KR100555317B1 - Switching mode power supply - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원장치에 관한 것으로, 특히 스위칭 전원장치(SMPS; Switching Mode Power Supply)에 관한 것이다. 본 발명은 개발 기간을 줄일 수 있고, 외부 환경요소 조건의 변화에 대한 출력전압 제어가 용이한 스위칭 전원장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 입력전압에 대한 변압을 수행하기 위한 변압수단; 상기 변압수단을 구동하기 위한 스위칭수단; 상기 변압수단의 출력전압의 직류전압 레벨을 피드백하기 위한 궤환수단; 및 상기 궤환수단을 통해 전달된 상기 출력전압의 직류전압 레벨이 예정된 내부 설정값과 일치하도록 그 출력신호 - 상기 스위칭수단을 제어하기 위한 제어신호임 - 의 파형을 조절하는 디지털 프로세스를 제공하는 디지털 스위칭 제어수단을 구비하는 스위칭 전원장치가 제공된다.The present invention relates to a power supply, and more particularly to a switching mode power supply (SMPS). An object of the present invention is to provide a switching power supply which can reduce the development period and can easily control the output voltage in response to changes in external environmental element conditions. According to an aspect of the invention, the transformer for transforming the input voltage; Switching means for driving said transformer means; Feedback means for feeding back a DC voltage level of the output voltage of said transformer means; And digital switching for adjusting a waveform of the output signal, which is a control signal for controlling the switching means, so that the DC voltage level of the output voltage transmitted through the feedback means coincides with a predetermined internal setting value. A switching power supply having control means is provided.

스위칭 전원장치, 스위치, 디지털 제어, 컴퓨터, 부하Computer, Load, Digital Switching, Switching Power Supplies

Description

스위칭 전원장치{SWITCHING MODE POWER SUPPLY} Switching power supply {SWITCHING MODE POWER SUPPLY}             

도 1은 도 1은 종래기술에 따른 스위칭 전원장치의 회로도.1 is a circuit diagram of a switching power supply according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원장치의 회로도.2 is a circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention.

도 3은 상기 도 2의 컴퓨터의 내부 블럭 구성과, 스위치/리모콘 및 외부 장치와의 연결을 나타낸 도면.3 is a block diagram illustrating an internal block configuration of the computer of FIG. 2 and a connection between a switch / remote control and an external device.

도 4는 본 실시예에 따른 스위칭 전원장치의 동작 상태를 나타낸 도면.4 is a view showing an operating state of the switching power supply apparatus according to the present embodiment.

도 5는 상기 도 3의 CPU의 프로세스 플로우를 나타낸 도면.5 is a diagram illustrating a process flow of the CPU of FIG. 3.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100 : 전원공급부 200 : 변압부100: power supply 200: transformer

300 : 정류부 400 : 광결합부300: rectifier 400: optical coupling

500 : 컴퓨터 600 : 입력전원 감지부500: computer 600: input power detector

본 발명은 전원장치에 관한 것으로, 특히 스위칭 전원장치(SMPS; Switching Mode Power Supply)에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply, and more particularly to a switching mode power supply (SMPS).

스위칭 전원장치는 변압부의 크기가 작으면서도 많은 전력을 변환할 수가 있다. 따라서, 다른 방식의 전원장치에 비해 상대적으로 크기 및 부피를 줄일 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다.The switching power supply can convert a lot of power while having a small transformer. Therefore, it is widely used because it can be reduced in size and volume relative to other power supplies.

도 1은 종래기술에 따른 스위칭 전원장치의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a switching power supply according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 스위칭 전원장치는 입력된 상용 교류전원(AC)을 직류전원(Vin)으로 변환하기 위한 전원입력부(10)와, 권수의 비율에 따라 1차측의 전원을 2차측으로 전달하고 1차측과 2차측을 절연하기 위한 변압부(30), 변압부(30)의 출력신호를 직류전원(Vout)으로 변환하기 위한 정류부(40), 정류부(40)의 출력 직류전원(Vout)이 기준 전압과의 차이를 증폭하여 출력하기 위한 에러 증폭부(50), 에러 증폭부(50)의 출력신호의 레벨을 1차측과 2차측의 절연상태를 유지하면서 1차측으로 전달하기 위한 광결합부(60), 변압부(30)를 구동되도록 하기 위한 스위치(TR1), 광결합부(60)의 출력신호에 응답하여 스위치(TR1)의 동작을 조절 제어하여 출력 직류전원(Vout)을 조절하기 위한 스위칭 제어부(20)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the switching power supply according to the related art includes a power input unit 10 for converting an input commercial AC power source into a DC power source, and a power source of the primary side according to the ratio of the number of turns. Transformer portion 30 for transmitting to the vehicle side and insulated the primary side and secondary side, rectifier 40 for converting the output signal of the transformer 30 to the DC power supply (Vout), output DC power supply of the rectifier 40 Transmitting the output signal level of the error amplifier 50 and the error amplifier 50 for amplifying and outputting a difference from the reference voltage to the primary side while maintaining an insulation state between the primary side and the secondary side. The output DC power supply (Vout) by regulating and controlling the operation of the switch (TR1) in response to the output signal of the optical coupling unit 60, the switch (TR1) for driving the transformer 30, the optical coupling unit 60 ) Is provided with a switching control unit 20 for adjusting.

