KR102423064B1 - 전력 변환 장치와 방법 및 그 장치를 이용하는 전자 장치 - Google Patents

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일 실시예에 따른 전력 변환 장치는, 구동 전력을 소비하는 장치 회로; 입력된 교류 전력을 전파 정류하는 정류 회로; 수동 소자, 제1 및 제2 스위칭 소자 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 수동 소자, 제1 및 제2 스위칭 소자 중 적어도 하나를 통해 상기 정류된 전력의 역률을 보상하면서 상기 정류된 전력을 디지털 변환할 수 있는 제1 변환 회로; 상기 디지털 변환된 전력을 지정된 크기로 변환하여 지정된 크기의 구동 전력을 출력할 수 있는 제2 변환 회로; 상기 장치 회로의 소비 전류를 모니터링하고, 상기 장치 회로의 소비 전류에 기초하여 상기 제2 변환 회로의 출력 전류의 양을 제어하는 제1 제어 회로; 및 상기 소비 전류에 기초하여 상기 제1 변환 회로의 역률 보상 정도를 제어하는 제2 제어 회로를 포함하고, 상기 제2 제어 회로는, 지정된 제1 조건에 따라 상기 제1 및 제2 스위칭 소자를 교대로 활성화하고, 지정된 제2 조건에 따라 상기 제1 스위칭 소자 중 하나를 비활성화하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

Description

전력 변환 장치와 방법 및 그 장치를 이용하는 전자 장치{Device and Method for Transforming Power and Display Device using the Device}
본 발명의 다양한 실시예들은 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 장치에 관한 것이다.
교류 전력을 이용하는 전자 장치는 전력을 효율적으로 사용하기 위한 장치를 구비할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 입력 전력의 역률을 보상하는 PFC(power factor correction) 회로를 구비할 수 있다.
PFC 회로에는 수동 소자만으로 구현되는 수동 PFC 회로와 수동 소자와 능동 소자의 조합으로 구현되는 능동 PFC 회로가 있다. 수동 PFC 회로는 부하 크기에 따라서 커패시터와 인덕터 중 적어도 하나의 사이즈와 구현 비용이 커질 수 있다. 따라서, 전자 장치는 크기를 줄이고 구현 비용을 절감하기 위하여 능동 PFC 회로를 구비할 수 있다. 능동 PFC 회로는 구동 시 스위칭 제어가 수반되므로, 수동 PFC 회로에 비하여 소비 전류가 클 수 있다.
전자 장치는 교류 전력이 인가되나, 파워 온 되지 않을 때에 대기 전력을 절감할 필요가 있다. 이를 위해, 전자 장치는 대기 모드에서 능동 PFC 회로를 오프시키고, 사용자의 파워 온 요청 이후에 능동 PFC 회로를 구동시킬 수 있다. 이 경우, 전자 장치는 파워 온 요청 이후에 디스플레이 구동을 위한 전력을 생성하는데, 사용자의 예상보다 많은 다소 시간이 소요될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 파워 온 시간을 단축할 수 있는 전력 변환 장치와 방법 및 그가 적용된 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력 변환 장치는, 구동 전력을 소비하는 장치 회로; 입력된 교류 전력을 전파 정류하는 정류 회로; 수동 소자, 제1 및 제2 스위칭 소자 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 수동 소자, 제1 및 제2 스위칭 소자 중 적어도 하나를 통해 상기 정류된 전력의 역률을 보상하면서 상기 정류된 전력을 디지털 변환할 수 있는 제1 변환 회로; 상기 디지털 변환된 전력을 지정된 크기로 변환하여 지정된 크기의 구동 전력을 출력할 수 있는 제2 변환 회로; 상기 장치 회로의 소비 전류를 모니터링하고, 상기 장치 회로의 소비 전류에 기초하여 상기 제2 변환 회로의 출력 전류의 양을 제어하는 제1 제어 회로; 및 상기 소비 전류에 기초하여 상기 제1 변환 회로의 역률 보상 정도를 제어하는 제2 제어 회로를 포함하고, 상기 제2 제어 회로는, 지정된 제1 조건에 따라 상기 제1 및 제2 스위칭 소자를 교대로 활성화하고, 지정된 제2 조건에 따라 상기 제1 스위칭 소자 중 하나를 비활성화하도록 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치는, 상기 전력 변환 장치를 포함하고, 상기 장치 회로는, 복수의 LED; 및 상기 LED의 온/오프를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 전력 변환 장치는, 상기 LED가 오프되는 모드에서 상기 수동 소자 및 제1 스위칭 소자 중 적어도 하나를 이용하여 역률을 보상하도록 설정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(예: 140)의 전력 변환 방법은, 교류 전력을 디지털 변환함에 따라 생성된 구동 전력이 인가되면, 초기화되는 동작; 상기 구동 전력을 이용하여 구동되는 장치 회로의 소비 전류를 모니터링하는 동작; 및 상기 모니터링된 소비 전류에 따라 상기 교류 전력에 대한 역률 보상 정도를 제어하는 동작을 포함하고, 상기 제어하는 동작은, 지정된 제1 조건에 따라 상기 복수의 스위칭 소자 중 한 스위칭 소자를 활성화하는 동작; 및 지정된 제2 조건에 따라 상기 교류 전력에 대해 역률을 보상하는 역률 보상 회로에 포함된 복수의 스위칭 소자를 교대로 활성화하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 파워 온에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한 구성도이다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 전자 장치의 구현 예이다.
도 2b는 제2 실시예에 따른 전자 장치의 구현 예이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈의 회로도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 제1 및 제2 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 도시한 그래프이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈의 출력을 도시한 그래프이다.
도 6는 다양한 실시예에 따른 제2 제어 회로의 회로도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전력 변환 모듈을 도시한 구성도이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전력 변환 방법을 도시한 흐름도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 전자 장치를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(1230)는 장치 회로(30), 전력 인터페이스 회로(20) 및 전력 변환 모듈(10)을 포함할 수 있다. 상기 전자 장치(1230)는 예를 들어, TV, 모니터, 노트북, LFD(Large Format Display), 태블릿 PC(tablet personal computer), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 전자 액자 및 조명 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전자 장치(1230)은 교류 전원을 디지털 변환하여 구동 전력으로 이용하며, 구동 시에 점등되는 적어도 하나의 LED를 포함하는 장치일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 장치 회로(30)는 전자 장치(1230)의 각 기능을 수행 및 제공하는 회로들을 포함할 수 있다. 장치 회로(30)는 크게 초기화 블록(310) 및 메인 블록(320)으로 구분될 수 있다.
