KR102159091B1 - Switching Mode Power Supply and soft start control method thereof - Google Patents

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Abstract

실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자를 이용하여 입력되는 직류 전압을 다른 레벨의 직류 전압으로 변환시켜 출력하는 DC-DC 컨버터; 및 상기 DC-DC 컨버터로부터 감지한 출력 신호, 동작시점부터 일정한 시간이 경과한 시점부터 미리 설정된 시점까지 레벨을 증가시킨 제어 목표 신호 및 동작한 시점부터 일정한 시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 이용하여 생성한 스위칭 제어 신호를 출력하여, 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다. The switching mode power supply according to the embodiment includes a switching element, the DC-DC converter converting a DC voltage input using the switching element into a DC voltage of a different level and outputting the converted DC voltage; And an output signal sensed from the DC-DC converter, a control target signal whose level is increased from a point in time to a preset point in time from an operation point to a predetermined point, and a duty level signal in which the duty level is increased from the point of operation to a predetermined point. It may include a switching control unit for controlling the operation of the switching element by outputting the generated switching control signal.

Description

스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방법{Switching Mode Power Supply and soft start control method thereof}Switching mode power supply and soft start control method thereof

실시 형태는 스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방법에 관한 것이다. The embodiment relates to a switching mode power supply and a soft start control method thereof.

일반적으로, 스위칭 모드 전원공급장치(switching mode power supply, SMPS)는 하나의 직류 공급 전압을 하나 이상의 직류 출력 전압으로 변환시키는 장치를 의미한다. 이 때, 직류 출력 전압은 공급 전압보다 크거나 또는 더 작은 크기를 갖는다. 이와 같은 SMPS는 파워 전자 장치들, 특히 이동 전화, 랩탑 컴퓨터 등과 같은 배터리 파워 공급 장치들에 주로 사용될 수 있다. In general, a switching mode power supply (SMPS) refers to a device that converts one DC supply voltage into one or more DC output voltages. In this case, the DC output voltage has a magnitude larger or smaller than the supply voltage. Such SMPS can be mainly used in power electronic devices, especially battery power supplies such as mobile phones and laptop computers.

이러한 SMPS에서 처음 입력 전압이 공급되는 경우, 즉, 초기 구동 시에 메인 스위치를 통해 과도한 전류가 흐르는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 과도한 전류로 인해 메인 스위치 중 각종 소자가 심한 스트레스를 받게되는 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해 소프트 스타트(soft start) 방식을 사용할 수 있다. When the input voltage is first supplied from the SMPS, that is, during initial driving, an excessive current may flow through the main switch. Due to such excessive current, various elements among the main switches are subjected to severe stress, and a soft start method may be used to solve this problem.

일반적인 소프트 스타트 방식중의 하나로서 초기 기동 시 피드백 전압의 레벨을 강제적으로 순차적으로 높임으로써 메인 스위치의 턴온 타임을 서서히 증가시키는 방법을 사용한다. 하지만, 이러한 일반적인 소프트 스타트 방식을 사용하더라도 스위칭 모드 전원공급장치의 전원을 기동하는 경우, 출력 전압이 오버 슈트되거나, 돌입 전류가 발생할 수 있다. As one of the general soft start methods, it uses a method of gradually increasing the turn-on time of the main switch by forcibly increasing the level of the feedback voltage during initial startup. However, even if such a general soft start method is used, when the power supply of the switching mode power supply is started, the output voltage may overshoot or an inrush current may occur.

따라서, 스위칭 모드 전원공급장치의 전원을 기동 시, 출력 전압이 오버 슈트되거나 돌입전류를 발생시키지 않고, 출력 전압의 상승을 제어할 수 있는 스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방안이 요구된다. Accordingly, there is a need for a switching mode power supply device capable of controlling an increase in output voltage without overshooting an output voltage or generating a rush current when starting the power supply of the switching mode power supply and a soft start control method thereof.

실시 형태가 이루고자 하는 기술적 과제는, 출력 전압이 오버 슈트되지 않으면서도 출력 전압을 제어할 수 있는 스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방법을 제공하는 것이다. The technical problem to be achieved by the embodiment is to provide a switching mode power supply capable of controlling an output voltage without overshooting the output voltage, and a soft start control method thereof.

