KR100950913B1 - 전력변환장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전류 변환기의 소자 내압을 줄이기 위한 전력변환장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전력변환장치는, 하나의 일차측과 다수의 이차측을 갖는 트랜스포머를 포함하며, 부하를 구동시키기 위한 다수의 구동전압을 출력하는 전원공급부; 및 상기 트랜스포머의 다수의 이차측 중 어느 하나의 이차측 및 이웃하는 이차측의 저압단과 연결되고, 상기 연결된 이차측으로부터 출력된 다수의 구동전압 중 어느 하나의 구동전압을 인가받아 승압시키는 정전류 변환부;를 포함하여, 상기 정전류 변환부에서 이와 연결된 이차측의 구동전압만을 승압시킴으로 정전류 변환부 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있게 됨에 따라 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.
DC/DC 컨버터, LED, 역률, 소자 내압, 디밍(Dimming)

Description

전력변환장치{DC/DC Converter}
본 발명은 소자 내압을 줄이기 위한 전력변환장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 정전류 변환부를 전원공급부로부터 출력되는 다수의 구동전압 중 어느 하나의 구동전압과 연결시키고, 상기 다수의 구동전압을 각각 출력시키는 트랜스포머의 이차측을 서로 직렬로 연결함으로써 상기 정전류 변환부 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있는 전력변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력변환장치는 크게 컨버터(Converter)와 인버터(Inverter)로 구분되며, 컨버터는 교류성분의 입력전압을 직류성분으로 변환하는 전력변환장치이고 인버터는 직류성분의 입력전압을 교류성분으로 변환하는 전력변환장치이다.
이러한 전력변환장치는 전동기, 조명기기 및 각종 통신기기 등에 전력을 공급하기 위하여 사용되며 트랜스포머(Transformer)를 통해 공급되는 전압을 일정 크기의 전압으로 제어하여 상기 장치들을 구동시킨다.
특히, LED(Light Emitting Diode)는 통신기기, TV, 모니터 등의 전자제품에 서 여러가지 신호 전달용으로 사용되고 있는데, 신호 전달용으로 사용되는 LED는 인가되는 전압이 문턱전압(Threshold)보다 높을 경우 발광하게 되고, 문턱전압보다 낮을 경우 발광하지 않는 특성을 지니고 있다.
최근, 조명기기로 사용되는 백열전구보다 조명 효율이 높은 백색 LED가 개발됨에 따라 백열등 또는 형광등과 같은 조명기기를 LED로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 조명용 LED는 저휘도의 신호 전달용 LED와는 달리 LED에 흐르는 전류량이 많고 밝은 빛을 낼 수 있는 고휘도 LED를 사용해야 한다.
이러한, 조명 사양에 필요한 휘도를 얻기 위해서는 많은 수의 LED를 직렬 또는 병렬의 어레이(Array) 형태로 구성해야 한다. 이때, 상기 LED 어레이 구성에서 하나의 열로 구성되는 직렬 어레이 구현시 연결된 LED의 수만큼의 구동전압이 필요하게 됨에 따라 높은 휘도를 얻기 위해서는 높은 구동전압이 필요하게 됨으로써 소자의 내압이 증가하게 된다.
이하, 관련도면을 참조하여 종래 기술에 의한 전력변환장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 전력변환장치의 블럭도이고, 도 2 및 도 3은 종래 기술에 의한 전력변환장치의 변형예를 나타낸 블럭도이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 전력변환장치는 인가되는 입력전압의 고조파(Harmonics) 및 전력 손실을 줄이기 위한 역률 보정부(10), 상기 역률 보정부(10)와 연결된 절연형 변환부(11), 상기 절연형 변환부(11)로부터 출력 되는 구동전압을 일정크기로 제어하여 출력하는 정전류 변환부(12) 및 상기 정전류 변환부(12)를 통해 출력되는 구동전압을 인가받아 동작하는 부하(13)로 이루어진다.
이때, 상기 전력변환장치는 역률 보정부(10)를 통해 역률을 보정 할 수 있지만 비절연형으로 안전규격을 만족하기 위해서는 상기 절연형 변환부(11)가 필요하다. 상기 절연형 변환부(11)는 역률 보정부(10)로부터 출력되는 전압을 상기 부하(13)를 구동시키기 위한 직류형태의 구동전압으로 변환시켜 출력한다. 또한, 상기 정전류 변환부(12)는 상기 부하(13)를 구동시키기 위하여 상기 절연형 변환부(11)를 통해 출력되는 구동전압을 일정한 전류가 흐르도록 제어한다.
그리고, 종래 기술에 의한 전력변환장치의 변형예로써, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 절연형 변환부(11)와 정전류 변환부(12)를 하나의 절연-정전류 변환부(21)로 구성하거나, 상기 역률 보정부(11)와 절연형 변환부(11)를 하나의 전원공급부(30)로 구성할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 전력변환장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 전력변환장치는 상기 절연형 변환부(11)로부터 출력되는 구동전압이 상기 정전류 변환부(12)에 공급되고, 상기 정전류 변환부(12)는 상기 공급된 구동전압을 제어하여 상기 부하(13)에 전달한다. 이때, 상기 부하(13)에 구비되는 LED의 수를 늘리게 되면 이를 구동시키기 위한 구동전압의 크기도 커져야 한다.
