KR20130073611A - 전원 공급 장치 - Google Patents

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KR20130073611A
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rectifying
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문건우
김봉철
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김정은
박동진
김돈식
박홍선
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삼성전기주식회사
한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 1차측 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하는 특히, 1차측 공진 전류와 자화 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하는 LLC 타입의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 스위칭부로부터의 스위칭된 전원을 변압하는 변압부; 제어 신호에 따라 턴-온 및 턴-오프하여 변압된 전원을 정류하는 정류 소자를 갖는 정류부; 상기 정류부의 출력 전원에 기초하여 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부; 및 상기 변압부에 흐르는 전류에 기초하여 상기 정류부의 상기 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 전원 공급 장치를 제안한다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLYING APPARATUS}
본 발명은 동기 정류 소자의 도통 손실이 저감된 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사용자의 다양한 욕구에 부합하는 전자 장치들이 다양하게 구현되고 있으며, 이러한 전자 장치들은 해당하는 기능을 구현하기 위해 동작 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 채용할 수 있다.
전원 공급 장치는 일반적으로 전력 변환 효율, 소형화 등의 이점으로 인해 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply) 방식을 채용할 수 있다.
이러한 스위칭 모드 파워 서플라이 방식의 전원 공급 장치의 종류로는 플라이백(fly back) 타입 또는 포워드(forward) 타입 등이 있을 수 있으며, 전원 변환 효율 및 회로 면적 등의 이점으로 인하여 주로 사용되는 LLC 공진 타입이 있을 수 있다.
상술한 LLC 공진 타입 전원 공급 장치는 전부하 영역에서 영전압 스위칭(zero voltage switching)이 가능하기 때문에 높은 주파수 구동이 가능할 수 있다.
한편, 2차측 전류 파형이 불연속적이기 때문에 전류의 제곱평균제곱근(root mena square;RMS) 값이 커지게 되면 도통 손실이 증가하는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 2차측 정류 다이오드를 동기 정류 소자(Synchronous Rectifier; SR)를 사용할 수 있다. 상기 동기 정류 소자를 구동시키기 위해 상기 정류 소자의 양단 전압을 센싱하여 센싱된 전압을 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 정류 소자를 턴-온 또는 턴-오프시킬 수 있다.
그러나, 상기 정류 소자의 누설 인덕턴스(leakage Inductance)와 LLC 공진 타입 전원 공급 장치가 형성된 인쇄회로기판의 누설 인덕턴스 성분에 의해 전압 센싱 오류가 발생할 수 있고, 이로 인하여 정류 소자를 미리 턴-오프시킬 수 있어 2차측 전류가 상기 정류 소자의 바디 다이오드로 흐르면서 도통 손실이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 1차측 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하는 특히, 1차측 공진 전류와 자화 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하고, 1차측 스위칭 제어에 기포하여 1차측 자화 전류를 검출할 수 있는 LLC 타입의 전원 공급 장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부;
스위칭부로부터의 스위칭된 전원을 변압하는 변압부;
제어 신호에 따라 턴-온 및 턴-오프하여 변압된 전원을 정류하는 정류 소자를 갖는 정류부;
상기 정류부의 출력 전원에 기초하여 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부; 및
상기 변압부에 흐르는 전류에 기초하여 상기 정류부의 상기 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 스위칭 제어부
를 포함하는 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변압부는
자화 인덕턴스 성분을 가지며, 상기 스위칭된 전원을 입력받는 1차 권선과 상기 1차 권선과 상기 권선비를 형성하여 상기 스위칭된 전원을 변압하는 2차 권선을 갖는 트랜스포머; 및
상기 트랜스포머의 상기 자화 인덕턴스 성분과 함께 LLC 공진하는 공진 인덕터 및 공진 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위칭 제어부는 상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 자화 전류와 상기 공진 인덕터에 흐르는 공진 전류에 기초하여 상기 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 정류부는
상기 2차 권선의 일단에 연결된 제1 정류 소자;
상기 2차 권선의 타단에 연결된 제2 정류 소자; 및
상기 2차 권선에 연결되어 정류된 전원을 안정화시키는 캐패시터
