KR102131468B1 - 어댑터의 psr 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로 및 그 제어 방법 - Google Patents

어댑터의 psr 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

어댑터의 PSR 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로 및 그 제어 방법이 개시된다. 제어 회로는, 일차 전압을, 일차 권선 및 이차 권선의 권선비에 따라 이차 전압으로 변환하는 변환부, 상기 변환부로부터의 출력전압에 대한 전압 피드백 정보 및 외부로부터 수신된 출력가변신호를 포함하는 이중신호를 일차측 제어부로 전달하는 이차측 제어부 및 보조 권선을 통해 수신되는 전류 피드백 정보, 상기 이중신호가 포함하는 상기 전압 피드백 정보 및 상기 출력가변신호를 이용하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 처리하는 상기 일차측 제어부를 포함할 수 있다.

Description

어댑터의 PSR 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로 및 그 제어 방법{REGULATION CIRCUIT FOR PRIMARY SIDE REGULATION VARIABLE CONSTANT CURRENT REGULATION OF ADAPTER AND REGULATION METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 어댑터의 PSR 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 출력가변신호를 전압 피드백 정보와 함께 이중신호로 전달할 수 있는 제어 회로 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
어댑터(Adapter Application)에서 충전시간은 중요한 특성으로, 이러한 충전시간을 만족시키기 위해서는 전력(Power)을 증가시켜야 한다.
이를 위해, 어댑터에서는 정전압(Constant Voltage, CV) 제어(regulation) 값 및/또는 정전류(Constant Current, CC) 제어 값을 고정하지 않고, 가변함으로써 퀵 차지(Quick Charger) 기능을 수행한다. 이때, 전원 IC는, 어댑터와 연결된 제품에서 보내주는 출력가변신호를 수신하고, 수신된 출력가변신호에 따라 정전압 제어의 레벨 또는 정전류 제어의 레벨을 가변한다.
그러나, 종래기술에서는 SSR(Secondary-Side Regulation)로 정전압이나 정전류를 위한 회로를 구현하기 때문에 별도의 센싱(sensing) 저항을 사용해야 하고, 센싱 저항의 사용에 따라 발생하는 전력손실에 의해 효율에 악영향을 미치게 된다.
제1 집적회로에서 보조 권선으로부터 전류 피드백 정보 및 제2 집적회로로부터 수신된 전압 피드백 정보를 이용하여 정전압 및 정전류 신호 레벨을 제어할 수 있는 제어 회로 및 그 제어 방법을 제공한다.
제2 집적회로에서 커패시터 커플링을 이용하여 전압 피드백 정보를 제1 집적회로로 출력할 수 있는 제어 회로 및 그 제어 방법을 제공한다.
제2 집적회로에서 커패시터 커플링을 이용하여 출력가변신호를 전압 피드백 정보와 함께 이중신호로 전달할 수 있는 제어 회로 및 그 제어 방법을 제공한다.
일차 전압을, 일차 권선 및 이차 권선의 권선비에 따라 이차 전압으로 변환하는 변환부; 상기 변환부로부터의 출력전압에 대한 전압 피드백 정보 및 외부로부터 수신된 출력가변신호를 포함하는 이중신호를 일차측 제어부로 전달하는 이차측 제어부; 및 보조 권선을 통해 수신되는 전류 피드백 정보, 상기 이중신호가 포함하는 상기 전압 피드백 정보 및 상기 출력가변신호를 이용하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 처리하는 상기 일차측 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로가 제공된다.
