KR20140112456A - 부하 선택형 입력 전압 센서 - Google Patents

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Abstract

전력 변환기 제어기는 전력 변환기의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 스위치 구동기 회로를 포함한다. 입력 감지 회로는 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결되어 있다. 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호를 수취하여 상기 구동 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 하는 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결되어 있다. 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 제1 부하 조건에 응답해 상기 입력 감지 신호를 계속 감지하고, 제2 부하 조건에 응답해 단지 상기 전력 스위치의 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 입력 감지 신호를 감지하도록 연결되어 있다.

Description

부하 선택형 입력 전압 센서{Load-selective input voltage sensor}
본 발명은 전력 변환기들에 관한 것이다. 좀더 구체적으로 기술하면, 본 발명은 경부하(輕負荷)에서 고효율로 동작하는 전력 변환기들에 관한 것이다.
오프-라인 전력 변환기들의 제어기들은 종종 입력 전압을 측정하여 부족전압 검출 및 과전압 보호와 같은 기능들을 수행하여야 한다. 오프-라인 전력 변환기들은 100 볼트 ac보다 큰 입력 전압을 수취하는 것이 전형적이다. ac 전압이 전력 선로의 주파수에서 포지티브 피크값 및 네거티브 피크값 사이로 주기적으로 변화하므로, ac 선로 전압은 정현파의 자승 평균 평방근(root mean square; rms) 값으로서 수치적으로 표현되는 것이 전형적이다. 상기 ac 전압의 rms 값은 2의 평방근으로 나눈 피크 전압의 진폭이다. 예를 들면, 미국에서는 일반 가정용 전압이 169.7 볼트의 피크값으로 120 볼트이다. 세계의 다른 여러 지역에서는, 일반 가정용 전압이 339.4 볼트의 피크값으로 240 볼트이다. ac rms 전압 및 동일한 수치값의 dc 전압 양자 모두가 백열 램프와 같은 동일한 저항 부하에 가해질 때 ac rms 전압이 동일한 수치값의 dc 볼트와 등가이다. 전력 선로 상에서의 과도 외란들 및 고장들은 전압을 실질적으로 큰 값으로 순간적으로 끌어올릴 수 있다.
오프-라인 전력 변환기들은 ac 입력 전압을 정류하여 조정되지 않은 dc 입력 전압을 획득하는 것이 전형적인데, 상기 조정되지 않은 dc 입력 전압은 그 후 조정된 저전압으로 변환된다. 상기 조정되지 않은 dc 입력 전압의 최대값은 대략 상기 ac 입력 전압의 피크값이다. 상기 전력 변환기의 반도체 구성요소들은 상기 전력 변환기가 동작하고 있을 때 상기 ac 입력 전압의 피크보다 실질적으로 큰 전압들을 견딜 필요가 있을 수 있다. 그러므로, 전력 변환기들의 제어기들은 상기 전력 변환기들의 반도체 구성요소들이 과도하게 높은 전압에 기인한 손상으로부터 보호받을 수 있도록 상기 입력 전압을 측정할 필요가 있다. 제어기는 상기 입력 전압이 문턱값보다 높아지게 될 때의 손상을 방지하도록 상기 전력 변환기의 동작을 정지시킬 수 있다.
입력 전압을 측정하는 회로들은 입력 양단에 분압기(potential divider)를 사용하여 그러한 측정 회로가 취급하기에 충분히 낮은 알려져 있는 입력 전압 중 일부를 제공함으로써 상기 입력 전압이 문턱값보다 높아지게 될 때의 손상을 방지하는 것이 전형적이다. 전력 소비를 감소시키기 위해, 상기 분압기의 구성요소들은 필요로 하는 것보다 입력으로부터 더 이상의 전류를 취하지 못하도록 선택된다. 전력 소비를 좀더 감소시키기 위해 그리고 구성요소들의 개수를 감소시키기 위해, 입력 전압을 나타내는 전류는 분압기 대신에 사용될 수 있다. 그러나, 전류는 노이즈가 존재하는 경우에 신뢰성 있는 측정을 보장하기에 충분히 클 필요가 있다. 입력 전압원으로부터 취해진 전력은 전압 및 전류의 곱에 비례한다. 상기 ac 입력의 피크값이 수백 볼트일 수 있으므로, 특히 상기 전력 변환기가 경부하를 지니거나 무부하를 지니는 경우에는 비록 신뢰성 있는 측정에 허용가능한 최소 전류라도 여전히 전력 손실이 현저해질 수 있다. 전력 변환기들은 전력 소비를 낮추면서 신뢰성 있게 상기 입력 전압을 감지할 수 있는 제어기를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 전력 변환기들에서 전력 소비를 낮추면서 신뢰성 있게 입력 전압을 감지할 수 있게 하는 기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 의하면, 전력 변환기가 제공되며, 상기 전력 변환기는, 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 전력 변환기의 입력으로부터 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 스위치 구동기 회로; 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수신하도록 하는 입력 감지 회로; 및 상기 구동 신호를 수신하여 상기 구동 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 하는 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 감지 인에이블 회로;를 포함하며, 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답해 상기 입력 감지 신호를 계속 감지하도록 연결되어 있고, 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답해 단지 상기 전력 스위치의 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 입력 감지 신호를 감지하도록 연결되어 있다.
상기 전력 변환기는, 상기 입력 감지 회로 및 상기 감지 인에이블 회로에 연결된 비교기 회로;를 더 포함하며, 상기 비교기 회로는 상기 전력 변환기의 입력이 하나 이상의 문턱값들보다 크거나 작은 지를 검출하도록 연결되어 있다.
상기 하나 이상의 문턱값들은 부족전압 문턱값 및 과전압 문턱값 중 하나 이상을 포함한다.
상기 입력 감지 회로는 전류 입력 감지 회로이며, 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호는 전류이다.
상기 입력 감지 회로는 상기 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 고전압 트랜지스터를 포함한다.
상기 입력 감지 회로는 상기 고전압 트랜지스터에 연결된 저전압 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 저전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있다.
상기 고전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있다.
상기 입력 감지 회로는 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 전류 미러 회로를 포함하며, 상기 전류 미러 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현(scaled representation)을 생성하도록 연결되어 있다.
상기 입력 감지 회로는 상기 전류 미러 회로에 연결된 버퍼 증폭기 회로를 더 포함하며, 상기 버퍼 증폭기 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현을 출력하도록 연결되어 있다.
상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호에 응답해 구동 연장 신호를 생성하도록 연결된 단안정 멀티바이브레이터를 포함하며, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 감지 인에이블 신호를 생성하여 상기 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 부가적으로 연결되어 있다.
상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호 및 구동 연장 신호에 응답해 상기 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 OR 게이트를 더 포함한다.
상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기는 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기보다 크다.
상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건은 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건보다 무거운 부하 조건이다.
본 발명의 다른 한 실시예에서는, 전력 변환기가 제공되며, 상기 전력 변환기는, 상기 전력 변환기의 입력 및 상기 전력 변환기의 출력 사이에 연결된 에너지 전달 요소; 상기 에너지 전달 요소 및 상기 전력 변환기의 입력에 연결된 전력 스위치; 및 상기 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 연결된 구동 신호를 생성하여 상기 전력 변환기의 출력을 대표하는 피드백 신호에 응답해 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 전력 변환기 제어기;를 포함하며, 상기 전력 변환기 제어기는, 상기 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 스위치 구동기 회로; 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수신하도록 하는 입력 감지 회로; 및 상기 구동 신호를 수신하여 상기 구동 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 하는 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 감지 인에이블 회로;를 포함하고, 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의제1 부하 조건에 응답해 상기 입력 감지 신호를 계속 감지하도록 연결되어 있으며, 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답해 단지 상기 전력 스위치의 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 입력 감지 신호를 감지하도록 연결되어 있다.
상기 전력 변환기 제어기는 상기 전력 스위치를 통해 전류를 대표하는 전류 감지 신호를 수취하도록 연결되어 있으며, 상기 전력 변환기 제어기는 상기 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 연결된 구동 신호를 생성하여 상기 전류 감지 신호에 응답해 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 부가적으로 연결되어 있다.
상기 전력 변환기 제어기는 상기 입력 감지 회로 및 상기 감지 인에이블 회로에 연결된 비교기 회로를 더 포함하며, 상기 비교기 회로는 상기 전력 변환기의 입력이 하나 이상의 문턱값들보다 크거나 작은 지를 검출하도록 연결되어 있다.
상기 하나 이상의 문턱값들은 부족전압 문턱값 및 과전압 문턱값 중 하나 이상을 포함한다.
