KR20120013174A - 회로 조정기 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로 - Google Patents
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Abstract
회로 조정기는 스위칭 파워 공급의 1 차측에 파워가 선택적으로 입력되거나 입력되지 않게 제어되도록, 펄스 폭 변조 신호를 발생시키기 위해 사용된다. 상기 회로 조정기는 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함하고, 시간 지연, 타이밍 펄스 조정 및 동기 제어의 신호 처리를 펄스 폭 변조 신호 및 2 차측의 방전 시간 신호에 관해 실행한 후에 시작 펄스를 출력하고, 이에 따라서, 상기 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간을 효과적으로 제어한다. 그러므로, 상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 회로 조정기에 적용될 수 있어서, 상기 스위칭 파워 공급의 인덕터 전류는 CCM(Continuous Conduction Mode)에 더 효과적으로 들어가지 못한다.
Description
본 발명은 회로 조정기(circuit regulator) 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로(synchronous timing pulse generation circuit)에 관한 것으로, 특히, 펄스 폭 변조 신호(pulse-width-modulation signal)의 펄스 시작 시간을 동기적으로 제어할 수 있고, 인덕터 전류가 CCM(Continuous Conduction Mode)에 들어가지 못하도록 할 수 있는 회로 조정기 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로에 관한 것이다.
이제, 파워 공급은 다양한 전자 장치들에게 안정한 출력 전압 및 출력 전류를 제공하기 위해 필요할 뿐만 아니라, 안전 조정에 관한 전자 장치들의 요건을 만족시키기 위해서도 필요하다. 설계 기법에 따라서, 파워 공급은 선형 파워 공급 및 스위칭 파워 공급으로 분류될 수 있다. 그러나, 선형 파워 공급은 크고 무거운 절연 변압기들(isolation transformers)을 필요로 하고, 또한 조정용 대용량 캐패시터들도 필요로 하지만, 이는 보다 큰 부피 및 보다 중량인 무게에 대한 문제점을 초래한다. 더 열악한 단점은 선형 파워 공급이 엄청나게 낮은 전환 효율을 가진다는 점이다. 따라서, 실제적인 적용 레벨에서, 보다 작은 파워 전자 스위치들, 보다 경량인 절연 변압기, 보다 작은 캐패시터 및 다이오드에 의해 형성된 스위칭 파워 공급은, 선형 파워 공급에 비해, 산업적으로 더 응용가능하고, 더 많이 사용된다.
일반적으로, 스위칭 파워 공급의 작동 주파수는 20 KHz 내지 100 KHz이다. ZVS(Zero Voltage Switching)와 연동하여 사용되는 경우, 스위칭 주파수는 200 KHz보다 크게 더 증가될 수 있어서, 보다 높은 파워 전달 효율 및 심지어 AC/DC 적용물에 있어 고역율(high power factor)도 가진, 보다 작고 보다 경량으로 설계를 할 수 있다.
그러나, 스위칭 파워 공급은 보다 복잡한 동작 모드들을 가진다. 예기치 못한 동작이 일어나면서, 회로는 예기치 못한 동작 모드로 들어가고, 컨버터가 출력 전류를 일정하게 내지 못하도록 할 수 있다. 예를 들면, 도 1은 종래의 스위칭 파워 공급의 간략한 회로 구조물의 도면이다. 스위칭 파워 공급이 자성 인덕터(L)를 통하여 절연 변압기의 자성 코어(magnetic core)의 충전 및 방전 처리를 실행함으로써, 상기 파워를 1 차측에서 2 차측으로 전달할 시에, 상기 스위칭 파워 공급은 변압기의 2 개의 측면에서 각각 1 차측 스위칭 전류(Ip) 및 2 차측 스위칭 전류(Is)를 발생시킨다. 1 차측 스위칭 전류(Ip)가 부적당한 제어 하에 인덕터(L) 상의 CCM에 들어갈 시에, 변압기의 충전 및 방전의 인덕터 전류의 연속적인 축적을 일으키는 것은 매우 쉬워서, 자성 코어 포화의 문제점을 일으킨다. 이 상태에서, 코어 파워 손실은 증가될 것이다. 이는 또한 높은 스위칭 전류, 및 스위칭 트랜지스터 및 다이오드들의 보다 높은 스위칭 손실을 일으킬 수 있다. 결과적으로, 스위칭 파워 공급의 추가적인 파워 소비는 비용이 상승될 것이다. 특히, CCM에 있을 시에, 컨버터가 1 차측 제어를 사용하여 정확하고 안정한 일정 출력 전류를 얻는 것은 더 어렵다.