이에 따라, 상기 절연형 변환부(11)는 큰 전압을 갖는 구동전압을 출력하게 되고, 이를 인가받은 정전류 변환부(12)는 인가된 구동전압을 승압시켜 출력해야 하기 때문에 정전류 변환부(12)를 이루고 있는 소자들(미도시함)의 내압이 상승하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 정전류 변환부(12)를 이루는 소자들의 내압이 상승하게 되면 소자의 크기가 커지게 되고, 이에 따라 정전류 변환부(12) 및 전력변환장치의 크기가 커지며, 재료비가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 정전류 변환부를 전원공급부로부터 출력되는 다수의 구동전압 중 어느 하나의 구동전압과 연결시키고, 상기 다수의 구동전압을 각각 출력시키는 트랜스포머의 이차측을 서로 직렬로 연결함으로써 상기 정전류 변환부 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있는 전력변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력변환장치는, 하나의 일차측과 다수의 이차측을 갖는 트랜스포머를 포함하며, 부하를 구동시키기 위한 다수의 구동전압을 출력하는 전원공급부; 및 상기 트랜스포머의 다수의 이차측 중 어느 하나의 이차측 및 이웃하는 이차측의 저압단과 연결되고, 상기 연결된 이차측으로부터 출력된 구동전압을 승압시키는 정전류 변환부;를 포함하여, 상기 정전류 변환부에서 이와 연결된 이차측의 구동전압만을 승압시킴으로 정전류 변환부 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있게 됨에 따라 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 전원공급부 및 정전류 변환부를 제어하여 부하를 구동 또는 정지시키기 위한 구동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동 제어부는, 상기 부하의 구동을 정지시킬 경우 상기 전원공급부 및 정전류 변환부를 제어하기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호를 생성하여 상기 전원공급부 및 정전류 변환부에 각각 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전류 변환부는, 상기 구동 제어부로부터 상기 부하의 구동을 정지시키기 위한 제2 구동 제어신호가 전달될 경우, 상기 전원공급부로부터 공급되는 구동전압을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 정전류 변환부는, 상기 구동 제어부로부터 상기 부하를 구동시키기 위한 제2 구동 제어신호가 전달될 경우, 상기 전원공급부로부터 공급되는 구동전압을 승압시켜 출력하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전원공급부는, 플라이백 컨버터, 포워드 컨버터, 하프 브리지 컨버터, 풀브리지 컨버터 또는 푸시풀 컨버터 중 선택된 어느 하나의 컨버터인 것을 특징으로 하며, 상기 정전류 변환부는 부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅 부스트 컨버터, 세픽 컨버터 또는 쿡 컨버터 중 선택된 어느 하나의 컨버터인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 부스트 컨버터로 이루어진 정전류 변환부는, 일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 인덕터; 드레인이 상기 인덕터의 타단과 연결되고 소스가 접지된 스위칭수단; 애노드가 상기 스위칭수단의 드레인과 연결된 정류 다이오드; 일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 이웃하는 이차측 저압단과 상기 정류 다이오드의 캐소드와의 접점과 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및 상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 벅 컨버터로 이루어진 정전류 변환부는, 소스가 상기 트랜스포머 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 스위칭수단; 애노드가 접지되고 캐소드가 상기 스위칭수단의 드레인과 연결된 정류 다이오드; 일단이 상기 스위칭수단의 드레인과 정류 다이오드의 캐소드와의 접점과 연결된 인덕터; 일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 이웃하는 이차측의 저압단과 인덕터의 타단과의 접점과 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및 상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 벅 부스트 컨버터로 이루어진 정전류 변환부는, 소스가 상기 트랜스포머 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 스위칭수단; 일단이 상기 스위칭수단의 드레인과 연결되고, 타단이 접지된 인덕터; 캐소드가 상기 인덕터의 일단과 연결된 정류 다이오드; 일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 이웃하는 이차측 저압단과 상기 정류다이오드의 애노드와의 접점과 연결되고, 타단이 접지된 평활 커패시터; 및 상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 상기 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 세픽 컨버터로 구성된 정전류 변환부는, 일단이 상기 트랜스포머의 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 제1 인덕터; 소스가 상기 제1 인덕터의 타단과 연결되고 드레인이 접지된 스위칭수단; 일단이 상기 제1 인덕터와 타단과 스위칭수단의 소스와의 접점과 연결된 커패시터; 일단이 상기 커패시터의 타단과 연결되고 타단이 접지된 제2 인덕터; 애노드가 상기 제2 인덕터의 일단과 커패시터의 타단과의 접점과 연결된 정류 다이오드; 일단이 상기 정류 다이오드의 캐소드와 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및 상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 상기 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마지막으로, 상기 쿡 컨버터로 이루어진 정전류 변환부는, 일단이 상기 트랜스포머의 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 제1 인덕터; 소스가 상기 제1 인덕터의 타단과 연결되고 드레인이 접지된 스위칭수단; 일단이 상기 제1 인덕터와 타단과 스위칭수단의 소스와의 접점과 연결된 커패시터; 애노드가 상기 커패시터의 타단과 연결되고 캐소드가 접지된 정류 다이오드; 일단이 상기 제2 인덕터의 일단과 정류 다이오드의 애노드와의 접점과 연결된 제2 인덕터; 일단이 상기 제2 인덕터의 타단과 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및 상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 상기 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 소자의 내압을 줄이기 위한 전력변환장치는, 정전류 변환부를 전원공급부로부터 출력되는 다수의 구동전압 중 어느 하나의 구동전압과 연결시키고, 상기 다수의 구동전압을 각각 출력시키는 트랜스포머의 이차측을 서로 직렬로 연결함으로써 상기 정전류 변환부 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력변환장치는, 정전류 변환부 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있게 됨에 따라 소자의 크기가 줄어들어 전력변환장치를 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 소자 내압을 줄이기 위한 전력변환장치의 구성과 그 효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
실시예
이하, 관련도면을 참조하여 본 발명에 따른 소자 내압을 줄이기 위한 전력변환장치에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 전력변환장치의 블럭도, 도 5는 본 발명에 따른 전력변환장치의 디밍 모드를 나타낸 타이밍도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전력변환장치의 회로도이며, 도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전력변환장치의 동작 타이밍도이다.
우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 소자 내압을 줄이기 위한 전력변환장치는, 외부로부터 인가되는 교류성분의 입력전압(Vin)을 직류성분의 제1 및 제2 구동전압(Vo1, Vo2)으로 출력하는 전원공급부(110)와, 상기 전원공급부(110)로부터 공급되는 제2 구동전압(Vo2)을 승압시켜 제3 구동전압(Vo3)을 출력하는 정전류 변환부(120)로 이루어진다. 이때, 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)와 연결된 부하(130)는 상기 전원공급부(110)로부터 공급되는 제1 구동전압(Vo1)과 상기 정전류 변환부(120)로부터 출력되는 제3 구동전압(Vo3)을 인가받아 구동된다.
특히, 본 발명에 따른 전력변환장치는 상기 부하(130)의 구동을 선택적으로 제어하기 위한 구동 제어부(140)를 더 구비하여 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)를 제어함으로써 부하(130)의 구동시간을 제어할 수 있는 이점이 있다.
예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 부하(130)가 LED로 구성되어 디밍(Dimming) 타임을 제어하고자 할 경우, 상기 구동 제어부(140)에서 디밍 온 구간에 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)를 모두 구동시키기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호(S1, S2)를 출력하며, 디밍 오프 구간에 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)의 구동을 제한하기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호(S1, S2)를 출력한다.
이때, 상기 디밍 온 구간에서는 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)를 구동시키기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호(S1, S2)에 의해 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)가 구동되고, 상기 부하(130)는 제1 구동전압(Vo1)과 제2 구동전압(Vo2)이 승압된 제3 구동전압(Vo3)을 인가받음으로써 정상적으로 구동된다.
