KR101877777B1 - 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 회로 변경 없이 대기 모드에서의 스위칭 손실을 줄여 소비 전력을 줄이는 것을 특징으로 한다.

Description

스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치{SWITCHING MODE POWER SUPPLY AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE INCLUDING THEREOF}
본 발명은 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대기 전력을 줄이기 위한 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 여러 평판 표시 장치(Flat Panel Display device), 예를 들어, 액정표시장치(Liquid Crystal Display device), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device), 전기발광표시장치(Electro Luminescent Display device) 등이 연구되고 있다.
이 중에서 액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되는 평판 표시 장치 중 하나이며, 화소전극과 공통전극 등이 형성되는 두 기판과, 두 기판 사이의 액정층을 포함한다.
이러한 액정표시장치는, 전극에 인가된 전압에 의해 생성된 전기장에 따라 액정층의 액정분자들의 배향을 결정하고, 입사광의 편광을 제어하여 영상을 표시한다.
액정표시장치는 외부 시스템으로부터 전달 받은 입력전압을 변환하여 생성된 출력 전압을 액정패널로 공급하는 파워 서플라이를 포함하며, 주로 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)를 사용한다.
스위칭 모드 파워 서플라이는 트랜지스터 등으로 만들어진 스위치를 제어하여 안정된 출력 전압을 공급하는데, 스위칭 모드 파워 서플라이가 동작할 때 발생하는 스위칭 손실로 인하여 소비전력이 증가하는 문제점이 있다.
최근 환경규제로 인해 스위칭 모드 파워 서플라이의 소비전력을 줄이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 대기 모드에서의 소비전력을 줄이는 것이 이슈화되고 있다.
도1은 일반적인 스위칭 모드 파워 서플라이의 내부 블록도이고, 도2는 일반적인 플라이백 컨버터의 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도1에 도시한 바와 같이, 스위칭 모드 파워 서플라이(100)는 교류 전원(110), 필터부(120), 정류부(130), PFC부(140), 컨버터부(150) 등을 포함할 수 있다.
필터부(120)는 교류 전원(110)과 연결되며, 교류 전원(110)으로 전달 받는 교류 전압에 포함된 전자파 장해(Electro Magnetic Interference, EMI)와 같은 노이즈를 제거하는 역할을 한다.
정류부(130)는 필터부(120)와 연결되며, 필터부(120)로부터 노이즈 성분을 제거된 교류 전압을 전달 받아 직류 전압으로 변환하는 역할을 한다.
PFC부(140)는 정류부(130)와 커패시터(Cx) 사이에 위치하며, 역률을 개선하는 역할을 하며, 정상 모드에서는 PFC부(140)가 On되어 전류를 평준화하여 입력 전력의 역률을 개선한다.
대기 모드에서는 PFC부(140)가 Off되어 동작하지 아니하고, 정류부(130)에서 정류된 전압을 커패시터(Cx)가 평활화하여 컨버터부(150)로 전달한다.
컨버터부(150)는 커패시터(Cx)에 연결되고, 원하는 출력을 얻기 위하여 입력전압을 변환하는 역할을 하며, 예를 들어, 펄스 폭 변조 방식으로 동작하는 포워드 컨버터(Forward 컨버터)와 스위칭 특성을 개선한 플라이백 컨버터(Fly-back 컨버터) 등을 사용할 수 있다.
이때, 커패시터(C)의 일단은 PFC부(140)의 출력단 및 컨버터부(150)의 입력단과 연결되며, 그 타단은 그라운드와 연결된다.
플라이백 컨버터는, 도2에 도시한 바와 같이, 변압기와 트랜지스터(T)와 다이오드(D)와 커패시터(Cy) 등을 포함할 수 있다.
변압기 1차측의 일단은 플라이백 컨버터의 입력단과 연결되고 그 타단은 트랜지스터(T)와 연결되며, 변압기 2차측의 일단은 다이오드(D)와 연결되고 그 타단은 그라운드와 연결된다.
