KR20130081509A - 다중 출력을 갖는 스위칭 모드 전원 장치 - Google Patents

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KR20130081509A
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김종덕
이창희
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 다중 출력을 갖는 스위칭 모드 전원 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치는, 제어에 따른 출력전압을 제공하는 스위칭 모드 전원부; 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 복수의 출력단을 통해 제공할 복수의 출력 전압 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호에 따라 선택하는 스위치 회로부; 상기 펄스 제어 신호에 따라 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부의 출력 전압을 검출하는 피드백 회로부; 및 상기 피드백 회로부로부터의 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 모드 전원부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

다중 출력을 갖는 스위칭 모드 전원 장치{SWITCHED MODE POWER SUPPLY HAVING MULTI OUTPUT}
본 발명은, 서로 레벨이 다른 여러 가지 전원을 필요로 하는 전자장치 또는 전자제품 등에 적용될 수 있으며, 출력 전압의 선택에 연동하여 피드백되는 전압을 제어할 수 있는 다중 출력을 갖는 전원 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스위칭 모드 전원 장치(SWITCHED MODE POWER SUPPLY)는, 스위칭 방식으로 DC/DC 변환을 수행하여 원하는 출력전압을 공급하는 전원 장치이다.
이러한 스위칭 모드 전원 장치는, 부하의 변동에 따라 출력전압을 적절히 조절하기 위해서 출력전압을 검출하여 피드백 받을 수 있다. 또한, 스위칭 모드 전원 장치는, 필요에 따라 복수의 출력을 제공하기 위해 다중 출력(multi-output)을 가질 수 있다.
기존의 다중 출력을 갖는 스위칭 모드 전원 장치는, 다중 출력중 하나의 출력을 피드백(Feedback) 받으므로 피드백 받지 않은 다른 출력의 경우, 부하변동에 따른 출력 전압의 변동폭이 매우 커질 수 있는 문제점이 있다.
이러한 스위칭 모드 전원 장치의 문제점을 개선하기 위해서, 리니어 타입(Linear Type) 전압 레귤레이션(Voltage Regulation) 등을 사용할 수 있는데, 이러한 방식도, 효율저하, 온도상승, 재료비 상승 등 많은 문제점이 있다.
하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 플라즈마 표시 장치 및 그 전원 공급 장치에 관한 것으로, 다중 출력의 선택에 연동하여 피드백을 제어하는 사항을 개시하고 있지 않다.
공개번호 제10-2006-108818호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은, 서로 레벨이 다른 여러 가지 전원을 필요로 하는 전자장치 또는 전자제품 등에 적용될 수 있으며, 출력 전압의 선택에 연동하여 피드백되는 전압을 제어할 수 있는 다중 출력을 갖는 전원 장치를 제안한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 제어에 따른 출력전압을 제공하는 스위칭 모드 전원부; 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 복수의 출력단을 통해 제공할 복수의 출력 전압 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호에 따라 선택하는 스위치 회로부; 상기 펄스 제어 신호에 따라 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부의 출력 전압을 검출하는 피드백 회로부; 및 상기 피드백 회로부로부터의 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 모드 전원부를 제어하는 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 제어에 따른 출력전압을 제공하는 스위칭 모드 전원부; 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 복수의 출력단을 통해 제공할 복수의 출력 전압 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호에 따라 선택하는 스위치 회로부; 상기 복수의 출력 전압 각각을 안정화 시키는 전압 안정화 회로부; 상기 펄스 제어 신호에 따라 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부의 출력 전압을 검출하는 피드백 회로부; 및 상기 피드백 회로부로부터의 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 모드 전원부를 제어하는 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치를 제안한다.
또한, 본 발명의 제1 및 제2 기술적인 측면에서, 일 구현 예로, 상기 스위치 회로부는, 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 제1 및 제2 출력단중에서 상기 제1 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호중에서 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단을 통해 제공할 제1 출력전압을 선택하는 제1 스위치; 및 상기 제2 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제2 출력단을 통해 제공할 제2 출력전압을 선택하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
이때, 상기 피드백 회로부는, 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 직렬 저항 회로부; 상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부; 및 상기 제1 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치를 포함할 수 있다.
