KR101342245B1 - Ｌｅｄ 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

넓은 입력전압 범위 및 부하 제어 범위를 가지는 LED 전원 공급 장치를 제공한다. LED 전원 공급 장치는, AC 전원을 정류하는 정류기와, AC 전원의 AC 주기와 동기하여 역률 보상을 수행하기 위한 역률 보상용 PWM 신호를 생성하고, 출력 설정 전압에 기초하여 출력 전압을 조정하기 위한 복수의 전력 제어용 PWM 신호를 생성하는 전력 제어 프로세서와, 역률 보상용 PWM 신호에 따라 역률 보상을 수행하는 PFC부와, 역률 보상된 전압을 강압하는 DC/DC 컨버터와, 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 설정 전압에 기초하여 생성되는 제1 PWM 신호에 따라, 강압된 전압을 변환하여 출력하는 LLC 공진형 컨버터와, LLC 공진형 컨버터의 출력 전압을 감지하고, 감지된 출력 전압 및 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 전압을 안정화하기 위한 제2 PWM 신호을 이용하여 생성된 출력 전압 감지 신호를 전력 제어 프로세서에 제공하는 전압 처리부와, LED 조명 장치로 출력되는 출력 전류를 감지하고, 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 전류를 안정화하기 위한 제3 PWM 신호에 따라 출력 전류를 조정하는 전류 처리부를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법{Power supply apparatus for LED and method of controlling the same}
본 발명은 LED 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 종류의 LED 모듈에 대한 전원 공급을 효율적으로 공급하고 전력 제어를 수행할 수 있는 LED 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
LED(light emitting diode)는 빛을 발하는 반도체 소자로서 소형이고, 수명이 길며, 에너지 절감효과가 뛰어나기 때문에 이를 이용한 다양한 조명장치의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 조명장치의 전력 공급을 위하여 SMPS(switching mode power supply)를 이용하여 LED 모듈에 구동 전원을 공급한다. 그러나, 공급되는 구동 전원의 전기적 특성에 의하여 과부하가 발생하여 열이 많이 발생하고 전력 소모가 많아질 수 있다. 또한 출력 전력의 안정화를 위하여 전해 콘덴서를 사용하고 있으나, 콘덴서 수명이 전원공급장치의 수명을 좌우하는 문제가 있어왔다.
대한민국공개특허공보 제10-2011-30244호, 2011년 3월 23일 공개, 발명의 명칭: LED 전원공급 장치.
LED의 수용 전압의 변환에 따른 별도의 구성 변경이 필요하지 않으며, 넓은 입력전압 범위 및 부하 제어 범위를 가지는 LED 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법을 제공한다.
또한, 출력 전압 및 출력 전류를 동시에 제어할 수 있는 LED 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법을 제공한다.
또한, 전해 콘덴서를 사용하지 않는 LED 전원 공급 장치 및 그의 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 따른 LED 전원 공급 장치는, AC 전원을 정류하는 정류기와, AC 전원의 AC 주기와 동기하여 역률 보상을 수행하기 위한 역률 보상용 PWM 신호를 생성하고, 출력 설정 전압에 기초하여 출력 전압을 조정하기 위한 복수의 전력 제어용 PWM 신호를 생성하는 전력 제어 프로세서와, 역률 보상용 PWM 신호에 따라 역률 보상을 수행하는 PFC부와, 역률 보상된 전압을 강압하는 DC/DC 컨버터와, 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 설정 전압에 기초하여 생성되는 제1 PWM 신호에 따라, 강압된 전압을 변환하여 출력하는 LLC 공진형 컨버터와, LLC 공진형 컨버터의 출력 전압을 감지하고, 감지된 출력 전압 및 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 전압을 안정화하기 위한 제2 PWM 신호을 이용하여 생성된 출력 전압 감지 신호를 전력 제어 프로세서에 제공하는 전압 처리부와, LED 조명 장치로 출력되는 출력 전류를 감지하고, 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 전류를 안정화하기 위한 제3 PWM 신호에 따라 출력 전류를 조정하는 전류 처리부를 포함한다.
전력 제어 프로세서는 사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 시스템으로부터 입력되는 신호에 따라 출력 설정 전압을 설정할 수 있다.
