KR101339621B1

KR101339621B1 - 다중출력 직류/직류 컨버터

Info

Publication number: KR101339621B1
Application number: KR1020120134747A
Authority: KR
Inventors: 류동균; 김재국; 장상인; 김성호; 최서우
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-12-10

Abstract

본 발명은 다중 출력 직류/직류 컨버터에 관한 것이다. 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터는 입력 직류 전원을 사전에 설정된 공진 주파수에 동기되어 교번 스위칭함으로써 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 직류 전원 및 제2 직류 전원을 포함한 복수의 직류 전원을 출력하는 전원 변환 회로; 및 상기 제1 직류 전원을 공급받는 부하에 흐르는 부하 전류의 전류 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전류의 전류 레벨 간의 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 제어하는 주파수 제어부와, 상기 주파수 제어부로부터의 상기 공진 주파수에 따라 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부와, 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨 및 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨의 오차와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 제어하는 듀티 제어부; 및 상기 듀티 제어부의 스위칭 듀티 제어에 따라 상기 전원 변환 회로의 교번 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부를 구비하는 제어 회로를 포함하고, 상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 주파수 제어부는 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨간의 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 제어하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

Description

다중출력 직류/직류 컨버터{DC/DC CONVERTER HAVING MULTI-PIUPUT}

본 발명은 다중출력 직류/직류 컨버터에 관한 것이다.

전원 장치 특히 직류/직류 컨버터는 종래로부터 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 기기, 에어컨, 오디오 및 비주얼 기기 등의 가정 전자제품 등에 많이 사용되고 있다.

이러한 직류/직류 컨버터는 적용되는 전자제품에 따라 복수의 출력 전원을 제공할 수도 있다.

일반적인 다중출력 직류/직류 컨버터는 입력 직류 전원을 단일 트랜스포머를 통해 각각 교류 전원으로 변환하고, 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력한다. 그러나, 일반적인 다중출력 직류/직류 컨버터는 단일 트랜스포머에 의해 복수의 직류 전원 중 하나의 직류 전원의 전압 레벨이 변동하는 경우 다른 직류 전원에 영향을 미쳐 크로스-레귤레이션(Cross-Regulation)이 유지되지 않는 문제점이 있다. 이를 위해 출력단에 강압 쵸퍼 회로가 채용된 다중 출력 직류/직류 컨버터가 사용된다. 다만, 출력단에 강압 쵸퍼 회로가 채용된 다중 출력 직류/직류 컨버터를 사용하는 경우, 다중출력 직류/직류 컨버터는 1차적인 전원 변환 이후에 상술한 강압 쵸퍼 회로에 의해 다시 전원을 재변환하여 전력 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 상술한 바와 같이 구성된 강압 쵸퍼 회로에 의해 부품 개수가 증가하여 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

하기의 선행기술문헌 중 특허문헌 1은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서, 다중출력 전원 중 하나의 출력 전원의 주파수에 동기되어 전원 변환 스위칭을 제어하는 내용을 개시하고 있으나, 발광 다이오드를 구동하기 위한 정전류 제어를 하는 경우에 적용될 수 없다는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 KR 10-2009-0105116

본 발명의 과제는 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 LLC 공진형 직류/직류 컨버터를 이용하여 발광 다이오드를 구동함에 있어서, 출력단에 구성되는 강압 쵸퍼 회로를 채용하지 않고, 전류 피드백 방식을 이용하여 다중출력 전원 중 하나의 출력 전원의 주파수에 동기되어 전원 변환 스위칭을 제어하는 다중 출력 직류/직류 컨버를 제공한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 입력 직류 전원을 사전에 설정된 공진 주파수에 동기되어 교번 스위칭함으로써 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 직류 전원 및 제2 직류 전원을 포함한 복수의 직류 전원을 출력하는 전원 변환 회로; 및 상기 제1 직류 전원을 공급받는 부하에 흐르는 부하 전류의 전류 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전류의 전류 레벨 간의 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 제어하는 주파수 제어부와, 상기 주파수 제어부로부터의 상기 공진 주파수에 따라 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부와, 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨 및 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨의 오차와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 제어하는 듀티 제어부; 및 상기 듀티 제어부의 스위칭 듀티 제어에 따라 상기 전원 변환 회로의 교번 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부를 구비하는 제어 회로를 포함하고, 상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 주파수 제어부는 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨간의 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 제어하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 상기 주파수 제어부는, 상기 부하 전류의 전류 레벨과 상기 제1 기준 전류의 전류 레벨의 비교 결과를 사전에 설정된 증폭률에 따라 증폭하는 제1 오차 증폭기; 및 상기 제1 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 설정하는 주파수 설정기를 포함하고, 상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 제1 오차 증폭기는 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨과 상기 제1 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 상기 주파수 제어부는, 사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제1 오차 증폭기의 상기 증폭률을 설정하는 제1 저항기를 더 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 상기 주파수 제어부는, 상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨이 아닌 경우, 상기 부하전류 및 상기 제1 기준 전류를 상기 제1 오차 증폭기에 전달하고, 상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 제1 직류 전원의 전압 및 상기 제1 기준 전압을 상기 제1 오차 증폭기에 전달하는 스위치부를 더 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 상기 듀티 제어부는, 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨의 비교 결과를 사전에 설정된 증폭률에 따라 증폭하는 제2 오차 증폭기; 상기 제2 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하는 비교기; 및 상기 비교기로부터의 비교 결과에 따라 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정기를 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 상기 듀티 제어부는, 사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제2 오차 증폭기의 증폭율을 설정하는 제2 저항기를 더 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 제2항에 있어서, 상기 전원 변환 회로는

