KR102539463B1 - 제로 스탠바이 파워 시스템 - Google Patents

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KR102539463B1 KR1020220167039A KR20220167039A KR102539463B1 KR 102539463 B1 KR102539463 B1 KR 102539463B1 KR 1020220167039 A KR1020220167039 A KR 1020220167039A KR 20220167039 A KR20220167039 A KR 20220167039A KR 102539463 B1 KR102539463 B1 KR 102539463B1
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 파워 스테이지를 포함하는 전원 공급 장치 및 온오프 신호를 수신하고, 수신된 온오프 신호를 기초로 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 제로 스탠바이 파워 장치를 포함하고, 제로 스탠바이 파워 장치는, 동작 상태로 유지되어 임의의 시점에 온오프 신호를 수신하도록 구성된 온오프 컨트롤러를 포함할 수 있다.

Description

제로 스탠바이 파워 시스템{ZERO STANDBY POWER SYSTEM}
본 개시는 파워 시스템에 관한 것이다.
종래 전원 공급 장치의 로드를 구동 시키기 위해서는 외부에서 입력되는 온/오프 신호를 받을 수 있도록 온오프 컨트롤러의 상태를 항상 동작 상태로 유지해야만 했다. 그러나, 온오프 컨트롤러가 동작 상태를 유지하려면 VDD전원이 요구되며, VDD 전원을 생성하기 위해서는 1차측에서 2차측 까지의 모든 파워 스테이지 및 컨트롤러가 동작 상태를 유지해야 한다. 따라서, 종래의 전원 공급 장치는 불필요한 대기 전력을 상당량 소모하고 있다는 문제가 있다.
본 개시에서는 상술한 문제를 해결하기 위하여 온오프 컨트롤러가 1차측에 배치된 제로 스탠바이 파워 시스템이 제공된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 파워 스테이지를 포함하는 전원 공급 장치 및 온오프 신호를 수신하고, 수신된 온오프 신호를 기초로 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 제로 스탠바이 파워 장치를 포함하고, 제로 스탠바이 파워 장치는, 동작 상태로 유지되어 임의의 시점에 온오프 신호를 수신하도록 구성된 온오프 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전원 공급 장치는 제로 스탠바이 파워 장치에 연결된 입력 전원을 더 포함하고, 제로 스탠바이 파워 장치는 입력 전원으로부터의 전기 에너지가 복수의 파워 스테이지 각각에 전달되도록 온오프 신호를 기초로 입력 전원에 대한 연결을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 입력 전원은 교류 라인 전원 또는 직류 전원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 입력 전원이 교류 라인 전원인 경우, 제로 스탠바이 파워 장치는 정류기를 통해 전원으로부터 전기 에너지를 공급받을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고, 온오프 컨트롤러는 무선 리모트 컨트롤러로부터 온오프 신호를 수신하기 위한 제1 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, Micro Controller Unit)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 마이크로 컨트롤러 유닛이 온오프 신호를 수신하는 것에 응답하여, 온오프 컨트롤러는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로로 RMT_ON 신호를 전송하고, RMT_ON 신호는 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 데 기초가 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고, 온오프 컨트롤러는 온오프 신호를 수신하는 것에 응답하여, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로로 RMT_ON 신호를 전송하고, RMT_ON 신호는 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 데 기초가 될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치는 RMT_ON 신호를 수신하기 위한 제2 마이크로 컨트롤러 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 시스템은 전원 공급 장치로부터 변압기를 통해 전달된 전기 에너지를 공급받아 구동되는 로드(load) 및 변압기와 연결된 아이솔레이션 드라이버를 더 포함하고, 온오프 신호는 아이솔레이션 드라이버를 통해 제로 스탠바이 파워 장치로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 시스템은 로드의 구동을 제어하는 로드 컨트롤러를 더 포함하고, 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 아이솔레이션 드라이버를 통해 로드 컨트롤러로부터 웨이크업 시간 정보를 포함하는 온오프 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 웨이크업 시간 정보에 따른 특정 시점에 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 웨이크업 시간 정보를 포함하는 온오프 신호를 수신하기 위한 RTC(Real Time Clock) 및 제3 마이크로 컨트롤러 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 및 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 데 이용되는 전기 에너지를 획득하기 위한 VSU 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, VSU 레귤레이터가 정상 동작 모드인 경우, 전기 에너지와 연관된 VSU 레귤레이터 내의 VSU 전원은 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로에 의해 일정한 레벨의 전압으로 레귤레이션될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일정한 레벨의 전압은 VSU 레귤레이터 내 저항 및 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 