KR102230745B1 - 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치 - Google Patents

일차측 레귤레이션 전력 공급 장치 Download PDF

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Abstract

일차측 레귤레이션 전력 공급 장치는 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 턴 오프 기간 동안 출력 전압에 따르는 보조 전압이 발생하고 일차측에 위치하는 보조 권선, 상기 보조 전압에 대응하는 감지 전압을 소정 전압으로 클램핑하는 클램핑 회로, 상기 보조 전압의 감소에 따라 상기 감지 전압을 감소시키는 전압 팔로워, 및 상기 감지 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함한다.

Description

일차측 레귤레이션 전력 공급 장치{PRIMARY SIDE REGULATION POWER SUPPLY DEVICE}
실시 예는 전력 공급 장치에 관한 것으로, 예를 들어, 일차측 레귤레이션(Primary Side Regulation, RSR)이 적용된 전력 공급 장치(이하, PSR 전력 공급 장치)에 관한 것이다.
전력 공급 장치의 출력 전압의 범위는 부하에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 장치가 복수의 LED가 직렬 연결되어 있는 부하에 전력을 공급할 때, 출력 전압의 범위는 복수의 LED 개수에 따라 달라진다.
PSR 전력 공급 장치의 제어 IC는 출력 전압에 비례하는 감지 전압을 입력 받는다. 이 때, 제어 IC의 내부에는 감지 전압 범위가 설정되어 있다. 예를 들어, 0.8V부터 3V까지의 감지 전압 범위가 제어 IC의 내부에 설정되어 있고, 감지 전압의 최소 레벨은 0.8V로 제어되고, 최대 레벨은 3V로 제어된다. 감지 전압이 3V를 초과할 경우 과전압 보호 동작이 기동된다.
그런데 부하에 따라 출력 전압이 변경된 조건에서 제어 IC의 내부에 설정된 전압 범위로 감지 전압을 제어할 경우 오동작이 발생할 수 있다. 예를 들어, PSR 전력 공급 장치에 연결된 직렬 연결된 LED 개수가 증가하여 출력 전압이 증가한 경우, 감지 전압이 상승하여 정상 상태임에도 불구하고 과전압 보호 동작이 기동될 수 있다.
출력 전압의 범위가 넓어질수록 감지 전압의 범위 역시 넓어지는데, 종래 PSR 전력 공급 장치는 감지 전압의 범위를 충분히 커버할 수 없는 문제점이 있다. 결국 출력 전압이 변할 경우, 제어 IC의 설계를 변경해야 하는 문제가 있다.
넓은 출력 전압의 범위에도 정상적으로 동작할 수 있는 PSR 전력 공급 장치를 제공하고자 한다.
실시 예에 따른 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치는, 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 턴 오프 기간 동안 출력 전압에 따르는 보조 전압이 발생하고 일차측에 위치하는 보조 권선, 상기 보조 전압에 대응하는 감지 전압을 소정 전압으로 클램핑하는 클램핑 회로, 상기 보조 전압의 감소에 따라 상기 감지 전압을 감소시키는 전압 팔로워, 및 상기 감지 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함한다.
상기 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치는, 직렬 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하고, 상기 제1 저항의 일단 및 상기 제2 저항의 일단이 연결되어 있는 제1 노드의 전압이 감지 전압이고, 상기 보조 전압은 상기 클램핑 회로에 의해 클램핑 전압으로 제한되어 상기 제2 저항의 타단에 공급된다.
상기 클램핑 회로는, 상기 보조 전압에 연결되어 있는 일단 및 상기 제2 저항의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제3 저항, 상기 제3 저항의 타단에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및 상기 제1 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 제1 제너 다이오드를 포함하고, 상기 클램핑 전압은 상기 제1 제너 다이오드의 제너 전압에 대응하는 전압이다.
상기 전압 팔로워는, 상기 제1 제너 다이오드와 상기 제1 다이오드의 캐소드가 연결되어 있는 제2 노드와 상기 보조 전압 사이에 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치는, 직렬 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하고, 상기 제1 저항의 일단 및 상기 제2 저항의 일단이 연결되어 있는 제1 노드의 전압이 감지 전압이고, 상기 전압 팔로워는 상기 보조 전압의 감소에 따라 상기 제2 저항의 타단 전압을 감소시킨다.
