KR20120072663A - Power supply - Google Patents

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KR20120072663A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

Abstract

PURPOSE: A power supply device is provided to reduce ripples in a low-frequency band of output current by changing power with fly-back and forward methods when switching on and off input power, respectively. CONSTITUTION: An electromagnetic interference filter part(110) filters electromagnetic interference components included in commercial AC power. A rectifier part(120) rectifies and smoothens the power from which the electromagnetic interference components are removed. A power conversion part(130) changes input power into first and second power with fly-back and forward methods, respectively. An output coupling part(140) couples the first and second power from the power conversion part. A control part(150) provides a switching control signal for controlling on and off of a switch based on the voltage level of the first power, the current level of the output power, and detection voltage, which is detected from current flowing in a load. A path providing part(160) provides a circulation path for power according to on and off of the switch.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLY}Power supply unit {POWER SUPPLY}

본 발명은 출력 전류에 있어서 저주파 대역의 리플이 저감된 전원 공급 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power supply having a low ripple in an output current.

최근 들어, 디스플레이 장치 중 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display;LCD)는 소형 및 슬림화와 저전력 소모의 장점으로 인해 컴퓨터, 노트북, AV 기기 등의 다양한 제품에 이용되고 있다.Recently, liquid crystal displays (LCDs) among display devices have been used in various products such as computers, notebooks, and AV devices due to the advantages of small size, slimness, and low power consumption.

이러한 액정 표시 장치에는 화소에 필요한 광을 방출하는 백라이트 유닛이 채용된다.Such a liquid crystal display device employs a backlight unit for emitting light necessary for pixels.

상기 백라이트 유닛은 바(Bar) 형태의 복수의 램프, 상기 램프에 전원을 공급하고 다른 회로의 구동 전원을 공급하는 전원 회로와 상기 구동 전원을 공급받아 램프의 휘도를 조정하는 제어부를 포함한다.The backlight unit may include a plurality of lamps having a bar shape, a power supply circuit for supplying power to the lamps, and supplying driving power for other circuits, and a controller for adjusting the brightness of the lamps by receiving the driving power.

한편, 상술한 램프로는 일반적으로 냉음극관 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)를 사용하고 있으나, 처리 속도, 전력 소모 및 수명 등을 고려하여 발광 다이오드(Light Emitting Diode)를 광원으로 채택한 백라이트 유닛이 등장하고 있다. In the meantime, a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) is generally used as the lamp. However, the backlight unit employing a light emitting diode as a light source in consideration of processing speed, power consumption, and lifespan. Is emerging.

이러한 발광 다이오드를 광원으로 채택한 백라이트 유닛은 발광 다이오드를 구동하기 위한 구동 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 필수적으로 채용한다. The backlight unit adopting such a light emitting diode as a light source essentially adopts a power supply device for supplying driving power for driving the light emitting diode.

상기한 전원 공급 장치는 상용 교류 전원을 정류 및 평활한 후 정류 및 평활된 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 구동 전원으로 변환하는 싱글 스테이지(Single Stage) 방식과, 정류 및 평활된 전원을 1차 스위칭하여 역률 보정 동작을 수행하고 이후 역률 보정된 전원을 2차 스위칭하여 구동 전원으로 변환하는 투 스테이지(Two Stage) 방식을 구현될 수 있다.The power supply unit rectifies and smoothes the commercial AC power, and then switches the rectified and smoothed power to a predetermined stage power supply, and converts the rectified and smoothed power into a primary stage. A two stage method for performing a power factor correcting operation and then secondly switching the power factor corrected power to a driving power source may be implemented.

상술한 싱글 스테이지 방식은 구조가 간단하여 저가격화에 유리하지만 구동 전원의 출력 전류 중 120Hz 대역의 저주파 리플의 제거가 용이하지 않은 문제점이 있고, 투 스테이지 방식은 역률 보정 동작에 의해 120Hz 대역의 저주파 리플의 제거는 용이하지만 소자수가 많고 복잡하여 제조 비용이 고가이고, 2단계의 전력 변환 과정에 의해서 전력 변환 효율이 저감되는 문제점이 있다.The single stage method described above has a problem in that the structure is simple, which is advantageous to low cost, but the low frequency ripple of the 120 Hz band is not easily eliminated among the output currents of the driving power supply. Is easy to remove, but the number of elements and the complexity is expensive, the manufacturing cost is expensive, the power conversion efficiency is reduced by a two-step power conversion process.

