KR101459347B1

KR101459347B1 - 전원 공급 장치, 이를 구비한 전자 기기, 및 전원 공급방법

Info

Publication number: KR101459347B1
Application number: KR1020070112663A
Authority: KR
Inventors: 이승학
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2014-11-10
Also published as: US20110013430A1; CN101309053B; CN101309053A; US7817449B2; US20080285315A1; US8116104B2; KR20080101632A

Abstract

EMI 특성을 향상시킨 전원 공급 장치, 이를 구비한 전자 기기, 및 전원 공급 방법이 개시된다. 전원 공급 장치는 외부로부터 인가되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 전원 변환부, 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 접지부 및 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키는 노이즈 감쇄부를 포함한다. 접지 전원의 전위 변동을 방지하여 안정적인 접지 전원이 제공되도록 함과 동시에 고조파 전류 경로를 감소시킴으로써 고조파 전류의 이동으로 인한 노이즈를 감소시킬 수 있으며, EMI 특성을 향상시킬 수 있다.

PWM, EMI, 인덕터, 비드(bead), 고조파(harmonic), SMPS

Description

전원 공급 장치, 이를 구비한 전자 기기, 및 전원 공급 방법{POWER SUPPLY, ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE POWER SUPPLY, AND POWER SUPPLY METHOD}

본 발명은 전원 공급 장치, 이를 구비한 전자 기기, 및 전원 공급 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접지 전원의 전위 변동을 방지함과 동시에 고조파 전류 경로의 길이를 감소시켜 EMI 특성을 향상시킬 수 있는 전원 공급 장치 및 이를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 소자를 구비하여 소정 기능을 수행하는 전자 기기들 예를 들어, 프린터, 복사기, 복합기(MFP) 및 팩시밀리와 같이 화상을 인쇄 매체에 인쇄하는 기능을 수행하는 화상형성장치와 같은 전자 기기들의 경우, 외부로부터 상용 교류 전원을 입력받아 각 전자 기기에 적합한 전위 레벨을 갖는 구동 전원으로 변환하여 각 전자 기기의 기 설정된 기능을 수행하도록 하기 위해서 상용 교류 전원을 구동 전원으로 변환하는 전원 공급 장치를 필요로 한다.

이러한 전원 공급 장치 중 널리 사용되고 있는 전원 공급 장치로는 스위칭 모드 전원 공급 장치(Switching Mode Power Supply, SMPS)를 들 수 있다. SMPS는 외부로부터 입력되는 상용 교류 전원을 정류 및 평활하여 얻어진 직류 전류를 소정 고주파 예를 들어, 100kHz 정도의 고주파로 스위칭하여 트랜스포머에 의해 원하는 전압으로 고효율로 변환되도록 하는 방식을 사용한다.

일반적으로, 상술한 SMPS 등과 같은 전원 공급 장치에는 상용 교류 전원과 함께 전원 공급 장치 내부의 각 소자에 접지 전위를 제공하기 위한 접지 전원이 제공되어야 한다. 이를 위해, 전원 공급 장치에는 접지 전원을 제공하기 위한 접지부가 형성된다.

이때, 접지부는 일반적으로 접지 전원의 안정적인 전위 레벨을 보장 즉, 접지 전원의 전위 레벨의 변동을 방지하기 위해 레이 아웃(lay out) 패턴을 가능한한 크게 형성한다. 또한, 각 내부 소자에 안정적인 접지 전원을 제공하기 위해 상술한 바와 같이 형성된 접지부에 각 내부 소자를 공통 접지하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 전자 기기의 내부 소자 중 정현파의 상용 교류 전원이 인가되어 전류가 흐르는 모든 내부 소자는 고조파(harmonic) 전류의 발생원으로 동작하게 되고, 접지부에 공통 접지시켜 사용함으로 인하여 고조파 전류의 전류 경로가 길어지게 된다. 따라서, 전류 경로가 길어짐으로 인한 저항 성분의 증가로 노이즈의 발생이 증가하게 되는 문제점이 발생하고, 노이즈 발생의 증가로 인해 전원 공급 장치의 EMI(Electro-Magnetic Interference) 특성이 저하되는 문제점이 발생한다.

