KR101729231B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

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KR101729231B1
KR101729231B1 KR1020150112456A KR20150112456A KR101729231B1 KR 101729231 B1 KR101729231 B1 KR 101729231B1 KR 1020150112456 A KR1020150112456 A KR 1020150112456A KR 20150112456 A KR20150112456 A KR 20150112456A KR 101729231 B1 KR101729231 B1 KR 101729231B1
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김세민
강경수
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국민대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는, 공급 전압을 정류하여 정류 전압을 출력하도록 구성되는 정류뷰와, 정류 전압과 제어부 구동 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 구성되는 클램핑부와, 클램핑부로부터 출력되는 전압을 변압하여 적어도 하나의 출력 전압을 생성하도록 구성되는 변압부, 및 제어부 구동 전압에 기초하여 변압부의 출력 전압 생성 여부를 제어하도록 구성되는 제어부를 포함한다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLY DEVICE}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스위치 모드 전원 공급(Switch Mode Power Supply, 이하 SMPS) 장치에 관한 것이다.
전자 기기는 다양한 전원 공급 장치를 통해 필요한 전력을 공급받고, 전원 공급 장치를 통해 공급되는 전력을 이용하여 운용된다. 전자 기기에 채용되는 전원 공급 장치로는, 예를 들어 스위칭 회로를 이용하는 방식의 SMPS 장치를 들 수 있다.
일반적으로 SMPS 장치는 AC 입력 전원을 평활화하기 위해 평활 캐패시터를 구비한다. 평활 캐패시터로는 고압 전해 캐패시터와 같이 제조 원가가 높고 부피가 큰 캐패시터가 주로 사용되는데, 이로 인해 SMPS 장치의 부피 상승이 불가피해지고, 또 제조 비용이 증가되어 제품의 가격 경쟁력이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 평활 캐패시터를 구비하는 SMPS 장치가 입력이 불안정한 전원 열악 지역에서 사용될 때 평활 캐패시터가 서지(surge) 전압에 의해 쉽게 파열됨에 따라 SMPS 장치를 비롯하여 SMPS 장치가 채용되는 기기의 손상이 야기될 수 있어 일부 전원 열악 지역에서는 사용이 제한되는 문제가 있었다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 평활 캐패시터를 구비하지 않고도 성능을 보장할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는, 공급 전압을 정류하여 정류 전압을 출력하도록 구성되는 정류부; 상기 정류 전압과 제어부 구동 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 구성되는 클램핑부; 상기 클램핑부로부터 출력되는 전압을 변압하여 적어도 하나의 출력 전압을 생성하도록 구성되는 변압부; 및 상기 제어부 구동 전압에 기초하여 상기 변압부의 출력 전압 생성 여부를 제어하도록 구성되는 제어부;를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 클램핑부는, 상기 정류 전압 및 상기 제어부 구동 전압 각각의 크기에 근거하여, 상기 정류 전압과 상기 제어부 구동 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 클램핑부는, 상기 정류 전압이 상기 제어부 구동 전압보다 크면 상기 정류 전압을 출력하고, 상기 정류 전압이 상기 제어부 구동 전압보다 작으면 상기 제어부 구동 전압을 출력할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 클램핑부는, 일단이 상기 정류부의 출력단 및 상기 변압부의 입력단과 연결되고, 타단이 상기 제어부 구동 전압을 입력받는 상기 제어부의 입력단과 연결되는 다이오드;를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전원 공급 장치는, 상기 정류부의 출력단에서 상기 정류부로부터 출력되는 상기 정류 전압을 평활화(smoothing)하기 위한 수단이 생략될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 변압부는, 상기 정류부의 출력단과 연결되는 1차 권선; 및 상기 1차 권선에 대응하는 적어도 하나의 2차 권선;을 포함하고, 상기 1차 권선과 상기 적어도 하나의 2차 권선의 권선비에 따라 상기 클램핑부로부터 출력되는 전압을 변압하여 상기 적어도 하나의 출력 전압을 