KR101030407B1 - 어댑터 전원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 어댑터 전원 장치는, 직류 전압을 스위칭 시키는 스위칭 수단; 상기 스위칭 수단에 연결된 일차 권선과 상기 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 갖는 트랜스부; 상기 트랜스부에서 출력된 전압을 정류시키는 정류부; 상기 정류부에 연결된 부하의 정보를 검출하여 대기 모드시 상기 스위칭 수단의 도통 시간을 미리 정해진 도통 시간보다 길게 유지되도록 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

스킵 캐리어, 피크 검출단, 스위칭 수단, 대기 전력, 트랜스부

Description

어댑터 전원 장치{Adapter power supply}

본 발명은 어댑터 전원 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기 모드시 스위칭 수단이 최대 도통 시간을 유지할 수 있는 어댑터 전원 장치에 관한 것이다.

60W 급 미만의 어댑터 전원 장치는 그 용량이 작기 때문에 전력단으로 플라이백 컨버터(flyback converter) 또는 포워드 컨버터(forward converter)가 사용되고 있으며, 이들을 제어하기 위하여 전압 모드 제어 기법 또는 전류 모드 제어 기법을 사용하고 있다.

최근 시장에서는 이러한 어댑터 전원 장치의 부하 조건에 따른 소비 전력을 규제하고 있다.

특히, 무부하시 어댑터의 소비전력이 0.3W 미만이 되도록 규제하고 있다. 이를 만족시키기 위해서는 제어 IC에서 무부하 상태를 검출하고 그 상태에서 출력 전압을 유지하면서 전력 소비가 최소가 될 수 있도록 제어해야 한다.

그러나, 종래의 방식은 모드에 관계없이 출력 전압이 일정 범위를 넘어서면 무부하 상태로 판단하고 이에 따라 스위칭 수단을 턴 오프 했다가 출력 전압이 일정 범위 이하로 감소하면 다시 스위칭 수단을 턴 온 시키는 버스트(burst) 방식으 로 스위칭 수단이 고정된 주파수로 동작한다.

따라서, 종래의 방식에서는 스킵 캐리어(skip carrier)와 부하의 출력 전압과 기준 전압을 비교하여 생성한 오차 신호(current reference)를 비교하여 스위칭 수단의 도통 시간을 결정한다. 종래의 방식으로 대기 모드를 구현할 경우 부하가 낮아짐에 따라 오차 신호도 같이 낮아지게 되고 낮아지는 오차 신호에 의해 스위칭 수단이 턴 온한 후 턴 오프가 곧바로 되기 때문에 스위칭 수단의 도통 시간이 줄어들게 된다. 스위칭 수단의 도통 시간이 줄어들게 되면 한번의 스위칭에 의해 트랜스의 2차측으로 넘어가는 전력이 작기 때문에 스위칭 횟수가 늘어나게 되고 늘어나는 스위칭 횟수만큼 스위칭 손실이 커지게 되어 대기 전력을 최소화하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 부하의 출력 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 생성된 오차 신호와 대기 모드 스위칭을 위한 스킵 캐리어 피크 신호를 비교하여 그 중 높은 값을 갖는 신호를 출력하는 신호 비교단을 추가함으로써 대기 모드시에도 스위칭 수단의 도통 시간이 최대로 유지되는 어댑터 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 어댑터 전원 장치는, 직류 전압을 스위칭 시키는 스위칭 수단; 상기 스위칭 수단에 연결된 일차 권선과 상기 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 갖는 트랜스부; 상기 트랜스부에서 출력된 전압을 정류시키는 정류부; 상기 정류부에 연결된 부하의 정보를 검출하여 대기 모드시 상기 스위칭 수단의 도통 시간을 미리 정해진 도통 시간보다 길게 유지되도록 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 부하 정보 검출을 위해 부하의 출력 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 오차 신호(current reference)를 생성하는 오차 신호 생성단, 스킵 캐리어(skip carrier) 신호를 생성하는 스킵 캐리어 신호 생성단, 상기 스킵 캐리어 신호의 피크 값을 검출하는 피크 검출단, 상기 오차 신호와 상기 피크 검출단에서 검출된 스킵 캐리어 신호의 피크 값 중 높은 값을 갖는 신호를 출력하는 신호 비교단, 상기 오차 신호와 스킵 캐리어 신호를 비교하여 상 기 스위칭 수단의 정상 동작 모드와 대기 모드의 여부를 결정하는 제 1 비교단, 상기 스위칭 수단에 흐르는 전류를 센싱하여 상기 센싱 전류와 상기 신호 비교단의 출력 신호를 비교하여 상기 스위칭 수단의 도통 시간을 결정하는 제 2 비교단, 상기 제 1 비교단 및 제 2 비교단과 연결되어 상기 스위칭 수단을 PWM 방식으로 동작시키는 제어 신호를 상기 스위칭 수단에 인가하는 스위칭 제어단을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 피크 검출단은 서로 병렬 연결된 다이오드와 커패시터를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 대기 모드시 상기 오차 신호는 스킵 캐리어 피크 값보다 낮은 값을 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 정상 동작 모드시 상기 오차 신호는 스킵 캐리어 피크 값보다 높은 값을 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 정류부는 정류 다이오드와 평활 커패시터를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스위칭 수단은 트랜지스터일 수 있다.

