KR20040027000A

KR20040027000A - 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법

Info

Publication number: KR20040027000A
Application number: KR1020020058684A
Authority: KR
Inventors: 홍정표
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-01
Also published as: KR100518171B1

Abstract

본 발명은 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 입력부를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부와; 상기 입력 필터링부에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부와; 상기 OCP 보호부의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부와; 상기 PWM 제어부에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부와; 상기 출력 필터링부에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부를 포함하여 구성함으로써, 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 할 수 있게 되는 것이다.

Description

전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법{Variable circuit and method for output voltage in power supply}

본 발명은 전자부품의 전원 소스로 사용되는 전압 조정 모듈(Voltage Regulator Module, VRM)에 관한 것으로, 특히 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션(Application)을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 하기에 적당하도록 한 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전압 조정기는 입력 전압과 출력 부하가 변화하더라도 항상 일정한 출력 전압을 유지하도록 설계된 집적회로이다.

도 1은 종래 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 전압/전류를 입력받는 입력부(1)와; 상기 입력부(1)에 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부(2)와; 상기 입력 필터링부(2)에서 필터링된 신호에 대해 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(3)와; 상기 PWM 제어부(3)에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부(4)와; 상기 출력 필터링부(4)에서 필터링된 출력 전류가 허용된 범위를 넘어서면 상기 PWM 제어부(3)에 의해 출력 공급을 막아주도록 하는 OCP(Over Current Protection)(5)와; 상기 출력 필터링부(4)에서 필터링된 신호를 고정된 값으로 출력하는 출력부(6)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 입력부(1)를 거친 신호는 입력 필터부(2)에 인가된다.

그러면 입력 필터부(2)는 커패시터(Capacitor)나 인덕터(Inductor)를 사용하여 입력 단으로 유입되는 잡음 성분이나 전압 조정 모듈에서 스위칭시 발생되는 고주파수 잡음 성분을 제거한다.

그리고 PWM 제어부(3)에서 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교한다. 그래서 다음 스위칭 동작 주기 동안 FET(Field Effect Transistor)의 턴온(Turn-On) 시간을 조절하여 출력 전압을 일정하게 유지시킨다.

출력 필터링부(4)는 커패시터를 통하여 전압 조정 모듈의 출력을 안정하게 유지시켜주며 출력측의 잡음 성분을 제거하여 준다.

또한 OCP 보호부(5)에서 출력 전류를 감지하여 허용 범위를 넘어서면, PWM 제어부(3)를 조절하여 FET를 오프시킴으로써 출력 공급을 제어하여 OCP(Over Current Protection)를 작동시켜 회로를 보호하게 된다.

그러나 이러한 종래의 기술은 전압 조정 모듈의 내부 회로가 고정된 출력 값을 내도록 설계되어 있어 고정된 출력으로만 사용하여야 하는 단점이 있었다. 따라서 보드에 사용되는 디바이스 전압 값이 다를 경우 해당 전압에 맞게 전압 조정 모듈을 재개발 해야 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 할 수 있는 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로는,

입력부를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부와; 상기 입력 필터링부에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부와; 상기 OCP 보호부의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부와; 상기 PWM 제어부에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부와; 상기 출력 필터링부에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변방법은,

신호를 입력받으면 필터링을 수행하여 출력 전류가 허용범위 이내가 되도록 조절하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 PWM 제어를 한 다음 출력 전압을 가변적으로 조정하여 출력 전압이 원하는 값인지 판별하는 제 2 단계와; 상기 출력 전압이 원하는 값이 아니면 상기 제 2 단계를 재수행하고, 상기 출력 전압이 원하는 값이면 원하는 전압을 출력시키는 제 3 단계를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도 1은 종래 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이고,

도 2는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이고,

도 3은 도 2에서 출력전압 가변부의 상세구성도이며,

도 4는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변방법을 보인 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 입력부 20 : 입력 필터링부

30 : OCP 보호부 40 : PWM 제어부

50 : 출력 필터링부 60 : 피드백 제어부

61 : 출력전압 가변부 62 : 피드백부

70 : 출력부

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이고, 도 3은 도 2에서 출력전압 가변부의 상세구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 입력부(10)를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부(20)와; 상기 입력 필터링부(20)에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부(30)와; 상기 OCP 보호부(30)의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부(40)와; 상기 PWM 제어부(40)에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부(50)와; 상기 출력 필터링부(50)에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부(40)에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부(60)를 포함하여 구성된다.

상기에서 피드백 제어부(60)는, 상기 출력 필터링부(50)에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 하는 출력전압 가변부(61)와; 상기 출력전압 가변부(61)의 출력을 감지하여 감지된 출력이 원하는 값인가를 판별하여 상기 PWM 제어부(40)를 피드백 제어하는 피드백부(62)를 포함하여 구성된다.

여기서 미설명부호 70은 피드백 제어부(60) 내의 출력전압 가변부(61)를 통과한 가변적인 전압을 출력시키는 출력부이다.