다른 구현 예로, 상기 스위치 회로부는, 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 제1, 제2 및 제3 출력단중에서 상기 제1 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1, 제2 및 제3 스위칭 신호중에서 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단을 통해 제공할 제1 출력전압을 선택하는 제1 스위치; 상기 제2 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제2 출력단을 통해 제공할 제2 출력전압을 선택하는 제2 스위치; 및 상기 제3 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제3 스위칭 신호에 따라 상기 제3 출력단을 통해 제공할 제3 출력전압을 선택하는 제3 스위치를 포함할 수 있다.
이때, 상기 피드백 회로부는, 상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 직렬 저항 회로부; 상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부; 상기 제1 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치; 상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제2 병렬 저항 회로부; 상기 제2 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항을 선택하는 제2 저항 가변용 스위치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 병렬 저항 회로부의 등가 저항은 상기 제2 병렬 저항 회로부의 등가 저항과 다르게 설정될 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에서, 일 구현 예로, 상기 전압 안정화 회로부는, 상기 제1 스위치와 상기 제1 출력단 간의 제1 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제1 출력전압을 안정화 시키는 제1 커패시터; 및 상기 제2 스위치와 상기 제2 출력단간의 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 안정화 시키는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 전압 안정화 회로부는, 상기 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제1 정전압 소자를 더 포함할 수 있다.
다른 구현 예로, 상기 전압 안정화 회로부는, 상기 제1 스위치와 상기 제1 출력단간의 제1 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제1 출력전압을 안정화 시키는 제1 커패시터; 상기 제2 스위치와 상기 제2 출력단간의 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 안정화 시키는 제2 커패시터; 및 상기 제3 스위치와 상기 제3 출력단간의 제3 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제3 출력전압을 안정화 시키는 제3 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 전압 안정화 회로부는, 상기 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제1 정전압 소자; 및 상기 제3 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제3 출력전압을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제2 정전압 소자를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 출력 전압의 선택에 연동하여 피드백되는 전압을 제어할 수 있고, 이에 따라, 다중 출력의 스위칭 모드 전원 장치(SMPS)에 대해 기존방식 대비 부하변동에 따른 출력 전압 변동 범위를 현저히 줄일 수 있고, 비절연 트랜스 타입인 경우, 스위칭 모드 전원 장치의 트랜스 출력을 단일 출력으로 이용할 수 있게 되어, 효율 및 가격면에서 유리한 점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 제1 구현 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 제2 구현 예시도.
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 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치는, 제어에 따른 출력전압(Vout)을 제공하는 스위칭 모드 전원부(100)와, 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력노드(No)에서 분기된 복수의 출력단(OUT1,OUT2,...OUTn)을 통해 제공할 복수의 출력 전압(Vout-1,Vout-2,Vout-n) 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호(SPC)에 따라 선택하는 스위치 회로부(200)와, 상기 펄스 제어 신호(SPC)에 따라 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력 전압(Vout)을 검출하는 피드백 회로부(500)와, 상기 피드백 회로부(500)로부터의 피드백 전압(Vfb)에 따라 상기 스위칭 모드 전원부(100)를 제어하는 제어부(600)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치는, 상기 복수의 출력 전압(Vout-1,Vout-2,... Vout-n) 각각을 안정화 시키는 전압 안정화 회로부(300)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 스위칭 모드 전원부(100)는, 상기 제어부(600)의 제어에 따른 출력전압(Vout)을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 스위칭 모드 전원부(100)는 절연 트랜스 타입의 DC/DC 컨버터나 비절연 타입의 DC/DC 컨버터가 적용될 수 있다.
상기 스위치 회로부(200)는, 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력노드(No)에서 분기된 복수의 출력단(OUT1,OUT2,...OUTn)을 통해 제공할 복수의 출력 전압(Vout-1,Vout-2,Vout-n) 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호(SPC)에 따라 선택할 수 있다. 여기서, 상기 펄스 제어 신호(SPC)에 서로 다른 위상을 갖는 제1 내지 제 n 스위칭 신호가 포함되는 경우에, 상기 출력 전압(Vout-1,Vout-2,Vout-n) 각각은 시분할 방식으로 서로 다른 시간에 선택될 수 있다.
