KR102384205B1 - 전원 공급 장치 및 그의 전원 공급 방법 - Google Patents

전원 공급 장치 및 그의 전원 공급 방법 Download PDF

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Abstract

전원 공급 장치가 개시된다. 본 전원 공급 장치는 제1 모드 및 제2 모드 중 하나의 모드로 동작하는 전자 장치를 구동하며, 입력되는 교류 전압을 이용하여 입력 전압을 생성하는 입력 전압 생성부, PWM 제어에 의해 상기 입력 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하여 전자 장치로 공급하는 출력 전압 생성부 및 전자 장치의 부하를 감지하여 전자 장치의 모드를 판단하고, 전자 장치의 모드가 변경된 경우, 모드 변경에 따른 제어 신호를 출력 전압 생성부로 출력하는 감지부를 포함하며, 출력 전압 생성부는 제어 신호에 기초하여 변경된 전자 장치의 모드에 대응되도록 출력 전압을 생성할 수 있다.

Description

전원 공급 장치 및 그의 전원 공급 방법 { POWER SUPLLY APPARATUS AND POWER SUPPLY METHOD THEREOF }
본 발명은 전원 공급 장치 및 그의 전원 공급 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 장치를 구동하기 위한 전원 공급 장치 및 그의 전원 공급 방법에 관한 것이다.
모니터, TV 등의 전자 장치의 경우, 최소의 에너지를 소모하면서 외부의 재기동 신호를 기다리고 있는 대기 모드로 동작하다가, 재기동 신호가 입력되면 동작 모드로 진입하여 그에 따른 동작을 수행하고 있다.
한편, 전자 장치는 어댑터와 같은 전원 공급 장치에 연결되어 전원을 공급받아 구동한다. 이 경우, 전원 공급 장치는 상용 전원인 교류 전원을 이용하여, 전자 장치에 필요한 전압 레벨로 변환하여 전자 장치로 제공하고 있다.
이에 따라, 대기 모드 동작을 수행하는 전자 장치들의 수가 늘어나는 추세임을 고려할 때, 전원 공급 장치에서 전자 장치의 모드를 고려하여 효율적으로 전원을 공급하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자 장치의 모드를 판단하고 모드에 따른 출력 전압을 생성하여 전자 장치로 제공할 수 있는 전원 공급 장치 및 그의 전원 공급 방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 에에 따른 제1 모드 및 제2 모드 중 하나의 모드로 동작하는 전자 장치를 구동하는 전원 공급 장치는 입력되는 교류 전압을 이용하여 입력 전압을 생성하는 입력 전압 생성부, PWM 제어에 의해 상기 입력 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하여 상기 전자 장치로 공급하는 출력 전압 생성부 및 상기 전자 장치의 부하를 감지하여 전자 장치의 모드를 판단하고, 상기 전자 장치의 모드가 변경된 경우, 모드 변경에 따른 제어 신호를 상기 출력 전압 생성부로 출력하는 감지부를 포함하며, 상기 출력 전압 생성부는 상기 제어 신호에 기초하여 상기 변경된 전자 장치의 모드에 대응되도록 상기 출력 전압을 생성한다.
여기에서, 상기 제1 모드는 대기 모드이고, 제2 모드는 동작 모드일 수 있다.
또한, 상기 감지부는 상기 전자 장치의 부하 전류에 기초하여 상기 전자 장치의 모드를 판단할 수 있다.
여기에서, 상기 감지부는 상기 전자 장치의 부하 전류가 증가하여 기설정된 전류 레벨에 도달하는 경우, 상기 전자 장치의 모드가 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변경된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 출력 전압 생성부는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제어 신호가 수신되면 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조절하여 상기 전자 장치의 모드에 대응되는 출력 전압을 생성할 수 있다.
그리고, 상기 감지부는 상기 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호를 상기 입력 전압 생성부를 출력하고, 상기 입력 전압 생성부는 스위치를 포함하고, 상기 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 상기 스위치의 스위칭 동작을 수행하여 상기 입력 전압을 생성할 수 있다.
또한, 상기 제1 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압 및 상기 제2 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압은 동일할 수 있다.
또는, 상기 제1 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압은 상기 제2 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압보다 낮은 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 모드 및 제2 모드 중 하나의 모드로 동작하는 전자 장치를 구동하는 전원 공급 장치의 전원 공급 방법은 입력되는 교류 전압을 이용하여 입력 전압을 생성하는 단계 및 PWM 제어에 의해 상기 입력 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하여 상기 전자 장치로 공급하는 단계를 포함하며, 상기 공급하는 단계는 상기 전자 장치의 부하를 감지하여 전자 장치의 모드를 판단하고, 상기 전자 장치의 모드가 변경된 경우, 모드 변경에 따른 제어 신호에 기초하여 상기 변경된 전자 장치의 모드에 대응되도록 상기 출력 전압을 생성한다.
