KR19990069292A - 역률개선용 전력 절감회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상표시기기의 역률개선 제어회로에 있어서, 특히 절전모드(DPM)에 따라 SMPS트랜스의 1차측에서 소비되는 전력을 절감하도록 하면서 절전모드 규격에 만족시키도록 한 역률개선용 전력 절감회로에 관한 것이다.
종래 역률개선용 절전회로에서는 마이컴에 의한 절전모드시 전원공급부의 출력전원만을 제어하므로서 역률개선부의 동작에 따른 트랜지스터가 동작하므로, 이에 따른 전원이 낭비되며 또한, DPM규격(100W급 5W소모)에 적합하지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하도록 역률개선용 전력절감회로에서 역률제어부로 부터 출력되는 게이트 제어신호가 트랜지스터로 출력되지 않도록 제어하는 전원제어부를 구비하여 절전모드시 SMPS트랜스의 1차측 스위칭 트랜지스터를 오프시키므로서, 절전모드시 SMPS트랜스 1차측에서 소비되는 전력을 방지하여 역률개선용 전력 절감회로에서 소비전력을 절감하도록 한 것이다.

Description

역률개선용 전력 절감회로
본 발명은 영상표시기기의 역률개선 제어회로에 있어서, 특히 절전모드(DPM)시 SMPS 트랜스의 1차측에서 전력을 절감시킬수 있도록 한 역률개선용 전력 절감회로에 관한 것이다.
종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선회로의 구성은 도 1에 도시된 바와같이, 입력되는 교류(AC)전원을 전파 정류하는 정류부(1)와, 상기 정류부(1)에 의해 정류된 전원의 역률을 개선시키는 역률개선부(2)와, 상기 역률개선부(2)를 통해 입력되는 전원을 기기에 공급하도록 스위칭동작하는 전원공급부(SMPS;Switched Mode Power Supply)(3)와, 절전모드상태에 따라 전원공급부(3)을 제어하는 마이컴(4)으로 구성되며, 미 설명 부호 2a는 역률개선 조정기, L1은 코일, D1은 다이오드, C1 은 콘덴서, Q1은 트랜지스터이다.
상기와 같이 구성된 종래 역률개선용 절전회로의 동작은 도 1에 도시된 바와같이,
먼저, 외부에서 교류전원(AC)이 입력된 상태에서 정류부(1)는 상기 교류전원(AC)을 전파정류시킨후 직류전원으로 역률개선부(2)에 입력하게 된다.
이때, 상기 전파정류되어 입력된 직류전원은 역률개선부(2)에 포함된 코일(L1)과 다이오드(D1)에서 정류되고, 콘덴서(C1)에서 평활된 후 전원공급부(SMPS)(3)에 공급되며, 상기 전원 공급부(3)는 상기 정류 및 평활되어 입력되는 직류전원을 적절하게 변환시켜 영상기기에 전원을 공급하게 된다.
즉, 상기 역률개선부(2)에 포함된 역률개선조정기(2a)의 제어를 받아 트랜지스터(Q1)가 스위칭을 동작을 하게 되므로 상기 입력되는 교류전원의 역률을 개선시키게 되는데, 특히 전류파형은 사인파에 근접하도록 하여 입력되는 교류전원의 역률을 향상시켜서 다이오드(D1)와 콘덴서(C1)에 의해 직류전원으로 변환시켜 전원공급부(3)에 공급하게 된다.
한편, 마이컴(4)은 DPM(Display Power Management) 정상모드(NORMAL MODE)시에는 하이신호(High)를 출력하여 상기 전원공급부(3)의 전원공급을 낮추어 영상기기에 의한 전력소모를 감소시킬수 있도록 하며, DPM 오프모드(OFF MODE)에는 로우신호(Low)를 출력하여 전원공급부(3)가 정상동작하도록 제어하게 된다.
