KR20150006772A - Power supply - Google Patents
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Abstract
Description
발명의 실시 예들에 관한 설명은 전력 공급 장치에 관한 것으로, 특히 라인 전류 레귤레이션 및 출력 전류 감지에 관한 내용이다.Description of embodiments of the invention relates to a power supply, particularly to line current regulation and output current sensing.
라인 전류를 레귤레이션하기 위해서는 기준 값이 설정되어야 한다. 그런데, 종래 라인 전류 레귤레이션은 open loop 조건에서 수행되어, 기준 값 설정에 어려움이 있다.The reference value must be set to regulate the line current. Conventionally, line current regulation is performed under the open loop condition, which makes it difficult to set the reference value.
출력 전류를 레귤레이션하기 위해서는 출력 전류에 대한 정보가 필요하다. 그 정보를 획득하기 위해서 저항 또는 보조 권선을 이용한다.To regulate the output current, information about the output current is needed. A resistor or auxiliary winding is used to acquire the information.
실시 예들을 통해, 원하는 형태로 라인 전류를 레귤레이션할 수 있다. 또한, 별도의 저항 또는 보조 권선 없이 출력 전류에 대한 정보를 획득할 수 있다.Through the embodiments, the line current can be regulated in a desired form. In addition, information on the output current can be obtained without a separate resistor or auxiliary winding.
실시 예들 중 어느 하나에 따른 라인 전류 레귤레이션은 기준 전압과 라인 감지 전압을 비교하여 피드백 전압을 생성하고, 상기 피드백 전압을 이용하여 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어한다. 상기 기준 전압은 일정한 레벨의 전압이거나, 출력 전류에 따라 변하는 전압이거나, 또는 역률 보상을 위한 정현파에 따르는 전압이다.The line current regulation according to any one of the embodiments compares a reference voltage with a line sense voltage to generate a feedback voltage and uses the feedback voltage to control the switching operation of the power switch. The reference voltage is a constant level voltage, a voltage varying depending on an output current, or a voltage corresponding to a sine wave for power factor compensation.
본 발명의 실시 예들 중 다른 하나에 따르면, 전력 스위치에 연결되어 있는 인덕터 양단 전압에 대응하는 피드백 전압, 상기 전력 스위치에 흐르는 전류의 피크, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 이용하여 출력 전류를 감지한다.According to another embodiment of the present invention, an output current is sensed by using a feedback voltage corresponding to a voltage across an inductor connected to a power switch, a peak of a current flowing through the power switch, and a switching period of the power switch .
실시 예에 따른 전력 공급 장치는 전력 전달을 제어하는 전력 스위치, 라인 전류가 흐르는 감지 저항, 및 기준 전압과 상기 감지 저항에 발생하는 라인 감지 전압을 비교하여 피드백 전압을 생성하는 비교기를 포함하고, 상기 피드백 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 듀티를 결정한다.A power supply apparatus according to an embodiment includes a power switch for controlling power transmission, a sense resistor through which a line current flows, and a comparator for generating a feedback voltage by comparing a reference voltage and a line sense voltage generated in the sense resistor, The duty of the power switch is determined using the feedback voltage.
상기 전력 공급 장치는, 상기 피드백 전압에 따라 게이트 전압을 생성하는 듀티 결정기를 더 포함하고, 상기 전력 스위치는 상기 게이트 전압에 따라 스위칭한다.The power supply further includes a duty determiner for generating a gate voltage in accordance with the feedback voltage, and the power switch switches according to the gate voltage.
상기 비교기는, 상기 기준 전압이 입력되는 제1 단 및 상기 라인 감지 전압이 입력되는 제2 단을 포함하고, 상기 제2단의 입력으로부터 상기 제1단의 입력을 차감한 전압을 증폭하여 상기 피드백 전압을 생성할 수 있다.Wherein the comparator includes a first stage to which the reference voltage is input and a second stage to which the line sense voltage is input, amplifies a voltage obtained by subtracting the input of the first stage from an input of the second stage, Voltage can be generated.
상기 전력 공급 장치는, 소정의 주기를 가지는 톱니파를 생성하는 톱니파 생성기, 및 상기 피드백 전압과 상기 톱니파를 비교한 결과를 출력하는 PWM 비교기를더 포함하고, 상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어한다.Wherein the power supply device further comprises a sawtooth generator for generating a sawtooth wave having a predetermined period and a PWM comparator for outputting a result of comparing the feedback voltage and the sawtooth wave, Control the duty.
상기 전력 공급 장치는, 오실레이터 신호가 입력되는 제1 단 및 상기 PWM 비교기의 출력이 입력되는 제2 단을 포함하는 SR 래치를 더 포함하고, 상기 SR 래치는 상기 제1 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 오프 제어한다.Wherein the power supply further comprises an SR latch including a first stage for inputting an oscillator signal and a second stage for receiving an output of the PWM comparator, The switch is turned on and the power switch is turned off according to the input of the second stage.
상기 전력 공급 장치는, 상기 피드백 전압과 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 비교하는 PWM 비교기를 더 포함하고, 상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어한다.The power supply further includes a PWM comparator for comparing the feedback voltage with a voltage corresponding to the current flowing in the power switch and controls the duty of the power switch in accordance with the output of the PWM comparator.
상기 전력 공급 장치는, 오실레이터 신호가 입력되는 제1 단 및 상기 PWM 비교기의 출력이 입력되는 제2 단을 포함하는 SR 래치를 더 포함하고, 상기 SR 래치는 상기 제1 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 오프 제어한다.Wherein the power supply further comprises an SR latch including a first stage for inputting an oscillator signal and a second stage for receiving an output of the PWM comparator, The switch is turned on and the power switch is turned off according to the input of the second stage.
상가 기준 전압은 일정한 레벨일 수 있다.The commercial reference voltage may be at a constant level.
상기 전력 공급 장치는, 상기 전력 공급 장치의 출력 전류에 대응하는 감지 전압과 소정의 출력 기준 전압의 차에 따라 상기 기준 전압을 생성하는 출력 비교기를 더 포함할 수 있다.The power supply may further include an output comparator that generates the reference voltage according to a difference between a sense voltage corresponding to an output current of the power supply device and a predetermined output reference voltage.
상기 전력 공급 장치는, 상기 출력 기준 전압의 최대값을 제어하는 클램핑 회로를 더 포함할 수있다. 상기 클램핑 회로는, 클램핑 전압에 연결된 캐소드 및 상기 출력 비교기의 출력단에 연결된 애노드를 포함하는 다이오드를 포함하고, 상기 기준 전압의 최대값은 상기 클램핑 전압으로 제어된다.The power supply may further include a clamping circuit for controlling a maximum value of the output reference voltage. The clamping circuit includes a diode including a cathode connected to a clamping voltage and an anode connected to an output terminal of the output comparator, and the maximum value of the reference voltage is controlled by the clamping voltage.
상기 전력 공급 장치는, 상기 피드백 전압과 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 비교하는 PWM 비교기를 더 포함하고, 상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어할 수 있다.The power supply further includes a PWM comparator for comparing the feedback voltage with a voltage corresponding to a current flowing in the power switch, and the duty of the power switch can be controlled according to the output of the PWM comparator.
상기 전력 공급 장치는, 소정의 주기를 가지는 톱니파를 생성하는 톱니파 생성기, 및 상기 피드백 전압과 상기 톱니파를 비교한 결과를 출력하는 PWM 비교기를더 포함하고, 상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어할 수 있다.Wherein the power supply device further comprises a sawtooth generator for generating a sawtooth wave having a predetermined period and a PWM comparator for outputting a result of comparing the feedback voltage and the sawtooth wave, The duty can be controlled.
상가 기준 전압은 입력 전압의 위상 앵글이 소정 앵글 이상일 때 일정하고, 상기 입력 전압의 위상 앵글이 상기 소정 앵글 보다 작을 때, 상기 입력 전압의 위상 앵글에 따라 변할 수 있다.The commercial reference voltage may be constant when the phase angle of the input voltage is equal to or larger than a predetermined angle and may vary according to the phase angle of the input voltage when the phase angle of the input voltage is smaller than the predetermined angle.
상기 전력 공급 장치는, 상기 전력 공급 장치의 출력 전류에 대응하는 감지 전압과 소정의 출력 기준 전압의 차에 따라 제1 피드백 전압을 생성하는 출력 비교기를 더 포함하고, 상기 제1 피드백 전압 및 상기 전력 공급 장치의 교류 입력이 정류된 입력 전압를 기초로 상기 기준 전압을 생성한다. 상기 전력 공급 장치는, 상기 입력 전압에 대응하는 전압을 상기 제1 피드백 전압에 곱하여 상기 기준 전압을 생성하는 곱셈기를 더 포함할 수 있다. 상기 전력 공급 장치, 상기 입력 전압을 검출한 입력 검출 전압의 극성을 반전하여 음 입력 검출 전압을 생성하는 위상 반전기를 더 포함하고, 상기 음 입력 검출 전압이 상기 입력 전압에 대응하는 전압이다.Wherein the power supply further comprises an output comparator for generating a first feedback voltage according to a difference between a sense voltage corresponding to an output current of the power supply device and a predetermined output reference voltage, The AC input of the supply generates the reference voltage based on the rectified input voltage. The power supply may further include a multiplier that multiplies the first feedback voltage by a voltage corresponding to the input voltage to generate the reference voltage. The power supply device further includes a phase inverter that inverts the polarity of the input detection voltage that detects the input voltage to generate a negative input detection voltage, and the negative input detection voltage is a voltage corresponding to the input voltage.
상기 라인 전류는, 그라운드로부터 교류 입력을 정류하여 입력 전압을 생성하는 정류 회로로 흐르고, 상기 감지 저항은 상기 그라운드와 상기 정류 회로 사이에 연결되어 있으며, 상기 라인 감지 전압은 음전압일 수 있다. The line current flows to a rectifying circuit that rectifies the AC input from the ground to generate an input voltage, and the sense resistor is connected between the ground and the rectifying circuit, and the line sensing voltage may be a negative voltage.
다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 입력 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하는 전력 스위치, 상기 전력 스위치의 타단에 연결되어 있는 인덕터, 및 상기 인덕터 전류의 피크, 상기 인덕터의 양단 전압에 대응하는 피드백 전압, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 이용하여 출력 전류를 감지하는 센싱 제어기를 포함한다.The power supply device according to another embodiment includes a power switch including one end connected to an input voltage, an inductor connected to the other end of the power switch, and a feedback circuit for detecting a peak of the inductor current, feedback corresponding to a voltage across the inductor, And a sensing controller that senses an output current using a switching period of the power switch.
