KR101327030B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

전원 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101327030B1
KR101327030B1 KR1020120065842A KR20120065842A KR101327030B1 KR 101327030 B1 KR101327030 B1 KR 101327030B1 KR 1020120065842 A KR1020120065842 A KR 1020120065842A KR 20120065842 A KR20120065842 A KR 20120065842A KR 101327030 B1 KR101327030 B1 KR 101327030B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transformer
power
rectifier
primary coil
capacitor
Prior art date
Application number
KR1020120065842A
Other languages
English (en)
Inventor
김준승
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020120065842A priority Critical patent/KR101327030B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101327030B1 publication Critical patent/KR101327030B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation

Abstract

발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상용 교류 전원(AC)을 정류하는 정류기; 상기 정류기로부터 정류된 전원의 전압 및 전류의 위상을 조정을 통해 역률(Power Factor)을 보정하고, 노이즈를 제거하는 노이즈 제거용 필터; 상기 노이즈 제거용 필터와 일단이 연결되고 사전에 설정된 권선비에 따라 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 보조 전원을 출력하는 트랜스포머; 및, 상기 트랜스포머의 일차 코일의 타단과 전기적으로 연결되어 상기 일차 코일로부터의 직류 전원을 스위칭하는 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 노이즈 제거용 필터는 다이오드를 포함하며, 상기 다이오드는 일단이 상기 정류기와 연결되고, 타단이 상기 트랜스포머와 연결된다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLY}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 발열을 제어하여 소자의 신뢰성을 개선하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 현재 널리 사용하고 있는 LED(Light Emitting Diode)는 가전, TV, 모니터 등 전자제품에서 여러 가지 신호 전달용 또는 발광용으로 많이 사용하고 있다.
상기 LED에 인가되는 전압이 문턱 전압(Threshold Voltage) 이상이면 전류가 흐르기 시작하여 빛이 발생하는데, 이를 위해 건전지 또는 밧데리, 전원 공급 장치(Power Supply) 등이 채용되어 저전압 직류전원을 공급받는 것이 일반적이다.
상술한 저전압 직류 전원을 공급하는 장치로는 전원 공급 장치가 주로 채용된다. 상기 전원 공급 장치는 상용 교류 전원을 공급받아 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하고, 이를 다시 LED 구동용 전원으로 변환하여 LED에 공급한다.
이때, LED 구동용 전원은 외부로부터의 디밍(Dimming) 신호에 따라 공급 및 차단이 제어되며 이에 따라 LED의 휘도가 조절된다.
종래 일반적인 플라이백 컨버터(Flyback converter)회로에서, 일차코일로부터의 직류전원을 스위칭하는 스위칭 유닛은 트랜지스터로 형성될 수 있는데, 상기 트랜지스터의 기생 카패시턴스에 의해 디밍구간에서 과도전류가 발생하여 부품발열에 의해 제품에 손상을 입힐 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 소자의 발열로 인한 신뢰성이 저하되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치는 상용 교류 전원(AC)을 정류하는 정류기; 상기 정류기로부터 정류된 전원의 전압 및 전류의 위상을 조정을 통해 역률(Power Factor)을 보정하고, 노이즈를 제거하는 노이즈 제거용 필터; 상기 노이즈 제거용 필터와 일단이 연결되고 사전에 설정된 권선비에 따라 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 보조 전원을 출력하는 트랜스포머; 및, 상기 트랜스포머의 일차 코일의 타단과 전기적으로 연결되어 상기 일차 코일로부터의 직류 전원을 스위칭하는 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 노이즈 제거용 필터는 다이오드를 포함하며, 상기 다이오드는 일단이 상기 정류기와 연결되고, 타단이 상기 트랜스포머와 연결된다.
