KR101402116B1 - 다중 출력을 갖는 전원공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 출력 전원공급장치에 관한 것으로서, 대기모드에서 소비전력 절감을 위해 부출력단을 절체하고, 정상모드에서는 부출력단의 정전압 제어가 가능하도록 하는 다중 출력 전원공급장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 정상모드에서 MOSFET 스위치와 선형 정전압 제어 회로를 이용하여 부출력단의 출력전압 안정도를 위해 가변 임피던스를 갖는 선형 증폭기의 동작 특성을 수행할 수 있는 다중 출력 전원 장치를 제공한다. 따라서, 종래의 MOSFET 스위치와 선형 레귤레이터 조합에 비해 도통 손실을 저감하여 전력 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 회로를 단순화시켜 단가를 저감할 수 있는 효과가 있다.

Description

다중 출력을 갖는 전원공급 장치 {Power Supply for Multiple Output Voltage}

본 발명은 다중 출력 전원공급장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 대기모드에서 소비전력 절감을 위해 부출력단을 절체하고, 정상모드에서는 부출력단의 정전압 제어가 가능하도록 하는 다중 출력 전원공급장치에 관한 것이다.

셋톱박스와 같은 가전기기에 있어서 구조가 간단하고 작은 크기를 가지면서도 안정적인 전원 공급이 가능한 고효율의 전원공급 시스템이 요구되며, 더욱이 다중 출력 전압을 공급해야 하는 시스템이 증가하고 있다. 이러한 가전기기에 전압을 공급하기 위한 전원장치에 있어서, 하나의 컨버터에서 하나의 출력만을 만들면 특성은 우수하나 가격이 상승하는 문제가 발생하여 최근에는 하나의 컨버터에서 여러 개의 출력을 만들기 위한 개발이 이루어지고 있다. 종래에 공지되어 있는 다중출력 전원장치의 회로를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 종래의 다중 출력을 얻기 위한 회로 방식은 크게 개별 컨버터를 사용하는 방식과, 한 개의 컨버터를 사용하여 이로부터 다중 출력을 얻는 방식으로 나눌 수 있다.

도 1의 경우는, 개별 컨버터를 사용하는 것으로서 각 출력마다 그에 대응되는 독립된 컨버터를 구성하는 방식이다. 여러 개의 출력을 얻기 위해 원하는 출력의 수만큼 컨버터가 필요한 방식으로 개개 출력의 가변 전압을 얻을 수 있으며 출력 전압의 가변성 및 전압정밀도가 뛰어나 변동범위를 줄일 수 있어서 제품의 효율과 안정성이 보장되는 장점이 있으나, 각 출력마다 독립된 컨버터를 구성해야 하기 때문에 가격이 상승하고, 부품수가 증대하여 제품의 용적이 증가하는 단점이 있다.

따라서 종래에, 대부분은 한 개의 컨버터를 사용하여 다중 출력을 얻는 방식이 많이 사용되고 있다. 한 개의 컨버터를 사용하여 다중출력을 얻는 방식은 주출력만 제어하는 방식과, 주출력을 제어하면서 2차 제어회로를 추가하여 사용하는 방식이 있다. 주출력만 제어하는 방식에 있어서는, 주출력을 피드백(F/B)하여 PWM IC를 제어할 때에 1개의 피드백으로 한 개의 PWM IC를 제어할 수밖에 없기 때문에, 가격은 저렴해지지만 부출력단의 제어가 불가능하므로 주출력단의 전압은 가변이 가능하나 부출력단의 전압은 부하전류에 따라 변동이 심하고, 가변이 불가능한 단점이 있다.