를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위칭 제어부는
상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 자화 전류와 상기 공진 인덕터에 흐르는 공진 전류를 검출하는 전류 검출부; 및
상기 전류 검출부의 검출 결과에 따라 상기 제1 및 제2 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 정류 스위칭 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 검출부는
상기 공진 인덕터에 흐르는 공진 전류를 검출하는 공진 전류 검출부; 및
상기 제어부의 스위칭 신호에 기초하여 상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 자화 전류를 검출하는 자화 전류 검출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 자화 전류 검출부는
사전에 설정된 구동 전원을 공급하는 구동 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 제1 N형 트랜지스터 및 제1 P형 트랜지스터를 가지며, 상기 제1 N형 트랜지스터 및 제1 P형 트랜지스터의 베이스에 상기 제어부의 스위칭 신호를 입력받는 제1 트랜지스터 그룹;
상기 구동 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 제2 N형 트랜지스터 및 제2 P형 트랜지스터를 가지며, 상기 제2 N형 트랜지스터 및 제2 P형 트랜지스터의 베이스에 상기 제어부의 스위칭 신호를 입력받는 제2 트랜지스터 그룹;
상기 제1 트랜지스터 그룹의 상기 제1 N형 트랜지스터 및 제1 P형 트랜지스터의 연결점과 상기 제2 트랜지스터 그룹의 상기 제2 N형 트랜지스터 및 제2 P형 트랜지스터의 연결점 간의 전압을 인가받는 제1 권선과, 상기 제1 권선과 전자기 결합하는 제2 권선을 갖는 검출 트랜스포머;
상기 제1 권선에 연결되어 상기 트랜스포머의 상기 권선비에 따라 상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 전류 기울기와 유사한 전류 기울기를 생성하는 유사 자화 인덕터; 및
상기 제2 권선에 유기된 전류를 전압으로 검출하는 인덕터 및 저항을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 정류 스위칭 제어부는
검출된 공진 전류를 입력받는 플러스 단자와 검출된 자화 전류를 입력받는 마이너스 단자를 가지며, 검출된 공진 전류와 검출된 자화 전류를 비교하여 상기 제1 정류 소자의 스위칭을 제어하는 제1 비교부; 및
검출된 자화 전류를 입력받는 플러스 단자와 검출된 공진 전류를 입력받는 마이너스 단자를 가지며, 검출된 공진 전류와 검출된 자화 전류를 비교하여 상기 제2 정류 소자의 스위칭을 제어하는 제2 비교부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는
상기 정류부의 출력 전압을 검출하여 사전에 설정된 기준 전압과 비교하는 검출부; 및
상기 검출부의 비교 결과에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 상기 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 신호 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위칭부는 상기 입력 전원이 입력되는 입력 전원단 사이에 직렬 연결되는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하고,
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는 상기 스위칭 신호에 따라 교번 스위칭할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위칭 신호 생성부는 상기 제1 스위치를 스위칭 온 및 오프시키는 제1 스위칭 신호와 상기 제2 스위치를 스위칭 오프 및 온 시키는 제2 스위칭 신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 자화 전류 검출부의 상기 제1 트랜지스터 그룹은 상기 제1 스위칭 신호를 입력받고, 상기 제2 트랜지스터 그룹은 상기 제2 스위칭 신호를 입력받을 수 있다.
본 발명에 따르면, 1차측 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하는 특히, 1차측 공진 전류와 자화 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하여 2차측 정류 소자의 도통 손실을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 부분의 신호 파형 그래프.
도 3은 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 자화 전류 검출부의 개략적인 회로도.
도 4는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 자화 전류 검출부의 신호 파형 그래프.
도 5는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 정류 스위칭 제어부의 개략적인 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 부분의 신호 파형 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 스위칭부(110), 변압부(120), 정류부(130), 제어부(140) 및 스위칭 제어부(140)를 포함할 수 있다.
스위칭부(110)는 입력 전원(Vin)을 스위칭할 수 있으며, 이를 위해 입력 전원(Vin)이 입력되는 입력 전원단 사이에 직렬 연결된 제1 및 제2 스위치(QA,QB)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 스위치(QA,QB)는 도 2에 도시된 바와 같이 서로 교번 스위칭될 수 있으며 이를 위해 제어부(140)로부터 스위칭 신호를 제공받을 수 있다.