발명의 실시예에 따르면 일차코일로부터의 직류전원을 스위칭하는 트랜지스터의 기생 카패시턴스에 의해 과도한 전류가 발생하는 것을 방지하여 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 LED용 전원 공급 장치의 구성도이다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거용 필터의 회로도이다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 LED용 전원 공급 장치에서 전압과 전류의 관계식을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 발명의 실시예에 따른 LED용 전원 공급 장치의 구성도이다.
발명의 실시예에 따른 LED용 전원 공급 장치의 전원 변환부(110)는 상용 교류 전원(AC)을 정류하는 정류기(111)와, 정류기(111)로부터 정류된 전원의 전압 및 전류의 위상을 조정을 통해 역률(Power Factor)을 보정하고, 노이즈를 제거하는 노이즈 제거용 필터(112)를 포함한다.
그리고, 노이즈 제거용 필터(112)로부터의 직류 전원을 입력받는 일차 코일(P)과, 일차 코일(P)간의 사전에 설정된 권선비에 따라 메인 전원을 출력하는 제1 이차 코일(S1) 및 일차 코일(P)간의 사전에 설정된 권선비에 따라 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 보조 전원을 출력하는 제2 이차 코일(S2)을 갖는 트랜스포머(113)와, 트랜스포머(113)의 일차 코일(P)에 전기적으로 연결되어 일차 코일(P)로부터의 직류 전원을 스위칭하는 스위칭 유닛(114)을 포함한다.
트랜스포머(113)는 상술한 바와 같이 일차 코일(P) 및 이차 코일(S)을 포함한다. 일차 코일(P)은 하나의 도전체로 형성되어 일단이 노이즈 제거용 필터(112)에 전기적으로 연결되고, 타단이 스위칭 유닛(114)에 전기적으로 연결된다.
제1 이차 코일(S1) 및 제2 이차 코일(S2)은 하나의 도전체로 형성되어 일차 코일(P)과의 사전에 설정된 권선비에 따라 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 메인 전원을 LED 어레이(미도시)에 전달한다.
일차 코일(P)과 제1, 제2 이차 코일(S1,S2)간은 자기적으로 결합되어 있으며 전기적으로 절연된다.
본 발명의 LED용 전원 공급 장치에 채용된 전원 변환부(110)의 스위칭 유닛(114)은 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로 스위칭을 제어하는 스위칭 제어기(114a)와 일차 코일(P)의 타단에 연결되어 스위칭 제어기(114a)의 제어에 따라 일차 코일(P)로부터의 직류 전원을 스위칭하는 메인 스위치(114b)로 이루어진 플라이 백(Fly-Back) 방식으로 구성될 수 있다.
상기 스위칭 제어기(114a)는 구동 신호를 발생하여 메인 스위치(114b)의 스위칭을 제어함으로써 입력 전압의 변화에 상관없이 출력을 일정하게 유지시킨다.
상기 메인 스위치(114b)는 FET(field effect transistor)로 구성될 수 있다. 상기 메인 스위치(114b)가 턴온(turn-on)되면 트랜스포머(113)에 자화 인덕턴스( magnetizing inductance)만큼 에너지가 충전되었다가 메인 스위치(114b)가 턴오프(turn-off)되면 충전된 에너지가 출력측으로 전달된다.
상기 메인 스위치(114b)가 턴오프되면 입력전류가 '0'으로 감소되고 정류기(111)가 역 바이어스일 때 노이즈 제거용 필터(112)에 포함되는 커패시터로 루프가 루프가 형성되어 에너지를 충전하고, 이때 입력전류가 '0'인 구간에 방전 루프가 없으면 EMI(electromagnetic interference)와 THD(Total Harmonic Distortion)에 좋지 못한 영향을 일으킬 수 있다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거용 필터의 회로도이다. 발명의 실시예에 따른 노이즈 제거용 필터는 다이오드(D3)와 상기 다이오드(D3)의 애노드와 일단이 접하는 제1 카패시터(C16) 및 상기 제1 카패시터(C16)의 타단과 접하는 제1 저항(R14)을 포함한다. 상기 제1 저항(R14)은 타단이 접지와 연결된다.
상기 제1 카패시터(C16)는 디머의 유지전류를 공급하기 위한 소자로 동작할 수 있으며, 상기 제1 저항(R14)은 상기 제1 카패시터(C16)와 연결되어 디머의 유지전류를 흐르는 통로로서 기능한다. 즉, 상기 제1 저항(R14)은 전류의 급격한 변화를 방지하여 디머가 동작 중에 오프되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
도 2에서 종래에는 다이오드(D3) 대신 저항을 설치하여 트라이액 조광기(Triac Dimmer)의 초기 동작 시 실호(misfiring)를 최소화하기 위한 댐핑(Damping) 저항이며, 제1 카패시터(C16) 및 제1 저항(R14)은 트라이액의 안정적인 동작을 유도하기 위한 회로로써, 유지전류(holding current) 유입을 통해 트라이액 조광기가 동작 중에 오프되는 것을 방지하기 위함이다.
