KR102657047B1 - 어댑터, 전원 공급 시스템 및 그의 전원 공급 방법 - Google Patents

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Abstract

어댑터가 개시된다. 본 어댑터는 외부로부터 교류 전원을 입력받고, 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류하기 위한 입력부, 직류 전압을 특정한 크기의 직류 전압으로 변환하기 위한 제1 변압부 및 특정한 크기의 직류 전압을 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 공급하기 위한 출력부를 포함한다.

Description

어댑터, 전원 공급 시스템 및 그의 전원 공급 방법 { ADAPTOR, POWER SUPLLY SYSTEM AND POWER SUPLLY METHOD THEREOF }
본 개시는 어댑터, 전원 공급 시스템 및 그의 전원 공급 방법에 관한 것으로서, 전자 장치에 전원을 공급하기 위한 어댑터 및 그의 전원 공급 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 어댑터는 교류 전원을 공급받아 이를 직류 전압으로 변환하고, 케이블을 통해 연결된 전자 장치로 직류 전압을 공급하는 역할을 수행한다.
한편, 최근 전자 기술의 발전으로, 전자 장치(가령, LED TV)는 전자 장치와 어댑터를 연결하는 케이블의 두께를 감소시키기 위해, 높은 레벨의 직류 전압을 공급하는 고전압 어댑터를 사용하려는 노력들이 이루어지고 있다.
하지만, 이 경우, 케이블의 두께는 감소시킬 수 있지만, 어댑터 자체의 사이즈가 매우 커지게 되는 문제점이 존재하게 된다.
이에 따라, 어댑터의 사이즈를 감소시키기 위한 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 개시의 목적은 교류 전압을 공급받고 이를 직류 전압으로 변환하여 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 전송할 수 있는 어댑터, 전원 공급 시스템 및 그의 전원 공급 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터는 외부로부터 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류하기 위한 입력부, 상기 직류 전압을 특정한 크기의 직류 전압으로 변환하기 위한 제1 변압부 및 상기 특정한 크기의 직류 전압을 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 공급하기 위한 출력부를 포함한다.
여기에서, 전자 장치로 공급되는 특정한 크기의 직류 전압은 상기 역률 보상 회로를 통해 승압된 후 저전압으로 변환되어 상기 전자 장치에서 이용될 수 있다.
또한, 상기 역률 보상 회로를 통해 승압된 전압은 제1 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급되고, 제2 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 메인 보드로 공급될 수 있다.
한편, 상기 입력부는 상기 입력되는 교류 전원을 상기 직류 전압으로 정류하기 위한 정류 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 변압부는 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터는 상기 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환하기 위한 제2 변압부를 더 포함하고, 상기 제2 변압부에서 출력되는 전압의 크기는 상기 제1 변압부에서 출력되는 전압의 크기보다 작을 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터의 전원 공급 방법은 외부로부터 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류하기 단계, 상기 직류 전압을 특정한 제1 크기의 직류 전압으로 변환하는 단계 및 상기 특정한 크기의 직류 전압을 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 공급하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 전자 장치로 공급되는 특정한 크기의 직류 전압은 상기 역률 보상 회로를 통해 승압된 후 저전압으로 변환되어 상기 전자 장치에서 이용될 수 있다.
또한, 상기 역률 보상 회로를 통해 승압된 전압은 제1 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급되고, 제2 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 메인 보드로 공급될 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전원 공급 방법은 상기 입력되는 교류 전원을 상기 직류 전압으로 정류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 변환하는 단계는 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 이용하여, 상기 직류 전압을 특정한 제1 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전원 공급 방법은 상기 직류 전압을 특정한 제2 크기의 전압으로 변환하는 단계를 더 포함하고, 상기 특정한 제2 크기의 전압은, 상기 특정한 제1 크기의 전압보다 작을 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전원 공급 시스템은 외부로부터 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 교류 전원을 특정한 크기의 직류 전압으로 변환하는 어댑터 및 상기 어댑터로부터 특정한 크기의 직류 전압으로 제공받고, 역률 보상 회로를 통해 상기 특정한 크기의 직류 전압을 승압하여 이용할 수 있다.
