KR101533298B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것이다.
본 발명의 전원 공급 장치는 입력부와 전기적으로 연결되는 입력저항, 입력저항과 전기적으로 연결되는 단방향도통소자 및 단방향도통소자와 전기적으로 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위칭부 제1 스위칭부와 전기적으로 연결되는 제1 저항과 제2 저항을 포함하는 저항부 및 저항부 전기적으로 연결되고, 저항부와 출력부 사이에 배치되는 제2 칭스위 소자를 포함하는 제2 스위칭부를 포함한다.
파워 FET, 역률 보상

Description

전원 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전원 공급 장치는 교류 전압을 이용하여 정류하여 직류 전압으로 변환하고 직류 전압을 필요로 하는 전압으로 승압하거나 강압하여 디스플레이 장치(예를 들면, 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 표시 장치 등)에 제공한다.
이러한 전원 공급 장치는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply; SMPS)가 대표적이며, 이러한 스위칭 모드 파워 서플라이는 전원의 흐름을 효율적으로 제어할 수 있는 안정적인 전원 장치이다.
한편, 스위칭 모드 파워 서플라이형 전원 공급 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD) 등의 평판 디스플레이 장치가 고집적화됨에 따라서 평판 디스플레이 장치의 핵심 부품으로 급격히 신장되고 있다. 따라서, 스위칭 모드 파워 서플라이형 전원 공급 장치도 소형화 및 경량화하기 위한 노력에 박차가 가해지고 있다.
또한, 스위칭 모드 파워 서플라이형 전원 공급 장치는 역률 보정(Power Factor Correction; PFC) 회로를 이용하여 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 제 어하고 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치는 제2 스위칭 소자로 인한 발열을 효과적으로 억제할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전원 공급 장치는 입력부와 전기적으로 연결되는 입력저항, 입력저항과 전기적으로 연결되는 단방향도통소자 및 단방향도통소자와 전기적으로 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위칭부 제1 스위칭부와 전기적으로 연결되는 제1 저항과 제2 저항을 포함하는 저항부 및 저항부 전기적으로 연결되고, 저항부와 출력부 사이에 배치되는 제2 칭스위 소자를 포함하는 제2 스위칭부를 포함한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 전원 공급 장치는 제2 스위칭 소자의 발열을 억제함으로써, 고온에 의해 발생할 수 있는 제2 스위칭 소자의 오동작을 미연에 방지할 수 있어 전원 공급 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전원 공급 장치는 제2 스위칭 소자의 발열을 감소함으로써, 히트 싱크 크기를 줄일 수 있어 제품의 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포 함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 스위칭 소자의 동작을 설명하기 위한 것이고, 도 3은 종래의 전원 공급 장치의 신호 파형을 설명하기 위한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치의 신호 파형을 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치는 입력부(100), 제1 스위칭부(200), 저항부(300), 제2 스위칭부(400) 및 출력부(500)를 포함한다.
먼저, 입력부(100)는 집적회로(Integrated Circuit, IC) 드라이브 출력단을 통해 온/오프(On/Off)신호를 공급받는다. 이러한 온/오프(On/Off)신호를 공급받아 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 동작할 수 있는 것이다. 이러한 입력부(100)는 제1 스위칭부(200)와 전기적으로 연결된다.
제1 스위칭부(200)는 입력부(100)와 전기적으로 연결되는 입력저항(Ri), 입력저항(Ri)와 전기적으로 연결되는 단방향도통소자(D1) 및 단방향도통소자(D1)와 전기적으로 연결되는 제1 스위칭 소자(Q1)를 포함하여 구성된다. 이러한 제1 스위칭부(200)는 저항부(300)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제1 스위칭 소자(Q1)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)로 구성될 수 있고, 단방향도통소자(D1)는 다이오드로 구성될 수 있다.
저항부(300)는 제1 스위칭부(200)와 전기적으로 연결되는 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)을 포함한다. 이때 저항부(300)는 제1 스위칭부(200)와 제2 스위칭부(400) 사이에 배치되고, 제2 스위칭부(400)와 전기적으로 연결된다.
제2 스위칭부(400)는 저항부(300)와 전기적으로 연결되는 제2 스위칭 소자(Q2)를 포함하여 구성된다. 이러한 제2 스위칭부(400)는 저항부(300)와 출력부(500) 사이에 배치되는 것이다. 이러한 제2 스위칭 소자(Q2)는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로 구성될 수 있다.