상기 입력 감지 회로는 전류 입력 감지 회로이며, 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호는 전류이다.
상기 입력 감지 회로는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 고전압 트랜지스터를 포함한다.
상기 입력 감지 회로는 상기 고전압 트랜지스터에 연결된 저전압 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 저전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있다.
상기 고전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있다.
상기 입력 감지 회로는 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 전류 미러 회로를 포함하며, 상기 전류 미러 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현(scaled representation)을 생성하도록 연결되어 있다.
상기 입력 감지 회로는 상기 전류 미러 회로에 연결된 버퍼 증폭기 회로를 더 포함하며, 상기 버퍼 증폭기 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현을 출력하도록 연결되어 있다.
상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호에 응답해 구동 연장 신호를 생성하도록 연결된 단안정 멀티바이브레이터를 포함하며, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 감지 인에이블 신호를 생성하여 상기 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 부가적으로 연결되어 있다.
상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호 및 구동 연장 신호에 응답해 상기 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 OR 게이트를 더 포함한다.
상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기는 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기보다 크다.
상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건은 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건보다 무거운 부하 조건이다.
본 발명의 또 다른 한 실시예에 의하면, 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 상기 전력 변환기의 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 전력 변환기의 입력으로부터 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하는 단계; 상기 구동 신호에 응답해 구동 연장 신호를 생성하는 단계로서, 상기 구동 연장 신호는 상기 구동 신호가 상기 전력 스위치를 오프(OFF) 상태로 되게 한 다음에 연장 기간 동안 고 논리 레벨에 있게 하는, 단계; 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수신하는 단계; 상기 구동 신호 또는 상기 고 논리 레벨에 있게 한 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 신호를 감지하게 하는 단계; 및 상기 구동 신호 또는 저 논리 레벨에 있게 한 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 신호를 감지하지 못하게 하는 단계;를 포함한다.
상기 방법은, 상기 전력 변환기의 출력에서의 경부하 조건에 응답해 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 증가시키는 단계;를 더 포함하는, 전력 변환기의 입력을 감지한다.
상기 방법은, 중부하에 응답해 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 감소시키는 단계;를 더 포함한다.
상기 방법은, 상기 입력 감지 신호가 제1 문턱값보다 큼에 응답해 과전압 신호를 어서트(assert)하는 단계;를 더 포함한다.
상기 방법은, 상기 입력 감지 신호가 제2 문턱값보다 작음에 응답해 부족전압 신호를 어서트(assert)하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 전력 변환기들에서 전력 소비를 낮추면서 신뢰성 있게 입력 전압을 감지할 수 있게 하는 효과가 제공된다.
본 발명의 비제한적이고 완전히 망라하지 않은 실시예들은 첨부도면들을 참조하여 설명될 것이며, 상기 참조도면들에서는 달리 특정하지 않는 한 여러 도면들에 걸쳐 동일한 참조번호들이 동일한 부품들을 언급하게 된다.
도 1은 본 발명의 교시들에 따른 입력 전압을 감지하는 제어기를 포함하는 대표적인 전력 변환기를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 교시들에 따른 부하-선택형 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 대표적인 전력 변환기 제어기를 기능적인 블록 다이어그램으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 교시들에 따른 도 2에 도시된 대표적인 부하-선택형 입력 전압 센서의 동작을 예시하는 대표적인 파형들을 타이밍 다이어그램으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 교시들에 따른 도 1의 대표적인 전력 변환기에서 전력 스위치가 오프 상태에 있는 시간 길이 및 입력 전압이 감지되지 않은 시간 길이 간의 대표적인 관계를 그래프로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 교시들에 따른 변형적인 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 대표적인 전력 변환기 제어기를 기능적인 블록 다이어그램으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 교시들에 따른 다른 한 변형적인 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 대표적인 전력 변환기 제어기를 기능적인 블록 다이어그램으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 교시들에 따른 입력 전압을 감지하는 대표적인 프로세스를 흐름도로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 교시들에 따른 ac 입력 전압의 감지 외에도 dc 입력 전압을 대표하는 스위칭 전압을 감지하는 제어기를 포함하는 대표적인 전력 변환기를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 교시들에 따른 표유 정전용량(stray capacitance)을 방전하게 하는 선택 요소를 포함하는 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 대표적인 전력 변환기 제어기를 개략적으로 보여주는 도면이다.
첨부도면들 중 여러 도면에 걸쳐 해당 참조 문자들이 해당 구성요소들을 나타낸다. 숙련된 기술자들은 첨부도면들의 요소들이 단순성 및 명료성을 위해 예시된 것이고 반드시 비례해서 도시될 필요가 없음을 이해할 것이다. 예를 들면, 첨부도면들의 요소들 중 일부의 치수들은 본 발명의 여러 실시예의 이해를 향상시키는데 도움을 주도록 다른 요소들에 비해 과장되어 있을 수 있다. 또한, 상업적으로 구현가능한 실시예에 유용하거나 필요한 일반적이지만 잘 이해할 수 있는 요소들은 종종 본 발명의 이러한 여러 실시예를 검토하는데 그다지 지장을 주지 않게 하기 위해 도시되어 있지 않다.
이하의 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 여러 특정한 세부가 기재되어 있다. 그러나, 당업자라면 상기 특정한 세부가 본 발명을 구현하는데 채용될 필요가 없음을 알 수 있을 것이다. 다른 예들에서는, 잘 알려져 있는 재료들 또는 방법들이 본 발명을 불명료하게 하지 않도록 구체적으로 설명되지 않았다.
본원 명세서 전반에 걸쳐 언급된 "한 실시예", "특정 실시예", "일예" 또는 "특정예"가 의미하는 것은 상기 실시예 또는 예와 연관지어 설명된 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 한 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본원 명세서 전반에 걸쳐 여러 부분에 나타나 있는 문구들 "한 실시예에서", "특정 실시예에서", "한예에서" 또는 "특정예에서"는 반드시 동일한 실시예 또는 예를 모두 언급하는 것이 아니다. 더군다나, 특정된 특징들, 구조들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들 또는 예들에서 임의의 적합한 조합들 및/또는 부분적 조합들로 조합될 수 있다. 특정된 특징들, 구조들 또는 특성들은 집적 회로, 전자 회로, 조합 논리 회로, 또는 설명되는 기능을 제공하는 다른 적합한 구성요소들에 포함될 수 있다. 그 외에도, 당업자라면 본원에 첨부된 도면들이 당업자에게 설명하기 위한 것들이며 그러한 첨부도면들이 반드시 비례해서 도시될 필요가 없음을 알 수 있을 것이다.
도 1에는 주기(TL)에서 실질적으로 정현파인 파형을 지니는 ac 입력 전압(VAC; 102)을 수취하는 ac-dc 전력 변환기(100)(ac 입력, dc 출력)의 일례의 특징들이 개략적으로 도시되어 있다. ac 선로 주기(TL)는 ac 선로 주파수의 역수이다. 표준 ac 선로 주파수는 전력 시스템의 영역 및 위치에 의존하여 공칭적으로 50 헤르츠 또는 60 헤르츠이다. 세계적으로 알려진 동작용으로 설계된 전력 변환기들은 대략 21 밀리초 내지 16 밀리초의 ac 선로 주기들 각각에 상응하는, 47 헤르츠 내지 63 헤르츠의 ac 선로 주파수들을 받아들이는 것이 전형적이다. 도 1의 대표적인 전력 변환기의 제어기(142)는 본 발명의 교시에 따른 입력 전압 센서를 포함한다. 도 1의 대표적인 ac-dc 전력 변환기는 실질적으로 dc인 출력 전압(V0; 124) 및 실질적으로 dc인 출력 전류(IO; 126)을 부하(128)에 제공한다.
도 1의 대표적인 전력 변환기는 그의 특정된 회로 토폴로지 때문에 플라이백(flyback) 전력 변환기로서 공지되어 있다. 조절된 출력을 생성하도록 제어되는 전력 변환기는 때때로 조정된 전력 공급원이라 불린다. 조정된 출력을 생성하는 플라이백 변환기는 때때로 플라이백 전력 공급원이라 불린다. 당업자라면 본 개시내용에서 설명되는 본 발명의 교시들에 따른 예들이 특정된 회로 토폴로지를 사용하는 전력 변환기에 국한되는 것이 아니고 dc 입력 전압으로부터 또는 ac 입력 전압으로부터 동작하는 임의 타입의 전력 변환기가 본 발명의 교시들에 따른 예들로부터 혜택을 받을 수 있다는 점을 알게 될 것이다.