본 발명은 회로 조정기 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 제공하는 것에 있다.
상기의 관점에서, 본 발명은 컨버터의 성능을 개선시키기 위해 스위칭 파워 공급에 적용가능한 다목적용 동기 타이밍 펄스 발생 회로이다. 상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 시간 지연, 타이밍 펄스 조정을 포함하는 특정 신호 처리를 실행한 후의 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간을 제어하고, 2 차측의 방전 시간 신호 및 타이밍 펄스 신호 모두에 의해 트리거되는 펄스 폭 변조 신호 동기 제어를 제어한다. 이외에, 회로 조정기 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 통하여, 스위칭 파워 공급의 인덕터 전류가 CCM에 들어가는 것이 효과적으로 방지된다.
본 발명은 파워 스위치의 처리 시간을 판별하기 위해 펄스 폭 변조 신호를 사용하는 스위칭 파워 공급에 적용가능한 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 제공한다. 상기와 같은 적용에 있어서, 상기 스위칭 파워 공급은 1 차측 및 2 차측을 가지고, 상기 스위칭 파워 공급은 펄스 폭 변조 신호를 통하여 상기 1 차측에 파워가 선택적으로 입력될 수 있거나 또는 입력될 수 없도록 한다. 상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 펄스 폭 변조 신호의 시작 펄스를 발생시키기 위해 사용되고, 상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 시간 지연 유닛, 타이밍 펄스 조정 유닛 및 동기 제어 유닛을 포함한다.
상기 시간 지연 유닛은 상기 시작 펄스를 소정의 시간 동안 지연시킨 후에 제어 신호를 출력한다. 상기 타이밍 펄스 조정 유닛은 일정한 전류원이 상기 제어 신호에 따라서 타이밍 펄스 조정 유닛을 선택적으로 충전시킬 수 있도록 하고, 이에 따라서 타이밍 펄스 신호를 출력한다. 상기 동기 제어 유닛은 상기 2 차측의 방전 시간 신호 및 상기 타이밍 펄스 신호에 따라서 상기 시작 펄스를 출력한다. 상기 타이밍 펄스 신호의 상승 에지 및 상기 방전 시간 신호의 하강 에지를 검출함으로써, 상기 시작 펄스의 트리거링 시간(triggering time)은, 동일한 구간에서, 상기 타이밍 펄스 신호의 상승 에지(rising edge) 및 상기 방전 시간 신호의 하강 에지 중 나중에 일어나는 에지로 동기화되고, 상기 시작 펄스는 상기 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간을 판별하기 위해 사용된다.
회로 조정기는 스위칭 파워 공급에 적용가능하고, 상기 스위칭 파워 공급은 1 차측 및 2 차측을 가지고, 상기 스위칭 파워 공급은 펄스 폭 변조 신호를 통하여 상기 1 차측에 파워가 선택적으로 입력될 수 있거나 또는 입력될 수 없도록 한다. 상기 회로 조정기는 펄스 폭 변조 신호 발생 회로 및 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한다.
상기 펄스 폭 변조 신호 발생 회로는 상기 1 차측의 1 차측 스위칭 전류 신호 및 상기 2 차측의 방전 시간 신호에 따라서 펄스 폭 변조 신호를 출력한다. 상기 펄스 폭 변조 신호는 시작 펄스를 가진다. 상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 시간 지연, 타이밍 펄스 조정 및 동기 제어의 신호 처리를 상기 펄스 폭 변조 신호 및 상기 방전 시간 신호에 관해 실행한 후에, 상기 시작 펄스를 출력한다. 상기 시작 펄스는 상기 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간을 판별하기 위해 사용된다.
이로써, 본 발명에 따라서, 회로 조정기 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로가 스위칭 파워 공급에 적용됨으로써, 상기 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간은 상기 2 차측의 방전 시간 신호 및 상기 타이밍 펄스 신호 모두에 의해 판별된다. 본 발명에 따른 회로 조정기 및 그의 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 통하여, 스위칭 파워 공급의 인덕터 전류는 CCM에 들어가지 못한다.
