KR101920296B1

KR101920296B1 - 스위치 제어 회로, 스위치 제어 방법, 및 이를 이용하는 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR101920296B1
Application number: KR1020110007982A
Authority: KR
Inventors: 이영제; 조계현; 홍승우; 이재용
Original assignee: 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2018-11-21
Also published as: CN102624261A; KR20120086622A; US20120188670A1; US8873206B2

Abstract

본 발명은 스위치 제어 회로, 스위치 제어 방법 및 이를 이용하는 전원 공급장치에 관한 것이다.
본 발명은 전파 정류 전압에 따르는 기준 신호를 생성하고, 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 기준 신호를 비교한 결과에 따라 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어한다. 본 발명은 감지 전압을 이용해 전원 공급 장치의 제1 출력단 및 제2 출력단 사이가 개방된 라인 개방 여부를 판단한다. 본 발명은 라인 개방이 발생하면 보호 스위치를 턴 오프 시킨다.

Description

스위치 제어 회로, 스위치 제어 방법, 및 이를 이용하는 전원 공급 장치{SWITCH CONTROL CIRCUIT, SWITCH CONTROLLING METHOD, AND POWER SUPPLY DEVICE USING THE SWITCH CONTROL CIRCUIT}

본 발명은 스위치 제어 회로, 스위치 제어 방법 및 이를 이용하는 컨버터에 관한 것이다. 구체적으로 비절연성 전원 공급 장치, 그리고 비절연성 전원 공급 장치에 이용되는 스위치 제어 회로 및 스위치 제어 방법에 관한 것이다.

비절연성 전원 공급 장치는 절연성 전원 공급 장치에 비해서 구성이 간단하여 설계가 간단하고, 생산 단가가 저렴한 장점이 있다. 그러나 비절연성 전원 공급 장치는 절연성 공급 장치에 비해서 안정성이 떨어지는 단점이 있다. 구체적으로, 비절연성 전원 공급 장치에 입력되는 교류 입력에 의해 사용자가 전기적 충격에 노출될 수 있다.

예를 들어 교류 입력이 공급되는 LED 발광 장치에 절연성 전원 공급 장치가 사용되는 경우를 가정하자. 교류 입력과 LED 램프가 연결되는 출력단은 절연되어 있기 때문에 사용자가 LED 램프를 교체할 때 교류 입력에 의한 전기적 충격에 노출되지 않는다.

반면, 비절연성 전원 공급 장치가 LED 발광 장치에 사용된 경우, 교류 입력과 LED 램프에 연결되는 출력단이 전기적으로 연결되어 있다. 따라서 사용자가 LED 램프를 교체할 때 교류 입력에 의한 전기적 충격에 노출될 수 있다.

이와 같이, 비절연성 전원 공급 장치는 절연성 전원 공급 장치에 비해 설계 및 비용에서 장점을 가지고 있으나 전기적 충격에 대한 안정성 측면에서 취약한 문제점이 있다.

본 발명은 비절연성 전원 공급 장치의 전기적 충격에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 스위치 제어 회로 및 스위치 제어 방법을 제공하려 한다.

그럼으로써, 비절연성 전원 공급 장치의 장점인 간단한 구성 및 저렴한 생산단가의 이점과 함께 절연성 전원 공급 장치와 비교해도 전기적 충격에 대한 안전성이 보장되는 전원 공급 장치를 제공하려 한다.

본 발명의 한 특징에 따른 전원 공급 장치는, 교류 입력이 정류된 전파 정류 전압과 제1 출력단 사이에 연결되어 있고, 보호 스위치가 형성되어 있는 직류-링크 배선; 상기 전파 정류 전압을 이용해 전력을 충전하고 상기 제1 출력단과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 부하에 전력을 공급하는 인덕터; 상기 인덕터에 연결되어 있고, 상기 부하에 공급되는 전력을 제어하는 전력 스위치; 및 상기 전파 정류 전압에 따르는 기준 신호를 생성하고, 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 상기 기준 신호를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 감지 전압을 이용해 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 사이의 라인 개방 여부를 판단하고, 상기 라인 개방이 발생하면 상기 보호 스위치를 턴 오프 시키는 스위치 제어 회로를 포함한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점의 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압과의 비교 결과에 따라 라인 개방 여부를 판단한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작은 기간이 소정의 개방 판단 기간 이상 유지되면 라인 개방으로 판단한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 개방 판단 기간 후, 상기 보호 스위치를 소정의 개방 보호 기간 동안 턴 오프 시키고, 상기 개방 보호 기간 종료 후 다음 개방 판단 기간 동안 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작으면 다음 개방 보호 기간을 시작시킨다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 개방 판단 기간 후, 상기 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단되는 플러그 아웃이 발생하면, 개방 라인 보호 동작을 종료한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 전력 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 감지 전압을 이용해 라인 개방 여부를 판단하고, 라인 개방으로 판단되면, 상기 보호 스위치를 턴 오프 시키는 개방 보호 동작부를 포함한다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기; 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭; 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하고, 개방 보호 기간이 경과하면 보호 종료 신호를 생성하는 카운터; 상기 비교 출력 전압, 상기 보호 종료 신호, 및 상기 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 카운터 리셋 신호를 생성하는 제1 논리 게이트; 상기 보호 종료 신호 및 상기 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 보호 리셋 신호를 생성하는 제2 논리 게이트; 상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 보호 리셋 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및 상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함한다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기; 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭; 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하는 카운터; 상기 비교 출력 전압 및 상기 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 카운터 리셋 신호를 생성하는 제1 논리 게이트; 상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 저전압차단신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및 상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 스위치 제어 회로는, 교류 입력이 정류된 전파 정류 전압과 제1 출력단 사이에 연결되어 있는 보호 스위치의 동작을 제어하고, 상기 전파 정류 전압에 의해 전력이 충전되는 인덕터를 통해 상기 제1 출력단과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 부하에 공급되는 전력을 제어하는 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 전파 정류 전압에 따르는 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부; 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 상기 기준 신호를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 PWM 제어부; 및 상기 감지 전압을 이용해 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 사이의 라인 개방 여부를 판단하고, 상기 라인 개방이 발생하면 상기 보호 스위치를 턴 오프 시키는 개방 보호 동작부를 포함한다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점의 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교하고, 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작은 기간이 소정의 개방 판단 기간 이상 유지되면 라인 개방으로 판단한다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 개방 판단 기간 후, 상기 보호 스위치를 소정의 개방 보호 기간 동안 턴 오프 시키고, 상기 개방 보호 기간 종료 후 다음 개방 판단 기간 동안 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작으면 다음 개방 보호 기간을 시작시킨다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 개방 판단 기간 후, 상기 스위치 제어 회로를 포함하는 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단되는 플러그 아웃이 발생하면, 개방 라인 보호 동작을 종료한다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기; 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭; 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하고, 개방 보호 기간이 경과하면 보호 종료 신호를 생성하는 카운터; 상기 비교 출력 전압, 상기 보호 종료 신호, 및 상기 스위치 제어 회로의 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 카운터 리셋 신호를 생성하는 제1 논리 게이트; 상기 보호 종료 신호 및 상기 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 개방라인 보호 동작의 종료를 제어하는 보호 리셋 신호를 생성하는 제2 논리 게이트; 상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 보호 리셋 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및 상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함한다.

상기 개방 보호 동작부는, 상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기; 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭; 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하는 카운터; 상기 비교 출력 전압 및 상기 스위치 제어 회로의 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 카운터 리셋 신호를 생성하는 제3 논리 게이트; 상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 저전압차단신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및 상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 스위치 제어 방법은, 교류 입력이 정류된 전파 정류 전압과 제1 출력단 사이에 연결되어 있는 보호 스위치의 동작을 제어하고, 상기 전파 정류 전압을 이용해 전력이 충전되는 인덕터를 통해 상기 제1 출력단과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 부하에 공급되는 전력을 제어하는 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 방법에 관한 것이다.