상기 전압 안정화 회로부(300)는, 평활 커패시터 등과 같은 수동 소자를 포함하여, 상기 복수의 출력 전압(Vout-1,Vout-2,... Vout-n) 각각에 포함된 리플이나 교류 성분을 제거할 수 있고, 이에 따라 상기 복수의 출력 전압(Vout-1,Vout-2,... Vout-n) 각각을 안정화 시킬 수 있다.
상기 피드백 회로부(500)는, 상기 펄스 제어 신호(SPC)에 따라 상기 다중 출력의 선택에 연동되어 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력 전압(Vout)을 검출할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(600)는, 상기 피드백 회로부(500)로부터의 피드백 전압(Vfb)에 따라 상기 스위칭 모드 전원부(100)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 스위칭 모드 전원부(100)와 관련해서, 상기 제어부(600)는 상기 스위칭 모드 전원부(100)를 스위칭 방식으로 제어하는 제어 IC가 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 제1 구현 예시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 스위치 회로부(200)는, 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력노드(No)에서 분기된 제1 및 제2 출력단(OUT1,OUT2)중에서 상기 제1 출력단(OUT1)과 출력노드(No) 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호(SS1,SS2)중에서 상기 제1 스위칭 신호(SS1)에 따라, 상기 제1 출력단(OUT1)을 통해 제공할 제1 출력전압(Vout-1)을 선택하는 제1 스위치(SW1)와, 상기 제2 출력단(OUT2)과 출력노드(No) 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호(SS2)에 따라 상기 제2 출력단(OUT2)을 통해 제공할 제2 출력전압(Vout-2)을 선택하는 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 및 제2 스위치(SW1,SW2)는 상기 펄스 제어 신호(SPC)에 따라 시분할 방식으로 동작할 수 있다.
먼저, 상기 제1 스위칭 신호(SS1)에 따라, 상기 제1 스위치(SW1)가 온되고 상기 제2 스위치(SW2)가 오프되면, 상기 제1 출력단(OUT1)을 통해 제공할 제1 출력전압(Vout-1)을 선택할 수 있다.
또한, 상기 제2 스위칭 신호(SS2)에 따라, 상기 제2 스위치(SW2)가 온되고 상기 제1 스위치(SW1)가 오프되면, 상기 제2 출력단(OUT2)을 통해 제공할 제2 출력전압(Vout-2)을 선택할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 피드백 회로부(500)는, 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력노드(No)에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(R51,R52)을 포함하는 직렬 저항 회로부(510)와, 상기 직렬 저항 회로부(510)의 복수의 저항(R51,R52)중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항(R53)을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부(520)와, 상기 제1 병렬 저항 회로부(520)의 병렬 저항(R53)에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항(R53)을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치(Q1)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 저항(RB1)은 제1 저항 가변용 스위치(Q1)가 트랜지스터로 이루어지는 경우, 이 트랜지스터의 베이스에 형성되어 전류를 제한할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 저항 가변용 스위치(Q1)의 동작에 따라, 상기 직렬 저항 회로부(510)와 상기 제1 병렬 저항 회로부(520)가 서로 연결될 수도 있고, 서로 분리될 수 도 있다.