일측에 따르면, 상기 이차측 제어부는, 상기 출력전압에 대한 오차증폭기의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 상기 전압 피드백 정보를 생성하고, 상기 출력가변신호를 제2 변조방식으로 변조하며, 상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 상기 이중신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 일차측 제어부는, 상기 이중신호를 상기 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식으로 복조하여 상기 전압 피드백 정보를 복원하고, 상기 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식으로 상기 변조된 출력가변신호를 복조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제1 변조방식 및 상기 제2 변조방식은, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM), 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM), 펄스위상변조(Pulse Phase Modulation, PPM) 및 펄스주파수변조(Pulse Frequency Modulation, PFM) 중에서 선택된 서로 다른 변조방식을 각각 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이중신호는, 상기 일차측 제어부 및 상기 이차측 제어부 사이에 배치된 커패시터를 통해, 커패시터 커플링(capacitor coupling) 방식을 이용하여 상기 이차측 제어부에서 상기 일차측 제어부로 전달되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 일차측 제어부는, 상기 출력가변신호에 따라 정전류 제어의 레벨을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 일차측 제어부는, 상기 전압 피드백 정보 및 상기 전류 피드백 정보를 비교하여 더 작은 값을 피드백 값으로 선택함으로써, 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
오차증폭기의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성하는 제1 변조부; 외부로부터 수신된 출력가변신호를 제2 변조방식으로 변조하는 제2 변조부; 및 상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 일차측 집적회로로 전달하는 믹싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로가 제공된다.
보조 권선으로부터 전류 피드백 정보를 수신하는 전류 피드백 정보 수신부; 이차측 집적회로로부터 전압 피드백 정보 및 변조된 출력가변신호를 포함하는 이중신호를 수신하고, 상기 이중신호를 제1 복조방식으로 복조하여 상기 전압 피드백 정보를 복원하는 제1 복조부; 상기 이중신호를 제2 복조방식으로 복조하여 상기 변조된 출력가변신호를 복조하는 제2 복조부; 상기 출력가변신호에 따라 정전류 제어의 레벨을 선택하는 레벨 선택부; 및 상기 전류 피드백 정보 및 상기 전압 피드백 정보에 기반하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 제어 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로가 제공된다.
이차측 제어부에서 오차증폭기의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성하는 단계; 상기 이차측 제어부에서 외부로부터 수신된 출력가변신호를 제2 변조방식으로 변조하는 단계; 상기 이차측 제어부에서 상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 생성된 이중신호를 커패시터를 통해 일차측 제어부로 전송하는 단계; 상기 일차측 제어부에서 상기 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식으로 상기 이중신호에서 상기 변조된 출력가변신호를 복조하여 정전류 제어의 레벨 중 하나를 선택하는 단계; 및 상기 일차측 제어부에서 상기 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식으로 상기 이중신호에서 상기 전압 피드백 정보를 복조하고, 상기 전압 피드백 정보 및 전류 피드백 정보를 비교하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법이 제공된다.
제1 집적회로에서 보조 권선으로부터 전류 피드백 정보 및 제2 집적회로로부터 수신된 전압 피드백 정보를 이용하여 정전압 및 정전류 신호 레벨을 제어할 수 있다.
제2 집적회로에서 커패시터 커플링을 이용하여 전압 피드백 정보를 제1 집적회로로 출력할 수 있다.
제2 집적회로에서 커패시터 커플링을 이용하여 출력가변신호를 전압 피드백 정보와 함께 이중신호로 전달할 수 있다.
가변 PSR 정전류 제어를 통해 별도의 전류 센싱저항의 사용이 요구되지 않기 때문에 더 높은 효율의 제어 회로를 제공할 수 있다.
도 1은 고정된 전압-전류 커브를 도시한 그래프이다.
도 2는 가변 전압-전류 커브를 도시한 그래프이다.
도 3은 어댑터를 구성하는 회로의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 전압 피드백 정보를 일차측 집적회로로 전달하는 회로 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 전압 피드백 정보와 출력가변신호의 이중신호를 일차측 집적회로로 전달하는 회로 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 일차측 제어부 및 이차측 제어부의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, PSR 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로의 제어 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 피드백 값에 대한 시뮬레이션 결과의 예를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예들은 일례로, 모바일 기기의 배터리를 충전하기 위한 충전용 어댑터와 같은 장치에 구비되는 제어 회로 및 제어 회로의 제어 방법에 관한 것이다.