상기 전압 팔로워는, 상기 보조 전압과 상기 제2 저항의 타단 사이에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다. 또는, 상기 전압 팔로워는, 상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치는, 상기 보조 전압이 소정의 임계 전압 이상일 때 상기 감지 전압을 상기 보조 전압에 따라 증가시키는 과전압 감지 회로를 더 포함한다.
상기 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치는, 직렬 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항을 더 포함하고, 상기 제1 저항의 일단 및 상기 제2 저항의 일단이 연결되어 있는 제1 노드의 전압이 감지 전압이고, 상기 제2 저항의 타단과 상기 제3 저항의 일단이 제3 노드에서 연결되어 있으며, 상기 보조 전압이 상기 임계 전압 이상일 때, 상기 과전압 감지 회로는 상기 보조 전압에 따라 상기 제3 노드의 전압을 증가시킨다.
상기 과전압 감지 회로는, 상기 보조 전압에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제2 다이오드, 및 상기 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 캐소드 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제2 제너 다이오드를 포함한다.
상기 클램핑 회로에 의해 상기 제3 저항의 타단 전압이 클램핑 전압으로 제한될 수 있다.
상기 클램핑 회로는, 상기 보조 전압에 연결되어 있는 일단 및 상기 제3 저항의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제4 저항, 상기 제4 저항의 타단에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및 상기 제1 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 제1 제너 다이오드를 포함하고, 상기 클램핑 전압은 상기 제1 제너 다이오드의 제너 전압에 대응하는 전압이다.
상기 전압 팔로워는, 상기 보조 전압과 상기 제4 저항의 타단 사이에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다. 또는, 상기 전압 팔로워는, 상기 제1 제너 다이오드에 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 전압 팔로워는, 상기 보조 전압과 상기 제3 노드 사이에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다. 또는, 상기 전압 팔로워는, 상기 보조 전압과 상기 제3 저항의 타단 사이에 병렬 연결되어 있는 커패시터를 포함할 수 있다.
넓은 출력 전압의 범위에도 정상적으로 동작할 수 있는 PSR 전력 공급 장치를 제공한다.
도 1은 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 클램핑 회로 및 전압 팔로워의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 보조 전압, N1 노드의 전압, 감지 전압, 및 전압 팔로워에 흐르는 전류를 나타낸 파형도이다.
도 5는 실시 예에 따른 전압 팔로워의 변형 예이다.
도 6은 도 2의 클램핑 회로, 전압 팔로워, 및 과전압 감지 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 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 "전기적으로 연결"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.
도 1은 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, PSR 전력 공급 장치(1)는 정류 회로(10), 커패시터(Cin), 트랜스포머(20), 정류 다이오드(D1), 출력 커패시터(Cout), 전력 스위치(SW), 스위치 제어 회로(30), 클램핑 회로(40), 전압 팔로워(voltage follower)(50), 및 보조 권선(W3)을 포함한다.
도 1의 PSR 전력 공급 장치는 플라이백(flyback) 컨버터로 구현되어 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 공급 장치(1)의 양 출력단은 부하(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있고, 부하의 일 예로 직렬 연결된 복수의 LED가 있을 수 있다.
교류 입력(AC)은 정류 회로(10)를 통해 정류되고, 정류된 교류 입력은 커패시터(Cin)를 통해 필터링된다.
정류 회로(10)는 전파 정류 회로인 풀-브릿지 다이오드일 수 있다.
트랜스포머(20)은 입력 전압(Vin)에 연결된 1차측 권선(W1)과 출력 전압(Vout)에 연결된 2차측 권선(W2)을 포함한다. 1차측 권선(W1)과 2차측 권선(W2)는 소정의 권선비(1차측 권선의 권선수 n1 : 2차측 권선의 권선수 n2)로 절연 커플링되어 있다.