상기 스위치 제어 방법은, 상기 전파 정류 전압에 따르는 기준 신호를 생성하는 단계; 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 상기 기준 신호를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계; 및 상기 감지 전압을 이용해 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 사이의 라인 개방 여부를 판단하고, 상기 라인 개방이 발생하면 상기 보호 스위치를 턴 오프 시키고 개방 보호 동작을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는, 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점의 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압과 비교하는 단계 및 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작은 기간이 소정의 개방 판단 기간 이상 유지되면 라인 개방으로 판단하는 단계를 포함한다.

상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는, 상기 개방 판단 기간 후, 상기 보호 스위치를 소정의 개방 보호 기간 동안 턴 오프 시키는 단계 및 상기 개방 보호 기간 종료 후 다음 개방 판단 기간 동안 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작으면 다음 개방 보호 기간을 시작하는 단계를 더 포함한다.

상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는, 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 상기 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하고, 상기 개방 보호 기간이 경과하면 보호 종료 신호를 생성하는 단계; 상기 감지 전압과 상기 개방 기준 전압을 비교한 결과, 상기 보호 종료 신호, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 제어 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산한 결과에 따라 상기 클록 신호의 카운트 결과를 리셋 시키는 단계; 및 상기 보호 종료 신호 및 상기 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 개방라인 보호 동작의 종료를 제어하는 단계를 더 포함한다.

상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는, 상기 개방 판단 기간 후, 상기 전력 스위치를 포함하는 상기 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단되는 플러그 아웃이 발생하면, 개방 라인 보호 동작을 종료하는 단계를 포함한다.

상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는, 상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하는 단계; 상기 감지 전압과 상기 개방 기준 전압을 비교한 결과 및 상기 전력 스위치의 스위칭 제어 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산한 결과에 따라 상기 클록 신호의 카운트 결과를 리셋 시키는 단계; 및 상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 저전압차단신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 비절연성 전원 공급 장치의 안정성을 향상시킬 수 있는 스위치 제어 회로 및 스위치 제어 방법을 제공한다.

그럼으로써, 비절연성 전원 공급 장치의 장점인 간단한 구성 및 저렴한 생산단가의 이점과 함께 절연성 전원 공급 장치에 비해 안전성이 보장되는 전원 공급 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2a는 정상 상태에서 비정상 상태로 변하는 경우 게이트 제어 신호, 게이트 신호, 감지 전압, 및 비교출력신호를 나타낸 도면이다.
도 2b는 개방 판단 기간 중 비정상 상태에서 정상 상태로 변한 경우 게이트 제어 신호, 게이트 신호, 감지 전압, 및 비교출력신호를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 정류 전압, 출력단 전압, LED 전류, 리셋 신호, 카운트 결과, 보호개시신호, 보호종료신호, 및 개방보호신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전파 정류 전압, 전원 전압, 저전압차단신호, 출력단 전압, LED 전류, 리셋 신호, 카운트 결과, 보호개시신호, 및 개방보호신호를 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시 예에서는 전원 공급 장치는 벅(buck) 컨버터로 구현하여 설명한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 비절연성 공급 장치로 설계가 가능한 모든 토플로지(topology)의 컨버터에 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전원 공급 장치(10)는 전력 스위치(POWER switch)(M), 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 스위치 제어회로(8), 퓨즈(1), EMI(electro magnetic interference) 필터(2), 브릿지 다이오드(bridge diode)(3), 다이오드(4), 직류-링크 배선(DC-link line)(5), 및 인덕터(L)를 포함한다. 전력 스위치(M)는 NMOSFET(n-channel metal oxide semiconductor filed effect transistor)으로 구현된다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 다른 타입의 트랜지스터 소자가 적용될 수 있다.

LED 열(8)은 직렬로 연결되어 있는 복수의 LED 소자를 포함한다. 퓨즈(1)는 교류 입력 전류가 과도하게 높은 경우 끊어져, 전원 공급 장치(10)의 소자들이 파손되는 것을 방지한다. EMI 필터(2)는 교류 입력의 전자파 간섭을 필터링한다.

브릿지 다이오드(3)는 4 개의 다이오드(31-34)로 구성되면, 교류 입력을 전파 정류하여 전파 정류 전압(Vrec)을 생성한다. 전파 정류 전압(Vrec)은 직류-링크(DC-link) 배선(5)을 따라 LED 열(8)에 전달된다.

본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 직류-링크 배선(5) 중간에 보호 스위치(Q1)가 형성되어 있다. 전원 공급 장치(10)의 출력단(LIN, LOUT)이 개방(open)되면, 보호 스위치(Q1)는 턴 오프된다. 구체적인 보호 스위치(Q1)의 동작은 후술한다.

전파 정류 전압(Vrec)은 LED 열(8)의 동작에 필요한 전원 전압을 공급한다. 인덕터(L)는 전력 스위치(M)의 스위칭 동작에 따라 전파 정류 전압(Vrec)을 이용해 전력을 충전하고, LED 열(8)에 전력을 공급한다. 인덕터(L)의 일단은 LED 열(8)에 연결되어 있고 인덕터(L)의 타단은 전력 스위치(M)에 연결되어 있다. 구체적으로, 전력 스위치(M)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 인덕터(L)에는 전파 정류 전압(Vrec)에 의해 발생한 전류가 흘러 전력이 충전되고, 전력 스위치(M)가 턴 오프 되어 있는 기간 동안 인덕터(L)에 충전된 전력이 LED 열(8)에 공급된다.

다이오드(4)는 고속 회복 다이오드(fast recovery diode)로서, 전력 스위치(M)의 드레인 전극과 인덕터(L)의 타단에 연결되어 있는 애노드 전극과 직류링크 배선(5)에 연결되어 있는 캐소드 전극을 포함한다. 다이오드(4)는 전력 스위치(M)가 오프 상태인 기간 동안 도통되어, 인덕터 전류(IL)를 LED 열(8)에 전달한다.

전력 스위치(M)는 인덕터 전류(IL)를 제어하여, 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT) 사이에 위치한 부하에 공급되는 전력을 제어한다. 전력 스위치(M)의 인덕터(L)의 타단에 연결되어 있는 드레인 전극, 감지 저항(RS)의 일단에 연결되어 있는 소스 전극, 및 스위치 제어 회로(20)로부터 전달되는 게이트 신호(VG)가 입력되는 게이트 전극을 포함한다. 전력 스위치(M)는게이트 신호(VG)에 의해 스위칭 된다.

전력 스위치(M)가 턴 온 되고, 인덕터 전류(IL)가 LED 열(8) 및 전력 스위치(M)를 통해 흐른다. 전력 스위치(M)에 흐르는 전류(이하, 드레인 전류(Ids)라 함.)가 저항(RS)에 흘러 감지 전압(VS)이 발생한다. 전력 스위치(M)의 스위칭 동작에 따라 브릿지 다이오드(3)에 의해 정류된 전류가 LED 열(8)에 공급된다. 전력 스위치(M)가 턴 온 되면, 인덕터(L)에 흐르는 인덕터 전류(IL)가 발생하고, LED 열(8)은 인덕터 전류(IL)에 따라 발광한다. LED 열(8)에 흐르는 전류는 LED 전류(ILED)라 한다.

스위치 제어 회로(20)는 전파 정류 전압(Vrec)을 이용하여 전원 전압(VCC)을 생성하고, 전파 정류 전압(Vrec)의 영 교차 시점을 검출하여 전파 정류 전압(Vrec)과 동일한 위상을 가지는 기준신호(REF)를 생성하며, 기준신호(REF) 및 감지전압(VS)을 이용해 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어한다. 이 때, 스위치 제어회로(20)는 감지전압(VS)을 스위칭 주기마다 감지하여 전원 공급 장치(10)의 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT) 사이의 개방 여부를 감지한다. 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT) 사이의 개방을 이하 라인 개방이라 한다.

