KR20090017026A - 수동 클램프 회로를 갖는 스위칭 모드 전원공급장치 - Google Patents

수동 클램프 회로를 갖는 스위칭 모드 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

스위칭 모드 전원공급장치가 개시된다. 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원공급장치는, 변압기, 변압기의 1차측 코일에 공급되는 전원을 조절하기 위한 주 스위치, 주 스위치의 전압 스트레스를 억제하기 위한 수동 클램프 회로 및 스위칭 모드 전원공급장치의 대기모드 시에 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면, 대기모드 시에 수동 클램프 회로에서 전력이 소모되지 않기 때문에, 대기모드 시에 소비되는 전력을 현저히 감소시킬 수 있다.

Description

수동 클램프 회로를 갖는 스위칭 모드 전원공급장치{Switching mode power supply apparatus with passive clamp circuit}
본 발명은 스위칭 모드 전원공급장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 변압기의 1차측 코일에 공급되는 전원을 조절하기 위한 주 스위치의 전압 스트레스를 억제하기 위한 수동 클램프 회로를 갖는 스위칭 모드 전원공급장치에 관한 것이다.
종래의 스위칭 모드 전원공급장치들로서 플라이백 컨버터(flyback converter)나 포워드 컨버터(forward converter) 등은 스위칭 동작시 변압기의 누설인덕턴스(leakage inductance) 또는 자화인덕턴스(magnetizing inductance)에 저장된 에너지에 의해 주 스위치 양단에 전압 스파이크(voltage spike)가 발생하여 전력 손실은 물론 주 스위치에 과도한 전압 스트레스(voltage stress)가 가해지게 된다. 이러한 전압 스트레스를 억제하기 위하여 누설인덕턴스 또는 자화인덕턴스에 저장된 에너지의 방전 경로를 형성해 주기 위해 클램프(clamp) 회로를 사용하게 된다. 클램프 회로를 사용하면 누설인덕턴스 또는 자화인덕턴스에 저장된 에너지로 인한 스위칭 소자의 망실을 방지할 수 있다.
클램프 회로 중에서도 클램핑 다이오드, 클램핑 캐패시터 및 저항으로 이루 어진 수동 클램프 회로가 널리 사용된다. 이러한 클램프 회로는 소위 RCD 클램프 회로라 불리운다. 수동 클램프 회로는 회로의 구성이 간단하고 저렴한 비용으로 클램프 회로를 구성할 수 있는 장점이 있다.
수동 클램프 회로를 사용하는 경우, 클램핑 동작시 자화 에너지가 수동 클램프 회로의 저항에서 소모된다. 스위칭 모드 전원장치의 소비전력이 매우 작아지는 대기모드에서는, 수동 클램프 회로의 저항에서 소비되는 전력이 스위칭 모드 전원공급장치 전체에서 소비되는 전력의 많은 비중을 차지하게 되어 대기전력을 저감시키는 데 있어서 제약이 발생하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수동 클램프 회로를 갖는 스위칭 모드 전원공급장치에서, 대기모드 시에 수동 클램프 회로에서 전력이 소모되지 않도록 하여 대기모드 시에 소비되는 전력을 현저히 감소시킬 수 있는 스위칭 모드 전원공급장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원공급장치는, 변압기; 상기 변압기의 1차측 코일에 공급되는 전원을 조절하기 위한 주 스위치; 상기 주 스위치의 전압 스트레스를 억제하기 위한 수동 클램프 회로; 및 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 대기모드 시에 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 모드 전원공급장치는 상기 수동 클램프 회로에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치를 더 포함하고, 상기 제어 회로는 상기 대기모드 시에 상기 스위치를 차단함으로써 상기 클램핑 동작을 디스에이블할 수 있다. 그리고 상기 스위치는 포토 커플러를 이용하여 구현될 수 있다.
또한, 상기 수동 클램프 회로는 상기 클램핑 동작을 위한 클램핑 다이오드, 클램핑 캐패시터 및 저항을 포함할 수 있다. 그리고 상기 클램핑 캐패시터 및 저항은 병렬로 연결되고, 상기 클램핑 다이오드는 상기 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터 및 저항과 직렬로 연결될 수 있다.
