KR100429131B1 - 보조 출력 전압 공급을 위한 전력 공급 시스템 - Google Patents

보조 출력 전압 공급을 위한 전력 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 공급 시스템에 관한 것이다. 본 회로는 변압기를 포함하는 주 전력 공급부와 변압기를 경유하여 주 전력 공급부에 접속되는 보조 전력 공급부를 포함한다. 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용하면 주 전력부에 의해 보조 출력 전압이 생성된다. 따라서, 본 발명은 주 전력 공급부에 의해서 사용된 펄스 폭 변조기와 스위칭 장치를 사용함으로써 보조 출력 전압을 공급한다. 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용함으로써 보조 출력 전압을 유지하기 위해 요구되는 구성 요소들은 필요가 없게 된다.

Description

보조 출력 전압 공급을 위한 전력 공급 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR PROVIDING AN AUXILIARY OUTPUT VOLTAGE}
본 발명은 일반적으로 프로세싱 시스템(processing system)에 관한 것으로서, 상세하게는 보조 출력 전압(auxiliary output voltage)을 제공하는 프로세싱 시스템용 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
전형적으로, 데스크탑 컴퓨터 내의 전력 공급기는 서비스 프로세서(service processor)의 동작과 내부 관리(internal house keeping)를 위해 보조 출력 전압을 유지할 필요가 있다. 이 보조 출력 전압은 일반적으로 주 전력 공급기(main power supply) 내에 있는 별도의 작은 전력 공급기로서, 다른 전력 출력이 턴 오프(turned off)되었을 때에도 계속 전류를 공급하기 위해 사용된다. 그러나 이 작은 전력 공급기 때문에 추가 비용과 장치가 전체 시스템에 부가된다.
도 1은 통상적인 전력 공급 시스템을 도시하고 있다. 점선으로 둘러싸인 영역은 전력 공급 시스템의 플라이백 보조 전력 공급기(flyback auxiliary power supply)(10)를 포함한다. 나머지 부분은 주 전력 공급부(11)를 도시한다. 주 전력 공급부(11)는 변압기(22)에 연결된 제 1 캐패시터(26)를 포함한다. 또한 공급부(11)는 변압기(22)에 접속된 트랜지스터(36), 다이오드(20, 28, 30), 다이오드(28)에 접속된 인덕터(32), 그리고 인덕터에 접속된 제 2 캐패시터(34)를 포함한다. 플라이백 보조 전력 공급기(10)는 변압기(12)를 포함한다. 트랜지스터(14)는 변압기(12)와 펄스 폭 변조기(pulse width modulator)(15)에 접속된다. 변압기(12)는 다이오드(16)에 접속된다. 다이오드(16)는 캐패시터(18)에 접속된다.
플라이백 보조 전력 공급기(10)는 주 전력 공급 시스템으로부터 분리되어 있기 때문에, 별도의 변압기(12), 별도의 트랜지스터(14), 그리고 별도의 펄스 폭 변조기(15)를 필요로 하며, 이 때문에 전력 공급 시스템의 비용과 크기가 증가하게 된다.
따라서, 전력 공급 시스템의 비용과 크기를 감소시키는 회로가 필요하게 되었다. 그 회로는 단순하고 현재의 기술에 적용할 수 있는 것이어야 한다. 본 발명은 그러한 요구에 대해 다루고 있다.
본 발명은 전력 공급 시스템에 관한 것이다. 본 회로는 변압기를 포함하는 주 전력 공급부와 변압기를 경유하여 주 전력 공급부에 접속되는 보조 전력 공급부를 포함한다.
본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용하면 주 전력부에 의해 보조 출력 전압이 생성된다. 따라서, 본 발명은 주 전력 공급부에 의해서 사용된 펄스 폭 변조기와 스위칭 장치를 사용함으로써 보조 출력 전압을 공급한다. 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용함으로써 보조 출력 전압을 유지하기 위해 요구되는 구성 요소들은 필요가 없게 된다. 따라서 시스템 공간이 절약되고 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 통상적인 전력 공급 시스템.