스위치 제어회로(20)는 라인 개방이 감지되면 직류-링크 배선(5)을 개방 시켜 전원 공급 장치(10)의 출력단(LIN, LOUT)에 공급되는 전력을 차단한다. 이와 같은 차단 동작을 개방 라인 보호(open line protection)동작 이라 한다.

스위치 제어 회로(20)는 라인 개방 종료를 감지하면, 부하에 전력을 공급한다. 스위치 제어 회로(20)는 라인 개방 종료 후, 직류-링크 배선(5)을 다시 연결시켜 부하에 전력을 공급할 수 있다. 또는 스위치 제어 회로(20)는 전원 공급 장치(10)에 교류 입력이 차단된 후에 다시 교류 입력이 공급된 후, 직류-링크 배선(5)을 다시 연결시켜 부하에 전력을 공급할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 전자의 방식을 자동 재시작 타입(auto restart type)이라 하고, 후자의 방식을 저전압차단 래치 타입(under-voltage lock-out latch type)이라 한다. 도 1에 도시된 스위치 제어회로(20)는 자동 재시작 타입인 스위치 제어회로이다.

스위치 제어 회로(20)는 기준 신호 생성부(100), PWM 제어부(200), 게이트 구동부(300), 저전압 차단부(400), 및 개방 보호 동작부(500)를 포함한다.

기준 신호 생성부(100)는 전파 정류 전압(Vrec)을 입력 받아, 전파 정류 전압(Vrec)의 영 교차 시점을 검출하고, 전파 정류 전압(Vrec)에 동기된 기준 신호(REF)를 생성한다. 기준 신호(REF)는 PWM 제어부(200)에 전달된다.

기준 신호 생성부(100)는 셀프 전원전압 바이어싱부(Self VCC Biasing Citcuit, 이하, SVB)(110), 영교차검출부(Zero Crossing Detection, 이하, ZCD)(120), 디지털 정현파 생성부(Digital Sine wave Generator, 이하 DSG라함.)(130), 및디지털-아날로그 변환기(Digital-Analog Converter, 이하, DAC)(140)를 포함한다.

SVB(110)는 전파 정류 전압(Vrec)을 이용하여 커패시터(C1)를 충전시키는 충전 전류(ICH)를 생성한다. 커패시터(C1)에 충전된 전압이 전원 전압(VCC)이다. 전원 전압(VCC)은 스위치 제어 회로(20)의 동작에 필요한 전압을 공급한다

ZCD(120)는 전파 정류 전압(Vrec)에 대응하는 신호(SVR)를전달받아, 전파 정류 전압(Vrec)이 영 전압이 되는 시점을 검출한다. 전파 정류 전압(Vrec)이 영 전압이 되는 영 교차 부근에서 커패시터(C1)을 충전시키기 위한 충전 전류(ICH)는 낮다. 또한, 전원 전압(VCC)도 충전 전류(ICH)가 영 교차 부근에서 충전 전류(ICH)의감소로 인해 감소할 수 있다. 따라서 ZCD(120)는 충전 전류(ICH) 또는 전원 전압(VCC)를 감지하여 전파 정류 전압(Vrec)의 영 교차 시점을 예측할 수 있다.

구체적으로, 충전 전류(ICH)는 전파 정류 전압(Vrec)이 영 전압 부근에서 감소하였다가 증가하는 기간 동안 전파 정류 전압(Vrec)에 따라 감소하였다가 증가한다. 이 때 전원 전압(VCC)도 전파 정류 전압(Vrec)에 따라 감소하였다가 증가한다. ZCD(120)는 감소하던 충전 전류(ICH) 또는 전원 전압(VCC)이 증가하기 시작하는 시점을 감지하여 영 전압 교차 시점으로 판단할 수 있다. ZCD(120)는 영 전압 교차 시점에 동기되어 발생하는 검출 신호(SDZ)를 생성한다.

일 예로, ZCD(120)는 충전 전류(ICH)가 소정치 이하로 감소한 시점 및 다시 소정치 이상으로 증가한 시점 사이의 기간의 중간 지점을 영 전압 교차 시점으로 판단할 수 있다. 신호(SVR)는충전 전류(ICH)에 대응하는 신호이다. 물론, ZCD(120)는 충전 전류(ICH) 대신 전원 전압(VCC)를이용할 수도 있다. 이때 신호(SVR)는전원 전압(VCC)에 대응하는 신호이다.

DSG(130)는 ZCD(120)에 의해 감지된 영 전압 교차 시점을 이용하여 전파 정류 전압(Vrec)의 한 주기를 결정하고, 한 주기 동안 전파 정류 전압(Vrec)의 증가 또는 감소에 따라 증가 또는 감소하는 디지털 신호를 생성한다. 구체적으로, DSG(130)는 연속되어 발생하는 검출 신호(SDZ)에 따라 영 교차 시점간의 간격을 결정하고, 영 교차 시점간의 간격을 전파 정류 전압(Vrec)의 한 주기로 설정한다. 그리고 DSG(130)는 전파 정류 전압(Vrec)의 한 주기 동안 증가한 후 감소하는 디지털 신호(SDS)를 생성한다. 디지털 신호(SDS)의 증가량 및 감소량은 정현파를 구현하기 위한 적절한 디지털 값으로 설정될 수 있다.

DAC(140)는 디지털 신호(SDS)를 실시간으로 아날로그 전압 신호로 변환하여 기준 신호(REF)를 생성하여 출력한다. 그러면, 전파 정류 전압(Vrec)에 동기되어 증가 또는 감소하는 기준 신호(REF)가 생성된다.

PWM 제어부(200)는 오실레이터(210), PWM 비교기(220), 및 SR 래치(230)를 포함한다.

오실레이터(210)는 전력 스위치(M)의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호(CLK)를 생성한다. 클록 신호(CLK)는 전력 스위치(M)의 스위칭 주파수를 결정한다.

PWM 비교기(220)는 감지 전압(VS)이 입력되는 비반전 단자(+) 및 기준 신호(REF)가 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. PWM 비교기(28)는 비반전 단자(+)에 입력되는 신호가 반전 단자(-)에 입력되는 신호 이상이면 하이 레벨의 비교 신호(CS)를 출력하고, 그렇지 않으면 로우 레벨의 비교 신호(CS)를 출력한다.

SR 래치(230)는 신호(CLK)에 따라 게이트 제어 신호(VC)를 생성한다. SR 래치(230)는 클록 신호(CLK)가 입력되는 셋단(S), 비교 신호(CS)가 입력되는 리셋 단(R) 및 출력단(Q)을 포함한다. SR 래치(230)는 셋단(S)에 입력되는 신호의 상승 에지에 동기되어 하이 레벨의 신호를 출력하고, 리셋단(R)에 입력되는 신호의 상승 에지에 동기되어 로우 레벨의 신호를 출력한다. 따라서 SR 래치(230)는 클록 신호(CLK)의 상승 에지에 동기되어 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VC)를 생성하고, 비교 신호(CS)의 상승 에지에 동기되어 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC)를 생성한다.

클록 신호(CLK)의 상승 에지에 동기되어 게이트 제어 신호(VC)가 하이 레벨이 되면, 전력 스위치(M)는 게이트 신호(VG)에 의해 턴 온 된다. 전력 스위치(M)의 턴 온 기간 동안 감지전압(CS)은 증가하고, 증가하는 감지 전압(CS)이 기준 신호(REF)에 도달하면, PWM 비교기(220)는 하이 레벨의 비교 신호(CS)를 출력한다. 그러면 SR 래치(230)는 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC)를 생성한다. 전력 스위치(M)는 로우 레벨의 게이트 신호(VG)에 의해 턴 오프 된다.

게이트 구동부(400)는 게이트 제어 신호(VC)에 따라 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 신호(VG)를 생성한다. 게이트 신호(VG)가 하이 레벨이면 전력 스위치(M)는 턴 온되고, 게이트 신호(VG)가 로우 레벨이면 전력 스위치(M)는 턴 오프된다. 게이트 구동부(400)는 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VC)에 따라 하이 레벨의 게이트 신호(VG)를 생성하고, 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VC)에 따라 로우 레벨의 게이트 신호(VG)를 생성한다.