또한, 상기 디밍 오프 구간에서는 상기 전원공급부(110)만을 구동시키고 정전류 변환부(120)의 구동을 정지시키기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호(S1, S2)에 의해 상기 정전류 변환부(120)가 정지된다. 이에 따라, 상기 부하(130)는 제1 구동전압(Vo1)과, 상기 제2 구동전압(Vo2)이 승압되지 않은 제3 구동전압(Vo3)을 인가받게 된다. 이때, 상기 부하(130)에 인가되는 제1 및 제3 구동전압(Vo1, Vo3)의 합은 상기 부하(130)가 구동되기 위한 문턱전압 이하의 전압을 갖게 됨에 따라 부하(130)가 구동되지 않게 된다.
즉, 상기 정전류 변환부(120)만을 구동 및 정지시킴으로써 부하(130)의 문턱 전압 이상 또는 이하의 전압을 출력할 수 있게 됨에 따라 상기 부하(130)를 제어할 수 있다.
특히, 상기 본 발명에 따른 전력변환장치는, 종래의 전력변환장치와 같이 상기 정전류 변환부(120)에서 전원공급부(110)로부터 출력되는 구동전압을 모두 인가받고 상기 인가된 구동전압을 승압시켜 출력하는 것이 아니라, 상기 전원공급부(110)로부터 출력되는 다수의 구동전압(Vo1, Vo2) 중 어느 하나의 구동전압만을 인가받아 이를 승압시켜 출력하게 됨에 따라 효율이 상승하고 상기 정전류 변환부(120) 내에 구비되는 소자의 내압을 줄일 수 있는 이점이 있다.
이때, 상기 종래와 본 발명에 따른 전력변환장치의 효율을 비교해 보면, 도 3의 종래 전력변환장치의 전원공급부(30) 효율이 n1이고 정전류 변환부(31)의 효율이 n2라고 가정할 경우, 종래 전력변환장치의 전체 효율은 n1·N2 가 된다. 또한, 본 발명에 따른 전력변환장치의 전원공급부(110) 효율이 n1'이고 정전류 변환부(120)의 효율이 n2'라고 가정할 경우, 전원공급부(110)에서 부하(130)로 전달되는 효율은 전체에서 K 퍼센트만큼 전달되고, 정전류 변환부(120)로 전달되는 효율은 1-K 퍼센트만큼 전달됨에 따라 본 발명에 따른 전력변환장치의 효율은 n1'·n2' + K(1-n2')n1' 가 된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전력변환장치는 종래의 전력변환장치보다 효율이 K(1-n2')n1'만큼 상승하게 되는 이점이 있다.
본 발명에 따른 전력변환장치의 회로도인 도 6을 통해 보다 자세히 설명하기 로 하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에 따른 전력공급장치는 상기 전원공급부(110)의 트랜스포머(T)가 두 개의 제1 및 제2 이차측(Ns1, Ns2)을 갖는 것에 대하여 설명하였지만, 이는 상기 트랜스포머(T)가 두 개의 제1 및 제2 이차측(Ns1, Ns2)을 갖는 것에 한정되는 것이 아니라 다수의 이차측을 갖는 트랜스포머(T)에 대해서도 적용 가능하다.
우선, 상기 전원공급부(110)는 정류부(111)와, 하나의 일차측(Np1)과 두 개의 제1 및 제2 이차측(Ns1, Ns2)을 갖는 트랜스포머(T)와, 제1 및 제2 정류 다이오드(D1, D2)와, 제1 및 제2 평활 커패시터(Cp1, Cp2)와, PFC 스위칭수단(Qp) 및 PFC 제어부(112)로 이루어진다.
특히, 상기 전원공급부(110)는 플라이백 컨버터(Flyback conveter) 이외에도 포워드 컨버터(Forward converter), 하프 브리지 컨버터(Half-Bridge Converter), 풀브리지 컨버터(Full-Bridge Converter) 또는 푸시풀 컨버터(Push-Full Converter) 중 선택된 어느 하나의 컨버터로 구성될 수 있다.
이때, 상기 정류부(111)는 다수의 다이오드(미도시함)로 이루어져 상기 입력전압(Vin)을 정류시킨다. 상기 트랜스포머(T)는 상기 정류부(111)를 통해 정류된 입력전압을 제1 및 제2 이차측(Ns1, Ns2)로 유기시키며, 상기 PFC 스위칭수단(Qp)은 PFC 제어부(112)로부터 출력되는 PFC 스위칭 제어신호(Sp)에 의해 제어되어 접지됨으로써 상기 입력전압(Vin)이 트랜스포머(T)의 제1 및 제2 이차측(Ns1, Ns2)으로 공급되는 것을 차단시킨다.
또한, 상기 PFC 제어부(112)는 상기 구동 제어부(140)와 연결되고, 상기 구 동 제어부(140)를 통해 인가되는 제1 구동 제어신호(S1)에 의해 제어되어 상기 부하(130)의 디밍 온 구간에 상기 PFC 스위칭수단(Qp)을 오프시키기 위한 PFC 스위칭 제어신호(Sp)를 출력함으로써 상기 PFC 스위칭수단(Qp)을 오프시킨다. 또한, 상기 PFC 제어부(112)는 상기 부하(130)의 디밍 오프 구간에 상기 PFC 스위칭수단(Qp)을 온 시키기 위한 PFC 스위칭 제어신호(Sp)를 출력함으로써 상기 PFC 스위칭수단(Qp)을 온 시킨다.
상기 트랜스포머(T) 제1 이차측(Ns1)의 고압단과 연결된 제1 정류 다이오드(D1)는 상기 제1 이차측(Ns1)으로 유기된 전압을 정류시키며, 상기 제1 평활 커패시터(Cp1)는 상기 제1 정류 다이오드(D1)에 의해 정류된 전압을 평활시켜 제1 구동전압(Vo1)을 출력한다.
또한, 상기 트랜스포머(T) 제2 이차측(Ns2)의 고압단과 연결된 제2 정류 다이오드(D2)는 상기 제2 이차측(Ns2)으로 유기된 전압을 정류시키며, 상기 제2 평활 커패시터(Cp2)는 상기 제2 정류 다이오드(D2)에 의해 정류된 전압을 평활시켜 제2 구동전압(Vo2)을 출력한다.
이러한 구성으로 이루어진 전원공급부(110)는 상기 트랜스포머(T)의 제1 및 제2 이차측(Ns1, Ns2)을 통해 서로 다른 크기의 전압을 갖는 제1 및 제2 구동전압(Vo1, Vo2)을 출력할 수 있다.
