KR101388766B1

KR101388766B1 - 다중 출력 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR101388766B1
Application number: KR1020120142923A
Authority: KR
Inventors: 한대훈; 이재신; 김서형; 권정선; 황보현; 성준엽
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-04-25
Also published as: US20140160806A1; CN103872913A; US9425699B2; CN103872913B

Abstract

본 발명은 부하 상황에 따라 스위칭 듀티의 가변 범위를 제한시켜 다중 출력 전원 간의 전원을 균형있게 유지할 수 있는 다중 출력 전원 공급 장치에 관한 것으로, 입력 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 복수의 전원을 출력하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부의 복수의 전원 중 적어도 일부의 전원 상태를 검출하여, 검출된 전원의 상태가 사전에 설정된 제한 전원 상태에 해당하면 상기 전원 공급부의 스위칭 듀티의 범위를 사전에 설정된 범위로 제한시키는 제어부를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치를 제안한다.

Description

다중 출력 전원 공급 장치{MULTI OUTPUT POWER SUPPLYING APPARATUS}

본 발명은 과도한 경부하 또는 과부하시 다중 출력 간의 전원 불균형을 해소하는 다중 출력 전원 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전원 공급 장치는 종래로부터 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 기기, 에어컨, 오디오 및 비주얼 기기 등의 가정 전자제품뿐 아니라, 사무용 전자 기기 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 전원 공급 장치는 적용되는 전자제품에 따라 복수의 출력 전원을 제공할 수도 있다.

일반적인 다중 출력 전원 공급 장치는 입력 전원을 트랜스포머를 통해 각각 교류 전원으로 변환하고, 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력한다.

그러나, 일반적인 다중 출력 전원 공급 장치는 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 전원 공급 장치가 사용된다.

상술한 강압 쵸퍼 회로는 스위치, 프리 휠링용 다이오드 및 필터로 구성될 수 있다.

이에 따라, 일반적인 다중 출력 전원 공급 장치는 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.

이러한 문제점을 해결하기 위해 하기의 선행기술문헌과 같이, 전원 변환단의 스위칭신호에 동기되어 출력단의 스위칭을 제어하는 다중 출력 전원 공급 장치가 공지되었다.

한편, 이러한 다중 출력 전원 공급 장치는 과도한 경부하시 또는 과부하시에 스위칭 듀티비의 불균형에 의해 다중 출력 전원 간에 전원 불균형이 발생하는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2009-0102948호