전력 제어 프로세서는 출력 전압 감지 신호를 이용하여 제1 PWM 신호를 재조정하여, LED 조명 장치로의 출력 전압을 조정할 수 있다.
전압 처리부는 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압을 감지하고, 제2 PWM 신호를 이용하여 출력 설정 전압에 대응하는 제1 기준 전압을 생성하고, 감지된 출력 전압 및 제1 기준 전압의 제1 차이 값을 생성하고, 생성된 제1 차이 값을 출력 전압 감지 신호로서 전력 제어 프로세서로 전달할 수 있다.
전력 제어 프로세서는, 출력 전압 감지 신호를 이용하여, 출력 전압 감지 신호가 출력 설정 전압에 기초하여 결정된 상한값(Vmax)보다 높은 경우, 제1 PWM 신호의 듀티를 감소시키고, 출력 전압 감지 신호가 출력 설정 전압에 기초하여 결정된 하한값(Vmin)보다 낮은 경우, 제1 PWM 신호의 듀티를 증가시켜서 출력 전압을 제어할 수 있다.
전류 처리부는, LED 조명 장치로의 출력 전류를 감지하고, 제3 PWM 신호를 이용하여 출력 설정 전류에 대응하는 제2 기준 전압을 생성하고, 제2 기준 전압과 감지된 출력 전류에 대응되는 전압 값 사이의 제2 차이 값을 생성하고, 생성된 제2 차이 값에 기초하여 출력 전류의 크기를 조정할 수 있다.
다른 측면에 따른 LED 전원 공급 장치의 제어 방법은, AC 전원의 AC 주기와 동기하여 역률 보상을 수행하기 위한 역률 보상용 PWM 신호를 생성하고, 생성된 역률 보상용 PWM 신호를 역률 보상을 수행하는 역률 보상부에 제공하여 역률 보상을 제어하는 단계와, 출력 설정 전압에 기초하여 출력 전압을 조정하기 위한 제1 PWM 신호를 생성하고, LLC 공진형 컨버터에 제1 PWM 신호를 제공하여, LLC 공진형 컨버터가 역률 보상 후에 강압된 전압을 출력 설정 전압이 되도록 변환하여 출력하도록 제어하는 단계와, LED 조명 장치로의 출력 전압을 안정화하기 위한 제2 PWM 신호에 따라 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압을 재조정하는 단계와, LED 조명 장치로의 출력 전류를 조정하기 위한 제3 PWM 신호에 따라 전류 처리부의 출력 전류를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, LED 전원 공급 장치를 통합적으로 제어가능한 전력 제어 프로세서를 이용하므로, 전원 제어를 효과적으로 수행하고 LED 전원 공급 장치의 시스템 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 별도의 구성 변경 없이도 다양한 사양한 LED 모듈에 전원을 공급할 수 있으며, 넓은 입력전압 범위 및 부하 제어 범위를 가지는 LED 전원 공급 장치를 제공할 수 있다. 또한, 정전압 및 정전류 제어방식을 채택하여 전해콘덴서를 사용하지 않는 전원공급장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전력 제어 프로세서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 전압 처리부의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 전류 처리부의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치의 전력 제어 프로세서의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치의 전력 제어 프로세서의 전압 안정화 동작을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
LED 전원 공급 장치(100)는 AC 전원(10)을 이용하여 LED 조명 장치(20)에 전력을 공급한다. LED 조명 장치(20)는 하나의 LED 조명 모듈이거나, 복수의 LED 조명 모듈일 수 있다. 또는, LED 조명 장치(20)는 가로등과 같이 일정 지역에 설치된 복수의 LED 조명 장치의 그룹일 수 있다.
LED 전원 공급 장치(100)는 전력 제어 프로세서(110), 제1 노이즈 필터(120), 정류기(130), 제2 노이즈 필터(140), 역률보상(Power factor correction)부(150, 이하에서 PFC부라 함), DC/DC 컨버터(160), LLC 공진형 컨버터(170), 전압 처리부(180) 및 전류 처리부(190)를 포함한다.