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 1차 권선과 직렬적으로 연결되고, 제어 신호에 따라 스위칭 온오프 동작하여 상기 변압부의 출력 전압 생성 여부를 제어하는 스위치부; 및 상기 제어부 구동 전압에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부;를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어 신호는, 펄스 폭 변조(pulse width modulation) 신호일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 스위치부와 상기 스위칭 제어부를 포함하는 하나의 IC 칩으로 구현될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전원 공급 장치는, 상기 제어부 구동 전압을 생성하고, 생성된 상기 제어부 구동 전압을 상기 제어부로 출력하도록 구성되는 제어부 구동 전압 생성부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 전원 공급 장치는, 큰 부피와 높은 원가를 갖는 평활 캐패시터가 생략됨에 따라 부피가 저감될 수 있고 가격 경쟁력이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 전원 공급 장치는, 불안정한 전원 환경에서도 사용 가능하며, 전원 공급 장치 자체 및/또는 전원 공급 장치가 탑재되는 전자 기기의 동작 안정성과 신뢰성이 보장될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 클램핑부의 동작을 더 상세히 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 3은 도 1의 전원 공급 장치의 입출력 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서는 전원 공급 장치(10)가 제1 및 제2 출력 전압(Vo1, Vo2)을 생성하여 제1 및 제2 부하(170, 180) 중 대응하는 부하로 전달하는 것으로 도시하였다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 구현예에 따라서, 전원 공급 장치(10)는 단일 출력 전압을 생성하여 하나의 부하로 생성된 단일 출력 전압을 전달하도록 구성될 수 있다. 또는, 전원 공급 장치(10)는 세 개 이상의 출력 전압을 생성하여 대응하는 부하들로 생성된 출력 전압들 중 대응하는 출력 전압을 전달하도록 구성될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 전원 공급 장치(10)는 입력 필터부(110), 정류부(120), 클램핑부(130), 변압부(140), 제어부(150) 및 제어부 구동 전압 생성부(160)를 포함할 수 있다.
입력 필터부(110)는 교류 전원(AC)으로부터 공급 전압을 입력받고, 입력된 공급 전압으로부터 노이즈를 제거하여 출력하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 입력 필터부(110)는 제1 노드(n1)와 제2 노드(n2) 사이에 연결되는 제1 캐패시터(111), 제1 노드(n1)와 제3 노드(n3) 사이에 연결되는 제1 입력 필터부 권선(捲線)(112), 제3 노드(n3)와 제4 노드(n4) 사이에 연결되는 제2 캐패시터(114), 및 제2 노드(n2)와 제4 노드(n4) 사이에 연결되는 제2 입력 필터부 권선(113)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 입력 필터부 권선(112)과 제2 입력 필터부 권선(113)은 소정의 권선비로 결합되어 변압기를 구성할 수 있다.
한편, 구현예에 따라서 입력 필터부(110)는 전원 공급 장치(10)에서 생략될 수도 있다.
정류부(120)는 입력 필터부(110)로부터 출력되는 공급 전압을 입력받고, 입력된 공급 전압을 정류하여 정류 전압(Vin)을 출력하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 정류부(120)는 입력단인 제3 노드(n3)와 출력단인 제5 노드(n5) 사이에 연결되는 제1 다이오드(121), 다른 입력단인 제4 노드(n4)와 제6 노드(그라운드, n6) 사이에 연결되는 제2 다이오드(122), 제3 노드(n3)와 제6 노드(n6) 사이에 연결되는 제3 다이오드(123), 및 제4 노드(n4)와 제5 노드(n5) 사이에 연결되는 제4 다이오드(124)를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 내지 제4 다이오드(121 내지 125)는 입력된 공급 전압을 전파 정류하는 브릿지 다이오드 정류 회로를 구성할 수 있다.
클램핑부(130)는 제5 노드(n5)와 제7 노드(n7) 사이에 배치될 수 있다. 클램핑부(130)는 제5 노드(n5)를 통해 정류부(120)로부터 전달되는 정류 전압(Vin)과 제7 노드(n7)를 통해 제어부 구동 전압 생성부(160)로부터 전달되는 제어부 구동 전압(Vcc) 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 구성될 수 있다.