본 발명은 아래에서 본원에 단지 예시로 제공되어 그에 따라 본 발명을 한정하는 것이 아닌 상세한 설명으로부터 보다 충분히 이해될 것이며:
도 1은 종래의 스위칭 파워 공급의 간략한 회로 구조도;
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 1 차측 조정기(PSR)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략도;
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 일정한 전압 제어 하에서 2 차측 조정기(SSR)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략도;
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 일정한 전류 제어 하에서 2 차측 조정기(SSR)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략도;
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 PSR의 회로 블럭도;
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 시작 펄스, 조정 신호 및 펄스 폭 변조 신호의 상대적인 타이밍 다이어그램;
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PSR의 회로 블럭도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이밍 펄스 조정 유닛의 내부 회로 배치도;
도 5a 내지 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 각 단자의 상대적인 타이밍 파형도;
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 제어 유닛의 내부 회로 배치도;
도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동기 제어 유닛의 내부 회로 배치도;
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 회로 블럭도;
도 8a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한 전압 모드 제어(PSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도;
도 8b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한 전압 모드(SSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도; 및
도 8c는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한 전류 모드(SSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도이다.
도 1은 종래의 스위칭 파워 공급의 간략한 회로 구조도;
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 1 차측 조정기(PSR)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략도;
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 일정한 전압 제어 하에서 2 차측 조정기(SSR)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략도;
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 일정한 전류 제어 하에서 2 차측 조정기(SSR)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략도;
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 PSR의 회로 블럭도;
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 시작 펄스, 조정 신호 및 펄스 폭 변조 신호의 상대적인 타이밍 다이어그램;
도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PSR의 회로 블럭도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이밍 펄스 조정 유닛의 내부 회로 배치도;
도 5a 내지 5g는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 각 단자의 상대적인 타이밍 파형도;
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 제어 유닛의 내부 회로 배치도;
도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동기 제어 유닛의 내부 회로 배치도;
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 회로 블럭도;
도 8a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한 전압 모드 제어(PSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도;
도 8b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한 전압 모드(SSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도; 및
도 8c는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함한 전류 모드(SSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도이다.
도 2a 내지 2c 각각은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 적용 구조물의 개략적인 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 스위칭 파워 공급(1000)의 1 차측(11) 또는 2 차측(22)에 적용될 수 있다. 도 2a에서, 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 1 차측 조정기(PSR)(10)에 적용된다. 도 2b 및 2c에서, 동기 타이밍 펄스 발생 회로 각각은 일정한 전압 제어 하의 2 차측 조정기(SSR)(20) 및 일정한 전류 제어 하의 SSR(20a)에 적용된다.
스위칭 파워 공급(1000)은 플라이백 컨버터(flyback converter), 포워드 컨버터(forward converter), 할프-브릿지 컨버터(half-bridge converter), 풀-브릿지 컨버터(full-bridge converter) 또는 푸시-풀 컨버터(push-pull converter)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
다음의 구현 방식으로, PSR(10)에 적용된 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 일 실시예에 대한 제시로 사용되지만, 본 발명의 권리 범위를 한정하기 위해 사용되지는 않는다.
PSR(10)은 스위칭 파워 공급(1000)의 1 차측(11)에 배치되고, 스위칭 파워 공급(1000)은 출력 전압(Vo), 출력 전류(Io) 및 입력 전압(Vin)을 가진다.
변압기(100)는 보조 권취(NA), 1 차측 권취(NP) 및 2 차측 권취(NS)를 포함함한다. 1 차측(11)은 입력 전압(Vin)의 접지 단자에서 공통적으로 접지되면서, 2 차측(22)은 출력 전압(Vo)의 접지 단자에서 공통적으로 접지된다.
PSR(10)은 전원 공급 단자(VDD), 접지 단자(GND), 출력 단자(VOUT), 방전 시간 검출 단자(VDET) 및 스위칭 전류 감지 단자(VS)를 가진다. PSR(10)은 방전 시간 검출 단자(VDET)를 통한 반사 전압(reflected voltage)(VW), 스위칭 전류 감지 단자(VS)를 통한, 1 차측 스위칭 전류(Ip)에 대응하는 1 차측 스위칭 전류 신호(Vcs)를 검출할 수 있고, 이에 따라서, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)를 출력한다.
