KR20150098431A - 전원 공급 장치 - Google Patents

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KR20150098431A
KR20150098431A KR1020140019706A KR20140019706A KR20150098431A KR 20150098431 A KR20150098431 A KR 20150098431A KR 1020140019706 A KR1020140019706 A KR 1020140019706A KR 20140019706 A KR20140019706 A KR 20140019706A KR 20150098431 A KR20150098431 A KR 20150098431A
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KR1020140019706A
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김재국
박홍선
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 1차측 권선 및 상기 1차측 권선과 자기 결합된 2차측 권선을 구비하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향 또는 제2 방향으로 전압을 유기하는 절연 DC/DC 컨버터부; 및 상기 2차측 권선에 제1 방향으로 전압이 유기되는 제1 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하여 제1 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제1 승압기 및 상기 2차측 권선에 제2 방향으로 전압이 유기되는 제2 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하여 제2 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제2 승압기를 구비한 승압부를 포함하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPPLY DEVICE}
본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 구동에 사용되는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
에너지 소비가 사회적인 문제가 되면서, 효율적인 광원에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 기존의 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL)을 대체할 수 있는 LED에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 즉, 조명이나 TV의 백라이트(backlight) 등에 LED를 사용함으로써 기존의 CCFL이 가지고 있는 비효율성을 극복하는 노력이 이루어지고 있다.
일반적으로는 복수 개의 LED가 직렬 또는 병렬로 연결되어 사용된다. 이에 따라 사용자는 빛의 밝기를 원하는 상황에 맞추어 조절할 수 있다.
또, LED 스트링(string) 간의 전류 편차를 줄이기 위하여, 각 스트링에 별도의 전류 드라이버(driver)가 사용된다.
그러나 종래의 LED 구동 장치의 경우, 많은 소자가 사용되어 복잡한 회로 구조를 이룬다. 또한, 각각의 드라이버(driver)를 사용하는 경우 에너지 효율 측면에서도 비경제적이다.
따라서 기존의 복잡한 구조를 개선하는 동시에 더 효율적인 LED 구동 장치가 도입될 필요가 있다.
하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1, 2는 전원 공급 장치에 관한 것이나, 복잡한 다단 구조를 개선하는 동시에 더 효율적으로 전원을 공급하기 위한 구체적인 구성을 개시하고 있지 않다.
한국공개특허 제2008-0004704호 한국공개특허 제2009-0079097호
본 명세서는 회로 구조를 간소화시킨 LED 전원 공급 장치를 제공하고자 한다.
또, 본 명세서는 역률 보상부, 절연 컨버터, 승압 컨버터를 통합한 구조의 전원 공급 장치를 제공하고자 한다.
또, 본 명세서는 효율을 개선시킨 LED 전원 공급 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 전원 공급 장치는, 1차측 권선 및 상기 1차측 권선과 자기 결합된 2차측 권선을 구비하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향 또는 제2 방향으로 전압을 유기하는 절연 DC/DC 컨버터부; 및 상기 2차측 권선에 제1 방향으로 전압이 유기되는 제1 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하여 제1 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제1 승압기 및 상기 2차측 권선에 제2 방향으로 전압이 유기되는 제2 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하여 제2 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제2 승압기를 구비한 승압부;를 포함할 수 있다.
상기 승압부는, 상기 2차측 권선의 일단과 일단이 직렬로 연결된 공용 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 승압부는, 상기 2차측 권선의 타단과 연결된 제1 스위칭 소자 및 제1 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 승압부는, 상기 공용 인덕터의 타단과 연결된 제2 스위칭 소자 및 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제1 승압기는, 상기 공용 인덕터, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제1 다이오드를 포함하는 제1 부스트 컨버터일 수 있다.
상기 제2 승압기는, 상기 공용 인덕터, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 다이오드를 포함하는 제2 부스트 컨버터일 수 있다.
상기 공용 인덕터는, 역률 보상을 수행할 수 있다.
상기 절연 DC/DC 컨버터부는, 하프 브릿지 DC/DC 컨버터 또는 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 상기 절연 DC/DC 컨버터부 및 상기 승압부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 모드에서, 상기 제1 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제2 모드에서, 상기 제2 스위칭 소자를 제어할 수 있다.