백그라운드(Background)
도 1은 고정된 전압-전류 커브를 도시한 그래프이다. 그래프(100)의 x-축은 전류(Io)를, y-축은 전압(Vo)을 각각 나타내고 있으며, 각각 정전압(Constant Voltage) 구간과 정전류(Constant Current) 구간을 나타내고 있다.
정전류 충전법은, 일정한 전류를 계속 흘리면서 충전하는 방법으로, 배터리가 충전됨에 따라 전압이 높아지기 때문에 전류를 공급하는 쪽의 전압을 계속 높여주어야 한다. 충전완료시간의 예상이 가능한 반면, 예상시간을 넘기면 그만큼 과 충전될 우려가 있다.
정전압 충전법은 전원 전압을 일정하게 유지하면서 충전하는 방법으로, 충전 초기에는 충전 전류가 급격히 증가하다가 점차 감소한다. 짧은 시간 내에 충전을 완료할 수 있다는 장점이 있으나, 충전 완료 시간을 예측하기 어렵다.
도 2는 가변 전압-전류 커브를 도시한 그래프이다. 그래프(200)는 정전압 제어의 레벨이나 정전류 제어의 레벨을 가변함으로써, 퀵 차지 기능을 수행할 수 있음을 나타내고 있다.
예를 들어, 어댑터를 구성하는 전원 집적회로는 외부(일례로, 어댑터가 연결된 제품)로부터 수신되는 출력가변신호에 따라 정전압 제어(Constant Voltage Regulation)의 레벨이나 정전류 제어(Constant Current Regulation)의 레벨을 가변하여 필요한 정전압 또는 정전류를 선택적으로 공급할 수 있다.
도 3은 어댑터를 구성하는 회로의 예를 도시한 도면이다. 도 3은 SSR(Secondary side Regulation) 방식의 제어회로(300)로서, 일차측 집적회로(310)와 이차측 집적회로(320)를 활용하는 예를 나타내고 있다.
이차측 집적회로(320)는 외부로부터(일례로, 도 3의 단자들(330 및 340)을 통해) 출력가변신호를 수신하고, 수신된 출력가변신호에 따라 이차측 회로에서의 정전류 제어의 레벨 및/또는 정전압 제어의 레벨을 변형함으로써, 출력을 가변한다.
이때, 제어회로(300)는 정전류 제어를 위해 출력라인 부분에서 전류의 센싱을 위한 별도의 센싱저항(점선타원(350)으로 표시된 저항)을 사용한다.
그러나 출력라인 부분은 큰 전류(일례로, 약 2A)가 흐르는 곳으로, 센싱저항에서 발생하는 전력 손실이 전류의 제곱과 저항에 비례함을 고려하면 센싱저항의 사용에 따라 발생하는 전력 손실은 효율에 악영향을 미치게 된다. 최대한 작은 저항을 사용하더라도 효율에 미치는 영향은 무시할 수 없는 수준이다.
이러한 SSR 방식의 제어회로의 단점으로 인해 PSR(Primary side Regulation) 방식이 요구된다.
PSR(Primary side Regulation) 방식의 제어 회로
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 전압 피드백 정보를 일차측 집적회로로 전달하는 회로 구성의 예를 도시한 도면이다.
PSR 방식의 제어 회로(400)는 일차 전압을, 일차 권선 및 이차 권선의 권선비에 따라 이차 전압으로 변환하는 변환부를 포함하는 어댑터를 위한 회로일 수 있다.
이러한 제어 회로(400)는 이차측 집적회로(410)에서 다양한 방식의 변조방식 중 하나의 방식을 이용하여 전압 피드백 정보(Vo Information)를 일차측 집적회로(420)로 전달한다. 예를 들어, 이차측 집적회로(410)는 오차증폭기(error AMP)의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성할 수 있다.