펄스 폭 변조 신호(VPWM)는 출력 단자(VOUT)를 통하여 트랜지스터(SW)의 게이트에 연결된다. 따라서, PSR(10)은 펄스 폭 변조 신호(VPWM)를 통하여 트랜지스터(SW)를 스위칭할 수 있어서, 파워를 1 차측(11)에 입력하거나 또는 입력하지 않도록 제어할 수 있다. 1 차측 스위칭 전류 신호(VCS)는 자화 전류 신호(magnetizing current signal)일 수 있다. 반사 전압(VW)은 정류기(DDD)를 통하여 캐패시터(CDD)를 충전할 수 있고, 에너지를 PSR(10)에 제공한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 PSR의 회로 블럭도이다. PSR(10)은 펄스 폭 변조 신호 발생 회로(12) 및 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)를 포함한다. 펄스 폭 변조 신호 발생 회로(12)의 2 개의 입력 단자들은 방전 시간 검출 단자(VDET) 및 PSR(10)의 스위칭 전류 감지 단자(VS) 각각에 연결된다. 도 2a 및 3a를 참조하면, 반사 전압(VW)은 방전 시간 검출 단자(VDET)를 통하여 검출될 수 있고, 반사 전압(VW)은 2 차측 스위칭 전류(Is)에 응답한다. 반사 전압(VW)은, 2 차측 스위칭 전류(Is)가 0으로 떨어질 시에 급격하게 떨어질 것이다. 이로써, 펄스 폭 변조 신호 발생 회로(12)는 방전 시간 검출 단자(VDET)에 연결된 방전 시간 검출기(202)를 통하여 반사 전압(VW)을 검출할 수 있고, 이에 따라서, 2 차측 스위칭 전류(Is)에 대응하는 방전 시간 신호(VDSC)를 출력할 수 있다.
변압기(100)에 저장된 에너지가 2 차측(22)으로 방출될 시에, 방전 시간 신호(VDSC)는 하이 레벨(high level)에 있게 된다. 변압기(100)에 저장된 에너지의 방출이 달성되면(즉, 2 차측 스위칭 전류(Is)가 0으로 떨어짐), 방전 시간 신호(VDSC)는 로우 레벨에 있게 된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 펄스 폭 변조 신호 발생 회로(12)는, 출력 파형 재형성 회로, 필터, 증폭기 및 비교기의 신호 처리를 방전 시간 신호(VDSC), 1 차측 스위칭 전류 신호(VCS) 및 임계 전압(Vref2)에 관해 실행된 후에, 우선적으로 조정 신호(VMod)를 출력한다. 그 후, 또한 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)로부터의 시작 펄스(Vsync)에 따라서, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)는 SR 플립-플롭(flip-flop)(204)을 통하여 출력된다. 예로서, 도 3b를 보면, 시작 펄스(Vsync)는, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)가 하이 레벨로 스위칭될 시를 판별하기 위해 사용되면서, 조정 신호(VMod)는, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)가 로우 레벨로 스위칭 될 시를 판별하기 위해 사용된다.
동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)는 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 시작 펄스(Vsync)를 출력하기 위해 사용되고, 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)는 시간 지연 유닛(110), 타이밍 펄스 조정 유닛(120) 및 동기 제어 유닛(130)을 포함한다. 시간 지연 유닛(110)은 시작 펄스(Vsync)를 수신하고, 소정의 시간 동안 시작 펄스(Vsync)를 지연시킨 후에 제어 신호(TR)를 출력한다. 소정의 시간 구간은 특정 회로 사양에 따라 설계될 수 있다. 예를 들면, 소정의 시간은 50 ns 내지 100 ns일 수 있거나, 또는 SR 플립-플롭(204)의 유지 시간(hold time)보다 크도록 설정될 수 있다.
타이밍 펄스 조정 유닛(120)은 제어 신호(TR)에 따른 타이밍 펄스 신호(TEND)를 출력한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 타이밍 펄스 조정 유닛의 내부 회로 배치도이다. 타이밍 펄스 조정 유닛(120)은 충전 및 방전 회로(300) 및 비교기(310)를 포함한다. 충전 및 방전 회로(300)는 캐패시터(302), 스위치 소자(304), 레벨 제한 회로(306) 및 일정한 전류원(320)을 포함한다.
제어 신호(TR)는 스위치 소자(304)의 ON 또는 OFF를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 제어 신호(TR)가 로우 레벨에 있고, 스위치 소자(304)를 턴 오프하면, 회로(300)는 전원(VCC)에 연결된 일정한 전류원(320)을 통하여 캐패시터(302)를 충전할 수 있다. 제어 신호(TR)가 하이 레벨에 있는 반면(스위치 소자(304)는 ON), 캐패시터(302)는 접지에 연결된 스위치 소자(304)를 통하여 방전될 수 있다. 레벨 제한 회로(306)는, 충전 처리를 한 후의 하이 레벨 전압 값(VH)으로 전압 신호를, 방전 처리를 한 후의 로우 레벨 전압 값(VL)으로 전압 신호를, 각각 제한할 수 있고(즉, 전압 신호의 레벨 값은 최고 전압 값(VH)과 최저 전압 값(VL) 사이에서 제한된다), 이에 따라서 표시 신호(Vtri)를 출력할 수 있다. 표시 신호(Vtri)의 타이밍 파형도는 도 5a로서 도시되고, 레벨 제한 회로(306)는 도 4에 도시된 것으로 제한되지 않고, 이때, 도 4에서는 하이 레벨 전압값(VH) 및 로우 레벨 전압값(VL)이 연속적으로(back-to-back) 연결된 2 개의 다이오드들에 의해 제한된다.