여기에서, 상기 제1 모드는 대기 모드이고, 상기 제2 모드는 동작 모드일 수 있다.
또한, 상기 공급하는 단계는 상기 전자 장치의 부하 전류에 기초하여 상기 전자 장치의 모드를 판단할 수 있다.
여기에서, 상기 공급하는 단계는 상기 전자 장치의 부하 전류가 증가하여 기설정된 전류 레벨에 도달하는 경우, 상기 전자 장치의 모드가 상기 제1 모드에서 상기 제2 모드로 변경된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 공급하는 단계는 상기 제어 신호가 수신되면 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조절하여 상기 전자 장치의 모드에 대응되는 출력 전압을 생성할 수 있다.
그리고, 상기 생성하는 단계는 상기 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 스위치의 스위칭 동작을 수행하여, 상기 입력 전압을 생성할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 전원 공급 방법은 상기 제1 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압 및 상기 제2 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압은 동일할 수 있다.
또는, 본 실시 예에 따른 전원 공급 방법은 상기 제1 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압은 상기 제2 모드에서 상기 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압보다 낮은 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 전원 공급 장치는 외부 장치에서 별도의 제공되는 신호 없이 자체적으로 전자 장치의 모드를 판단하고, 전자 장치의 모드에 따라 출력 전압을 생성하여 전자 장치로 공급할 수 있다는 점에서, 전원 공급 장치의 효율적인 구동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치 및 전원 공급 장치로부터 전원을 제공받는 전자 장치,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 회로도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도, 그리고
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 전원 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치 및 전원 공급 장치로부터 전원을 제공받는 전자 장치를 나타낸다.
전자 장치(100)는 전원 공급 장치(200)로 전원을 제공받아 동작한다.
예를 들어, 전자 장치(100)는 모니터, TV 등으로 구현되어, 전원 공급 장치(200)로 제공받은 전원을 이용하여, 영상 신호 및 오디오 신호를 수신 및 처리하여, 이에 기초한 영상 및 오디오를 출력할 수 있다.
이를 위해, 전자 장치(100)는 신호 수신부(110), 신호 처리부(120), 출력부(130), 저장부(140), 사용자 인터페이스(150), 전원 수신부(160) 및 프로세서(170)를 포함할 수 있다.
신호 수신부(110)는 외부로부터 영상 신호 및 오디오 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, 신호 수신부(110)는 방송국으로부터 제공되는 방송 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 신호 수신부(110)는 튜너(미도시), 복조기(미도시) 및 등화기(미도시) 등과 같은 구성을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
또한, 신호 수신부(110)는 블루레이 디스크, DVD, USB 및 외장 하드디스크 등과 같은 외부 매체로부터 영상 신호 및 오디오 신호를 수신하거나, 인터넷을 통해 외부 서버(미도시)로부터 영상 신호 및 오디오 신호를 스트리밍받을 수도 있다.
신호 처리부(120)는 신호 수신부(110)에서 수신한 영상 신호 및 오디오 신호에 대한 처리를 수행한다.
예를 들어, 신호 처리부(120)는 영상 신호에 대한 디코딩, 스케일링, 노이즈 필터링, 프레임 레이트 변환, 해상도 변환 등과 같은 다양한 이미지 처리를 수행할 수 있다. 신호 처리부(120)에서 처리된 영상 신호는 디스플레이(131)로 출력될 수 있다.
또한, 신호 처리부(120)는 오디오 신호에 대한 디코딩이나 증폭, 노이즈 필터링 등과 같은 다양한 처리가 수행될 수 있다. 신호 처리부(120)에서 처리된 오디오 신호는 오디오 출력부(132)로 출력될 수 있다.
출력부(130)는 디스플레이(131) 및 오디오 출력부(132)를 포함하여, 신호 처리부(120)에서 처리된 영상 신호 및 오디오 신호를 출력할 수 있다.
디스플레이(131)는 신호 처리부(120)에서 처리된 영상 신호에 기초하여, 영상을 디스플레이할 수 있다. 이를 위해, 디스플레이(131)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 전기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Display, OLED) 등으로 구현될 수 있다.
한편, 디스플레이(131)는 그 구현 방식에 따라서 부가적인 구성을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 디스플레이(131)가 액정 방식인 경우, LCD 디스플레이 패널, LCD 디스플레이 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛, 패널을 구동시키는 패널 구동기판 등을 포함할 수 있다.
