KR20150063889A

KR20150063889A - 클램핑 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 전력 공급 장치의 구동 방법

Info

Publication number: KR20150063889A
Application number: KR1020130148822A
Authority: KR
Inventors: 박인기; 엄현철; 로치인
Original assignee: 페어차일드코리아반도체 주식회사
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-06-10
Also published as: KR102219639B1; US9680455B2; US20150155860A1

Abstract

전력 공급 장치는 전력 스위치, 및 출력에 따라 생성되는 비교 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하고, 스타트-업 기간 동안 입력 전압을 감지하여 클램핑 전압을 결정하며, 상기 스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시키는 스위치 제어 회로를 포함한다.

Description

클램핑 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 전력 공급 장치의 구동 방법{CLAMPING CIRCUIT, POWER SUPPLY DEVICE COMPRSING THE SAME, AND DRIVING METHOD OF POWER SUPPLY DEVICE}

실시 예는 출력 전류의 오버슛(overshoot)을 방지할 수 있는 클램핑 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 전력 공급 장치의 구동 방법에 관한 것이다.

전력 공급 장치의 출력을 일정하게 조절(regulate)하기 위해서 출력 정보에 대응하는 소정의 비교 전압이 생성된다. 이 때, 비교 전압을 생성하기 위해 커패시터를 사용하는데, 높은 역률(power factor)을 얻기 위해 큰 용량의 커패시터가 사용될 수 있다.

스타트-업 기간 동안 출력 전압을 빠르게 올리기 위해 비교 전압을 빠르게 올려야 한다. 비교 전압이 스타트-업 기간 동안 빠르게 상승하지 못하는 경우, 스타트-업에 실패하거나 스타트-업 기간이 길어지는 문제점이 발생한다.

스타트-업 기간이 종료된 후 정상 상태에서는, 비교 전압이 입력 전압에 따라 다른 레벨을 가진다. 스타트-업 기간 종료 시점의 비교 전압이 정상 상태에서의 비교 전압보다 높은 경우 출력 전류의 오버슛이 발생한다.

오버슛을 방지할 수 있는 클램핑 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 전력 공급 장치의 구동 방법을 제공하고자 한다.

실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 전력 스위치, 및 출력에 따라 생성되는 비교 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하고, 스타트-업 기간 동안 입력 전압을 감지하여 클램핑 전압을 결정하며, 상기 스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시키는 스위치 제어 회로를 포함한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 감지된 입력 전압의 피크 전압을 검출하고, 상기 피크 전압과 반대 관계로 상기 클램핑 전압을 결정한다.

상기 전력 공급 장치는, 상기 입력 전압을 전달받는 1차측 권선 및 상기 1차측 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선을 더 포함하고, 상기 스위치 제어 회로는 상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간 동안 상기 보조 권선의 보조 전압을 이용하여 상기 입력 전압을 감지한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 보조 전압이 저항 분배된 전압을 소정의 전압으로 클램핑하기 위해 공급되는 전류를 이용하여 입력 감지 전압을 생성하고, 상기 입력 감지 전압의 피크를 검출하여 상기 피크 전압을 결정한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 스타트-업 기간 동안 제1 소스 전류를 이용하여 상기 비교 전압을 생성하는 연산 증폭기, 및 상기 제1 소스 전류를 공급하는 제1 소스 전류원을 더 포함한다.

상기 제1 소스 전류원은 상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간을 제외한 나머지 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 상기 연산 증폭기에 공급하고, 상기 입력 전압 검출 기간 중 상승 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 상기 연산 증폭기에 공급한다.

상기 스위치 제어 회로는, 상기 스타트-업 기간이 종료된 후의 정상 상태에서 상기 연산 증폭기로 제2 소스 전류를 공급하는 제2 소스 전류원을 더 포함한다.