도 1의 대표적인 전력 변환기에서는, 전파 브리지 정류기(104)는 선로 입력 단자(L; 150) 및 중성 입력 단자(N; 152) 간의 ac 입력 전압(VAC; 102)을 수취하여 입력 커패시터(C1; 106) 상에 dc 전압(VBULK; 108)을 생성한다. dc 전압(VBULK; 108)은 입력 귀로(input return; 114)에 대하여 포지티브(positive; +)이며, 선로 전압 파형(102)의 피크들 간의 전력 변환기에 의해 상기 커패시터로부터 제거되는 에너지 때문에 ac 선로의 주파수(절반 주기)의 2배로 시변(時變) 성분을 지닌다. 벌크(bulk) 전압(VBULK; 108)의 최대값은 대략 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)의 피크 진폭이다. 도 1의 예에서의 정류된 전압(VBULK; 108)의 피크들은 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)의 포지티브 및 네거티브(negative) 피크들과 부합한다. 상기 벌크 전압(VBULK; 108)의 최대값은 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)이 존재할 때 제로(0)보다 실질적으로 크다.
도 1의 예에서의 dc 전압(VBULK; 108)은 때때로 트랜스(transformer)로서 언급되는 결합 인덕터(T1; 116)에 연결되어 있다. 결합 인덕터(T1; 116)는 도 1의 대표적인 전력 변환기에서의 에너지 전달 요소이다. 결합 인덕터(T1; 116)는 1차 권선(112) 및 2차 권선(118)을 포함한다. 1차 권선(112)은 때때로 입력 권선으로서 언급되며, 2차 권선(118)은 때때로 출력 권선으로서 언급된다. 도 1의 예에서는, 2차 권선(118)의 한 단부는 출력 귀로(output return; 130)에 연결되어 있다. 다른 예들에서는, 결합 인덕터(T1; 116)는 상기 출력 귀로(130)에 연결된 추가 권선들, 및 상기 입력 귀로(114)에 연결된 추가 권선들을 지닐 수 있다. 상기 출력 귀로(114)에 연결된 추가 권선들은 때때로 출력 권선들로서 언급된다. 상기 입력 귀로(114)에 연결된 추가 권선들은 때때로 바이어스(bias) 권선들, 보조 권선들, 또는 주 감지 권선들로서 언급된다.
1차 권선(112)의 한 단부는 도 1의 예에서의 전압(VBULK; 108)을 수취한다. 1차 권선(112)의 다른 한 단부는 제어기(142)로부터의 구동 신호에 응답하여 개방 및 폐쇄되는 스위치(SW1; 146)에 연결되어 있다. 클램프 회로(110)는 스위치(SW1; 146)의 스위칭으로부터 초래될 수 있는 과전압으로부터 상기 스위치(SW1; 146)를 보호하도록 1차 권선(112)의 단부들 양단에 연결되어 있다.
실제 전력 변환기에서는, 스위치(SW1; 146)가 예를 들면 구동 신호에 의해 개방되거나 폐쇄되도록 제어되는 트랜지스터와 같은 반도체 장치인 것이 전형적이다. 개방되어 있는 스위치는 전류를 통하게 할 수 없다. 폐쇄되어 있는 스위치는 전류를 통하게 할 수 있다.
도 1의 예에서는, 스위치(SW1; 146)가 제어기(142)의 구동 신호 단자(144)로부터 구동 신호를 수취한다. 상기 구동 신호는 스위칭 주기인 주기(TS)에서 하이(high) 값 및 로우(low) 값 사이로 주기적으로 변한다. 상기 스위칭 주기(TS)는 상기 ac 선로 주기(TL)보다 훨씬 크지 않다. 상기 스위칭 주기(TS)는 스위칭 주파수의 역수이다. 일례에서는, 상기 전력 변환기가 최대 출력 전력을 부하(128)에 제공하게 될 때 상기 스위칭 주기(TS)가 약 15 마이크로초 이하인 반면에, 상기 ac 선로 주기(TL)가 약 20 밀리초이다. 달리 말하면, 상기 ac 선로 주기(TL)는 상기 스위칭 주기(TS)보다 1000배 큰 것이 전형적이므로, 하나의 ac 선로 주기 내에는 전형적으로 1000개보다 많은 스위칭 주기들이 존재할 수 있게 된다.
도 1의 대표적인 전력 변환기에서는, 스위치(SW1; 146)의 스위칭으로 결합 인덕터(T1; 116)의 1차 권선(112) 및 2차 권선(118)에서의 맥동 전류(pulsating current)들이 생성된다. 2차 권선(118)으로부터의 전류는 다이오드(D1; 120)에 의해 정류되며 출력 커패시터(C2; 122)에 의해 필터링됨으로써 출력 전압(V0; 124) 및 출력 전류(I0; 126)가 생성되게 한다. 도 1의 예에서는, 출력 전압(V0; 124)이 출력 귀선(130)에 대하여 포지티브이다.
도 1의 예에서는, 입력 귀선(114)이 상기 출력 귀선(130)으로부터 갈바닉 방식으로 절연된다. 갈바닉 절연은 전력 변환기의 입력 및 출력 간의 dc 전류를 방지한다. 달리 말하면, 갈바닉 절연을 구비한 전력 변환기의 입력 단자 및 출력 단자 사이에 인가되는 dc 전압은 상기 전력 변환기의 입력 단자 및 출력 단자 사이에 실질적으로 어떠한 dc 전류도 생성하지 않는다. 당업자라면 다른 예들에서 갈바닉 절연을 구비하지 않은 전력 변환기들이 시스템 절연 요건들에 의존하여 사용될 수 있으며 본 발명의 교시들로부터 여전히 혜택을 받게 된다는 점을 알 수 있을 것이다.
도 1의 예에서는, 제어기(142)가 출력 전압(V0; 124)의 조정을 위해 입력 전압 감지 단자(140)에 걸린 입력 전압 감지 신호, 출력 전압 감지 단자(148)에 걸린 출력 전압 감지 신호, 및 전류 감지 단자(134)에 걸린 전류 감지 신호를 수취한다. 제어기(142)의 전압들은 상기 입력 귀선(114)에 대해 기준이 된다. 여러 예에서는, 출력 전압 감지 단자(148)에서 수취된 출력 전압 감지 신호가 광결합기의 사용에 의해서, 또는 예를 들면 트랜스 상의 권선의 사용에 의해서, 또는 예를 들면 집적 회로 패키지의 리드프레임의 일부인 자기적으로 결합된 도체들의 사용에 의해서, 또는 예를 들면 특수 고전압 안전용 커패시터들의 사용에 의해서 상기 출력 귀선(130)으로부터 갈바닉 방식으로 절연될 수 있다.
다른 여러 기법은 상기 전류 감지 단자(134)에 걸린 전류 감지 신호에 대해 스위치 전류(ISW1; 132)를 감지하는데 채용될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위치 전류(ISW1; 132)는 개별 저항기 상의 전압으로서, 또는 전류 트랜스로부터의 전류로서, 또는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor; MOSFET)의 온-저항 양단에 걸린 전압으로서 또는 전류 감지용 전계 효과 트랜지스터(senseFET)의 감지 출력으로부터의 전류로서 감지될 수 있다.
도 1의 예에서는, 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)이 커패시터(C1; 106) 상의 dc 전압(VBULK; 108)으로서 감지된다. 상기 dc 입력 전압(VBULK; 108)은, 상기 dc 입력 전압(VBULK; 108)이 제어기(142)의 입력 전압 감지 단자(140)에서 수취되기 전에 입력 감지 저항기(R1; 118)에 연결되어 있다. 저항기(R1)의 전류는 상기 브리지 정류기(104)를 통해 ac 입력으로 복귀된다.
도 2는 본 발명의 교시들에 따른 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 도 1의 대표적인 전력 변환기의 대표적인 제어기(202)에 대한 기능적인 블록 다이어그램(200)이다. 도 2의 예에서는, 제어기(202)가 버퍼 증폭기(226), 비교기들(230), OR 게이트(212), 고전압 트랜지스터(QHV; 220), 트랜지스터들(240, 242)에 의해 형성된 전류 미러, (또한 단사(one-shot) 또는 단발(single shot)로서 공지된) 단안정 멀티바이브레이터(250), 논리 인버터(208), 스위치 구동기(210), 및 여러 아날로그 및 디지털 회로들(234)을 포함하는 집적 회로이다. 일예에서는, 버퍼 증폭기(226), 고전압 트랜지스터(QHV; 220), 및 트랜지스터들(240, 242)에 의해 형성된 전류 미러는 제어기(202)에 포함된 입력 감지 회로의 일부인 것으로 간주할 수 있다. 일예에서는, OR 게이트(212), 단안정 멀티바이브레이터(250) 및 논리 인버터(208)는 제어기(202)에 포함된 감지 인에이블 회로의 일부인 것으로 고려할 수 있다.