클램핑부(130)는 제5 노드(n5)와 제7 노드(n7) 사이에 연결되는 하나의 클램핑 다이오드로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 클램핑부(130)는 적어도 둘 이상의 클램핑 다이오드로 구성될 수도 있다.
또는, 구현예에 따라서, 클램핑부(130)는 스위치 소자, 예를 들어 FET(Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 등과 같은 소자로 구현될 수도 있다. 이 경우, 스위치 소자는 제어부(150)의 제어에 따라 스위칭 온오프 동작할 수 있다.
클램핑부(130)의 구체적인 동작에 대해서는 이하에서 도 2를 참조하여 더 상세히 설명한다.
변압부(140)는 클램핑부(130)로부터 출력되는 전압(이하, 링크 전압(VLink)이라 칭함)을 변압하여 제1 및 제2 출력 전압(Vo1, Vo2)을 생성하도록 구성될 수 있다. 변압부(140)는 제어부(150)의 제어에 따라 링크 전압(VLink)을 변압하여 제1 및 제2 출력 전압(Vo1, Vo2)을 생성하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 변압부(140)는 1차측 회로부(FC)와, 제1 및 제2 출력 전압(Vo1, Vo2) 중 대응하는 전압을 출력하는 두 개의 2차측 회로부(SC-1, SC-2, 이하 각각 마스터 회로부 및 슬레이브 회로부라 칭함)를 포함할 수 있다. 변압부(140)는 이중 출력 플라이백(flyback) 컨버터로 동작할 수 있다.
1차측 회로부(FC)는 제5 노드(n5)와 제8 노드(n8) 사이에 연결되는 1차 권선(141)을 포함할 수 있다. 1차측 회로부(FC)는 제8 노드(n8)와 제9 노드(n9) 사이에 연결되는 제5 다이오드(142), 제9 노드(n9)와 제5노드(n5) 사이에서 상호 병렬적으로 연결되는 저항기(143) 및 제3 캐패시터(144)를 더 포함할 수 있다. 제5 다이오드(142), 저항기(143) 및 제3 캐패시터(144)는, 제어부(150)의 스위치부(151)가 턴오프되는 경우, 제5 노드(n5) 측으로 역유입되는 전류를 차단할 수 있다.
마스터 회로부(SC-1)는 1차 권선(141)과 소정의 권선비로 결합되는 2차 권선(145-1)을 포함할 수 있다. 마스터 회로부(SC-1)는 제10 노드(n10)와 그라운드 사이에서 2차 권선(145-1)과 직렬적으로 연결되는 제6 다이오드(146-1), 제10 노드(n10)와 그라운드 사이에 연결되는 제4 캐패시터(147-1)를 포함할 수 있다.
슬레이브 회로부(SC-2)는 1차 권선(141)과 소정의 권선비로 결합되는 2차 권선(145-2)을 포함할 수 있다. 여기서, 슬레이브 회로부(SC-2)의 2차 권선(145-2)과 1차측 회로부(FC)의 1차 권선(141) 사이의 권선비는, 마스터 회로부(SC-1)의 2차 권선(145-1)과 1차측 회로부(FC)의 1차 권선(141) 사이의 권선비와 다를 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 슬레이브 회로부(SC-2)의 2차 권선(145-2)과 1차측 회로부(FC)의 1차 권선(141) 사이의 권선비는, 마스터 회로부(SC-1)의 2차 권선(145-1)과 1차측 회로부(FC)의 1차 권선(141) 사이의 권선비와 동일할 수도 있다. 슬레이브 회로부(SC-2)는 제11 노드(n11)와 그라운드 사이에서 2차 권선(145-2)과 직렬적으로 연결되는 제7 다이오드(146-2), 제11 노드(n11)와 그라운드 사이에 연결되는 제5 캐패시터(147-2)를 포함할 수 있다.
1차측 회로부(FC)는, 제어부(150)의 스위치부(151)가 턴온되면 링크 전압(VLink)을 기초로 자화 인덕턴스(도시 생략)에 에너지를 축적하고, 제어부(150)의 스위치부(151)가 턴오프되면 축적된 에너지를 1차 권선(141)과 각각 소정의 권선비로 결합된 2차 권선(145-1, 145-2)을 통해 마스터 및 슬레이브 회로부(SC-1, SC-2)로 전달한다.