실시 예에 따른 구동 방법은 입력 전압에 연결되어 있는 1차측 권선 및 상기 1차측 권선에 연결되어 있는 전력 스위치를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 상기 전력 공급 장치의 구동 방법은, 출력에 따라 생성되는 비교 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계, 스타트-업 기간 동안 상기 입력 전압을 감지하여 클램핑 전압을 결정하는 단계, 및 상기 스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시키는 단계를 포함한다.

상기 클램핑 전압을 결정하는 단계는, 상기 입력 전압을 감지하는 단계, 상기 감지된 입력 전압의 피크 전압을 검출하는 단계, 및 상기 피크 전압과 반대 관계로 상기 클램핑 전압을 결정하는 단계를 포함한다.

상기 전력 공급 장치는, 상기 1차측 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선을 더 포함하고, 상기 입력 전압을 감지하는 단계는, 상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간 동안 상기 보조 권선의 보조 전압이 저항 분배된 전압을 소정의 전압으로 클램핑하기 위해 공급되는 전류를 이용하여 입력 감지 전압을 생성하는 단계를 포함한다.

상기 피크 전압을 검출하는 단계는, 상기 입력 감지 전압의 피크를 검출하여 상기 피크 전압을 결정하는 단계를 포함한다.

상기 전력 공급 장치의 구동 방법은, 상기 스타트-업 기간 동안 제1 소스 전류를 이용하여 상기 비교 전압을 생성하는 단계를 더 포함한다.

상기 비교 전압을 생성하는 단계는, 상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간을 제외한 나머지 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 커패시터에 공급하는 단계, 및 상기 입력 전압 검출 기간 중 상승 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 상기 커패시터에 공급하는 단계를 포함한다.

실시 예에 따른 전력 공급 장치의 출력에 따라 결정되는 비교 전압을 클램핑 하는 회로는, 상기 전력 공급 장치의 입력 전압을 감지하고, 상기 감지된 입력 전압의 피크 전압을 검출하는 입력 전압 검출기, 및 상기 피크 전압과 반대 관계로 클램핑 전압을 결정하고, 상기 클램핑 전압을 생성하는 클램핑 전압 생성기를 포함한다. 상기 클램핑 회로는 스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시킨다.

상기 입력 전압 검출기는, 상기 스타트-업 기간 동안, 상기 전력 공급 장치의 1차측 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선의 보조 전압을 이용하여 상기 입력 전압을 감지한다.

상기 입력 전압 검출기, 상기 보조 전압이 저항 분배된 전압을 소정의 전압으로 클램핑하기 위해 공급되는 전류를 이용하여 입력 감지 전압을 생성하고, 상기 입력 감지 전압의 피크를 검출하여 상기 피크 전압을 결정한다.

상기 클램핑 회로는, 상기 스타트-업 기간 동안 턴 온 되는 연결 스위치, 및 상기 스타트-업 기간 동안 상기 연결 스위치를 통해 상기 비교 전압에 연결되고, 상기 클램핑 전압으로 상기 비교 전압을 클램핑시키는 클램퍼를 더 포함한다.

실시 예를 통해 오버슛을 방지할 수 있는 클램핑 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 전력 공급 장치의 구동 방법을 제공한다.

도 1은 실시 예에 따른 클램핑 회로를 포함하는 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 클램핑 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시 예에 따른 입력 전압에 따르는 피크 전압과 클램핑 전압 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시 예에 따른 입력 전압 및 비교 전압 파형을 나타낸 도면이다.

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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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.

도 1은 실시 예에 따른 클램핑 회로를 포함하는 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력 공급 장치(1)는 정류 회로(10), 커패시터(Cin), 트랜스포머(20), 정류 다이오드(D1), 출력 커패시터(Cout), 전력 스위치(SW), 및 스위치 제어 회로(30)를 포함한다.

도 1의 전력 공급 장치는 플라이백(flyback) 컨버터로 구현되어 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.

전력 공급 장치(1)의 양 출력단은 부하(도시되어 있지 않음)에 연결되어 있고, 부하의 일 예로 직렬 연결된 복수의 LED가 있을 수 있다.

