KR101649271B1 - 스위칭 모드 전원공급장치 및 이를 이용하여 전원을 공급하는 방법 - Google Patents

스위칭 모드 전원공급장치 및 이를 이용하여 전원을 공급하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치 및 이를 이용하여 전원을 공급하는 방법에 있어서, 스위칭 모드 전원공급장치는 교류 전압을 정류하는 정류부, 트랜스포머를 이용하여 정류된 전압을 전원공급장치의 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 스위칭부, 스위칭부를 제어하는 스위칭 제어부, 및 전원절약 모드에서 스위칭 제어부로의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부를 포함한다.

Description

스위칭 모드 전원공급장치 및 이를 이용하여 전원을 공급하는 방법{Switching mode power supply and method of supplying power by using the same}
본 발명의 적어도 하나의 실시예는 스위칭 모드 전원공급장치 및 이를 이용하여 전원을 공급하는 방법에 관한 것이다.
전자 제품에 전원을 공급하는 전원장치로서 스위칭 모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply: SMPS)가 사용될 수 있다. 스위칭 모드 전원공급장치는 입력되는 교류전압을 변환하여, 전자 제품을 동작 가능하게 하는 정전압을 출력한다. 전자 제품이 일정 시간 동안 대기상태에 있는 경우, 전자 제품은 전원절약 모드(Power Saving Mode)에 진입하게 된다. 전원절약 모드에서 전자 제품의 일부 기능은 동작이 보장되어야 하기에, 전원공급장치의 동작이 완전히 정지되지 않는다. 현재 전 세계적으로 이산화탄소 사용량을 줄이기 위하여 전자 제품의 대기 전력에 대한 규제가 강화되고 있기에, 전원절약 모드에서 전원공급장치의 소비 전력을 감소시키는 방안이 요구된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 전원절약 모드에서 스위칭 모드 전원공급장치를 이용하여 전원을 공급하는 방법 및 이를 수행하는 전원공급장치를 제공하는 데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 데 있다.본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 적어도 두 개 이상의 트랜스포머(transformer)를 가지는 스위칭 모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply)는 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 트랜스포머들 중 제1 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제1 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부를 제어하는 제1 스위칭 제어부; 및 전원절약 모드(power saving mode)에서 상기 제1 스위칭 제어부의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부를 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 장치는 상기 장치가 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 출력하는 메인 시스템; 및 트랜스포머를 포함하고, 상기 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 이용하여 상기 트랜스포머로 입력되는 전압의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원공급장치를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 적어도 두 개 이상의 트랜스포머를 가지는 스위칭 모드 전원공급장치는 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 트랜스포머들 중 제1 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제1 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 제1 스위칭부; 상기 트랜스포머들 중 제2 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제2 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 제2 스위칭부; 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 제2 전원전압 단자를 가지는 제2 스위칭 제어부; 상기 제1 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 전원전압 단자와 연결된 제1 전원전압 단자를 가지는 제1 스위칭 제어부; 및 전원절약 모드에서 상기 제1 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 보조전원 및 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 장치는 정류된 전압을 트랜스포머를 이용하여 상기 전원공급장치의 제1 출력전압, 제2 출력전압 및 충전전압으로 변환하고, 전원절약 모드에서 상기 트랜스포머로 입력되는 전압의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원공급장치; 및 상기 충전전압에 의하여 충전되고, 상기 전원절약 모드에서 상기 전원공급장치와 전기적으로 분리되는 보조전원을 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 화상형성장치는 상기 화상형성장치가 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 출력하는 메인 시스템; 트랜스포머를 포함하고, 상기 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 이용하여 상기 트랜스포머로 입력되는 전압의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원공급장치; 및 상기 메인 시스템에 의하여 제어되고 인쇄데이터에 대한 화상을 형성하는 화상형성부를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 적어도 두 개 이상의 트랜스포머들을 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치를 이용하여 전원을 공급하는 방법은 전원절약 모드에서 상기 트랜스포머들 중 제1 트랜스포머로 입력되는 전압의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 단계; 및 상기 트랜스포머들 중 제2 트랜스포머를 이용하여 전원절약 모드에서 상기 전원공급장치를 포함하는 장치의 메인 시스템을 동작시키는 출력전압을 출력하는 단계를 포함한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예는 상기된 전원을 공급하는 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
상기에서 기재된 바에 따르면, 전원절약 모드에서 전원공급장치의 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 전원공급장치에 사용되는 소자들을 감소시킴에 따라 전원공급장치를 제조하는 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 장치의 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원 차단부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 일 예를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전원 차단부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 다른 예를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조전원 및 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 장치의 일 예를 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 화상형성장치의 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 두 개 이상의 트랜스포머들을 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치를 이용하여 전원을 공급하는 방법의 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 전원공급장치(100)는 정류부(110), 제1 스위칭부(120), 제1 트랜스포머(transformer)(130), 제1 스위칭 제어부(140), 전원 차단부(150) 및 제2 출력전압 출력부(160)를 포함하고, 제2 출력전압 출력부(160)는 제2 스위칭부(161), 제2 트랜스포머(162) 및 제2 스위칭 제어부(163)를 포함한다. 또한, 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)는 메인 시스템(210)을 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 전원공급장치(100)와 장치(200)에는 본 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.