이를 극복하기 위해 제어되지 않는 각 부출력단에 선형 레귤레이터(Linear Regulator)를 추가하여 피드백되지 않는 출력단의 전압을 가변시킬수 있고, 전압 정밀도를 높이는 방법을 도 2에 나타내었다. 이 회로구성은 간단하며 각 출력단의 전압가변이 용이하고 전압 변동을 없애준다. 그러나 별도의 선형 레귤레이터 소자가 추가되어야 하므로 가격이 상승하며, 레귤레이터 소자의 발열과 부하전류가 증가하면 효율이 낮고, 용량의 제한으로 인해 높은 출력 전력과 높은 전압레벨을 요구하는 시스템에는 적용할 수 없는 단점이 있다.

또한, TV시청을 위한 셋톱박스를 포함하는 가전기기에 있어서, 상기 가전기기들은 모든 동작을 수행하는 정상모드(On-mode)이외에 일부 기능만 수행하는 대기모드(Standby-mode) 상태를 가지고 있다. 가전기기들은 동작을 하지 않을 때에는 대기모드를 유지하고 하루에 정상모드로 작동하는 시간이 많지 않기 때문에, 하루의 대부분을 대기모드 상태로 유지한다. 이에 다중출력 전원공급 장치에서 주출력단을 제외한 부출력단들은 대기모드에서 출력단자를 절체하여 소비 대기 전력을 감소시킬 수 있는 방안이 필요하다.

도 3은 종래의 선형 레귤레이터를 사용하는 다중 출력 장치에 있어서 대기모드에서의 부출력단을 절체하기 위한 절체 스위치를 포함한 구조를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 한 개의 컨버터를 사용하여 다중출력을 얻는 방식으로 주출력(310)에만 피드백 회로(330)를 부가하여 주출력의 전압만 제어한다. 부출력단(320)은 피드백 회로에 연결되어 있지 않으므로 부하변동에 따라 출력전압 또한 변동된다. 심지어는 부출력단의 전압은 주출력단의 부하변동에도 영향을 받으며 이러한 다른 출력단과의 부하변동의 관계에 따른 출력전압의 변동율을 교차 레귤레이션(Cross Regulation)이라고 한다.

부출력단(320)의 출력전압을 일정하게 유지하기 위해서는 고주파 변압기의 누설 인덕턴스를 저감해야 하며, 부출력단에 선형 레귤레이터(Linear Regulator)(324)을 부가하여 부출력단의 출력전압을 일정하게 유지되도록 한다.

또한, 대기모드에서는 다중 출력 장치에서 주출력은 유지하고, 부출력은 차단하여 불필요한 소비전력을 제거하는 방식을 사용한다. 도3과 같이 부채널의 출력단에 절체 스위치인 PMOS 스위치(322)를 추가하여 대기전력 스위치(326)와 연결함으로써 대기모드시 부출력단의 출력을 끊어주는 역할을 한다.