상기 제어부의 제어에 따라 교번 스위칭하는 제1 및 제2 스위치를 갖는 스위칭부; 상기 스위칭부로부터 스위칭된 전원을 각각 사전에 설정된 권선비에 따라 결정되는 전압 레벨을 갖는 교류 전원으로 변환하는 제1 및 제2 변환부; 및 상기 제1 및 제2 변환부로부터의 교류 전원을 각각 정류하여 상기 제1 직류 전원 및 제2 직류 전원을 출력하는 제1 및 제2 정류부를 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

또한, 상기 제1 및 제2 변환부는 각각, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 전원 입력단에 직렬 연결된 공진용 캐패시터 및 공진용 인덕터와, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 병렬 연결된 자화 인덕터를 갖는 LLC 공진형 변환부인 다중 출력 직류/직류 컨버터를 제안한다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터는 전류 피드백 방식을 이용하여 발광 다이오드를 구동함에 있어서, 다중 출력 전원 중 제1 직류 전원의 주파수에 동기되어 전원 변환의 교번 스위칭을 제어함으로써 전력 변환 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 발광 다이오드의 디밍 오프시 또는 제1 직류 전원의 출력단에 부하가 없는 경우에는 전압 피드백 방식을 이용함으로써 출력단의 전압 상승을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다중출력 직류/직류 컨버터의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 제어회로의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 다른 일 실시예를 나타낸 구성도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 다중출력 직류/직류 컨버터의 일 실시예를 나타내는 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터는 입력 직류 전원을 교번 스위칭하여 제1 및 제2 직류전원을 포함한 복수의 직류 전원을 출력하는 전원 변환 회로(100)와, 전원 변환 회로(100)의 스위칭을 제어하는 제어회로(200)를 포함한다.

전원 변환 회로(100)는 스위칭부(110), 제1 및 제2 변환부(120,130), 제1 및 제2 정류부(140,150)로 구성될 수 있다.

스위칭부(110)의 제1 및 제2 스위치(M1, M2)는 서로 전기적으로 직렬 연결되고 입력 직류 전원단에 병렬 연결되어 제어회로(200)로부터의 스위칭 신호(sw1,sw2)에 따라 교번 스위칭할 수 있다. 스위칭부(110)로부터 스위칭된 교류 전원은 각각 제1 및 제2 변환부(120,130)에 전달된다.

제1 및 제2 변환부(120,130)는 각각 서로 직렬 연결된 공진형 캐패시터(Cr1, Cr2) 및 공진형 인덕터(Lr1, Lr2)와 제1 및 제2 스위치(M1,M2)에 각각 병렬 연결된 자화 인덕터(Lm1,Lm2)를 포함한 LLC 공진형 변환부일 수 있다. 더하여, 제1 및 제2 변환부(120, 130)는 사전에 설정된 권선비를 갖는 일차 권선(L1,L3) 및 이차 권선(L2,L4)를 갖는 두 개의 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상술한 자화 인덕터(Lm1,Lm2)는 상술한 트랜스포머의 누설 인덕턴스만으로 구성될 수 있다.

스위칭부(110)로부터의 스위칭된 교류 전원은 각각 제1 및 제2 변환부(120,130)의 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 교류 전원으로 변환되어 제1 및 제2 정류부(140,150)에 전달된다.

