KR102202763B1 - 오프―라인 전력 컨버터 및 이에 사용하기에 적합한 집적 회로 - Google Patents

오프―라인 전력 컨버터 및 이에 사용하기에 적합한 집적 회로 Download PDF

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Abstract

오프 라인 전력 컨버터는 다기능 입력 단자와, 구동 트랜지스터의 게이트에 구동 신호를 제공하는 구동 단자를 구비하는 집적 회로 역률 제어기와; 상기 다기능 입력 단자에 연결되고, 상기 다기능 입력 단자로부터 수신된 신호에 기초하여, 오프 라인 전력 컨버터에서 전달되는 전류를 나타내는 적어도 하나의 전류 신호와, 부하에 제공되는 전압을 나타내는 적어도 하나의 전압 신호를 제공하는 처리 회로와, 상기 적어도 하나의 전류 신호와 상기 적어도 하나의 전압 신호에 응답하여 구동 신호를 선택적으로 제공하는 제어기를 포함한다.

Description

오프―라인 전력 컨버터 및 이에 사용하기에 적합한 집적 회로{OFF-LINE POWER CONVERTER AND INTEGRATED CIRCUIT SUITABLE FOR USE IN SAME}
본 발명은 일반적으로 전력 컨버터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 컨버터를 위한 제어 회로에 관한 것이다.
오프 라인 전력 컨버터는 역률 보정(power factor correction)을 오프 라인 기기에 제공하기 위해 집적 회로 역률 제어기를 사용하여 구현될 수 있다. 역률 보정은 부하에 전력 전송 효율을 상승시키고 전자기 간섭(electromagnetic interference)(EMI)을 감소시키는 것을 도와준다. 집적 회로는 역률 보정 상태를 구동하고 임계 수행 모드에서 동작시켜 높은 부하 동작 제어와 다른 유용한 제어 및 안전 특징을 제공한다. 그러나, 기존의 설계의 역률 보정과 안전 특징을 유지하면서 오프 라인 전력 컨버터의 비용을 감소시키는 것이 요구될 수 있다.
본 발명과 그 다수의 특징과 이점은 첨부 도면을 참조하여 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 더 잘 이해되고 명백할 것이다.
도 1은 종래 기술에 알려진 집적 회로 역률 제어기를 구비하는 오프 라인 전력 컨버터의 부분 블록도 및 부분 개략도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집적 회로 역률 제어기를 구비하는 오프 라인 전력 컨버터의 부분 블록도 및 부분 개략도;
도 3은 도 2의 집적 회로 역률 제어기의 부분 블록도 및 부분 개략도;
도 4는 도 2의 전압 센싱 회로의 대안적인 실시예에 따른 전압 센싱의 개략도;
도 5는 도 3의 버퍼의 대안적인 실시예에 따른 버퍼 회로의 개략도;
도 6은 도 2의 오프 라인 전력 컨버터의 동작을 이해하는데 유용한 2개의 타이밍도.
상이한 도면에서 동일한 참조 부호의 사용은 유사하거나 동일한 항목을 나타낸다.
도 1은 종래 기술에 알려진 8핀 집적 회로 역률 제어기(160)를 구비하는 오프 라인 전력 컨버터(100)의 부분 블록도 및 부분 개략도를 도시한다. 오프 라인 전력 컨버터(100)는 일반적으로 정류기(110), 변압기(120), "Q1"이라고 지칭된 구동 트랜지스터(130), 센싱 회로(140), 출력 회로(150), 집적 회로 역률 제어기(160), 라인 센싱 회로(170), "Rfb1"이라고 지칭된 저항기(180), "Rfb2"라고 지칭된 저항기(182), "RZ"라고 지칭된 저항기(184), "CZ"라고 지칭된 커패시터(186), "Cp"라고 지칭된 커패시터(188), 및 "RFF"라고 지칭된 저항기(190)를 포함한다.
정류기(110)는 전자기 간섭("EMI") 필터(112), 다이오드(114), 다이오드(115), 다이오드(116), 다이오드(117), 및 "C입력"이라고 지칭된 커패시터(118)를 포함한다. 정류기(110)는 제1 "AC 라인" 전력 공급 단자에 연결된 입력 단자, 제2 AC 라인 전력 공급 단자에 연결된 입력 단자, 제1 전력 공급 단자를 제공하는 출력 단자, 및 오프 라인 전력 컨버터(100)를 위한 레퍼런스 전압 단자(reference voltage terminal)로 기능하며 접지에 연결된 출력 단자를 구비한다. 다이오드(114)는 EMI 필터(112)에 의해 제공되는 제1 전력 공급 단자에 연결된 애노드, 및 전압 "V입력"이라고 지칭된 전압을 제공하는 캐소드를 구비한다. 다이오드(115)는 접지에 연결된 애노드와, 다이오드(114)의 애노드에 연결된 캐소드를 구비한다. 다이오드(116)는 EMI 필터(112)에 의해 제공된 제2 전력 공급 단자에 연결된 애노드와, 다이오드(114)의 캐소드에 연결된 캐소드를 구비한다. 다이오드(117)는 접지에 연결된 애노드와, 다이오드(116)의 애노드에 연결된 캐소드를 구비한다. 커패시터(118)는 다이오드(116)의 캐소드에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
변압기(120)는 "L1"이라고 지칭된 제1 권선(122), 제2 권선(124), 및 변압기 코어(126)를 포함한다. 제1 권선(122)은 V입력을 수신하는 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 제2 권선(124)은 접지에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다.
구동 트랜지스터(130)는 게이트 전극과, 제1 권선(122)의 제2 단자에 연결된 드레인 전극과, 소스 전극과, 상기 소스 전극에 연결된 기판 전극을 구비한다.
센싱 회로(140)는 "Dzcd"라고 지칭된 다이오드(142), "Rzcd"라고 지칭된 저항기(144), "Rocp"라고 지칭된 저항기(146), 및 "R센스"라고 지칭된 저항기(148)를 포함한다. 다이오드(142)는 제2 권선(124)의 제2 단자에 연결된 애노드와, 캐소드를 구비한다. 저항기(144)는 다이오드(142)의 캐소드에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 저항기(146)는 저항기(144)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 구동 트랜지스터(130)의 소스 전극에 연결된 제2 단자를 구비한다. 저항기(148)는 저항기(146)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
출력 회로(150)는 "D1"이라고 지칭된 다이오드(152), "C벌크"라고 지칭된 벌크 커패시터(154), 및 부하(156)를 포함한다. 다이오드(152)는 구동 트랜지스터(130)의 드레인 전극에 연결된 애노드와, "V벌크"라고 지칭된 전압을 제공하는 캐소드를 구비한다. 벌크 커패시터(154)는 다이오드(152)의 캐소드에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. 부하(156)는 벌크 커패시터(154)의 제1 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
집적 회로 역률 제어기(160)는 제1 단자와, 제2 단자와, 제3 단자와, 저항기(146)의 제1 단자에 연결된 제4 단자와, 접지에 연결된 제5 단자와, 구동 트랜지스터(130)의 게이트 전극에 연결된 제6 단자와, "VCC"라고 지칭된 전력 공급 전압을 수신하는 제7 단자와, "피드백"이라고 지칭된 신호를 수신하는 제8 단자를 구비한다.
