KR100657682B1 - Ｓｍｐｓ에서의 전원 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 기기나 회로의 활성화 및 대기모드 시, SMPS의 소비 전력을 최소화하기 위하여 이차측 코일의 노드 전압을 제어하여 출력 전원 온/오프를 제어하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은 교류 전압을 필터링 및 정류시켜 일차측 코일에 인가하는 수단과, 일차측 코일에 의해 발생된 교류전압을 이차측 코일에 유기시켜 원하는 직류 전압으로 만들어 출력하는 수단과, 이차측 코일의 로드 전압을 온/오프 스위칭 제어하는 스위칭 수단과, 스위칭 수단에 스위칭 온/오프 신호를 제공하는 전원 수단을 포함한다. 따라서, 기존에서와 같이 다수의 스위칭부를 동시에 동작시켜 소비 전력을 많이 사용하여야만 하는 문제점과, 또한 다수의 스위칭부를 이용하여야 하는 회로의 복잡성으로 인한 제품 원가 상승을 가져오게 하는 문제점 모두를 해결할 수 있는 효과가 있다.
1차측 및 2차측 코일, 트랜지스터, 다이오드, 콘덴서

Description

ＳＭＰＳ에서의 전원 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING POWER IN SMPS}
도 1은 종래 기술에 따른 SMPS에서의 전원 제어장치를 개략적으로 나타낸 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 SMPS에서의 전원 제어장치를 위한 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 SMPS에서의 전원 제어장치의 동작에 대한 상세 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 휴즈 200 : 필터링부
300 : 정류회로 400 : 스너버 회로
500 : 전류 제어부 600 : 스위칭부
700 : 전원부
본 발명은 SMPS(Switching Mode Power Supply, SMPS)에서의 전원 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 전자 기기나 회로의 활성화 및 대기모드 시, SMPS의 소비 전력을 최소화하기 위하여 출력 전원 온/오프를 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, SMPS는 펄스폭이 변조된 신호에 따라 스위칭 소자를 스위칭하여 리플(ripple) 성분이 제거된 양질의 전원을 발생시켜 전자 기기가 원활하게 동작되도록 하는 전원 공급 장치로, 선형 전원 공급 장치(Linear Power Supply)에 비하여 소형, 경량, 고효율로 설계가 가능하며, 이와 관련된 기술은 경박 단소, 에너지 절약 등의 전원 공급 장치에 대한 시대적 요구에 편승하여 급속히 발전의 기로에 있다.
이러한 SMPS의 종류는 크게 100V계, 200V계 및 자유전원(Free Voltage)형으로 분류되고 200V계 SMPS의 회로 부품은 100V계 SMPS의 회로 부품보다 고가여서 상호 분리하여 설계하며 자유 전원형은 구동 회로 및 부품의 구성이 200V계와 유사한 것이 특징이다.
도 1은 종래 기술에 따른 100V계 SMPS의 회로 구성을 개략적으로 나타낸 회로도로서, 100V의 교류(AC) 전압을 통과시키는 휴즈(Fuse)(5)와, 초크 코일 및 커패시터의 결합에 의해 노이즈를 필터링한 교류 전압을 정류회로(20)에 제공하는 필터링부(10)와, 필터링부(10)에 의해 필터링된 교류 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터의 결합에 의해 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)에 인가하는 정류회로(20)와, 정류회로(20)에 의해 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 제한하는 스너버 회로(30)와, 출력 측으로부터 피드백되어 인가되는 직류 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)로의 전류 흐름 온/오프 제어하는 전류 제어부(40)와, 일차측 코일(L1, L2, L3)에 의해 발 생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7)에 각각 유기되어 정류 다이오드(D1, D2, D3)와 평활 콘덴서(C1, C2, C3)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류 전압을 각각 검출하여 원하는 직류(DC) 전압을 만들어 전자 기기나 회로에 각각 출력하도록 스위칭 제어하는 스위칭부(50, 60, 70)와, 스위칭부(50, 60, 70)의 스위칭 온/오프 동작을 수행하도록 전원을 인가하는 전원부(80)를 포함한다.