내 레퍼런스 전압 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치의 제어에 의해 복수의 파워 스테이지가 동작 상태인 경우, 복수의 파워 스테이지에 의한 보조 전원이 형성되고, VSU 레귤레이터 내 VSU 전원의 전압이 보조 전원의 전압보다 낮은 경우, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 전기 에너지가 획득되는 소스를 VSU 레귤레이터에서 보조 전원으로 변환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 파워 스테이지 각각의 제로 스탠바이 파워 장치에 대한 연결은 릴레이 스위치를 통해 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고, 복수의 파워 스테이지 각각이 동작 상태로 변환되는 시점은 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로에 연결된 하나 이상의 커패시터를 기초로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고, 복수의 파워 스테이지 각각이 동작 상태로 변환되는 시점은 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 내 레퍼런스 입력 및 레퍼런스 전압 중 적어도 하나를 기초로 결정될 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면 온오프 컨트롤러의 동작 상태를 유지할 필요가 없어져 시스템의 대기 전력 소비량을 현저히 낮출 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제로 스탠바이 파워 시스템 구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제로 스탠바이 파워 시스템의 다른 예시를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 서로 다른 유형의 입력 파워 스테이지들을 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 무선 리모트 컨트롤러 및/또는 전원 스위치에 의한 동작을 설명하기 위한 제로 스탠바이 파워 시스템의 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 무선 리모트 컨트롤러 및/또는 전원 스위치에 의한 동작을 설명하기 위한 제로 스탠바이 파워 시스템의 다른 예시를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 전원 공급 장치가 동작 상태가 아닌 때 아이솔레이션 드라이버에 의한 동작을 설명하기 위한 제로 스탠바이 파워 시스템의 블록도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 VSU 레귤레이터의 정상 동작 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 VSU 레귤레이터의 파워 세이브 모드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 릴레이 스위치의 제어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 릴레이 스위치가 제어되는 시점을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 제로 스탠바이 파워 시스템의 추가적인 예시를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 개시의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제로 스탠바이 파워 시스템(100)(이하, '시스템'이라 한다)의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 제로 스탠바이 파워 장치(110), 입력 전원(120) 및 전원 공급 장치(130) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로, 시스템(100)은 로드 컨트롤러(140), 로드(150) 및 아이솔레이션 드라이버(160) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
시스템(100)은 로드(150)의 구동을 위해 외부에서 수신되는 온오프 신호를 처리하기 위한 시스템을 지칭할 수 있다. 이 경우, 로드는 TV, 에어컨, 청소기 등에 포함된 전기 에너지에 의해 구동되는 부품을(예: 메인 보드) 지칭할 수 있다. 또한, 온오프 신호는 시스템(100)과 연결된 무선 리모트 컨트롤러(미도시)로부터 수신된 신호 및/또는 시스템(100)에 포함된 사용자 인터페이스(예: 전원 스위치)를 통해 수신된 신호를 지칭할 수 있다.
전원 공급 장치(130)는 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 장치(130)는 교류 전원 정류기, PFC(Power Factor Correction) 회로 및 LLC 컨버터 중 적어도 하나로 구성된 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_ N)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)는 도시된 바와 같이 제로 스탠바이 파워 장치(110)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
제로 스탠바이 파워 장치(110)는 상술한 온오프 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 제로 스탠바이 파워 장치(110)는 온오프 컨트롤러(112)를 통해 온오프 신호를 수신할 수 있다. 그리고 나서, 제로 스탠바이 파워 장치(110)는 수신된 온오프 신호를 기초로 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N) 각각에 대한 연결을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제로 스탠바이 파워 장치(110)는 온오프 신호를 기초로 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)에 대한 전기적 연결을 개시할 수 있다. 이 경우, 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)가 입력 전원(120)으로부터 전기 에너지를 공급받는 동작 상태로 변환될 수 있다. 다른 예를 들어, 제로 스탠바이 파워 장치(110)는 온오프 신호를 기초로 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)에 대한 전기적 연결을 해제할 수 있다.