전력 제어 프로세서(110)는 LED 전원 공급 장치(100)가 AC 전원(10)을 입력받아 처리하여 LED 조명 장치(20)의 전원을 공급하는 과정을 제어하는 프로세서이다. 전력 제어 프로세서(110)는 역률 보상과, LED 조명 장치(20)에 제공되는 전력을 제어한다. 이를 위해, 전력 제어 프로세서(110)는 역률 보상 제어 신호를 생성하기 위한 알고리즘 및 전력 제어용 PWM 신호를 생성하기 위한 알고리즘을 수행하도록 구성될 수 있다.
전력 제어 프로세서(110)는 역률 보상을 위한 역률보상용 PWM 신호를 생성하여 PFC부(150)에 제공하여 역률 보상을 수행할 수 있다. 전력 제어 프로세서(110)는 정류기(130)로 입력되는 AC 전원(10)의 AC 주기를 검지하고, PFC부(150)가 AC주기와 동기하여 역률보상을 수행하도록 제어하는 역률보상용 PWM 신호를 생성할 수 있다. 상세하게는, 전력 제어 프로세서(110)는 AC 전원(10)이 변동함으로써 변동되는 AC 입력 주기의 변화에 따라 PWM 주파수 및 듀티가 변동되는 역률 보상용 PWM 신호를 생성하고 역률 보상용 PWM 신호를 PFC부(150)에 제공하여, PFC부(150)는 변동되는 AC 입력 주기에 기초하여 입력 전압과 입력 전류의 위상 및 파형이 같아지도록 제어하여 역률을 보상한다. 이에 따라, PFC부(150)는 AC 전원(10)의 입력 주파의 변동을 역률 보상에 즉시 반영할 수 있다.
또한, 전력 제어 프로세서(110)는 전력 제어를 위한 복수의 PWM 신호를 생성하여 LLC 공진형 컨버터(170), 전압 처리부(180) 및 전류 처리부(190)의 동작을 제어하여, LED 조명 장치(20)에 필요한 전력이 공급되도록 제어할 수 있다. 상세하게는, 전력 제어 프로세서(110)는 LLC 공진형 컨버터(170)의 출력 전압을 조정하기 위한 제1 PWM 신호를 생성하여 LLC 공진형 컨버터(170)에 제공하고, LED 조명 장치(20)로의 출력 전압을 안정화하기 위한 제2 PWM 신호를 생성하여 전압 처리부(180)로 제공할 수 있다. 또한, 전력 제어 프로세서(110)는 전류 처리부(190)의 출력 전류를 조정하기 위한 제3 PWM 신호를 생성하여 전류 처리부(190)로 제공할 수 있다.
제1 노이즈 필터(120)는 AC 전원(10)의 전원 노이즈를 필터링하여 필터링된 AC 전원을 출력한다. 제1 노이즈 필터(120)는 선택적으로 이용될 수 있다.
정류기(130)는 필터링된 AC 전원을 DC 전원으로 변환한다. 예를 들어, 정류기(130)는 220V, 60㎐의 입력 전압이 입력되는 경우 Peak 300V인 전파정류된 맥류파형으로 정류하여 출력할 수 있다.
제2 노이즈 필터(140)는 정류기(130)의 출력 전압에서 리플 등의 전원 공급 장치(100)의 효율을 떨어뜨리는 성분을 필터링하여 리플 등의 성분을 제거 또는 감소시킨다. 제2 노이즈 필터(140)는 선택적으로 이용될 수 있다.
DC/DC 컨버터(160)는 입력 전압을 강압하여 PFC부(150)를 통과한 전력을 평활화한다. DC/DC 컨버터(160)의 출력 전압은 LED 전원 공급 장치(100)의 기본 입력 전압이라 할 수 있다.
LLC 공진형 컨버터(170)는 DC/DC 컨버터(160)의 출력 전압을 출력 설정 전압이 되도록 승압 또는 강압하여 평활화한다. 출력 설정 전압은 사용환경에 따라 다양한 조합이 가능한 LED 조명 장치(20)에서 필요한 정격 출력 전압으로 설정될 수 있다.
LLC 공진형 컨버터(170)는 입력되는 DC/DC 컨버터(160)의 출력 전압의 변동과 무관하게 안정적인 출력 전압을 출력한다. 이를 위해, 전력 제어 프로세서(110)는 DC/DC 컨버터(160)의 출력 전압의 변동과 무관하게 LLC 공진형 컨버터(170)가 안정적으로 출력 설정 전압을 출력하도록 PWM 주파수 및 듀티가 변동되는 제1 PWM 신호를 생성하여 LLC 공진형 컨버터(170)에 제공할 수 있다.