예를 들어, 상기 제1 출력전압(Vout-1)이 상기 제2 출력전압(Vout-2) 보다 높을 경우에, 상기 제1 스위치(SW1)가 온되고 제2 스위치(SW2)가 오프되어 상기 제1 출력전압(Vout-1)이 선택되면, 상기 제1 저항 가변용 스위치(Q1)도 상기 제1 스위치(SW1)와 동기되어 온되고, 이에 따라 상기 직렬 저항 회로부(510)의 검출용 저항(R52)에 상기 제1 병렬 저항 회로부(520)의 병렬 저항(R53)이 병렬로 연결되며, 이때 검출용 저항값은 상대적으로 직렬 저항 회로부(510)의 검출용 저항값보다 낮아지게 되어, 결국 출력전압이 높을 경우에는 상대적으로 낮은 피드백 전압(Vfb)이 검출될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 전압 안정화 회로부(300)는, 상기 제1 스위치(SW1)와 상기 제1 출력단(OUT1)간의 제1 접속노드(N1)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제1 출력전압(Vout-1)을 안정화 시키는 제1 커패시터(C31)와, 상기 제2 스위치(SW2)와 상기 제2 출력단(OUT2)간의 제2 접속노드(N2)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 안정화 시키는 제2 커패시터(C32)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압 안정화 회로부(300)는, 상기 제2 접속노드(N2)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제1 정전압 소자(ZD31)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 커패시터(C31)는, 상기 제1 출력전압(Vout-1)을 평활시켜 상기 제1 출력전압(Vout-1)을 안정화 시킬 수 있고, 상기 제2 커패시터(C32)는, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 평활시켜 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 안정화 시킬 수 있으며, 상기 제1 정전압 소자(ZD31)는, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 출력전압(Vout-1)(예, 8V)이 상기 제2 출력전압(Vout-2)(예, 5V) 보다 높을 경우에, 상기 제1 스위치(SW1)가 오프되면서 제2 스위치(SW2)가 온되는 경우에, 상기 제2 출력단(OUT2)을 통해 순간적으로 상기 제2 출력전압(Vout-2)보다 높은 8V가 제공될 수 있다.
그런데, 상기 제1 정전압 소자(ZD31)의 정전압이 6V인 경우, 상기 제1 정전압 소자(ZD31)에 의해서 상기 제2 출력전압(Vout-2)으로 제공되는 높은 전압(예, 6V 이상)은 클램핑되어 6V를 넘지 않게 된다. 이에 따라 높은 제2 출력 전압(Vout-2)에 의한 회로 또는 소자의 손상이 방지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위칭 모드 전원 장치의 제2 구현 예시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 스위치 회로부(200)는, 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력노드(No)에서 분기된 제1, 제2 및 제3 출력단(OUT1,OUT2,OUT3)중에서 상기 제1 출력단(OUT1)과 출력노드(No) 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1, 제2 및 제3 스위칭 신호(SS1,SS2,SS3)중에서 상기 제1 스위칭 신호(SS1)에 따라, 상기 제1 출력단(OUT1)을 통해 제공할 제1 출력전압(Vout-1)을 선택하는 제1 스위치(SW1)와, 상기 제2 출력단(OUT2)과 출력노드(No) 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호(SS2)에 따라 상기 제2 출력단(OUT2)을 통해 제공할 제2 출력전압(Vout-2)을 선택하는 제2 스위치(SW2)와, 상기 제3 출력단(OUT3)과 출력노드(No) 사이에 형성되어, 상기 제3 스위칭 신호(SS3)에 따라 상기 제3 출력단(OUT3)을 통해 제공할 제3 출력전압(Vout-3)을 선택하는 제3 스위치(SW3)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 저항(RB1,RB2) 각각은 제1 및 제2 저항 가변용 스위치(Q1,Q2)가 트랜지스터로 이루어지는 경우, 각 트랜지스터의 베이스에 형성되어 전류를 제한할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1, 제2 및 제3 스위치(SW1,SW2,SW3)는 상기 펄스 제어 신호(SPC)에 따라 시분할 방식으로 동작할 수 있다.
먼저, 상기 제1 스위칭 신호(SS1)에 따라, 상기 제1 스위치(SW1)가 온되고 제2 및 제3 스위치(SW2,SW3)가 오프되면, 상기 제1 출력단(OUT1)을 통해 제공할 제1 출력전압(Vout-1)을 선택할 수 있다.
또한, 상기 제2 스위칭 신호(SS2)에 따라, 상기 제2 스위치(SW2)가 온되고 제1 및 제3 스위치(SW1,SW3)가 오프되면, 상기 제2 출력단(OUT2)을 통해 제공할 제2 출력전압(Vout-2)을 선택할 수 있다.
