KR100503481B1 - 스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치 - Google Patents

스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

스텐바이 모드시, 전력소모를 최소화 할 수 있는 전원장치가 개시된다. 본 전원장치는, 상용 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 제1정류부, 직류전원에 의해 구동되며, 기 설정된 주파수에 따른 펄스를 출력하는 스위칭제어부, 펄스에 의한 스위칭동작에 의해 직류전원으로부터 복수개의 전위레벨을 갖는 교류전원을 유기하는 트랜스포머, 및 트랜스포머에 의해 유기된 교류전원에 대한 피드백전압을 산출하고, 이를 포토커플러를 통해 스위칭제어부를 인가하는 피드백제어부를 구비하며, 피드백제어부는, 스텐바이 모드시 포토커플러의 양단에 걸리는 전압을 방전시킨다. 이러한 전원장치에 의하면, 본 전원장치를 영상디스플레이장치에 적용시, 영상디스플레이장치에 구비되는 승압용 트랜스포머가 스텐바이시 최소한의 구동만을 하도록 함으로서 소비되는 전력을 최소화 할 수 있다.

Description

스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치{Power supply with low power consumption in stand by mode}
본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 특히 스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로, 텔레비전, CRT모니터와 같은 영상디스플레이장치는 CRT(Cahtod Ray Tube)에서 전자총을 구동하거나, 전자총에서 형광면으로 투사되는 전자빔의 괘도를 제어하기 위한 편향코일(deflection coil)을 구동하기 위한 고압을 생성하는 FBT(Fly Back Transformer)를 구비한다. 이와 같은 고압에 의해 구동되는 영상디스플레이장치는 정상 구동시 수십W의 전력을 소모하므로, 사용되지 않을때는 전력소모를 줄이기 위해 스텐바이 모드로 진입하도록 설계된다. 스텐바이 모드는 사용자가 소정시간 이상 영상디스플레이장치를 사용하지 않을때, 영상디스플레이장치가 이를 감지하여 구동에 필요한 최소한의 전원만 남기고 나머지 전원을 차단하는 방식이 가장 많이 사용되고 있다. 특히 CRT모니터의 경우, 사용자에 의해 설정된 시간동안 외부 입력이 없을 경우, 자동으로 스테바이 모드를 수행하도록 하며, 스텐바이 모드에서도 기 설정된 시간을 초과시 전원을 완전히 차단하도록 설계된다. 텔레비전이나 CRT모니터의 경우, 통상 스텐바이 모드시 소모되는 전력은 약 3W가 된다.
도 1은 영상디스플레이장치에 구비되는 전원공급장치의 블록개념도를 나타낸다.
도시된 전원공급장치는, 제1정류부(10), 스위칭제어부(20), 트랜스포머(30), 제2정류부(40), 및 피드백제어부(50)를 갖는다.
제1정류부(10)는 상용 교류전원(AC)을 정류하여 직류전원으로 변환한다. 스위칭제어부(20)는 기 설정된 주파수의 펄스폭변조신호(PWM : Pulse Width Modulation)를 트랜스포머에 인가한다. 트랜스포머(30)는 펄스폭변조신호(PWM)에 응답하여 제1정류부(10)의 직류전원을 스위칭하여 고압의 교류를 유기한다. 여기서, 트랜스포머(30)는 영상디스플레이장치에 필요한 다수의 교류전압을 생성한다. 제2정류부(40)는 트랜스포머(30)에 의해 유기된 고압의 교류를 다시 직류로 변환한다. 피드백제어부(50)는 제2정류부(40)에서 출력되는 직류전원의 변화를 센싱하고 센싱결과에 따라 포토커플러(52)에 인가되는 전압을 가변한다. 포토커플러(52)는 센싱결과에 따라 빛을 투사하는 발광부(52a)와, 발광부(52a)에서 투사된 빛을 수신하여 전기적인 신호로 변환하는 수광부(52b)로 구성된다. 포토커플러(52)의 발광부(52a)가 전압센싱부(51)에서 인가되는 전압을 빛의 형태로 바꾸어 수광부(52b)로 투사하면, 수광부(52b)는 이에 대응되는 전압(VFB)을 스위칭제어부(20)로 인가한다. 스위칭제어부(20)는 궤환되는 전압(VFB)에 응답하여 트랜스포머(30)로 인가되는 펄스폭변조신호(PWM)의 듀티비(duty ratio)를 가변한다. 듀티비의 가변에 의해 트랜스포머(30)에서 출력되는 교류전원의 전압이 증감한다.
