KR20140113468A - 동기식 정류 제어기에 전원을 공급하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는, 스위치드 모드 전력 변환기(switched mode power converter)를 개시하고자 한다. 특히, 본 발명에서는, 스위치드 모드 전력 변환기에서 동기식 정류를 활성화할 수 있도록 동기식 정류 제어기에 전원을 공급하는 방법을 개시하고자 한다. 동기식 정류 제어기는, 조정 회로에 의해 활성화될 수 있다. 또한, 동기식 정류 제어기는, 출력 전압으로부터 직접적으로 전원을 공급받을 수 있다.

Description

동기식 정류 제어기에 전원을 공급하는 방법{Powering Synchronous Rectifier Controller}
본 발명은 스위칭 전력 변환기(switching power converter)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스위칭 전력 변환기의 동기식 정류 제어기(Synchronous Rectifier Controller)에 전원을 공급하는 기술에 관한 것이다.
도 1은 종래의 플라이백 스위칭 전력 변환기(flyback type switching power converter: 100)의 회로도를 도시한 것으로, 플라이백 전력 변환기(100)는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)과 같은 스위치 Q1를 이용한다. 스위칭 전력 변환기(100)는, 파워 스테이지(power stage, 101) 및 제2 출력 스테이지(103)를 포함한다. 먼저, 파워 스테이지(101)는 스위치 Q1 및 전력 변압기(power transformer, T1)를 포함한다. 전력 변압기(T1)는 일차 권선(primary winding, Np), 이차 권선(secondary winding, Ns), 및 보조 권선(auxiliary winding, Na)을 포함한다. 그리고, 제2 출력 스테이지(103)는, 다이오드 D1 및 출력 캐패시터 C1를 포함한다. 제어기(105)는 온-시간(on-times, TON)과 오프-시간(off-times, TOFF)을 갖는 펄스 모양의 출력 구동 신호(107)를 이용하여 스위치 Q1의 온(ON) 및 오프(OFF) 상태를 제어한다.
교류 전력(AC power)은 교류 전력원(AC power source, 미도시)으로부터 수신되고, 조정되지 않은(unregulated) 입력 전압(VDC)을 제공하기 위해 정류된다.
이때, 스위치(Q1)가 턴 온(turn on) 되면, 다이오드 D1는 리버스 바이어스 된다(reverse biased). 그러면, 입력 전력은, 스위치 Q1가 턴 온(turn on)되는 동안 변압기(T1)에 저장된다. 그리고, 스위치 Q1가 턴 온(turn on)되면, 다이오드 D1는 포워드 바이어스된다(forward biased). 그러면, 정류된 입력 전력은, 스위치 Q1가 턴 오프되는(turn off) 동안 캐패시터 C1를 가로질러 전자 장치로 이동된다. 여기서, 다이오드 D1는 출력 정류기로 동작하고, 캐패시터 C1는 출력 필터로 동작한다. 그리고, 조정된 출력 전압(VOUT)은 전자 장치로 전달된다.
대출력 전류 어플리케이션에서(application), 출력 정류기로 동작하는 다이오드 D1의 도전 손실은 상당하다. 이로 인해, 대출력 전류 어플리케이션에서(application), MOSFET 또는 다른 스위치는, 전력 변환기(100)에서 도전 손실을 최소화하기 위해 다이오드 D1로 대체될 수 있다. 그리고, MOSFET은 전력 변환기(100)에서 동기식 정류기로 동작한다. 이때, 동기식 정류 제어기는, 동기식 정류기의 적절한 동작을 획득하기 위해 전력 변환기(100)에 부가된다. 여기서, 전력 변환기는, 동기식 정류기의 동작을 제어한다.
종래의 동기식 정류 제어기는, 전력 변환기(100)의 출력 전압(VOUT)에 의해 전원이 공급되었다. 그러나, 많은 어플리케이션들은(applications), 종래의 동기식 정류 제어기들에 전원을 공급하기 위해 요구되는 바이어스 전압(bias voltage)보다 낮은 출력 전압을 가진다. 예를 들면, 이동 장치들을 위한 교류-직류 충전기(AC-DC Charger)는, 정전압 모드(constant voltage mode, CV 모드)와 정전류 모드(constant current mode, CC 모드) 사이에서 동작을 전환할 수 있는 충전기가 필요하다. 여기서, 정전압 모드는, 이동 장치들의 요청 사항에 따라 일정한 전압이 이동 장치들로 제공되는 모드이다. 그리고, 정전류 모드는, 이동 장치들의 요청에 따라 일정한 전류가 이동 장치들로 제공되는 모드이다.
교류-직류 충전기 (AC-DC charger)의 정전류(CC) 모드에서, 상기 출력 전압은, 동기식 정류 제어기로 전원을 공급하기 위해 필요한 전압 아래로 떨어진다. 그 결과, 출력 전압은 동기식 정류 제어기에 전원을 공급할 만큼 충분하지 않다. 이에 따라, 동기식 정류 제어기는 비활성화된다(disabled). 이처럼, 동기식 정류 제어기가 비활성화되면, 동기식 정류기의 바디 다이오드(body diode)는 도전(conduct)하기 시작하며, 이것은 높은 도전 손실 및 열적 문제들을 야기한다. 따라서, 종래의 스위치드 모드 파워 서플라이에서는(switched mode power supply), 동기식 정류를 정전류(CC) 모드의 동작 범위 전체에서 이용할 수 없다.ㄴ
실시예는, 정전류 모드 및 정전압 모드의 동작 범위 전체에 걸쳐서 동기식 정류기를 활성화시킬 수 있도록(enable), 교류-직류 충전기(AC-DC charger)의 스위치드 모드 파워 서플라이를(switched mode power supply) 포함하는 동기식 정류 제어기에 전원을 공급하는 방법을 개시한다. 일 실시예로, 스위치드 모드 파워 서플라이는(switched mode power supply), 바이어스 전압(bias voltage)을 생성하는 조정 회로(regulator circuit)를 포함한다.
스위치드 모드 파워 서플라이의 출력 전압이 동기식 정류 제어기를 활성화하기 위해 요구되는 바이어스 전압 미만인 경우, 조정 회로는, 동기식 정류기의 동작을 제어하도록 동기식 정류 제어기를 활성화할 수 있다. 다른 실시예로, 상기 출력 전압이 바이어스 전압을 초과하는 경우, 동기식 정류기를 활성화시키는 조정 회로는 비활성화된다. 조정 회로가 비활성화된 경우, 동기식 정류 제어기는, 스위치드 모드 파워 서플라이의 출력 전압으로부터 전원을 직접 공급받을 수 있다.