라인 센싱 회로(170)는 "RX1"이라고 지칭된 저항기(172)와, "RX2"라고 지칭된 저항기(174)와, "Rbo1"이라고 지칭된 저항기(176)와, "Rbo2"이라고 지칭된 저항기(178)를 포함한다. 저항기(172)는 제1 AC 라인 전력 공급 단자에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 저항기(174)는 제2 AC 라인 전력 공급 단자에 연결된 제1 단자와, 저항기(172)의 제2 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 저항기(176)는 저항기(174)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 집적 회로 역률 제어기(160)의 제2 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 저항기(178)는 저항기(176)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
저항기(180)는 V벌크를 수신하는 제1 단자와, 피드백 신호를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 저항기(182)는 집적 회로 역률 제어기(160)의 제8 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. 저항기(184)는 집적 회로 역률 제어기(160)의 제1 단자에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 커패시터(186)는 저항기(184)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. 커패시터(188)는 저항기(184)의 제1 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. 저항기(190)는 집적 회로 역률 제어기(160)의 제3 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
동작시, 정류기(110)는 전력 공급 메인(power supply mains)(AC 라인)과, 오프 라인 전력 컨버터(100)의 하류 회로 사이에 필터링을 가지는 전파(full-wave) 정류된 전압(V입력)을 제공한다. 특히 정류기(110)는 EMI 필터(112)를 통해 신호를 통과시키는 것에 의해 AC 라인으로부터 하류 회로로 원치않는 에너지의 전달(propagation)을 관리한다. EMI 필터(112)는 하류 회로가 동작 동안 교란되지 않도록 EMI 간섭을 필터링한다. EMI 필터(112)는 AC 라인 신호를 수신하며 필터링된 AC 신호를 출력 단자에 제공한다. 다이오드(114, 115, 116, 117)는 커패시터(118)에 저장되고 그 양단에 걸쳐 필터링된 정류된 입력 전압(V입력)을 오프 라인 전력 컨버터(100)의 하류 회로에 제공한다.
변압기(120)에 대해 제1 권선(122)을 통해 가변 교류 전류는 변압기(120)의 변압기 코어(126)에 가변하는 자기 선속(magnetic flux)을 생성시켜 제1 권선(122)에 걸쳐 가변하는 교류 전압을 생성한다. 유도 결합(inductive coupling)에 의하여 가변하는 자기 선속은 제2 권선(124)의 코일에 가변하는 자기장을 생성한다. 알려진 바와 같이 제2 권선(124)에 유도된 전압은 제1 권선(122)에 걸친 전압의 수학적 함수이고, 제1 권선(122)에서의 권선의 수(number of turns)에 대한 제2 권선(124)에서의 권선의 수의 비로 정의된다.
온 시간("T온") 동안, 집적 회로 역률 제어기(160)는 N 채널 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터("MOSFET")인 구동 트랜지스터(130)의 게이트 전극에 양의 구동 전압을 제공하기 위해 단자(6)를 업풀링(pull up)한다. 구동 트랜지스터(130)는 "온 상태"로 전이하고, 낮은 임피던스 전류 경로를 제1 권선(122)의 제2 단자의 접지에 제공한다. 정류기(110)는 IL을 제공하며, IL은 제1 권선(122), 구동 트랜지스터(130), 및 저항기(148)를 통해 흐른다. 구동 트랜지스터(130)는 접지 쪽 드레인 전극 전압을 낮추도록 동작하고, 변압기(120)는 IL의 함수로서 자기장을 생성하고 에너지를 저장한다.
저항기(148)는 구동 트랜지스터(130)를 통해 흐르는 전류를 센싱하며 전압 레벨을 집적 회로 역률 제어기(160)의 단자(4)에 제공한다. 저항기(148)는 구동 트랜지스터(130)의 드레인 전극으로부터 소스 전극으로 흐르는 전류의 함수로서 단자(4)에 양의 전압을 제공한다. 단자(4)의 전압이 임계값을 초과하는 경우 집적 회로 역률 제어기(160)는 구동 트랜지스터(130)가 과전류 상태에서 동작하는지를 결정하고 구동 트랜지스터(130)를 비활성화시킨다.
오프 시간("Toff") 동안, 집적 회로 역률 제어기(160)는 단자(6)를 다운 풀링(down pull)하여 구동 트랜지스터(130)를 비전도성으로 만든다. 구동 트랜지스터(130)는 "오프 상태"로 전이하고, 제1 권선(122)의 제2 단자에서 높은 임피던스 전류 경로를 제공한다. 이에 응답하여 제1 권선(122)은 변하는 IL에 저항하고, 제1 권선(122)의 제2 단자에 전압을 야기하도록 동작한다. 다이오드(152)는 제1 권선(122)에 의해 제공된 전압의 함수로서 턴온되어 IL을 출력 회로(150)에 제공하고 V벌크를 증가시킨다. 벌크 커패시터(154)는 IL의 함수로서 부하(156)에 걸쳐 V벌크를 저장하며, 부하(156)에 걸쳐 높은 주파수 전압 전이를 필터링한다.
또한 제2 권선(124)은 센싱 회로(140)의 다이오드(142)의 애노드의 전압을 상승시키도록 동작한다. 다이오드(142)는 제2 권선(124)에 유도된 전압에 응답하여 턴온되고 저항기(144, 146, 148)를 통한 전류 흐름을 가능하게 한다. 센싱 회로(140)는 제2 권선(124)이 제로 전류 검출(zero current detection)("ZCD")이라고 알려진 제로 전류를 제공할 때를 검출하는 것에 의해 제2 권선(124)의 자기장이 "자화 해제" 단계("demagnetization" phase)에 있을 때를 나타내기 위해 전압을 집적 회로 역률 제어기(160)의 단자(4)에 제공한다. 단자(4)의 전압의 함수로서, 집적 회로 역률 제어기(160)가 ZCD를 검출하는 경우 집적 회로 역률 제어기(160)는 특정 내부 회로의 동작을 조절한다. 제2 권선(124)와 다이오드(142)는 구동 트랜지스터(130)가 온 상태에 있을 때의 OCP 검출과 구동 트랜지스터(130)가 오프 상태에 있을 때의 ZCD 검출 사이에 간섭을 방지하도록 동작한다.
라인 센싱 회로(170)는 저항기(172, 174, 176, 178)의 값의 함수로서 AC 라인 전압을 분할하는 것에 의해 AC 라인의 순간 전압을 센싱한다. 저항기(176)의 제2 단자는 집적 회로 역률 제어기(160)의 단자(2)에서의 전압을 형성한다. 단자(2)의 전압이 임계값 미만인 경우, 집적 회로 역률 제어기(160)는 블로우아웃(blown-out) 상태를 검출하고, 과도한 스트레스를 방지하기 위해 동작을 중지한다.
오프 라인 전력 컨버터(100)는 V벌크를 저항기(180)의 제1 단자에 제공하여 저항기(180, 182)의 값의 함수로서 피드백 신호를 제공한다. 저항기(180)의 제2 단자는 집적 회로 역률 제어기(160)의 단자(8)에서 전압을 형성한다. 단자(8)의 전압의 함수로서, 집적 회로 역률 제어기(160)는 구동 트랜지스터(130)의 듀티 사이클을 조절하고, 출력 전압이 너무 높은 경우에는 즉시 이를 디스에이블한다.
집적 회로 역률 제어기(160)는 단자(1)에 전압 조절 루프에서 사용되는 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(operational transconductance amplifier)로 구현된 내부 에러 증폭기의 출력으로부터 신호를 제공한다. 저항기(184), 커패시터(186), 및 커패시터(188)에 의해 형성되고 단자(1)에 연결된 회로는 조절 루프 대역폭과 단계 마진을 조절한다.