오디오 출력부(132)는 신호 처리부(120)에서 처리된 오디오 신호에 기초하여, 오디오를 출력할 수 있다. 이를 위해, 오디오 출력부(132)는 오디오를 출력할 수 있는 출력 단자 또는 스피커 등으로 구현될 수 있다.
저장부(140)는 전자 장치(100)를 구동시키기 위한 O/S(Operating System) 소프트웨어 모듈, 각종 프로그램 등과 같은 다양한 데이터를 저장한다. 이를 위해, 저장부(140)는 플래시 메모리, 하드디스크 등의 비휘활성 메모리를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(150)는 전자 장치(100)를 제어하기 위한 사용자 명령을 입력받는다.
예를 들어, 사용자 인터페이스(150)는 조작 패널을 통해 사용자 명령을 입력받거나, 리모컨(미도시)에 입력된 사용자 명령을 수신받아 프로세서(170)로 제공할 수 있다.
전원 수신부(160)는 전자 장치(100)를 구동하기 위한 전원을 제공받는다.
구체적으로, 전원 수신부(160)는 전원 공급 장치(200)와 연결되어 전원 공급 장치(200)가 제공하는 전원을 입력받아, 전자 장치(100)의 각 구성의 동작에 필요한 레벨의 전원으로 변환하여 해당 구성에 공급할 수 있다.
프로세서(170)는 전자 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(170)는 마이컴(또는, 마이컴 및 CPU(central processing unit)), 전자 장치(100)의 동작을 위한 RAM(Random Access Memory) 및 ROM(Read Only Memory)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 프로세서(170)는 전자 장치(100)가 모드에 따라 동작하도록 전자 장치(100)의 각 구성을 제어할 수 있다.
여기에서, 모드는 전자 장치(100)가 전원 공급 장치(200)와 연결된 상태에서 전자 장치(100)의 주된 기능을 수행하지 않고 외부로부터 사용자 명령을 입력받기 위해 대기하고 있는 대기 모드(standby mode) 및 대기 모드에서 사용자 명령이 입력되면 사용자 명령에 따른 전자 장치(100)의 기능을 수행하는 동작 모드(operating mode)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 프로세서(170)는 전자 장치(100)가 대기 모드 상태인 경우, 대기 모드 상태로 동작하기 위해 요구되는 구성에 전원을 공급하도록 전원 수신부(160)를 제어하고, 전자 장치(100)가 동작 모드 상태인 경우, 사용자 명령에 따른 기능을 수행하기 위해 요구되는 구성에 전원을 공급하도록 전원 수신부(160)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(170)는 전자 장치(100)가 턴 오프되면 전원 공급 장치(200)로부터 공급되는 전원을 이용하여 전자 장치(100)가 대기 모드 상태로 동작하도록 제어하여, 다른 구성에 대한 전원 공급을 차단하고 사용자로부터 턴 온 명령을 입력받기 위해 사용자 인터페이스(150)에만 전원을 공급할 수 있다. 이후, 프로세서(170)는 사용자 인터페이스(150)를 통해 턴 온 명령이 입력되면, 동작 모드로 진입하여 턴 온 명령에 따른 영상 및 오디오를 출력하기 위해 전원 공급 장치(200)로부터 공급되는 전원을 이용하여 전자 장치(100)의 각 구성에 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 대기 모드에서는 최소한의 구성에 전원을 공급하고, 동작 모드에서는 사용자 명령에 따른 기능을 수행하기 위해 요구되는 구성에 전원을 공급한다는 점에서, 대기 모드 상태 일 때보다 동작 모드 상태일 때 전자 장치(100)의 부하가 더 커지게 된다.
이에 따라, 본 발명에서는 전원 공급 장치(200)는 전자 장치(100)의 부하에 기초하여 전자 장치(100)가 대기 모드인지 또는 동작 모드인지를 판단하고, 판단된 모드에 따라 각 모드에 대응되는 전원을 전자 장치(100)로 공급할 수 있다.
한편, 전원 공급 장치(200)는 전자 장치(100)에 전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 전원 공급 장치(200)는 어댑터(adapter)로 구현되어, 상용 전원인 교류 전원(10)을 입력받아, 전자 장치(100)에 필요한 전압 레벨로 변환하여 전자 장치(100)로 공급할 수 있다.
이를 위해, 도 1 내지 도 5와 같이, 전원 공급 장치(200)는 입력 전압 생성부(210), 출력 전압 생성부(220) 및 감지부(230)를 포함할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 전원 공급 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 회로도를 나타낸다.