명세서에서 기술된 기능 및 장점들은 모든 것을 포함한 것이 아니며, 특히, 많은 추가적인 기능 및 장점은 도면과 명세서에서의 내용으로 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다. 게다가, 본 명세서에서 사용되는 언어는 주로 가독성과 교육 목적을 위해 선택되었으며, 발명의 주제를 상세하게 기술하거나 제한하는 것으로 선택되지 않은 것으로(may not have been selected to delineate or circumscribe) 인지되어야 한다.
도 1은 종래의 스위칭 전력 변환기(switching power converter: 100)의 회로도를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기식 정류 회로를 포함하는 스위칭 전력 변환기의 회로도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도 2의 동기식 정류 회로를 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 회로의 회로도를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 조정 회로를 통합하는 동기식 정류 제어기의 회로도를 도시한 도면이다.
도 6은 동기식 전력 변환기의 파형을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기식 정류 회로를 포함하는 스위칭 전력 변환기의 회로도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도 7의 동기식 정류 회로의 회로도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 검출기의 회로도를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기식 정류 제어기의 회로도를 도시한 도면이다.
도면들과 다음의 설명은 예시적으로 제공되는 다양한 실시예를 설명하는 것으로만 연관된다. 이하의 설명에 따르면, 본원의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 대체적 구조 및 방법의 실시예들이 존재할 수 있음은 자명하다.
참조는 몇몇의 실시예에 대해서 참조부호들이 사용되며, 그것의 예는 도면들에서도 표기되어 있다. 유사하거나 같은 도면 부호가 도면에서 사용될 수 있고 유사하거나 같은 기능을 나타낼 수 있다는 것은 명시된다. 도면은 도면의 목적을 위한 다양한 실시예를 도시한다. 본 발명이 속한 통상의 기술자는 여기서 도시되는 구조 및 방법의 대안적인 실시예들이 여기서 설명되는 원칙으로부터 벗어남 없이 이용될 수 있는 다음의 설명으로부터 쉽게 인식할 수 있다.
도 2는 본 발명의 플라이백 스위칭 전력 변환기(flyback type switching power converter )의 회로도를 도시한 도면이다.
전력 변환기(200)는 교류-직류 충전기(AC-DC charger)에 통합될 수 있다. 여기서, 교류-직류 충전기는, 교류-직류 충전기와 연결되는 전자 장치를 충전할 수 있다. 그리고, 교류-직류 충전기는, 정전압(constant voltage: CV) 모드(mode)와 정전류(constant current: CC) 모드(mode) 사이에서 동작이 전환되도록 구성될 수 있다. 여기서, 정전압 모드는, 일정한 전압이 전자 장치들로 공급되는 모드이고, 정전류 모드는, 일정한 전류가 전자 장치들로 공급되는 모드이다. 교류-직류 충전기는, 교류-직류 충전기와 연결된 전자 장치의 요구 사항에 따라 CV 모드와 CC 모드 사이에서 동작을 전환시킬 수 있다. 후술되는 바와 같이, 전력 변환기(200)는, CC 모드와 CV 모드의 동작 범위 전체에서 동작하는 동기식 정류 회로(209)를 포함할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 전력 변환기(200)의 효율은, 종래의 전력 변환기와 비교하여 증가할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 변환기(200)는 스위치 Q1을 포함할 수 있다. 일례로, 스위치 Q1는 MOSFET일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 스위치 Q1는 바이폴라 정합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor: BJT)와 같은 스위칭 장치(switching device )일 수도 있다. 스위칭 전력 변환기(200)는 파워 스테이지(power stage, 201) 및 제2 출력 스테이지(secondary output stage, 203)를 포함할 수 있다. 먼저, 파워 스테이지(201)는 스위치 Q1와 전력 변압기(power transformer, T1)를 포함할 수 있다. 전력 변압기(T1)는 일차 권선(primary winding Np), 이차 권선(secondary winding Ns), 및 보조 권선(auxiliary winding Na)을 포함할 수 있다. 이어, 제2 출력 스테이지(203)는 동기식 정류 회로(209)와 출력 캐패시터(output capacitor, C1)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 동기식 정류 회로(209)는 변압기(T1)의 이차 권선(Ns)의 상단과 출력 캐패시터 C1 사이에 연결될 수 있다. 제어기(205)는 온-시간(on-times, TON)과 오프-시간(off-times, TOFF)을 갖는 펄스(pulse) 모양의 출력 구동 신호(207)를 이용하여 스위치 Q1의 온(ON) 상태 및 오프(OFF) 상태를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어기(205)는 스위치 Q1을 구동시키는 출력 구동 신호(207)를 생성할 수 있다.
교류 전력(AC power)은, 교류 전력원(AC power source, 미도시)으로부터 수신되고, 조정되지 않은 입력 전압(VDC)을 제공하기 위해 정류될 수 있다(rectified). 그리고, 스위치 Q1가 턴 온(turn on)되는 동안, 입력 전력은 변압기(T1)에 저장될 수 있다. 스위치 Q1가 온(ON) 상태일 때, 동기식 정류 회로(209)가 비활성화(disabled)됨에 따라, 상기 저장된 입력 전력이 전자 장치까지 전달되는 경로는 차단될 수 있다. 동기식 정류 회로(209)의 비활성화에 대한 예를 들면, 스위치 Q1가 온(ON) 상태일 때, 동기식 정류 회로(209)는 오프(off) 상태일 수 있다. 이때, 스위치 Q1는 턴 오프(turn off)되고, 동기식 정류 회로(209)는 턴 온(turn on)된 경우, 정류된 입력 전력은, 캐패시터(capacitor, C1 )을 통해 전자 장치까지 전달될 수 있다. 동기식 정류 회로(209)가 활성화된(예를 들면, 턴 온) 경우, 전자 장치로 상기 저장된 입력 전력을 전달하는 경로는 생성될 수 있다. 일반적으로, 동기식 정류 회로(209)는 출력 정류기(output rectifier)의 기능을 수행하고, 캐패시터 C1는 출력 필터(output filter)의 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 조정된 출력 전압(VOUT)은, 전자 장치까지 전달될 수 있다.