본 발명의 목적은 출력 전류에 있어서 저주파 대역의 리플을 저감하면서 전력 변화 효율의 저감을 방지할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of preventing a reduction in power change efficiency while reducing ripple in a low frequency band in an output current.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 적어도 하나의 스위치를 구비하고, 입력 전원을 스위칭하여 상기 입력 전원을 플라이 백(Fly-Back) 방식으로 상기 스위칭에 따른 전압 레벨을 갖는 제1 전원으로 변환하고, 상기 입력 전원을 포워드 방식으로 상기 스위칭에 따른 전압 레벨을 갖는 제2 전원으로 변환하는 전원 변환부와, 상기 전원 변환부의 상기 제1 전원과 상기 제2 전원을 결합한 구동 전원을 부하에 출력하는 출력 결합부와, 상기 출력 결합부의 출력 전원에 기초하여 상기 제1 변환부의 스위칭 주파수를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.
In order to achieve the above object, one technical aspect of the present invention comprises at least one switch, and switching the input power to the input power in a fly-back (Fly-Back) voltage level according to the switching A power conversion unit for converting the first power source into a first power source and converting the input power source into a second power source having a voltage level according to the switching; And a control unit for controlling a switching frequency of the first conversion unit based on an output power supply of the output coupling unit.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 출력 결합부는 상기 구동 전원을 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the output coupling unit may supply the driving power to at least one light emitting diode.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 전원의 전압 레벨과, 구동 전원의 전류 레벨 및 상기 부하에 흐르는 전류를 검출한 검출 전압에 기초해서 상기 전원 변환부의 스위칭 주파수를 제어하여 상기 제1 전원의 전원 변환을 제어하고, 상기 전원 변환부의 스위칭 듀티를 제어하여 상기 제2 전원의 전원 변환을 제어할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the control unit controls the switching frequency of the power conversion unit based on the voltage level of the first power supply, the current level of the driving power supply, and the detected voltage detecting the current flowing in the load. By controlling the power conversion of the first power supply, and controlling the switching duty of the power conversion unit may control the power conversion of the second power supply.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 구동 전원의 전류 레벨과 사전에 설정된 기준 전류 레벨을 비교하는 제1 비교부와, 제어 신호에 따라 주파수가 제어되는 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생부와, 제1 비교부의 비교 신호와 상기 삼각파 발생부의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환부의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 제2 비교부와, 상기 제1 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압 레벨을 비교하고, 그 비교 결과와 상기 검출 전압을 연산하여 상기 삼각파 발생부의 주파수를 제어하는 제어 신호를 제공하는 주파수 제어부를 포함할 수 있다
According to one technical aspect of the present invention, the control unit includes a first comparator for comparing the current level of the driving power supply with a preset reference current level, and triangular wave generation for generating a triangular wave whose frequency is controlled according to a control signal. A second comparator for comparing a comparison signal of the first comparator with a triangular wave of the triangular wave generator to output a switching control signal for controlling switching of the power converter; a voltage level of the first power source and a preset reference It may include a frequency control unit for comparing the voltage level, calculating the comparison result and the detected voltage to provide a control signal for controlling the frequency of the triangular wave generator.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 주파수 발생부는 상기 구동 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압 레벨을 비교하는 제3 비교부와, 상기 검출 전압의 제곱값과 상기 제3 비교부의 비교 결과를 곱하는 제1 연산부와, 상기 제1 연산부의 연산 결과에 사전에 설정된 주파수 상수를 곱하는 제2 연산부를 포함할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the frequency generator includes a third comparator comparing the voltage level of the driving power supply with a preset reference voltage level, and a square value of the detected voltage and the third comparator. A first operation unit for multiplying the result and a second operation unit for multiplying a preset frequency constant by the operation result of the first operation unit.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 변환부는 상기 제어부의 스위칭 제어에 따라 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위치와, 상기 스위칭된 전원을 사전에 설정된 권선비에 따라 플라이백 방식과 포워드 방식으로 전압 레벨 변환하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머로부터 변환된 전원을 각각 정류하는 제1 및 제2 정류 다이오드를 포함할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the power converter is a switch for switching the input power in accordance with the switching control of the controller, and the voltage of the switched power in a flyback method and a forward method according to a predetermined turns ratio The transformer may include a level converting transformer and first and second rectifying diodes rectifying the power converted from the transformer.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 트랜스포머의 전원의 순환 경로를 제공하는 경로 제공부를 더 포함할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, it may further include a path providing unit for providing a circulation path of the power of the transformer.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 트랜스포머는 사전에 설정된 권선 시작점을 갖고, 일단으로 상기 입력 전원을 전달받으며, 상기 스위치에 타단이 연결된 제1 일차 권선과, 상기 제1 일차 권선과 반대의 권선 시작점을 갖고, 일단이 상기 경로 제공부에 연결되며, 타단은 일차측 접지에 연결되는 제2 일차 권선과, 상기 제1 일차 권선과 동일한 권선 시작점을 갖고, 상기 스위치의 스위칭 온시에 상기 제1 일차 권선으로부터 전원을 유기받는 제1 이차 권선과, 상기 제1 일차 권선과 반대의 권선 시작점을 갖고, 상기 스위치의 스위칭 오프시에 상기 제1 일차 권선으로부터 전원을 유기받는 제2 이차 권선을 포함할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the transformer has a predetermined winding start point, receives the input power at one end, and is connected to the first primary winding and the other end connected to the switch, and opposite to the first primary winding. Has a winding start point of one end, the first end of which is connected to the path providing portion, the other end of which is connected to primary side ground, and the same winding start point as that of the first primary winding; A first secondary winding receiving power from a first primary winding, and a second secondary winding having a winding start point opposite to the first primary winding and receiving power from the first primary winding when the switch is switched off. can do.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 경로 제공부는 상기 제1 일차 권선의 일단에 연결된 캐소드를 갖는 제1 다이오드와, 상기 제1 다이오드의 애노드와 연결된 캐소드를 갖고, 상기 제2 일차 권선의 일단에 연결되는 애노드를 갖는 제2 다이오드와, 상기 제2 다이오드의 캐소드에 연결된 일단과, 일차측 접지에 연결된 타단을 갖는 캐패시터를 포함할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the path providing unit has a first diode having a cathode connected to one end of the first primary winding, a cathode connected to an anode of the first diode, and the path of the second primary winding. It may include a second diode having an anode connected to one end, one end connected to the cathode of the second diode, and a capacitor having the other end connected to the primary side ground.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 출력 결합부는 상기 제1 정류 다이오드의 캐소드에 연결된 캐소드를 갖고, 상기 제2 정류 다이오드의 캐소드에 연결된 애노드를 갖는 출력 다이오드와, 상기 출력 다이오드의 애노드에 연결되는 일단과, 이차측 접지에 연결되는 타단을 갖는 출력 캐패시터와, 상기 출력 다이오드의 캐소드에 연결된 일단과, 부하에 연결된 타단을 갖는 인덕터와, 상기 인덕터의 타단에 연결된 일단과, 이차측 접지에 연결된 타단을 갖는 안정화 캐패시터를 포함할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the output coupling portion has an cathode connected to the cathode of the first rectifying diode, an output diode having an anode connected to the cathode of the second rectifying diode, and an anode of the output diode. An output capacitor having one end connected to the other end connected to the secondary ground, an inductor having one end connected to the cathode of the output diode, the other end connected to the load, one end connected to the other end of the inductor, and a secondary side ground It may include a stabilizing capacitor having the other end connected.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상용 교류 전원을 정류 및 평활하여 상기 전원 변환부에 전달하는 정류부를 더 포함할 수 있고, 상기 상용 교류 전원에 포함된 전자기 간섭을 필터링하여 상기 정류부에 전달하는 전자기 간섭 필터부를 더 포함할 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, the rectification and smoothing the commercial AC power may further include a rectifying unit for transmitting to the power conversion unit, and filtering the electromagnetic interference contained in the commercial AC power and delivered to the rectifying unit It may further include an electromagnetic interference filter.

본 발명에 따르면, 입력 전원을 스위칭하는 스위칭 온 오프시에 각각 플라이백 방식 및 포워드 방식으로 전력을 변환함으로써, 출력 전류에 있어서 저주파 대역의 리플을 저감하면서 전력 변화 효율의 저감을 방지할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by switching the power to the flyback method and the forward method, respectively, at the time of switching on and off switching the input power source, it is possible to prevent the reduction of the power change efficiency while reducing the ripple of the low frequency band in the output current. There is.

도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 전원 공급 장치의 전원이 전달되는 경로를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 동작 파형 그래프.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 전원 공급 장치의 동작 모드를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 전원 공급 장치에 입력되는 입력 전원 그래프.
도 6은 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 제어부의 개략적인 구성도.
도 7a는 일반적인 싱글 스테이지 방식을 채용한 전원 공급 장치의 출력 전원 리플 그래프이고, 도 7b는 본 발명의 전원 공급 장치의 출력 전원 리플 그래프.
1 is a schematic configuration diagram of a power supply device of the present invention.
2 is a diagram illustrating a path through which power is transmitted in the power supply device of the present invention.
3 is a main operational waveform graph of the power supply of the present invention.
4A to 4C show an operation mode of the power supply of the present invention.
5 is a graph of the input power input to the power supply of the present invention.
6 is a schematic configuration diagram of a control unit employed in the power supply apparatus of the present invention.
7A is an output power ripple graph of a power supply device employing a general single stage method, and FIG. 7B is an output power ripple graph of the power supply device of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a power supply apparatus of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 전원 변환부(130), 출력 결합부(140), 제어부(150) 및 경로 제공부(160)을 포함할 수 있으며, 더하여, 전자기 간섭 필터부(110)와, 정류부(120)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power supply device 100 of the present invention may include a power conversion unit 130, an output coupling unit 140, a control unit 150, and a path providing unit 160. The interference filter unit 110 and the rectifier 120 may be further included.