그리고, 상기 제3 스위칭 신호(SS3)에 따라, 상기 제3 스위치(SW3)가 온되고 제1 및 제2 스위치(SW1,SW2)가 오프되면, 상기 제3 출력단(OUT3)을 통해 제공할 제3 출력전압(Vout-3)을 선택할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 피드백 회로부(500)는, 상기 스위칭 모드 전원부(100)의 출력노드(No)에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(R51,R52)을 포함하는 직렬 저항 회로부(510)와, 상기 직렬 저항 회로부(510)의 복수의 저항(R51,R52)중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항(R53)을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부(520)와, 상기 제1 병렬 저항 회로부(520)의 병렬 저항(R53)에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항(R53)을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치(Q1)와, 상기 직렬 저항 회로부(510)의 복수의 저항(R51,R52)중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항(R54)을 포함하는 제2 병렬 저항 회로부(530)와, 상기 제2 병렬 저항 회로부(530)의 병렬 저항(R54)에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항(R54)을 선택하는 제2 저항 가변용 스위치(Q2)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 병렬 저항 회로부(520)의 등가 저항은 상기 제2 병렬 저항 회로부(530)의 등가 저항과 다르게 설정될 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 및 제2 저항 가변용 스위치(Q1,Q2)의 동작에 따라, 상기 직렬 저항 회로부(510)와 상기 제1 및 제2 병렬 저항 회로부(520,530)가 서로 연결될 수도 있고, 서로 분리될 수 도 있다.
예를 들어, 상기 제1 출력전압(Vout-1)이 상기 제2 출력전압(Vout-2) 보다 높고, 상기 제2 출력전압(Vout-2)이 상기 제3 출력전압(Vout-3) 보다 높을 경우에, 일 예로 상기 제2 스위치(SW2)가 온되고 제1 및 제3 스위치(SW1,SW3)가 오프되어 상기 제2 출력전압(Vout-2)이 선택되면, 상기 제2 저항 가변용 스위치(Q2)도 상기 제2 스위치(SW2)와 동기되어 온되고, 이에 따라 상기 직렬 저항 회로부(510)의 검출용 저항(R52)에 상기 제2 병렬 저항 회로부(530)의 병렬 저항(R54)이 병렬로 연결되며, 이때 검출용 저항값은 상대적으로 직렬 저항 회로부(510)의 검출용 저항값보다 낮고, 또한, 제1 병렬 저항 회로부(520)의 병렬 저항(R53)이 상기 직렬 저항 회로부(510)에 연결된 경우의 검출용 저항값보다 높게 되어, 결국 제2 출력전압이 선택되는 경우에는 이에 해당되는 검출용 저항값으로 가변 조절되어 제2 출력전압(Vout-2)에 적절한 피드백 전압(Vfb)이 검출될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 전압 안정화 회로부(300)는, 상기 제1 스위치(SW1)와 상기 제1 출력단(OUT1)간의 제1 접속노드(N1)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제1 출력전압(Vout-1)을 안정화 시키는 제1 커패시터(C31)와, 상기 제2 스위치(SW2)와 상기 제2 출력단(OUT2)간의 제2 접속노드(N2)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 안정화 시키는 제2 커패시터(C32)와, 상기 제3 스위치(SW3)와 상기 제3 출력단(OUT3)간의 제3 접속노드(N3)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제3 출력전압(Vout-3)을 안정화 시키는 제3 커패시터(C33)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압 안정화 회로부(300)는, 상기 제2 접속노드(N2)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제1 정전압 소자(ZD31)와, 상기 제3 접속노드(N3)와 접지 사이에 형성되어, 상기 제3 출력전압(Vout-3)을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제2 정전압 소자(ZD32)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 커패시터(C31)는, 상기 제1 출력전압(Vout-1)을 평활시켜 상기 제1 출력전압(Vout-1)을 안정화 시킬 수 있고, 상기 제2 커패시터(C32)는, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 평활시켜 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 안정화 시킬 수 있으며, 상기 제3 커패시터(C33)는, 상기 제3 출력전압(Vout-3)을 평활시켜 상기 제3 출력전압(Vout-3)을 안정화 시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 정전압 소자(ZD31)는, 상기 제2 출력전압(Vout-2)을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑할 수 있고, 상기 제2 정전압 소자(ZD32)는, 상기 제3 출력전압(Vout-3)을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 출력전압(Vout-1)(예, 8V)이 상기 제2 출력전압(Vout-2)(예, 5V) 보다 높고, 상기 제2 출력전압(Vout-2)(예, 5V)이 상기 제3 출력전압(Vout-3)(예, 3V) 보다 높을 경우에, 상기 제1 및 제2 스위치(SW1,SW2)가 오프되면서 제3 스위치(SW3)가 온되면, 상기 제3 출력단(OUT3)을 통해 순간적으로 상기 제3 출력전압(Vout-3)보다 높은 8V 또는 6V가 제공될 수 있다.