또한, 상기 정전류 변환부(120)는 인덕터(L), 스위칭수단(Qs), 제3 정류 다이오드(D3), 제3 평활 커패시터(Cp3) 및 스위칭 제어부(121)로 구성된다. 상기 정전류 변환부(120)는 상기 트랜스포머(T)의 제1 이차측(Ns1)의 저압단 및 제2 이차 측(Ns2)과 연결되어 상기 제2 이차측(Ns2)으로부터 공급되는 제2 구동전압(Vo2)을 승압시켜 제3 구동전압(Vo3)을 출력한다.
특히, 도 6에서는 상기 정전류 변환부(120)를 부스트 컨버터(Boost Converter)로 구성한 예를 설명하였지만, 이는 부스트 컨버터, 벅 컨버터(Buck Converter), 벅 부스트 컨버터(Buck-Boost Converter), 세픽 컨버터(Sepic Converter) 및 쿡 컨버터(Cuk Converter) 중 선택된 어느 하나의 컨버터로 구성할 수 있다.
이때, 상기 정전류 변환부(120)의 인덕터(L)는 일단이 상기 트랜스포머(T) 제2 이차측(Ns2)의 고압단과 연결되고 타단이 상기 스위칭수단(Qs)의 드레인과 제3 정류 다이오드(D3)의 애노드와의 접점과 연결된다. 그리고, 상기 스위칭수단(Qs)은 드레인이 접지되고 게이트가 상기 스위칭 제어부(121)와 연결되고, 상기 제3 정류 다이오드(D3)는 캐소드가 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)의 일단과 연결되며 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)는 그 타단이 접지된다.
또한, 상기 스위칭 제어부(121)는 상기 부하(130)와 스위칭수단(Qs)의 게이트 및 구동 제어부(140)와 연결되고, 상기 저항(R)을 통해 부하(130)에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단(Qs)을 온/오프 시키기 위한 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 전력변환장치의 타이밍도를 나타낸 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 제어부(121)는 상기 구동 제어부(140)로부터 부하(130)를 구동시키기 위한 제2 제어신호(S2)를 전달 받을 경우 상기 제2 구 동전압(Vo2)을 승압시키기 위한 로우 레벨(Low Level)의 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다. 상기 로우 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)에 의해 상기 스위칭수단(Qs)은 오프되고 상기 정전류 변환부(120)는 인턱터(L) 및 제3 평활 커패시터(Cp3)를 통해 상기 제2 구동전압(Vo2)을 승압시켜 제3 구동전압(Vo3)을 출력함으로써, 상기 전력변환장치는 상기 부하(130)의 문턱전압보다 큰 제1 및 제3 구동전압(Vo1, Vo3)의 합을 공급하여 상기 부하(130)를 구동시킨다.
또한, 상기 스위칭 제어부(121)는 상기 구동 제어부(140)로부터 부하(130)의 구동을 정지시키기 위한 제2 제어신호(S2)를 전달 받을 경우 상기 스위칭수단(Qs)을 온 시키기 위한 하이 레벨(High Level)의 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다. 상기 스위칭수단(Qs)은 상기 하이 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)에 의해 온 되고 정전류 변환부(120)는 상기 인덕터(L)를 통한 제2 구동전압(Vo2)의 공급이 차단되어 제3 평활 커패시터(Cp3)에 충전된 에너지 만큼의 제3 구동전압(Vo3)을 출력하게 된다. 이에 따라, 상기 전력변환장치는 상기 부하(130)의 문턱전압보다 낮은 제1 및 제3 구동전압(Vo1, Vo3)의 합을 공급하여 상기 부하(130)의 구동을 정지시킨다.
예를 들어 설명하면, 상기 부하(130)는 서로 직렬연결된 54개의 LED로 구성되며, 상기 각각의 LED 문턱전압은 2.5V이고 구동전압은 3.5V, 0.35A로 상기 구동전압의 조건이 만족 될 경우 동작하는 것으로 가정하자. 즉, 상기 부하(130)를 구동(발광)시키기 위해서는 189V(3.5 * 54)의 LED 구동전압이 필요하고, 135V(2.5 * 54) 이하의 LED 구동전압에서는 상기 부하(130)의 구동이 정지(소등)된다.
이때, 상기 전원공급부(110)는 80V의 제1 구동전압(Vo1)과 50V의 제2 구동전 압(Vo2)을 출력한다면, 상기 정전류 변환부(120)에서는 50V의 제2 구동전압(Vo2)을 인가받아 상기 부하(130)에 흐르는 전류가 0.35V가 되도록 제어한다.
상기 전력변환장치에서 디밍 모드를 동작시킬 경우 상기 구동 제어부(140)에서는 상기 전원공급부(110) 및 정전류 변환부(120)를 구동시키기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호(S1, S2)를 출력시키고, 상기 전원공급부(110)는 이에 의해 구동되어 80V의 제1 구동전압(Vo1)과 50V의 제2 구동전압(Vo2)을 출력한다.
상기 정전류 변환부(120)도 상기 제2 제어신호(S2)에 의해 'A' 구간과 같은 로우 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)를 출력하여 상기 스위칭수단(Qs)을 오프 시킴에 따라 상기 제2 구동전압(Vo2)을 승압시켜 109V의 제3 구동전압(Vo3)을 출력한다. 이에 따라, 상기 부하(130)는 'C' 구간과 같이 80V 및 109V를 갖는 제1 및 제3 구동전압(Vo1, Vo3)의 합인 189V의 LED 구동전압(Vo)을 인가받게 됨에 따라 54개의 LED를 점등할 수 있다.
만약, 상기 전력변환장치에서 디밍 모드를 동작시키지 않을 경우 상기 구동 제어부(140)에서는 상기 전원공급부(110)을 구동시키고 정전류 변환부(120)를 구동시키지 않기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호(S1, S2)를 출력시키며, 상기 전원공급부(110)는 이에 의해 구동되어 80V의 제1 구동전압(Vo1)과 50V의 제2 구동전압(Vo2)을 출력한다.
상기 정전류 변환부(120)는 상기 제2 제어신호(S2)에 의해 'B' 구간과 같은 하이 레벨의 스위칭 제어신호(Sq)를 출력하여 상기 스위칭수단(Qs)을 온 시킴에 따라 상기 제2 구동전압(Vo2)을 공급받지 못하게 된다. 이에 따라, 상기 정전류 변환 부(120)는 상기 평활 커패시터(Cp3)에 충전되어 50V에 근접한 전압인 제3 구동전압(Vo3)을 출력하게 되며, 상기 부하(130)는 'D' 구간과 같이 130V의 LED 구동전압을 인가받게 됨으로써 동작이 정지되어 LED가 소등된다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전력변환장치는, 상기 정전류 변환부(120)만을 제어하여 상기 부하(130)의 구동을 제어할 수 있게 됨으로써, 종래보다 작은 크기의 전압을 제어하게 되어 정전류 변환부(120) 내에 구비된 소자들의 내압을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이는 하기 [표 1]을 통해서도 확인할 수 있다.