또한, 실시 형태가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 돌입 전류를 발생시키지 않으면서도 출력 전압을 제어할 수 있는 스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방법을 제공하는 것이다. In addition, another technical problem to be achieved by the embodiment is to provide a switching mode power supply capable of controlling an output voltage without generating an inrush current, and a soft start control method thereof.

실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자를 이용하여 입력되는 직류 전압을 다른 레벨의 직류 전압으로 변환시켜 출력하는 DC-DC 컨버터; 및 상기 DC-DC 컨버터로부터 감지한 출력 신호, 동작시점부터 일정한 시간이 경과한 시점부터 미리 설정된 시점까지 레벨을 증가시킨 제어 목표 신호 및 동작한 시점부터 일정한 시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 이용하여 생성한 스위칭 제어 신호를 출력하여, 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다. The switching mode power supply according to the embodiment includes a switching element, the DC-DC converter converting a DC voltage input using the switching element into a DC voltage of a different level and outputting the converted DC voltage; And an output signal sensed from the DC-DC converter, a control target signal whose level is increased from a point in time to a preset point in time from an operation point to a predetermined point, and a duty level signal in which the duty level is increased from the point of operation to a predetermined point. It may include a switching control unit for controlling the operation of the switching element by outputting the generated switching control signal.

또한, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서, 상기 스위칭 제어부는 상기 출력 신호 및 상기 제어 목표 신호를 입력 받고, 오차 신호를 출력하는 감산기; 상기 오차 신호와 발진기로부터 출력되는 신호를 입력 받고, 제 1 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기; 상기 듀티 레벨 신호와 상기 발진기로부터 출력되는 신호를 입력 받고, 제 2 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기; 및 상기 제 1 펄스폭 변조 신호 또는 상기 제 2 펄스폭 변조 신호 중 작은 어느 하나를 상기 스위칭 제어 신호로 출력하여, 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 논리 회로를 포함할 수 있다. In addition, in the switching mode power supply according to the embodiment, the switching control unit includes: a subtractor configured to receive the output signal and the control target signal and output an error signal; A first pulse width modulated signal generator configured to receive the error signal and a signal output from the oscillator and output a first pulse width modulated signal; A second pulse width modulated signal generator configured to receive the duty level signal and a signal output from the oscillator and output a second pulse width modulated signal; And a logic circuit configured to control an operation of the switching element by outputting a smaller one of the first pulse width modulated signal or the second pulse width modulated signal as the switching control signal.

또한, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서, 상기 듀티 레벨 신호의 최대 값은 상기 제어 목표 신호의 최대 값보다 클 수 있다. In addition, in the switching mode power supply according to the embodiment, a maximum value of the duty level signal may be greater than a maximum value of the control target signal.

실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법은 스위칭 모드 전원공급장치의 출력 전압을 감지하는 단계; 상기 출력 전압과 상기 스위칭 모드 전원공급장치가 동작한 시점부터 일정한 시간이 경과한 시점부터 미리 설정된 시점까지 레벨을 증가시킨 제어 목표 전압 신호를 비교하여 오차 신호를 출력하는 단계; 상기 오차 신호를 이용하여, 제 1 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계; 상기 스위칭 모드 전원공급장치가 동작한 시점부터 일정한 시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 이용하여, 제 2 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제 1 펄스 폭 변조 신호와 상기 제 2 펄스 폭 변조 신호 중 작은 신호를 출력하여, 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. A method of controlling a soft start of a switching mode power supply according to an embodiment includes: sensing an output voltage of the switching mode power supply; Outputting an error signal by comparing the output voltage with a control target voltage signal whose level has been increased from a point in time from a point in time when the switching mode power supply is operated to a point in time to a preset point in time; Generating a first pulse width modulated signal by using the error signal; Generating a second pulse width modulated signal using a duty level signal whose duty level is increased from a point in time when the switching mode power supply is operated to a predetermined point in time; And a small signal of the first pulse width modulated signal and the second pulse width modulated signal to control the switching operation of the switching mode power supply.

또한, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법에서, 상기 듀티 레벨 신호의 최대 값은 상기 제어 목표 전압 신호의 최대 값보다 클 수 있다. In addition, in the soft start control method of the switching mode power supply according to the embodiment, the maximum value of the duty level signal may be greater than the maximum value of the control target voltage signal.