그리고 전원입력부(10)는 브리지 다이오드와 써미스터 저항(RT1)과 커패시터(C1)로 구성되며, 정류부(40)는 다이오드(D1)와 커패시터(C2)로 구성된다. 에러증폭부(50)는 정류부(40)의 출력 직류전원(Vout)을 전압 분배하기 위한 저항(R4, R5)과, 출력 직류전원(Vout)을 일정한 전압으로 만들기 위한 기준전압(Vref)과, 기준전압(Vref)과 저항(R4, R5)에 의해 분배된 전압을 입력으로 갖는 비교기(COMP)로 구성된다.The power input unit 10 includes a bridge diode, a thermistor resistor RT1, and a capacitor C1, and the rectifier 40 includes a diode D1 and a capacitor C2. The error amplifier unit 50 includes resistors R4 and R5 for voltage distribution of the output DC power supply Vout of the rectifier 40, a reference voltage Vref for making the output DC power supply Vout a constant voltage, It consists of a comparator COMP having as inputs the voltage divided by the reference voltage Vref and the resistors R4 and R5.

참고적으로, 종래기술에 따른 스위칭 전원장치는 전원장치의 변압부(30) 내 코일 T1에 의해 T3에 전원이 유도되며, 코일 T3의 출력전압을 DC로 바꾸기 위한 다이오드(D2)와 커패시터(C3)로 구성되어 스위칭 제어부(20)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(70)를 더 구비한다.For reference, in the switching power supply according to the related art, the power is induced to T3 by the coil T1 in the transformer unit 30 of the power supply, and the diode D2 and the capacitor C3 for changing the output voltage of the coil T3 to DC. It is configured to further include a power supply unit 70 for supplying power to the switching control unit 20.

다음은 종래기술에 따른 전원장치의 동작 설명이다.The following is a description of the operation of the power supply apparatus according to the prior art.

상용 교류전원(AC)이 인가되면 입력전원부(10)를 통해 정류됨으로써 직류전원(Vin)으로 변환되어 출력된다. 그리고, 스위칭 제어부(20)의 출력신호에 제어받아 스위칭을 수행하는 스위치(TR1)를 통해 변압부(30)의 1차측의 전원이 2차측으로 전달된다. 이어서, 변압부(30)의 출력전압이 정류부(40)를 통해 출력 직류전원(Vout)으로 출력된다.When commercial AC power is applied, it is rectified through the input power supply unit 10 to be converted into DC power Vin and output. Then, the power of the primary side of the transformer unit 30 is transferred to the secondary side through the switch TR1 controlled by the output signal of the switching controller 20 to perform the switching. Subsequently, the output voltage of the transformer 30 is output to the output DC power supply Vout through the rectifier 40.

한편, 출력 직류전원(Vout)과 기준전압(Vref)이 에러 증폭부(50)로 입력되며, 상기 전압의 차이가 증폭되어 광결합부(60)를 통해 스위칭 제어부(20)로 입력된다. 스위칭 제어부(20)는 광결합부(60)를 통해 전달된 신호의 크기에 따라서 출력되는 신호의 펄스폭이나 횟수를 조절한다. 스위칭 제어부(20)의 출력신호의 펄스폭이나 횟수에 따라 스위치(TR1)가 조절되어 2차측 코일(T2)의 출력 직류전원(Vout)의 레벨이 조절된다.On the other hand, the output DC power supply (Vout) and the reference voltage (Vref) is input to the error amplifier 50, the difference between the voltage is amplified and input to the switching controller 20 through the optical coupling unit 60. The switching controller 20 adjusts the pulse width or the number of times of the output signal according to the magnitude of the signal transmitted through the optical coupling unit 60. The switch TR1 is adjusted according to the pulse width or the number of times of the output signal of the switching controller 20 to adjust the level of the output DC power supply Vout of the secondary coil T2.

전술한 바와 같이 종래의 스위칭 전원장치는 출력 전원을 감지하여 스위치(TR1)를 제어하도록 하는 아날로그 방식의 궤환 회로를 사용하고 있다. 이러 한 제어 방식은 원하는 성능을 얻기 위해 결과값의 측정과 회로의 수정 등의 반복적 작업을 필요로 하기 때문에 개발 기간이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 또한 외부 환경요소 조건(온도, 빛, 습도 등)의 변화에 대해 비선형적인 특성을 갖는 부하인 경우에 그러한 요소를 반영하여 출력전압을 제어하는 것이 매우 어려운 문제점이 있었다.As described above, the conventional switching power supply uses an analog feedback circuit for sensing the output power to control the switch TR1. This control method requires a lot of development time because it requires repetitive tasks such as measuring the result and modifying the circuit to obtain the desired performance. Also, the external environmental conditions (temperature, light, humidity, etc.) In the case of a load having a nonlinear characteristic with respect to the change of, it is very difficult to control the output voltage by reflecting such factors.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 개발 기간을 줄일 수 있고, 외부 환경요소 조건의 변화에 대한 출력전압 제어가 용이한 스위칭 전원장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and has an object to provide a switching power supply which can reduce the development period and easily control the output voltage against a change in external environmental element conditions.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 입력전압에 대한 변압을 수행하기 위한 변압수단; 상기 변압수단을 구동하기 위한 스위칭수단; 상기 변압수단의 출력전압의 직류전압 레벨을 피드백하기 위한 궤환수단; 및 상기 궤환수단을 통해 전달된 상기 출력전압의 직류전압 레벨이 예정된 내부 설정값과 일치하도록 그 출력신호 - 상기 스위칭수단을 제어하기 위한 제어신호임 - 의 파형을 조절하는 디지털 프로세스를 제공하는 디지털 스위칭 제어수단을 구비하는 스위칭 전원장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, the transformer for transforming the input voltage; Switching means for driving said transformer means; Feedback means for feeding back a DC voltage level of the output voltage of said transformer means; And digital switching for adjusting a waveform of the output signal, which is a control signal for controlling the switching means, so that the DC voltage level of the output voltage transmitted through the feedback means coincides with a predetermined internal setting value. A switching power supply having control means is provided.