생성된 전압 피드백 정보는, 이차측 집적회로(410)와 일차측 집적회로(420) 사이에 배치되는 커패시터를 통해, 커패시터 커플링(capacitor coupling) 방식을 이용하여 전압 피드백 정보를 일차측 집적회로(420)로 전달할 수 있다.
일례로, 커플링 커패시터는 직류분을 저지하고 교류분만을 전달하기 위한 커패시터로, 이차측 집적회로(410)와 일차측 집적회로(420)를 커패시턴스를 개입하여 결합하는 형태로 구현될 수 있다.
이때, 일차측 집적회로(420)는 보조 권선(430)으로부터 전류 피드백 정보(Io Information)를 수신하고, 전류 피드백 정보와 이차측 집적회로(410)로부터 전달받은 전압 피드백 정보를 비교하여 정전압 제어를 위한 구역인지 정전류 제어를 위한 구역인지 여부를 판단할 수 있다. 일례로, 전류 피드백 정보는 일차 전압, 일차 권선과 이차 권선의 권선비에 따라 변환된 이차 전압, 상기 권선비, 그리고 이차 권선과 보조 권선(430)의 권선비에 기반하여 얻어질 수 있다.
이 경우, 일차측 집적회로(420)는 판단결과에 따라 이차측 회로로 전달하기 위한 전원을 FET(field effect transistor)를 통해 제어하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 처리할 수 있다.
반면, 출력가변신호는 이차측 집적회로(410)로 수신되기 때문에, 가변형 PSR 방식의 사용을 위해서는 출력가변신호를 일차측 집적회로(420)로 전달해야 할 필요성이 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 전압 피드백 정보와 출력가변신호의 이중신호를 일차측 집적회로로 전달하는 회로 구성의 예를 도시한 도면이다.
가변 PSR 방식의 제어 회로(500)는 일차 전압을, 일차 권선 및 이차 권선의 권선비에 따라 이차 전압으로 변환하는 변환부를 포함하는 어댑터를 위한 회로일 수 있다.
이러한 제어 회로(500)는 이차측 집적회로(510)에서 제1 변조방식을 이용하여 전압 피드백 정보(Vo Information)를 생성할 수 있다.
또한, 이차측 집적회로(510)는 외부(일례로, 어댑터가 연결된 제품)로부터 수신된 출력가변신호(Variable Signal)를 제2 변조방식으로 변조하여 변조된 출력가변신호와 전압 피드백 정보를 포함하는 이중신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 이차측 집적회로(510)는 전압 피드백 정보와 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 이중신호를 생성할 수 있다.
이때, 제1 변조방식 및 제2 변조방식은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM), 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM), 펄스위상변조(Pulse Phase Modulation, PPM) 및 펄스주파수변조(Pulse Frequency Modulation, PFM) 중에서 선택된 서로 다른 변조방식을 각각 포함할 수 있다.
제1 변조방식과 제2 변조방식은, 서로 다른 변조방식이라는 점을 제외하면, 다양한 변조방식들 중에서 필요에 따라 선택된 변조방식들을 활용할 수 있다.
예를 들어, 이차측 집적회로(510)는 펄스폭변조 방식을 이용하여 전압 피드백 정보를 생성하고, 펄스진폭변조 방식을 이용하여 출력가변신호를 변조할 수 있다.
생성된 이중신호는, 이차측 집적회로(510)와 일차측 집적회로(520) 사이에 배치되는 커패시터를 통해, 커패시터 커플링(capacitor coupling) 방식을 이용하여 일차측 집적회로(520)로 전달될 수 있다.
일례로, 커플링 커패시터는 직류분을 저지하고 교류분만을 전달하기 위한 커패시터로, 이차측 집적회로(510)와 일차측 집적회로(520)를 커패시턴스를 개입하여 결합하는 형태로 구현될 수 있다.
일차측 집적회로(520)는 보조 권선(530)을 통해 수신되는 전류 피드백 정보, 이중신호가 포함하는 전압 피드백 정보 및 출력가변신호를 이용하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 처리할 수 있다.