장치(200)는 화상형성장치, 화상독취장치, 복합기(Multi-Function Peripheral: MFP), PC(Personal Computer), 모니터, 팩시밀리, TV 등을 포함할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 장치(200)는 이에 한정되지 않고 전원공급장치(100)를 가지는 모든 장치에 해당할 수 있다.
메인 시스템(210)은 장치(200)를 동작시키는 시스템을 의미한다. 본 실시예에 따른 메인 시스템(210)은 장치(200) 내에 포함된 마이컴(micom)을 포함할 수 있다. 메인 시스템(210)과 관련된 내용은 이하 전원 차단부(150)에서 상세히 설명한다.
전원공급장치(100)는 스위칭 모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply)(100)로서, 적어도 하나 이상의 트랜스포머(transformer)를 가질 수 있다.
정류부(110)는 교류 전압을 정류한다. 좀 더 상세히 설명하면, 본 실시예에 따른 정류부(110)는 인가된 교류 전압을 정류하여 고압의 직류 전압을 출력한다.
예를 들어 설명하면, 정류부(110)는 교류 전원을 정류하는 정류 소자와 정류된 전원을 평활하는 평활 소자로 구성될 수 있다. 일 실시예로 정류 소자는 다이오드를 사용한 브리지 회로를 채용할 수 있으며, 평활소자는 커패시터를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 스위칭부(120)는 제1 트랜스포머(130)를 이용하여 정류부(110)에 의하여 정류된 전압을 전원공급장치(100)의 제1 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭한다. 이때, 제1 출력전압은 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)의 메인 시스템(210) 외의 시스템을 동작시키기 위한 것으로 저압의 직류 전압이 될 수 있다. 본 실시예에서 제1 출력전압에 해당하는 저압의 직류 전압은 약 24 Volt의 직류 전압이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 트랜스포머(130)는 코일의 유도작용에 의하여 전기 에너지를 한 회로에서 다른 회로로 전달한다. 예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 제1 트랜스포머(130)는 제1 스위칭부(120)의 동작에 의하여 1차코일에 인가된 전기 에너지를 2차코일 및 3차코일로 전달할 수 있다. 이에 따라, 제1 트랜스포머(130)의 1차코일은 제1 스위칭부(120)에 의하여 스위칭된 전압을 입력받아, 2차코일 및 3차코일로 전달한다.
제1 스위칭 제어부(140)는 제1 스위칭부(120)를 제어한다. 본 실시예에 따른 제1 스위칭 제어부(140)는 기동(Start-up)전압 단자, 전원전압 단자 및 구동 단자를 포함할 수 있고, 제1 스위칭 제어부(140)는 구동 단자로부터 출력되는 신호를 이용하여 제1 스위칭부(120)를 제어한다.
예를 들어 설명하면, 제1 스위칭 제어부(140)는 PWM(Pulse-Width Modulation) IC(Intergrated Circuit)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 정류부(110), 제1 스위칭부(120), 제1 트랜스포머(130), 제1 스위칭 제어부(140)에 대하여 알 수 있기에, 상세한 설명은 생략한다.
전원 차단부(150)는 전원절약 모드(power saving mode)에서 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단한다.
