KR100884404B1 - 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

전원공급장치가 개시된다. 스위칭 제어부는 직류전원의 펄스를 설정된 주파수를 토대로 생성하여 출력하며, 트랜스포머는 스위칭 제어부로부터 입력되는 직류전원의 펄스를 설정된 권선비로 승압하여 출력전압을 생성하며, 출력전압 분배부는 트랜지스터, 트랜지스터의 출력단에 연결되는 적어도 하나의 저항 및 적어도 하나의 저항에 직렬연결되는 다수의 전압분배저항을 이용하여, 대기모드의 온/오프에 따라 상기 출력전압을 상이하게 분배하며, 피드백 제어부는 분배된 출력전압에 대한 피드백전류를 산출하여 스위칭 제어부로 출력하며, 스위칭 제어부는 피드백전류를 토대로 펄스의 온오프 타이밍을 제어한다.
전원공급, 트랜지스터, 저항, 전압분배, 대기모드

Description

전원공급장치{Power supplying apparatus}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원공급장치를 도시한 블록도, 그리고,
도 2는 도 1에 도시된 일부 블록들을 보다 구체적으로 도시화한 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 정류부 120 : 스위칭 제어부
130 : 트랜스포머 140 : 다이오드
150 : 출력전압 분배부 151 : 전압 조절부
152 : 전압 센싱부 160 : 피드백 제어부
161 : 에러 앰프 162 : 포토 커플러
본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기기가 대기모드로 전환하는 경우 대기모드를 유지하는데 필요한 출력전압을 일정하게 유지하면서 전력소모를 최소화하기 위한 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상표시장치 등을 비롯한 전자기기는 전자기기의 동작모드 별로 일정한 출력전압을 공급하도록 설계된 전원공급장치에 의해 구동된다. 전자기기가 정상모드 중 하나인 시청모드로 동작하는 경우, 전원공급장치는 시청모드에 적합한 출력전압을 일정하게 출력하며, 전원이 오프(off)되어 대기모드로 전환하면, 대기모드에 적합한 출력전압을 일정하게 출력하도록 설계된다.
이 때, 종래의 전원공급장치는 대기모드에서의 출력전압이 정상모드에서의 출력전압보다 낮아지도록 하기 위하여 제너 다이오드, 다수의 저항 및 다수의 트랜지스터와 같은 소자로 형성된 출력전압 변환회로를 구비한다.
그러나, 종래의 전원공급장치는 온도와 같은 주변환경의 변화에 따라 소자의 특성이 쉽게 변하는 제너 다이오드를 이용하므로 대기상태일 때의 출력전압을 일정하게 유지하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 종래의 전원공급장치는 대기모드에서의 출력전압을 일정하게 유지하기 위하여 다수의 소자를 이용함으로써 설계자가 원하는 사양으로 설계하기가 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 대기모드인 경우의 출력전압을 일정하게 유지함으로써 소비전력을 최소화할 수 있는 전원공급장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전원공급장치는, 직류전원의 펄스를 설정된 주파수를 토대로 생성하여 출력하는 스위칭 제어부; 상기 스위칭 제어부로부터 입력되는 상기 직류전원의 펄스를 설정된 권선비로 승압하여 출력전압을 생성하는 트랜스포머; 트랜지스터, 상기 트랜지스터의 출력단에 연결되는 적어도 하나의 저항 및 상기 적어도 하나의 저항에 직렬연결되는 다수의 전압분배저항을 이용하여, 대기모드의 온/오프에 따라 상기 출력전압을 상이하게 분배하는 출력전압 분배부; 및 상기 분배된 출력전압에 대한 피드백전류를 산출하여 상기 스위칭 제어부로 출력하는 피드백 제어부;를 포함하며, 상기 스위칭 제어부는 상기 피드백전류를 토대로 상기 펄스의 온오프 타이밍을 제어한다.
상기 출력전압 분배부는, 상기 대기모드의 온/오프에 따라 상기 트랜지스터의 온 또는 오프를 제어하는 전압 조절부; 및 상기 다수의 전압분배저항 및 상기 적어도 하나의 저항을 이용한 전압분배작업을 수행하는 전압 센싱부;를 포함한다.
