KR20120072646A - 스위칭모드 전원공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것으로, 직류전압의 레벨을 스위칭을 이용해 변환하는 직류/직류변환부; 직류/직류변환부에 연결되는 부하의 크기에 비례하는 제1기준전압을 생성하는 기준전압생성부; 및 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 작은 스킵모드에서 제1기준전압의 레벨을 상승시켜 스위칭의 듀티를 크게 설정하고, 스위칭을 유사공진방식으로 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 대기모드에서 스위칭 횟수가 줄어들므로 스위칭손실이 작아져서 전력소모를 감소할 수 있다. 또한 상기 스위칭을 유사공진모드로 수행하여 스위칭시 스위칭손실을 줄일 수 있다. 즉, 스위칭 횟수를 줄이면서, 스위칭시 발생하는 손실도 줄이므로 전력소모를 크게 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.

Description

스위칭모드 전원공급장치 {SWITCHING MODE POWER SUPPLY}
본 발명은 경부하 또는 무부하상태에서의 전력소모를 감소시킬 수 있는 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 스위칭모드 전원공급장치는 소형화, 고효율의 요구를 만족시킬 수 있는 스위칭 모드 방식의 스위칭모드 전원공급장치(SMPS : Switching Mode Power Supply)가 널리 사용된다.
이러한 스위칭모드 전원공급장치는, 노트북, LCD모니터, 오디오 등의 외장형전원장치인 어댑터(Adapter)에 이용되고 있다. 그리고 상기 스위칭모드 전원공급장치는 대개 직류/직류변환부, 직류/직류변환부의 전류를 검출하는 전류검출부, 피드백부, 스위칭부를 포함 할 수 있다.
상기 어댑터의 동작상태는, 부하의 상태에 따라 어댑터에 연결된 부하가 경부하인 대기모드와 부하가 정상동작하는 동작모드로 나누어 볼 수 있다. 대기모드에는 AC전원은 연결되어 있으나 출력에 부하가 연결되지 않은 무부하(No load)모드도 포함된다. 최근에는 에너지 절약의 차원에서 대기모드에서의 전력소모에 대한 규제가 엄격해지고 있다.
종래의 스위칭모드 전원공급장치는 전력소모를 줄이기 위한 방법으로써, 피드백된 출력전압이 일정범위를 넘어서면 스위칭을 수행하지 않고 출력전압이 일정범위 이하로 낮아지면 스위칭을 수행하는 버스트(Burst) 방식을 사용해 오고 있다. 이러한 버스트방식(또는 스킵모드스위칭방식)은, 도2의 제1그래프(G1)와 제2그래프(G2)를 참조하면, 출력전압에서 생성된 기준전압(Sref1)과 스킵신호(Ssk)를 비교하여 기준전압(Sref1)이 스킵신호(Ssk)보다 높을 때, 출력전압에서 생성된 기준전압(Sref1)과 직류/직류변환부에서 검출된 전류에 상응하는 전압(Sc)를 비교하여 스위칭의 듀티를 결정한다.
그러나 이와 같은 종래의 버스트 방식을 사용하는 스위칭모드 전원공급장치는, 부하가 작아지면 상기 기준전압(Sref1)도 같이 낮아지게 되어 스위칭의 듀티가 작아진다. 따라서 동일한 전력을 전달하기 위해 스위칭 횟수가 많아지게 된다. 또한, 스위칭시 스위칭부의 양단전압이 높으므로 스위칭 손실도 크다는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은 대기모드에서 소비전력을 크게 줄일 수 있는 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제 1 기술적인 측면은, 직류전압의 레벨을 스위칭을 이용해 변환하는 직류/직류변환부; 직류/직류변환부에 연결되는 부하의 크기에 비례하는 제1기준전압을 생성하는 기준전압생성부; 및 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 작은 스킵모드에서 제1기준전압의 레벨을 상승시켜 스위칭의 듀티를 크게 설정하고, 스위칭을 유사공진방식으로 동작시키는 제어부를 포함하는 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는 것이다.