또한, 상기 전자 장치는 상기 어댑터로부터 공급받은 직류 전압을 상기 역률 보상 회로를 통해 승압하고, 상기 승압된 직류 전압을 저전압으로 변환하여 사용할 수 있다.
여기에서, 상기 전자 장치는 상기 승압된 직류 전압을 제1 전압으로 변환하여 상기 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급하고, 상기 승압된 직류 전압을 제2 전압을 변환하여 상기 전자 장치의 메인 보드로 공급할 수 있다.
한편, 상기 어댑터는 상기 입력되는 교류 전원을 상기 직류 전압으로 정류하기 위한 정류 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 어댑터는 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 이용하여 상기 입력되는 교류 전원을 상기 특정한 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다.
그리고, 상기 어댑터는 상기 입력되는 교류 전원을 특정한 크기의 제1 직류 전압으로 변환하여 상기 전자 장치로 제공하고, 상기 입력되는 교류 전원을 특정한 크기의 제2 직류 전압으로 변환하여 상기 전자 장치로 제공할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 어댑터의 사이즈가 작아질 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전원 공급 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 컨버터를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터와 역률 보상 회로의 관계를 설명하기 위한 도면, 그리고
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전원 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 개시에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 개시에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 개시에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 개시에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전원 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 어댑터(100)는 가정, 회사 등과 같은 다양한 장소의 실내 벽면에 설치된 콘센트 또는 콘센트에 연결된 멀티 탭 등에 연결되어 교류 전원(가령, 상용 교류 전원)을 공급받을 수 있다.
그리고, 어댑터(100)는 교류 전원을 직류 전압으로 변환하고, 케이블을 통해 어댑터(100)에 연결된 전자 장치(200)로 직류 전압을 공급할 수 있다.
여기에서, 전자 장치(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, TV(가령, LED TV)로 구현될 수 있다.
이 경우, 전자 장치(200)는 어댑터(100)로부터 공급받은 전원의 역률을 보상하여, 어댑터(100)로부터 공급받은 직류 전압을 고전압의 직류 전압으로 변환할 수 있다. 이를 위해, 전자 장치(200)는 역률 보상(PFC, Power Factor Correction) 회로를 포함할 수 있다. 그리고, 전자 장치(200)는 고전압의 직류 전압을 전자 장치(200)에서 필요한 여러 크기의 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 이용하여 전자 장치(200)의 다양한 구성요소를 구동할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로가 어댑터(100)가 아닌 전자 장치(200)에 구비되어 있다는 점에서, 어댑터(100)의 사이즈가 감소될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는, 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터(100)의 블록도를 나타낸다. 어댑터(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 입력부(110), 제1 변압부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
입력부(110)는 교류 전원을 입력받는다. 이를 위해, 입력부(110)는 가정, 회사 등과 같은 다양한 장소의 실내의 벽면에 설치된 콘센트 또는 콘센트에 연결된 멀티 탭 등에 연결되기 위한 플러그 및 플러그과 전자 장치(100)를 연결하기 위한 케이블 등을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(110)는 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류할 수 있다.
이를 위해, 입력부(110)는 입력되는 교류 전원을 직류 전압으로 정류하기 위한 정류 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력부(110)는 복수의 다이오드가 브릿지 형태로 연결된, 브리지 정류 회로를 포함할 수 있다.
제1 변압부(120)는 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환할 수 있다.
즉, 제1 변압기(120)는 입력부(110)에 의해 정류된 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환할 수 있다.
이를 위해, 제1 변압기(120)는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 여기에서, DC/DC 컨버터는 다양한 실시 예에 따라 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터로 구현될 수 있다.
이러한 DC/DC 컨버터에 대한 구체적인 설명은 도 3과 함께 후술하도록 한다.
한편, 어댑터(100)는 고주파를 통해 DC/DC 컨버터에 마련된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 이에 따라, 어댑터(100)는 고주파 AC 변압기로 볼 수 있다.
출력부(130)는 특정한 크기의 직류 전압을 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치(200)로 공급할 수 있다.
이를 위해, 출력부(130)는 케이블을 포함할 수 있다. 즉, 출력부(130)는 제1 변압부(120)에 의해 생성된 직류 전압을 케이블을 통해 전자 장치(200)로 공급할 수 있다.
도 2b는, 도 2a에 도시된 어댑터(100)에 대한 회로도를 나타낸다.