전자기 간섭 필터부(110)는 상용 교류 전원에 포함된 전자기 간섭 성분을 필터링하여 정류부(120)에 전달할 수 있다.The electromagnetic interference filter unit 110 may filter and transmit the electromagnetic interference component included in the commercial AC power source to the rectifier 120.

정류부(120)는 전자기 간섭이 제거된 전원을 정류 및 평활하여 전원 변환부(130)에 전달할 수 있다.The rectifier 120 may rectify and smooth power to which the electromagnetic interference has been removed and transmit the same to the power converter 130.

전원 변환부(130)는 정류부(120)로부터 입력되는 입력 전원(Vin)을 스위칭하여 플라이 백(Fly-Back) 방식과 포워드(Forward) 방식으로 입력 전원(Vin)을 각각 제1 전원(Vo1)과 제2 전원(Vo2)으로 변환할 수 있다.The power converter 130 switches the input power Vin input from the rectifier 120 to convert the input power Vin into a fly-back and forward method, respectively. And a second power source Vo2.

이를 위해, 전원 변환부(130)는 스위치(Q), 트랜스포머(T)와 제1 및 제2 정류 다이오드(D1,D2)를 포함할 수 있다.To this end, the power converter 130 may include a switch Q, a transformer T, and first and second rectifying diodes D1 and D2.

스위치(Q)는 제어부(150)의 스위칭 제어 신호에 따라 턴 온 및 턴 오프하여 입력 전원(Vin)을 스위칭할 수 있다. The switch Q may be turned on and off according to the switching control signal of the controller 150 to switch the input power Vin.

트랜스포머(T)는 제1 및 제2 일차 권선(NP1,NP2)와 제1 및 제2 이차 권선(NS1,NS2)를 포함할 수 있다. The transformer T may include first and second primary windings N P1 and N P2 and first and second secondary windings N S1 and N S2 .

제1 일차 권선(NP1)은 일단이 정류부에 연결되어 입력 전원(Vin)을 전달받고, 타단이 스위치(Q)에 연결되어 스위치(Q)의 턴 온 오프에 따라 전자기 결합된 이차 권선에 전력을 전달할 수 있다. 제2 일차 권선(NP2)은 일단이 경로 제공부(160)에 연결되고, 타단이 일차측 접지에 연결될 수 있다. 이때, 제1 일차 권선(NP1)과 제2 일차 권선(NP2)의 권선 시작점(도면에 표시된 점)으로 서로 반대 방향일 수 있다.One end of the first primary winding N P1 is connected to the rectifier to receive the input power Vin, and the other end is connected to the switch Q to power the secondary winding coupled electromagnetically according to the turn on / off of the switch Q. Can be passed. One end of the second primary winding N P2 may be connected to the path providing unit 160, and the other end thereof may be connected to the primary side ground. In this case, the winding start points (points shown in the drawing) of the first primary winding N P1 and the second primary winding N P2 may be opposite to each other.

제1 이차 권선(NS1)의 일단은 제1 정류 다이오드(D1)의 애노드에 연결되고, 타단은 출력 결합부(140)에 연결될 수 있다. 제1 이차 권선(NS1)의 권선 시작점은 제1 일차 권선(NP1)의 권선 시작점과 동일한 위치를 가질 수 있고, 이에 따라 스위치(Q)의 턴 온시에 제1 일차 권선(NP1)으로부터 전원을 유기받을 수 있다. 제2 이차 권선(NS2)의 일단은 출력 결합부(140)에 연결되고, 타단은 이차측 접지에 연결될 수 있다. 제2 이차 권선(NS2)의 권선 시작점은 제1 일차 권선(NP1)의 권선 시작점과 반대의 위치를 가질 수 있고, 이에 따라 스위치(Q)의 턴 오프시에 제1 일차 권선(NP1)으로부터 전원을 유기받을 수 있다.One end of the first secondary winding N S1 may be connected to the anode of the first rectifying diode D1, and the other end thereof may be connected to the output coupling unit 140. Winding start point of the first secondary winding (N S1) is from a first primary winding (N P1) may have the same location as the winding start point, whereby the first primary winding (N P1) in turn turns on a switch (Q) in accordance with the You can regain power. One end of the second secondary winding N S2 may be connected to the output coupling unit 140, and the other end thereof may be connected to the secondary side ground. The starting point of the winding of the second secondary winding N S2 may have a position opposite to the starting point of the winding of the first primary winding N P1 , and thus, when the switch Q is turned off, the first primary winding N P1 You can get power from).

제1 정류 다이오드(D1)는 제1 이차 권선(NS1)로부터의 전원을 정류하여 제2 전원(Vo2)을 출력하고, 제2 정류 다이오드(D2)는 제2 이차 권선(NS2)로부터의 전원을 정류하여 제1 전원(Vo1)을 출력할 수 있다. The first rectifying diode D1 rectifies the power supply from the first secondary winding N S1 to output the second power supply Vo2, and the second rectifying diode D2 is from the second secondary winding N S2 . The power source may be rectified to output the first power source Vo1.

출력 결합부(140)는 전원 변환부(130)로부터의 제1 전원(Vo1)과 제2 전원(Vo2)를 결합하여 출력할 수 있다.The output combiner 140 may combine and output the first power Vo1 and the second power Vo2 from the power converter 130.

이를 위해, 출력 결합부(140)는 출력 다이오드(D3), 출력 캐패시터(Clink), 인덕터(Lo) 및 안정화 캐패시터(Co)를 포함할 수 있다.To this end, the output coupling unit 140 may include an output diode D3, an output capacitor Clink, an inductor Lo, and a stabilization capacitor Co.