그러나, 도 3의 같은 구조의 경우에는 절체 스위치인 PMOS 스위치(322)와 선형 레귤레이터(324)를 이중으로 추가하여 회로를 구성함으로 인하여, 정상모드에서 부하전류가 상승하면 절체 스위치인 PMOS 및 선형 레귤레이션의 도통 손실이 합쳐지므로 고효율 전원을 달성하기에 한계점을 가지며, 선형 레귤레이션 채택에 따른 가격이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 대기모드에서 소비 전력을 최소화하기 위해 대기모드시 차단이 필요한 부출력단자를 절체하는 다중 출력 전원 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 정상모드에서 MOSFET와 선형 정전압 제어 회로를 이용하여 부출력단의 출력전압 안정도를 위해 가변 임피던스를 갖는 선형 증폭기의 동작 특성을 수행할 수 있는 다중 출력 전원 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에서, 본 발명은 하나의 변압기를 사용하여 적어도 두 개의 출력전원을 제공하는 다중 출력 전원공급 장치에 있어서, 1차코일 및 상기 1차코일과 자기적으로 결합된 소정의 권선비를 이루는 적어도 두 개의 2차코일을 포함하는 변압기; 상기 변압기의 2차측에 전달되는 전원에 대해 제1출력전원을 생성하는 제1출력회로; 상기 제1출력전원을 피드백하여 상기 변압기 1차측에 제공되는 전원공급을 제어하는 제1출력 피드백부; 상기 변압기의 2차측에 전달되는 전원에 대해 적어도 하나의 제2출력전원을 생성하며, 상기 적어도 하나의 제2출력전원 각각에 상응하는 적어도 하나의 제2출력회로; 상기 적어도 하나의 제2출력회로에 있어 제2출력전압에 연결되어 대기모드에서는 제2출력회로의 출력 단자를 절체하고, 정상모드에서는 가변 임피던스를 갖는 선형 증폭기로 동작하여 제3출력전압을 생성하는 MOSFET 스위치부; 부하 조건에 따른 MOSFET 스위치부 통과 후의 제3출력전압과 기준 전압의 차이의 누적값을 상기 MOSFET 스위치부의 게이트 전압에 인가하여 상기 MOSFET 스위치부의 동작 영역을 제어하는 선형 정전압 제어 회로부; 상기 MOSFET 스위치부의 게이트단에 연결이 되며 모드 스위치와 오픈 컬렉터 트랜지스터 제어 스위치를 포함하여 이루어지며, 대기모드인 경우에는 상기 MOSFET 스위치부를 오프시키고, 정상모드에서는 다른 회로들과 분리되어 상기 MOSFET 스위치부의 게이트단에 상기 선형 정전압 제어 회로부의 출력이 인가되도록 하는 대기모드 스위치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 전원 장치를 제공한다.

또한, 상기 선형 정전압 제어 회로부는 기준 전압을 생성하는 제너 다이오드, 기준 전압과 상기 MOSFET 스위치부 통과 후 제3출력전압을 비교하는 OP 앰프 비교기와 상기 OP 앰프 비교기 출력을 누적하는 적분 회로로 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 출력 전원 장치를 제공한다.

또한, 상기 MOSFET 스위치는 NMOS형태인 것을 특징으로 하는 다중 출력 전원 장치를 제공한다.

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본 발명은 대기모드에서 부출력단의 출력을 절체하여 소비전력을 절감하는 효과가 있다.

또한, MOSFET 스위치와 선형 정전압 제어 회로를 적용하여 종래의 MOSFET 스위치와 선형 레귤레이터 조합에 비해 도통 손실을 저감하여 전력 효율을 증가시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 간단한 구성을 추가하여 회로를 단순화시켜 단가를 저감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 개별 컨버터를 채택한 다중 출력 전원 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 다중 권선 다중 출력 전원 방식에 있어서 선형 레귤레이터를 채택한 다중 출력 전원 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 선형 레귤레이터를 사용하는 다중 출력 전원 장치에 있어서 대기모드에서의 부출력단을 절체하기 위한 절체 스위치를 포함한 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 출력 전원 회로도를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 게이트 전압에 따른 NMOSFET의 동작영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선형 제어 모드 및 대기 모드 시퀀스의 파형을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중출력 전원 공급 장치의 구성도를 나타낸 도면이다. 본 실시에느 2개의 출력을 가지는 전원공급장치를 설명하고 있으나, 실시 환경에 따라서는 N(N은 자연수)개의 출력 전원을 출력하도록 구성할 수도 있을 것이다. 만약, 출력이 N개인 경우 변압기는 N개의 2차측 코일들을 구비하며, N개의 2차측 코일에는 각각 2차측 출력 회로들이 연결될 수 있다.

도 4을 참조하면, 다중 출력 전원 장치(400)는 1차측 회로(410), 제1출력회로(420), 제1출력 피드백부(430), 제2출력회로(440), 변압기(T)를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 다중 출력을 갖는 전원공급장치는 1차측 코일(L1) 및 그 1차측 코일(L1)과 각각 소정의 권선비를 이루는 2개의 2차측 코일들 즉, 제2 코일(L2) 및 제3 코일(L3)을 구비하는 변압기(T)를 포함한다.