이상에서 언급한 바와 같이, 제어기(205)는 스위치 Q1의 온-시간(on-times) 및 오프-시간(on-times)을 제어하는 출력 구동 신호(207)를 생성하고, 출력 전압(VOUT)을 조정할 수 있다. 그리고, 제어기(205)는 스위칭 전력 변환기(200)의 이전 스위칭 사이클들(previous switching cycles)에서 감지된 출력 전압(VSENSE)과 일차측 전류(Ipri)를 기초로 피드백 루프(feedback loop)를 이용하여, 다음 스위칭 사이클들(subsequent switching cycles)에서 스위치 Q1가 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)하는 타이밍들(timings)을 생성하도록 스위치 Q1를 제어할 수 있다. 이때, 제어기(205)는, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모드 및 펄스수 변조 모드(pulse frequency modulation, PFM) 등과 같은 다양한 동작 모드에서, 스위치 Q1가 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)하는 타이밍들(timings)을 생성하도록 스위치 Q1를 제어할 수 있다. 게다가, 제어기(205)는, 스위칭 전력 변환기(200)와 연결된 전자 장치들의 요구 사항에 따라, CC 모드와 CV 모드 사이에서 동작을 전환하도록 스위칭 전력 변환기(200)를 제어할 수 있다. 그리고, ISENSE는 감지 저항(RSNS)에 걸리는 전압일 수 있다. 상세하게는, ISENSE는 감지 저항(RSNS)과 그라운드(ground)에 걸리는 전압으로서, 일차 권선(Np)과 스위치 Q1에 흐르는 일차측 전류(Ipri)를 감지하도록 제어기(205)에 의해 이용될 수 있다.
출력 전압(VOUT)은, 변압기(T1)의 보조 권선(auxiliary winding, Na)을 통해 반사(reflected)될 수 있다. 상기 출력 전압(VOUT)은, 저항 R1 및 저항 R2를 포함하는 저항 분압기(resistive voltage divider)를 통해, 감지 전압(VSENSE)으로서 제어기(205)에 입력될 수 있다. 그러면, 제어기(205)는, PFM 모드, PWM 모드, 또는 제어기(205)에서 적용 가능한 다른 레귤레이션 모드(regulation mode)에서, 스위치 Q1가 턴 온(turned on)되는 타이밍(timing)을 상기 감지된 출력 전압에 기초하여 결정할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기식 정류 회로를 도시한 도면이다.
동기식 정류 회로(209)는 동기식 정류 스위치(QSR)를 포함할 수 있다. 일례로, 동기식 정류 스위치(QSR)로는 종래의 전력 변환기(100)에서 이용된 다이오드 D1 대신 MOSFET이 이용될 수 있다. 다른 예로, 동기식 정류 스위치(QSR)로는 바이폴라 정합 트랜지스터(BJT)와 같은 다른 스위칭 장치들이 이용될 수도 있다. 동기식 정류 스위치(QSR)는 변압기(T1)의 이차 권선(secondary winding, Ns)의 상단을 스위칭 전력 변환기(200)의 출력에 연결할 수 있다. 그리고, 동기식 정류 스위치(QSR)가 온(on)되면, 동기식 정류 스위치(QSR)는 변압기(T1)에 저장된 전력을 전자 장치들로 전달하는 경로로서 동작할 수 있다. 도 3을 참고하면, 동기식 정류 스위치(QSR)의 소스 단자(source terminal)는, 전력 변압기(T1)의 이차 권선(Ns)의 상단과 연결될 수 있다. 이어, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 단자(drain terminal)는, 스위칭 전력 변환기(200)의 출력에 연결될 수 있다. 그리고, 동기식 정류 스위치(QSR)의 게이트 단자(gate terminal)는, 후술될 동기식 정류 회로(209)를 포함하는 동기식 정류(synchronous rectifier: SR) 제어기(301)에 연결될 수 있다.
SR 제어기(301)는 동기식 정류 스위치(QSR)의 각 스위칭 사이클(switching cycle)동안 온-시간(on-times, TON) 및 오프-시간(off-times, TOFF)을 갖는 펄스 모양의 출력 구동 신호(305)를 이용하여 동기식 정류 스위치(QSR)의 온(ON) 상태 및 오프(OFF) 상태를 제어할 수 있다. 특히, 스위치 Q1가 온(on)된 경우, SR 제어기(301)는, 각 스위칭 사이클 동안 동기식 정류 스위치(QSR)를 턴 오프(turn off)하는 출력 구동 신호(305)를 생성할 수 있다. 이때, 동기식 정류 스위치(QSR)가 오프(off)된 경우, 스위치 Q1는 각 스위칭 사이클 동안 온(on)될 수 있다. 이처럼, 동기식 정류 스위치(QSR)가 오프(off)된 경우, 전자 장치로 전력을 전달하는 경로를 이용할 수 없게 되므로, 입력 전력은 변압기(T1)에 저장될 수 있다.
일 실시예에서, SR 제어기(301)는 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인-소스 전압(drain-to-source voltage)에 기초하여 동기식 정류 스위치(QSR)가 턴 오프(turn off)하는 시점을 결정할 수 있다. 여기서, 드레인-소스 전압은 SR 제어기(301)의 핀(pin) VD 에서 감지될 수 있으며, 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
반면, 스위치 Q1가 각 스위칭 사이클 동안 턴 오프(turn off)된 경우, SR 제어기(301)는 동기식 정류 스위치(QSR)를 턴 온(turn on)하는 출력 구동 신호(305)를 생성할 수 있다. 이처럼, 동기식 정류 스위치(QSR)가 턴 온될 때, 스위치 Q1는 턴 오프될 수 있다. 그러면, 동기식 정류 스위치(QSR)가 전도(conduct)할 때, 변압기(T1)에 저장된 입력 전력이 전자 장치로 전달되는 경로는 생성될 수 있다. 일 실시예에서, SR 제어기(301)는, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인-소스 전압(drain-to-source voltage)에 기초하여 동기식 정류 스위치(QSR)가 턴 온(turn on)하는 시점을 결정할 수 있다. 여기서, 드레인-소스 전압은 SR 제어기(301)의 핀(pin) VD 에서 감지될 수 있으며, 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
도 3을 참조하면, SR 제어기(301)의 파워 서플라이 핀(the power supply pin) VCC는, 조정 회로(regulator circuit, 303)의 출력 핀 VO에 연결될 수 있다. 여기서, 조정 회로(303)는 동기식 정류 회로(209)에 포함될 수 있다. SR 제어기(301)의 출력 핀 GATE는 동기식 정류 스위치(QSR)의 게이트 단자에 연결될 수 있다. SR 제어기(301)의 접지 핀(ground pin) GND는 조정 회로(regulator circuit, 303)의 접지 핀 GND에 연결될 수 있다. 캐패시터 Cde는 SR 제어기(301)의 VCC 핀과 GND 핀 사이에 연결될 수 있다. 그리고, 캐패시터 Cde는 조정 회로(303)에 의해 SR 제어기(301)의 VCC 핀으로 제공되는 바이어스 전압(307)을 필터링함으로써, SR 제어기(301)에 전원을 공급할 수 있다. SR 제어기(301)의 입력 전압 핀 VD는, 조정 회로(303)의 입력 전압 핀 VIN, 및 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 단자에 연결될 수 있다.
