KR20120008317A - 전원 공급 보호 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전원 공급 보호 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 AC 전원이 공급되면 PFC출력전압을 출력하는 PFC 출력부, PFC 출력부에서 출력하는 PFC출력전압을 센싱하고 제1 센싱전압을 출력하는 센싱부, 센싱부에서 출력하는 제1 센싱전압을 제공받아 제1 센싱전압이 설정된 기준전압보다 높으면 턴 온하고, 기준전압보다 낮으면 턴 오프하는 제1 스위칭부, 제1 스위칭부의 동작에 따라 턴 온 또는 턴 오프하여 Vcc전압원에서 출력하는 Vcc전압을 제어하여 LLC 컨버터 집적회로부에 공급하는 제2 스위칭부 및 제2 스위칭부와 LLC 컨버터 집적회로부 사이에 배치되어 LLC 컨버터 집적회로부에 공급되는 Vcc전압을 저장하거나 저장된 Vcc전압을 출력하는 Vcc저장부를 포함하여 구성되는 것이다.

Description

전원 공급 보호 장치{Protection Apparatus of supplying Power}
본 발명은 전원 공급 보호 장치에 관한 것이다.
일반적으로, TV의 전력 공급부나 각종 조명 기기의 구동부는 크게 PFC와 DC/DC Block으로 구성되었다. DC/DC Block은 전력변환 효율이 우수하고 전부하 영역에서 1차측 FET의 ZVS가 가능한 LLC converter를 널리 사용하고 있었다. LLC converter의 입력이 낮게 들어올수록 주파수가 낮아져, 높은 게인을 내도록 동작하였다. LLC converter의 입력단은 곧 PFC의 출력단이다. 따라서, 초기에 PFC 출력 캐패시터가 정상전압까지 차오르게 되는 구간 동안 매우 낮은 PFC 출력 전압에서 LLC converter가 동작하게 되면 1차측 FET의 ZVS를 보장하는 Inductive Region을 벗어나게 되어, 스위치가 파손될 우려가 있고 1차측 전류를 제한하는 OCP Level에 의해 트리거가 되었다.
이를 방지하기 위하여 Brown-out이라는 회로를 통해 PFC 출력 캐패시터에 전압이 상기 제시된 문제가 일어나지 않는 전압까지 차오르고 난 후 LLC converter에 Vcc를 인가해 주었다.
한편, 종래의 Brown-out 회로는 PFC output 전압이 공급될 때, 일종의 떨림현상 (chattering현상)이 발생하게 되는 문제가 발생하였다.
실시 예에 따라 PFC출력전압 불안정하게 공급되어 일종의 떨림현상(chattering현상)이 발생되는 것을 미연에 방지하는 동시에 AC 전원 공급시 또는 AC 전원 차단시 일정시간 동안 PFC출력전압을 안정적으로 유지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전원 공급 보호 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 AC 전원이 공급되면 PFC출력전압을 출력하는 PFC 출력부, PFC 출력부에서 출력하는 PFC출력전압을 센싱하고 제1 센싱전압을 출력하는 센싱부, 센싱부에서 출력하는 제1 센싱전압을 제공받아 제1 센싱전압이 설정된 기준전압보다 높으면 턴 온하고, 기준전압보다 낮으면 턴 오프하는 제1 스위칭부, 제1 스위칭부의 동작에 따라 턴 온 또는 턴 오프하여 Vcc전압원에서 출력하는 Vcc전압을 제어하여 LLC 컨버터 집적회로부에 공급하는 제2 스위칭부 및 제2 스위칭부와 LLC 컨버터 집적회로부 사이에 배치되어 LLC 컨버터 집적회로부에 공급되는 Vcc전압을 저장하거나 저장된 Vcc전압을 출력하는 Vcc저장부를 포함하여 구성되는 것이다.
또는 센싱부는 AC 전원이 차단되면 PFC 출력부에서 출력하는 PFC출력전압과 Vcc저장부에 저장된 Vcc전압을 센싱하여 제1 센싱전압과 다른 제2 센싱전압을 출력하는 것을 포함할 수 있다.