집적 회로 역률 제어기(160)는 단자(3)의 출력 전압을 저항기(190)에 제공하여 AC 라인에 의해 제공된 전류의 함수로서 전압을 형성한다. 단자(3)의 전압의 함수로서, 집적 회로 역률 제어기(160)는 데드 시간(dead time)을 조절하고 사이클 스킵(cycle skipping)을 개시한다.
오프 라인 전력 컨버터(100)는 회로 동작 동안 여러 안전 및 보호 특징과 함께 8핀 집적 회로 역률 제어기(160)를 사용하여 역률 제어를 제공한다. 그러나, 안전 및 보호 특징 전부를 유지하면서 오프 라인 역률 컨버터(100)의 비용을 감소시키는 것이 요구될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집적 회로 역률 제어기(260)를 구비하는 오프 라인 전력 컨버터(200)의 부분 블록도 및 부분 개략도를 도시한다. 오프 라인 전력 컨버터(200)는 일반적으로 전술된 정류기(110)와 출력 회로(150)와, "L1"이라고 지칭된 인덕터(220)와, "Q1"이라고 지칭된 구동 트랜지스터(230)와, "R센스"라고 지칭된 센스 저항기(232)와, 전압 센싱 회로(240)와, 집적 회로 역률 제어기(260)와, 피드백 회로(280)와, 보상 네트워크(290)를 포함한다.
인덕터(220)는 V입력을 수신하는 제1 단자와, 다이오드(152)의 애노드에 연결된 제2 단자를 구비한다.
구동 트랜지스터(230)는 "DRV"라고 지칭된 신호를 수신하는 게이트 전극과, 인덕터(220)의 제2 단자에 연결된 드레인 전극과, 소스 전극과, 및 상기 소스 전극에 연결된 기판 전극을 구비한다. 센스 저항기(232)는 구동 트랜지스터(230)의 소스 전극에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
전압 센싱 회로(240)는 "Rcs1"이라고 지칭된 저항기(242)와, "Rcs2"라고 지칭된 저항기(244)를 포함한다. 저항기(242)는 구동 트랜지스터(230)의 드레인 전극에 연결된 제1 단자와, "CS/ZCD"라고 지칭된 신호를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 저항기(244)는 저항기(242)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 구동 트랜지스터(230)의 소스에 연결된 제2 단자를 구비한다.
집적 회로 역률 제어기(260)는 "Fb"라고 지칭된 신호를 수신하는 제1 단자(261)와, "Vctr1"이라고 지칭된 신호를 제공하는 제2 단자(262)와, CS/ZCD를 수신하는 제3 단자(263)와, 접지에 연결된 제4 단자(264)와, 구동 트랜지스터(230)의 게이트 전극에 연결된 제5 단자(265)와, 및 "Vcc"라고 지칭된 전력 공급 전압을 수신하는 제6 단자(266)를 구비한다.
피드백 회로(280)는 "Rfb1"이라고 지칭된 저항기(282)와, "Rfb2"라고 지칭된 저항기(284)를 포함한다. 저항기(282)는 V벌크에 연결된 제1 단자와, 집적 회로 역률 제어기(260)의 피드백 단자(261)에 연결된 제2 단자를 구비한다. 저항기(284)는 저항기(282)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
보상 네트워크(290)는 "RZ"라고 지칭된 저항기(292)와, "CZ"라고 지칭된 커패시터(294)와, "Cp"라고 지칭된 커패시터(296)를 포함한다. 저항기(292)는 집적 회로 역률 제어기(260)의 단자(262)에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 커패시터(294)는 저항기(292)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. 커패시터(296)는 저항기(292)의 제1 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
동작시, 인덕터(220)에서 가변하는 교류 전류는 가변하는 자기 선속을 생성하며 이는 인덕터(220) 양단에 가변하는 교류 전압을 생성한다. T온 동안, 집적 회로 역률 제어기(260)는 구동 트랜지스터(230)의 게이트 전극에 양의 구동 전압을 제공한다. 구동 트랜지스터(230)는 온 상태로 전이하고, 인덕터(220)의 제2 단자에 낮은 임피던스 전류 경로를 제공한다. 정류기(110)는 IL을 제공하며 이 IL은 인덕터(220), 구동 트랜지스터(230), 및 센스 저항기(232)를 통해 흐른다. 구동 트랜지스터(230)는 접지 쪽으로 드레인 전극 전압을 낮추도록 동작하고, 인덕터(220)는 IL의 함수로서 자기장을 형성하고 에너지를 저장한다.
T온 동안 센스 저항기(232)는 구동 트랜지스터(230)를 통해 흐르는 전류에 비례하는 전압을 제1 단자에 제공한다. 집적 회로 역률 제어기(260)가 신호(DRV)를 활성화시킬 때, 구동 트랜지스터(230)의 드레인-소스 전압은 작고, 전압 센스 회로(240) 양단의 전압 강하 또한 작다. 따라서, 다기능 입력 단자(263)의 전압은 센스 저항기(232)의 제1 단자의 전압과 실질적으로 동일하고, 다기능 입력 단자(263)는 구동 트랜지스터(230)를 통해 흐르는 전류를 센싱하는데 사용될 수 있다. 내부 처리 회로는 다기능 입력 단자(263)의 전압을 과전류 보호 임계값과 비교한다. 다기능 입력 단자(263)의 전압이 이 임계값을 초과할 때, 집적 회로 역률 제어기(260)는 신호(DRV)를 비활성화시킨다.
TOFF 동안, 집적 회로 역률 제어기(260)는 구동 트랜지스터(230)를 실질적으로 비전도성으로 만든다. 구동 트랜지스터(230)는 오프 상태로 전이하고, 인덕터(220)의 제2 단자에 높은 임피던스 전류 경로를 제공한다. 이에 응답하여 인덕터(220)는 변하는 IL에 저항하고, 인덕터(220)의 제2 단자의 전압을 상승시키도록 동작한다. 다이오드(152)는 인덕터(220)의 제2 단자에 의해 제공되는 전압의 함수로서 턴온되어 IL을 출력 회로(150)에 제공한다. 벌크 커패시터(154)는 부하(156)에 걸쳐 V벌크를 평활화하도록 전하를 저장하며 부하(156)에 걸쳐 고주파수 전압 전이를 필터링한다.
다기능 입력 단자(263)는 IL, V드레인, 평균 V입력, 및 V벌크를 포함하는 여러 전압과 전류를 센싱하는 다기능 입력 단자로 동작한다. 집적 회로 역률 제어기(260)는 이들 전압과 전류를 사용하여 과전류, 자화 해제 단계, 블로우아웃, 및 과전압을 포함하는 여러 상태를 검출하고 그 동작을 적절히 조절한다. 다기능 입력 단자(263)를 다기능 단자로 사용하는 것에 의해 집적 회로 역률 제어기(260)는 감소된 핀 카운트로 구현될 수 있고 더 값비싼 변압기가 아니라 간단한 인덕터를 사용할 수 있다. 따라서, 오프 라인 전력 컨버터(200)는 오프 라인 전력 컨버터(100)에 비해 상당히 감소된 비용을 제공한다.
피드백 회로(280)는 V벌크를 수신하고 V벌크 중 일부를 저항기(282, 284)의 값으로 결정된 피드백 단자(261)에 제공한다. 집적 회로 역률 제어기(260)는 피드백 단자(261)의 전압을 사용하여 DRV의 듀티 사이클을 조절한다. 나아가, 이것은 피드백 단자(261)의 전압을 임계값과 비교한다. 피드백 단자(261)의 전압이 이 임계값을 초과하면, 집적 회로 역률 제어기(260)는 과전압 상태를 검출하고 DRV 신호를 즉시 비활성화시킨다. 이런 방식으로, 집적 회로 역률 제어기(260)는 2개의 상이한 단자를 사용하여 중복(redundant) OVP를 제공한다. 이것은 회로 요소들 중 하나에 결함이 있는 경우에도 여전히 과전류를 검출할 수 있으므로 이것은 안전성을 개선시킨다.