온오프 컨트롤러(112)는 동작 상태로 유지될 수 있다. 구체적으로, 온오프 컨트롤러(112)는 외부로부터 온오프 신호를 수신할 수 있는 상태로 유지될 수 있다. 여기서, 동작 상태로 유지되는 것 및/또는 온오프 신호를 수신할 수 있는 상태로 유지되는 것은 온오프 컨트롤러(112)가 지속적으로 전원을 공급받는 상태로 유지되는 것을 의미할 수 있다.
로드 컨트롤러(140)는 로드(150)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 로드 컨트롤러(140)는 아이솔레이션 드라이버(160)를 통해 온오프 컨트롤러(112)로 온오프 신호를 전송함으로써, 로드(150)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치(130)를 동작 상태로 변환시킬 수 있다. 이 경우, 로드 컨트롤러(140)가 전송하는 온오프 신호는 과거 전원 공급 장치(130)가 동작 상태인 때 제로 스탠바이 파워 장치(110)가 사용자가 설정한 시간에 전원 공급 장치(130)를 다시 구동 시키는 웨이크업 시간 정보를 지칭할 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 도 6에서 후술된다.
한편, 시스템(100)에서 제로 스탠바이 파워 장치(110), 입력 전원(120) 및 전원 공급 장치(130)를 포함하는 영역은 본 개시에서 '1차측'으로 지칭될 수 있다. 마찬가지로, 시스템(100)에서 로드 컨트롤러(140) 및 로드(150)를 포함하는 영역은 '2차측'으로 지칭될 수 있다. 이 경우, 1차측과 2차측은 변압기(142)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 2차측에서 생성된 신호, 정보 및/또는 데이터는 변압기(142)와 연결된 아이솔레이션 드라이버(160)를 통해 1차측으로 전송될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제로 스탠바이 파워 시스템(200)(이하, '시스템'이라 한다)의 다른 예시를 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 제로 스탠바이 파워 장치(210) 및 입력 전원(220)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제로 스탠바이 파워 장치(210) 및 입력 전원(220)은 각각 도 1의 제로 스탠바이 파워 장치 및 입력 전원에 대응될 수 있다.
제로 스탠바이 파워 장치(210)는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로, 활성화 모듈(214) 및 보조 전원(216) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(212)는 집적 회로로서, 활성화 모듈(214)을 통해 입력된 데이터를 기초로 보조 전원(216) 및/또는 복수의 스위치(218_1 내지 218_N)을 제어하기 위한 신호를 출력하는 회로를 지칭할 수 있다.
복수의 스위치(218_1 내지 218_N)는 복수의 파워 스테이지(예: 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)) 각각에 대한 전원 공급을 제어하기 위한 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 복수의 스위치(218_1 내지 218_N)는 각각은 릴레이(relay) 스위치를 포함할 수 있다. 이 경우, 임의의 릴레이 스위치의 일측 노드는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(212)에 연결되고, 타측 노드는 하나의 파워 스테이지(미도시)에 연결될 수 있다.
보조 전원(216) 복수의 파워 스테이지에 의해 형성된 전원을 지칭할 수 있다. 보조 전원(216)은 특정 상황에서 복수의 스위치(218_1 내지 218_N)에 전원을 공급하기 위해 마련될 수 있다. 예를 들어, 특정 상황은 시스템(200) 내에서의 소비 전력 절감이 요구되는 상황을 지칭할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 8에서 후술된다.
