KR20150066958A

KR20150066958A - Power supply device

Info

Publication number: KR20150066958A
Application number: KR1020130152640A
Authority: KR
Inventors: 김성호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-17

Abstract

The present invention relates to a power supply device including: a rectification unit which rectifies and outputs an input power; a power factor compensation unit which compensates a power factor of the rectified input power; a voltage detection unit connected to an output side of the power factor compensation unit to detect an output voltage and having a plurality of resistors connected in series and a switch; and a control unit which controls the driving of the switch based on an operation mode.

Description

POWER SUPPLY DEVICE

본 발명은 대기 전력을 저감할 수 있는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a power supply device capable of reducing standby power.

현재 파워 산업은 전력 소모, 수명, 친환경성 등과 같은 문제들이 이슈화되어, 그에 따른 연구, 개발이 활발히 진행되고 있다.At present, the power industry is experiencing problems such as power consumption, life span, and environment friendliness, and research and development are actively pursued accordingly.

그 중에서도 대기 소비 전력을 낮추는 문제는 가장 큰 이슈라 하여도 과언이 아닐 정도로 치열하게 연구되고 있다. IC 업계에서는 대기 소비 전력을 저감하기 위하여 버스트 모드(Burst Mode)로 동작하는 스탠바이 IC를 개발하여, IC 자체의 소비 전력을 감소시키고, 경부하시에 스위칭 손실을 최소화하고 있다.
Among them, the issue of lowering the standby power consumption is the most important issue, and it is being studied extensively. The IC industry has developed a standby IC that operates in a burst mode to reduce standby power consumption, reducing the power consumption of the IC itself and minimizing switching losses at light loads.

한국공개특허 제2003-0011511호Korean Patent Publication No. 2003-0011511 일본공개특허 제2001-236918호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-236918

본 명세서는 대기 전력을 저감할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하고자 한다.The present specification is intended to provide a power supply device capable of reducing standby power.

또, 본 명세서는 PFC 전압 제어를 위한 피드백 저항 손실을 저감할 수 있는 전원 공급 장치를 제공하고자 한다.
The present specification also aims to provide a power supply device capable of reducing the feedback resistance loss for PFC voltage control.

본 발명의 일 양상에 따른 전원 공급 장치는, 입력 전원을 정류하여 출력하는 정류부; 정류된 상기 입력 전원을 역률 보상하는 역률 보상부; 상기 역률 보상부의 출력측에 연결되어 출력 전압을 감지하고, 직렬 연결된 복수의 저항 및 스위치를 구비한 전압 감지부; 동작 모드에 기초하여, 상기 스위치의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply device including: a rectifier for rectifying and outputting an input power; A power factor correcting unit that performs power factor correction on the rectified input power; A voltage sensing unit connected to an output side of the power factor compensating unit to sense an output voltage and having a plurality of resistors and switches connected in series; And a control unit for controlling driving of the switch based on the operation mode.

상기 제어부는, 스탠바이 모드에서 상기 스위치를 오프 시킬 수 있다.
The control unit may turn off the switch in the standby mode.

상기 제어부는, 정상 동작 모드에서 상기 스위치를 온 시킬 수 있다.
The control unit may turn on the switch in the normal operation mode.

상기 제어부는, 입력 전원 정보를 획득하고, 상기 입력 전원의 레벨이 소정 레벨 미만인 경우, 상기 스위치를 오프 시킬 수 있다.
The control unit may acquire the input power source information, and may turn off the switch when the level of the input power source is less than a predetermined level.

상기 제어부는, 입력 전원 정보를 획득하고, 상기 입력 전원의 레벨이 소정 레벨 이상인 경우, 상기 스위치를 온 시킬 수 있다.
The control unit acquires input power supply information and can turn on the switch when the level of the input power supply is equal to or higher than a predetermined level.

본 명세서의 개시에 의하여, 대기 전력을 저감할 수 있는 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.According to the disclosure of the present specification, it is possible to provide a power supply device capable of reducing standby power.

또, 본 명세서의 개시에 의하여, PFC 전압 제어를 위한 피드백 저항 손실을 저감할 수 있는 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.
Further, according to the disclosure of the present specification, it is possible to provide a power supply device capable of reducing the feedback resistance loss for PFC voltage control.

도 1은 일반적인 전원 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3 본 발명의 다른 실시예에 의한 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.1 shows a general power supply system.
2 is a view illustrating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' with another part, it is not only a case where it is directly connected, but also a case where it is indirectly connected with another element in between do.

