KR19990085363A - 절전형 전원공급장치 - Google Patents

Abstract

절전형 전원 공급장치가 개시되어 있다. 절전형 전원 공급장치는 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로와, 전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부와, 상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로와, 상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로와, 상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 초기 기동전류 차단상태로 유지되는 기동회로와, 상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터와, 상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

절전형 전원공급장치

본 발명은 스위치 모드형 전원 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기동회로를 통한 전력소모를 줄일 수 있는 저소비전력 공급장치에 관한 것이다.

최근, TV 및 VCR과 같은 가전제품에서는 전원장치로 SMPS(Swtch Mode Power SupplY) 방식을 채택하고 있고, 리모콘 제어, 타이머 예약과 같은 고기능을 실현하기 위하여 대기전원모드와 동작전원모드로 구분하여 전원공급을 제어하고 있다. 즉, 대기모드에서는 타이머 및 마이크로 프로세서와 같은 최소 기능 블록회로에만 전원을 공급하는 대기상태를 유지하다가 동작명령이 체크되면 동작전원을 공급하여 세트를 동작시킨다.

예컨대, 텔레비젼 세트에 있어서는 주전원 오프시에 마이크로 프로세서를 포함하는 기능 제어블록에만 전원을 공급하는 대기모드로 유지하다가 리모콘 신호의 입력이 체크되거나 타이머의 의한 온타임이 체크되었을 경우에는 자동으로 주전원을 온시켜서 튜너부, 영상 및 음성 처리부, CRT구동부 등에 전원공급이 되도록 하여 텔레비젼 화면이 표시되도록 한다.

따라서, 실제로 세트를 사용하지 않는 동안에도 세트의 전원코드를 콘센트로부터 뽑기 전에는 대기상태에서 전력소모가 지속적으로 발생되게 된다.

예컨대, 동작모드에서 소모전력이 50W이고, 대기모드에서 소모전력이 2W인 경우에는 4%의 전력이 대기모드에서 소비된다. 그러나, 통상적으로 텔레비젼 세트는 하루에 평균적으로 3시간 동작시킨다면 나머지 21시간은 대기상태로 있게 된다.

그러므로, 하루 전력 소모량을 계산하면, 동작모드에서는 3h*50W=150Wh이고 대기모드에서는 21h*2W=42Wh가 된다. 그러므로, TV세트에서 하루 전체적인 전력 소모량은 192Wh가 되고, 대기모드에서 소모되는 전력량비는 (42/192)*100=22%로 전체 하루 소모량의 거의 1/4이 된다. 따라서, TV세트 1대당 대기시간에 소모되는 년간 전력량은 15,330Wh가 되고 예컨대 1,000만대의 텔레비젼 세트의 년간 대기시간 소모량은 153.3GWh라는 엄청난 량이 된다.

최근에는 이산화탄소의 배출을 억제하고 자원절약 및 지구온난화 방지를 목적으로 각국에서는 에너지 절약 차원에서 가전 제품의 초절전을 강력하게 요구하고 있고, 이에 따라 메이커들은 전력소모를 최소화시키기 위하여 다각도로 부단한 연구를 하고 있다. 예컨대, 유럽연합(EU)에서는 유럽지역에 판매되는 TV, VCR에 대한 에너지 절약 프로그램을 마련하여 2000년 1월 부터는 전력사용량이 평균 6W를 초과하지 않고 대기상태에서도 10W를 초과하지 않는 제품만을 판매할 수 있도록 규제할 방침이다.

도 1을 참조하면, 종래의 SMPS는 입력전원회로(10), 전원 트랜스(12), 출력전원회로(14), 보조전원회로(16), 스위칭 제어 집적회로(18), 스위칭 회로(20), 백업용 캐패시터(C), 기동저항(Rs)를 포함한다. SMPS는 전원 투입시에는 기동저항(Rs)을 통하여 백업용 캐패시터(C)에 기동전류(Is3)가 차지되고 이 백업용 캐패시터(C)의 양단전압이 스위칭 제어 집적회로(18)의 기동전압으로 제공된다. 이에, 스위칭 제어 집적회로(18)가 기동되어 스위칭 회로(20)를 구동한다. 스위칭 회로(20)의 구동에 의해 전원 트랜스(12)의 주권선(W1)에 흐르는 전류가 스위칭되어 고주파 에너지가 2차권선(W2) 및 보조권선(W3)에 전달된다. 이에, 2차권선(W2)에 전달된 고주파 에너지는 출력전원회로(14)에서 제 2 직류전압(DCV2)로 변환되어 안정화된 출력전압으로 출력되고, 보조권선(W3)에 전달된 고주파 에너지는 보조전원회로(16)에서 제 3 직류전압(DCV3)로 변환되어 스위칭 제어 집적회로(18)의 전원단자에 제공된다. 그러므로, 초기 기동후에는 스위칭 제어 집적회로(18)은 보조전원회로(16)으로부터 제공된 전원전압에 의해 구동된다.