입력 전압 생성부(210)는 입력되는 교류 전원(10)을 이용하여 입력 전압(Vi)을 생성한다.
구체적으로, 입력 전압 생성부(210)는 스위치(211)를 포함하며, 감지부(230)에서 출력되는 제어 신호에 따라 스위치(211)의 스위칭 동작을 수행하고, 스위칭 동작에 따라 입력되는 교류 전원의 전류를 정류하여, 직류로 변환된 입력 전압을 생성할 수 있다.
여기에서, 제어 신호는 전자 장치(100)의 모드에 대응되는 신호일 수 있다. 구체적으로, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드를 판단하고, 전자 장치(100)의 모드에 대응되는 신호를 입력 전압 생성부(210)로 출력하여 스위치(211)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드인 경우 감지부(230)는 로우(low) 신호를 스위치(211)로 출력하고, 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드인 경우 감지부(230)는 하이(high) 신호를 스위치(211)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드인 경우 스위치(211)는 오프되고, 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드인 경우 스위치(211)는 온될 수 있다.
한편, 입력 전압 생성부(210)는 스위치(211)가 오프인 경우, 입력되는 교류 전원(10)에 대해 반파 정류를 수행하여 입력 전압(Vi)을 생성할 수 있다.
구체적으로, 스위치(211)가 오프인 경우, 다이오드(212)는 교류 전원(10)으로부터 입력되는 전류에 대해 반파 정류를 수행하고, 커패시터(217)는 다이오드(212)로부터 출력되는 직류 전압을 평활시키고 이를 충전하여 입력 전압(Vi)을 생성할 수 있다.
또한, 입력 전압 생성부(210)는 스위치(211)가 온인 경우, 입력되는 교류 전원(10)에 대해 전파 정류를 수행하여 입력 전압(Vi)을 생성할 수 있다.
구체적으로, 스위치(211)가 온인 경우, 브리지 다이오드(213)는 교류 전원(10)으로부터 입력되는 전류에 대해 전파 정류를 수행하고, 커패시터(217)는 브리지 다이오드(213)로부터 출력되는 직류 전압을 평활시키고 이를 충전하여 입력 전압(Vi)을 생성할 수 있다. 한편, 인덕터(214, 215) 및 커패시터(216)는 LC 공진 회로로서 동작하여, 브리지 다이오드(213)에 과전압이 인가되는 것을 방지할 수 있다.
출력 전압 생성부(220)는 PWM(pulse width modulation) 제어에 의해 입력 전압(Vi)을 이용하여 출력 전압(Vo)을 생성하여 전자 장치(100)로 공급할 수 있다.
구체적으로, 출력 전압 생성부(220)는 스위칭 소자(221)를 포함하여, 소정 주파수로 스위칭 소자(221)를 온시키고, 스위칭 소자(221)가 온 상태를 유지하는 듀티 비를 조절하여, 기설정된 타겟 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
여기에서, 기설정된 타겟 전압 레벨은 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드이거나 동작 모드인 경우 동일한 값(가령, 14V)이 될 수 있다. 즉, 전자 장치(100)가 대기 모드 상태이거나 동작 모드 상태인 경우, 출력 전압 생성부(220)는 동일한 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
스위칭 소자(221)가 온인 경우, 커패시터(217)로부터 출력되는 입력 전압(Vi)은 제1 변압부(222-1, 222-2)의 제1 1차 코일(222-1)에 인가되고, 권선비에 따라 제1 1차 코일(222-1)에 의해 2차 코일(222-2)에는 소정 전압이 유기된다.
다이오드(223)는 2차 코일(222-2)에서 출력되는 전압을 정류하고, 커패시터(224)는 다이오드(223)에서 출력되는 전압을 평활하고 이를 충전하여, 출력 전압(Vo)을 전자 장치(100)로 공급될 수 있다.
한편, 제2 변압부(222-2, 222-3)의 2차 코일(222-2)에 의해 제2 1차 코일(222-3)에는 소정 전압이 유기되고, 다이오드(225)는 제2 1차 코일(222-3)에 유기된 전압을 정류하여 PWM 회로부(226)의 구동 전원으로 출력한다.
전압 분배부(227-1, 227-2)는 서로 직렬로 연결된 저항(227-1, 227-2)을 포함하여, 제2 1차 코일(222-3)에 유기된 전압을 분배하여 기준 전압(Vref)을 생성하여 PWM 회로부(226)로 출력한다.