이러한 플라이백 컨버터의 입출력 스펙을 살펴보면, 정상 모드에서의 입력 전압은 390Vdc이고, 이때 출력 전압(Vout) 및 출력 전류는 각각 5Vdc 및 3A이다.
반면에, 대기 모드에서의 입력 전압은 108Vdc~320Vdc이고, 이때 출력 전압(Vout) 및 출력 전류는 각각 5Vdc 및 0.1A이다.
이와 같이 정상 모드와 대기 모드에서의 입력 전압과 출력 소비전력의 조건이 서로 다름에도 불구하고, 플라이백 컨버터 동작 중에 변압기의 물리적 구조를 변경할 수 없어 정상 모드와 대기 모드 각각 조건에 맞는 최적화된 회로를 사용할 수 없었다.
따라서, 일반적으로 가장 Power조건이 큰 최소 입력 전압(Vin min), 최대 출력 전류(Iout max)를 기준으로 스위칭 모드 파워 서플라이를 설계해서 사용했었다.
도3은 일반적인 플라이백 컨버터의 회로에서 스위칭 온/오프에 따른 전압 및 시간의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도4는 일반적인 플라이백 컨버터의 회로에서 스위칭 온/오프에 따른 전류 및 시간의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
정상 상태에서는 도3에 도시한 바와 같이, 전압-시간 평형 조건에 의해 A와 B의 면적은 항상 동일하다. 이때, V1은 컨버터부 입력 전압이고, V2는 Vout*n1/n2이다.
여기서, n1은 변압기 1차측 코일의 권선수이고, n2는 변압기 2차측 코일의 권선수이다.
따라서, 스위치가 온(On)되어 있는 시간을 늘리기 위해서는 다시 말해서, Ton을 크게 하기 위해서는 n1을 증가하거나, n2를 낮춰야 하는데, 이 경우 트랜지스터(T)에 인가되는 역전압도 함께 증가하는 문제점이 있었다.
도4에 도시한 바와 같이, 스위치의 On되면서 변압기의 1차측에 흐르는 전류는 증가하고, Ton에서 최대 전류(Ipeak)가 된다.
대기 모드에서는 입력 전압이 낮고 출력 파워도 낮기 때문에 Ton을 크게 해도 되지만 변압기의 물리적인 변경이 불가능하기 때문에 정상 모드에서와 같은 변압기를 사용한다.
이와 같이 모드 별로 변압기를 변경할 수 없으므로, 대기 모드에서 최대 전류를 줄이기 위해서 불필요하게 작은 L값을 갖는 코일을 사용해야 했다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대기 전력을 줄이기 위한 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 스위칭 모드 파워 서플라이는, 교류 전원으로 전달 받는 교류 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부와; 상기 필터부로부터 전달 받는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와; 상기 정류부로부터 전달 받는 직류 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하는 컨버터부를 포함하며, 상기 컨버터부는 모드 신호를 이용하여 변압기의 1차측에 흐르는 입력 전류의 경로를 변경하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 변압기는 1차측에 센터 탭을 포함하는 센터 탭 변압기일 수 있다.
그리고, 상기 스위칭부는 상기 변압기 1차측의 일단 및 상기 센터 탭과 연결되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 모드 신호가 정상 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 센터 탭 경로를 통해 흐르고, 상기 모드 신호가 대기 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 변압기 1차측의 일단 경로를 통해 흐를 수 있다.
그리고, 상기 정류부로부터 전달 받는 상기 직류 전압의 역률을 개선하는 PFC부를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 액정표시장치는, 교류 전원으로 전달 받는 교류 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부와, 상기 필터부로부터 전달 받는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부로부터 전달 받는 직류 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하는 컨버터부로 구성되는 스위칭 모드 파워 서플라이를 포함하며, 상기 컨버터부는 모드 신호를 이용하여 변압기의 1차측에 흐르는 입력 전류의 경로를 변경하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 변압기는 1차측에 센터 탭을 포함하는 센터 탭 변압기일 수 있다.