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 부하 상황에 따라 스위칭 듀티의 가변 범위를 제한시켜 다중 출력 전원 간의 전원을 균형있게 유지할 수 있는 다중 출력 전원 공급 장치를 제안한다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1의 기술적인 측면으로는 입력 전원을 스위칭하여 상기 스위칭에 따라 전원 레벨이 결정되는 복수의 전원을 출력하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부의 복수의 전원 중 적어도 일부의 전원 상태를 검출하여, 검출된 전원의 상태가 사전에 설정된 제한 전원 상태에 해당하면 상기 전원 공급부의 스위칭 듀티의 범위를 사전에 설정된 범위로 제한시키는 제어부를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 전원 공급부로부터 출력되는 복수의 전원 중 적어도 일부의 전원 상태에 따른 전류를 생성하는 전류 생성부; 상기 전류 생성부에 의해 생성된 전류에 따라 결정되는 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 신호 생성부의 펄스 신호에 따라 신호의 타이밍이 결정되는 단안정부; 상기 단안정부의 타이밍에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 스위칭 신호를 생성하는 구동부; 및 상기 일부의 전원 상태가 상기 제한 전원 상태에 해당하면 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 범위 제한부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 듀티 범위 제한부는 상기 일부 전원의 상태가 상기 제한 전원 상태임을 알리는 제어 신호에 따라 상기 펄스 신호의 듀티의 최대값과 최소값을 설정하는 최대/최소 제어부; 및 상기 최대/최소 제어부로부터의 최대값 및 최소값에 따라 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 최대/최소 제어부는 전류원으로부터의 전류 도통을 스위칭하는 스위치; 상기 제어 신호와 상기 스위치에 흐르는 전류를 검출한 검출 신호를 비교하여 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 비교기;및 상기 스위치의 스위칭에 따라 상기 전류원으로부터 흐르는 전류를 미러링하여 상기 최대값과 상기 최소값을 설정하는 전류 미러 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 듀티 제어부는 사전에 설정된 기준 전압과 검출된 전원 상태를 비교하는 비교기; 상기 비교기로부터의 비교 결과를 상기 최대값 및 상기 최소값과 각각 비교하는 복수의 비교기를 갖는 비교기 그룹; 및 상기 비교기의 비교 결과 및 상기 비교기 그룹의 복수의 비교기의 비교 결과에 따라 해당하는 신호를 제공하기 위해 신호 경로를 스위칭하는 복수의 스위치를 갖는 스위치 그룹을 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 상기 입력 전원이 입력되는 입력 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 적어도 둘의 스위치를 구비하여, 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원의 전압 레벨을 변압하는 변압부; 상기 변압부로부터의 출력 전원을 안정화시켜 사전에 설정된 복수의 전원을 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변압부는 상기 스위칭부의 인덕터-인덕터-캐패시터(LLC) 공진 동작을 제공하는 공진 탱크; 및 상기 스위칭부의 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 사전에 설정된 권선비를 각각 형성하여 상기 복수의 전원을 각각 출력하는 복수의 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 교류 전원을 정류 및 평활하는 정류 평활부; 및 상기 정류 평활부로부터의 직류 전원을 역률 보정하여 상기 스위칭부에 공급하는 역률 보정부를 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제2의 기술적인 측면으로는 입력 전원을 스위칭하여 상기 스위칭에 따라 전원 레벨이 결정되는 제1 전원 및 제2 전원을 출력하는 전원 공급부; 및 상기 전원 공급부의 상기 제2 전원의 상태를 검출하여, 검출된 전원의 상태가 사전에 설정된 제한 전원 상태에 해당하면 상기 전원 공급부의 스위칭 듀티의 범위를 사전에 설정된 범위로 제한시키는 제어부를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.

본 발명의 제2의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 전원 공급부로부터 출력되는 제2 전원의 상태에 따른 전류를 생성하는 전류 생성부; 상기 전류 생성부에 의해 생성된 전류에 따라 결정되는 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부; 상기 신호 생성부의 펄스 신호에 따라 신호의 타이밍이 결정되는 단안정부; 상기 단안정부의 타이밍에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 스위칭 신호를 생성하는 구동부; 및 상기 제2 전원의 상태가 상기 제한 전원 상태에 해당하면 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 범위 제한부를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 상기 입력 전원이 입력되는 입력 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 적어도 둘의 스위치를 구비하여, 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원의 전압 레벨을 변압하는 변압부; 상기 변압부로부터의 출력 전원을 안정화시켜 사전에 설정된 제1 전원을 출력하는 제1 출력 유닛; 및 상기 변압부로부터의 출력 전원을 안정화시켜 사전에 설정된 제2 전원을 출력하는 제2 출력 유닛을 포함할 수 있다.

본 발명의 제2의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변압부는 상기 스위칭부의 인덕터-인덕터-캐패시터(LLC) 공진 동작을 제공하는 공진 탱크; 및 상기 스위칭부의 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 사전에 설정된 권선비를 각각 형성하여 상기 제1 전원 또는 제2 전원을 각각 출력하는 제1 이차 권선 및 제2 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 부하 상황에 따라 스위칭 듀티의 가변 범위를 제한시켜 다중 출력 전원 간의 전원을 균형있게 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치에 채용된 제어부의 개략적인 구성도.
도 3은 도 3에 도시된 제어부에 채용된 듀티 범위 제한부의 최대/최소 제어부의 개략적인 회로도.
도 4는 도 3에 도시된 제어부에 채용된 듀티 범위 제한부의 듀티 제어부의 개략적인 회로도.
도 5는 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치의 주요 부분의 동작 파형 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.