또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
Also, to include an element means to include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일반적인 전원 공급 시스템을 나타낸 도면이다.1 shows a general power supply system.

도 1을 참조하면, 전원 공급 시스템은 전원 입력부(10), 역률 보상부(20), 전원 변환부(30)를 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the power supply system may include a power input unit 10, a power factor correction unit 20, and a power conversion unit 30.

상기 전원 입력부(10)는 교류 전원을 공급할 수 있다. 예컨대, 상기 전원 입력부(10)는 90Vac 내지 264Vac의 입력 전원을 제공할 수 있다.
The power input unit 10 may supply AC power. For example, the power input unit 10 may provide an input power of 90Vac to 264Vac.

상기 역률 보상부(20)는 상기 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다.The power factor compensating unit 20 can improve the power factor of the input power source.

정격 250W급 이상의 고출력 전원공급장치에는 역률 보상 회로(Power Factor Correction; 이하 'PFC'라 함)가 내장될 수 있는 데, 역률 보상 회로는 전원공급장치의 전력효율을 향상시키기 위한 절전회로이다.A power factor correction circuit (Power Factor Correction) may be incorporated in a high power output device having a rated power of 250 W or more. The power factor compensation circuit is a power saving circuit for improving the power efficiency of the power supply device.

스위칭모드의 전원공급장치(SMPS)를 설계할 때, 전파 정류를 위한 다이오드와 평활용 커패시터는 필수구성 요소가 되며, 이러한 경우 상기 정류용 다이오드와 평활용 커패시터에서 발생하는 고조파 왜곡(Harmonic distortion) 및 첨두 전류(Peak current)를 발생시키고, 역률을 대략 0.6 정도로 낮게 나타난다.When designing a switching mode power supply (SMPS), a diode and a smoothing capacitor for full-wave rectification become essential components. In this case, harmonic distortion and harmonic distortion generated in the rectifying diode and smoothing capacitor Peak current is generated, and the power factor appears to be about 0.6 lower.

역률보상회로는 이와 같은 낮은 역률을 개선하여 대략 '1'에 가깝게 보상함으로써, 전원선에서의 고조파 왜곡을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 입력전원으로부터 가능한 한 최대의 유효전력을 얻을 수 있게 된다.The power factor correction circuit improves such a low power factor and compensates for the power factor close to '1', thereby reducing the harmonic distortion at the power line and obtaining the maximum available power from the input power source.

상기와 같은 기능을 하는 역률 보상 회로는 순간적인 파워 누출이 우려되는 트랜스포머와 안정기 및 컨버터와 같은 구성부품으로 공급되는 전력을 조절하여 각 부품에 보다 안정된 전류를 공급하고, 불필요하게 낭비되는 전력 소비를 방지할 수 있다.The power factor compensation circuit, which functions as described above, adjusts the power supplied to components such as transformers, stabilizers, and converters, which are susceptible to momentary power leaks, to supply a more stable current to each component, and unnecessarily wasted power consumption .

상기 전원 변환부(30)는 상기 역률 보상부(20)로부터 제공된 전원을 적절하게 변환하여 부하에 공급할 수 있다.The power conversion unit 30 may appropriately convert the power supplied from the power factor correction unit 20 and supply the power to the load.

예컨대, 상기 전원 변환부(30)는 일반적인 플라이백 컨버터(Flyback Converter), 하프 브릿지 컨버터(Half-Bridge Converter), 풀 브릿지 컨버터(Full-Bridge Converter) 토폴로지(Topology) 에 의하여 구현될 수 있다.
For example, the power conversion unit 30 may be implemented by a general topology such as a flyback converter, a half-bridge converter, and a full-bridge converter.

일반적인 전원 공급 시스템에서는 역률 보상부(20)에 부스트 토폴로지(Boost Topology)를 대부분 적용하여 컨버터 특성 상 AC 라인 전압이 정류되어 출력 커패시터에 충전되게 된다. 이 때, PFC 전압 제어를 위한 피드백 저항에 의한 손실이 불가피하다.
In a general power supply system, a boost topology is mostly applied to the power factor correcting unit 20, and the AC line voltage is rectified due to the characteristics of the converter to be charged in the output capacitor. At this time, a loss due to the feedback resistor for controlling the PFC voltage is inevitable.