실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방법에 의하면, 출력 전압이 오버 슈트되지 않으면서도 출력 전압을 제어할 수 있다. According to the switching mode power supply according to the embodiment and the soft start control method thereof, the output voltage can be controlled without overshooting the output voltage.

실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치 및 이의 소프트 스타트 제어 방법에 의하면, 돌입 전류를 발생시키지 않으면서도 출력 전압을 제어할 수 있다. According to the switching mode power supply device and its soft start control method according to the embodiment, it is possible to control the output voltage without generating an inrush current.

도 1은 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 스위칭 제어부에 입력되는 신호들의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서 출력되는 전압의 파형을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 1 is a block diagram schematically showing a switching mode power supply according to an embodiment.
2 is a graph showing waveforms of signals input to a switching control unit of a switching mode power supply according to an embodiment.
3 is a graph showing a waveform of a voltage output from a switching mode power supply according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling a soft start of a switching mode power supply according to an embodiment.

이하, 실시형태에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 실시형태의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, and the scope of the embodiments is not limited to the scope of the accompanying drawings. You will know.

또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In addition, standards for the top or bottom of each component will be described with reference to the drawings. In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not entirely reflect the actual size.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. Also, the size of each component does not fully reflect the actual size.

실시형태의 설명에 있어서, 각 엘리먼트(element)의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 배치되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 엘리먼트(element)가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 엘리먼트(element)가 상기 두 엘리먼트(element) 사이에 배치되어(indirectly) 배치되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 엘리먼트(element)를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where it is described as being disposed in "on or under" of each element, upper (upper) or lower (lower) (on or under) includes both elements that are in direct contact with each other or that one or more other elements are indirectly disposed between the two elements. In addition, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction based on one element.

이하, 실시형태에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, specific technical content to be implemented in the embodiment will be described in detail.

도 1은 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치(100)는 DC-DC 컨버터(110) 및 스위칭 제어부(120)을 포함할 수 있다. 1 is a block diagram schematically showing a switching mode power supply according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the switching mode power supply device 100 according to the embodiment may include a DC-DC converter 110 and a switching control unit 120.

DC-DC 컨버터(110)는 교류 입력 전원으로부터 입력 정류 평활 회로를 통해 얻은 직류 입력 전압을 직류 출력 전압으로 변환할 수 있다. 이러한 DC-DC 컨버터(110)는 전력의 변환을 담당하는 주요 부분으로서 입출력 변환비의 크기 및 회로 구성에 따라 많은 종류의 컨버터로 분류될 수 있다. SMPS의 회로 방식은 고주파 트랜스포머의 유무에 따라 크게 비절연형과 절연형으로 분류할 수 있는데, 비절연형으로는 벅(Buck) 방식, 부스트(Boost) 방식, 벅부스트(Buckboost) 방식 등이 있고, 절연형으로는 플라이백(Flyback) 방식, 포워드(Forward) 방식, 풀-브리지(Full-bridge) 방식, 하프-브라지(Half-bridge) 방식 등이 있다. The DC-DC converter 110 may convert a DC input voltage obtained through an input rectification smoothing circuit from an AC input power source into a DC output voltage. The DC-DC converter 110 is a main part in charge of converting power and may be classified into many types of converters according to the size of the input/output conversion ratio and the circuit configuration. SMPS circuit methods can be classified into non-isolated and insulated types depending on the presence or absence of high-frequency transformers. Non-isolated types include buck method, boost method, buckboost method, etc. Types include a flyback method, a forward method, a full-bridge method, and a half-bridge method.

도 1의 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 DC-DC 컨버터(110)는 비절연형의 벅(Buck) 방식이다. 이러한 비절연형의 벅(Buck) 방식은 입력 전압보다 낮은 전압을 출력하는 경우에 사용될 수 있다. 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치(100)에서는 DC-DC 컨버터(110)로 비절연형의 벅(Buck) 방식을 사용하였으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. 따라서, 비절연형의 다른 방식 또는 절연형의 다른 방식들도 DC-DC 컨버터(110)로 사용될 수 있다.The DC-DC converter 110 of the switching mode power supply 100 according to the embodiment of FIG. 1 is a non-isolated Buck type. This non-isolated buck method can be used when outputting a voltage lower than an input voltage. In the switching mode power supply 100 according to the embodiment, a non-isolated buck method is used as the DC-DC converter 110, but is not limited thereto. Accordingly, other non-isolated or isolated types may be used as the DC-DC converter 110.