1차측 권선(W1)의 일단은 입력 전압(Vin)에 연결되어 있고, 1차측 권선(W1)의 타단은 전력 스위치(SW)의 일전극(드레인)에 연결되어 있다. 1차측 권선(W1)에는 전력 스위치(SW)의 온 기간 동안 입력 전류(Iin)에 의한 에너지가 저장된다.
2차측 권선(W2)의 일단은 정류 다이오드(D1)의 애노드에 연결되어 있고, 2차측 권선(W2)의 타단은 2차측 그라운드에 연결되어 있다. 전력 스위치(SW)의 오프 기간 동안, 1차측 권선(W1)에 저장된 에너지가 2차측 권선(W2)으로 전달된다.
전력 스위치(SW)는 입력 전압(Vin)에 전기적으로 연결되어 있고, 전력 공급장치의 출력 전력을 제어한다. 전력 스위치(SW)의 게이트는 스위치 제어 회로(30)로부터 공급되는 게이트 전압(VG)에 연결되어 있고, 전력 스위치(SW)의 타전극(소스)는 1차측 그라운드에 연결되어 있다. 전력 스위치(SW)는 하이 레벨의 게이트 전압(VG)에 의해 턴 온 되고, 로우 레벨의 게이트 전압(VG)에 의해 턴 오프 된다.
출력 커패시터(Cout)은 전력 공급 장치(1)의 양 출력단 사이에 연결되어 있다. 출력 커패시터(Cout)의 일전극은 정류 다이오드(D1)의 캐소드에 연결되어 있고, 출력 커패시터(Cout)의 타전극은 2차측 그라운드에 연결되어 있다.
2차측 권선(W2)에 흐르는 전류가 정류 다이오드(D1)를 통과하다. 정류 다이오드(D1)를 통과한 전류는 출력 커패시터(Cout)를 충전하거나 부하(100)에 공급된다. 부하(100)는 복수의 LED 소자가 직렬 연결되어 있는 도시되어 있으나, 실시 예에 따른 전력 공급 장치는 다른 종류의 부하에도 적용될 수 있다. 부하(100)에 공급되는 전류를 출력 전류(Iout)이고, 부하(100)에 공급되는 전압을 출력 전압(Vout)이라 한다. 출력 전압(Vout)은 출력 커패시터(Cout)에 의하여 평활된다.
보조 권선(W3)은 도 1에 도시된 전력 공급 장치(1)의 1차측에 위치하고, 1차측 권선(W1)과 소정의 권선비(W1의 권선수 n1: W3의 권선수 n3)로 전자기적으로 커플링 되어 있고 2차측 권선(W2)과 소정의 권선비(W2의 권선수 n2: n3)로 절연 커플링되어 있다.
전력 스위치(SW)의 온 기간 동안 1차측 권선(W1)의 양단 전압은 입력 전압(Vin)이다. 보조 권선(W3)의 양단 전압(이하, 보조 전압)(VAUX)의 극성은 1차측 권선(W1)의 양단 전압의 극성과 반대이므로, 온 기간 동안 보조 권선(W3)의 양단 전압은 -n13*Vin(n13= n3/n1) 이다.
전력 스위치(SW)의 오프 기간 동안, 1차측 권선(W1)의 양단 전압은 출력 전압(VOUT) 전압에 비례하는 음의 전압이고, 오프 기간 동안 보조 전압(VAUX)은 출력 전압(VOUT)에 비례하는 양의 전압 n23*Vout(n23=n3/n2) 이다.
스위치 제어 회로(30)는 전력 스위치(SW)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(VG)을 생성한다. 스위치 제어 회로(30)는 출력 전압(VOUT) 및 출력 전류(Iout)에 대한 정보를 기초로 전력 스위치(SW)의 스위칭 동작을 제어한다. 출력 전압(Vout)에 대한 정보는 감지 전압(VS)을 이용하여 감지될 수 있다. 전력 스위치(SW)의 오프 기간 동안 보조 전압(VAUX)은 출력 전압(VOUT)에 권선비(W3의 권선수/W2의 권선수)를 곱한 값이므로, 보조 전압(VAUX)이 저항 분배되어 생성된 감지 전압(VS)은 출력 전압(VOUT)에 따른다.