상기 센싱 제어기는, 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점에 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 이용하여 상기 인덕터 전류의 피크를 감지하고, 상기 피드백 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점 이후의 방전 기간을 감지하며, 상기 감지된 인덕터 전류의 피크, 상기 방전 기간, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 이용하여 상기 출력 전류를 계산할 수 있다.Wherein the sensing controller senses a peak of the inductor current by using a current flowing in the power switch at a time point when the power switch is turned off and detects a discharge period after the power switch is turned off using the feedback voltage And the output current can be calculated using the peak of the sensed inductor current, the discharge period, and the switching period of the power switch.
상기 센싱 제어기는, 상기 감지된 인덕터 전류의 피크에 상기 방전 기간을 곱하고, 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 나눈 결과를 기초로 상기 출력 전류를 계산할 수 있다.The sensing controller may calculate the output current based on a result of dividing the peak of the sensed inductor current by the discharge period and dividing the switching period of the power switch.
라인 전류를 원하는 파형으로 제어하여, 라인 전류를 레귤레이션하거나 역률을 개선할 수 있다. 또한, 별도의 저항 및 보조 권선 없이 출력 전류를 감지할 수 있다.By controlling the line current to a desired waveform, the line current can be regulated or the power factor can be improved. In addition, the output current can be sensed without separate resistors and secondary windings.
도 1 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 입력 전압, 라인 전류, 라인 감지 전압, 기준 전압, 및 피드백 전압을 나타낸 파형도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 입력 전압, 라인 전류, 제1 피드백 전압, 및 기준 전압을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 위상 앵글에 따른 출력 기준 전압을 나타낸 파형도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a waveform diagram illustrating an input voltage, a line current, a line sense voltage, a reference voltage, and a feedback voltage according to another embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an input voltage, a line current, a first feedback voltage, and a reference voltage according to another embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 is a waveform diagram showing an output reference voltage according to a phase angle.
10 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본 발명의 실시 예에 따른 라인 전류 레귤레이션 방법은 라인 전류를 감지하고, 감지된 라인 전류에 따라 듀티를 제어한다. 예를 들어, 라인 전류가 감소하면 듀티를 증가하고, 라인 전류가 증가하면 듀티를 감소한다. 이와 같은 듀티 제어에 따라 라인 전류를 레귤레이션 할 수 있다.A line current regulation method according to an embodiment of the present invention detects a line current and controls a duty according to a sensed line current. For example, as the line current decreases, the duty increases, and when the line current increases, the duty decreases. The line current can be regulated by such a duty control.
구체적으로, 감지된 라인 전류에 기초하여 피드백 전압을 생성하고, 피드백 전압에 따라 듀티를 제어한다. 피드백 전압을 생성하기 위해 감지된 라인 전류에 대응하는 전압과 소정의 기준 전압을 비교할 수 있다. 기준 전압은 일정한 값이거나 2차측의 출력 전류에 따라 가변할 수 있다.Specifically, a feedback voltage is generated based on the sensed line current, and the duty is controlled according to the feedback voltage. A voltage corresponding to the sensed line current may be compared with a predetermined reference voltage to generate a feedback voltage. The reference voltage may be a constant value or may vary depending on the output current of the secondary side.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 라인 전류 레귤레이션 방법이 적용된 전력 공급 장치를 설명한다.Hereinafter, a power supply apparatus to which a line current regulation method according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
도 1 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(1)는 디머(10), 정류 회로(20), 라인 감지 저항(RL), 트랜스포머(30), 듀티 결정기(Duty determinator)(40), 정류 다이오드(D1), 출력 커패시터(COUT), 인덕터(L), 전력 스위치(M), 및 필터 커패시터(CF)를 포함한다.1, the
트랜스포머(30), 정류 다이오드(D1), 및 전력 스위치(M)는 플라이백 컨버터를 구성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치가 플라이백 컨버터로 구현되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
디머(10)는 교류 입력(AC)을 디머 앵글에 따라 세이핑한다.The dimmer 10 sifters the AC input AC according to the dimmer angle.
정류 회로(20)는 세이핑된 교류 입력(AC)을 정류한다. 인덕터(L)는 정류 회로(20)에 연결되어 있어, 라인 전류(IL)는 인덕터(L)를 통해 흐른다. 필터 커패시터(CF)는 1차측 권선(CO1)의 일단과 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있고, 스위칭 전류를 필터링 한다. 입력 전압(VIN)은 플라이백 컨터버에 공급되는 전압으로서, 필터 커패시터(CF)에 연결되어 있다. The rectifying
라인 전류(IL)는 1차측 그라운드로부터 라인 감지 저항(RL)을 통해 정류 회로(20)로 흐른다. 라인 전류(IL)는 플라이백 컨버터에 공급되는 전류와 필터 커패시터(CF)에 흐르는 전류의 합이다. The line current IL flows from the primary side ground to the rectifying
1차측 권선(CO1)의 일단에는 입력 전압(VIN)이 전달되고, 1차측 권선(CO1)의 타단에는 전력 스위치(M)의 드레인이 연결되어 있다. 전력 스위치(M)의 소스와 그라운드 사이에 감지 저항(RS)이 연결되어 있다. 전력 스위치(M)의 게이트에는 게이트 전압(VG)이 입력된다. 전력 스위치(M)는 입력단으로부터 출력단으로 전달되는 전력을 제어한다. 도 1에서 입력단은 1차측이고, 출력단은 2차측일 수 있으며, 1차측과 2차측은 절연되어 있다.The input voltage VIN is transmitted to one end of the primary winding CO1 and the drain of the power switch M is connected to the other end of the primary winding CO1. A sense resistor (RS) is connected between the source of the power switch M and the ground. A gate voltage (VG) is input to the gate of the power switch (M). The power switch M controls the electric power transmitted from the input end to the output end. In Fig. 1, the input terminal is the primary side, the output terminal may be the secondary side, and the primary side and the secondary side are insulated.
듀티 결정기(40)는 피드백 전압(VFB)을 입력받고, 전력 스위치(M)의 듀티를 결정하는 게이트 전압(VG)을 생성한다. 예를 들어, 피드백 전압(VFB)이 증가할 수록 듀티 결정기(40)는 듀티를 증가시키는 게이트 전압(VG)을 생성한다. The
전력 스위치(M)는 n 채널 트랜지스터이므로, 전력 스위치(M)를 턴 온 시키는 하이 레벨이고, 전력 스위치(M)를 턴 오프 시키는 레벨은 로우 레벨이다.Since the power switch M is an n-channel transistor, the level at which the power switch M is turned on is a high level, and the level at which the power switch M is turned off is a low level.
비교기(50)는 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR)을 비교한 결과에 따라 피드백 전압(VFB)을 생성한다. 비교기(50)는 라인 감지 전압(VL)이 입력되는 비반전 단자(+)와 기준 전압(VR)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. 비교기(50)는 비반전 단자(+)의 입력과 반전 단자(-)의 입력 간의 차에 따라 피드백 전압(VFB)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 비교기(50)는 비반전 단자(+)의 입력인 라인 감지 전압(VL)에서 반전 단자(-)의 입력인 기준 전압(VR)을 뺀 전압을 증폭하여 피드백 전압(VFB)을 생성할 수 있다.The
라인 감지 저항(RL)을 통해 흐르는 라인 전류(IL)는 1차측 그라운드로부터 흐르므로, 라인 감지 전압(VL)은 음의 전압이다. 그리고 기준 전압(VR) 역시 음의 전압으로 설정할 수 있다.Since the line current IL flowing through the line sense resistor RL flows from the primary side ground, the line sense voltage VL is a negative voltage. The reference voltage (VR) can also be set to a negative voltage.
트랜스포머(30)는 1차측 권선(CO1)과 2차측 권선(CO2)을 포함한다. 2차측 권선(CO2)의 일단에는 정류 다이오드(D1)의 애노드 전극이 연결되어 있다. 정류 다이오드(D1)가 도통되었을 때, 2차측 권선(CO2)에 흐르는 전류가 출력 커패시터(COUT) 및 부하에 전달된다.The
도 1에서는 부하로 복수의 LED가 직렬 연결되어 있는 LED 열(60)이 도시되어있다. 그러나 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 1 shows an
전력 스위치(M)가 턴 온 되면, 라인 전류(IL)는 1차측 권선(CO1)에 흐르고, 1차측 권선(CO1)에 에너지가 저장된다. 이 기간 동안 정류 다이오드(D1)는 비도통 상태이다. 전력 스위치(M)가 턴 오프 되고, 정류 다이오드(D1)가 도통되면, 1차측 권선(CO1)에 저장된 에너지가 2차측 권선(CO2)에 전달되고, 2차측 권선(CO2)에 흐르는 전류가 정류 다이오드(D1)을 통해 흐른다.When the power switch M is turned on, the line current IL flows in the primary winding CO1 and energy is stored in the primary winding CO1. During this period, the rectifier diode D1 is in a non-conducting state. When the power switch M is turned off and the rectifier diode D1 is turned on, the energy stored in the primary winding CO1 is transferred to the secondary winding CO2 and the current flowing in the secondary winding CO2 is rectified And flows through the diode D1.
라인 전류(IL)가 증가하면 음 전압인 라인 감지 전압(VL)은 감소한다. 본 발명의 실시 예에서 음 전압이 감소한다는 의미는 전압의 크기(amplitude)가 증가하는 것을 의미한다. 감소하는 라인 감지 전압(VL)이 기준 전압(VR)에 비해 작을수록 피드백 전압(VFB)은 감소한다. 그러면 듀티가 감소한다.As the line current IL increases, the line sense voltage VL, which is a negative voltage, decreases. In the embodiment of the present invention, the decrease in the negative voltage means that the amplitude of the voltage increases. As the decreasing line sense voltage VL becomes smaller than the reference voltage VR, the feedback voltage VFB decreases. Then the duty is reduced.
반대로 라인 전류(IL)가 감소하면 음 전압인 라인 감지 전압(VL)은 증가한다. 본 발명의 실시 예에서 음 전압이 증가한다는 의미는 전압의 크기(amplitude)가 감소하는 것을 의미한다. 증가하는 라인 감지 전압(VL)이 기준 전압(VR)에 비해 더 클수록 피드백 전압(VFB)은 증가한다. 그러면 듀티가 증가한다.Conversely, when the line current IL decreases, the line sense voltage VL which is a negative voltage increases. In the embodiment of the present invention, the negative voltage means that the amplitude of the voltage decreases. The larger the line sensing voltage VL is larger than the reference voltage VR, the more the feedback voltage VFB increases. Then the duty increases.