따라서, PFC 전압 제어를 위한 피드백 저항 손실을 저감할 수 있는 전원 공급 장치가 도입될 필요가 있다.
Therefore, a power supply device capable of reducing the feedback resistance loss for PFC voltage control needs to be introduced.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 전원 공급 장치는, 전원 공급부(Vin), 전원 정류부(110), 역률 보상부(120), 전압 감지부(130), 전압 센싱부(140), 제1 제어부, 제2 제어부를 포함하 수 있다.
Referring to FIG. 2, the power supply includes a power supply unit Vin, a power rectification unit 110, a power factor correction unit 120, a voltage sensing unit 130, a voltage sensing unit 140, 2 control unit.

상기 전원 정류부(110)는 브릿지 다이오드 등을 포함하여 교류 전원을 정류할 수 있다.The power rectifier 110 may include a bridge diode and the like to rectify the AC power.

상기 역률 보상부(120)는 상기 전원 정류부(110)에서 출력된 전원을 역률 보상할 수 있다.The power factor compensating unit 120 may compensate the power factor of the power output from the power rectifier unit 110.

상기 역률 보상부(120)는 스위치(SW20), 인덕터(L20), 다이오드(D20)를 포함할 수 있다.The power factor compensating unit 120 may include a switch SW20, an inductor L20, and a diode D20.

스위치(SW20)는 입력 전원을 스위칭하여 입력 전원의 전압과 전류 간의 위상차를 조정하여 역률을 보정할 수 있다. The switch SW20 can correct the power factor by switching the input power source and adjusting the phase difference between the voltage and the current of the input power source.

인덕터(L20)는 입력 전원과 스위치(SW20) 사이에 연결되어 스위치(SW20)의 스위칭에 따라 에너지를 축적 또는 방출할 수 있다. 예를 들어 스위치(SW20)가 트랜지스터로 구성될 경우, 인덕터(L20)는 입력 전원단과 스위치(SW20)의 컬렉터 사이에 연결될 수 있다.The inductor L20 is connected between the input power source and the switch SW20 and can accumulate or emit energy in response to the switching of the switch SW20. For example, when the switch SW20 is composed of a transistor, the inductor L20 can be connected between the input power supply terminal and the collector of the switch SW20.

상기 다이오드(D20)는 인덕터(L20)와 출력단 사이에 연결되어 스위치(SW20)의 스위칭에 따라 출력되는 전원의 전달 경로를 제공할 수 있다. The diode D20 may be connected between the inductor L20 and the output terminal to provide a power supply path for output of the power according to the switching of the switch SW20.

한편, 커패시터(C10, C20)는 전원을 안정화시킬 수 있다.
On the other hand, the capacitors C10 and C20 can stabilize the power supply.

상기 전압 감지부(130)는 상기 역률 보상부(120)의 출력측에 연결되어 출력 전압을 감지할 수 있다. 상기 전압 감지부(130)는 직렬 연결된 복수의 저항 소자(R10, R20, R30), 스위치(SW30)를 구비할 수 있다.
The voltage sensing unit 130 may be connected to the output of the power factor correction unit 120 to sense an output voltage. The voltage sensing unit 130 may include a plurality of resistors R10, R20 and R30 connected in series and a switch SW30.

상기 전압 센싱부(140)는 상기 전압 감지부(130)에서 획득한 전압 정보(FB)를 제1 제어부로 전달할 수 있다.The voltage sensing unit 140 may transmit the voltage information FB obtained by the voltage sensing unit 130 to the first controller.

상기 제1 제어부는 상기 전압 정보(FB)에 기초하여 상기 역률 보상부(120)의 동작을 제어할 수 있다.The first controller may control the operation of the power factor compensator 120 based on the voltage information FB.

즉, 상기 제1 제어부가 출력 전압 정보(FB)에 기초하여 역률 보상부(120)의 동작을 제어하므로, 역률 보상이 적절하게 이루어질 수 있다.
That is, since the first controller controls the operation of the power factor compensator 120 based on the output voltage information FB, the power factor compensation can be properly performed.

상기 제2 제어부는 동작 모드에 기초하여, 전압 감지부에 포함된 스위치(SW30)의 구동을 제어할 수 있다.The second control unit may control driving of the switch SW30 included in the voltage sensing unit based on the operation mode.