PWM 회로부(226)는 기준 전압(Vref)을 기설정된 전압 레벨과 비교하여, 스위칭 소자(221)의 온 상태의 듀티 비를 조절하여, 출력 전압(Vo)이 기설정된 타겟 전압 레벨이 되도록 제어할 수 있다. 한편, 스위칭 소자(221)가 오프되면 출력 전압(Vo)은 서서히 떨어지게 된다는 점에서, PWM 회로부(226)는 소정 주파수로 스위칭 소자(221)를 온시켜 출력 전압(Vo)을 기설정된 타겟 전압 레벨로 유지하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 출력 전압 생성부(220)는 입력 전압(Vi)을 이용하여 기설정된 타겟 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
한편, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 부하를 감지하여 전자 장치(100)의 모드를 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 장치(100)는 대기 모드 상태인 경우 대기 모드에서 요구되는 최소한의 구성에만 전원을 공급하고, 동작 모드 상태인 경우 사용자 명령에 따른 기능을 수행하기 위한 구성에 전원을 공급한다.
따라서, 대기 모드일 때보다 동작 모드일 때, 전자 장치(100)의 부하는 더 커지게 되고, 더 많은 부하 전류를 갖게 된다.
이에 따라, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 부하 전류에 기초하여 전자 장치(100)의 모드를 판단할 수 있다. 즉, 감지부(230)는 전자 장치(100)로 제공되는 전류에 기초하여 전자 장치(100)의 모드를 판단할 수 있다.
구체적으로, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 부하 전류를 감지하고, 전자 장치(100)의 부하 전류가 기설정된 전류 레벨보다 작은 경우 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드인 것으로 판단하고, 전자 장치(100)의 부하 전류가 기설정된 전류 레벨보다 큰 경우 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드인 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 부하 전류가 증가하여 기설정된 전류 레벨에 도달하는 경우, 전자 장치(100)의 모드가 제1 모드에서 제2 모드로 변경된 것으로 판단할 수 있다. 또는, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 부하 전류가 감소하여 기설정된 전류 레벨에 도달하는 경우, 전자 장치(100)의 모드가 제2 모드에서 제1 모드로 변경된 것으로 판단할 수 있다.
여기에서, 제1 모드는 대기 모드이고 제2 모드는 동작 모드이다.
한편, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드가 변경된 경우, 모드 변경에 따른 제어 신호를 출력 전압 생성부(220)로 출력할 수 있다.
즉, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드가 제1 모드에서 제2 모드로 변경되거나, 제2 모드에서 제1 모드로 변경된 경우, 모드 변경에 따른 제어 신호를 출력 전압 생성부(220)로 출력할 수 있다. 여기에서, 제1 모드는 대기 모드이고 제2 모드는 동작 모드이다.
구체적으로, 2차 코일(222-2)의 일 단(20)은 감지부(230)의 내부 회로를 통해 그라운드(Gnd)에 연결되어 있으며, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경되거나, 동작 모드에서 대기 모드로 변경된 경우, 감지부(230)는 내부 회로의 스위칭 동작을 수행하여 2차 코일(222-2)의 일 단(20)을 그라운드(Gnd)에 순간적으로 쇼트(short)시키게 된다(도 2의 Dynamic Load Detection, 30).
이에 따라, 2차 코일(222-2)에 인가된 전압 레벨은 순간적으로 변경되고, 2차 코일(222-2)에 의해 제2 1차 코일(222-3)에 유기되는 전압 레벨 역시 순간적으로 변경되게 된다. 이에 따라, PWM 회로부(226)는 제2 1차 코일(222-3)에 유기되는 전압 레벨의 변경에 기초하여 전자 장치(100)에서 모드가 변경된 것을 판단할 수 있다.
이와 같이, 감지부(230)는 전자 장치(100)에서 모드가 변경된 경우, 모드 변경을 나타내는 제어 신호(가령, 웨이크 업 신호(wake up signal)를 출력 전압 생성부(220)로 출력할 수 있다.
한편, 출력 전압 생성부(220)는 모드 변경에 따른 제어 신호에 기초하여 변경된 전자 장치(100)의 모드에 대응되도록 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
구체적으로, 출력 전압 생성부(220)는 모드 변경에 따른 제어 신호에 수신되면, 스위칭 소자(221)의 스위칭 주파수를 조절하여, 전자 장치(100)의 모드에 대응되는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
일 예로, 전자 장치(100)의 모드가 제1 모드에서 제2 모드로 전환되는 경우 즉, 대기 모드에서 동작 모드로 전환되는 경우를 가정한다.
출력 전압 생성부(220)는 모드 변경에 따른 제어 신호가 수신되면, 스위칭 소자(221)의 스위칭 주파수를 조절하여 제2 모드에 대응되는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
즉, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경되면, 전자 장치(100)의 부하는 증가하게 되고, 그에 따라 부하 전류 역시 증가하게 되므로, 출력 전압(Vo)은 감소될 수 있다.