이때, 일차측 집적회로(520)는 수신된 이중신호를 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식을 통해 복조하여 전압 피드백 정보를 복원할 수 있고, 이중신호를 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식을 통해 복조하여 출력가변신호를 얻을 수 있다.
예를 들어, 일차측 집적회로(520)는 제1 변조방식이 펄스폭변조 방식인 경우, 펄스폭변조 방식의 복조를 통해 이중신호로부터 전압 피드백 정보를 복원할 수 있다. 또한, 일차측 집적회로(520)는 제2 변조방식이 펄스진폭변조 방식인 경우, 펄스진폭변조 방식의 복조를 통해 이중신호로부터 출력가변신호를 얻을 수 있다.
이때, 일차측 집적회로(520)는 출력가변신호에 따라 정전류 제어의 레벨을 결정할 수 있다. 또한, 일차측 집적회로(520)는 전압 피드백 정보 및 전류 피드백 정보를 비교하여 더 작은 값을 피드백 값으로 선택함으로써, 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 일차측 제어부 및 이차측 제어부의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 제어회로가 포함하는 일차측 제어부(610), 이차측 제어부(620) 및 출력레벨 제어부(630)를 나타내고 있다. 일차측 제어부(610)는 도 6에 도시된 바와 같이 PAM 복조부(611), PWM 복조부(612) 및 정전류 제어부(613)를 포함할 수 있으며, 이차측 제어부(620)는 오차증폭부(621), PAM 변조부(622), PWM 변조부(623) 및 PWM-PAM 믹싱부(624)를 포함할 수 있다.
도 6의 실시예에서는 제1 변조방식으로 펄스폭변조 방식을, 제2 변조방식으로 펄스진폭변조 방식을 채택한 예를 나타내고 있으나, 제1 변조방식과 제2 변조방식은 이미 설명한 바와 같이 펄스폭변조, 펄스진폭변조, 펄스위상변조 및 펄스주파수변조 중에서 선택된 서로 다른 변조방식을 각각 포함할 수 있다.
오차증폭부(621)는 출력 전압과 기준 전압의 차이를 증폭하여 증폭된 차이값을 출력값으로 출력할 수 있다.
PWM 변조부(622)는, 제1 변조방식을 이용하는 제1 변조부의 예로서, 오차증폭부(621)의 출력값을 펄스폭변조 방식으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성할 수 있다.
PAM 변조부(623)는, 제2 변조방식을 이용하는 제2 변조부의 예로서, 외부로부터 수신된 출력가변신호를 펄스진폭변조 방식으로 변조할 수 있다.
PWM-PAM 믹싱부(624)는, 제1 변조방식을 통해 생성된 전압 피드백 정보와 제2 변조방식을 통해 변조된 출력가변신호를 믹싱하는 믹싱부의 예로서, 펄스진폭변조 방식으로 변조된 출력가변신호와 펄스폭변조 방식으로 변조하여 생성된 전압 피드백 정보를 믹싱하여 이중신호를 생성할 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 제1 변조방식과 제2 변조방식으로 서로 다른 변조방식이 이용된다는 점을 제외하고는 사용자의 선택에 따라 이미 알려진 다양한 변조방식들 중 두 가지 변조방식들이 제1 변조방식 및 제2 변조방식으로 활용될 수 있다.
이중신호는 일차측 제어부(610)와 이차측 제어부(620) 사이에 배치되는 커패시터를 통해, 커패시터 커플링 방식으로 이차측 제어부(620)에서 일차측 제어부(610)로 전달될 수 있다.
PAM 복조부(611)는, 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식을 이용하여 이중신호에서 출력가변신호를 복조하는 제2 복조부의 예로서, 펄스진폭변조 방식에 대응하는 복조기(demodulator)일 수 있으며, 전달된 이중신호를 복조하여 출력가변신호를 얻을 수 있다.