제1 및 제2 정류부(140,150)는 각각 제1 및 제2 변환부(120,130)로부터의 교류 전원을 정류하여 제1 및 제2 직류 전원(Vo1, Vo2)을 출력한다. 이때 제1 및 제2 정류부(140,150)의 정류 소자는 적어도 하나의 다이오드(D5)로 구성되어 상기 교류 전원을 반파 정류할 수 있고, 복수의 다이오드(D1-D4)로 이루어진 브릿지 다이오드로 구성되어 상기 교류 전원을 전파 정류할 수도 있다. 제1 및 제2 정류부(140,150)로부터의 제1 및 제2 직류 전원(Vo1, Vo2)과 제1 직류 전원(Vo1)을 공급받는 부하(LED)에 흐르는 부하 전류(Is)는 출력되는 은 제어 회로(200)에 전달된다. 이 때, 부하 전류(Is)는 스위칭 신호(sw3)에 의해 스위칭 동작되는 제3 스위치(M3)에 의해 조절될 수 있다.

한편, 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 전력 변환 회로는 상술한 바와 같이 둘의 트랜스포머로 구성된 제1 및 제2 변환부(120,130)를 포함할 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 트랜스포머로 구성된 변환부(120`)를 채용하여 회로 면적을 저감할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 다른 일 실시예를 나타낸 구성도이다.

도 3를 참조하면, 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 전력 변환 회로(100`)는 스위칭부(110`), 변환부(120`), 제1 및 제2 정류부(130`,140`)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 스위칭부(110`)와 제1 및 제2 정류부(130`,140`)는 도 2에 도시된 스위칭부(110)와 제1 및 제2 정류부(140,150)과 그 전기적인 기능이 동일하므로 생략하도록 한다.

도 3에 도시된 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 변환부(120`)는 하나의 트랜스포머로 구성되며, 이에 따라 하나의 일차 권선(L1)과 일차 권선(L1)과의 권선비에 따라 변환된 교류 전원을 제1 및 제2 정류부(130`,140`)에 각각 전달하는 제1 및 제2 이차 권선(L2,L3)를 구비한다. 더하여, 변환부(120`)는 직렬 연결된 공진형 캐패시터(Cr) 및 공진형 인덕터(Lr)와 제1 스위치(M1)에 병렬 연결된 자화 인덕터(Lm)를 포함한 LLC 공진형 변환부일 수 있다. 자화 인덕터(Lm)은 상술한 트랜스포머의 누설 인덕턴스만으로 구성될 수 있다.

제어회로(200)는 제1 직류 전원(Vo1)을 입력받는 주파수 제어부(210), 삼각파 발생부(220), 제2 직류 전원(Vo2)을 입력받는 듀티 제어부(230) 및 스위칭 제어부(240)를 포함한다. 상술한 제어회로(200)의 세부 구성은 도 2을 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터에 채용된 제어회로의 상세 구성도이다.

주파수 제어부(210)는 제1 직류 전원(Vo1)을 공급받는 부하에 흐르는 부하 전류(Is)의 전류 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전류(Iref1)의 전류 레벨 간의 비교 결과 또는 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압(Vref1)의 비교결과를 사전에 설정된 증폭률에 따라 증폭하는 제1 오차 증폭기(211)와 사전에 설정된 저항값에 따라 제1 오차 증폭기(211)의 오차 증폭율을 설정하는 제1 저항기(212)와, 제1 오차 증폭기(211)의 비교 결과에 따라 주파수를 설정하는 주파수 설정기(213)와, 부하 전류(Is)의 전류 레벨이 0 레벨이 아닌 경우, 부하 전류(Is) 및 제1 기준 전류(Iref1)를 제1 오차 증폭기(211)에 전달하고, 부하 전류(Is)의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 및 제1 기준 전압(Vref1)을 제1 오차 증폭기에 전달하는 스위치부(214)를 포함할 수 있다. 주파수 설정기(213)로부터의 주파수 신호는 삼각파 발생부(220)에 전달된다.

삼각파 발생부(220)는 주파수 설정기(213)로부터의 주파수 신호에 동기된 삼각파를 발생한다. 상기 삼각파는 듀티 제어부(230)에 전달된다.

듀티 제어부(230)는 제2 직류 전원(Vo2)의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압(Vref2)의 전압 레벨 간의 오차를 증폭하는 제2 오차 증폭기(231)와, 사전에 설정된 저항값에 따라 제2 오차 증폭기(231)의 오차 증폭율을 설정하는 제2 저항기(232)와, 제2 오차 증폭기(231)의 비교 결과의 전압 레벨과 삼각파 발생부(220)로부터의 삼각파의 전압 레벨을 비교하는 비교기(233)와, 비교기(223)의 비교 결과에 따라 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정기(234)를 포함한다. 듀티 설정기(234)로부터의 듀티 신호는 스위칭 제어부(240)에 전달된다.