스위치 제어 회로(30)는 감지 전압(VS)을 이용하여 2차측 권선(W2)에 전류가 흐르는 기간(이하, 방전 기간이라 함), 1차측의 전력 스위치(SW)에 흐르는 전류의 피크, 및 전력 스위치(SW)의 스위칭 주기를 감지하며, 감지된 방전 기간, 피크 전류, 및 스위칭 주기를 이용하여 출력 전류(Iout)를 예측할 수 있다. 방전 기간은 전력 스위치(SW)의 턴 오프 시점부터 감지 전압(VS)이 공진에 의해 감소하기 시작하는 시점까지의 기간에 대응할 수 있다. 아울러, 스위치 제어 회로(30)는 방전 기간에 피크 전류를 곱하고, 그 결과를 스위칭 주기로 나눠서 출력 전류(Iout)에 대한 정보를 생성할 수 있다.
출력 전류(Iout) 및 출력 전압(Vout)에 대한 정보를 생성하는 방법은 한정되지 않으며, 다양한 방식이 적용될 수 있다.
스위치 제어 회로(30)는 게이트 전압(VG)이 출력되는 핀(P1), 전원 전압(VDD)가 공급되는 핀(P2), 및 감지 전압(VS)이 입력되는 핀(P3)를 포함한다.
다이오드(D2)는 보조 권선(W3)의 일단과 연결된 애노드 및 커패시터(CVDD)에 연결된 캐소드를 포함하고, 커패시터(CVDD)와 다이오드(D2)의 캐소드는 핀(P2)에 연결되어 있다. 보조 권선(W3)에 발생하는 전류가 다이오드(D2)를 통해 커패시터(CVDD)에 공급되어 충전되며, 전원 전압(VDD)은 커패시터(CVDD)의 전압이다. 전원 전압(VDD)은 스위치 제어 회로(30)의 동작에 필요한 전압이다.
저항(R1) 및 저항(R2)는 노드(N1)와 1차측 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있고, 저항(R1)과 저항(R2)이 연결되는 노드(N2)의 전압이 감지 전압(VS)이다.
클램핑 회로(40)는 감지 전압(VS)을 소정 전압으로 클램핑한다. 그러면 출력 전압(Vout)의 증가로 인한 감지 전압(VS)의 증가를 소정 전압으로 제한할 수 있다. 클램핑 회로(40)는 보조 전압(VAUX)이 발생하는 노드(N0)와 노드(N1) 사이에 연결되어 있다. 클램핑 회로(40)는 보조 전압(VAUX)을 소정의 클램핑 전압으로 제한하여 노드(N1)에 공급한다. 노드(N1)에 공급된 클램핀 전압이 저항(R1, R2)에 의해 분배되어 감지 전압(VS)이 결정되므로, 감지 전압(VS)은 소정 전압으로 클램핑된다.
전압 팔로워(50)는 보조 전압(VAUX)의 감소에 따라 감지 전압(VS)을 감소킨다. 전압 팔로워(50)는 노드(N0)와 노드(N1) 사이에 연결되어 있다. 전압 팔로워(50)는 보조 전압(VAUX)의 감소에 따라 노드(N1)의 전압을 감소시키고, 노드(N1)의 전압 감소에 따라 감지 전압(VS) 역시 감소된다.
스위치 제어 회로(30)가 방전 기간을 정확하게 검출하기 위해서는 전력 스위치(SW)의 턴 오프 시점 이후의 감지 전압(VS)의 감소 시작 시점을 정확하게 감지해야 한다. 전압 팔로워(50)는 감지 전압(VS)이 보조 전압(VAUX)에 따라 지연 없이 감소되도록 한다.
전압 팔로워(50)는 클램핑 회로(40)의 일부 구성을 통해 노드(N1)와 연결되어 있을 수 있다. 이에 대한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 실시 예에 비해 다른 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치(2)는 과전압 감지 회로(60)를 더 포함한다. 다른 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치(2)는 감지 전압(VS)을 이용하여 출력 전압(VOUT)의 과전압 여부를 감지할 수 있다.