예를 들어 설명하면, 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)가 전원절약 모드가 되면, 메인 시스템(210)은 장치(200)가 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 출력한다. 전원 차단부(150)는 메인 시스템(210)으로부터 출력된 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 이용하여, 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단한다.
이때, 전원 차단부(150)는 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하기 위한 적어도 하나 이상의 스위치(switch), 트랜스포머(transformer), 릴레이(relay), 포토 커플러(photo coupler)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 전기적으로 절연된 회로들 간의 신호를 전달할 수 있는 스위치 소자를 모두 포함한다. 전원 차단부(150)의 상세한 동작에 관하여는 이하 도 2에서 상세히 설명한다.
본 실시예에 따른 전원공급장치(100)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단함에 따라, 전원절약 모드에서의 대기 전력이 현저히 감소된다.
종래의 스위칭 모드 전원공급장치는 제1 스위칭 제어부의 전원전압만의 전원 공급을 차단하였다. 이러한 경우, 제1 스위칭부는 동작하지 않고, 제1 스위칭 제어부도 정상 동작하지 않는다. 하지만, 제1 스위칭 제어부는 전원전압을 임계전압과 비교하여, 전원전압이 임계전압 이하인 경우, 제1 스위칭 제어부는 기동전압 단자와 연결된 기동저항을 통하여 기동전류를 흡수한다. 이때, 제1 스위칭 제어부의 전원전압 단자로의 전원 공급이 차단되어 있기에, 제1 스위칭 제어부는 기동전류에 의하여 기동되더라도 동작이 지속될 수 없지만, 기동저항에서의 전도 손실(conduction loss)이 발생하게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 전원 차단부(150)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압과 기동전압 모두의 전원 공급을 차단하기에, 상기 종래의 전원공급장치에서와 같은 전도 손실을 발생을 방지할 수 있다.
또한, 종래의 전원공급장치는 전원절약 모드에서 대기 전력을 감소시키기 위하여 제1 스위칭 제어부에서 전원전압과 임계전압을 비교하는 비교기, 비교기에 입력전원을 공급하는 마이컴 회로부, 또한, 제1 스위칭 제어부로의 전원 공급을 차단하는 트랜지스터 등을 필요로 하기에, 단가 상승을 초래하게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 전원공급장치(100)는 전원 차단부(150)를 이용하여 전원절약 모드에서 대기 전력을 감소시키기에 전원공급장치(100)의 단가가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
제2 출력전압 출력부(160)는 전원절약 모드에서 제2 트랜스포머(163)를 이용하여 전원공급장치(100)의 제2 출력전압을 출력한다. 본 실시예에 따른 제2 출력전압 출력부(160)에서 출력되는 제2 출력전압은 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)의 메인 시스템(210)을 동작시키기 위한 전압에 해당한다.
따라서, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 전원공급장치(100)의 전원 차단부(150)가 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단함에 따라 제1 출력전압이 출력되지 않더라도, 제2 출력전압 출력부(160)로부터 출력되는 제2 출력전압에 의하여 장치(200)의 메인 시스템(210)의 동작을 보장할 수 있다.
다만, 사용환경에 따라, 장치(200)의 메인 시스템(210)의 동작을 보장하기 위하여 제2 출력전압 출력부(160)가 아닌 보조전원, 베터리(battery) 등이 마련될 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다. 장치(200)의 메인 시스템(210)의 동작을 보장하기 위하여 보조전원이 사용된 경우에 관하여 이하 도 6에서 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 제2 출력전압 출력부(160)는 제2 스위칭부(161), 제2 트랜스포머(162) 및 제2 스위칭 제어부(163)로 구성된다.
제2 스위칭부(161)는 제2 트랜스포머(163)를 이용하여 정류부(110)에 의하여 정류된 전압을 전원공급장치(100)의 제2 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭한다. 이때, 제2 출력전압은 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)의 메인 시스템(210)을 동작시키기 위한 것으로 저압의 직류 전압이 될 수 있다. 본 실시예에서 제2 출력전압에 해당하는 저압의 직류 전압은 약 5 Volt 또는 약 3.3 Volt의 직류 전압이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제2 트랜스포머(162)는 코일의 유도작용에 의하여 전기 에너지를 한 회로에서 다른 회로로 전달한다. 예를 들어 설명하면, 본 실시예에 따른 제2 트랜스포머(163)는 제2 스위칭부(161)의 동작에 의하여 1차코일에 인가된 전기 에너지를 2차코일 및 3차코일로 전달할 수 있다.