저전압 차단부(400)는 전원 전압(VCC)을 입력받고, 전원 전압(VCC)이 정상 상태 즉, 스위치 제어 회로(20)의 동작에 필요한 소정의 임계 전압 이상인 경우인지 판단한다. 저전압 차단부(400)는 전원 전압(VCC)이 임계 전압 이하이면 저전압 차단 신호(UVLO)를 생성한다.

구체적으로, 전원 전압(VCC)이 임계 전압 이상으로 유지되다가 임계 전압 이하로 감소하면 저전압 차단부(400)는 저전압 차단 신호(UVLO)를 생성한다. 전원 전압(VCC)이 증가하기 시작하는 경우, 전원 전압(VCC)이 임계 전압 이하인 기간 동안 저전압 차단부(400)는저전압 차단 신호(UVLO)를 생성한다. 저전압 차단부(400)는 전원 전압(VCC)를 이용해 저전압 차단 신호(UVLO)를 생성하므로, 전원 전압(VCC)가 임계 전압 이하일 때 발생하는 저전압 차단 신호(UVLO)는 전원 전압(VCC)과 동일하게 감소하는 파형이 될 수 있다.

개방 보호 동작부(500)는 전력 스위치(M)의 스위칭 주기 마다 감지 전압(VS)을 이용해 라인 개방 여부를 판단한다. 구체적으로, 개방 보호 동작부(500)는 전력 스위치(M)가 턴 오프 되는 시점의 감지전압(VS)과 개방기준전압(Vref)을 비교하고, 비교 결과에 따라 출력단(LIN, LOUT)의 개방 여부를 판단한다. 개방 보호 동작부(500)는 비교 결과 감지 전압(VS)이 개방기준전압(Vref)보다 작은 기간이 개방 판단 기간(T1)이상 유지되면 라인 개방으로 판단한다. 라인 개방으로 판단되면, 개방 보호 동작부(500)는 보호 스위치(Q1)을 턴 오프 시킨다.

개방 보호 동작부(500)는 비교기(510), 인버터(520), D플립플롭(530), 제1 논리 게이트(540), 카운터(550), 제2 논리 게이트(560), SR 래치(570), 고전압장치 제어부(이하, HV 제어부)(580), 보호 스위치(Q1), 및 저항(R1)을 포함한다.

비교기(510)는 개방기준전압(Vref)이 입력되는 반전 단자(-) 및 감지 전압(VS)이 입력되는 비반전단자(+)를 포함한다. 비교기(510)는 감지 전압(VS)이 개방기준전압(Vref) 이상이면 하이 레벨의 개방 비교 신호(OCS)를 출력하고, 그렇지 않은 경우 로우 레벨의 개방 비교 신호(OCS)를 출력한다.

인버터(520)는 게이트 제어 신호(VC)를 입력 받고, 게이트 제어 신호(VC)를 반전시켜 반전 게이트 제어 신호(IVC)를생성한다.

D플립플롭(530)은 클록단(CK)에 입력되는 반전 게이트 제어 신호(IVC)에 동기되어 입력단(D)에 입력되는 개방비교신호(OCS)에 따라 비교출력전압(Vcmp)을 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 D플립플롭(530)은 반전게이트제어신호(IVC)의 상승 에지에 동기되어, 상승 에지 시점의 개방비교신호(OCS)에 따라 비교출력전압(Vcmp)을 생성한다. 즉, 반전게이트제어신호(IVC)의 상승 에지 시점의 개방비교신호(OCS)가 하이 레벨이면, D플립플롭(530)은하이 레벨의 비교출력전압(Vcmp)를 생성하고, 반전게이트제어신호(IVC)의 상승 에지 시점의 개방비교신호(OCS)가 로우 레벨이면, D플립플롭(530)은 로우 레벨의 비교출력신호(Vcmp)을 생성한다.

카운터(550)는 클록신호(CLK)를 카운트하여 개방판단기간(T1) 및개방보호기간(T2)의 경과를 감지한다. 카운터(550)는 리셋신호(Vreset)가 카운터(550)를 동작시키는 레벨이 되는 시점부터 클록단(CK)에 입력되는 클록신호(CLK)의주기를 카운트하고, 카운트 결과 개방판단기간(T1)에 대응하는 카운트 결과가 되면 개방 보호 동작을 지시하는 보호개시신호(PSS)를 생성한다. 카운터(550)는 개방판단기간(T1)이 종료한 시점으로부터 클록신호(CLK)의 주기를 카운트하고, 카운트 결과 개방보호기간(T2)에 대응하는 카운트결과가 되면 개방 보호 동작을 종료하는 보호종료신호(PES)를 생성한다.

본 발명의 실시 예에 따른 카운터(550)는 리셋신호(Vreset)의 상승 에지에 리셋되고, 리셋신호(Vreset)가 하이 레벨인 기간 동안 카운터(550)는 동작을 하지 않고, 리셋신호(Vreset)가 로우 레벨인 기간 동안 카운터(550)는 동작한다. 카운터(550)가 리셋된다는 것은 카운터(550)의 카운트 결과가 초기화된다는 의미이다. 카운터(550)가 개방판단기간(T1)이 종료된 후 클록 신호를 카운트하여 개방보호기간(T2)의 경과 여부를 판단하는 것으로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

카운터(550)가 클록 신호를 카운트 하고, 카운트 결과가 개방 판단 기간(T1)에 대응하는 값에 도달하면 보호개시신호(PSS)가 발생하며, 카운트 결과가 개방 보호 기간(T2)에 대응하는 값에 도달하면 보호종료신호(PES)가 발생할 수 있다.

제1 논리 게이트(540)는 비교출력신호(Vcmp), 저전압차단신호(UVLO), 제2 논리 게이트(560)의 출력 신호에 따라 리셋신호(Vreset)를 생성한다. 제1 논리 게이트(540)는 감지전압(VS)이 개방기준전압(Vref)보다 높은 전압이 되거나, 저전압차단신호(UVLO)가 발생하거나, 또는 개방보호기간(T2)이 종료될 때 카운터(550)를 리셋 시킨다.

전원 전압(VCC)이 정상 레벨로 유지되어 저전압차단신호(UVLO)가 발생하지 않고, 출력단(LIN, LOUT)이 개방되지 않은 정상 상태에서는 로우 레벨의 비교출력신호(Vcmp)의 레벨에 따라 리셋신호(Vreset)의 레벨이 결정된다. 즉, 감지전압(VS)이 개방기준전압(Vref)보다 낮은 전압이 될 때 카운터(550)가 동작을 시작한다. 이를 위해 제1 논리 게이트(540)는 논리 합 연산을 수행하는 OR 게이트로 구현된다.

제2 논리 게이트(560)는 보호종료신호(PES) 및 저전압차단신호(UVLO)에 따라 출력 신호를 생성한다. 제2 논리 게이트(560)는 저전압차단신호(UVLO)가 발생한 경우 또는 보호종료신호(PES)가 발생한 경우에 개방보호신호(Volp)를 리셋시켜 개방보호동작을 종료시킨다. 이를 위해 제2 논리 게이트(560)는 논리 합 연산을 수행하는 OR 게이트로 구현된다. 제2 논리 게이트(560)의 출력신호를 이하 보호리셋신호(PRS)라 한다.

본 발명의 실시 예에서는 제1 논리 게이트(540) 및 제2 논리 게이트(560)를 OR 게이트로 구현하였으나, 이는 입력 신호들 각각의 레벨에 따른 출력 신호의 레벨 설계에 따라 변경될 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

SR 래치(570)는 보호개시신호(PSS)가 입력되는 셋단(S), 보호리셋신호(Vreset)가 입력되는 리셋단(R), 및 보호개시신호(PSS) 및 보호리셋신호(Vreset)에 따라 생성되는 개방보호신호(Volp)가 출력되는 출력단(Q)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 SR 래치(570)는 앞선 SR 래치(230)의 동작과 동일하다.

