KR20090100960A

KR20090100960A - 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR20090100960A
Application number: KR1020080026500A
Authority: KR
Inventors: 배철수
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2009-09-24

Abstract

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 제공하는 전류 검출부, 상기 전류 검출부에서 제공되는 전류 검출 신호를 전달받아 상기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 제어하도록 상기 스위칭 소자에 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부 및 상기 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 상기 스위칭 제어부에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 전압 조절부를 포함한다. 본 발명의 실시예는 다이오드를 이용하여 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 스위칭 제어부에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 스위칭 제어부의 오동작을 효과적으로 방지할 수 있다.

SMPS, 다이오드, 기생 커패시터

Description

전원 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로도.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 전압 조절부가 제거된 상태에서 스위칭 제어부에 인가되는 부전압을 시뮬레이션하여 도시한 전압 파형.

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 스위칭 제어부에 인가되는 부전압을 시뮬레이션하여 도시한 전압 파형.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

200: 스위칭 제어부

300: 전류 검출부

400: 전압 조절부

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전원 공급 장치는 교류 전압을 이용하여 정류하여 직류 전압으로 변환하고 직류 전압을 필요로 하는 전압으로 승압하거나 강압하여 디스플레이 장치(예를 들면, 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 표시 장치 등)에 제공한다.

이러한 전원 공급 장치는 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply; SMPS)가 대표적이며, 스위칭 모드 파워 서플라이는 전력용 MOSFET(예를 들면, DMOSFET; Double Diffused Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 스위칭 소자로 사용하여 전원의 흐름을 제어함으로써, 효율이 높고, 안정적인 전원 장치이다.

한편, 스위칭 모드 파워 서플라이형 전원 공급 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD) 등의 평판 디스플레이 장치가 고집적화됨에 따라서 평판 디스플레이 장치의 핵심 부품으로 급격히 신장되고 있다. 따라서, 스위칭 모드 파워 서플라이형 전원 공급 장치도 소형화 및 경량화하기 위한 노력에 박차가 가해지고 있다.

또한, 스위칭 모드 파워 서플라이형 전원 공급 장치는 역률 보정(Power Factor Correction; PFC) 회로를 이용하여 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 제어하고 있다.

그런데, 종래에는 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 스위칭 소자에 기생하는 커패시터에 충전되어 있는 전하들이 부전압으로 역률 보정 회로에 인가되어 오동작을 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 역률 보정 회로에 인가되는 전압의 크기를 조절한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 당업자)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 스위칭 소자, 상기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 제공하는 전류 검출부, 상기 전류 검출부에서 제공되는 전류 검출 신호를 전달받아 상기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 제어하도록 상기 스위칭 소자에 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부 및 상기 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 상기 스위칭 제어부에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 전압 조절부를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세 서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치는 첨부 도면 도 1에 도시된 것처럼, 스위칭 소자(Q), 전류 검출부(300), 스위칭 제어부(200) 및 전압 조절부(400)를 포함한다.

한편, 교류 필터(100)는 입력 전압(Vin)의 리플을 제거하고, 다이오드(D1 내지 D4)는 교류 필터(100)를 통과한 입력 전압(Vin)을 정류하며, 정류된 전압은 인덕터(Lf)와 다이오드(D5)를 이용해서 승압된 전압을 스위칭 소자(Q)에 전달한다.

여기에서, 전류 검출부(300)는 저항(Rs, Rp)과 커패시터(Cp)를 포함하며, 저항(Rs)은 스위칭 소자(Q)를 통해서 흐르는 전류를 전압(Vs)으로 변경하고, 저항(Rp)은 전압(Vs)을 분배하여 스위칭 제어부(200)에 전류 검출 신호(Vp)를 전달한다. 한편, 인덕터(Ls)는 저항(Rs)의 기생 인덕턴스를 나타낸 것이며, 커패시터(Cp)는 노이즈를 제거하기 위한 것이다.

스위칭 제어부(200)는 역률 보정(Power Factor Correction; PFC) 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 전류 검출부(300)에서 제공되는 전류 검출 신호(Vp)를 전달받아 스위칭 소자(Q)를 통해서 흐르는 전류를 제어하도록 스위칭 소자(Q)에 스위칭 신호(Vgate)를 제공한다. 즉, 전류 검출 신호(Vp)가 소정의 전압(예를 들면, 5 V) 이상이면, 스위칭 제어부(200)는 저항(Rg)을 통해서 제공하는 스위칭 신호(Vgate)의 크기를 감소시키거나 스위칭 소자(Q)의 활성화 시간을 감소시킴으로써, 스위칭 소자(Q)를 통해서 흐르는 전류를 감소시킨다.

스위칭 소자(Q)는 스위칭 제어부(200)에서 전달되는 스위칭 신호(Vgate)에 의해서 인덕터(Lf)와 다이오드(D5)를 이용해서 승압된 전압을 부하단(500)에 전달하며, 커패시터(Co)는 승압된 전압을 평활화하기 위한 것이다.