초기화 블록(310)은 입력 모듈을 통해서 파워 온 신호를 수신 또는 감지할 수 있다. 상기 입력 모듈은 파워 온 키를 구비한 원격 제어 장치와 통신하는 통신부; 및 전자 장치(1230)에 구비된 파워 온 버튼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 파워 온 신호는 파워 온 키 또는 파워 온 버튼의 조작에 따라 송신 또는 감지된 신호일 수 있다.
초기화 블록(310)은 입력 모듈을 통해서 파워 온 신호를 수신 또는 감지하면, 메인 블록(320)의 파워 온을 위한 신호를 송신할 수 있다. 초기화 블록(310)은 전자 장치(1230)의 대기 모드 및 액티브 모드에서 구동될 수 있다.
메인 블록(320)은 전자 장치(1230)의 주요 기능(예: LED 점등을 요하는 기능 또는 디스플레이 기능)을 구동시키는 블록일 수 있다. 상기 메인 블록은 예컨대, LED 및 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 LED는 구동 전력을 이용하여 점등될 수 있다. 상기 프로세서는 LED를 활성화 및 비활성화시킬 수 있다. 상기 메인 블록은 디스플레이를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이가 더 포함될 때 상기 LED는 디스플레이의 백라이트일 수 있다. 상기 메인 블록(320)은 전자 장치(1230)의 대기 모드에서는 구동되지 않고, 액티브 모드에서는 구동될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 인터페이스 회로(20)는 교류 전원과 전기적으로 연결되면, 외부 전원을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전력 인터페이스 회로(20)는 전원 플러그 및 전원 케이블 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 변환 모듈(10)은 교류 전원을 디지털 변환함에 따라 구동 전력을 출력할 수 있다. 전력 변환 모듈(10)은 교류 전력의 역률을 보상할 수 있다. 상기 구동 전력은 초기화 블록(310)에 공급되는 제1 전력과 메인 블록(320)에 공급되는 제2 전력으로 구분될 수 있다. 상기 제1 전력은 제2 변환 블록(130), 제1 변환 블록(120) 및 제어 블록(140) 중 적어도 하나에 피드백(feedback)될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 변환 모듈(10)은 정류 블록(110), 제1 변환 블록(120), 제2 변환 블록(130) 및 제어 블록(140)을 포함할 수 있다.
정류 블록(110)은 교류 전력이 입력되면, 교류 전력을 전파 정류할 수 있다. 예를 들어, 정류 블록(110)은 브리지(bridge) 전파 정류 회로를 포함할 수 있다.
제1 변환 블록(120)은 정류된 전력의 역률을 보상하면서 정류된 전력을 디지털 변환할 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 블록(120)은 인터리브 역률 보상(interleaved power factor correction) 회로일 수 있다. 상기 인터리브 역률 보상 회로는 복수의 스위칭 소자(능동 소자)를 포함하고, 복수의 스위칭 소자를 교대로 스위칭함에 따라 전력의 역률을 보상할 수 있다. 상기 인터리브 역률 보상 회로는 예를 들어, CCM(continuous conduction mode) 인터리브 PFC 회로 또는 CRM(discontinuous conduction mode) 인터리브 PFC 회로일 수 있다.
제1 변환 블록(120)의 스위칭 소자는 정류된 전력이 인가된 초기에는 스위칭되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 블록(120)은 정류 전력이 인가된 초기에는 수동 소자만으로 역률을 보상할 수 있다. 제1 변환 블록(120)은 장치 회로(30)로부터 소비 전류(또는, 소비 전력)가 피드백된 이후에 소비 전류에 따라서 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 제1 변환 블록(120)은 소비 전류가 피드백된 이후에는 수동 소자와 능동 소자를 이용하여 역률을 보상할 수 있다. 제1 변환 블록(120)의 스위칭 여부 및 스위칭 주파수 중 적어도 하나는 장치 회로(30)의 소비 전류에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 제1 변환 블록(120)은 제어 블록(140)에 의하여 제어될 수 있다.
제2 변환 블록(130)은 디지털 변환된 전력을 하향 크기 변환함에 따라 구동 전력을 출력할 수 있다. 제2 변환 블록(130)은 제1 변환 블록(120)으로부터 디지털 변환된 전력이 수신하면, 수신된 전력을 하향 크기 변환하여 구동 전력을 출력할 수 있다. 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양은 장치 회로(30)의 소비 전류에 기초하여 조절될 수 있다. 제2 변환 블록(130)은 제어 블록(140)에 의하여 제어될 수 있다.
제2 변환 블록(130)은 1차측과 2차측을 절연할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 변환 블록(130)은 적어도 하나의 트랜스포머를 포함하는 하프 브리지(half bridge) LLC 공진 컨버터 또는 플라이백(flyback) 컨버터 등을 포함할 수 있다.
제어 블록(140)은 제1 변환 블록(120) 및 제2 변환 블록(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 블록(140)은 장치 회로(30)의 소비 전류를 모니터링하고, 모니터링된 소비 전류에 따라 제1 변환 블록(120) 및 제2 변환 블록(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
제어 블록(140)은 모니터링된 소비 전류에 따라 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제어 블록(140)은 모니터링된 소비 전류가 커지면, 제2 변환 블록(130)에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 감소시킴에 따라 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양을 증가시킬 수 있다. 상기 스위칭 주파수가 감소되면, 제2 변환 블록(130)의 1차 측에서 2차 측으로 전달되는 에너지 전달시간이 증가되어, 출력 전류의 양이 증가될 수 있다. 다른 예를 들어, 제어 블록(140)은 모니터링된 소비 전류가 작아지면, 제2 변환 블록(130)에 포함된 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 증가시킴에 따라 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제어 블록(140)은 장치 회로(30)의 소비 전류에 따라 제1 변환 블록(120)에 의한 역률 보상 정도를 조절할 수 있다. 제어 블록(140)은 제2 변환 블록(130)의 1차측 입력 전류 또는 출력 전류에 기초하여 장치 회로(30)의 소비 전류를 간접적으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 제어 블록(140)은 소비 전류가 감소되면, 제2 변환 블록(130)에 포함된 복수의 스위칭 소자 중에서 스위칭되는 스위칭 소자의 개수를 감소시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 제어 블록(140)은 소비 전류가 감소되면, 상기 복수의 스위칭 소자 중 스위칭되는 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어 블록(140)은 소비 전류가 증가되면, 소비 전류가 감소되는 경우와 반대의 처리를 수행할 수 있다.