출력 다이오드(D3)의 캐소드는 제1 정류 다이오드(D1)의 캐소드에 연결될 수 있고, 출력 다이오드(D3)의 애노드는 제2 정류 다이오드(D2)의 캐소드에 연결될 수 있다. 출력 캐패시터(Clink)의 일단은 출력 다이오드(D3)의 애노드 및 제2 정류 다이오드(D2)의 캐소드에 연결되고, 타단은 이차측 접지에 연결될 수 있다. 인덕터(Lo)의 일단은 출력 다이오드(D3)의 캐소드에 연결되고, 타단은 안정화 캐패시터(Co)에 연결될 수 있다. 안정화 캐패시터(Co)의 일단은 인덕터(Lo)의 타단에 연결되고, 안정화 캐패시터(Co)의 타단은 이차측 접지에 연결될 수 있다.The cathode of the output diode D3 may be connected to the cathode of the first rectifying diode D1, and the anode of the output diode D3 may be connected to the cathode of the second rectifying diode D2. One end of the output capacitor Clink may be connected to the anode of the output diode D3 and the cathode of the second rectifying diode D2, and the other end thereof may be connected to the secondary side ground. One end of the inductor Lo may be connected to the cathode of the output diode D3, and the other end thereof may be connected to the stabilization capacitor Co. One end of the stabilizing capacitor Co may be connected to the other end of the inductor Lo, and the other end of the stabilizing capacitor Co may be connected to the secondary side ground.

제어부(150)는 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨과 출력 전원의 전류(Io) 레벨 및 부하에 흐르는 전류를 전압으로 검출한 검출 전압(Vi,sense)에 기초하여 스위치(Q)의 턴 온 및 턴 오프를 제어하는 스위칭 제어 신호를 제공할 수 있다. 제어부(150)의 상세 구성에 관해서는 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.The controller 150 turns on the switch Q based on the voltage level of the first power source Vo1, the current Io level of the output power source, and the detection voltage Vi, sense that detects a current flowing in the load as a voltage. And a switching control signal for controlling the turn off. The detailed configuration of the controller 150 will be described later with reference to FIG. 6.

경로 제공부(160)는 스위치(Q)의 턴 온 및 턴 오프에 의한 전원의 순환 경로를 제공할 수 있다.The path provider 160 may provide a circulating path of power by turning on and off the switch Q. FIG.

이를 위해, 경로 제공부(160)는 제1 및 제2 다이오드(D4,D5) 및 캐패시터(C1)을 포함할 수 있다. 제1 다이오드(D4)의 애노드는 제2 일차 권선(NP2)의 일단에 연결되고, 제1 다이오드(D4)의 캐소드는 제2 다이오드(D5)의 애노드에 연결될 수 있다. 제2 다이오드(D5)의 캐소드는 제1 일차 권선(NP1)의 일단에 연결될 수 있다. 캐패시터(C1)의 일단은 제1 다이오드(D4)의 애노드에 연결될 수 있고, 타단은 일차측 접지에 연결될 수 있다.To this end, the path providing unit 160 may include first and second diodes D4 and D5 and a capacitor C1. The anode of the first diode D4 may be connected to one end of the second primary winding N P2 , and the cathode of the first diode D4 may be connected to the anode of the second diode D5. The cathode of the second diode D5 may be connected to one end of the first primary winding N P1 . One end of the capacitor C1 may be connected to the anode of the first diode D4 and the other end may be connected to the primary side ground.

정류부로부터의 입력 전원(Vin)은 도 5에 도시된 바와 같이, 120Hz 주기를 가질 수 있고, 캐패시터(C1)에 충전되는 전원(Vdead)는 도시된 그래프와 같이 유지될 수 있다.여기서,

Figure pat00001
는 입력 전원의 최대값을 나타낸다.
The input power Vin from the rectifier may have a 120 Hz period, as shown in FIG. 5, and the power Vdead charged in the capacitor C1 may be maintained as shown in the graph.
Figure pat00001
Represents the maximum value of the input power supply.

도 2는 본 발명의 전원 공급 장치의 전원이 전달되는 경로를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a path through which the power of the power supply of the present invention is delivered.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전원 공급 장치는 플라이 백 방식과 포워드 방식으로 각각 제1 전원(Vo1)과 제2 전원(Vo2)를 생성하여 그 출력을 결합하여 부하 특히 발광 다이오드에 전달함으로써 전력 변환 효율이 높을 수 있다.As shown in FIG. 2, the power supply device of the present invention generates a first power source Vo1 and a second power source Vo2 by a flyback method and a forward method, respectively, and combines the outputs of the first power source Vo1 and the second power source Vo2 and transfers the outputs to a load, in particular a light emitting diode. As a result, power conversion efficiency may be high.

(수식1)(Formula 1)

Figure pat00002
Figure pat00002

η1과 η2는 제1 및 제2 이차 권선 각각으로 유기되는 전력 변환의 효율을 의미하며, 여기서 k는 다음의 수식2와 같이 표현될 수 있다.η 1 and η 2 refer to the efficiency of power conversion induced by the first and second secondary windings, respectively, where k can be expressed as Equation 2 below.

(수식2)(Equation 2)

Figure pat00003
Figure pat00003

즉, k는 입력 전력과 플라이백 회로의 전력의 비로 나타낼 수 있다. k의 값은 커질수록 전력 변환 효율의 상승 효과가 감소하고, 작아지면 역률이 감소하므로, 효율과 역률의 트레이드 오프를 고려하여 k값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 출력 전원(Vo)의 전압 레벨이 24V이고, 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨이 20V이며, 효율과 역률을 각각 90%로 설정할 경우, 일반적인 투 스테이지 방식의 전원 공급 장치에서는 전력 변환 효율 81% 정도이지만, 본 발명의 전력 변환 효율은 88.5%로 그 값을 높일 수 있다.That is, k may be expressed as a ratio of input power and power of the flyback circuit. As the value of k increases, the synergy effect of the power conversion efficiency decreases, and as the value of k decreases, the power factor decreases. For example, when the voltage level of the output power Vo is 24V, the voltage level of the first power Vo1 is 20V, and the efficiency and the power factor are set to 90%, the power supply of a typical two-stage power supply device is used. Although the conversion efficiency is about 81%, the power conversion efficiency of the present invention can be increased to 88.5%.

도 2를 참조하면, 도시된 화살표와 같이 플라이 백 방식으로 스위치(Q)의 턴 오프시에 제1 전원(Vo1)이 출력되고, 포워드 방식으로 스위치(Q)의 턴 온시에 제2 전원(Vo2)이 출력될 수 있다. 스위치(Q)의 턴 온 및 오프는 제어부(150)으로부터의 스위칭 제어 신호에 의해 제어되며, 하나의 스위치(Q)를 공유하여 플라이 백 방식과 포워드 방식의 전력 변환 동작을 수행하기 위해, 제1 전원(Vo1)은 스위칭 주파수 제어에 의해 전압 레벨이 조절되고, 제2 전원(Vo2)은 스위칭 듀티 제어에 의해 전압 레벨이 조절될 수 있다.Referring to FIG. 2, the first power source Vo1 is output when the switch Q is turned off in the flyback manner as shown by the arrow, and the second power source Vo2 is turned on when the switch Q is turned on in the forward manner. ) May be output. The turn on and off of the switch Q is controlled by a switching control signal from the control unit 150, and in order to perform one of the switch Q to perform the flyback and forward power conversion operations, the first The voltage level of the power source Vo1 may be adjusted by switching frequency control, and the voltage level of the second power source Vo2 may be adjusted by switching duty control.