제2 스위칭 제어부(163)는 제2 스위칭부(161)를 제어한다. 본 실시예에 따른 제2 스위칭 제어부(163)는 기동(Start-up)전압 단자, 전원전압 단자 및 구동 단자를 포함할 수 있고, 제2 스위칭 제어부(163)는 구동 단자로부터 출력되는 신호를 이용하여 제2 스위칭부(161)를 제어한다.
예를 들어 설명하면, 제2 스위칭 제어부(163)는 PWM(Pulse-Width Modulation) IC(Intergrated Circuit)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 제2 스위칭부(161), 제2 트랜스포머(162), 및 제2 스위칭 제어부(163)에 대하여 알 수 있기에, 상세한 설명은 생략한다.
이에 따라, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 전원공급장치(100)는 제2 출력전압 출력부(160)에 의하여 메인 시스템(210)의 동작을 보장하면서, 전원 차단부(150)가 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 및 전원전압의 공급을 차단함에 따라 제1 스위칭부(120)의 스위칭 동작이 정지함에 따라 대기 전력을 감소시킬 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전원 차단부(150)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 제1 스위칭 제어부(140)는 전원전압 단자(141), 기동전압 단자(142) 및 구동 단자(143)로 구성되고, 전원 차단부(150)는 포토 커플러의 제1 수광부(151), 포토 커플러의 제2 수광부(152)로 구성된다.
또한, 포토 커플러의 발광부(220)는 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)로 구성된다. 본 실시예에 따른 제1 발광부(221)는 제1 수광부(151)를 제어하고, 제2 발광부(222)는 제2 수광부(152)를 제어한다.
포토 커플러는 수광부와 발광부로 구성되고, 발광부와 수광부는 전기적으로 절연되어 있다. 발광부로 전류가 흐르지 않을 경우, 발광부는 발광하지 않게 되고, 이에 따라, 수광부는 전기적으로 절연되어, 오픈(open)된다. 발광부로 전류가 흐를 경우, 발광부는 발광하게 되고, 이에 따라, 수광부는 쇼트(short)된다. 이때, 수광부가 오픈된다 함은 오프(off) 상태임을 의미하고, 쇼트된다 함은 온(on) 상태임을 의미한다. 본원 발명과 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 포토 커플러는 자명하기에, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 포토 커플러의 제1 수광부(151)는 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141)로의 전원 공급을 차단하고, 포토 커플러의 제2 수광부(152)는 제1 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자(142)로의 전원 공급을 차단한다. 또한, 본 실시예에 따른 포토 커플러의 제1 발광부(221)는 제1 수광부(151)를 통하여 전원전압 단자(141)로의 전원 공급을 차단하고, 포토 커플러의 제2 발광부(222)는 제2 수광부(152)를 통하여 기동전압 단자(142)로의 전원 공급을 차단한다.
포토 커플러의 발광부(220)와 관련하여 설명하면, 메인 시스템(210)은 장치(200)가 전원절약 모드가 아닐 (이하, 동작 모드라고 한다) 경우 전원절약 신호 핀(pin)(225)으로 로우(low) 신호를 인가하고, 장치(200)가 전원절약 모드일 경우 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호를 인가한다. 이때, 전원절약 신호 핀(225)은 메인 시스템(210)과 연결되어 있고, 본 실시예에 따른 전원절약 신호 핀(225)은 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)에 존재할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 전원공급장치(100) 내부에 존재할 수도 있다.
장치(200)가 동작 모드인 경우를 예를 들어 설명하면, 메인 시스템(210)은 전원절약 신호 핀(225)으로 로우(low) 신호를 인가한다. 전원절약 신호 핀(225)으로 로우(low) 신호가 인가되면, 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)로 전류가 흐르게 된다. 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)가 발광함에 따라, 제1 수광부(151) 및 제2 수광부(152) 각각은 쇼트된다. 따라서, 장치(200)가 동작 모드인 경우, 전원공급장치(100)는 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 모두 출력한다.