여러 아날로그 및 디지털 회로들(234)은 동기화 및 타이밍을 위해 제어기(202)의 모든 회로들에 이용가능한 신호들을 제공하는 발진기(도 1에 도시되지 않음)를 포함하는 것이 전형적이다. 일부 제어기들에서는, 동기화 및 타이밍을 위한 신호들은 예를 들면 시스템 클록과 같은 발진기 대신에 임의의 적합한 타임 마커로부터 수취될 수 있다.
당업자라면 전력 변환기 제어기가 전적으로 집적 회로 내에 있을 필요가 없음을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 고전압 트랜지스터(QTH; 220)는 집적 회로 외부에 있는 개별 트랜지스터일 수 있으며, 상기 제어기의 다른 요소들은 하나 이상의 집적 회로들에 포함될 수 있다.
도 2의 예에서는, 제어기(202)가 전압 감지 저항기(R1; 118)의 한 단부에 연결된 입력 전압 감지 단자(140)에 걸린 입력 전압 감지 신호를 수취한다. 상기 전압 감지 저항기(R1; 118)의 다른 한 단부는 정류된 ac 입력 전압, 예를 들면 도 1의 예에 도시된 VBULK(108)에 연결되어 있을 수 있다. 도 2의 대표적인 제어기(202)의 입력 전압 감지 단자(140)는 상기 입력 귀로(114)에 대한 고전압 단자이다. 집적 회로의 고전압 단자는 상기 집적 회로의 동작에 대한 손상 또는 파괴 없이 접지 단자에 대하여 30 볼트보다 큰 전압을 견디는데 적합한 것인 것이 일반적이다. 도 2의 예에서는, 상기 입력 전압 감지 단자(140)에 걸린 전압이 수백 볼트를 초과할 수 있는 정류된 전압(VBULK; 108)의 피크만큼 높을 수 있다.
도 2의 예에서는, 상기 입력 전압 감지 단자(140)가 고전압 트랜지스터(QHV; 220)의 드레인(D; 218)에 연결되어 있다. 일례에서는, 고전압 트랜지스터(QHV; 220)는 n-채널 증강 모드 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이다. 도 2의 예에서는, 고전압 트랜지스터(QHV; 220)는 OR 게이트(212)의 출력에 연결된 게이트(G; 216), 및 저전압 MOSFET(240)의 드레인 및 게이트에 연결된 소오스(S; 222)를 지닌다.
고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 온(ON) 상태에 있을 때 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 드레인 및 소오스 사이에 전류를 통하게 할 수 있다. 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 오프(OFF) 상태에 있을 때 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 전류를 통하게 할 수 없다. 온(ON) 상태의 트랜지스터는 폐쇄된 스위치인 것으로 고려할 수 있다. 오프(OFF) 상태의 트랜지스터는 개방된 스위치인 것으로 고려할 수 있다. 게이트(G; 216)에 걸린 전압이 문턱값 전압(VT)보다 큰 만큼 상기 소오스(S; 222)에 걸린 전압보다 클 때 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 온(ON) 상태에 있다. 이와는 반대로, 상기 게이트(G; 216)에 걸린 전압이 문턱값 전압(VT)보다 큰 만큼 상기 소오스(S; 222)에 걸린 전압보다 크지 않을 경우에 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 오프(OFF) 상태에 있다. 온(ON) 상태의 트랜지스터는 때때로 온(ON)인 것으로 언급된다. 오프(OFF) 상태에 있는 트랜지스터는 때때로 오프(OFF)인 것으로 언급된다.
일예에서는, 고전압 트랜지스터(QHV; 220)의 문턱값 전압(VT)이 2.5 볼트인 것이 전형적이다. 일예에서는, OR 게이트(212)의 출력이 고 논리 레벨로 대략 5.8 볼트이며 OR 게이트(212)의 출력이 저 논리 레벨로 실질적으로 제로(0) 볼트이다. 달리 말하면, OR 게이트(212)의 출력이 고 논리 레벨에 있는 경우에 고전압 트랜지스터(QHV; 212)는 전류를 통하게 할 수 있으며, OR 게이트(212)의 출력이 저 논리 레벨에 있는 경우에 고전압 트랜지스터(QHV; 212)는 전류를 통하게 할 수 없다.
도 2의 예에서의 OR 게이트(212)의 출력은 고전압 트랜지스터(QHV; 212)가 온(ON)일 때 그리고 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 오프(OFF)일 때를 결정한다. 도 2의 대표적인 제어기에서의 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 온(ON)일 때, 상기 입력 전압 감지 단자(140)가 입력 감지 저항기(R1; 118)를 통해 입력으로부터 전류(IR1; 224)를 수취할 수 있음에 따라 상기 입력 감지 회로가 인에이블된다. 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 오프(OFF)일 때, 상기 입력 전압 감지 단자(140)가 입력으로부터 실질적으로 어떠한 전류도 수취하지 않음에 따라 상기 입력 감지 회로가 디스에이블된다. 달리 말하면, 도 2의 예에서의 제어기(202)는 단지 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 온(ON)일 경우에만 상기 입력 전압을 감지할 수 있게 된다. 도 2의 예에서의 제어기(202)는 입력 전압 감지 단자(140)가 본 발명의 교시들에 따라 상기 전력 변환기(100)에 대한 입력으로부터의 전류를 수취하는 시간을 제한함으로써 상기 전력 변환기(100)에 대한 입력 전압을 감지하는데 소비되는 전력을 감소시킨다.
도 2의 예에서의 고전압 트랜지스터(QHV; 220)는 입력 전압을 감지할 수 있게 하도록 폐쇄하고 입력 전압을 감지할 수 없게 하도록 개방하여 본 발명의 교시들에 따라 입력 전압의 감지로부터 전력 소비를 방지하는 입력 전압 감지 스위치로 고려할 수 있다.
도 2의 대표적인 제어기에서의 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 온(ON)일 경우에, 상기 입력 전압을 대표하는 전류(IR1; 224)는 트랜지스터(240)의 드레인에 입력할 수 있다. 트랜지스터들(240, 242)은 트랜지스터(240)의 드레인의 전류(IR1; 224)를 트랜지스터(242)의 드레인에서의 미러된 전류(IMR1; 238)로 스케일링하는 비율 K로 전류 미러를 형성하는데, 상기 트랜지스터(242)의 드레인에서의 미러된 전류(IMR1; 238)는 비율 K로 곱한 IR1이다. 도시된 예에 볼 수 있는 바와 같이, 미러된 전류(IMR1)가 버퍼 증폭기(226)에 의해 처리되는데, 상기 버퍼 증폭기(226)는 버퍼링된 감지 신호(228)를 생성하도록 연결된다. 도 2의 예에서의 버퍼 증폭기(226)는 증폭, 레벨 시프팅, 전류-전압 변환, 및 필요에 따라 상기 버퍼링된 감지 신호(228)가 예를 들면 비교기들(230)과 같은 상기 버퍼링된 감지 신호(228)를 수취하는 회로들과 양립가능하게 하는 당업계에 공지된 기타의 변환을 제공할 수 있다.
도 2의 대표적인 제어기(202)에서는, 비교기들(230)이 상기 전력 변환기의 입력 전압에 응답하는 버퍼링된 감지 신호(228)를 수취한다. 버퍼링된 감지 신호(228)는 상기 전력 변환기가 동작하도록 특정된 입력 전압의 범위에 상응하는 문턱값들과 비교된다. COMPARE ENABLE 입력(248)에서 SENSE ENABLE 신호(214)의 고 논리 레벨에 의해 인에이블될 경우에, 상기 입력 전압이 특정된 동작 범위에서 벗어나 있는 경우에 상기 비교기들(230)이 과전압 신호(232)나 부족전압 신호(236)를 어서트(assert)한다. 도 2의 예에서는, 의사(擬似) 부족전압 신호가 어서트되는 것을 방지하도록 상기 전압 감지 회로가 상기 입력 전압을 감지하지 못하게 될 때 상기 SENSE ENABLE 신호(214)가 저 논리 레벨에 있다.