집적 회로 역률 제어기(260)는 Fb 신호와 내부 에러 증폭기를 사용하여 DRV 신호의 듀티 사이클을 조절한다. 이것은 단자(262)에 에러 증폭기 출력을 제공하고, 저항기(292), 커패시터(294), 및 커패시터(296)의 회로 배열은 조절 루프 대역폭을 조절한다.
오프 라인 전력 컨버터(200)는 6핀 집적 회로를 사용하여 효과적인 역률 제어를 제공한다. 동시에 이것은 오프 라인 전력 컨버터(100)의 보호 특징을 유지하면서 중복 과전압 검출을 추가하는 것에 의해 안전성을 개선시킨다. 또, 오프 라인 전력 컨버터(200)는 단 하나의 다기능 핀을 사용하여 여러 전류와 전압 센싱 특징을 제공하고, 덜 비싸고 더 신뢰성있는 인덕터(220)로 변압기(120)를 대체하고, V벌크, 평균 V입력, IL을 센싱하고 처리하며, 블로우아웃, 과전류, 및 과전압 상태 및 자화 해제 단계를 검출하는 더 안전하고 중복적인 방법을 제공한다.
도 3은 도 2의 집적 회로 역률 제어기(260)의 부분 블록도 및 부분 개략도를 도시한다. 집적 회로 역률 제어기(260)는 일반적으로 컨디셔닝 회로(conditioning circuit)(310), 평가 회로(350), 과전압 보호 회로(370), 및 제어기(380)를 포함한다. 컨디셔닝 회로(310)와 평가 회로(350)는 함께 동작하며 집적 회로 역률 제어기(260)를 위한 처리 회로를 형성한다.
오프 라인 전력 컨버터(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 "CCS"라고 지칭된 커패시터(302)를 더 포함한다. 커패시터(302)는 집적 회로 역률 제어기(260)의 다기능 입력 단자(263)에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
컨디셔닝 회로(310)는 버퍼(312), 스위치 회로(320), 저항기 커패시터("RC") 회로(330), 및 스위치 회로(340)를 포함한다. 버퍼(312)는 커패시터(302)의 제1 단자에 연결된 양의 입력, 음의 입력, 및 "KCS · V드레인"이라고 지칭된 신호를 제공하기 위해 상기 음의 입력에 연결된 출력을 구비하는 OPAMP(314)를 포함한다. 스위치 회로(320)는 스위치(322), 인버터(324), 및 스위치(326)를 포함한다. 스위칭(322)는 DRV를 수신하는 인에이블 입력과, OPAMP(314)의 출력에 연결된 제1 단자와, "R센스 · IL"이라고 지칭된 신호를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 인버터(324)는 스위치(322)의 인에이블 입력에 연결된 입력과, 출력을 구비한다. 스위치(326)는 인버터(324)의 출력에 연결된 인에이블 입력과, 스위치(322)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. RC 회로(330)는 "Rf"라고 지칭된 저항기(332)와, "Cf"라고 지칭된 커패시터(334)를 포함한다. 저항기(332)는 OPAMP(314)의 출력에 연결된 제1 단자와, "KCS · <V입력>"이라고 지칭된 신호를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 커패시터(334)는 저항기(332)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. 스위치 회로(340)는 스위치(342), 인버터(344), 및 스위치(346)를 포함한다. 스위치(342)는 인에이블 입력과, OPAMP(314)의 출력에 연결된 제1 단자와, 및 "KCS · (V출력 + Vf)"라고 지칭된 신호를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 인버터(344)는 DRV를 수신하는 입력과, 스위치(342)의 인에이블 입력에 연결된 출력을 구비한다. 스위치(346)는 DRV 신호를 수신하는 인에이블 입력과, 스위치(342)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
평가 회로(350)는 비교기(352), 레퍼런스 전압 생성기(354), 비교기(356), 비교기(358), 레퍼런스 전압 생성기(360), 비교기(362), 및 레퍼런스 전압 생성기(364)를 포함한다. 비교기(352)는 스위치(326)의 제1 단자에 연결된 양의 입력과, 음의 입력과, 및 "OCP"라고 지칭된 신호를 제공하는 출력을 구비한다. 레퍼런스 전압 생성기(354)는 "VOCP"라고 지칭된 레퍼런스 전압을 제공하기 위해 비교기(352)의 음의 입력에 연결된 양의 단자와, 접지에 연결된 음의 단자를 구비한다. 비교기(356)는 OPAMP(314)의 출력에 연결된 양의 입력과, 커패시터(334)의 제1 단자에 연결된 음의 입력과, "ZCD"라고 지칭된 신호를 제공하는 출력을 구비한다. 비교기(358)는 양의 입력과, 저항기(332)의 제2 단자에 연결된 음의 입력과, "BO"라고 지칭된 신호를 제공하는 출력을 구비한다. 레퍼런스 전압 생성기(360)는 "VBO"라고 지칭된 레퍼런스 전압을 제공하기 위해 비교기(358)의 양의 입력에 연결된 양의 단자와, 접지에 연결된 음의 단자를 구비한다. 비교기(362)는 스위치(346)의 제1 단자에 연결된 양의 입력과, 음의 입력과, "OVP2"라고 지칭된 신호를 제공하는 출력을 구비한다. 레퍼런스 전압 생성기(364)는 "VOVP2"라고 지칭된 레퍼런스 전압을 제공하기 위해 비교기(362)의 음의 입력에 연결된 양의 단자와, 접지에 연결된 음의 단자를 구비한다.
과전압 보호 회로(370)는 비교기(372)와 레퍼런스 전압 생성기(374)를 포함한다. 비교기(372)는 집적 회로 역률 제어기(260)의 피드백 단자(261)에 연결된 양의 입력과, 음의 입력과, "OVP1"이라고 지칭된 신호를 제공하는 출력을 구비한다. 레퍼런스 전압 생성기(374)는 "VOVP1"이라고 지칭되는 레퍼런스 전압을 제공하기 위해 비교기(372)의 음의 입력에 연결된 양의 단자와, 접지에 연결된 음의 단자를 구비한다.
제어기(380)는 비교기(352)의 출력에 연결된 입력과, 비교기(356)의 출력에 연결된 입력과, 비교기(356)의 음의 입력에 연결된 입력과, 비교기(358)의 출력에 연결된 입력과, 스위치(346)의 제1 단자에 연결된 입력과, 비교기(362)의 출력에 연결된 입력과, 비교기(372)의 출력에 연결된 입력과, 구동 단자(265)에 연결된 출력을 구비한다.
동작시, TOFF 동안, 전압 센싱 회로(240)는 구동 트랜지스터(230)의 드레인 전극 전압("V드레인")의 "KCS"라고 지칭된 부분을 다기능 입력 단자(263)에 제공한다. T온 동안, 전압 센싱 회로(240)는 구동 트랜지스터(230)를 통해 전달된 전류를 나타내기 위해 센스 저항기(232)의 제1 단자의 전압을 다기능 입력 단자(263)에 제공한다.
