KR100692567B1 - 스위칭모드 전원공급장치 및 절전모드 구현방법 - Google Patents

스위칭모드 전원공급장치 및 절전모드 구현방법 Download PDF

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Abstract

스위칭모드 전원공급장치 및 그 절전모드 구현방법이 개시된다. 본 제1 및 제2 전압을 출력하는 전원공급장치는, 각기 다른 구동전압으로 구동하며, 제1 및 제2 전압이 각각 출력되도록 제어하는 제1 및 제2 PWM컨트롤러, 제1 PWM컨트롤러의 제어에 의해, 제1 전압을 출력하는 제1 변압부, 및 제1 변압부의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하고, 제1 및 제2 PWM컨트롤러 각각의 구동전압에 기초하여 절전모드 전압을 생성하고, 생성한 절전모드 전압을 제1 및 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 정류부를 구비한다. 이에 의해, 별도의 제어기를 구비하지 않고도 전압차를 이용함으로써, 절전모드 구현이 용이해진다.
스위칭모드 전원공급장치, 절전 모드, 전압차

Description

스위칭모드 전원공급장치 및 절전모드 구현방법{Switching mode power supply and power save mode embodying method thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전모드 구현을 위한 SMPS의 회로도, 그리고
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절전모드 구현을 위한 SMPS의 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 제1 정류부 120 : 제1 PWM컨트롤러
130 : 제1 변압부 140 : 제2 정류부
150 : 제3 정류부 160 : 제2 PWM컨트롤러
170 : 제2 변압부 180 : 제4 정류부
본 발명은 스위칭모드 전원공급장치 및 그 스위칭모드 전원공급장치의 절전모드 구현방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 적어도 두 개 이상의 출력을 내는 스위칭모드 전원공급장치에 있어서, 자체적으로 최소부하에서 전압차를 이용하여 절전모드를 구현하는 스위칭모드 전원공급장치 및 절전모드 구현방법에 관한 것이다.
일반적으로, 스위칭모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply : SMPS)는, 스위칭 소자가 스위칭 모드로 동작하여 전력손실이 적고, 고주파 전원변압기를 사용하기 때문에 소형 경량이라는 특징이 있다. 또한, SMPS를 사용하여, 서로 다른 크기의 직류전압을 동시에 출력할 수 있도록 설계하는 것도 가능하다. 예컨대, 프린터의 경우, 메인전원으로 공급되는 3.3V 혹은 5V 직류전압과 고압전원공급장치나 인쇄엔진부에 공급되는 24V 직류전압을 동시에 출력하는 것이 가능하다.
이러한, SMPS는 고전압을 사용하는 고압전원공급장치나 인쇄엔진부 등이 구동되지 않을 시에는 소비전력을 최소화하기 위해 절전모드(save mode)를 제공한다.
그런데, 종래의 적어도 두 개 이상의 전압을 출력하기 위해 적어도 두 개 이상의 PWM컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 트랜스포머를 포함하는 SMPS는, 절전모드 구현시 고전압 출력을 온/오프 제어하기 위한 PWM 온/오프 신호를 입력받았다.
구체적으로, 두 개의 전압을 출력하는 SMPS를 일 예로 들면, 스위칭모드 전원공급장치는 두 개의 PWM컨트롤러 및 두 개의 트랜스포머를 포함한다. 제1 PWM컨트롤러는 저전압 출력을 제어하며, 제2 PWM컨트롤러는 고전압 출력을 제어한다고 가정한다.
제1 PWM컨트롤러는 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하고, 제1 트랜지스터는 펄스폭 변조신호를 이용하여 온/오프 스위칭에 의해 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 2차측 코일에 유기된 전압은 정류 및 평활되어 제1 출력단으로 출력된다. 또한, 제2 PWM컨트롤러 및 제2 트랜지스터는 상기와 마찬가지로 전압을 생성하여 제2 출력단으로 출력한다.
절전모드 진입시, 종래의 SMPS는 고전압을 출력하는 제2 PWM컨트롤러의 출력을 온/오프 제어하기 위한 PWM 온/오프 신호를 출력하는 외부 제어기를 더 구비했다. 외부 제어기로부터 PWM 온/오프 신호가 입력되면, 제2 PWM컨트롤러는 입력된 PWM 온/오프 신호에 의해 출력전압을 셧 다운(shut down)시켰다.
따라서, SMPS는 절전모드를 구현하기 위하여 제어신호를 입력받아야 했으며, SMPS에 PWM 온/오프 신호를 출력해줄 별도의 외부 제어기를 구비해야만 했다.
따라서, 본 발명의 목적은, 절전모드 구현을 위한 제어신호를 출력해줄 별도의 제어기를 구비하지 않고도 자체적으로 전압차를 이용하여 절전모드를 구현하는 스위칭모드 전원공급장치 및 그 절전모드 구현방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제1 및 제2 전압을 출력하는 전원공급장치는, 각기 다른 구동전압으로 구동하며, 상기 제1 및 제2 전압이 각각 출력되도록 제어하는 제1 및 제2 PWM컨트롤러, 상기 제1 PWM컨트롤러의 제어에 의해, 상기 제1 전압을 출력하는 제1 변압부, 및 상기 제1 변압부의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하고, 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러 각각의 구동전압에 기초하여 절전모드 전압을 생성하고, 생성한 상기 절전모드 전압을 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 정류부를 포함한다.