제어 블록(140)은 복수의 하드웨어 블록으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 블록(140)은 제1 변환 블록(120)을 제어하는 제어 회로(예: 159), 제2 변환 블록(130)을 제어하는 제어 회로(예: 155), 장치 회로(30)의 소비 전류를 모니터링하기 위한 피드백 회로(예: 151, 157) 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전력 변환 모듈(10)은 장치 회로(30)로부터 소비 전력에 기초하여 역률 보상 및 출력 전류의 조절을 위한 스위칭을 제어할 수 있다. 이에, 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 장치 회로(30)로부터 파워 온 요청을 수신하지 않아도, 전자 장치(1230)의 동작 상태(예: 대기 모드, 액티브 모드)에 대응하는 전력을 출력할 수 있다.
도 2a는 제1 실시예에 따른 전자 장치의 구현 예이다. 도 2a에서는 전자 장치가 디스플레이 장치인 경우를 예로 들어 도시하였다.
도 2a를 참조하면, 제1 실시예에 따른 장치 회로(30)는 전력 변환 모듈(10)과 일체형으로 구성될 수 있다.
전력 변환 모듈(10)은 전자 장치(1230)의 제1 하우징에 포함될 수 있다. 장치 회로(30)는 제1 하우징 또는 제1 하우징과 기계적으로 연결된 하우징에 포함될 수 있다. 이 경우, 장치 회로(30)와 전력 변환 모듈(10)은 전자 장치(1230)의 하우징 내부에 포함된 케이블, 인쇄회로기판의 패턴, 커넥터 등으로 연결될 수 있다.
도 2b는 제2 실시예에 따른 전자 장치의 구현 예이다.
도 2b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 장치 회로(30)는 전력 변환 모듈(10)과 서로 이격된 하우징에 구비되어, 외부 케이블 및 외부 커넥터를 통해 전기적으로 연결 또는 연결 해제될 수 있다. 예를 들어, 전력 변환 모듈(10)은 외부 전원 어댑터(10')의 하우징에 포함될 수 있다. 장치 회로(30)는 전자 장치(1230)의 하우징에 포함될 수 있다. 이 경우, 전력 변환 모듈(10)과 장치 회로(30)는 외부 케이블과 커넥터를 통해서 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 외부 케이블과 커넥터는 전력 변환 모듈(10)로부터 출력되어, 장치 회로(30)에 공급되는 구동 전력에 대응하는 +라인, -라인을 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 장치 회로(30)로부터 파워 온 신호를 수신하지 않아도 되므로, 외부 전원 어댑터(10')와 전자 장치(1230)의 전기적 연결을 단순화할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 정류 블록(120), 제1 변환 블록(120), 제2 변환 블록(130) 및 제어 블록(140)을 포함할 수 있다. 상기 제어 블록(140)은 제1 피드백 회로(141), 제1 제어 회로(145), 제2 피드백 회로(147) 및 제2 제어 회로(149)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 정류 블록(120)은 교류 전력이 입력되면, 교류 전력을 전파 정류할 수 있다. 예를 들어, 정류 블록(120)은 브리지 전파 정류 회로일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 변환 블록(120)은 정류된 전력의 역률을 보상하면서 디지털 변환할 수 있다. 제1 변환 블록(120)은 각기 정류된 전력의 역률을 보상하는 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1), 제2 역률 보상부(L2, D2, Q2) 및 평활 회로(Cb)로 구분될 수 있다. 제1 및 제2 역률 보상부(L1~2, D1~2, Q1~2)는 정류 블록(120)의 출력단과 평활 회로(Cb)의 입력단 사이에 상호 병렬로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 역률 보상부(L1~2, D1~2, Q1~2)는 다양한 형태로 활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)와 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)는 교대로 활성화될 수 있다. 제1 및 제2 역률 보상부(L1~2, D1~2, Q1~2)가 교대로 활성화될 때 제1 및 제2 역률 보상부(L1~2, D1~2, Q1~2)의 활성화 구간은 50%이상 중첩되지 않도록 설정될 수 있다. 다른 예를 들어, 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)와 제2 역률 보상부(L2, D2, Q2)는 둘 중 하나만 활성화될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)와 제2 역률 보상부(L2, D2, Q2) 중 적어도 하나의 스위칭 주파수는 조절될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)와 제2 역률 보상부(L2, D2, Q2)는 둘 다 비활성화될 수 있다.
다양한 실시예에서, 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)는 제1 인덕터(L1), 제1 다이오드(D1) 및 제1 스위칭 소자(Q1)를 포함할 수 있다.
제1 인덕터(L1)의 일단은 정류 블록(120)의 출력에 전기적으로 연결되고, 제1 인덕터(L1)의 타단은 제1 다이오드(D1)와 제1 스위칭 소자(Q1)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 인덕터(L1)의 인덕턴스는 전력의 특성에 따라 실험적으로 결정될 수 있다.
제1 다이오드(D1)의 일단은 제1 인덕터(L1)의 타단과 제1 스위칭 소자(Q1)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제1 다이오드(D1)의 타단은 평활 회로(Cb)에 연결될 수 있다. 제1 다이오드(D1)는 제1 인덕터(L1)로부터 평활 회로(Cb)를 향하는 전류를 허용하고 평활 회로(Cb)로부터 제1 인덕터를 향하는 전류를 차단할 수 있다.
제1 스위칭 소자(Q1)의 일단은 제1 인덕터(L1)와 제1 다이오드(D1) 사이에 전기적으로 연결되고, 제1 스위칭 소자(Q1)의 타단은 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q1)는 제2 제어 회로(149)의 제어에 따라서 스위칭 되어(예: 활성화 및 비활성화를 반복하여) 제1 인덕터(L1)로부터 출력되는 전류량을 조절할 수 있다. 제1 스위칭 소자(Q1)는 전자 장치(1230)의 대기 모드에서 비활성화될 수 있고, 간헐적으로 활성화될 수 있다. 이 같이, 제1 역률 보상부(L1, D1, Q1)는 제1 인덕터(L1)에 에너지로서 충전되었다가 방전되는 전류량을 조절함에 따라 정류된 전력의 역률을 보상할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제2 역률 보상부(L2, D2, Q2)는 제2 인덕터(L2), 제2 다이오드(D2) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 포함할 수 있다.