또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치의 일 실시형태(100)는 전원 공급부(110), 제어부(120)를 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 스위칭부(113), 변압부(114), 출력부(115,116)를 포함할 수 있으며, 정류 평활부(111), 역률 보정부(112)를 추가적으로 포함할 수 있다.

정류 평활부(111)는 교류 전원을 정류 및 평활하여 역률 보정부(112)에 전달할 수 있고, 역률 보정부(112)는 정류 평활부(111)로부터의 정류된 전원의 전압 및 전류 간의 위상차를 조정하여 역률을 보정할 수 있으며, 더하여 정류된 전원의 전류 파형이 전압 파형을 추종하도록 조정하여 역률을 보정할 수도 있다.

스위칭부(113)는 역률 보정부(112)로부터의 직류 전원이 입력되는 입력 전원단과 접지 사이에 스택(stack)된 적어도 둘의 스위치(M1,M2)를 구비할 수 있으며, 제1 스위치(M1) 및 제2 스위치(M2)의 교번 스위칭 동작에 의해 전원 변환 동작을 수행할 수 있다.

변압부(114)는 공진 탱크(114a)와 트랜스포머(114b)를 포함할 수 있으며, 공진 탱크(114a)는 인덕터-인덕터-캐패시터(Lr,Lm,Cr)(LLC) 공진 동작을 제공할 수 있으며, 이중 하나의 인덕터(Lm)는 트랜스포머(114b)의 자화 인덕터일 수 있다.

트랜스포머(114b)는 일차 권선(Np) 및 복수의 이차 권선(Ns1,Ns2)을 포함할 수 있으며, 일차 권선(Np)와 복수의 이차 권선(Ns1,Ns2)는 서로 전기적으로 절연될 수 있다. 즉, 일차 권선(Np)는 그라운드의 전기적 성질이 서로 다른 일차 측에 위치할 수 있고, 복수의 이차 권선(Ns1,Ns2)는 이차측에 위치할 수 있다.

일차 권선(Np)과 이차 권선(Ns1,Ns2)는 서로 사전에 설정된 권선비를 형성하며, 이차 권선(Ns1,Ns2)는 상기 권선비에 따라 전압 레벨을 가변하여 전원을 출력할 수 있다.

출력부(115)는 복수의 이차 권선(Ns1,Ns2)으로부터의 전원을 각각 안정화시켜서 복수의 직류 전원(Vm,Vs)을 출력할 수 있는데, 복수의 이차 권선(Ns1,Ns2)에 대응되는 복수의 출력 유닛(115a,115b)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 복수의 이차 권선(Ns1,Ns2)이 제1 이차 권선(Ns1) 및 제2 이차 권선(Ns2)일 경우, 출력부(115)는 제1 출력 유닛(115a) 및 제2 출력 유닛(115b)를 포함할 수 있다.

즉, 제1 출력 유닛(115a)는 제1 이차 권선(S1)으로부터의 제1 전원(Vm)을 정류 및 안정화시켜 출력할 수 있으며, 제2 출력 유닛(115b)는 제2 이차 권선(Ns2)로부터의 제2 전원(Vs)을 정류 및 안정화시켜 출력할 수 있다.

제어부(120)는 이차측에 형성되어 제2 출력 유닛(115b)의 전원 상태를 피드백받아 일차측에 위치한 스위칭부(113)의 스위칭 듀티를 제어할 수 있다.

보다 상세하게는 제2 출력 유닛(115b)의 제2 전원(Vs)의 전원 상태를 검출한 피드백 신호(fb2)에 따라 스위칭부(113)의 스위칭 듀티를 제어하여 제2 전원(Vs)의 전원 레벨을 제어할 수 있다.