PWM 복조부(612)는, 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식을 이용하여 이중신호에서 전압 피드백 정보를 복원하는 제1 복조부의 예로서, 펄스폭변조 방식에 대응하는 복조기일 수 있으며, 전달된 이중신호를 펄스폭변조 방식으로 복조하여 전압 피드백 정보를 얻을 수 있다.
정전류 제어부(613)는, 출력가변신호에 따라 정전류 제어의 레벨을 선택하는 레벨 선택부일 수 있다.
이 외에, 일차측 제어부(610)는, 보조 권선으로부터 전류 피드백 정보를 수신하는 전류 피드백 정보 수신부(미도시) 및 전류 피드백 정보 및 전압 피드백 정보에 기반하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하기 위한 제어 선택부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때, 출력레벨 제어부(630)를 통해 정전압 제어 또는 정전류 제어가 처리될 수 있다.
PSR(Primary side Regulation) 방식의 제어 회로의 제어 방법
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, PSR 가변 정전류 제어를 위한 제어 회로의 제어 방법의 예를 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 다른 제어 방법은 도 6을 통해 설명한 제어 회로에 의해 수행될 수 있다.
단계(710)에서 이차측 제어부(620)는 오차증폭기(error AMP)의 출력값을 PWM으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성할 수 있다.
단계(720)에서 이차측 제어부(620)는 출력가변신호를 PAM으로 변조할 수 있다.
전압 피드백 정보를 위한 변조방식과 출력가변신호를 위한 변조방식은 서로 다른 변조방식이 이용된다는 점을 제외하고는, 다양한 변조방식들 중에서 선택된 변조방식들이 활용될 수 있다.
예를 들어, 출력가변신호는 PAM이 아닌 PFM으로 변조될 수도 있다. 이 경우, 변조된 출력가변신호는 일차측 제어부(610)에서 PFM에 대응하는 복조방식으로 복조될 수 있다.
단계(730)에서 이차측 제어부(620)는 전압 피드백 정보 및 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 생성된 이중신호를 커패시터를 통해 일차측 제어부(610)로 전달할 수 있다.
이러한 이중신호는 커패시터 커플링을 통해 이차측 제어부(620)에서 일차측 제어부(610)로 전달될 수 있다. 커패시터 커플링에 대해서는 이미 잘 알려져 있기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
단계(740)에서 일차측 제어부(610)는 PAM 복조를 통해 변조된 출력가변신호를 복조하여 정전류 제어의 레벨 중 하나를 선택할 수 있다. 정전류 제어의 레벨들은 도 2의 그래프에서와 같이 기설정될 수 있으며, 일차측 제어부(520)는 출력가변신호가 나타내는 정전류 제어의 레벨을 선택할 수 있다.
단계(750)에서 일차측 제어부(610)는 PWM 복조를 통해 전압 피드백 정보를 복조하고, 전압 피드백 정보와 전류 피드백 정보를 비교하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택할 수 있다.
예를 들어, 일차측 제어부(610)는 단계(750)에서 전압 피드백 정보 및 전류 피드백 정보를 비교하여 더 작은 값을 피드백 값으로 선택함으로써, 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 제어 방법은, 전류 피드백 정보를 얻기 위해, 보조 권선으로부터 전류 피드백 정보를 수신하는 단계(미도시)를 단계(750) 이전에 더 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 제어 회로 및 제어 방법을 이용하면, 가변형 PSR 방식을 위해 전압 피드백 정보뿐만 아니라 외부로부터 이차측 제어부로 전달되는 출력가변신호도 이중신호를 통해 일차측 제어부로 전달하여 일차측에서 출력 가변을 위한 정전압 제어 및 정전류 제어가 가능해진다.
시뮬레이션 결과
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 피드백 값에 대한 시뮬레이션 결과의 예를 도시한 그래프이다.