또한, 전압 처리부(180)는 LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전압을 감지하고 감지된 출력 전압을 나타내는 출력 전압 감지 신호를 전력 제어 프로세서(110)로 전달하고, 전력 제어 프로세서(110)는 전압 처리부(180)가 지속적으로 출력 전압을 일정하게 유지하도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 전압 처리부(180)는 LLC 공진형 컨버터(170)의 출력 전압을 감지하고, 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 제2 PWM 신호에 따라 출력 설정 전압에 대응하는 기준 전압을 생성하고, 감지된 출력 전압 및 기준 전압을 이용하여 생성된 출력 전압 감지 신호를 전력 제어 프로세서(110)에 제공할 수 있다.
이를 통해, 전력 제어 프로세서(110)는 LED 조명 장치(20)의 고장으로 인하여 과도한 크기의 출력 전압이 감지되는 경우, LLC 공진형 컨버터(170) 및 전압 처리부(180)에 대한 전력 제어용 PWM 신호의 생성을 중단할 수 있다. 또한, 전력 제어 프로세서(110)는 LED 조명 장치(20)의 부하가 커져서 고전력이 필요한 경우, LED 조명 장치(20)가 필요한 전력을 안정적으로 공급하도록 LLC 공진형 컨버터(170) 및 전압 처리부(180)에 대한 전력 제어용 PWM 신호를 조정하여 제공할 수 있다.
전류 처리부(190)는 LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전류를 감지하고, 감지된 출력 전류를 나타내는 출력 전류 감지 신호를 전력 제어 프로세서(110)로 전달할 수 있다. 추가적으로, 전류 처리부(190)는 전력 제어 프로세서(110)로부터 전달되는 전력 제어용 제3 PWM 신호에 따라 출력 전류를 조정할 수 있다. 예를 들어, LED 조명 장치(20)로의 출력 전류가 정격 출력 전류보다 높은 상태가 일정 시간 이상 지속되는 경우, 전력 제어 프로세서(110)는 출력 전류를 줄이도록 제어하는 제3 PWM 신호를 생성하여 전류 처리부(190)로 공급함으로써, 전류 처리부(190)가 출력 전류를 줄여서, 열이 발생하여 LED 전원 공급 장치(100)에 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 2는 도 1의 전력 제어 프로세서(110)의 구성을 나타내는 블록도이다.
전력 제어 프로세서(110)는 데이터 처리부(210), 역률 보상용 PWM 발생부(220) 및 전력 전달용 PWM 발생부(230)를 포함할 수 있다.
데이터 처리부(210)는 전력 제어 프로세서(110) 외부의 장치나 시스템과 전력 제어 프로세서(110)에서 이용되는 각종 데이터를 입출력하도록 구성된다. 데이터 처리부(210)는 입출력 데이터나 처리중인 데이터를 저장하는 저장부(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 데이터 처리부(210)는 키보드, 마우스, 터치 패드와 같은 사용자 입력 장치(도시되지 않음)으로부터 수신되는 사용자 입력 신호에 따른 데이터 또는 상위 제어 시스템(도시되지 않음)로부터 입력된 데이터에 따라 각종 데이터를 처리할 수 있다. 데이터 처리부(210)는 전력 제어 프로세서(110)의 동작 상태 및 데이터 처리 과정을 나타내는 데이터를 외부 디스플레이 장치(도시되지 않음) 또는 사용자 단말 장치(도시되지 않음)로 출력하도록 구성될 수도 있다.
역률 보상용 PWM 발생부(220)는 AC 전원(10)이 변동함으로써 변동되는 AC 입력 주기의 변화에 따라 PWM 주파수 및 듀티가 변동되는 역류 보상용 PWM 신호를 생성하여 PFC부(150)에 제공한다.
전력 전달용 PWM 발생부(230)는 출력 설정 전압에 기초하여 제1 PWM 신호를 생성하고, 제1 PWM 신호를 LLC 공진형 컨버터(170)에 제공하여 출력 전압을 조정한다. 출력 설정 전압은 LED 조명 장치(20)의 부하 구성에 따른 정격 출력 전압이거나 부하의 오차범위를 고려한 출력 설정 전압의 범위로 결정될 수 있다.