그러나, 종래 역률개선용 절전회로에서는 마이컴(4)에 의한 DPM 모드시 전원공급부(3)의 출력전원만을 제어하므로서 역률개선제어부(2)의 동작에 따른 트랜지스터(Q1)이 동작하게 되므로, 이에 따른 전원이 낭비되며 DPM규격(100W급 5W소모)에 적합하지 않는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하도록 본 발명은 절전모드시 SMPS트랜스 1차측 스위칭 전원에 의한 전력소비를 절감하도록 전원제어부가 역률제어부의 입력전압 또는 출력 게이트 제어신호를 차단하여 SMPS트랜스 1차측 스위칭 트랜지스터의 출력 게이트 제어신호를 차단하므로서, 절전모드시 SMPS트랜스의 1차측에서 소비되는 전력을 절감하는 한편, 절전모드 규격에 만족시키도록 함에 있다.
도 1은 종래 전력궤환을 이용한 부스트업 역률개선 회로도
도 2는 본 발명 역률개선용 전력 절감회로 구성도
도 3은 본 발명 역률개선용 전력절감회로의 다른실시예를 보인 회로 구성도
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 역률개선용 전력 절감회로의 구성은 도 2에 도시된 바와같이,
입력 교류(AC)전원을 정류 및 평활하여 직류전압(Vi)을 출력하는 전원정류부(11)와, 상기 전원정류부(11)의 직류전압(Vi)을 게이트(G) 전압의 주기에 따라 스탭 업(STEP-UP) 방식으로 스위칭 출력하는 트랜지스터(Q11)와, 상기 트랜지스터(Q11)의 스위칭 출력전압을 정류 및 평활시켜 출력전압(Vo)을 인가하는 입력정류부(12)와, 상기 입력정류부(12)의 출력전압(Vo)을 게이트 전압의 주기에 따라 스위칭 출력하는 트랜지스터(Q12)와, 상기 트랜지스터(Q12)의 스위칭 출력전압을 내부 권선비에 의해 승압시키는 SMPS트랜스(T1)와, 상기 SMPS트랜스(T1)에 의해 승압된 전원을 정류하여 부하에 출력하는 출력정류부(13)와, 입력 교류전원(AC)을 분압시켜 입력전압(B+)을 인가하는 전원공급수단(14)과, 직류전압(Vi)의 역률을 개선하도록 상기 트랜지스터(Q11)에 게이트 제어신호를 출력하는 역률제어부(15)와, 상기 트랜지스터(Q12)의 스위칭 주기를 제어하는 펄스폭 변조부(16)와, 상기 절전모드(DPM) 하이신호에 의해 SMPS트랜스(T1)의 1차측 소비전력을 절감하도록 역률제어부(15)의 출력 게이트 제어신호를 차단하는 전원제어부(17)로 구성된다.
그리고, 상기 역률제어부(15)는 IC로 구성되며,
상기 전원제어부(17)는 출력정류부(13)로 부터 전압을 공급받아 절전모드(DPM)의 하이신호에 의해 온동작하는 트랜지스터(Q13)(Q14)와, 상기 트랜지스터(Q13)(Q14)의 온동작에 의해 트랜지스터(Q11)의 스위칭 동작을 차단시키도록 역률제어부(11)의 출력단에 접속된 포터커플러(PC1)로 구성된다.
미 설명 부호 BD11은 브리지 다이오드, C11,C12,C13,C14는 콘덴서, D11,D12,D13은 다이오드, L11은 코일, R11-R14는 저항이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명 역률개선용 전력 절감회로의 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 입력되는 교류전원(AC)이 전원정류부(11)의 브리지 다이오드(BD11) 및 콘덴서(C11)에서 정류 및 평활되어 직류전압(Vi)으로 트랜지스터(Q11)의 드레인(D)단으로 유입이 되면, 상기 트랜지스터(Q11)는 게이트(G)전압의 주기(T)에 따라 입력 직류전압(Vi)보다 출력전압(Vo)이 높은 스텝 업(STEP UP)방식으로 출력하게 된다.
즉, 출력전압은 이다.
Ton 는 트랜지스터(Q11) 게이트 주기(T)의 온 타임이고, Toff 는 트랜지스터(Q11) 게이트 주기(T)의 오프타임이다.