이에 따라, 현재 EMI 특성이 악화되는 것을 방지하기 위해 고조파 전류 경로를 감소시킴과 동시에 안정적인 접지 전원의 전위를 유지할 수 있는 방안을 필요로 하는 추세에 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 접지 전원의 전위 변동을 방지하여 안정적인 접지 전원을 제공함과 동시에 고조파 전류 경로를 감소시켜 EMI 특성을 향상시킬 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 전원 공급 장치를 구비한 전자 기기 및 전원 공급 방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 외부로부터 인가되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 전원 변환부, 상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 접지부 및 상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키는 노이즈 감쇄부를 포함한다.

여기서, 상기 노이즈 감쇄부는 인덕턴스 성분을 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 노이즈 감쇄부는 비드(BEAD)로 형성할 수 있다.

또한, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 접지부와 일체로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 영역에 형성될 수 있다.

이때, 상기 접지부는 다중 기판으로 이루어진 복층 구조를 이루며, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 다중 기판 상의 접지부를 연결하는 점퍼 영역에 형성될 수 있 다.

또한, 상기 접지부는 기판 및 연결 라인으로 이루어진 레이아웃을 가지며, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 연결 라인 상에서 타 연결 라인과의 거리가 상대적으로 축소되는 지점 및 상기 연결 라인의 단면적이 상대적으로 감소하는 지점 중 적어도 하나의 지점에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 전원 변환부는, 상기 교류 전원을 제1 직류 전원으로 변환하는 제1 정류/평활 회로부, 상기 제1 직류 전원에 의해 구동하여 기 설정된 주기를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부, 상기 펄스 신호에 의해 구동되어 제1 직류 전원을 기 설정된 레벨의 제2 교류 전원으로 변환하는 트랜스포머 및 상기 제2 교류 전원을 상기 직류 전원인 제2 직류 전원으로 변환하는 제2 정류/평활 회로부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 펄스 생성부는 PWM일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 기기는 외부로부터 인가되는 상용 교류 전원을 구동 전원으로 변환하여 출력하는 전원 공급부 및 상기 출력된 구동 전원에 의해 구동하는 적어도 하나의 내부 소자들을 포함하여 기 설정된 기능을 수행하는 오퍼레이팅부를 포함하고, 상기 전원 공급부는, 상용 교류 전원을 상기 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부, 상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 접지부 및 상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키는 노이즈 감쇄부를 포함한다.

이때, 상기 노이즈 감쇄부는 비드(BEAD)로 형성할 수 있다.

이때, 상기 접지부는 다중 기판으로 이루어진 복층 구조를 이루며, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 다중 기판 상의 접지부를 연결하는 점퍼 영역에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 오퍼레이팅부는 상기 구동 전원에 의해 구동하여 기록 매체 상에 화상 데이터를 인쇄하는 화상 형성 장치일 수 있다.

여기서, 상기 전원 변환부는, 상기 교류 전원을 제1 직류 전원으로 변환하는 제1 정류/평활 회로부, 상기 제1 직류 전원에 의해 구동하여 기 설정된 주기를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부, 상기 펄스 신호에 의해 구동되어 제1 직류 전원을 기 설정된 레벨의 제2 교류 전원으로 변환하는 트랜스포머 및 상기 제2 교류 전원을 상기 구동 전원인 제2 직류 전원으로 변환하는 제2 정류/평활 회로부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 전원 공급 장치를 구성하는 복수의 부품에 대하여 공통 접지를 제공하는 접지부; 및 상기 접지부에 연결되어 상기 접지부를 통해 흐르는 고조파 전류를 차단하여, 노이즈 발생을 감소시키는 노이즈 감쇄부;를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치는, 접지 전원을 제공하는 접지부; 및 상기 접지부의 최대 저항 영역에 배치되어 상기 접지부를 통해 흐르는 고조파 전류 경로를 단축시키고 상기 접지 전원의 전위를 안정적으로 유지하는 노이즈 감쇄부;를 포함한다.

또한, 상기 노이즈 감쇄부는 인덕터 및 비드(bead) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 노이즈 감쇄부는 EMI(Electromagnetic Interference) dB 값이 100MHz 주변 주파수 대역에서 기설정된 dB 값을 초과하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 방법은, 외부로부터 인가되는 교류 전원을 전원 변환부에서 직류 전원으로 변환하는 단계; 접지부에서 상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 단계; 및 노이즈 감쇄부에서 상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키는 단계;를 포함한다.