그러나, 기동 후에도 기동저항(Rs)을 통하여 지속적으로 전류가 흐르기 때문에 기동저항에 의한 전력소모가 다음 식(1)과 같이 발생된다.

P = V×I =(DCV1-DCV3)×Is1 ---------(1)

따라서, 기동후 기동저항에 의한 전력소모를 줄이기 위하여 기동저항의 저항값을 크게 할 경우에는 기동전류(Is1)가 작아지게 되므로 백업용 캐패시터(C)의 충전전류(Is3)가 작아지게 되므로 초기 기동시간이 길어지게 되는 문제점이 있다. 즉, 교류전원을 인가한 후 정상 상태의 직류전압이 출력되는 시점이 늦어지게 된다.

예컨대, 백업용 캐패시터의 용량이 47㎌이고, 제 3 직류전압이 15V이고 백업용 캐패시터의 충전전류(Is3)가 300㎂라면 백업용 캐패시터(C)의 양단전압이 15V까지 상승하는 데 걸리는 시간은 다음과 같다.

t = (470×15)/300 = 2.3초

스위칭 제어 집적회로(18)의 동작 전류(Is2)의 값을 작게 설계하면 기동전류(Is1)를 줄일 수 있으나, 통상적으로 동작 전류(Is2)는 수백 ㎂에서 수 ㎃의 값을 가진다. 그러므로, 교류입력전압이 100-200Vac라면 제 1 직류전압(DCV1)은 150-350Vdc 정도가 되므로, 기동저항에서 소모되는 전력은 수십 mW 내지 수 W에 이르게 된다. 이 정도의 소모전력량은 대기상태에서의 소모전력량에 대비하면 매우 큰 비중을 차지하게 된다.

따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 종래에는 초기 기동시에는 기동저항(Rs)을 통하여 큰 전류가 백업용 캐패시터(C)에 공급되도록 하고, 기동 후에는 큰 전류의 흐름을 차단하는 스위칭 회로(Q1, Q2, R, DZ, D)를 구성하여, 초기 기동시에는 빠른 시간내에 기동이 이루어지도록 하고, 기동후에는 기동저항(Rs)에서의 전력소모가 발생되지 않도록 하는 기동제어회로방식을 채택하고 있다.

그러나, 종래의 기동제어회로방식은 기동저항 방식에 비해 전력소모는 수십㎽로 줄어들게 되나, 회로부품수가 증가되므로 코스트가 상승되는 문제가 있다. 또한, 기동 후에도 저항(R), 트랜지스터(Q2)를 통하여 전류가 흐르게 되므로 전력이 소모되는 문제가 여전히 남게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 SMPS의 스위칭 제어 집적회로의 초기 기동전류를 캐패시터를 통하여 제공함으로써, 초기 기동시에만 기동전류가 공급되고, 기동 후 정상상태에서는 기동회로를 통한 전력 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 절전형 전원공급장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대기모드를 가진 전자제품의 소모전력을 줄일 수 있는 절전형 전원공급장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 저항성 기동회로를 갖는 전원 공급장치의 블록도이다.

도 2는 종래의 저항성 기동제어회로의 회로 구성을 나타낸 회로도이다.

도 3는 본 발명에 의한 절전형 전원공급장치의 바람직한 제 1 실시예를 나타낸 블록도이다.

도 4은 본 발명에 의한 절전형 전원 공급장치에 교류전압 인가시 전압 및 전류 특성을 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 의한 절전형 전원 공급장치의 제 2 실시예를 보여주기 위한 블록도이다.