표시 신호(Vtri)를 수신한 후에, 비교기(310)는 표시 신호(Vtri)를 기준 전압(reference voltage)(Vref1)과 비교하고, 이에 따라서, 타이밍 펄스 신호(TEND)를 출력한다. 하이 레벨 전압값(VH), 로우 레벨 전압값(VL) 및 기준 전압(Vref1)은 실제적인 회로 사양에 따라서 자가 작동 방식으로(self actuated way) 설계될 수도 있다. 도 5a 및 5b는 표시 신호(Vtri) 및 타이밍 펄스 신호(TEND)의 상대적인 타이밍 파형도이고, 여기서는 하이 레벨 전압값(VH)이 기준 전압(Vref1)보다 큰 실시예의 동작을 도시한다. 그러나, 기준 전압(Vref1) 및 하이 레벨 전압값(VH)은 사용자의 프리셋팅(presetting)에 따라서 동일할 수도 있고, 이는 본 발명의 권리 범위를 한정하기 위해 사용되지는 않는다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 동기 제어 유닛의 기능 블럭도이다. 동기 제어 유닛(130)은 인버터(502) 및 AND 논리 게이트(504)를 포함한다. 인버터(502)는 방전 시간 신호(VDSC)를 수신하고, 방전 시간 신호(VDSC)를 인버팅한 후에 역 방전 시간 신호(V'DSC)를 출력한다. AND 논리 게이트(504)의 2 개의 입력 단자들은 역 방전 시간 신호(V'DSC) 및 타이밍 펄스 신호(TEND)를 각각 수신하고, 이에 따라서, 시작 펄스(Vsync)를 출력한다. 방전 시간 신호(VDSC), 역 방전 시간 신호(V'DSC), 타이밍 펄스 신호(TEND) 및 시작 펄스(Vsync)의 상대적인 타이밍 파형도는 도 5b 내지 5e에서 도시된다.
따라서, 다른 말로 하면, 역 방전 시간 신호(V'DSC) 및 타이밍 펄스 신호(TEND) 모두가 하이 레벨에 있게 될 시에만, AND 논리 게이트(504)는 시작 펄스(Vsync)를 하이 레벨로 인에이블시킬 수 있다(enable). 따라서, 시작 펄스(Vsync)의 트리거링 시간은 타이밍 펄스 신호(TEND) 또는 역 방전 시간 신호(V'DSC)로 동기화될 수 있다.
특히, 예로서, 제 1 구간(T1)을 보면, 타이밍 펄스 신호(TEND)의 상승 에지(RT1)가 역 방전 시간 신호(V'DSC)의 상승 에지(RV1)보다 늦게 일어나면, 시작 펄스(Vsync)의 트리거링 시간은 타이밍 펄스 신호(TEND)의 상승 에지(RT1)로 동기화된다(즉, 나중의 에지). 제 2 구간(T2)에 대해, 타이밍 펄스 신호(TEND)의 상승 에지(RT2)가 역 방전 시간 신호(V'DSC)의 상승 에지(RV2)보다 일찍 일어날 시에도, 시작 펄스(Vsync)의 트리거링 시간은 역 방전 시간 신호(V'DSC)의 상승 에지(RV2)로 동기화된다(즉, 이 역시 나중의 에지). 상기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 제어 유닛(130)에서, 시작 펄스(Vsync)의 트리거링 시간은, 동일한 구간에서, 타이밍 펄스 신호(TEND)의 상승 에지 및 역 방전 시간 신호(V'DSC)의 상승 에지(즉, 방전 시간 신호(VDSC)의 하강 에지) 중 나중에 일어나는 상승 에지로 선택적으로 동기화될 수 있다.
상기에서 보면, 시작 펄스(Vsync)는 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 펄스 시작 시간을 판별하기 위해 사용되어서(즉, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)가 하이 레벨로 스위치되는 시간), 도 5f에 도시된 바와 같이, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 펄스 시작 시간도, 동일한 구간에서, 타이밍 펄스 신호(TEND)의 상승 에지 및 역 방전 시간 신호(V'DSC)의 상승 에지 중 나중에 일어나는 상승 에지로 동기화될 수 있고, 이로 인해, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 펄스 시작 시간을 조정하는 목적은 달성된다.