Figure 112007086173781-pat00001
상기 [표 1]의 데이터는 0.35A, 3.5V의 구동전압에서 점등되고 2.5V에서 소등되는 54개의 LED로 이루어진 부하(130)에 대한 실험 값이다.
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전력변환장치의 정전류 변환부는 종래의 전력변환장치보다 80V가 낮은 전압을 제어하기 때문에 소자의 내압을 줄일 수 있다. 이때, 상기 인덕터의 파워 용량을 비교한 것과 같이 66.15W에서 38.15W로 약 28W가 감소함으로써 인덕터의 내압을 줄일 수 있으며, 전체적으로 3.4%의 효율을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
정전류 변환부(120)의 변형예
이하, 본 발명에 따른 전력변환장치에 구비되는 정전류 변환부(120)의 변형예에 대하여 도 8 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 전력변환장치의 정전류 변환부에 대한 변형예를 나타낸 회로도이다.
먼저, 상기 정전류 변환부(120)를 벅 컨버터(Buk Converter)로 구성한 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 정전류 변환부(120)는 스위칭 제어부(121)와, 스위칭수단(Qs)과, 제3 정류 다이오드(D3)와, 인덕터(L) 및 제3 평활 커패시터(Cp3)로 구성된다.
이때, 스위칭 제어부(121)는 상기 부하(130)에 흐르는 전류를 피드백 받으며, 상기 구동 제어부(140)로부터 전달되는 제2 구동 제어신호(S2)에 의해 상기 스위칭수단(Qs)을 제어하기 위한 스위칭 제어신호(Sq)를 출력함으로써 상기 스위칭수단(Qs)을 온/오프 제어한다.
상기 스위칭수단(Qs)은 소스가 상기 전원공급부(110)의 트랜스포머(T) 제2 이차측(Ns2)의 고압단과 연결되고, 드레인이 상기 제3 정류 다이오드(D3)의 캐소드와 인덕터(L)의 일단과의 접점과 연결되며, 게이트가 상기 스위칭 제어부(121)와 연결되어 상기 스위칭 제어부(121)로부터 인가되는 스위칭 제어신호(Sq)에 의해 온/오프 제어된다.
또한, 상기 제3 정류 다이오드(D3)는 캐소드가 상기 스위칭수단(Qs)의 드레인과 상기 인덕터(L)의 일단과의 접점과 연결되고, 애노드가 접지된다. 상기 인덕터(L)는 일단이 상기 스위칭수단(Qs)의 드레인과 상기 제3 정류 다이오드(D3)의 캐소드와의 접점과 연결되고 타단이 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)의 일단과 연결된다. 그리고, 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)는 일단이 상기 트랜스포머(T)의 제1 이차측(Ns1)의 저압단과 인덕터(L)의 타단과의 접점과 연결되고, 그 타단은 접지된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 벅 컨버터의 정전류 변환부(120)는, 상기 구동 제어부(140)로부터 부하(130)를 구동시키기 위한 제2 구동 제어신호(S2)가 스위칭 제어부(121)로 인가될 경우, 상기 스위칭 제어부(121)는 상기 스위칭수단(Qs)을 온 시키기 위한 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다.
상기 스위칭수단(Qs)은 상기 출력된 스위칭 제어신호(Sq)에 의해 온 됨으로써 상기 제2 구동전압(Vo2)을 인덕터(L)에 공급한다. 그러면, 상기 제2 구동전압(Vo2)은 상기 인덕터(L)를 통해 제3 평활 커패시터(Cp3)에 충전되어 승압됨으로써, 상기 정전류 변환부(120)는 승압된 제3 구동전압(Vo3)을 출력하게 된다.
만약, 상기 구동 제어부(140)로부터 부하(130)의 구동을 정지시키기 위한 제2 구동 제어신호(S2)가 스위칭 제어부(121)로 인가될 경우, 상기 스위칭 제어부(121)는 상기 스위칭수단(Qs)을 오프 시키기 위한 스위칭 제어신호(Sq)를 출력한다.
이때, 상기 스위칭수단(Qs)은 상기 출력된 스위칭 제어신호(Sq)에 의해 오프 됨으로써 상기 제2 구동전압(Vo2)의 공급을 차단시킨다. 이에 따라, 상기 정전류 변환부(120)는 승압된 전압이 아닌 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)에 충전된 에너지 만큼의 제3 구동전압(Vo3)을 출력하게 된다.
또한, 상기 정전류 변환부(120)를 벅 부스트 컨버터(Buk-Boost Converter)로 구성한 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 정전류 변환부(120)는 스위칭 제어부(121)와, 스위칭수단(Qs), 인덕터(L), 제3 정류 다이오드(D3), 제3 평활 커패시터(Cp3)로 이루어진다.
이때, 상기 스위칭수단(Qs)은 소스가 상기 전원공급부(110)의 트랜스포머(T) 제2 이차측(Ns2)의 고압단과 연결되고, 드레인이 상기 인덕터(L)의 일단과 제3 정류 다이오드(D3)의 캐소드와의 접점과 연결되며, 게이트가 상기 스위칭 제어부(121)와 연결되어, 상기 스위칭 제어부(121)에 의해 온/오프 제어된다.
또한, 상기 인덕터(L)는 일단이 상기 스위칭수단(Qs)의 드레인과 제3 정류 다이오드(D3)의 캐소드와의 접점과 연결되고 타단이 접지되며, 상기 제3 정류 다이오드(D3)는 캐소드가 상기 인덕터(L)의 일단과 연결되고 애노드가 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)의 일단과 연결된다.
상기 제3 평활 커패시터(Cp3)는 일단이 상기 트랜스포머(T)의 제1 이차측(Ns1) 저압단과 제3 정류 다이오드(D3)의 애노드와의 접점과 연결되고 타단이 접지된다.
이와 같이 구성된 벅 부스트 컨버터의 정전류 변환부(120)는 상기 스위칭 제어부(121)로부터 스위칭수단(Qs)을 온 시키기 위한 스위칭 제어신호(Sq)를 출력하여 상기 스위칭수단(Qs)이 온 될 경우, 상기 제2 구동전압(Vo2)은 상기 제3 정류 다이오드(D3)에 의해 제3 평활 커패시터(Cp3)에 인가되지 않고 상기 인덕터(L)에 저장된다. 이에 따라, 상기 정전류 인덕터(120)는 상기 스위칭수단(Qs)가 온 될 경우 승압되지 않은 제3 구동전압(Vo3)을 출력한다.