도 2b를 참조하면, 입력부(110)는 교류 전원을 입력받는다. 이 경우, 입력부(110)는 정류 회로(111)를 통해 입력되는 교류 전원을 정류하여 직류 전압을 생성할 수 있다. 이 경우, 직류 전압은 정류 회로(111)에 연결된 입력 커패시터(112)로 전달될 수 있다.
제1 변압부(120)는 정류 회로(111)를 통해 생성된 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환할 수 있다. 이때, 변환된 전압은 122와 같은 파형으로 나타내어질 수 있다.
이를 위해, 제1 변압부(120)는 DC/DC 컨버터(121)를 포함하며, DC/DC 컨버터(121)는 일 예로, 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터로 구현될 수 있다.
먼저, 하프 브릿지 컨버터(300)는 도 3a와 같이, 제1 스위치(310), 제2 스위치(320), 제1 커패시터(330), 트랜스포머(340), 제2 커패시터(350), 다이오드(360), 인덕터(370) 및 제3 커패시터(380)를 포함할 수 있다.
먼저, 입력 전압(Vin)에 제1 스위치(310) 및 제2 스위치(320)가 연결된다.
그리고, 제1 스위치(310) 및 제2 스위치(320)가 공통 연결된 단자에는 제1 커패시터(330)의 일 단이 연결되며, 제1 커패시터(330)의 타 단은 트랜스포머(340)의 1차 코일(L1)이 연결된다.
한편, 트랜스포머(340)의 2차 코일(L2)에는 제2 커패시터(350)의 일 단이 연결되고, 제2 커패시터(350)의 타 단에는 다이오드(360)의 일 단과 인덕터(370)의 일 단이 공통 연결된다. 그리고, 인덕터(370)의 타 단에는 제3 커패시터(380)의 일 단이 연결된다. 그리고, 다이오드(360)의 타 단과 제3 커패시터(380)의 타 단은 트랜스포머(340)의 2차 코일(L2)에 공통 연결된다.
이 경우, 하프 브릿지 컨버터(300)는 입력 전압(Vin)을 이용하여 부하(load, Ro)에 일정한 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
구체적으로, 트랜스포머(340)의 1, 2차 코일(L1, L2)은 유도 결합되어 있으며, 출력하고자 하는 전압에 따른 권선비를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(310)가 온되면, 1차 코일(L1)에 전압이 인가되고, 1차 코일(L1)에 인가된 전압은 2차 코일(L2)로 유도될 수 있다. 한편, 제2 스위치(320)는 제1 스위치(310)가 오프될 시에 온되어, 트랜스포머(340)의 누설 및 자화 인덕터스 전류를 환류시킬 수 있다. 이에 따라, 특정한 크기의 출력 전압(Vout)이 공급될 수 있다.
한편, 풀 브릿지 컨버터(400)는 도 3b와 같이, 제1 내지 제4 스위치(410, 420, 430, 440), 트랜스포머(450), 제1 다이오드(460), 제2 다이오드(470), 인덕터(480) 및 커패시터(490)를 포함할 수 있다.
먼저, 입력 전압(Vin)에 제1 내지 제4 스위치(410, 420, 430, 440)가 연결된다. 이 경우, 제1 스위치(410)와 제2 스위치(420)가 공통 연결된 단자와 제3 스위치(430)와 제4 스위치(440)가 공통 연결된 단자에 트랜스포머(450)의 1차 코일(L1)이 연결된다.
그리고, 트랜스포머(450)의 2차 코일(L2)에는 제1 다이오드(460)의 일 단, 제2 다이오드(470)의 일 단 및 인덕터(480)의 일 단이 연결된다. 그리고, 인덕터(480)의 타 단은 커패시터(490)의 일 단에 연결되고, 커패시터(490)의 타 단은 제1 다이오드(460)의 타 단 및 제2 다이오드(470)의 타 단에 공통 연결된다.
이 경우, 풀 브릿지 컨버터(400)는 입력 전압(Vin)을 이용하여 부하(load, Ro)에 일정한 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
구체적으로, 트랜스포머(450)의 1, 2차 코일(L1, L2)은 유도 결합되어 있으며, 출력하고자 하는 전압에 따른 권선비를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(410)와 제4 스위치(440)가 온 → 제1 스위치(410)와 제3 스위치(430)가 온 → 제2 스위치(410)와 제3 스위치(430)가 온 → 제2 스위치(420)와 제4 스위치(440)가 온되면서, 특정한 크기의 출력 전압(Vout)이 공급될 수 있다.