이러한 본 발명에 따른 전원 변환 장치, 전자 기기, 및 전원 변환 방법에 의하면, 접지 전원의 전위 변동을 방지하여 안정적인 접지 전원이 내부 소자에 제공되도록 함과 동시에 고조파 전류 경로를 감소시킴으로써 고주파 전류의 이동으로 인한 노이즈를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 EMI 특성을 향상시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전원 공급 장치 내부의 각 소자를 접지부에 공통 접지하여 각 소자에 대한 접지 전원의 전위를 안정적으로 보장할 수 있다.

이와 동시에 각 소자의 구동으로 인하여 발생하는 고조파 전류의 경로를 감소시킴으로써, 고조파 전류의 이동에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있다.

이에 따라, EMI 방사를 억제하여 EMI 특성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치(100)는 전원 변환부(200), 접지부(300) 및 노이즈 감쇄부(400)을 포함한다.

구체적으로, 전원 변환부(200)는 외부로부터 상용 교류 전원을 입력받 아(AC_IN) 소정 전위 레벨의 직류 전원으로 변환하여 출력(DC_OUT)한다. 이때, 전원 변환부(200)는 내부에 각종 신호 변환 소자들 예를 들어, 트랜스포머(transformer), 인버터(inverter), 정류기 등과 같은 소자들을 포함하고, 이와 같은 내부 소자들이 정현파 교류 전류를 변형시켜 흐르도록 하기 때문에 고조파 전류(H_current)를 발생하는 발생원으로 동작한다.

따라서, 전원 변환부(200)에서 발생한 고조파 전류(H_current)는 각 소자에 연결된 접지부(300)로 흐르게 된다.

접지부(300)는 오차 허용 범위 이내의 접지 전압 예를 들어, 0V의 접지 전압을 전원 변환부(200)의 각 내부 소자에 제공한다. 접지부(300)는 전원 공급 장치(100)가 형성되는 기판상의 외주부 또는 기 설정된 특정 영역에 가능한한 넓은 패턴을 갖도록 레이 아웃된다. 이러한 접지부(300)의 형상은 서로 상이한 전원 공급 장치(100)마다 그 레이 아웃 패턴이 상이함에 따라 서로 다른 형상을 가질 수 있다.

특히, 접지부(300)에는 전원 변환부(200)의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류(H_current)가 유입된다. 이론상으로, 접지부(300)는 일정한 전위 레벨을 갖기 때문에 고조파 전류(H_current)가 접지부(300)에 유입되더라도 접지부(300)를 통해 흐르지 않게 되나, 실제적으로 접지부(300)의 형성 패턴에 따라 접지부(300)의 소정 영역마다 접지 전압(GND)가 상이하게 형성되어 고조파 전류(H_current)는 접지부(300)의 전위차에 따라 흐르게 된다.

예를 들어, 접지부(300)는 레이 아웃 시, 주변 회로 패턴에 따라 상대적으로 저항값이 작게 형성되는 넓은 패턴으로 형성될 수 있고, 이와 반대로 상대적으로 저항값이 크게 형성되는 좁은 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 형상에 따라 접지부(300)가 형성되면, 상대적으로 저항값이 큰 접지부(300)의 영역은 고전위로 형성되고, 상대적으로 저항값이 작은 접지부(300)의 영역은 저 전위로 형성되어 전위차가 발생하게 되어 고조파 전류(H_current)가 접지부(300)를 통해 흐르게 된다.

이외에도, 접지부(300)는 주변 회로 패턴과의 인접 정도에 따라 저항값이 서로 상이하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 노이즈 감쇄부(400)는 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 지점에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접지부(300)가 기판 및 적어도 하나의 연결라인들로 이루어진 레이아웃을 가지는 경우, 각 연결라인들에는 점퍼 영역(jumper area)이 마련될 수 있다. 점퍼 영역이란 두 개의 연결라인이 교차하는 지점에서 서로 접속되지 않도록 하나의 연결 라인이 다른 하나의 연결라인을 넘는 형태로 형성된 영역을 의미한다. 각 연결 라인이 점퍼 영역을 가질 수 있도록, 본 접지부(300) 및 노이즈 감쇄부(400)는 복수 개의 기판 또는 복수 개의 막이 순차적으로 적층된 복층 구조의 회로로 구현될 수도 있다. 이에 따라, 점퍼 영역에서의 저항은 다른 영역의 저항과 차이가 생기게 되며, 이와 같은 저항값의 차이에 따라 형성되는 전위차에 의해 고조파 전류(H_current)가 흐를 수 있게 된다.