이상의 도 3에서 나타낸 실시예를 참고하면, SR 제어기(301)의 GND 핀은, 동기식 정류 스위치(QSR)의 소스 단자에 연결될 수 있다. 이에 따라, SR 제어기(301)의 접지 기준은 플로팅될 수 있다. SR 제어기(301)는 플로팅 접지 기준(floating ground reference)을 가지고 있을 수 있다. 동기식 정류 스위치(QSR)의 적절한 동작을 허용하는 범위에서, 출력 전압(VOUT)이 SR 제어기(301)에 전원을 공급할 만큼 충분히 높은지 여부를 결정하는 것은 어려운 일이기 때문에, 출력 전압(VOUT)은, SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 이용될 수 없다.
일 실시예에서, 조정 회로(303)는 스위칭 전력 변환기(200)의 각 스위칭 사이클 동안 SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 이용되는 바이어스 전압(307)을 생성할 수 있다. 시장에서 사용 가능한 대부분의 MOSFET들에 대하여, 각 스위칭 사이클 동안에 동기식 정류 스위치(QSR)을 효과적으로 턴 온(turn on)하기 위하여 SR 제어기(301)가 제어 신호(305, 예를 들어, 게이트 전압)을 생성하는 데에 필요한 바이어스 전압(307)은 최소 4 [V]이다. SR 제어기(301)에 전원을 공급하는 바이어스 전압(307)을 생성함에 따라, SR 제어기(301)는 스위칭 전력 변환기(200)의 CC 모드 및 CV 모드의 동작 범위 전체에 걸쳐서 동기식 정류 스위치(QSR)를 동작시킬 수 있다.
도 3을 참고하면, 조정 회로(303)는 SR 제어기(301)의 외부에 위치할 수 있다. 그리고, 조정 회로(303)의 입력 전압 핀 VIN은, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 단자에 연결될 수 있다. 이에 따라, 조정 회로(303)는, 공급 전압으로서 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 전압(drain voltage)을 수신할 수 있다. 그리고, 조정 회로의 출력 핀 VO은, SR 제어기(301)의 VCC 핀에 연결될 수 있다. 이어, 조정 회로(303)의 GND 핀은 SR 제어기(301)의 GND 핀에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조정 회로(303)의 회로도를 도시한 도면이다.
특히, 선형 조정 회로는, SR 제어기(307)에 전원을 공급하기 위해 이용되는 바이어스 전압(307)을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 다른 예로, 상기 선형 조정 회로 대신에 전하 펌프 회로 (charge pump circuit)가 조정 회로(303)로 이용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 조정 회로(303)는 다이오드 D2를 포함할 수 있다. 다이오드 D2의 양극(anode)은, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 단자에 연결될 수 있다. 다이오드 D2의 음극(cathode)은, 저항 R3 및 노드(401)에서의 스위치 Q2의 드레인에 연결될 수 있다. 또한, 조정 회로(303)는 제너 다이오드 Z1(zener diode)을 포함할 수 있다. 제너 다이오드 Z1의 양극은 접지 GND(동기식 정류 스위치 QSR의 소스 단자)와 캐패시터 C2의 음의 단자(negative end)에 연결될 수 있다. 그리고, 제너 다이오드 Z1의 음극은 저항 R3 및 노드(403)에서 스위치 Q2의 게이트 단자에 연결될 수 있다. 캐패시터 C2의 양의 단자(positive end)는 조정 회로(303)의 VO 핀에서 스위치 Q2의 소스 단자에 연결될 수 있다.
스위치 Q1이 온(on)되고, 동기식 정류 스위치(QSR)가 비활성화된(disabled) 경우, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 전압은 높아질 수 있다. 그러면, 다이오드 D2는 드레인 전압을 정류하고(rectifies), 전류가 저항 R3를 통해 흐르게할 수 있다. 제너 다이오드 Z1은 스위치 Q2의 게이트 단자에 연결되는 노드(403)에서 전압(예를 들면, 1.5V)을 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 스위치 Q2는 턴 온(turn on)할 수 있다. 스위치 Q2를 통해 생성된 전류는, 캐패시터 C2에 에너지(energy)로서 저장될 수 있다.
스위치 Q2가 턴 오프(turn off)된 경우, 캐패시터 C2에 저장된 에너지는, SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 이용되는 바이어스 전압(307)을 생성하는 데 이용될 수 있다. 이때, 바이어스 전압(307)이 제너 다이오드 Z1의 항복 전압(breakdown voltage)과 스위치 Q2의 게이트 임계 전압 간의 차를 초과하는 경우, 스위치 Q2는 턴 오프(turn off )될 수 있다. 또한, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 전압이 제너 다이오드 Z1의 항복 전압 미만인 경우, 스위치 Q2는 턴 오프될 수 있다. 여기서, 제너 다이오드 Z1의 항복 전압은, 스위치 Q1이 오프(off)된 기간 동안 발생할 수 있다.
도 5는 SR 제어기(301)의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5에서, 조정 회로(303)는 도 3에서 설명한 바와 같이 별도의 구성 요소로 구현되기 보다는 SR 제어기(301)에 통합될(integrated) 수 있다. 도 6에 도시된 조정 회로(303)와 SR 제어기(301)는, 앞의 도 3에서 설명한 기능과 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 스위칭 전력 변환(200)의 스위칭 사이클 동안 동기식 정류 회로(209)의 동작을 설명하는 스위칭 전력 변환기의 파형을 나타내는 도면이다.