전압 센싱 회로(240)는 DRV가 활성일 때 오프 라인 전력 컨버터(200)에서 전달되는 전류와, DRV가 비활성일 때 부하(156)에 제공되는 전압을 모두 나타내는 전압을 형성하기 때문에 다기능 입력 단자(263)의 사용을 지원한다. 버퍼(312)는 다기능 입력 단자(263)에 높은 임피던스를 제공하면서 내부 회로를 구동하며, 컨디셔닝 회로(310)는 버퍼(312)에 의해 제공된 신호로부터 여러 정보를 추출한다. 또한 컨디셔닝 회로(310)는 스위칭 회로(320)를 통해 IL에 비례하는 전압과, RC 회로(330)를 통해 V입력의 평균 값에 비례하는 전압과, 및 스위치 회로(340)를 통해 출력 전압에 비례하는 전압을 포함하는 관련 여러 신호를 평가 회로(350)에 제공한다. DRV가 활성일 때 스위치 회로(320)는 다기능 입력 단자(263)로부터의 신호를 비교기(352)의 입력 단자에 연결한다. 평가 회로(350)는 비교기와 레퍼런스 전압 생성기의 세트를 사용하여 복수개의 기능 입력을 제어기(380)에 제공하도록 동작한다. 제어기(380)는 기능 입력을 더 처리하여 예를 들어 DRV의 스위칭 기간, 슬루 율(slew rate), 턴온 시간, 및 턴오프 시간을 결정한다.
특히, 컨디셔닝 회로(310)는 V263이 다기능 입력 단자(263)의 전압과 동일한 관계, 즉 V263 = R센스 · IL를 사용하여 DRV가 활성일 때 IL에 비례하는 신호를 제공한다. 비교기(352)는 이 전압을 VOCP와 비교하고, 이것이 VOCP를 초과하면 신호(OCP)를 제어기(380)에 제공한다.
버퍼(312)는 KCS · V드레인과 동일한 전압을 비교기(356)의 양의 입력에 제공하고, 여기서 KCS는 RCS2/(RCS1 + RCS2)와 같다. RC 회로(330)는 KCS · <V입력>와 동일한 전압을 비교기(356)의 음의 입력에 제공하고, 여기서 "<V입력>"은 평균 V입력이다. 비교기(356)는 전압을 서로 비교하고, 구동 트랜지스터(230)의 순간 드레인 전압이 평균 전압을 초과할 때 비교기(352)는 자화 해제 단계를 센싱하고 신호(ZCD)를 제어기(380)에 제공한다. 또한 자화 해제 처리를 위해 RC 회로(330)는 대표적인 전압 함수 "KCS · <V입력>"를 비교기(380)에 "V입력"을 나타내는 것으로 직접 제공하며, 여기서 V입력은 "V263(t) = V263(2) (t) = K263 · V드레인 (t)"의 시간 평균 함수이다. 비교기(358)는 VBO를 KCS · <V입력>와 비교하고, VBO가 KCS · <V입력>를 초과하면 비교기(352)는 BO를 제어기(380)에 제공한다.
비교기(362, 372)는 별개의 OVP1 및 OVP2 신호에 기초하여 중복 OVP를 제공한다. 컨디셔닝 회로(310)는 관계 V드레인 = V벌크 + VF에 기초하여 V벌크를 결정하며, 여기서 VF는 다이오드(152)의 순방향 바이어스 컷인 전압(forward biased cut-in voltage)이다. 스위치(340)는 비교기(362)에 이 전압을 제공한다. 비교기(362)는 이 전압을 VOVP2와 비교하고, 이것이 VOVP2를 초과하는 경우 OVP2를 제어기(380)에 제공한다. 비교기(362, 372)는 별개의 핀으로부터 수신된 신호에 기초하여 별개의 OVP 신호(OVP1 및 OVP2)를 제공한다. 피드백 회로(280)는 Fb 신호를 비교기(372)에 제공하고, 비교기는 Fb가 VOVP1을 초과하는 경우 제어기(380)에 신호(OVP1)를 제공한다.
집적 회로 역률 제어기(260)는 단 하나의 다기능 핀의 전압을 사용하여 여러 전류 및 전압 센싱 신호를 형성하도록 처리 회로를 제공한다. 이것은 이들 신호를 사용하여 구동 신호를 구동 트랜지스터의 게이트에 제공하여 기존의 설계의 안전 및 보호 특징을 유지하면서 오프 라인 전력 컨버터의 역률을 제어한다.
도 4는 도 2의 전압 센싱 회로(240)의 대안적인 실시예에 따른 전압 센싱 회로(400)에 대한 개략도를 도시한다. 전압 센싱 회로(400)는 "RCS1"이라고 지칭된 저항기(402)와, "CCS1"이라고 지칭된 커패시터(406)와, "RCS2"라고 지칭된 저항기(404)와, "CCS2"라고 지칭된 커패시터(408)를 일반적으로 포함한다. 저항기(402)는 "V드레인"이라고 지칭된 전압을 수신하는 제1 단자와, 신호 CS/ZCD를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 저항기(404)는 저항기(402)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, "V소스"라고 지칭된 전압을 수신하는 제2 단자를 구비한다. 커패시터(406)는 저항기(402)의 제1 단자에 연결된 제1 단자와, 저항기(404)의 제1 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 커패시터(408)는 커패시터(406)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 저항기(404)의 제2 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다.
동작시, 커패시터(406, 408)의 전압 분할기 비(ratio)는 저항기(402, 404)의 전압 분할기 비와 각각 매칭된다. 커패시터(406, 408)는 더 높은 대역폭과 더 낮은 감도를 다기능 입력 단자(263)와 접지 사이의 기생 커패시턴스에 제공한다.
도 5는 도 3의 버퍼(312)의 대안적인 실시예에 따른 버퍼(500)의 개략도를 도시한다. 버퍼(500)는 "R입력"이라고 지칭된 저항기(502)와, "C입력"이라고 지칭된 커패시터(504)와, OPAMP(506), "R2"라고 지칭된 저항기(508)와, "C2"라고 지칭된 커패시터(510)와, "C1"이라고 지칭된 커패시터(512)를 일반적으로 포함한다. 저항기(502)는 집적 회로 역률 제어기(260)의 다기능 입력 단자(263)에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 커패시터(504)는 저항기(502)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다. OPAMP(506)는 커패시터(504)의 제1 단자에 연결된 양의 입력과, 음의 입력과, "VCSint"라고 지칭된 신호를 제공하는 출력을 구비한다. 저항기(508)는 OPAMP(506)의 출력에 연결된 제1 단자와, OPAMP(506)의 음의 입력에 연결된 제2 단자를 구비한다. 커패시터(510)는 저항기(508)의 제1 단자에 연결된 제1 단자와, 저항기(508)의 제2 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 커패시터(512)는 커패시터(510)의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 접지에 연결된 제2 단자를 구비한다.
동작시, 수학적 복소 평면(complex plane) 분석을 고려하면, 전압 센싱 회로(240)는 다음과 같이 정의된 "극" 주파수(pole frequency)를 가지는 OPAMP(506)에 커패시터(302)의 함수로서 지연 전압을 제공한다;
Figure 112013086716084-pat00001
버퍼(500)는 RC 네트워크를 통해 출력 노드를 음의 입력에 피드백한다. 전압 센싱 회로(240)는 함수(V드레인)를 제공하거나 함수(V소스)를 버퍼 회로(500)의 양의 단자에 제공할 수 있다. 버퍼(500)는 다음과 같이 정의된 주파수에 "제로(0)"를 두는 것에 의해 주파수(fp0)에서 극의 상쇄를 수행하도록 동작한다:
Figure 112013086716084-pat00002
버퍼(500)는 다기능 입력 단자(263)로부터 수신된 신호의 원하는 주파수만을 증폭하도록 버퍼(500)는 fp1의 함수 및/또는 fp2의 함수를 제공하는 것에 의해 추가적인 보상을 제공한다.