DC-DC 컨버터(110)는 스위칭 소자(111)를 포함하고, 스위칭 소자(111)의 동작을 통해 출력되는 전압을 제어할 수 있다. 또한, DC-DC 컨버터(110)는 스위칭 소자(111)의 동작을 통해 출력되는 전류를 제어할 수도 있다. The DC-DC converter 110 includes a switching element 111 and may control a voltage output through the operation of the switching element 111. In addition, the DC-DC converter 110 may control the current output through the operation of the switching element 111.

스위칭 제어부(120)는 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 출력 전압을 감지하고, 스위칭 모드 전원공급장치(100)가 원하는 전압을 계속적으로 출력할 수 있도록 DC-DC 컨버터(110)로 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 스위칭 제어부(120)가 출력하는 스위칭 제어 신호에 따라 DC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자(111)는 동작하고, 이에 따라 스위칭 모드 전원공급장치(100)에서 출력되는 전압을 제어할 수 있다. The switching control unit 120 detects the output voltage of the switching mode power supply 100, and a switching control signal to the DC-DC converter 110 so that the switching mode power supply 100 can continuously output a desired voltage. Can be printed. The switching element 111 of the DC-DC converter 110 operates according to the switching control signal output from the switching control unit 120, and accordingly, the voltage output from the switching mode power supply 100 may be controlled.

스위칭 제어부(120)는 DC-DC 컨버터(110)로부터 감지한 출력 신호, 동작시점부터 일정한 시간이 경과한 시점부터 미리 절성된 시점까지 레벨을 증가시킨 제어 목표 신호 및 동작한 시점부터 일정한 시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 통해 생성한 스위칭 제어 신호를 출력하여, DC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자(111)의 동작을 제어할 수 있다. The switching control unit 120 includes an output signal sensed from the DC-DC converter 110, a control target signal that increases a level from an operation point to a predetermined time point to a predetermined point, and a duty from the operation point to a predetermined point. By outputting a switching control signal generated through a duty level signal having an increased level, the operation of the switching element 111 of the DC-DC converter 110 may be controlled.

스위칭 제어부(120)는 감산기(121), 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기(122), 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123), 논리 회로(124), 발진기(125) 및 버퍼(126)를 포함할 수 있다. 이하, 스위칭 제어부(120)의 동작을 보다 구체적으로 살펴본다. The switching control unit 120 includes a subtractor 121, a first pulse width modulated signal generator 122, a second pulse width modulated signal generator 123, a logic circuit 124, an oscillator 125, and a buffer 126. can do. Hereinafter, the operation of the switching control unit 120 will be described in more detail.

감산기(121)는 제 1 입력단에는 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 출력 전압 또는 출력 전류가 입력되고, 제 2 입력단에는 출력하고자 하는 전압 또는 전류의 목표 값에 대응하는 제어 목표 신호가 입력될 수 있다. 감산기(121)는 제 1 입력단와 제 2 입력단을 통해 입력되는 신호들의 차이를 출력할 수 있다. 즉, 감산기(121)는 오차 전압 또는 오차 전류에 대응하는 신호를 출력할 수 있다. The subtractor 121 may input the output voltage or output current of the switching mode power supply 100 to the first input terminal, and the control target signal corresponding to the target value of the voltage or current to be output to the second input terminal. have. The subtractor 121 may output a difference between signals input through the first input terminal and the second input terminal. That is, the subtractor 121 may output a signal corresponding to an error voltage or an error current.

보다 구체적으로, 감산기(121)의 제 1 입력단에는 스위칭 모드 전원공급장치(100)에 실질적으로 출력되는 전압 또는 전류가 입력이 되고, 제 2 입력단에는 스위칭 모드 전원공급장치(100)에서 출력하고자 하는 전압 또는 전류의 목표 값에 대응하는 제어 목표 신호가 입력된다. 감산기(121)는 제 1 입력단에 입력되는 값과 제 2 입력단에 입력되는 신호들의 차이를 출력할 수 있다. 즉, 감산기(121)는 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 오차 전류 또는 오차 전압에 대응하는 신호를 출력할 수 있다. 이 때, 제 2 입력단을 통해 입력되는 신호는 일정한 시간까지는 증가하고, 그 시간 이후부터는 일정한 값일 수 있다. More specifically, a voltage or current substantially output to the switching mode power supply 100 is input to the first input terminal of the subtractor 121, and the second input terminal to be output from the switching mode power supply 100 A control target signal corresponding to a target value of voltage or current is input. The subtractor 121 may output a difference between a value input to the first input terminal and signals input to the second input terminal. That is, the subtractor 121 may output a signal corresponding to the error current or error voltage of the switching mode power supply 100. In this case, the signal input through the second input terminal increases up to a certain time, and may be a constant value after that time.