장치(200)가 전원절약 모드인 경우를 예를 들어 설명하면, 메인 시스템(210)은 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호를 인가한다. 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호가 인가되면, 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)로 전류가 흐르지 않게 된다. 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)가 발광하지 않게 됨에 따라, 제1 수광부(151) 및 제2 수광부(152) 각각은 오픈된다. 따라서, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 전원 차단부(150)는 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141) 및 기동전압 단자(142)로의 전원 공급을 차단한다. 이에 따라, 전원공급장치(100)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 동작이 정지되고, 제2 출력전압만을 출력한다.
도 2에 도시된 전원공급장치(100)는 하나의 실시예에 불가하기에, 전원공급장치(100)는 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 전원절약 신호 핀(225)이 전원공급장치(100) 내에 존재하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 전원공급장치(100) 외부에 존재할 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
또한, 도 2는 본 실시예에 따른 전원 차단부(150)의 일 예로서 포토 커플러를 도시하였으나, 전원 차단부(150)는 이에 한정되지 않고 상기에서 기재한 바와 같은 트랜스포머, 스위치 또는 릴레이에 의하여 구현될 수도 있음을 본 실시예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 일 예를 도시한 회로도이다. 본 발명과 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 1 내지 도 2에 기재된 설명을 참조하여, 도 3에 도시된 회로의 동작 원리에 관하여 알 수 있기에 상세한 설명은 생략한다.
종래의 전원공급장치에서와 같이, 전원절약 모드에서 제1 출력전압을 출력하는 출력단(300)을 절연하는 경우, 제1 스위칭부(120) 및 제1 스위칭 제어부(140)는 정상 동작하게 된다. 이에 따른, 대기 전력의 손실이 발생하게 된다.
따라서, 본 실시예에 따른 전원공급장치(100)는 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자 및 기동전압 단자로의 전원 공급을 차단함에 따라, 제1 스위칭부(120) 및 제1 스위칭 제어부(140)의 동작이 정지됨에 따라, 대기 전력의 손실이 감소될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 전원공급장치(100)의 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자 및 기동전압 단자로의 전원 공급을 차단함에 따라, 전원절약 모드에서의 소비 전력이 0.13 Watt로 감소될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 전원 차단부(150)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 트랜지스터(230)가 추가된 점을 제외한 다른 부분은 도 2와 동일하기에 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에서 전원 차단부(150)는 포토 커플러의 수광부(151, 152)들로 구성되고, 포토 커플러의 수광부(151, 152)들은 메인 시스템(210)에 의하여 제어된다.
예를 들어 설명하면, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 메인 시스템(210)은 장치(200)가 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 출력하고, 출력된 신호는 전원절약 신호 핀(225)을 통하여 트랜지스터(230)로 입력된다.
트랜지스터(230)는 메인 시스템(210)으로부터 출력되는 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 이용하여 포토 커플러의 발광부(220)로 입력되는 신호를 스위칭한다. 본 실시예에 따른 전원절약 신호 핀(225) 및 트랜지스터(230)는 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)에 존재할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 전원공급장치(100) 내부에 존재할 수도 있다.
장치(200)가 동작 모드인 경우를 예를 들어 설명하면, 메인 시스템(210)은 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호를 인가한다. 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호가 인가되면, 트랜지스터(230)는 온(on)이 되고, 이에 따라, 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)로 전류가 흐르게 된다. 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)가 발광함에 따라, 제1 수광부(151) 및 제2 수광부(152) 각각은 쇼트(on)된다. 따라서, 장치(200)가 동작 모드인 경우, 전원공급장치(100)는 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 모두 출력한다.
장치(200)가 전원절약 모드인 경우를 예를 들어 설명하면, 메인 시스템(210)은 전원절약 신호 핀(225)으로 로우(low) 신호를 인가한다. 전원절약 신호 핀(225)으로 로우(low) 신호가 인가되면, 트랜지스터(230)는 오프(off) 되고, 이에 따라, 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)로 전류가 흐르지 않게 된다. 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)가 발광하지 않게됨에 따라, 제1 수광부(151) 및 제2 수광부(152) 각각은 오픈(off)된다. 따라서, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 전원 차단부(150)는 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141) 및 기동전압 단자(142)로의 전원 공급을 차단한다. 이에 따라, 전원공급장치(100)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 동작이 정지되고, 제2 출력전압만을 출력한다.