스위칭 전력 변환기의 파형들은, 일차측 전류(Ipri) 파형, 이차측 전류 파형(Isec), 스위치 Q1에 해당하는 구동 신호(207) 파형, 동기식 정류 스위치(QSR)에 해당하는 구동 신호(305) 파형, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인-소스 전압(VDS) 파형을 포함할 수 있다. 제어기(205)에 의해 생성된 구동 신호(207)는, 시간 T1에서 하이(high)가 되어(601), 스위치 Q1을 온(on) 시킬 수 있다. 이처럼, 스위치 Q1이 온(on)된 경우, 일차측 전류(Ipri)는 일차측 전류의 피크(Ipri_pk)가 시간 T2에 도달할 때까지 상승할 수 있다(603). 동기식 정류 스위치(QSR)는, 도시된 바와 같이 구동 신호(305)가 로우(Low, 605)가 됨에 따라 시간 T1에서 오프(off)될 수 있다.
그리고, 구동 신호(207)가 시간 T2에서 로우(low, 605)로 전환(transition)됨에 따라, 스위치 Q1은 턴 오프(turn off)할 수 있다. 시간 T1 및 시간 T2에서, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인-소스 전압(VDS)은, 변압기(T1)의 이차 권선(Ns)에서의 전압과 출력 전압(VOUT)의 합에 해당하는 전압 레벨일 수 있다(예를 들면, (Vin/n) + VOUT, 여기서, "n"은 변압기(T1) 내의 권선들의 수를 나타냄).
드레인-소스 전압(VDS) 파형에 해당하는 영역(607)는 SR 제어기(301)를 동작시키기 위해 요구되는 전압 VCC과 변압기(T1)의 이차 권선(Ns)에서의 전압과 출력 전압(VOUT)의 합에 해당하는 전압 레벨 사이를 나타낼 수 있다. 여기서, 출력 전압(VOUT)은, 바이어스 전압을 생성하기 위해 조정 회로(303)에 입력되는 드레인 전압을 나타낼 수 있다.
시간 T2에서 스위치 Q1이 턴 오프된 경우, 이차측 전류(Isec)는 순간적으로 이차측 전류의 피크(Isec_pk)에 도달할 수 있다. 이어, 변압기(T1)에 저장된 입력 전력이 전자 장치로 이동됨에 따라, 이차측 전류(Isec)는 하강을 시작할 수 있다(609). 더욱이, 시간 T2에서, 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인-소스 전압(VDS)은 거의 0 볼트(volt)로 떨어질 수 있다(611). 그러면, 시간 T2에서, SR 제어기(301)는 동기식 정류 스위치의 드레인-소스 전압(VDS)이 거의 0 볼트(611)인지를 검출할 수 있다. 그리고, 동기식 정류 스위치(QSR)의 게이트 단자에 구동 신호(305)를 하이(high, 613)로 적용함에 따라, 동기식 정류 스위치(QSR)는 턴 온될 수 있다.
시간 T2와 T3 사이에서 동기식 정류 스위치(QSR)의 온-시간(on-time) 동안, 이차측 전류(ISEC)는 동기식 정류 스위치(QSR)의 저항성(on-resistance)으로 인해 동기식 정류 스위치(QSR)의 전압 VDS(몇 개의 밀리 볼트 범위 내에서)을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 이차측 전류(ISEC)가 거의 0 앰프(amp)에 도달한 경우, 전압 VDS은 0에 가까워질 수 있다. 시간 T3에서, 이차측 전류(ISEC)는 거의 0 앰프에 도달할 수 있다(615). SR 제어기(301)는 동기식 정류 스위치(QSR)의 전압 VDS이 거이 0 볼트인지 여부를 검출할 수 있다(611). 그리고, 동기식 정류 스위치(QSR)의 게이트 단자에 구동 신호(305)를 로우(low, 619)로 적용함에 따라, 동기식 정류 스위치(QSR)는 턴 오프될 수 있다. 시간 T3 이후에, 전압 VDS은 변압기(T1)의 인덕턴스(inductance)와 파워 스테이트(power state, 201)의 기생 용량(parasitic capacitance)에 의해 링(ring, 617)을 발생시킬 수 있다.
도 7은, 일실시예에 따른 플라이백 스위칭 전력 변환기(700)의 회로도를 도시한 도면이다.
도 7의 스위칭 전력 변환기(700)는 도 2에 도시된 구성 요소와 유사한 구성 요소를 포함할 수 있다. 이에 따라, 스위칭 전력 변환기(700)의 유사 구성 요소들의 설명은 생략하기로 한다. 그러나, 도 2의 동기식 정류 회로(209)는 변압기(T1)의 이차 권선 Ns의 상단(upper side)에 연결된 것과는 대조적으로, 도 7의 스위칭 전력 변환기(700)에서, 동기식 정류 회로(701)는 변압기(T1)의 이차 권선 Ns의 하단(lower side)에 연결될 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 동기식 정류 회로(701)의 회로도를 도시한 도면이다.
동기식 정류 회로(701)는 동기식 정류 스위치(QSR)를 포함할 수 있다. 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 단자는, 전력 변압기(power transformer, T1)의 이차 권선(Ns)의 하단에 연결될 수 있다. 그리고, 동기식 정류 스위치(QSR)의 소스 단자는, 그라운드(ground)에 연결될 수 있다. 또한, 동기식 정류 회로(701)는, 도 3에서 설명한 것과 유사한 기능을 수행하는 SR 제어기(301) 및 조정 회로(303)를 포함할 수 있다. 이때, SR 제어기(301)가 동기식 정류 스위치(QSR)를 턴 온하는 구동 신호 (305)를 출력할 때, 전력 변압기(T1)의 이차 권선(Ns)의 하단은 그라운드(ground)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 저장된 입력 전력이 전자 장치로 전달될 수 있도록 하는 스위칭 전력 변환기(700)의 출력 스테이지(output stage, 203)의 회로는 완성될 수 있다. 동기식 정류 스위치(QSR)가 오프(ofF)된 경우, 저장된 입력 전력이 전자 장치로 전달되는 것을 막기 위해, 전력 변압기(T1)의 이차측 권선(Ns)의 하단은, 회로를 개방하여 플로팅(floating)할 수 있다.