이와 같은 방식으로 라인 전류가 일정하게 유지되는 레귤레이션 동작이 수행된다. 듀티를 제어하는 방식은 다양하게 변형이 가능하다.In this manner, a regulation operation in which the line current is kept constant is performed. The duty control method can be variously modified.
예를 들어, 피드백 전압과 톱니파를 비교한 결과에 따라 전력 스위치를 턴 오프 시킬 수 있다.For example, the power switch can be turned off according to the result of comparing the feedback voltage with the sawtooth wave.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 전력 공급 장치에서는 라인 전류가 전압 모드로 레귤레이트된다.2 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. In the power supply shown in Fig. 2, the line current is regulated in the voltage mode.
본 발명의 다른 실시 예의 전력 공급 장치(2)의 구성 중 앞선 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였고, 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다. The same reference numerals are used for the same components as those of the
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(2)는 톱니파 생성기(Saw-tooth generator)(51), PWM 비교기(52), 및 SR 래치(41)를 포함한다.2, the
비교기(50)는 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR)을 비교한 결과에 따라 피드백 전압(VFB)을 생성한다. The
톱니파 생성기(51)는 소정의 주기를 가지는 톱니파(VSAW)를 생성한다. 톱니파(VSAW)의 주기는 전력 스위치의 스위칭 주기에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 전력 스위치(M)의 턴 온 시점과 톱니파(VSAW)의 상승 시작 시점이 동기될 수 있다.The
PWM 비교기(52)는 톱니파(VSAW)와 피드백 전압(VFB)을 비교한 결과에 따라 오프 제어신호(OFFS1)를 생성한다. PWM 비교기(52)는 톱니파(VSAW)가 입력되는 비반전 단자(+) 및 피드백 전압(VFB)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. The
PWM 비교기(52)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨을 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨을 출력한다. 예를 들어, PWM 비교기(52)는 상승하는 톱니파(VSAW)가 피드백 전압(VFB)에 도달할 때 하이 레벨의 오프 제어 신호(OFFS1)를 생성한다.The
SR 래치(41)는 오실레이터 신호(VOSC)가 입력되는 셋단(S) 및 오프 제어 신호(OFFS12)가 입력되는 리셋단(R)을 포함하고, 셋단(S)의 입력이 하이 레벨일 때 하이 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성하며, 리셋단(R)의 입력이 하이 레벨일 때 로우 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성한다. SR 래치(41)는 게이트 전압(VG)을 출력단(Q)을 통해 출력한다. The
SR 래치(41)는 오실레이터 신호(VOSC)에 따라 전력 스위치(M)의 온 시점을 제어하고, 오프 제어 신호(OFFS1)에 따라 전력 스위치(M)의 오프 시점을 제어한다.The
예를 들어, 오실레이터 신호(VOSC)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 SR 래치(41)는 하이 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성하고, 턴 온 기간 중 오프 제어신호(OFFS1)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 SR 래치(41)는 로우 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성한다. 다음 오실레이터 신호(VOSC)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 다시 게이트 전압(VG)이 하이 레벨로 상승한다.For example, at the time when the oscillator signal VOSC rises to the high level, the
이와 같이, 라인 전류(IL)에 따라 피드백 전압(VFB)이 결정되고, 피드백 전압(VFB)과 톱니파(VSAW)에 따라 전력 스위치(M)의 듀티가 결정되므로, 라인 전류(IL)는 레귤레이트 된다. As described above, the feedback voltage VFB is determined in accordance with the line current IL, and the duty of the power switch M is determined in accordance with the feedback voltage VFB and the sawtooth wave VSAW, do.
듀티를 제어하는 다른 변형 예로서, 전력 스위치에 흐르는 드레인 전류와 피드백 전압을 비교한 결과에 따라 전력 스위치를 턴 오프 시킬 수 있다.As another variant for controlling the duty, the power switch can be turned off according to the result of comparing the drain current flowing through the power switch with the feedback voltage.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 전력 공급 장치에서는 라인 전류가 전류 모드로 레귤레이트된다.3 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. In the power supply shown in Fig. 3, the line current is regulated in the current mode.
본 발명의 다른 실시 예의 전력 공급 장치(3)의 구성 중 앞선 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였고, 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다. The same reference numerals are used for the same components as those of the preceding embodiment among the components of the
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(3)는 PWM 비교기(53) 및 SR 래치(42)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
비교기(50)는 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR)을 비교한 결과에 따라 피드백 전압(VFB)을 생성한다. The
PWM 비교기(53)는 감지 전압(VCS)과 피드백 전압(VFB)을 비교한 결과에 따라 오프 제어신호(OFFS2)를 생성한다. PWM 비교기(53)는 감지 전압(VCS)이 입력되는 비반전 단자(+) 및 피드백 전압(VFB)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. 감지 전압(VCS)은 전력 스위치(M)가 턴 온 일 때, 저항(RS)에 흐르는 드레인 전류(ID)에 따라 발생하는 전압이다.The
PWM 비교기(53)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨을 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨을 출력한다. 예를 들어, PWM 비교기(53)는 상승하는 감지 전압(VCS)이 피드백 전압(VFB)에 도달할 때 하이 레벨의 오프 제어 신호(OFFS2)를 생성한다.The
SR 래치(42)는 오실레이터 신호(VOSC)가 입력되는 셋단(S)및 오프 제어 신호(OFFS2)가 입력되는 리셋단(R)을 포함하고, 셋단(S)의 입력이 하이 레벨일 때 하이 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성하며, 리셋단(R)의 입력이 하이 레벨일 때 로우 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성한다. SR 래치(42)는 게이트 전압(VG)을 출력단(Q)을 통해 출력한다. The
SR 래치(42)는 오실레이터 신호(VOSC)에 따라 전력 스위치(M)의 온 시점을 제어하고, 오프 제어 신호(OFFS2)에 따라 전력 스위치(M)의 오프 시점을 제어한다.The
예를 들어, 오실레이터 신호(VOSC)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 SR 래치(42)는 하이 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성하고, 턴 온 기간 중 오프 제어신호(OFFS2)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 SR 래치(42)는 로우 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성한다. 다음 오실레이터 신호(VOSC)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 다시 게이트 전압(VG)이 하이 레벨로 상승한다.For example, at the time when the oscillator signal VOSC rises to the high level, the
이와 같이, 라인 전류(IL)에 따라 피드백 전압(VFB)이 결정되고, 피드백 전압(VFB)과 감지 전압(VCS)에 따라 전력 스위치(M)의 듀티가 결정되므로, 라인 전류(IL)는 레귤레이트 된다.As described above, the feedback voltage VFB is determined according to the line current IL, and the duty of the power switch M is determined according to the feedback voltage VFB and the sense voltage VCS, .
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 라인 전류 레귤레이트 방법은 출력 전류에 따라 기준 전압을 결정하고, 라인 감지 전압과 기준 전압을 비교한 결과에 따라 피드백 전압을 결정하는 방식이다.A line current regulation method according to another embodiment of the present invention determines a reference voltage according to an output current and determines a feedback voltage according to a result of comparing a line sensing voltage with a reference voltage.
앞선 실시 예에서 기준 전압(VR)은 일정한 레벨을 가지는 전압이었으나, 이번 실시 예에서 기준 전압은 출력 전류를 감지한 결과에 따라 변한다.In the previous embodiment, the reference voltage VR has a constant level, but in this embodiment, the reference voltage varies depending on the result of sensing the output current.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 전력 공급 장치에서는 라인 전류가 전류 모드로 레귤레이트된다.4 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. In the power supply shown in Fig. 4, the line current is regulated in the current mode.
본 발명의 다른 실시 예의 전력 공급 장치(4)의 구성 중 앞선 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였고, 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다. The same reference numerals are used for the same components as those of the preceding embodiment among the components of the
도 4에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(4)는 출력 비교기(55), 라인 비교기(54), PWM 비교기(56), 클랭핑 회로(57), 및 SR 래치(43)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the
출력 비교기(55)는 LED 전류(ILED)에 대응하는 LED 감지 전압(VLED)와 출력 기준 전압(VR1)을 이용하여 피드백 전압(VFB)을 생성하기 위한 기준 전압(VR2)을 생성한다. LED 감지 전압(VLED)은 2차측으로부터 옵토 커플러를 통해 전달받거나, 1차측의 보조 권선을 이용하여 감지하는 방식이 사용될 수 있다. The
구체적으로, LED 열(60)에 흐르는 LED 전류(ILED)를 직접 센싱한 전압이 옵토 커플러(도시하지 않음)를 통해 1차측에 전달되어 LED 감지 전압(VLED)가 생성될 수 있다. 또는 1차측에 트랜지스포머(30)의 제2 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선의 양단 전압을 이용하여 LED 전류(ILED)에 대응하는 LED 감지 전압(VLED)이 생성될 수 있다.Specifically, the voltage directly sensing the LED current ILED flowing through the
LED 전류(ILED)는 전력 공급 장치의 출력 전류의 일 예로서, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. The LED current ILED is an example of the output current of the power supply, and the embodiment is not limited thereto.
LED 감지 전압(VLED)이 출력 기준 전압(VR1)에 레귤레이션 되도록 출력 비교기(55)의 출력 즉, 기준 전압(VR2)이 결정된다. 예를 들어, 출력 비교기(55)는 비반전 단자(+)에 입력되는 출력 기준 전압(VR1)에서 LED 감지 전압(VLED)를 차감한 결과에 따르는 출력을 생성한다. The output of the
출력 기준 전압(VR1)은 LED 전류(ILED)의 전류량을 결정하는 기준 전압이다. 출력 기준 전압(VR1)은 디머(10)를 통과하는 교류 입력(AC)의 위상 앵글(Phase angle) 클 때는 일정하고, 위상 앵글이 소정 앵글보다 작을 때는 위상 앵글에 따라 변한다. The output reference voltage VR1 is a reference voltage for determining the amount of current of the LED current ILED. The output reference voltage VR1 is constant when the phase angle of the AC input AC passing through the dimmer 10 is large and varies depending on the phase angle when the phase angle is smaller than the predetermined angle.