도 2의 대표적인 제어기(202)에서는, 아날로그 및 디지털 회로들(234)이 필요한 경우에 상기 전력 변환기의 출력을 조정하도록 제어 감지 신호들을 수취 및 처리한다. CURRENT SENSE 신호(244), OUTPUT VOLTAGE SENSE 신호(246), OVER-VOLTAGE 신호(232) 및 UNDER-VOLTAGE 신호(236)는 스위치 구동기 회로(210)에 의해 수취되는 커맨드 신호(252)를 생성하도록 처리된다. 스위치 구동기 회로(210)는 구동 단자(144)에서 DRIVE 신호(254)를 생성한다. DRIVE 신호(254)는 스위치(SW1; 146)를 폐쇄하도록 고 논리 레벨로 된다. DRIVE 신호(254)는 스위치(SW1; 146)를 개방하도록 저 논리 레벨로 된다. 본 개시내용의 뒷부분에는 도 2의 대표적인 제어기에서의 여러 신호 간의 관계를 예시하는 타이밍 다이어그램이 제시되어 있다.
도 2의 예에서의 단안정 멀티바이브레이터(250)는 인버터(208)로부터 반전된 구동 신호(206)를 수취하여 OR 게이트(212)의 제1 입력에서 수취된 DRIVE EXTEND 신호(204)를 생성한다. 도 2의 예에서는, DRIVE 신호(254)가 저 논리 레벨로 되는 경우에 DRIVE EXTEND 신호(204)가 고 논리 레벨로 된다. OR 게이트(212)의 입력 중 제2 입력은 상기 DRIVE 신호(254)를 수취하여 고전압 트랜지스터(QHV; 220)의 게이트(G; 216)에서 수취된 SENSE ENABLE 신호(214)를 생성한다. OR 게이트(212)의 입력이 고 논리 레벨에 있을 때 고전압 트랜지스터(QHV; 220)가 온(ON)이다.
도 3은 도 1의 대표적인 전력 변환기에서 사용된 바와 같은 도 2에 도시된 대표적인 입력 전압 센서의 동작을 예시하는 대표적인 파형들을 보여주는 타이밍 다이어그램(300)이다. 도 3의 대표적인 파형들은 ac 입력 전압(VAC; 102)의 인가로부터 과도 외란들이 무시할 수 있는 값들로 감쇠된 다음에 정상 상태 조건들을 나타낸다.
도 3의 예에서의 파형(305)은 도 1의 대표적인 전력 변환기의 스위치(SW1; 146)에서의 전류(ISW1; 132)를 나타낸 것이다. 스위치(SW1; 146)가 도 1의 대표적인 전력 변환기에서 온(ON)인 동안에 전류(ISW1; 132)가 선형적으로 증가하고, 스위치(SW1; 146)가 오프(OFF)일 때 전류(ISW1)가 실질적으로 제로(0)이다.
도 3의 예에서의 파형(310)은 도 1의 대표적인 전력 변환기에서의 스위치(SW1; 146)를 구동하는 도 2의 대표적인 제어기에서의 DRIVE 신호(254)를 나타낸 것이다. 도 3의 파형들은 DRIVE 신호(254)가 고 논리 레벨에 있는 경우에 스위치(SW1; 146)가 온(ON)이고 DRIVE 신호(254)가 저 논리 레벨에 있는 경우에 스위치(SW1; 146)가 오프(OFF)인 것을 보여준다.
도 3의 예에서의 파형(315)은 도 2의 대표적인 제어기에서의 DRIVE EXTEND 신호(204)를 나타낸 것이다. 도 3의 예에서의 파형(320)은 도 2의 대표적인 제어기에서의 SENSE ENABLE 신호(214)를 나타낸 것이다. 상기 SENSE ENABLE 신호(214)가 DRIVE EXTEND 신호(204)와 함께 DRIVE 신호(254)를 수취하는 OR 게이트(212)의 출력이므로, DRIVE EXTEND 신호(204) 또는 SENSE ENABLE 신호(214)가 고 논리 레벨에 있는 경우에 상기 SENSE ENABLE 신호(214)가 고 논리 레벨에 있다.
도 3의 타이밍 다이어그램(300)은 시간 t6 전의 경부하 조건(저 출력 전류)에 대해 그리고 시간 t6 후 중부하에 적당한 조건(고 출력 전류)에 대해 도 2의 대표적인 제어기(200)를 사용하는 도 1의 대표적인 전력 변환기(100)로부터의 신호들의 파형들을 보여준다. 상기 전력 변환기에 대한 경부하 조건에 대해, 상기 스위칭 주기는 스위치(SW1; 146)가 온(ON) 상태로 되는 시간을 마킹하는 시간 t0 및 t3 간의 간격으로 나타낸 바와 같은 TS1이다. 마찬가지로, 중부하에 적당한 조건에 대해, 상기 스위칭 주기는 시간들 t6 및 t8 간의 간격, 및 시간들 t8 및 t11 간의 간격으로 나타낸 바와 같은 TS2이다.
도 3의 타이밍 다이어그램은 경부하에 대한 스위칭 주기(TS1)가 도 1의 대표적인 전력 변환기에서의 중부하에 적당한 조건에 대해 상기 스위칭 주기(TS2)보다 실질적으로 큰 것이 일반적임을 예시한 것이다. 전력 변환기들이 경부하 조건들 하에서 스위칭 주기를 증가(스위칭 주파수를 감소)시켜, 특히 경부하에서 고효율로 동작하여야 하는 전력 변환기들에 대해 스위칭 이벤트들에 기인하는 손실들을 감소시키는 것은 제어기들을 설계함에 있어서 일반적인 방법이다. 그러므로, 문턱값보다 큰 스위칭 주기는 경부하의 존재 및 감소된 전력 소비로 상기 입력 전압을 감지해야 할 필요성을 나타낼 수 있다.
도 3의 예에서는, 시간들 t0 및 t1 사이, 시간들 t3 및 t4 사이, 시간들 t6 및 t7 사이, 시간들 t8 및 t10 사이, 및 시간들 t11 및 t13 사이의 기간(TON) 동안 스위치(SW1; 146)가 온(ON)이다. 예시를 불필요하게 복잡하게 하지 않기 위해, 도 3은 스위치(SW1; 146)가 온(ON)인 기간이 경부하의 조건에 대해 그리고 중부하에 적절한 조건에 대해 각각의 스위칭 주기에서 동일한 것을 보여주는데, 이는 상기 입력 전압이 도 3의 예에서의 양자 모두의 조건들에 대해 동일함을 나타낸다. 상기 전력 변환기에 대한 입력 전압 및 상기 스위치(SW1; 146)가 온(ON) 상태에 있는 기간(TON)은 각각의 스위치 주기에서 다를 수 있다. 일예에서는, 상기 스위치(SW1; 146)가 온(ON) 상태에 있는 기간(TON)이 대략 7 마이크로초이다.
도 3의 대표적인 타이밍 다이어그램에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 주기는 스위치(SW1; 146)의 온-시간 및 오프-시간의 합이다. 경부하 조건에 대해, 오프-시간은 시간들 t1 및 t3 사이의 TOFF1이다. 중부하에 적절한 조건에 대해, 오프-시간은 시간들 t7 및 t8 사이, 및 시간들 t10 및 t11 사이의 TOFF2이다.
도 3의 예는 상기 DRIVE 신호(254)의 고 레벨로부터 저 레벨로의 천이가 단안정 멀티바이브레이터(250)로부터의 DRIVE EXTEND 신호(204)의 저 레벨로부터 고 레벨로의 천이를 개시하는 것을 보여준다. 시간들 t1 및 t2 사이, 시간들 t4 및 t5 사이, 시간들 t7 및 t9 사이, 그리고 시간들 t10 및 t12 사이의 타이밍 다이어그램에 도시된 바와 같이, 스위치(SW1; 146)가 오프(OFF) 상태로 된 다음에 상기 DRIVE EXTEND 신호(204)가 연장된 기간(TEX) 동안 고 논리 레벨에 있게 된다. 단안정 멀티바이브레이터(250)의 설계는 연장된 기간(TEX)을 설정한다.
도 3의 타이밍 다이어그램은 상기 DRIVE 신호(254)가 고 논리 레벨에 있는 경우에 상기 SENSE ENABLE 신호(214)가 고 논리 레벨에 있음을 보여준다. 그러므로, 상기 스위치(SW1; 146)가 도통 상태(conducting)에 있을 때마다 상기 제어기가 상기 입력 전압을 감지한다. 상기 스위치(SW1; 146)가 오프(OFF) 상태로 된 다음에, 상기 DRIVE EXTEND 신호(204)는 상기 SENSE ENABLE 신호(214)를 고 논리 레벨에 있게 함으로써, 상기 스위치(SW1; 146)가 오프(OFF) 상태로 된 다음에 상기 제어기가 연장된 기간(TEX) 동안 상기 입력 전압을 계속 감지할 수 있게 한다. 상기 스위치(SW1; 146)의 오프-시간이 TEX를 초과하는 경우에, 상기 SENSE ENABLE 신호(214)는 상기 제어기가 상기 입력 전압을 감지하지 못하게 하는 저 논리 레벨로 됨으로써, 상기 입력 감지 회로에 의해 소비되는 전력이 감소되게 한다. 도 3의 타이밍 다이어그램은 상기 제어기가 시간들 t2 및 t3 사이의 시간 TVSOFF 동안 입력 전압을 감지하지 못하게 하는 것을 보여준다.