도 2는 본 발명에 따른 회로의 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 : 노드 10 : 보조 출력 전압부
11 : 주 전력 공급기 12, 108 : 변압기
14, 36 : 트랜지스터 15, 120 : 펄스 폭 변조기
16, 20, 28, 30, 106, 114 : 다이오드
18, 26, 34, 102, 116, 128 : 캐패시터
32, 126 : 인덕터 100 : 전력 공급 시스템
101 : 보조 전력부 104 : 드라이버
112,118,122,124 : 트랜지스터 스위치
110 : 권선 127 : 선형 조정기
본 발명은 전력 공급 시스템에 관한 것이다. 후속하는 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 실시하고 이용할 수 있도록 제시되었으며 특허 출원 및 그 요구 조건에 따라 제공되었다. 본 명세서에 설명된 바람직한 실시예와 그에 따른 원리 및 특징에 대한 다양한 변형이 당업자에게는 아주 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 도시된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 명세서에 기술된 원리와 특징에 최대한 일치하는 범위와 부합한다.
본 발명은 바람직한 실시예를 통해 개시된다. 본 발명은 보조 출력 전압도 제공하는 전력 공급 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, 보조 출력 전압부는 주 전력 공급부에 의해 사용되는 스위칭 장치를 사용한다. 따라서, 본 발명에 따른 회로를 사용함으로써 보조 출력 전압을 유지하기 위해 요구되는 별도의 스위칭 장치를 사용할 필요가 없다. 이로써 공간과 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 공급 시스템(100)을 도시하고 있다. 본 회로(100)는 보조 전력부(101)와 주 전력부(103)를 포함한다. 나머지 부분은 주 전력부(103)이다. 주 전력부(103)는 드라이버(104)에 접속된 제 1 캐패시터(102)를 포함한다. 또한 주 전력부(103)는, 드라이버(104)에 접속된 트랜지스터(112)도 포함한다. 또한 주 전력부(103)는 트랜지스터 스위치(112)에 접속된 변압기(108)와 변압기에 접속된 제 1 다이오드(106)를 포함한다. 주 전력부(103)는 제 2 스위치(118)에 접속된 펄스 폭 변조기(120)를 포함한다. 제 2 스위치(118)는 변압기(108)와 제 3 스위치(122)에 접속된다. 제 3 스위치(122)는 제 4 스위치(124)에 연결된다. 제 4 스위치(124)는 인덕터(126)에 접속된다. 제 2 캐패시터(128)는 인덕터(126)에 접속되어 있다. 보조 전력부(101)는 변압기(108)의 권선(110)(winding)을 포함한다. 또한 보조 전력부는, 권선(110)에 접속된 다이오드(114)를 포함한다. 마지막으로, 보조 전력부는 다이오드(114)에 접속된 캐패시터(116)를 포함한다. 5V의 보조 출력은 선형 조정기(127)에 의해 제공된다. 비록 대기 모드(standby mode) 동안 온(on)/오프(off) 신호가 오프 상태라 할지라도, 펄스 폭 변조기(PWM)는 사용 가능하고 트랜지스터(112)는 온/오프 스위칭하고 있다. 그러나, 온/오프 신호가 오프 상태일 때, 제 3 스위치(122)는 오프된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 스위치(112, 118, 122, 124)는 MOSFET 트랜지스터이다. 점선으로 도시된 다이오드는 MOSFET 구조 내의 내부 바디 다이오드(internal body diode)이다. 하지만, 당업자는 다양한 스위치들이 본 발명의 사상과 범위 내에서 사용 가능하다는 것을 쉽게 인식할 수 있다.
권선(110)은 온/오프 스위치(112)의 상태에 관계없이 항상 캐패시터(116) 양단의 별도의 보조 출력을 제공하기 위해 사용된다. 스위치(112)의 오프 상태 동안, 보조 출력 전압을 제외한 어떤 출력 전압도 전력 공급기로부터 얻을 수 없다. 따라서, 보조 출력 전압부(101)는 주 전력부에 의해 스위칭 장치와 마그네틱 장치를 사용한다. 결국, 별도의 스위칭 장치가 필요 없게 된다.