바람직하게, 상기 디지털 스위칭 제어수단은, 상기 궤환수단을 통해 전달된 상기 출력전압의 직류전압 레벨을 그에 대응하는 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환부와, 상기 아날로그-디지털 변환기의 출력값에 응답하여 상기 출력전압의 직류전압 레벨을 상기 예정된 내부 설정값에 상응하는 레벨로 조절하기 위한 출력값을 산출하기 위한 프로세스를 제공하는 CPU와, 상기 CPU의 출력값에 대응하는 주기를 가진 파형을 제공하기 위한 파형제공기를 구비한 컴퓨터로 구현한다.Preferably, the digital switching control means, analog-to-digital converter for converting the DC voltage level of the output voltage transmitted through the feedback means to a digital signal corresponding thereto, and in response to the output value of the analog-to-digital converter A CPU for providing a process for calculating an output value for adjusting the DC voltage level of the output voltage to a level corresponding to the predetermined internal setting value, and a waveform for providing a waveform having a period corresponding to the output value of the CPU. Implemented by a computer with a provider.

바람직하게, 상기 내부 설정값을 변경시키기 위하여 상기 CPU에 외부 정보를 제공하거나, 상기 컴퓨터에 파워-온/오프 신호를 제공하거나, 상기 CPU로부터 정보를 제공 받기 위한 외부장치를 더 구비할 수 있다.Preferably, an external device may be further provided to provide external information to the CPU, to provide a power-on / off signal to the computer, or to receive information from the CPU to change the internal setting value.

바람직하게, 상기 컴퓨터에 파워-온/오프신호를 제공하기 위한 스위치 또는 리모콘을 더 구비할 수 있다.Preferably, the electronic device may further include a switch or a remote controller for providing a power-on / off signal to the computer.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 전원장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a switching power supply according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 스위칭 전원장치는, 1차측과 2차측의 권수 비율에 따라 입력전압(Vin)에 대한 변압을 수행하고 1차측과 2차측을 절연하기 위한 변압부(200)와, 변압부(200)으로부터 출력된 교류전압을 직류전압으로 변환하기 위한 정류부(300) - 다이오드(D3)와 커패시터(C4)로 구성됨 - 와, 정류부(300) 로부터 출력된 출력 직류전압(Vout)의 레벨을 1차측과 2차측을 절연상태를 유지하면서 1차측으로 전달하기 위한 광결합부(400)와, 변압부(200)를 구동하기 위한 스위치(TR2)와, 광결합부(400)의 출력신호에 응답하여 스위치(TR)의 스위칭 동작을 제어하여 출력 직류전압(Vout)의 레벨을 조절하기 위한 컴퓨터(500)를 구비한다.Referring to FIG. 2, the switching power supply apparatus according to the present exemplary embodiment may perform a transformation on the input voltage Vin according to the number of turns of the primary side and the secondary side and insulate the primary side and the secondary side 200. ) And a rectifier 300 for converting an AC voltage output from the transformer 200 into a DC voltage, comprising a diode D3 and a capacitor C4, and an output DC voltage output from the rectifier 300. The optical coupling unit 400 for transmitting the level of Vout) to the primary side while maintaining the insulation state between the primary side and the secondary side, the switch TR2 for driving the transformer unit 200, and the optical coupling unit 400. Computer 500 for controlling the level of the output DC voltage (Vout) by controlling the switching operation of the switch (TR) in response to the output signal.

여기서, 광결합부(400)와 컴퓨터(500)가 피드백 루프를 제공한다.Here, the optical coupling unit 400 and the computer 500 provide a feedback loop.

한편, 본 실시예에 따른 스위칭 전원장치는 컴퓨터(500)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(100) - 제너 다이오드(ZD1), 저항(R6), 캐패시터(C5)로 구성됨 - 와, 입력전원 감지부(600) - 저항(R9, R10), 다이오드(D4)로 구성됨 - 를 더 구비한다. 입력전원 감지부(600)에서 전압 디바이더를 구현하고 있는 저항(R9, R10)은 입력전원 레벨을 일정비율로 줄여 컴퓨터(500)에서 이를 감지하여 입력전원의 인가 여부를 판단하거나 역률 개선에 이용하거나, 외부장치(640)에 입력전원 상태에 관한 정보를 제공하기 위한 것이며, 다이오드(D4)는 입력전원이 다이오드(D4) 후단의 회로에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위한 브로킹 역할을 위한 것입니다.On the other hand, the switching power supply according to the present embodiment is a power supply unit 100 for supplying power to the computer 500-composed of a Zener diode (ZD1), a resistor (R6), a capacitor (C5)-and input power detection And a portion 600, consisting of resistors R9 and R10, diode D4. The resistors R9 and R10 implementing the voltage divider in the input power detecting unit 600 reduce the input power level to a predetermined ratio and detect the same in the computer 500 to determine whether the input power is applied or to improve the power factor. In order to provide information about the input power status to the external device (640), the diode (D4) is for the breaking role to prevent the input power from being affected by the circuit behind the diode (D4).

또한, 컴퓨터(500)에 정보를 주고 받거나 파워-온/오프신호를 제공하기 위한 외부장치(640)와, 컴퓨터(500)에 외부신호(파워-온/오프신호)를 인가하기 위한 스위치/리모콘(620)을 더 구비한다. 여기서, 또한, 외부장치(640)로는 광센서, 온도센서, 습도센서, 통신장치, 타이머, 알람 등이 있다.In addition, an external device 640 for transmitting and receiving information to the computer 500 or providing a power-on / off signal, and a switch / remote controller for applying an external signal (power-on / off signal) to the computer 500. 620 is further provided. Here, the external device 640 may include an optical sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a communication device, a timer, an alarm, and the like.