도 8을 참고하면, SR 제어기(301)의 GND 핀과 조정 회로(303)는 접지에 연결될 수 있다. 후술되는 바와 같이, SR 제어기(301)의 접지 기준(ground reference)에 따라 조정 회로는 접지될 수 있으며, 출력 전압 VOUT은 SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, SR 제어기(301)의 VCC 핀은 출력 전압 VOUT 및 조정 회로(303)의 출력 핀 모두에 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 동기식 정류 회로(701)는 검출기(detector, 801)를 포함할 수 있다. 검출기(801)는, 스위칭 전력 변환기(700)의 각 스위칭 사이클 동안 SR 제어기(301)에 전원을 공급하는 바이어스 전압을 생성하도록 조정 회로(303)를 활성화(enable) 또는 비활성화(disable)할 수 있다. 일 실시예에서, 검출기(801)는 다이오드 D3에 의해 정류되며(rectified), 스위칭 전력 변환기(700)의 출력 전압 VOUT에 기초하여 조정 회로(303)를 활성화 또는 비활성화할 수 있다. 검출기(801)는 출력 전압 VOUT을 수신하고, 출력 전압 VOUT의 크기에 기초하여 출력 전압 VOUT이 SR 제어기(301)에 전원을 공급하는 바이어스 전압으로 이용될 수 있을지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 검출기(801)는 출력 전압 VOUT과 기준 전압(reference voltage)을 비교할 수 있다. 기준 전압은 SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 요구되는 최소의 바이어스 전압일 수 있다. 출력 전압 VOUT이 기준 전압 미만인 경우, 검출기(801)는, 바이어스 전압(307)을 생성할 수 있도록 조정 회로(303)를 활성화시키는 활성 신호 EN를 SR 제어기(301)의 VCC 핀에 전송할 수 있다. SR 제어기(301)의 VCC 핀 또한 다이오드 D3를 통해 VOUT에 연결되어 있으나, 바이어스 전압(307)은 출력 전압 VOUT보다 클 수 있다. 이에 따라, SR 제어기(301)의 VCC 핀에서 감지된 출력 전압 VOUT은 오버라이딩(overriding)할 수 있다. 다이오드 D3는 VCC에서 VOUT으로 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 리버스 바이어스될(reverse-biased) 수 있다.
출력 전압 VOUT이 기준 전압을 초과하는 경우, 출력 전압은 SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 출력 전압 VOUT이 기준 전압을 초과하는 경우, 검출기(801)는, 바이어스 전압을 생성하는 것으로부터 조정 회로(303)를 비활성화시키는 비활성 신호
Figure pat00001
를 전송할 수 있다. SR 제어기(301)는 VCC 핀에 연결된 출력 전압 VOUT을 사용하여 SR 제어기(301)에 전원을 공급할 수 있다. 다이오드 D4는 조정 회로(303)의 VO 핀에 연결되며, SR 제어기(301)의 VCC 핀은 조정 회로(303)의 VO 핀에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 조정 회로(303)가 비활성화됨에 따라, 출력 전압 VOUT 은 SR 제어기(301)에 전원을 공급하기에 충분하다. 이에 따라, 조정 회로(303)의 도전 손실(conduction loss)은, 스위칭 전력 변환기(700)의 높은 효율의 결과로 감소되거나, 제거될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 검출기(801)의 회로도를 도시한 도면이다.
검출기(801)는 비교기(901)를 포함할 수 있다. 비교기(901)는 다이오드 D5에 의해 정류된 출력 전압에 의해 구동될 수 있다. 비교기(901)의 입력은, 저항 R4 및 저항 R5를 포함하는 저항 분압기(resistive voltage divider)를 통해 출력 전압 VOUT과 연결될 수 있다. 특히, 비교기(901)의 입력은, 출력 전압 VOUT을 나타내는 전압 V1이 될 수 있다. 비교기(901)의 또 다른 입력은, 기준 전압 Vref과 연결될 수 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 기준 전압 Vref은, SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 요구되는 최소의 바이어스 전압을 나타낼 수 있다.
비교기(901)는 전압 V1과 기준 전압 Vref을 비교할 수 있다. 전압 V1이 기준 전압 Vref 미만인 경우, 검출기(801)는, 바이어스 전압을 생성하도록 조정 회로(303)를 활성화시키는 활성 신호 EN을 출력할 수 있다. 이때, 출력 전압 VOUT이 SR 제어기(301)에 전원을 공급할 만큼 충분하지 않은 경우, 바이어스 전압은, SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 이용될 수 있다. 반면, 전압 V1이 기준 전압 Vref을 초과하는 경우, 출력 전압 VOUT이 SR 제어기(301)에 전원을 공급할 만큼 충분하므로, 검출기(801)는 조정 회로(303)를 비활성화시키는 비활성 신호
Figure pat00002
를 출력할 수 있다. 이에 따라, SR 제어기(301)는 스위칭 전력 변환기(700)의 출력 전압 VOUT으로부터 직접적으로 전원을 공급받을 수 있다.
이상의 도 8 및 도 9에서는 기준 전압(reference signal)으로 표현하였으나, 이는 실시예에 해당하며, 기준 전압은 임계 전압(threshold voltage)으로 표현될 수 있다.
도 10은 스위칭 전력 변환기(700)에 포함된 SR 제어기의 다른 실시예를 도시한 회로도이다.
도 10에서, 검출기(801)와 조정 회로(303)는 SR 제어기(301)에 통합(integrated)될 수 있다. 도 10의 검출기(801)와 조정 회로(303)는, 도 8 및 9에서 설명한 기능들과 유사하게 동작할 수 있다. 또한, 실시예에서, SR 제어기(301)는 게이트 로직(gate logic, 1000)을 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 게이트 로직(1000)은, 동기식 정류 스위치를 턴 온(turn on)시킬 수 있도록, 동기식 정류 스위치(QSR)의 게이트 단자에 구동 신호(305)를 출력할 수 있다.
조정 회로(303)는 조정 회로(303)의 VCC 핀에서 동기식 정류 스위치(QSR)의 드레인 전압 VD을 수신할 수 있다. 또한, 조정 회로(303)는, VO 핀에서 스위칭 전력 변환기(700)의 출력 전압을 입력으로 수신할 수 있다. 그리고, SR 제어기(301)에 전원을 공급하는 바이어스 전압을 생성하도록, 조정 회로(303)를 활성화시키는 활성 신호 EN(또는, 비활성 신호
Figure pat00003
)를 EN 핀에서 수신할 수 있다.