상기 피드백 제어부는, 상기 분배된 출력전압과 기설정된 기준전압을 비교하여 비교결과에 따라 상기 피드백전류의 양을 제어하는 에러 앰프; 및 상기 에러 앰프에 의해 제어되는 상기 피드백전류를 상기 스위칭 제어부로 피드백하는 포토 커플러;를 포함한다.
상기 전압 조절부는 상기 대기모드가 온되면 상기 트랜지스터를 오프시켜 상기 출력전압의 크기를 증가시키고, 상기 대기모드가 오프되면 상기 트랜지스터를 온시켜 상기 출력전압의 크기를 감소시킨다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원공급장치를 도시한 블록도, 도 2는 도 1에 도시된 일부 블록들을 보다 구체적으로 도시화한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전원공급장치(100)는 디스플레이 장치, 휴대용 단말기 등 전자기기에 전원을 공급하는 장치로서, 정류부(110), 스위칭 제어부(120), 트랜스포머(130), 다이오드(140), 출력전압 분배부(150), 피드백 제어부(160) 및 마이컴(170)을 포함한다.
정류부(110)는 입력되는 교류전원을 직류전원으로 정류한다.
스위칭 제어부(120)는 정류부(110)로부터 입력되는 직류전원의 펄스를 설정된 주파수를 토대로 생성하여 출력한다. 즉, 스위칭 제어부(120)는 직류전원의 온타이밍 또는 오프타이밍과 같은 스위칭 동작을 조절하기 위한 펄스를 설정된 주파수를 토대로 생성한다. 스위칭 소자(미도시)는 스위칭 제어부(120)에 의해 생성된 펄스의 온타이밍 또는 오프타이밍대로 스위칭동작을 수행하여 직류전원을 트랜스포머(130)로 출력한다. 직류전원의 펄스는 AC파형을 갖는다.
트랜스포머(130)는 스위칭 제어부(120)로부터 입력되는 직류전원의 펄스를 설정된 권선비로 승압하여 출력전압을 생성한다. 즉, 트랜스포머(130)는 1차측 코일에 인가되는 직류전원을 2차측 코일의 권선비로 승압하여 출력전압을 생성한다.
다이오드(140)는 트랜스포머(130)로부터 입력되는 출력전압에 포함된 노이즈를 정류하여 최종 출력전압(VOUT)을 출력한다.
출력전압 분배부(150)는 다이오드(140)로부터 출력되는 출력전압(VOUT)을 전 원공급장치(100)가 사용되는 전자기기의 대기모드에 따라, 바람직하게는 대기모드의 온 또는 오프에 따라 적응적으로 분배하여 출력한다. 이를 위하여 출력전압 분배부(150)는 전압 조절부(151) 및 전압 센싱부(152)를 포함한다.
여기서, 대기모드는 전자기기가 주요기능을 수행하지 않고 스탠바이상태에 있는 모드이다. 따라서, 전자기기가 주요기능을 수행하는 동작모드로 전환되면 대기모드는 오프되며, 동작모드가 오프되면 대기모드는 온된다. 이러한 대기모드의 온오프 제어신호는 마이컴(170)으로부터 입력된다.
전압 조절부(151)는 제1트랜지스터(Q1) 및 제1트랜지스터(Q1)의 출력단에 연결되는 적어도 하나의 저항(RO)을 포함하며, 대기모드의 온 또는 오프에 따라 제1트랜지스터(Q1)의 온 또는 오프를 제어한다. 또한, 전압 조절부(151)는 제1트랜지스터(Q1)의 온/오프에 따라 트랜스포머(130)로부터 입력되는 출력전압(VOUT) 중 피드백 제어부(160)로 출력분배되는 전압이 조절되도록 한다.
보다 자세히는, 전자기기의 동작모드가 온되고 대기모드가 오프되면, 마이컴(170)은 온신호, 즉, 하이(high)신호를 제1트랜지스터(Q1)에게 출력한다. 따라서, 제1트랜지스터(Q1)는 도통되어 출력전압(VOUT)이 전압 센싱부(152)의 전압분배저항(R1, R2)에 의해서만 분배되도록 한다.