스위치(SW1; 146)의 오프-시간이 상기 연장된 기간(TEX)보다 짧은 경우에, 상기 SENSE ENABLE 신호(214)는 시간 t6 후에 예시된 바와 같이 전체 스위칭 주기 동안 고 레벨 상태에 있게 되고 상기 제어기는 중단하지 않고 상기 입력 전압을 계속 감지한다. 달리 말하면, 상기 전력 변환기 상의 부하가 중부하에 적절할 때 상기 제어기가 상기 입력 전압을 계속 감지하지만, 상기 전력 변환기 상의 부하가 경부하일 때 상기 제어기가 단지 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 입력 전압을 감지한다.
중부하에 적절한 조건에서는, 상기 입력 전압을 감지함으로써 소비되는 전력이 상기 전력 변환기에서의 다른 손실들에 비하여 무시할 수 있다. 상기 입력 전압을 감지함으로써 소비되는 전력이 상기 전력 변환기에서의 총 손실의 상당 부분인 경부하에서는, 상기 입력 전압이 단지 상기 스위칭 주기 중 일부 동안만 감지된다. 상기 스위치(SW1) 상의 전압은 상기 스위치에서 온(ON)으로부터 오프(OFF)로의 천이가 이루어질 때 가장 높게 된다. 임의로 주어진 입력 전압에서, 상기 스위치(SW1; 146)가 중부하에 적절한 조건에서 오프 상태로 될 때 상기 스위치(SW1; 146) 상에 나타나는 전압은 상기 스위치(SW1; 146)가 경부하에서 오프 상태로 될 때 상기 스위치(SW1; 146) 상에 나타나는 전압보다 높아지게 된다. 그러므로, 경부하에서는, 상기 전력 변환기가 과도한 입력 전압으로부터 손상을 받을 가능성이 크지 않으며, 상기 입력 전압이 감지 이벤트들 사이에서 상기 전력 변환기에 손상을 주기에 충분히 높게 될 위험성이 비교적 낮다. 그러나, 중부하에 적절한 조건에서는, 상기 입력 전압이 매우 클 경우에 상기 제어기가 상기 스위치로 하여금 온(ON) 상태로 되지 않게 할 수 있도록 상기 입력 전압을 계속 감지하는 것이 중요하다.
도 4는 오프-시간(TOFF), 연장된 기간(TEX), 및 어떠한 선로도 감지하는 않은 기간(TVSOFF) 사이의 관계들을 예시하는 그래프(400)이다. 상기 그래프는 스위치(SW1; 146)의 오프-시간이 상기 연장된 기간(TEX)보다 짧거나 같을 때 어떠한 선로도 감지하는 않은 기간(TVSOFF)이 제로(0)임을 보여준다. 상기 그래프는 또한 스위치(SW1; 146)의 오프-시간이 상기 연장된 기간(TEX)보다 길 때 어떠한 선로도 감지하지 않은 기간(TVSOFF)이 일정한 기울기로 제로(0)로부터 증가함을 보여준다. 일예에서는, 상기 연장된 기간(TEX)이 50 마이크로초인데, 그 이유는 그러한 예에서 적절한 부하에서의 스위치(SW1; 146)의 오프-시간의 기간이 또한 약 50 마이크로초이기 때문이다. 동일한 예에서는, (감소된 전력 소비로 상기 입력 전압을 감지해야 할 필요성이 있는 경우에) 경부하에서의 스위치(SW1; 146)의 오프-시간이 적절한 부하에서의 오프-시간보다 약 1000배 긴, 대략 50 밀리초일 수 있다.
도 5는 본 발명의 교시들에 따른 변형적인 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 도 1에서의 전력 변환기의 대표적인 제어기(502)의 기능적인 블록 다이어그램(500)이다. 도 5에는 도 2의 예에 예시된 요소들 대부분이 포함되어 있다.
도 5의 변형적인 예에서는, 고전압 트랜지스터(QHV; 220)의 게이트(G; 216)는 조정된 내부 전압(VDD; 504)에 연결되어 있으며, 고전압 트랜지스터(QHV; 220)의 소오스(S; 222)는 저전압 트랜지스터(QLV; 520)의 드레인에 연결되어 있다. 일예에서는, 조정된 내부 전압(VDD; 504)은 대략 5.8 볼트이다. 저전압 트랜지스터(QLV; 520)의 소오스는 도 2에 도시된 바와 같은 전류 미러의 트랜지스터(240)에 연결되어 있다.
도 5의 변형적인 예에서는, OR 게이트(212)가 저전압 트랜지스터(QLV; 520)의 게이트에 연결되어 있으며 COMPARE ENABLE 입력(248)에서 상기 비교기(230)에 의해 수신되는 SENSE ENABLE 신호(214)를 생성한다. SENSE ENABLE 신호(214)가 고 논리 레벨(대략 VDD)인 경우에, 저전압 트랜지스터(QLV; 520)는 온(ON) 상태로 되어 제어기(502)가 전류(IR1; 224)로서 상기 입력 전압을 감지할 수 있게 한다. SENSE ENABLE 신호(209)가 저 논리 레벨(대략 제로(0) 볼트)인 경우에, 저전압 트래지스터(QLV; 520)가 오프(OFF) 상태로 되어 제어기(502)가 상기 입력 전압을 감지하지 못하게 하며 제어기(502)가 본 발명의 교시들에 따라 상기 입력 전압으로부터 전류를 수신하지 못하게 한다.
도 5의 변형예에서의 저전압 트랜지스터(QLV; 520)는 상기 전력 변환기에 대한 입력 전압의 감지를 허용하도록 폐쇄되고 상기 감지 회로가 상기 전력 변환기에 대한 입력 전압으로부터 전력을 소비하지 못하게 하도록 개방되는 선로 감지 스위치로 고려할 수 있다.
도 6은 본 발명의 교시들에 따른 다른 한 변형적인 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 도 1에서의 대표적인 전력 변환기의 다른 한 대표적인 제어기(602)의 기능적인 블록 다이어그램(600)이다. 도 6에는 도 2 및 도 5의 예들에 예시되어 있는 요소들 대부분이 포함되어 있다.
도 6의 변형예는 도 5에서의 고전압 트랜지스터(QHV; 220)인 MOSFET를 n-채널 접합 전계 효과 트랜지스터(junction field effect transistor; JFET)(QHV; 620)로 대체한 것이다. 도 5에서의 고전압 MOSFET(QHV; 220)의 게이트(G; 216)가 조정된 내부 전압(VDD; 504)에 연결되어 있지만, 도 6에서의 고전압 JFET(QHV; 620)의 게이트(G; 616)는 상기 입력 귀로(114)에 연결되어 있다.
도 6의 변형예에서의 고전압 트랜지스터(QHV; 620)의 드레인(D; 618)이 입력 전압 감지 단자(140)에 연결되어 있으며, 고전압 JFET(QHV; 620)의 소오스(S; 622)는 저전압 트랜지스터(QLV; 520)에 연결되어 있다. 이 때문에, 도 6의 예에서의 JFET(QHV; 620)는 도 5에서의 MOSFET(QHV; 220)와 동일한 기능을 수행한다. 저전압 트랜지스터(QLV; 520)가 온(ON)이며 상기 입력 감지 회로가 상기 입력 전압을 감지할 수 있게 되는 경우에 도 6의 예에서의 JFET(QHV; 620)가 온(ON)이며, 저전압 트랜지스터(QLV; 520)가 오프(OFF)이고 상기 입력 감지 회로가 상기 입력 전압을 감지하지 못하게 되는 경우에 도 6의 예에서의 JFET(QHV; 620)가 오프(OFF)이다.
