KR20150038936A

KR20150038936A - 전력 공급 장치

Info

Publication number: KR20150038936A
Application number: KR20130117336A
Authority: KR
Inventors: 김태성; 신윤섭; 전필식; 이종춘; 윤혜민; 김민석; 박준규
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-04-09

Abstract

본 발명은 전력 공급 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전력 공급 장치는, 입력전압과 다른 크기의 출력전압을 공급하는 트랜스포머와, 트랜스포머의 1차 권선에의 전류의 흐름을 단속하는 스위치부와, 스위치부의 스위칭 소자들이 온/오프 스위칭 동작하도록 제어하는 제어부; 및 두 개의 출력단에 흐르는 전류를 각각 피드백받아 제어부로 전송하는 듀얼 피드백부를 포함하며, 트랜스포머의 1차 권선과 2차 권선 사이에는 상기 듀얼 피드백부의 구동전원을 생성하기 위한 보조권선이 권취되되, 1, 2차 권선 분리 섹션에 밀착된 위치에 보조권선이 권취된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 단일 피드백 구조에서 듀얼 피드백 구조로 변환함에 따라 스위치 및 기타 부품을 생략할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있고, 1, 2차 권선 분리 섹션에 근접된 위치에 보조권선을 권취함으로써 두 출력단자 간의 크로스 레귤레이션(cross regulation)의 특성을 개선할 수 있다.

Description

전력 공급 장치{Power supply apparatus}

본 발명은 전력 공급 장치에 관한 것으로서, 특히 제조 비용을 절감하고, 두 출력단자 간의 크로스 레귤레이션(cross regulation)의 특성을 개선할 수 있는 전력 공급 장치에 관한 것이다.

현재 평판 디스플레이의 가격이 나날이 낮아지는 추세에 따라 디스플레이를 구성하고 있는 모든 부분들에 대하여 비용(cost)을 저감하기 위한 연구 및 개발이 진행되고 있다. PDP(plasma display panel)에 들어가는 PSU(power supply unit)에 있어서도 품질 향상과 함께 비용을 절감하기 위한 일환으로 회로를 간소화하는 쪽으로 설계가 이루어지고 있다.

종래 PDP의 SMPS(switching mode power supply)는 디스플레이 패널을 구동하기 위해 서스테인(sustain) 전압과 어드레스(address) 전압을 만드는 Vsa 블록과, 영상 보드와 로직 보드를 동작하기 위한 전압을 만드는 VM 블록, 그리고 역률 보상을 위한 PFC(power factor correction) 블록으로 구성되어 있다.

도 1은 이상과 같은 종래 SMPS에 있어서의 Vsa 블록의 회로 구성을 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 SMPS의 Vsa 블록은 입력전압에 대해 다른 크기의 출력전압을 공급하는 트랜스포머(110)와, 트랜스포머(110)의 1차 권선의 전류의 흐름을 단속하는 스위치부(120)와, 그 스위치부(120)의 스위칭 소자들이 스위칭 동작하도록 제어하는 제어부(130)와, 서스테인 전압단(Vs)의 출력전류를 피드백받아 제어부(130)로 전송하는 피드백부(140)를 포함하여 구성되어 있다.

그런데, 이상과 같은 구성의 종래 SMPS는 회로 구조가 복잡하여 제조 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.

한국 공개특허공보 공개번호 10-2005-0119401 미국 공개특허 US2010-0195352

본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 기존의 단일 피드백 구조에서 듀얼 피드백 구조로 변환함으로써 장치의 제조 비용을 절감하고, 트랜스포머의 보조권선의 권선위치를 변경함으로써 두 출력단자 간의 크로스 레귤레이션(cross regulation)의 특성을 개선할 수 있는 전력 공급 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력 공급 장치는,

1차 권선과 2차 권선의 권선비에 따라 입력전압과 다른 크기의 출력전압을 공급하는 트랜스포머;

온/오프 스위칭 동작에 의해 상기 트랜스포머의 1차 권선에의 전류의 흐름을 단속하는 스위치부;

