KR100855008B1 - 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기 - Google Patents

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Abstract

여러 단계의 대기 모드 상태에 따라 제어 신호 생성을 위해 비교기에 인가되는 비교전압이 가변될 수 있도록 함으로써 결과적으로는 PWM 스위칭 제어 신호에서의 스킵 구간이 대기 모드 상태에 따라 가변할 수 있는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기가 제공된다. 디코더는 적어도 하나의 모드 제어 신호를 디코딩하여 내부 제어 신호를 발생한다. 비교 전압 발생기는 상기 디코더로부터의 상기 내부 제어 신호에 따라 출력하는 비교 전압을 가변한다. 비교기는 입력 피드백 신호와 상기 비교 전압 발생기로부터의 상기 비교 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호의 크기에 따라 상이한 폭을 갖는 스킵 구간 제어 신호를 발생한다.
스킵 모드 제어

Description

다중 스킵 모드 제어 신호 발생기{Multi skip mode control signal generator}
도 1은 종래의 대기 모드가 포함된 PWM 제어 IC 블록 다이어그램
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기의 일예를 나타낸 상세 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명이 적용된 PWM 제어 IC의 실시 예를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11: 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기 12: 비교기
13: 비교 전압 발생기 14: 디코더
15: 모드 제어 신호 16: 고정 아크 접점
23: NAND 게이트 24: 인버터
31: 스킵 구간 제어 신호 132: 스위칭 소자 132a: 제1 NMOS FET 132b: 제1 NMOS FET R1: 제1 저항 R2: 제2 저항
R3: 제3 저항
본 발명은 스킵 모드 제어 신호 발생기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 단계의 대기 모드 상태에 따라 스킵 구간을 가변할 수 있는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기에 관한 것이다.
종래의 SMPS에 적용된 스위칭 제어 IC의 대기 모드 상태 동작은 SMPS 부하의 가변에 따라 가변되는 피드백 제어 신호의 변화를 IC 내부에서 감지하여 SMPS가 대기 모드 상태로 동작하게 되면 스위칭 제어 PWM 신호에 부분적으로 건너뜀(스킵) 구간이 생성되도록 함으로써 스위칭 제어 IC 내부의 대기전력을 줄이고 외부의 전원공급을 조절하게 된다. 이와 같은 방법은 기능이 단순한 가전기기의 대기 모드 제어 방법에 적합하였으나 최근 그 기능이 다양하고 대기 모드 상태에서도 여러 기능을 수행하는 기기들이 늘어남에 따라 여러 대기 모드의 각 상태에 따라 전원 공급장치의 대기전력을 관리하면서 부하의 전원공급도 조절할 수 있는 전원공급장치가 요구되어지고 있다.
종래의 SMPS에 적용된 스위칭 제어 IC의 대기 모드 상태에서의 스위칭 제어 방법은 SMPS의 부하의 가변에 따른 피드백 신호의 변화를 IC 내부의 특정 전압과 비교하여 이 결과를 이용하여 대기 모드 상태에서의 스위칭 신호를 제어하게 된다. 일반적으로 대기 모드 상태에서의 스위칭 제어방법은 상기 비교결과를 듀티비가 제어되는 PWM 신호와 로직 블록으로 묶어 PWM신호에 건너뜀 구간이 생성되도록 함으로써 대기 모드 상태에서의 스위칭 제어 신호를 생성시킨다.
종래의 부하의 변화에 따른 건너뜀 제어 신호를 생성시켜주는 블록은 부하의 변화에 따라 가변되는 피드백 신호를 비교기를 이용하여 IC 내부의 특정 전압과 비교하여 그 결과 신호가 듀티비가 제어되는 PWM 신호를 제어하도록 함으로써 그 기능을 하여 왔다. 이와 같은 방법은 종래의 기능이 단순한 가전기기의 대기 모드 상태에 적합한 전원관리 시스템이였으나, 최근 그 기능이 다양하고 대기 모드 상태에서도 여러 기능을 수행하는 기기가 늘어남에 따라 대기 모드 상태에서도 적절한 전원관리가 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 여러 단계의 대기 모드 상태에 따라 제어 신호 생성을 위해 비교기에 인가되는 비교전압이 가변될 수 있도록 함으로써 결과적으로는 PWM 스위칭 제어 신호에서의 스킵 구간이 대기 모드 상태에 따라 가변할 수 있는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다중 스킵 모드 제어 신호 발생 장치는 적어도 하나의 모드 제어 신호를 디코딩하여 내부 제어 신호를 발생하는 디코더; 상기 디코더로부터의 상기 내부 제어 신호에 따라 출력하는 비교 전압을 가변하는 비교 전압 발생기; 및 입력 피드백 신호와 상기 비교 전압 발생기로부터의 상기 비교 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호의 크기에 따라 상이한 폭을 갖는 스킵 구간 제어 신호를 발생하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 디코더는 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호를 반전하는 인버터; 및 상기 인버터의 출력과 입력 신호를 NAND 연산하여 상기 내부 제어 신호를 발생하는 NAND 게이트를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 비교 전압 발생기는 게이트가 상기 디코더의 출력에 연결되는 제1 MOS FET 및 소스가 상기 제1 MOS FET의 소스에 연결되는 제2 MOS FET로 이루어진 스위칭 소자; 상기 제1 MOS FET의 소스와 드레인 사이에 연결되는 제1 저항; 상기 제1 MOS FET의 게이트와 상기 제2 MOS FET의 게이트 사이에 상기 제1 저항과 병렬 연결되는 제2 저항; 및 상기 제2 MOS FET의 소스와 드레인 사이에 연결된 제3 저항을 포함하고, 상기 디코더로 인가되는 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호에 따라 상기 스위칭 소자가 턴-온 상태가 되면, 상기 제1 저항 쪽으로 흐르던 전류가 상기 스위칭 소자 쪽으로 흐르게 되어 상기 비교 전압이 가변된다. 가장 바람직하게는, 상기 디코더로 인가되는 2개의 모드 제어 신호에 의해 스킵 구간 없이 듀티비에 의해서만 제어 또는 일반적인 대기 모드로 제어, 특정 구간 설정에 의한 스킵 구간 제어, 최대 크기 설정에 의한 스킵 구간 제어방식의 4가지 제어방법 중 하나를 선택하여 스킵 구간을 제어한다.