스위칭 제어부(240)는 듀티 설정기(234)로부터의 듀티 신호에 따라 제1 및 제2 스위치(M1,M2)의 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)를 스위칭부(110)에 전달한다.

이하, 도 1 및 도 2을 참조하여, 본 발명의 다중 출력 직류/직류 컨버터의 동작을 상세히 설명하도록 한다.

제1 및 제2 스위치(M1, M2)의 교번 온/오프 스위칭을 통해 제1 공진용 캐패시터(Cr1)의 충전 전압을 조정하여, 제1 변환부(120)의 1차 권선(L1)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 제1 변환부(120)의 2차 권선(L2) 및 제1 정류부(140)의 다이오드(D1, D4 또는 D2, D3)를 통하여 제1 직류 전원(Vo1)이 형성된다.

또한, 제1 및 제2 스위치(M1, M2)의 교번 온/오프 스위칭을 통해 제2 공진용 캐패시터(Cr2)의 충전 전압을 조정하여, 제2 변환부(130)의 1차 권선(L3)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 제2 변환부(130)의 2차 권선(L4) 및 제2 정류부(150)의 다이오드(D5)를 통하여 제2 직류 전원(Vo2)이 형성된다.

주파수 제어부(210)는 부하 전류가 0 레벨이 아닌 경우, 제1 오차 증폭기(211)을 통해 부하 전류(Is)의 전류 레벨과 제1 기준 전류(Iref1)의 전류 레벨을 비교하거나, 부하 전류가 0 레벨인 경우, 제1 오차 증폭기(211)을 통해 사전에 설정된 저항에 의해 분압된 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 레벨과 제1 기준 전압(Vref1)을 비교하고, 주파수 설정기(213)를 통해 그 비교 결과에 따라 가변되는 주파수를 갖는 주파수 신호를 삼각파 발생부(220)에 전달한다.

삼각파 발생부(220)는 상기 주파수 신호의 가변되는 주파수에 동기된 삼각파(saw-tooth wave)를 형성하게 된다.

펄스폭 변조를 하게 되는 듀티 제어부(230)은 제1 직류 전원(Vo1)에 기초하여 변화되는 주파수 제어부(210)의 스위칭 주파수에 동기 되어 최종적으로 스위칭 주파수와 펄스폭 변조가 동시에 일어나게 된다. 구체적으로, 듀티 제어부(230)는 제2 오차 증폭기(231)를 통해 제2 직류 전원(Vo2)의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준전압(Vref2)의 전압 레벨을 비교하고, 비교기(233)를 통해 제2 오차 증폭기(231)로부터의 오차 결과와 삼각파 발생부(220)로부터의 삼각파를 비교하여, 듀티 설정기(234)에 를 통해 듀티 신호를 형성한 후 스위칭 제어부(240)에 전달한다. 스위칭 제어부(240)는 상기 듀티 신호에 따라 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)를 스위칭부(110)에 전달하여 제1 및 제2 스위치(M1,M2)의 스위칭을 제어한다. 보다 상세하게는, 스위칭부(110)의 제1 및 제2 스위치(M1, M2)의 교번 온/오프 스위칭에 의해 제1 공진형 캐패시터(Cr1)의 충전전압을 조정하여 제1 변환부(120)의 1차 권선(L1)에 인가되는 전압을 제어한다.

주파수 제어부(210)는 일반적으로는(부하전류(Is)가 0 레벨이 아닌 경우) 부하 전류(Is)의 전류 레벨과 제1 기준 전류(Iref1)을 비교하여 주파수를 제어하게 된다. 다만, 제1 직류 전원(Vo1)을 공급받는 부하가 없는 경우에 부하 전류(Is)가 0 레벨까지 하강하게 되어 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 레벨이 상승하게 된다. 이 때, 스위치부는 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 및 제1 기준전압(Vref1)을 제1 오차 증폭기(211)에 전달한다. 이로써, 주파수 제어부(210)는 스위칭 주파수를 변조하는 주파수 제어부(210)를 통해 스위칭 주파수를 상승시킴으로써 제1 공진형 캐패시터(Cr1)의 충전 전압을 감소시키고 이에 따라 제1 변환부(120)의 1차 권선(L1)에 인가되는 전압이 줄어들어 결과적으로 2차 권선(L2) 양 끝단에 형성되는 전압이 줄어들게 된다. 이에 따라 상승 되었던 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 레벨은 줄어들어 정상 상태를 유지한다.