입력 전원(220)은 입력 파워 스테이지(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 입력 파워 스테이지(222)는 전원을 포함하는 회로를 지칭할 수 있다. 추가적으로, 입력 파워 스테이지(222)는 전원의 종류에 따라 정류기를 더 포함할 수도 있다. 입력 파워 스테이지(222)의 예시는 도 3에 후술된다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 서로 다른 유형의 입력 파워 스테이지(예: 입력 파워 스테이지(222))들을 나타내는 회로도이다. 제1 유형의 입력 파워 스테이지(310)는 교류 전원을 포함하는 입력 파워 스테이지를 나타낸다. 제2 유형의 입력 파워 스테이지(320)는 교류 전원 및 정류기를 포함하는 입력 파워 스테이지를 나타낸다. 마지막으로, 제3 유형의 입력 파워 스테이지(330)는 직류 전원을 포함하는 입력 파워 스테이지를 나타낸다. 즉, 입력 파워 스테이지는 시스템(예: 시스템(200))이 사용되는 어플리케이션에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 무선 리모트 컨트롤러 및/또는 전원 스위치에 의한 동작을 설명하기 위한 제로 스탠바이 파워 시스템(400)의 블록도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(400)은 제로 스탠바이 파워 장치(410) 및/또는 입력 파워 스테이지(420)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 4의 제로 스탠바이 파워 장치(410) 및 입력 파워 스테이지(420)는 각각 도 1 내지 3의 제로 스탠바이 파워 장치 및 입력 파워 스테이지(또는, 입력 전원)에 대응될 수 있다.
제로 스탠바이 파워 장치(410)는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(412) 및/또는 온오프 컨트롤러(414)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 온오프 컨트롤러(414)는 마이크로 컨트롤러 유닛(416)을 포함할 수 있다. 이 경우, 우선 제로 스탠바이 파워 장치(410)는 입력 파워 스테이지(420)로부터 수신된 전기 에너지를 차징하여 전원(VDD)을 형성할 수 있다.
온오프 컨트롤러(414)는 전원(VDD)로부터 전기 에너지를 공급받아 구동될 수 있다. 예를 들어, 온오프 컨트롤러(414)는 온오프 컨트롤러(414)와 연결(또는, 포함)된 IR 리시버(미도시)를 통해 무선 리모트 컨트롤러 및/또는 전원 스위치로부터 온오프 신호를 수신할 수 있다. 그리고 나서, 마이크로 컨트롤러 유닛(416)은 수신된 온오프 신호를 기초로 RMT_ON 신호를 생성할 수 있다.
온오프 컨트롤러(414)는 생성된 RMT_ON 신호를 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(412)로 전송할 수 있다. 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(412)는 RMT_ON 신호를 수신하는 것에 응답하여, 복수의 파워 스테이지 각각(또는, 복수의 릴레이 스위치)에 대한 연결을 제어하기 위한 신호(여기서, OUT1 내지 OUTN)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 제로 스탠바이 파워 장치(410)와 연결된 전원 공급 장치(예: 전원 공급 장치(130))가 동작 상태로 전환될 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따라 무선 리모트 컨트롤러 및/또는 전원 스위치에 의한 동작을 설명하기 위한 제로 스탠바이 파워 시스템(500)의 다른 예시를 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(500)은 제로 스탠바이 파워 장치(510) 및/또는 입력 파워 스테이지(520)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 5의 입력 파워 스테이지(420)는 각각 도 1 내지 3의 입력 파워 스테이지(또는, 입력 전원)에 대응될 수 있다.
제로 스탠바이 파워 장치(510)는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(512) 및/또는 온오프 컨트롤러(514)를 포함할 수 있다. 추가적으로, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(512)는 마이크로 컨트롤러 유닛(516)을 포함할 수 있다. 이 경우, 우선 제로 스탠바이 파워 장치(510)는 입력 파워 스테이지(520)로부터 수신된 전기 에너지를 차징하여 전원(VDD)을 형성할 수 있다.