변압부(120)는 스위칭부(110)에 의해 스위칭된 전원의 전압 레벨을 사전에 설정된 전압 레벨로 변압하여 출력할 수 있다.
이에 따라, 변압부(120)는 트랜스포머(T)를 포함할 수 있으며, 트랜스포머(T)는 스위칭된 전원을 입력받는 1차 권선(NP)과, 1차 권선(NP)과 전자기 결합하여 형성되는 권선비에 따라 1차 권선(NP)에 입력된 스위칭된 전원의 전압 레벨을 변압하여 출력하는 2차 권선(NS1,NS2)을 포함할 수 있다. 더하여, 트랜스포머(T)는 누설 인덕턴스 성분(Llkg)와 자화 인덕턴스 성분(LM)을 포함할 수 있다.
또한, 변압부(120)는 스위칭부(110)와 트랜스포머(T)의 1차 권선(NP)의 양 단 사이에 각각 형성된 공진 인덕터(LR)와 공진 캐패시터(CR)를 포함할 수 있으며, 공진 인덕터(LR)와 공진 캐패시터(CR)은 트랜스포머(T)의 자화 인덕턴스 성분(LM)과 함께 LLC 공진 탱크(resonance tank)를 구성할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 LLC 공진 방식으로 전원 변환 동작을 수행할 수 있다.
정류부(130)는 2차 권선(NS1,NS2)의 양단에 각각 연결된 제1 및 제2 정류 소자(SR1,SR2)와, 2차 권선(NS1,NS2)에 연결된 캐패시터(Co)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 정류소자(SR1,SR2)는 서로 교번 스위칭할 수 있으며, 2차 권선(NS1,NS2)로부터의 변압된 전원을 정류할 수 있다.
캐패시터(Co)는 도 2에 도시된 바와 같이 정류된 전원(iRECT)을 안정화시켜서 출력 전원(io)을 출력할 수 있다.
제어부(140)는 출력 전원의 전압(Vo)에 기초하여 스위칭부(110)의 스위칭을 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(140)는 검출부(141)와 스위칭 신호 생성부(142)를 포함할 수 있다.
검출부(141)는 출력 전원의 전압(Vo) 레벨을 검출하고 검출된 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압(Vo_ref)을 비교하여 그 비교 결과를 스위칭 신호 생성부(142)에 전달할 수 있다.
스위칭 신호 생성부(142)는 검출부(141)의 비교 결과에 따라 제1 스위치(QA) 및 제2 스위치(QB)를 교번 스위칭시키는 스위칭 신호를 스위칭부(110)에 제공할 수 있다. 더하여, 스위칭 신호 생성부(142)는 스위칭 신호를 스위칭 제어부(150)에도 제공할 수 있다.
스위칭 제어부(150)는 제1 및 제2 정류 소자(SR1,SR2)의 스위칭 온 및 오프를 제어할 수 있다. 제1 및 제2 정류 소자(SR1,SR2)는 교번 스위칭할 수 있으며, 이를 위해, 스위칭 제어부(150)는 제1 및 제2 정류 소자(SR1,SR2)에 각각 제1 및 제2 정류 스위칭 신호(SSR1,SSR2)를 제공할 수 있다.
스위칭 제어부(150)는 전류 검출부(151)와 정류 스위칭 제어부(152)를 포함할 수 있다.
전류 검출부(151)는 변압부(120)에 흐르는 전류를 검출할 수 있으며, 보다 상세하게는 변압부(120)의 공진 인덕터(LR)에 흐르는 공전 전류(iLR)과 자화 인덕턴스 성분(LM)에 흐르는 자화 전류(iLM)을 검출할 수 있다.
이를 위해, 전류 검출부(151)는 공진 전류 검출부(151a) 및 자화 전류 검출부(151b)를 포함할 수 있다.
공진 전류 검출부(151a) 및 자화 전류 검출부(151b)에 의해 검출된 전류는 정류 스위칭 제어부(152)에 전달될 수 있다.