1차측 코일(L1)에는 1차측 회로(410)가 연결되어 있고, 2차측 제2 코일(L2)에는 제1출력회로(420)가 연결되어 있고, 2차측 제3코 일(L3)에는 제2출력회로(440)가 연결되어 있다. 여기서, 1차측 회로(410)가 2차측 제 1 및 제2 출력회로(420, 440)는 변압기(T)에 의하여 서로 절연되어 있다.

1차측 회로(410)는 교류 전원(412), EMI필터부(414), 정류부(다이오드)(416), 직류 콘덴서(Cd), MOSFET 스위치(418), PWM 제어기(419)로 구성되어있다. 교류 전원(412)은 일반적으로 상용 교류 전원으로 구현되며, 예를 들어, 220V 교류 전압을 출력할 수 있다. EMI필터부(414)는 교류 전원(412)으로부터 출력되는 전원 신호에 포함된 전자파 간섭(EMI, Electromagnetic interference) 잡음 성분을 제거한다. 정류부(416)는 EMI필터부(414)를 통해 필터링된 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 직류 콘덴서(Cd)는 입력측에 교류를 정류하는 정류기와 정류된 전압을 평활하는 역할을 한다. MOSFET 스위치(418)는 변압기의 1차 측의 전류를 스위칭하고, 그 스위칭 듀티비(Duty ratio)를 조절한다. MOSFET 스위치(418)는 후술하는 제1출력 피드백부에 따른 PWM 제어기(419)의 제어 신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행함으로서 변압기(T)의 에너지 충전 또는 전달 동작을 제어한다. MOSFET 스위치(418)이 On되면 변압기를 자화 인덕턴스에는 에너지가 충전되게 되며, MOSFET 스위치(418)이 Off되면 충전된 자화 인덕턴스의 전류가 변압기의 2차 측으로 넘어가면서 정류된 직류 출력 전압을 공급하게 된다.

제1출력회로(420)는 주가 되는 출력으로서 대기모드에서도 항상 출력이 제공되는 회로이다. 제1출력회로는 변압기(T)의 2차측에 전달하는 전원을 정류하여 제1출력전원을 생성한다. 이를 위해 제1출력회로는 변압기(T)의 2차측 제2코일(L2)에 직렬연결되는 다이오드(D1) 밑 제1 콘덴서(C1)플 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1콘덴서(C1)의 양단에는 제1출력전원(Vo1)을 위한 제 1 출력단이 형성될 수 있다.

또한, 제1출력회로에서 출력되는 제1출력전원(Vo1)을 1차측 회로(410)에 제1출력 피드백부(430)을 통해 피드백(F/B)한다. 피드백된 신호는 PWM 제어기(419)를 제어함으로써 MOSFET 스위치(418)의 스위칭 듀티비(Duty ratio)를 조절하도록 하여 제1출력회로의 제1출력전원(Vol)이 일정하게 유지되도록 제어되도록 한다.

제2출력회로(440)는 필요에 따라 출력 전압이 차단될 수 있는 회로로서 대기모드에서는 출력의 차단이 필요한 회로이다. 출력되는 전압(Vo2)는 입력측 전원 회로에 피드백되지 않음으로 출력단의 전압을 일정하게 유지되도록 하는 제어가 부가적으로 요구된다.

제2출력회로(440)는 변압기(T)의 2차측 제3코일(L3)에 직렬연결되는 다이오드(D2) 밑 제2 콘덴서(C2)플 포함하여 정류된 제2출력전원(Vo2)를 생성한다.

제2출력회로(440)는 제2출력전원의 후단에 부가적으로 대기모드 스위치부(442), MOSFET 스위치(444), 선형 정전압 제어 회로부(446)를 포함하여 대기모드에서는 슬레이브인 제2출력 회로를 부하단으로부터 차단하고, 정상모드에서는 출력 전압이 일정하게 유지되도록 한다.

