KR101034867B1 - 전자파 장해 저감용 전원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자파 장해 저감용 전원장치에 관한 것으로서, 특히 스위치 IC 내부 전류공급부로부터 입력받은 전류를 캐패시터에 충전 또는 방전을 하여 동작하는 오실레이터를 포함하는 전원장치에 있어서, 상기 IC 내부 전류공급부로부터 입력받은 전류를 각 파트에 원하는 크기로 변화시켜 공급해주는 전류분배부와; 상기 전류분배부에서 입력받은 전류를 제어신호에 따라 캐패시터에 충전 또는 방전을 함으로써 삼각파를 만들어주는 삼각파발생부와; 상기 삼각파발생부의 충방전 시간을 조절해주는 제어신호발생부와; 상기 전류분배부에서 공급받은 전류(I1)(201)와 상기 삼각파발생부의 삼각파 전압을 전류량으로 변환시킨 전류(I2)(203)를 합성하는 전류합성부와; 상기 전류합성부로부터 합성된 전류(I3)(202)를 공급받아 캐패시터에 충전 및 방전을 수행하여 전원장치의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터;를 포함하여 구성되어, 상기 오실레이터의 발생주파수는 일정 주기 간격으로 그 값이 변조됨에 따라 전원장치의 스위칭 동작시 전자파 장해를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 저감용 전원장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 스위치 IC의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터의 입력전류를 일정 주기로 그 크기를 변화시킴으로써, 동작주파수가 한 주파수에 고정되지 않고 일정 주기로 변조되도록 하여 전원장치에서 발생하는 전자파 장해의 영향을 줄이는 효과가 있다.
전자파 장해 저감 전원장치 오실레이터 동작주파수

Description

전자파 장해 저감용 전원장치{power supply for EMI reduction}
본 발명은 전자파 장해 저감용 전원장치에 관한 것으로서, 스위치 IC의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터의 입력전류를 일정 주기로 그 크기를 변화시킴으로써, 전원장치에서 발생하는 전자파 장해의 영향을 줄이기 위한 전자파 장해 저감용 전원장치에 관한 것이다.
최근 전원공급장치 관련 연구로 효율 증대 및 환경적인 영향을 최소화하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다. 특히, 트랜스포머(transformer)를 이용하여 전원장치를 1차측과 2차측으로 분리한 후 1차측에 있는 스위치를 온,오프함으로써 부하에 전원을 공급하는 SMPS(Switched-mode power supply)는 효율이 높아 리니어타입(linear type)에 비해 많이 사용되고 있다.
상기 SMPS용 스위치 제어 IC의 제어방식은 스위칭을 함으로써 전원장치의 효율을 증대시킬 수는 있으나, 일정 시간 간격으로 스위치 소자를 온,오프함에 따라 전자파 장해(EMI;Electromagnetic interference) 및 음향노이즈의 원인이 되기도 한다.
이러한 SMPS용 스위치 제어 IC의 제어방식은 고정주파수를 이용하여 펄스폭 으로 전원장치를 제어하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식 또는 부하의 크기에 따라 주파수를 가변시키는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 방식을 사용하였다. 이 두 방식은 짧은 구간(약 4ms)으로 보았을 때 고정주파수로 동작하게 되는데, 이 고정주파수로 동작하는 스위치에 의해 전원장치 주변에 전자파 장해를 일으키게 되며, 이에 의한 전자파 장해의 규제를 회피하기 힘들어진다.
이중 전자파 장해의 영향을 저감하기 위한 방법으로 스위치 IC의 동작주파수를 고정시키지 않고 일정 시간 간격(4ms)으로 변화시키게 되면 전자파 장해의 영향을 저감시킬 수 있음을 실험적으로 알게 되어 이를 구현하고자 많은 연구가 진행되어지고 있다.