도 2는 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 스위칭 제어부에 입력되는 신호들을 나타낸 그래프이다. 2 is a graph showing signals input to a switching control unit of a switching mode power supply according to an embodiment.

도 2의 그래프에서 A 신호는 스위칭 제어부(120)의 감산기(121)에 입력되는 신호이고, B 신호는 스위칭 제어부(120)의 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123)에 입력되는 신호이다. 도 2의 가로축은 시간축이며, 스위칭 모드 전원공급장치(100)가 동작하는 시점부터 시간은 진행된다. 도 2의 세로축은 전압 또는 전류의 크기를 나타내며, A 신호 또는 B 신호의 값이 전류 또는 전압인지에 따라 세로축은 달라질 수 있다. In the graph of FIG. 2, signal A is a signal input to the subtractor 121 of the switching control unit 120, and signal B is a signal input to the second pulse width modulated signal generator 123 of the switching control unit 120. The horizontal axis of FIG. 2 is a time axis, and time progresses from the point when the switching mode power supply 100 is operated. The vertical axis of FIG. 2 represents the magnitude of voltage or current, and the vertical axis may vary depending on whether the value of the A signal or the B signal is current or voltage.

스위칭 모드 전원공급장치(100)가 동작하면, 출력하고자 하는 제어 목표 전압 또는 전류의 값은 스위칭 모드 전원공급장치(100)가 동작한 후 일정한 시간이 경과한 t1(제 1 시점)부터 t2(제 2 시점)까지는 연속적으로 증가하고, t2(제 2 시점)부터는 일정할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 A 신호가 감산기(121)의 제 2 입력단을 통해 입력될 수 있다. When the switching mode power supply 100 operates, the value of the control target voltage or current to be output is from t1 (the first time point) to t2 (the first time point) after a certain period of time has elapsed after the switching mode power supply 100 operates. It increases continuously until point 2), and may be constant from t2 (point 2). That is, the signal A shown in FIG. 2 may be input through the second input terminal of the subtractor 121.

제 1 펄스폭 변조 신호 생성기(122)의 제 1 입력단은 감산기(121)의 출력단과 연결되고, 제 2 입력단은 발진기(125)와 연결될 수 있다. 발진기(125)는 톱니파 또는 삼각파를 가지는 전압 신호 또는 전류 신호를 연속적으로 출력할 수 있다. 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기(122)의 제 1 입력단에 감산기(121)에서 출력되는 오차 전압 신호 또는 오차 전류 신호가 입력되고, 제 2 입력단에 발진기(125)에서 출력되는 톱니파 또는 삼각파를 가지는 전압 또는 전류 신호가 입력되면, 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기(122)는 입력되는 신호들을 비교하여, 제 1 펄스폭 변조 신호를 출력할 수 있다. The first input terminal of the first pulse width modulated signal generator 122 may be connected to the output terminal of the subtractor 121, and the second input terminal may be connected to the oscillator 125. The oscillator 125 may continuously output a voltage signal or a current signal having a sawtooth wave or a triangular wave. An error voltage signal or error current signal output from the subtractor 121 is input to a first input terminal of the first pulse width modulated signal generator 122, and a voltage having a sawtooth wave or a triangular wave output from the oscillator 125 to the second input terminal Alternatively, when a current signal is input, the first pulse width modulated signal generator 122 may compare the input signals and output a first pulse width modulated signal.

제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123)의 제 1 입력단에는 듀티 레벨 신호가 입력되고, 제 2 입력단에는 발진기(125)에서 출력되는 톱니파 또는 삼각파를 가지는 전압 신호 또는 전류 신호가 입력될 수 있다. 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123)는 입력되는 신호들을 비교하여, 제 2 펄스폭 변조 신호를 출력할 수 있다. A duty level signal may be input to a first input terminal of the second pulse width modulated signal generator 123, and a voltage signal or a current signal having a sawtooth wave or a triangular wave output from the oscillator 125 may be input to the second input terminal. The second pulse width modulated signal generator 123 may compare input signals and output a second pulse width modulated signal.