또한, 제어부는, 스킵모드에서 스위칭을 유사공진모드로 동작시키는 유사공진모드부 및 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 높은 동작모드에서 스위칭을 PWM방식으로 동작시키는 PWM모드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 기 설정된 스킵신호를 생성하는 스킵신호생성부; 스킵신호의 피크를 검출하는 스킵신호피크검출부; 스킵신호의 피크와 제1기준전압으로부터 제2기준전압을 생성하는 기준전압재설정부; 스킵신호의 피크와 제1기준전압을 비교하여 스킵모드인지 여부를 판단하는 제1비교기; 제2기준전압과 직류/직류변환부로부터 검출된 전류에 상응하는 전압을 비교하여 스위칭의 듀티를 결정하는 제2비교기; 스킵신호와 기준전압을 비교하여 스위칭 동작이 정지되는 스킵구간인지 판단하는 제3비교기 및 스위칭을 수행하는 스위치의 양단전압의 밸리를 검출하는 밸리검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유사공진모드부는, 제1비교기의 출력신호를 반전시키는 인버터; 인버터의 출력신호와 밸리검출부의 출력신호를 논리곱 연산하는 AND게이트; 제2비교기의 출력신호와 제3비교기의 출력신호를 논리합 연산하는 OR게이트 및 AND게이트가 연결된 SET단자와 OR게이트가 연결된 RESET단자를 갖는 SR래치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, PWM모드부는, PWM신호를 발생시키는 PWM신호발생기; 제1비교기의 출력신호와 PWM신호를 논리곱 연산하는 AND게이트; 제2비교기의 출력신호와 제3비교기의 출력신호를 논리합 연산하는 OR게이트 및 AND게이트가 연결된 SET단자와 OR게이트가 연결된 RESET단자를 갖는 SR래치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 기준전압재설정부는, 스킵신호피크검출부에 연결된 애노드와 제2비교기의 반전단자에 연결된 캐소드를 갖는 제1다이오드 및 기준전압생성부에 연결된 애노드와 제1다이오드의 캐소드에 연결된 캐소드를 갖는 제2다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 스킵신호피크검출부는, 스킵신호생성부와 연결된 애노드와 기준전압재설정부에 연결된 캐소드를 갖는 제3다이오드 및 제3다이오드와 병렬로 연결된 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 상기 유사공진모드부의 출력신호와 PWM모드부의 출력신호를 입력받아 논리합연산하는 제3 OR게이트를 포함하고, 상기 제어부는 상기 기준전압생성부와 포토커플러로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 대기모드에서 스위칭 횟수가 줄어들므로 스위칭손실이 작아져서 전력소모를 감소할 수 있다. 또한 상기 스위칭을 유사공진모드로 수행하여 스위칭시 스위칭손실을 줄일 수 있다. 즉, 스위칭 횟수를 줄이면서, 스위칭시 발생하는 손실도 줄이므로 전력소모를 크게 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치가 각 부의 신호들로부터 스위칭 듀티를 결정하는 과정을 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 돕기 위해서 사용된다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 직류/직류변환부(100)는 입력된 상용교류전압을 정류한 직류전압을 입력받아서 부하에 필요한 레벨의 직류전압으로 변환할 수 있다. 여기서 직류/직류변환부(100)는 벅컨버터(buck converter), 부스터 컨버터(booster converter), 플라이백컨버터(flyback converter), 포워드 컨버터(forward converter)등 직류전압의 레벨을 변경할 수 있는 가능한 종류의 컨버터들이 사용될 수 있다.
상기 직류/직류변환부(100)의 일 구현예로, 1차코일과 전자기적으로 결합된 2차코일과 전자기유도현상으로 2차코일로 전달된 전압을 정류하는 다이오드 및 정류된 전압을 보다 직류에 가깝게 평활하는 평활캐패시터를 포함할 수 있다. 또한, 1차코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부와 1차코일과 전자기적으로 결합된 보조코일과 1차코일에 입력되는 전류를 스위칭하는 스위치(110) 및 스위치(110)의 양단자에 결합된 다이오드를 포함할 수 있다.
기준전압생성부(300)는, 상기 직류/직류변환부(100)의 출력단에 연결되어 부하의 크기에 비례하는 제1기준전압을 생성할 수 있다.