최근 개발되는 전원장치용 제어 IC에는 고정주파수 구간을 발생시키지 않기 위해 전자파 장해를 줄일 수 있는 일정 시간 간격으로 주파수를 변조시켜주는 기능이 구현되고 있으며 디지털 카운터 및 DAC(Digital to Analog Converter)를 이용하여 주파수 변조 기능을 구현하였다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해, 스위치 IC의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터의 입력전류를 일정 주기로 그 크기를 변화시킴으로써, 동작주파수가 한 주파수에 고정되지 않고 일정 주기로 변조되도록 하여 전원장치에서 발생하는 전자파장해의 영향을 줄이기 위한 전자파 장해 저감용 전원장치의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 스위치 IC 내부 전류공급부로부터 입력받은 전류를 캐패시터에 충전 또는 방전을 하여 동작하는 오실레이터를 포함하는 전원장치에 있어서, 상기 IC 내부 전류공급부로부터 입력받은 전류를 각 파트에 원하는 크기로 변화시켜 공급해주는 전류분배부와; 상기 전류분배부에서 입력받은 전류를 제어신호에 따라 캐패시터에 충전 또는 방전을 함으로써 삼각파를 만들어주는 삼각파발생부와; 상기 삼각파발생부의 충방전 시간을 조절해주는 제어신호발생부와; 상기 전류분배부에서 공급받은 전류(I1)와 상기 삼각파발생부의 삼각파 전압을 전류량으로 변환시킨 전류(I2)를 합성하는 전류합성부와; 상기 전류합성부로부터 합성된 전류(I3)를 공급받아 캐패시터에 충전 및 방전을 수행하여 전원장치의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터;를 포함하여 구성되어, 상기 오실레이터의 발생주파수는 일정 주기 간격으로 그 값이 변조됨에 따라 전원장치의 스위칭 동작시 전자파 장해를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 저감용 전원장치를 기술적 요지로 한다.
또한, 상기 전류합성부의 구현에 있어서, 두 개의 전류미러회로를 이용하여 그 기능을 구현하며, 한쪽 입력에는 고정 전류값을 입력받고, 다른 한쪽으로는 주기적으로 변경되는 전압값을 MOSFET 또는 BJT에 의해 전류값으로 변경한 후, 두 개의 전류값을 합성함으로써 일정 주기 간격으로 전류량을 변화시켜주는 전류합성부를 적용하여 구현되는 것이 바람직하다.
상기 과제 해결 수단에 의해 본 발명은, 스위치 IC의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터의 입력전류를 일정 주기로 그 크기를 변화시킴으로써, 동작주파수가 한 주파수에 고정되지 않고 일정 주기로 변조되도록 하여 전원장치에서 발생하는 전자파 장해의 영향을 줄이는 효과가 있다.
본 발명은 전원장치를 구현하였을 때 일정 시간(약 4ms) 간격으로 스위치 IC의 동작주파수를 가변시킴으로써 전원장치에서 발생되는 전자파 장해의 영향을 저감시킬 수 있도록 하는 것으로, 본 발명은, 전원장치의 스위치 IC 내부의 전류공급부로부터 입력받은 전류를 각 파트, 후술할 삼각파발생부 및 전류합성부 등에 원하는 크기로 변환시켜 공급해주는 전류분배부와, 상기 전류분배부에서 입력받은 전류를 스위치 제어신호에 따라 캐패시터에 충전 또는 방전을 함으로써 삼각파를 만들어주는 삼각파발생부와, 상기 삼각파발생부의 충방전 시간을 조절해주는 제어신호 발생부와, 상기 전류분배부에서 공급받은 전류와 상기 삼각파발생부의 삼각파 전압을 전류량으로 변환시킨 전류를 합성하여 동작주파수 발생용 오실레이터에 공급하는 전류합성부와, 상기 전류합성부에서 공급되는 전류를 공급받아 캐패시터에 충전 및 방전을 수행하여 전원장치의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터로 크게 구성된다.
상기 전류분배부는 전원장치의 스위치 IC 내부의 전류공급부로부터 일정 전류량을 입력받아 전류미러회로를 통해 삼각파발생부 및 전류합성부에 전류를 분배해주는 것이다.
상기 삼각파발생부는 상기 전류분배부에서 전류를 공급받고, 제어신호발생부에서 설정된 기준전압에 의해 캐패시터의 충전 시간 및 방전 시간을 조절해주는 제어신호를 입력받아 삼각파 전압을 발생시키는 것이다. 상기 삼각파발생부에서 발생된 삼각파 전압은 MOSFET의 게이트 신호로 입력받아 전류량으로 변환된다.
그리고, 상기 전류합성부는 MOSFET(금속산화막반도체전계효과트랜지스터, MOS field effect transistor), BJT(바이폴라접합트랜지스터, Bipolar Junction Transistor) 등의 스위치 소자 두 개를 이용하여 전류미러회로 기능을 구현하도록 하여, 한쪽 입력에는 고정 전류값을 입력받고, 다른 한쪽으로는 주기적으로 변경되는 전압값을 MOSFET 또는 BJT 등의 다른 능동소자에 의해 전류값으로 변경한 후, 두 개의 전류값을 합성함으로써 일정 주기 간격으로 전류량을 변화시켜주는 전류합성부를 적용하게 된다.