도 9는 위상 앵글에 따른 출력 기준 전압을 나타낸 파형도이다.9 is a waveform diagram showing an output reference voltage according to a phase angle.
도 9에 도시된 바와 같이, 위상 앵글이 PAT보다 클 때 출력 기준 전압(VR1)은 일정하고, PAT보다 작을 때 출력 기준 전압(VR1)은 위상 앵글에 비례하여 변할 수 있다. As shown in FIG. 9, the output reference voltage VR1 is constant when the phase angle is larger than the PAT, and the output reference voltage VR1 may be changed in proportion to the phase angle when the phase angle is smaller than the PAT.
LED 감지 전압(VLED)이 출력 기준 전압(VR1)보다 작아지면 기준 전압(VR2)이 감소한다. 그러면 출력 전력이 상승하도록 스위칭 동작이 제어된다. 예를 들어, 전력 스위치(M)의 듀티가 증가한다. When the LED sensing voltage VLED becomes smaller than the output reference voltage VR1, the reference voltage VR2 decreases. Then, the switching operation is controlled so that the output power rises. For example, the duty of the power switch M increases.
따라서 라인 감지 전압(VL)의 기준 전압(VR2)이 감소하면, 더 많은 라인 전류(IL)가 흐르게 되고, LED 전류(ILED)가 증가하며, LED 감지 전압(VLED)이 출력 기준 전압(VR1)을 따르면서 증가한다. 이와 같은 방식으로 LED 전류(ILED)가 레귤레이션(regulation)된다.Therefore, as the reference voltage VR2 of the line sense voltage VL decreases, more line current IL flows, the LED current ILED increases, and the LED sense voltage VLED becomes higher than the output reference voltage VR1. . In this way, the LED current ILED is regulated.
음의 전압인 기준 전압(VR2)의 최대 값은 클램핑 회로(57)에 의해 제어된다. The maximum value of the reference voltage VR2, which is a negative voltage, is controlled by the clamping
클램핑 회로(57)는 클램핑 전압(VRM)에 연결된 캐소드 및 출력 비교기(55)의 출력단 즉, 기준 전압(VR2)에 연결된 애노드를 포함하는 다이오드(58)를 포함한다.The clamping
기준 전압(VR2)이 증가하여 클램핑 전압(VRM)보다 큰 전압이 되면, 다이오드(58)가 도통되어 기준 전압(VR2)은 클램핑 전압(VRM)이 된다.When the reference voltage VR2 increases and becomes greater than the clamping voltage VRM, the
라인 비교기(54)는 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR2)을 비교한 결과에 따라 피드백전압(VFB1)을 생성한다. The
PWM 비교기(56)는 감지 전압(VCS)과 피드백 전압(VFB1)을 비교한 결과에 따라 오프 제어신호(OFFS3)를 생성한다. PWM 비교기(56)는 감지 전압(VCS)이 입력되는 비반전 단자(+) 및 피드백 전압(VFB1)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. 감지 전압(VCS)은 전력 스위치(M)가 턴 온 일 때, 저항(RS)에 흐르는 드레인 전류(ID)에 따라 발생하는 전압이다.The
PWM 비교기(56)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨을 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨을 출력한다. 예를 들어, PWM 비교기(56)는 상승하는 감지 전압(VCS)이 피드백 전압(VFB1)에 도달할 때 하이 레벨의 오프 제어 신호(OFFS3)를 생성한다.The
SR 래치(43)는 오실레이터 신호(VOSC)가 입력되는 셋단(S) 및 오프 제어 신호(OFFS3)가 입력되는 리셋단(R)을 포함하고, 셋단(S)의 입력이 하이 레벨일 때 하이 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성하며, 리셋단(R)의 입력이 하이 레벨일 때 로우 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성한다. SR 래치(43)는 게이트 전압(VG)을 출력단(Q)을 통해 출력한다. The
SR 래치(43)는 오실레이터 신호(VOSC)에 따라 전력 스위치(M)의 온 시점을 제어하고, 오프 제어 신호(OFFS3)에 따라 전력 스위치(M)의 오프 시점을 제어한다.The
예를 들어, 오실레이터 신호(VOSC)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 SR 래치(43)는 하이 레벨의 게이트 전압(VG)을 생성하고, 턴 온 기간 중 오프 제어신호(OFFS3)가 하이 레벨로 상승하는 시점에 로우 레벨의 게이트 전압(VG)를 생성한다.For example, at the time when the oscillator signal VOSC rises to the high level, the
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, operation of the power supply apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 입력 전압, 라인 전류, 라인 감지 전압, 기준 전압, 및 피드백 전압을 나타낸 파형도이다.5 is a waveform diagram illustrating an input voltage, a line current, a line sense voltage, a reference voltage, and a feedback voltage according to another embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 디머의 디밍 앵글이 점점 감소하는 경우의 입력 전압(VIN)이 도시되어 있다. 입력 전압(VIN)이 발생하는 시점 T1에 라인 전류(IL)의 피크가 발생한다. 라인 감지 전압(VL)은 음의 전압으로 기준 전압(VR2)과 동일한 전압이 되도록 제어된다. 시점 T2에 입력 전압(VIN)이 영전압이 되면, 라인 전류(IL)가 발생하지 않고, 라인 감지 전압(VL) 역시 영 전압이 된다.As shown in Fig. 5, the input voltage VIN when the dimmer angle of the dimmer gradually decreases is shown. A peak of the line current IL is generated at a time point T1 at which the input voltage VIN is generated. The line sense voltage VL is controlled to be a negative voltage so as to be equal to the reference voltage VR2. When the input voltage VIN becomes zero voltage at the time point T2, the line current IL is not generated and the line sense voltage VL becomes zero voltage.
입력 전압(VIN)이 발생하는 기간 T1-T2 동안 피드백 전압(VFB1)은 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR2)에 따라 발생한다. 기준 전압(VR2)은 LED 감지 전압(VLED)에 따라 발생하므로, 피드백 전압(VFB1)이 출력 전류에 따라 변동하여 출력 전류 레귤레이션이 폐루프(CLOSE-LOOP)로 수행된다.During the period T1-T2 during which the input voltage VIN is generated, the feedback voltage VFB1 is generated in accordance with the line sense voltage VL and the reference voltage VR2. Since the reference voltage VR2 is generated in accordance with the LED sense voltage VLED, the feedback voltage VFB1 varies according to the output current so that the output current regulation is performed in the closed loop CLOSE-LOOP.
예를 들어, 도 5에 기간 T1-T2 중 시점 T12에, 입력 전압(VIN)의 피크가 100V이고, 그 때의 피드백 전압(VFB1)은 1V라고 한다. 시점 T12 이후에 입력 전압(VIN)이 100V에서 99V로 떨어지고, 피드백 전압(VFB1)은 1V로 유지되면, 동일한 듀티 조건에서 입력 전압(VIN)이 감소하였으므로, 라인 전류(IL)가 감소하여 음의 전압인 라인 감지 전압(VL)이 증가한다(라인 감지 전압의 절대값이 감소).For example, in FIG. 5, the peak of the input voltage VIN is 100V at the time point T12 of the period T1-T2, and the feedback voltage VFB1 at this time is 1V. Since the input voltage VIN decreases from 100 V to 99 V after the time T12 and the feedback voltage VFB1 is maintained at 1 V, the input voltage VIN decreases at the same duty ratio, The line sense voltage VL which is the voltage increases (the absolute value of the line sense voltage decreases).
그러면, 라인 감지 전압(VL)이 기준 전압(VR2)보다 다소 상승하여, 라인 비교기(54)의 출력인 피드백 전압(VFB1)이 다소 상승한다(예를 들어, 1.1V). 피드백 전압(VFB1)이 다소 상승하였기 때문에 듀티가 증가하고, 입력 전압(VIN)이 99V인 상황에서 라인 전류(IL)가 증가하며, 음의 전압인 라인 감지 전압(VL)이 다시 감소(절대값이 증가)하여 기준 전압(VR2)에 가까워진다.이와 같은 방식으로 피드백 전압(VFB1)이 생성된다.Then, the line sense voltage VL rises slightly higher than the reference voltage VR2, and the feedback voltage VFB1, which is the output of the
도 5에서는 위에서 설명한 라인 전류(IL) 및 피드백 전압(VFB1) 각각의 변화가 매우 작아 도시되어 있지 않다. In Fig. 5, the variation of each of the line current IL and the feedback voltage VFB1 described above is so small that it is not shown.
라인 감지 전압(VL)이 영 전압인 동안, 음의 전압인 기준 전압(VR2)에 따라 피드백 전압(VFB1)이 생성되는데, 예를 들어, 기준 전압(VR2)은 라인 비교기(54)의 반전 단자(-)에 입력되므로, 피드백 전압(VFB1)은 양 전압으로 일정한 레벨일 수 있다.The feedback voltage VFB1 is generated in accordance with the reference voltage VR2 which is a negative voltage while the line sense voltage VL is at zero voltage. For example, (-), the feedback voltage VFB1 can be a positive voltage and a constant level.
다음으로, 입력 전압(VIN)이 발생하는 시점 T3에 라인 전류(IL)의 피크가 발생한다. 라인 감지 전압(VL)은 음의 전압으로 기준 전압(VR2)과 동일한 전압이 되도록 제어된다. 시점 T4에 입력 전압(VIN)이 영전압이 되면, 라인 전류(IL)가 발생하지 않고, 라인 감지 전압(VL) 역시 영 전압이 된다. 입력 전압(VIN)이 발생하는 기간 T3-T4 동안 피드백 전압(VFB)은 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR2)에 따라 발생한다.Next, a peak of the line current IL occurs at a time T3 when the input voltage VIN is generated. The line sense voltage VL is controlled to be a negative voltage so as to be equal to the reference voltage VR2. When the input voltage VIN becomes zero voltage at the time T4, the line current IL does not occur and the line sense voltage VL becomes zero voltage. During the period T3-T4 during which the input voltage VIN is generated, the feedback voltage VFB is generated in accordance with the line sense voltage VL and the reference voltage VR2.
기간 T1-T2의 입력 전압(VIN)에 비해 기간 T3-T4의 입력 전압(VIN)의 위상 앵글이 감소하였다. 예를 들어, 도 9에서 도시된 출력 기준 전압(VR1)과 위상 앵글간의 관계에 따라 출력 기준 전압(VR1)이 변하는 것으로 설명한다.The phase angle of the input voltage VIN of the period T3-T4 is reduced compared to the input voltage VIN of the period T1-T2. For example, it is assumed that the output reference voltage VR1 changes according to the relationship between the output reference voltage VR1 and the phase angle shown in Fig.