이를 도 1과 비교하여 보면, 종래에는 아날로그로 제어되었기 때문에 동작의 안정성을 보장하기 위해 필요했던 여러 부가적 회로들, 즉 스위치(TR2)의 과전류를 감지하기 위한 저항(RS), 또는 에러를 증폭하기 위한 에러 증폭부(50)가 제거되었 음을 알 수 있다.In comparison with FIG. 1, amplification of a number of additional circuits, which are conventionally controlled by analog, required to ensure the stability of operation, that is, a resistor RS for detecting an overcurrent of the switch TR2 or an error. It can be seen that the error amplification unit 50 is removed.

직류전원(DC)이 인가되면, 컴퓨터(500)에 제어 받는 스위치(TR2)를 통해 직류전압(DC)이 펄스신호로 변환되어 변압부(200)의 1차측에 인가된다. 이어서, 변압부(200)의 권선비에 따라 변압되어 2차측에 전달된 전압은 정류부(300)를 통해 출력 직류전압(Vout)으로 출력된다.When the DC power source DC is applied, the DC voltage DC is converted into a pulse signal through the switch TR2 controlled by the computer 500 and applied to the primary side of the transformer 200. Subsequently, the voltage that is transformed according to the winding ratio of the transformer 200 and transferred to the secondary side is output as the output DC voltage Vout through the rectifier 300.

한편, 정류부(300)로부터 출력된 출력 직류전압(Vout)은 광결합부(400)를 통해 1차측으로 전달되고, 이 값(아날로그 신호)은 컴퓨터(500)에 입력된다. 이어서, 컴퓨터(500)는 이 아날로그 신호와, 스위치/리모콘(620) 및 외부장치(640)를 통해 입력된 신호에 응답하여 출력 신호의 펄스폭이나 횟수을 조절하여 2차측 코일로 전달되는 전력의 양을 조절하며, 이에 따라서 출력 직류전압(Vout)의 레벨이 조절된다.On the other hand, the output DC voltage (Vout) output from the rectifying unit 300 is transmitted to the primary side through the optical coupling unit 400, this value (analog signal) is input to the computer 500. Subsequently, the computer 500 adjusts the pulse width or the number of times of the output signal in response to the analog signal and the signals input through the switch / remote control 620 and the external device 640 to transmit the amount of power delivered to the secondary coil. And the level of the output DC voltage Vout is adjusted accordingly.

도 3은 상기 도 2의 컴퓨터(500)의 내부 블럭 구성과, 스위치/리모콘(620) 및 외부 장치(640)와의 연결을 나타낸 도면이다.3 is a block diagram illustrating an internal block configuration of the computer 500 of FIG. 2 and a connection between a switch / remote control 620 and an external device 640.

도 3을 참조하면, 컴퓨터(500)는 피드백된 아날로그 신호(출력 진류전압)를 디지털 신호로 변환시키기 위한 ADC(Analog to Digital Converter; 520)와, 출력 직류전압(Vout)의 레벨 정보가 저장된 비휘발성 메모리(580)와, 스위치(TR2)를 구동하기 위한 펄스신호를 출력하기 위한 PWM(Pulse Width Modulator; 560)과, 스위치/리모콘(620)으로부터 인가된 외부신호, 외부장치(640)로부터 인가된 정보, ADC(520)의 출력값 및 비휘발성 메모리(580)에 저장된 값에 따라 최적의 PWM 값이 출력되도록 예정된 프로세스를 수행하기 위한 CPU(540)를 구비한다.Referring to FIG. 3, the computer 500 may store an analog to digital converter (ADC) 520 for converting a feedback analog signal (output current voltage) into a digital signal, and the level information of the output DC voltage (Vout) is stored. Volatile memory 580, Pulse Width Modulator (560) for outputting pulse signal for driving switch TR2, External signal applied from switch / remote control 620, Applied from external device 640 And a CPU 540 for performing a process in which an optimal PWM value is outputted according to the received information, an output value of the ADC 520, and a value stored in the nonvolatile memory 580.

도 4는 본 실시예에 따른 스위칭 전원장치의 동작 상태를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an operating state of the switching power supply apparatus according to the present embodiment.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 스위칭 전원장치는 크게 대기상태(100), 동작검사상태(2000), 동작상태(3000)의 세가지 상태를 가진다.Referring to FIG. 4, the switching power supply according to the present embodiment has three states, namely, a standby state 100, an operation test state 2000, and an operation state 3000.

대기상태(1000)는 외부로부터 신호의 입력을 기다리는 상태이며, 동작검사상태(2000)는 리모콘/스위치(620) 또는 외부장치(640)로부터 출력된 외부 신호가 인가된 후 파워-온신호인지 여부를 검사하는 상태이며, 동작상태(3000)는 파워-온신호가 인가되어 구동을 시작하고 정상동작을 수행하는 상태이다.The standby state 1000 is a state waiting for input of a signal from the outside, and the operation test state 2000 is whether the power-on signal is applied after the external signal output from the remote controller / switch 620 or the external device 640 is applied. In this state, the operation state 3000 is a state in which a power-on signal is applied to start driving and perform a normal operation.

한편, 동작검사상태(2000)에서 파워-온신호가 인가되지 않았으면 대기상태(1000)로 돌아가며, 동작상태(3000)에서 파워-오프신호가 인가되면 다시 대기상태(1000)가 된다. On the other hand, if the power-on signal is not applied in the operation test state 2000, the process returns to the standby state 1000, and if the power-off signal is applied in the operation state 3000, the standby state 1000 is again.