교류 입력(AC)은 정류 회로(10)를 통해 정류되고, 정류된 교류 입력은 커패시터(C1)를 통해 필터링된다.

정류 회로(10)는 전파 정류 회로인 풀-브릿지 다이오드일 수 있다.

트랜스포머(20)은 입력 전압(Vin)에 연결된 1차측 권선(W1)과 출력 전압(Vout)에 연결된 2차측 권선(W2)을 포함한다. 1차측 권선(W1)과 2차측 권선(W2)는 소정의 권선비(1차측 권선의 권선수 n1 : 2차측 권선의 권선수 n2)로 절연 커플링되어 있다.

1차측 권선(W1)의 일단은 입력 전압(Vin)에 연결되어 있고, 1차측 권선(W1)의 타단은 전력 스위치(SW)의 일전극(드레인)에 연결되어 있다. 1차측 권선(W1)에는 전력 스위치(SW)의 온 기간 동안 입력 전류(Iin)에 의한 에너지가 저장된다.

2차측 권선(W2)의 일단은 정류 다이오드(D1)의 애노드에 연결되어 있고, 2차측 권선(W2)의 타단은 2차측 그라운드에 연결되어 있다. 전력 스위치(SW)의 오프 기간 동안, 1차측 권선(W1)에 저장된 에너지가 2차측 권선(W2)으로 전달된다.

전력 스위치(SW)는 입력 전압(Vin)에 전기적으로 연결되어 있고, 전력 공급장치의 출력 전력을 제어한다. 전력 스위치(SW)의 게이트는 스위치 제어 회로(30)로부터 공급되는 게이트 전압(VG)에 연결되어 있고, 전력 스위치(SW)의 타전극(소스)는 1차측 그라운드에 연결되어 있다. 전력 스위치(SW)는 하이 레벨의 게이트 전압(VG)에 의해 턴 온 되고, 로우 레벨의 게이트 전압(VG)에 의해 턴 오프 된다.

출력 커패시터(Cout)은 전력 공급 장치(1)의 양 출력단 사이에 연결되어 있다. 출력 커패시터(Cout)의 일전극은 정류 다이오드(D1)의 캐소드에 연결되어 있고, 출력 커패시터(Cout)의 타전극은 2차측 그라운드에 연결되어 있다.

2차측 권선(W2)에 흐르는 전류가 정류 다이오드(D1)를 통과하다. 정류 다이오드(1D)를 통과한 전류는 부하(도시하지 않음)에 공급되고, 출력 전압(Vout)은 출력 커패시터(Cout)에 의하여 평활된다.

스위치 제어 회로(30)는 비교 전압(VCOMP)에 따라 전력 스위치(SW)의 스위칭 동작을 제어하는 게이트 전압(VG)을 생성하고, 입력 전압(Vin)을 감지하여 감지된 입력 전압(Vin)에 따라 비교 전압(VCOMP)의 클램핑 전압(VCLAMP)을 결정하고, 스타트-업 기간의 비교 전압(VOMP)을 클램핑 전압(VCLAMP)으로 클램핑 시킨다.

전력 공급 장치(1)의 동작 시점부터 스타트-업 기간 동안, 스위치 제어 회로(30)는 비교 전압(VCOMP)을 빠르게 증가시킨다. 스타트-업 기간 동안 스위치 제어 회로(30)는 증가하는 비교 전압(VCOMP)을 클램핑 전압(VCLAMP)으로 클램핑 시킨다. 스타트-업 기간 중 소정 기간(이하, 입력 전압 검출 기간) 동안 스위치 제어 회로(30)는 감지된 입력 전압(Vin)의 피크 전압(VP)을 이용하여 클램핑 전압(VCLAMP)을 결정한다.

스타트-업 기간이 종료된 후 정상 상태에서, 스위치 제어 회로(30)는 출력 전류에 대한 정보에 따라 비교 전압(VCOMP)을 생성할 뿐, 비교 전압(VCOMP)을 클램핑 전압(VCLAMP)으로 클램핑하지 않는다.