도 1과 비교해 저항(R2)이 두 개의 저항(R21, R22)으로 구분되고, 두 저항이 연결되는 노드(N4)와 노드(N0) 사이에 과전압 감지 회로(60)가 연결되어 있다.
과전압 감지 회로(60)는 보조 전압(VAUX)이 소정의 임계 전압에 도달할 때, 노드(N4)에 보조 전압(VAUX)을 공급하여 보조 전압(VAUX)에 따라 감지 전압(VS)을 증가시킨다. 정상 상태에서는 과전압 감지 회로(60)가 보조 전압(VAUX)을 노드(N4)에 공급하지 않으므로, 노드(N4)의 전압이 클램핑 회로(40) 및 전압 팔로워(50)에 의해 제어된다.
즉, 클램핑 회로(40)는 보조 전압(VAUX)을 소정의 클램핑 전압으로 제한하여 노드(N1)에 공급한다. 노드(N1)에 공급된 클램핀 전압이 저항(R1, R21, R22)에 의해 분배되어 감지 전압(VS)이 결정되므로, 감지 전압(VS)은 소정 전압으로 클램핑된다. 전압 팔로워(50)는 보조 전압(VAUX)의 감소에 따라 노드(N1)의 전압을 감소시키고, 노드(N1)의 전압 감소에 따라 감지 전압(VS) 역시 감소된다.
그러나 출력 전압(VOUT)이 과전압인 상태에서는 노드(N4)에 보조 전압(VAUX)이 공급되어 감지 전압(VS)이 급격히 상승한다. 스위치 제어 회로(30)는 감지 전압(VS)의 급격한 상승을 감지하여 과전압 보호 동작을 기동시킬 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여 도 1에 도시된 실시 예를 자세히 설명한다.
도 3은 도 1의 클램핑 회로 및 전압 팔로워의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 보조 전압, N1 노드의 전압, 감지 전압, 및 전압 팔로워에 흐르는 전류를 나타낸 파형도이다.
클램핑 회로(50)는 저항(R3), 다이오드(D3), 및 제너 다이오드(ZD1)을 포함한다. 저항(R3)는 노드(N0)와 노드(N1) 사이에 연결되어 있고, 다이오드(D3)는 노드(N1)와 노드(N3) 사이에 연결되어 있으며, 제너 다이오드(ZD1)는 노드(N3)와 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있다.
다이오드(D3)의 애노드는 노드(N1)에 연결되어 있고, 캐소드는 노드(N3)에 연결되어 있다. 제너 다이오드(ZD1)의 캐소드는 노드(N3)에 연결되어 있고, 제너 다이오드(ZD1)의 애노드는 1차측 그라운드에 연결되어 있다.
노드(N1)의 전압이 보조 전압(VAUX)을 따라 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압보다 큰 전압이 될 때, 다이오드(D3)가 도통되고, 노드(N3)의 전압은 제너 전압으로 유지되고, 노드(N1)의 전압은 제너 전압보다 다이오드(D3)의 포워드 전압만큼 높은 전압으로 유지된다. 제너 전압 및 다이오드(D3)의 포워드 전압은 일정한 전압이므로 노드(N1)의 전압은 소정 전압으로 클램핑 된다. 제너 전압에 비해 포워드 전압은 작은 값이므로, 실질적으로 노드(N1)의 전압은 제너 전압으로 클램핑 된다.
노드(N1)의 전압이 소정 전압으로 클램핑 되므로, 감지 전압(VS)도 일정하게 클램핑 된다.
전압 팔로워(50)는 커패시터(C1)을 포함하고, 커패시터(C1)은 노드(N0)와 노드(N3) 사이에 연결되어 있고, 다이오드(D3)가 도통되었을 때 노드(N1)와 연결된다. 보조 전압(VAUX)이 감소하기 시작하면, 노드(N1)으로부터 다이오드(D3) 및 커패시터(C1)을 통해 커패시터(C1)을 방전시키는 전류(Ic)가 발생한다. 그러면 노드(N1)의 전압이 보조 전압(VAUX)을 따라 감소하고, 감지 전압(VS) 역시 감소하기 시작한다.