즉, 스위치(Q)의 턴 오프시에 제1 전원(Vo1)이 출력되고, 포워드 방식으로 스위치(Q)의 턴 온시에 제2 전원(Vo2)이 출력될 수 있으므로, 스위치(Q)의 턴 오프시에는 제1 전원(Vo1)의 전압은 증가하게 되고, 제2 전원(Vo2)의 전압은 감소하게 되며, 반대로, 스위치(Q)의 턴 온시에는 제1 전원(Vo1)의 전압은 감소하게 되고, 제2 전원(Vo2)의 전압은 증가하게 된다.That is, since the first power source Vo1 may be output when the switch Q is turned off, and the second power source Vo2 may be output when the switch Q is turned on in a forward manner, the turn of the switch Q is turned on. When turned off, the voltage of the first power source Vo1 increases and the voltage of the second power source Vo2 decreases. On the contrary, when the switch Q is turned on, the voltage of the first power source Vo1 decreases. The voltage of the second power source Vo2 is increased.

따라서, 출력 전원(Vo)은 제1 전원(Vo1)과 제2 전원(Vo2)의 합이므로 서로의 리플이 상쇄되어 출력 전원(Vo)에 포함되는 리플 성분이 저감될 수 있다.Therefore, since the output power Vo is the sum of the first power Vo1 and the second power Vo2, the ripples of the output power Vo cancel each other, thereby reducing the ripple component included in the output power Vo.

도 3은 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 동작 파형 그래프이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 전원 공급 장치의 동작 모드를 나타내는 도면이다.3 is a graph of the main operation waveform of the power supply of the present invention, Figures 4a to 4c is a view showing the operation mode of the power supply of the present invention.

도 4a 내지 도 4c는 도 3의 동작 파형 그래프 중 제1 모드(t0-t1) 내지 제3 모드(t2-t3)으 동작을 나타낸다.4A to 4C illustrate an operation in the first mode t0-t1 to the third mode t2-t3 in the operation waveform graph of FIG. 3.

도 3 및 도 4a를 참조하면, 먼저, 스위치(Q)가 턴 온 되면 트랜스포머(T)의 권선 시작점에 양의 전압이 인가되므로 제1 정류 다이오드(D1)은 턴 온 되고, 출력 다이오드(D3)에는 (NS1/NP1)Vin 전압이 인가되고, 제2 정류 다이오드(D2)에는 VO1+(NS2/NP1)Vin 전압이 인가되어 제2 정류 다이오드(D2)와 출력 다이오드(D3) 모두 턴 오프 되므로 도 4a의 실선과 같은 전류의 도통 경로가 형성된다. 자화인덕터(Lm)양단에는 입력 전원(Vin)의 전압이 인가되어 Vin/Lm의 기울기로 전류가 상승한다. 또 제1 정류 다이오드(D1)이 도통되어 있으므로 인덕터(Lo)양단에는 (NS1/NP1)Vin +VO1-VO전압이 인가되어 ((NS1/NP1)Vin +VO1 -VO)/LO의 기울기로 전류가 상승한다.3 and 4A, first, when the switch Q is turned on, since the positive voltage is applied to the winding start point of the transformer T, the first rectifying diode D1 is turned on and the output diode D3 is turned on. (N S1 / N P1 ) V in Since the voltage is applied and the second rectifying diode D2 is applied with the voltage V O 1+ (N S2 / N P1 ) V in , both the second rectifying diode D2 and the output diode D3 are turned off. A conduction path of electric current like a solid line is formed. The voltage of the input power source Vin is applied across the magnetizing inductor L m so that the current rises with a slope of V in / L m . In addition, since the first rectifying diode D1 is conducted, (N S1 / N P1 ) V in across the inductor Lo. + V O 1-V O voltage is applied to ((N S1 / N P1 ) V in The current rises with the slope of + V O 1 -V O ) / L O.

도 3 및 도 4b를 참조하면, 다음으로, 스위치(Q)가 턴 오프하면 도 4b와 같이 트랜스포머(T)의 자화인덕터 전류가 트랜스포머(T)의 권선 시작점의 반대 방향으로 흘러 제2 정류 다이오드(D2)와, 출력 다이오드(D3)는 턴 온 되고, 제1 정류 다이오드(D1)에는 (NS1/NP1)Vin 전압이 인가되어 턴 오프되어 도 4b의 실선과 같은 전류의 도통 경로가 형성된다. 제2 정류 다이오드(D2)이 도통되어 있기 때문에 자화인덕터(Lm) 양단 전압은 -(NP1/NS2)VO1 이 되고, 이때 전류는 -(NP1/NS2)VO1/Lm의 기울기로 감소하게 된다. 스위치(Q)가 턴 오프되어 있으므로 스위치 양단 전압 VDS는 Vin+(NP1/NS2)VO1이 되고, 제2 정류 다이오드(D2)에 흐르는 전류(ID2)는 -(NP2/NS2)2VO1/Lm의 기울기로 감소한다. 출력 인덕터 양단에는 VO-VO1전압이 인가되고 전류 ILo는 (VO-VO1)/LO의 기울기로 감소한다. 자화인덕터(Lm)에 흐르는 전류(ILm)이 '0'이 되면 제2 모드(t1-t2)가 종료된다.
3 and 4B, when the switch Q is turned off, as shown in FIG. 4B, the magnetizing inductor current of the transformer T flows in a direction opposite to the starting point of the winding of the transformer T, so that the second rectifier diode ( D2) and output diode D3 are turned on, and (N S1 / N P1 ) V in voltage is applied to first rectifier diode D1 to turn off to form a conductive path of current as shown in FIG. 4B. do. Since the second rectifying diode D2 is conductive, the voltage across the magnetizing inductor L m becomes-(N P1 / N S2 ) V O1 , and the current is- (N P1 / N S2 ) V O1 / L m It decreases with the slope of. Since the switch Q is turned off, the voltage across the switch V DS becomes V in + (N P1 / N S2 ) V O1 , and the current ID2 flowing through the second rectifying diode D2 is-(N P2 / N S2 ) decrease with the slope of 2 V 01 / L m . Across the output inductor is applied the voltage V O -V O 1 and the current I Lo decreases with the slope of (V O -V O 1) / L O. When the current I Lm flowing in the magnetization inductor L m becomes '0', the second mode t1-t2 ends.