제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123)의 제 1 입력단에 입력되는 듀티 레벨 신호는 도 2에 도시된 B 신호와 같을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 듀티 레벨 신호는 스위칭 모드 전원공급장치(100)가 동작한 시점부터 연속적으로 증가하고, t3(제 3 시점)부터는 일정한 듀티 레벨을 가질 수 있다. 이 때, t3(제 3 시점)은 t2(제 2 시점) 이후의 시점이며, 듀티 레벨 신호의 최대 값은 제어 목표 신호의 최대 값보다 클 수 있다. The duty level signal input to the first input terminal of the second pulse width modulated signal generator 123 may be the same as the B signal shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, the duty level signal continuously increases from the point when the switching mode power supply 100 is operated, and may have a constant duty level from t3 (third point in time). In this case, t3 (third time point) is a time point after t2 (second time point), and the maximum value of the duty level signal may be greater than the maximum value of the control target signal.

논리 회로(124)의 제 1 입력단은 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기(122)의 출력단과 연결되고, 제 2 입력단은 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123)의 출력단과 연결된다. 논리 회로(124)는 입력되는 신호들을 비교하고, 비교 결과 작은 신호를 스위칭 제어 신호로 출력한다. 따라서, 논리 회로(124)에서는 제 1 펄스폭 변조 신호 또는 제 2 펄스폭 변조 신호 중 어느 하나가 출력되고, 이는 DC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자(111)에 입력될 수 있다. The first input terminal of the logic circuit 124 is connected to the output terminal of the first pulse width modulated signal generator 122, and the second input terminal is connected to the output terminal of the second pulse width modulated signal generator 123. The logic circuit 124 compares the input signals, and outputs a small signal as a switching control signal as a result of the comparison. Accordingly, the logic circuit 124 outputs either the first pulse width modulated signal or the second pulse width modulated signal, which may be input to the switching element 111 of the DC-DC converter 110.

이 때, 논리 회로(124)의 출력단은 버퍼(126)와 연결될 수 있으며, 버퍼(125)는 논리 회로(124)에서 출력되는 신호에 대해 완충 작용을 하고, 이를 DC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자(111)에 출력할 수 있다. In this case, the output terminal of the logic circuit 124 may be connected to the buffer 126, and the buffer 125 acts as a buffer for the signal output from the logic circuit 124, and this It can be output to the switching element 111.

도 3은 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서 출력되는 전압의 파형을 나타낸 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치에서는 오버슈트되거나, 돌입 전류가 발생하지 않고 전압을 연속적으로 출력할 수 있다. 3 is a graph showing a waveform of a voltage output from a switching mode power supply according to an embodiment. As shown in FIG. 3, in the switching mode power supply according to the embodiment, voltage can be continuously output without overshoot or inrush current.

도 4는 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하, 도 1 내지 4를 참조하여, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법을 살펴본다. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling a soft start of a switching mode power supply according to an embodiment. Hereinafter, a method of controlling a soft start of a switching mode power supply according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

제 400 단계에서, 스위칭 모드 전원공급장치의 출력 전압을 감지한다. 스위칭 모드 전원공급장치(100)의 출력단에서 실제로 출력되는 출력 전압을 감지한다. 또한, 스위칭 모드 전원공급장치(100)에서 제어하고자 하는 값이 전류이면, 출력단에서 실제로 출력되는 출력 전류를 감지할 수도 있다. In step 400, the output voltage of the switching mode power supply is sensed. The output voltage actually output from the output terminal of the switching mode power supply 100 is sensed. In addition, if the value to be controlled by the switching mode power supply 100 is current, the output current actually output from the output terminal may be sensed.