스위치 제어 회로(30)는 클램핑 회로(100), 연산 증폭기(200), 및 PWM 제어 회로(300)를 포함한다.

클램핑 회로(100)는 입력 전압 검출 기간 동안 입력 전압(Vin)을 감지하고, 그 기간 동안의 감지된 입력 전압(Vin)의 피크 전압에 따라 클램핑 전압(VCLAMP)을 결정 및 생성한다. 클램핑 회로(100)는 전력 공급 장치(1)의 동작 시점부터 소정 기간 동안 동작한 후 동작하지 않는다. 예를 들어, 클램핑 회로(100)는 스타트-업 기간 동안 동작하며, 스타트-업 기간 동안 비교 전압(VCOMP)이 생성되는 커패시터(Ccom)에 연결되어, 비교 전압(VCOMP)을 클램핑 전압(VCLAMP)으로 클램핑 시킨다.

연상 증폭기(200)는 출력에 대한 정보를 나타내는 에러 신호(EAI) 및 소정의 기준 전압(VR)에 따라 비교 전압(VCOMP)을 제어한다. 연산 증폭기(200)의 반전 단자(-)에는 에러 신호(EAI)가 입력 되고, 연산 증폭기(200)의 비반전 단자(+)에는 기준 전압(VR)이 입력되며, 연산 증폭기(200)의 출력단은 커패시터(Ccom)에 연결되어 있다.

연산 증폭기(200)는 스타트-업 기간동안 소스 전류원(210)으로부터 공급되는 소스 전류(예를 들어, ISO1)를 커패시터(Ccom)로 공급하여 비교 전압(VCOM)을 증가시킨다.

예를 들어, 연산 증폭기(200)는 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간을 제외한 나머지 기간에 소스 전류(ISO1)를 커패시터(Ccom)로 공급하고, 입력 전압 검출 기간에서는 소정의 상승 기간 동안만 소스 전류(ISO1)를 커패시터(Ccom)에 공급하여 비교 전압(VCOM)을 증가시킬 수 있다. 입력 전압 검출 기간 중 소정의 상승 기간을 제외한 나머지 기간에 연산 증폭기(200)는 커패시터(Ccom)로의 소스 전류 공급을 차단할 수 있다. 그러면, 비교 전압(VCOM)은 나머지 기간에 일정하게 유지될 수 있다.

연산 증폭기(200)는 정상 상태에서 에러 신호(EAI)와 기준 전압(VR)의 차에 따라, 소스 전류원(210)으로부터 공급되는 소스 전류(예를 들어, ISO2)를 커패시터(Ccom)로 공급하거나, 싱크 전류원(220)에 의해 싱크되는 전류(예를 들어, ISI)를 커패시터(Ccom)로부터 그라운드로 흐르게 한다.

스타트-업 기간 동안 소스 전류원(210)으로부터 공급되는 소스 전류(ISO1)는정상 상태에서 소스 전류원(210)으로부터 공급되는 소스 전류(ISO2) 보다 큰 전류이다. 예를 들어 소스 전류(ISO1)는 소스 전류(ISO2)의 10배 이상의 전류일 수 있다.

스타트-업 기간 중에는 에러 신호(EAI)가 거의 발생하지 않기 때문에, 실시 예에 따른 연산 증폭기(200)로부터 출력되는 소스 전류(ISO1)에 의해 커패시터(Ccom)가 빠르게 충전된다.

정상 상태에서는, 출력에 따라 에러 신호(EAI)가 변동하고, 에러 신호(EAI)와 기준 전압(VR)의 차가 감소하는 방향(네거티브 피드백)으로 비교 전압(Ccom)이 생성된다. 예를 들어, 출력이 증가하여 에러 신호(EAI)가 증가하면, 비교 전압(Ccom)이 감소한다. 비교 전압(Ccom)이 감소하면 전력 스위치(SW)의 듀티가 감소하여 출력이 감소한다. 반대로 출력이 감소하여 에러 신호(EAI)가 감소하면, 비교 전압(Ccom)이 증가한다. 비교 전압(Ccom)이 증가하면 전력 스위치(SW)의 듀티가 증가하여 출력이 증가한다.