구체적으로, 상기 정류부가 생성하는 상기 절전모드 전압은, 상기 제1 PWM컨트롤러의 구동전압 이상이고, 상기 제2 PWM컨트롤러의 구동전압 미만인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2 PWM컨트롤러는 상기 절전모드 전압에 의해 오프되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 정류부는, 절전모드시 상기 제1 변압부의 제2차 측 코일에 연결된 출력단의 부하가 최소가 되어, 상기 제1 변압부의 줄어든 전류를 이용하여 상기 절전모드 전압을 생성한다.
또한, 상기 정류부가 생성한 상기 절전모드 전압을 저하시켜 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 전압 저하부를 더 포함할 수도 있다.
상기 전압 저하부는, 일단은 상기 정류부에 연결되고 타단은 상기 제2 PWM컨트롤러에 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 바람직하게는, 상기 전압 저하부는, 가변저항 및 레귤레이터 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2 전압을 각각 출력하는 제1 및 제2 변압부, 각기 다른 구동전압으로 구동하며, 상기 제1 및 상기 제2 변압부의 출력을 각각 제어하는 제1 및 제2 PWM컨트롤러를 구비하는 전원공급장치의 절전모드 구현방법은, 상기 제1 변압부의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하는 단계, 상기 정류 및 평활된 전류를 이용하여 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러 각각의 구동전압에 기초한 절전모드 전압을 생성하는 단계, 및 생성한 상기 절전모드 전압을 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기 절전모드 전압은, 상기 제1 PWM컨트롤러의 구동전압 이상이고, 상기 제2 PWM컨트롤러의 구동전압 미만인 것이 바람직하다.
또 한편, 가변저항 및 레귤레이터 중 어느 하나에 의해 상기 절전모드 전압을 저하시켜 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 절전모드 구현방법은, 적어도 두 개 이상의 전압이 각각 출력되도록 제어하는 적어도 두 개 이상의 PWM컨트롤러를 구동시키기 위해 공급하는 구동전압의 차를 이용하여 절전모드를 구현하는 것을 특징이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전모드 구현을 위한 SMPS의 회로도이다.
본 스위칭모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply : SMPS)는 자체적으로 최소부하에서의 전압차를 이용하여 출력전압을 온/오프시킴으로써, 절전모드를 구현한다.
도 1을 참조하면, SMPS는 제1 정류부(110), 제1 PWM컨트롤러(120), 제1 트랜지스터(Q1), 제1 변압부(130), 제2 정류부(140), 제3 정류부(150), 제2 PWM컨트롤러(160), 제2 트랜지스터(Q2), 제2 변압부(170), 및 제4 정류부(180)를 포함한다.
제1 정류부(110)는 교류전원(AC)로부터 입력되는 교류전압을 브릿지 다이오드(DM1)와 캐패시터(C1)를 사용하여 정류한다.
제1 정류부(110)에서 정류된 전압은 제1 변압부(130) 및 제2 변압부(170)의 1차측 코일에 인가된다. 제1 변압부(130)는 1차측 코일과 2차측 코일의 상호작용에 의해, 1차측 코일에 인가된 전압을 2차측 코일에 유기한다. 이때, 제1 PWM컨트롤러(120)는 저전압을 출력하기 위한 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하고, 제1 트랜지스터(Q1)의 펄스폭 변조신호를 이용한 온/오프 스위칭에 의해 제1 변압부(130)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제1 변압부(130)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다.
제1 트랜지스터(Q1)는 제1 PWM컨트롤러(120)로부터 출력된 펄스 폭 변조신호에 의해 온/오프 스위칭된다.
제2 정류부(140)는 다이오드(D1) 및 캐패시터(C2)를 이용하여 제1 변압부(130)의 2차측 코일에 유기된 전압을 정류 및 평활하여 제1 출력(Output1)단으로 출력한다. 제1 출력단으로 출력되는 전압은 저전압이다.
제3 정류부(150)는 다이오드(D2) 및 캐패시터(C3)를 이용하여 제1 변압부(130)의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 Vcc를 생성한다. 그리고, 제3 정류부(150)는 생성한 Vcc를 제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)에 동작전압으로 공급한다.