한편, 플라이백 컨버터(500)는 도 3c와 같이, 스위치(510), 트랜스포머(520), 다이오드(530) 및 커패시터(540)를 포함할 수 있다.
먼저, 입력 전압(Vin)에 스위치(510)와 트랜스포머(520)의 1차 코일(L1)이 연결된다.
그리고, 트랜스포머(520)의 2차 코일(L2)에는 다이오드(530)의 일 단이 연결되고, 다이오드(530)의 타 단은 커패시터(540)의 일 단에 연결된다. 그리고, 커패시터(540)의 타 단은 트랜스포머(520)의 2차 코일(L2)에 연결된다.
이 경우, 플라이백 컨버터(500)는 입력 전압(Vin)을 이용하여 부하(load, Ro)에 일정한 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
구체적으로, 트랜스포머(520)의 1, 2차 코일(L1, L2)은 유도 결합되어 있으며, 출력하고자 하는 전압에 따른 권선비를 가질 수 있다.
이 경우, 스위치(510)가 온되면, 트랜스포머(520)의 1차 코일(L1)에 전압이 인가되고, 1차 코일(L1)에 인가된 전압은 2차 코일(L2)로 유도될 수 있다. 이때, 다이오드(530)의 역방향으로 전압이 걸리면서, 1, 2차 코일(L1, L2)에는 전류가 흐르지 않게 된다. 다만, 트랜스포머(520)의 자화 인덕터에만 전류가 흐르게 된다.
이후, 스위치(520)가 오프되면, 자화 인덕터에 흐르던 전류가 1차 코일(L1)에 흐르게 되고, 1차 코일(L1)에 흐르는 전류에 의해 2차 코일(L2)에 전류가 흐르게 되고, 결국, 특정한 크기의 출력 전압(Vout)이 공급될 수 있다.
한편, LLC 공진형 컨버터는 도 3d와 같이, 제1 스위치(610), 제2 스위치(620), 누설 인덕터(631), 자화 인덕터(632), 공진 커패시터(633), 트랜스포머(640), 제1 내지 제4 다이오드(650, 660, 670, 680) 및 커패시터(690)를 포함할 수 있다.
먼저, 입력 전압(Vin)에 제1 스위치(610)와 제2 스위치(620)가 연결된다. 그리고, 제2 스위치(620)와 트랜스포머(640)의 1차 코일(L1) 사이에는 누설 인덕터(631), 자화 인덕터(632), 공진 커패시터(633)가 연결된다. 이때, 자화 인덕터(632)는 트랜스포머(640)의 1차 코일(L1)과 병렬 연결될 수 있으며, 누설 인덕터(631)는 트랜스포머(640)의 공진 인덕터의 역할을 수행할 수 있다.
한편, 트랜스포머(640)의 2차 코일(L2)은 제1 내지 제4 다이오드(650, 660, 670, 680)와 연결된다. 구체적으로, 제1 다이오드(650) 및 제2 다이오드(660)가 공통 연결된 단자와 제3 다이오드(670) 및 제4 다이오드(680)가 공통 연결된 단자에 트랜스포머(640)의 2차 코일(L2)이 연결될 수 있다. 그리고, 커패시터(690)는 제1 내지 제4 다이오드(650, 660, 670, 680)에 연결된다.
이 경우, LLC 공진형 컨버터(600)는 입력 전압(Vin)을 이용하여 부하(load, Ro)에 일정한 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.
구체적으로, 트랜스포머(640)의 1, 2차 코일(L1, L2)은 유도 결합되어 있으며, 출력하고자 하는 전압에 따른 권선비를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 스위치(610) 및 제2 스위치(620)가 교번적으로 온/오프되어, 2차 코일(L2)로 전압이 유도될 수 있고, 이에 따라, 특정한 크기의 출력 전압(Vout)이 공급될 수 있다.
한편, 도 3a 내지 도 3d에 컨버터에서 트랜스포머의 2 차측 회로는 다양하게 변경될 수도 있다.