도 5는 상기 도 3의 CPU의 프로세스 플로우를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a process flow of the CPU of FIG. 3.

우선, 컴퓨터(500)가 초기화(1002) 되면 컴퓨터(500)는 웨이크업(wakeup) 상태(1006)가 되는데, 절전을 위해 외부 신호가 인가되기 전까지 슬립(sleep) 상태(1004)를 유지하게 된다. 슬립 상태에서는 PWM(560) 또한 오프 상태이다.First, when the computer 500 is initialized 1002, the computer 500 enters a wakeup state 1006, which maintains a sleep state 1004 until an external signal is applied for power saving. . In the sleep state, PWM 560 is also off.

한편, 웨이크업 상태(1006)가 되면 파워-온신호가 인가되었는지를 체크하여(2002), 파워-온신호가 인가되면 동작 상태(300)에 진입하고, 파워-온신호가 인가되지 않았으면 슬립 상태로 돌아간다.On the other hand, when the wake-up state 1006 is reached, it is checked whether the power-on signal is applied (2002), and when the power-on signal is applied, the operation state 300 is entered, and if the power-on signal is not applied, the sleep is performed. Return to the state.

동작상태(3000)는 출력전압을 일정레벨까지 상승시키는 단계인 구동시작단계(3100)와 전원을 공급하고 공급된 전압을 입력받아 출력되는 전압의 레벨을 조절하는 과정인 정상동작단계(3200)로 나뉘어진다.The operation state 3000 is a driving start step 3100 which is a step of raising the output voltage to a predetermined level and a normal operation step 3200 which is a process of supplying power and adjusting the level of the output voltage by receiving the supplied voltage. Divided.

먼저, 구동시작단계(3100)를 살펴본다.First, the driving start step 3100 will be described.

우선, 파워-온신호가 인가됨에 따라 ADC(520)의 출력값을 읽어서 출력 직류전압(Vout)으로 환산한다(3101).First, as the power-on signal is applied, the output value of the ADC 520 is read and converted into an output DC voltage Vout (3101).

다음으로, 환산된 출력 직류전원(Vout) 레벨이 최소값 이상인지를 체크하여(3102), 출력 직류전원(Vout) 레벨이 최소값 이상이면 정상동작(3200) 상태로 진입하고, 출력 직류전원(Vout)값이 최소값 보다 작으면 PWM 값을 증가시킨다(3103).Next, it is checked whether the converted output DC power Vout level is greater than or equal to the minimum value (3102), and if the output DC power supply Vout level is greater than or equal to the minimum value, the control unit enters the normal operation 3200 state, and the output DC power supply Vout is increased. If the value is smaller than the minimum value, the PWM value is increased (3103).

이어서, PWM 값이 상한값 이하인지를 체크하여(3104), PWM 값이 상한값 이하인 경우에는 PWM 값을 출력하고(3105), PWM 값이 상한값 보다 큰 경우에는 PWM(560)를 오프시키고 슬립 상태로 돌아간다.Subsequently, it is checked whether the PWM value is lower than or equal to the upper limit value (3104). If the PWM value is lower than or equal to the upper limit value, the PWM value is output (3105). If the PWM value is larger than the upper limit value, the PWM value is turned off and the sleep state is returned. Goes.

한편, PWM 값을 출력한 이후에는 다시 ADC 값을 체크하여 출력 직류전원(Vout) 레벨로 환산하는 단계(3101)로 다시 돌아간다.On the other hand, after outputting the PWM value, the ADC value is checked again and the process returns to step 3101 to convert to the output DC power (Vout) level.

다음으로, 정상동작단계(3200)를 설명한다.Next, the normal operation step 3200 will be described.

정상동작단계(3200)로 진입하면, 우선 현재의 ADC 값을 출력 직류전압(Vout)의 레벨로 환산하고(3201), 출력 직류전압(Vout) 레벨이 기준범위 내에 있는지를 체크한다(3202).Upon entering the normal operation step 3200, the current ADC value is first converted into the level of the output DC voltage Vout (3201), and it is checked whether the level of the output DC voltage Vout is within the reference range (3202).

만일, 출력 직류전압(Vout) 레벨이 기준범위 내에 있는 경우에는 그에 대응하는 PWM 값을 산출하고(3203), 출력 직류전압(Vout) 레벨이 기준범위를 벗어난 경우에는 PWM(560)을 오프시키고 슬립 상태로 돌아간다.If the output DC voltage Vout level is within the reference range, a corresponding PWM value is calculated (3203). If the output DC voltage Vout level is out of the reference range, the PWM 560 is turned off and sleep is performed. Return to the state.

한편, PWM 값이 산출되면 PWM 값이 기준범위 내에 있는지 판별한다(3204).On the other hand, if the PWM value is calculated, it is determined whether the PWM value is within the reference range (3204).

만일, PWM 값이 기준범위 내에 있는 경우에는 해당 PWM 값을 조절하여 출력하도록 하고(3205), PWM 값이 기준범위를 벗어난 경우에는 PWM(560)을 오프시키고 슬립 상태로 돌아간다.If the PWM value is within the reference range, the corresponding PWM value is adjusted and output (3205). If the PWM value is out of the reference range, the PWM 560 is turned off and the sleep state is returned.

한편, PWM 값이 출력되면 파워-오프신호가 인가되었는지를 체크하여(3206), 파워-오프신호가 인가된 경우에는 PWM(560)을 오프시키고 슬립 상태로 돌아가고, 파워-오프신호가 인가되지 않은 경우에는 다시 ADC 값을 출력 직류전압(Vout)의 레벨로 환산하는 단계(3201)로 돌아간다.On the other hand, when the PWM value is output, it is checked whether the power-off signal is applied (3206), and when the power-off signal is applied, the PWM 560 is turned off and returns to the sleep state, and the power-off signal is not applied. If so, the process returns to step 3201 to convert the ADC value to the level of the output DC voltage Vout.