따라서, 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)에 트랜지스터(230)를 추가함에 따라 전류를 적게 소비하면서, 안정적인 동작을 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 다른 예를 도시한 회로도이다. 도 5를 참조하면, 제1 스위칭 제어부(150)에 기동전압 단자가 존재하지 않는 점을 제외한 다른 부분은 도 3 내지 도 4와 동일하기에 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 전원공급장치(100)의 제1 스위칭 제어부(140)에는 기동전압 단자가 마련되어 있지 않다, 따라서, 제1 스위칭 제어부(140)를 동작시키기 위하여, 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141)는 제2 스위칭 제어부(163)의 전원전압 단자(1631)와 연결된다. 제2 스위칭 제어부(163)의 기동전압 단자(1632)로 전원이 공급됨에 따라, 제2 스위칭 제어부(163)가 동작할 수 있고, 또한, 제2 스위칭 제어부(163)의 전원전압 단자(1631)와 연결된 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141)로 전원이 공급될 수 있다.
이처럼, 제1 스위칭 제어부(140)에 기동전압 단자가 존재하지 않는 경우, 전원 차단부(150)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141)로의 전원 공급을 차단한다. 전원 차단부(150)가 포토 커플러인 경우를 예로 들어 설명하면, 전원 차단부(150)는 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141)로의 전원 공급을 차단하는 포토 커플러의 제1 수광부(151)를 포함할 수 있다. 또한, 포토 커플러의 발광부(220)는 제1 수광부(151)를 제어하는 제1 발광부(221)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 제1 스위칭 제어부(140)에 기동전압 단자가 존재하지 않는 경우, 전원 차단부(150)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141)로의 전원 공급을 차단하여, 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조전원 및 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 장치의 일 예를 도시한 회로도이다. 도 6을 참조하면, 보조전원(240) 및 보조전원 차단부(170)가 추가되고, 제2 출력전압 출력부(160)가 존재하지 않는 점을 제외한 다른 부분은 도 3 내지 도 5와 동일하기에 중복되는 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 제1 스위칭부(120)는 정류부(110)에 의하여 정류된 전압을 제1 트랜스포머(130)를 이용하여 전원공급장치(100)의 제1 출력전압, 제2 출력전압 및 충전전압으로 변환한다. 이때, 제1 출력전압은 장치(200)의 메인 시스템(210) 외의 시스템을 동작시키기 위한 것이고, 제2 출력전압은 장치(200)의 메인 시스템(210)을 동작시키기 위한 것이고, 충전전압은 보조전원(240)을 충전하기 위한 것이다.
보조전원(240)은 제1 스위칭부(120)의 제어에 의하여 제1 트랜스포머(130)에서 변환되는 충전전압에 의하여 충전된다. 본 실시예에 따른 보조전원(240)은 베터리(battery), 또는 커패시터(capacitor)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않음을 알 수 있다.
보조전원 차단부(170)는 전원절약 모드에서 보조전원(240)을 전원공급장치(100)와 전기적으로 분리시킨다. 본 실시예에 따른 보조전원 차단부(170)는 트랜지스터(171) 및 피-모스펫(P-MOS FET)(172)으로 구성되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.
장치(200)가 동작 모드인 경우를 예를 들어 설명하면, 메인 시스템(210)은 제1 전원절약 신호 핀(159) 및 제2 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호를 인가한다.
제1 전원절약 신호 핀(159)으로 하이(high) 신호가 인가되면, 트랜지스터 (171)는 온(on)이 되고, 피-모스펫(P-MOS FET)(172)이 쇼트(short)된다. 따라서, 장치(200)가 동작 모드인 경우, 보조전원(240)은 전원공급장치(100)와 연결된다.
제2 전원절약 신호 핀(225)으로 하이(high) 신호가 인가되면, 트랜지스터(230)는 온(on)이 되고, 이에 따라, 제1 수광부(151) 및 제2 수광부(152) 각각이 온(on)된다. 따라서, 장치(200)가 동작 모드인 경우, 전원공급장치(100)는 제1 출력전압 및 충전전압을 출력한다. 이때, 전원공급장치(100)에서 출력되는 충전전압에 의하여 보조전원(240)은 충전된다.
장치(200)가 전원절약 모드인 경우를 예를 들어 설명하면, 메인 시스템(210)은 제1 전원절약 신호 핀(159) 및 제2 전원절약 신호 핀(225)으로 로우(low) 신호를 인가한다.