만약, 상기 스위칭수단(Qs)이 오프 될 경우 상기 인덕터(L)에 저장된 에너지가 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)에 충전되어 제2 구동전압(Vo2)을 승압시킨다. 이에 따라, 정전류 변환부(120)는 스위칭수단(Qs)이 오프 될 경우 승압된 제3 구동전압(Vo3)을 출력한다.
또한, 상기 정전류 변환부(120)를 세픽 컨버터(Sepic Converter)로 구성한 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 정전류 변환부(120)는 스위칭 제어부(121), 제1 인덕터(L1), 스위칭수단(Qs), 커패시터(C), 제2 인덕터(L2), 제3 정류 다이오드(D3) 및 제3 평활 커패시터(Cp3)로 구성된다.
이때, 상기 제1 인덕터(L1)는 일단이 상기 트랜스포머(T) 제2 이차측(Ns2)의 고압단과 연결되고 타단이 상기 스위칭수단(Qs)의 소스와 연결되며, 상기 스위칭수단(Qs)은 소스가 상기 제1 인덕터(L1)의 타단과 연결되고 드레인이 접지되며 게이트가 상기 스위칭 제어부(121)와 연결되어 상기 스위칭 제어부(121)에 의해 온/오프 제어된다.
상기 커패시터(C)는 일단이 상기 제1 인덕터(L1)의 타단과 연결되고 타단이 상기 제2 인덕터(L2)의 일단과 연결되며, 상기 제2 인덕터(L2)는 일단이 상기 커패시터(C)와 연결되고 타단이 접지된다. 또한, 상기 제3 정류 다이오드(D3)는 애노드가 상기 커패시터(C)의 타단과 제2 인덕터(L2)의 일단과의 접점과 연결되고 캐소드가 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)의 일단과 연결된다.
상기 제3 평활 커패시터(Cp3)는 일단이 상기 트랜스포머(T) 제1 이차측(Ns1)의 저압단과 제3 정류 다이오드(D3)의 캐소드와의 접점과 연결되고 타단이 접지된다.
이와 같이 이루어진 세픽 컨버터의 정전류 변환부(120)는 상기 스위칭 제어부(121)에 의해 스위칭수단(Qs)이 제어되어 상기 제2 구동전압(Vo2)을 승압 또는 차단시킴으로써 제3 구동전압(Vo3)을 출력한다.
또한, 상기 정전류 변환부(120)를 쿡 컨버터(Cuk Converter)로 구성한 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 정전류 변환부(120)는 스위칭 제어부(121), 제1 인덕터(L1), 스위칭수단(Qs), 커패시터(C), 제3 정류 다이오드(D3), 제2 인덕터(L2) 및 제3 평활 커패시터(Cp3)로 구성된다.
이때, 상기 제1 인덕터(L1)는 일단이 상기 트랜스포머(T)의 제2 이차측(Ns2) 고압단과 연결되고 타단이 상기 스위칭수단(Qs)의 소스와 연결되며, 상기 스위칭수단(QS)은 소스가 상기 제1 인덕터(L1)와 커패시터(C)와의 접점과 연결되고 드레인이 접지되며, 게이트가 상기 스위칭 제어부(121)와 연결되어 상기 스위칭 제어부(121)에 의해 온/오프 제어된다.
상기 커패시터(C)는 일단이 상기 제1 인덕터(L1)의 타단과 연결되고 타단이 상기 제3 정류 다이오드(D3) 및 제2 인덕터(L2)의 접점과 연결되며, 상기 제3 정류 다이오드(D3)는 애노드가 상기 커패시터(C)의 타단과 연결되고 캐소드가 접지된다. 또한, 상기 제2 인덕터(L2)는 일단이 상기 커패시터(C)의 타단과 제3 정류 다이오드(D3)의 애노드와의 접점과 연결되고 타단이 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)의 일단과 연결된다. 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)는 일단이 상기 트랜스포머(T) 제1 이차측(Ns1)의 저압단과 상기 제2 인덕터(L2)와의 접점과 연결되고 타단이 접지된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 쿡 컨버터의 정전류 변환부(120)는 상기 스위칭 제어부(121)에 의해 스위칭수단(Qs)이 온/오프 됨으로써 상기 제2 구동전압(Vo2)을 승압 또는 차단시킨다.
이에 따라, 상기 정전류 변환부(120)는 승압된 제3 구동전압(Vo3) 또는 승압되지 않고 상기 제3 평활 커패시터(Cp3)에 저장된 에너지 만큼의 제3 구동전압(Vo3)을 출력하게 됨에 따라, 상기 전원공급부(110)로부터 출력되는 제1 및 제2 구동전압(Vo1, Vo2)을 제어하지 않고 제2 구동전압(Vo2)만을 제어함으로써 상기 부하(130)를 용이하게 구동 또는 정지시킬 수 있는 효과가 있다.
전압공급부(110)의 변형예
이하, 본 발명에 따른 전력변환장치에 구비되는 전원공급부(110)의 변형예에 대하여 도 12 내지 도 16을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 12 내지 도 16은 본 발명에 따른 전력변환장치의 전원공급부에 대한 변형예를 나타낸 회로도이다.
먼저, 상기 전원공급부(110)를 플라이백 컨버터(Flyback Converter)로 구성한 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 전원공급부(110)는 트랜스포머(T)의 일차측(Np)과 연결된 PFC 스위칭수단(Qp)과 PFC 제어부(112) 및 검출부(113)로 이루어진다.
이때, 상기 검출부(113)는 상기 인덕터(L0)와 다이오드(D0) 및 커패시터(C0)로 구성되어 상기 트랜스포머(T)의 일차측(Np)에 흐르는 전류를 인덕터(L0)를 통해 인가받고, 이를 커패시터(C0)를 통해 피드백신호(F)로 출력하여 상기 PFC 제어부(112)에 전달한다.
상기 PFC 제어부(112)는 상기 검출부(113)를 통해 전달받은 피드백신호(F)가 기 설정된 전압보다 낮은 전압일 경우 PFC 스위칭수단(Qs)을 온시키고, 기 설정된 전압보다 높은 전압일 경우 PFC 스위칭수단(Qs)을 오프시킴으로써 항상 일정한 크기의 전압이 트랜스포머(T)의 이차측으로 유기되도록 제어한다.