제2 인덕터(L2)의 일단은 정류 블록(120)의 출력에 전기적으로 연결되고, 제2 인덕터(L2)의 타단은 제2 다이오드(D2)와 제2 스위칭 소자(Q2)의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 인덕터(L2)의 인덕턴스는 입력되는 전력의 특성에 따라 실험적으로 결정될 수 있다.
제2 다이오드(D2)의 일단은 제2 인덕터(L2)의 타단과 제2 스위칭 소자(Q2)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제2 다이오드(D2)의 타단은 평활 회로(Cb)에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D2)는 제2 인덕터(L2)로부터 평활 회로(Cb)를 향하는 전류를 허용하고 평활 회로(Cb)로부터 제2 인덕터를 향하는 전류를 차단할 수 있다.
제2 스위칭 소자(Q2)의 일단은 제2 인덕터(L2)와 제2 다이오드(D2) 사이에 전기적으로 연결되고, 제2 스위칭 소자(Q2)의 타단은 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 스위칭 소자(Q2)는 제2 제어 회로(149)의 제어에 따라서 스위칭되어 제2 인덕터(L2)로부터 출력되는 전류량을 조절할 수 있다. 제2 스위칭 소자(Q2)는 전자 장치(1230)의 대기 모드에서 비활성화 상태일 수 있다. 이 같이, 제2 역률 보상부(L2, D2, Q2)는 제2 인덕터(L2)에 에너지로서 충전되었다가 방전되는 전류량을 조절함에 따라 정류된 전력의 역률을 보상할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 변환 블록(130)은 디지털 변환된 전력을 하향 크기 변환함에 따라 구동 전력을 출력할 수 있다. 제2 변환 블록(130)로부터 출력되는 전류의 양은 장치 회로(30)의 소비 전류에 기초하여 조절될 수 있다. 제2 변환 블록(130)은 예컨대, 하프 브리지(half bridge) LLC 공진 컨버터, 플라이백 컨버터 등을 포함할 수 있다.
제2 변환 블록(130)은 제3 스위칭 소자(Q3), 제4 스위칭 소자(Q4), 트랜스포머(T1), 제2 커패시터(Ct) 및 정류부(D4~7, Co1~2)를 포함할 수 있다.
제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)는 활성화되어 디지털 변환된 전력을 출력하거나, 비활성화되어 디지털 변환된 전력을 출력하지 않을 수 있다.
제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)는 제1 제어 회로(145)의 제어에 따라 활성화와 비활성화를 반복할 수 있다. 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)의 스위칭 주파수는 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양과 관련될 수 있다.
트랜스포머(T1)는 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)와 제2 커패시터(Ct)를 거친 트랜스포머(T1)의 1차측 전력을 하향 크기 변환하여 2 측으로 출력할 수 있다. 상기 하향 크기 변환된 전력은 트랜스포머(T1)의 2차측에 전기적으로 연결된 장치 회로(30)에 공급될 수 있다.
제2 커패시터(Ct)는 트랜스포머(T1)(예: 트랜스포머의 1차측 권선)와 함께 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)의 온 또는 오프 시에 영전류를 차단할 수 있다. 제2 커패시터(Ct)는 트랜스포머(T1)와 함께 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)의 활성화와 비활성화의 반복으로 인한 영전류 손실을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제2 커패시터(Ct)는 트랜스포머(T1)와 함께 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)의 활성화와 비활성화의 교체 구간에서 영전류 구간에서 공진함에 따라 영전류 손실을 방지할 수 있다.
정류부(D4~7, Co1~2)는 트랜스포머(T1)의 2차측 전력을 정류 및 평활함에 따라 장치 회로(30)의 구동 전력을 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 피드백 회로(141)는 장치 회로(30)의 구동 전력에 대응하는 제1 피드백 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 피드백 회로(141)는 장치 회로(30)의 소비 전류에 대응하는 제1 신호(s1)를 수신하면, 제1 신호와 전기적으로 절연된 상기 소비 전류에 대응하는 제1 피드백 신호를 출력할 수 있다. 제1 피드백 회로(141)는 제1 신호를 수신하면 제1 신호에 대응하는 제1 전류를 출력하는 정전압 회로(예: TL431); 및 제1 전류와 전기적으로 절연된 제1 전류에 대응하는 제2 전류(제1 피드백 신호)를 출력하는 포토 커플러(photo coupler)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 제어 회로(145)는 제1 피드백 신호에 기초하여 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 제어 회로(145)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 커지면(또는, 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양이 부족하면), 제2 변환 블록(130)에 포함된 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)의 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다. 제1 제어 회로(145)는 장치 회로(30)의 소비 전류의 양이 작아지면(또는, 제2 변환 블록(130)의 출력 전류의 양이 남으면), 제2 변환 블록(130)에 포함된 제3 및 제4 스위칭 소자(Q3, Q4)의 스위칭 주파수를 증가시킬 수 있다. 이에, 다양한 실시예에서는 제2 변환 블록(130)가 장치 회로(30)의 소비 전류를 커버하기에 충분한 전력을 출력하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 피드백 회로(147)는 제1 변환 블록(120)의 1차측 출력 신호에 대응하는 제1 전압을 출력할 수 있다. 제2 피드백 회로(147)는 제1 커패시터(Cf), 제3 다이오드(D3), 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 포함할 수 있다. 제1 커패시터(Cf)는 제2 변환 블록(130)의 1차측 출력단(예: 트랜스포머의 1차측)에 전기적으로 연결되어, 제2 변환 블록(130)의 출력 신호에서 DC 성분을 제거할 수 있다. 제3 다이오드(D3)는 제1 커패시터(Cf)를 거친 1차측 전력 중에서 양의 전류의 출력을 허용하고, 음의 전류의 출력을 차단할 수 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 제3 다이오드(D3)를 통과한 신호에 대해 전압 분배 기능을 수행할 수 있다. 제1 및 제2 저항(R1, R2)은 제3 다이오드(D3)를 통과한 신호를 지정된 비율로 분배함에 따라 제1 전압을 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 제어 회로(149)는 제2 피드백 신호에 기초하여 장치 회로(30)의 소비 전류를 확인할 수 있다. 제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제1 내지 제4 조건 중 어느 조건에 부합하는지를 확인하고, 부합된 조건에 대응하여 제1 변환 블록(120)에 의한 역률 보상 정도를 제어할 수 있다. 제2 제어 회로(149)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 많을수록 제1 변환 블록(120)의 역률 보상 정도가 크도록 제1 변환 블록(120)을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제2 제어 회로(149)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 제1 조건에 부합하는지를 확인할 수 있다. 상기 제1 조건은 예컨대, 소비 전류가 제1 임계치를 초과하는 것일 수 있다. 상기 제1 임계치는 예컨대, 전자 장치(1230)의 액티브 모드에서 제1 기능의 수행에 따른 소비 전류에 대응하도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 임계치는 제1 기능의 수행에 따른 소비 전류의 최저치 미만으로 결정될 수 있다. 상기 제1 기능은 LED 점등을 필요로 하는 기능일 수 있다. 상기 제1 기능은 디스플레이를 통한 영상 출력을 수반하는 기능일 수 있다.