또한, 전자기기의 동작모드가 오프되고 대기모드가 온되면, 마이컴은 오프신호, 즉, 로우(low)신호를 제1트랜지스터(Q1)에게 출력한다. 따라서, 제1트랜지스 터(Q1)의 베이스(base) 단자에 로우신호가 입력되면 제1트랜지스터(Q1)가 오프되어 출력전압(VOUT)이 전압분배저항(R1, R2) 및 저항(R0)에 의해 분배되도록 한다. 이 때, 대기모드가 온되는 경우 분배되는 출력전압은 대기모드가 오프되는 경우 분배되는 출력전압보다 커진다.
전압 센싱부(152)는 적어도 하나의 저항(RO)에 직렬연결되는 다수의 전압분배저항(R1, R2)을 포함하며, 다수의 전압분배저항(R1, R2) 및 전압 조절부(151)를 이용하여 노드 N에 인가되는 전압, 즉, 트랜스포머(130)로부터 입력되는 출력전압(VOUT) 중 피드백부로 출력되는 분배전압(V)을 센싱한다.
자세히 설명하면, 전압 조절부(151)의 제1트랜지스터(Q1)가 오프되면 출력전압(VOUT)은 전압분배저항(R1, R2) 및 적어도 하나의 저항(RO)에 의해 분배되므로, 전압 센싱부(152)는 노드 N에서
Figure 112007016947817-pat00001
만큼의 분배전압(V)을 센싱한다. 반면, 전압 조절부(151)의 제1트랜지스터(Q1)가 온되면 출력전압(VOUT)은 전압분배저항(R1, R2)에 의해서만 분배되므로, 전압 센싱부(152)는 노드 N에서
Figure 112007016947817-pat00002
만큼의 분배전압(V)을 센싱한다.
피드백 제어부(160)는 출력전압 분배부(150)로부터 출력되는 분배전압(V)에 대한 피드백전류를 산출하여 스위칭 제어부(120)로 출력한다. 이를 위하여 피드백 제어부(160)는 에러 앰프(Error Amp)(161) 및 포토 커플러(Photo Coupler)(162)를 포함한다.
에러 앰프(161)는 출력전압 분배부(150)로부터 분배된 출력전압(V), 즉, 분배전압(V)과 기설정된 기준전압(VR)을 비교하여 피드백 전류의 양을 제어한다. 이를 위하여 에러 앰프(161)는 비교기(161a) 및 제2트랜지스터(Q2)를 포함한다.
비교기(161a)는 입력되는 분배전압(V)과 기준전압(VR)을 비교하여 분배전압(V)이 크면, 제2트랜지스터(Q2)를 흐르는 전류의 양이 증가되도록 하며, 결과적으로 포토 커플러(162)의 발광 다이오드(D1)로 피드백되는 피드백전류의 양이 증가되도록 한다.
포토 커플러(162)는 에러 앰프(161)에 의해 제어되는 양만큼의 피드백전류를 스위칭 제어부(120)로 피드백한다. 이를 위하여 포토 커플러(162)는 발광 다이오드(D1) 및 제3트랜지스터(Q3)를 포함한다. 발광 다이오드(D1)가 입력되는 피드백전류에 의해 빛을 방출하면, 제3트랜지스터(Q3)는 방출된 빛에 의해 피드백전류를 피드백 제어부(160)로 출력한다. 피드백 제어부(160)는 입력되는 피드백전류를 스위칭 제어부(120)로 출력한다. 이 때, 전원공급장치(100)가 구비된 전자기기에 공급되는 전원이 완전히 차단되지 않는 한, 피드백 제어부(160)의 포토 커플러(162)의 발광 다이오드(D1)도 턴오프되지 않으므로 피드백 전류는 존재하게 되며, 대기모드시에도 일정한 출력전압이 유지된다.