상기 스위치부의 스위칭 소자들이 온/오프 스위칭 동작하도록 제어하는 제어부; 및

두 개의 출력단에 흐르는 전류를 각각 피드백 입력받아 상기 제어부로 전송하는 듀얼 피드백부를 포함하며,

상기 트랜스포머의 1차 권선과 2차 권선 사이에는 상기 듀얼 피드백부의 구동전원을 생성하기 위한 보조권선이 권취되되, 1, 2차 권선 분리 섹션에 밀착된 위치에 보조권선이 권취되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 듀얼 피드백부는 2개의 포토 커플러로 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 종래의 단일 피드백 구조에서 듀얼 피드백 구조로 변환함에 따라 스위치 및 기타 부품을 생략할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있고, 1, 2차 권선 분리 섹션에 근접된 위치에 보조권선을 권취함으로써 두 출력단자 간의 크로스 레귤레이션(cross regulation)의 특성을 개선할 수 있다.

도 1은 종래 SMPS에 있어서의 Vsa 블록의 회로 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 종래 SMPS에 있어서의 트랜스포머의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 도 3의 전력 공급 장치에 있어서의 트랜스포머의 구조를 보여주는 도면.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전력 공급 장치는 트랜스포머(210), 스위치부(220), 제어부(230) 및 듀얼 피드백부(240)를 포함한다.

상기 트랜스포머(210)는 1차 권선과 2차 권선의 권선비에 따라 입력전압과 다른 크기의 출력전압을 공급한다. 여기서, 이와 같은 트랜스포머(210)는 입력전압으로서 교류 전압을 공급받을 수도 있고 직류 전압을 공급받을 수도 있다. 본 실시예에서는 교류 전압을 공급받는 경우를 예시한다.

상기 스위치부(220)는 온/오프 스위칭 동작에 의해 상기 트랜스포머(210)의 1차 권선에의 전류의 흐름을 단속한다. 이와 같은 스위치부(220)는 도시된 바와 같이, 2개의 모스펫(MOSFET)의 직렬연결 회로로 구성될 수 있다.

상기 제어부(230)는 상기 스위치부(220)의 스위칭 소자들이 온/오프 스위칭 동작하도록 제어한다. 즉, 제어부(230)는 후술하는 듀얼 피드백부(240)를 통해 두 개의 출력단, 즉 서스테인 전압단(Vs)과 어드레스 전압단(Va)의 전류를 각각 피드백받아, 그를 바탕으로 상기 스위치부(220)의 스위칭 소자들의 온/오프를 제어한다.

상기 듀얼 피드백부(240)는 두 개의 출력단에 흐르는 전류를 각각 피드백 입력받아 상기 제어부(230)로 전송한다. 여기서, 이와 같은 듀얼 피드백부(240)는 2개의 포토 커플러로 구성될 수 있다. 즉, 듀얼 피드백부(240)는 2개의 포토 커플러로 구성되어 일측 포토 커플러로는 서스테인 전압단(Vs)의 전류를 피드백 입력받고, 타측 포토 커플러로는 어드레스 전압단(Va)의 전류를 피드백 입력받도록 구성되는 것이다.

이상과 같은 구성의 본 발명의 전력 공급 장치에 있어서, 상기 트랜스포머(210)의 1차 권선(211)과 2차 권선(212) 사이에는 상기 듀얼 피드백부(240)의 구동 전원을 생성하기 위한 보조 권선(210a)이 권취되되, 1, 2차 권선 분리 섹션(210d)에 밀착된 위치에 보조 권선(210a)이 권취된다. 이에 대해 부연 설명을 해보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 종래 트랜스포머(110)는 보조 권선(110a)이 1,2차 권선(111,112)을 분리하는 분리 섹션(110d)과 비교적 멀리 떨어져 있는 구조로 되어 있다.

일반적으로 듀얼 피드백 토폴로지(topology)에서 1차측 권선과 보조 권선 간의 결합도는 Vs/Va 크로스 레귤레이션(cross regulation)에 많은 영향을 주며, 따라서 회로의 특성은 두 권선(즉, 1차측 권선과 보조 권선)간 거리에 민감하게 반응하게 된다. 또한 보조 권선의 위치는 1차측 스위치에 인가되는 전류값에도 영향을 미치므로, 보조 권선의 위치 설정은 전체 파워 서플라이 유니트 특성에 있어 큰 비중을 차지한다.