도 7은 본 발명의 교시들에 따른 입력 전압을 감지하는 전력 변환기의 제어기에 대한 대표적인 프로세스를 예시하는 흐름도(700)이다. 도 7의 대표적인 흐름도는 도 2의 대표적인 제어기 및 도 3의 대표적인 파형들과 부합된다. 블록 705에서 상기 전력 변환기에 인가된 입력 전압으로부터 개시한 후에 그리고 상기 전력 변환기가 동작하는 적합한 범위 내에 상기 입력 전압이 있음을 상기 제어기가 결정한 후에, 상기 제어기는 블록 710에서 전력 스위치를 폐쇄하여 온-시간(TON)을 개시한다. 상기 제어기는 또한 블록 715에서 선로 감지 스위치를 폐쇄하여 상기 제어기가 입력 전압 감지 단자에서 전류를 수취할 수 있게 함으로써 입력 전압 감지를 개시한다.
상기 선로 감지 스위치가 블록 715에서 폐쇄한 후에, 상기 제어기는 블록 720에서 예를 들면 전류 감지, 출력 감지, 과전압 감지, 및 부족전압 감지 신호들과 같은 제어 감지 신호들을 처리한다. 상기 전력 스위치가 오프(OFF) 상태로 되는 것을 그러한 처리가 필요로 하는 경우에, 상기 전력 스위치의 오프-시간(TOFF)은 블록 725에서 개시된다. 상기 전력 스위치가 오프(OFF) 상태로 되는 경우에 연장된 입력 전압 감지 기간(TEX)이 블록 730에서 개시된다.
상기 제어기가 블록 740에서 상기 제어 감지 신호를 계속 처리하지만, 상기 오프-시간(TOFF)이 결정 블록 750에서 증가한다. 상기 오프-시간(TOFF)이 연장된 입력 전압 감지 기간(TEX)을 초과하는 경우에, 연장된 입력 감지 기간(TEX)이 블록 745에서 종료되고, 상기 입력 전압 감지가 블록 735에서 종료되며, 그리고 이 흐름이 블록들 775 및 780으로 계속되는 데, 이 경우에 상기 제어기가 상기 오프-시간을 종료할 때까지 제어 감지 신호들을 처리하고 다른 한 온-시간(TON)이 블록 710에서 개시된다. 오프-시간(TOFF)이 연장된 입력 전압 감지 기간(TEX)을 초과하지 않는 경우에, 이 흐름이 블록 755로 계속된다. 상기 제어기가 오프-시간을 종료하며 다른 한 온-시간(TON)이 블록 765에서 개시될 때까지 오프-시간(TOFF)이 블록들 755 및 760에서 증가하게 된 다음에, 블록 770에서 연장된 입력 전압 감지 기간(TEX)이 종료된다. 제어 감지 신호들의 처리는 블록 720에서 계속된다.
전력 변환기의 일부 용도들에서는 ac 입력이 제거된 다음에 상기 전력 변환기가 수 ac 선로 주기와 동등한 시간 동안 중부하에 조정된 출력을 제공하는데 충분히 큰 입력 커패시터(C1; 106)가 필요하다. 이러한 용도들에서, 상기 부하가 매우 가볍거나 제로(0)에 가까운 부하인 경우에 dc 입력 전압(VBULK; 108)은 ac 입력 전압(VAC; 102)이 제거된 다음에 최소 문턱값 미만으로 감쇠하는데 수십 초를 필요로 할 수 있다. 그러므로, 상기 ac 입력 전압의 수 주기 내에서 입력 부족전압 조건을 검출해야 하는 전력 변환기 제어기는 단지 상기 벌크 전압(VBULK; 108)의 측정만으로부터 신뢰성 있게 입력 부족전압 조건을 검출할 수 없다. 이러한 용도들을 위해, 상기 제어기는 도 8의 예에 의해 예시된 바와 같이 상기 ac 입력 전압을 감지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 교시들에 따라 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)을 감지하는 것 외에도 상기 dc 입력 전압(VBULK; 108)을 대표하는 스위칭 전압(VSW; 852)을 감지하는 제어기를 포함하는 대표적인 전력 변환기의 개략도(800)이다. 도 8의 대표적인 전력 변환기에서는, 전압 감지 저항기(R1; 118)의 한 단부는 반파 정류 전압(VRECT; 850)을 수취하도록 중성 입력 단자(N; 152)에 연결되어 있다. 다른 한 예에서는, 전압 감지 저항기(R1; 118)의 한 단부는 반파 정류 전압(VRECT; 850)을 수취하도록 선로 입력 단자(L; 150)에 연결될 수 있다.
도 8의 대표적인 변환기의 제어기(842)는, 상기 전력 변환기 상의 부하가 중부하에 적절한 경우에 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)을 계속 감지할 수 있으며, 상기 제어기(842)는, 도 1의 변환기가 dc 입력 전압(VBULK; 108)을 감지하는 동일한 방식으로, 상기 전력 변환기 상의 부하가 본 발명의 교시에 따라 경부하인 경우에 단지 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)을 감지할 수 있다.
제어기(842)의 회로들은 하나보다 많은 선로 주기 동안 ac 입력 전압의 부재(不在; absence)에 응답할 수 있다. 제어기(842)의 회로들은 상기 벌크 전압(VBULK; 108)에 비례하는 스위칭 전압을 감지함으로써 과전압 조건 또는 부족전압 조건을 검출할 수 있다.
상기 벌크 전압(VBULK; 108)에 비례하는 스위칭 전압(VSW; 852)은 도 8의 대표적인 전력 변환기의 출력 권선(118)에서 제공될 수 있다. 상기 스위칭 전압(VSW; 852)의 진폭이 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)의 피크보다 실질적으로 작은 전압이므로, 상기 제어기는 고전압(VBULK; 108)을 감지하는데 필요하게 되는 것보다 상당히 낮은 전력 소비로 상기 스위칭 전압(VSW; 852)을 감지할 수 있다.
도 8의 대표적인 전력 변환기는 도 1의 출력 다이오드(D1; 120)를 도 8의 출력 다이오드(D2; 820)의 위치를 재배치함으로써, 그리고 수정된 제어기(842)를 가지고 상기 스위칭 전압(VSW; 852)을 수취함으로써 도 1의 예로부터 획득된다. 절연 회로(856)는, 스위칭 전압 감지 신호(858)가 상기 스위칭 전압 신호(854)로부터 갈바닉 방식으로 절연되도록 상기 입력 귀로(114) 및 상기 출력 귀로(130) 간의 갈바닉 절연을 제공한다.
일예에서는, 절연 회로(856)가 광결합기일 수 있다. 다른 일예에서는, 절연 회로(856)에 트랜스가 포함될 수 있다. 도 8에 예시된 변형예들의 경우에, 비록 상기 제어기가 상기 ac 입력 전압(VAC; 102)으로부터 전류를 수취하지 않을 때라도 입력 과전압 조건을 검출할 수 있다. 당업자라면 다른 예들에서는 스위칭 전압(VSW; 852)과 유사한 스위칭 전압 신호가 본 발명의 교시들로부터 여전히 혜택을 받는 동안 도 8에 도시된 출력 권선(118)과는 다른 개별 권선으로부터 획득될 수 있다.
전기 회로의 모든 도체는 전하를 저장할 수 있는 유한 기생 정전용량을 지닌다. 전형적인 용도들에서의 누설 전류는 일반적으로 상기 기생 정전용량의 효과를 무시할 수 있게 하는데 충분히 신속하게 상기 기생 정전용량을 방전한다. 기생 정전용량의 효과가 무시할 수 없는 용도들에서는, 상기 대표적인 회로들에 대한 비교적 작은 수정들은 그러한 용도들이 본 발명의 교시들에 따라 저전력 소비로 상기 ac 전압 센서로부터 혜택을 받을 수 있게 한다. 도 9는 본 발명의 교시들에 따라 입력 전압 감지 단자에서 표유 정전용량을 방전하게 하는 선택 요소를 포함하는 입력 전압 센서의 요소들을 예시하는 대표적인 전력 변환기 제어기(902)의 개략도(900)이다.
도 9의 대표적인 제어기는 도 6의 예에 예시된 요소들 대부분을 포함한다. 입력 전압 감지 단자(140) 및 입력 귀로(114) 사이의 기생 정전용량(905)은 고전압 트랜지스터(QHV; 620)가 통전 상태에 있지 않은 경우에 상기 입력 전압으로 충전될 수 있다. 저전압 트랜지스터(QLV; 520)를 통한 기생 정전용량(905)의 방전은 상기 제어기에 의사 고입력 전압을 표시하게 하는 높은 전류(IR1; 224)의 값을 생성할 수 있다. 고입력 전압의 의사 표시를 방지하기 위하여, 상기 기생 정전용량(905)은 트랜지스터들(240, 242)에 의해 형성된 전류 미러의 트랜지스터(240)를 통한 정전용량의 방전으로부터 전류를 가하지 않는 경로를 통해 방전될 수 있다. 도 9의 예에서는, 상기 표유 정전용량(905)이 DISCHARGE 신호(915)에 응답하여 트랜지스터(QCD; 910)를 통해 방전된다. 일례에서는, DRIVE 신호(254)가 고레벨로 되기 바로 전에 표유 정전용량(905)을 방전시키도록 (도 9에 도시되지 않은) 상기 제어기의 회로들이 약 200 나노초 동안 DISCHARGE 신호(915)를 고 논리 레벨로 끌어올린다.