스위칭 제어부(152)는 공진 전류 검출부(151a) 및 자화 전류 검출부(151b)에 의해 검출된 전류에 기초하여 제1 및 제2 정류 소자(SR1,SR2)를 교번 스위칭하는 제1 및 제2 정류 스위칭 신호(SSR1,SSR2)를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 정류 스위칭 제어부의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 정류 스위칭 제어부(152)는 제1 및 제2 비교부(OP1,OP2)를 포함할 수 있다.
제1 비교부(OP1)는 검출된 공진 전류(iLR`)를 입력받는 플러스 단자와 검출된 자화 전류(iLM`)를 입력받는 마이너스 단자를 가질 수 있으며, 검출된 공진 전류(iLR`)와 검출된 자화 전류(iLM`)를 비교하여 제1 정류 소자(SR1)의 스위칭을 제어하는 제1 정류 스위칭 신호(SSR1)을 제공할 수 있다.
제2 비교부(OP2)는 검출된 자화 전류(iLM`)를 입력받는 플러스 단자와 검출된 공진 전류(iLR`)를 입력받는 마이너스 단자를 가지며, 검출된 공진 전류(iLM`)와 검출된 자화 전류(iLR`)를 비교하여 제2 정류 소자(SR2)의 스위칭을 제어하는 제2 정류 스위칭 신호(SSR2)를 제공할 수 있다.
한편, 공진 전류(iLR)는 공진 인덕터(LR)에 흐르는 전류를 유기받아 검출할 수 있으나, 자화 전류(iLM)는 자화 인덕턴스 성분(LM)이 트랜스포머(T) 자체가 가지고 있는 성분이고 트랜스포머(T)에 입력되는 전류(iPRI)는 검출될 수 있으나 트랜스포머(T)의 누설 인덕턴스 성분(Llkg)에 의해 자화 전류(iLM)을 직접 검출할 수 없다.
이에 따라, 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 다음과 같은 자화 전류 검출부(151b)를 제안한다.
도 3은 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 자화 전류 검출부의 개략적인 회로도이고, 도 4는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 자화 전류 검출부의 신호 파형 그래프이다.
도 3을 참조하면, 자화 전류 검출부(151b)는 제1 스위치 그룹(N1,P1)과 제1 스위치 그룹(N2,P2), 검출 트랜스포머(T1), 유사 자화 인덕터(LM`) 및 저항(R)을 포함할 수 있다. 여기서, 인덕터(L)은 검출 트랜스포머(T1)에 포함된 인덕턴스일 수 있다.
제1 스위치 그룹(N1,P1)은 제1 N 타입 트랜지스터(N1)과 제1 P 타입 트랜지스터(P1)을 포함할 수 있다.
제1 N 타입 트랜지스터(N1)과 제1 P 타입 트랜지스터(P1)은 사전에 설정된 구동 전원(Vcc)을 공급하는 구동 전원단과 접지 사이에 직렬 연결될 수 있으며, 제1 N 타입 트랜지스터(N1)과 제1 P 타입 트랜지스터(P1)의 베이스에는 스위칭 신호 생성부(142)로부터의 제1 스위칭 신호(Ghigh)를 제공받을 수 있다.
제2 스위치 그룹(N2,P2)은 제2 N 타입 트랜지스터(N2)과 제2 P 타입 트랜지스터(P2)을 포함할 수 있다.
제2 N 타입 트랜지스터(N2)과 제2 P 타입 트랜지스터(P2)은 사전에 설정된 구동 전원(Vcc)을 공급하는 구동 전원단과 접지 사이에 직렬 연결될 수 있으며, 제2 N 타입 트랜지스터(N2)과 제2 P 타입 트랜지스터(P2)의 베이스에는 스위칭 신호 생성부(142)로부터의 제2 스위칭 신호(Glow)를 제공받을 수 있다.
스위칭 신호 생성부(142)의 제1 및 제2 스위칭 신호(Ghigh,Glow)는 교번 스위칭하므로, 제1 N 타입 트랜지스터(N1)과 제1 P 타입 트랜지스터(P1)의 연결점(A)과 제2 N 타입 트랜지스터(N2)과 제2 P 타입 트랜지스터(P2)의 연결점(B) 간의 전압(VAB)는 도 4에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다.