제어부(200)는, 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 작은 스킵모드에서 상기 제1기준전압의 레벨을 상승시켜 상기 스위칭의 듀티를 크게 설정하고, 또한 상기 스위칭을 유사공진방식으로 동작시킬 수 있다.
상기 제어부(200)는 일 구현예로, 유사공진모드부(220), PWM모드부(210), 스킵신호생성부(280), 스킵신호피크검출부(270), 기준전압재설정부(260), 제1 내지 3비교기, 밸리검출부(290) 및 제3 OR게이트(295)를 포함할 수 있다.
또한 제어부(200)는 기준전압생성부(300)와 포토커플러(400)로 연결됨으로써 절연되어 신호를 전달할 수 있다.
유사공진모드부(220)는 스킵모드에서 스위칭을 유사공진모드로 동작시킬 수 있다. 구체적으로 유사공진모드부(220)는, 제1비교기(230)의 출력신호를 반전시키는 인버터와 인버터의 출력신호와 밸리검출부(290)의 출력신호를 논리곱 연산하는 제1 AND게이트(222)와 제2비교기(240)의 출력신호와 제3비교기(250)의 출력신호를 논리합 연산하는 제1 OR게이트(224) 및 제1 AND게이트(222)가 연결된 SET단자와 제1 OR게이트(224)가 연결된 RESET단자를 갖는 제1 SR래치(221)를 포함할 수 있다.
PWM모드부(210)는 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 높은 동작모드에서 스위칭을 PWM방식으로 동작시킬 수 있다. 구체적으로 PWM모드부(210)는, PWM신호를 발생시키는 PWM신호발생기(214); 제1비교기(230)의 출력신호와 PWM신호를 논리곱 연산하는 제2 AND게이트(212); 제2비교기(240)의 출력신호와 제3비교기(250)의 출력신호를 논리합 연산하는 제2 OR게이트(213) 및 제2 AND게이트(212)가 연결된 SET단자와 제2 OR게이트(213)가 연결된 RESET단자를 갖는 제2 SR래치(211)를 포함할 수 있다.
스킵신호생성부(280)는 제3비교기(250)의 입력으로 사용되며 삼각파 형태의 스킵신호를 생성할 수 있다.
스킵신호피크검출부(270)는 스킵신호생성부(280)에서 생성된 삼각파형인 스킵신호의 피크값을 검출할 수 있다. 구체적으로 스킵신호피크검출부(270)는 스킵신호생성부(280)와 연결된 애노드와 기준전압재설정부(260)에 연결된 캐소드를 갖는 제3다이오드(D3) 및 제3다이오드(D3)와 병렬로 연결된 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.
기준전압재설정부(260)는 스킵신호의 피크와 제1기준전압으로부터 스위칭 듀티 결정에 사용될 수 있는 제2기준전압을 생성할 수 있다. 구체적으로 기준전압재설정부(260)는, 스킵신호피크검출부(270)에 연결된 애노드와 제2비교기(240)의 반전단자에 연결된 캐소드를 갖는 제1다이오드(D1) 및 기준전압생성부(300)에 연결된 애노드와 제1다이오드(D1)의 캐소드에 연결된 캐소드를 갖는 제2다이오드(D2)를 포함할 수 있다.
제1비교기(230)는 스킵신호의 피크와 제1기준전압을 비교하여 스킵모드인지 여부를 판단할 수 있다.
제2비교기(240)는, 제2기준전압과 직류/직류변환부로부터 검출된 전류에 상응하는 전압을 비교하여 스위칭의 듀티를 결정할 수 있다.
제3비교기(250)는, 스킵신호와 기준전압을 비교하여 스위칭 동작이 정지되는 스킵구간인지 판단할 수 있다.
밸리검출부(290)는 직류/직류변환부(100)의 스위치(110)의 양단전압(Vds)의 밸리(후술함)를 검출하는 밸리검출부(290)를 더 포함할 수 있다.
제3 OR게이트(295)는 유사공진모드부(220)와 PWM모드부(210)의 출력신호를 입력으로 받아 직류/직류변환부(100)의 스위치(110)에 전달하는 기능을 수행한다.
도2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치가 각 부의 신호들로부터 스위칭 듀티를 결정하는 과정을 나타낸 그래프이다.