상기 하프 브릿지 DC/DC 컨버터는 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제3 스위칭 소자를 오프시키고 소정 시간 후에 상기 제4 스위칭 소자를 온 시키며, 상기 제4 스위칭 소자를 오프시키고 소정 시간 후에 상기 제3 스위칭 소자를 온 시킬 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 전원 공급 장치는, 1차측 권선 및 상기 1차측 권선과 자기 결합된 2차측 권선을 구비하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향 또는 제2 방향으로 전압을 유기하는 절연 DC/DC 컨버터부; 상기 2차측 권선과 직렬로 연결되고, 역률 보상 기능을 수행하는 공용 인덕터; 상기 공용 인덕터의 에너지 축적 또는 방출을 제어하는 제1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향으로 전압이 유기되는 제1 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하는 제1 부스트 컨버터; 및 상기 공용 인덕터의 에너지 축적 또는 방출을 제어하는 제2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2차측 권선에 제2 방향으로 전압이 유기되는 제2 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하는 제2 부스트 컨버터;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하여, 회로 구조를 간소화시킨 LED 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 명세서의 개시에 의하여, 역률 보상부, 절연 컨버터, 승압 컨버터를 통합한 구조의 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 명세서의 개시에 의하여, 효율을 개선시킨 LED 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 LED 구동 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 전원 공급 장치의 주요부에 대한 동작 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 전원 공급 장치의 제1 모드, 제2 모드에서의 승압부의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 5, 6은 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치의 입출력 파형을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
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.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
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.
또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 LED 구동 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 LED 구동 장치는 정류부(40), 역률 보상부(10), 절연 DC/DC 스테이지(20), 부스트 컨버터(30-1, 30-2)를 포함할 수 있다.
상기 정류부(40)는 입력 전원(VAC)을 정류시켜, 역률 보상부(10)에 전달할 수 있다.
상기 역률 보상부(10)는 입력 전원(VAC)에 대하여 역률 보상을 수행하고, 역률 보상된 상기 입력 전원을 절연 DC/DC 스테이지(20)에 전달할 수 있다. 따라서, 상기 역률 보상부(10)는 역률 보상 회로(Power Factor Correcotr)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 역률 보상부(10)는 교류 전압(VAC)을 기설정된 크기의 직류 전압(VS)으로 변환하고, 상기 직류 전압(VS)을 상기 절연 DC/DC 스테이지(20)에 제공할 수 있다.
한편, 상기 인풋 스테이지(10)와 상기 절연 DC/DC 스테이지(20) 사이에는 전원 안정화를 위한 커패시터가 구비될 수 있다.
상기 절연 DC/DC 스테이지(20)는 상기 직류 전압(VS)을 기설정된 크기의 직류 전압(VB)으로 변환하고, 상기 직류 전압(VB)을 부스트 컨버터(30-1, 30-2)에 전달할 수 있다.
마찬가지로, 상기 절연 DC/DC 스테이지(20)와 상기 부스트 컨버터(30-1, 30-2) 사이에는 전원 안정화를 위한 커패시터가 구비될 수 있다.
상기 부스트 컨버터(30-1, 30-2)는 스위칭 제어에 의하여 입력 전압보다 높은 출력 전압을 출력할 수 있다. 즉, 상기 부스트 컨버터(30-1, 30-2)는 상기 직류 전압(VB)보다 높은 전압을 각 LED 스트링에 전달할 수 있다.
상기 부스트 컨버터의 제어 방법은 당업자에게 자명한 사항이므로, 여기서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
구체적으로 상기 부스트 컨버터(30-1)는 상기 직류 전압(VB)보다 높은 전압을 제1 LED 스트링에 전달할 수 있다. 또, 상기 부스트 컨버터(30-2)는 상기 직류 전압(VB)보다 높은 전압을 제2 LED 스트링에 전달할 수 있다.
앞에서와 마찬가지로, 상기 부스트 컨버터(30-1, 30-2)와 상기 LED 스트링 사이에는 전원 안정화를 위한 커패시터가 구비될 수 있다.