제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)는 제3 정류부(150)가 공급한 Vcc로 구동되어 펄스폭 변환신호(PWM)를 생성한다.
제2 변압부(170)는 1차측 코일과 2차측 코일의 상호작용에 의해, 제1 정류부(110)로부터 1차측 코일에 인가된 전압을 2차측 코일에 유기한다. 이때, 제2 PWM컨 트롤러(160)는 고전압을 출력하기 위한 펄스폭 변조신호(PWM)를 출력하고, 제2 트랜지스터(Q2)의 펄스폭 변조신호를 이용한 온/오프 스위칭에 의해 제2 변압부(170)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제2 변압부(170)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다.
제2 트랜지스터(Q2)는 제2 PWM컨트롤러(160)로부터 출력된 펄스 폭 변조신호에 의해 온/오프 스위칭된다.
제4 정류부(180)는 다이오드(D3) 및 캐패시터(C4)를 이용하여 제2 변압부(170)의 2차측 코일에 유기된 전압을 정류 및 평활하여 제2 출력(Output2)단으로 출력한다. 제2 출력단으로 출력되는 전압은 고전압이다.
제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)의 동작전압을 생성하는 제3 정류부(150)는 정상모드 시에는 정상동작을 위한 Vcc를 생성하고, 절전모드 시에는 절전모드 진입을 위한 Vcc를 생성한다. 여기서, 제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)는 서로 다른 구동전압을 필요로 한다. 제1 PWM컨트롤러(120)는 저전압을 출력하기 위한 펄스폭 변조신호를 출력하므로 낮은 구동전압을 필요로 하며, 제2 PWM컨트롤러(160)는 고전압을 출력하기 위한 펄스폭 변조신호를 출력하므로 높은 구동전압을 필요로 한다. 따라서, 정상모드 시에는 제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)가 모두 구동되지만, 절전모드 시에는 높은 구동전압을 필요로하는 제2 PWM컨트롤러(160)를 오프시켜 제1 PWM컨트롤러(120)만이 구동된다.
일 예로, 제1 PWM컨트롤러(120)는 12V의 구동전압을 필요로 하고, 제2 PWM컨트롤러(160)는 15V의 구동전압을 필요로 한다고 가정한다. 정상모드 시에는, 제3 정류부(150)는 제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)의 정상동작을 위해 최소 15V의 Vcc를 생성한다. 이로 인해, 제1 및 제2 PWM컨트롤러(120, 160)는 정상동작한다.
절전모드 시에는, 제1 및 제2 출력단(Output1, Output2)의 출력부하가 최소가 된다. 이로 인해, 제1 출력단(Output1)에 연결된 제1 변압부(140)의 보조권선을 통해 흐르는 전류가 작아지기 때문에, 제3 정류부(150)는 정상모드 시의 15V보다 낮은 최대 12V의 Vcc를 생성한다. 12V 생성에 의해, 구동전압이 15V인 제2 PWM컨트롤러(120, 160)는 오프되고, 절전모드로 진입된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절전모드 구현을 위한 SMPS의 회로도이다.
도 2를 참조하면, SMPS는 제1 정류부(210), 제1 PWM컨트롤러(220), 제1 트랜지스터(Q1), 제1 변압부(230), 전압 저하부(255), 제2 정류부(240), 제3 정류부(250), 제2 PWM컨트롤러(260), 제2 트랜지스터(Q2), 제2 변압부(270), 및 제4 정류부(280)를 포함한다.
제1 정류부(210), 제1 PWM컨트롤러(220), 제1 트랜지스터(Q1), 제1 변압부(230), 제2 정류부(240), 제3 정류부(250), 제2 PWM컨트롤러(260), 제2 트랜지스터(Q2), 제2 변압부(270), 및 제4 정류부(280)는 도 1의 SMPS에서 설명한 바와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
전압 저하부(255)는 제3 정류부(250)와 제2 컨트롤러(260) 사이에 구비되며, 전압차를 발생시킨다. 구체적으로, 전압 저하부(255)는 제1 PWM컨트롤러(220)에 공급되는 동작전압과 제2 PWM컨트롤러(260)에 공급되는 동작전압의 전압차를 발생시 키기 위해, 제3 정류부(250)가 제2 PWM컨트롤러(260)에 공급하는 동작전압을 저하시킨다.
절전모드 시에는, 도 1의 제3 정류부(150)와 마찬가지로 제3 정류부(250)는 정상모드 시보다 낮은 Vcc를 생성한다. 전압 저하부(255)는 제3 정류부(250)가 제2 PWM컨트롤러(260)에 공급하는 낮은 Vcc를 더 저하시킨다. 이로 인해, 전압 저하부(255)에 의해 저하된 동작전압을 공급받은 제2 PWM컨트롤러(260)는 오프되고, 절전모드로 진입된다.
일 예로, 전압 저하부(255)는 가변저항이나 레귤레이터(regulator) 등과 같이 제3 정류부(250)가 생성한 동작전압을 저하시키는 부가회로로 구현될 수 있다.
이상에서는, 두 개의 전압을 출력하는 SMPS를 도시하고, 한 개 출력의 절전모드 구현방법을 설명하였으나, 이는 일 예에 불과한 것으로 복수의 출력을 내는 SMPS에서도 본 절전모드 구현방법이 구현 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 별도의 제어기를 구비하지 않고도 전압차를 이용함으로써, 절전모드 구현이 용이해진다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (11)