또한, 상기 전원공급부(110)를 포워드 컨버터(Forward Converter)로 구성한 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 전원공급부(110)는 정류부(111), 제1 및 제2 일차측(Np1, Np2)을 가지는 트랜스포머(T), PFC 제어부(112) 및 PFC 스위칭수단(Qp)으로 이루어진다. 이때, 상기 PFC 제어부(112)는 상기 트랜스포머(T)의 제2 이차측(Ns2)의 고압단과 연결되어 이에 흐르는 전압을 검출한 피드백신호(F)를 인가받음으로써 상기 PFC 스위칭수단(Qp)을 온/오프 제어하여 일정한 크기의 입력전압을 트랜스포머(T)의 이차측으로 공급한다.
그리고, 상기 전원공급부(110)를 하프 브리지 컨버터(Half-Bridge Converter)로 구성한 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 전원공급부(110)는 트랜스포머(T)의 일차측(Np1)이 제1 및 제2 커패시터(C1, C2)와 제1 및 제2 PFC 스위칭수단(Qp1, Qp2)과 연결된다.
이때, 상기 전원공급부(110)는 상기 제1 및 제2 PFC 스위칭수단(Qp1, Qp2)의 게이트와 연결된 PFC 제어부(112)로부터 출력되는 제1 및 제2 PFC 스위칭 제어신호(Sp1, Sp2)에 의해 제어되어 일정크기의 입력전압을 상기 트랜스포머(T)의 이차측(Ns1, Ns2)으로 공급함으로써 항상 일정한 크기를 갖는 제1 및 제2 구동전압(Vo1, Vo2)을 출력할 수 있다.
또한, 상기 전원공급부(110)를 풀브리지 컨버터(Full-Bridge Converter)로 구성한 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 전원공급부(110)는 상술한 도 14의 트랜스포머(T)의 일차측(Np1)이 제1 내지 제4 스위칭수단(Qp1, Qp2, Qp3, Qp4)을 통해 풀 브리지 형상으로 이루어져, 항상 일정한 크기의 제1 및 제2 구동전압(Vo1, Vo2)을 출력한다.
아울러, 상기 전원공급부(110)를 푸시풀 컨버터(Push-full Converter)로 구성한 도 16에 도시한 바와 같이, 상기 전원공급부(110)의 트랜스포머(T) 일차측(Np) 중앙에 센터탭(Center Tap)이 있으며 입력전압이 상기 센터탭으로 인가되고, 트랜스포머(T) 일차측의 각 타단에는 제1 및 제2 PFC 스위칭수단(Qp1, Qp2)이 연결된다.
이때, 상기 PFC 제어부(112)는 상기 출력된 제2 구동전압(Vo2)을 피드백받아 상기 제1 및 제2 PFC 스위칭수단(Qp1, Qp2)을 제어함으로써, 상기 전원공급부(110)는 항상 일정한 크기를 갖는 제1 및 제2 구동전압(Vo1, Vo2)을 출력한다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 전력변환장치의 블럭도.
도 2 및 도 3은 종래 기술에 의한 전력변환장치의 변형예를 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 전력변환장치의 블럭도.
도 5는 본 발명에 따른 전력변환장치의 디밍 모드를 나타낸 타이밍도.
도 6은 본 발명에 따른 전력변환장치의 회로도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전력변환장치의 동작 타이밍도.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 전력변환장치의 정전류 변환부에 대한 변형예를 나타낸 회로도.
도 12 내지 도 16은 본 발명에 따른 전력변환장치의 전원공급부에 대한 변형예를 나타낸 회로도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 전원공급부 111 : 정류부
112 : PFC 제어부 120 : 정전류 변환부
121 : 스위칭 제어부 130 : 부하
140 : 구동 제어부

Claims (12)

  1. 하나의 일차측과 다수의 이차측을 갖는 트랜스포머를 포함하며, 부하를 구동시키기 위한 다수의 구동전압을 출력하는 전원공급부; 및
    상기 트랜스포머의 다수의 이차측 중 어느 하나의 이차측 및 이웃하는 이차측의 저압단과 연결되고, 상기 연결된 이차측으로부터 출력된 다수의 구동전압 중 어느 하나의 구동전압을 인가받아 승압시키는 정전류 변환부;
    를 포함하는 전력변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원공급부 및 정전류 변환부를 제어하여 부하를 구동 또는 정지시키기 위한 구동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동 제어부는,
    상기 부하의 구동을 정지시킬 경우, 상기 전원공급부 및 정전류 변환부를 제어하기 위한 제1 및 제2 구동 제어신호를 상기 전원공급부 및 정전류 변환부에 각각 전달하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 정전류 변환부는,
    상기 구동 제어부로부터 상기 부하의 구동을 정지시키기 위한 제2 구동 제어신호가 전달될 경우, 상기 전원공급부로부터 공급되는 구동전압을 차단시키는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 정전류 변환부는,
    상기 구동 제어부로부터 상기 부하를 구동시키기 위한 제2 구동 제어신호가 전달될 경우, 상기 전원공급부로부터 공급되는 구동전압을 승압시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전원공급부는,
    플라이백 컨버터, 포워드 컨버터, 하프 브리지 컨버터, 풀브리지 컨버터 또는 푸시풀 컨버터 중 선택된 어느 하나의 컨버터인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 정전류 변환부는,
    부스트 컨버터, 벅 컨버터, 벅 부스트 컨버터, 세픽 컨버터 또는 쿡 컨버터 중 선택된 어느 하나의 컨버터인 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 부스트 컨버터는,
    일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 인덕터;
    드레인이 상기 인덕터의 타단과 연결되고 소스가 접지된 스위칭수단;
    애노드가 상기 스위칭수단의 드레인과 연결된 정류 다이오드;
    일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 이웃하는 이차측 저압단과 상기 정류 다이오드의 캐소드와의 접점과 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및
    상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 벅 컨버터는,
    소스가 상기 트랜스포머 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 스위칭수단;
    애노드가 접지되고 캐소드가 상기 스위칭수단의 드레인과 연결된 정류 다이 오드;
    일단이 상기 스위칭수단의 드레인과 정류 다이오드의 캐소드와의 접점과 연결된 인덕터;
    일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 이웃하는 이차측의 저압단과 인덕터의 타단과의 접점과 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및
    상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 벅 부스트 컨버터는,
    소스가 상기 트랜스포머 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 스위칭수단;
    일단이 상기 스위칭수단의 드레인과 연결되고, 타단이 접지된 인덕터;
    캐소드가 상기 인덕터의 일단과 연결된 정류 다이오드;
    일단이 상기 트랜스포머 이차측 중 이웃하는 이차측 저압단과 상기 정류다이오드의 애노드와의 접점과 연결되고, 타단이 접지된 평활 커패시터; 및
    상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 상기 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 세픽 컨버터는,
    일단이 상기 트랜스포머의 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 제1 인덕터;
    소스가 상기 제1 인덕터의 타단과 연결되고 드레인이 접지된 스위칭수단;
    일단이 상기 제1 인덕터와 타단과 스위칭수단의 소스와의 접점과 연결된 커패시터;
    일단이 상기 커패시터의 타단과 연결되고 타단이 접지된 제2 인덕터;