출력 설정 전압을 기초로 최대 출력 설정 전압 및 최소 출력 설정 전압이 결정될 수 있다. 최대 출력 설정 전압 및 최소 출력 설정 전압은 전력 제어 프로세서(110)가 실제로 출력되는 출력 전압이 출력 설정 전압의 범위에 포함되는지를 결정하는데 이용하는 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)으로 변환될 수 있다. 출력 설정 전압이 높을수록 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)의 범위는 커질 수 있다. 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)은 LED 조명 장치(20)의 사양을 고려하여 전력 제어 프로세서(110)에서 계산될 수도 있고, 외부로부터 전력 제어 프로세서(110)로 입력될 수도 있다.
전력 전달용 PWM 발생부(230)는 사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 시스템으로부터 새로운 출력 설정 전압이 입력되면, 새로운 출력 설정 전압에 따른 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)을 다시 설정하고, 새로운 출력 설정 전압에 기초하여 복수의 PWM 신호로 출력 전압이 새로운 출력 설정 전압이 되도록 출력 전압을 제어할 수 있다.
LLC 공진형 컨버터(170)가 출력 설정 전압에 따라 LED 조명 장치(20)로의 출력 전압을 제어하지만, LLC 공진형 컨버터(170)가 실제로 출력하는 출력 전압과 출력 설정 전압과 차이가 생길 수 있다. 이를 위해, 전압 처리부(180)는 LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전압을 감지하여 출력 전압 감지 신호를 생성하여 전력 전달용 PWM 발생부(230)에 전달하고, 전력 전달용 PWM 발생부(230)는 출력 전압 감지 신호에 기초하여 제1 PWM 신호를 재조정하고, 재조정된 제1 PWM 신호를 LLC 공진형 컨버터(170)에 제공하여, LLC형 공진형 컨버터(170)가 제1 PWM 신호를 이용하여 출력 전압을 안정화하도록 제어할 수 있다.
전력 전달용 PWM 발생부(230)는 LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전류를 감지하여 생성된 출력 전류 감지 신호에 기초하여 제3 PWM 신호를 생성하고, 제3 PWM 신호를 전류 처리부(190)에 제공하여, 전류 처리부(190)가 제3 PWM 신호를 이용하여 출력 전류를 제어할 수 있다.
사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 시스템(30)으로부터 LED 조명 장치(20)의 출력 전압 또는 출력 전류를 조정하라는 제어 명령이 입력되는 경우, 데이터 처리부(210)는 제어 명령에 포함된 출력 전압 정보 및 출력 전류 정보를 전력 전달용 PWM 발생부(230)에 제공할 수 있다. 이에 따라, PWM 발생부(230)는 수신된 출력 전압 정보 및 출력 전류 정보에 기초하여 복수의 PWM 신호를 생성하여 각각 LLC 공진형 컨버터(170), 전압 처리부(180) 및 전류 처리부(190)에 제공하여, 제어 명령에 따른 출력 전압 및 출력 전류가 LED 조명 장치(20)로 출력되도록 제어할 수 있다.
사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 제어 시스템으로부터 LED 전원 공급 장치(100)의 동작 상태를 출력을 명령하는 제어 명령이 입력되는 경우, 데이터 처리부(210)는 AC 전원(10)의 전압, 주파수 주기 등 AC 전원(10)의 상태를 나타내는 정보와 출력 전압 설정 정보 등 전력 전달용 PWM 발생부(230)가 이용하는 정보 및 동작 상태를 나타내는 정보 등 각종 상태 정보를 외부 출력 장치 또는 상위 제어 시스템으로 출력할 수 있다.
본 발명에 따르면, LED 전원 공급 장치를 통합적으로 제어가능한 전력 제어 프로세서를 이용하므로, 전원 제어를 효과적으로 수행하고 LED 전원 공급 장치의 시스템 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 별도의 구성 변경 없이도 다양한 사양한 LED 모듈에 전원을 공급할 수 있으며, 넓은 입력전압 범위 및 부하 제어 범위를 가지는 LED 전원 공급 장치를 제공할 수 있다. 예를 들어, LED 전원 공급 장치(100)는 85 내지 250V의 넓은 범위의 가용 전압을 이용할 수 있으며, LED 조명 장치(20)의 사양에 따라 10 내지 150W 사이의 가변하는 가용 출력 전력을 제공할 수 있다.