도 2a를 참조하면, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 하이 레벨 및 로우 레벨은 트랜지스터(SW)를 스위치하기 위해 사용되어, 파워를 1 차측(11)으로 입력하거나, 또는 입력하지 않도록 제어된다(즉, 1 차측 스위칭 전류(Ip)를 발생시키거나 발생시키지 않음). 따라서, 도 5c, 5f 및 5g를 참조하면, 제 1 구간(T1) 동안, 방전 시간 신호(VDSC)가 로우 레벨로 되돌아 갈 경우에도(즉, 2 차측 스위칭 전류(Is)가 0 지점으로 되돌아 감), 1 차측 스위칭 전류(Ip)는, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)가 트리거되기 바로 전까지 형성되지 않아서, 1 차측 스위칭 전류(Ip)의 DCM(Discontinuous Conduction Mode)은 형성된다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따라서, 도 5a 내지 5g를 참조하면, 제 2 구간(T2) 후에, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 펄스 시작 시간(즉, 시작 펄스(Vsync)의 트리거링 지점)은 방전 시간 신호(VDSC)의 하강 에지(즉, 역 방전 시간 신호(V'DSC)의 상승 에지)로 동기화되도록 조정된다. 따라서, 2 차측에서의 방전이 이루어진 후에, 스위칭 파워 공급은 (1 차측 스위칭 전류(Ip)를 형성하기 위해) 1 차측에서 충전되도록 효과적으로, 그리고 즉각적으로 다시 스위치되어, BCM(Boundary Conduction Mode)을 형성하고, 1 차측 권취(NP)를 통하여 나가는 인덕터 전류가 CCM에 들어가지 못하도록 할 수 있다.
다음으로, 도 2a 및 3c를 참조하면, 도 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PSR의 회로 블럭도이다. 방전 시간 검출 단자(VDET)는 또한 밸리 검출기(valley detector)(206)에 연결될 수 있고, 밸리 검출기(206)는 방전 시간 검출 단자(VDET)를 통하여 반사 전압(VW)을 검출할 수 있고, 이에 따라서, 밸리 신호(VVLY)를 출력할 수 있어서, 트랜지스터(SW)의 간격을 턴-오프하는 동안 공진(resonance)의 최저점을 판별할 수 있다. 그러므로, 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)는 밸리 신호(VVLY) 및 시작 펄스(Vsync)에 따른 시간 지연, 타이밍 펄스 조정 및 동기 제어의 신호 처리를 실행할 수 있어서, 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 펄스 시작 시간(즉, 시작 펄스(Vsync))을 조정할 수 있다. 밸리 검출기(206)는 본 발명의 실시예에 따라서, 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)에 적용되어서, 시작 펄스(Vsync)를 조정하는 목적을 달성할 뿐만 아니라, 트랜지스터(SW)의 스위칭 손실도 줄이고(즉, 트랜지스터(SW)는 그의 밸리에서만 처리되도록 제한되고, 이로 인해, 그의 최고 주파수도 제한됨), 컨버터의 EMI(electromagnetic interference)를 줄일 수 있다.
도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따라서, 동기 제어 유닛의 내부 회로 배치도이다. 인버터(502) 및 AND 논리 게이트(504) 이외에, 동기 제어 유닛(130a)은 원 샷 회로(one shot circuit)(506), SR 플립-플롭(508) 및 시간 지연 유닛(510)을 더 포함할 수 있다.
원 샷 회로(506)는 타이밍 펄스 신호(TEND)를 수신하고, 이에 따라서, 원 샷 타이밍 펄스 신호(VOS)를 얻기 위해 상기 수신된 타이밍 펄스 신호(TEND)를 전환한다. SR 플립-플롭(508)의 2 개의 입력 단자들은 원 샷 회로(506)의 출력 단자 및 시간 지연 유닛(510) 각각에 연결된다. 시간 지연 유닛(510)은 소정의 시간 동안 시작 펄스(Vsync)를 지연시키고, 그 후에, 상기 지연된 신호를 SR 플립-플롭(508)으로 출력한다. 따라서, SR 플립-플롭(508)은 원 샷 타이밍 펄스 신호(VOS) 및 소정의 시간 동안 지연된 후의 시작 펄스(Vsync)를 수신하고, 이에 따라서, 타이밍 펄스 신호(TEND)를 발생시켜서, 그 후에 AND 논리 게이트(504)가 시작 펄스(Vsync)를 출력하도록 한다.