노이즈 감쇄부(400)는 접지부(300)와 연결되어 고조파 전류(H_current)의 이동 경로를 차단시킨다. 다시 말하면, 노이즈 감쇄부(400)는 상술한 바와 같이 발생한 전위차에 의해 고조파 전류(H_current)가 형성되는 경우, 접지부(300)의 소정 영역에 형성되어, 접지부(300)를 통해 이동하는 고조파 전류 경로를 단축시킨다.

예를 들어, 노이즈 감쇄부(400)는 상술한 바와 같이 저항값이 변동되는 영역 중 저항값이 최대로 형성되는 영역에 형성될 수 있다.

따라서, 접지부(300)를 통해 흐르는 고조파 전류(H_current)는 노이즈 감쇄부(400)에 의해 그 이동 경로가 차단되어 고조파 전류 경로가 단축될 수 있고, 이에 따라, 고조파 전류 경로의 저항 성분에 의해 경로가 길수록 증가하는 노이즈 발생을 감소시키게 된다. 이는 노이즈 발생에 의해 야기되는 EMI 특성 저하를 방지함을 의미한다.

이와 같은 전원 공급 장치(100)를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 구체적으로 도시한 블록도이이고, 도 3은 도 2에 도시된 전원 공급 장치의 일례를 구체적으로 도시한 회로도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치(100)는 전원 변환부(200), 접지부(300) 및 노이즈 감쇄부(400)를 포함한다.

구체적으로, 전원 변환부(200)는 제1 정류/평활 회로부(220), 펄스 생성부(240), 트랜스포머(260) 및 제2 정류/평활 회로부(280)를 구비한다.

제1 정류/평활 회로부(220)는 정류 소자(222) 및 평활 소자(224)를 구비하여, 외부로부터 상용 교류 전원을 입력(AC_IN)받는 교류 전원 입력부(120)으로부터 제1 교류 전원(AC1)을 입력받아 정류하고, 정류된 전원을 평활하여 제1 직류 전원(DC1)을 생성하여 출력한다.

여기서, 제1 정류/평활 회로부(220)에 제1 교류 전원(AC1)을 출력하는 교류 전원 입력부(120)를 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 교류 전원 입력부(120)는 입력되는 교류 전원의 전위 레벨이 기 설정된 전위 레벨 이상이 인가되는 경우, 전원 공급 장치(100)를 보호하기 위한 각종 소자들 예를 들어, 휴즈(fuse, 122), 바리스터(varistor, 124) 및 어레스터(arrester, 126) 등의 소자를 구비하고, 입력되는 교류 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하기 위한 LC 필터(128)를 포함한다.

펄스 생성부(240)는 예를 들어, 스위칭 소자(TR2), 스너버(snubber) 회로(242), PWM IC(244) 및 출력 전압 제어부(246)를 포함하여 구성할 수 있다.

스너버 회로(242)는 스위칭 소자(TR2)의 온/오프 동작에 따라 발생하는 역기전력에 의한 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot) 잡음에 따른 스위칭 손실을 방지하기 위해 형성한다.

PWM IC(244)는 제1 정류/평활 회로부(220)에서 출력되는 제1 직류 전원(DC1)을 입력받아 구동하여, 스위칭 소자(TR2)의 게이트 단자에 입력되는 제어 신호 즉, 100kHz 정도의 고주파로 스위칭하여 트랜스포머(260)에 인가되는 제1 직류 전원(DC1)을 단속하기 위한 PWM 신호를 생성하여 스위칭 소자(TR2)로 출력한다. 이러한 PWM IC(244)로는 일례로, 'NCP1207'의 콘트롤러가 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 스위칭 신호의 시비율(duty ratio)를 제어하는 PWM 제어 방식을 사용하기 때문에 PWM IC로 구성하여 PWM 신호를 생성하는 것으로 도시하였으나, 스위칭 펄스의 주파수를 제어하는 주파수 제어 방식 및 스위칭 펄스의 위상을 제어하는 위상 제어 방식 등이 사용되는 경우 각각의 방식에 적합한 집 적 회로로 구성할 수도 있음은 자명한 사항이다.

스위칭 소자(TR2)는 일례로, PNP형 트랜지스터로 구성될 수 있고, PWM IC(444)로부터 출력되는 시비율이 제어된 PWM 신호에 따라 온/오프 동작을 수행하여 트랜스포머(260)의 일차측 코일에 인가되는 제1 직류 전원(DC1)을 단속한다.