도 2는 도 1에 도시된 피드백제어부(50)의 상세 회로도를 나타낸다.
도시된 피드백제어부(50)는 신호입력부(51a), 에러앰프부(51b), 및 포토커플러 구동부(51c)를 갖는다.
신호입력부(51a)는 영상디스플레이장치가 소정 시간동안 구동하지 않을때, 즉 스텐바이 모드시 논리 "로우"를 갖는 전원신호(PW_ON)에 응답하여 전원(12V)과 접지단 사이에 전류패스를 차단한다. 전원신호(PW_ON)가 논리 "로우"로 디스에이블(disable)된 상태일때는 전원(12V)이 다이오드(D1)를 통해 노드 A에 인가되며, 노드 A는 전원(135V)과 전원(12V)의 합성전압이 인가된다. 노드 A에서 합성된 전압은 저항(R3)과 저항(R4)에 의해 분압되어 에러앰프부(51b)에 인가되며, 에러앰프부(51b)는 기 설정된 전압(예컨데 2.5V)과 비교하여 그 차이를 노드 B에 인가한다.
도시된 회로도에서 제너 다이오드(D2)는 제너전압이 3.3V인 것이 사용된다. 이에 따라, 노드 C에는 약 8.7V가 인가되며, 포토커플러(52)의 발광부(52a)는 노드 C와 노드 B의 전압차에 의해 구동된다. 노드 B의 전압은 노드 A의 전압에 의해 결정되므로 전원신호(PW_ON)가 인에이블시, 노드 B의 전압이 감소하고 전원신호(PW_ON)가 디스에이블시, 노드 B의 전압은 상승한다. 이에 따라, 전원신호(PW_ON)이 디스에이블시, 포토커플러(52)의 발광부(52a)의 애노드(anode)단과 캐소드(cathod)단의 전압차이가 감소되므로 스위칭제어부(20)로 인가되는 피드백전압은 감소되며, 스위칭제어부(20)는 감소된 피드백전압(VFB)에 응답하여 트랜스포머(30)에서 유기되는 교류전원의 전압이 감소되도록 펄스폭변조신호(PWM)의 듀티비를 가변한다. 한편, 피드백제어부(50)는 영상디스플레이장치에 공급되는 전원이 완전히 차단되지 않는 한, 노드 B와 노드 C의 전압 차가 존재하며(예컨데 2V), 포토커플러(52)의 발광부(52a)도 완전히 턴-오프되지 않는다. 이에 따라, 스위칭제어부(20)로 피드백되는 전압(VFB)이 존재하게 되며, 이에 의해 트랜스포머(30)는 소정의 교류전원을 유기하게 된다. 따라서, 유기된 교류전원에 대한 직류전원이 영상디스플레이장치의 각 회로에 인가시, 추가적으로 소모되는 전력이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스텐바이 모드시, 전력소모를 최소화 할 수 있는 전원장치를 제공함에 있다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 상용 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 제1정류부, 상기 직류전원에 의해 구동되며, 기 설정된 주파수에 따른 펄스를 출력하는 스위칭제어부, 상기 펄스에 의한 스위칭동작에 의해 상기 직류전원으로부터 복수개의 전위레벨을 갖는 교류전원을 유기하는 트랜스포머, 및 상기 트랜스포머에 의해 유기된 교류전원에 대한 피드백전압을 산출하고, 이를 포토커플러를 통해 상기 스위칭제어부를 인가하는 피드백제어부를 구비하며, 상기 피드백제어부는, 스텐바이 모드시 상기 포토커플러의 양단에 걸리는 전압을 방전시키는 전원장치에 의해 달성된다.