다양한 실시예에서, 장치 회로(30)의 소비 전류가 제1 조건에 부합하면, 제2 제어 회로(149)는 제1 변환 블록(120)을 제1 모드로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제1 모드에서 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 제1 스위칭 주파수에 맞추어 교대로 활성화할 수 있다. 이때, 제1 변환 블록(120)은 가장 높은 제1 효율로 역률을 보상할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제2 조건에 부합하는지를 확인할 수 있다. 상기 제2 조건은 예컨대, 소비 전류가 제1 임계치 이하이면서 제2 임계치를 초과하는 것일 수 있다. 상기 제2 임계치는 전자 장치(1230)의 액티브 모드에서 제2 기능의 수행에 따른 소비 전류 이하이면서 전자 장치(1230)의 대기 모드의 소비 전류를 초과하도록 결정될 수 있다. 상기 제2 기능은 예컨대, LED 및 디스플레이의 오프 상태에서 수행되는 기능(예: 음악 재생 기능)일 수 있다.
제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제2 조건에 부합하면, 제1 변환 블록(120)을 제2 모드로 구동시킬 수 있다. 제2 제어 회로(149)는 제2 모드에서 제1 스위칭 소자(Q1)를 제2 스위칭 주파수와 제1 듀티비로 활성화하여 역률을 보상할 수 있다. 상기 제2 스위칭 주파수는 예컨대, 제1 스위칭 주파수 이하이면서 제3 스위칭 주파수를 초과할 수 있다. 상기 제1 듀티비(비활성화 시간/활성화 시간)는 예컨대, 1일 수 있다. 제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제2 조건에 부합하면, 제2 스위칭 소자(Q2)를 비활성화할 수 있다. 이때, 제1 변환 블록(120)은 두 번째로 높은 제2 효율로 전력의 역률을 보상할 수 있다.
제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제3 조건에 부합하는지를 확인할 수 있다. 상기 제3 조건은 예컨대, 소비 전류가 제2 임계치 이하이면서 제3 조건에 부합된 시점으로부터 유지 시간이 제1 임계시간 미만인 것일 수 있다.
제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제3 조건에 부합하면, 제1 변환 블록(120)을 제3 모드로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제2 조건에 부합하는 경우보다 제1 스위칭 소자(Q1)의 활성화 시간을 줄일 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제1 스위칭 소자(Q1)를 제3 스위칭 주파수 및 제2 듀티비로 활성화할 수 있다. 상기 제3 스위칭 주파수는 제2 스위칭 주파수 미만일 수 있다. 상기 제2 듀티비(비활성화 시간/활성화 시간)는 예컨대, 1 미만의 값일 수 있다. 제3 스위칭 주파수 및 제2 듀티비는 전자 장치(1230)의 대기 전력의 조건을 만족할 수 있도록 설정될 수 있다. 이때, 제1 변환 블록(120)은 세 번째로 높은 제3 효율로 역률을 보상할 수 있다.
이 같이, 제2 제어 회로(149)는 전자 장치(1230)의 대기 모드에서도 상시적으로 제1 변환 블록(120)에 포함된 제1 스위칭 소자(Q1)를 구동시킬 수 있다. 이와 달리, 제2 제어 회로(149)는 전자 장치(1230)의 대기 모드에서 제1 스위칭 소자(Q1)가 비활성화되도록 제어할 수 있다.
제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제4 조건에 부합하면, 제1 변환 블록(120)을 제4 모드로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제4 모드에서 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 둘 다 비활성화할 수 있다. 상기 제4 조건은 예컨대, 장치 회로(30)의 소비 전류가 제2 임계치 이하이면서 제2 임계치 이하로 지속된 시간이 제1 임계시간 이상인 것일 수 있다. 제1 변환 블록(120)은 제4 모드에서 가장 낮은 제4 효율로 역률을 보상할 수 있다. 이를 위해, 제2 제어 회로(149)는 타이머를 더 포함하고, 소비 전류가 제3 조건에 부합하는 경우에는 제3 조건에 부합한 시점으로부터 경과된 시간을 측정할 수 있다.
전술한 실시예에서는 제2 제어 회로(149)가 소비 전류와 유지시간에 기초하여 제1 변환 블록(120)의 제3 모드와 제4 모드를 결정하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 하지만, 이와 달리, 제2 제어 회로(149)는 소비 전류만을 이용하여 제1 변환 블록(120)의 제3 모드와 제4 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1230)의 대기 모드는 소비 전력이 상대적으로 큰 제1 대기 모드와 상대적으로 작은 제2 대기 모드로 구분될 수도 있다. 이 경우, 제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제2 임계치 이하이면서 제3 임계치를 초과하면, 제1 변환 블록(120)을 제3 모드로 제어할 수 있다. 반면, 제2 제어 회로(149)는 소비 전류가 제2 임계치 이하이면서 제3 임계치를 초과하면, 제1 변환 블록(120)을 제4 모드로 제어할 수 있다.