검출 트랜스포머(T1)의 제1 권선(P)의 양단은 제1 N 타입 트랜지스터(N1)과 제1 P 타입 트랜지스터(P1)의 연결점(A)과 제2 N 타입 트랜지스터(N2)과 제2 P 타입 트랜지스터(P2)의 연결점(B)에 연결되어 전압(VAB)를 인가받을 수 있으며, 제2 권선(S)는 인가된 전압(VAB)를 유기받을 수 있고, 저항(R)은 제2 권선(S)의 양단에 병렬 연결되어 유기받은 전원의 전류 레벨을 전압으로 검출할 수 있도록 할 수 있다.
이때, 제1 권선(P)의 일단과 제2 N 타입 트랜지스터(N2)과 제2 P 타입 트랜지스터(P2)의 연결점(B) 사이에는 유사 자화 인덕터(LM`)이 형성될 수 있다.
자화 인덕턴스 성분(LM)의 자화 전류(iLM)은 스위칭부(110)의 제1 및 제2 스위치(QA,QB)의 스위칭 주파수 및 듀티, 출력 전원의 전압(Vo)레벨, 트랜스포머(T)의 권선비 그리고 자화 인덕턴스 성분(LM)의 인덕턴스값에 의해 결정될 수 있다.
이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(수식)
Figure pat00001
여기서, iLM은 자화 전류, n은 1차 권선(Np)과 2차 권선(Ns=Ns1=Ns2)의 권선비, LM은 자화 인덕턴스 성분의 인덕턴스값, D는 듀티, Ts는 스위칭 주기를 의미할 수 있다.
상술한 바와 같이, 자화 전류(iLM)를 결정하기 위해 제1 및 제2 스위치(QA,QB)의 스위칭 주파수 및 듀티가 필요하므로, 스위칭 신호 생성부(142)의 제1 및 제2 스위칭 신호(Ghigh,Glow)를 인가받을 수 있다.
유사 자화 인덕터(LM`)의 인덕턴스값은 상기 제1 권선에 연결되어 상기 트랜스포머의 상기 권선비에 따라 결정될 수 있으며, 이에 따라 자화 인덕턴스 성분에 의한 전류의 기울기와 동일 또는 유사하게 도 4에 도시된 바와 같이 전류의 기울기를 형성할 수 있다.
이에 따라, 정류 스위칭 제어부(152)는 검출된 자화 전류(iLM`)을 인가받을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 1차측 공진 전류와 자화 전류에 기초하여 2차측 정류 소자의 스위칭을 제어하여 2차측 정류 소자의 도통 손실을 저감할 수 있으며, 1차측 자화 전류를 검출하기 위해 1차측 스위칭 신호에 기초하여 상기 자화 전류를 용이하게 검출할 수 있다.
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.
100...전원 공급 장치.