도 3은 도 1의 전압 처리부(180)의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
전압 처리부(180)는 전압 센서(310), 제1 신호 변환기(320) 및 제1 비교기(330)를 포함할 수 있다.
전압 센서(310)는 LLC 공진형 컨버터(170)의 출력 전압을 감지한다. 전압 센서(310)는 감지된 출력 전압을 1/n(여기에서, n은 자연수)에 대응하는 값을 감지된 출력 전압으로 출력하여, 제1 비교기(330)로 전달할 수 있다.
제1 신호 변환기(320)는 제2 PWM 신호를 이용하여 출력 설정 전압에 대응하는 제1 기준 전압을 생성한다. 제1 기준 전압은 출력 설정 전압에 비례하는 값으로, 예를 들어, 전압 센서(310)의 감지된 출력 전압을 생성하는 방식과 동일하게 출력 설정 전압의 1/n(여기에서, n은 자연수)에 대응하는 값일 수 있다. 제2 PWM 신호의 듀티 비는 0~100%가 될 수 있으며, 제1 신호 변환기(320)는 제2 PWM 신호의 듀티 비가 0%인 경우에도, 특정 전압 이상을 출력하도록 회로적으로 구성되어, LED 조명 장치(20)로의 출력 전압이 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
제1 비교기(330)는 감지된 출력 전압 및 제1 기준 전압의 제1 차이 값을 생성하여, 생성된 제1 차이 값을 출력 전압 감지 신호로서 전력 제어 프로세서(110)로 전달한다. 제1 비교기(330)는 제1 차이 값에 대응하는 값을 출력 전압 감지 신호로서 전력 제어 프로세서(110)로 전달할 수도 있다. 예를 들어, 제1 비교기(330)는 제1 차이 값을 전력 제어 프로세서(110)에서 수신가능한 값으로 변경하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 제1 비교기(330)는 제1 차이 값에 소정의 전압(예를 들어, 2.5V)를 합산하여 전력 제어 프로세서(110)로 전달할 수 있다.
전력 제어 프로세서(110)는 출력 전압 감지 신호를 이용하여 제1 PWM 신호를 재조정하여, LLC 공진 컨버터(170)의 출력 전압을 조정할 수 있다. 상세하게는, 전력 제어 프로세서(110)는 출력 전압 감지 신호를 이용하여 출력 설정 전압에 따라 결정되는 출력 설정 전압의 범위를 나타내는 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)과 비교할 수 있다. 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)은 사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 시스템(30)으로부터 입력되어 설정될 수도 있고, 전력 제어 프로세서(110)에서 출력 설정 전압 및 제1 비교기(330)의 출력 전압 감지 신호 생성 방법을 고려하여, 출력 전압 감지 신호의 비교대상이 되는 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin)을 계산할 수도 있다.
전력 제어 프로세서(110)는 출력 전압 감지 신호가 상한값(Vmax)보다 높은 경우에는 제1 PWM 신호의 듀티를 감소시키고, 출력 전압 감지 신호가 하한값(Vmin)보다 낮은 경우에는 제1 PWM 신호의 듀티를 증가시키고, 출력 전압 감지 신호가 상한값(Vmax) 및 하한값(Vmin) 사이인 경우에는 제1 PWM 신호의 듀티를 유지할 수 있다.
도 4는 도 1의 전류 처리부(190)의 구성의 일 예를 나타내는 블록도이다.
전류 처리부(190)는 전류 제어기(410), 전류 센서(420), 제2 신호 변환기(430) 및 제2 비교기(440)를 포함할 수 있다.
전류 제어기(410)는 제2 비교기(440)의 출력 값에 따라 출력 전류를 제어한다. 전류 센서(420)는 출력 전류를 감지하고 감지된 출력 전류에 대응하는 전압 값을 생성하고, 생성된 전압 값을 제2 비교기(440)로 전달한다.