온오프 컨트롤러(514)는 전원(VDD)로부터 전기 에너지를 공급받아 구동될 수 있다. 예를 들어, 온오프 컨트롤러(514)는 온오프 컨트롤러(514)와 연결(또는, 포함)된 IR 리시버(미도시)를 통해 무선 리모트 컨트롤러 및/또는 전원 스위치로부터 온오프 신호를 수신할 수 있다. 온오프 컨트롤러(514)는 온오프 신호를 수신하는 것에 응답하여 RMT_ON 신호를 생성할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(516)은 수신된 RMT_ON 신호를 디코딩할 수 있다. 그리고 나서, 마이크로 컨트롤러 유닛(516)은 디코딩 결과를 기초로 복수의 파워 스테이지 각각(또는, 복수의 릴레이 스위치)에 대한 연결을 제어하기 위한 신호(여기서, OUT1 내지 OUTN)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 제로 스탠바이 파워 장치(410)와 연결된 전원 공급 장치(예: 전원 공급 장치(130))가 동작 상태로 전환될 수 있다.
한편, 도 5와 같이 마이크로 컨트롤러 유닛(516)이 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(512)에 포함되는 경우, 시스템(500)은 도 4 시스템(400)보다 작은 면적을 차지할 수 있다. 추가적으로, 도 5의 시스템(500)과 도 4의 시스템(400)이 독립된 시스템으로 존재하는 것으로 한정되지 아니한다. 예를 들어, 시스템(500) 및 시스템(400)은 하나의 시스템에서 구현될 수도 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따라 전원 공급 장치(예: 전원 공급 장치(130))가 동작 상태가 아닌 때 아이솔레이션 드라이버(614)에 의한 동작을 설명하기 위한 제로 스탠바이 파워 시스템(600)의 블록도이다. 도시된 바와 같이, 시스템(600)은 제로 스탠바이 파워 장치(610) 및/또는 입력 파워 스테이지(620)를 포함할 수 있다. 여기서, 도 6의 입력 파워 스테이지(620), 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(612) 및 아이솔레이션 드라이버(614)는 각각 도 1 내지 5에 개시된 입력 파워 스테이지, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 및 아이솔레이션 드라이버에 각각 대응될 수 있다. 즉, 아이솔레이션 드라이버(160)는 도 1의 아이솔레이션 드라이버(160)와 같이 2차측으로부터 생성된 신호를 1차측으로 전송하기 위하여 마련된 드라이버를 지칭할 수 있다.
상술한 바와 같이, 시스템(600)에 연결된 전원 공급 장치가 동작 상태인 때, 외부 장치로부터 로드 컨트롤러(예: 로드 컨트롤러(140))로 웨이크업 시간 정보를 포함하는 온오프 신호가 전송될 수 있다. 그리고 나서, 로드 컨트롤러는 다시 아이솔레이션 드라이버(614)를 통해 마이크로 컨트롤러 유닛(616)으로 웨이크업 시간 정보를 포함하는 온오프 신호를 전송할 수 있다. 그리고 나서, 웨이크업 시간 정보를 기초로 RTC(Real Time Clock)(618)이 생성한 제어 신호가 마이크로 컨트롤러 유닛(616)에 전송된 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(616)은 온오프 신호를 기초로 복수의 파워 스테이지 각각(또는, 복수의 릴레이 스위치)에 대한 연결을 제어하기 위한 신호(여기서, OUT1 내지 OUTN)를 출력할 수 있다. 이에 따라, 제로 스탠바이 파워 장치(610)와 연결된 전원 공급 장치(예: 전원 공급 장치(130))가 동작 상태로 전환될 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따라 VSU 레귤레이터(720)의 정상 동작 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 정상 동작 모드의 VSU 레귤레이터(720)는 입력 전원(예: 입력 전원(120))으로부터 제공되는 전기 에너지를 이용하여 복수의 파워 스테이지(예: 복수의 파워 스테이지(130_1 내지 130_N)에 대한 제로 스탠바이 파워 장치(예: 제로 스탠바이 파워 장치(110))의 전기적 연결을 제어할 수 있다. 예를 들어, 복수의 파워 스테이지 각각과 제로 스탠바이 파워 장치 사이가 복수의 릴레이 스위치로 연결된 경우, VSU 레귤레이터(720)는 복수의 릴레이 스위치를 제어하기 위한 전원(즉, VSU; Voltage Supply Unit)을 형성할 수 있다.