출력 전압 제어부(246)는 예를 들어, 제2 정류/평활 회로부(280)를 통해 출력되는 출력 전원에 따라 발광하는 포토 커플러의 발광 소자(도시하지 않음)에서 출사되는 광에 기초하여 온/오프 동작하는 포토 커플러의 수광 소자(PC1)를 포함하여 출력 전압(DC2n)의 전위 레벨에 따라 PWM IC(244)가 시비율 제어를 수행하도록 제어한다.

이외에도, 출력 전압 제어부(246)는 기준 전원과 출력 전원이 인가되는 비교기 회로(도시하지 않음)로 구성하여, 기준 전원과 출력 전원의 레벨 차에 따라 PWM IC에 제어 신호를 출력하도록 형성하는 등 다양한 구조로 형성할 수 있음은 자명한 사항이다.

도 3에서 미설명된 도면 부호 248은 PWM IC(244)를 구동하는 제1 직류 전원(DC1)과 상이한 전위 레벨을 갖는 직류 전원의 공급을 트랜스포머(260)로부터 직접 발생시켜 공급받기 위해 형성하는 부분이다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 트랜스포머(260)는 예를 들어, 1차측 권선과 대향하는 적어도 하나의 2차측 권선을 포함하는 구조로 형성할 수 있고, 1차측 권선과 2차측 권선의 권선비에 따라 기설정된 전위 레벨로 제1 직류 전원(DC1)을 제2 교류 전원(AC2)으로 변환하여 출력한다.

제2 정류/평활 회로부(280)는 트랜스포머(260)의 2차측 권선에 유기된 제2 교류 전원(AC2)를 입력받아 정류하고, 정류된 전원을 평활하여 제2 직류 전원(DC2n)을 생성하여 출력한다.

이를 위해, 제2 정류/평활 회로부(280)는 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜스포머(260)의 2차측 권선을 복수개의 2차측 권선으로 구성하여 서로 전위 레벨이 상이한 복수개의 전위 레벨 예를 들어, 5V 또는 24V의 직류 전원을 생성하고자 하는 경우, 각 권선과 각각 연결된 정류 소자(D2. D6) 및 평활 소자(C4, C11)을 포함할 수 있다.

여기서, 도 2와 도 3에서는 직류 전원을 서로 상이한 도면 부호를 사용하여 설명하였으나, 도 2에 도시된 제2 직류 전원(DC2n)은 서로 다른 레벨의 직류 전원이출력될 수 있다는 의미로 사용한 것이며, 도 3에서 출력되는 제2 직류 전원들(DC_OUT1, DC_OUT2) 양자를 포함하는 도면 부호이다.

접지부(300)는 오차 허용 범위 이내의 접지 전압 예를 들어, 0V의 접지 전압을 전원 변환부(200)의 각 내부 소자에 제공한다. 도 3의 회로도에는 전원 변환부(200) 내부의 각 소자에 접지부(300)가 각각 형성되는 것으로 표시하였으나, 실질적인 레이 아웃시, 회로 기판의 외주부 또는 기 설정된 특정 영역에 패턴이 형성되고, 각 소자는 공통 접지되는 구조로 형성된다.

이를 위해, 노이즈 감쇄부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 접지부(300)의 패턴이 형성되는 영역 특히, 도 1에서 설명한 바와 같은 저항값이 변동되는 영역 중 저항값이 최대로 형성되는 영역에서 접지부(300)와 연결되는 것이 바람직하다.

도 3에서 노이즈 감쇄부(400)는 인덕터로 구성하는 것으로 도시하였으나, 노이즈 감쇄부(400)는 인덕턴스 성분을 갖는 회로 소자로 형성되면 족하고, 그 종류에 제한을 받지 아니한다. 일례로, 노이즈 감쇄부(400)는 비드(bead)로 형성할 수도 있다.

본 발명에서 노이즈 감쇄부(400)를 인덕터 또는 비드를 사용하여 구성하는 이유는 인덕턴스 성분은 직류 전류는 통과시키나 교류 성분의 고조파 전류(H_current)는 통과시키지 않는 특성을 갖기 때문에 불필요한 고조파 전류의 이동 경로를 차단할 수 있기 때문이다.

이와 같은, 본 발명에 의한 노이즈 감쇄부(400)를 전원 공급 장치(100)에 형성함에 따라 전원 공급 장치(100)의 구동에 따른 EMI 발생 정보를 비교예와 비교하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 사용한 경우에서의 EMI 발생 정도를 표시한 파형도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시에에 의한 전원 공급 장치와 상이한 구조를 갖는 전원 공급 장치의 구동에 따른 EMI 발생 정도를 표시한 파형도들이다.