이와 같은 LED 구동 장치의 경우, 역률 보상부(10), 절연 DC/DC 스테이지(20), 부스트 컨버터(30-1, 30-2)에 의하여 3개의 스테이지로 구성되므로 복잡한 회로 구조를 이룬다. 더구나 부스트 컨버터(30-1, 30-2)의 하드 스위칭(hard switching) 문제는 구동 장치의 전체적인 효율을 떨어뜨리고, EMI 문제를 가중시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 도 1에 도시된 LED 구동 장치에서의 정류부(40)로부터의 출력에 기초하여 LED 스트링에 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 도 1에 도시된 역률 보상부(10), 절연 DC/DC 스테이지(20), 부스트 컨버터(30-1, 30-2)가 통합된 구조이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 절연 DC/DC 컨버터부(100), 승압부(200)를 포함할 수 있다.
상기 절연 DC/DC 컨버터부(100)는 1차측 권선(Np) 및 상기 1차측 권선과 자기 결합된 2차측 권선(Ns)을 구비할 수 있다. 또, 상기 2차측 권선(Ns)에는 상기 1차측 권선(Np)에 걸리는 전압에 의하여 제1 방향 또는 제2 방향으로 전압이 유기될 수 있다.
구체적으로, 상기 절연 DC/DC 컨버터부(100)는 하프 브릿지 DC/DC 컨버터 또는 풀브릿지 DC/DC 컨버터로 구현될 수 있다.
본 명세서에는 설명의 편의를 위하여 하프 브릿지 DC/DC 컨버터를 기준으로 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 풀브릿지 DC/DC 컨버터에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 절연 DC/DC 컨버터부(100)는 제3 스위치(Qp1), 제4 스위치(Qp2), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 1차측 권선(Np), 2차측 권선(Ns)을 포함할 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제3 스위치(Qp1)와 상기 제4 스위치(Qp2)는 직렬로 연결될 수 있다. 또, 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2)는 직렬로 연결될 수 있다. 또, 상기 제1 커패시터(C1)와 상기 제2 커패시터(C2) 간의 노드와 상기 제3 스위치(Qp1)와 상기 제4 스위치(Qp2) 간의 노드 사이에는 상기 1차측 권선(Np)이 연결될 수 있다.
상기 절연 DC/DC 컨버터부(100)의 제3 스위치(Qp1), 제4 스위치(Qp2)는 상기 1차측 권선(Np)의 양방향으로 교번적으로 전류가 흐르도록 제어될 수 있다.
상기 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2)는 입력 전원단에 병렬로 연결되고, 입력 전원(Vrec)을 나누어 저장할 수 있다.
상기 제3 스위치(Qp1), 상기 제4 스위치(Qp2)는 상기 제1 커패시터(C1) 또는 제2 커패시터(C2)에 저장된 전원을 각각 상기 1차측 권선(Np)의 양측으로 교번적으로 공급시킬 수 있다.
즉, 상기 스위치들(Qp1, Qp2)은 교번적으로 '온'되어 상기 1차측 권선(Np)에 서로 다른 방향으로 전류가 흘러가게 한다.
상기 승압부(200)는 상기 2차측 권선(Ns)에 제1 방향으로 전압이 유기되는 제1 모드에서, 상기 2차측 권선(Ns)에 유기되는 전압을 승압하여 제1 발광 다이오드 모듈(S1)에 전원을 공급하는 제1 승압기를 포함할 수 있다.
상기 제1 방향은 상기 2차측 권선(Ns)의 일단(a)에 양극이 유기되고, 상기 2차측 권선(Ns)의 타단(b)에 음극이 유기되는 상태로 정의하기로 한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 승압부(200)는 상기 2차측 권선(Ns)과 직렬로 연결된 공용 인덕터(LB)를 포함할 수 있다. 상기 공용 인덕터(LB)의 일단은 상기 2차측 권선의 일단(a)과 연결될 수 있다.
또, 상기 승압부(200)는 상기 공용 인덕터(LB)의 타단과 연결된 제1 스위치(Qs1), 제1 다이오드(Ds1)를 포함할 수 있다.