제2 직류 전원(Vo2)의 전압 레벨이 상승한 경우, 펄스폭 변조 제어로 인하여 동작 듀티가 줄어들게 되며, 이로 인해 제1 직류 전원(Vo1)도 영향을 받아 이득곡선이 변화되어 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 레벨이 상승하게 된다. 즉, 제1 직류 전원(Vo1)의 전압 레벨이 상승하게 됨에 따라, 주파수 제어부(210)의 제어로 인해 스위칭 주파수의 상승이 발생한다. 여기서 스위칭 주파수의 상승은 제2 직류 전원(Vo2)의 전압 하강을 유도하게 되어 원하는 전압 레벨을 갖는 제1 및 제2 직류 전원(Vo1, Vo2)을 동시에 얻게 된다.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100,100`: 전원 변환 회로 110,110`: 스위칭부
120: 제1 변환부 130: 제2 변환부
140,130`: 제1 정류부 150,140`: 제2 정류부
120`: 변환부 200: 제어회로
210: 주파수 제어부 211: 제1 오차 증폭기
212: 제1 저항기 213: 주파수 설정기
214: 스위치부 220: 삼각파 발생부
230: 듀티 제어부 231: 제2 오차 증폭기
232: 제2 저항기 233: 비교기
234: 듀티 설정기 240: 스위칭 제어부

Claims

입력 직류 전원을 사전에 설정된 공진 주파수에 동기되어 교번 스위칭함으로써 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 직류 전원 및 제2 직류 전원을 포함한 복수의 직류 전원을 출력하는 전원 변환 회로; 및
상기 제1 직류 전원을 공급받는 부하에 흐르는 부하 전류의 전류 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전류의 전류 레벨 간의 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 제어하는 주파수 제어부와, 상기 주파수 제어부로부터의 상기 공진 주파수에 따라 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부와, 상기 제2 직류 전원의 전압 레벨 및 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨의 오차와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 제어하는 듀티 제어부; 및 상기 듀티 제어부의 스위칭 듀티 제어에 따라 상기 전원 변환 회로의 교번 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부를 구비하는 제어 회로를 포함하고,
상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 주파수 제어부는 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨간의 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 제어하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 주파수 제어부는,
상기 부하 전류의 전류 레벨과 상기 제1 기준 전류의 전류 레벨의 비교 결과를 사전에 설정된 증폭률에 따라 증폭하는 제1 오차 증폭기; 및
상기 제1 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과에 따라 상기 공진 주파수를 설정하는 주파수 설정기를 포함하고,
상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 제1 오차 증폭기는 상기 제1 직류 전원의 전압 레벨과 상기 제1 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제2항에 있어서, 상기 주파수 제어부는,
사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제1 오차 증폭기의 상기 증폭률을 설정하는 제1 저항기를 더 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제2항에 있어서, 상기 주파수 제어부는,
상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨이 아닌 경우, 상기 부하전류 및 상기 제1 기준 전류를 상기 제1 오차 증폭기에 전달하고, 상기 부하 전류의 전류 레벨이 0 레벨인 경우, 상기 제1 직류 전원의 전압 및 상기 제1 기준 전압을 상기 제1 오차 증폭기에 전달하는 스위치부를 더 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제1항에 있어서, 상기 듀티 제어부는
상기 제2 직류 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨의 비교 결과를 사전에 설정된 증폭률에 따라 증폭하는 제2 오차 증폭기;
상기 제2 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하는 비교기; 및
상기 비교기로부터의 비교 결과에 따라 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정기를 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제5항에 있어서, 상기 듀티 제어부는,
사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제2 오차 증폭기의 증폭율을 설정하는 제2 저항기를 더 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제2항에 있어서, 상기 전원 변환 회로는
상기 스위칭 제어부의 제어에 따라 교번 스위칭하는 제1 및 제2 스위치를 갖는 스위칭부;
상기 스위칭부로부터 스위칭된 전원을 각각 사전에 설정된 권선비에 따라 결정되는 전압 레벨을 갖는 교류 전원으로 변환하는 제1 및 제2 변환부; 및
상기 제1 및 제2 변환부로부터의 교류 전원을 각각 정류하여 상기 제1 직류 전원 및 제2 직류 전원을 출력하는 제1 및 제2 정류부를 포함하는 다중 출력 직류/직류 컨버터.
제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 변환부는 각각,
상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 전원 입력단에 직렬 연결된 공진용 캐패시터 및 공진용 인덕터와, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 병렬 연결된 자화 인덕터를 갖는 LLC 공진형 변환부인 다중 출력 직류/직류 컨버터.