상기 스위치는 상기 주 스위치와 상기 클램핑 다이오드 사이에 연결되거나, 상기 클램핑 다이오드와 상기 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터 및 저항 사이에 연결되거나, 상기 1차측 코일에 공급되는 전원의 일단과 상기 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터 및 저항 사이에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제어 회로는 상기 변압기의 2차측 코일에 연결되는 출력 회로의 출력 전압에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 제어 회로는 상기 출력 전압과 소정 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 제어 회로는 상기 주 스위치에 흐르는 전류에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 제어 회로는 상기 스위칭 소자와 연결되는 저항의 양단에 걸리는 전압과 소정 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 제어 회로는 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 외부로부터 발생되는 상기 대기모드 여부를 나타내는 신호에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원공급방법은 현재 스위칭 모드 전원공급장치가 대기모드 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 대기모드 상태에 있으면, 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 수동 클램프 회로의 클래핑 동작을 디스에이블하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스위칭 모드 전원공급장치의 대기모드 시에, 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블함으로써 수동 클램프 회로에서 전력이 소모되지 않기 때문에, 대기모드 시에 소비되는 전력을 현저히 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다. 본 실시예는 1개의 출력을 가지는 스위칭 모드 전원공급장치를 설명하고 있으나, 실시 환경에 따라서는 N(N은 자연수)개의 출력 전원을 출력하도록 구성할 수도 있을 것이다. 만약, 출력이 N개인 경우 변압기는 N개의 2차측 코일들을 구비하며, N개의 2차측 코일들에는 각각 2차측 출력 회로들이 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭 모드 전원공급장치는 1차측 코일(L1) 및 그 1차측 코일(L1)과 소정의 권선비를 이루는 2차측 코일(L2)을 구비하는 변압기(T)를 포함한다. 1차측 코일(L1)에는 1차측 회로가 연결되어 있고, 2차측 코일(L2)에는 출력 회로가 연결되어 있다. 여기서 1차측 회로와 출력회로는 변압기(T)에 의하여 서로 절연되어 있다.
여기서, 1차측 회로는 주 스위치(Qi)와, PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 주 스위치(Qi)를 제어하는 PWM 제어부(30) 및 주 스위치(Qi)의 전압 스트레스를 억제하기 위하여 클램핑 동작을 수행하는 수동 클램프 회로(10)를 포함하여 이루어진다.
주 스위치(Qi)는 PWM 제어부(30)에 의하여 인가되는 PWM 신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행함으로써 변압기(T)의 에너지 충전 또는 전달 동작을 제어한다. 주 스위치(Qi)는 도 1에 도시된 바와 같이 MOSFET(Metal Oxide Semiconducter Field Effect Transistor)으로 구현될 수 있다. PWM 제어부(30)는 출력 회로의 출력 전압을 피드백하여 주 스위치(Qi)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
출력 회로는 변압기(T)의 2차측에 전달되는 전원을 정류하는 정류부(20)를 포함한다. 본 실시예에서 정류부(20)는 다이오드(D2) 및 콘덴서(C2)를 구비하는 반파 정류 회로로 구현되는 것으로 설명하고 있으나, 전파 정류 회로 등의 다른 형태의 정류 회로로 구현될 수도 있음은 물론이다. 그리고, 콘덴서(C2)의 양단에는 출력 전압을 출력하기 위한 출력단이 형성될 수 있다.
수동 클램프 회로(10)는, 클램핑 동작을 위한 구성으로서, 클램핑 다이오 드(Dc), 클램핑 캐피시터(Cc), 저항(Rc)을 구비하며, 수동 클램프 회로(10)에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치(S)를 구비한다. 도 1을 참조하면, 클램핑 캐패시터(Cc)와 저항(Rc)은 서로 병렬로 연결된다. 그리고 클램핑 캐패시터(Cc)와 저항(Rc)은 각각 일단이 입력 전압 Vi의 플러스 단과 연결되고, 타단이 클램핑 다이오드(Dc)의 캐소드 단과 연결된다. 클램핑 다이오드(Dc)의 애노드 단은 스위치(S)를 지나 주 스위치(Qi)의 드레인 단과 연결된다.