따라서 보호개시신호(PSS)가 발생하면, SR 래치(570)는 하이 레벨의 개방보호신호(Volp)를 생성하고, 보호리셋신호(Vreset)가 발생하면, SR 래치(570)는 로우 레벨의 개방보호신호(Volp)를 생성한다.

고전압장치 제어부(이하, HV 제어부)(580)는 개방보호신호(Volp)에 따라 보호 스위치(Q1)의 스위칭 동작을 제어하여 개방 라인 보호 동작을 제어한다. 구체적으로, 하이 레벨의 개방보호신호(Volp)가 입력되면, HV 제어부(580)는보호 스위치(Q1)를 턴 오프 시키고, 로우 레벨의 개방보호신호(Volp)가 입력되면, HV 제어부(580)는 보호 스위치(Q1)를 턴 온 시킨다.

저항(R1)은 보호 스위치(Q1)의 드레인 전극 및 게이트 전극 사이에 연결되어 있다. 저항(R1)은 개방 라인이 아닌 정상 상태에서 로우 레벨의 개방보호신호(Volp)에 의해 HV 제어부(580)가 동작하지 않는 기간에 보호 스위치(Q1)을 턴 온 시키기 위한 구성이다.

저항(R1)을 통해 전류가 흐르면, 보호 스위치(Q1)의 게이트-소스 전극 사이의 커패시터(도시하지 않음)가 충전된다. 그러면 보호 스위치(Q1)이 정상 상태에서 턴 온 된다.

만약 개방라인되어 비정상상태가 되면, 하이 레벨의 개방보호신호(Volp)에 의해 HV 제어부(580)가 동작한다. 이 때 HV 제어부(580)는 저항(R1)을 통하는 전류와 보호 스위치(Q1)의 게이트-소스 전극 사이의 커패시터에 충전되어 있던 전하를 싱크(sink)시켜, 보호 스위치(Q1)을 턴 오프 시킨다.

이하, 도 2A, 도 2B 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 개방 라인 보호 동작을 설명한다.

도 2A는 정상 상태에서 비정상 상태로 변하는 경우 게이트 제어 신호, 게이트 신호, 감지 전압, 및 비교출력신호를 나타낸 도면이다. 정상 상태는 출력단(LIN, LOUT)이 개방되지 않고 LED 열(8)이 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT) 사이에 연결되어 있는 상태를 의미한다. 비정상 상태는 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT) 사이가 연결되어 있지 않은 라인 개방을 의미한다.

게이트 제어 신호(VC)가 시점 P1에 상승하면, 게이트 신호(VG)가 시점 P1에상승한다. 게이트 신호(VG)에 의해 전력 스위치(M)가 턴 온 되는 기간 P2-P4 동안 감지 전압(VS)이 상승한다.

시점 P3에 게이트 제어 신호(VC)가 하강하면, 게이트 신호(VG)가 시점 P3에 하강한다. 게이트 신호(VG)에 의해 전력 스위치(M)가 턴 오프 되는 시점 P4에 감지 전압(VS)은 하강한다.

시점 P3에 게이트 제어 신호(VC)가 하강하면, 반전게이트제어신호(IVC)는 상승하고, D플립플롭(530)의 클록단(CK)에 상승 에지가 입력된다. D플립플롭(530)은 시점 P3의 상승 에지에 동기되어 입력단(D)에 입력되는 개방비교신호(OCS)를 비교출력신호(Vcmp)로 출력한다.

시점 P3는 전력 스위치(M)가 턴 오프되는 시점 P4보다 앞선 시점으로, 감지전압(VS)이 개방기준전압(Vref)보다 높은 전압이므로 개방비교신호(OCS)는하이 레벨이다. 즉, 정상상태에서 시점 P3에 동기되어 생성되는 비교출력신호(Vcmp)는 하이 레벨이다.

기간 P4-P5 사이에 정상 상태가 비정상 상태로 변한 경우, 다음의 게이트 제어 신호(VC) 하강 시점 P5에 감지전압(VS)은 개방기준전압(Vref)보다 낮은 전압이므로, 개방비교신호(OCS)는 로우 레벨이다.

그러면, 시점 P5에 동기되어 D플립플롭(530)는로우 레벨의 개방비교신호(OCS)를 비교출력신호(Vcmp)로 출력한다. 따라서 시점 P5에 비교출력신호(Vcmp)가 로우 레벨이 된다.

전원 전압(VCC)이 정상이므로 저전압차단신호(UVLO)는 발생하지 않고, 보호리셋신호(Vreset) 역시 카운터(550)의 동작이 없었으므로 발생하지 않으므로, 제1 논리 게이트(540)의 모든 입력은 시점 P5에 로우 레벨이 된다. 시점 P5부터 카운터(550)는동작을 시작하고, 개방판단기간(T1)이 시작된다.

도 2B는 개방 판단 기간 중 비정상 상태에서 정상 상태로 변한 경우 게이트 제어 신호, 게이트 신호, 감지 전압, 및 비교출력신호를 나타낸 도면이다.

시점 P6에 출력단(LIN, LOUT)은 라인 개방 즉, 비정상 상태이므로, 감지전압(VS)이 개방기준전압(Vref)보다 작은 전압이고, 개방비교신호(OCS)는 로우 레벨이다. 따라서 시점 P6에 비교출력신호(Vcmp)는 로우 레벨로 유지된다.

기간 P6-P7 사이에 비정상 상태가 정상 상태로 변 경우, 시점 P8에 전력 스위치(M)가 턴 온 되어 감지 전압(VS)이 상승한다.

다음의 게이트 제어 신호(VC) 하강 시점 P9에 감지전압(VS)은 개방기준전압(Vref)보다 높은 전압이므로, 개방비교신호(OCS)는 하이 레벨이 된다. 그러면 D플립플롭(530)은 시점 P9에 반전게이트제어신호(IVC)의 상승 에지에 동기되어 하이 레벨의 개방비교신호(OCS)를 비교출력신호(Vcmp)로 출력한다. 따라서 비교출력신호(Vcmp)는 시점 P9에 하이 레벨이 된다.

제1 논리 게이트(540)는 하이 레벨의 비교출력신호(Vcmp)에 의해 하이 레벨의 리셋신호(Vreset)를 생성한다. 그러면 카운터(550)는 카운트 동작을 종료한다.

이하 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 개방 라인 보호 동작을 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전파 정류 전압, 출력단 전압, LED 전류, 리셋 신호, 카운트 결과, 보호개시신호, 보호종료신호, 및 개방보호신호를 나타낸 도면이다. 도 3에서는 정상 상태에서 비정상상태로, 비정상 상태에서 정상 상태로 변하는 경우에 따른 신호들이 도시되어 있다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전파 정류 전압(Vrec)이 전원 공급 장치(10)에 입력된다. 시점 T11에 LED 열(8)이 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT)에서 분리되어 출력단이 개방된다. 즉, 비정상 상태가 시점 T11부터 시작된다.

시점 T11에 출력단(LOUT)의 전압은 라인 개방에 의해 전파 정류 전압(Vrec)을 공급받지 못하므로, 영 전압이 된다. 또한, LED 전류(ILED) 역시 라인 개방에 의해 흐르지 않는다.

시점 T11이후 발생하는 게이트 제어 신호(VC)의 하강 시점에 동기되어 리셋 신호(Vreset)가 로우 레벨이 된다. 리셋 신호(Vreset)가 로우 레벨이 되는 동작은 앞서 설명한 도 2A를 참조한다.

시점 T11부터 카운터(550)는 클록신호(CLK)를카운트하고, 시점 T11부터 개방 판단 기간(T1)이 시작된다. 카운트 결과는 n 비트의 디지털 데이터일 수 있다. 도 3에서는 대략화하여 카운트 결과가 도시되어 있다.