이로 인해, 마스터 회로부(SC-1)에서는 1차 권선(141)과 2차 권선(145-1) 사이의 권선비에 비례하는 제1 출력 전압(Vo1)이 생성되고, 슬레이브 회로부(SC-2)에서는 1차 권선(141)과 2차 권선(145-2) 사이의 권선비에 비례하는 제2 출력 전압(Vo2)이 생성된다.
마스터 회로부(SC-1)는 제1 출력 전압(Vo1)을 제1 부하(L1)로 전달하고, 슬레이브 회로부(SC-2)는 제2 출력 전압(Vo2)을 제2 부하(L2)로 전달한다.
제어부(150)는 제7 노드(n7)를 통해 제어부 구동 전압 생성부(160)로부터 전달되는 제어부 구동 전압(Vcc)에 기초하여 변압부(140)의 출력 전압 생성 여부를 제어하도록 구성될 수 있다.
제어부(150)는 스위치부(151) 및 스위칭 제어부(152)를 포함할 수 있다. 제어부(150)는 스위치부(151) 및 스위칭 제어부(152)를 포함하는 단일 IC 칩으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구현예에 따라서, 스위치부(151) 및 제어부(152)는 서로 분리되어 구현될 수도 있다.
스위치부(151)는 제8 노드(n8)와 그라운드 사이에 연결되되 1차 권선(141)과 직렬적으로 연결될 수 있고, 제어 신호에 따라 스위칭 온오프 동작하여 변압부(140)의 출력 전압 생성 여부를 제어할 수 있다.
스위치부(151)는 제어 신호에 응답하여 턴온 또는 턴오프되는 스위치 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치 소자는, FET, BJT 등과 같은 소자로 구현될 수 있다.
스위칭 제어부(152)는 제어부 구동 전압(Vcc)에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호는 펄스 폭 변조(pulse width modulation) 신호일 수 있다.
스위칭 제어부(152)는 생성된 제어 신호를 스위치부(151)로 출력하여, 스위치부(151)의 스위칭 온오프 동작을 제어할 수 있다.
제어부 구동 전압 생성부(160)는 제어부 구동 전압(Vcc)을 생성하고, 제7 노드(n7)를 통해서 제어부 구동 전압(Vcc)을 클램핑부(130) 및 제어부(150)로 전달하도록 구성될 수 있다.
제어부 구동 전압 생성부(160)는 제7 노드(n7)와 그라운드 사이에 연결되는 제6 캐패시터(161), 및 제7 노드와 그라운드 사이에서 서로 직렬적으로 연결되는 제8 다이오드(162)와 제어부 구동 전압 생성부 권선(163)을 포함할 수 있다. 여기서 제어부 구동 전압 생성부 권선(163)은 변압부(140)의 1차 권선(141)과 소정의 권선비로 결합될 수 있다.
도 2는 도 1의 클램핑부의 동작을 더 상세히 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 2에서는 도 1의 클램핑부(130)가 하나의 클램핑 다이오드로 구성되는 경우를 예시적으로 나타내었으며, 또한 설명의 편의를 위해 클램핑부(130)를 중심으로 전원 공급 장치(10)의 일부 구성들만을 개략적으로 도시하였음을 알려둔다.
도 2를 참조하면, 클램핑부(130)는 교류의 공급 전압이 정류부(120)에 의해 전파 정류되어 생성된 정류 전압(Vin)과 제어부 구동 전압 생성부(160)에 의해 생성된 직류의 제어부 구동 전압(Vcc)을 입력받는다.
클램핑부(130)는 정류 전압(Vin)과 제어부 구동 전압(Vcc)의 크기에 근거하여, 정류 전압(Vin)과 제어부 구동 전압(Vcc) 중 어느 하나를 선택하여 링크 전압(VLink)으로서 변압부(140)로 전달한다.