클램핑 다이오드(Dc), 클램핑 캐피시터(Cc), 저항(Rc)에 의한 클램핑 동작은 다음과 같다. 다이오드(Dc)가 도통되는 동안에는 클램프 회로(10)로 전류가 흐르고, 주 스위치(Qi) 양단의 전압은 입력 전압 Vi와 클램핑 캐패시터 양단의 전압을 합한 값으로 클램프된다. 그리고 다이오드(Dc)가 차단되면 다이오드(Dc)가 도통되는 동안 클램핑 캐패시터(Cc)에 축적된 자화 에너지가 저항(Rc)에서 소모된다. 물론 이러한 클램핑 동작은 스위치(S)가 도통되어 있는 동안 수행된다. 스위치(S)가 차단되면 수동 클램프 회로(10)에는 전류가 흐르지 않으므로 클램핑 동작이 수행되지 않는다.
제어 회로(40)는 스위칭 모드 전원공급장치의 정상동작 모드 시에는 스위치(S)를 도통시키고, 대기모드 시에는 스위치(S)를 차단한다. 이로써, 제어 회로(40)는 정상동작 모드 시에는 수동 클램프 회로(10)의 클램핑 동작을 인에이블시키고, 대기모드 시에는 수동 클램프 회로(10)의 클램핑 동작을 디스에이블시킨다. 스위치(S)는 포토 커플러, BJT(Bipolar Junction Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconducter Field Effect Transistor) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 스위 치(S)가 포토 커플러를 이용하여 구현되는 경우라면, 제어 회로(40)는 포토다이오드를 구비하고, 스위치(S)는 포토트랜지스터인 형태가 될 수 있다.
여기서, 스위칭 전원공급장치의 대기모드는 최소의 전력을 소모하도록 설정되는 모드로써, 출력 회로의 출력단에 매우 작은 부하가 걸리는 경우이거나, 또는 스위칭 전원공급장치 외부에 마련된 마이콤 등과 같은 제어 장치로부터의 제어 신호에 따라서 대기모드로 설정되는 경우 등일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치는 수동 클램프 회로에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치의 위치가 도 1에 도시된 바에 따른 스위칭 모드 전원공급장치와 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 수동 클램프 회로(10A)에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치(S)는 입력 전압 Vi의 플러스 단과, 서로 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터(Cc) 및 저항(Rc) 사이에 연결된다. 이 외의 구성 및 스위칭 모드 전원공급장치의 구체적인 동작은 상술한 도 1에 도시된 바에 따른 스위칭 모드 전원공급장치와 실질적으로 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치는 수동 클램프 회로에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치의 위치가 도 1 및 도 2에 도시된 바에 따른 스위칭 모드 전원공급장치와 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 수동 클램프 회로(10B)에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치(S)는 서로 병렬 로 연결된 클램핑 캐패시터(Cc) 및 저항(Rc)과 다이오드(Dc) 사이에 연결된다. 이 외의 구성 및 스위칭 모드 전원공급장치의 구체적인 동작은 상술한 도 1에 도시된 바에 따른 스위칭 모드 전원공급장치와 실질적으로 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 제어 회로(40)의 구체적인 일 실시예를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
본 실시예에 따른 제어 회로(40A)는 출력 회로의 출력 전압에 따라서 수동 클램프 회로(10)의 클램핑 동작을 인에이블 또는 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킨다. 이미 설명한 바와 같이, 출력 회로의 출력단에 매우 작은 부하가 걸리는 경우에 스위칭 모드 전원공급장치는 대기모드에 있는 것으로 볼 수 있다. 출력단에 작은 부하가 걸릴수록 출력 전압은 높아지게 되는데, 본 실시예에서, 제어 회로(40A)는 출력 전압이 소정 전압 이상이 되면 수동 클램프 회로(10)의 동작을 디스에이블시킬 수 있도록 구현된다.
제어 회로(40A)는, 출력 회로의 출력 단자와 일단이 연결되는 저항 Ra1, 애노드가 저항 Ra1의 타단과 연결되는 다이오드 Da, 일단이 다이오드 Da의 캐소드와 연결되는 저항 Ra2, 저항 Ra2의 타단과 접지 사이에 연결되는 저항 Ra3, 일단이 전원전압 Vcc와 연결되는 저항 Ra4, 저항 Ra4의 타단과 접지 사이에 연결되는 저항 Ra5, (-) 단자가 Ra2의 타단과 연결되고, (+) 단자가 저항 Ra5의 일단과 연결되는 비교기(42), 일단이 비교기(42)의 출력 단자와 연결되는 저항 Ra6, 애노드가 저항 Ra6의 타단과 연결되고 캐소드가 접지와 연결되는 포토다이오드(PC1-1)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에 따른 제어 회로(40A)의 보다 구체적인 동작을 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에서는 스위치(S)를 포토다이오드(PC1-1)와 포토트랜지스터(PC1-2)로 구성되는 포토 커플러를 이용하여 구현하였다.