상기 피드백제어부는, 상기 트랜스포머에 의해 유기되는 복수의 교류전원 중 어느 하나에 대한 직류전압을 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 차에 대응되는 전압을 출력하는 에러엠프부, 상기 복수의 교류전원에 대한 직류전원 중 어느 하나에 대한 전압과, 상기 에러엠프부에서 출력되는 전압에 의해 구동되는 포토커플러, 및 스텐바이 모드시, 상기 포토커플러를 구동하는 전압을 접지단으로 방전하는 전압방전부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 전압방전부는, 상기 에러엠프부의 출력단과 상기 접지단 사이에 각각 컬렉터단과 에미터단이 접속되는 제1트랜지스터, 상기 복수의 교류전원에 대한 직류전원 중 어느 하나에 대한 전압과 상기 제1트랜지스터의 베이스단 사이에 접속되는 제1저항, 상기 제1트랜지스터의 베이스단과 접지단 사이에 컬렉터단과 에미터단이 각각 접속되는 제2트랜지스터, 및 전원을 온-오프하는 전원제어신호와 상기 제2트랜지스터의 베이스단 사이에 접속되는 제2저항을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 스위칭제어부는, 상기 피드백전압에 응답하여 상기 트랜스포머를 스위칭하는 상기 펄스의 주파수를 가변하는 것이 바람직하다.
이하, 도 1을 함께 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 피드백제어부에 대한 상세 회로도를 나타낸다.
도시된 피드백제어부는 에러앰프부(100), 포토커플러 구동부(200), 및 전압방전부(300)를 갖는다.
에러앰프부(100)는 노드 A에 인가되는 전압을 기 설정된 전압(예컨데 2.5V)과 비교하여 그 차이를 노드 B에 인가한다. 노드 A에는 저항(150)과 저항(160)에 의해 분압된 전압이 인가되며, 본 전원장치가 정상상태일때 2.5V 이상이 되도록 저항(150)과 저항(160)의 저항비가 설정됨이 바람직하다. 여기서, 에러앰프부(100)의 입력단(in)과 출력단(out)사이에 접속되는 저항(130)과 커패시터(120, 140)는 에러앰프(110)의 입출력단(in, out) 사이에 접속되어 노이즈를 감소시킨다.
포토커플러 구동부(200)는 전압(12V)과 에러앰프(110)에서 출력되는 전압차에 의해 포토커플러의 발광부(210)를 구동한다. 즉, 노드 C와 노드 B의 전위차이에 의해 포토커플러의 발광부(210)를 구동한다.
전압방전부(300)는 스텐바이 모드시, 논리 "로우"인 전원신호(PW_ON)에 응답하여 노드 B와 노드 C의 전압을 접지단으로 방전한다. 이에 따라, 포토커플러의 발광부(210)의 애노드단(A)과 캐소드단(K)이 동전위가 되어 구동하지 않게된다. 이때, 스위칭제어부(20)에 인가되는 피드백전압(VFB)이 완전히 차단되며, 스위칭제어부(20)는 피드백전압(VFB)이 완전히 차단시, 트랜스포머(30)의 스위칭속도를 낯추어 트랜스포머(30)에 의해 유기되는 교류전원의 전압을 낮춘다.
바람직하게는, 포토커플러 구동부(200)는 전원(12V)과 노드 B 사이에 저항(250), 제너 다이오드(240), 포토커플러의 발광부(210)의 애노드단(A), 및 저항(230)이 직렬 접속되며, 저항(220)이 노드 B와 노드 C 사이에 접속되어 구성된다.
저항(250)은 수Ω ∼ 수십Ω의 저항값을 가지며, 노드 C와 노드 B 사이에 흐르는 전류를 제한한다. 제너 다이오드(240)는 약 3.3V의 제너전압을 가지며, 스텐바이 모드시에는 전압(135V)과 전압(12V)이 각각 100V, 6V로 낮아진다고 가정할 때, 본 전원장치가 구비되는 영상디스플레이장치가 정상작동시 노드 C에 약 8.7V를 인가하고, 스텐바이 모드시에는 약 3V를 인가한다. 이에 따라, 노드 C에 인가되는 전압의 감소가 노드 B에 인가되는 전압보다 더 큰 비율로 감소된다. 따라서, 포토커플러의 발광부(210)를 관통하는 전류는 감소되고, 스위칭제어부(20)로 피드백되는 피드백전압(VFB)도 감소된다.