장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 보조전원 차단부(170)는 전원공급장치(100)와 보조전원(240)을 전기적으로 분리시킨다. 예를 들어 설명하면, 제1 전원절약 신호 핀(159)으로 로우(low) 신호가 인가되면, 트랜지스터(171)는 오프(off) 되고, 또한, 피-모스펫(P-MOS FET)(172)이 오픈(open)된다. 따라서, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우 보조전원(240)은 전원공급장치(100)와 전기적으로 분리된다.
제2 전원절약 신호 핀(225)으로 로우(low) 신호가 인가되면, 트랜지스터(230)는 오프(off) 되고, 이에 따라, 제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)로 전류가 흐르지 않게 됨에 따라, 제1 수광부(151) 및 제2 수광부(152) 각각은 오픈(off)된다. 따라서, 장치(200)가 전원절약 모드인 경우, 전원 차단부(150)는 제1 스위칭 제어부(140)의 전원전압 단자(141) 및 기동전압 단자(142)로의 전원 공급을 차단한다.
이에 따라, 전원공급장치(100)는 전원절약 모드에서 제1 스위칭 제어부(140)의 동작이 정지되기에, 제1 출력전압 및 제2 출력전압이 모두 출력되지 않지만, 기충전된 보조전원(240)에 의하여 장치(200)가 전원절약 모드인 경우에도 동작이 보장될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 포함하는 화상형성장치의 블럭도이다. 도 7을 참조하면, 화상형성장치(700)는 전원공급장치(100), 메인 시스템(210), 통신 인터페이스부(710), 사용자 인터페이스부(720), 저장부(730), 화상 형성부(740), 팩스부(750), 전송기능 수행부(760)로 구성된다.
메인 시스템(210)은 화상형성장치(700)의 전반적인 기능을 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 통신 인터페이스부(710)는 네트워크를 통하여 외부장치와 데이터를 송수신한다. 본 실시예에 따른 통신 인터페이스부(710)는 화상형성장치(700)의 기능에 따라 팩스 송수신 등에 사용되는 모뎀, 네트워크 망과의 접속을 위한 네트워크 모듈, 이동식 저장 매체와의 데이터 이동 채널 형성을 위한 USB 호스트 모듈 등을 모두 포함한다. 이때, 외부장치는 화상형성장치(700)와 유, 무선 네트워크를 통하여 연결된 장치로서 팩시밀리, 컴퓨터 시스템, 모바일, 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistants), 서버 등을 모두 포함한다.
사용자 인터페이스부(720)는 사용자로부터 입력 신호를 획득하고, 사용자에게 정보를 표시한다. 예를 들어 설명하면, 사용자 인터페이스부(720)는 화상형성장치(700)에 마련된 디스플레이 패널, 마우스, 키보드, 터치 화면, 모니터, 스피커 등의 입출력 장치를 모두 포함한다.
저장부(730)는 화상형성장치(700)의 동작 중에 발생하는 데이터, 인쇄데이터, 스캔데이터 등을 저장한다. 화상 형성부(740)는 작업대상 인쇄데이터의 화상을 형성하는 작업을 수행하고, 팩스부(750)는 작업대상 팩스데이터의 팩스 전송 작업을 수행하고, 전송기능 수행부(760)는 작업대상 문서를 서버, 이동식저장매체, 컴퓨터 시스템 등의 외부 장치로의 전송 작업을 수행한다.
본 실시예에 따른 화상형성장치(700)는 장치(200)의 일 실시예가 될 수 있다. 이에 따라, 화상형성장치(700)가 임의의 시간 동안 사용되지 않아, 전원절약 모드에 진입하게 되면, 메인 시스템(210)은 화상형성장치(700)가 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 출력하고, 전원공급장치(100)는 상기 전원절약 모드임을 나타내는 신호를 이용하여 전원공급장치(100)의 트랜스포머로 입력되는 전압의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단한다.