출력 전압은 저항 Ra1, 저항 Ra2 및 저항 Ra3에 의해 일정 전압비로 검출되어 비교기(42)의 (-) 단자에 제공된다. 다이오드(Da)는 전류가 비교기(42)로부터 출력 회로의 출력 단자 측으로 흐르는 것을 막아주는 역할을 수행한다. 전원전압 Vcc는 저항 Ra4 및 저항 Ra5에 의해 분압되어, 소정의 기준 전압이 비교기(42)의 (+) 단자에 제공된다. 상기 일정 전압비로 검출된 출력 전압이 상기 소정 기준 전압보다 작으면, 비교기(42)의 출력 단자와 연결되는 저항 Ra6 및 포토다이오드(PC1-1)에는 전류가 흐르게 되어, 포토다이오드(PC1-1)는 발광하고, 포토 트랜지스터(PC1-2)는 도통한다. 그러나 상기 일정 전압비로 검출된 출력 전압이 상기 소정 기준 전압보다 클 경우에는, 비교기(42)의 출력 단자로는 전류가 흐르지 않으므로, 포토다이오드(PC1-1)는 발광하지 않게 되고, 포토 트랜지스터(PC1-2)는 차단된다. 따라서, 출력 전압이 소정 전압 이상이 되는 경우, 포토 트랜지스터(PC1-2)가 차단되어, 수동 클램핑 회로(10)의 클램핑 동작이 디스에이블된다.
출력 전압 피드백 회로(50)는 출력 전압에 대한 정보를 PWM 제어부(30)에 피드백한다. 출력 전압 피드백 회로(50)는 출력 회로의 출력 단자와 일단이 연결되는 저항 Ra1, 애노드가 저항 Ra1의 타단과 연결되는 포토다이오드(PC2), 캐소드가 포토다이오드(PC2)의 캐소드와 연결되고, 애노드가 접지와 연결되는 션트 레귤레이 터(SR), 출력 회로의 출력 단자와 션트 레귤레이터(SR)의 기준 단자 사이에 연결되는 저항 Rf1, 션트 레귤레이터(SR)의 기준 단자와 접지 사이에 연결되는 저항 Rf3, 포토다이오드(PC2)의 캐소드와 저항 Rf3의 일단 사이에서 직렬 연결되는 저항 Rf2와 콘덴서 Cf를 포함하여 이루어진다. 이러한 구성으로 인하여, 포토다이오드(PC2)는 출력 전압에 대한 정보에 상응하는 신호를 출력하고, 이 신호는, 도시하지는 않았으나, 포토다이오드(PC2)와 결합되어 있는 포토 트랜지스터를 통하여 PWM 제어부(30)로 전달된다.
도 5는 제어 회로(40)의 구체적인 다른 실시예를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
본 실시예에 따른 제어 회로(40B)는 1차측 회로에 흐르는 전류, 즉 주 스위치(Qi)에 흐르는 전류에 따라서 수동 클램프 회로(10)의 클램핑 동작을 인에이블 또는 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킨다. 스위칭 모드 전원공급장치가 대기모드일 경우에는 1차측 회로에 흐르는 전류는 매우 작아지게 된다. 따라서 주 스위치(Qi)와 접지 사이에 주 스위치(Qi)에 흐르는 전류를 감지하기 위하여 저항 Rb1을 마련한다. 이 때 주 스위치(Qi)에 흐르는 전류가 작을수록 저항 Rb1에 양단에 걸리는 전압은 작아질 것이다. 본 실시예에서는 이러한 점을 이용하여 저항 Rb1 양단에 걸리는 전압이 소정 전압 이하가 되면, 수동 클램프 회로(10)의 동작을 디스에이블시킬 수 있도록 구현된다.