도 6은 도 2의 오프 라인 전력 컨버터(200)의 동작을 이해하는데 유용한 2개의 타이밍도(600)를 도시한다. 상부 타이밍도에서 수평축은 마이크로초(㎲) 단위의 시간을 나타내고, 수직축은 볼트(V) 단위의 진폭을 나타낸다. 상부 타이밍도는 2개의 관련 파형, 즉 "KCS · <V입력>"이라고 지칭된 파형(602)과, "KCS · V드레인"이라고 지칭된 파형(604)을 도시한다. 하부 타이밍도에서 수평축은 ㎲ 단위의 시간을 나타내고, 수직축은 볼트 단위의 진폭을 나타낸다. 하부 타이밍도는 "VZCD"라고 지칭된 파형(606)을 도시한다. 상부 및 하부 타이밍도에서 수평축은 구동 트랜지스터(230)가 온 상태에 있을 때 약 0㎲ 내지 약 4㎲의 제1 시간 기간과, 구동 트랜지스터(230)가 오프 상태에 있을 때 약 4㎲ 내지 약 20㎲의 제2 시간 기간을 포함하는 관련 2개의 특정 시간 기간을 도시한다.
동작시, 제1 타이밍도와 제2 타이밍도(600)에서 약 4㎲에서 집적 회로 역률 제어기(260)는 구동 트랜지스터(230)를 비전도성으로 만들기 위해 구동 단자(265)를 다운 풀링한다. 구동 트랜지스터(230)는 오프 상태로 전이하고, 인덕터(220)의 제2 단자에 높은 임피던스 전류 경로를 제공한다. 이에 응답하여 인덕터(220)는 변하는 IL에 저항하여 인덕터(220)의 제2 단자의 전압을 상승시키도록 동작한다. 순간 전압(KCS · V드레인)이 평균 전압(KCS · <V입력>)을 초과하는 경우, 비교기(352)는 제어기(380)에 하이 레벨의 ZCD를 제공하고, 자화 해제 단계가 시작한다(IL은 감소하기 시작한다).
약 17㎲에서 자화 해제 단계(IL=0)가 종료하고 인덕터(220)는 IL의 변하는 값에 반응하여 자화 해제 단계에 들어간다. 인덕터(220)는 제2 단자에서 "링잉(ringing)" 전압 레벨을 제공한다. 일반적으로, 이 링잉 효과를 보상하기 위하여 집적 회로 역률 제어기(260)는 드레인 전극으로부터 소스 전극으로 전압이 V입력 미만의 값을 가지는 안정된 "골(valley)" 전압에 도달할 때까지 구동 트랜지스터(230)의 턴온을 지연한다.
따라서, 개시된 집적 회로 역률 제어기는 감소된 비용으로 오프 라인 전력 컨버터의 구성을 가능하게 한다. 이것은 집적 회로 역률 제어기가 과전류, 과전압, 및 자화 해제 상태를 검출하는데 사용하는 다기능 핀을 사용하는 것에 의해 역률 보정과 안전 특징을 유지하면서 핀 카운트를 6핀으로 감소시킨다. 오프 라인 전력 컨버터는 값싼 인덕터로 변압기를 대체하고, 구동 트랜지스터의 드레인과 소스 양단에 연결된 간단한 저항기 분할기를 사용하여 다기능 핀에 전압을 생성한다. 구동 트랜지스터가 전도성일 때 다기능 입력 단자의 전압은 구동 트랜지스터를 통해 흐르는 전류의 양을 반영하고, 집적 회로 역률 제어기는 이를 사용하여 과전류 상태를 검출한다. 구동 트랜지스터가 비전도성일 때 다기능 입력 단자의 전압은 출력 전압과 관련된 구동 트랜지스터의 드레인의 전압을 반영하며, 집적 회로 역률 제어기는 이를 사용하여 중복 과전압 보호 신호를 생성한다. 집적 회로 역률 제어기는 다기능 단자의 순간 전압이 평균 전압을 초과할 때를 결정하는 것에 의해 자화 해제 상태를 검출한다.
전술된 주제는 단지 예시를 위해 개시된 것이고 발명을 제한하려는 것이 전혀 아니며, 첨부된 청구범위는 청구범위의 참된 범위 내에 있는 모든 이러한 변형과 개선과 다른 실시예를 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 집적 회로 역률 제어기(260)는 6핀 제품이지만 다른 실시예에서 집적 회로 역률 제어기(260)는 더 많거나 더 적은 개수의 핀을 구비할 수 있다.
도시된 실시예에서, 컨디셔닝 회로(310)는 스위치 회로(320, 340)와 RC 회로(330)를 포함하지만, 다른 실시예에서 컨디셔닝 회로(310)는 입력 신호를 평가 회로(350)에 제공하는 다른 유형의 회로를 포함할 수 있다.
나아가, 평가 회로(350)는 비교기(352, 356, 358, 362)를 포함하지만, 다른 실시예에서 평가 회로(350)는 제어기(380)에 더 많거나 더 적은 비교 결과를 제공하도록 더 많거나 더 적은 비교기를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 처리 회로는 구동 신호가 활성화될 때 다기능 입력 단자를 제2 비교기의 제1 입력 단자에 연결하는 제1 스위치 회로를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 처리 회로는 제1 비교기와 제2 스위치 회로를 포함한다. 제1 비교기는 제1 입력 단자와, 제1 과전압 임계 신호를 수신하는 제2 입력 단자와, 제1 과전압 보호 신호를 제공하는 출력 단자를 구비한다. 제2 스위치 회로는 구동 신호가 비활성일 때 다기능 입력 단자를 제1 비교기의 제1 입력 단자에 연결하기 위한 것이다. 제어기는 제1 과전압 보호 신호를 수신하는 입력 단자를 더 구비하며, 나아가 제1 과전압 보호 신호에 응답하여 선택적으로 구동 신호를 제공한다.
이 측면에서, 오프 라인 전력 컨버터는 피드백 단자를 더 구비할 수 있고, 처리 회로는 제2 비교기를 더 포함할 수 있다. 제2 비교기는 피드백 단자에 연결된 제1 입력 단자와, 제2 과전압 임계 신호를 수신하는 제2 입력 단자와, 제2 과전압 보호 신호를 제공하는 출력 단자를 구비한다. 또 제어기는 제2 과전압 보호 신호를 수신하는 입력 단자를 구비하고, 나아가 제2 과전압 보호 신호에 응답하여 선택적으로 구동 신호를 제공한다.
다른 측면에 따르면, 처리 회로는 저항기와 커패시터를 포함한다. 저항기는 다기능 입력 단자에 연결된 제1 단자와, 평균 전압 신호를 제공하는 제2 단자를 구비한다. 커패시터는 저항기의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 레퍼런스 전압 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다.
이런 측면에서, 적어도 하나의 전류 신호는 제로 전류 검출 신호를 포함하고, 처리 회로는 다기능 단자에 연결된 제1 입력 단자, 저항기의 제2 단자에 연결된 제2 입력 단자와, 제로 전류 검출 신호를 제공하는 출력 단자를 구비하는 제1 비교기를 더 포함한다.
나아가, 적어도 하나의 전압 신호는 블로우아웃 검출 신호를 포함할 수 있고, 처리 회로는 저항기의 제2 단자에 연결된 제1 입력 단자와, 블로우아웃 임계 전압을 수신하는 제2 입력 단자와, 블로우아웃 검출 신호를 제공하는 출력 단자를 구비하는 제2 비교기를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 집적 회로 역률 제어기는 피드백 단자와, 집적 회로의 역률 제어기의 에러 증폭기의 출력에 연결된 제어 전압 단자와, 전력 공급 전압 단자와, 레퍼런스 전압 단자를 더 구비하는 6핀 칩인 것을 특징으로 한다.