MOSFET 스위치(444)는 제2출력전원(Vo2)단와 제3출력전원(Vo3)단 사이에 위치하여 제2출력전원(Vo2)단를 제3출력전원(Vo3)단으로부터 차단하거나 가변 임피던스로 동작하여 전압강하가 이루어지도록 한다. 즉, 정상모드에서는 MOSFET 스위치가 ON되어 제2출력회로가 부하측에 연결되어 정상동작을 수행하도록 하고, 대기모드에서는 게이트 전압(Vg)에 0V에 가까운 값을 인가하도록 하여 MOSFET 스위치를 OFF되도록 하여 제2출력회로의 부하측과의 연결을 차단하므로서, 부하에서 소모되는 소량의 소비전력을 제거할 수 있다. 정상모드에서의 자세한 MOSFET 스위치의 동작은 후술하기로 한다.

MOSFET 스위치(444)는 PMOS 형태, NMOS 형태를 가질 수 있으며, NMOS 형태로 구성되는 경우 PMOS 형태를 적용하는 경우보다 도통 저항이 작아 도통손실이 감소하는 장점을 갖는바 NMOS 형태가 바람직할 수 있다.

대기모드 스위치부(442)는 모드 스위치(SW)와 오픈 컬렉터 트랜지스터방식의 제어 스위치(Q2)를 포함하며 MOSFET 스위치(444)의 게이트단에 연결이 된다. 스위치(SW)는 메인 부하단에 릴레이나 접점형태로 인터페이스 회로를 구성되며, 전원 장치(400) 외부에서 대기 모드 조건를 인식하면 접지와 접점한다.

대기모드 스위치부(442)는 대기 모드인 경우 모드 스위치(SW)가 OFF되어 제어 스위치(Q2)에는 순방향 전압이 인가되어 제어 스위치(Q2)는 ON된다. 이에 따라, MOSFET 스위치(444)의 게이트 전압은 영전압에 가까워 MOSFET 스위치(444)의 내부 임피던스는 무한대에 가까움으로 인해 MOSFET 스위치는 OFF됨으로 인해 제2출력회로는 대기모드에서 출력이 차단된다.

이에 반해, 대기모드 스위치부(442)는 정상 모드인 경우 모드 스위치(SW)가 ON되어 제어 스위치(Q2)의 베이스단은 전압은 0V가 인가되어 제어 스위치(Q2)는 OFF된다. 이에 따라, 대기모드 스위치부(442)는 다른 회로로부터 분리되며, MOSFET 스위치(444)의 게이트에는 후술할 선형 정전압 제어 회로부(446)의 제어 출력이 연결되어 정상 모드에서 제3출력전원(Vo3)을 일정하게 제어하는 동작이 수행된다.

선형 정전압 제어 회로부(446)는 기준 전압(Vref)를 생성하는 제너다이오드(Dz), 기준 전압을 (+) 입력단에 제3출력전압(Vo3)를 (-)입력단에 인가하여 그 차이값(오차값)을 비교하는 OP 앰프 비교기 및 OP 앰프 비교기의 출력을 누적하도록 OP 앰프의 (-) 입력단과 출력단에 직렬 연결된 저항(Rc)과 커패시터(Cc)를 포함하는 구조를 갖는다. 실시예서는, (-)입력단에는 제3출력전압에 가까운 값이 인가되도록 저항 R1에 비해 저항 R2는 큰 저항값을 가진다.

정상모드에서 선형 정전압 제어 회로부(446)는 MOSFET 스위치(444)가 제2출력회로의 출력을 차단하는 스위치로 동작시키지 않고, 제1출력회로 및 제2출력회로의 부하조건에 따라 변동하는 출력전압을 일정한 기준전압(Vref)로 항상 유지할 수 있도록 MOSFET 스위치(444)의 동작영역의 제어를 수행한다. 즉, 부하변동에 따라 제2출력회로의 제2출력전원(Vo2)은 항상 변동되는바, 제2출력회로의 제3출력전원(Vo3)이 항상 일정하게 유지하기 위해서는 MOSFET 스위치(444)의 드레인-소스의 전압(Vds)가 제2출력전원(Vo2)가 변동됨에 따라 보상이 이루어지도록 한다.