도 3 및 도 4a를 참조하면, 자화인덕터(Lm)에 흐르는 전류(ILm)이 0이 되고 나면 도 4a와 같이 제2 정류 다이오드(D2)이 오프되고 출력 다이오드(D3)만 도통되어 인덕터(Lo)에 흐르는 전류(ILo)는 (VO-VO1)/LO의 기울기로 계속 감소하고, 이 구간에서 전류는 프리 휠링(freewheeling) 하게 된다.
3 and 4A, after the current I Lm flowing in the magnetization inductor L m becomes 0, the second rectifying diode D2 is turned off and only the output diode D3 is turned on as shown in FIG. The current I Lo flowing in Lo continues to decrease with the slope of (V O -V O 1) / L O , in which the current freewheels.

도 6은 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 제어부의 개략적인 구성도이다.6 is a schematic configuration diagram of a control unit employed in the power supply apparatus of the present invention.

도 1과 함께 도 6을 참조하면, 상술한 바와 같이, 본 발명의 전원 공급 장치는 전력 변환 방식에 있어서 하나의 스위치를 공유하여 플라이 백 방식과 포워드 방식으로 전력을 변환한다.Referring to FIG. 1 along with FIG. 6, as described above, the power supply apparatus of the present invention converts power in a flyback method and a forward method by sharing one switch in a power conversion method.

이에 따라 입출력 관계식은 다음의 수식3과 같다.Accordingly, the input / output relational expression is as shown in Equation 3 below.

(수식3)(Formula 3)

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

Figure pat00006
Figure pat00006

이때의 최소 입력 전압은 도 5에 도시된 바와 같이 경로 제공부(160)의 캐패시터(C)에 의해 Vdead이 되고, 시비율은 최대가 되므로, 이때의 입출력 관계식을 다시 정리하면, 다음의 수식4와 같다.At this time, the minimum input voltage becomes Vdead by the capacitor C of the path providing unit 160 as shown in FIG. 5, and the ratio is maximized. Same as

(수식4)(Equation 4)

Figure pat00007
Figure pat00007

한편, 트랜스포머(T)의 자화 인덕터(Lm)에 흐르는 전류의 평균 전류(Ip)는 다음의 수식5와 같이 유도될 수 있다.Meanwhile, the average current Ip of the current flowing through the magnetizing inductor Lm of the transformer T may be derived as shown in Equation 5 below.

(수식5)(Formula 5)

Figure pat00008
Figure pat00008

역률이 1이 되기 위한 조건은 입력 임피던스가 저항성분(Re)으로 보이는 경우로 아래의 수식6과 같이 나타낼 수 있다.The condition for the power factor to be 1 is a case where the input impedance is seen as the resistance component Re, which can be expressed by Equation 6 below.

(수식6)(Equation 6)

Figure pat00009
Figure pat00009

수식3과 수식5에 의해 주파수는 다음의 수식7과 같을 수 있다.According to Equations 3 and 5, the frequency may be equal to Equation 7 below.

(수식7)(Equation 7)

Figure pat00010
Figure pat00010

상술한 수식7은 본 발명의 스위칭 주파수 제어 원리이며, 제1 전원(Vo1)이 사전에 설정된 전압을 추종하도록 제어부(150)을 구성하여 입력 임피던스의 저항 성분(Re)를 간접적으로 추종할 수 있다. Equation 7 described above is a switching frequency control principle of the present invention. The controller 150 may be configured to indirectly follow the resistance component Re of the input impedance by configuring the controller 150 so that the first power source Vo1 follows a preset voltage. .

상술한 수식8을 성립시키기 위해, 본 발명의 전원 공급 장치(100)에 채용된 제어부(150)는 제1 비교부(151), 삼각파 발생부(152), 제2 비교부(153) 및 주파수 제어부(154)를 포함할 수 있다.In order to establish Equation 8 described above, the controller 150 employed in the power supply device 100 of the present invention includes a first comparator 151, a triangle wave generator 152, a second comparator 153, and a frequency. The controller 154 may be included.

제1 비교부(151)는 구동 전원의 전류(Io) 레벨과 사전에 설정된 기준 전류(Io,ref) 레벨을 비교하여 그 비교 결과를 제2 비교부(153)에 전달할 수 있다.The first comparator 151 may compare the current Io level of the driving power supply with a preset reference current Io, ref level and transmit the comparison result to the second comparator 153.

삼각파 발생부(152)는 제공되는 제어 신호에 따라 주파수가 제어되는 삼각파를 발생시킬 수 있다.The triangle wave generator 152 may generate a triangle wave whose frequency is controlled according to the provided control signal.

제2 비교부(153)는 제1 비교부(151)의 비교 결과와 삼각파 발생부(152)의 삼각파를 비교하여, 스위치(Q)의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다. 스위칭 제어 신호의 주파수 제어 정보는 상술한 수식8을 만족시킬 수 있다.The second comparator 153 may output a switching control signal for controlling the switching of the switch Q by comparing the comparison result of the first comparator 151 with the triangular wave of the triangular wave generator 152. The frequency control information of the switching control signal may satisfy Equation 8 described above.

주파수 제어부(154)는 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압(Vo1,ref) 레벨을 비교하고, 그 비교 결과와 검출 전압을 연산하여 상기 삼각파 발생부의 주파수를 제어하는 제어 신호를 제공할 수 있다.The frequency controller 154 compares the voltage level of the first power source Vo1 with a preset reference voltage Vo1, ref level, calculates a comparison result, and detects a voltage to control the frequency of the triangular wave generator. Can be provided.

이를 위해, 주파수 제어부(154)는 제3 비교부(154a), 제1 연산부(154b) 및 제2 연산부(154c)를 포함할 수 있다.To this end, the frequency controller 154 may include a third comparator 154a, a first calculator 154b, and a second calculator 154c.

제3 비교부(154a)는 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압(Vo1,ref)의 전압 레벨을 비교하여 그 비교 결과를 제1 연산부(154b)에 전달한다.The third comparator 154a compares the voltage level of the first power source Vo1 with the voltage levels of the preset reference voltages Vo1 and ref and transmits the comparison result to the first calculator 154b.

제1 연산부(154b)는 제3 비교부(154a)로부터의 비교 결과와 부하에 흐르는 전류는 검출한 검출 전압(Vi,sense)를 곱셈 연산할 수 있다.The first calculator 154b may multiply the detected detection voltages Vi and sense by the comparison result from the third comparator 154a and the current flowing through the load.

제2 연산부(154c)는 제1 연산부(154b)의 연산 결과와 사전에 설정된 주파수 상수(K)를 곱셈 연산하여, 삼각파 발생부(152)의 주파수를 제어할 수 있는 제어 신호를 제공한다.The second calculator 154c multiplies the calculation result of the first calculator 154b by a preset frequency constant K to provide a control signal capable of controlling the frequency of the triangular wave generator 152.

상술한 주파수 제어부(154)의 동작을 수식으로 나타내면 다음의 수식8과 같다.The operation of the frequency controller 154 described above is expressed by Equation 8 below.

상술한 수식7은 다음의 수식8과 같이 정리될 수 있다.Equation 7 described above may be arranged as Equation 8 below.