이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 스킵 모 드 제어 신호 발생기를 상세히 설명한다. 대기 모드 상태에서도 여러 기능들을 수행하는 기기들이 늘어남에 따라 대기 모드 상태에서의 동작을 여러 부분으로 구분하고 그에 적합한 전원관리를 하는 시스템이 필요해진다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기(11)를 나타낸 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기(11)는 디코더(14), 비교 전압 발생기(13), 및 비교기(12)를 포함한다.
디코더(14)는 적어도 하나의 모드 제어 신호(15)를 디코딩하여 내부 제어 신호를 발생한다. 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기(11)의 일예를 나타낸 상세 회로도로서, 외부 제어 신호인 모드 제어 신호에 의해 스킵 모드 제어 신호 발생기(11) 내부의 비교전압이 가변될 수 있도록 설계된 회로도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
상기 디코더(14)는 인버터(24) 및 NAND 게이트(23)를 포함한다.
인버터(24)는 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호(15)를 반전한다. NAND 게이트(23)는 상기 인버터(24)의 출력과 입력 신호를 NAND 연산하여 상기 내부 제어 신호를 발생한다.
비교 전압 발생기(13)는 상기 디코더(14)로부터의 상기 내부 제어 신호에 따라 도 4에 도시된 바와 같은 출력하는 비교 전압(33)을 가변한다.
도 3을 참조하면, 상기 비교 전압 발생기(13)는
게이트가 상기 디코더의 출력에 연결되는 제1 MOS FET(132a) 및 소스가 상기 제1 MOS FET의 소스에 연결되는 제2 MOS FET(132b)로 이루어진 스위칭 소자(132); 상기 제1 MOS FET(132a)의 소스와 드레인 사이에 연결되는 제1 저항(R1); 상기 제1 MOS FET(132a)의 게이트와 상기 제2 MOS FET(132b)의 게이트 사이에 상기 제1 저항(R1)과 병렬 연결되는 제2 저항(R2); 및 상기 제2 MOS FET의 소스와 드레인 사이에 연결된 제3 저항(R3)을 포함한다.
상기 제1 MOS FET(132a) 및 상기 제2 MOS FET(132b)는 NMOS FET 또는 PMOS FET에 의해 구성될 수 있다.
상기 디코더(14)로 인가되는 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호(15)에 따라 상기 스위칭 소자(132)가 턴-온 상태가 되면, 상기 제1 저항(R1) 쪽으로 흐르던 전류가 상기 스위칭 소자(132) 쪽으로 흐르게 되어 상기 비교 전압(33)이 가변된다.
비교기(12)는 도 4에 도시된 입력 피드백 신호 VFB와 상기 비교 전압 발생기(13)로부터의 상기 비교 전압(33)을 비교하여 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호(15)의 크기에 따라 상이한 폭을 갖는 스킵 구간 제어 신호(31)를 발생한다.
상기 디코더(14)로 인가되는 2개의 모드 제어 신호(15)에 의해 스킵 구간 없이 듀티비에 의해서만 제어 또는 일반적인 대기 모드로 제어, 특정 구간 설정에 의한 스킵 구간 제어, 최대 크기 설정에 의한 스킵 구간 제어방식의 4가지 제어방법 중 하나를 선택하여 스킵 구간을 제어한다.
도 4의 시뮬레이션 결과를 보면 외부 제어 신호(15)에 의해 내부 비교전 압(33)이 바뀌고 그 결과에 의해 스킵 구간이 변하는 것을 확인할 수 있다. 스킵 구간을 좀 더 크게 제어하기 위해서는 피드백 전압(VFB)을 생성시키기 위해 스위칭 제어 IC 외부에 연결한 캐패시터의 용량을 크게 하여 피드백 전압의 변화를 둔화시키면 건너뜀 구간을 좀더 넓게 제어할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명이 적용된 PWM 제어 IC의 실시 예를 나타낸 회로도로서, 본 발명의 다중 스킵 모드 제어 신호 발생기(11)를 이용한 스위칭 제어 IC의 전체 블록도를 나타낸다. 도 5의 스킵모드 제어 신호 발생기는 2개의 외부 제어 신호에 총 4부분으로 구분되어 내부의 비교전압(33)을 변경할 수 있도록 설계하고, 여기에 외부의 제어 신호에 의해 주파수를 가변할 수 있는 오실레이터를 적용하여 좀 더 정밀하게 대기 모드 상태의 전원공급장치의 전원관리를 수행할 수 있는 시스템을 구현할 수 있다. 이 방법을 이용하여 아래의 표 1과 같은 방식의 구현이 가능해 진다.
모드 제어 신호 스킵 구간 동작
S1 S0
0 0 없음 스킵 구간없이 듀티비에 의해서만 제어
0 1 일반대기 모드(최소값) 일반 대기 모드 동작으로 제어
1 0 중간값 구간설정 최대/2 정도의 구간 설정에 의한 제어
1 1 최대 구간 설정 최대 구간 설정에 의한 제어 (초절전)
본 발명은 본 발명의 다중 스킵모드 제어 신호 발생블록을 SMPS용 스위칭 제어 IC 내부의 대기 모드 관리 블록에 적용하였을 경우 내부 주요 블록과 연동하여 여러 대기 모드 상태에 적합한 스위칭 제어 신호를 생성할 수 있고, 스킵 구간을 통하여 파워 MOSFET 등의 스위칭 손실을 줄일 수 있다. 본 발명이 적용된 스위칭 제어 IC의 경우 외부 시스템에서 IC 내부의 대기 모드 제어 블록을 제어할 수 있어 외부 시스템과의 연동 제어가 가능하며, 특히 디지털 시스템과의 연동 제어가 용이하다. 본 발명의 다중 스킵 모드 제어 신호 발생 블록은 전원공급장치의 대기 모드 상태가 일반 대기 모드와 초절전 대기 모드가 양립하는 스위칭 제어 IC 설계에 적합하다.