또한, 제1 출력 유닛(115a)의 제1 전원(Vm)의 전원 상태를 검출한 피드백 신호(fb1)에 따라 스위칭부(113)의 스위칭 주파수를 제어하여 제1 전원(Vm)의 전원 레벨을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치(100)는 출력단의 부하 상태에 따라 스위칭부(113)의 스위치(M1,M2)의 스위칭 듀티를 가변시킬 수 있다. 이때, 제어부(120)는 제1 및 제2 전원(Vm,Vs) 간의 전원 균형을 유지하기 위해 출력단의 부하 상태가 사전에 설정된 제한 전원 상태에 해당하면 스위칭부(113)의 스위칭 듀티의 범위를 제한할 수 있다. 이에 관해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 후술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치에 채용된 제어부의 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 제어부에 채용된 듀티 범위 제한부의 최대/최소 제어부의 개략적인 회로도이며, 도 4는 도 2에 도시된 제어부에 채용된 듀티 범위 제한부의 듀티 제어부의 개략적인 회로도이고, 도 5는 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치의 주요 부분의 동작 파형 그래프이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다중 출력 전원 공급 장치에 채용된 제어부(120)는 전류 생성부(121), 신호 생성부(122), 단안정부(123), 구동부(124) 및 듀티 범위 제한부(125)를 포함할 수 있다.

전류 생성부(121)는 전원(VDD)을 공급받아 전류를 생성하여 신호 생성부(122)에 전달할 수 있다. 전류 생성부(121)는 정상 동작시 정상 전류(Iosc)를 제공할 수 있다.

신호 생성부(122)는 캐패시터(C1), 스위치(Q1), 제1 비교부(op1), 제2 비교부(op2) 및 버퍼부(b)를 포함하여 캐패시터(C1)에 충방전되는 전류에 따라 톱니 신호를 생성하고, 톱니 신호에 따른 펄스 신호를 단안정부(123)에 전달할 수 있다.

보다 상세하게는, 캐패시터(C1)는 스위치(Q1)의 스위칭 동작에 따라 전류 생성부(121)로부터의 전류를 충전 및 방전할 수 있으며, 제1 비교부(op1)는 사전에 설정된 제1 기준 전압(Vref)(예를 들어, 2.5V)과 캐패시터(C1)에 충전된 전압 레벨을 비교하여 그 비교 결과에 따라 스위치(Q1)의 스위칭을 제어할 수 있다. 버퍼부(b)는 제1 비교부(op1)의 비교 결과 신호를 버퍼링하여 스위치(Q1)에 전달할 수 있다.

이에 따라, 캐패시터(C1)의 전압 레벨은 도 4에 도시된 바와 같이 톱니 신호(Vsaw)와 같은 형태일 수 있으며, 제2 비교부(op2)는 톱니 신호와 전압 선택부(125)에 의해 선택된 전압을 비교하여 펄스 신호(Din)를 단안정부(123)에 제공할 수 있다.

단안정부(123)는 펄스 신호(Din)와 사전에 설정된 데드 타임(Ideadtime)을 입력받아 데드 타임을 갖는 펄스 신호를 구동부(124)에 전달할 수 있으며, 구동부(124)는 단안정부(123)으로부터의 펄스 신호에 기초하여 스위칭부(113)의 스위치(M1,M2)를 구동시킬 수 있는 스위칭 제어 신호(GDA,GDB)를 제공할 수 있다.

즉, 전류 생성부(121)로부터의 전류(Iosc)레벨은 캐패시터(C1)에 전류가 충전되는 시간을 제어할 수 있으며, 이에 따라 스위칭 제어 신호(GDA,GDB)의 주파수가 제어될 수 있다.

한편, 듀티 범위 제한부(125)는 출력단의 부하 상태에 따라 스위칭 제어 신호(GDA,GDB)의 듀티를 사전에 설정된 듀티 범위 내로 제한시킬 수 있도록 신호 생성부(122)에 제공하는 제2 전압(Vcp)의 최대값 및 최소값을 제한시킬 수 있다. 특히, 제2 전원(Vs)이 출력되는 출력단의 부하 상태에 따라 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티를 사전에 설정된 듀티 범위 내로 제한시킬 수 있다.

이를 위해, 듀티 범위 제한부(125)는 최대/최소 제어부(125a) 및 듀티 제어부(125b)를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 듀티 제어부(125b)는 제1 비교기(op3), 복수의 비교기(op4,op5)를 갖는 비교기 그룹 및 복수의 스위치(sw1,sw2,sw3)를 갖는 스위치 그룹을 포함할 수 있다.