이에 도시된 바와 같이, 신호를 입력받으면 필터링을 수행하여 출력 전류가 허용범위 이내가 되도록 조절하는 제 1 단계(ST11 ~ ST13)와; 상기 제 1 단계 후 PWM 제어를 한 다음 출력 전압을 가변적으로 조정하여 출력 전압이 원하는 값인지 판별하는 제 2 단계(ST14 ~ ST16)와; 상기 출력 전압이 원하는 값이 아니면 상기 제 2 단계를 재수행하고, 상기 출력 전압이 원하는 값이면 원하는 전압을 출력시키는 단계(ST17)를 포함하여 수행한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 한다. 즉, 출력 회로 단에 출력전압 가변부(61)와 피드백부(62)로 이루어진 피드백 제어부(60)를 추가함으로써 전압 조정 모듈의 외부에서 저항 값을 변경시켜 전압 조정 모듈의 내부 회로의 변경 없이도 원하는 출력 전압 값을 얻을 수 있다.

그래서 입력된 DC(Direct Current, 직류) 전압이 입력부(10)를 거쳐 입력단에서 유입되는 잡음을 제거하는 입력 필터링부(20)로 인가되면 잡음이 제거된다.

그리고 OCP 보호부(30)는 입력 필터링부(20)에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 한다.

PWM 제어부(40)에서는 PWM 스위칭 동작 주기를 제어하여 전압을 제어한다.

출력 필터링부(50)에서 커패시터를 통하여 PWM 제어부(40)를 통과한 출력 전압을 안정적으로 출력한다.

그러면 출력전압 가변부(61)에서는 전압 조정 모듈의 출력부(70)의 Vref 핀과 Vout 또는 GND 핀 사이에 저항(Radj)을 첨부함으로써 출력 값을 조정할 수 있다.

Adj 핀의 왼쪽을 오픈(open)시키면 원 설정 전압을 출력시킨다.

외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 Vout 핀 사이에 연결하면 출력 전압은 다음의 수학식 1과 같이 얻을 수 있다.

또한 외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 GND 핀 사이에 연결하면 출력 전압은 다음의 수학식 2와 같이 제어될 수 있다.

그러면 피드백부(62)에서는 수학식 2와 같이 결정된 전압을 감지하여 원하는 출력 전압과 다를 경우 검출된 전압을 PWM 제어부(40)로 다시 피드백시켜 전압을 안정적으로 제어하게 된다.

이처럼 본 발명은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 할 수 있는 효과가 있게 된다.

따라서 보드에 사용되는 디바이스에 따라 전압 조정 모듈을 재개발해야하는 종래의 문제점을 해결하여, 전압 조정 모듈의 변형없이 보드 내에서 저항 소자 값을 변경하여 다양한 원하는 출력 값을 얻을 수 있게 된다.

Claims

입력부를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부와;

상기 입력 필터링부에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부와;

상기 OCP 보호부의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부와;

상기 PWM 제어부에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부와;

상기 출력 필터링부에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변회로.
제 1 항에 있어서, 상기 피드백 제어부는,

상기 출력 필터링부에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 하는 출력전압 가변부와;

상기 출력전압 가변부의 출력을 감지하여 감지된 출력이 원하는 값인가를 판별하여 상기 PWM 제어부를 피드백 제어하는 피드백부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변회로.
제 2 항에 있어서, 상기 출력전압 가변부는,

입력 저항 1이 Rin1이고, 입력 저항 2는 Rin2이며, 외부 저항은 Radj이고, 기준 전압은 Vref일 때, 외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 Vout 핀 사이에 연결하면 출력전압 Vo는,

에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변회로.
제 2 항에 있어서, 상기 출력전압 가변부는,

입력 저항 1이 Rin1이고, 입력 저항 2는 Rin2이며, 외부 저항은 Radj이고, 기준 전압은 Vref일 때, 외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 GND 핀 사이에 연결하면 출력전압 Vo는,

에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변회로.
신호를 입력받으면 필터링을 수행하여 출력 전류가 허용범위 이내가 되도록 조절하는 제 1 단계와;

상기 제 1 단계 후 PWM 제어를 한 다음 출력 전압을 가변적으로 조정하여 출력 전압이 원하는 값인지 판별하는 제 2 단계와;

상기 출력 전압이 원하는 값이 아니면 상기 제 2 단계를 재수행하고, 상기 출력 전압이 원하는 값이면 원하는 전압을 출력시키는 제 3 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,

입력 저항 1이 Rin1이고, 입력 저항 2는 Rin2이며, 외부 저항은 Radj이고, 기준 전압은 Vref일 때, 외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 Vout 핀 사이에 연결하면 출력전압 Vo는,

에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변방법.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2 단계는,

입력 저항 1이 Rin1이고, 입력 저항 2는 Rin2이며, 외부 저항은 Radj이고, 기준 전압은 Vref일 때, 외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 GND 핀 사이에 연결하면 출력전압 Vo는,

에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치의 출력전압 가변방법.