그러나, 상기 제1 정전압 소자(ZD31)의 정전압이 6V이고, 상기 제2 정전압 소자(ZD32)의 정전압이 4V인 경우, 상기 제2 정전압 소자(ZD32)에 의해서 상기 제3 출력전압(Vout-3)으로 제공되는 높은 전압(예, 4V 이상)은 클램핑되어 4V를 넘지 않게 된다. 이에 따라 높은 제3 출력 전압(Vout-3)에 의한 회로 또는 소자의 손상이 방지될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에서는, 피드백 전압의 레벨을 출력 전압의 갯수 대로 조정하여 여러 전압을 출력시킬 수 있고 이와 동시에 출력단에 각 출력전압을 선택할 수 있는 스위치를 삽입하여 동기화 동작을 수행하여 각 해당 출력단에 선택된 전압을 출력할 수 있게 된다.
이에 따라, 기존 방식과 다르게, 절연 트랜스 타입이 적용되는 경우, 스위칭 모드 전원부의 트랜스 출력을 단일 출력으로 가져 갈 수 있게 되어 효율 및 가격면에서 유리하게 된다.
뿐만 아니라, 모든 출력전압에 대해 시간적으로 나누어 각각 제어를 하게 되기 때문에 부하변동에 따른 출력 전압 변동 범위 또한 개선할 수 있다.
100: 스위칭 모드 전원부(100);
200: 스위치 회로부
300: 전압 안정화 회로부
500: 피드백 회로부
510: 직렬 저항 회로부
520: 제1 병렬 저항 회로부
530: 제2 병렬 저항 회로부
600: 제어부
SW1: 제1 스위치
SW2: 제2 스위치
SW3: 제3 스위치
Q1: 제1 저항 가변용 스위치
Q2: 제2 저항 가변용 스위치
C31: 제1 커패시터
C32: 제2 커패시터
C33: 제3 커패시터
ZD31: 제1 정전압 소자
ZD32: 제2 정전압 소자
Vout: 출력전압
OUT1,OUT2,...OUTn: 복수의 출력단
Vout-1,Vout-2,Vout-n: 복수의 출력 전압

Claims (16)

  1. 제어에 따른 출력전압을 제공하는 스위칭 모드 전원부;
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 복수의 출력단을 통해 제공할 복수의 출력 전압 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호에 따라 선택하는 스위치 회로부;
    상기 펄스 제어 신호에 따라 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부의 출력 전압을 검출하는 피드백 회로부; 및
    상기 피드백 회로부로부터의 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 모드 전원부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 제1 및 제2 출력단중에서 상기 제1 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호중에서 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단을 통해 제공할 제1 출력전압을 선택하는 제1 스위치; 및
    상기 제2 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라, 상기 제2 출력단을 통해 제공할 제2 출력전압을 선택하는 제2 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피드백 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 직렬 저항 회로부;
    상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부; 및
    상기 제1 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 병렬 저항을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 제1, 제2 및 제3 출력단중에서 상기 제1 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1, 제2 및 제3 스위칭 신호중에서 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단을 통해 제공할 제1 출력전압을 선택하는 제1 스위치;
    상기 제2 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라, 상기 제2 출력단을 통해 제공할 제2 출력전압을 선택하는 제2 스위치; 및
    상기 제3 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제3 스위칭 신호에 따라, 상기 제3 출력단을 통해 제공할 제3 출력전압을 선택하는 제3 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 피드백 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 직렬 저항 회로부;
    상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부;
    상기 제1 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 병렬 저항을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치;
    상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제2 병렬 저항 회로부;
    상기 제2 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라, 상기 병렬 저항을 선택하는 제2 저항 가변용 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 병렬 저항 회로부의 등가 저항은
    상기 제2 병렬 저항 회로부의 등가 저항과 다르게 설정되는 스위칭 모드 전원 장치.