    애노드가 상기 제2 인덕터의 일단과 커패시터의 타단과의 접점과 연결된 정류 다이오드;
    일단이 상기 정류 다이오드의 캐소드와 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및
    상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 상기 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 쿡 컨버터는,
    일단이 상기 트랜스포머의 이차측 중 어느 하나의 이차측 고압단과 연결된 제1 인덕터;
    소스가 상기 제1 인덕터의 타단과 연결되고 드레인이 접지된 스위칭수단;
    일단이 상기 제1 인덕터와 타단과 스위칭수단의 소스와의 접점과 연결된 커패시터;
    애노드가 상기 커패시터의 타단과 연결되고 캐소드가 접지된 정류 다이오드;
    일단이 상기 제2 인덕터의 일단과 정류 다이오드의 애노드와의 접점과 연결된 제2 인덕터;
    일단이 상기 제2 인덕터의 타단과 연결되고 타단이 접지된 평활 커패시터; 및
    상기 스위칭수단의 게이트와 연결되고, 상기 부하에 흐르는 전류를 피드백받아 상기 스위칭수단을 온/오프 제어하는 스위칭 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력변환장치.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101766458B1 (ko) * 2010-12-06 2017-08-08 엘지이노텍 주식회사 전력 변환 장치
KR101228767B1 (ko) * 2010-12-24 2013-01-31 삼성전기주식회사 멀티 출력 스위칭모드 전원공급장치
KR101839052B1 (ko) 2011-04-08 2018-03-16 엘지이노텍 주식회사 전력 변환 장치
CN102622986A (zh) * 2012-04-11 2012-08-01 深圳市华星光电技术有限公司 一种 led 背光驱动电路、背光模组和液晶显示装置
US9590519B2 (en) * 2012-08-08 2017-03-07 Apple Inc. Power adapter with a step-down transformer and a voltage step-up circuit
US20140049730A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Texas Instruments Incorporated Led driver with boost converter current control
AU2012216637B1 (en) * 2012-09-04 2014-03-27 Lin, Fu Xiang High efficient single stage PFC fly-back and forward power supply
US9204504B2 (en) 2012-09-17 2015-12-01 Energy Focus, Inc. LED lamp system
KR102136564B1 (ko) * 2013-10-22 2020-07-23 온세미컨덕터코리아 주식회사 전원 공급 장치 및 그 구동 방법
CN104716852A (zh) * 2013-12-14 2015-06-17 中国航空工业集团公司第六三一研究所 一种同步整流电路
CN104394635B (zh) * 2014-12-04 2017-06-13 英飞特电子（杭州）股份有限公司 一种led驱动器
CN104540306B (zh) * 2015-01-22 2017-04-12 英飞特电子（杭州）股份有限公司 一种led驱动器
CN104703346B (zh) * 2015-02-13 2017-07-14 英飞特电子（杭州）股份有限公司 一种led驱动器
CN104768291A (zh) * 2015-03-26 2015-07-08 上海大学 改进型Cuk无电解电容LED驱动电源
KR20190037699A (ko) 2017-09-29 2019-04-08 주식회사 씨포아이티 고전압 전원공급장치
US10505458B1 (en) * 2018-10-22 2019-12-10 Power Integrations, Inc. Apparatus and methods for controlling a switch mode power converter using a duty cycle state machine
US10998826B2 (en) * 2019-02-20 2021-05-04 Sharp Kabushiki Kaisha Converter provided with control unit that performs switching control for switching elements
CN113394979B (zh) * 2020-03-12 2023-11-17 Oppo广东移动通信有限公司 电源提供装置及充电控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07250470A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Sony Corp 電源回路
JP2000217356A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Mitsubishi Electric Corp 多出力ｄｃ／ｄｃコンバ―タ
JP3177930B2 (ja) * 1992-08-26 2001-06-18 横河電機株式会社 電源装置
KR100426585B1 (ko) 1999-01-15 2004-04-08 오리온전기 주식회사 디스플레이장치의 소프트 스위칭모드 전원공급회로

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61102167A (ja) 1984-10-23 1986-05-20 Yokogawa Hokushin Electric Corp Ｄｃ／ｄｃコンバ−タ
JPH03177930A (ja) 1989-12-07 1991-08-01 Fuji Xerox Co Ltd コンパイルコード生成処理方法
JPH11129725A (ja) 1997-10-29 1999-05-18 Denso Corp 車両用空調装置
US5999433A (en) * 1998-01-12 1999-12-07 Vpt, Inc. Half-bridge DC to DC converter with low output current ripple
JP2000308345A (ja) 1999-04-14 2000-11-02 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 交流入力電源装置
JP2001128454A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Shindengen Electric Mfg Co Ltd フライバック型コンバータ
EP1303032A3 (de) * 2001-09-04 2005-02-09 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Regelvorrichtung für einen resonanten Konverter
AU2003208844A1 (en) * 2002-02-23 2003-09-09 Thomson Licensing S.A. Power supply unit comprising a switched-mode power supply
US6735094B2 (en) 2002-08-15 2004-05-11 General Electric Company Low-noise multi-output power supply circuit featuring efficient linear regulators and method of design
US6760236B2 (en) * 2002-09-04 2004-07-06 Chih-Hung Hsieh Third winding reset forward converter
GB0413494D0 (en) * 2004-06-16 2004-07-21 Elantec Semiconductor Inc Non-Leb restricted DC-DC converter
KR100616613B1 (ko) * 2004-08-27 2006-08-28 삼성전기주식회사 Ｕ자형 램프용 백라이트 인버터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3177930B2 (ja) * 1992-08-26 2001-06-18 横河電機株式会社 電源装置
JPH07250470A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Sony Corp 電源回路
KR100426585B1 (ko) 1999-01-15 2004-04-08 오리온전기 주식회사 디스플레이장치의 소프트 스위칭모드 전원공급회로
JP2000217356A (ja) * 1999-01-25 2000-08-04 Mitsubishi Electric Corp 多出力ｄｃ／ｄｃコンバ―タ

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