바람직하게는, 전압방전부(300)는 트랜지스터 310, 330, 및 저항 320, 340을 구비한다. 트랜지스터(310)는 스텐바이 모드시 논리 "로우"인 전원신호(PW_ON)에 의해 턴-오프 된다. 이에 따라, 전원(12V)이 트랜지스터(310)의 컬렉터단에 접속되는 저항(320)을 경유하여 트랜지스터(230)의 베이스단에 인가되며, 트랜지스터(330)가 턴-온 된다. 트랜지스터(330)가 턴-온시, 노드 B와 노드 C의 전압은 접지단으로 방전되며, 포토커플러의 발광부(210)의 애노드단(A)과 캐소드단(K)의 전위는 동전위가 되어 동작이 정지된다. 이에 따라, 스위칭제어부(20)에 인가되는 피드백전압(VFB)이 완전히 "0V"가 되므로 트랜스포머(30)가 스텐바이시 소모하는 전력을 감소시키게 된다. 따라서, 본 전원장치는 피드백제어부에서 출력되는 피드백전압을 최소화 하여 스텐바이 모드시의 전력소모를 최소화 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명을 영상디스플레이장치에 적용시, 영상디스플레이장치에 구비되는 승압용 트랜스포머가 스텐바이시 최소한의 구동만을 하도록 함으로서 소비되는 전력을 최소화 할 수 있다. 본 실시예에서는 영상디스플레이장치에 적용되는 것을 예로서 들었으나, 이 외에도 각종 AV장치 및 산업용 전자기기에도 두루 적용 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게된다.
도 1은 영상디스플레이장치에 구비되는 전원공급장치의 블록개념도,
도 2는 도 1에 도시된 피드백제어부의 상세 회로도, 그리고
도 3은 도 1에 도시된 피드백제어부에 대한 상세 회로도를 나타낸다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 에러앰프부 110 : 에러앰프
200 : 포토커플러 구동부 210 : 발광부
240 : 제너 다이오드 300 : 전압방전부

Claims (4)

  1. 상용 교류전원을 정류하여 직류전원으로 변환하는 제1정류부;
    상기 직류전원에 의해 구동되며, 기 설정된 주파수에 따른 펄스를 출력하는 스위칭제어부;
    상기 펄스에 의한 스위칭동작에 의해 상기 직류전원으로부터 복수개의 전위레벨을 갖는 교류전원을 유기하는 트랜스포머; 및
    상기 트랜스포머에 의해 유기된 교류전원에 대한 피드백전압을 산출하고, 이를 포토커플러를 통해 상기 스위칭제어부를 인가하는 피드백제어부를 구비하며,
    상기 피드백제어부는, 스텐바이 모드시 상기 포토커플러의 양단에 걸리는 전압을 방전시키는 것을 특징으로 하는 스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피드백제어부는,
    상기 트랜스포머에 의해 유기되는 복수의 교류전원 중 어느 하나에 대한 직류전압을 기 설정된 기준전압과 비교하여 그 차에 대응되는 전압을 출력하는 에러엠프부;
    상기 복수의 교류전원에 대한 직류전원 중 어느 하나에 대한 전압과, 상기 에러엠프부에서 출력되는 전압에 의해 구동되는 포토커플러; 및
    스텐바이 모드시, 상기 포토커플러를 구동하는 전압을 접지단으로 방전하는 전압방전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전압방전부는,
    상기 에러엠프부의 출력단과 상기 접지단 사이에 각각 컬렉터단과 에미터단이 접속되는 제1트랜지스터;
    상기 복수의 교류전원에 대한 직류전원 중 어느 하나에 대한 전압과 상기 제1트랜지스터의 베이스단 사이에 접속되는 제1저항;
    상기 제1트랜지스터의 베이스단과 접지단 사이에 컬렉터단과 에미터단이 각각 접속되는 제2트랜지스터; 및
    전원을 온-오프하는 전원제어신호와 상기 제2트랜지스터의 베이스단 사이에 접속되는 제2저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭제어부는,
    상기 피드백전압에 응답하여 상기 트랜스포머를 스위칭하는 상기 펄스의 주파수를 가변하는 것을 특징으로 하는 스텐바이 모드시의 전력소모가 적은 전원공급장치.
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