도2에는 동작모드와 스킵모드에서 각 파형의 관계를 나타내는 제1그래프(G1), T구간에서 제1기준전압에서의 스위칭 듀티 결정과 스위칭시 스위치(110) 양단전압(VDS1)의 관계를 나타낸 제2그래프(G2) 및 T구간에서 제2기준전압에서의 스위칭 듀티 결정과 스위칭시 스위치(110) 양단전압(VDS2)의 관계를 나타낸 제3그래프(G3)가 도시되어 있다.
Tskip은 스킵모드에서 스위칭이 동작하지 않는 스킵구간, T는 스킵모드에서 스위칭이 동작하는 구간을 나타낸다.
또한 제1 내지 3그래프에는 제1기준전압(Sref1), 스킵신호(Ssk)의 피크레벨신호(Spl), 스킵신호(Ssk), 직류/직류변환부(100)의 전류검출부에서 검출된 전류에 상응하는 전압신호(Sc)가 도시되어 있다.
또한, 제1기준전압을 기초로 결정된 스위칭 듀티펄스(Sg1), 스위치(110) 양단의 전압(VDS1)이 도시되어 있다.
또한, 제2기준전압을 기초로 결정된 스위칭 듀티펄스(Sg2), 스위치(110) 양단의 전압(VDS2)이 도시되어 있다.
이하 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치는, 직류/직류변환부(100), 기준전압생성부(300), 제어부(200)를 포함한다.
직류/직류변환부(100)에서는 직류전압의 레벨을 스위칭을 이용해 변환한다. 구체적으로, 상용교류전원이 정류된 직류전압이 1차코일측의 스위치(110) 동작에 의해 펄스형태로 1차코일에 공급된다. 이 직류전압은 전자기 유도현상으로써 2차 코일로 전달된다. 이 전달된 전원은 다이오드를 통해 정류되고, 평활캐패시터를 통해 평활되는 과정을 거쳐 보다 직류에 가까운 형태로 출력된다. 즉, 상기 스위칭의 듀티를 이용해 부하에서 필요한 만큼의 전력을 1차측에서 2차측으로 전달하는 것이다.
기준전압생성부(300)는 직류/직류변환부(100)에 연결되는 부하의 크기에 따라 제1기준전압을 생성한다. 따라서 큰 부하가 접속되는 경우 제1기준전압은 큰 값이고, 부하의 크기가 줄어드는 정도에 비례하여 생성되는 제1기준전압은 작아진다.
제어부(200)는, 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 작은 스킵모드에서 상기 제1기준전압의 레벨을 상승시켜 상기 스위칭의 듀티를 크게 설정하고, 또한 상기 스위칭을 유사공진방식으로 동작시킬 수 있다. 상기 제어부(200)는 유사공진모드부(220), PWM모드부(210), 스킵신호생성부(280), 스킵신호피크검출부(270), 기준전압재설정부(260), 제1 내지 3비교기, 밸리검출부(290) 및 제3 OR게이트(295)를 포함할 수 있다.
이하, 제어부(200)의 각 부에서의 동작에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 스킵신호생성부(280)는 기 설정된 삼각파형의 스킵신호를 생성하고, 스킵신호피크검출부(270)는 상기 생성된 스킵신호의 피크를 찾아낸다.
기준전압재설정부(260)는 제1기준전압과 상기 스킵신호의 피크 중 높은 값을 제2기준전압으로 재설정한다. 따라서 동작모드에서는 제1기준전압이 제2기준전압으로 설정되고, 스킵모드에서는 스킵신호의 피크가 제2기준전압으로 설정된다. 즉, 기준전압재설정부(260)는 스킵모드에서 기준전압의 레벨을 상승시키는 기능을 수행한다.
제1비교기(230)에서는 제1기준전압과 피크를 비교한다. 부하가 큰 경우에는 제1기준신호가 큰 값을 가지므로, 스킵신호의 피크보다 더 크다. 따라서 제1비교기(230)는 하이(H)신호를 출력한다. 제1비교기(230)의 출력신호가 하이(H)신호인 경우에는 PWM모드부(210)를 동작시키고 유사공진모드부(220)는 정지시킨다. 이에 비해 부하가 작거나 무부하모드인 경우에는 제1비교기(230)는 로우(L)신호를 출력하고, 유사공진모드부(220)를 동작시킨다.