특히, 도 5에는 도 3에 도시된 전원 공급 장치에서 노이즈 감쇄부(400)가 제거된 경우에, 도 6에는 도 3에 도시된 전원 공급 장치에서 노이즈 감쇄부가 제2 정류/평활 회로부(280)와 연결된 경우에, 도 7에는 비 최적 위치 즉, 저항값이 최대가 아닌 위치에 형성한 경우에 전원 공급 장치의 구동에 따른 EMI 발생 정도를 도시한 파형도들이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 출원인이 실측한 결과에 의하면, 본 발명과 같이 최적 위치 즉, 저항값이 최대인 위치에 노이즈 감쇄부(400)를 형성하면, 각 주파수에 대한 제한 범위(도면들에 상대적으로 굵은 실선으로 표시한 dB값) 내에서의 EMI dB값이 형성되나, 도 5에 도시된 바와 같이 노이즈 감쇄부(400)를 적용하지 아니한 경우에는 100㎒의 주변 주파수 대역에서 제한 범위를 초과하는 EMI dB값이 형성되어 EMI 특성이 저하된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이 교류 전원의 입력단이 아닌 출력단에 노이즈 감쇄부(400)가 형성되는 경우에도 EMI 특성이 개선되지 아니함을 확인할 수 있다. 더욱이, 도 7에 도시된 바와 같이 비 최적 위치에 노이즈 감쇄부(400)를 형성하는 경우에는 EMI 특성 저하의 개선 효과가 미비함으로 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치에 따른 부수적인 기능을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 3 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치(100)와 같이 인덕턴스 성분을 갖는 노이즈 감쇄부(400)가 형성되는 경우, 우선 접지부(300)의 형성 패턴과 인접한 회로 패턴들은 각각 서로 대향하는 전극으로 볼 수 있고, 양자 사이의 영역은 유전체로 볼 수 있기 때문에 접지부(300)와 인접한 회로 패턴들 사이에는 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)가 존재한다. 또한, 노이즈 감쇄부(400)는 인덕턴스 성분을 갖고 있으므로, 도 8에 도시된 바와 같이 기생 커패시턴스와 인덕턴스에 의한 병렬 LC 필터가 형성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명과 같이 접지부(300)와 연결된 노이즈 감쇄부(400)를 구성하는 경우 부수적으로 형성되는 병렬 LC 필터에 의해 EMI 방사를 필터링할 수 있게된다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 기기를 개략적으로 도시한 블록도이다. 이하에서는, 본 발명에 의한 전자 기기를 구체적으로 설명하기 위해 프린터등의 화상형성장치를 그 구체적인 일례로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 전원 공급 장치(100)는 상술한 화상형성장치 이외에 교류 전원을 변환하여 내부 회로 소자로 제공하는 다른 전자 기기에 공통적으로 적용될 수 있음은 자명한 사항이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 기기(1000)는 전원 공급부(100), 인쇄 제어부(500), 인쇄 엔진부(600) 및 UI(user interface)부(700)를 포함한다.

구체적으로, 전원 공급부(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 전원 공급 장치(100)와 실질적으로 동일하게 형성되는 바 동일한 도면 부호를 사용하기로 하고, 그 상세한 설명은 상술한 바 있으므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

인쇄 제어부(500)는 전원 공급부(100)에서 출력되는 제1 직류 전원(DC_OUT2)에 의해 구동되어, 컴퓨터 등과 같은 호스트 장치로부터 입력되는 인쇄 데이터를 입력받아 비트맵 이미지로 변환한다. 또한, 인쇄 제어부(500)는 전원 공급부(100)의 PWM IC(244)를 제어하는 제어 신호(CS1)와, 인쇄 엔진부(600)의 각 구성 요소들을 제어하는 제어 신호(CS2)를 출력하는 등 화상형성장치(1000)의 전반적인 구동을 제어한다.

즉, 인쇄 제어부(500)는 인쇄 엔진부(600)를 제어하여 인쇄 용지의 적재, 이송, 비트맵 이미지를 인쇄 용지상에 소정 화상으로 형성, 형성된 화상을 정착 및 인쇄 결과물을 배출하는 인쇄 엔진부(600)의 전반적인 구동을 제어하고, 인쇄 동작 중 용지 걸림등의 인쇄 에러를 판단하는 등 화상형성장치(1000)의 전반적인 구동 상태를 제어한다.