다음으로, 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로의 회로 블럭도이다. 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14a)의 시간 지연 유닛(110)에 의해 수신된 시작 펄스(Vsync)는 원 샷 회로(140)에 의해 처리된 펄스 폭 변조 신호(VPWM) 후에 발생될 수도 있다. 즉, 시간 지연 유닛(110)이 전기적으로 다른 외부 회로들에 연결되는 실제적인 연결 방식은 본 발명의 권리 범위를 한정시키기 위해 사용되지는 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 경우들에서, 시간 지연 유닛(110)은 타이밍 펄스 조정 유닛(120) 및 동기 제어 유닛(130)이 다음 신호 처리를 실행하도록 펄스 폭 변조 신호(VPWM)의 시작 펄스(Vsync)를 수신하여, 본 발명의 일반성을 저하시킴 없이, 동일한 구간에서, 시작 펄스(Vsync)가 타이밍 펄스 신호(TEND) 또는 역 방전 시간 신호(V'DSC) 중 나중에 일어나는 상승 에지로 동기화되도록 할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 제 4 실시예에 따라서, 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)를 포함하는 전압 모드 제어(PSR)의 적용 구조물의 회로 블럭도이다. 도 8b 및 8c는 본 발명의 제 5 실시예 및 제 6 실시예에 따라서 동기 타이밍 펄스 발생 회로(14)를 각각 포함하는 전압 모드 제어(SSR) 및 전류 모드 제어(SSR)의 회로 블럭도이다. 이로써, 본 발명의 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 일정한 전압 모드 또는 일정한 전류 모드에 한정됨 없이, PSR 또는 SSR에 선택적으로 배치될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 동기 타이밍 펄스 발생 회로는, 조정될 수 있는 펄스 시작 시간을 가진 펄스 폭 변조 신호를 더 제어하고 출력하기 위해서, 스위칭 파워 공급의 회로 조정기에 적용되고, 이로 인해, 스위칭 파워 공급의 인덕터 전류는 CCM에 들어가지 못한다.
Claims (11)
- 스위칭 파워 공급에 적용가능한 동기 타이밍 펄스 발생 회로에 있어서,
상기 스위칭 파워 공급은 1 차측 및 2 차측을 가지고,
상기 스위칭 파워 공급은 펄스 폭 변조 신호를 통하여 상기 1 차측에 파워가 선택적으로 입력될 수 있거나 또는 입력될 수 없도록 하고,
상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는 상기 펄스 폭 변조 신호의 시작 펄스를 발생시키기 위해 사용되고,
상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는, 상기 시작 펄스를 소정의 시간 동안 지연시킨 후에 제어 신호를 출력하는 시간 지연 유닛; 일정한 전류원이 상기 제어 신호에 따라서 타이밍 펄스 조정 유닛을 선택적으로 충전시킬 수 있도록 하고, 이에 따라서 타이밍 펄스 신호를 출력하는 타이밍 펄스 조정 유닛; 및 상기 2 차측의 방전 시간 신호 및 상기 타이밍 펄스 신호에 따라서 상기 시작 펄스를 출력하는 동기 제어 유닛을 포함하고,
상기 타이밍 펄스 신호는 상승 에지를 가지고, 상기 방전 시간 신호는 하강 에지를 가지고,
상기 시작 펄스의 트리거링 시간은, 동일한 구간에서, 상기 타이밍 펄스 신호의 상승 에지 및 상기 방전 시간 신호의 하강 에지 중 나중에 일어나는 에지로 동기화되고,
상기 시작 펄스는 상기 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간을 판별하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 동기 타이밍 펄스 발생 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 타이밍 펄스 조정 유닛은:
상기 제어 신호 및 상기 일정한 전류원에 따라서 표시 신호를 출력하는 충전 및 방전 회로; 및
상기 표시 신호를 기준 전압과 비교하고, 이에 따라서 상기 타이밍 펄스 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 타이밍 펄스 발생 회로. - 제 2 항에 있어서,
상기 충전 및 방전 회로는:
상기 일정한 전류원과 접지 사이에 연결된 캐패시터;
상기 캐패시터와 상기 접지 사이에 전기적으로 연결된 스위치 소자(상기 스위치 소자의 ON 또는 OFF는 상기 제어 신호에 의해 제어되어, 상기 일정한 전류원이 상기 캐패시터를 충전할지를 제어함); 및