이하, 구체적인 수치를 통해 CPU(540)의 프로세스 플로우를 살펴본다.Hereinafter, the process flow of the CPU 540 will be described through specific values.

구체적 설명에 앞서 몇가지 가정을 살펴보면, 출력 직류전압(Vout)의 기준 레벨은 5V(오차범위 ±5%)이다.Looking at some assumptions before the detailed description, the reference level of the output DC voltage (Vout) is 5V (error range ± 5%).

또한, 구동시작단계(3100)에서의 출력 직류전압(Vout)의 최소값은 4.75V이다. 정상동작상태(3200)에서의 출력 직류전압(Vout)의 기준범위는 상한값 5.5V(+10%)와 하한값 4.5V(-10%)로 설정한다. In addition, the minimum value of the output DC voltage Vout in the driving start step 3100 is 4.75V. The reference range of the output DC voltage Vout in the normal operation state 3200 is set to an upper limit of 5.5V (+ 10%) and a lower limit of 4.5V (-10%).

또한, 스위치(TR2)를 제어하는 펄스신호의 듀티비(Duty Rate)인 PWM 값은 부하가 정상인 경우 10%∼20%로 측정되며, 부하의 최대 전력 소모시 보다 큰 경우인 22%를 PWM 값의 상한값으로 설정하고, 부하의 최소 전력 소모시 보다 작은 경우인 8%를 PWM 값의 하한값으로 설정한다.In addition, the PWM value, which is the duty rate of the pulse signal controlling the switch TR2, is measured as 10% to 20% when the load is normal, and the PWM value is 22% which is greater than the maximum power consumption of the load. Set the upper limit of, and set 8%, which is smaller than the minimum power consumption of the load, to the lower limit of the PWM value.

전술한 바와 같이 컴퓨터(540)에 전원이 공급되어 컴퓨터(540)가 초기화되고(1002), PWM이 오프된 상태의 슬립상태(1004)를 유지하다가 외부 신호가 인가되면 웨이크업상태(1006)가 되고, 동작검사상태(2000)를 거쳐 동작상태(3000) 에 진입하게 된다.As described above, when the power is supplied to the computer 540 and the computer 540 is initialized (1002), while the sleep state (1004) is maintained while the PWM is off, the wake-up state (1006) is applied. Then, the operation state 3000 is entered through the operation inspection state 2000.

구동시작단계(3100)에서는, 현재의 ADC 값을 읽어 그에 대응하는 출력 직류전압(Vout) 레벨로 환산하고(3101), 그 값이 최소값(4.75V) 이상인지를 체크한다(3101). 체크 결과, ADC 값이 출력 직류전압(Vout)의 최소값(4.75V)에 대응하는 값 이상이면 정상동작단계(3200)로 진입하게 되며, 최소값(4.75V) 보다 작은 경우에는 PWM 값을 증가시킨다(3103). 이때, 증가된 PWM 값이 상한값(22%) 이하인지를 체크하여(3104), 증가된 PWM 값이 상한값(22%) 이하이면 해당 PWM 값을 출력하고(3105), 증가된 PWM 값이 상한값(22%)을 초과하는 경우에는 부하나 전원부에 문제가 발생된 경우이므로 PWM(560)을 오프 시키고 대기상태(1000)로 돌아간다. 이상과 같은 동작은 10㎲마다 주기적으로 반복된다.In the driving start step 3100, the current ADC value is read and converted into a corresponding output DC voltage (Vout) level (3101), and it is checked whether the value is greater than or equal to the minimum value (4.75V) (3101). As a result of the check, if the ADC value is higher than the value corresponding to the minimum value (4.75V) of the output DC voltage (Vout), it enters the normal operation step 3200, and if it is smaller than the minimum value (4.75V), the PWM value is increased ( 3103). In this case, it is checked whether the increased PWM value is lower than the upper limit (22%) (3104). If the increased PWM value is lower than the upper limit (22%), the corresponding PWM value is output (3105), and the increased PWM value is the upper limit ( If it exceeds 22%), a problem occurs in the load or power supply, so the PWM 560 is turned off and the process returns to the standby state 1000. The above operation is repeated periodically every 10 ms.