즉, 제1비교기(230)는 스킵모드인지 여부를 판단하고, 스킵모드인 경우 유사공진모드로 스위칭을 동작시키게 하는 효과가 있다.
제2비교기(240)에서는 기준전압재설정부(260)에서 재설정된 제2기준전압과 직류/직류변환부(100)에서 검출된 전류에 상응하는 전압(Sc)을 비교한다. 상기 전압들을 비교하여 제2기준전압보다 직류/직류변환부(100)에서 검출된 전류에 상응하는 전압(Sc)이 더 작은경우 로우(L)신호를 출력한다. 이 경우 정상모드에서는 PWM모드부(210), 스킵모드에서는 유사공진모드부(220)에서 스위치(110)를 온(on)시키게 된다. 스위치(110)가 온(on)되므로 직류/직류변환부(100)에서 직류전압이 1차코일에 공급되어 검출되는 전류가 증가한다. 따라서 검출되는 전류에 상응하는 전압(Sc)가 상승한다. 이 전압(Sc)이 상승하다가 제2기준전압보다 높아지면 제2비교기(240)는 하이(H)신호를 출력한다. 이 때 정상모드에서는 PWM모드부(210), 스킵모드에서는 유사공진모드부(220)에서 스위치(110)를 오프(off)시킨다. 상술한 과정에 의해 스위칭 듀티가 결정된다.
즉 제2비교기(240)는 스위칭 듀티를 결정하는데 스킵모드에서는 기준전압재설정부(260)에서 제1기준전압보다 상승된 제2기준전압을 입력받으므로, 종래 방식에 비해 스킵모드에서 스위칭 듀티를 크게 하여 스위칭 횟수를 줄일수 있다는 효과가 있다.
제3비교기(250)는 스킵신호와 제1기준전압을 비교한다. 스킵신호가 제1기준전압보다 큰 경우, 하이(H)신호를 출력한다. 이 경우, 정상모드에서는 PWM모드부(210), 스킵모드에서는 유사공진모드부(220)에서는 항상 스위치를 오프(off)시키므로, 스위치(110)가 동작하지 않는 스킵구간을 결정한다.
밸리검출부(290)는 직류/직류변환부(100)의 보조코일에 연결되어 스위치(110) 양단전압(VDS) 강하되는 구간에서 저점, 즉 밸리를 검출한다. 이 검출된 밸리로 구성된 밸리신호는 후술할 유사공진모드부(220)에 입력되어 스위칭이 유사공진모드로 동작하게 하는데 사용된다.
유사공진모드부(220)는 상술한 제1 내지 3 비교기의 출력신호 및 밸리검출부(290)의 밸리신호에 따라 스위칭을 유사공진모드로 동작시킨다. 즉, 스킵모드에서 스위칭이 시작되는 순간이 스위치(110)양단전압(VDS)의 밸리가 되도록 동작한다.
유사공진모드부(220)의 상세 회로를 기초로 보다 상세히 설명하면, 유사공진모드부(220)는, 제1비교기(230)의 출력신호를 반전시키는 인버터와 인버터의 출력신호와 밸리검출부(290)의 출력신호를 논리곱 연산하는 제1 AND게이트(222)와 제2비교기(240)의 출력신호와 제3비교기(250)의 출력신호를 논리합 연산하는 제1 OR게이트(224) 및 제1 AND게이트(222)가 연결된 SET단자와 제1 OR게이트(224)가 연결된 RESET단자를 갖는 제1 SR래치(221)를 포함할 수 있다.
부하가 작은 경우, 제1기준신호보다 피크가 더 높으므로 제1비교기(230)는 로우(L)신호를 출력하는데, 이때 유사공진모드부(220)의 NOT게이트(223)를 통과하면서 하이(H)신호로 변경된다. 이 하이(H)신호는 제1 AND게이트(222)의 일단에 입력된다. 밸리검출부(290)에서 밸리가 검출되면 하이(H)신호가 제1 AND게이트(222)의 다른 일단에 입력되므로 제1 SR래치(221)는 SET되어 NOR게이트(295)로 하이(H)신호를 출력하므로 스위치(110)가 온(on)된다. 상술한 동작원리로 상기 유사공진모드부(220)는 스위칭이 밸리에서 일어나도록 함으로써, 스위칭로스를 줄일 수 있다는 효과가 있다.