이와 같이, 제1 변압부(120)는 특정한 크기의 전압을 생성하고, 생성된 전압을 출력부(130)의 출력 커패시터(131)로 전달할 수 있다.
이 경우, 출력부(130)는 출력 커패시터(131)에 인가된 전압을 케이블을 통해 전자 장치(200)로 공급할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터(100)의 블록도를 나타낸다. 어댑터(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 입력부(110), 제1 변압기(120), 출력부(130) 및 제2 변압기(140)를 포함한다. 입력부(110), 제1 변압기(120), 출력부(130)에 대해서는, 도 2a에서 설명한 부분과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.
제2 변압기(140)는 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환할 수 있다.
즉, 제2 변압기(140)는 입력부(110)에 의해 정류된 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환할 수 있다.
이를 위해, 제2 변압기(140)는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 여기에서, DC/DC 컨버터는 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터로 구현될 수 있다.
여기에서, 제2 변압기(140)에 의해 변환된 전압의 크기는 제1 변압기(130)에 의해 변환된 전압의 크기보다 작을 수 있다.
즉, 제1 변압기(130)에 의해 변환된 전압은 전자 장치(200)의 동작 전원을 공급하기 위해 이용되고, 제2 변압기(140)에 의해 변환된 전압은 전자 장치(200)의 대기 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. 여기에서, 대기 전원은 전자 장치(200)의 동작 전원이 오프된 상태에서, 리모컨(미도시) 등으로부터 수신되는 제어 신호를 수신하기 위해 필요한 최소한의 전원일 수 있다.
한편, 제2 변압기(140)를 구성하는 DC/DC 컨버터에는, 도 3a 내지 도 3d에서 설명한 프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터가 이용될 수 있다는 점에서, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 출력부(130)는 제2 변압기(140)에 의해 생성된 직류 전압을 케이블을 통해 연결된 전자 장치(200)로 공급할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5a를 참조하면, 전자 장치(200)는 입력부(210), 전원 공급부(220), 패널부(230) 및 메인 보드(240)를 포함할 수 있다.
입력부(210)는 케이블을 통해 어댑터(100)와 연결되어, 어댑터(100)로부터 전원을 제공받을 수 있다.
전원 공급부(220)는 어댑터(100)로부터 공급된 전원을 이용하여, 전자 장치(200)를 구동시키기 위한 전압을 생성할 수 있다.
이를 위해, 전원 공급부(220)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 역률 보상 회로(221) 및 변압기(222)를 포함하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 포함할 수 있다.
여기에서, SMPS는 반도체 소자를 고속 스위치로 사용하여 입력되는 직류 전압을 구형파 형태의 전압으로 변환하고, 필터를 통해 정류된 직류 전압을 얻는 장치이다.
먼저, 역률 보상 회로(221)는 어댑터(100)로부터 공급받은 전원의 역률을 보상하고, 어댑터(100)로부터 공급받은 직류 전압을 고전압의 직류 전압(가령, 400[V]의 직류 전압)으로 변환할 수 있다. 역률 보상 회로(221)는 어댑터(100)로부터 공급받은 전압과 전류의 위상을 조정할 수 있다.
여기에서, 어댑터(100)로부터 공급받은 전압은 122와 같은 파형으로 나타내어질 수 있다.
그리고, 변압기(222)는 고전압의 직류 전압을 특정한 크기의 전압으로 변환할 수 있다. 이를 위해, 변압기(222)는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
이 경우, 변압기(220)는 고전압의 직류 전압을 전자 장치(200)에서 필요한 다양한 크기의 저전압의 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
예를 들어, 변압기(220)는 400[V]의 직류 전압을 입력받고, 400[V]의 직류 전압을 패널부(230)에서 필요한 직류 전압으로 변환하여 패널부(230)로 제공하거나, 400[V]의 직류 전압을 메인 보드(240)에서 필요한 직류 전압으로 변환하여 메인 보드(240)로 제공할 수 있다.
한편, 패널부(230)는 전원 공급부(220)로부터 공급되는 전원을 이용하여, 영상을 표시할 수 있다.
이를 위해, 패널부(230)는 패널 구동부(미도시) 및 디스플레이 패널(미도시)을 포함할 수 있다.