소스 전류원(210)은 제1 소스 전류원(211), 제2 소스 전류원(212), 제1 스위치(213), 및 제2 스위치(214)를 포함한다.

제1 소스 전류원(211)은 전압(VS1)을 이용하여 소스 전류(ISO1)를 생성한다. 제1 소스 전류원(211)과 연산 증폭기(200) 사이에는 제1 스위치(213)가 연결되어 있다. 제1 스위치(213)는 제1 스위칭 신호(S1)에 따라 스위칭 동작하고, 스타트-업 기간 중 제1 스위칭 신호(S1)가 인에이블 레벨일 때, 턴 온 될 수 있다. 제1 스위칭 신호(S1)는 상승 기간과 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간을 제외한 구간에서 인에이블 레벨일 수 있다.

제2 소스 전류원(212)은 전압(VS2)을 이용하여 소스 전류(ISO2)를 생성한다. 제2 소스 전류원(212)과 연산 증폭기(200) 사이에는 제2 스위치(214)가 연결되어 있다. 제2 스위치(214)는 제2 스위칭 신호(S2)에 따라 스위칭 동작하고, 정상 상태에서 인에이블 레벨인 제2 스위칭 신호(S2)에 의해 턴 온 될 수 있다.

싱크 전류원(220)은 연산 증폭기(200)와 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있고, 그라운드로 흐르는 싱크 전류(ISI)를 생성한다.

PWM 제어부(300)는 스위칭 주파수를 결정하는 오실레이터 신호에 동기되어 전력 스위치(SW)를 턴 온 시키고, 전력 스위치(SW)에 흐르는 전류에 대응하는 전압이 비교 전압(VCOM)에 도달할 때 전력 스위치(SW)를 턴 오프시킬 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 실시 예에 따른 클램핑 회로(100)를 상세히 설명한다.

도 2는 실시 예에 따른 클램핑 회로를 나타낸 도면이다.

도 3은 실시 예에 따른 입력 전압에 따르는 피크 전압과 클램핑 전압 간의 관계를 나타낸 그래프이다.

실시 예에 따른 클램핑 회로(100)는 입력 전압(Vin)을 검출하기 위해 보조 권선(W3)을 이용할 수 있다. 보조 권선(W3)은 도 1에 도시된 전력 공급 장치(1)의 1차측에 위치하고, 1차측 권선(W1)과 소정의 권선비(n1 : n3)로 절연 커플링 되어 있다. 이하, 설명의 편의를 위해서 1차측 권선(W1)와 보조 권선(W3)의 권선비는 1:1인것으로 가정한다.

전력 스위치(SW)의 온 기간 동안 1차측 권선(W1)의 양단 전압은 입력 전압(Vin)이다. 보조 권선(W3)의 양단 전압(이하, 보조 전압)(VAUX)의 극성은 1차측 권선(W1)의 양단 전압의 극성과 반대이므로, 온 기간 동안 보조 권선(W3)의 양단 전압은 -Vin이다.

전력 스위치(SW)의 오프 기간 동안, 1차측 권선(W1)의 양단 전압은 출력 전압(VOUT) 전압에 비례하는 음의 전압이고, 오프 기간 동안 보조 전압(VAUX)은 출력 전압(VOUT)에 비례하는 양의 전압이다.

클램핑 회로(100)는 전력 스위치(SW)의 온 기간 동안 보조 권선(W3)으로 공급되는 전압감지 전류(IVS)를 이용하여 입력 전압(Vin)을 감지할 수 있다.