검출기(801)가 출력 전압 VOUT이 기준 전압 Vref 미만인 것으로 결정한 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 검출기(801)는 활성 신호 EN을 조정 회로(303)의 EN 핀에 출력할 수 있다. 활성 신호 EN는, SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위한 바이어스 전압을 생성하도록 조정 회로(303)를 활성화시키기 위해 이용될 수 있다. 반면, 검출기(801)가 출력 전압 VOUT이 기준 전압 Vref을 초과하는 것으로 결정한 경우, 검출기(801)는 조정 회로(303)를 비활성화하는 비활성 신호
Figure pat00004
를 조정 회로(303)의 EN 핀에 출력할 수 있다. 이처럼, 조정 회로(303)가 비활성화된 경우, 출력 전압 VOUT은 SR 제어기(301)에 전원을 공급하기 위해 바로(directly) 이용될 수 있다.
이러한 개시된 사항을 읽음으로써, 기술에 숙련된 자는 CC 모드 및 CV 모드의 동작 범위에 걸쳐서 동기식 정류를 제공하는 SR 제어기로 전원을 공급하기 위한 대안적인 디자인을 계속하여 추가적으로 인식할 수 있다. 따라서, 특정한 실시예들과 응용들이 도시되고 설명되었지만, 여기에 개시된 실시예들은 여기에 개시된 정밀한 구조 및 컴포넌트들에 한정되지 않으며, 이 기술 분야에서 숙련된 자들에게 명백한 다양한 변경, 변화, 변형들은 여기에 개시된 사상 및 범위로부터 벗어나지 않은 채로 방법 및 장치의 배열의 면에서, 동작의 면에서, 구체적인 사항들의 면에서 행해질 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 입력 전압과 연결되는(coupled) 일차 권선(primary winding), 및 스위칭 전력 변환기(switching power converter)의 출력과 연결되는(coupled) 이차 권선(secondary winding)을 포함하는 변압기(transformer);
    상기 변압기의 상기 일차 권선과 연결되는(coupled) 스위치 -상기 일차 권선의 전류는 상기 스위치가 턴 온(turn on)되는 동안 생성되고, 상기 스위치가 턴 오프(turn off)되는 동안 생성되지 않음-;
    상기 스위치의 각 스위칭 사이클에서(switching cycle), 상기 스위치를 턴 온(turn on) 또는 턴 오프시키는(turn off) 제1 제어 신호(first control signal)를 생성하는 제1 제어기(first controller);
    상기 변압기의 상기 이차 권선과 연결되는(coupled) 동기식 정류 스위치(synchronous rectifier switch) -상기 동기식 정류 스위치가 턴 온되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 전력이 전달되고, 상기 동기식 정류 스위치가 턴 오프되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 상기 전력이 전달되지 않음-
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압에 연결되고(coupled), 상기 동기식 정류 스위치의 각 스위칭 사이클에서(switching cycle), 상기 동기식 정류 스위치를 턴 온 또는 턴 오프시키는 제2 제어 신호(second control signal)를 생성하는 제2 제어기(second controller); 및
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 임계 전압 미만인 경우, 상기 동기식 정류 스위치를 제어하도록 상기 제2 제어 신호를 활성화(enable)시키는 조정 회로(regulator circuit)
    를 포함하는 상기 스위칭 전력 변환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 상기 임계 전압 미만인 경우, 상기 조정 회로는, 상기 제2 제어기에 전원을 공급하는(power) 바이어스 전압(bias voltage)을 생성함에 따라, 상기 제2 제어 신호를 활성화(enable)시키는 상기 스위칭 전력 변환기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 상기 임계 전압 미만이거나, 또는 상기 임계 전압을 초과하는지 여부를 결정하는 검출 회로(detector circuit)
    를 더 포함하고,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 상기 임계 전압을 초과하는 경우, 상기 검출 회로는,
    상기 제2 제어기를 활성화시키는(enable) 상기 조정 회로를 비활성화시키고(disable),
    상기 조정 회로가 비활성화된(disable) 경우, 상기 제2 제어기는,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압을 이용하여 활성화되는 상기 스위칭 전력 변환기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변압기의 상기 이차 권선은,
    제1 엔드(first end) 및 제2 엔드(second end)를 포함하고,
    상기 동기식 정류 스위치는,
    상기 제2 엔드(second end) 및 그라운드(ground) 사이에서 연결되는(coupled) 상기 스위칭 전력 변환기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동기식 정류 스위치는,
    상기 동기식 정류 스위치가 턴 온(turn on)됨에 따라, 상기 이차 권선의 상기 제2 엔드를 그라운드에 연결(couple)하고,
    상기 동기식 정류 스위치가 턴 오프(turn off)됨에 따라, 상기 이차 권선의 상기 제2 엔드를 그라운드로부터 연결 해지하는(decouple) 상기 스위칭 전력 변환기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조정 회로는,
    상기 제2 제어기 내에 통합되는(integrated) 상기 스위칭 전력 변환기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 조정 회로 및 상기 검출 회로는,
    상기 제2 제어기 내에 통합되는(integrated) 상기 스위칭 전력 변환기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조정 회로는,
    선형 조정 회로(linear regulator circuit), 또는 전하 펌프 회로(charge pump circuit)인 상기 스위칭 전력 변환기.