본 발명에 따르면, 부하의 출력 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 생성된 오차 신호와 스킵 캐리어 피크 신호를 비교하여 그 중 높은 값을 갖는 신호를 출력하는 신호 비교단을 추가함으로써 대기 모드시 대기 전력을 저감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 어댑터 전원 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치의 회로도이다.

이하, 도 1을 참고하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치는 스위칭 수단(Qs), 트랜스부(11), 정류부(12), 제어부(13)를 포함할 수 있다.

스위칭 수단(Qs)은 직류 전압을 스위칭 시켜 트랜스부(T)의 이차측에 전력을 전달할 수 있다. 이때, 직류 전압은 상용 입력 교류 전원이 EMI 필터와 정류 다이오드를 통과하여 얻어진 전압일 수 있다.

또한, 스위칭 수단(Qs)은 트랜지스터일 수 있다.

트랜스부(11)는 스위칭 수단(Qs)에 연결된 일차 권선과 이 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 포함할 수 있다.

정류부(12)는 트랜스부(11)에서 출력된 교류 전압을 부하에 공급하기 위한 직류 전압으로 정류시킬 수 있다.

이러한 정류부(12)는 정류 다이오드(Do)와 평활 커패시터(Co)를 포함할 수 있다. 구체적으로 정류 다이오드(Do)는 애노드가 트랜스부(11)의 이차 권선의 일단에 연결될 수 있다. 평활 커패시터(Co)의 일단은 정류 다이오드(Do)의 캐소드에 연결될 수 있다. 또한, 평활 커패시터(Co)는 부하에 병렬로 연결될 수 있다.

제어부(13)는 정류부(12)에 연결된 부하의 정보를 검출하여 대기 모드시 스위칭 수단(Qs)의 도통 시간을 기존의 방법에서의 도통 시간보다 길게 유지되도록 제어할 수 있다.

구체적으로 제어부(13)는 오차 신호(current reference) 생성단(131), 스킵 캐리어(skip carrier) 신호 생성단(132), 피크 검출단(133), 신호 비교단(134), 제 1 비교단(comp1), 제 2 비교단(comp2), 스위칭 제어단(135)을 포함할 수 있다.

오차 신호 생성단(131)은 부하 정보 검출을 위해 부하의 출력 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 오차 신호를 생성할 수 있다. 오차 신호에는 부하가 경부하인지 중부하인지 여부를 판별할 수 있는 부하 정보를 포함하고 있다.

스킵 캐리어 신호 생성단(132)은 오차 신호 생성단(131)에서 생성된 오차 신호와 비교할 스킵 캐리어 신호를 생성할 수 있다.

피크 검출단(133)은 스킵 캐리어 신호 생성단(132)에서 생성된 스킵 캐리어 신호의 피크 값을 검출할 수 있다.

피크 검출단(133)은 서로 병렬 연결된 다이오드(D1)와 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 구체적으로 다이오드(D1)의 애노드가 스킵 캐리어 생성단에 연결될 수 있다. 또한, 커패시터(C1)의 일단이 접지에 연결될 수 있고, 타단이 다이오드(D1)의 캐소드에 연결될 수 있다.

신호 비교단(134)은 오차 신호 생성단(131)에서 생성된 오차 신호와 피크 검출단(133)에서 검출된 스킵 캐리어 피크 신호의 피크 값을 비교하여 그 중 높은 값을 갖는 신호를 출력할 수 있도록 2개의 다이오드(D2, D3)를 이용하여 구성할 수 있다.

제 1 비교단(comp1)은 오차 신호 생성단(131)에서 생성된 오차 신호와 스킵 캐리어 신호 생성단(132)에서 생성된 스킵 캐리어 신호를 비교하여 스위칭 수단(Qs)이 정상 동작 모드인지 대기 모드인지를 결정할 수 있다.

제 2 비교단(comp2)은 스위칭 수단(Qs)에 흐르는 전류를 센싱하여 이 센싱 전류와 신호 비교단(134)의 출력 신호를 비교하여 스위칭 수단(Qs)의 듀티(duty), 즉 도통 시간을 결정할 수 있다.

즉, 오차 신호와 센싱 전류가 만나는 지점(후술하는 도 2 참고)에서 스위치가 턴 오프되기 때문에 오차 신호가 높을수록 도통 시간이 길어질 수 있다.