Vo3= Vo2 Vds

즉, 제3출력전원(Vo3)이 일정한 값을 유지하기 위해서는 Vo2가 증가하면 MOSFET 스위치(444)의 드레인-소스의 전압(Vds)도 증가되도록 하여야 한다. 즉, 정상모드에서 MOSFET 스위치(444)는 가변 임피던스를 갖는 선형 증폭기로 동작시켜야 한다.

도 5는 게이트 전압에 따른 NMOSFET의 동작영역을 설명하기 위한 일 예의 도면이다. MOSFET 스위치에 흐르는 전류를 Iq라 하고, MOSFET 스위치의 게이트단의 전압을 Vg라 할 때, 전압과 전류 사이에는 도5와 같은 관계가 형성한다. 게이트단 전압(Vg)가 임계치 전압(Vth) 이상인 경우에는 MOSFET 스위치는 포화 동작영역에 위치하여 MOSFET 스위치는 항상 도통되는(ON)되는 동작을 수행하게 되어 드레인-소스의 전압(Vds)은 0V에 가까운 값을 갖는다. 이에 반해, 게이트단 전압(Vg)가 임계치 전압(Vth) 이하인 경우 MOSFET 스위치는 선형 증폭 영역에 들어가는 경우 MOSFET는 임계치 전압(Vth)에서 0v에 가까울수록 내부 임피던스가 증가하는 가변 임피던스의 역할을 하여 드레인-소스의 전압(Vds)의 값도 증가하게 된다. 더불어, 게이트 전압(Vg)가 0v에 이르면 내부 임피던스는 무한대로 증가되어 MMOSFET는 개방(open)된다.

정상모드에서의 선형 정전압 제어 회로(4446)의 제어에 따른 MOSFET 스위치(444)의 동작을 살펴보기로 한다.

첫 번째로, 제2출력회로의 제2출력전원(Vo2)이 기준전압(Vref)보다 작은 경우부터 살펴본다. MOSFET의 특성에 의해 제3출력전원(Vo3)는 제2출력전원(Vo2)보다는 큰 값을 가질 수 없으므로, 제3출력전원(Vo3)는 기준전압(Vref)도 역시 작은 값을 갖게 된다. 제3출력전원(Vo3)가 기준전압(Vref)보다 작으므로 OP 앰프 비교기의 출력은 항상 양(+)의 출력값이 인가되어 이 출력값은 일정한 시상수(Rc, Cc)를 갖고 누적되어 MOSFET 스위치(444)의 게이트 전압(Vg)는 임계치 이상을 갖게 된다. 즉, MOSFET는 포화 영역에서 동작하므로 항상 도통되는 동작을 수행하게 되면 Vds는 0V가 된다. 즉, 제2출력전원(Vo2)가 제3출력전원(Vo3)가 그대로 출력이 이루어진다.