그러면, 위상 앵글의 감소에 따라 출력 기준 전압(VR1)이 감소하고, LED 전류(ILED)도 감소하여 LED 감지 전압(VLED)도 감소한다. 그러면, 도 4에서 설명한 피드백 루프에 따라 LED 감지 전압(VLED)이 출력 기준 전압(VR1)에 따라 감소하도록 기준 전압(VR2)이 변한다. Then, as the phase angle decreases, the output reference voltage VR1 decreases and the LED current ILED also decreases, so that the LED sense voltage VLED also decreases. Then, in accordance with the feedback loop described in FIG. 4, the reference voltage VR2 changes so that the LED sense voltage VLED decreases in accordance with the output reference voltage VR1.
또한, 변동된 기준 전압(VR2)에 따라 라인 감지 전압(VL)이 변하도록 피드백 전압(VFB1)이 결정된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이기간 T1-T2에 비해 기간 T3-T4의 기준 전압(VR2)이 증가하고(기준 전압의 절대값이 감소함), 라인 감지 전압(VL)이 기준 전압(VR2)과 동일한 전압이 되도록 피드백 전압(VFB1)이 결정된다.In addition, the feedback voltage VFB1 is determined such that the line sense voltage VL changes in accordance with the fluctuated reference voltage VR2. 5, the reference voltage VR2 of the period T3-T4 increases (the absolute value of the reference voltage decreases) as compared with the period T1-T2, and the line sense voltage VL becomes higher than the reference voltage VR2 The feedback voltage VFB1 is determined so as to be equal to the voltage VR2.
기간 T3-T4에서의 피드백 전압(VFB1)은 기간 T1-T2에서의 피드백 전압(VFB1)과 비교해 위상과 함께 전체적인 모양이 변경된다. 기간 T1-T2에서의 피드백 전압(VFB1)을 점선으로 기간 T3-T4에서의 피드백 전압(VFB1)과 겹쳐 도시해 보면, 도 5에 도시된 바와 같이 점선으로 도시된 기간 T1-T2의 피드백 전압(VFB1)에 비해 기간 T3-T4의 피드백 전압(VFB1)의 크기가 작다. The feedback voltage VFB1 in the period T3-T4 is changed in overall shape together with the phase compared with the feedback voltage VFB1 in the period T1-T2. When the feedback voltage VFB1 in the period T1-T2 is superimposed on the feedback voltage VFB1 in the period T3-T4 as a dotted line, the feedback voltage VFB1 in the period T1-T2 shown by the dotted line in Fig. The feedback voltage VFB1 of the period T3-T4 is smaller than that of the feedback voltage VFB1.
기간 T3-T4의 입력 전압(VIN)에 비해 기간 T5-T6의 입력 전압(VIN)의 위상 앵글이 감소한다. 그러면, 도 5에 도시된 바와 같이기간 T3-T4에 비해 기간 T5-T6의 기준 전압(VR2)이 증가하고(기준 전압의 절대값이 감소함), 라인 감지 전압(VL)이 기준 전압(VR2)과 동일한 전압이 되도록 피드백 전압(VFB1)이 결정된다.The phase angle of the input voltage VIN of the period T5-T6 is reduced compared to the input voltage VIN of the period T3-T4. 5, the reference voltage VR2 of the period T5-T6 increases (the absolute value of the reference voltage decreases) and the line sense voltage VL becomes higher than the reference voltage VR2 The feedback voltage VFB1 is determined to be the same as the voltage VFB1.
기간 T5-T6에서의 피드백 전압(VFB1) 역시 기간 T3-T4에서의 피드백 전압(VFB1)과 비교해 위상과 함께 전체적인 모양이 변경된다. 기간 T3-T4에서의 피드백 전압(VFB1)을 점선으로 기간 T5-T6에서의 피드백 전압(VFB1)과 겹쳐 도시해 보면, 도 5에 도시된 바와 같이 점선으로 도시된 기간 T3-T4의 피드백 전압(VFB1)에 비해 기간 T5-T6의 피드백 전압(VFB1)의 크기가 작다. The feedback voltage VFB1 in the period T5-T6 is also compared with the feedback voltage VFB1 in the period T3-T4 to change the overall shape together with the phase. When the feedback voltage VFB1 in the period T3-T4 is superimposed on the feedback voltage VFB1 in the period T5-T6 as a dotted line, the feedback voltage VFB1 in the period T3-T4 shown by the dotted line in Fig. The feedback voltage VFB1 of the period T5-T6 is smaller than that of the feedback voltage VFB1.
증가하던 기준 전압(VR2)은 클램핑 전압(VRM)으로 클램핑 되어, 입력 전압(VIN)의 위상 앵글이 더 감소하더라도 기준 전압(VR2)은 클램핑 전압(VRM)으로 유지된다.The increased reference voltage VR2 is clamped to the clamping voltage VRM so that the reference voltage VR2 is maintained at the clamping voltage VRM even if the phase angle of the input voltage VIN further decreases.
앞서, 입력 전압(VIN)의 위상 앵글이 감소하여 기간 T5-T6 동안 발생할 때, 기준 전압(VR2)은 클램핑 전압(VRM)에 도달하였다. 그 이후 위상 앵글이 더 감소하여 기간 T7-T8 동안 입력 전압(VIN)이 발생한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기간 T7-T8 동안의 기준 전압(VR2)은 기간 T5-T6의 기준 전압(VR2)과 동일한 클램핑 전압(VRM)으로 유지된다.In the prior period, when the phase angle of the input voltage VIN decreases and occurs during the period T5-T6, the reference voltage VR2 reaches the clamping voltage VRM. Thereafter, the phase angle further decreases and the input voltage VIN is generated during the period T7-T8. As shown in Fig. 5, the reference voltage VR2 during the period T7-T8 is maintained at the same clamping voltage VRM as the reference voltage VR2 during the period T5-T6.
기간 T7-T8 이후에 위상 앵글이 더 감소하더라도 피드백 전압(VFB1)은 클램핑 전압(VRM)과 라인 감지 전압(VL)에 따라 결정된다. The feedback voltage VFB1 is determined according to the clamping voltage VRM and the line sense voltage VL even if the phase angle further decreases after the period T7-T8.
기간 T5-T6 이후에 입력 전압(VIN)의 위상 앵글이 더 감소한 기간 T7-T8의 피드백 전압(VFB1)은 도 5에 도시된 파형을 가진다. 도 5에 도시된 바와 같이, 라인 감지 전압(VL)이 기준 전압(VR2)과 동일한 전압이 되도록 피드백 전압(VFB1)이 결정된다. 기간 T5-T6의 피드백 전압(VFB1)의 파형 중 입력 전압(VIN)의 위상 앵글에 대응하는 기간 T7-T8 동안의 피드백 전압(VFB1)이 발생한다. 죽, 도 5에서 기간 T5-T6에서의 피드백 전압(VFB1)을 점선으로 기간 T7-T8에서의 피드백 전압(VFB1)과 겹쳐 도시해 보면, 그 크기는 같고 위상만 다르다. The feedback voltage VFB1 in the period T7-T8 in which the phase angle of the input voltage VIN further decreases after the period T5-T6 has the waveform shown in Fig. As shown in Fig. 5, the feedback voltage VFB1 is determined such that the line sense voltage VL becomes equal to the reference voltage VR2. A feedback voltage VFB1 during the period T7-T8 corresponding to the phase angle of the input voltage VIN in the waveform of the feedback voltage VFB1 during the period T5-T6 is generated. In FIG. 5, when the feedback voltage VFB1 in the period T5-T6 is superimposed on the feedback voltage VFB1 in the period T7-T8 as a dotted line, the magnitude is the same and the phase is different.
기간 T7-T8 동안의 라인 전류(IL)도 클램핑 전압(VRM)에 따라 제어되므로, 기간 T7-T8 동안의 라인 전류(IL)의 크기는 기간 T5-T6 동안의 라인 전류(IL)의 크기와 동일하다. Since the line current IL during the period T7-T8 is also controlled in accordance with the clamping voltage VRM, the magnitude of the line current IL during the period T7-T8 is equal to the magnitude of the line current IL during the period T5- same.
따라서 기준 전압(VR2)이 클램핑 전압(VRM)으로 클램프 되었을 때는, LED 감지 전압(VLED)가 출력 기준 전압(VR1)보다 크지만, 기준 전압(VR2)이 더 올라갈 수 없어서 LED 감지 전압(VLED)은 출력 기준 전압(VR1)과 동일하게 레귤레이션 되지 않을 수 있다. 그러면, close-loop이 아닌open-loop으로 제어되는 것이다.Therefore, when the reference voltage VR2 is clamped to the clamping voltage VRM, the LED sensing voltage VLED is larger than the output reference voltage VR1, but the reference voltage VR2 can not be further increased, May not be regulated to be equal to the output reference voltage VR1. Then, it is controlled by an open-loop, not a close-loop.
아울러, 도 4에서는 피드백 전압(VFB1)과 감지 전압(VCS)을 비교하여 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 10에 도시된 바와 같이, 감지 전압(VCS) 대신 톱니파(VSAW)를 비교하여 오프 제어 신호(OFFS4)가 생성될 수 있다.4, the switching operation of the power switch M is controlled by comparing the feedback voltage VFB1 with the sensing voltage VCS. However, the embodiment is not limited thereto. As shown in Fig. 10, the off control signal OFFS4 may be generated by comparing the sawtooth wave VSAW instead of the sense voltage VCS.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.10 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(7)는 PWM 비교기(59)를 포함한다. PWM 비교기(59)는 톱니파(VSAW)가 입력되는 비반전 단자(+)와 피드백 전압(VFB1)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함하고, 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨의 오프 제어 신호(OFFS4)를 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨의 오프 제어 신호(OFFS4)를 생성한다.As shown in Fig. 10, the
SR 래치(47)는 셋단(S)에 입력되는 오실레이터 신호(OSC)에 의해 전력 스위치(M)를 턴 온 시키는 게이트 전압(VG)를 제어하고, 리셋단(R)에 입력되는 오프 제어신호(OFFS4)에 의해 전력 스위치(M)를 턴 오프 시키는 게이트 전압(VG)을 제어한다. 톱니파(VSAW) 및 오실레이터 신호(VOSC)는 앞서 설명되어 있는 바, 그 상세한 설명은 생략한다. The
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치는 입력 전류 레귤레이션 뿐만 아니라 출력 전류 레귤레이션도 함께 고려되어 스위칭 동작이 제어된다.As described above, the power supply device according to another embodiment of the present invention controls not only the input current regulation but also the output current regulation, so that the switching operation is controlled.