제2 신호 변환기(430)는 제3 PWM 신호를 이용하여 출력 설정 전류에 대응하는 제2 기준 전압을 생성한다. 여기에서, 출력 설정 전류는 LED 조명 장치(20)에 제공하려는 목표 전류 값으로, 정격 출력 전류로 정해질 수 있다. 제3 PWM 신호의 듀티 비는 0~100%가 될 수 있으며, 제2 신호 변환기(430)는 제3 PWM 신호의 듀티 비가 0%인 경우에도, 특정 전압 이상을 출력하도록 회로적으로 구성되어, LED 조명 장치(20)로의 출력 전류가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다.
제2 비교기(440)는 제2 기준 전압과 전류 센서(420)에서 출력되는 전압 값 사이의 제2 차이 값을 생성하고, 생성된 제2 차이 값을 전류 제어기(410)로 전달한다. 전류 제어기(40)는 입력되는 전류의 크기를 조절하여 출력할 수 있는 스위칭 소자로 구성되어, 제2 차이 값이 줄어들도록 전류 센서(420)로의 출력 전류의 크기를 조정할 수 있다.
또한, 전류 센서(420)는 감지된 출력 전류를 전류 감지 신호로서 전력 제어 프로세서(110)로 전달한다. 이에 따라, 전력 제어 프로세서(110)는 출력 전류 감지 신호를 모니터링하여 제3 PWM 신호를 재조정하여, 제2 신호 변환기(430)가 출력 설정 전류에 대응하는 제2 기준 전압의 크기를 조정하도록 제어함으로써, 최종적으로 LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전류의 크기를 제어할 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치(100)의 동작을 나타내는 순서도이다.
LED 전원 공급 장치(100)는 AC 전원을 정류한다(510).
LED 전원 공급 장치(100)는 AC 전원의 AC 주파수에 따라 역률을 보상한다(520).
LED 전원 공급 장치(100)는 역류 보상된 전압을 강압한다(530).
LED 전원 공급 장치(100)는 출력 설정 전압에 기초하여 복수의 PWM 신호로 출력 전압을 제어한다(540).
LED 전원 공급 장치(100)는 LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전압을 모니터링하고, 모니터링된 출력 전압에 기초하여 출력 전압을 재조정한다(550).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치(100)의 전력 제어 프로세서(110)의 동작을 나타내는 순서도이다.
전력 제어 프로세서(110)는 AC 주파수에 따라 역률 보상용 PWM 신호를 생성하여 PFC부(150)를 제어함으로써 역률 보상을 제어한다(610).
전력 제어 프로세서(110)는 출력 설정 전압에 기초하여 제1 PWM 신호를 생성하고, 제1 PWM 신호를 LLC 공진형 컨버터(170)에 제공하여 출력 전압을 제어한다(620). 전력 제어 프로세서(110)는 사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 시스템으로부터의 신호에 의해 새로운 출력 설정 전압이 입력되면(625), 새로운 출력 설정 전압에 따라 다시 제1 PWM 신호를 생성하여 LLC 공진형 컨버터(170)의 출력 전압을 제어할 수 있다(620).
LED 조명 장치로의 출력 전압을 안정화하기 위한 제2 PWM 신호에 따라 LLC 공진형 컨버터(170)의 출력 전압을 재조정한다(630). 전력 제어 프로세서(110)는 동작 630과 관련하여, 도 7에 도시된 방법을 이용하여, LED 조명 장치(20)로 출력되는 출력 전압을 감지하여 생성된 출력 전압 감지 신호에 기초하여 제1 PWM 신호를 재조정하여 출력 전압을 다시 제어할 수 있다.
전력 제어 프로세서(110)는 LED 조명 장치(20)로의 출력 전류를 조정하기 위한 제3 PWM 신호에 따라 전류 처리부의 출력 전류를 제어한다(640).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전원 공급 장치(100)의 전력 제어 프로세서(110)의 전압 안정화 동작을 나타내는 순서도이다.
전력 제어 프로세서(110)는 전압 처리부(180)로부터 감지된 출력 전압 감지 신호를 수신한다(710).
전력 제어 프로세서(110)는 출력 전압 감지 신호가 상한값(Vmax)보다 높은 경우(720), 감지되는 출력 전압이 출력 설정 전압이 되도록 제1 PWM 신호의 듀티를 감소시켜여 출력 전압을 조정한다(725).