전술한 실시예에서는 제2 제어 회로(149)가 제1 변환 블록(120)을 제1 내지 제4 모드로 제어하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 하지만, 이와 달리, 제2 제어 회로(149)는 제1 변환 블록(120)을 제2 변환 블록(130)의 1차측 전류에 따라서 제1 내지 제3 모드로 제어할 수 있다. 또는, 제2 제어 회로(149)는 제1 변환 블록(120)을 제1 및 제2 모드와 제4 모드로 제어할 수 있다. 제2 제어 회로(149)가 제1 변환 블록(120)을 제1 내지 제3 모드로 제어할지 아니면 제1 및 제2 모드와 제4 모드로 제어할지는 예를 들어, 전자 장치(1230)의 대기 전류 사양(spec)에 따라서 결정될 수 있다.
제2 제어 회로(149)는 제1 변환 블록(120)의 스위칭 주파수(주파수)가 가청 주파수 대역을 벗어나도록 제어할 수 있다. 이에, 다양한 실시예에서는 제1 변환 블록(120)의 스위칭 노이즈가 사용자의 귀에 거슬리는 문제를 방지할 수 있다.
이 같이, 다양한 실시예에서는 전자 장치의 메인 회로(예: 프로세서)의 개입 없이도 전력 변환 모듈이 자체적으로 소비 전류에 따라 출력 전력 및 출력 전력에 대한 역률 보상 정도를 조절할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 제1 및 제2 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제1 모드와 같이, 제2 제어 회로(149)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 제1 조건에 부합하면, 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 교대로 활성화(ON)시킬 수 있다.
제2 모드와 같이, 제2 제어 회로(149)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 제2 조건에 부합하면, 제2 스위칭 소자(Q2)를 비활성화하고, 제1 스위칭 소자(Q1)를 반복적으로 활성화(ON) 및 비활성화(OFF)할 수 있다.
제3 모드와 같이, 제2 제어 회로(149)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 제3 조건에 부합하면, 제1 스위칭 소자(Q1)의 활성화 시간을 좀더 감소시키고 비활성화 시간을 좀 더 증가시킬 수 있다. 제3 모드는 전자 장치(1230)의 대기 모드에서 수행될 수 있다.
제4 모드와 같이, 제2 제어 회로(149)는 장치 회로(30)의 소비 전류가 제4 조건에 부합하면, 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 둘 다 비활성화할 수 있다. 제4 모드는 전자 장치(1230)의 대기 모드에서 수행될 수 있다.
상기 제3 및 제4 조건은 제3 모드의 유지시간을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제3 모드로 유지된 시간이 제1 임계시간 미만이면, 제1 변환 블록(120)을 제3 모드로 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제3 모드로 유지된 시간이 제1 임계시간 이상이면, 제1 변환 블록(120)을 제4 모드로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에서는 장치 회로(30)로부터의 제어 신호를 수신하는 대신에, 장치 회로(30)의 소비 전류에 대응하는 제1 및 제2 피드백 신호 중 적어도 하나를 이용하여 장치 회로(30)로 공급되는 전류의 양과 전력에 대한 역률 보상 정도를 제어할 수 있다. 이에, 다양한 실시예에서는 전자 장치의 소비 전류의 조건을 만족하면서도 역률 보상 효율을 더욱 높일 수 있다.
다양한 실시예에서는 대기 모드에서 미리 능동 소자(예: Q1, Q2 중 적어도 하나)에 의한 역률을 보상할 수 있어, 사용자의 파워 온 요청에 따른 파워 온 시퀀스에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈의 출력을 종래의 전력 변환 모듈과 비교하여 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 제1 그래프(g1)와 같이, 종래의 전력 변환 모듈은 교류 전원과 전기적으로 연결된 시점에서 파워 온 신호를 수신하기 전에는 제1 전압(예: 141V)을 출력할 수 있다. 종래의 전력 변환 모듈은 교류 전원과 전기적으로 연결된 후 파워 온 신호를 수신한 t2 시점 이후에는 제2 전압(예: 400V)을 출력할 수 있다.
제2 그래프(g2)와 같이, 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 교류 전원과 전기적으로 연결된 후 소정시간 동안 제1 변환 블록(120)을 제4 모드로 구동시킬 수 있다. 이때, 제1 변환 블록(120)은 제1 전압(V2)(예: 400V)을 출력할 수 있다. 장치 회로(30)의 소비 전류가 증가함에 따라 제1 변환 블록(120)은 제1 내지 제3 모드 중 하나의 모드로 구동될 수 있다. 이때, 제1 변환 블록(120)은 제2 전압(V2)(예: 400V)를 출력할 수 있다.
이에, 다양한 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 파워 온이 요청되기 이전에 대기 모드(예: 제1 변환 회로의 제3 모드)에서 이미 400V를 출력할 수 있으므로, 종래의 전력 변환 모듈과 비교할 때 빠르게 초기화될 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 제2 제어 회로의 회로도이다.
도 6을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 제2 제어 회로(149)는 제1 및 제2 비교부(149_1, 149_2), 타이머(149_3) 및 서브 제어부(149_7)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 비교부(149_1, 149_2) 및 서브 제어부(149_7)는 하나의 하드웨어 블록 또는 복수의 하드웨어 블록으로 구성될 수 있다.
제1 비교부(149_1)는 제1 변환 블록(120)의 1차측 출력 신호에 대응하는 제1 전압과 지정된 제1 기준 전압을 비교하고, 제1 전압이 제1 기준 전압(Vref_1)을 초과할 때와 초과하지 않을 때에 서로 다른 신호를 출력할 수 있다. 상기 제1 전압은 제2 피드백 회로(147)로부터 출력된 것일 수 있다 상기 제1 기준 전압은 장치 회로(30)의 소비 전류가 제1 임계치를 초과하는지를 확인할 수 있도록 설정될 수 있다.
제2 비교부(149_2)는 제1 전압을 제2 기준 전압(Vref_2)과 비교하고, 제1 전압이 제2 기준 전압을 초과할 때와 초과하지 않을 때에 서로 다른 신호를 출력할 수 있다. 상기 제2 기준 전압은 장치 회로(30)의 소비 전류가 제2 임계치를 초과하는지를 확인할 수 있도록 설정될 수 있다.
서브 제어부(149_7)는 적어도 하나의 비교부(149_1 및/또는 149_2)의 비교 결과에 기초하여 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)의 스위칭 여부 및 스위칭 주파수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 서브 제어부(149_7)는 비교 결과로부터 소비 전류가 제1 임계치를 초과하면, 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 교대로 활성화할 수 있다. 다른 예를 들어, 서브 제어부(149_7)는 소비 전류가 제1 임계치 이하이고 제2 임계치를 초과하면, 제1 스위칭 소자(Q1)를 제1 듀티비로 활성화할 수 있다. 이때, 서브 제어부(149_7)는 제2 스위칭 소자를 비활성화할 수 있다.