클램핑 회로(100)는 입력 전압 검출기(110), 클램핑 전압 생성기(120), 및 클램퍼(130), 및 연결 스위치(S3)를 포함한다. 보조 권선(W3)의 일단은 1차측 그라운드 사이에는 두 개의 저항(R1, R2)가 직렬 연결되어 있고, 보조 권선(W3)의 타단은 1차측 그라운드에 연결되어 있다.

입력전압 검출기(110)는 전력 스위치(SW)의 턴 온 기간 중 발생하는 보조 전압(VAUX)에 따라 전압감지 전류(IVS)를 생성하고, 전압감지 전류(IVS)의 크기에 따라 입력 전압(Vin)에 대응하는 입력 감지 전압(VIS)을 생성하고, 입력 전압 검출 기간 에서의 입력 감지 전압(VIS)의 피크 전압(VP)을 검출한다.

입력 전압 검출기(110)는 입력 감지 클램퍼(111)와 피크 검출기(112)를 포함한다. 입력 감지 클램퍼(111)는 전압(VS)을 소정의 전압 이상으로 클램핑하기 위한 전압감지 전류(IVS)를 생성한다. 소정의 전압이 1차측 그라운드 전압인 경우, 온 기간 동안 전압감지 전류(IVS)은 Vin/R1이다. 즉, 온 기간 동안 전압감지 전류(IVS)는 입력 전압(Vin)에 비례할 수 있다. 오프 기간 동안에는 보조 전압(VAUX)이 1차측 그라운드 전압 보다 높으므로 전압감지 전류(IVS)가 흐르지 않는다.

입력 감지 클램퍼(111)는 전압감지 전류(IVS)를 전압으로 변환하여 입력 감지전압(VIS)을 생성한다. 예를 들어, 입력 감지 클램퍼(111)는 전압감지 전류(IVS)를 미러링하고, 미러링된 전류를 저항에 흐르게 하여 발생하는 입력 감지 전압(VIS)을 생성할 수 있다.

피크 검출기(112)는 입력 감지 전압(VIS)을 입력받고, 입력 전압 검출 기간 동안 입력 감지 전압(VIS)의 피크 전압(VP)을 검출한다. 입력 전압 검출 기간은 입력 전압(Vin)의 주파수를 고려하여 설정되는데, 적어도 입력 전압(Vin)의 한 주기보다 긴 기간으로 설정될 수 있다.

클램핑 전압 생성기(120)는 피크 전압(VP)에 대응하는 클램핑 전압(VCLAMP)을 결정하고, 클램핑 전압(VCLAMP)을 생성한다. 이 때, 피크 전압(VP)과 클램핑 전압(VCLAMP) 간의 관계는 도 3에 도시된 바와 같이 반대(reverse) 관계일 수 있다. 피크 전압(VP)은 입력 전압(Vin)을 감지한 전압의 피크이므로, 도 3에 도시된 관계 그래프는 입력 전압(Vin)과 클램핑 전압(VCLAMP) 간의 관계이기도 하다.

입력 전압(Vin)이 높을수록 클램핑 전압(VCLAMP)을 낮게 설정하여, 스타트-업 기간의 비교 전압(VCOMP)을 정상 상태의 비교 전압(VCOMP)보다 낮게 제어할 수 있다. 그러면 스타트-업 기간의 종료 후 발생하는 오버슛 전류를 방지할 수 있다.

클램퍼(130)는 연결 스위치(S3)를 통해 커패시터(Ccom)에 연결되어 있고, 비교 전압(VCOMP)을 클램핑 전압(VCLAMP)으로 클램핑 시킨다. 연결 스위치(S3)는 스타트-업 기간 동안 인에이블 레벨의 스위칭 신호(SS)에 의해 턴 온 된다. 따라서 스타트-업 기간 동안만, 비교 전압(VCOMP)는 클램핑 전압(VCLAMP)으로 클램핑 된다.

도 3에서 피크 전압(VP)의 레벨이 VP2일 때, 클램핑 전압(VCLAMP)의 레벨은 VL2이고, 피크 전압(VP)의 레벨이 VP1일 때, 클램핑 전압(VCLAMP)의 레벨은 VL1이다.