  7. 제어에 따른 출력전압을 제공하는 스위칭 모드 전원부;
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 복수의 출력단을 통해 제공할 복수의 출력 전압 각각을, 사전에 설정된 펄스 제어 신호에 따라 선택하는 스위치 회로부;
    상기 복수의 출력 전압 각각을 안정화 시키는 전압 안정화 회로부;
    상기 펄스 제어 신호에 따라 피드백을 위한 검출 저항비가 가변되고, 상기 검출 저항비에 따라 상기 스위칭 모드 전원부의 출력 전압을 검출하는 피드백 회로부; 및
    상기 피드백 회로부로부터의 피드백 전압에 따라 상기 스위칭 모드 전원부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 제1 및 제2 출력단중에서 상기 제1 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1 및 제2 스위칭 신호중에서 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단을 통해 제공할 제1 출력전압을 선택하는 제1 스위치; 및
    상기 제2 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제2 출력단을 통해 제공할 제2 출력전압을 선택하는 제2 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 피드백 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 직렬 저항 회로부;
    상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부; 및
    상기 제1 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 스위치 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 분기된 제1, 제2 및 제3 출력단중에서 상기 제1 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 펄스 제어 신호에 포함되는 서로 다른 위상을 갖는 제1, 제2 및 제3 스위칭 신호중에서 상기 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단을 통해 제공할 제1 출력전압을 선택하는 제1 스위치;
    상기 제2 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제2 스위칭 신호에 따라 상기 제2 출력단을 통해 제공할 제2 출력전압을 선택하는 제2 스위치; 및
    상기 제3 출력단과 출력노드 사이에 형성되어, 상기 제3 스위칭 신호에 따라 상기 제3 출력단을 통해 제공할 제3 출력전압을 선택하는 제3 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 피드백 회로부는,
    상기 스위칭 모드 전원부의 출력노드에서 접지 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하는 직렬 저항 회로부;
    상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제1 병렬 저항 회로부;
    상기 제1 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항을 선택하는 제1 저항 가변용 스위치;
    상기 직렬 저항 회로부의 복수의 저항중 적어도 하나의 검출용 저항에 병렬로 연결된 적어도 하나의 병렬 저항을 포함하는 제2 병렬 저항 회로부;
    상기 제2 병렬 저항 회로부의 병렬 저항에 직렬로 연결되어, 상기 병렬 저항을 선택하는 제2 저항 가변용 스위치
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 병렬 저항 회로부의 등가 저항은
    상기 제2 병렬 저항 회로부의 등가 저항과 다르게 설정되는 스위칭 모드 전원 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 전압 안정화 회로부는,
    상기 제1 스위치와 상기 제1 출력단 간의 제1 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제1 출력전압을 안정화 시키는 제1 커패시터; 및
    상기 제2 스위치와 상기 제2 출력단간의 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 안정화 시키는 제2 커패시터
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전압 안정화 회로부는,
    상기 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제1 정전압 소자
    를 더 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 전압 안정화 회로부는,
    상기 제1 스위치와 상기 제1 출력단간의 제1 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제1 출력전압을 안정화 시키는 제1 커패시터;
    상기 제2 스위치와 상기 제2 출력단간의 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 안정화 시키는 제2 커패시터; 및
    상기 제3 스위치와 상기 제3 출력단간의 제3 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제3 출력전압을 안정화 시키는 제3 커패시터
    를 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전압 안정화 회로부는,
    상기 제2 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제2 출력전압을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제1 정전압 소자; 및
    상기 제3 접속노드와 접지 사이에 형성되어, 상기 제3 출력전압을 사전에 설정된 정전압으로 클램핑하는 제2 정전압 소자
    를 더 포함하는 스위칭 모드 전원 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106571740A (zh) * 2015-10-10 2017-04-19 沈阳兴华航空电器有限责任公司 一种多路输出电源
CN107659125A (zh) * 2017-09-25 2018-02-02 欧普照明股份有限公司 应用于多路负载的供电电源、集成式供电电源及照明灯具
KR20210070030A (ko) * 2019-12-04 2021-06-14 고려대학교 산학협력단 단일 입력-다중 출력 하이브리드 dcdc 컨버터 및 그 동작 방법

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