패널 구동부(미도시)는 전원 공급부(220)로부터 제공되는 직류 전압을 이용하여, 디스플레이 패널(미도시)를 구동시키기 위한 구동 신호를 생성하고, 생성된 구동 신호를 디스플레이 패널(미도시)로 공급할 수 있다.
디스플레이 패널(미도시)은 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes) 디스플레이, PDP(Plasma Display Panel) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 디스플레이 패널(미도시) 내에는 a-si TFT, LTPS(low temperature poly silicon) TFT, OTFT(organic TFT) 등과 같은 형태로 구현될 수 있는 구동 회로, 백라이트 유닛 등도 함께 포함될 수 있다. 한편, 디스플레이 패널(미도시)은 터치 스크린으로 구현될 수 있다.
한편, 디스플레이 패널(미도시)이 백라이트에서 발광된 빛을 LCD를 통해 투과시키거나 투과 정도를 조절하여 계조를 표시하는 LCD 패널로 구성되는 경우, 디스플레이 패널(미도시)은 전원 공급부(220)로부터 제공되는 전원을 입력받고, 백라이트에서 발광되는 빛을 투과한다. 그리고, 디스플레이 패널(미도시)은 전원 공급부(미도시)로부터 픽셀 전극 및 공통 전극에 사용될 전원을 입력받고, 패널 구동부(미도시)로부터 입력되는 구동 신호에 따라 액정을 조절하여 영상을 표시할 수 있다.
여기서, 백라이트는 LCD에 빛을 발산하는 구성으로, 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등으로 구성될 수 있다.
한편, 빛을 발광을 발광 다이오드가 이용되는 경우, 패널 구동부(미도시)는 LED 구동을 위한 LED 드라이버(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, LED 드라이버(미도시)는 디밍 정보에 대응되는 밝기 값으로 백라이트가 동작하도록 밝기 값에 대응되는 정전류를 LED에 제공할 수 있다.
메인 보드(240)에는 전자 장치(200)의 동작을 제어하는 프로세서(미도시)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(미도시)는 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), 마이크로 컨트롤러(Microcontroller; MCU) 등이 될 수 있다.
또한, 메인 보드(240)에는 전자 장치(200)의 동작에 필요한 데이터를 저장하는 메모리(미도시)가 배치될 수 있다.
뿐만 아니라, 실시 예에 따라, 메인 보드(150)에는 다양한 모듈이 배치될 수도 있다.
예를 들어, 메인 보드(150)에는 방송 수신부(미도시), 신호 분리부(미도시) 및 A/V 처리부(미도시) 등이 배치될 수 있으며, 이러한 모듈은 프로세서(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
방송 수신부(미도시)는 방송국 또는 위성으로부터 유선 또는 무선으로 방송을 수신하여 복조한다.
구체적으로, 방송 수신부(미도시)는 안테나 또는 케이블을 통하여 전송 스트림을 수신하고 복조하여 디지털 전송 스트림 신호(구체적으로, 클럭(clock) 신호(TS_CLK), 동기(sync) 신호(TS_SYNC), 밸리드(valid) 신호(TS_VALID), 8개의 데이터 신호(TS_DATA[7:0]))를 출력할 수 있다. 또한, 방송 수신부(미도시)는 외부 장치(예를 들어, 셋탑박스)로부터 방송 신호를 수신할 수 있다.
신호 분리부(미도시)는 방송 수신부(미도시)에서 제공된 전송 스트림 신호를 영상 신호, 오디오 신호, 부가정보 신호로 분리한다. 그리고, 신호 분리부(미도시)는 영상 신호 및 오디오 신호를 A/V 처리부(미도시)로 전송한다.
A/V 처리부(미도시)는 방송 수신부(미도시)로부터 입력된 영상 신호 및 오디오 신호에 대해 비디오 디코딩, 비디오 스케일링, 오디오 디코딩 등의 신호처리를 수행한다. 그리고, A/V 처리부(미도시)는 영상 신호를 패널 구동부(미도시)로 출력하고, 오디오 신호를 전자 장치(200)에 마련된 스피커(미도시)를 통해 출력한다.