도 4를 참조하면, 전력 스위치(SW)의 턴 오프 시점인 T1에 보조 전압(VAUX)이 급격히 상승한다. 그러면 클램핑 회로(40)의 다이오드(D3) 및 제너 다이오드(ZD1)가 도통되어 노드(N1)의 전압(이하, VN1)이 전압(VCL1)으로 클램핑된다. 감지 전압(VS)은 시점 T1부터 증가하다가 전압(VN1)이 전압 레벨(VCL1)로 클램핑되어 전압 레벨(VCL2)로 클램핑 된다. 시점 T1에 보조 전압(VAUX)에 의해 노드(N0)로부터 커패시터(C1)을 충전하는 전류(Ic)가 발생한다. 2차측 전류가 영이 되어 공진이 시작되는 시점 T2부터 커패시터(C1)을 방전시키는 전류(Ic)가 발생한다. 그러면 시점 T2부터 전압(VN1)이 감소하고 감지 전압(VS)도 감소하기 시작한다.
전압 팔로워(50)가 없는 경우, 보조 전압(VAUX)이 감소하기 시작하더라도, 보조 전압(VAUX)이 전압 레벨(VCL1)까지 감소하는 전에는 전압(VN1)이 일정하게 유지되는 문제가 발생할 수 있다. 그러면 감지 전압(VS)도 감소하지 않고 일정하게 유지될 수 있다. 그러면 시점 T3부터 감지 전압(VS)이 감소하기 시작하여 2차측 전류의 방전 기간을 정확하게 측정할 수 없다. 방전 기간이 종료된 시점부터 공진에 의해 출력 전압(Vout)이 감소하기 시작하여 보조 전압(VAUX)도 감소하는데, 보조 전압(VAUX)의 감소 시점과 감지 전압(VS)의 감소 시점 사이에 지연(도 4의 dT)이 발생하여 정확한 방전 기간을 측정할 수 없다. 실시 예는 이런 문제를 해결하기 위해 전압 팔로워(50)를 포함한다.
도 5는 실시 예에 따른 전압 팔로워의 변형 예이다.
도 5에 도시된 전압 팔로워(51)는 도 3에 도시된 전압 팔로워(50)에 비해 노드(N1)와의 연결 관계가 상이하다. 커패시터(C1)는 노드(N1)에 연결되어 있는 일전극 및 보조 전압(VAUX)에 연결되어 있는 타전극을 포함한다. 그러면, 커패시터(C1)과 저항(R3)이 서로 병렬 연결되어 있다.
보조 전압(VAUX)이 감소하기 시작하면, 노드(N1)으로부터 커패시터(C1)를 통해 흐르는 방전 전류가 발생한다. 그러면 노드(N1)의 전압이 보조 전압(VAUX)을 따라 감소하고, 감지 전압(VS) 역시 감소하기 시작한다.
도 6은 도 2의 클램핑 회로, 전압 팔로워, 및 과전압 감지 회로의 일 예를 나타낸 도면이다.
클램핑 회로(40) 및 전압 팔로워(50)의 구성은 동일한 바 상세한 설명은 생략한다. 과전압 감지 회로(60)는 다이오드(D5) 및 제너 다이오드(ZD2)를 포함한다.
다이오드(D5)의 애노드는 노드(N0)에 연결되어 있고, 다이오드(D5)의 캐소드는 제너 다이오드(ZD2)의 캐소드에 연결되어 있다. 제너 다이오드(ZD2)의 애노드는 노드(N4)에 연결되어 있다. 보조 전압(VAUX)의 상승에 의해 다이오드(D5) 및 제너 다이오드(ZD2)가 도통된다. 그러면 노드(N4)는 보조 전압(VAUX)에 연결되고, 감지 전압(VS)은 노드(N4)의 전압이 두 저항(R1, R22)에 의해 분배된 전압으로 발생한다. 이 때, 노드(N4)의 전압은 보조 전압(VAUX)에서 다이오드(D5)의 포워딩 전압 및 제너 다이오드(ZD2)의 제너 전압을 차감한 전압으로 발생할 수 있다.