스위칭 제어부(120)는 입력되는 피드백전류의 양을 기초로 펄스의 온타이밍 및 오프타이밍을 제어한다. 자세히 설명하면, 스위칭 제어부(120)는 피드백전류의 양이 현재의 상태모드를 유지하는데 필요한 기준전류보다 크면, 직류전원의 펄스가 온되는 타이밍을 감소시켜 출력전압이 일정하게 유지되도록 한다. 또한, 스위칭 제어부(120)는 피드백전류의 양이 기준전류보다 작으면, 직류전원의 펄스가 온되는 타이밍을 증가시켜 출력전압이 일정하게 유지되도록 한다.
이 때, 대기모드가 온되어 마이컴(170)으로부터 로우신호가 제1트랜지스터(Q1)로 입력되면, 비교기(161a)로 입력되는 분배전압(V)은 대기모드가 오프인 경우보다 상승한다. 따라서, 비교기(161a)는 대기모드가 오프인 경우보다 피드백되는 전류의 양이 많아지도록 처리함으로써 피드백 제어부(160)로부터 스위칭 제어부(120)로 입력되는 피드백전류의 양이 많아지도록 한다. 결과적으로, 스위칭 제어부(120)는 많아진 피드백전류의 양에 의해 현재 펄스가 온되는 타이밍을 감소시켜, 대기모드에 대응되어 설계된 출력전압이 일정하게 유지되도록 한다.
상술한 본 발명에 의하면, 전압 조절부(151)는 대기모드가 온되면 제1트랜지스터(Q1)를 오프시켜 출력전압의 크기를 증가시키고, 대기모드가 오프되면 제1트랜지스터(Q1)를 온시켜 출력전압의 크기를 감소시킴으로써 출력전압의 크기를 일정하게 유지하고, 저소비전력이 유지되도록 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원공급장치에 의하면, 전자기기가 대기모드로 전환하면 대기모드에 필요한 출력전압이 일정하게 유지되도록 함으로써 결과적으로 소비전력을 최소화할 수 있다. 특히, 본 발명은 하나의 저항 및 하나의 트랜지스터를 이용하여 대기모드의 온오프에 따라 출력전압을 일정하게 유지함으로써 온도변화와 같은 주변환경의 변화에 민감하게 반응하지 않으면서 출력전압을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 대기모드 뿐만 아니라 전자기기가 동작모드로 동작하는 경우에도 동작모드에 필요한 출력전압을 일정하게 유지하도록 할 수 있다.
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 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (4)

  1. 직류전원의 펄스를 설정된 주파수를 토대로 생성하여 출력하는 스위칭 제어부;
    상기 스위칭 제어부로부터 입력되는 상기 직류전원의 펄스를 설정된 권선비로 승압하여 출력전압을 생성하는 트랜스포머;
    트랜지스터, 상기 트랜지스터의 출력단에 연결되는 적어도 하나의 저항 및 상기 적어도 하나의 저항에 직렬연결되는 다수의 전압분배저항을 이용하여, 대기모드의 온/오프에 따라 상기 출력전압을 상이하게 분배하는 출력전압 분배부; 및
    상기 분배된 출력전압에 대한 피드백전류를 산출하여 상기 스위칭 제어부로 출력하는 피드백 제어부;를 포함하며,
    상기 스위칭 제어부는 상기 피드백전류를 토대로 상기 펄스의 온오프 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 출력전압 분배부는,
    상기 대기모드의 온/오프에 따라 상기 트랜지스터의 온 또는 오프를 제어하는 전압 조절부; 및
    상기 다수의 전압분배저항 및 상기 적어도 하나의 저항을 이용한 전압분배작업을 수행하는 전압 센싱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 피드백 제어부는,
    상기 분배된 출력전압과 기설정된 기준전압을 비교하여 비교결과에 따라 상기 피드백전류의 양을 제어하는 에러 앰프; 및
    상기 에러 앰프에 의해 제어되는 상기 피드백전류를 상기 스위칭 제어부로 피드백하는 포토 커플러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 전압 조절부는 상기 대기모드가 온되면 상기 트랜지스터를 오프시켜 상기 출력전압의 크기를 증가시키고, 상기 대기모드가 오프되면 상기 트랜지스터를 온시켜 상기 출력전압의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
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