제어 회로(40B)는, 일단이 주 스위치(Qi)와 연결되고, 타단이 접지에 연결되는 저항 Rb1, 일단이 저항 Rb1의 일단과 연결되는 저항 Rb2, 저항 Rb2의 타단과 접 지 사이에 연결되는 저항 Rb3, 일단이 전원전압 Vcc와 연결되는 저항 Rb4, 저항 Rb4의 타단과 접지 사이에 연결되는 저항 Rb5, (-) 단자가 저항 Rb2의 타단과 연결되고, (+) 단자가 저항 Rb4의 타단과 연결되는 비교기(44), 일단이 비교기(42)의 출력 단자와 연결되는 저항 Rb6, 애노드가 저항 Rb6의 타단과 연결되고 캐소드가 접지와 연결되는 포토다이오드(PC3-1)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에 따른 제어 회로(40B)의 보다 구체적인 동작을 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에서는, 스위치(S)를 포토다이오드(PC3-1)와 포토트랜지스터(PC3-2)로 구성되는 포토 커플러를 이용하여 구현하였다.
저항 Rb1 양단에 걸리는 전압은 저항 Rb2 및 저항 Rb3에 의해 일정 전압비로 검출되어 비교기(44)의 (+) 단자에 제공된다. 전원전압 Vcc는 저항 Rb4 및 저항 Rb5에 의해 분압되어, 소정의 기준 전압이 비교기(44)의 (-) 단자에 제공된다. 상기 일정 전압비로 검출된, 저항 Rb1 양단에 걸리는 전압이 상기 소정 기준 전압보다 크다면, 비교기(44)의 출력 단자와 연결되는 저항 Rb6 및 포토다이오드(PC3-1)에는 전류가 흐르게 되어, 포토다이오드(PC3-1)는 발광하고, 포토 트랜지스터(PC3-2)는 도통한다. 그러나 상기 일정 전압비로 검출된, 저항 Rb1 양단에 걸리는 전압이 상기 소정 기준 전압보다 작은 경우에는, 비교기(44)의 출력 단자로는 전류가 흐르지 않으므로, 포토다이오드(PC3-1)는 발광하지 않게 되고, 포토 트랜지스터(PC3-2)는 차단된다. 따라서, 저항 Rb1 양단에 걸리는 전압이 일정 전압 이하가 되는 경우, 즉 주 스위치(Qi)에 흐르는 전류가 일정 전류 이하가 되는 경우에 포토 트랜지스터(PC3-2)가 차단되어, 수동 클램핑 회로(10)의 클램핑 동작이 디스에이블 된다.
도 6은 제어 회로(40)의 구체적인 또 다른 실시예를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
본 실시예에 따른 제어 회로(40C)는 스위칭 전원공급장치 외부에 마련된 마이콤 등과 같은 제어 장치로부터의 제어 신호에 따라서 수동 클램프 회로(10)의 클램핑 동작을 인에이블 또는 디스에이블하는 제어 신호를 발생시킨다.
도 6 도시된 바에 따른 대기모드 신호는 스위칭 전원공급장치 외부에 마련된 제어 장치에서 발생하는, 대기모드 여부를 나타내는 신호로서, 예를 들어 대기모드 신호가 하이 상태이면 정상동작 상태를 나타내고, 로우 상태이면 대기모드 상태를 나타낸다.
제어 회로(40C)는, 일단이 출력 회로의 출력 단자와 일단이 연결되고, 타단이 상기 제어 장치의 대기모드 신호 출력 단자와 연결되는 저항 Rc, 애노드가 저항 Rc의 타단과 연결되고, 캐소드가 접지와 연결되는 포토 다이오드(PC4-1)를 포함하여 이루어진다.
본 실시예에 따른 제어 회로(40C)의 보다 구체적인 동작을 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에서는, 스위치(S)를 포토다이오드(PC4-1)와 포토트랜지스터(PC4-2)로 구성되는 포토 커플러를 이용하여 구현하였다. 대기모드 신호가 정상동작 상태를 나타내는 하이 상태라면 포토다이오드(PC4-1)에는 전류가 흐르게 되어, 포토다이오드(PC4-1)는 발광하고, 포토 트랜지스터(PC4-2)는 도통한다. 그러나 대기모드 신호가 대기모드 상태를 나타내는 로우 상태이면 포토다이오드(PC4-1)에는 전류 가 흐르지 않게 되어, 발광하지 않고, 따라서 포토 트랜지스터(PC1-2)는 차단된다. 따라서, 스위칭 모드 전원공급장치 외부의 제어 장치로부터의 대기모드 신호가 대기모드 상태를 나타내는 경우 포토 트랜지스터(PC4-2)가 차단되어, 수동 클램핑 회로(10)의 클램핑 동작이 디스에이블된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 제어 회로(40)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 3에 도시된 제어 회로(40)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급방법에도 적용된다.