제 410 단계에서, 출력 전압과 목표 전압 신호를 비교하여, 오차 신호를 출력한다. 감산기(121)는 스위칭 모드 전원공급장치의 출력 전압과 목표 전압 신호를 입력 받고, 입력된 신호들의 차이인 오차 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 목표 전압 신호는 도 2에 도시된 A 신호와 같이, 스위칭 모드 전원공급장치(100)가 동작한 후, 일정한 시간이 경과한 t1(제 1 시점)부터 t2(제 2 시점)까지 목표 값이 연속적으로 증가하고, 그 이후엔 일정한 값을 갖는 신호일 수 있다. 제 400 단계에서 출력 전류를 감지한 경우에는 출력 전류와 목표 전류 신호를 비교하여, 오차 신호를 출력할 수 있다. In step 410, an error signal is output by comparing the output voltage and the target voltage signal. The subtractor 121 may receive an output voltage of the switching mode power supply and a target voltage signal, and may output an error signal that is a difference between the input signals. Here, the target voltage signal is a target value from t1 (a first time point) to t2 (a second time point) after a certain period of time has elapsed after the switching mode power supply 100 operates, as shown in signal A shown in FIG. 2. It may be a signal that increases continuously, and then has a constant value. When the output current is sensed in step 400, an error signal may be output by comparing the output current and the target current signal.

제 420 단계에서, 오차 신호를 이용하여 제 1 펄스폭 변조 신호를 출력한다. 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기(122)는 오차 신호와 발진기(125)로부터 출력되는 톱니파 또는 삼각파의 신호를 입력받고, 이로부터 제 1 펄스폭 변조 신호를 생성하여 출력할 수 있다. In step 420, a first pulse width modulated signal is output using an error signal. The first pulse width modulated signal generator 122 may receive an error signal and a signal of a sawtooth wave or a triangular wave output from the oscillator 125, and generate and output a first pulse width modulated signal therefrom.

제 430 단계에서, 일정한 시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 이용하여 제 2 펄스폭 변조 신호를 출력한다. 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기(123)는 도 2의 B 신호와 같이, 일정한 시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호와 발진기(125)로부터 출력되는 톱니파 또는 삼각파의 신호를 입력 받고, 이로부터 제 2 펄스폭 변조 신호를 생성하여 출력할 수 있다. In step 430, a second pulse width modulated signal is output using the duty level signal whose duty level is increased up to a certain point in time. The second pulse width modulated signal generator 123 receives a duty level signal with an increased duty level up to a certain point and a sawtooth or triangular wave signal output from the oscillator 125, as shown in signal B of FIG. 2 You can generate and output a pulse width modulated signal.

제 440 단계에서, 제 1 펄스폭 변조 신호와 제 2 펄스폭 변조 신호 중 작은 신호를 출력하여 스위칭 모드 전원공급장치의 스위칭 동작을 제어한다. 논리 회로(124)는 제 1 펄스폭 변조 신호와 제 2 펄스폭 변조 신호를 입력받고, 이들 중 작은 신호를 DC-DC 컨버터(110)의 스위칭 소자(111)에 출력하여 스위칭 모드 전원공급장치의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. In step 440, a small signal of the first pulse width modulated signal and the second pulse width modulated signal is output to control the switching operation of the switching mode power supply. The logic circuit 124 receives a first pulse width modulated signal and a second pulse width modulated signal, and outputs a smaller signal of these to the switching element 111 of the DC-DC converter 110 to provide the switching mode power supply. Switching operation can be controlled.

도 3은 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법에 따라 출력되는 전압의 파형을 나타낸 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 실시 형태에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법에 의하면, 오버슈트되거나, 돌입 전류가 발생하지 않고 전압을 연속적으로 출력할 수 있다. 3 is a graph showing a waveform of a voltage output according to a soft start control method of a switching mode power supply according to an embodiment. As shown in FIG. 3, according to the soft start control method of the switching mode power supply according to the embodiment, it is possible to continuously output voltage without overshoot or inrush current.

이상에서 실시형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like described in the embodiments above are included in one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment can be implemented by combining or modifying other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Accordingly, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
In addition, although the embodiments have been described above, these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains will not depart It will be appreciated that various modifications and applications not illustrated are possible. For example, each constituent element specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

100: 스위칭 모드 전원공급장치
110: DC-DC 컨버터
120: 스위칭 제어부
111: 스위칭 소자
121: 감산기
122: 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기
123: 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기
124: 논리 회로
125: 버퍼 100: switching mode power supply
110: DC-DC converter
120: switching control section
111: switching element
121: subtractor
122: first pulse width modulated signal generator
123: second pulse width modulated signal generator
124: logic circuit
125: buffer

Claims (5)