여기서, 상기 트랜지스터(Q11)의 게이트(G) 주기는 역률제어부(15)에 의해 직류전원(Vi)의 역률을 개선시키기 위한 게이트 제어신호이며, 역률제어부(15)의 입력전압(B+)은 전원공급수단(14)으로 부터 교류(AC)전원이 다이오드(D11)와 저항(R11) 및 콘덴서(C12)에서 분압되어 만들어진 직류전압이다.
그리고, 상기 트랜지스터(Q11)의 스위칭 출력전압(Vo)은 입력정류부(12)의 다이오드(D12) 및 콘덴서(C13)에서 정류 및 평활되어 SMPS트랜스(T1)의 1차측 코일(N1)을 통해 트랜지스터(Q12)의 드레인(D)단으로 유입된다.
상기 트랜지스터(Q12)는 드레인(D)단으로 유입되는 출력전압(Vo)을 펄스폭 변조부(16)의 제어신호에 의해 스위칭 출력하고, 상기 트랜지스터(Q12)의 스위칭 출력에 의해 SMPS트랜스(T1)의 1차측(N1)에 펄스가 발생되어 2차측(N2)으로 권선비에 따른 승압전압이 유기된다.
상기 SMPS트랜스(T1)의 2차측(N2)에 유기되는 승압전압은 출력정류부(13)의 다이오드(D13) 및 콘덴서(C14)에서 정류 및 평활시켜 직류전압으로 부하에 공급된다.
한편, DPM(Display Power Management) 정상모드시에 펄스폭 변조부(12)는 트랜지스터(Q12)의 게이트 온 타임을 높여 SMPS트랜스(T1)의 2차측(N2)에 유기되는 펄스를 낮추어 전력소모를 감소시키게 된다.
그리고, 전원제어부(17)는 DPM 정상모드의 하이신호에 의해 동작하여 역률제어부(15)로 부터 출력되는 게이트 제어신호를 차단하여 트랜지스터(Q11)의 스위칭 동작을 오프시켜 SMPS트랜스(T1)의 1차측에서 소비되는 전력을 절감하게 된다.
즉, 전원제어부(17)는 DPM 정상모드의 하이신호가 트랜지스터(Q13)의 베이스에 입력되면 상기 트랜지스터(Q13)가 온 되며, 상기 트랜지스터(Q13)의 온에 의해 이의 콜렉터단에 베이스가 접속된 트랜지스터(Q14)가 온된다.
이때, 상기 트랜지스터(Q13)(Q14)의 온에 의해 출력정류부(13)의 부하공급 전압이 트랜지스터(Q14)의 콜렉터로 유입되므로 에미터단에 접속된 포터커플러(PC1)의 다이오드에 전류가 흐르게 된다.
상기 포터커플러(PC1)의 다이오드에 전류가 흘러 발광하게 되면, 이 발광신호는 포터커플러(PC1)의 트랜지스터 베이스단에서 수신하므로 상기 포터커플러(PC1)의 트랜지스터를 온 시킨다.
상기 포터커플러(PC1)의 트랜지스터 동작으로 이의 콜렉터단의 역률제어부(15)로 부터 트랜지스터(Q11)에 인가되는 게이트(G) 입력신호가 포터커플러(PC1)의 트랜지스터 콜렉터단으로 유입되므로 상기 트랜지스터(Q11)가 오프된다.
따라서, DPM 정상신호에 의해 역률제어부(15)의 출력과 트랜지스터(Q11)의 게이트(G) 사이에 전원제어부(17)을 연결시켜 상기 역률제어부(15)의 출력 게이트 제어신호를 차단하여 트랜지스터(Q11)를 오프시키므로서, 상기 트랜지스터(Q11)의 스위칭에 의해 SMPS트랜스(T1)의 1차측에서 소비되는 전력손모(100W 급에서 5W소모)를 방지하게 되고, 이는 절전모드 규격(DPM SPCC)을 만족시키게 된다.