그래프(800)에서 x-축은 시간축이고, y-축은 각각의 케이스에 대한 값들에 대한 정규화된 값을 나타낼 수 있다. 상단으로부터 첫 번째 파형은 정전압을, 두 번째 파형은 정전류를, 세 번째 파형은 정전류 제어의 레벨을, 네 번째 파형은 PAM 신호를, 그리고 마지막 다섯 번째 파형은 최종 피드백 정보를 각각 나타내고 있다.
네 번째 파형에서 PAM 신호가 증가했을 때, 도 6을 통해 설명한 정전류 제어부(613)에서는 더 높은 레벨의 정전류 피드백 값을 선택하기 때문에 정전류 제어의 레벨이 변화하게 된다.
이때, PAM 신호의 증가에 따라 세 번째 파형에서 실선으로 표시된 낮은 정전류 제어의 레벨에서 점선으로 표시된 높은 정전류 제어의 레벨로 변화되고, 두 번째 파형에서 전류가 증가됨이 나타나 있다. 예를 들어, 200 마이크로 초와 300 마이크로 초 사이의 파형들은 PAM 신호가 증가함에 따라 정전류 제어의 레벨이 증가하여 전류가 증가함을 나타내고 있다.
다섯 번째 파형은, 첫 번째 파형의 정전압 피드백 값과 두 번째 파형의 정전류 피드백 값을 비교하여 얻어지는 파형으로, 두 값 중 작은 값을 따라 최종 피드백 정보가 결정되는 모습을 나타내고 있다. 예를 들어, 200 마이크로 초와 300 마이크로 초 사이에 전압이 전류보다 작아짐에 따라 정전압 제어가 선택될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 집적회로에서 보조 권선으로부터 전류 피드백 정보 및 제2 집적회로로부터 수신된 전압 피드백 정보를 이용하여 정전압 및 정전류 신호 레벨을 제어할 수 있다.
또한, 제2 집적회로에서 커패시터 커플링을 이용하여 전압 피드백 정보를 제1 집적회로로 출력할 수 있다.
또한, 제2 집적회로에서 커패시터 커플링을 이용하여 출력가변신호를 전압 피드백 정보와 함께 이중신호로 전달할 수 있다.
이러한 가변 PSR 정전류 제어를 통해 별도의 전류 센싱저항의 사용이 요구되지 않기 때문에 더 높은 효율의 제어 회로를 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

  1. 일차 전압을, 일차 권선 및 이차 권선의 권선비에 따라 이차 전압으로 변환하는 변환부;
    상기 변환부로부터의 출력전압에 대한 전압 피드백 정보 및 외부로부터 수신된 출력가변신호를 포함하는 이중신호를 일차측 제어부로 전달하는 이차측 제어부; 및
    보조 권선을 통해 수신되는 전류 피드백 정보, 상기 이중신호가 포함하는 상기 전압 피드백 정보 및 상기 출력가변신호를 이용하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 처리하는 상기 일차측 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이차측 제어부는,
    상기 출력전압에 대한 오차증폭기의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 상기 전압 피드백 정보를 생성하고, 상기 출력가변신호를 제2 변조방식으로 변조하며, 상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 상기 이중신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일차측 제어부는,
    상기 이중신호를 상기 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식으로 복조하여 상기 전압 피드백 정보를 복원하고, 상기 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식으로 상기 변조된 출력가변신호를 복조하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 변조방식 및 상기 제2 변조방식은, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM), 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM), 펄스위상변조(Pulse Phase Modulation, PPM) 및 펄스주파수변조(Pulse Frequency Modulation, PFM) 중에서 선택된 서로 다른 변조방식을 각각 포함하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이중신호는, 상기 일차측 제어부 및 상기 이차측 제어부 사이에 배치된 커패시터를 통해, 커패시터 커플링(capacitor coupling) 방식을 이용하여 상기 이차측 제어부에서 상기 일차측 제어부로 전달되는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 일차측 제어부는,
    상기 출력가변신호에 따라 정전류 제어의 레벨을 결정하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 일차측 제어부는,
    상기 전압 피드백 정보 및 상기 전류 피드백 정보를 비교하여 더 작은 값을 피드백 값으로 선택함으로써, 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  8. 오차증폭기의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성하는 제1 변조부;