더 다른 측면에 따르면, 오프 라인 전력 컨버터는 정류기와, 인덕터와, 전압 센싱 회로를 더 포함한다. 정류기는 전력 공급 메인에 연결하기 위한 입력과, 정류된 입력 전압을 제공하기 위한 출력을 구비한다. 인덕터는 정류기의 출력에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비한다. 구동 트랜지스터는 인덕터의 제2 단자에 연결된 제1 전류 전극과, 센스 저항기를 통해 레퍼런스 전압 단자에 연결된 제2 전류 전극을 더 구비한다. 전압 센싱 회로는 구동 트랜지스터의 제1 전류 전극에 연결된 제1 입력 단자와, 구동 트랜지스터의 제2 전류 전극에 연결된 제2 입력 단자와, 상기 다기능 입력 단자에 연결된 출력 단자를 구비한다.
이런 측면에서, 전압 센싱 회로는 제1 저항기와 제2 저항기를 포함할 수 있다. 제1 저항기는 구동 트랜지스터의 제1 전류 전극에 연결된 제1 단자와, 다기능 입력 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 제2 저항기는 다기능 입력 단자에 연결된 제1 단자와, 구동 트랜지스터의 제2 전류 전극에 연결된 제2 단자를 구비한다.
이런 측면에서, 전압 센싱 회로는 제1 저항기, 제2 저항기, 제1 커패시터 및 제2 커패시터를 더 포함할 수 있다. 제1 저항기는 구동 트랜지스터의 제1 전류 전극에 연결된 제1 단자와, 다기능 입력 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 제2 저항기는 다기능 입력 단자에 연결된 제1 단자와, 구동 트랜지스터의 제2 전류 전극에 연결된 제2 단자를 구비한다. 제1 커패시터는 구동 트랜지스터의 제1 전류 전극에 연결된 제1 단자와, 다기능 입력 단자에 연결된 제2 단자를 구비한다. 제2 커패시터는 다기능 입력 단자에 연결된 제1 단자와, 구동 트랜지스터의 제2 전류 전극에 연결된 제2 단자를 구비한다.
또 다른 측면에 따르면, 제1 회로는 입력 단자에 연결된 제1 단자와, 평균 전압 신호를 제공하는 제2 단자를 구비하는 저항기와; 상기 저항기의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 레퍼런스 전압 단자에 연결된 제2 단자를 구비하는 커패시터를 포함한다.
더 다른 측면에 따르면, 제1 회로는 입력 단자에 연결된 입력 단자와, 제1 회로에 연결된 출력 단자를 구비하는 버퍼를 통해 입력 단자에 연결된다.
이런 측면에서, 버퍼는 입력 단자에 연결된 제1 단자와, 제2 단자를 구비하는 제1 저항기와; 상기 제1 저항기의 제2 단자에 연결된 제1 단자와, 레퍼런스 전압 단자에 연결된 제2 단자를 구비하는 제1 커패시터와; 상기 제1 저항기의 제2 단자에 연결된 비반전 입력과, 반전 입력과, 상기 버퍼의 출력 단자를 형성하는 출력을 구비하는 연산 증폭기와; 상기 연산 증폭기의 출력 단자에 연결된 제1 단자와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력에 연결된 제2 단자를 구비하는 제2 저항기와; 상기 연산 증폭기의 출력 단자에 연결된 제1 단자와, 상기 연산 증폭기의 반전 입력에 연결된 제2 단자를 구비하는 제2 커패시터와; 상기 연산 증폭기의 반전 입력에 연결된 제1 단자와, 상기 레퍼런스 전압 단자에 연결된 제2 단자를 구비하는 제3 커패시터를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 집적 회로는 입력 단자에 연결되어 입력 단자의 평균 값에 비례하는 평균 전압 신호를 제공하는 제1 회로와; 평균 전압 신호와 입력 단자를 비교하여 제로 전류 검출 신호를 제공하는 제2 회로를 더 포함하고, 상기 제어기는 평균 전압 신호와 제로 전류 검출 신호에 응답하여 구동 신호를 선택적으로 제공한다.
이 측면에 따르면, 집적 회로는 평균 전압 신호를 수신하는 제1 단자와, 제3 레퍼런스 전압을 수신하는 제2 단자와, 블로우아웃 신호를 제공하는 출력 단자를 구비하는 제3 비교기를 포함할 수 있으며, 제어기는 블로우아웃 신호에 더 응답하여 구동 신호를 비활성으로 유지할 수 있다.
따라서, 법이 허용하는 최대 범위로 본 발명의 범위는 이하 청구범위와 균등물의 최대 허용가능한 해석으로 결정되어야 하며 상기 상세한 설명에 의해 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (5)

  1. 오프-라인 전력 컨버터에 있어서:
    집적 회로 역률 제어기(integrated circuit power factor controller)를 포함하고, 상기 집적 회로 역률 제어기는:
    다기능 입력 단자로서, 구동 트랜지스터를 통해 흐르는 전류에 비례하는 전압을 나타내는 전압 및 전압 센싱 회로에 의해 생성된 전압을 수신하도록 구성된, 상기 다기능 입력 단자;
    구동 트랜지스터의 게이트에 구동 신호를 제공하기 위한 구동 단자;
    상기 다기능 입력 단자에 결합되고, 상기 다기능 입력 단자의 전압에 기초하여 상기 오프 라인 전력 컨버터에서 전달된 전류를 나타내는 적어도 하나의 전류 신호, 및 부하에 제공된 전압을 나타내는 적어도 하나의 전압 신호를 제공하는 처리 회로; 및
    상기 적어도 하나의 전류 신호 및 상기 적어도 하나의 전압 신호에 응답하여 상기 구동 신호를 선택적으로 제공하기 위한 제어기를 포함하는, 오프-라인 전력 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전류 신호는 제로 전류 검출 신호를 포함하고, 상기 처리 회로는:
    상기 다기능 입력 단자에 결합된 제 1 단자, 및 평균 전압 신호를 제공하기 위한 제 2 단자를 가지는 저항기;
    상기 저항기의 상기 제 2 단자에 결합된 제 1 단자, 및 레퍼런스 전압 단자(reference voltage terminal)에 결합된 제 2 단자를 가지는 커패시터; 및
    상기 다기능 단자에 결합된 제 1 입력 단자, 상기 저항기의 제 2 단자에 결합된 제 2 입력 단자, 및 상기 제로 전류 검출 신호를 제공하기 위한 출력 단자를 가지는 제 1 비교기를 포함하는, 오프-라인 전력 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전류 신호는 과전류 보호 신호이고, 상기 처리 회로는 또한:
    상기 다기능 단자에 결합된 제 1 입력 단자, 과전류 임계 신호를 수신하기 위한 제 2 입력 단자, 및 상기 과전류 보호 신호를 제공하기 위한 출력 단자를 가지는 제 2 비교기를 포함하는, 오프-라인 전력 컨버터.