다음으로, 정상동작단계(3200)에서는 현재의 ADC값을 읽어 출력 직류전압(Vout) 레벨로 환산하고(3201), 그 값이 기준범위(4.5V ∼ 5.5V) 내에 있는지를 체크한다(3202). 체크 결과, 그 값이 기준범위(4.5V ∼ 5.5V) 내에 있는 경우에는 PWM 값을 산출하고, 그 값이 기준범위(4.5V ∼ 5.5V)를 벗어난 경우에는 PWM을 오프시키고 대기상태로 돌아간다. 한편, PWM 값이 산출되면 PWM 값이 기준범위(8% ∼ 22%) 내에 있는지를 체크하고(3203), 체크 결과, 기준범위(8% ∼ 22%) 내에 있는 경우에 한해 해당 PWM 값을 조절하여 출력한다(3205). 즉, PWM 값이 기준범위(8% ∼ 22%) 내에 있는 경우, 출력 직류전압(Vout) 값이 5V 보다 작다면 미리 측정된 비율만큼 PWM 값을 증가시키고, 출력 직류전압(Vout) 값이 5V 보다 큰 경우에는 PWM 값을 감소시키며, 출력 직류전압(Vout) 값이 5V인 경우에는 그 값을 그대 로 출력한다. 한편, PWM 값이 기준범위(8% ∼ 22%) 내에 있는지를 체크하는 단계(3204)에서 PWM 값이 상한값이나 하한값을 벗어나는 경우에는 PWM(560)을 오프시키고 대기상태로 돌아간다. 이어서, 스위치/리모콘(620)으로부터 파워-오프신호가 인가되었는지를 체크하여(3206), 파워-오프신호가 인가된 경우에는 PWM(560)을 오프시키고, 파워-오프신호가 인가되지 않은 경우에는 다시 ADC 값을 읽어 출력 직류전압(Vout)의 레벨로 환산하는 단계(3201)로 돌아간다. 이상과 같은 동작은 10㎲마다 주기적으로 반복된다.Next, in the normal operation step 3200, the current ADC value is read and converted into the output DC voltage (Vout) level (3201), and it is checked whether the value is within the reference range (4.5V to 5.5V) (3202). . As a result of the check, if the value is within the reference range (4.5V to 5.5V), the PWM value is calculated. If the value is out of the reference range (4.5V to 5.5V), the PWM is turned off and the standby state is returned. . On the other hand, when the PWM value is calculated, it is checked whether the PWM value is within the reference range (8% to 22%) (3203), and the corresponding PWM value is adjusted only when it is within the reference range (8% to 22%). And output (3205). That is, when the PWM value is within the reference range (8% to 22%), if the output DC voltage (Vout) value is less than 5V, the PWM value is increased by a predetermined ratio, and the output DC voltage (Vout) value is 5V. If it is larger, the PWM value is decreased. If the output DC voltage (Vout) is 5V, the value is output as it is. On the other hand, in step 3204 of checking whether the PWM value is within the reference range (8% to 22%), when the PWM value is out of the upper limit value or the lower limit value, the PWM 560 is turned off and returns to the standby state. Next, it is checked whether the power-off signal is applied from the switch / remote control 620 (3206), and the PWM 560 is turned off when the power-off signal is applied, and when the power-off signal is not applied. The process returns to step 3201 to read the ADC value and convert it to the level of the output DC voltage Vout. The above operation is repeated periodically every 10 ms.

따라서, 본 실시예에 따른 스위칭 전원장치는 출력 직류전압(Vout)의 레벨이나 PWM(560)의 기준범위를 정교하게 설정함으로써 부하나 전원측의 정상동작 여부를 정확히 판단할 수 있으며, 이에 따라 부하 유무에 따른 전원 제어가 용이하고, 과전류 발생을 방지할 수 있다. 또한, 외부장치(640)로부터 입력된 정보를 추가적으로 반영할 수 있어 온도, 빛, 습도 등의 변화에 대해 비선형적인 특성을 갖는 부하인 경우에도 출력 전원을 원활하게 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 디지털 방식으로 출력 전원 레벨을 제어할 수 있어 원하는 성능을 얻기 위해 결과값의 측정과 회로의 수정 등의 반복적 작업을 필요로 하지 않기 때문에 개발 기간을 단축시킬 수 있다.Therefore, the switching power supply apparatus according to the present embodiment can accurately determine whether the load or the power supply is normally operated by setting the level of the output DC voltage Vout or the reference range of the PWM 560 precisely, and thus whether there is a load It is easy to control the power supply, and it is possible to prevent the occurrence of overcurrent. In addition, since the information input from the external device 640 may be additionally reflected, the output power may be smoothly controlled even in the case of a load having a non-linear characteristic with respect to a change in temperature, light, humidity, and the like. In addition, the output power level can be controlled digitally, reducing development time by eliminating the need for repetitive tasks such as measuring the results and modifying the circuit to achieve the desired performance.

이상의 실시예에서는 컴퓨터(500)를 사용하여 스위치(TR2)를 제어하는 경우를 일례로 들어 설명하였다.In the above embodiment, the case where the switch TR2 is controlled using the computer 500 has been described as an example.

컴퓨터(500)를 사용하는 경우, 슬립 모드를 이용하여 대기상태에서의 전력 소모를 최소화할 수 있으며, 외부장치(640)와의 통신을 통해 스위칭 전원장치의 출 력 직류전압(Vout)의 레벨 정보를 수정하거나 비휘발성 메모리(580)에 저장할 수 있어, 경우에 따라서 원하는 레벨로 출력 직류전압(Vout) 레벨을 수정할 수 있다. 따라서, 레벨을 수정하기 위한 회로의 수정이 필요하지 않으며, 이를 프로그램의 변경 등을 통해서 쉽게 수정할 수 있어, 개발시간을 단축할 수 있는 것이다.When the computer 500 is used, power consumption in the standby state can be minimized by using the sleep mode, and the level information of the output DC voltage (Vout) of the switching power supply device can be obtained through communication with the external device 640. It may be modified or stored in the nonvolatile memory 580, so that the output DC voltage (Vout) level can be modified to a desired level in some cases. Therefore, it is not necessary to modify the circuit to correct the level, it can be easily modified through the change of the program, it is possible to shorten the development time.