역률은 라인 전류가 입력 전압의 위상과 일치할 수록 개선된다. 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 기준 전압이 일정한 레벨이 아닌 정현파를 따를 수 있다.The power factor improves as the line current coincides with the phase of the input voltage. In another embodiment of the present invention, the reference voltage may follow a sinusoidal wave rather than a constant level.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.6 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(6)는 입력 전압(VIN)을 검출하여 입력 전압(VIN)에 따르는 정현파인 기준 전압(VR4)을 생성한다.As shown in Fig. 6, the
앞서 설명한 실시 예들의 설명에서 기술된 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였고, 상세한 설명은 생략한다.The same reference numerals are used for the same configurations described in the description of the embodiments described above, and a detailed description thereof will be omitted.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(5)는 두 개의 저항(RIN1, RIN2), 출력 비교기(61), 곱셈기(62), 극성 반전기(63), 라인 비교기(64), 및 듀티 결정기(45)를 포함한다.6, the
두 개의 저항(RIN1, RIN2)은 입력 전압(VIN)과 1차측 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있다. 입력 전압(VIN)이 두 개의 저항(RIN1, RIN2)에 의해 분배되어 입력 검출 전압(VIND)이 생성된다. The two resistors (RIN1, RIN2) are connected in series between the input voltage (VIN) and the primary ground. The input voltage VIN is divided by the two resistors RIN1 and RIN2 to generate the input detection voltage VIND.
출력 비교기(61)는 LED 전류(ILED)에 대응하는 LED 감지 전압(VLED)와 출력 기준 전압(VR4)을 이용하여 제1 피드백 전압(VFB2)을 생성한다. LED 감지 전압(VLED)은 2차측으로부터 옵토 커플러를 통해 전달받거나, 1차측의 보조 권선을 이용하여 감지하는 방식이 사용될 수 있고, 이에 대한 상세한 설명은 도 4를 참조한 앞선 실시 예에서 설명하였다.The
출력 비교기(61)는 출력 기준 전압(VR4)과 LED 감지 전압(VLED) 간의 차를 출력한다. 예를 들어, 출력 비교기(55)는 비반전 단자(+)에 입력되는 출력 기준 전압(VR4)에서 LED 감지 전압(VLED)을 차감한 결과에 따르는 출력을 생성한다. 출력 비교기(61)의 출력은 제1 피드백 전압(VFB2)이 된다. 출력 기준 전압(VR4)은 LED 감지 전압(VLED) 보다 큰 전압으로 설정할 수 있다. 그러면 출력 비교기(61)의 출력인 제1 피드백 전압(VFB2)은 출력 전류(ILED)의 변화 방향과 반대의 방향으로 변하는 양의 전압으로 생성될 수 있다.The
예를 들어, 출력 전류(ILED)가 감소하면, LED 감지 전압(VLED)이 감소하여 출력 기준 전압(VR4)간의 차이가 증가한다. 그러면, 제1 피드백 전압(VFB2)가 증가한다. 반대로 출력 전류(ILED)가 증가하면, LED 감지 전압(VLED)이 증가하여 출력 기준 전압(VR4)간의 차이가 감소한다. 그러면, 제1 피드백 전압(VFB2)이 감소한다. For example, when the output current ILED decreases, the LED sense voltage VLED decreases and the difference between the output reference voltages VR4 increases. Then, the first feedback voltage VFB2 increases. Conversely, when the output current ILED increases, the LED sense voltage VLED increases and the difference between the output reference voltages VR4 decreases. Then, the first feedback voltage VFB2 decreases.
입력 전압(VIN)의 피크가 증가하면, 출력 전류(ILED)가 증가할 수 있다. 반대로 입력 전압(VIN)의 피크가 감소하면, 출력 전류(ILED)가 감소할 수 있다. When the peak of the input voltage VIN increases, the output current ILED may increase. Conversely, when the peak of the input voltage VIN decreases, the output current ILED may decrease.
위상 반전기(63)는 입력 검출 전압(VIND)의 극성을 반전하여 음의 전압인 입력 검출 전압(이하, 음 입력 검출 전압(VINDN)을 생성한다.The
곱셈기(62)는 음 입력 검출 전압(VINDN)과 제1 피드백 전압(VFB2)을 곱하여 기준 전압(VR5)을 생성한다.The
라인 비교기(64)는 라인 감지 전압(VL)과 기준 전압(VR5)을 비교한 결과에 따라 제2 피드백전압(VFB3)을 생성한다. The
듀티 결정기(45)는 제2 피드백 전압(VFB3)을 이용하여 전력 스위치(M)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(VG)을 생성한다. 예를 들어, 전력 스위치(M)에 흐르는 전류를 감지한 전압과 제2 피드백 전압(VFB3)을 비교한 결과에 따라 스위칭 동작을 제어하거나, 소정의 주기를 가지는 톱니파와 제2 피드백 전압(VFB3)를 비교한 결과에 따라 스위칭 동작을 제어할 수 있다.The
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 기준 전압의 생성을 설명한다.Hereinafter, reference voltage generation according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 입력 전압, 라인 전류, 제1 피드백 전압, 및 기준 전압을 나타낸 파형도이다.7 is a waveform diagram showing an input voltage, a line current, a first feedback voltage, and a reference voltage according to another embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 가이, 라인 전압이 음의 전압이므로, 기준 전압은 음의 전압이며, 입력 전압에 동기된 정현파를 따른다. As shown in FIG. 7, since the line voltage is a negative voltage, the reference voltage is a negative voltage and follows a sinusoidal wave synchronized with the input voltage.
도 7에 도시된 바와같이, 입력 전압(VIN)의 피크가 V3 레벨인 경우 기준 전압(VR5)은 최저 레벨 V5를 가지는 정현파로 생성된다. 기준 전압(VR5)은 본 발명의 앞선 실시 예에서, 기준 전압(VR) 및 기준 전압(VR2)를 대체할 수 있다. 그러면, 도 7에 도시된 바와 같이, 라인 전류(IL)가 피크 I1을 가지는 정현파를 따르도록 제어되어 역률이 향상된다. 제1 피드백 전압(VFB2)은 피크가 V3 레벨인 입력 전압(VIN)에 따라 발생하는 출력 전류(ILED)에 대응하는 레벨 V7로 유지된다. As shown in FIG. 7, when the peak of the input voltage VIN is at the V3 level, the reference voltage VR5 is generated as a sinusoidal wave having the lowest level V5. The reference voltage VR5 can replace the reference voltage VR and the reference voltage VR2 in the previous embodiment of the present invention. Then, as shown in Fig. 7, the line current IL is controlled to follow the sinusoidal wave having the peak I1, so that the power factor is improved. The first feedback voltage VFB2 is maintained at the level V7 corresponding to the output current ILED generated according to the input voltage VIN whose peak is at the V3 level.
필터 커패시터(CF)에 흐르는 전류는 입력 전압(VIN)에 따라 변하는데, 입력 전압(VIN)이 클수록 필터 커패시터에 흐르는 전류의 변화 폭이 증가하여 라인 전류(IL)를 왜곡시키는 원인이 될 수 있다. The current flowing through the filter capacitor CF varies according to the input voltage VIN and the larger the input voltage VIN is, the greater the variation width of the current flowing through the filter capacitor may cause the line current IL to be distorted .
예를 들어, 플라이백 컨버터에 공급되는 전류는 정현파를 따르지만, 필터 커패시터에 흐르는 전류에 의해 라인 전류가 왜곡되어 역률이 저하되는 문제점이 있어 왔다.For example, although the current supplied to the flyback converter follows a sinusoidal wave, the line current is distorted by the current flowing through the filter capacitor, and the power factor is lowered.
그러나 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 기준 전압(VR5)을 입력 전압(VIN)에 따르는 음의 전압 정현파로 생성하여 라인 전류(IL)를 제어함으로써, 필터 커패시터(CF)에 흐르는 전류와 무관하게 라인 전류(IL)를 정현파로 제어할 수 있다. However, in another embodiment of the present invention, the reference voltage VR5 is generated as a negative voltage sine wave according to the input voltage VIN to control the line current IL, The current IL can be controlled by a sinusoidal wave.
입력 전압(VIN)이 상승하여 피크가 V4 레벨인 경우 출력 전류(ILED)의 증가에 따라 제1 피드백 전압(VFB2)이 레벨 V8로 감소한다. 그러면, 음 입력 검출 전압(VINDN)에 곱해지는 제1 피드백 전압(VFB2)의 레벨의 감소로, 기준 전압(VR5)의 최저 레벨은 V6로 증가한다(그 절대값을 감소). 증가한 기준 전압(VR5)에 따라 라인 전류(IL)는 정현파로 유지되면서 그 피크만 I2로 감소한다. When the input voltage VIN rises and the peak is at the V4 level, the first feedback voltage VFB2 decreases to the level V8 with the increase of the output current ILED. Then, with the decrease of the level of the first feedback voltage VFB2 which is multiplied by the negative input detection voltage VINDN, the lowest level of the reference voltage VR5 increases to V6 (decreases its absolute value). According to the increased reference voltage VR5, the line current IL is maintained at a sinusoidal wave and its peak is reduced to I2.
지금까지 설명한 실시 예들은 라인 전류를 원하는 파형으로 제어하기 위한 다양한 변형 예이다. 원하는 파형에 따라 기준 전압을 생성하고, 라인 전류가 기준 전압에 따라 제어되어 레귤레이션되거나 역률이 개선되는 내용은 그 구체적인 예들이다.The embodiments described so far are various modifications for controlling the line current to a desired waveform. The reference voltage is generated according to a desired waveform, and the line current is controlled according to the reference voltage to be regulated or the power factor is improved.