이에 따라, 출력 전압 생성부(220)는 감소된 출력 전압(Vo)이 기설정된 타겟 전압 레벨로 다시 증가되도록, 대기 모드일 때보다 스위칭 소자(221)의 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다. 즉, 출력 전압 생성부(220)는 저전력 동작으로 스위칭 소자(221)의 스위칭을 제어하다가, 정상 동작으로 스위칭 소자(221)의 스위칭을 제어할 수 있다.
다른 예로, 전자 장치(100)의 모드가 제2 모드에서 제1 모드로 전환되는 경우 즉, 동작 모드에서 대기 모드로 전환되는 경우를 가정한다.
출력 전압 생성부(220)는 모드 변경에 따른 제어 신호가 수신되면, 스위칭 소자(221)의 스위칭 주파수를 조절하여 제1 모드에 대응되는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
즉, 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드에서 대기 모드로 변경되면, 전자 장치(100)의 부하는 감소하게 되고, 그에 따라 부하 전류 역시 감소하게 된다.
이에 따라, 출력 전압 생성부(220)는 출력 전압(Vo)이 기설정된 타겟 전압을 유지하도록, 동작 모드일 때보다 스위칭 소자(221)의 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다. 즉, 출력 전압 생성부(220)는 정상 동작으로 스위칭 소자(221)의 스위칭을 제어하다가, 저전력 동작으로 스위칭 소자(221)의 스위칭을 제어할 수 있다.
한편, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드에 대응되는 제어 신호를 입력 전압 생성부(210)로 출력할 수 있다(도 2의 Load Detection Siganl).
구체적으로, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드인 경우 감지부(230)는 로우 신호를 스위치(211)로 출력하고, 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드인 경우 감지부(230)는 하이 신호를 스위치(211)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 입력 전압 생성부(210)는 전자 장치(100)의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 스위치(211)의 스위칭 동작을 수행하여 입력 전압을 생성할 수 있다.
구체적으로, 입력 전압 생성부(210)는 감지부(230)로부터 로우 신호가 입력되면 스위치(211)를 오프시키고, 감지부(230)로부터 하이 신호가 입력되면 스위치(211)를 온시킬 수 있다.
한편, 입력 전압 생성부(210)는 스위치(211)가 오프되면 다이오드(212)를 이용하여 입력 전압(Vi)을 생성하고, 스위치(211)가 온되면 브리지 다이오드(213)를 이용하여 입력 전압(Vi)을 생성하게 된다.
이에 따라, 전자 장치(100)가 대기 모드 상태인 경우, 입력 전압 생성을 위해 이용되는 소자의 개수가 줄어들어, 전원 공급 장치(200)에서 소비되는 전력이 감소될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
도 3을 참조하면, 전원 공급 장치(200)는 전자 장치(100)와 연결되면, 입력되는 교류 전원을 이용하여 출력 전압을 생성하여 전자 장치(100)로 제공한다.
한편, 전자 장치(100)가 대기 모드로 동작하는 경우, 전원 공급 장치(200)는 입력 전압 생성부(210) 내의 스위치(211)로 로우 신호를 출력하여 스위치(211)를 오프시키고, 기준 전압(Vref)에 기초하여 기설정된 타겟 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다.
이 경우, 전자 장치(100)는 대기 모드에 따른 최소 전력을 소비한다는 점에서, 전자 장치(100)의 부하 전류는 작다(도 3의 Stand By).
한편, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경되는 경우, 전자 장치(100)의 부하가 증가하게 되며, 부하 전류 역시 증가하게 된다.
전원 공급 장치(200)는 전자 장치(100)의 부하 전류를 감지하여, 전자 장치(100)의 부하 전류가 기설정된 전류 레벨(도 3의 Load Det Level)에 도달하게 되면, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 전원 공급 장치(200)는 입력 전압 생성부(210) 내의 스위치(211)로 하이 신호를 출력하여 스위치(211)를 온시킨다(도 3의 Load Detection Signal).
한편, 전자 장치(100)의 부하 전류가 증가하면, 출력 전압(Vo)은 감소된다는 점에서, 전원 공급 장치(200)는 기준 전압(Vref)에 기초하여 감소된 출력 전압(Vo)을 기설절된 타겟 전압 레벨로 다시 상승시킬 수 있다.