  9. 입력 전압과 연결되는(coupled) 일차 권선(primary winding), 및 스위칭 전력 변환기(switching power converter)의 출력과 연결되는(coupled) 이차 권선(secondary winding)을 포함하는 변압기(transformer);
    상기 변압기의 상기 일차 권선과 연결되는(coupled) 스위치 -상기 일차 권선의 전류는 상기 스위치가 턴 온(turn on)되는 동안 생성되고, 상기 스위치가 턴 오프(turn off)되는 동안 생성되지 않음-;
    상기 스위치의 각 스위칭 사이클들에서(switching cycles) 상기 스위치를 턴 온(turn on) 또는 턴 오프시키는(turn off) 제1 제어 신호(first control signal)를 생성하는 제1 제어기(first controller);
    상기 변압기의 상기 이차 권선, 및 상기 스위칭 전력 변환기의 출력과 연결되는(coupled) 동기식 정류 스위치(synchronous rectifier switch) -상기 동기식 정류 스위치가 턴 온되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 전력이 전달되고, 상기 동기식 정류 스위치가 턴 오프되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 상기 전력이 전달되지 않음-
    상기 동기식 정류 스위치의 각 스위칭 사이클들(switching cycles)에서, 상기 동기식 정류 스위치를 턴 온 또는 턴 오프시키는 제2 제어 신호(second control signal)를 생성하는 제2 제어기(second controller); 및
    상기 제2 제어기와 연결되며(coupled), 상기 동기식 정류 스위치의 각 스위칭 사이클들(switching cycles) 동안 상기 동기식 정류 스위치를 제어하도록 상기 제2 제어 신호를 활성화(enable)시키는 조정 회로(regulator circuit)
    를 포함하는 상기 스위칭 전력 변환기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조정 회로는,
    상기 스위치의 각 스위칭 사이클들(switching cycles) 동안 상기 제2 제어기에 전원을 공급하는(power) 바이어스 전압(bias voltage)을 생성함으로써, 상기 제2 제어 신호를 활성화(enable)시키는 상기 스위칭 전력 변환기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 이차 권선은, 제1 엔드(first end) 및 제2 엔드(second end)를 포함하고,
    상기 동기식 정류 스위치는,
    상기 제1 엔드(first end) 및 상기 스위칭 전력 변환기의 출력 사이에서 연결되는(coupled) 상기 스위칭 전력 변환기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 조정 회로는,
    상기 제2 제어기 내에 통합되는(integrated) 상기 스위칭 전력 변환기.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 조정 회로는,
    선형 조정 회로(linear regulator circuit), 또는 전하 펌프 회로(charge pump circuit)인 상기 스위칭 전력 변환기.
  14. 제2 제어기(second controller) 내에서 스위칭 전력 변환기(switching power converter)를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 스위칭 전력 변환기는,
    입력 전압과 연결되는(coupled) 일차 권선(primary winding), 및 스위칭 전력 변환기(switching power converter)의 출력과 연결되는(coupled) 이차 권선(secondary winding)을 포함하는 변압기(transformer);
    상기 변압기의 상기 일차 권선과 연결되는(coupled) 스위치 -상기 일차 권선의 전류는 상기 스위치가 턴 온(turn on)되는 동안 생성되고, 상기 스위치가 턴 오프(turn off)되는 동안 생성되지 않음-;
    상기 스위치의 각 스위칭 사이클에서(switching cycle), 상기 스위치를 턴 온(turn on) 또는 턴 오프시키는(turn off) 제1 제어 신호(first control signal)를 생성하는 제1 제어기(first controller);
    상기 변압기의 상기 이차 권선과 연결되는(coupled) 동기식 정류 스위치(synchronous rectifier switch);
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압에 연결되는(coupled)제2 제어기(second controller); 및
    상기 제2 제어기와 연결되는 조정 회로(regulator circuit)
    를 포함하고,
    상기 스위칭 전력 변환기를 제어하는 상기 방법은,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 임계 전압 미만인 경우, 상기 동기식 정류 스위치를 제어하기 위해 상기 제2 제어기를 활성화시키는(enable) 신호를 상기 조정 회로로부터 수신하는 단계; 및
    상기 동기식 정류 스위치의 각 스위칭 사이클에서(switching cycle), 상기 동기식 정류 스위치를 턴 온(turn of) 또는 턴 오프시키는(turn off) 제2 제어 신호(second control signal)를 생성하는 단계 -상기 동기식 정류 스위치가 턴 온되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 전력이 전달되고, 상기 동기식 정류 스위치가 턴 오프되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 상기 전력이 전달되지 않음-
    를 포함하는 스위칭 전력 변환기 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 상기 임계 전압 미만인 경우, 상기 제2 제어기에 전원을 공급하는(power) 바이어스 전압(bias voltage)을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 스위칭 전력 변환기 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 상기 임계 전압 미만이거나, 또는 상기 임계 전압을 초과하는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압이 상기 임계 전압을 초과하는 경우, 상기 제2 제어기를 활성화시키는(enable) 상기 조정 회로를 비활성화시키는(disable) 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제2 제어기는,
    상기 조정 회로가 비활성화된(disable) 경우, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력 전압을 이용하여 활성화되는 스위칭 전력 변환기 제어 방법.
  17. 제2 제어기(second controller) 내에서 스위칭 전력 변환기(switching power converter)를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 스위칭 전력 변환기는,
    입력 전압과 연결되는(coupled) 일차 권선(primary winding), 및 스위칭 전력 변환기(switching power converter)의 출력과 연결되는(coupled) 이차 권선(secondary winding)을 포함하는 변압기(transformer);
    상기 변압기의 상기 일차 권선과 연결되는(coupled) 스위치 -상기 일차 권선의 전류는 상기 스위치가 턴 온(turn on)되는 동안 생성되고, 상기 스위치가 턴 오프(turn off)되는 동안 생성되지 않음-;
    상기 스위치의 각 스위칭 사이클들에서(switching cycles) 상기 스위치를 턴 온(turn on) 또는 턴 오프시키는(turn off) 제1 제어 신호(first control signal)를 생성하는 제1 제어기(first controller);
    상기 변압기의 상기 이차 권선과 연결되는(coupled) 동기식 정류 스위치(synchronous rectifier switch); 및
    제2 제어기(second controller)와 연결되는(coupled) 조정 회로(regulator circuit)
    를 포함하고,
    상기 스위칭 전력 변환기를 제어하는 상기 방법은,
    상기 동기식 정류 스위치를 제어하기 위해 상기 제2 제어기를 활성화시키는(enable) 신호를 상기 조정 회로로부터 수신하는 단계 -상기 제2 제어기를 활성화시키는 신호는, 상기 동기식 정류 스위치의 각 스위칭 사이클들(switching cycles) 동안 수신됨-; 및
    상기 동기식 정류 스위치의 각 스위칭 사이클들(switching cycles)에서, 상기 동기식 정류 스위치를 턴 온(turn on) 또는 턴 오프시키는(turn off) 제2 제어 신호(second control signal)를 생성하는 단계 -상기 동기식 정류 스위치가 턴 온되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 전력이 전달되고, 상기 동기식 정류 스위치가 턴 오프되면, 상기 스위칭 전력 변환기의 출력에 상기 전력이 전달되지 않음-
    를 포함하는 스위칭 전력 변환기 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 스위치의 각 스위칭 사이클들(switching cycles) 동안 상기 제2 제어기에 전원을 공급하는(power) 바이어스 전압(bias voltage)을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 스위칭 전력 변환기 제어 방법.
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