도 4는 실시 예에 따른 입력 전압 및 비교 전압 파형을 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 입력 전압(Vin)이 Vin1일 때, 피크 전압(VP)의 레벨은 VP1이고, 클램핑 전압(VCLAMP)의 레벨은 VL1 이다. 입력 전압(Vin)이 Vin2 일 때, 피크 전압(VP)의 레벨은 VP2이고, 클램핑 전압(VCLAMP)의 레벨은 VL2인 것으로 설정한다.

시점 T0부터 전력 공급 장치(1)가 동작을 개시하여 전력 스위치(SW)의 스위칭 동작이 시작된다. 시점 T0 이전의 입력 전압(Vin)은 정류 회로(10)를 통과한 교류 전압에 따른다.

시점 T0부터 상승 기간(T11) 동안 소스 전류(ISO1)에 의해 비교 전압(VCOM)이 빠르게 상승한다. 입력 전압 검출 기간(T1) 중 나머지 기간(T12) 동안 비교 전압(VCOM)은 일정하게 유지된다.

입력 전압 검출 기간(T1) 중 Vin1의 피크에 대응하는 피크 전압 VP1이 검출되고, Vin2의 피크에 대응하는 피크 전압 VP2이 검출된다. VP2가 VP1 보다 높으므로, VL1이 VL2 보다 더 높다.

입력 전압 검출 기간(T1)이 종료되고, 소스 전류(ISO1)에 의해 비교 전압(VCOM)이 상승한다. 입력 전압(Vin)이 Vin1일 때, 비교 전압(VCOM)은 시점 T22에 클램핑 전압(VCLAMP)에 도달하여 VL1으로 클램핑 된다. 입력 전압(Vin)이 Vin2일 때, 비교 전압(VCOM)은 시점 T21에 클램핑 전압(VCLAMP)에 도달하여 VL2으로 클램핑 된다.

스타트-업 기간(T3)이 종료된 후 정상 상태에서, 비교 전압(VCOMP)은 출력에 따라 변경된다. 이 때, 스타트-업 기간(T3)에서의 비교 전압(VCOM)이 정상 상태에서의 비교 전압(VCOM)보다 낮으므로 오버슛은 발생하지 않는다.

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.

전력 공급 장치(1)
정류 회로(10)
커패시터(Cin)
트랜스포머(20)
정류 다이오드(D1)
출력 커패시터(Cout)
전력 스위치(SW)
스위치 제어 회로(30)
클램핑 회로(100)
연산 증폭기(200)
PWM 제어 회로(300)
소스 전류원(210)
제1 소스 전류원(211)
제2 소스 전류원(212)
제1 스위치(213)
제2 스위치(214)
1차측 권선(W1)
2차측 권선(W2)
보조 권선(W3)
입력 전압 검출기(110)
클램핑 전압 생성기(120)
클램퍼(130)
연결 스위치(S3)
저항(R1, R2)