요약서에 기재된 것을 포함하여, 본 발명의 예시된 예들에 대한 위의 설명은 전부를 망라한다거나 개시된 정확한 형태들로 제한한다는 것으로 의도된 것이 아니다. 본 발명의 특정한 실시예들 및 본 발명에 대한 예들이 본원에 예시를 위해 기재되어 있지만, 본 발명의 넓은 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고서도 여러 등가적인 수정들이 가능하다. 실제로, 당업자라면 특정한 대표적인 전압들, 전류들, 주파수들, 전력 범위 값들, 시간들 등등이 설명을 위해 제공된 것이며 다른 값들이 또한 본 발명의 교시들에 따른 다른 실시예들 및 예들에서 채용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

Claims (32)

  1. 전력 변환기에 있어서,
    상기 전력 변환기는,
    전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 전력 변환기의 입력으로부터 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 스위치 구동기 회로;
    전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수신하도록 하는 입력 감지 회로; 및
    상기 구동 신호를 수신하여 상기 구동 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 하는 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 감지 인에이블 회로;
    를 포함하며,
    상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답해 상기 입력 감지 신호를 계속 감지하도록 연결되어 있고, 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답해 단지 상기 전력 스위치의 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 입력 감지 신호를 감지하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환기는,
    상기 입력 감지 회로 및 상기 감지 인에이블 회로에 연결된 비교기 회로;
    를 더 포함하며,
    상기 비교기 회로는 상기 전력 변환기의 입력이 하나 이상의 문턱값들보다 크거나 작은 지를 검출하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 문턱값들은 부족전압 문턱값 및 과전압 문턱값 중 하나 이상을 포함하는, 전력 변환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 전류 입력 감지 회로이며, 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호는 전류인, 전력 변환기.
  5. 제1항에 있어서, 입력 감지 회로는 상기 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 고전압 트랜지스터를 포함하는, 전력 변환기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 상기 고전압 트랜지스터에 연결된 저전압 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 저전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 고전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 전류 미러 회로를 포함하며, 상기 전류 미러 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현(scaled representation)을 생성하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 상기 전류 미러 회로에 연결된 버퍼 증폭기 회로를 더 포함하며, 상기 버퍼 증폭기 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현을 출력하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  10. 제1항에 있어서, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호에 응답해 구동 연장 신호를 생성하도록 연결된 단안정 멀티바이브레이터를 포함하며, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 감지 인에이블 신호를 생성하여 상기 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 부가적으로 연결되어 있는, 전력 변환기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호 및 구동 연장 신호에 응답해 상기 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 OR 게이트를 더 포함하는, 전력 변환기.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기는 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기보다 큰, 전력 변환기.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건은 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건보다 무거운 부하 조건인, 전력 변환기.
  14. 전력 변환기에 있어서,
    상기 전력 변환기는,
    상기 전력 변환기의 입력 및 상기 전력 변환기의 출력 사이에 연결된 에너지 전달 요소;
    상기 에너지 전달 요소 및 상기 전력 변환기의 입력에 연결된 전력 스위치; 및
    상기 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 연결된 구동 신호를 생성하여 상기 전력 변환기의 출력을 대표하는 피드백 신호에 응답해 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 전력 변환기 제어기;
    를 포함하며,
    상기 전력 변환기 제어기는,
    상기 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 연결된 스위치 구동기 회로;
    전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수신하도록 하는 입력 감지 회로; 및
    상기 구동 신호를 수신하여 상기 구동 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 하는 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 감지 인에이블 회로;
    를 포함하고,
    상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답해 상기 입력 감지 신호를 계속 감지하도록 연결되어 있으며, 상기 감지 인에이블 신호는 상기 입력 감지 회로를 제어하여 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답해 단지 상기 전력 스위치의 스위칭 주기 중 일부 동안만 상기 입력 감지 신호를 감지하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전력 변환기 제어기는 상기 전력 스위치를 통해 전류를 대표하는 전류 감지 신호를 수취하도록 연결되어 있으며, 상기 전력 변환기 제어기는 상기 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 연결된 구동 신호를 생성하여 상기 전류 감지 신호에 응답해 상기 전력 변환기의 입력으로부터 상기 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하도록 부가적으로 연결되어 있는, 전력 변환기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 전력 변환기 제어기는 상기 입력 감지 회로 및 상기 감지 인에이블 회로에 연결된 비교기 회로를 더 포함하며, 상기 비교기 회로는 상기 전력 변환기의 입력이 하나 이상의 문턱값들보다 크거나 작은 지를 검출하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 하나 이상의 문턱값들은 부족전압 문턱값 및 과전압 문턱값 중 하나 이상을 포함하는, 전력 변환기.
  18. 제14항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 전류 입력 감지 회로이며, 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호는 전류인, 전력 변환기.
  19. 제14항에 있어서, 입력 감지 회로는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 고전압 트랜지스터를 포함하는, 전력 변환기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 상기 고전압 트랜지스터에 연결된 저전압 트랜지스터를 더 포함하며, 상기 저전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  21. 제19항에 있어서, 상기 고전압 트랜지스터는 상기 감지 인에이블 신호에 응답해 스위칭되도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  22. 제14항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 상기 전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수취하도록 연결된 전류 미러 회로를 포함하며, 상기 전류 미러 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현(scaled representation)을 생성하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 입력 감지 회로는 상기 전류 미러 회로에 연결된 버퍼 증폭기 회로를 더 포함하며, 상기 버퍼 증폭기 회로는 상기 입력 감지 신호의 스케일링된 표현을 출력하도록 연결되어 있는, 전력 변환기.
  24. 제14항에 있어서, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호에 응답해 구동 연장 신호를 생성하도록 연결된 단안정 멀티바이브레이터를 포함하며, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 감지 인에이블 신호를 생성하여 상기 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 회로를 제어하도록 부가적으로 연결되어 있는, 전력 변환기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 감지 인에이블 회로는 상기 구동 신호 및 구동 연장 신호에 응답해 상기 감지 인에이블 신호를 생성하도록 연결된 OR 게이트를 더 포함하는, 전력 변환기.
  26. 제14항에 있어서, 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기는 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건에 응답하는 상기 전력 스위치의 스위칭 주기보다 큰, 전력 변환기.
  27. 제14항에 있어서, 상기 전력 변환기의 출력에서의 제1 부하 조건은 상기 전력 변환기의 출력에서의 제2 부하 조건보다 무거운 부하 조건인, 전력 변환기.
  28. 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 전력 변환기의 전력 스위치의 스위칭을 제어하도록 하는 구동 신호를 생성하여 전력 변환기의 입력으로부터 전력 변환기의 출력으로의 에너지 전달을 제어하는 단계;
    상기 구동 신호에 응답해 구동 연장 신호를 생성하는 단계로서, 상기 구동 연장 신호는 상기 구동 신호가 상기 전력 스위치를 오프(OFF) 상태로 되게 한 다음에 연장 기간 동안 고 논리 레벨에 있게 하는, 단계;
    전력 변환기의 입력을 대표하는 입력 감지 신호를 수신하는 단계;
    상기 구동 신호 또는 상기 고 논리 레벨에 있게 한 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 신호를 감지하게 하는 단계; 및
    상기 구동 신호 또는 저 논리 레벨에 있게 한 구동 연장 신호에 응답해 상기 입력 감지 신호를 감지하지 못하게 하는 단계;
    를 포함하는, 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 전력 변환기의 출력에서의 경부하 조건에 응답해 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 증가시키는 단계;
    를 더 포함하는, 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 방법은,
    중부하에 응답해 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 감소시키는 단계;
    를 더 포함하는, 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 입력 감지 신호가 제1 문턱값보다 큼에 응답해 과전압 신호를 어서트(assert)하는 단계;
    를 더 포함하는, 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 입력 감지 신호가 제2 문턱값보다 작음에 응답해 부족전압 신호를 어서트(assert)하는 단계;
    를 더 포함하는, 전력 변환기의 입력을 감지하는 방법.
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