PWM모드부(210)는, 제3비교기(250)의 출력신호가 하이(H)신호인 동작모드에서 스위치(110)를 PWM제어로 동작하게 한다. PWM모드부(210)의 세부회로도 유사공진모드부(220)와 거의 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
제3 OR게이트(295)는 유사공진모드부(220) 또는 PWM모드부(210)의 출력신호 중 어느 하나의 신호를 입력받아서 직류/직류변환부(100)의 스위치(110)를 동작시킨다.
도2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치가 각 부의 신호들로부터 스위칭 듀티를 결정하는 과정을 나타낸 그래프이다. 이하 설명에는 도1의 각 부의 구성도 포함되어 있다.
도2의 제1그래프는 제1기준전압(Sref1), 스킵신호(Ssk)의 피크레벨신호(Spl), 스킵신호(Ssk) 및 스위칭 듀티펄스(Sg2)의 관계가 도시되어 있다. 또한 스킵모드에서의 스킵구간(Tskip) 및 스킵모드에서 스위치(110)가 동작하는 구간(T)이 도시되어 있다.
스킵구간(Tskip)이 시작되기 전은 동작모드를 나타낸다. 이 구간에서는 제1기준전압이 스킵신호(Ssk)보다 항상 높으므로 PWM모드부(210)가 동작하며 제2비교기(240)의 출력신호에 따라 스위칭듀티가 결정된다.
스킵구간(Tskip)에서는 스위칭 동작은 일어나지 않는다. 이때 제3비교기(250)의 출력신호는 하이(H)신호다.
스킵모드에서 스위치(110)가 동작하는 구간(T)는 이하, 제2그래프 및 제3그래프에서 후술한다.
제2그래프는 종래의 스위칭 듀티를 결정하는 과정 및 스위칭시 스위치(110) 양단전압의 관계를 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 스위칭모드 전원공급장치도 동작모드에서는 제2그래프로 설명된다. 제1기준신호와 직류/직류변환부(100)에서 검출된 전류에 상응하는 전압(Sc)을 비교하여 스위칭 듀티펄스(Sg1)을 결정하는 과정은 상술하였으므로 생략한다. 여기서는 도시된 바와 같이 스위칭이 스위치(110) 양단전압(VDS)가 클 때 이루어지므로 스위칭 로스가 존재한다.
제3그래프는 스킵모드에서 스위치(110)가 동작하는 구간(T)에서 스위칭 듀티를 결정하는 과정 및 스위칭시 스위치(110) 양단전압의 관계를 도시하고 있다. 제3그래프에서는 기준전압재설정부(260)에서 생성된 제2기준신호의 레벨까지 직류/직류변환부(100)에서 검출된 전류에 상응하는 전압(Sc)이 상승하여 제2그래프에 비해 스위칭 듀티펄스(Sg2)의 하이(H)신호레벨의 폭이 더 넓은 것을 알 수 있다. 따라서, 종래기술에 비해 같은 크기의 전력을 전달할 때 스위칭 횟수를 줄일 수 있어 스위칭로스로 인한 전력손실을 줄일 수 있다.