한편, 절전모드(DPM)가 정상동작이 아닐 경우에는 절전모드(DPM모드)의 로우신호에 의해 전원제어부(17)가 동작하지 않게 됨에 따라 역률제어부(15)의 게이트 제어신호가 정상적으로 트랜지스터(Q11)의 베이스에 입력된다.
즉, 전원제어부(17)의 트랜지스터(Q13)가 절전모드(DPM) 로우신호에 의해 오프되고, 상기 트랜지스터(Q13)의 오프에 의해 이의 콜렉터단에 베이스가 연결된 트랜지스터(Q14)가 오프되므로 포터커플러(PC1)의 다이오드가 동작하지 않게 된다.
그리고, 상기 포터커플러(PC1)의 다이오드가 동작하지 않아 이의 트랜지스터가 동작하지 않게 되므로, 역률제어부(15)에서 트랜지스터(Q11)의 게이트(G) 제어신호가 출력하여 정상적으로 전원이 공급된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예로서, 절전모드(DPM) 하이신호에 의해 역률제어부(15)의 입력전압(B+)을 차단하도록 상기 역률제어부(15)의 입력과 전원공급수단(14) 사이에 상기 전원제어부(17)의 연결시킨 구성이다.
즉, 교류(AC)전원이 전원공급수단(14)의 다이오드(D11) 및 저항(R11), 콘덴서(C12)에서 분압되는 역률제어부(15)의 입력전압(B+)을 DPM 하이신호에 의해 전원제어부(17)가 제어하게 된다.
여기서, 상기 전원제어부(17)는 DPM 정상모드의 하이신호(High)에 의해 트랜지스터(Q13)(Q14)가 온 되고, 상기 트랜지스터(Q13)(Q14)의 온에 의해 포터커플러(PC1)의 다이오드에 전류가 흘러 상기 포터커플러(PC1)의 다이오드가 발광하게 되므로 포터커플러(PC1)의 트랜지스터가 수신하여 동작하게 된다.
이때, 상기 포터커플러(PC1)의 트랜지스터 동작으로 그 콜렉터단에 역률제어부(15)의 입력전압(B+)이 유입되므로 상기 역률제어부(15)의 입력전압(B+)을 차단하여 트랜지스터(Q12)를 오프시키게 된다.
따라서, 역률제어부(15)에 입력을 차단하므로 상기 역률제어부(15)로 부터 출력되는 게이트 제어신호가 출력되지 않아 트랜지스터(Q11)가 오프되므로서, DPM 모드에 따른 SMPS트랜스(T1)의 1차측에서 소비되는 전력을 절감시킬수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 영상표시기기의 역률개선 제어회로에서 DPM모드에 따른 SMPS트랜스의 1차측으로 부터 낭비되는 전력을 절감시킬수 있도록 하므로서, DPM모드에 대한 규격을 만족시키고 이의 구동을 위한 별도의 부전원이 필요없으므로 가격을 하락시킬수 있다.

Claims (5)

  1. 영상표시기기의 역률개선회로에 있어서, 역률제어부(15)의 출력과 트랜지스터(Q11)의 게이트(G) 사이에 전원제어부(17)가 연결됨을 특징으로 하는 역률개선용 전력절감 회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전원제어부(17)의 공급전압은 출력정류부(13)로 부터 입력받는 것을 특징으로 하는 역률개선용 전력절감 회로.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 트랜지스터(Q11)의 게이트(G) 입력신호는 전원제어부(17)에 포함되는 포터커플러(PC1)에 의해 제어됨을 특징으로 하는 역률개선용 전력절감 회로.
  4. 영상표시기기의 역률개선 제어회로에 있어서, 역률제어부(15)의 입력과 전원공급수단(14) 사이에 전원제어부(17)가 연결됨을 특징으로 하는 역률개선용 전력절감 회로.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 역률제어부(16)의 입력전압은 전원공급수단(14)에 포함되는 다이오드(D11)와 저항(R11) 및 콘덴서(C11)에 입력되는 교류전원을 분압시켜 만드는 것을 특징으로 하는 역률개선용 전력절감 회로.
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