그리고, 상기 스위칭부는 상기 변압기 1차측의 일단 및 상기 센터 탭과 연결될 수 있다.
이때, 상기 모드 신호가 정상 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 센터 탭 경로를 통해 흐르고, 상기 모드 신호가 대기 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 변압기 1차측의 일단 경로를 통해 흐르는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그를 포함하는 액정표시장치에서는, 회로 변경 없이 대기 모드에서 변압기의 1차측에 흐르는 전류 피크값을 줄일 수 있다.
그 결과 스위칭 손실이 감소하여 소비 전력을 줄일 수 있다.
또한, 전류 피크값의 감소에 의해 변압기의 소음도 줄일 수 있다.
도1은 일반적인 스위칭 모드 파워 서플라이의 내부 블록도이다.
도2는 일반적인 플라이백 컨버터의 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도3은 일반적인 플라이백 컨버터의 회로에서 스위칭 온/오프에 따른 전압 및 시간의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도4는 일반적인 플라이백 컨버터의 회로에서 스위칭 온/오프에 따른 전류 및 시간의 관계를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이의 내부 블록도를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이의 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 플라이백 컨버터의 회로에서 정상 모드에서의 입력 전류의 흐름을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도8은 본 발명의 실시예에 따른 플라이백 컨버터의 회로에서 대기 모드에서의 입력 전류의 흐름을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도9 내지 도11은 스위칭 모드 파워 서플라이의 입력 전류의 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이의 내부 블록도를 도시한 도면이고, 도6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이의 회로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도5 및 도6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이(200)는 교류 전원(210), 필터부(220), 정류부(230), PFC부(240), 컨버터부(250) 등을 포함할 수 있다.
필터부(220)는 교류 전원(210)과 연결되며, 교류 전원(210)으로 전달 받는 교류 전압에 포함된 전자파 장해(Electro Magnetic Interference)와 같은 노이즈를 제거하는 역할을 한다.
일반적으로 스위칭 모드 파워 서플라이(200)가 액정표시장치 등에 전원을 공급하는 동안에 전자파 장해가 발생할 수 있다.
여기서, 전자파 장해(Electro Magnetic Interference)란 전자 제품으로부터 부수적으로 발생된 전자파가 그 자체의 기기 또는 타 기기의 동작에 영향을 미치는 것을 말한다.
따라서, 스위칭 모드 파워 서플라이(200)는 필터부(220)를 포함하여 위와 같은 전자파 장해와 같은 노이즈를 제거한다.
이와 같은 필터부(220)는 예를 들어, 교류 전원(210)에 연결된 제 1 커패시터(C1)와, 제 1 커패시터(C1)의 양단과 연결된 제 1 변압기와, 제 1 변압기와 연결된 제 2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
정류부(230)는 필터부(220)와 연결되며 필터부(220)로부터 노이즈 성분을 제거된 교류 전압을 전달 받아 직류 전압으로 변환하는 역할을 하는데, 예를 들어 반파 정류회로나 전파 정류회로 또는 브릿지 정류회로 등일 수 있다.
PFC(Power Factor Correction)부는 정류부(230)의 출력단과 커패시터의 일단에 연결되며, 인덕터(L)와 제 1 다이오드(D1)와 제 1 트랜지스터(T1) 등을 포함할 수 있다.
이러한 PFC부(240)는 정상 모드에서 On되어 전류를 평준화하여 입력 전력의 역률을 개선하는 반면에, 대기 모드에서는 Off되어 동작하지 아니한다.
컨버터부(250)는 제 3 커패시터(C3)에 연결되어 원하는 출력을 얻기 위하여 입력전압을 변환하는 역할을 하며, 예를 들어, 펄스 폭 변조 방식으로 동작하는 포워드 컨버터(Forward 컨버터)와 스위칭 특성을 개선한 플라이백 컨버터(Fly-back 컨버터) 등을 사용할 수 있다.