상기 표시 신호를 출력하기 위해, 상기 캐패시터에 의해 출력된 신호의 레벨을 제한하는 레벨 제한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 타이밍 펄스 발생 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 동기 제어 유닛은:
상기 방전 시간 신호를 수신하고, 역 방전 시간 신호를 출력하는 인버터; 및
상기 타이밍 펄스 신호 및 상기 역 방전 시간 신호를 수신하고, 이에 따라서 상기 시작 펄스를 출력하는 AND 논리 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 타이밍 펄스 발생 회로. - 제 4 항에 있어서,
상기 동기 제어 유닛은:
상기 타이밍 펄스 신호를 수신하고, 원 샷 타이밍 펄스 신호를 출력하는 원 샷 회로;
상기 시작 펄스를 소정의 시간 동안 지연시킨 후에 상기 제어 신호를 출력하는 시간 지연 유닛; 및
상기 원 샷 타이밍 펄스 신호 및 상기 제어 신호를 수신하고, 이에 따라서 상기 타이밍 펄스 신호를 출력하는 플립-플롭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 타이밍 펄스 발생 회로. - 스위칭 파워 공급에 적용가능한 회로 조정기에 있어서,
상기 스위칭 파워 공급은 1 차측 및 2 차측을 가지고,
상기 스위칭 파워 공급은 펄스 폭 변조 신호를 통하여 상기 1 차측에 파워가 선택적으로 입력될 수 있거나 또는 입력될 수 없도록 하고,
상기 회로 조정기는: 상기 1 차측의 1 차측 스위칭 전류 신호 및 상기 2 차측의 방전 시간 신호에 따라서, 시작 펄스를 가진 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 펄스 폭 변조 신호 발생 회로; 및 시간 지연, 타이밍 펄스 조정 및 동기 제어의 신호 처리를 상기 펄스 폭 변조 신호 및 상기 방전 시간 신호에 관해 실행한 후에, 상기 시작 펄스를 출력하는 동기 타이밍 펄스 발생 회로를 포함하고, 이때, 상기 시작 펄스는 상기 펄스 폭 변조 신호의 펄스 시작 시간을 판별하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 회로 조정기. - 제 6 항에 있어서,
상기 동기 타이밍 펄스 발생 회로는:
상기 시작 펄스를 수신하고, 상기 시작 펄스를 소정의 시간 동안 지연시킨 후에 제어 신호를 출력하는 시간 지연 유닛;
일정한 전류원이 상기 제어 신호에 따라서 타이밍 펄스 조정 유닛을 선택적으로 충전시킬 수 있도록 하고, 이에 따라서 타이밍 펄스 신호를 출력하는 타이밍 펄스 조정 유닛; 및
상기 방전 시간 신호 및 상기 타이밍 펄스 신호에 따라서 상기 시작 펄스를 출력하는 동기 제어 유닛
을 포함하고,
상기 타이밍 펄스 신호는 상승 에지를 가지고, 상기 방전 시간 신호는 하강 에지를 가지고, 상기 시작 펄스의 트리거링 시간은, 동일한 구간에서, 상기 타이밍 펄스 신호의 상승 에지 및 상기 방전 시간 신호의 하강 에지 중 나중에 일어나는 에지로 동기화되는 것을 특징으로 하는 회로 조정기. - 제 7 항에 있어서,
상기 타이밍 펄스 조정 유닛은:
상기 제어 신호 및 상기 일정한 전류원에 따라서 표시 신호를 출력하는 충전 및 방전 회로; 및
상기 표시 신호를 기준 전압과 비교하고, 이에 따라서 상기 타이밍 펄스 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조정기. - 제 8 항에 있어서,
상기 충전 및 방전 회로는:
상기 일정한 전류원과 접지 사이에 연결된 캐패시터;
상기 캐패시터와 상기 접지 사이에 전기적으로 연결된 스위치 소자(상기 스위치 소자의 ON 또는 OFF는 상기 제어 신호에 의해 제어되어, 상기 일정한 전류원이 상기 캐패시터를 충전할지를 제어함); 및
상기 표시 신호를 출력하기 위해, 상기 캐패시터에 의해 출력된 신호의 레벨을 제한하는 레벨 제한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조정기. - 제 7 항에 있어서,
상기 동기 제어 유닛은:
상기 방전 시간 신호를 수신하고, 역 방전 시간 신호를 출력하는 인버터; 및
상기 타이밍 펄스 신호 및 상기 역 방전 시간 신호를 수신하고, 이에 따라서 상기 시작 펄스를 출력하는 AND 논리 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조정기. - 제 10 항에 있어서,
상기 동기 제어 유닛은:
상기 타이밍 펄스 신호를 수신하고, 원 샷 타이밍 펄스 신호를 출력하는 원 샷 회로;
상기 시작 펄스를 소정의 시간 동안 지연시킨 후에 상기 제어 신호를 출력하는 시간 지연 유닛; 및
상기 원 샷 타이밍 펄스 신호 및 상기 제어 신호를 수신하고, 이에 따라서 상기 타이밍 펄스 신호를 출력하는 플립-플롭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 조정기.
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