이와 같이, 실시 예들에 따른 PSR 전력 공급 장치는 출력 전압의 범위가 넓어지더라도 감지 전압을 소정 전압 범위로 제어할 수 있다. 아울러 다른 실시 예에 따른 PSR 전력 공급 장치는 출력 전압의 과전압이 발생하더라도 감지 전압을 통해 과전압을 감지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 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.
1: PSR 전력 공급 장치
10: 정류 회로
20: 트랜스포머
30: 스위치 제어 회로
40: 클램핑 회로
50: 전압 팔로워
60: 과전압 감지 회로

Claims (16)

  1. 전력 스위치,
    상기 전력 스위치의 턴 오프 기간 동안 출력 전압에 따르는 보조 전압이 발생하고 일차측에 위치하는 보조 권선,
    상기 전력 스위치의 턴 오프 기간 중 상기 보조 전압이 클램핑 전압을 초과할 때, 상기 보조 전압에 대응하는 감지 전압을 소정 전압으로 클램핑하는 클램핑 회로,
    상기 보조 전압이 상기 클램핑 전압 보다 높게 남아있을 때, 상기 보조 전압의 감소에 따라 상기 감지 전압을 상기 소정 전압에서부터 감소시키는 전압 팔로워, 및
    상기 감지 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    직렬 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하고,
    상기 제1 저항의 일단 및 상기 제2 저항의 일단이 연결되어 있는 제1 노드의 전압이 감지 전압이고,
    상기 보조 전압은 상기 클램핑 회로에 의해 상기 클램핑 전압으로 제한되어 상기 제2 저항의 타단에 공급되는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클램핑 회로는,
    상기 보조 전압에 연결되어 있는 일단 및 상기 제2 저항의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제3 저항,
    상기 제3 저항의 타단에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및
    상기 제1 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 제1 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 클램핑 전압은 상기 제1 제너 다이오드의 제너 전압에 대응하는 전압인 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 제1 제너 다이오드와 상기 제1 다이오드의 캐소드가 연결되어 있는 제2 노드와 상기 보조 전압 사이에 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    직렬 연결되어 있는 제1 저항 및 제2 저항을 더 포함하고,
    상기 제1 저항의 일단 및 상기 제2 저항의 일단이 연결되어 있는 제1 노드의 전압이 감지 전압이고,
    상기 전압 팔로워는 상기 보조 전압의 감소에 따라 상기 제2 저항의 타단 전압을 감소시키는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 보조 전압과 상기 제2 저항의 타단 사이에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보조 전압이 소정의 임계 전압 이상일 때 상기 감지 전압을 상기 보조 전압에 따라 증가시키는 과전압 감지 회로를 더 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    직렬 연결되어 있는 제1 내지 제3 저항을 더 포함하고,
    상기 제1 저항의 일단 및 상기 제2 저항의 일단이 연결되어 있는 제1 노드의 전압이 감지 전압이고, 상기 제2 저항의 타단과 상기 제3 저항의 일단이 제3 노드에서 연결되어 있으며,
    상기 보조 전압이 상기 임계 전압 이상일 때,
    상기 과전압 감지 회로는 상기 보조 전압에 따라 상기 제3 노드의 전압을 증가시키는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서
    상기 과전압 감지 회로는,
    상기 보조 전압에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제2 다이오드, 및
    상기 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 캐소드 및 상기 제3 노드에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제2 제너 다이오드를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 클램핑 회로에 의해 상기 제3 저항의 타단 전압이 상기 클램핑 전압으로 제한되는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 클램핑 회로는,
    상기 보조 전압에 연결되어 있는 일단 및 상기 제3 저항의 타단에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제4 저항,
    상기 제4 저항의 타단에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 및
    상기 제1 다이오드의 캐소드에 연결되어 있는 제1 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 클램핑 전압은 상기 제1 제너 다이오드의 제너 전압에 대응하는 전압인 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 보조 전압과 상기 제4 저항의 타단 사이에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 제1 제너 다이오드에 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 보조 전압과 상기 제3 노드 사이에 전기적으로 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 전압 팔로워는,
    상기 보조 전압과 상기 제3 저항의 타단 사이에 병렬 연결되어 있는 커패시터를 포함하는 일차측 레귤레이션 전력 공급 장치.
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