상기 전류분배부에서 입력받은 전류와 삼각파신호에 의해 발생되는 전류를 상기 전류합성부를 통해 합성하여 동작주파수 발생용 오실레이터에 공급하게 된다. 상기 오실레이터의 발생주파수는 일정 주기 간격으로 그 값이 변조됨에 따라 전원장치의 스위칭 동작시 전자파 장해를 저감시키게 된다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예로써 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다. 본 발명은 SMPS(Switched-mode power supply)용 스위치 제어 IC 내부의 주파수발생회로에 적용되는 것으로, IC 내부 전류공급부(106)로부터 전류를 입력받아 NMOSFET 전류 미러(current mirror)와 PMOSFET 전류 미러(current mirror)를 이용하여 전류합성부(104) 및 삼각파발생부(102)에 전류를 공급하는 전류분배부(101)를 구현하고, 슈미트 트리거를 이용한 오실레이터(105)를 적용하여 삼각파발생부(102) 및 제어신호발생부(103)를 구현한다.
상기 삼각파발생부(102) 내부의 캐패시터에 충전되는 삼각파 전압을 MOSFET의 게이트 신호로 입력받고 MOSFET의 드레인(Drain) 부분에 PMOSFET 전류 미러를 연결하여 전류분배부(101)에서 공급되어 동작주파수를 발생시키기 위한 전류(I1)(201)와 삼각파신호에 의해 발생하는 주파수 가변용 전류(I2)(203)를 합성하는 전류합성부(104)를 구현하며, 상기 전류합성부(104)에서 공급하는 합성전류(I3)(202)를 이용하여 전원장치의 동작주파수를 발생시켜주는 오실레이터(105)를 적용하여 전자파 장해를 줄일 수 있는 스위치 제어 오실레이터(105)를 구현하게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자파 장해 저감용 오실레이터(105)의 출력파형 및 제어신호를 나타낸 것으로, 일정 시간 간격(4ms)으로 스위치 IC의 동작주파스를 가변시킴으로써, 전원장치의 구현시 전자파 장해의 영향을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.
도 1 - 본 발명에 따른 전자파 장해 저감용 오실레이터에 대한 블록 다이어그램.
도 2 - 본 발명에 따른 전자파 장해 저감용 오실레이터의 일실시예에 대한 회로도.
도 3 - 본 발명에 따른 전자파 장해 저감용 오실레이터의 출력파형 및 제어신호를 나타낸 도.
<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>
101 : 전류분배부 102 : 삼각파발생부
103 : 제어신호발생부 104 : 전류합성부
105 : 오실레이터 106 : IC 내부 전류공급부

Claims (2)

  1. 스위치 IC 내부 전류공급부(106)로부터 입력받은 전류를 캐패시터에 충전 또는 방전을 하여 동작하는 오실레이터(105)를 포함하는 전원장치에 있어서,
    상기 IC 내부 전류공급부(106)로부터 입력받은 전류를 각 파트에 원하는 크기로 변화시켜 공급해주는 전류분배부(101)와;
    상기 전류분배부(101)에서 입력받은 전류를 제어신호에 따라 캐패시터에 충전 또는 방전을 함으로써 삼각파를 만들어주는 삼각파발생부(102)와;
    상기 삼각파발생부(102)의 충방전 시간을 조절해주는 제어신호발생부(103)와;
    상기 전류분배부(101)에서 공급받은 전류(I1)(201)와 상기 삼각파발생부(102)의 삼각파 전압을 전류량으로 변환시킨 전류(I2)(203)를 합성하는 전류합성부(104)와;
    상기 전류합성부(104)로부터 합성된 전류(I3)(202)를 공급받아 캐패시터에 충전 및 방전을 수행하여 전원장치의 동작주파수를 발생시키는 오실레이터(105);를 포함하여 구성되어, 상기 오실레이터(105)의 발생주파수는 일정 주기 간격으로 그 값이 변조됨에 따라 전원장치의 스위칭 동작시 전자파 장해를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 저감용 전원장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전류합성부(104)의 구현에 있어서,
    두 개의 전류미러회로를 이용하여 그 기능을 구현하며, 한쪽 입력에는 고정 전류값을 입력받고, 다른 한쪽으로는 주기적으로 변경되는 전압값을 MOSFET 또는 BJT에 의해 전류값으로 변경한 후, 두 개의 전류값을 합성함으로써 일정 주기 간격으로 전류량을 변화시켜 구현되는 것을 특징으로 하는 전자파 장해 저감용 전원장치.
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