서브 제어부(149_7)는 서브 제어부(149_7)는 소비 전류가 제2 임계치 이하이면, 타이머(149_3)를 구동시킬 수 있다. 서브 제어부(149_7)는 소비 전류가 제2 임계치 이하로 유지된 시간이 제1 임계시간 미만이면, 제1 스위칭 소자(Q1)를 제2 듀티비로 활성화할 수 있다.
서브 제어부(149_7)는 제2 임계치 이하이고 제2 임계치 이하로 지속된 시간이 제1 임계시간 이상이면, 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 둘 다 비활성화시킬 수 있다.
서브 제어부(149_7)는 소비 전류가 제2 임계치 이하로 지속되는 시간을 측정하는 도중에, 소비 전류가 제2 임계치를 초과하거나, 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 비활성화한 경우에는 타이머(149_3)를 초기화할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전력 변환 모듈을 도시한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 제1 변환 블록(120)의 출력 전력에 기초하여 제1 변환 블록(120)에 의한 역률 보상 정도를 제어할 수 있다. 상기 제2 변환 블록(130)의 입력 전력은 장치 회로(30)의 소비 전류에 대응할 수 있다. 따라서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 전력에 따라 제1 변환 블록(120)의 역률 보상 정도를 제어한다면, 장치 회로(30)의 소비 전류에 대응하도록 역률 보상 정도를 제어할 수 있다. 다른 실시예에 따른 전력 변환 모듈(10)은 제1 제어 회로(145)의 피드백 회로에 있어서 제1 실시예와 상이하므로, 피드백 회로를 중심으로 설명한다.
다른 실시예에 따른 제2 제어 회로(149)는 적어도 하나의 비교기를 포함하고, 적어도 하나의 비교기를 통해서 제1 변환 블록(120)의 출력과 기준 전압을 비교함에 따라 제1 변환 블록(120)의 구동 모드를 결정할 수 있다. 상기 적어도 하나의 비교기는 전술한 제1 내지 제2 비교부(149_1, 149_2)와 동일 또는 유사한 형태로 구동하므로, 그에 대한 세부 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전력 변환 방법을 도시한 흐름도이다. 도 8에서는 설명의 편의성을 위하여 교류 전력의 인가 후 파워 온 되기까지를 순차적으로 설명한다.
도 8을 참조하면, 동작 705에서, 제2 제어 회로(149)는 초기화되면, 동작 710에서 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 수신되는지를 확인할 수 있다. 동작 710에서 제2 제어 회로(149)는 제1 변환 블록(120)을 제4 모드로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제4 모드에서 제1 변환 블록(120)에 포함된 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 둘 다 비활성화할 수 있다.
동작 720에서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 수신되면, 제1 조건에 부합하는지를 확인할 수 있다. 상기 제1 조건은 예컨대, 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제2 임계치 이하인 것일 수 있다. 상기 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력은 장치 회로(30)의 소비 전류와 관련될 수 있다.
동작 730에서, 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제1 조건에 부합하면, 제2 제어 회로(149)는 제1 변환 블록(120)을 제3 모드로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제3 모드에서 제1 스위칭 소자(Q1)를 제1 듀티비로 활성화시킬 수 있다. 상기 제1 듀티비는 전자 장치(1230)의 대기 전류 조건을 만족할 수 있도록 설정될 수 있다. 상기 제1 듀티비는 예컨대, 1미만의 값일 수 있다.
동작 740에서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제2 조건에 부합하는지를 확인할 수 있다. 상기 제2 조건은 예컨대, 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제1 임계치 이하이면서 제2 임계치를 초과하는 것일 수 있다.
동작 750에서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 출력 전력이 제2 조건에 부합하면, 제1 변환 블록(120)을 제2 모드로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제2 모드에서 제1 스위칭 소자(Q1)를 제2 듀티비로 활성화시킬 수 있다. 상기 제2 듀티비는 제1 듀티비를 초과하도록 설정될 수 있다. 상기 제2 듀티비는 예컨대, 1일 수 있다.
동작 760에서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제3 조건에 부합하는지를 확인할 수 있다. 상기 제3 조건은 예컨대, 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제1 임계치를 초과하는 것일 수 있다.
동작 770에서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력이 제3 조건에 부합하면, 제1 변환 블록(120)을 제1 모드로 구동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 제어 회로(149)는 제1 모드에서 제1 및 제2 스위칭 소자(Q1, Q2)를 교대로 활성화시킬 수 있다.
전술한, 제2 제어 회로(149)는 교류 전력의 공급이 중단되기 전까지 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력에 기초하여 제1 변환 블록(120)의 제어 모드를 지속적으로 제어할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제2 제어 회로(149)는 제2 변환 블록(130)의 입력 또는 1차측 출력 전력에 기초하여 제1 변환 블록(120)의 제1 모드에서 제4 모드를 제어할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체 (예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 명령어는 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른, 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다. 그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 문서에서 기재된 기술의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 문서의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 전력 변환 장치에 있어서,
    구동 전력을 소비하는 장치 회로;
    입력된 교류 전력을 전파 정류하는 정류 회로;
    수동 소자, 제1 스위칭 소자, 또는 제2 스위칭 소자 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 수동 소자, 상기 제1 스위칭 소자, 또는 상기 제2 스위칭 소자 중 적어도 하나를 통해 상기 전파 정류된 교류 전력의 역률을 보상하고, 및 상기 전파 정류된 교류 전력을 디지털 변환하는 제1 변환 회로;
    상기 디지털 변환된 전력을 지정된 크기로 변환하고, 및 상기 지정된 크기로 상기 디지털 변환된 전력을 상기 구동 전력으로 출력하는 제2 변환 회로;
    상기 장치 회로의 소비 전류를 모니터링하고, 및 상기 장치 회로의 상기 소비 전류에 기반하여 상기 제2 변환 회로의 출력 전류를 제어하는 제1 제어 회로; 및
    상기 소비 전류에 기반하여 상기 제1 변환 회로의 역률 보상 정도를 제어하는 제2 제어 회로; 를 포함하고,
    상기 제2 제어 회로는,
    상기 소비 전류가 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 활성화하고,
    상기 소비 전류가 상기 제1 임계치 이하이고 제2 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 스위칭 소자를 반복적으로 스위칭하고 및 상기 제2 스위칭 소자를 비활성화하고,
    상기 소비 전류가 제1 시간 미만 동안 상기 제2 임계치 이하인 경우, 상기 제1 스위칭 소자의 활성화 시간을 감소시키고, 및
    상기 소비 전류가 상기 제1 시간 이상 동안 상기 제2 임계치 이하인 경우, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 비활성화하도록 설정된 전력 변환 장치.