이하, 앞선 실시 예들과 덧붙여 출력 전류를 감지하기 위한 별도의 저항 없이 출력 전류를 감지할 수 있는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of detecting an output current without a separate resistor for detecting an output current will be described in addition to the above embodiments.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.8 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(6)는 정류 회로(100), 라인 필터(110), LED 열(120), LED 전류 간접 센싱 제어기(LED Current Indirect Sensing Controller)(200), 전력 스위치(SW), 인덕터(L2), 세 개의 저항(RSW, RF1, RF2), 다이오드(D2), 및 출력 커패시터(C3)를 포함한다. 8, the
정류 회로(100)는 교류 입력(AC)을 정류하고, 정류된 입력은 라인 필터(110)을 통해 전력 스위치(SW)에 전달된다. 라인 필터(110)는 로패스 필터로 정류된 입력의 노이즈를 필터링할 수 있다.The rectifying
라인 필터(110)는 정류 회로(100)의 양단 사이에 연결된 두 개의 커패시터(C1, C2) 및 인덕터(L1)를 포함한다. 두 개의 커패시터(C1, C2) 각각의 일단 사이에 인덕터(L1)이 연결되어 있고, 두 개의 커패시터(C1, C2) 각각의 타단은 그라운드에 연결되어 있다.The
전력 스위치(SW)는 정류 회로(100) 및 입력 필터(110)를 통해 전달되는 입력(이하, 입력 전압)에 연결되어 있는 드레인, 인덕터(L2)에 연결되어 있는 소스, 및 게이트 전압(VG1)이 공급되는 게이트를 포함한다.The power switch SW includes a drain connected to an input (hereinafter referred to as an input voltage) transmitted through the rectifying
전력 스위치(SW)와 인덕터(L2) 사이에는 스위치 전류를 감지하기 위한 저항(RSW)이 연결되어 있다. 전력 스위치(SW)의 소스와 저항(RSW)이 연결되어 있는 접점의 전압을 스위치 전류 감지 전압(VS1)이라 한다. A resistor RSW for sensing the switch current is connected between the power switch SW and the inductor L2. The voltage of the contact to which the source of the power switch SW and the resistor RSW are connected is referred to as a switch current sensing voltage VS1.
인덕터(L2)는 전력 스위치(SW)와 다이오드(D2)의 캐소드에 연결되어 있는 일단과 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함한다.The inductor L2 includes one end connected to the cathode of the power switch SW and the diode D2 and the other end connected to the ground.
인덕터(L2)의 양단에는 피드백 전압(VFB1)을 생성하기 위한 저항(RF1) 및 저항(RF2)가 직렬 연결되어 있다. A resistor RF1 and a resistor RF2 for generating a feedback voltage VFB1 are connected in series at both ends of the inductor L2.
다이오드(D2)는 프리휠링 다이오드(free wheeling diode)로서, 인덕터(L2)와 LED 열(120) 사이에 연결되어 있다. 출력 커패시터(C3)는 LED 열(120)에 병렬 연결되어 있다. Diode D2 is a free wheeling diode, which is connected between inductor L2 and
전력 스위치(SW)가 턴 온 되면, 입력 전압에 의해 발생하는 전류가 인덕터(L2)를 통해 그라운드로 흐른다. 그러면 인덕터(L2)에 에너지가 저장된다.When the power switch SW is turned on, a current generated by the input voltage flows to the ground through the inductor L2. Then energy is stored in the inductor L2.
전력 스위치(SW)가 턴 오프 되면, 다이오드(D2)가 도통되고, 인덕터(L2)를 통해 흐르는 전류가 출력 커패시터(C3) 및 LED 열(120)에 공급된다. 이 때 다이오드(D2)를 통해 프리휠링 전류가 흐른다.When the power switch SW is turned off, the diode D2 is turned on, and the current flowing through the inductor L2 is supplied to the output capacitor C3 and the
LED 전류 간접 센싱 제어기(200)의 기준 전위(GND)는 노드(N1)의 전압으로서, 노드(N1)의 전압은 인덕터(L2)의 일단 전압이고, 인덕터(L2)의 일단 전압은, 전력 스위치(SW)가 턴 온 일 때 입력 전압(Vin)이고, 전력 스위치(SW)가 턴 오프 일 때 - Vout이다.The reference potential GND of the LED current
LED 전류 간접 센싱 제어기(200)에 입력되는 피드백 전압(VFB1)은 인덕터(L2)의 양단 전압이 저항(RF1) 및 저항(RF2)에 의해 분배된 전압이고, 기준 전위(GND)보다 낮은 전압이므로, LED 전류 간접 센싱 제어기(200)에서 음의 전압이다. The feedback voltage VFB1 input to the LED current
전력 스위치(SW)의 턴 온 기간 동안, 노드(N1)과 그라운드 사이의 전압은 Vin이므로, 피드백 전압(VFB1)은 -(RF2/(RF1+RF2))*Vin이다. 전력 스위치(SW)의 턴 오프 기간 동안, 노드(N1)와 그라운드 사이의 전압은 -Vout이므로, 피드백 전압(VFB1)은 (RF2/(RF1+RF2))*Vout이다.During the turn-on period of the power switch SW, since the voltage between the node N1 and the ground is Vin, the feedback voltage VFB1 is - (RF2 / (RF1 + RF2)) * Vin. During the turn-off period of the power switch SW, since the voltage between the node N1 and the ground is -Vout, the feedback voltage VFB1 is (RF2 / (RF1 + RF2)) * Vout.
LED 전류 간접 센싱 제어기(200)는 스위치 전류 감지 전압(VS1)과 피드백 전압(VFB1)을 이용하여 전력 스위치(SW)의 스위칭 동작을 제어한다.The LED current
출력 전류(ILED)를 직접 검출하기 위해서 종래 기술에서는, 다이오드(D2)와 인덕터(L2)의 일단 사이에 별도의 감지 저항을 구비하거나, 인덕터(L2)에 절연 커플링된 보조 권선을 사용한다. In order to directly detect the output current ILED, in the prior art, a separate sense resistor is provided between one end of the diode D2 and the inductor L2, or an auxiliary winding insulated and coupled to the inductor L2 is used.
그런데 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전력 공급 장치에서는 별도의 감지 저항 또는 보조 권선을 사용하지 않고, 인덕터(L2)의 양단 전압을 피드백 받아 출력 전류를 감지할 수 있다.However, in the power supply apparatus according to another embodiment of the present invention, the output voltage can be sensed by feedback of the voltage across the inductor L2 without using a separate sense resistor or auxiliary winding.
LED 전류 간접 센싱 감지기(200)는 는 전력 스위치(SW)의 턴 오프 후에 인덕터(L2)에 전류가 흐르는 기간(이하, 방전 기간)(Tdis), 인덕터(L2) 전류의 피크값, 및 전력 스위치(SW)의 스위칭 주기(TS)를 이용하여 출력 전류(ILED)를 산출할 수 있다. The LED current
예를 들어, 인덕터(L2) 전류의 피크값은 전력 스위치(SW)의 턴 오프 시점에 전력 스위치(SW)에 흐르는 전류이므로, 스위치 전류 감지 전압(VS1)의 피크 값(VSP)에 대응한다. LED 전류 간접 센싱 감지기(200)에는 스위치 전류 감지 전압(VS1)이 입력되므로, 그 피크 값(VSP)을 산출할 수 있다.For example, the peak value of the inductor L2 current corresponds to the peak value VSP of the switch current sense voltage VS1 since it is the current flowing in the power switch SW at the time point when the power switch SW is turned off. Since the switch current sensing voltage VS1 is input to the LED current
피드백 전압(VFB1)은 전력 스위치(SW)의 턴 오프 시점에 양의 전압으로 상승한 후, 인덕터(L2) 전류의 방전 기간 동안 소정 레벨 이상으로 유지된다. 방전 기간(Tdis)이 종료되면, 인덕터(L2)의 양단 전압이 공진에 의해 감소하기 시작한다. LED 전류 간접 센싱 제어기(200)에는 피드백 전압(VFB1)이 입력되므로, LED 전류 간접 센싱 제어기(200)는 피드백 전압(VFB1)을 이용해 방전 기간(Tdis)을 감지할 수 있다. 즉, LED 전류 간접 센싱 제어기(200)는 입력 전력 스위치(SW)의 턴 오프 시점부터 피드백 전압(VFB1)이 소정의 임계 레벨보다 작아지는 시점까지의 기간을 방전 기간(Tdis)으로 설정할 수 있다. The feedback voltage VFB1 rises to a positive voltage at the time point when the power switch SW is turned off and then remains above a predetermined level during the discharge period of the inductor L2 current. When the discharge period Tdis is terminated, the voltage across the inductor L2 begins to decrease by resonance. Since the feedback voltage VFB1 is input to the LED current
그리고 LED 전류 간접 센싱 제어기(200)는 스위칭 동작을 제어하는 구성으로서, 스위칭 주기(TS)는 LED 전류 간접 센싱 제어기(200)에 설정되어 있다.The LED current
따라서, LED 전류 간접 센싱 제어기(200)는 수학식 1을 통해 출력 전류(ILED)를 계산할 수 있다.Accordingly, the LED current
[수학식 1][Equation 1]
ILED=((VSP*Tdis)/2)/TS)ILED = ((VSP * Tdis) / 2) / TS)
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예는 별도의 저항 및 보조 권선 없이 출력 전류를 감지할 수 있다. 출력 전류를 감지하기 위해 저항을 이용하는 경우 저항에서 소비 전력이 발생하는 문제가 있다. 출력 전류를 감지하기 위해 보조 권선을 사용하는 1차측 레귤레이션(Primary Side Regualtion) 방식은 보조 권선에 의하 단가 상승의 문제가 있다. As such, another embodiment of the present invention is able to sense the output current without a separate resistor and auxiliary winding. If a resistor is used to sense the output current, there is a problem of power consumption in the resistor. Primary Side Regulation, which uses secondary windings to sense the output current, has the problem of rising costs due to secondary windings.
본 발명의 또 다른 실시 예에서는 이런 문제점을 해결할 수 있다.In another embodiment of the present invention, such a problem can be solved.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
전력 공급 장치(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
디머(10), 정류 회로(20, 100)
듀티 결정기(40, 45)
라인 감지 저항(RL), 트랜스포머(30)
정류 다이오드(D1, D2), 출력 커패시터(COUT, C3)
인덕터(L, l1, L2), 전력 스위치(M, SW)
필터 커패시터(CF)
톱니파 생성기(51), PWM 비교기(52, 53, 56, 59)
SR 래치(41, 42, 43), 출력 비교기(55, 61)
라인 비교기(54, 64), 클랭핑 회로(57),
라인 필터(110), LED 전류 간접 센싱 제어기(200)
저항(RSW, RF1, RF2, RIN1, RIN2)
곱셈기(62), 극성 반전기(63)The power supply (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
The dimmer 10, the
A line sense resistor (RL), a transformer (30)
The rectifier diodes D1 and D2, the output capacitors COUT and C3,
Inductors L, 11, L2, power switches M, SW,
The filter capacitor (CF)
A
SR latches 41, 42 and 43,
The resistors (RSW, RF1, RF2, RIN1, RIN2)
A
Claims (21)
라인 전류가 흐르는 감지 저항, 및
기준 전압과 상기 감지 저항에 발생하는 라인 감지 전압을 비교하여 피드백 전압을 생성하는 비교기를 포함하고,
상기 피드백 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 듀티를 결정하는 전력 공급 장치.A power switch for controlling power delivery,
A sense resistor through which the line current flows, and
And a comparator that compares a reference voltage with a line sense voltage generated in the sense resistor to generate a feedback voltage,
And uses the feedback voltage to determine a duty of the power switch.