또는 센싱부는 제1 센싱저항 내지 제3 센싱저항을 포함하고, 제1 센싱저항은 제2 센싱저항과 직렬로 연결되고, 제2 센싱저항은 제3 센싱저항과 병렬로 연결되는 것을 포함할 수 있다.
또는 제1 스위칭부는 제1 센싱전압 또는 제2 센싱전압이 기준전압보다 높으면 턴 온하는 션트 레귤레이터를 포함할 수 있다.
또는 제2 스위칭부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 PFC출력전압 불안정하게 공급되어 일종의 떨림현상(chattering현상)이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 PFC출력전압 불안정하게 공급되어 일종의 떨림현상(chattering현상)이 발생되는 것을 미연에 방지함으로써, LLC 컨버터 집적회로부에 안정적으로 Vcc전압을 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 AC 전원 공급시 또는 AC 전원 차단시 일정시간 동안 PFC출력전압을 안정적으로 유지할 수 있어 LLC 컨버터 집적회로부를 안정적으로 구동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 PFC출력전압 불안정하게 공급되어 일종의 떨림현상(chattering현상)이 발생되는 것을 미연에 방지하는 동시에 AC 전원 공급시 또는 AC 전원 차단시 일정시간 동안 PFC출력전압을 안정적으로 유지할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치를 설명하기 위한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치를 설명하기 위한 것이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치는 PFC 출력부(110), 센싱부(120), 제1 스위칭부(130,U1), 제2 스위칭부(140,Q1) 및 Vcc저장부(150)를 포함하여 구성되는 것이다.
PFC 출력부(110)는 AC 전원이 공급되면 PFC출력전압을 출력하는 것이다. 이러한 PFC 출력부(110)는 AC 전원부(미도시)를 통해 제공되는 AC 전원을 공급받거나 차단할 수 있으며, AC 전원을 공급되면 PFC출력전압을 출력하는 것이다.
센싱부(120)는 PFC 출력부(110)에서 출력하는 PFC출력전압을 센싱하고 제1 센싱전압을 출력하는 것이다. 이러한 센싱부(120)는 제1 센싱저항(R1) 내지 제3 센싱저항(R3)을 포함하는 것이다. 이때 제1 센싱저항(R1)은 제2 센싱저항(R2)과 직렬로 연결되고, 제2 센싱저항(R2)은 제3 센싱저항(R3)과 병렬로 연결되는 것이다. 이에 따라, 센싱부(120)는 AC 전원이 차단되면 PFC 출력부(110)에서 출력하는 PFC출력전압과 후술할 Vcc저장부(150)에 저장된 Vcc전압을 센싱하여 제1 센싱전압과 다른 제2 센싱전압을 출력하는 것이다. 즉, 센싱부(120)는 AC 전원이 차단되면 PFC출력전압과 Vcc전압을 동시에 센싱하여 제2 센싱전압을 출력함으로써, LLC 컨버터 집적회로부(160)를 안정적으로 동작시킬 수 있는 것이다.
제1 스위칭부(130,U1)는 센싱부(120)에서 출력하는 제1 센싱전압을 제공받아 제1 센싱전압이 설정된 기준전압보다 높으면 턴 온(Turn on)하고, 기준전압보다 낮으면 턴 오프(Turn off)하는 것이다. 이러한 제1 스위칭부(130,U1)는 션트 레귤레이터(Shunt Regulator,U1)를 포함할 수 있다. 션트 레귤레이터(Shunt Regulator,U1)는 레퍼런스단(R)을 통해 공급되는 제1 센싱전압 또는 제2 센싱전압이 설정된 기준전압보다 높으면 턴 온(Turn on)하고, 기준전압보다 낮으면 턴 오프(Turn off) 되는 것이다.