제1 비교기(op3)는 사전에 설정된 제한 전원 상태를 나타내는 전압(예를 들어, 2.5V)과 제2 전원(Vs)의 전원 상태를 검출한 피드백 신호(fb2)를 비교하여 그 비교 결과(COMP2)를 출력할 수 있다.

비교 결과(COMP2)는 전력 보상부에 의해 전력 레벨이 보상되어 상기 비교기 그룹 및 상기 스위치 그룹에 전달될 수 있다.

상기 비교기 그룹은 제2 비교기(op4) 및 제3 비교기(op5)를 포함할 수 있으며, 제2 비교기(op4) 및 제3 비교기(op5)는 각각 분압된 비교 결과와 최대/최소 제어부(125a)로부터의 최대값(Vmax) 및 최소값(Vmin)을 비교하여 그 비교 결과 또는 제1 비교기(op3)로부터의 비교 결과에 따라 상기 스위치 그룹의 제1 내지 제3 스위치(sw1,sw2,sw3)의 경로 제공을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제2 전원(Vs)의 전원 상태가 제한 전원 상태에 해당되지 않는 경우 제어 신호(Vnormal)에 의해 제1 스위치(sw1)이 도통되고, 제2 및 제3 스위치(sw2,sw3)는 오픈되어 제1 비교기(op3)의 비교 결과가 제2 전압(Vcp)으로 신호 생성부(122)에 전달될 수 있다.

만일, 제2 전원(Vs)의 전원 상태가 제한 전원 상태에 해당되는 경우, 제어 신호(Vnormal)에 의해 제1 스위치(sw1)이 오픈되고, 제2 비교기(op4) 및 제3 비교기(op5) 각각이 분압된 비교 결과와 최대/최소 제어부(125a)로부터의 최대값(Vmax) 및 최소값(Vmin)을 비교하여 그 비교 결과에 따라, 제2 또는 제3 스위치(sw2,sw3)를 도통시켜 최대값(Vmax) 또는 최소값(Vmin)을 신호 생성부(122)에 전달하여, 신호 생성부(122)의 펄스 신호의 듀티를 제한함으로써 구동부의 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티를 제한시킬 수 있다.

도 4를 참조하면, 최대/최소 제어부(125a)는 제4 비교기(op6), 스위치(M) 및 전류 미러 회로를 포함할 수 있다.

제4 비교기(op6)는 외부의 제어 신호(VCTRL)에 의해 전류원으로부터 스위치(M)에 흐르는 전류를 제어하고, 상기 전류 미러 회로는 상기 전류원에 의해 스위치(M)에 흐르는 전류를 미러링하여 최대값(Vmax) 및 최소값(Vmin)을 설정할 수 있다. 이를 위해 전류 미러 회로의 전류원은 그 연결 관계가 자유롭게 설정될 수 있다.

상술한 동작을 도 5를 참조하여 설명하면, 제2 전원(Vs)의 전압 레벨이 하강함에 따라, 제2 전원(Vs)의 전압 레벨을 검출한 피드백 신호(fb2)와 기준 전압(2.5V)와의 비교 결과(COMP2)가 증가하며, 이에 따라, 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티를 결정하는 제2 전압(Vcp)이 상승하게 된다.

최종적으로, 제2 전압(Vcp)와 톱니 신호(Vsaw)의 비교 결과에 따라 스위칭 제어 신호(GDA)의 듀티가 결정되는데, 제2 전압(Vcp)의 전압 레벨이 증가할수록 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티가 작아져 제1 전원(Vm)과 제2 전원(Vs)간의 전원 불균형이 발생할 수 있다.

이에 따라, 듀티 범위 제한부(125)는 제2 전압(Vcp)이 일정 전압 레벨 이상이면 사전에 설정된 최대값(Vmax)를 신호 생성부(122)에 제공하여 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티의 최소값을 제한시킬 수 있다. 마찬가지로, 제2 전압(Vcp)이 일정 전압 레벨 이하이면 사전에 설정된 최소값(Vmin)를 신호 생성부(122)에 제공하여 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티의 최대값을 제한시킬 수 있다.