지금부터는, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템의 동작을 설명한다. 도 2를 참조하면, 트랜지스터(112)가 턴 온(turn on)될 때, 권선(110)의 노드(5)는 권선(110)의 노드(6)에 대해 네가티브(negative)가 된다. 따라서, 제 1 다이오드(106)는 역 바이어스(reverse bias)되고 어떤 전류도 제 2 다이오드(114)로 흐르지 않는다. 트랜지스터(112)가 턴 온되는 동시에, 트랜지스터(118)는 턴 온되고 전류는 권선(7_8)에서 인덕터(126)와 트랜지스터(118, 122)를 통해 출력부까지 흐를 것이고, 트랜지스터(122)는 온/오프 신호에 의해서 턴 온된다. 만약 온/오프 신호가 오프 상태라면, 트랜지스터(122)는 오프되고 주 전력은 제공되지 않을 것이다.
트랜지스터(112)가 턴 오프 되면, 제 1 및 제 2 다이오드(106, 114)는 순 바이어스(forward bias)되고 변압기(108) 내의 자화 에너지(magnetizing energy)는 캐패시터(116)를 충전하고 선형 조정기(127)(linear regulator)를 통해 5V 보조 출력을 제공하기 위해 사용된다. 이 보조 출력은 주 전력부(the primary side) 상의 사전조정된(pre-regulated) 전압에 의해 제공되고 선형 조정기(127)에 의해 사후 조정(post-regulated)되기 때문에 변동률 편차(regulation)내에 머물 것이다.
보조 전력은 다음과 같은 식으로 발생된다. 트랜지스터(112)가 턴 오프 될 때, 변압기(108)에 저장된 자화 에너지는 다이오드(114)를 통해 캐패시터(116)까지 전달된다. 만일 5V 보조 출력에 어떤 부하 전류도 없다면, 선형 조정기에 대한 입력 전압(캐패시터(116) 양단의 전압)은 다음과 같이
V116= {권선(110)의 수/권선(128)의 수}*40으로 클램핑되고,
≤선형 조정기(127)의 최대 입력 전압으로 된다.
변압기(108)의 자화 에너지는 캐패시터(116) 양단의 전압이 최대 보조 전력을 위해5V 최소 보조 출력(Vin-Vout)이 되도록 선택된다.
트랜지스터(112)가 턴 오프됨과 동시에 트랜지스터(118)는 턴 오프되고, 트랜지스터(124)는 턴 온되어 전류가 인덕터(126)를 통해 흐르도록 함으로써 부하에 출력 전력을 제공한다. 캐패시터(116) 양단의 최대 전압은 변압기(108)의 권선(110) 상의 조정된 전압으로 고정될 것이다.
따라서, 하위 RMS 전류 경로에 트랜지스터(124)를 삽입함으로써, 보조 전력 공급 부분을 위해 별도의 스위칭 구성 요소를 사용하지 않고 +5V 보조 출력이 변압기(108)의 리셋 권선(110)(reset winding)으로부터 유도되는 동안, +12V 주 전력은 온/오프 신호에 의해 온/오프 된다.
비록 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 본 발명에 따른 회로를 실시하기 위해 하위 전류 경로에 트랜지스터를 삽입하는 것을 개시하고 있지만, 당업자는 그 트랜지스터가 상위 전류 경로 내에 삽입될 수도 있다는 것을 본 발명의 사상과 범위 내에서 쉽게 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용함으로써, 주 전력 공급기에 의해 보조 출력 전압이 생성된다. 따라서, 본 발명은 주 전력 공급기에 의해 사용된 펄스 폭 변조기와 스위칭 장치를 사용함으로써 보조 출력 전압을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용함으로써 보조 출력 전압을 유지하기 위해 요구되는 구성 요소들이 필요 없게 된다. 따라서, 시스템 공간이 절약되고 동시에 제조 비용도 절감된다.
비록 본 발명이 개시된 실시예에 따라 설명되었다 할지라도 당업자는 그 실시예에 대한 변형을 할 수 있고 그들 변형이 본 발명의 사상과 범위 내에 있다는 것을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 당업자는 첨부된 청구항의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서 많은 변형들을 만들 수도 있다.
통상적인 전력 공급 시스템에서는 플라이백 보조 전력 공급기가 주 전력 공급 시스템으로부터 분리되어 있기 때문에 별도의 변압기, 별도의 트랜지스터 및 별도의 펄스 폭 변조기를 필요로 하며, 이 때문에 비용과 크기가 증가하게 된다. 그러나 본 발명에 의하면 보조 출력 전압을 유지하기 위해 요구되는 별도의 구성요소를 사용할 필요없이, 주 전력 공급기에 의해 사용된 펄스 폭 변조기와 스위칭 장치를 사용함으로써 보조 출력 전압을 생성할 수 있으므로 시스템 공간이 절약되고 동시에 제조 비용도 절감할 수 있다.