71 단계에서 제어 회로(40)는 현재 모드가 대기모드인지 여부를 판단한다. 여기서, 대기모드는 최소의 전력을 소모하도록 설정되는 모드로써, 제어 회로(40)는 출력 회로의 출력단에 매우 작은 부하가 걸리는 경우이거나, 또는 스위칭 전원공급장치 외부에 마련된 마이콤 등과 같은 제어 장치로부터의 제어 신호에 따라서 대기모드로 설정되는 경우 등에서 대기모드로 판단한다.
72 단계에서 제어 회로(40)는 71 단계에서 판단 결과 대기모드가 아닌 정상모드이면, 스위치(S)를 도통시킴으로써 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 인에블시킨다.
73 단계에서 제어 회로(40)는 71 단계에서 판단 결과 대기모드이면, 스위 치(S)를 차단함으로써 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스위칭 모드 전원공급장치의 대기모드 시에, 수동 클램프 회로의 클램핑 동작이 수행되지 않으므로, 수동 클램프 회로의 저항에 전류가 흐르지 않는다. 따라서 수동 클램프 회로에서 전력이 소모되지 않기 때문에 스위칭 모드 전원공급장치에서 소비되는 전력을 현저히 감소시킬 수 있다.
한편, 대기모드 시에 1차측 회로에 흐르는 전류는 매우 작기 때문에, 변압기의 누설인덕턴스 또는 자화인덕턴스에 저장된 에너지는 매우 작으므로, 주 스위치의 양단에 발생하는 전압 스파이크는 충분히 작다. 따라서 대기모드 시에 수동 클램핑 회로의 클램핑 동작이 수행되지 않더라도 스위칭 소자의 전압 스트레스는 문제되지 않는다. 이처럼 본 발명에 따르면, 스위칭 모드 전원공급장치의 정상동작 상태에서는 수동 클램핑 회로가 클램핑 동작을 수행함으로써, 주 스위치의 전압 스트레스를 억제할 수 있으며, 대기모드 상태에서는 수동 클램핑 회로의 클램핑 동작을 디스에이블함으로써 대기모드 시의 소비 전력을 현저히 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이러한 본 발명인 스위칭 모드 전원공급장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능 하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
도 4는 제어 회로(40)의 구체적인 일 실시예를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
도 5는 제어 회로(40)의 구체적인 다른 실시예를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
도 6은 제어 회로(40)의 구체적인 또 다른 실시예를 포함하는 스위칭 모드 전원공급장치의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 모드 전원공급방법의 흐름도이다.

Claims (14)

  1. 스위칭 모드 전원공급장치에 있어서,
    변압기;
    상기 변압기의 1차측 코일에 공급되는 전원을 조절하기 위한 주 스위치;
    상기 주 스위치의 전압 스트레스를 억제하기 위한 수동 클램프 회로; 및
    상기 스위칭 모드 전원공급장치의 대기모드 시에 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수동 클램프 회로에 전류를 도통 또는 차단시키기 위한 스위치를 더 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 대기모드 시에 상기 스위치를 차단함으로써 상기 클램핑 동작을 디스에이블하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위치는 포토 커플러를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수동 클램프 회로는 상기 클램핑 동작을 위한 클램핑 다이오드, 클램핑 캐패시터 및 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클램핑 캐패시터 및 저항은 병렬로 연결되고, 상기 클램핑 다이오드는 상기 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터 및 저항과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 주 스위치와 상기 클램핑 다이오드 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 클램핑 다이오드와 상기 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터 및 저항 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 1차측 코일에 공급되는 전원의 일단과 상기 병렬로 연결된 클램핑 캐패시터 및 저항 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전 원공급장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 변압기의 2차측 코일에 연결되는 출력 회로의 출력 전압에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 출력 전압과 소정 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 주 스위치에 흐르는 전류에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 스위칭 소자와 연결되는 저항의 양단에 걸리는 전압과 소정 기준 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 클램핑 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 외부로부터 발생되는 상기 대기모드 여부를 나타내는 신호에 따라서 상기 수동 클램프 회로의 동작을 디스에이블하는 제어 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원공급장치.
  14. 현재 스위칭 모드 전원공급장치가 대기모드 상태인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과 대기모드 상태에 있으면, 상기 스위칭 모드 전원공급장치의 수동 클램프 회로의 클래핑 동작을 디스에이블하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전원 공급 방법.
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