우선, 제로 스탠바이 파워 장치에 입력 전원으로부터의 교류 및/또는 직류 전기 에너지가 제공되면, VSU 레귤레이터(720)는 전기 에너지를 이용하여 적어도 하나의 트랜지스터 및/또는 적어도 하나의 저항을 포함하는 네거티브 피드백 전압 레귤레이터(negative feedback voltage regulator)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 7을 참고하면 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(710)는 FB 단자를 통해 VSU 전원을 일정한 레벨의 전압으로 레귤레이션할 수 있다. 이 때, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(710) 내부의 기준 전압(VREF)과 FB 단자 전압을 이용하여 closed-loop 제어를 통해 VSU 전원의 전압을 다른 레벨로 변경할 수도 있다. 추가적으로, 외부 저항 R1 및/또는 R2를 변경함에 따라 VSU 전원의 레벨을 조절할 수 있다. 이 경우, VSU(즉, VSU 전원의 전압)는 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. 한편, VSU 레귤레이터(720)에 전기 에너지를 공급하는 입력 전원이 교류 전원인 경우, VSU 레귤레이터(720)는 풀 브릿지 정류기(722)를 포함할 수 있다.
Figure 112022129955290-pat00001
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 VSU 레귤레이터(820)의 파워 세이브 모드를 설명하기 위한 블록도이다. 파워 세이브 모드의 VSU 레귤레이터(820)는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(810) 내부에 저장된 제어 알고리즘을 기초로 VSU 레귤레이터(820)의 동작을 정지시키고 보조 전원(824)을 사용함으로써, 도 1 내지 6의 시스템에서 소비되는 전력을 줄일 수 있다. 여기서, 보조 전원(824)은 전원 공급 장치(예: 전원 공급 장치(130))가 동작 상태인 때, 복수의 파워 스테이지에 의해 형성된 전원을 지칭할 수 있다.
제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(810)는 VSU 전원의 전압 VSU를 감지할 수 있다. 예를 들어, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(810)는 복수의 파워 스테이지에 의해 형성된 보조 전원(824)의 전압 레벨이 VSU 전원의 전압보다 높은 경우, 전기 에너지가 획득되는 소스를 VSU 레귤레이터(820)에서 보조 전원(824)으로 변환할 수 있다. 여기서, 전기 에너지는 복수의 파워 스테이지에 대한 제로 스탠바이 파워 장치의 연결을 제어하는 데 이용되는 에너지를 지칭할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 릴레이 스위치(930_1 내지 930_N)의 제어를 설명하기 위한 블록도이다. 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(910)는 복수의 릴레이 스위치(930_1 내지 930_N)를 오픈(open) 또는 쇼트(short)함으로써, 복수의 파워 스테이지(920_1 내지 920_N)에 대한 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로의 전기적 연결을 물리적으로 제어할 수 있다.
이 경우, 복수의 릴레이 스위치(930_1 내지 930_N) 각각이 오픈 또는 쇼트되는 시점은, 복수의 파워 스테이지(920_1 내지 920_N) 각각에 대응하는 커패시터(CDLY1 내지 CDLN)의 커패시턴스를 기초로 결정될 수 있다. 이에 따라, 복수의 릴레이 스위치(930_1 내지 930_N) 각각이 서로 다른 시점에 순차적으로 오픈 또는 쇼트되도록 할 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 릴레이 스위치(1014)가 제어되는 시점을 설명하기 위한 그래프이다. 도시된 바와 같이, 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(1012) 내의 레퍼런스 전압(VREF) 및 레퍼런스 전류(IREF)를 조절함에 따라 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로(1012)로부터 릴레이 스위치(1014)를 제어하기 위한 신호가 발생되는 시점을 결정할 수 있다. 여기서, 릴레이 스위치(1014)는 복수의 릴레이 스위치(930_1 내지 930_N) 중 임의의 K번째 릴레이 스위치를 나타내며, K번째 릴레이 스위치를 제어하기 위한 신호 OUT(K)가 발생하는 시점은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112022129955290-pat00002
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 제로 스탠바이 파워 시스템(1100)의 추가적인 예시를 나타내는 블록도이다. 도 11의 시스템(1100)에서는 도 1 내지 10에서 설명된 시스템(들)과 다르게 온오프 컨트롤러(1120)가 2차측에 배치될 수 있다. 즉, 1차측에 온오프 컨트롤러를 추가할 필요 없이 2차측에 온오프 컨트롤러(1120)가 배치된 기존 부품들을 이용하여 시스템(1100)을 구현할 수 있다.