그러나, C16값이 C2대비 5배 이상 큰 용량으로 설정되어 디밍 50%의 구간에서 메인 스위치(114b)의 기생 카패시턴스(Coss)에 의한 방전전류와 디머 유지전류가 C16에 충전되며, 그 과정에서 상기 저항과 제1 저항(R14)에 과도한 전류가 발생되어 제품에 치명적인 손상을 입힐 수 있다.
본 발명에서는 상기 저항 대신에 다이오드(D3)를 연결하여 상기 메인 스위치(114b)의 기생 카패시턴스(Coss)에 의한 역전압이 제1 카패시터(C16) 및 제1 저항(R14)에 인가되어 발열이 발생하는 현상을 개선할 수 있다. 상기 다이오드(D3)는 상기 메인 스위치(114b)의 역기전력에 의한 전류를 차단하여 상기 메인 스위치(114b)의 역기전력에 의한 전류가 제1 카패시터(C16) 및 제1 저항(R14)을 통해 흐름으로 인한 발열을 방지할 수 있다.
상기 제2 카패시터(C2)는 상기 메인 스위치(114b)의 기생 커패시턴스에 의한 노이즈를 제거하는 필터로 동작할 수 있다.
상기 제1 카패시터(C16)는 상기 제2 카패시터(C2)의 3배 내지 10배의 용량값을 갖도록 형성될 수 있다.
상기와 같이 일차코일로부터의 직류전원을 스위칭하는 트랜지스터의 기생 카패시턴스에 의해 과도한 전류가 제1 카패시터(C16) 및 제1 저항(R14)을 통해 흐름으로 인한 발열을 방지할 수 있다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 LED용 전원 공급 장치에서 전압과 전류의 관계식을 나타낸 그래프이다. 상기 정류기(111)의 입력전압 파형은 교류전류이다. 디머가 최대 또는 최소한인 경우에는 상기 정류기(111)의 입력전압 파형의 부호가 양에서 음으로, 또는 음에서 양으로 변하는 순간에 전압신호가 지연되어 나타난다. 그리고 전압신호가 나타나는 순간에 전류신호가 펄스 형태로 나타나게 되나, 전력은 크게 증가하지 않는다.
그러나 상기 정류기(111)의 입력전압 파형을 위상 90° 또는 270°로 조정하는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 입력 전압 파형이 상대적으로 많이 지연되어 나타나며, 입력전압 파형이 나타나는 순간의 전류는 매우 높은 값을 갖게 되어 전력이 증가하므로, 이에 따른 제1 저항(R14)의 온도가 상승할 수 있는데, 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치는 다이오드(D3)에 의해 유입되는 전류가 차단되므로 다른 동일한 조건에서 71℃로 발열이 감소함을 알 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 상용 교류 전원(AC)을 정류하는 정류기;
    상기 정류기로부터 정류된 전원의 전압 및 전류의 위상을 조정을 통해 역률(Power Factor)을 보정하고, 노이즈를 제거하는 노이즈 제거용 필터;
    상기 노이즈 제거용 필터와 일단이 연결되고 사전에 설정된 권선비에 따라 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 보조 전원을 출력하는 트랜스포머; 및,
    상기 트랜스포머의 일차 코일의 타단과 전기적으로 연결되어 상기 일차 코일로부터의 직류 전원을 스위칭하는 스위칭 유닛을 포함하고,
    상기 노이즈 제거용 필터는,
    일단이 상기 정류기와 연결되고, 타단이 상기 트랜스포머와 연결되는 다이오드와,
    상기 다이오드의 애노드와 일단이 접하는 제 1 카패시터와,
    상기 제 1 카패시터의 타단과 일단이 접하고, 타단이 접지와 연결되는 제 1 저항을 포함하는 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는 애노드가 상기 정류기와 연결되고, 캐소드가 상기 트랜스포머와 연결되는 전원 공급 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 제거용 필터는,
    상기 다이오드의 캐소드와 일단이 접하고 타단이 접지와 연결되는 제2 카패시터를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 카패시터는 상기 제2 카패시터의 3배 내지 10배의 용량값을 갖도록 형성되는 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머는 일차 코일과 이차 코일이 전기적으로 절연된 전원 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 유닛은 PWM(Pulse Width Modulation)방식으로 스위칭을 제어하는 스위칭 제어기; 및,
    상기 트랜스포머의 일차 코일의 타단에 연결되어 스위칭 제어기의 제어에 따라 일차 코일로부터의 직류 전원을 스위칭하는 메인 스위치를 포함하는 전원 공급 장치.
KR1020120065842A 2012-06-19 2012-06-19 전원 공급 장치 KR101327030B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120065842A KR101327030B1 (ko) 2012-06-19 2012-06-19 전원 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120065842A KR101327030B1 (ko) 2012-06-19 2012-06-19 전원 공급 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101327030B1 true KR101327030B1 (ko) 2013-11-13