예를 들어, 정류 전압(Vin)이 제어부 구동 전압(Vcc)보다 크면, 클램핑부(130)는 정류 전압(Vin)을 링크 전압(VLink)으로 출력한다. 정류 전압(Vin)이 제어부 구동 전압(Vcc) 보다 크기 때문에 제5 노드(n5, 도 1 참조)와 제7 노드(n7, 도 1 참조) 사이에서 클램핑 다이오드를 통하는 신호 전달 경로가 형성되지 않기 때문이다.
다른 예를 들어, 정류 전압(Vin)이 제어부 구동 전압(Vcc)보다 작으면, 클램핑부(130)는 제어부 구동 전압(Vcc)을 링크 전압(VLink)으로 출력한다. 정류 전압(Vin)이 제어부 구동 전압(Vcc)보다 작기 때문에, 제7 노드(n7, 도 1 참조)로부터 클램핑 다이오드를 통해서 제5 노드(n5, 도 1 참조)로 신호 전달 경로가 형성되기 때문이다.
제어부(150)의 스위치부(151)는 최대 듀티(duty)가 미리 설정되어 있는데, 도 1의 전원 공급 장치(10)에서는 정류부(120) 후단에 정류 전압(Vin)을 평활화하기 위한 평활 수단, 예를 들어 평활 캐패시터가 생략되고 있어, 정류 전압(Vin)이 그대로 변압부(140)에 인가된다면 스위치부(151)의 미리 설정된 최대 듀티를 초과하는 상황이 발생하게 된다.
그러나, 전원 공급 장치(10)에서는 클램핑부(130)가 정류 전압(Vin)의 최소 값이 제어부 구동 전압(Vcc) 값으로 고정되도록 정류 전압(Vin)의 크기가 제어부 구동 전압(Vcc)보다 작을 때 정류 전압(Vin)을 대신하여 제어부 구동 전압(Vcc)을 변압부(140)로 전달해 줌으로써 스위치부(151)의 최대 듀티 초과가 방지되며, 이에 따라 전원 공급 장치(10)가 안정적으로 동작할 수 있게 된다.
이로 인해, 전원 공급 장치(10)는 높은 원가와 큰 부피를 갖는 평활 수단의 생략을 통해 제조 비용 저감, 부피 저감이 가능해진다. 또한, 전원 공급 장치(10)는 전원 불안정 지역에서 쉽게 파손되는 평활 수단의 생략을 통해, 동작의 안정성과 신뢰성이 보장될 수 있다.
도 3은 도 1의 전원 공급 장치의 입출력 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 도 1의 전원 공급 장치(10)의 효과가 더 명확히 이해될 수 있도록 클램핑부(130)가 생략된 전원 공급 장치(10)에 대해 입출력 실험을 수행한 결과를 나타내며, 도 3의 (b)는 클램핑부(130)가 구비된 전원 공급 장치(10)에 대해 입출력 실험을 수행한 결과를 나타낸다. 입출력 실험에서 공급 전압은 220 Vac, 제1 출력 전압(Vo1)은 12 V, 제2 출력 전압(Vo2)은 5 V, 스위치부(151)의 스위칭 주파수(fsw)는 65kHz, 자화 인덕턴스는 150uH로 이용하였다.
먼저 도 3의 (a)를 참조하면, 정류부(120)로부터 출력되는 정류 전압(VLink)이 그대로 변압부(140)로 인가되는 경우에는, 특정 구간에서 비교적 큰 약 1.5 V 정도의 제1 및 제2 출력 전압(Vo1, Vo2) 리플이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이는 정류 전압(VLink)이 제어부(150)의 스위치부(151)가 감당할 수 있는 최대 듀티를 초과하기 때문이다.
반면, 도 3의 (b)을 참조하면, 클램핑부(130)에 의해 변압부(140)로 인가되는 전압의 최소 값이 제어부 구동 전압(Vcc) 값으로 고정됨에 따라, 특정 구간에서 약 300 mV의 미세한 제1 및 제2 출력 전압(Vo1, Vo2) 리플이 발생하는 것을 확인할 수 있다. 확인된 출력 전압 리플은 평활 캐패시터를 포함하는 일반적인 SMPS 장치에서 검출되는 출력 전압 리플에 상응하므로, 이는 전원 공급 장치(10)가 평활 캐패시터 없이도 정상적으로 동작 가능함을 의미한다.