두 번째로, 부하조건에 따라 제2출력회로의 제2출력전원(Vo2)가 기준전압(Vref)보다 상승하는 경우를 살펴본다. 제2출력전압(Vo2)의 상승에 따라 제3출력전압(Vo3)가 기준전압(Vref)보다 상승하면 OP 앰프 비교기의 출력은 음(-)의 출력값이 인가되어 이 출력은 일정한 시상수(Rc. Cc)를 갖고 누적되어 MOSFET 스위치(444)의 게이트 전압(Vg)는 서서히 감소된다. 이 때, 도 5와 같이 MOSFET의 경우 ON상태에서 게이트 전압(Vg)이 서서히 감소하다가 임계 전압(Vth)에 다다르면 MOSFET는 포화동작을 하지 않고 선형 증폭영역으로 진입하게 되므로 인해, MOSFET의 내부 임피던스는 증가하게 되고, 그에 따라 드레인-소스 전압(Vds)의 값도 증가하여 된다. 즉, 제2출력전원(Vo2)의 증가에 따라 드레인-소스 전압(Vds)의 값도 증가하게 되어 결국에는 제3출력전압(Vo3)는 기준전압(Vref)의 값으로 수렴하여 일정값이 유지되도록 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 선형 제어 모드 및 대기 모드 시퀀스의 파형을 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이 정상모드이면, MOSFET 스위치(444)와 선형 정전압 제어 회로부(446)는 정상 동작을 하게 되며, 부하측의 변화에 따라 제2출력회로의 제2출력전압(Vo2)이 기준전압(Vref)를 상승하더라도 드레인-소스의 전압(Vds)도 결국 상승시킴으로 인해 제3출력전압(Vo3)이 항상 일정한 기준전압(Vref)가 되도록 한다.

또한, 대기모드이며, MOSFET 스위치가 OFF됨으로 인해 부하단이 제2출력회로로부터 절체됨으로 인해 제3출력전압(Vo3)는 0V가 된다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

400 : 다중 출력 전원 회로
410 : 1차측 회로
420 : 제1출력회로
430 : 제1출력 피드백부
440 : 제2출력회로
442: 대기모드 스위치부
444: MOSFET 스위치부
446: 선형 정전압 제어 회로부

Claims (4)

1. 하나의 변압기를 사용하여 적어도 두 개의 출력전원을 제공하는 다중 출력 전원공급 장치에 있어서,
   1차코일 및 상기 1차코일과 자기적으로 결합된 소정의 권선비를 이루는 적어도 두 개의 2차코일을 포함하는 변압기;
   상기 변압기의 2차측에 전달되는 전원에 대해 제1출력전원을 생성하는 제1출력회로;
   상기 제1출력전원을 피드백하여 상기 변압기 1차측에 제공되는 전원공급을 제어하는 제1출력 피드백부;
   상기 변압기의 2차측에 전달되는 전원에 대해 적어도 하나의 제2출력전원을 생성하며, 상기 적어도 하나의 제2출력전원 각각에 상응하는 적어도 하나의 제2출력회로;
   상기 적어도 하나의 제2출력회로에 있어 제2출력전압에 연결되어 대기모드에서는 제2출력회로의 출력 단자를 절체하고, 정상모드에서는 가변 임피던스를 갖는 선형 증폭기로 동작하여 제3출력전압을 생성하는 MOSFET 스위치부;
   부하 조건에 따른 MOSFET 스위치부 통과 후의 제3출력전압과 기준 전압의 차이의 누적값을 상기 MOSFET 스위치부의 게이트 전압에 인가하여 상기 MOSFET 스위치부의 동작 영역을 제어하는 선형 정전압 제어 회로부;
   상기 MOSFET 스위치부의 게이트단에 연결이 되며 모드 스위치와 오픈 컬렉터 트랜지스터 제어 스위치를 포함하여 이루어지며, 대기모드인 경우에는 상기 MOSFET 스위치부를 오프시키고, 정상모드에서는 다른 회로들과 분리되어 상기 MOSFET 스위치부의 게이트단에 상기 선형 정전압 제어 회로부의 출력이 인가되도록 하는 대기모드 스위치부;를 포함하는 것
   을 특징으로 하는 다중 출력 전원 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선형 정전압 제어 회로부는 기준 전압을 생성하는 제너 다이오드, 기준 전압과 상기 MOSFET 스위치부 통과 후 제3출력전압을 비교하는 OP 앰프 비교기와 상기 OP 앰프 비교기 출력을 누적하는 적분 회로로 구성을 포함하는 것
   을 특징으로 하는 다중 출력 전원 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 MOSFET 스위치는 NMOS형태인 것
   을 특징으로 하는 다중 출력 전원 장치.
   
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