여기서, 200V계의 스위칭 전원 공급 장치와 자유 전원형 SMPS의 회로 구성은 상기와 같은 100V계 SMPS의 회로 구성에 비하여 단지 구성 부품만이 다를 뿐 그 이외의 회로 구성 및 작용은 동일하므로 언급을 생략한다. 그리고, 일차측 코일(L4)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L8)에 각각 유기되어 정류 다이오드(D4)와 평활 콘덴서(C4)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류 전압을 각각 검출하여 원하는 직류(DC) 전압을 만들어 전자 기기나 회로에 에버 전원으로 출력한다.
상술한 바와 같이 구성된 SMPS에 연결된 각종 전자 기기나 회로(도시되지 않음)들이 대기모드일 경우, 스위칭부(50, 60, 70)는 전원부(80)에 의해 동작된 후, 소비 전력을 최소화하기 위하여 모두 스위칭 동작을 오프 상태로 전환하여 직류 전압을 출력하지 못하도록 스위칭한다. 그러나, 상기와 같이 전자 기기나 회로들이 대기모드일 경우, 스위칭부(50, 60, 70) 모두가 일시에 동작하여야 하므로 소비 전력을 많이 사용하여야만 하며, 또한 다수의 스위칭부(50, 60, 70)를 이용하여야 하는 회로의 복잡성으로 인한 제품 원가 상승을 가져오게 하는 문제점을 갖는다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목 적은 전자 기기나 회로의 활성화 및 대기모드 시, SMPS의 소비 전력을 최소화하기 위하여 이차측 코일의 노드 전압을 제어하여 출력 전원 온/오프를 제어할 수 있는 SMPS에서의 전원 제어장치를 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 SMPS에서의 전원 제어장치는 교류 전압을 필터링 및 정류시켜 일차측 코일에 인가하는 수단과, 일차측 코일에 의해 발생된 교류전압을 이차측 코일에 유기시켜 원하는 직류 전압으로 만들어 출력하는 수단과, 이차측 코일의 로드 전압을 온/오프 스위칭 제어하는 스위칭 수단과, 스위칭 수단에 스위칭 온/오프 신호를 제공하는 전원 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 SMPS에서의 전원 제어장치를 위한 블록 구성도로서, 휴즈(100)와, 필터링부(200)와, 정류회로(300)와, 스너버 회로(400)와, 전류 제어부(500)와, 스위칭부(600)와, 전원부(700)를 포함한다.
휴즈(100)는 100V, 혹은 200V의 교류(AC) 전압 이내만을 통과시켜 필터링부(200)에 공급한다.
필터링부(200)는 초크 코일 및 커패시터로 이루어져 있고, 이 코일 및 커패 시터의 결합에 의해 교류 전압에서의 노이즈를 필터링하며, 필터링된 교류 전압을 정류회로(300)에 제공한다.
정류회로(300)는 필터링부(100)에 의해 필터링된 교류 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터의 결합에 의해 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)에 인가한다.
스너버 회로(400)는 정류회로(300)에 의해 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 제한한다.
전류 제어부(500)는 출력 측으로부터 피드백되어 인가되는 직류 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)로의 전류 흐름 온/오프를 제어한다.
스위칭부(600)는 내부 트랜지스터에 의해 스위칭 온/오프하는 것으로, 전원부(700)로부터 제공되는 트랜지스터 온/오프 신호에 따라 이차측 코일(L5, L6, L7, L8)의 로드 전압을 온/오프 스위칭 제어한다.
전원부(700)는 SMPS에 연결된 전자 기기나 회로(도시되지 않음)의 상태를 실시간으로 파악하면서 전자 기기나 회로가 대기모드일 경우, 트랜지스터 오프 신호를 스위칭부(600)에 제공하며, 전자 기기나 회로가 대기모드가 아닌 활성화모드일 경우, 트랜지스터 온 신호를 스위칭부(600)에 제공한다.