  4. 오프-라인 전력 컨버터에 있어서:
    집적 회로 역률 제어기를 포함하고, 상기 집적 회로 역률 제어기는:
    입력 단자;
    구동 트랜지스터의 게이트에 구동 신호를 제공하기 위한 구동 단자;
    상기 입력 단자에 결합되어 상기 입력 단자에서의 전압의 평균 값을 나타내는 평균 전압 신호를 제공하기 위한 제 1 회로;
    상기 입력 단자에서의 상기 전압을 상기 평균 전압 신호와 비교하여 제로 전류 검출 신호를 형성하기 위한 제 2 회로; 및
    상기 평균 전압 신호 및 상기 제로 전류 검출 신호 둘 모두에 응답하여 상기 구동 신호를 선택적으로 제공하기 위한 제어기를 포함하는, 오프-라인 전력 컨버터.
  5. 집적 회로에 있어서:
    피드백 단자;
    입력 단자;
    구동 트랜지스터의 게이트에 구동 신호를 제공하기 위한 구동 단자;
    상기 피드백 단자에 결합된 제 1 단자, 제 1 레퍼런스 전압을 수신하기 위한 제 2 단자, 및 제 1 과-전압 보호 신호를 제공하기 위한 출력 단자를 가지는 제 1 비교기;
    상기 구동 신호가 비활성일 때 상기 입력 단자에 결합된 제 1 단자, 제 2 레퍼런스 전압을 수신하기 위한 제 2 단자, 및 제 2 과-전압 보호 신호를 제공하기 위한 출력 단자를 가지는 제 2 비교기; 및
    상기 구동 단자에 결합되어, 상기 피드백 단자의 전압을 조절하기 위해 상기 구동 신호를 선택적으로 활성화시키고, 상기 제 1 과-전압 보호 신호 또는 상기 제 2 과-전압 보호 신호에 응답하여 상기 구동 신호를 비활성으로 유지하기 위한 제어기를 포함하는, 집적 회로.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20131998A1 (it) * 2013-11-29 2015-05-30 St Microelectronics Srl Metodo di controllo di un convertitore di correzione del fattore di potenza e relativo sistema di controllo ad anello chiuso
CN108054722B (zh) * 2013-12-13 2020-03-06 江西麦特微电子有限公司 保护电路
EP2990815B1 (en) * 2014-08-27 2018-06-20 Nxp B.V. Noise detection circuit
JP6417930B2 (ja) 2014-12-25 2018-11-07 ミツミ電機株式会社 非絶縁型電源装置
CN106034370B (zh) 2015-03-20 2018-06-26 立锜科技股份有限公司 用于驱动led数组的驱动电路
TWI565212B (zh) * 2015-07-09 2017-01-01 力林科技股份有限公司 以反馳式架構為基礎的電源轉換裝置
CN104968119A (zh) * 2015-07-14 2015-10-07 常州顶芯半导体技术有限公司 带有失调补偿的led驱动模块、驱动电路及工作方法
US9584017B1 (en) * 2015-09-04 2017-02-28 Power Integrations, Inc. Input and output overvoltage protection in a power converter
CN108923390B (zh) * 2016-03-29 2020-01-07 昂宝电子（上海）有限公司 用于led照明的过电压保护的系统和方法
FR3049843A1 (fr) * 2016-04-06 2017-10-13 Instent Dispositif medical muni de capteurs
CN107611932B (zh) * 2016-07-11 2019-03-22 万胜发科技股份有限公司 集成电路装置及其设定方法
US10483868B2 (en) * 2017-02-16 2019-11-19 Dell Products, Lp Power supply unit with re-rush current limiting
US10097082B1 (en) * 2017-06-15 2018-10-09 Semiconductor Components Industries, Llc Offline power converter with integral line sensing
US10008924B1 (en) * 2017-06-15 2018-06-26 Semiconductor Components Industries, Llc Offline power converter with multiplier
US10784785B2 (en) * 2017-12-21 2020-09-22 Texas Instruments Incorporated Monitoring SMPS power switch voltage via switch drain source capacitance
CN108173434B (zh) * 2018-01-15 2020-06-09 昂宝电子（上海）有限公司 开关电源电路
US10312799B1 (en) * 2018-05-08 2019-06-04 Semiconductor Components Industries, Llc Offline converter with power factor correction at light loads and method therefor
US10757767B2 (en) 2018-10-09 2020-08-25 Lumileds Llc DC-DC converter circuit configuration
US10601317B1 (en) * 2018-12-28 2020-03-24 Lumileds Holding B.V. Systems, apparatus and methods of zero current detection and start-up for direct current (DC) to DC converter circuits
TWI737242B (zh) 2019-03-29 2021-08-21 美商亮銳公司 發光裝置、發光系統、及操作發光二極體驅動器之方法
CN110601533A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 厦门市必易微电子技术有限公司 控制芯片、控制电路、电源电路及控制方法
TWI725862B (zh) * 2020-06-01 2021-04-21 通嘉科技股份有限公司 具有多功能端的功率因素校正控制器、以及相關之功率因素校正電路與控制方法
DE112021005902T5 (de) * 2021-01-19 2023-08-24 Hitachi Astemo, Ltd. Gate-ansteuerschaltung und leistungsumsetzungsvorrichtung
CN113676053A (zh) * 2021-07-09 2021-11-19 深圳市必易微电子股份有限公司 开关控制电路、开关控制方法和开关电源
CN113612397B (zh) * 2021-08-26 2023-06-30 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路及应用其的开关电源

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011030292A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Sony Corp 電源装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867379A (en) * 1995-01-12 1999-02-02 University Of Colorado Non-linear carrier controllers for high power factor rectification
US5892355A (en) 1997-03-21 1999-04-06 Pansier; Frans Current and voltage-sensing
KR20000073180A (ko) * 1999-05-07 2000-12-05 김덕중 입력전압의 히스테리시스를 이용한 역률 보상 제어장치
DE19942794A1 (de) * 1999-09-08 2001-03-15 Philips Corp Intellectual Pty Konverter mit Hochsetzstelleranordnung
JP2001224170A (ja) * 2000-02-09 2001-08-17 Sony Corp スイッチング電源回路
US6801027B2 (en) * 2002-09-26 2004-10-05 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Power conversion in variable load applications
US7733678B1 (en) * 2004-03-19 2010-06-08 Marvell International Ltd. Power factor correction boost converter with continuous, discontinuous, or critical mode selection
US7990740B1 (en) * 2004-03-19 2011-08-02 Marvell International Ltd. Method and apparatus for controlling power factor correction
WO2006063322A2 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Nupower Semiconductor, Inc. Chipset for isolated power supply with new programmable synchronization architecture
US8174855B2 (en) * 2005-10-12 2012-05-08 International Rectifier Corporation Power factor correction integrated circuit with critical conduction mode
TW201027891A (en) * 2009-01-09 2010-07-16 Champion Microelectroniccorp Power factor correction control circuit with dynamic soft-start
US8553431B2 (en) * 2009-02-03 2013-10-08 Iwatt Inc. Switching power converter with load impedance detection
TWI398080B (zh) * 2009-10-23 2013-06-01 Lite On Electronics Guangzhou 功率因數校正控制器及其控制方法與其應用之電源轉換器
KR101739549B1 (ko) * 2010-03-12 2017-05-25 페어차일드코리아반도체 주식회사 역률 보상 회로 및 역률 보상 회로의 구동 방법
CN102368667B (zh) * 2011-03-25 2013-10-16 杭州士兰微电子股份有限公司 离线式ac-dc控制电路和包含该控制电路的转换电路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011030292A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Sony Corp 電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20140085947A1 (en) 2014-03-27
CN103701327A (zh) 2014-04-02
TW201414155A (zh) 2014-04-01
CN103701327B (zh) 2019-03-08
US9048752B2 (en) 2015-06-02
TWI580161B (zh) 2017-04-21
KR20140041356A (ko) 2014-04-04

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