Claims

전력 스위치, 및
출력에 따라 생성되는 비교 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하고, 스타트-업 기간 동안 입력 전압을 감지하여 클램핑 전압을 결정하며, 상기 스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시키는 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 감지된 입력 전압의 피크 전압을 검출하고, 상기 피크 전압과 반대 관계로 상기 클램핑 전압을 결정하는 전력 공급 장치.
제2항에 있어서,
상기 입력 전압을 전달받는 1차측 권선 및 상기 1차측 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선을 더 포함하고,
상기 스위치 제어 회로는 상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간 동안 상기 보조 권선의 보조 전압을 이용하여 상기 입력 전압을 감지하는 전력 공급 장치.
제3항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 보조 전압이 저항 분배된 전압을 소정의 전압으로 클램핑하기 위해 공급되는 전류를 이용하여 입력 감지 전압을 생성하고, 상기 입력 감지 전압의 피크를 검출하여 상기 피크 전압을 결정하는 전력 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 스타트-업 기간 동안 제1 소스 전류를 이용하여 상기 비교 전압을 생성하는 연산 증폭기, 및
상기 제1 소스 전류를 공급하는 제1 소스 전류원을 더 포함하는 전력 공급 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 소스 전류원은 상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간을 제외한 나머지 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 상기 연산 증폭기에 공급하고,
상기 입력 전압 검출 기간 중 상승 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 상기 연산 증폭기에 공급하는 전력 공급 장치.
제5항에 있어서,
상기 스위치 제어 회로는,
상기 스타트-업 기간이 종료된 후의 정상 상태에서 상기 연산 증폭기로 제2 소스 전류를 공급하는 제2 소스 전류원을 더 포함하는 전력 공급 장치.
입력 전압에 연결되어 있는 1차측 권선 및 상기 1차측 권선에 연결되어 있는 전력 스위치를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법에 있어서,
출력에 따라 생성되는 비교 전압을 이용하여 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 단계,
스타트-업 기간 동안 상기 입력 전압을 감지하여 클램핑 전압을 결정하는 단계, 및
상기 스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시키는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 클램핑 전압을 결정하는 단계는,
상기 입력 전압을 감지하는 단계,
상기 감지된 입력 전압의 피크 전압을 검출하는 단계, 및
상기 피크 전압과 반대 관계로 상기 클램핑 전압을 결정하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
제9항에 있어서,
상기 전력 공급 장치는, 상기 1차측 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선을 더 포함하고,
상기 입력 전압을 감지하는 단계는,
상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간 동안 상기 보조 권선의 보조 전압이 저항 분배된 전압을 소정의 전압으로 클램핑하기 위해 공급되는 전류를 이용하여 입력 감지 전압을 생성하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
제10항에 있어서,
상기 피크 전압을 검출하는 단계는,
상기 입력 감지 전압의 피크를 검출하여 상기 피크 전압을 결정하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
제8항에 있어서,
상기 스타트-업 기간 동안 제1 소스 전류를 이용하여 상기 비교 전압을 생성하는 단계를 더 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
제12항에 있어서,
상기 비교 전압을 생성하는 단계는,
상기 스타트-업 기간 중 입력 전압 검출 기간을 제외한 나머지 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 커패시터에 공급하는 단계, 및
상기 입력 전압 검출 기간 중 상승 기간 동안 상기 제1 소스 전류를 상기 커패시터에 공급하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
전력 공급 장치의 출력에 따라 결정되는 비교 전압을 클램핑 하는 회로에 있어서,
상기 전력 공급 장치의 입력 전압을 감지하고, 상기 감지된 입력 전압의 피크 전압을 검출하는 입력 전압 검출기, 및
상기 피크 전압과 반대 관계로 클램핑 전압을 결정하고, 상기 클램핑 전압을 생성하는 클램핑 전압 생성기를 포함하고,
스타트-업 기간 동안 상기 비교 전압을 상기 클램핑 전압으로 클램핑시키는 클램핑 회로.
제14항에 있어서,
상기 입력 전압 검출기는,
상기 스타트-업 기간 동안, 상기 전력 공급 장치의 1차측 권선에 절연 커플링되어 있는 보조 권선의 보조 전압을 이용하여 상기 입력 전압을 감지하는 클랭핑 회로.
제15항에 있어서,
상기 입력 전압 검출기,
상기 보조 전압이 저항 분배된 전압을 소정의 전압으로 클램핑하기 위해 공급되는 전류를 이용하여 입력 감지 전압을 생성하고, 상기 입력 감지 전압의 피크를 검출하여 상기 피크 전압을 결정하는 클램핑 회로.
제14항에 있어서,
상기 스타트-업 기간 동안 턴 온 되는 연결 스위치, 및
상기 스타트-업 기간 동안 상기 연결 스위치를 통해 상기 비교 전압에 연결되고, 상기 클램핑 전압으로 상기 비교 전압을 클램핑시키는 클램퍼를 더 포함하는 클램핑 회로.