출력부(500)는 제2 스위칭부(400)와 전기적으로 연결되어 제1 스위칭부(200)와 제2 스위칭부(400)의 동작에 의해 제어된 전류를 출력할 수 있다.
지금까지 설명한 입력부(100), 제1 스위칭부(200), 저항부(300), 제2 스위칭부(400) 및 출력부(500)의 연결관계를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 입력저항(Ri)의 일단은 입력부(100)와 전기적으로 연결되고, 입력저항(Ri)의 타단은 단방향도통소자(D1)의 일단과 전기적으로 연결된다. 단방향도통소자(D1)의 타단은 제1 스위칭 소자(Q1)의 제1 단 및 제1 저항(R1)의 일단과 전기적으로 공통 연결된다.
이때, 단방향도통소자(D1)는 다이오드(Diode)이므로, 단방향도통소자(D1)의 일단은 다이오드의 애노드(Anode) 단자이고, 타단은 다이오드의 캐소드(Cathode) 단자인 것이다.
제1 스위칭 소자(Q1)의 제2 단은 입력부(100) 및 입력저항(Ri)의 일단과 전기적으로 공통 연결된다.
이때, 제1 스위칭 소자(Q1)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)이므로, 제1 스위칭 소자(Q1)의 제1 단은 컬렉터(Collector) 단자이고, 제2 단은 베이스(Base) 단자이고, 제3 단은 에미터(Emitter) 단자인 것이다.
또한, 제2 스위칭 소자(Q2)는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)이므로, 제2 스위칭 소자(Q2)의 제1 단은 드레인(Drain) 단자이고, 제2 단은 게이트(Gate) 단자이고, 제3 단은 소스(Source) 단자인 것이다.
제1 저항(R1)의 타단은 제2 저항(R2)의 일단 및 제2 스위칭 소자(Q2)의 제2 단과 전기적으로 공통 연결되고, 제2 스위칭 소자(Q2)의 제1 단은 출력부(500)와 전기적으로 연결된다.
마지막으로, 제1 스위칭 소자(Q1)의 제3 단, 제2 저항(R2)의 타단 및 제2 칭스위 소자(Q2)의 제3 단은 기준 전압(GND)과 전기적으로 연결되는 것이다.
도 2를 살펴보면, 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온(Turn-0n) 되었을 때와 턴 오프(Turn-0ff) 되었을 때 전류의 흐름을 알 수 있다. 본 발명에서는 입력부(100)를 통해 공급되는 온/오프(On/Off)신호가 제1 스위칭부(200)와 저항부(300)를 통해 제2 스위칭부(400)에 공급되도록 하는 것이다. 이에 따라 제2 스위칭 소자(Q2)의 제2 단으로 공급되는 전압을 빠른 시간 내에 로우(Low) 레벨로 하강할 수 있는 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
본 발명의 입력부(100)는 집적회로(Integrated Circuit, IC) 드라이브 출력단을 통해 온(On)신호 또는 오프(Off)신호를 공급받는다.
먼저, 본 발명의 입력부(100)가 집적회로(Integrated Circuit, IC) 드라이브 출력단을 통해 온(On)신호를 공급받은 경우에는 입력부(100), 입력저항(Ri), 단방향도통소자(D1), 제1 저항(R1)을 지나는 A 전류 경로를 따라 제2 스위칭 소자(Q2)의 제2 단으로 전압을 공급하여 제2 스위칭 소자(Q2)를 동작하게 하는 것이다. 이때, 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 오프(Turn-0ff) 동작을 함으로써, A 전류 경로를 형성할 수 있는 것이다. 이에 따라, 신호 파형의 전압을 하이(High) 레벨로 상승할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 입력부(100)가 집적회로(Integrated Circuit, IC) 드라이브 출력단을 통해 오프(Off)신호를 공급받은 경우에는 제2 스위칭 소자(Q2)의 제2 단, 제1 저항(R1), 제1 스위칭 소자(Q1)를 지나 기준 전압과 연결되는 B 전류 경로를 형성할 있는 것이다.
이때, 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온(Turn-0n) 동작을 함으로써, 제1 스위칭 소자(Q1)의 제1 단과 제3 단을 지나는 B 전류 경로를 형성할 수 있는 것이다. 이때, 제1 스위칭 소자(Q1)의 제1 단은 컬렉터(Collector) 단자이고, 제1 스위칭 소자(Q1)의 제3 단은 에미터(Emitter) 단자이므로, 컬렉터(Collector) 단자와 에미터(Emitter) 단자를 가로지르는 B 전류 경로가 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온을 하여 B 전류 경로를 형성함으로 써, 제2 스위칭 소자(Q2)의 제2 단으로 공급되는 전압을 빠른 시간 내에 로우(Low) 레벨로 하강할 수 있는 것이다.