Claims (4)

  1. 적어도 하나의 모드 제어 신호를 디코딩하여 내부 제어 신호를 발생하는 디코더;
    상기 디코더로부터의 상기 내부 제어 신호에 따라 출력하는 비교 전압을 가변하는 비교 전압 발생기; 및
    입력 피드백 신호와 상기 비교 전압 발생기로부터의 상기 비교 전압을 비교하여 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호의 크기에 따라 상이한 폭을 갖는 스킵 구간 제어 신호를 발생하는 비교기를 포함하는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 디코더는 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호를 반전하는 인버터; 및
    상기 인버터의 출력과 입력 신호를 NAND 연산하여 상기 내부 제어 신호를 발생하는 NAND 게이트를 포함하는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 비교 전압 발생기는
    게이트가 상기 디코더의 출력에 연결되는 제1 MOS FET 및 소스가 상기 제1 MOS FET의 소스에 연결되는 제2 MOS FET로 이루어진 스위칭 소자;
    상기 제1 MOS FET의 소스와 드레인 사이에 연결되는 제1 저항;
    상기 제1 MOS FET의 게이트와 상기 제2 MOS FET의 게이트 사이에 상기 제1 저항과 병렬 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제2 MOS FET의 소스와 드레인 사이에 연결된 제3 저항을 포함하고,
    상기 디코더로 인가되는 상기 적어도 하나의 모드 제어 신호에 따라 상기 스위칭 소자가 턴-온 상태가 되면, 상기 제1 저항 쪽으로 흐르던 전류가 상기 스위칭 소자 쪽으로 흐르게 되어 상기 비교 전압이 가변되는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 디코더로 인가되는 2개의 모드 제어 신호에 의해 스킵 구간 없이 듀티비에 의해서만 제어 또는 일반적인 대기 모드로 제어, 특정 구간 설정에 의한 스킵 구간 제어, 최대 크기 설정에 의한 스킵 구간 제어방식의 4가지 제어방법 중 하나를 선택하여 스킵 구간을 제어하는 다중 스킵 모드 제어 신호 발생 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0144487B1 (ko) * 1995-03-29 1998-08-17 김주용 가변형 지연회로
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KR20050006893A (ko) * 2003-07-10 2005-01-17 삼성전자주식회사 전원 전압에 반비례하게 출력 신호의 주파수를 가변시키는오실레이터

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