제2 스위칭부(140,Q1)는 제1 스위칭부(130,U1)의 동작에 따라 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off)하여 Vcc전압원에서 출력하는 Vcc전압을 제어하여 LLC 컨버터 집적회로부(160)에 공급하는 것이다. 이러한 제2 스위칭부(140,Q1)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT,Q1)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제2 스위칭부(140,Q1)가 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT,Q1)로 용이하게 구성됨으로써, Vcc전압을 효율적으로 제어하여 LLC 컨버터 집적회로부(160)에 공급하는 것이다.
Vcc저장부(150)는 제2 스위칭부(140,Q1)와 LLC 컨버터 집적회로부(160) 사이에 배치되어 LLC 컨버터 집적회로부(160)에 공급되는 Vcc전압을 저장하거나 저장된 Vcc전압을 출력하는 것이다. 이러한 Vcc저장부(150)는 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 이에 따라, Vcc전압을 용이하게 저장하거나 저장된 Vcc전압을 용이하게 출력할 수 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 일실시 예에 따른 PFC 출력부(110), 센싱부(120), 제1 스위칭부(130,U1), 제2 스위칭부(140,Q1) 및 Vcc저장부(150)의 연결 관계는 다음과 같다.
PFC 출력부(110)는 제1 커패시터(C1)의 일단 및 제1 센싱저항(R1)의 일단과 전기적으로 공통 연결되고, 제1 센싱저항(R1)의 타단은 제2 센싱저항(R2)의 일단, 제3 센싱저항(R3)의 일단 및 션트 레귤레이터(U1)의 레퍼런스단(R)과 전기적으로 공통 연결된다.
Vcc전압원은 제4 저항(R4)의 일단 및 바이폴라 정션 트랜지스터(Q1)의 컬렉터단(C)과 전기적으로 공통 연결되고, 바이폴라 정션 트랜지스터(Q1)의 베이스단(B)은 제4 저항(R4)의 타단 및 제5 저항(R5)의 일단과 전기적으로 공통 연결되고, 제5 저항의 타단(R5)은 션트 레귤레이터(U1)의 캐소드단(K)과 전기적으로 연결된다.
바이폴라 정션 트랜지스터(Q1)의 이미터단(E)은 제3 센싱저항(R3)의 타단, LLC 컨버터 집적회로부(160) 및 Vcc저장부(150)의 일단과 전기적으로 공통 연결되고, 그라운드전압원(GND)은 제1 커패시터(C1)의 타단, 제2 센싱저항(R2)의 타단, 션트 레귤레이터(U1)의 애노드단(A) 및 Vcc저장부(150)의 일단과 전기적으로 공통 연결된다.
도 2 및 도 3을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치의 동작을 나타낸 것이며, 도 2는 AC 전원이 공급되는 경우를 나타낸 것이고, 도 3은 AC 전원이 차단되는 경우를 나타낸 것이다.
먼저, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치에 AC 전원이 공급되면, PFC 출력부(110)를 통해 PFC출력전압이 출력되는 것이다. PFC출력전압이 출력되면 센싱부(120)를 통해 PFC출력전압을 센싱하는 것이다. 이때, 센싱부(120)는 제2 센싱저항(R2)에 걸린 전압이 2.5V 이하일 때는 설정된 기준전압보다 낮은 제1 센싱전압이 제1 스위칭부(130,U1)에 공급되어 제1 스위칭부(130,U1)가 턴 오프(Turn off)된 상태를 유지하는 것이다. 여기서 제3 센싱저항(R3)은 제1 스위칭부(130,U1)가 턴 오프(Turn off)되고, Vcc저장부(150)에 저장된 전압이 0V이기 때문에 동작에 관여하지 않는 것이다. 또한, 제2 센싱저항(R2)에 걸린 전압이 2.5V 이상일 때는 설정된 기준전압보다 높은 제1 센싱전압이 제1 스위칭부(130,U1)에 공급되어 제1 스위칭부(130,U1)가 턴 온(Turn on)되는 것이다.