110...스위칭부
120...변압부
130...정류부
140...제어부
141...검출부
142...스위칭 신호 생성부
150...스위칭 제어부
151...전류 검출부
151a...공진 전류 검출부
152a...자화 전류 검출부
152...정류 스위칭 제어부
QA,QB...제1, 제2 스위치
SR1,SR2...제1, 제2 정류 소자
T...트랜스포머
NP...1차 권선
NS1,NS2...2차 권선

Claims (12)

  1. 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부;
    스위칭부로부터의 스위칭된 전원을 변압하는 변압부;
    제어 신호에 따라 턴-온 및 턴-오프하여 변압된 전원을 정류하는 정류 소자를 갖는 정류부;
    상기 정류부의 출력 전원에 기초하여 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부; 및
    상기 변압부에 흐르는 전류에 기초하여 상기 정류부의 상기 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 스위칭 제어부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변압부는
    자화 인덕턴스 성분을 가지며, 상기 스위칭된 전원을 입력받는 1차 권선과 상기 1차 권선과 상기 권선비를 형성하여 상기 스위칭된 전원을 변압하는 2차 권선을 갖는 트랜스포머; 및
    상기 트랜스포머의 상기 자화 인덕턴스 성분과 함께 LLC 공진하는 공진 인덕터 및 공진 캐패시터
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는 상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 자화 전류와 상기 공진 인덕터에 흐르는 공진 전류에 기초하여 상기 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 전원 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 정류부는
    상기 2차 권선의 일단에 연결된 제1 정류 소자;
    상기 2차 권선의 타단에 연결된 제2 정류 소자; 및
    상기 2차 권선에 연결되어 정류된 전원을 안정화시키는 캐패시터
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는
    상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 자화 전류와 상기 공진 인덕터에 흐르는 공진 전류를 검출하는 전류 검출부; 및
    상기 전류 검출부의 검출 결과에 따라 상기 제1 및 제2 정류 소자의 턴-온 및 턴-오프를 제어하는 정류 스위칭 제어부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 전류 검출부는
    상기 공진 인덕터에 흐르는 공진 전류를 검출하는 공진 전류 검출부; 및
    상기 제어부의 스위칭 신호에 기초하여 상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 자화 전류를 검출하는 자화 전류 검출부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 자화 전류 검출부는
    사전에 설정된 구동 전원을 공급하는 구동 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 제1 N형 트랜지스터 및 제1 P형 트랜지스터를 가지며, 상기 제1 N형 트랜지스터 및 제1 P형 트랜지스터의 베이스에 상기 제어부의 스위칭 신호를 입력받는 제1 트랜지스터 그룹;
    상기 구동 전원단과 접지 사이에 직렬 연결된 제2 N형 트랜지스터 및 제2 P형 트랜지스터를 가지며, 상기 제2 N형 트랜지스터 및 제2 P형 트랜지스터의 베이스에 상기 제어부의 스위칭 신호를 입력받는 제2 트랜지스터 그룹;
    상기 제1 트랜지스터 그룹의 상기 제1 N형 트랜지스터 및 제1 P형 트랜지스터의 연결점과 상기 제2 트랜지스터 그룹의 상기 제2 N형 트랜지스터 및 제2 P형 트랜지스터의 연결점 간의 전압을 인가받는 제1 권선과, 상기 제1 권선과 전자기 결합하는 제2 권선을 갖는 검출 트랜스포머;
    상기 제1 권선에 연결되어 상기 트랜스포머의 상기 권선비에 따라 상기 자화 인덕턴스 성분에 의한 전류 기울기와 유사한 전류 기울기를 생성하는 유사 자화 인덕터; 및
    상기 제2 권선에 유기된 전류를 전압으로 검출하는 저항
    을 포함하는 전원 공급 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 정류 스위칭 제어부는
    검출된 공진 전류를 입력받는 플러스 단자와 검출된 자화 전류를 입력받는 마이너스 단자를 가지며, 검출된 공진 전류와 검출된 자화 전류를 비교하여 상기 제1 정류 소자의 스위칭을 제어하는 제1 비교부; 및
    검출된 자화 전류를 입력받는 플러스 단자와 검출된 공진 전류를 입력받는 마이너스 단자를 가지며, 검출된 공진 전류와 검출된 자화 전류를 비교하여 상기 제2 정류 소자의 스위칭을 제어하는 제2 비교부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 정류부의 출력 전압을 검출하여 사전에 설정된 기준 전압과 비교하는 검출부; 및
    상기 검출부의 비교 결과에 따라 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 상기 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 신호 생성부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 입력 전원이 입력되는 입력 전원단 사이에 직렬 연결되는 제1 스위치 및 제2 스위치를 포함하고,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는 상기 스위칭 신호에 따라 교번 스위칭하는 전원 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 신호 생성부는 상기 제1 스위치를 스위칭 온 및 오프시키는 제1 스위칭 신호와 상기 제2 스위치를 스위칭 오프 및 온 시키는 제2 스위칭 신호를 제공하는 전원 공급 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 자화 전류 검출부의 상기 제1 트랜지스터 그룹은 상기 제1 스위칭 신호를 입력받고, 상기 제2 트랜지스터 그룹은 상기 제2 스위칭 신호를 입력받는 전원 공급 장치.
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