이때, 포워드 컨버터(Forward 컨버터)는 제 1 트랜지스터(T1)가 온(On)일 때 에너지를 전달하는 방식을 사용하고, 플라이백 컨버터(Fly-back 컨버터)는 제 1 트랜지스터(T1)가 오프(Off)일 때 에너지를 전달하는 방식을 사용한다.
이러한 컨버터부(250)는 제 2 변압기와 제 2 트랜지스터(T2)와 제 2 다이오드(D2)와 제 4 커패시터(C4) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 제 2 변압기는 1차측 코일의 권선수(n1)가 종래보다 증가하고(n1=n1a+n1b) 센터 탭(Center Tap)이 추가된 센터 탭 변압기일 수 있으며, 제 2 변압기 1차측 코일의 권선수(n1)는 예를 들어, 종래대비 두 배일 수 있다.
도시한 바와 같이, 제 2 변압기 1차측의 일단은 컨버터부(250)의 입력단과 연결되고 그 타단은 제 2 트랜지스터(T2)와 연결되며, 제 2 변압기 2차측의 일단은 제 2 다이오드(D2)의 양극과 연결되고 그 타단은 그라운드와 연결된다.
그리고, 제 4 커패시터(C4)는 제 2 다이오드(D2)의 음극과 그라운드 사이에 연결된다.
그리고 도시하지는 않았지만, 제 2 트랜지스터(T2)와 병렬로 프리 휠링 다이오드가 연결될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 플라이백 컨버터의 동작을 살펴보면, 제 2 트랜지스터(T2)가 온(On)되는 경우에, 컨버터부(250)로 인가된 직류 전압에 의해 제 2 변압기의 1차측으로 전류가 흐르게 된다.
이때, 제 2 변압기의 1차측으로 흐르는 입력 전류(Iin)는 제 2 트랜지스터(T2)가 오프(Off)될 때까지 서서히 증가하여 오프(Off)되는 직전에 최대 전류(Ipeak)가 된다. 제 2 트랜지스터(T2)가 온(On)된 동안에 제 2 변압기의 1차측에 에너지가 축적된다.
그리고, 제 2 트랜지스터(T2)가 오프(Off)되는 경우에, 제 2 변압기의 1차측에 축적된 에너지가 제 2 변압기의 2차측에 전달되어 최종적으로 제 4 커패시터(C4)에 저장된다.
임의의 주파수에서 제 2 트랜지스터(T2)가 온(On)되어 있는 시간은 에너지 축적량을 결정하며, 컨버터부(250)의 출력전압을 제어하는 기준이 될 수 있다.
한편, 컨버터부(250)는 모드 신호를 이용하여 제 2 변압기 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)의 경로를 변경하는 스위칭부(252)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 스위칭부(252)는 정상 모드 신호를 전달 받으면, 입력 전류(Iin)가 센터 탭 경로(제 1 경로)를 통해 흐르도록 제어할 수 있다.
반면에 대기 모드 신호를 전달 받으면, 입력 전류(Iin)가 제 2 변압기 1차측의 말단 경로(제 2 경로)를 통해 흐르도록 제어할 수 있다.
그 결과 정상 모드와 대기 모드에서의 입력 전압과 출력 소비전력의 조건이 차이를 반영하여 컨버터부(250) 동작 중에 정상 모드와 대기 모드 각각 조건에 맞도록 입력 전류(Iin)가 흐르는 경로를 변경하여 입력 전류(Iin)의 최대 전류(Ipeak)의 값을 조절할 수 있다.
일반적으로 대기 모드에서 스위칭 모드 파워 서플라이(200)의 소비 전력을 줄이기 위해 스위칭 손실을 감소시켜야 하므로, 제 2 트랜지스터(T2)의 온(On)되어 있는 시간을 늘리는 것이 바람직하다.