이에 따라, 제2 전압(Vcp)이 상승하여도 사전에 설정된 최대값(Vmax)에 의해 스위칭 제어 신호(GDB)의 듀티는 최소값 이하로 작아지지 않는 것을 볼 수 있다(식별 부호 A 참조).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부하 상황에 따라 스위칭 듀티의 가변 범위를 제한시켜 다중 출력 전원 간의 전원을 균형있게 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100: 다중 출력 전원 공급 장치
110: 전원 공급부
111: 정류 평활부
112: 역률 보정부
113: 스위칭부
114: 변압부
114a: 공진 탱크
114b: 트랜스포머
115: 출력부
115a: 제1 출력 유닛
115b: 제2 출력 유닛
120: 제어부
121: 전류 생성부
122: 신호 생성부
123: 단안정부
124: 구동부
125: 듀티 범위 제한부
125a: 최대/최소 제어부
125b: 듀티 제어부

Claims

입력 전원을 스위칭하여 상기 스위칭에 따라 전원 레벨이 결정되는 복수의 전원을 출력하는 전원 공급부; 및
상기 전원 공급부의 복수의 전원 중 적어도 일부의 전원 상태를 검출하여, 검출된 전원의 상태가 사전에 설정된 제한 전원 상태에 해당하면 상기 전원 공급부의 스위칭 듀티의 범위를 사전에 설정된 범위로 제한시키는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 전원 공급부로부터 출력되는 복수의 전원 중 적어도 일부의 전원 상태에 따른 전류를 생성하는 전류 생성부;
상기 전류 생성부에 의해 생성된 전류에 따라 결정되는 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부;
상기 신호 생성부의 펄스 신호에 따라 신호의 타이밍이 결정되는 단안정부;
상기 단안정부의 타이밍에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 스위칭 신호를 생성하는 구동부; 및
상기 일부의 전원 상태가 상기 제한 전원 상태에 해당하면 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 범위 제한부를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
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제1항에 있어서,
상기 듀티 범위 제한부는
상기 일부 전원의 상태가 상기 제한 전원 상태임을 알리는 제어 신호에 따라 상기 펄스 신호의 듀티의 최대값과 최소값을 설정하는 최대/최소 제어부; 및
상기 최대/최소 제어부로부터의 최대값 및 최소값에 따라 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 제어부
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제3항에 있어서,
상기 최대/최소 제어부는
전류원으로부터의 전류 도통을 스위칭하는 스위치;
상기 제어 신호와 상기 스위치에 흐르는 전류를 검출한 검출 신호를 비교하여 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 비교기;
상기 스위치의 스위칭에 따라 상기 전류원으로부터 흐르는 전류를 미러링하여 상기 최대값과 상기 최소값을 설정하는 전류 미러 회로
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제3항에 있어서,
상기 듀티 제어부는
사전에 설정된 기준 전압과 검출된 전원 상태를 비교하는 비교기;
상기 비교기로부터의 비교 결과를 상기 최대값 및 상기 최소값과 각각 비교하는 복수의 비교기를 갖는 비교기 그룹; 및
상기 비교기의 비교 결과 및 상기 비교기 그룹의 복수의 비교기의 비교 결과에 따라 해당하는 신호를 제공하기 위해 신호 경로를 스위칭하는 복수의 스위치를 갖는 스위치 그룹
을 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 전원 공급부는
상기 입력 전원이 입력되는 입력 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 적어도 둘의 스위치를 구비하여, 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부;
상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원의 전압 레벨을 변압하는 변압부;
상기 변압부로부터의 출력 전원을 안정화시켜 사전에 설정된 복수의 전원을 출력하는 출력부
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제6항에 있어서,
상기 변압부는
상기 스위칭부의 인덕터-인덕터-캐패시터(LLC) 공진 동작을 제공하는 공진 탱크; 및