스위칭 소자를 포함하고, 상기 스위칭 소자를 이용하여 입력되는 직류 전압을 다른 레벨의 직류 전압으로 변환시켜 출력하는 DC-DC 컨버터; 및
상기 DC-DC 컨버터로부터 감지한 출력 신호, 기준 시점으로부터 일정 시간이 경과한 제1시점부터 미리 설정된 제2시점까지 전압 레벨을 증가시킨 제어 목표 신호 및 상기 기준 시점으로부터 제3시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 이용하여 생성한 스위칭 제어 신호를 출력하여, 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치. A DC-DC converter including a switching element, converting a DC voltage input using the switching element into a DC voltage of a different level, and outputting the converted DC voltage; And
The output signal sensed from the DC-DC converter, a control target signal whose voltage level is increased from a first point in time to a preset second point in time from a reference point in time, and a duty level from the reference point in time to a third point is increased. A switching mode power supply comprising a switching control unit for controlling an operation of the switching element by outputting a switching control signal generated by using the duty level signal. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는
상기 출력 신호 및 상기 제어 목표 신호를 입력 받고, 오차 신호를 출력하는 감산기;
상기 오차 신호와 발진기로부터 출력되는 신호를 입력 받고, 제 1 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제 1 펄스폭 변조 신호 생성기;
상기 듀티 레벨 신호와 상기 발진기로부터 출력되는 신호를 입력 받고, 제 2 펄스폭 변조 신호를 출력하는 제 2 펄스폭 변조 신호 생성기; 및
상기 제 1 펄스폭 변조 신호 또는 상기 제 2 펄스폭 변조 신호 중 전압 레벨이 작은 신호를 상기 스위칭 제어 신호로 출력하여, 상기 스위칭 소자의 동작을 제어하는 논리 회로를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치. The method of claim 1, wherein the switching control unit
A subtractor for receiving the output signal and the control target signal and outputting an error signal;
A first pulse width modulated signal generator configured to receive the error signal and a signal output from the oscillator and output a first pulse width modulated signal;
A second pulse width modulated signal generator configured to receive the duty level signal and a signal output from the oscillator and output a second pulse width modulated signal; And
And a logic circuit for controlling an operation of the switching element by outputting a signal having a small voltage level among the first pulse width modulated signal or the second pulse width modulated signal as the switching control signal. 제 1 항에 있어서,
상기 듀티 레벨 신호의 전압 레벨의 최대 값은 상기 제어 목표 신호의 전압 레벨의 최대 값보다 큰 스위칭 모드 전원공급장치. The method of claim 1,
A switching mode power supply device in which a maximum value of the voltage level of the duty level signal is greater than a maximum value of the voltage level of the control target signal. 스위칭 모드 전원공급장치의 출력 전압을 감지하는 단계;
상기 출력 전압과, 기준 시점으로부터 일정 시간이 경과한 제1시점부터 미리 설정된 제2시점까지 전압 레벨을 증가시킨 제어 목표 신호를 비교하여 오차 신호를 출력하는 단계;
상기 오차 신호를 이용하여, 제 1 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계;
상기 기준 시점으로부터 제3시점까지 듀티 레벨을 증가시킨 듀티 레벨 신호를 이용하여, 제 2 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제 1 펄스 폭 변조 신호와 상기 제 2 펄스 폭 변조 신호 중 전압 레벨이 작은 신호에 기초하여, 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법. Sensing the output voltage of the switching mode power supply;
Outputting an error signal by comparing the output voltage with a control target signal whose voltage level is increased from a first point in time to a preset second point in time from a reference point in time;
Generating a first pulse width modulated signal by using the error signal;
Generating a second pulse width modulated signal by using a duty level signal having an increased duty level from the reference point in time to a third point in time; And
A soft start control method of a switching mode power supply for controlling a switching operation of the switching mode power supply based on a signal having a small voltage level among the first pulse width modulated signal and the second pulse width modulated signal. 제 4 항에 있어서,
상기 듀티 레벨 신호의 전압 레벨의 최대 값은 상기 제어 목표 신호의 전압 레벨의 최대 값보다 큰 스위칭 모드 전원공급장치의 소프트 스타트 제어 방법. The method of claim 4,
The maximum value of the voltage level of the duty level signal is greater than the maximum value of the voltage level of the control target signal.
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