이와 같이, 전자 장치(200)는 어댑터(100)로부터 공급받은 직류 전압을 역률 보상 회로(221)를 통해 승압하고, 승압된 직류 전압을 저전압으로 변환하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 전자 장치(200)는 승압된 직류 전압을 제1 전압으로 변환하여 전자 장치(200)의 디스플레이 패널에 공급하고, 승압된 직류 전압을 제2 전압으로 변환하여 전자 장치(200)의 메인 보드로 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로가 어댑터(100)가 아닌 전자 장치(200)에 구비되고, 또한, 역률 보상 회로가 전자 장치(200)에 구비됨에 따라 어댑터(100)의 입력 커패시터와 출력 커패시터로 작은 용량의 커패시터(가령, 수 ㎌의 작은 용량의 커패시터)가 이용될 수 있다는 점에서, 어댑터(100)의 사이즈가 감소될 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시 예에 따라 역률 보상 회로가 어댑터(100)가 아닌 전자 장치(200)에 구비될 수 있는 이유에 대해 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
구체적으로, 도 6은 도 1에 도시된 전원 공급 시스템의 등가 회로를 나타낸다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 역률 보상 회로는 전자 장치(200)에 구비되어 있는데, 역률 보상 회로는 전압과 전류의 위상이 같아지게 하는 기능을 수행한다는 점에서, 어댑터(100)에서 바라본 전자 장치(200)는 도 6과 같이 하나의 등가 저항(Ro)(610)으로 나타내어질 수 있다.
이와 같이, 전자 장치(200)가 하나의 등가 저항(Ro)(610)으로 나타낼 수 있다는 점에서, 어댑터(100)에 포함된 DC/DC 컨버터의 트랜스포머의 1차 측에서의 입력 전압의 위상과 입력 전류의 위상은 서로 같고, 따라서, 교류 전원을 제공하는 측(가령, 콘센드 등)에서 어댑터(100)를 바라봤을 때에도 전압과 전류의 위상은 같게 된다.
결국, 전자 장치(200)에 역률 보상 회로가 구비되어도 어댑터(100)의 입력에서 바라본 전압 및 전류의 위상이 같다는 점에서, 역률 보상 회로가 어댑터(100)가 아닌 전자 장치(200)에 구비될 수 있게 되는 것이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 어댑터의 전원 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 외부로부터 교류 전원을 입력받고, 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류한다(S710).
이후, 직류 전압을 특정한 제1 크기의 직류 전압으로 변환한다(S720).
그리고, 특정한 크기의 직류 전압을 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 공급한다(S730).
이 경우, 전자 장치는 어댑터로부터 공급받은 직류 전압을 역률 보상 회로를 통해 승압하고, 승압된 직류 전압을 저전압으로 변환하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 전자 장치는 승압된 직류 전압을 제1 전압으로 변환하여 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급하고, 승압된 직류 전압을 제2 전압을 변환하여 전자 장치의 메인 보드로 공급할 수 있다.
한편, 입력되는 교류 전원을 직류 전압으로 정류할 수 있다.
또한, S720 단계는 하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 이용하여, 직류 전압을 특정한 제1 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다.
한편, 직류 전압을 특정한 제2 크기의 전압으로 변환할 수 있다. 여기에서, 특정한 제2 크기의 전압은 특정한 제1 크기의 전압보다 작을 수 있다.
한편, 이러한 전원 공급 방법에 대한 구체적인 설명은 상술한 바 있다.