인쇄 엔진부(600)는 일례로, 화상형성장치(1000)가 레이저 프린터로 구성되는 경우, 감광 드럼(OPC drum), 현상기 및 정착기 등으로 구성되는 정착부와 감광 드럼 상에 레이저 빔을 조사하는 광 주사 장치(Laser Scanning Uint, LSU)로 구성될 수 있다.

인쇄 엔진부(600)의 각 부는 전원 공급부(100)에서 출력되는 제2 직류 전원(DC_OUT2)와 인쇄 제어부(500)에서 출력되는 제어 신호(CS2)에 의해 구동되어, 인쇄 제어부(500)에서 변환된 비트맵 이미지를 인쇄 용지 상에 소정 화상으로 형성한다.

UI부(700)은 인쇄 제어부(500)의 제어하에, 사용자에게 화상형성장치(1000)의 구동 상태를 표시하거나, 사용자로부터 입력되는 제어 신호들을 수신하여 인쇄 제어부(500)로 제공한다.

여기서, 화상형성장치(1000)의 구성 요소 중 인쇄 제어부(500), 인쇄 엔진부(600) 및 UI부(700)는 특허청구범위의 "오퍼레이팅부"와 대응되는 구성 요소임을 미리 밝혀둔다. 또한, 이외에도 다른 전자 기기에서 실질적으로 각 전자 기기의 기 설정된 기능을 수행하는 모든 구성 요소와 특허청구범위의 "오퍼레이팅부"는 상호 대응될 수 있는 구성 요소임은 자명한 사항이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10을 참조하면, 외부로부터 인가되는 교류 전원을 전원 변환부에서 직류 전원으로 변환하고(S1010), 접지부에서 상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하며(S1020), 노이즈 감쇄부에서 상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시킨다(S1030).

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 구체적으로 도시한 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 전원 공급 장치의 일례를 구체적으로 도시한 회로도이다.

도 4는 도 3에 도시된 전원 공급 장치의 구동에 따른 EMI 발생 정도를 표시한 파형도이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시에에 의한 전원 공급 장치와 상이한 구조를 갖는 전원 공급 장치의 구동에 따른 EMI 발생 정도를 표시한 파형도들이다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자 기기를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 방법을 나타내는 흐름도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 전원 공급 장치 200 : 전원 변환부

220 : 제1 정류/평활 회로부 240 : 펄스 생성부

260 : 트랜스포머 280 : 제2 정류/평활 회로부

300 : 접지부 400 : 노이즈 감쇄부

500 : 인쇄 제어부 600 : 인쇄 엔진부

700 : UI부 1000 : 전자 기기

Claims

외부로부터 인가되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 전원 변환부;

상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 일정 크기의 도전 재질로 이루어진 패턴들을 갖는 접지부; 및

상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키기 위해 상기 접지부의 하나의 패턴을 다른 패턴에 서로 전기적으로 연결하는 노이즈 감쇄부;를 포함하되,

상기 노이즈 감쇄부는,

상기 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 인덕턴스 성분을 구비한 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제2항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 비드(BEAD)인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 접지부와 연결된 것임을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 접지부는 기판 및 적어도 하나의 연결 라인으로 이루어진 레이아웃을 가지며,

상기 노이즈 감쇄부는 각 연결 라인 상에서 타 연결라인과의 접속을 방지하기 위하여 마련된 점퍼 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 접지부는 기판 및 연결 라인으로 이루어진 레이아웃을 가지며,

상기 노이즈 감쇄부는 상기 연결 라인 상에서 타 연결 라인과의 거리가 상대적으로 축소되는 지점 및 상기 연결 라인의 단면적이 상대적으로 감소하는 지점 중 적어도 하나의 지점에 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제1항에 있어서, 상기 전원 변환부는,

상기 교류 전원을 제1 직류 전원으로 변환하는 제1 정류/평활 회로부;

상기 제1 직류 전원에 의해 구동하여 기 설정된 주기를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부;

상기 펄스 신호에 의해 구동되어 제1 직류 전원을 기 설정된 레벨의 제2 교류 전원으로 변환하는 트랜스포머; 및

상기 제2 교류 전원을 상기 직류 전원인 제2 직류 전원으로 변환하는 제2 정류/평활 회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제8항에 있어서, 상기 펄스 생성부는 PWM인 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
외부로부터 인가되는 상용 교류 전원을 구동 전원으로 변환하여 출력하는 전원 공급부; 및