상기 피드백 전압에 따라 게이트 전압을 생성하는 듀티 결정기를더 포함하고,
상기 전력 스위치는 상기 게이트 전압에 따라 스위칭하는 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a duty determiner for generating a gate voltage in accordance with the feedback voltage,
And the power switch switches according to the gate voltage.
상기 비교기는,
상기 기준 전압이 입력되는 제1 단 및 상기 라인 감지 전압이 입력되는 제2 단을 포함하고, 상기 제2단의 입력으로부터 상기 제1단의 입력을 차감한 전압을 증폭하여 상기 피드백 전압을 생성하는 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
The comparator comprising:
And a second stage in which the reference voltage is input and a second stage in which the line sense voltage is input, and the voltage obtained by subtracting the input of the first stage from the input of the second stage is amplified to generate the feedback voltage Power supply.
소정의 주기를 가지는 톱니파를 생성하는 톱니파 생성기, 및
상기 피드백 전압과 상기 톱니파를 비교한 결과를 출력하는 PWM 비교기를더 포함하고,
상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어하는 전력 공급 장치.The method of claim 3,
A sawtooth wave generator for generating a sawtooth wave having a predetermined period, and
Further comprising a PWM comparator for outputting a result of comparing the feedback voltage and the sawtooth wave,
And controls the duty of the power switch according to the output of the PWM comparator.
오실레이터 신호가 입력되는 제1 단 및 상기 PWM 비교기의 출력이 입력되는 제2 단을 포함하는 SR 래치를 더 포함하고,
상기 SR 래치는 상기 제1 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 오프 제어하는 전력 공급 장치.5. The method of claim 4,
Further comprising an SR latch including a first stage for inputting an oscillator signal and a second stage for receiving an output of the PWM comparator,
The SR latch turns on the power switch in accordance with the input of the first stage and turns off the power switch in accordance with the input of the second stage.
상기 피드백 전압과 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 비교하는 PWM 비교기를 더 포함하고,
상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어하는 전력 공급 장치.The method of claim 3,
Further comprising a PWM comparator for comparing the feedback voltage with a voltage corresponding to a current flowing in the power switch,
And controls the duty of the power switch according to the output of the PWM comparator.
오실레이터 신호가 입력되는 제1 단 및 상기 PWM 비교기의 출력이 입력되는 제2 단을 포함하는 SR 래치를 더 포함하고,
상기 SR 래치는 상기 제1 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 온 제어하고, 상기 제2 단의 입력에 따라 상기 전력 스위치를 오프 제어하는 전력 공급 장치.The method according to claim 6,
Further comprising an SR latch including a first stage for inputting an oscillator signal and a second stage for receiving an output of the PWM comparator,
The SR latch turns on the power switch in accordance with the input of the first stage and turns off the power switch in accordance with the input of the second stage.
상가 기준 전압은 일정한 레벨인 전력 공급 장치.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The commercial power supply is a constant level reference voltage.
상기 전력 공급 장치의 출력 전류에 대응하는 감지 전압과 소정의 출력 기준 전압의 차에 따라 상기 기준 전압을 생성하는 출력 비교기를 더 포함하는 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
And an output comparator for generating the reference voltage according to a difference between a sense voltage corresponding to an output current of the power supply device and a predetermined output reference voltage.
상기 출력 기준 전압의 최대값을 제어하는 클램핑 회로를 더 포함하는 전력 공급 장치.10. The method of claim 9,
And a clamping circuit for controlling a maximum value of the output reference voltage.
상기 클램핑 회로는,
클램핑 전압에 연결된 캐소드 및 상기 출력 비교기의 출력단에 연결된 애노드를 포함하는 다이오드를 포함하고,
상기 기준 전압의 최대값은 상기 클램핑 전압으로 제어되는 전력 공급 장치.11. The method of claim 10,
The clamping circuit comprising:
A diode coupled to a cathode coupled to the clamping voltage and an anode coupled to the output of the output comparator,
Wherein the maximum value of the reference voltage is controlled by the clamping voltage.
상기 피드백 전압과 상기 전력 스위치에 흐르는 전류에 대응하는 전압을 비교하는 PWM 비교기를 더 포함하고,
상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어하는 전력 공급 장치.12. The method of claim 11,
Further comprising a PWM comparator for comparing the feedback voltage with a voltage corresponding to a current flowing in the power switch,
And controls the duty of the power switch according to the output of the PWM comparator.
소정의 주기를 가지는 톱니파를 생성하는 톱니파 생성기, 및
상기 피드백 전압과 상기 톱니파를 비교한 결과를 출력하는 PWM 비교기를더 포함하고,
상기 PWM 비교기의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 듀티를 제어하는 전력 공급 장치.12. The method of claim 11,
A sawtooth wave generator for generating a sawtooth wave having a predetermined period, and
Further comprising a PWM comparator for outputting a result of comparing the feedback voltage and the sawtooth wave,
And controls the duty of the power switch according to the output of the PWM comparator.
상가 기준 전압은 입력 전압의 위상 앵글이 소정 앵글 이상일 때 일정하고, 상기 입력 전압의 위상 앵글이 상기 소정 앵글 보다 작을 때, 상기 입력 전압의 위상 앵글에 따라 변하는 전력 공급 장치.14. The method according to any one of claims 9 to 13,
Wherein the commercial reference voltage is constant when the phase angle of the input voltage is equal to or larger than a predetermined angle and changes according to the phase angle of the input voltage when the phase angle of the input voltage is smaller than the predetermined angle.
상기 전력 공급 장치의 출력 전류에 대응하는 감지 전압과 소정의 출력 기준 전압의 차에 따라 제1 피드백 전압을 생성하는 출력 비교기를 더 포함하고,
상기 제1 피드백 전압 및 상기 전력 공급 장치의 교류 입력이 정류된 입력 전압를 기초로 상기 기준 전압을 생성하는 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
Further comprising an output comparator for generating a first feedback voltage according to a difference between a sense voltage corresponding to an output current of the power supply device and a predetermined output reference voltage,
Wherein the first feedback voltage and the AC input of the power supply generate the reference voltage based on the rectified input voltage.
상기 입력 전압에 대응하는 전압을 상기 제1 피드백 전압에 곱하여 상기 기준 전압을 생성하는 곱셈기를 더 포함하는 전력 공급 장치.16. The method of claim 15,
Further comprising a multiplier for multiplying the first feedback voltage by a voltage corresponding to the input voltage to generate the reference voltage.
상기 입력 전압을 검출한 입력 검출 전압의 극성을 반전하여 음 입력 검출 전압을 생성하는 위상 반전기를 더 포함하고,
상기 음 입력 검출 전압이 상기 입력 전압에 대응하는 전압인 전력 공급 장치.17. The method of claim 16,
Further comprising a phase inverter that inverts the polarity of the input detection voltage that has detected the input voltage to generate a negative input detection voltage,
Wherein the negative input detection voltage is a voltage corresponding to the input voltage.
상기 라인 전류는,
그라운드로부터 교류 입력을 정류하여 입력 전압을 생성하는 정류 회로로 흐르고, 상기 감지 저항은 상기 그라운드와 상기 정류 회로 사이에 연결되어 있으며, 상기 라인 감지 전압은 음 전압인 전력 공급 장치.The method according to claim 1,
The line-
Wherein the sensing resistor is connected between the ground and the rectifier circuit and the line sense voltage is a negative voltage.
입력 전압에 연결되어 있는 일단을 포함하는 전력 스위치,
상기 전력 스위치의 타단에 연결되어 있는 인덕터, 및
상기 인덕터 전류의 피크, 상기 인덕터의 양단 전압에 대응하는 피드백 전압, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 이용하여 상기 출력 전류를 감지하는 센싱 제어기를 포함하는 전력 공급 장치.1. A power supply apparatus for supplying an output current to a load,
A power switch including an end connected to an input voltage,
An inductor connected to the other end of the power switch, and
And a sensing controller for sensing the output current using a peak of the inductor current, a feedback voltage corresponding to a voltage across the inductor, and a switching period of the power switch.
상기 센싱 제어기는,
상기 전력 스위치의 턴 오프 시점에 상기 전력 스위치에 흐르는 전류를 이용하여 상기 인덕터 전류의 피크를 감지하고,
상기 피드백 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 턴 오프 시점 이후의 방전 기간을 감지하며,
상기 감지된 인덕터 전류의 피크, 상기 방전 기간, 및 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 이용하여 상기 출력 전류를 계산하는 전력 공급 장치.20. The method of claim 19,
The sensing controller includes:
A peak of the inductor current is sensed by using a current flowing through the power switch at a time point when the power switch is turned off,
Detecting a discharge period after the turn-off point of the power switch using the feedback voltage,
And calculates the output current using a peak of the sensed inductor current, the discharging period, and a switching period of the power switch.
상기 센싱 제어기는,
상기 감지된 인덕터 전류의 피크에 상기 방전 기간을 곱하고, 상기 전력 스위치의 스위칭 주기를 나눈 결과를 기초로 상기 출력 전류를 계산하는 전력 공급 장치.
21. The method of claim 20,
The sensing controller includes:
Multiplying a peak of the sensed inductor current by the discharge period and calculating the output current based on a result of dividing the switching period of the power switch.
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US14/324,704 US9748849B2 (en) | 2013-07-08 | 2014-07-07 | Power supply |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180185819A1 (en) * | 2016-03-23 | 2018-07-05 | Lg Chem, Ltd. | Super Absorbent Polymer |
-
2014
- 2014-06-09 KR KR1020140069346A patent/KR20150006772A/en active IP Right Grant
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US20180185819A1 (en) * | 2016-03-23 | 2018-07-05 | Lg Chem, Ltd. | Super Absorbent Polymer |
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