도 11을 참고하면, 입력 전원(1110)이 인가됨에 따라 제1 릴레이 스위치(RL1)가 온(on)상태로 전환되어 제N 파워 스테이지(1130_N)에 전원을 공급하기 위해 마련된 커패시터 C2를 충전할 수 있다. 즉, 1차측의 제N 파워 스테이지(1130_N)의 동작만으로 온오프 컨트롤러(1120)를 제어하기 위한 전기 에너지를 획득할 수 있다. 추가적으로, 대기 전력의 감소를 위해 온오프 컨트롤러(1120)가 동작할 수 있는 일정 레벨의 전압이 유지되도록, 온오프 컨트롤러(1120)는 제1 릴레이 스위치(RL1)를 오프(off)시키기 위한 신호를 생성하여 제1 포토 커플러(1150) 및/또는 제2 포토 커플러(1160)를 통해 제1 릴레이 스위치(RL1)의 온/오프가 반복되도록 제1 릴레이 스위치(RL1)를 제어할 수 있다. 이후, 커패시터 C2가 방전됨에 따라 유지되던 일정 레벨의 전압이 낮아지면, 온오프 컨트롤러(1120)는 커패시터 C2를 다시 충전하기 위해 제1 릴레이 스위치(RL1)를 온(on)시키기 위한 신호를 생성하고, 제로 스탠바이 파워 장치(1140)는 다시 제1 포토 커플러(1150) 및/또는 제2 포토 커플러(1160)를 통해 제1 릴레이 스위치가 온(on)되도록 제어할 수 있다.
본 개시의 앞선 설명은 통상의 기술자들이 본 개시를 행하거나 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 본 개시의 다양한 수정예들이 통상의 기술자들에게 쉽게 자명할 것이고, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 취지 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본원에 설명된 예들에 제한되도록 의도된 것이 아니고, 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위가 부여되도록 의도된다.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에서 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 제로 스탠바이 파워 시스템
110: 제로 스탠바이 파워 장치
120: 입력 전원
130: 전원 공급 장치
130_1 내지 130_N: 복수의 파워 스테이지
140: 로드 컨트롤러
142: 변압기
150: 로드
160: 아이솔레이션 드라이버

Claims (12)

  1. 복수의 파워 스테이지를 포함하고, 변압기의 1차측에 배치되는 전원 공급 장치;
    상기 복수의 파워 스테이지 중 어느 하나의 파워 스테이지에 전원을 공급하도록 구성되는 커패시터;
    상기 변압기의 2차측에 배치되어 외부로부터 온오프 신호를 수신하도록 구성된 온오프 컨트롤러; 및
    상기 온오프 신호를 수신하고, 수신된 상기 온오프 신호를 기초로 상기 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 제로 스탠바이 파워 장치
    를 포함하고,
    입력 전원이 인가되는 경우, 릴레이 스위치가 온(on) 상태로 전환됨에 따라 상기 커패시터는 충전되고,
    상기 온오프 컨트롤러는 상기 어느 하나의 파워 스테이지의 동작을 기초로 전기 에너지를 획득하도록 구성되고,상기 온오프 컨트롤러는 상기 온오프 컨트롤러를 위한 전압이 일정 레벨로 유지되도록, 상기 릴레이 스위치를 오프(off) 상태로 전환하기 위한 신호를 생성하여 하나 이상의 포토 커플러를 통해 상기 릴레이 스위치가 반복적으로 온/오프 되도록 상기 릴레이 스위치를 제어하고,
    상기 커패시터가 방전되는 경우, 상기 온오프 컨트롤러는 상기 커패시터가 재충전되도록, 상기 릴레이 스위치를 온(on) 상태로 전환하기 위한 신호를 생성하여 상기 하나 이상의 포토 커플러를 통해 상기 릴레이 스위치가 온 상태로 전환되도록 제어하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제로 스탠바이 파워 장치는 상기 입력 전원으로부터의 전기 에너지가 상기 복수의 파워 스테이지 각각에 전달되도록 상기 온오프 신호를 기초로 상기 입력 전원에 대한 연결을 제어하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입력 전원은 교류 라인 전원 또는 직류 전원 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 입력 전원이 상기 교류 라인 전원인 경우, 상기 제로 스탠바이 파워 장치는 정류기를 통해 상기 전원으로부터 전기 에너지를 공급받는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고,