또, 상기 승압부(200)는 상기 2차측 권선(Ns)의 타단과 연결된 제2 스위치(Qs2), 제2 다이오드(Ds2)를 포함할 수 있다.
상기 제1 승압기는 공용 인덕터(LB), 제1 스위치(Qs1), 제1 다이오드(Ds1)로 이루어진 제1 부스트 컨버터일 수 있다.
또, 상기 승압부(200)는 상기 2차측 권선(Ns)에 제2 방향으로 전압이 유기되는 제2 모드에서, 상기 2차측 권선(Ns)에 유기되는 전압을 승압하여 제2 발광 다이오드 모듈(S2)에 전원을 공급하는 제2 승압기를 포함할 수 있다.
상기 제2 방향은 상기 2차측 권선(Ns)의 타단(b)에 양극이 유기되고, 상기 2차측 권선(Ns)의 일단(a)에 음극이 유기되는 상태로 정의하기로 한다.
상기 제2 승압기는 공용 인덕터(LB), 제2 스위치(Qs2), 제2 다이오드(Ds2)로 이루어진 제2 부스트 컨버터일 수 있다.
상기 공용 인덕터(LB)는 제1 모드 또는 제2 모드에서 역률 보상 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전원 공급 장치는 상기 제1 스위치(Qs1), 상기 제2 스위치(Qs2), 상기 제3 스위치(Qp1), 상기 제4 스위치(Qp2)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또, 상기 승압부(200)는 발광 다이오드 모듈(S1, S2)의 전류를 제어할 수 있다.
이하 도 3, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치의 동작 원리를 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 전원 공급 장치의 주요부에 대한 동작 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 전원 공급 장치의 제1 모드, 제2 모드에서의 승압부의 동작 상태를 나타낸 도면이다. 도 4(a)는 제1 모드에서의 승압부의 동작 상태를 나타낸 도면이다. 도 4(b)는 제2 모드에서의 승압부의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 3, 4를 참조하면, 제2 모드에서, 회로 동작의 각 구간은 크게 제1 구간(M1), 제2 구간(M2), 제3 구간(M3), 제4 구간(M4)으로 나누어질 수 있다.
본 실시예에서는 전원 공급 장치 동작의 한 주기를 Ts로 정의하기로 한다.
또, 제2 모드는 Ts/2 동안 지속될 수 있다. 또, 제1 모드는 Ts/2 동안 지속될 수 있다.
또, 제2 모드에서의 제2 스위칭 소자(QS2)의 듀티비는 DB2으로 정의하기로 한다.
또, 제1 모드에서의 제1 스위칭 소자(QS1)의 듀티비는 DB1로 정의하기로 한다.
1. 제1 구간( M1 ) - Q S2 : ON , Q P1 , Q S1 : TURN ON
상기 제어부는 제1 구간(M1)에서 상기 제3 스위칭 소자(QP1), 제1 스위칭 소자(QS1)를 턴온 시킬 수 있다.
제3 스위칭 소자(QP1)의 턴온에 의하여, 1차측 권선(Np)의 전압(Vpri)은 입력 전압(Vrec)의 반이 된다.
또, 제3 스위칭 소자(QP1), 제1 커패시터, 1차측 권선(Np)을 통해 흐르는 1차측 전류(ipri)는 일정한 기울기로 변동한다.
한편, 제1 스위칭 소자(QS1)가 턴온되므로, 2차측 권선(Ns)의 전압은 권선비(n:1)에 따라 Vrec/2n이 되며, 그에 따라 2차측 권선(Ns)을 흐르는 전류(isec)는 (Vrec/2n)/LB의 기울기를 가지고 상승한다.
또, 2차측 권선(Ns)을 흐르는 전류(isec)에 의하여 1차측 전류(ipri)가 결정되는 것을 확인할 수 있고, 1차측 전류(ipri)에 의한 입력 전류(Iin)를 확인할 수 있다. 즉, 2차측 권선(Ns)을 흐르는 전류(isec)의 기울기는 입력 전압(Vrec)에 비례하고 DCM 동작을 하기 때문에, 입력 전류(Iin)의 파형은 입력 AC 전압을 추종하는 형태로 나타날 수 있다.