  2. 제1항에서, 상기 제2 제어 회로는,
    상기 제1 변환 회로의 입력 전류 또는 상기 제1 변환 회로의 1차측 출력 전류 중 적어도 하나에 기반하여 상기 장치 회로의 소비 전류를 확인하도록 설정된 전력 변환 장치.
  3. 제1항에서, 상기 제2 제어 회로는,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자 중 활성화된 스위칭 소자의 개수, 상기 활성화된 스위칭 소자의 스위칭 주파수, 또는 상기 활성화된 스위칭 소자의 듀티비 중 적어도 하나를 제어하도록 설정된 전력 변환 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에서, 상기 제2 제어 회로는,
    비교부; 및
    서브 제어부; 를 포함하고
    상기 비교부는,
    상기 소비 전류에 기반하여 결정되는 제1 신호와 상기 제1 임계치에 기반하여 결정되는 제1 기준 신호를 비교하고, 및
    상기 제1 신호 및 상기 제1 기준 신호의 비교 결과를 나타내는 비교 신호를 출력하고, 및
    상기 서브 제어부는,
    상기 비교부로부터 상기 비교 신호를 수신하고,
    상기 비교 신호가, 상기 제1 신호가 상기 제1 기준 신호를 초과함을 나타내면, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자를 교대로 활성화하고, 및
    상기 비교 신호가, 상기 제1 신호가 상기 제1 기준 신호 이하임을 나타내면, 상기 제1 스위칭 소자를 활성화하고, 및 상기 제2 스위칭 소자를 비활성화하는 전력 변환 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에서, 상기 제2 제어 회로는,
    비교부; 및
    서브 제어부; 를 포함하고
    상기 비교부는,
    상기 소비 전류에 기반하여 결정되는 제1 신호와 상기 제2 임계치에 기반하여 결정되는 제2 기준 신호를 비교하고, 및
    상기 제1 신호 및 상기 제2 기준 신호의 비교 결과를 나타내는 비교 신호를 출력하고, 및
    상기 서브 제어부는,
    상기 비교부로부터 상기 비교 신호를 수신하고, 및
    상기 비교 신호가, 상기 제1 신호가 상기 제2 기준 신호를 초과함을 나타내는 것에 기반하여, 상기 제1 스위칭 소자의 상기 활성화 시간을 감소시키는
    전력 변환 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에서, 상기 제2 제어 회로는,
    타이머; 를 더 포함하고,
    상기 타이머를 이용하여, 상기 소비 전류가 상기 제2 임계치 이하로 지속되는 시간을 식별하는 전력 변환 장치.
  10. 제1항에서, 상기 제1 변환 회로는,
    상기 전파 정류된 교류 전력이 각각 인가되는 제1 인덕터 및 제2 인덕터;
    상기 제1 인덕터로부터 평활 회로로 전류가 흐르는 것을 허용하고, 및 상기 평활 회로로부터 상기 제1 인덕터로 전류가 흐르는 것을 차단하는 제1 다이오드;
    상기 제2 인덕터로부터 상기 평활 회로로 전류가 흐르는 것을 허용하고, 및 상기 평활 회로로부터 상기 제2 인덕터로 전류가 흐르는 것을 차단하는 제2 다이오드; 및
    상기 제1 다이오드 및 상기 제2 다이오드를 각각 경유하는 전력을 평활하는 상기 평활 회로를 더 포함하고,
    상기 제1 스위칭 소자는, 상기 제1 인덕터와 상기 제1 다이오드 사이에 배치되고,
    상기 제1 스위칭 소자는 활성화 상태 또는 비활성화 상태를 교대로 수행하여 상기 제1 인덕터에 인가되는 전류량의 조절을 통해 상기 역률을 보상하고,
    상기 제2 스위칭 소자는, 상기 제2 인덕터와 상기 제2 다이오드 사이에 배치되고,
    상기 제2 스위칭 소자는 활성화 상태 또는 비활성화 상태를 교대로 수행하여 상기 제2 인덕터에 인가되는 전류량의 조절을 통해 상기 역률을 보상하도록 설정된 전력 변환 장치.
  11. 제1항에서, 상기 제2 제어 회로는,
    상기 제1 스위칭 소자의 스위칭 주파수 및 상기 제2 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 가청 주파수 대역에서 벗어나도록 제어하는 전력 변환 장치.
  12. 제1항에서, 상기 제1 제어 회로는,
    상기 소비 전류가 증가하는 것에 기반하여 상기 제2 변환 회로가 출력하는 전류량을 증가시키고, 및
    상기 소비 전류가 감소하는 것에 기반하여 상기 제2 변환 회로가 출력하는 상기 전류량을 감소시키는 전력 변환 장치.
  13. 제1항에서, 상기 제2 변환 회로는,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자와 구별되고, 상기 디지털 변환된 전력에 대응하는 신호를 출력하거나 또는 차단하는 적어도 하나의 스위칭 소자;
    상기 적어도 하나의 스위칭 소자를 거친 전력을 하향 크기 변환하여 출력하는 트랜스포머; 및
    상기 트랜스포머로부터 출력된 전력을 정류하는 정류부;를 포함하는 전력 변환 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항의 전력 변환 장치를 포함하고,
    상기 장치 회로는,
    복수의 LED; 및
    상기 복수의 LED를 활성화 상태 또는 비활성화 상태로 제어하는 프로세서를 포함하고, 및
    상기 전력 변환 장치는,
    상기 복수의 LED의 상기 비활성화 상태에 기반하여, 상기 수동 소자 또는 상기 제1 스위칭 소자 중 적어도 하나를 이용하여 상기 전파 정류된 교류 전력의 역률을 보상하도록 설정된 전자 장치.
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