스위칭 제어단(135)은 제 1 비교단(comp1) 및 제 2 비교단(comp2)과 연결되어, 스위칭 수단(Qs)을 PWM 방식으로 동작시키는 제어 신호를 스위칭 수단(Qs)에 인가할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치와 종래의 어댑터 전원 장치의 스위칭 수단의 도통 시간을 나타내는 도면이다.

도 2를 참고하면, 종래의 어댑터 전원 장치는 대기 모드시 부하가 낮아짐에 따라 오차 신호도 같이 낮아지게 되고 낮아지는 오차 신호에 의해 스위칭 수단이 턴 온한 후 턴 오프가 곧바로 되기 때문에 스위칭 수단의 도통 시간이 줄어들게 된다. 스위칭 수단의 도통 시간이 줄어들게 되면 한번의 스위칭에 의해 트랜스의 2차측으로 넘어가는 전력이 작기 때문에 스위칭 횟수가 늘어나게 되고 늘어나는 스위칭 횟수만큼 스위칭 손실이 증가하게 된다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치는 오차 신호 생성단(131)에서 생성된 오차 신호와 피크 검출단(133)에서 검출된 스킵 캐리어 피크 신호를 비교하여 그 중 높은 값을 갖는 신호를 출력하는 신호 비교단(134)을 추가함으로써 대기 모드시 부하가 낮아짐에 따라 오차 신호가 낮아지는 경우에는 오차 신호보다 높은 값을 갖는 대기모드시 스위칭을 위한 스킵 캐리어 피크 신호를 출력하여 제 2 비교단(comp)에 인가함으로써 스위칭 수단(Qs)의 도통 시간이 종래의 경우보다 길게 유지될 수 있다.

또한, 정상 동작 모드의 경우에는 부하가 높아짐에 따라 오차 신호가 대기모드시 스위칭을 위한 스킵 캐리어 피크 신호보다 높아지므로 신호 비교단(134)은 종래의 어댑터 전원 장치와 같이 오차 신호를 출력하여 제 2 비교단(comp2)에서 센싱 전류와 비교함으로써 스위칭 수단(Qs)의 도통 시간을 결정할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치는 대기 모드시 센싱 전류와 대기모드시 스위칭을 위한 스킵 캐리어 피크 신호를 비교하여 스위칭 수단(Qs)의 도통 시간을 종래의 어댑터 전원 장치보다 길게 유지함으로써 스위칭 횟수를 줄여 대기 전력을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치의 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터 전원 장치와 종래의 어댑터 전원 장치의 스위칭 수단의 도통 시간을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 트랜스부

12: 정류부

13: 제어부

131: 오차 신호 생성단

132: 스킵 캐리어 신호 생성단

133: 피크 검출단

134: 신호 비교단

135: 스위칭 제어단

Claims (7)

1. 직류 전압을 스위칭 시키는 스위칭 수단;

   상기 스위칭 수단에 연결된 일차 권선과 상기 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 갖는 트랜스부;

   상기 트랜스부에서 출력된 전압을 정류시키는 정류부;

   상기 정류부에 연결된 부하의 정보를 검출하여 대기 모드시 상기 스위칭 수단의 도통 시간을 미리 정해진 도통 시간보다 길게 유지되도록 제어하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는,

   부하 정보 검출을 위해 부하의 출력 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 오차 신호(current reference)를 생성하는 오차 신호 생성단;

   스킵 캐리어(skip carrier) 신호를 생성하는 스킵 캐리어 신호 생성단;

   상기 스킵 캐리어 신호의 피크 값을 검출하는 피크 검출단;

   상기 오차 신호와 상기 피크 검출단에서 검출된 스킵 캐리어 신호의 피크 값 중 높은 값을 갖는 신호를 출력하는 신호 비교단;

   상기 오차 신호와 스킵 캐리어 신호를 비교하여 상기 스위칭 수단의 정상 동작 모드와 대기 모드의 여부를 결정하는 제 1 비교단;

   상기 스위칭 수단에 흐르는 전류를 센싱하여 상기 센싱 전류와 상기 신호 비교단의 출력 신호를 비교하여 상기 스위칭 수단의 도통 시간을 결정하는 제 2 비교단;

   상기 제 1 비교단 및 제 2 비교단과 연결되어 상기 스위칭 수단을 PWM 방식으로 동작시키는 제어 신호를 상기 스위칭 수단에 인가하는 스위칭 제어단;

   을 포함하는 어댑터 전원 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 피크 검출단은 서로 병렬 연결된 다이오드와 커패시터를 포함하는 어댑터 전원 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   대기 모드시 상기 오차 신호는 스킵 캐리어 피크 값보다 낮은 값을 갖는 어댑터 전원 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   정상 동작 모드시 상기 오차 신호는 스킵 캐리어 피크 값보다 높은 값을 갖는 어댑터 전원 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 정류부는 정류 다이오드와 평활 커패시터를 포함하는 어댑터 전원 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭 수단은 트랜지스터인 어댑터 전원 장치.

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