    상기 온오프 컨트롤러는 무선 리모트 컨트롤러로부터 상기 온오프 신호를 수신하기 위한 제1 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU; Micro Controller Unit)을 포함하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온오프 컨트롤러는 상기 온오프 신호를 수신하는 것에 응답하여, 상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로로 상기 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결 제어에 기초가 되는 RMT_ON 신호를 전송하고,
    상기 제로 스탠바이 파워 장치는 상기 RMT_ON 신호를 수신하기 위한 제2 마이크로 컨트롤러 유닛을 더 포함하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 공급 장치로부터 변압기를 통해 전달된 전기 에너지를 공급받아 구동되는 로드(load); 및
    상기 변압기와 연결된 아이솔레이션 드라이버
    를 더 포함하고,
    상기 온오프 신호는 상기 아이솔레이션 드라이버를 통해 상기 제로 스탠바이 파워 장치로 전송되는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로드의 구동을 제어하는 로드 컨트롤러
    를 더 포함하고,
    상기 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고,
    상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 상기 아이솔레이션 드라이버를 통해 상기 로드 컨트롤러로부터 웨이크업 시간 정보를 포함하는 상기 온오프 신호를 수신하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 웨이크업 시간 정보를 포함하는 상기 온오프 신호를 수신하기 위한 RTC(Real Time Clock) 및 제3 마이크로 컨트롤러 유닛을 더 포함하고,
    상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 상기 웨이크업 시간 정보에 따른 특정 시점에 상기 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 및 상기 복수의 파워 스테이지 각각에 대한 연결을 제어하는 데 이용되는 전기 에너지를 획득하기 위한 VSU 레귤레이터
    를 더 포함하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 VSU 레귤레이터가 정상 동작 모드인 경우, 상기 전기 에너지와 연관된 상기 VSU 레귤레이터 내의 VSU 전원은 상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로에 의해 일정한 레벨의 전압으로 레귤레이션되고,
    상기 일정한 레벨의 전압은 상기 VSU 레귤레이터 내 저항 및 상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 내 레퍼런스 전압 중 적어도 하나를 기초로 결정되는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제로 스탠바이 파워 장치의 제어에 의해 상기 복수의 파워 스테이지가 동작 상태인 경우, 상기 복수의 파워 스테이지에 의한 보조 전원이 형성되고,
    상기 VSU 레귤레이터 내 VSU 전원의 전압이 상기 보조 전원의 전압보다 낮은 경우, 상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로는 상기 전기 에너지가 획득되는 소스를 상기 VSU 레귤레이터에서 상기 보조 전원으로 변환하는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제로 스탠바이 파워 장치는 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로를 더 포함하고,
    상기 복수의 파워 스테이지 각각이 동작 상태로 변환되는 시점은, 상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로에 연결된 하나 이상의 커패시터, 상기 제로 스탠바이 파워 컨트롤러 회로 내 레퍼런스 입력 또는 레퍼런스 전압 중 적어도 하나를 기초로 결정되는, 제로 스탠바이 파워 시스템.
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