한편, 본 개시의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시 예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(A))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 개시에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 온라인으로 배포될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 구성 요소(예: 모듈 또는 프로그램) 각각은 단수 또는 복수의 개체로 구성될 수 있으며, 전술한 해당 서브 구성 요소들 중 일부 서브 구성 요소가 생략되거나, 또는 다른 서브 구성 요소가 다양한 실시예에 더 포함될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 일부 구성 요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 개체로 통합되어, 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성 요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
100 : 어댑터 110 : 입력부
120 : 제1 변압부 130 : 출력부

Claims (18)

  1. 어댑터에 있어서,
    외부로부터 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류하기 위한 입력부;
    상기 직류 전압을 제1 크기의 제1 직류 전압으로 변환하기 위한 제1 변압부;
    상기 직류 전압을 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기의 제2 직류 전압으로 변환하기 위한 제2 변압부; 및
    케이블을 포함하며, 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압을 상기 케이블을 통해 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 공급하기 위한 출력부;를 포함하며,
    상기 제1 직류 전압은, 상기 전자 장치의 동작 전원을 공급하기 위해 이용되고,
    상기 제2 직류 전압은, 상기 전자 장치의 대기 전원을 공급하기 위해 이용되고,
    상기 제1 변압부는,
    하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함하고,
    상기 제2 변압부는,
    하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함하는, 어댑터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 장치는,
    상기 어댑터로부터 공급받은 상기 제1 직류 전압을 상기 역률 보상 회로를 통해 승압하고, 상기 승압된 제1 직류 전압을 저전압으로 변환하여 사용하는, 어댑터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 승압된 제1 직류 전압은,
    제1 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급되고, 제2 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 메인 보드로 공급되는, 어댑터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력부는,
    상기 교류 전원을 상기 직류 전압으로 정류하기 위한 정류 회로를 포함하는, 어댑터.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 어댑터의 전원 공급 방법에 있어서,
    외부로부터 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 교류 전원을 직류 전압으로 정류하기 단계;
    제1 변압부를 통해 상기 직류 전압을 제1 크기의 제1 직류 전압으로 변환하는 단계;
    제2 변압부를 통해 상기 직류 전압을 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기의 제2 직류 전압으로 변환하는 단계; 및
    상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압을 상기 어댑터에 포함된 케이블을 통해 역률 보상 회로를 구비한 전자 장치로 공급하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 직류 전압은, 상기 전자 장치의 동작 전원을 공급하기 위해 이용되고,
    상기 제2 직류 전압은, 상기 전자 장치의 대기 전원을 공급하기 위해 이용되고,
    상기 제1 변압부는,
    하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함하고,
    상기 제2 변압부는,
    하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함하는, 전원 공급 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 직류 전압은,
    상기 역률 보상 회로를 통해 승압된 후 저전압으로 변환되어 상기 전자 장치에서 이용되는, 전원 공급 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 승압된 제1 직류 전압은,
    제1 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급되고, 제2 전압으로 변환되어 상기 전자 장치의 메인 보드로 공급되는, 전원 공급 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 교류 전원을 상기 직류 전압으로 정류하는 단계;를 더 포함하는, 전원 공급 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 전원 공급 시스템에 있어서,
    외부로부터 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 교류 전원을 특정한 크기의 직류 전압으로 변환하고, 제1 변압부를 통해 상기 직류 전압을 제1 크기의 제1 직류 전압으로 변환하고, 제2 변압부를 통해 상기 직류 전압을 상기 제1 크기보다 작은 제2 크기의 제2 직류 전압으로 변환하는 어댑터; 및
    상기 어댑터로부터 상기 어댑터에 구비된 케이블을 통해 상기 제1 직류 전압 및 상기 제2 직류 전압을 제공받고, 역률 보상 회로를 통해 상기 제1 직류 전압을 승압하여 이용하는 전자 장치;를 포함하며,
    상기 제1 직류 전압은, 상기 전자 장치의 동작 전원을 공급하기 위해 이용되고,
    상기 제2 직류 전압은, 상기 전자 장치의 대기 전원을 공급하기 위해 이용되고,
    상기 제1 변압부는,
    하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함하고,
    상기 제2 변압부는,
    하프 브릿지 컨버터, 풀 브릿지 컨버터, 플라이백 컨버터 또는 LLC 공진형 컨버터를 포함하는 전원 공급 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전자 장치는,
    상기 어댑터로부터 공급받은 상기 제1 직류 전압을 상기 역률 보상 회로를 통해 승압하고, 상기 승압된 제1 직류 전압을 저전압으로 변환하여 사용하는, 전원 공급 시스템.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제14항에 있어서,
    상기 전자 장치는,
    상기 승압된 제1 직류 전압을 제1 전압으로 변환하여 상기 전자 장치의 디스플레이 패널에 공급하고, 상기 승압된 제1 직류 전압을 제2 전압을 변환하여 상기 전자 장치의 메인 보드로 공급하는, 전원 공급 시스템.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제13항에 있어서,
    상기 어댑터는,
    상기 교류 전원을 상기 직류 전압으로 정류하기 위한 정류 회로를 포함하는, 전원 공급 시스템.
  17. 삭제
  18. 삭제
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