도 6는 본 발명에 의한 절전형 전원 공급장치의 제 3 실시예를 보여주기 위한 블록도이다.

도 7은 본 발명에 의한 절전형 전원공급장치의 제 4 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 8은 본 발명에 의한 절전형 전원 공급장치의 변형 실시예를 보여주기 위한 블록도이다.

도 9은 본 발명에 의한 절전형 전원 공급장치의 입력전원회로의 다른 실시에를 나타낸 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : 입력전원회로 32 : 스위칭부

34 : 출력전원회로 36 : 보조전원회로

38 : 스위칭 제어 집적회로 40 : 기동회로

42 : 피드백회로 Cs : 기동 캐패시터

C : 백업용 캐패시터

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 장치는 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로와, 전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부와, 상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로와, 상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로와, 상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 기동전류 차단상태로 유지되는 기동회로와, 상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터와, 상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기동회로는 상기 제 1 직류전압신호에 일단이 연결된 기동 캐패시터와, 상기 기동 캐패시터의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드와, 상기 역류 방지용 다이오드의 애노우드전극과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭수단을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기동회로는 초기 기동전류를 제한하기 위하여 상기 기동 캐패시터에 직렬로 저항을 연결하는 것이 바람직하다.

상기 입력전원회로는 교류전압신호를 입력하고 입력된 교류전압신호를 상기 제 1 직류전압신호로 변환하는 정류 및 평활회로로 구성할 수도 있고, 배터리를 포함하고, 상기 배터리의 출력전압신호를 전원 스위치를 통하여 상기 제 1 직류전압신호로 출력하는 것으로 구성할 수도 있다.

상기 장치는 상기 제 2 직류전압신호를 입력하여 피드백신호를 발생하고 발생된 피드백신호를 상기 제어부에 제공하는 피드백회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 장치는 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로와, 전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부와, 상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로와, 상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로와, 상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키고, 제 1 직류전압신호를 용량성 분압한 입력전압 검출신호를 출력하는 기동회로와, 상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터와, 상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 상기 입력전압 검출신호를 입력하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기동회로는 상기 제 1 직류전압신호에 일단이 연결된 기동 캐패시터와, 상기 기동 캐패시터의 타단에 일단이 연결된 저항과, 상기 기동 저항의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드와, 상기 역류방지용 다이오드의 애노우드전극에 일단이 연결된 분압용 캐패시터와, 상기 분압용 캐패시터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 3 장치는 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로와, 전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부와, 상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로와, 상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로와, 상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키고, 제 1 직류전압신호를 저항성 분압한 입력전압 검출신호를 출력하는 기동회로와, 상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터와, 상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 상기 입력전압 검출신호를 입력하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기동회로는 상기 제 1 직류전압신호에 일단이 연결된 기동 캐패시터와, 상기 기동 캐패시터의 타단에 일단이 연결된 저항과, 상기 기동 저항의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드와, 상기 제 1 직류전압신호와 상기 역류방지용 다이오드의 애노우드전극 사이에 연결된 제 1 분압용 저항과, 상기 역류방지용 다이오드의 애노우드전극에 일단이 연결된 제 2 분압용 저항과, 상기 제 2 분압용 저항의 타단과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동 후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제 및 제 2 분압용 저항들은 기동후에 전력소모를 최소화할 수 있을 정도의 고저항값을 가지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 의한 절전형 전원 공급장치의 바람직한 제 1 실시예의 구성을 나타낸다.

도 3에서 제 1 실시예는 입력전원회로(30), 스위칭부(32), 출력전원회로(34), 보조전원회로(36), 스위칭 제어 집적회로(38), 기동회로(40), 피드백회로(42), 백업용 캐패시터(C)를 포함한다.