개방 판단 기간(T1)이 경과한 시점 T12에 보호개시신호(PSS)가 발생한다. 보호개시신호(PSS)는 개방 판단 기간(T1)이 경과한 시점에 발생하는 숏펄스로 도시되어 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

개방 라인 보호 동작이 시작되는 시점 T12까지 보호 스위치(Q1)가 턴 온 상태이므로, 출력단(LIN)에는 시점 T12까지 전파 정류 전압(Vrec)이 공급된다. 따라서 시점 T12까지 출력단(LIN)의 전압은 전파 정류 전압(Vrec)과 동일한 파형으로 발생한다.

시점 T12에 발생한 보호개시신호(PSS)에 의해 개방보호신호(Volp)가 하이 레벨이 되고, 보호 스위치(Q1)는 시점 T12에 턴 오프 된다. 그러면 출력단(LIN)에도 전파 정류 전압(Vrec)이 공급되지 않으므로, 출력단(LIN)의 전압은 영 전압이 된다.

시점 T12부터 개방보호기간(T2)이 시작된다. 카운터(550)는시점 T12에 클록신호(CLK)를 다시 카운트한다.

시점 T13에 개방보호기간(T2)이 경과하면, 카운터(550)는 보호종료신호(PES)를 생성한다. 보호종료신호(PES)는 개방 보호 기간(T2)이 경과한 시점에 발생하는 숏펄스로 도시되어 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 시점 T13에 보호종료신호(PES)에따라 리셋신호(Vreset)도 숏 펄스로 발생하고, 개방보호신호(Volp)도 로우 레벨이 된다.

카운터(550)는 카운트 시작 시점인 시점 T11부터 클록 신호(CLK)를 카운트하고, 카운트 결과가 개방 판단 기간(T1) 및개방 보호 기간(T2) 각각에 대응하는 값에 도달하면 보호개시신호(PSS) 및 보호종료신호(PES) 각각을 생성할 수 있다.

로우 레벨의 개방보호신호(Volp)에 의해 보호 스위치(Q1)가 턴 온 되고, 리셋신호(Vreset)에 의해 카운터(550)는 시점 T13부터 클록신호(CLK)를 카운트하여 다시 개방판단기간(T1)의 경과 여부를 판단한다. 시점 T13부터 보호 스위치(Q1)가 턴 온 되므로, 출력단(LIN)의 전압은 전파 정류 전압(Vrec)에 의해 발생한다.

기간 T13-T14 동안 비정상 상태가 유지되므로 감지 전압(VS)이 발생하지 않고, 비교출력신호(Vcmp)가 로우 레벨로 유지되므로 리셋신호(Vreset)의 상승 에지는 발생하지 않는다.

개방 판단 기간(T1)이 시점 T14에 경과되면, 다시 보호개시신호(PSS)가 발생한다. 그러면 개방보호신호(Volp)는 다시 하이 레벨이 되어 보호 스위치(Q1)가 턴 오프 된다. 그러면 시점 T14 이후부터 출력단(LIN)의 전압은 다시 영 전압이 된다.

시점 T14부터 카운터(550)는 클록신호(CLK)를카운트하여 개방보호기간(T2)의 경과를 판단한다. 설명의 편의를 위해 시점 T15에 비정상상태가 종료되고 정상 상태인 것으로 설정한다. 정상 상태가 되더라도 개방보호기간(T2)이 경과하기 전에는 개방보호신호(Volp)가 하이 레벨로 유지되어 보호 스위치(Q1)는 턴 오프 상태이다.

시점 T16에 개방보호기간(T2)이 경과하면, 카운터(550)는보호종료신호(PES)를 생성한다. 시점 T16에 보호종료신호(PES)에따라 리셋신호(Vreset)가 하이 레벨로 상승하고, 시점 T16 직후 발생하는 게이트 제어 신호(VC)의 하강 에지에 동기되어 발생하는 비교출력신호(Vcmp)가 하이 레벨이므로, 리셋신호(Vreset)는 하이 레벨로 유지된다. 시점 T16에 개방보호신호(Volp)도 로우 레벨로 하강하여 보호 스위치(Q1)는 시점 T16에 턴 온 된다.

시점 T16에 개방 보호 기간(T2)이 종료되었으므로, 시점 T16부터 출력단(LIN)에 전파 정류 전압(Vrec)이 공급되고, 출력단(LOUT)에도 전파 정류 전압(Vrec)에 의한 전압이 공급되며, LED 전류(ILED)도 흐른다.

이와 같이 자동 재시작 타입에 따른 본 발명의 실시 예는 개방 라인 보호 동작의 개시 및 종료를 감지 전압을 이용해 자동으로 제어할 수 있다. 개방라인의 발생을 감지하여 보호 동작이 제공되므로, 비절연성 전원 공급 장치임에도 교류 입력에 의한 전기적 충격을 방지할 수 있다.

이하 저전압차단 래치 타입에 따른 본 발명의 다른 실시 예를 도 4 및 5를 참조하여 설명한다.

본 발명의 앞선 실시 예와 다른 실시 예간의 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 개방 보호 동작부(500`)의 구성이 앞선 실시 예의 개방 보호 동작부(500)의보호리셋신호(Vreset) 대신 저전압차단신호(UVLO)가 SR 래치(570`)를 리셋 시킨다.

비교기(510), 인버터(520), 및 D플립플롭(530)은 앞선 실시 예와 입력 신호, 출력 신호 및 그 동작이 동일하여 동일한 도면부호를 사용하고, 그 설명은 생략한다.

카운터(550`)는 클록신호(CLK)를 카운트하여 개방판단기간(T1)의 경과를 감지한다. 카운터(550`)는 리셋신호(Vreset`)가 카운터(550`)를 동작시키는 레벨이 되는 시점부터 클록단(CK)에 입력되는 클록신호(CLK)의 주기를 카운트하고, 카운트 결과 개방판단기간(T1)에 대응하는 카운트 결과가 되면 개방 보호 동작을 지시하는 보호개시신호(PSS)를 생성한다.

본 발명의 실시 예에 따른 카운터(550`)는 리셋신호(Vreset`)의 상승 에지에 리셋되고, 리셋신호(Vreset`)가 하이 레벨인 기간 동안 카운터(550`)는 동작을 하지 않고, 리셋신호(Vreset`)가 로우 레벨인 기간 동안 카운터(550)는 동작한다.

제3 논리 게이트(540`)는 저전압차단신호(UVLO)와 비교출력신호(Vcmp)를 논리 연산하여 리셋 신호(Vreset`)를 생성한다. 제3 논리 게이트(540`)는 저전압차단신호(UVLO)가 발생하거나, 또는 감지전압(VS)이 개방기준전압(Vref)보다 높은 전압이 되면 카운터(550`)를 리셋 시킨다.

비교출력신호(Vcmp)가 로우 레벨이 되었을 때 로우 레벨의 리셋신호(Vreset`)에 의해카운터(550`)가 동작한다. 저전압차단신호(UVLO)가 하이 레벨이 되면 리셋신호(Vreset`)는 하이 레벨이 되어 카운터(550`)의 동작이 정지된다. 리셋신호(Vreset`)를 위와 같이 생성하기 위해, 제3 논리 게이트(540`)는 논리 합 연산을 수행하는 OR 게이트로 구현된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

SR 래치(570`)는 보호개시신호(PSS`)가 입력되는 셋단(S), 저전압차단신호(UVLO)가 입력되는 리셋단(R), 및 보호개시신호(PSS`) 및 저전압차단신호(UVLO)에 따라 생성되는 개방보호신호(Volp`)가 출력되는 출력단(Q)을 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 SR 래치(570`)는 앞선 SR 래치(230)의 동작과 동일하다.

따라서 보호개시신호(PSS`)가 발생하면, SR 래치(570`)는 하이 레벨의 개방보호신호(Volp`)를 생성하고, 저전압차단신호(UVLO)가 발생하면, SR 래치(570`)는 로우 레벨의 개방보호신호(Volp`)를 생성한다.