또한, 제3그래프의 스위칭 듀티펄스(Sg2)와 스위치(110) 양단전압(VDS2)를 비교해 보면, 스위치(110) 양단전압(VDS2)의 밸리에서 스위칭이 시작되므로, 저전압에서 스위칭이 이루어져 스위칭로스를 줄일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 대기모드에서 스위칭 횟수가 줄어들므로 스위칭손실이 작아져서 전력소모를 감소할 수 있다. 또한 상기 스위칭을 유사공진모드로 수행하여 스위칭시 스위칭손실을 줄일 수 있다. 즉, 스위칭 횟수를 줄이면서, 스위칭시 발생하는 손실도 줄이므로 전력소모를 크게 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
100 : 직류/직류변환부 200 : 제어부
210 : PWM모드부 220 : 유사공진모드부
230 : 제1비교기 240 : 제2비교기
250 : 제3비교기 260 : 기준전압재설정부
270 : 스킵신호피크검출부 280 : 스킵신호생성부
290 : 밸리검출부 295 : OR게이트
300 : 기준전압생성부

Claims (8)

  1. 직류전압의 레벨을 스위칭을 이용해 변환하는 직류/직류변환부;
    상기 직류/직류변환부에 연결되는 부하의 크기에 비례하는 제1기준전압을 생성하는 기준전압생성부; 및
    상기 제1기준전압이 기설정된 레벨보다 작은 스킵모드에서 상기 제1기준전압의 레벨을 상승시켜 상기 스위칭의 듀티를 크게 설정하고, 상기 스위칭을 유사공진방식으로 동작시키는 제어부
    를 포함하는 스위칭모드 전원공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 스킵모드에서 상기 스위칭을 유사공진모드로 동작시키는 유사공진모드부; 및
    상기 제1기준전압이 상기 기설정된 레벨보다 높은 동작모드에서 상기 스위칭을 PWM방식으로 동작시키는 PWM모드부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    기 설정된 스킵신호를 생성하는 스킵신호생성부;
    상기 스킵신호의 피크를 검출하는 스킵신호피크검출부;
    상기 스킵신호의 피크와 상기 제1기준전압으로부터 상기 제1기준전압보다 높은 전압인 제2기준전압을 생성하는 기준전압재설정부;
    상기 스킵신호의 피크와 상기 제1기준전압을 비교하여 상기 스킵모드인지 여부를 판단하는 제1비교기;
    상기 제2기준전압과 상기 직류/직류변환부로부터 검출된 전류에 상응하는 전압을 비교하여 상기 스위칭의 듀티를 결정하는 제2비교기;
    상기 스킵신호와 상기 제1기준전압을 비교하여 상기 스위칭 동작이 정지되는 스킵구간인지 판단하는 제3비교기; 및
    상기 스위칭을 수행하는 스위치의 양단전압의 밸리를 검출하여 상기 유사공진모드부에 제공하는 밸리검출부를 더 포함하고,
    상기 제 1 내지 3 비교기의 출력신호는 상기 유사공진모드부 및 상기 PWM모드부로 입력되는 것
    을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 유사공진모드부는,
    상기 제1비교기의 출력신호를 반전시키는 인버터;
    상기 인버터의 출력신호와 상기 밸리검출부의 출력신호를 논리곱 연산하는 제1 AND게이트;
    상기 제2비교기의 출력신호와 상기 제3비교기의 출력신호를 논리합 연산하는 제1 OR게이트; 및
    상기 AND게이트가 연결된 SET단자와 상기 OR게이트가 연결된 RESET단자를 갖는 제1 SR래치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 PWM모드부는,
    PWM신호를 발생시키는 PWM신호발생기;
    상기 제1비교기의 출력신호와 상기 PWM신호를 논리곱 연산하는 제2 AND게이트;
    상기 제2비교기의 출력신호와 상기 제3비교기의 출력신호를 논리합 연산하는 제2 OR게이트; 및
    상기 AND게이트가 연결된 SET단자와 상기 OR게이트가 연결된 RESET단자를 갖는 제2 SR래치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 기준전압재설정부는,
    상기 스킵신호피크검출부에 연결된 애노드와 상기 제2비교기의 반전단자에 연결된 캐소드를 갖는 제1다이오드; 및
    상기 기준전압생성부에 연결된 애노드와 상기 제1다이오드의 캐소드에 연결된 캐소드를 갖는 제2다이오드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 스킵신호피크검출부는,
    상기 스킵신호생성부와 연결된 애노드와 상기 기준전압재설정부에 연결된 캐소드를 갖는 제3다이오드; 및
    상기 제3다이오드와 병렬로 연결된 캐패시터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 유사공진모드부의 출력신호와 PWM모드부의 출력신호를 입력받아 논리합연산하는 제3 OR게이트를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 기준전압생성부와 포토커플러로 연결된 것
    을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급장치.
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