따라서, 전원절약 모드에서 화상형성장치(700)의 대기전력 소비가 감소될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적어도 두 개 이상의 트랜스포머들을 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치(100)를 이용하여 전원을 공급하는 방법의 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 도 8에 기재된 방법은 도 1 내지 도 7에 도시된 전원공급장치(100) 및 장치(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 상기에서 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 7에 도시된 전원공급장치(100) 및 장치(200)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 8에 기재된 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
801 단계에서 전원공급장치(100)의 전원 차단부(150)는 제1 트랜스포머(130)로 입력되는 전압의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부(140)의 기동전압 단자 및 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단한다.
802 단계에서 제2 출력전압 출력부(160)는 제2 트랜스포머(162)를 이용하여 전원공급장치(100)를 포함하는 장치(200)의 메인 시스템(210)을 동작시키는 출력전압을 출력한다.
따라서, 본 실시예에 따른 전원공급장치(100)는 전원절약 모드에서 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 ... 전원공급장치
110 ... 정류부
120 ... 제1 스위칭부
130 ... 제1 트랜스포머
140 ... 제1 스위칭 제어부
150 ... 전원 차단부
160 ... 제2 출력전압 출력부
161 ... 제2 스위칭부
162 ... 제2 트랜스포머
163 ... 제2 스위칭 제어부
200 ... 장치
210 ... 메인 시스템

Claims (18)

  1. 적어도 두 개 이상의 트랜스포머(transformer)를 가지는 스위칭 모드 전원공급장치(Switching Mode Power Supply)에 있어서,
    교류 전압을 정류하는 정류부;
    상기 트랜스포머들 중 제1 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제1 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 제1 스위칭부;
    기동전압 단자 및 전원전압 단자를 포함하고, 상기 제1 스위칭부를 제어하는 제1 스위칭 제어부;
    전원절약 모드(power saving mode)에서 상기 제1 스위칭 제어부의 상기 기동전압 단자 및 상기 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부; 및
    상기 전원절약 모드에서 상기 트랜스포머들 중 제2 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제2 출력전압으로 변환하여 출력하는 제2 출력전압 출력부를 포함하고,
    상기 전원전압 단자는 상기 제1 스위칭 제어부를 동작시키기 위한 전원을 수신하고,
    상기 기동전압 단자는 상기 제1 스위칭 제어부의 전원전압이 임계 전압 이하인 경우, 상기 제1 스위칭 제어부를 기동하기 위하여 기동 전류를 수신하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 차단부는 전기적으로 절연된 회로들 간에 신호를 전달하는 스위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 차단부는 포토 커플러(photo coupler), 트랜스포머(transformer), 릴레이(relay), 또는 스위치(switch) 중 어느 하나를 포함하는 전원공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 차단부는
    상기 제1 스위칭 제어부의 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 포토 커플러의 제1 수광부; 및
    상기 제1 스위칭 제어부의 기동전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 포토 커플러의 제2 수광부를 포함하는 전원공급장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 수광부를 통하여 상기 제1 스위칭 제어부의 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 제1 발광부; 및
    상기 제2 수광부를 통하여 상기 제1 스위칭 제어부의 기동전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 제2 발광부를 더 포함하는 전원공급장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 적어도 두 개 이상의 트랜스포머를 가지는 스위칭 모드 전원공급장치에 있어서,
    교류 전압을 정류하는 정류부;
    상기 트랜스포머들 중 제1 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제1 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 제1 스위칭부;
    상기 트랜스포머들 중 제2 트랜스포머를 이용하여 상기 정류부에 의하여 정류된 전압을 상기 전원공급장치의 제2 출력전압으로 변환하기 위하여 스위칭하는 제2 스위칭부;
    상기 제2 스위칭부를 제어하고, 기동전압 단자 및 제2 전원전압 단자를 가지는 제2 스위칭 제어부;
    상기 제1 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 전원전압 단자와 연결된 제1 전원전압 단자를 가지는 제1 스위칭 제어부; 및
    전원절약 모드에서 상기 제1 전원전압 단자로의 전원 공급을 차단하는 전원 차단부를 포함하며,
    상기 제1 스위칭 제어부는, 상기 제2 스위칭 제어부의 상기 기동전압 단자로 전원이 공급됨에 따라 상기 제2 스위칭 제어부가 동작하는 경우, 상기 제2 스위칭 제어부로부터 전원을 공급받아 동작하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전원 차단부는 상기 전원공급장치를 포함하는 장치의 메인 시스템으로부터 제어되는 스위치 소자를 포함하는 전원공급장치.
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