이크로 컴퓨터의 최소 동작에 필요한 전원만을 필요로 함으로 초절절 모드로 동작시킬 수 있고 소정 주기마다 소정 시간동안만 스위칭 동작을 수행하므로 스위칭 잡음을 종래에 비해 수십배정도의 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명은 스위칭 모드 전원 공급 장치를 사용하는 모든 장치에 간단하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 부하측에 필요한 복수개의 직류 전원을 발생시키는 전원 공급 장치에 있어서, 시스템의 전체 동작을 제어하면서 대기 상태 설정시 소정 주기마다 소정 시간동안 전원 생성을 정지시키기 위한 제어신호를 발생시키는 제어 블럭과, 이 제어 블럭의 제어 신호에 의해 전원 생성을 온/오프시키는 신호 궤환부와, 대기 상태에서 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 충전 동작을 수행하여 상기 제어 블럭으로 충전 전압을 공급하는 백업부를 구비하여 대기 상태에서 전력 소모를 극소화시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제어 블럭의 제어에 의해 부하측의 불필요한 전원 공급을 차단하도록 전원 공급 회로의 출력 단자측에 접속되는 스위치부를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치.
  3. 제1항에 있어서, 신호 궤환부는 대기 상태시 제어 블럭의 제어에 의해 동작하는 포토커플러와, 이 포토커플러에서 입력되는 전압에 의해 턴온되어 구동 제어부의 동작을 정지시키는 스위칭 소자로 구성함을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 장치.
  4. 스위칭 모드 전원을 발생시키는 방법에 있어서, 대기 상태의 설정을 판단하는 제1 단계와, 상기에서 대기 상태의 설정을 판단하면 소정 주기마다 소정 시간동안 부하측으로의 전원 발생을 정지시키는 제2 단계를 반복적으로 수행하여 전력 소모를 저감하도록 함을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 방법.
  5. 제4항에 있어서, 대기 상태에서 전원 온 키가 입력되면 즉시 노말 모드로 전환하여 부하측의 전원을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 방법.
  6. 제4항에 있어서, 제2 단계는 교류 전원의 입력을 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 차단하는 과정임을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 방법.
  7. 제4항에 있어서, 제2 단계는 교류 전원의 스위칭 동작을 소정 주기마다 소정 시간동안 반복적으로 정지시키는 과정임을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 방법.
  8. 제4항 또는 제6항 또는 제7항중 어느 한항에 있어서, 소정 주기는 백업 전원의 충방전 시간에 대응하여 설정하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치의 전력 소모 저감 방법.
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