입력전원회로(30)는 100-250V의 교류전압을 입력하여 브릿지 다이오드 및 평활 캐패시터로 구성된 AC-DC변환회로로 구성되어 150-350V 정도의 제 1 직류전압(DCV1)을 출력한다. 스위칭부(32)는 주권선(W1), 적어도 하나 이상의 2차권선(W2), 보조권선(W3)을 포함하는 전원트랜스(T)와, 주권선의 일단에 인가되는 제 1 직류전압신호(DCV1)를 스위칭하는 스위칭소자(Q)와, 스위칭소자(Q1)를 통하여 흐르는 전류를 감지하기 위한 센스저항(SR)을 포함한다. 따라서, 스위칭소자(Q)는 통상 전계효과 트랜지스터로 구성된다. 스위칭소자(Q)의 고주파수, 예컨대 40kHz의 스위칭 동작에 의해 주권선(W1)에 흐르는 직류전류가 스위칭된다. 이와 같은 스위칭 동작에 의해 발생된 고주파신호가 2차권선(W2) 및 보조권선(W3)에 유도되어 권선의 턴수에 비례하여 에너지가 전달된다. 출력전원회로(34)는 2차권선(W2)에 유도된 고주파신호를 다이오드 및 캐패시터로 구성된 정류회로에 의해 정류하고 평활하여 제 2 직류전압신호(DCV2), 예컨대 DC 12V 또는 DC 5V의 구동전압을 출력한다. 보조전원회로(36)는 보조권선(W3)에 유도된 고주파신호를 다이오드 및 캐패시터로 구성된 정류회로에 의해 정류하고 평활하여 제 3 직류전압신호(DCV3), 예컨대 DC 12V의 보조전원전압을 출력한다.

스위칭 제어 집적회로(38)는 출력모드, 입력전압변동, 출력전압변동, 역률 등의 제어팩터에 응답하여 온/오프기간을 펄스폭제어하면서 상기 스위칭소자(Q)를 고주파수로 스위칭시킨다.

기동회로(40)는 제 1 직류전압신호(DCV1)에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 기동전류 차단상태로 유지하기 위하여, 상기 제 1 직류전압신호(DCV1)에 일단이 연결된 기동 캐패시터(Cs)와, 상기 기동 캐패시터(Cs)의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터(C)의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드(Ds)와, 상기 역류 방지용 다이오드(Ds)의 애노우드전극과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭 트랜지스터(Qs)를 포함한다.

피드백회로(42)는 출력전압(DCV2)를 입력하여 출력전압의 오차전압을 검출하고 검출된 오차전압을 스위칭 제어 집적회로(38)에 제공한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예의 작용은 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

교류전원을 투입하면, 도 4a의 100-250V의 교류전압신호가 입력전원회로(30)에 입력되면 교류전압신호는 정류되고 평활되어 도 4b와 같은 150-350V의 직류전압신호(DCV1)으로 출력된다. 이 직류전압신호는 교류전압 투입시에는 0V로부터 증가하여 정상상태, 즉 150-350V의 레벨로 상승하게 된다. 즉, 정상상태의 레벨로 도달하는 시간(td)는 1/(60Hz×4)= 4.15㎳가 된다. 이 시간 동안에는 도 4d의 초기 교류성분의 전류가 기동 캐패시터(Cs)를 통하여 흐르게 된다. 이 시간 이후에는 안정된 직류상태가 되므로 기동 캐패시터(Cs)를 통하여 제공되는 전류는 없게 된다. 기동 캐패시터(Cs)를 통하여 제공된 교류성 전류(Is)는 역류방지용 다이오드(Ds)를 통하여 백업용 캐패시터(C)에 충전되게 된다. 이 때, 백업용 캐패시터에 충전되는 전압(Vc)는 DCV1×( Cs/(Cs+C))로 DCV1의 레벨을 추종하면서 상승하게 된다. 도 4c에 도시한 바와 같이 Vc전압이 상승하여 ts시간에서 기동전압(Vs)에 도달하게 되면 스위칭 제어 집적회로(38)이 동작을 시작하게 되고 이에 스위칭부(32)가 스위칭동작을 개시하게 되므로 보조전원회로(36)을 통하여 제 3 직류전압신호(DCV3)가 출력되게 된다.

동시에 스위칭 집적회로(38)에서는 동작을 개시하여 스위칭소자(Qs)의 베이스에 인가되는 신호를 도 4e에 도시한 바와 같이 로우상태에서 하이상태로 출력하게 되므로 스위칭소자(Qs)는 턴온된다. 스위칭소자(Qs)가 턴온되면, 역류 방지용 다이오드(Ds)의 애노우드 단자의 전압레벨이 로우레벨로 되므로, 역류방지용 다이오드(Ds)는 역바이어스 상태로 된다. 그러므로, 스위칭소자(Qs)가 턴온된 후에는 다이오드를 통하여 기동전류가 백업용 캐패시터(C)에 공급될 수 없는 차단상태로 되게 된다. 기동후에 스위칭소자(Qs)가 턴온상태로 계속 유지되더라도 입력전원회로의 출력이 안정된 직류상태를 유지하게 되므로, 기동 캐패시터(Cs)를 통하여 그 이상의 전류공급이 없게 되므로, 기동회로(40)에서는 기동후에는 전력을 거의 소모하지 않게 된다.