동작모드에는 스탠바이 모드와 정상 동작 모드가 있다. 정상 동작 모드는 전원 공급 장치에 통상적인 부하가 연결된 경우를 의미한다. 스탠바이 모드는 전원 공급 장치에 부하가 연결되지 않거나 경부하가 연결된 경우를 의미한다. 또는 스탠바이 모드는 전원 공급 장치가 스탠바이 모드로 동작해야 하는 모든 경우를 포함할 수 있다.The operation modes include a standby mode and a normal operation mode. The normal operating mode means that a normal load is connected to the power supply. Standby mode means that no load is connected to the power supply or a light load is connected. Or the standby mode may include all cases where the power supply must operate in the standby mode.

상기 제2 제어부는 스탠바이 모드에서 상기 스위치를 오프시킬 수 있다. The second control unit may turn off the switch in the standby mode.

이 경우, 전압 감지부(130)에 의한 저항 손실이 발생하지 않는다. 따라서, 스탠바이 모드에서 전압 감지부(130)에 의한 불필요한 전력 소모가 저감될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 대기 전력을 저감할 수 있다.In this case, resistance loss caused by the voltage sensing unit 130 does not occur. Therefore, unnecessary power consumption by the voltage sensing unit 130 in the standby mode can be reduced. That is, according to the embodiment of the present invention, standby power can be reduced.

또, 상기 제2 제어부는 정상 동작 모드에서 상기 스위치(SW30)를 온 시킬 수 있다.
Also, the second control unit can turn on the switch SW30 in the normal operation mode.

또, 상기 제2 제어부는 입력 전원 정보, 출력 부하 정보 등에 기초하여 전원 공급 장치의 동작 모드를 판별할 수 있다.The second control unit can determine the operation mode of the power supply based on input power information, output load information, and the like.

예컨대, 상기 제2 제어부는 입력 전원 정보를 획득하고, 상기 입력 전원이 소정 레벨 미만인 경우, 상기 스위치(SW30)를 오프시킬 수 있다.For example, the second control unit may acquire the input power source information, and may turn off the switch SW30 when the input power source is less than a predetermined level.

마찬가지로, 이 경우에도 전압 감지부(130)에 의한 저항 손실이 발생하지 않는다. 따라서, 스탠바이 모드에서 전압 감지부(130)에 의한 불필요한 전력 소모가 저감될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 대기 전력을 저감할 수 있다.Similarly, in this case as well, resistance loss by the voltage sensing unit 130 does not occur. Therefore, unnecessary power consumption by the voltage sensing unit 130 in the standby mode can be reduced. That is, according to the embodiment of the present invention, standby power can be reduced.

상기 제2 제어부는 입력 전원 정보를 획득하고, 상기 입력 전원의 레벨이 소정 레벨 이상인 경우, 상기 스위치(SW30)를 온 시킬 수 있다.
The second control unit acquires the input power source information, and can turn on the switch SW30 when the level of the input power source is equal to or higher than a predetermined level.

도 3 본 발명의 다른 실시예에 의한 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예에서는 스위치(SW30)를 제어하기 위한 복수의 저항(R40, R50, R60), 스위치(SW40)가 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 3, a plurality of resistors R40, R50 and R60 and a switch SW40 for controlling the switch SW30 may be further included in this embodiment.

상기 구성 이외의 각 기능부는 앞에서 설명한 것과 동일하게 동작할 수 있다.Each functional unit other than the above-described configuration can operate in the same manner as described above.

본 실시예에서는 스위치(SW40)가 제2 제어부의 제어 신호에 의하여 동작하고, 상기 스위치(SW40)의 구동에 의하여 스위치(SW30)가 제어될 수 있다.
In the present embodiment, the switch SW40 is operated by the control signal of the second control section, and the switch SW30 can be controlled by driving the switch SW40.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

110 : 전원 정류부
120 : 역률 보상부
130 : 전압 감지부
140 : 전압 센싱부110: Power rectification part
120: Power factor compensator
130:
140: Voltage sensing unit

Claims

A rectifying unit for rectifying and outputting the input power;
A power factor correcting unit that performs power factor correction on the rectified input power;
A voltage sensing unit connected to an output side of the power factor compensating unit to sense an output voltage and having a plurality of resistors and switches connected in series; And
A control unit for controlling driving of the switch based on the operation mode;
&Lt; / RTI >

The apparatus of claim 1,
And turning off the switch in standby mode.

The apparatus of claim 1,
And turns on the switch in normal operation mode.

The apparatus of claim 1,
Acquires input power information, and turns off the switch when the level of the input power is less than a predetermined level.

The apparatus of claim 1,
Acquires input power source information, and turns on the switch when the level of the input power source is equal to or higher than a predetermined level.