그런데, 제 2 트랜지스터(T2)의 온(On)되어 있는 시간을 늘리기 위해서는 다시 말해서, Ton을 크게 하기 위해서는 제 2 변압기 1차측 코일의 권선수(n1)를 증가시키거나, 제 2 변압기 2차측 코일의 권선수(n2)를 낮추어야 한다.
하지만 컨버터부(250) 동작 중에 모드 별로 제 2 변압기의 물리적 구조를 변경할 수 없어 종래에는 정상 모드와 대기 모드 각각 조건에 맞는 최적화된 회로를 사용할 수 없었다.
그 결과 일반적으로 가장 Power조건이 큰 최소 입력 전압(Vin min), 최대 출력 전류(Iout max)를 기준으로 스위칭 모드 파워 서플라이를 설계해서 사용했었다.
하지만 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이(200)는 모드 신호를 이용하여 제 2 변압기 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)의 경로를 변경하는 스위칭부(252)를 포함한 컨버터부(250)를 사용함에 따라 모드 별로 제 2 변압기 1차측 코일의 권선수(n1)를 다르게 구현할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이(200)는 회로 변경 없이 대기 모드에서 제 2 변압기의 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)의 피크값을 줄일 수 있다.
그리고, 스위칭 손실은 전류의 제곱근에 비례하므로 제 2 변압기의 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)의 피크값이 줄어들면, 결과적으로 스위칭 손실이 감소하여 소비 전력을 줄일 수 있다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 플라이백 컨버터의 회로에서 정상 모드에서의 입력 전류의 흐름을 설명하기 위해 참조되는 도면이고, 도8은 본 발명의 실시예에 따른 플라이백 컨버터의 회로에서 대기 모드에서의 입력 전류의 흐름을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하에서는 트랜지스터(T3, T4)와 다이오드(D3, D4) 및 다수의 저항(R1 내지 R3)으로 구성되는 스위칭부를 예로써 설명하지만 이에 한정되지 아니하고 다양한 형태의 스위칭부가 이용될 수 있다.
도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 스위칭부(도5의 252)는 제 3 및 제 4 트랜지스터(T3, T4)와 제 3 및 제 4 다이오드(D3, D4)를 포함한다.
이때, 제 3 트랜지스터(T3)의 게이트는 제 3 저항(R3)의 일단과 연결되고, 3 트랜지스터(T3)의 소스와 드레인은 각각 제 3 다이오드(D3)의 음극 및 그라운드와 연결된다.
그리고, 제 4 트랜지스터(T4)의 게이트는 제 1 저항(R1)의 일단과 연결되고, 제 4 트랜지스터(T4)의 소스와 드레인은 각각 고전위 단자(Vcc) 및 제 4 다이오드(D4)의 음극과 연결된다.
모드 신호가 정상 모드(Low)인 경우에 제 3 트랜지스터(T3)는 오프(Off)되고 제 4 트랜지스터(T4)는 온(On)됨에 따라, 제 4 다이오드(D4)를 흐르는 전류는 차단되고 제 3 다이오드(D3)의 순방향으로는 전류가 흐르게 된다.
따라서, 제 2 변압기 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)는 도7에 도시한 바와 같이, 센터 탭 경로(제 1 경로)를 통해 흐르게 된다.
즉, 모드 신호가 정상 모드(Low)인 경우에는 제 2 변압기 1차측 코일의 권선수(n1=n1a)가 종래와 동일하고, 그리하여 입력 전류(Iin)의 피크값에 영향이 없다.
하지만, 모드 신호가 대기 모드(High)인 경우에 제 3 트랜지스터(T3)는 온(On)되고 제 4 트랜지스터(T4)는 오프(Off)되어 제 3 다이오드(D3)를 흐르는 전류는 차단되고 제 4 다이오드(D4)의 순방향으로는 전류가 흐르게 된다.