HV 제어부(580`)는 개방보호신호(Volp`)에 따라 보호 스위치(Q1)의 스위칭 동작을 제어하여 개방 라인 보호 동작을 제어한다. 구체적으로, 하이 레벨의 개방보호신호(Volp`)가 입력되면, HV 제어부(580`)는 보호 스위치(Q1)를 턴 오프 시키고, 로우 레벨의 개방보호신호(Volp`)가 입력되면, HV 제어부(580)는 보호 스위치(Q1)를 턴 온 시킨다.

이와 같이 다른 실시 예의 개방보호동작부(500`)는 앞선 실시 예와 달리 개방 보호 기간(T2)을 카운트하는 구성 없이, 저전압차단신호(UVLO)에 의해 개방 라인 보호 동작을 종료시킨다. 저전압차단신호(UVLO)는 전원 공급 장치가 동작을 시작하는 초기 기간에 전원 전압이 정상 레벨까지 상승하는 기간 동안 발생하는 신호이다. 따라서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 전원 전압이 정상 레벨보다 작은 전압이 되어야 개방 라인 보호 동작이 종료된다. 즉, 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단된 후 다시 교류 입력이 입력되는 경우에 개방 라인 보호 동작이 종료된다.

일반적으로 교류 전원이 도달하는 플러그에 전원 공급 장치가 연결되었을 때, 교류 입력이 전원 공급 장치에 입력되므로, 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 플러그 아웃(plug-out) 이후 다시 플러그 인(plug-in)이 되어야 개방 라인 보호 동작이 종료된다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개방 라인 보호 동작을 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전파 정류 전압, 전원 전압, 저전압차단신호, 출력단 전압, LED 전류, 리셋 신호, 카운트 결과, 보호개시신호, 및 개방보호신호를 나타낸 도면이다. 도 5에서는 정상 상태에서 비정상상태로, 비정상 상태에서 정상 상태로 변하는 경우에 따른 신호들이 도시되어 있다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 일 예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전파 정류 전압(Vrec)이 전원 공급 장치(10`)에 입력된다. 시점 T21에 LED 열(8)이 출력단(LIN) 및 출력단(LOUT)에서 분리되어 출력단이 개방된다. 즉, 비정상 상태가 시점 T21부터 시작된다.

시점 T21에 출력단(LOUT)의 전압은 라인 개방에 의해 전파 정류 전압(Vrec)을 공급받지 못하므로, 영 전압이 된다. 또한, LED 전류(ILED) 역시 라인 개방에 의해 흐르지 않는다.

시점 T21이후 발생하는 게이트 제어 신호(VC)의 하강 시점에 동기되어 리셋 신호(Vreset`)가 로우 레벨이 된다. 시점 T21 이후에 라인 개방에 의해 감지 전압(VS)이 감지되지 않으므로, 비교출력신호(Vcmp)가 로우 레벨이 되고, 리셋 신호(Vreset`)가 로우 레벨이 된다.

시점 T21부터 카운터(550`)는 클록신호(CLK)를 카운트하고, 시점 T11부터 개방 판단 기간(T1)이 시작된다. 카운트 결과는 n 비트의 디지털 데이터일 수 있다. 개방 판단 기간(T1)이 경과한 시점 T22에 보호개시신호(PSS)가발생한다. 보호개시신호(PSS)는 개방 판단 기간(T1)이 경과한 시점에 발생하는 숏펄스로 도시되어 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

개방 라인 보호 동작이 시작되는 시점 T22까지 보호 스위치(Q1)가 턴 온 상태이므로, 출력단(LIN)에는 시점 T22까지 전파 정류 전압(Vrec)이 공급된다. 따라서 시점 T22까지 출력단(LIN)의 전압은 전파 정류 전압(Vrec)과 동일한 파형으로 발생한다.

시점 T22에 발생한 보호개시신호(PSS)에 의해 개방보호신호(Volp)가 하이 레벨이 되고, 보호 스위치(Q1)는 시점 T22에 턴 오프 된다. 그러면 출력단(LIN)에도 전파 정류 전압(Vrec)이 공급되지 않으므로, 출력단(LIN)의 전압은 영 전압이 된다.

저전압차단 래치 타입에서는 개방보호신호(Volp)에 의해 개방 라인 보호 동작이 시작되면 저전압차단신호(UVLO)가 발생하기 전까지 유지된다.

시점 T23에 비정상 상태에서 정상 상태로 변한다. 시점 T24에 플러그 아웃이 발생하여, 전원 전압(VCC)이 감소하기 시작하면 저전압차단신호(UVLO)가 하이 레벨의 펄스로 발생한다. 시점 T23에 정상 상태가 되더라도, 개방보호신호(Volp`)는 저전압차단신호(UVLO)에 의해 리셋될 때까지 하이 레벨로 유지된다. 기간 T22-T24 동안 개방 라인 보호 동작이 유지되고, 보호 스위치(Q1)는 턴 오프 상태로 유지된다.

시점 T24에 발생한 하이 레벨 펄스의 리셋신호(Vreset`)에 의해 카운터(550`)는 리셋된다. 그리고 SR 래치(570`)의 리셋 단(R)에 하이 레벨 펄스의 저전압차단신호(UVLO)가 입력되므로, 개방보호신호(Volp`)도 리셋되어 로우 레벨이 된다.

시점 T25에 플러그 인이 발생하여 전원 전압(VCC)이 증가히기 시작하면 전원 전압이 정상 레벨에 도달하기 전까지 하이 레벨 펄스의 저전압차단신호(UVLO)가 발생한다. 정상 상태에서 플러그 인이 발생하였으므로, 감지 전압(VS)이 발생하여 비교출력신호(Vcmp)는 하이 레벨이므로, 시점 T25 이후에는 리셋신호(Vreset`)가 하이 레벨로 유지된다.

이와 같이 저전압 차단 래치 타입에 따른 본 발명의 실시 예는 개방 라인 보호 동작의 개시는 감지 전압에 의해 제어되고, 개방 라인 보호 동작의 종료는 저전압 차단 신호에 의해 제어된다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전원 공급 장치(10), 전력 스위치(M), 스위치 제어회로(8), 퓨즈(1)
EMI 필터(2), 브릿지 다이오드(3), 다이오드(4, 31-34), 직류-링크 배선(5)
인덕터(L), 기준 신호 생성부(100), PWM 제어부(200), 게이트 구동부(300)
저전압 차단부(400), 개방 보호 동작부(500), 셀프전원전압 바이어싱부(110)
영교차검출부(120), 디지털 정현파 생성부(130), 오실레이터(210)
디지털-아날로그 변환기(140), PWM 비교기(220), SR 래치(230), 비교기(510)
인버터(520), D플립플롭(530), 제1 논리 게이트(540, 540`)
카운터(550, 550`), 제2 논리 게이트(560), SR 래치(570, 570`)
고전압장치 제어부(580, 580`), 보호 스위치(Q1), 저항(R1)