한편, 스위칭 소자(Q)의 게이트와 소스 사이에는 기생 커패시터(Cgs)가 존재하며, 이러한 기생 커패시터(Cgs)에는 전하가 축적되어 있다가, 스위칭 소자(Q)가 활성화되지 않는 동안에 저항(Rp)을 통해서 스위칭 제어부(200)에 부전압으로 인가될 위험이 있다.

여기에서, 전압 조절부(400)는 스위칭 소자(Q)가 활성화되지 않는 동안에 기생 커패시터(Cgs)를 통해서 인가되는 전압(Vp)의 크기를 조절한다. 구체적으로, 스위칭 소자(Q)의 소스에 캐소드가 연결되고, 접지에 애노드가 연결되는 다이오드(Ds)를 이용하는 경우에 용이하게 구성할 수 있다.

이러한 다이오드(Ds)는 기생 커패시터(Cgs)를 통해서 인가되는 부전압의 크기가 다이오드(Ds)의 빌티인(built??in) 전압 이상인 경우에 턴온되어 전류 경로(A)를 따라서 방전된다. 다만, 다이오드(Ds)가 턴온되면, 다이오드(Ds) 양단에는 빌티인 전압이 인가되고, 커패시터(Cp)의 임피던스보다 작은 임피던스를 갖는 저항(Rp)을 이용하는 경우에는 다이오드(Ds)의 빌티인 전압 이하의 전압이 스위칭 제어부(200)에 인가된다.

여기에서, 스위칭 소자(Q)가 활성화되지 않는 동안에 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)의 크기는 0.01 V 내지 0.3 V로 조절됨으로써, 스위칭 제어부(200)가 오동작을 유발하는 위험을 방지할 수 있다.

스위칭 소자(Q)가 활성화되지 않는 동안에 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)의 크기를 0.01 V 내지 0.3 V로 조절하기 위해서는 빌티인 전압이 0.3 V 이하인 다이오드(Ds)를 이용하는 것이 바람직하며, 특히, 쇼트키 배리어(Schottky Barrier) 다이오드를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 전압 조절부(400)가 제거된 상태에서 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)을 시뮬레이션하여 도시한 전압 파형이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)을 시뮬레이션하여 도시한 전압 파형이다.

구체적으로, 도 2a는 기생 커패시터(Cgs)가 1660 ㎊이고, 스위칭 소자(Q)의 게이트와 소스 사이의 전압은 0 V이며, 스위칭 소자(Q)의 드레인과 소스 사이의 전압은 25 V인 경우에, 기생 커패시터(Cgs)에 의해서 저항(Rs)에 인가되는 부전압(Vs)은 8 V이며, 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)은 1.46 V인 것으로 계산되었다.

한편, 도 2b는 도 2a와 동일한 조건이며, 빌트인 전압이 0.27 V인 쇼트키 배리어 다이오드(Ds)를 이용해서 도 1과 같이 전압 조절부(400)를 구성하는 경우에, 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)은 0.2 V인 것으로 계산되었다.

여기에서, 빌트인 전압이 0.27 V인 쇼트키 배리어 다이오드(Ds)를 이용해서 전압 조절부(400)를 구성하는 경우에, 상술한 것처럼, 스위칭 소자(Q)가 활성화되지 않는 동안에 기생 커패시터(Cgs)에 의해서 저항(Rs)에 인가되는 부전압(Vs)의 크기가 0.27 V이상이 되면, 쇼트키 배리어 다이오드(Ds)가 턴온되어, 기생 커패시터(Cgs)에 축적되어 있는 전하가 전류 경로(A)를 따라서 방전된다. 따라서, 저항(Rs)에 걸리는 부전압(Vs)의 크기는 쇼트키 배리어 다이오드(Ds)의 빌트인 전압과 동일한 0.27 V이며, 스위칭 제어부(200)에 인가되는 부전압(Vp)의 크기는 쇼트키 배리어 다이오드(Ds)의 빌트인 전압보다 낮은 0.2 V인 것으로 계산되었다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

본 발명의 전원 공급 장치는 다이오드를 이용하여 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 스위칭 제어부에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 스위칭 제어부의 오동작을 효과적으로 방지할 수 있다.

Claims

스위칭 소자;

상기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 제공하는 전류 검출부;

상기 전류 검출부에서 제공되는 전류 검출 신호를 전달받아 상기 스위칭 소자를 통해서 흐르는 전류를 제어하도록 상기 스위칭 소자에 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부; 및

상기 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 상기 스위칭 제어부에 인가되는 전압의 크기를 조절하는 전압 조절부를 포함하는 전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전압 조절부는 상기 스위칭 소자의 소스에 캐소드가 연결되고, 접지에 애노드가 연결되는 다이오드인 전원 공급 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 전압 조절부는 쇼트키 배리어(Schottky Barrier) 다이오드인 전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전압 조절부는 스위칭 소자가 활성화되지 않는 동안에 상기 스위칭 제어부에 인가되는 전압의 크기를 0.01 V 내지 0.3 V로 조절하는 전원 공급 장치.