따라서, 제 2 변압기 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)는 도8에 도시한 바와 같이, 제 2 변압기 1차측의 말단 경로(제 2 경로)를 통해 흐르게 된다.
즉, 모드 신호가 대기 모드(High)인 경우에는 종래와 달리 제 2 변압기 1차측 코일의 권선수(n1a+n1b)가 증가하기 때문에 제 2 트랜지스터(T2)의 온(On)되어 있는 시간을 늘릴 수 있다.
그리고, 인덕턴스도 증가하여 플라이백 컨버터의 회로에서 스위칭 온/오프에 따른 전류 및 시간 그래프에서 기울기가 감소하여 입력 전류(Iin)의 최대 전류(Ipeak)값이 감소할 수 있다.
그 결과 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이는 대기 모드에서 스위칭 손실이 감소하여 소비전력을 줄일 수 있다.
도9 내지 도11은 스위칭 모드 파워 서플라이의 입력 전류의 변화를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
컨버터부(도5의 250)는 정상 모드에서의 입력 전압(Vin)은 390Vdc이고, 출력 전압(Vout) 및 출력 전류(Iout)는 각각 5Vdc 및 3A이다.
제 2 변압기의 1차측을 흐르는 입력 전류(Iin)는, 도9 및 도10에 도시한 바와 같이, 제 2 트랜지스터(T2)가 온(On)되는 시점에서 서서히 증가하다가 오프(Off)되는 시점에서 피크가 된다.
그리고, 정상 모드에서의 최대 전류(Ipeak)는 1.954A이고, 대기 모드에서의 최대 전류(Ipeak)는 0.557A이다.
이때, 제 2 변압기의 1차측 코일의 권선수(n1a)가 32T이고 2차측 코일의 권선수(n2)가 5T이고 인덕턴스가 150uH이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이에서 제 2 변압기의 1차측을 흐르는 입력 전류(Iin)는 도11에 도시한 바와 같고, 그 때의 최대 전류(Ipeak)는 0.316A이다(대기 모드).
이때, 제 2 변압기 1차측 코일의 권선수(n1a+n1b)가 64T이고 2차측 코일의 권선수(n2)가 5T이고 인덕턴스가 500uH이다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이를 사용하면, 회로 변경 없이 대기 모드에서 제 2 변압기 1차측에 흐르는 입력 전류(Iin)의 피크값을 줄일 수 있고, 그 결과 스위칭 손실이 감소하여 대기 모드에서의 소비 전력을 줄일 수 있다.
또한, 전류 피크값(Ipeak)의 감소에 의해 제 2 변압기의 소음도 줄일 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.
200: 스위칭 모드 파워 서플라이 210: 교류 전원
220: 필터부 230: 정류부
240:, PFC부 250: 컨버터부

Claims (12)

  1. 교류 전원으로 전달 받는 교류 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부와;
    상기 필터부로부터 전달 받는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와;
    상기 정류부로부터 전달 받는 직류 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하는 컨버터부를 포함하며,
    상기 컨버터부는,
    1차측에 상부 단자, 센터 탭 및 하부 단자를 갖는 변압기와;
    모드 신호를 이용하여 상기 변압기의 1차측에 흐르는 입력 전류의 경로를 변경하는 스위칭부와;
    상기 스위칭부와 그라운드 사이의 전기적 연결을 스위칭 하는 제1트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 입력 전류는, 상기 변압기 1차측의 상기 상부 단자로 입력되고, 상기 모드 신호에 따라 상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭 또는 상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자로 출력되고,
    상기 스위칭부는,
    상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭과 상기 제1트랜지스터 사이에 연결되는 제1다이오드와;
    상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자와 상기 제1트랜지스터 사이에 연결되는 제2다이오드와;
    그라운드와 상기 제1다이오드의 음극 사이의 전기적 연결을 스위칭 하는 제2트랜지스터와;
    고전위 단자와 상기 제2다이오드의 음극 사이의 전기적 연결을 스위칭 하는 제3트랜지스터와;
    상기 고전위 단자와 상기 제2트랜지스터 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2저항
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자 및 상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭과 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모드 신호가 정상 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 센터 탭 경로를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 모드 신호가 대기 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자로 출력되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정류부로부터 전달 받는 상기 직류 전압의 역률을 개선하는 PFC부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 파워 서플라이.