Claims

교류 입력이 정류된 전파 정류 전압과 제1 출력단 사이에 연결되어 있고, 상기 전파 정류 전압과 상기 제1 출력단 사이에 직렬 연결되어 있는 보호 스위치를 포함하는 직류-링크 배선;
상기 전파 정류 전압을 이용해 전력을 충전하고 상기 제1 출력단과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 부하에 전력을 공급하는 인덕터;
상기 인덕터에 연결되어 있고, 상기 부하에 공급되는 전력을 제어하는 전력 스위치; 및
상기 전파 정류 전압에 동기된 기준 신호를 생성하고, 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 상기 기준 신호를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하며, 상기 감지 전압을 이용해 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 사이의 라인 개방 여부를 판단하고, 상기 라인 개방이 발생하면 상기 보호 스위치를 턴 오프 시켜 상기 전파 정류 전압을 상기 제1 출력단에 대해서 차단하는 스위치 제어 회로를 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 전력 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 감지 전압을 이용해 라인 개방 여부를 판단하고, 라인 개방으로 판단되면, 상기 보호 스위치를 턴 오프 시키는 개방 보호 동작부를 포함하는 비절연성 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 전력 스위치의 턴 오프 시점의 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압과의 비교 결과에 따라 라인 개방 여부를 판단하는 비절연성 전원 공급 장치.
제2항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작은 기간이 소정의 개방 판단 기간 이상 유지되면 라인 개방으로 판단하는 비절연성 전원 공급 장치.
제3항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 개방 판단 기간 후, 상기 보호 스위치를 소정의 개방 보호 기간 동안 턴 오프 시키고, 상기 개방 보호 기간 종료 후 다음 개방 판단 기간 동안 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작으면 다음 개방 보호 기간을 시작시키는 비절연성 전원 공급 장치.
제3항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 개방 판단 기간 후, 상기 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단되는 플러그 아웃이 발생하면, 개방 라인 보호 동작을 종료하는 비절연성 전원 공급 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기;
상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭;
상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하고, 개방 보호 기간이 경과하면 보호 종료 신호를 생성하는 카운터;
상기 비교 출력 전압, 상기 보호 종료 신호, 및 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 카운트 리셋 신호를 생성하는 제1 논리 게이트;
상기 보호 종료 신호 및 상기 저전압차단신호를 논리 연산하여 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 보호 리셋 신호를 생성하는 제2 논리 게이트;
상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 보호 리셋 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및
상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함하는 비절연성 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기;
상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭;
상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하는 카운터;
상기 비교 출력 전압 및 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 카운트 리셋 신호를 생성하는 제1 논리 게이트;
상기 보호 개시 신호에 동기되어 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 저전압차단신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및
상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함하는 비절연성 전원 공급 장치.
교류 입력이 정류된 전파 정류 전압과 비절연성 전원 공급 장치의 제1 출력단 사이에 직렬 연결되어 있는 보호 스위치의 동작을 제어하고, 상기 전파 정류 전압에 의해 전력이 충전되는 인덕터를 통해 상기 제1 출력단과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 부하에 공급되는 전력을 제어하는 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로에 있어서,
상기 전파 정류 전압에 동기된 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성부;
상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 상기 기준 신호를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 PWM 제어부; 및
상기 전력 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 감지 전압을 이용해 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 사이의 라인 개방 여부를 판단하고, 상기 라인 개방이 발생하면 상기 보호 스위치를 턴 오프 시키고, 상기 보호 스위치의 게이트 전극과 드레인 전극 사이에 연결되어 있는 저항에 의해 정상 상태에서 상기 보호 스위치를 턴 온 하는 개방 보호 동작부를 포함하는 스위치 제어 회로.
제9항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 전력 스위치의 턴 오프 시점의 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교하고, 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작은 기간이 소정의 개방 판단 기간 이상 유지되면 라인 개방으로 판단하는 스위치 제어 회로.
제10항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 개방 판단 기간 후, 상기 보호 스위치를 소정의 개방 보호 기간 동안 턴 오프 시키고, 상기 개방 보호 기간 종료 후 다음 개방 판단 기간 동안 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작으면 다음 개방 보호 기간을 시작시키는 스위치 제어 회로.
제11항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 개방 판단 기간 후, 상기 스위치 제어 회로를 포함하는 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단되는 플러그 아웃이 발생하면, 개방 라인 보호 동작을 종료하는 스위치 제어 회로.
제10항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기;
상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭;
상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하고, 개방 보호 기간이 경과하면 보호 종료 신호를 생성하는 카운터;
상기 비교 출력 전압, 상기 보호 종료 신호, 및 상기 스위치 제어 회로의 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 카운트 리셋 신호를 생성하는 제1 논리 게이트;
상기 보호 종료 신호 및 상기 저전압차단신호를 논리 연산하여 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 보호 리셋 신호를 생성하는 제2 논리 게이트;
상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 보호 리셋 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및
상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함하는 스위치 제어 회로.
제10항에 있어서,
상기 개방 보호 동작부는,
상기 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압을 비교한 결과에 따라 개방 비교 신호를 생성하는 비교기;
상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 제어 신호가 반전된 반전 게이트 제어 신호에 동기되어 상기 개방 비교 신호에 따라 비교 출력 전압을 생성하는 D 플립플롭;
상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하는 카운터;
상기 비교 출력 전압 및 상기 스위치 제어 회로의 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산하여 상기 카운트 리셋 신호를 생성하는 제3 논리 게이트;
상기 보호 개시 신호에 동기되어 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 저전압차단신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 개방 보호 신호를 생성하는 SR 래치; 및
상기 개방 보호 신호에 따라 상기 보호 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 고전압장치 제어부를 포함하는 스위치 제어 회로.
교류 입력이 정류된 전파 정류 전압과 비절연성 전원 공급 장치의 제1 출력단 사이에 직렬 연결되어 있는 보호 스위치의 동작을 제어하고, 상기 전파 정류 전압을 이용해 전력이 충전되는 인덕터를 통해 상기 제1 출력단과 제2 출력단 사이에 연결되어 있는 부하에 공급되는 전력을 제어하는 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 방법에 있어서,
상기 전파 정류 전압에 동기된 기준 신호를 생성하는 단계;
상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 감지 전압과 상기 기준 신호를 비교한 결과에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계; 및
상기 전력 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 감지 전압을 이용해 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 사이의 라인 개방 여부를 판단하고, 상기 라인 개방이 발생하면 상기 보호 스위치를 턴 오프 시켜 상기 전파 정류 전압을 상기 제1 출력단에 대해서 차단하는 단계를 포함하는 스위치 제어 방법.
제15항에 있어서,
상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는,
상기 전력 스위치의 턴 오프 시점의 감지 전압과 소정의 개방 기준 전압과 비교하는 단계 및
상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작은 기간이 소정의 개방 판단 기간 이상 유지되면 라인 개방으로 판단하는 단계를 포함하는 스위치 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는,
상기 개방 판단 기간 후, 상기 보호 스위치를 소정의 개방 보호 기간 동안 턴 오프 시키는 단계 및
상기 개방 보호 기간 종료 후 다음 개방 판단 기간 동안 상기 감지 전압이 상기 개방 기준 전압보다 작으면 다음 개방 보호 기간을 시작하는 단계를 더 포함하는 스위치 제어 방법.
제17항에 있어서,
상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는,
상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 상기 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하고, 상기 개방 보호 기간이 경과하면 보호 종료 신호를 생성하는 단계;
상기 감지 전압과 상기 개방 기준 전압을 비교한 결과, 상기 보호 종료 신호, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 제어 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산한 결과에 따라 상기 클록 신호의 카운트 결과를 리셋 시키는 단계; 및
상기 보호 종료 신호 및 상기 저전압차단신호를 논리 연산하여 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 단계를 더 포함하는 스위치 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는,
상기 개방 판단 기간 후, 상기 전력 스위치를 포함하는 전원 공급 장치에 교류 입력이 차단되는 플러그 아웃이 발생하면, 개방 라인 보호 동작을 종료하는 단계를 포함하는 스위치 제어 방법.
제19항에 있어서,
상기 개방 보호 동작을 제어하는 단계는,
상기 전력 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 클록 신호를 카운트하여 개방 판단 기간이 경과하면 보호 개시 신호를 생성하는 단계;
상기 감지 전압과 상기 개방 기준 전압을 비교한 결과 및 상기 전력 스위치의 스위칭 제어 동작에 필요한 전원 전압이 소정의 정상 레벨 이하인 경우 발생하는 저전압차단신호를 논리 연산한 결과에 따라 상기 클록 신호의 카운트 결과를 리셋 시키는 단계; 및
상기 보호 개시 신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 시작을 제어하고, 상기 저전압차단신호에 동기되어 상기 개방 라인 보호 동작의 종료를 제어하는 단계를 더 포함하는 스위치 제어 방법.