여기서, 스위칭부(600)가 이차측 코일(L5, L6, L7, L8)의 로드 전압을 온 스위칭 제어할 경우, 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7, L8)에 유기되어 정류 다이오드(D1, D2, D3, D4)와 평활 콘덴서 (C1, C2, C3, C4)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류(DC) 전압을 만들어 전자 기기나 회로에 출력한다. 반면에, 스위칭부(600)가 이차측 코일(L5, L6, L7, L8)의 로드 전압을 오프 스위칭 제어할 경우, 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7, L8)에 유기되지 않음에 따라 원하는 직류(DC) 전압이 만들어지지 않아 전자 기기나 회로에 출력할 수 없게 된다.
도 3의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로, 본 발명에 따른 SMPS에서의 전원 제어장치의 동작에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 휴즈(100)는 입력되는 100V, 혹은 200V의 교류(AC) 전압 이내의 전압으로만 통과되도록 제어하면서 필터링부(200)에 공급한다(S300).
필터링부(200)는 초크 코일 및 커패시터로 이루어져 있으며, 이 초크 코일 및 커패시터의 결합에 의해 휴즈(100)를 통해 공급되는 교류 전압에서의 노이즈를 필터링하며, 필터링된 교류 전압을 정류회로(300)에 제공한다(S302).
정류회로(300)는 필터링부(100)에 의해 필터링된 교류 전압을 브릿지 다이오드와 커패시터의 결합에 의해 전파 정류 및 평활화하여 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)에 인가한다(S304).
스너버 회로(400)는 정류회로(300)에 의해 정류 및 평활화된 교류 전압에서의 특정 잡음만을 제한한다(S306).
전류 제어부(500)는 출력 측으로부터 피드백되어 인가되는 직류 전압을 원하는 전압으로 맞추기 위하여 일차측 코일(L1, L2, L3, L4)로의 전류 흐름 온/오프를 제어한다(S308).
이때, 전원부(700)는 SMPS에 연결된 전자 기기나 회로의 상태를 실시간으로 파악하면서 전자 기기나 회로가 대기모드일 경우, 트랜지스터 오프 신호를 스위칭부(600)에 제공하며, 전자 기기나 회로가 대기모드가 아닌 활성화모드일 경우, 트랜지스터 온 신호를 스위칭부(600)에 제공한다(S310).
스위칭부(600)는 스위칭 트랜지스터로 이루어져 있으며, 전원부(700)로부터 제공되는 트랜지스터 온/오프 신호에 따라 이차측 코일(L5, L6, L7, L8)의 로드 전압을 온/오프 스위칭 제어한다(S312).
즉, 스위칭부(600)는 전원부(700)로부터 제공되는 트랜지스터 온/오프 신호를 판단한다(S314).
상기 판단(S314)결과, 트랜지스터 온 신호가 제공될 경우, SMPS에 연결된 전자 기기나 회로가 활성화모드인 것으로, 이차측 코일(L5, L6, L7)의 로드 전압을 온 스위칭 제어하여 전원이 공급되도록 하여 일차측 코일(L1, L2, L3)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7)에 유기되어 정류 다이오드(D1, D2, D3)와 평활 콘덴서(C1, C2, C3)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류(DC) 전압을 만들어 전자 기기나 회로에 출력한다(S316).
상기 판단(S314)결과, 트랜지스터 오프 신호가 제공될 경우, SMPS에 연결된 전자 기기나 회로가 대기모드인 것으로, 이차측 코일(L5, L6, L7)의 로드 전압을 스위칭 오프시켜 전원 공급을 차단하여 일차측 코일(L1, L2, L3)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7)에 유기되지 않도록 함에 따라 원하는 직류(DC) 전압이 만들어지지 않아 전자 기기나 회로에 출력할 수 없게 된다(S318).
또한, 스위칭부(600)는 전원부(700)로부터 트랜지스터 온 신호가 제공될 경우, SMPS에 연결된 전자 기기나 회로가 활성화모드인 것으로, 이차측 코일(L8)의 로드 전압을 온 스위칭 제어하여 전원이 공급되도록 하여 일차측 코일(L4)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L8)에 유기되어 정류 다이오드(D4)와 평활 콘덴서(C4)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류(DC) 전압을 만들어 전자 기기나 회로에 에버 전원으로 출력한다(S320).