한편, 본 발명에서 반드시 컴퓨터(500)를 사용해야만 하는 것은 아니며, ADC(520), CPU(540), PWM(560) 등만 구비하는 디지털 스위칭 제어부를 구비하면 그 목적을 달성할 수 있다. 그리고, PWM(560)을 대신하여 DAC를 사용할 수 있는데, 이 경우 추가적인 구성이 필요하기는 하나, 사인 웨이브와 같은 신호를 사용함으로써 PWM(560)의 사용에 따른 스위칭 노이즈 발생을 경감시켜 입력과 출력에 있는 필터를 저렴하게 구성할 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, in the present invention, the computer 500 does not necessarily have to be used, and if the digital switching controller includes only the ADC 520, the CPU 540, the PWM 560, and the like, the object may be achieved. In addition, a DAC may be used in place of the PWM 560. In this case, an additional configuration is required, but by using a signal such as a sine wave, the occurrence of switching noise due to the use of the PWM 560 is reduced to reduce the input and output. There is an advantage that the filter in the inexpensive configuration.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

예컨대, 전술한 실시예에서는 입력전원이 직류(DC)인 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 입력전원이 교류(AC)인 경우에도 본 발명은 적용되며, 이 경우 입력전원을 직류(DC)로 변환하기 위한 정류부를 추가적으로 배치하여야 한다.For example, in the above-described embodiment, the case where the input power is direct current (DC) has been described as an example, but the present invention is applied even when the input power is AC (AC), in which case the input power is converted into direct current (DC). Additional rectifiers are to be provided.

또한, 전술한 실시예에서는 1차측과 2차측으로 절연된 변압기를 사용하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 초크 코일을 사용하거나, 중간에 탭이 있는 변압기를 사용하거나, DC-DC 변압기를 사용(이 경우, 별도의 정류기가 필요 없음)하는 등 다른 타입의 변압기를 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.In addition, in the above-described embodiment, the case of using a transformer insulated from the primary side and the secondary side has been described as an example, but the present invention uses a choke coil, a transformer having a tab in the middle, or a DC-DC transformer. The same applies to the use of other types of transformers, such as the use of (in this case no separate rectifier).

또한, 전술한 실시예에서는 1차측과 2차측의 결합을 위해 광결합기를 사용하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 이는 1차측과 2차측의 절연이 필요하거나 전기적으로 연결하기 곤란한 경우에 한하여 필요한 것으로, 다른 타입의 변압기를 사용하는 경우에는 다른 타입의 결합장치를 사용하거나, 특별한 결합장치 없이 피드백을 수행할 수 있다.In addition, in the above-described embodiment, the case where the optical coupler is used to couple the primary side and the secondary side has been described as an example, but this is necessary only when the insulation between the primary side and the secondary side is necessary or difficult to be electrically connected. In the case of using other types of transformers, it is possible to use other types of couplings or to perform feedback without special couplings.

전술한 본 발명은 종래 아날로그 회로로 제어되는 스위칭 전원장치에 비해 회로가 간단한다. 또한, 외부 장치와의 통신을 통해 원하는 직류전원의 레벨 또는 기준범위 등을 조절할 수 있어 개발시간을 줄일 수 있다. 또한, 디지털로 제어되므로 외부 환경적 요소를 적용하여 출력 직류전원의 레벨 조정에 사용할 수 있어, 외부 환경의 변화 시에도 원하는 성능을 얻을 수 있다.The present invention described above is simpler in circuit than a switching power supply controlled by a conventional analog circuit. In addition, it is possible to adjust the level or reference range of the desired DC power supply through communication with external devices, thereby reducing development time. In addition, since it is digitally controlled, it can be used to adjust the level of the output DC power supply by applying external environmental factors, so that desired performance can be obtained even when the external environment changes.

Claims (4)

입력전압에 대한 변압을 수행하기 위한 변압수단;Transformer means for transforming the input voltage; 상기 변압수단을 구동하기 위한 스위칭수단;Switching means for driving said transformer means; 상기 변압수단의 출력전압의 직류전압 레벨을 피드백하기 위한 궤환수단; 및Feedback means for feeding back a DC voltage level of the output voltage of said transformer means; And 상기 궤환수단을 통해 전달된 상기 출력전압의 직류전압 레벨이 예정된 내부 설정값과 일치하도록 그 출력신호 - 상기 스위칭수단을 제어하기 위한 제어신호임 - 의 파형을 조절하는 디지털 프로세스를 제공하는 디지털 스위칭 제어수단A digital switching control providing a digital process for adjusting a waveform of an output signal, which is a control signal for controlling the switching means, such that the DC voltage level of the output voltage transmitted through the feedback means coincides with a predetermined internal setting value. Way 을 구비하는 스위칭 전원장치.Switching power supply having a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 디지털 스위칭 제어수단은,The digital switching control means, 상기 궤환수단을 통해 전달된 상기 출력전압의 직류전압 레벨을 그에 대응하는 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환부와, 상기 아날로그-디지털 변환기의 출력값에 응답하여 상기 출력전압의 직류전압 레벨을 상기 예정된 내부 설정값에 상응하는 레벨로 조절하기 위한 출력값을 산출하기 위한 프로세스를 제공하는 CPU와, 상기 CPU의 출력값에 대응하는 주기를 가진 파형을 제공하기 위한 파형제공기를 구비한 컴퓨터로 구현하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원장치.An analog-to-digital converter for converting the DC voltage level of the output voltage transferred through the feedback means into a digital signal corresponding thereto, and the DC voltage level of the output voltage in response to an output value of the analog-digital converter; A computer having a CPU providing a process for calculating an output value for adjusting to a level corresponding to a predetermined internal set value, and a waveform provider for providing a waveform having a period corresponding to the output value of the CPU. Switching power supply. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 내부 설정값을 변경시키기 위하여 상기 CPU에 외부 정보를 제공하거나, 상기 컴퓨터에 파워-온/오프 신호를 제공하거나, 상기 CPU로부터 정보를 제공 받기 위한 외부장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원장치.Switching power supply characterized in that it further comprises an external device for providing external information to the CPU to change the internal setting value, to provide a power-on / off signal to the computer, or to receive information from the CPU Device. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 컴퓨터에 파워-온/오프신호를 제공하기 위한 스위치 또는 리모콘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭 전원장치.And a switch or a remote controller for providing a power-on / off signal to the computer.
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