  7. 교류 전원으로 전달 받는 교류 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 필터부와, 상기 필터부로부터 전달 받는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 정류부와, 상기 정류부로부터 전달 받는 직류 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하는 컨버터부로 구성되는 스위칭 모드 파워 서플라이를 포함하며,
    상기 컨버터부는,
    1차측에 상부 단자, 센터 탭 및 하부 단자를 갖는 변압기와;
    모드 신호를 이용하여 상기 변압기의 1차측에 흐르는 입력 전류의 경로를 변경하는 스위칭부와;
    상기 스위칭부와 그라운드 사이의 전기적 연결을 스위칭 하는 제1트랜지스터
    를 포함하고,
    상기 입력 전류는, 상기 변압기 1차측의 상기 상부 단자로 입력되고, 상기 모드 신호에 따라 상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭 또는 상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자로 출력되고,
    상기 스위칭부는,
    상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭과 상기 제1트랜지스터 사이에 연결되는 제1다이오드와;
    상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자와 상기 제1트랜지스터 사이에 연결되는 제2다이오드와;
    그라운드와 상기 제1다이오드의 음극 사이의 전기적 연결을 스위칭 하는 제2트랜지스터와;
    고전위 단자와 상기 제2다이오드의 음극 사이의 전기적 연결을 스위칭 하는 제3트랜지스터와;
    상기 고전위 단자와 상기 제2트랜지스터 사이에 직렬로 연결되는 제1 및 제2저항
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자 및 상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭과 연결되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모드 신호가 정상 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 변압기 1차측의 상기 센터 탭 경로으로 출력되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 모드 신호가 대기 모드인 경우에 상기 입력 전류는 상기 변압기 1차측의 상기 하부 단자로 출력되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017119487A1 (de) * 2017-08-25 2019-02-28 Eaton Intelligent Power Limited Spannungsversorgungsschaltkreis

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05122851A (ja) * 1991-10-25 1993-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 消費電力低減回路
JPH1066338A (ja) * 1996-05-20 1998-03-06 Toshiyasu Suzuki 共振型ａｃ−ｄｃコンバータ装置
JP2008295151A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Harison Toshiba Lighting Corp スイッチング電源回路
KR20090039990A (ko) * 2007-10-19 2009-04-23 현대자동차주식회사 차량 전조등 조도안정장치
KR20100082209A (ko) * 2009-01-08 2010-07-16 전남대학교산학협력단 Ｚｃｓ용 인덕터가 필요없는 ｄｃ-ｄｃ 컨버터
KR20120115089A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 (주) 이이시스 대기전력을 최소화하기 위한 플라이백 방식의 교류-직류 컨버터를 이용한 전원장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05122851A (ja) * 1991-10-25 1993-05-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 消費電力低減回路
JPH1066338A (ja) * 1996-05-20 1998-03-06 Toshiyasu Suzuki 共振型ａｃ−ｄｃコンバータ装置
JP2008295151A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Harison Toshiba Lighting Corp スイッチング電源回路
KR20090039990A (ko) * 2007-10-19 2009-04-23 현대자동차주식회사 차량 전조등 조도안정장치
KR20100082209A (ko) * 2009-01-08 2010-07-16 전남대학교산학협력단 Ｚｃｓ용 인덕터가 필요없는 ｄｃ-ｄｃ 컨버터
KR20120115089A (ko) * 2011-04-07 2012-10-17 (주) 이이시스 대기전력을 최소화하기 위한 플라이백 방식의 교류-직류 컨버터를 이용한 전원장치

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