(수식8)(Equation 8)

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서, T는 삼각파 발생부(152)의 삼각파의 주파수이다.
Here, T is the frequency of the triangular wave of the triangular wave generator 152.

상술한 제어부(150)의 스위칭 주파수 제어에 관하여 설명하도록 한다.It will be described with respect to the switching frequency control of the above-described control unit 150.

제어부(150)는 스위치(Q)의 스위칭 주파수 제어를 통해 제1 전원(Vo1)의 전압을 제어한다. 즉, 제1 전원(Vo1)의 전압이 증가하여 제3 비교부(154a)의 비교 결과(Vc1)이 감소하면 상술한 수식8에 의해 삼각파 발생부(152)에서 생성되는 삼각파의 주기가 감소하여 삼각파의 주파수가 증가하고, 제1 전원(Vo1)의 전압이 감소하여 제3 비교부(154a)의 비교 결과(Vc1)이 증가하면 삼각파의 주기가 증가해 삼각파의 주파수가 감소하게 된다. 마찬가지로, 검출 전압(Vi,sense)의 전압 레벨이 낮은 경우 삼각파의 주파수가 증가하고, 검출 전압(Vi,sense)의 전압 레벨이 높은 경우 삼각파의 주파수가 감소한다. The controller 150 controls the voltage of the first power source Vo1 through the switching frequency control of the switch Q. That is, when the voltage of the first power source Vo1 increases and the comparison result Vc1 of the third comparator 154a decreases, the period of the triangular wave generated by the triangular wave generator 152 decreases according to Equation 8 described above. When the frequency of the triangular wave increases, and the voltage of the first power source Vo1 decreases and the comparison result Vc1 of the third comparator 154a increases, the period of the triangular wave increases and the frequency of the triangular wave decreases. Similarly, when the voltage level of the detection voltages Vi and sense is low, the frequency of the triangular wave increases, and when the voltage level of the detection voltages Vi and sense is high, the frequency of the triangle wave decreases.

이에 따라, 제2 비교부(153)는 제1 비교부(151)의 비교 결과와 삼각파를 비교하여 스위칭 제어 신호를 제공하므로, 부하에 흐르는 전류(Io)가 증가하여 제1 비교부(151)의 비교 결과(Vc)가 감소하면 시비율이 감소하고, 부하에 흐르는 전류가 감소하여 제1 비교부(151)의 비교 결과(Vc)가 시비율이 증가하여 부하에 공급되는 전원의 정전류 제어가 가능해진다. 특히, 부하가 발광 다이오드일 경우 발광 다이오드를 구동할 수 있는 정전류 제어가 가능해진다.
Accordingly, since the second comparator 153 compares the comparison result of the first comparator 151 with the triangular wave and provides a switching control signal, the current Io flowing through the load increases to increase the first comparator 151. When the comparison result of Vc decreases, the fertilization rate decreases, and the current flowing in the load decreases, so that the comparison result Vc of the first comparator 151 increases the fertilization rate so that the constant current control of the power supplied to the load is achieved. It becomes possible. In particular, when the load is a light emitting diode, it is possible to control the constant current capable of driving the light emitting diode.

도 7a는 일반적인 싱글 스테이지 방식을 채용한 전원 공급 장치의 출력 전원 리플 그래프이고, 도 7b는 본 발명의 전원 공급 장치의 출력 전원 리플 그래프이다.7A is an output power ripple graph of a power supply device employing a general single stage method, and FIG. 7B is an output power ripple graph of the power supply device of the present invention.

도 7a를 참조하면, 일반적인 싱글 스테이지 방식을 채용한 전원 공급 장치의 경우 출력 전류에 약 56% 정도의 큰 리플이 발생함을 알 수 있다. 반면에, 도 7b를 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치의 출력 전류 리플이 5% 이내로 매우 작음을 알 수 있다.
Referring to FIG. 7A, in the case of a power supply device employing a general single stage method, a large ripple of about 56% occurs in the output current. On the other hand, referring to Figure 7b, it can be seen that the output current ripple of the power supply of the present invention is very small within 5%.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 부하, 특히 발광 다이오드에 구동 전원을 공급시 하나의 스위치를 공유하여 플라이 백 방식과 포워드 방식으로 전력 변환 동작을 수행하여, 전력 변환 효율을 높게 유지하면서, 출력 전류의 저주파 대역 리플을 저감시킬 수 있다.
As described above, according to the present invention, when a driving power is supplied to a load, in particular, a light emitting diode, one switch is shared to perform a power conversion operation in a flyback method and a forward method, thereby maintaining a high power conversion efficiency. The low frequency band ripple of the current can be reduced.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100...전원 공급 장치
110...전자기 간섭 필터부
120...정류부
130...전원 변환부
140...출력 결합부
150...제어부
151...제1 비교부
152...삼각파 발생부
153...제2 비교부
154...주파수 제어부
154a...제3 비교부
154b...제1 연산부
154c...제2 연산부
160...경로 제공부
100 ... power supply
110. Electromagnetic interference filter
120 ... rectifier
130 ... power conversion unit
140 ... output coupling
150 ... control unit
151.Comparative Part 1
152 ... triangle wave generator
153 Second Comparison Unit
154 ... frequency control
154a ... 3 comparison section
154b ... first calculating unit
154c ... second operation unit
160.Route Provider

Claims (12)