Claims (15)

  1. 주 전력부와 보조 전력부를 포함하되,
    상기 주 전력부는 변압기와, 상기 변압기에 접속된 드라이버부와, 상기 드라이버부에 접속되어 상기 주 전력부로의 입력 전압을 제어하기 위한 제 1 트랜지스터와, 상기 변압기에 접속되어 스위치된 주 전력 출력을 제공하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터와, 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 펄스 폭 변조기와, 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 인덕터를 포함하며,
    상기 보조 전력부는 선형 조정기에 접속된 다이오드와 캐패시터를 포함하며,
    상기 보조 전력부는 권선을 통해 상기 변압기에 접속되며 상기 제 1 트랜지스터가 오프 상태에 있을 때 상기 변압기에 저장된 자화 에너지를 이용하여 연속적인 출력 전압을 제공하는
    전력 공급 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 전력부는 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 펄스 폭 변조기를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주 전력부는 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 인덕터를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 전력부는 상기 선형 조정기에 접속된 다이오드와, 상기 다이오드에 접속된 캐패시터를 포함하며, 권선을 경유하여 상기 변압기에 접속되는
    전력 공급 시스템.
  6. 변압기와,
    상기 변압기에 접속되어 주 전압을 제공하기 위한 스위치된 출력부와,
    상기 변압기에 접속되어 보조 전압을 제공하기 위한 제 1 스위치를 포함하되,
    상기 제 1 스위치는 상기 보조 전압을 제어하기 위한 선형 조정기를 포함하며,
    상기 보조 전압은 상기 제 1 스위치가 오프 상태일 때 상기 변압기에 저장된 자화 에너지를 이용함으로써 유지되는
    전력 공급 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위치된 출력부는
    드라이버부와,
    상기 드라이버부 및 상기 변압기에 접속된 적어도 하나의 스위칭 시스템을 포함하는 전력 공급 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위칭 시스템은
    상기 드라이버부와 상기 변압기 부분에 접속된 적어도 하나의 트랜지스터와,
    상기 변압기에 접속된 적어도 하나의 다이오드를 포함하는 전력 공급 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치된 출력부는 상기 적어도 하나의 스위칭 시스템에 접속된 펄스 폭 변조기를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스위치된 출력부는 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 인덕터를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  11. 주 전력부와 보조 전력부를 포함하되,
    상기 주 전력부는 변압기와, 상기 변압기에 접속된 드라이버부와, 상기 드라이버부에 접속되어 상기 주 전력부로의 입력 전압을 제어하기 위한 제 1 트랜지스터와, 상기 변압기에 접속되어 스위치된 주 전력 출력을 제공하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하며,
    상기 보조 전력부는 권선을 통해 상기 변압기에 접속되며, 상기 제 1 트랜지스터가 오프 상태에 있을 때 상기 변압기에 저장된 자화 에너지를 이용하여 연속적인 출력 전압을 제공하며, 상기 연속적인 출력 전압을 제어하기 위한 선형 조정기를 포함하는
    전력 공급 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주 전력부는 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 펄스 폭 변조기를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 주 전력부는 상기 적어도 하나의 트랜지스터에 접속된 인덕터를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 보조 전력부는 다이오드와, 상기 선형 조정기에 접속된 캐패시터를 더 포함하는 전력 공급 시스템.
  15. 주 전력부와 보조 전력부를 포함하되,
    상기 주 전력부는 변압기와, 상기 변압기에 접속되어 상기 주 전력부로의 입력 전압을 제어하기 위한 제 1 트랜지스터와, 상기 변압기에 접속되어 스위치된 주 전력 출력을 제공하기 위한 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하며,
    상기 보조 전력부는 상기 변압기를 통해 상기 주 전력부에 접속되며, 상기 제 1 트랜지스터가 오프 상태에 있을 때 상기 변압기에 저장된 자화 에너지를 이용하여 연속적인 출력 전압을 제공하며, 상기 연속적인 출력 전압을 제어하기 위한 선형 조정기를 포함하는
    전력 공급 시스템.
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