구체적으로, 전원 공급 장치(200)의 감지부(230)는 모드 변경이 감지되는 순간부터 출력 전압(Vo)이 상승하는 시점까지 Dynamic Load Detection을 수행하며, 출력 전압 생성부(220)는 Dynamic Load Detection에 따라 스위치(221)를 저전력 동작으로 스위칭하다가 정상 동작으로 스위칭하여, 출력 전압(Vo)을 기설절된 타겟 전압 레벨로 다시 상승시킬 수 있다.
한편, 전자 장치(100)는 동작 모드에서, 사용자 명령에 따른 기능을 수행 시, 최대 전력을 소모할 수도 있다. 이 경우, 전자 장치(100)의 부하 전류는 최대로 증가하게 되며(도 3의 Full Load), 이에 따라, 출력 전압(Vo)이 감소될 수 있다.
이에 따라, 전원 공급 장치(200)는 기준 전압(Vref)에 기초하여 감소된 출력 전압(Vo)을 기설절된 타겟 전압 레벨로 다시 상승시킬 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에서는 전자 장치(100)가 대기 모드 상태인 경우와 동작 모드 상태인 경우, 전원 공급 장치(200)가 동일한 전압 레벨의 출력 전압을 생성하는 것으로 설명하였다.
하지만, 이는 일 예에 불과하고, 전원 공급 장치(200)는 모드에 따라 서로 다른 전압 레벨을 갖는 출력 전압을 생성하여, 전자 장치(100)로 공급할 수도 있으며, 보다 구체적인 설명을 위해 도 4 및 도 5를 참조하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 회로도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 도 2에 도시된 전원 공급 장치(200)에 저항(227-3)과 스위칭 소자(227-4)가 추가되었다는 점을 제외하고는 도 2와 동일하다는 점에서, 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
스위칭 소자(227-4)는 감지부(230)로부터 출력되는 전자 장치(100)의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 스위칭 동작이 제어될 수 있다.
구체적으로, 감지부(230)는 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드인 경우 감지부(230)는 로우 신호를 스위칭 소자(227-4)로 출력하고, 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드인 경우 감지부(230)는 하이 신호를 스위칭 소자(227-4)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드인 경우 스위칭 소자(227-4)는 오프되고, 전자 장치(100)의 모드가 동작 모드인 경우 스위칭 소자(227-4)는 온될 수 있다.
스위칭 소자(227-4)가 오프된 경우, PWM 회로부(226)는 기준 전압(Vref)을 기설정된 전압 레벨과 비교하여, 스위칭 소자(221)의 온 상태의 듀티 비를 조절하여 출력 전압(Vo)이 기설정된 타겟 전압 레벨이 되도록 제어할 수 있다.
이 경우, PWM 회로부(226)는 도 2에서의 출력 전압(Vo)보다 더 낮은 전압 레벨을 갖도록 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)가 대기 모드인 경우 도 2에서의 출력 전압(Vo)이 14V인 경우, 도 4의 경우 14V보다 낮은 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)이 생성될 수 있다.
한편, 스위칭 소자(227-4)가 온된 경우, 저항(227-2)과 저항(227-3)은 병렬 연결된다는 점에서, 기준 전압(Vref)은 스위칭 소자(227-4)가 오프된 경우보다 더 낮은 전압 레벨을 갖게 된다.
이에 따라, PWM 회로부(226)는 기준 전압(Vref)을 기설정된 전압 레벨과 비교하여, 도 2에서의 출력 전압(Vo)과 동일한 전압 레벨을 갖도록 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있게 된다.
이와 같이, 제1 모드에서의 출력 전압은 제2 모드에서의 출력 전압보다 낮아지게 된다. 즉, 대기 모드에서의 출력 전압은 동작 모드에서의 출력 전압보다 낮아지게 된다.
이에 따라, 전자 장치(100)가 대기 모드 상태일 때, 전원 공급 장치(200)에서 소비되는 전력은 더욱 낮아질 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전원 공급 장치(200)의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전원 공급 장치(200)의 동작을 설명하기 위한 시퀀스도라는 점에서, 도 5를 설명함에 있어 도 3에서 설명한 부분과 공통되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 5를 참조하면, 전자 장치(100)가 대기 모드로 동작하는 경우, 전원 공급 장치(200)는 도 4에서보다 낮은 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다(도 5의 Low Voltage).
이후, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경되는 경우, 전원 공급 장치(200)는 도 4와 동일한 전압 레벨을 갖는 출력 전압(Vo)을 생성할 수 있다(도 5의 Hig Voltage).
이와 같이, 전자 장치(100)의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경되는 경우, 전원 공급 장치(200)는 전자 장치(100)가 대기 모드 상태에 있을 때 상대적으로 낮은 출력 전압(Vo)을 생성하고, 전자 장치(100)가 동작 모드 상태에 있을 때 상대적으로 높은 출력 전압(Vo)을 생성하여, 출력 전압(Vo)을 2 단으로 상승시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 전원 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 입력되는 교류 전압을 이용하여 입력 전압을 생성한다(S610).