LED 전원 공급 장치(100)는 모니터링되는 출력 전압이 하한값(Vmin)보다 낮은 경우(730), 모니터링되는 출력 전압이 출력 설정 전압이 되도록 제1 PWM 신호의 듀티를 증가시켜서 출력 전압을 조정한다(735).
LED 전원 공급 장치(100)는 모니터링되는 출력 전압이 상한값(Vmax)보다 낮고 하한값(Vmin)보다 높은 경우, 제1 PWM 신호의 듀티를 유지할 수 있다(740).
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
10: AC 전원 20: LED 조명 장치
30: 상위 시스템 100: LED 전원 공급 장치
110: 전력 제어 프로세서 120: 제1 노이즈 필터
130: 정류기 140: 제2 노이즈 필터
150: PFC부 160: DC/DC 컨버터
170: LLC 공진형 컨버터 180: 전압 처리부
190: 전류 처리부

Claims (8)

  1. AC 전원을 정류하는 정류기;
    AC 전원의 AC 주기와 동기하여 역률 보상을 수행하기 위한 역률 보상용 PWM 신호를 생성하고, 출력 설정 전압에 기초하여 출력 전압을 조정하기 위한 복수의 전력 제어용 PWM 신호를 생성하는 전력 제어 프로세서;
    상기 역률 보상용 PWM 신호에 따라 역률 보상을 수행하는 PFC부:
    상기 역률 보상된 전압을 강압하는 DC/DC 컨버터;
    상기 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 설정 전압에 기초하여 생성되는 제1 PWM 신호에 따라, 강압된 전압을 변환하여 출력하는 LLC 공진형 컨버터; 및
    상기 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압을 감지하고, 감지된 출력 전압 및 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 전압을 안정화하기 위한 제2 PWM 신호를 이용하여 생성된 출력 전압 감지 신호를 전력 제어 프로세서에 제공하는 전압 처리부; 및
    LED 조명 장치로 출력되는 출력 전류를 감지하고, 상기 복수의 전력 제어용 PWM 신호 중 출력 전류를 안정화하기 위한 제3 PWM 신호에 따라 출력 전류를 조정하는 전류 처리부를 포함하며,
    상기 전압 처리부는,
    상기 LLC 공진형 컨버터의 출력 전압을 감지하는 전압 센서;
    상기 제2 PWM 신호를 이용하여 출력 설정 전압에 대응하는 제1 기준 전압을 생성하는 제1 신호 변환기; 및
    상기 감지된 출력 전압 및 제1 기준 전압의 제1 차이 값을 생성하고, 생성된 제1 차이 값을 출력 전압 감지 신호로서 상기 전력 제어 프로세서로 전달하는 제1 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어 프로세서는 사용자 입력 신호에 의해 또는 상위 시스템으로부터 입력되는 신호에 따라 출력 설정 전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 LED 전원 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전력 제어 프로세서는 상기 출력 전압 감지 신호를 이용하여 상기 제1 PWM 신호를 재조정하여, LED 조명 장치로의 출력 전압을 조정하는 것을 특징으로 하는 LED 전원 공급 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전력 제어 프로세서는, 상기 출력 전압 감지 신호를 이용하여, 상기 출력 전압 감지 신호가 상기 출력 설정 전압에 기초하여 결정된 상한값(Vmax)보다 높은 경우, 제1 PWM 신호의 듀티를 감소시키고, 상기 출력 전압 감지 신호가 상기 출력 설정 전압에 기초하여 결정된 하한값(Vmin)보다 낮은 경우, 제1 PWM 신호의 듀티를 증가시켜서 상기 출력 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전류 처리부는,
    상기 LED 조명 장치로의 출력 전류를 감지하고, 감지된 출력 전류를 전류 감지 신호로서 상기 전력 제어 프로세서에 전달하는 전류센서;
    상기 제3 PWM 신호를 이용하여 출력 설정 전류에 대응하는 제2 기준 전압을 생성하는 제2 신호 변환기;
    상기 제2 기준 전압과 감지된 출력 전류에 대응되는 전압 값 사이의 제2 차이 값을 생성하는 제2 비교기; 및
    상기 제2 비교기로부터 제2 차이 값을 전달받고, 이에 기초하여 출력 전류의 크기를 조정하는 전류 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 전원 공급 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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