적어도 하나의 스위치를 구비하고, 입력 전원을 스위칭하여 상기 입력 전원을 플라이 백(Fly-Back) 방식으로 상기 스위칭에 따른 전압 레벨을 갖는 제1 전원으로 변환하고, 상기 입력 전원을 포워드 방식으로 상기 스위칭에 따른 전압 레벨을 갖는 제2 전원으로 변환하는 전원 변환부;
상기 전원 변환부의 상기 제1 전원과 상기 제2 전원을 결합한 구동 전원을 부하에 출력하는 출력 결합부; 및
상기 출력 결합부의 출력 전원에 기초하여 상기 제1 변환부의 스위칭 주파수를 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
At least one switch, the input power is switched to convert the input power to a first power source having a voltage level according to the switching in a fly-back (Fly-Back) method, the input power is switched in a forward manner A power converting unit converting the second power to a second power having a voltage level according to the method;
An output coupler configured to output a driving power coupled to the load by combining the first power and the second power to the power converter; And
A control unit controlling a switching frequency of the first conversion unit based on an output power of the output coupling unit
Power supply comprising a.
제1항에 있어서,
상기 출력 결합부는 상기 구동 전원을 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 1,
And the output coupling unit supplies the driving power to at least one light emitting diode.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 전원의 전압 레벨과, 상기 구동 전원의 전류 레벨 및 상기 부하에 흐르는 전류를 검출한 검출 전압에 기초해서 상기 전원 변환부의 스위칭 주파수를 제어하여 상기 제1 전원의 전원 변환을 제어하고, 상기 전원 변환부의 스위칭 듀티를 제어하여 상기 제2 전원의 전원 변환을 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 1,
The control unit controls power conversion of the first power supply by controlling a switching frequency of the power conversion unit based on a voltage level of the first power supply, a current level of the driving power supply, and a detected voltage detecting a current flowing through the load. And controlling the switching duty of the power converter to control power conversion of the second power source.
제3항에 있어서, 상기 제어부는
상기 구동 전원의 전류 레벨과 사전에 설정된 기준 전류 레벨을 비교하는 제1 비교부;
제어 신호에 따라 주파수가 제어되는 삼각파를 발생시키는 삼각파 발생부;
제1 비교부의 비교 신호와 상기 삼각파 발생부의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환부의 스위칭을 제어하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 제2 비교부; 및
상기 제1 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압 레벨을 비교하고, 그 비교 결과와 상기 검출 전압을 연산하여 상기 삼각파 발생부의 주파수를 제어하는 제어 신호를 제공하는 주파수 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the control unit
A first comparing unit comparing a current level of the driving power supply with a preset reference current level;
A triangular wave generator for generating a triangular wave whose frequency is controlled according to a control signal;
A second comparator for comparing a comparison signal of a first comparator and a triangular wave of the triangular wave generator to output a switching control signal for controlling switching of the power converter; And
A frequency controller for comparing a voltage level of the first power supply with a preset reference voltage level, calculating a result of the comparison and the detected voltage, and providing a control signal for controlling the frequency of the triangular wave generator;
Power supply comprising a.
제4항에 있어서, 상기 주파수 발생부는
상기 구동 전원의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압 레벨을 비교하는 제3 비교부;
상기 검출 전압의 제곱값과 상기 제3 비교부의 비교 결과를 곱하는 제1 연산부; 및
상기 제1 연산부의 연산 결과에 사전에 설정된 주파수 상수를 곱하는 제2 연산부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 4, wherein the frequency generator
A third comparing unit comparing the voltage level of the driving power supply with a preset reference voltage level;
A first calculating unit multiplying a square value of the detection voltage and a comparison result of the third comparing unit; And
A second operation unit which multiplies a calculation result of the first operation unit by a preset frequency constant
Power supply comprising a.
제1항에 있어서, 상기 전원 변환부는
상기 제어부의 스위칭 제어에 따라 상기 입력 전원을 스위칭하는 스위치;
상기 스위칭된 전원을 사전에 설정된 권선비에 따라 플라이백 방식과 포워드 방식으로 전압 레벨 변환하는 트랜스포머; 및
상기 트랜스포머로부터 변환된 전원을 각각 정류하는 제1 및 제2 정류 다이오드
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 1, wherein the power conversion unit
A switch for switching the input power according to the switching control of the controller;
A transformer for voltage level conversion of the switched power supply in a flyback method and a forward method according to a preset turns ratio; And
First and second rectifier diodes respectively rectifying the power converted from the transformer
Power supply comprising a.
제6항에 있어서,
상기 트랜스포머의 전원의 순환 경로를 제공하는 경로 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 6,
The power supply device further comprises a path providing unit for providing a circulation path of the power of the transformer.
제7항에 있어서, 상기 트랜스포머는
사전에 설정된 권선 시작점을 갖고, 일단으로 상기 입력 전원을 전달받으며, 상기 스위치에 타단이 연결된 제1 일차 권선;
상기 제1 일차 권선과 반대의 권선 시작점을 갖고, 일단이 상기 경로 제공부에 연결되며, 타단은 일차측 접지에 연결되는 제2 일차 권선;
상기 제1 일차 권선과 동일한 권선 시작점을 갖고, 상기 스위치의 스위칭 온시에 상기 제1 일차 권선으로부터 전원을 유기받는 제1 이차 권선; 및
상기 제1 일차 권선과 반대의 권선 시작점을 갖고, 상기 스위치의 스위칭 오프시에 상기 제1 일차 권선으로부터 전원을 유기받는 제2 이차 권선
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 7, wherein the transformer
A first primary winding having a predetermined winding start point, receiving the input power at one end, and having the other end connected to the switch;
A second primary winding having a winding start point opposite to the first primary winding, one end of which is connected to the path providing portion and the other end of which is connected to a primary side ground;
A first secondary winding having the same winding start point as the first primary winding and receiving power from the first primary winding upon switching on of the switch; And
A second secondary winding having a winding start point opposite to the first primary winding and receiving power from the first primary winding upon switching off of the switch;
Power supply comprising a.
제8항에 있어서, 상기 경로 제공부는
상기 제1 일차 권선의 일단에 연결된 캐소드를 갖는 제1 다이오드;
상기 제1 다이오드의 애노드와 연결된 캐소드를 갖고, 상기 제2 일차 권선의 일단에 연결되는 애노드를 갖는 제2 다이오드; 및
상기 제2 다이오드의 캐소드에 연결된 일단과, 일차측 접지에 연결된 타단을 갖는 캐패시터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 8, wherein the path providing unit
A first diode having a cathode connected to one end of the first primary winding;
A second diode having a cathode connected to the anode of the first diode and having an anode connected to one end of the second primary winding; And
A capacitor having one end connected to the cathode of the second diode and the other end connected to the primary side ground
Power supply comprising a.
제6항에 있어서, 상기 출력 결합부는
상기 제1 정류 다이오드의 캐소드에 연결된 캐소드를 갖고, 상기 제2 정류 다이오드의 캐소드에 연결된 애노드를 갖는 출력 다이오드;
상기 출력 다이오드의 애노드에 연결되는 일단과, 이차측 접지에 연결되는 타단을 갖는 출력 캐패시터;
상기 출력 다이오드의 캐소드에 연결된 일단과, 부하에 연결된 타단을 갖는 인덕터; 및
상기 인덕터의 타단에 연결된 일단과, 이차측 접지에 연결된 타단을 갖는 안정화 캐패시터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 6, wherein the output coupling portion
An output diode having a cathode connected to the cathode of the first rectifying diode and an anode connected to the cathode of the second rectifying diode;
An output capacitor having one end connected to an anode of the output diode and the other end connected to a secondary side ground;
An inductor having one end connected to the cathode of the output diode and the other end connected to the load; And
Stabilization capacitor having one end connected to the other end of the inductor and the other end connected to the secondary side ground
Power supply comprising a.
제1항에 있어서,
상용 교류 전원을 정류 및 평활하여 상기 전원 변환부에 전달하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 1,
And a rectifier for rectifying and smoothing commercial AC power and transferring the same to the power converter.
제11항에 있어서,
상기 상용 교류 전원에 포함된 전자기 간섭을 필터링하여 상기 정류부에 전달하는 전자기 간섭 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 공급 장치.
The method of claim 11,
And an electromagnetic interference filter unit for filtering and transmitting the electromagnetic interference included in the commercial AC power to the rectifier.
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