저항(Rs)은 기동 캐패시터(Cs)를 통하여 흐르는 초기 기동전류의 피크치를 제한하고, 기동시간(ts)를 적당한 시간으로 설정하는 역할을 한다.

도 5는 본 발명에 의한 절전형 전원전압장치의 바람직한 제 2 실시예의 구성을 나타낸다. 도 5에서 도 3의 제 1 실시에와 동일한 부분은 동일 부호로 처리하고, 구체적인 설명은 생략한다. 제 2 실시예에서는 저항(Rs)와 스위칭소자(Qs) 의 사이에 분압용 캐패시터(Cd)를 더 포함하고, 이 캐패시터(Cd)의 양단전압이 스위칭 제어 집적회로(44)에 입력전압 검출신호로 제공된다는 점이 다르다. 즉, 제 2 실시예에서는 기동후에는 기동 캐패시터(Cs)와 분압용 캐패시터(Cd)에 의해 입력전압을 분압하여 분압된 전압신호를 입력전압 검출신호로 스위칭 제어 집적회로(44)에 제공한다. 스위칭 제어 집적회로(44)에서는 이 신호를 입력하여 입력전압에 따른 스위칭 제어를 보상하는 데 사용한다.

도 6는 본 발명에 의한 절전형 전원전압장치의 바람직한 제 3 실시예의 구성을 나타낸다. 도 6에서 도 3의 제 1 실시에와 동일한 부분은 동일 부호로 처리하고, 구체적인 설명은 생략한다. 제 3 실시예에서는 제 1 직류전압신호(DCV1)의 출력단자와 다이오드(Ds)의 애노우드 사이에 제 1 분압용 저항(Rd1)을 연결하고, 다이오드(Ds)의 애노우드와 스위칭소자(Qs) 의 사이에 제 2 분압용 저항(Rd2)를 더 포함하고, 제 2 분압용 저항(Rd2)의 양단전압이 스위칭 제어 집적회로(44)에 입력전압 검출신호로 제공된다는 점이 다르다. 즉, 제 3 실시예에서는 기동후에는 제 1 및 제 2 분압용 저항들(Rd1, Rd2)에 의해 입력전압을 분압하여 분압된 전압신호를 입력전압 검출신호로 스위칭 제어 집적회로(44)에 제공한다. 스위칭 제어 집적회로(44)에서는 이 신호를 입력하여 입력전압에 따른 스위칭 제어에 사용한다. 상기 분압용 저항들(Rd1, Rd2)는 전력 소모를 최소화할 수 있을 정도의 고저항값, 예컨대 수 ㏁의 저항값을 가진다.

도 7은 본 발명에 의한 절전형 전원공급장치의 제 4 실시예를 나타낸다. 도 7의 제 4 실시예는 승압형 콘버터 또는 역률제어형 전원공급장치에 본 발명의 기동회로를 적용한 에를 나타낸다. 승압형 컨버터는 입력전원회로(52), 스위칭부(54), 출력전원회로(56), 보조전원회로(58), 기동회로(60), 백업캐패시터(62), 제어부(64), 출력검출회로(66), 입력검출회로(68) 등을 포함한다.