상기 스위칭부의 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 사전에 설정된 권선비를 각각 형성하여 상기 복수의 전원을 각각 출력하는 복수의 이차 권선을 갖는 트랜스포머
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제6항에 있어서,
상기 전원 공급부는
교류 전원을 정류 및 평활하는 정류 평활부; 및
상기 정류 평활부로부터의 직류 전원을 역률 보정하여 상기 스위칭부에 공급하는 역률 보정부
를 더 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
입력 전원을 스위칭하여 상기 스위칭에 따라 전원 레벨이 결정되는 제1 전원 및 제2 전원을 출력하는 전원 공급부; 및
상기 전원 공급부의 상기 제2 전원의 상태를 검출하여, 검출된 전원의 상태가 사전에 설정된 제한 전원 상태에 해당하면 상기 전원 공급부의 스위칭 듀티의 범위를 사전에 설정된 범위로 제한시키는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는
상기 전원 공급부로부터 출력되는 제2 전원의 상태에 따른 전류를 생성하는 전류 생성부;
상기 전류 생성부에 의해 생성된 전류에 따라 결정되는 주파수를 갖는 펄스 신호를 생성하는 신호 생성부;
상기 신호 생성부의 펄스 신호에 따라 신호의 타이밍이 결정되는 단안정부;
상기 단안정부의 타이밍에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 스위칭 신호를 생성하는 구동부; 및
상기 제2 전원의 상태가 상기 제한 전원 상태에 해당하면 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 범위 제한부
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
삭제
제9항에 있어서,
상기 듀티 범위 제한부는
상기 제2 전원의 상태가 상기 제한 전원 상태임을 알리는 제어 신호에 따라 상기 펄스 신호의 듀티의 최대값과 최소값을 설정하는 최대/최소 제어부; 및
상기 최대/최소 제어부로부터의 최대값 및 최소값에 따라 상기 신호 생성부로부터의 펄스 신호의 듀티 범위를 제한시키는 듀티 제어부
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제11항에 있어서,
상기 최대/최소 제어부는
전류원으로부터의 전류 도통을 스위칭하는 스위치;
상기 제어 신호와 상기 스위치에 흐르는 전류를 검출한 검출 신호를 비교하여 상기 스위치의 스위칭을 제어하는 비교기;
상기 스위치의 스위칭에 따라 상기 전류원으로부터 흐르는 전류를 미러링하여 상기 최대값과 상기 최소값을 설정하는 전류 미러 회로
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제11항에 있어서,
상기 듀티 제어부는
사전에 설정된 기준 전압과 검출된 전원 상태를 비교하는 비교기;
상기 비교기로부터의 비교 결과를 상기 최대값 및 상기 최소값과 각각 비교하는 복수의 비교기를 갖는 비교기 그룹; 및
상기 비교기의 비교 결과 및 상기 비교기 그룹의 복수의 비교기의 비교 결과에 따라 해당하는 신호를 제공하기 위해 신호 경로를 스위칭하는 복수의 스위치를 갖는 스위치 그룹
을 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제9항에 있어서,
상기 전원 공급부는
상기 입력 전원이 입력되는 입력 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 적어도 둘의 스위치를 구비하여, 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부;
상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원의 전압 레벨을 변압하는 변압부;
상기 변압부로부터의 출력 전원을 안정화시켜 사전에 설정된 제1 전원을 출력하는 제1 출력 유닛; 및
상기 변압부로부터의 출력 전원을 안정화시켜 사전에 설정된 제2 전원을 출력하는 제2 출력 유닛
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제14항에 있어서,
상기 변압부는
상기 스위칭부의 인덕터-인덕터-캐패시터(LLC) 공진 동작을 제공하는 공진 탱크; 및
상기 스위칭부의 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 사전에 설정된 권선비를 각각 형성하여 상기 제1 전원 또는 제2 전원을 각각 출력하는 제1 이차 권선 및 제2 이차 권선을 갖는 트랜스포머
를 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.
제14항에 있어서,
상기 전원 공급부는
교류 전원을 정류 및 평활하는 정류 평활부; 및
상기 정류 평활부로부터의 직류 전원을 역률 보정하여 상기 스위칭부에 공급하는 역률 보정부
를 더 포함하는 다중 출력 전원 공급 장치.