  1. 제1 및 제2 전압을 출력하는 전원공급장치에 있어서,
    각기 다른 구동전압으로 구동하며, 상기 제1 및 제2 전압이 각각 출력되도록 제어하는 제1 및 제2 PWM컨트롤러;
    상기 제1 PWM컨트롤러의 제어에 의해, 상기 제1 전압을 출력하는 제1 변압부; 및
    상기 제1 변압부의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하고, 상기 제1 및 제2 PWM컨트롤러 각각의 구동전압에 기초하여 절전모드 전압을 생성하고, 생성한 상기 절전모드 전압을 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정류부가 생성하는 상기 절전모드 전압은,
    상기 제1 PWM컨트롤러의 구동전압 이상이고, 상기 제2 PWM컨트롤러의 구동전압 미만인 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 PWM컨트롤러는 상기 절전모드 전압에 의해 오프되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 정류부는,
    절전모드시 상기 제1 변압부의 제2차 측 코일에 연결된 출력단의 부하가 최소가 되어, 상기 변압부의 줄어든 전류를 이용하여 상기 절전모드 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정류부가 생성한 상기 절전모드 전압을 저하시켜 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 전압 저하부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전압 저하부는,
    일단은 상기 정류부에 연결되고 타단은 상기 제2 PWM컨트롤러에 연결되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 전압 저하부는,
    가변저항 및 레귤레이터 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  8. 제1 및 제2 전압을 각각 출력하는 제1 및 제2 변압부, 각기 다른 구동전압으로 구동하며, 상기 제1 및 상기 제2 변압부의 출력을 각각 제어하는 제1 및 제2 PWM컨트롤러를 구비하는 전원공급장치의 절전모드 구현방법에 있어서,
    상기 제1 변압부의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하는 단계;
    상기 정류 및 평활된 전류를 이용하여 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러 각각의 구동전압에 기초한 절전모드 전압을 생성하는 단계; 및
    상기 생성한 절전모드 전압을 상기 제1 및 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 절전모드 구현방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 절전모드 전압은,
    상기 제1 PWM컨트롤러의 구동전압 이상이고, 상기 제2 PWM컨트롤러의 구동전압 미만인 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 절전모드 구현방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    가변저항 및 레귤레이터 중 어느 하나에 의해 상기 절전모드 전압을 저하시켜 상기 제2 PWM컨트롤러에 공급하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 절전모드 구현방법.
  11. 복수 개의 전압이 출력되도록 제어하는 복수 개의 PWM컨트롤러를 구동시키기 위해 공급하는 구동전압의 차를 이용하여 절전모드를 구현하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 절전모드 구현방법.
KR1020050102073A 2005-10-28 2005-10-28 스위칭모드 전원공급장치 및 절전모드 구현방법 KR100692567B1 (ko)

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