입력전원회로(52)는 교류신호를 다이오드 브리지회로를 통하여 전파정류한 신호를 출력한다. 입력전원회로(52)에서는 전파정류신호를 평활시키기 위한 평활용 캐패시터가 없다. 스위칭부(54)는 전원 트랜스(T)의 주권선(N1)에 인가되는 상기 전파정류신호를 스위칭 트랜지스터(Q1)로 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 보조권선(N2)에 출력한다. 출력전원회로(56)는 상기 주권선(N1)을 통해 공급되고 고주파 스위칭된 고주파신호를 다이오드 및 캐패시터로 구성된 반파정류회로를 통하여 정류하고 평활하여 출력직류전압신호(Vout)를 출력한다. 보조전원회로(58)는 보조권선(N2)에 유도된 고주파신호를 다이오드(D1) 및 저항(R1)으로 반파정류하여 출력한다. 기동회로(60)는 상기 입력전원회로(52)의 전파정류신호에 기동캐패시터(Cs)를 통하여 용량성 결합되고, 상기 교류신호 투입 초기에는 상기 전파정류신호를 기동 저항(Rs) 및 역류방지용 다이오드(D2)를 통하여 초기 기동전류로 제공하고, 기동후 정상동작시에는 온되는 트랜지스터(Q2)에 의해 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시킨다. 백업용 캐패시터(62)는 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동후 정상동작시에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되어 보조직류전압(Vcc)를 발생한다. 제어부(64)는 상기 보조직류전압(Vcc)를 구동전압으로 입력하여 상기 스위칭부(64)의 초기 스위칭 동작을 기동시키고, 기동후 정상동작시에는 상기 기동회로(60)를 기동전류 차단상태로 제어한다. 기동회로로부터기동전류가 차단되더라도 주권선의 스위칭 동작에 의해 보조권선에 결합된 보조전원회로(58)를 통하여 구동전압(Vcc)가 계속적으로 제공되게 된다.

도 8은 본 발명에 의한 절전형 전원공급장치의 변형 실시예를 나타낸다. 도 8의 실시예에서는 상술한 실시예들의 기동회로의 일부 소자들, 예컨대 저항(Rs), 다이오드(Ds), 스위칭 트랜지스터(Qs)들을 스위칭 제어 집적회로(48)내에 형성한다.

이와 같은 변형 실시예는 외부 회로 부품을 줄일 수 있으므로 프린팅 배선 기판 상의 부품설치공간의 확보문제를 해결할 수 있고, 생산 조립을 용이하게 한다.

도 9는 본 발명에 의한 절전형 전원공급장치의 입력전원회로의 변형 실시예를 나타낸다. 입력전원회로(50)은 배터리(B+)와 전원 스위치(SW)로 구성된다. 따라서, 전원스위치(SW)가 온되면 직류전압신호(DCV1)가 0V에서 B+의 정상 상태의 전압레벨로 상승하게 되고 이 때, 초기 교류성 전류가 흐르게 된다. 본 발명의 기동회로에서는 이 초기 교류성 전류를 기동 캐패시터를 통하여 백업용 캐패시터에 제공하게 된다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에서는 캐패시터의 전기적 특성을 이용하여 초기 기동시에는, 직류전원의 출력전압이 0V에서 정상상태의 전압레벨로 상승할 동안의 교류성 전류를 이용하여 스위칭 제어 집적회로를 구동시키고, 기동된 후에는 보조전원회로로부터 출력되는 직류전압을 이용하여 스위칭 제어 집적회로를 구동시키게 되므로, 스위칭 제어 집적회로의 기동후에는 기동회로를 통한 전력 소모가 거의 없게 되므로 획기적으로 전력소모를 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 기동회로에 사용되는 부품들의 일부를 스위칭 제어 집적회로에 구성

함으로써, 프린트 배선기판상에 조립되는 부품수의 증가 없이 소모전력을 줄일 수 있다.

또한, 초기 전원 투입시 정상동작까지 걸리는 시간을 단축시킬 수 있어서 전원투입과 동시에 순간 동작을 가능하게 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

1. 입력전압에 용량성 결합되고, 상기 입력전압 투입 초기에 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키는 기동회로;

   정상 동작시에 상기 입력전압으로부터 보조전압을 발생하는 보조전원회로;

   상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동후 정상동작시에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터;

   상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 제어를 시작하고, 기동후 정상동작시에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원공급장치.
2. 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로;

   전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부;

   상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로;

   상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로;

   상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키는 기동회로;

   상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터;

   상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원공급장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 기동회로는

   상기 제 1 직류전압신호에 일단이 연결된 기동 캐패시터;

   상기 기동 캐패시터의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드; 및

   상기 역류 방지용 다이오드의 애노우드전극과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 기동회로는