따라서, 본 발명은 도 4에서와 같은 트랜스포머(210)의 구조와 보조 권선 (210a)의 위치를 갖도록 구성한다. 즉, 보조 권선(210a)을 1,2차 권선(211,212)을 분리하는 분리 섹션(210d)에 최대한 밀착하여 권선한다. 이때, 이와 같은 보조 권선(210a)은 본 실시 예에서는 분리 섹션(210d)을 기준으로 2차 권선(212) 측에 마련된 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 1차 권선(211) 측에 마련될 수도 있다.

또한, 이상과 같은 보조 권선(210a)을 지지하기 위한 보조 섹션(210s)이 분리 섹션(210d)의 주변부에 더 마련된다. 이와 같이 보조 권선(210a)을 분리 섹션(210d)에 근접되게 위치시키면, 두 권선(즉, 1차측 권선(211)과 보조 권선(210a) 간의 거리는 짧아지고 결합도는 증가하게 되며, 이에 따라 보조 권선 (210a)의 전압 변화가 1차측 전압 변화에 정밀하게 반응하여 안정적 특성을 나타내게 된다.

다음의 표 1은 종래의 트랜스포머(트랜스 변경 전)와 본 발명의 트랜스포머(트랜스 변경 후)의 크로스 레귤레이션 특성 데이터를 보여주는 표이다.

Output Load		Trans 변경 전(종래)		Trans 변경 후(본 발명)
Vs[A]	Va[A]	Vs[V]	Va[V]	Vs[V]	Va[V]
0	0	211.21	56.28	211.13	56.25
0.035	0	210.82	56.26	210.7	56.22
0.035	0.7	210.8	56.26	210.7	56.2
0.035	1.2	210.9	56.25	210.74	56.18
1.135	0	209.75	56.25	210.02	56.19
1.135	0.7	209.3	56.21	210.04	56.16
1.135	1.2	209.27	56.21	209.78	56.13
1.635	0	145.79	73.58	209.37	56.16
1.635	0.7	208.15	56.2	209.5	56.15
1.635	1.2	207.97	56.17	209.16	56.09

위의 [표 1]을 통해서도 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 경우가 종래에 비해 서스텐션 전압(Vs)과 어드레스 전압(Va) 간의 크로스 레귤레이션 특성에 있어서 더 안정적임을 알 수 있다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전력 공급 장치는 종래의 단일 피드백 구조에서 듀얼 피드백 구조로 변환함에 따라 스위치 및 기타 부품을 생략할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있고, 1, 2차 권선 분리 섹션에 근접된 위치에 보조권선을 권취함으로써 두 출력단자 간의 크로스 레귤레이션(cross regulation)의 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.

이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110,210...트랜스포머 110a,210a...보조 권선
110d,210d...분리 섹션 210s...보조 섹션
111,211...1차 권선 112,212...2차 권선
120,220...스위치부 130,230...제어부
140...피드백부 240...듀얼 피드백부

Claims

1차 권선과 2차 권선의 권선비에 따라 입력전압과 다른 크기의 출력전압을 공급하는 트랜스포머;
온/오프 스위칭 동작에 의해 상기 트랜스포머의 1차 권선에의 전류의 흐름을 단속하는 스위치부;
상기 스위치부의 스위칭 소자들이 온/오프 스위칭 동작하도록 제어하는 제어부; 및
두 개의 출력단에 흐르는 전류를 각각 피드백 입력받아 상기 제어부로 전송하는 듀얼 피드백부를 포함하며,
상기 트랜스포머의 1차 권선과 2차 권선 사이에는 상기 듀얼 피드백부의 구동 전원을 생성하기 위한 보조권선이 권취되되, 1, 2차 권선 분리 섹션에 밀착된 위치에 보조권선이 권취되는 전력 공급 장치.

제1항에 있어서,
상기 듀얼 피드백부는 2개의 포토 커플러로 구성된 전력 공급 장치.