제1 스위칭부(130,U1)가 턴 온(Turn on)되면 제2 스위칭부(140,Q1)의 컬렉터단(C)과 베이스단(B)에 전압 차가 발생하여 턴 온(Turn on)되는 것이다. 이에 따라, Vcc 전압이 제2 스위칭부(140,Q1)를 경유하여 LLC 컨버터 집적회로부(160)에 공급되는 것이다. 이때, Vcc전압은 LLC 컨버터 집적회로부(160)에 공급되는 동시에 Vcc저장부(150)에 저장되는 것이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 전원 공급 보호 장치에 AC 전원이 차단되면, PFC 출력부(110)를 통해 출력되던 PFC출력전압이 점진적으로 감소되는 것이다. 이때 센싱부(120)는 PFC출력전압과 AC 전원이 차단되기 전에 Vcc저장부(150)에 저장된 Vcc전압을 센싱하는 것이다. 이에 따라, 센싱부(120)에서 제1 스위칭부(130,U1)에 제공하는 제2 센싱전압은 중첩의 원리를 통해 제1 센싱저항(R1)과 제2 센싱저항(R2)//제3 센싱저항(R3)에 의해 분배된 PFC출력전압과 제3 센싱저항(R3)과 제1 센싱저항(R1)//제2 센싱저항(R2)에 의해 분배된 Vcc전압을 합함으로써 결정되는 것이다.
이러한 제2 센싱전압이 제1 스위칭부(130,U1)에 공급되는 것이다. 이후는 앞에서 설명한 내용과 실질적으로 동일함으로 생략하기로 한다.
이와 같이 동작함으로써, PFC출력전압 불안정하게 공급되어 일종의 떨림현상(chattering현상)이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라, 제2 스위칭부(140,Q1)가 안정적으로 턴 온(Turn on)동작을 할 수 있기 때문에 LLC 컨버터 집적회로부(160)에 안정적으로 Vcc전압을 공급할 수 있다.
또한, AC 전원 공급시 또는 AC 전원 차단시 일정시간 동안 PFC출력전압을 유지할 수 있어 LLC 컨버터 집적회로부(160)를 안정적으로 구동시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 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.
110: PFC 출력부 120: 센싱부
130: 제1 스위칭부 140: 제2 스위칭부
150: Vcc저장부 160: LLC 컨버터 집적회로부

Claims (5)

  1. AC 전원이 공급되면 PFC출력전압을 출력하는 PFC 출력부;
    상기 PFC 출력부에서 출력하는 상기 PFC출력전압을 센싱하고 제1 센싱전압을 출력하는 센싱부;
    상기 센싱부에서 출력하는 상기 제1 센싱전압을 제공받아 상기 제1 센싱전압이 설정된 기준전압보다 높으면 턴 온하고, 상기 기준전압보다 낮으면 턴 오프하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 동작에 따라 턴 온 또는 턴 오프하여 Vcc전압원에서 출력하는 Vcc전압을 제어하여 LLC 컨버터 집적회로부에 공급하는 제2 스위칭부; 및
    상기 제2 스위칭부와 상기 LLC 컨버터 집적회로부 사이에 배치되어 상기 LLC 컨버터 집적회로부에 공급되는 상기 Vcc전압을 저장하거나 저장된 상기 Vcc전압을 출력하는 Vcc저장부;
    를 포함하는 전원 공급 보호 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱부는 상기 AC 전원이 차단되면 상기 PFC 출력부에서 출력하는 상기 PFC출력전압과 상기 Vcc저장부에 저장된 Vcc전압을 센싱하여 상기 제1 센싱전압과 다른 제2 센싱전압을 출력하는 전원 공급 보호 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 센싱부는 제1 센싱저항 내지 제3 센싱저항을 포함하고,
    상기 제1 센싱저항은 상기 제2 센싱저항과 직렬로 연결되고, 상기 제2 센싱저항은 상기 제3 센싱저항과 병렬로 연결되는 전원 공급 보호 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는 상기 제1 센싱전압 또는 상기 제2 센싱전압이 상기 기준전압보다 높으면 턴 온하는 션트 레귤레이터를 포함하는 전원 공급 보호 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 스위칭부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 포함하는 전원 공급 보호 장치.
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