   상기 기동 캐패시터에 직렬로 연결된 저항을 더 구비한 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 기동회로의 저항, 역류 방지용 다이오드 및 스위칭수단은 상기 스위칭 제어 집적회로 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 입력전원회로는 교류전압신호를 입력하고 입력된 교류전압신호를 상기 제 1 직류전압신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 입력전원회로는 배터리를 포함하고, 상기 배터리의 출력전압신호를 전원 스위치를 통하여 상기 제 1 직류전압신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 상기 제 2 직류전압신호를 입력하여 피드백신호를 발생하고 발생된 피드백신호를 상기 제어부에 제공하는 피드백회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
9. 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로;

   전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부;

   상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로;

   상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로;

   상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키고, 제 1 직류전압신호를 용량성 분압한 입력전압 검출신호를 출력하는 기동회로;

   상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터;

   상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 상기 입력전압 검출신호를 입력하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원공급장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 기동회로는

    상기 제 1 직류전압신호에 일단이 연결된 기동 캐패시터;

    상기 기동 캐패시터의 타단에 일단이 연결된 저항;

    상기 기동 저항의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드;

    상기 역류방지용 다이오드의 애노우드전극에 일단이 연결된 분압용 캐패시터; 및

    상기 분압용 캐패시터의 타단과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 저소비전력 전원 공급장치.
11. 제 1 직류전압신호를 출력하는 입력전원회로;

    전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 제 1 직류전압신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 전원 트랜스의 2차 권선 및 보조권선에 출력하는 스위칭부;

    상기 2차권선에 유도된 고주파신호를 제 2 직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로;

    상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 제 3 직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로;

    상기 입력전원회로의 제 1 직류전압신호에 용량성 결합되고, 초기에는 상기 제 1 직류전압 투입시 초기 기동전류를 제공하고, 기동후에는 상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키고, 제 1 직류전압신호를 저항성 분압한 입력전압 검출신호를 출력하는 기동회로;

    상기 제 1 직류전압신호의 투입 초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동 후에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터;

    상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 상기 입력전압 검출신호를 입력하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원공급장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 기동회로는

    상기 제 1 직류전압신호에 일단이 연결된 기동 캐패시터;

    상기 기동 캐패시터의 타단에 일단이 연결된 저항;

    상기 기동 저항의 타단에 애노우드전극이 접속되고 상기 백업용 캐패시터의 애노우드전극에 캐소드전극이 연결된 역류 방지용 다이오드;

    상기 제 1 직류전압신호와 상기 역류방지용 다이오드의 애노우드전극 사이에 연결된 제 1 분압용 저항;

    상기 역류방지용 다이오드의 애노우드전극에 일단이 연결된 제 2 분압용 저항; 및

    상기 제 2 분압용 저항의 타단과 접지 사이에 연결되고, 초기 기동시에는 오프상태로 유지되고, 기동 후에는 상기 제어부의 제어신호에 응답하여 온되는 스위칭 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 분압용 저항들은 기동후에 전력소모를 최소화할 수 있을 정도의 고저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 절전형 전원 공급장치.
14. 교류신호로부터 전파정류신호를 출력하는 입력전원회로;

    전원 트랜스의 주권선에 인가되는 상기 전파정류신호를 고주파 스위칭하고 스위칭된 고주파신호를 보조권선에 출력하는 스위칭부;

    상기 주권선을 통해 공급되고 고주파 스위칭된 고주파신호를 출력직류전압신호로 변환하여 출력하는 출력전원회로;

    상기 보조권선에 유도된 고주파신호를 보조직류전압신호로 변환하여 출력하는 보조전원회로;

    상기 입력전원회로의 전파정류신호에 용량성 결합되고, 상기 교류신호 투입 초기에는 상기 전파정류신호를 초기 기동전류로 제공하고, 기동후 정상동작시에는상기 초기 기동전류의 제공을 차단시키는 기동회로;

    초기에는 상기 초기 기동전류에 의해 충전되고, 기동후 정상동작시에는 상기 보조전원회로의 출력전류에 의해 충전되는 백업용 캐패시터;

    상기 백업용 캐패시터에 충전된 동작전압을 입력하여 상기 스위칭부의 제어동작을 시작하고, 기동후 정상동작시에는 상기 기동회로를 기동전류 차단상태로 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절전형 전원공급장치.