    외부로부터 수신된 출력가변신호를 제2 변조방식으로 변조하는 제2 변조부; 및
    상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 일차측 집적회로로 전달하는 믹싱부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 변조방식 및 상기 제2 변조방식은, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM), 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM), 펄스위상변조(Pulse Phase Modulation, PPM) 및 펄스주파수변조(Pulse Frequency Modulation, PFM) 중에서 선택된 서로 다른 변조방식을 각각 포함하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 일차측 집적회로에서 상기 믹싱된 신호를 상기 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식으로 복조하여 상기 전압 피드백 정보가 복원되고, 상기 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식으로 상기 변조된 출력가변신호가 복조되는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 믹싱된 신호는, 상기 믹싱부와 상기 일차측 집적회로와의 사이에 배치된 커패시터를 통해, 커패시터 커플링(capacitor coupling) 방식을 이용하여 상기 일차측 집적회로로 전달되는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  12. 일차측 집적회로와 연결된 보조 권선으로부터 전류 피드백 정보를 수신하는 전류 피드백 정보 수신부;
    이차측 집적회로로부터 전압 피드백 정보 및 변조된 출력가변신호를 포함하는 이중신호를 수신하고, 상기 이중신호를 제1 복조방식으로 복조하여 상기 전압 피드백 정보를 복원하는 제1 복조부;
    상기 이중신호를 제2 복조방식으로 복조하여 상기 변조된 출력가변신호를 복조하는 제2 복조부;
    상기 출력가변신호에 따라 정전류 제어의 레벨을 선택하는 레벨 선택부; 및
    상기 전류 피드백 정보 및 상기 전압 피드백 정보에 기반하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 제어 선택부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이차측 집적회로는,
    오차증폭기의 출력값을 상기 제1 복조방식에 대응하는 제1 변조방식으로 변조하여 상기 전압 피드백 정보를 생성하고, 외부로부터 수신된 출력가변신호를 상기 제 2 복조방식에 대응하는 제2 변조방식으로 변조하고, 상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱함으로써 상기 이중신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 변조방식 및 상기 제2 변조방식은, 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM), 펄스진폭변조(Pulse Amplitude Modulation, PAM), 펄스위상변조(Pulse Phase Modulation, PPM) 및 펄스주파수변조(Pulse Frequency Modulation, PFM) 중에서 선택된 서로 다른 변조방식을 각각 포함하는 것
    을 특징으로 하는 제어 회로.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 제어 회로를 포함하는 전원공급장치.
  16. 이차측 제어부에서 오차증폭기의 출력값을 제1 변조방식으로 변조하여 전압 피드백 정보를 생성하는 단계;
    상기 이차측 제어부에서 외부로부터 수신된 출력가변신호를 제2 변조방식으로 변조하는 단계;
    상기 이차측 제어부에서 상기 전압 피드백 정보 및 상기 변조된 출력가변신호를 믹싱하여 생성된 이중신호를 커패시터를 통해 일차측 제어부로 전송하는 단계;
    상기 일차측 제어부에서 상기 제2 변조방식에 대응하는 제2 복조방식으로 상기 이중신호에서 상기 변조된 출력가변신호를 복조하여 정전류 제어의 레벨 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 일차측 제어부에서 상기 제1 변조방식에 대응하는 제1 복조방식으로 상기 이중신호에서 상기 전압 피드백 정보를 복조하고, 상기 전압 피드백 정보 및 상기 일차측 제어부와 연결된 보조 권선으로부터 수신한 전류 피드백 정보를 비교하여 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 단계는,
    상기 전압 피드백 정보 및 상기 전류 피드백 정보를 비교하여 더 작은 값을 피드백 값으로 선택함으로써, 정전압 제어 또는 정전류 제어를 선택하는 것
    을 특징으로 하는 제어 방법.
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