상기 출력된 구동 전원에 의해 구동하는 적어도 하나의 내부 소자들을 포함하여 기 설정된 기능을 수행하는 오퍼레이팅부;를 포함하고,

상기 전원 공급부는,

상용 교류 전원을 상기 구동 전원으로 변환하는 전원 변환부;

상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 일정 크기의 도전 재질로 이루어진 패턴들을 갖는 접지부; 및

상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키기 위해 상기 접지부의 하나의 패턴을 다른 패턴에 서로 전기적으로 연결하는 노이즈 감쇄부;를 포함하되,

상기 노이즈 감쇄부는,

상기 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제10항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 인덕턴스 성분을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제11항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 비드(BEAD)인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제10항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 상기 접지부와 연결된 것임을 특징으로 하는 전자 기기.
삭제
제10항에 있어서,

상기 접지부는 기판 및 적어도 하나의 연결 라인으로 이루어진 레이아웃을 가지며,

상기 노이즈 감쇄부는 각 연결 라인 상에서 타 연결라인과의 접속을 방지하기 위하여 마련된 점퍼 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제10항에 있어서, 상기 접지부는 기판 및 연결 라인으로 이루어진 레이아웃을 가지며,

상기 노이즈 감쇄부는 상기 연결 라인 상에서 타 연결 라인과의 거리가 상대적으로 축소되는 지점 및 상기 연결 라인의 단면적이 상대적으로 감소하는 지점 중 적어도 하나의 지점에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제10항에 있어서, 상기 오퍼레이팅부는 상기 구동 전원에 의해 구동하여 기록 매체 상에 화상 데이터를 인쇄하는 화상 형성 장치인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제10항에 있어서, 상기 전원 변환부는,

상기 상용 교류 전원을 제1 직류 전원으로 변환하는 제1 정류/평활 회로부;

상기 제1 직류 전원에 의해 구동하여 기 설정된 주기를 갖는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부;

상기 펄스 신호에 의해 구동되어 제1 직류 전원을 기 설정된 레벨의 제2 교류 전원으로 변환하는 트랜스포머; 및

상기 제2 교류 전원을 상기 구동 전원인 제2 직류 전원으로 변환하는 제2 정류/평활 회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
전원 공급 장치에 있어서,

상기 전원 공급 장치를 구성하는 복수의 부품에 대하여 공통 접지를 제공하는 일정 크기의 도전 재질로 이루어진 패턴들을 갖는 접지부; 및

상기 접지부에 연결되어 상기 접지부를 통해 흐르는 고조파 전류를 차단하여, 노이즈 발생을 감소시키기 위해 상기 접지부의 하나의 패턴을 다른 패턴에 서로 전기적으로 연결하는 노이즈 감쇄부;를 포함하되,

상기 노이즈 감쇄부는,

상기 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
전원 공급 장치에 있어서,

접지 전원을 제공하는 일정 크기의 도전 재질로 이루어진 패턴들을 갖는 접지부; 및

상기 접지부의 최대 저항 영역에 배치되어, 상기 접지부를 통해 흐르는 고조파 전류 경로를 단축시키고 상기 접지 전원의 전위를 안정적으로 유지하기 위해 상기 접지부의 하나의 패턴을 다른 패턴에 서로 전기적으로 연결하는 노이즈 감쇄부;를 포함하되,

상기 노이즈 감쇄부는,

상기 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제20항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 인덕터 및 비드(bead) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
제20항에 있어서, 상기 노이즈 감쇄부는 EMI(Electromagnetic Interference) dB 값이 100MHz 주변 주파수 대역에서 기설정된 dB 값을 초과하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
전원 공급 방법에 있어서,

외부로부터 인가되는 교류 전원을 전원 변환부에서 직류 전원으로 변환하는 단계;

일정 크기의 도전 재질로 이루어진 패턴들을 갖는 접지부에서 상기 전원 변환부에 접지 전원을 제공하는 단계; 및

노이즈 감쇄부가 상기 접지부의 하나의 패턴을 다른 패널에 서로 전기적으로 연결하고 상기 노이즈 감쇄부는 상기 접지부가 형성되는 영역 중 저항 성분이 최대인 영역에 형성하여 상기 전원 변환부의 구동에 따라 발생하는 고조파 전류가 상기 접지부를 통해 흐르는 것을 차단하여 노이즈 발생을 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 방법.