이후, PWM 제어에 의해 입력 전압을 이용하여 출력 전압을 생성하여 상기 전자 장치로 공급한다(S620). 여기에서, 전자 장치는 제1 모드 및 제2 모드 중 하나의 모드로 동작할 수 있으며, 일 예로, 제1 모드는 대기 모드이고, 제2 모드는 동작 모드일 수 있다.
구체적으로, S620 단계는 전자 장치의 부하를 감지하여 전자 장치의 모드를 판단하고, 전자 장치의 모드가 변경된 경우, 변경에 따른 제어 신호에 기초하여 변경된 전자 장치의 모드에 대응되도록 출력 전압을 생성할 수 있다.
이 경우, 전자 장치의 부하 전류에 기초하여 전자 장치의 모드를 판단할 수 있다.
그리고, 전자 장치의 부하 전류가 증가하여 기설정된 전류 레벨에 도달하는 경우, 전자 장치의 모드가 제1 모드에서 제2 모드로 변경된 것으로 판단할 수 있다.
또한, S620 단계는 제어 신호가 수신되면 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조절하여 전자 장치의 모드에 대응되는 출력 전압을 생성할 수 있다.
한편, S610 단계는 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 스위치의 스위칭 동작을 수행하여, 입력 전압을 생성할 수 있다.
또한, 제1 모드에서 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압 및 제2 모드에서 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압은 동일하거나, 제1 모드에서 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압은 제2 모드에서 전원 공급 장치가 생성하는 출력 전압보다 낮을 수 있다.
한편, 전자 공급 장치의 구체적인 동작 방법에 대해서는 도 1 내지 도 5에서 상술한바 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 이해되어져서는 안 될 것이다.
10 : 교류 전원 100 : 전자 장치
200 : 전원 공급 장치

Claims (16)

  1. 전자 장치를 구동하는 전원 공급 장치에 있어서,
    입력되는 교류 전압을 이용하여 입력 전압을 생성하는 입력 전압 생성부;
    PWM(pulse width modulation) 제어에 의해 상기 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전압을 생성하여 상기 전자 장치로 공급하는 출력 전압 생성부; 및
    상기 전자 장치의 부하를 감지하여 전자 장치의 모드를 판단하고, 상기 전자 장치의 모드가 대기 모드(standby mode)에서 동작 모드(operating mode)로 변경된 경우, 모드 변경에 따른 제어 신호를 상기 출력 전압 생성부로 출력하는 감지부;를 포함하며,
    상기 감지부는,
    상기 전자 장치의 부하 전류가 기설정된 전류 레벨보다 큰 경우 상기 전자 장치의 모드가 상기 대기 모드에서 상기 동작 모드로 변경된 것으로 식별하고,
    상기 출력 전압 생성부는,
    상기 제어 신호에 기초하여 상기 전자 장치의 상기 동작 모드에 대응되는 제2 출력 전압을 생성하고,
    상기 제2 출력 전압은 상기 제1 출력 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전압 생성부는,
    스위칭 소자를 포함하고, 상기 제어 신호가 수신되면 상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조절하여 상기 제1 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호를 상기 입력 전압 생성부를 출력하고,
    상기 입력 전압 생성부는,
    스위치를 포함하고, 상기 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 상기 스위치의 스위칭 동작을 수행하여 상기 입력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 전자 장치를 구동하는 전원 공급 장치의 전원 공급 방법에 있어서,
    입력되는 교류 전압을 이용하여 입력 전압을 생성하는 단계; 및
    PWM(pulse width modulation) 제어에 의해 상기 입력 전압을 이용하여 제1 출력 전압을 생성하여 상기 전자 장치로 공급하는 단계;를 포함하며,
    상기 공급하는 단계는,
    상기 전자 장치의 부하 전류가 기설정된 전류 레벨보다 큰 경우 상기 전자 장치의 모드가 대기 모드에서 동작 모드로 변경된 것으로 식별하고,
    모드 변경에 따른 제어 신호에 기초하여 상기 전자 장치의 상기 동작 모드에 대응되는 제2 출력 전압을 생성하며,
    상기 제2 출력 전압은 상기 제1 출력 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 전원 공급 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 공급하는 단계는,
    상기 제어 신호가 수신되면 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조절하여 상기 제1 출력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 전자 장치의 모드에 대응되는 제어 신호에 따라 스위치의 스위칭 동작을 수행하여, 상기 입력 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
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