이때, 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 온(Turn-0n)되면, 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 오프(Turn-0ff)되고, 제1 스위칭 소자(Q1)가 턴 오프(Turn-0ff)되면, 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴 온(Turn-0n)이 된다. 이는 입력부(100)를 통해 공급되는 온(On)신호 또는 오프(Off)신호와 실질적으로 동일하게 제2 스위칭 소자(Q2)는 동작하게 하고 이와 반대로 제1 스위칭 소자(Q1)가 동작한다. 이러한 동작을 함으로써, 온(On)신호 일 때와 오프(Off)신호 일 때의 전류 경로를 다르게 할 수 있다. 이에 따라, 서로 다른 전류 경로에 의해 발생될 수 있는 지연시간을 줄임으로써, 정확한 신호 파형을 구현할 수 있는 것이다.
지금까지 설명한 본 발명에 따른 전원 공급 장치에 따른 신호 파형은 도 4에 도시되어 있다. 도 3은 종래의 전원 공급 장치에 따른 신호 파형을 도시한 것이다. 종래의 신호 파형과 본 발명의 신호 파형을 비교하여 보면 전원 공급 장치가 오프(Off)신호를 공급받은 경우, 본 발명의 신호 파형이 종래의 신호 파형보다 더 빠르게 로우(Low) 레벨로 하강하는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 오프(Off)신호를 공급받은 경우 본 발명의 신호 파형을 보다 빠르게 로우(Low) 레벨로 하강하게 함으로써, 제2 스위칭 소자(Q2)에서 발생하는 발열을 줄일 수 있다.
제2 스위칭 소자(Q2)에서 발생하는 발열이 줄어들게 됨으로써, 고온에 의해 발생할 수 있는 제2 스위칭 소자(Q2)의 오동작을 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 제2 스위칭 소자(Q2)의 동작에 의해 발생되는 발열을 방지하기 위해 제2 스위칭 소자(Q2)의 주변에 배치되는 히트 싱크 사이즈도 줄일 수 있다. 따라서, 전원 공급 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 부품비를 절감할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 스위칭 소자의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 종래의 전원 공급 장치의 신호 파형을 설명하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 장치의 신호 파형을 설명하기 위한 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 설명*
100: 입력부: 200: 제1 스위칭부
300: 저항부 400: 제2 스위칭부
500: 출력부

Claims (6)

  1. 입력부와 연결되는 입력저항, 상기 입력저항과 연결되는 단방향도통소자 및 상기 단방향도통소자와 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 스위칭부
    상기 제1 스위칭부와 연결되는 제1 저항과 제2 저항을 포함하는 저항부 및
    상기 저항부와 연결되고, 상기 저항부와 출력부 사이에 배치되는 제2 칭스위 소자를 포함하는 제2 스위칭부를 포함하고,
    상기 입력저항의 일단은 상기 입력부와 연결되고, 타단은 상기 단방향도통소자의 일단과 연결되고,
    상기 단방향도통소자의 타단은 상기 제1 스위칭 소자의 제1 단 및 상기 제1저항의 일단과 공통 연결되고,
    상기 제1 스위칭 소자의 제2 단은 상기 입력부 및 상기 입력저항의 일단과 공통 연결되고,
    상기 제1 저항의 타단은 상기 제2 저항의 일단 및 상기 제2 스위칭 소자의 제2 단과 공통 연결되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제1 단은 상기 출력부와 연결되고,
    상기 제1 스위칭 소자의 제3 단, 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 칭스위 소자의 제3 단은 기준 전압과 연결되는 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 BJT(Bipolar Junction Transistor)을 포함하는 전원 공급 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭 소자는 모스 트랜지스터(MOS FET; Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 포함하는 전원 공급 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 단방향도통소자는 다이오드를 포함하는 전원 공급 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자가 턴 온되면, 상기 제2 스위칭 소자가 턴 오프되고, 상기 제1 스위칭 소자가 턴 오프되면, 상기 제2 스위칭 소자가 턴 온되는 동작을 포함하는 전원 공급 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11512504A (ja) * 1995-09-12 1999-10-26 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 点火出力段
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