Family

ID=49857161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120065842A KR101327030B1 (ko) 2012-06-19 2012-06-19 전원 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101327030B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10225128A (ja) * 1997-02-10 1998-08-21 Tec Corp 電源装置
KR20040001573A (ko) * 2002-06-28 2004-01-07 아프로시스템스 주식회사 단일 전력단 고역률 컨버터
KR100632688B1 (ko) 2004-01-30 2006-10-11 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 스위칭 전원장치
JP2011120416A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Sharp Corp スイッチング電源装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10225128A (ja) * 1997-02-10 1998-08-21 Tec Corp 電源装置
KR20040001573A (ko) * 2002-06-28 2004-01-07 아프로시스템스 주식회사 단일 전력단 고역률 컨버터
KR100632688B1 (ko) 2004-01-30 2006-10-11 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 스위칭 전원장치
JP2011120416A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Sharp Corp スイッチング電源装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101931448B1 (ko) 스타트업 셀 회로의 시스템 및 방법
US9190917B2 (en) Isolated flyback converter for light emitting diode driver
US8581515B2 (en) Light emitting diode driver
US10205380B2 (en) Power converter with tank circuit and over-voltage protection
US20130127356A1 (en) Led driving power supply apparatus and led lighting apparatus
JP5761301B2 (ja) 点灯装置および照明器具
US10462859B2 (en) Clocked flyback converter circuit
KR101288201B1 (ko) 역률 보정 회로, 이를 갖는 전원 장치 및 모터 구동 장치
KR20090006667A (ko) 인터리브드 플라이백 ｌｅｄ 구동 장치
US9621060B2 (en) Self-excited power conversion circuit for secondary side control output power
KR20150050120A (ko) 발광 다이오드 구동 장치
JP6603763B2 (ja) 照明システム
KR20110132188A (ko) 역률을 개선한 ｌｅｄ 구동 장치
US20150351175A1 (en) Feedback circuit, control circuit, and power supply apparatus including the same
US9220138B1 (en) Soft bleeder to remove step dimming
KR20090128279A (ko) Ｌｅｄ용 전원 공급 장치
JP2013030390A (ja) 電源装置ならびにこの電源装置を有する照明器具
KR101327030B1 (ko) 전원 공급 장치
TWI458389B (zh) 可動態調整調光範圍之驅動裝置及其操作方法
KR101188057B1 (ko) 전원 공급 장치
US8963429B2 (en) Lighting apparatus for fluorescent tube and driving method therefor
TW201408126A (zh) 發光二極體調光裝置
JP6101744B2 (ja) スイッチング電源装置
KR20140011242A (ko) 전원공급회로
EP2600513A1 (en) Power supply for LED light sources

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161006

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171011

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181010

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191010

Year of fee payment: 7