따라서, 전원 공급 장치(10)는 평활 캐패시터의 생략에 따라 제조 비용 감소, 부피 감소가 가능하고, 불안정한 전원 지역에서도 안정적으로 사용 가능한 효과가 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
10: 전원 공급 장치
110: 입력 필터부
120: 정류부
130: 클램핑부
140: 변압부
150: 제어부
160: 제어부 구동 전압 생성부

Claims (10)

  1. 공급 전압을 정류하여 정류 전압을 출력하도록 구성되는 정류부;
    제어부 구동 전압을 생성하는 제어부 구동 전압 생성부;
    상기 정류 전압과 제어부 구동 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 구성되는 클램핑부;
    상기 클램핑부로부터 출력되는 전압을 변압하여 적어도 하나의 출력 전압을 생성하도록 구성되는 변압부; 및
    상기 제어부 구동 전압에 기초하여 상기 변압부의 출력 전압 생성 여부를 제어하도록 구성되는 제어부;를 포함하되,
    상기 클램핑부는,
    일단이 상기 정류부와 출력단 및 상기 변압부의 입력단과 연결되고, 타단이 상기 제어부 구동 전압을 입력받는 상기 제어부의 입력단 및 상기 제어부 구동 전압 생성부의 출력단과 연결되는, 전원 공급 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    상기 정류 전압 및 상기 제어부 구동 전압 각각의 크기에 근거하여, 상기 정류 전압과 상기 제어부 구동 전압 중 어느 하나를 선택적으로 출력하도록 구성되는, 전원 공급 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    상기 정류 전압이 상기 제어부 구동 전압보다 크면 상기 정류 전압을 출력하고, 상기 정류 전압이 상기 제어부 구동 전압보다 작으면 상기 제어부 구동 전압을 출력하는, 전원 공급 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    다이오드, 스위치 소자, BJT 및 FET 중 어느 하나로 구성되는, 전원 공급 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치는,
    상기 정류부의 출력단에서 상기 정류부로부터 출력되는 상기 정류 전압을 평활화(smoothing)하기 위한 수단이 생략되는, 전원 공급 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 변압부는,
    상기 정류부의 출력단과 연결되는 1차 권선; 및
    상기 1차 권선에 대응하는 적어도 하나의 2차 권선;을 포함하고,
    상기 1차 권선과 상기 적어도 하나의 2차 권선의 권선비에 따라 상기 클램핑부로부터 출력되는 전압을 변압하여 상기 적어도 하나의 출력 전압을 생성하도록 구성되는, 전원 공급 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 1차 권선과 직렬적으로 연결되고, 제어 신호에 따라 스위칭 온오프 동작하여 상기 변압부의 출력 전압 생성 여부를 제어하는 스위치부; 및
    상기 제어부 구동 전압에 기초하여 상기 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부;를 포함하는, 전원 공급 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어 신호는,
    펄스 폭 변조(pulse width modulation) 신호인, 전원 공급 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스위치부와 상기 스위칭 제어부를 포함하는 하나의 IC 칩으로 구현되는, 전원 공급 장치.
  10. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010036092A1 (en) 2000-03-24 2001-11-01 Masayuki Yasumura Switching power supply circuit
US20010036089A1 (en) 2000-03-17 2001-11-01 Stmicroelectronics S.R.L Self-recovering disabling system for converter
US20040156217A1 (en) * 2003-02-10 2004-08-12 Phadke Vijay Gangadhar Single conversion power converter with hold-up time

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010036089A1 (en) 2000-03-17 2001-11-01 Stmicroelectronics S.R.L Self-recovering disabling system for converter
US20010036092A1 (en) 2000-03-24 2001-11-01 Masayuki Yasumura Switching power supply circuit
US20040156217A1 (en) * 2003-02-10 2004-08-12 Phadke Vijay Gangadhar Single conversion power converter with hold-up time

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Texas Instruments Datasheet. "UCC28910,UCC28911 High-Voltage Flyback Switcher with Primary-Side Regulation and Output Current Control". (발표일 : 2015.03.)*

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