반면에, 스위칭부(600)는 전원부(700)로부터 트랜지스터 오프 신호가 제공될 경우, SMPS에 연결된 전자 기기나 회로가 대기모드인 것으로, 이차측 코일(L8)의 로드 전압을 스위칭 오프시켜 전원 공급을 차단하여 일차측 코일(L4)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L8)에 유기되지 않도록 함에 따라 원하는 직류(DC) 전압이 만들어지지 않아 전자 기기나 회로에 에버 전원을 출력할 수 없게 된다(S322).
따라서, 전자 기기나 회로의 활성화 및 대기모드 시, SMPS의 소비 전력을 최소화하기 위하여 이차측 코일의 노드 전압을 스위칭 제어하여 출력 전원 온/오프를 제어함으로써, 기존에서와 같이 다수의 스위칭부를 동시에 동작시켜 소비 전력을 많이 사용하여야만 하는 문제점과, 또한 다수의 스위칭부를 이용하여야 하는 회로의 복잡성으로 인한 제품 원가 상승을 가져오게 하는 문제점 모두를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전자 기기나 회로의 활성화 및 대기모드 시, SMPS의 소비 전력을 최소화하기 위하여 이차측 코일의 노드 전압을 스위칭 제어하여 출력 전원 온/오프를 제어함으로써, 기존에서와 같이 다수의 스위칭부를 동시에 동작시켜 소비 전력을 많이 사용하여야만 하는 문제점과, 또한 다수의 스위칭부를 이용하여야 하는 회로의 복잡성으로 인한 제품 원가 상승을 가져오게 하는 문제점 모두를 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 SMPS에서의 전원 제어장치로서,
    상기 교류 전압을 필터링 및 정류시켜 일차측 코일에 인가하는 수단과,
    상기 일차측 코일에 의해 발생된 교류전압을 이차측 코일에 유기시켜 원하는 직류 전압으로 만들어 출력하는 수단과,
    상기 이차측 코일의 로드 전압을 온/오프 스위칭 제어하는 스위칭 수단과,
    상기 스위칭 수단에 스위칭 온/오프 신호를 제공하는 전원 수단
    을 포함하는 SMPS에서의 전원 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은, 전원 수단으로부터 스위칭 온 신호가 제공될 경우, 상기 일차측 코일(L1, L2, L3)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7)에 유기되어 정류 다이오드(D1, D2, D3)와 평활 콘덴서(C1, C2, C3)에 의해 반파 정류되어 원하는 직류(DC) 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 SMPS에서의 전원 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은, 전원 수단으로부터 스위칭 온 신호가 제공될 경우, 이 차측 코일(L8)의 로드 전압을 스위칭 온시켜 전원이 공급되도록 하여 상기 일차측 코일(L4)에 의해 발생된 교류전압이 상기 이차측 코일(L8)에 유기되어 정류 다이오드(D4)와 평활 콘덴서(C4)에 의해 반파 정류되어 원하는 에버 전원을 출력하는 것을 특징으로 하는 SMPS에서의 전원 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은, 전원 수단으로부터 스위칭 오프 신호가 제공될 경우, 상기 이차측 코일(L5, L6, L7)의 로드 전압을 스위칭 오프시켜 일차측 코일(L1, L2, L3)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L5, L6, L7)에 유기되지 않도록 하여 직류(DC) 전압의 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 SMPS에서의 전원 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은, 전원 수단으로부터 스위칭 오프 신호가 제공될 경우, 상기 이차측 코일(L8)의 로드 전압을 스위칭 오프시켜 전원 공급을 차단하여 일차측 코일(L4)에 의해 발생된 교류전압이 이차측 코일(L8)에 유기되지 않도록 하여 에버 전원의 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 SMPS에서의 전원 제어장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 스위칭 수단은, 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 SMPS에서의 전원 제 어장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5862714A (ja) 1981-10-12 1983-04-14 Hitachi Ltd 多出力スイツチング電源装置
JPH02101965A (ja) * 1988-10-07 1990-04-13 Canon Inc 電源装置
JPH066732A (ja) * 1992-06-19 1994-01-14 Sharp Corp マルチモード電源回路
JP2002125371A (ja) 2000-10-16 2002-04-26 Sharp Corp 多出力電源装置及びそれを備えた電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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