이때, 입력 전류(Iin)는 입력 전압을 추종하는 형태로 나타나므로, 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치에서 역률 보상 기능이 수행되는 것을 확인할 수 있다.
제1 구간(M1)에서는 공용 인덕터(LB)에 에너지가 축적될 수 있다.
2. 제2 구간( M2 ) - Q P1 , Q S1 : ON , Q S2 : TURN OFF
상기 제어부는 제2 구간(M2)에서 상기 제2 스위칭 소자(QS2)를 턴오프시킬 수 있다.
상기 제2 스위칭 소자(QS2)의 턴 오프에 의하여 상기 2차측 권선(Ns)과 상기 공용 인덕터(LB)에는 VO2의 전압이 걸릴 수 있다.
한편, 제2 스위칭 소자(QS2)가 턴오프됨에 따라 2차측 권선(Ns)을 흐르는 전류(isec)는 -(VO2-Vrec/2n)/LB의 기울기를 가지고 감소한다.
제2 구간(M2)에서는 공용 인덕터(LB)에 축적된 에너지가 방출되어, 제2 LED 스트링(S2)에 구동 전원을 공급할 수 있다.
3. 제3 구간( M3 ) - Q P1 , Q S1 : ON , Q S2 : OFF
상기 제2 구간에서의 스위칭 상태가 지속됨에 따라 2차측 권선(Ns)을 흐르는 전류(isec)는 0이 될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 전원 공급 장치가 DCM 동작을 하도록 제어할 수 있다.
4. 제4 구간( M4 ) - Q P1 : TURN OFF , Q S1 : ON , Q S2 : OFF
한편, 상기 제어부는 제2 구간(M4)에서 상기 제3 스위칭 소자(QP1)를 턴오프시킬 수 있다.
그리고, 소정 시간 경과 후, 상기 제어부는 상기 제4 스위칭 소자(QP2)를 턴온시킬 수 있다.
도 3, 도 4(b)를 참조하면, 앞에서 설명한 방식에 의하여, 상기 전원 공급 장치는 제2 LED 스트링(S2)에 구동 전원을 공급할 수 있다.
또, 2차측 권선(Ns)을 흐르는 전류(isec)에 의하여 1차측 전류(ipri)가 결정되는 것을 확인할 수 있고, 1차측 전류(ipri)에 의한 입력 전류(Iin)를 확인할 수 있다. 이때, 입력 전류(Iin)는 입력 전압을 추종하는 형태로 나타나므로, 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치에서 역률 보상 기능이 수행되는 것을 확인할 수 있다.
또, 도 3, 4를 참조하면, 제1 모드에서, 회로 동작의 각 구간은 크게 제5 구간(M5), 제6 구간(M6), 제7 구간(M7), 제8 구간(M8)으로 나누어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 제2 스위칭 소자(QS2) 대신에 제1 스위칭 소자(QS1)가 사용된다는 점, 제2 다이오드(DS2) 대신에 제1 다이오드(DS1)가 사용된다는 점, 2차 권선(Ns)에 유기되는 전압의 극성을 제외하고는 제2 모드에서의 전원 공급 장치의 제어 방식이 적용될 수 있으므로, 제1 모드에서의 구체적인 동작 설명은 생략하기로 한다.
도 3, 도 4(a)를 참조하면, 앞에서 설명한 방식에 의하여, 상기 전원 공급 장치는 제1 LED 스트링(S1)에 구동 전원을 공급할 수 있다.
도 5, 6은 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치의 입출력 파형을 나타낸 도면이다.
도 5는 90Vac 입력, 150V/0.3A, 2-channel 출력 환경에서의 입력 전류(Iin) 파형, 출력 전압(Vo1, Vo2)을 나타낸 도면이다.
도 6은 264Vac 입력, 150V/0.3A, 2-channel 출력 환경에서의 입력 전류(Iin) 파형, 출력 전압(Vo1, Vo2)을 나타낸 도면이다.
도 5, 6을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치에서 역률 보상 기능이 수행되는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 역률 보상부, 절연 DC/DC 컨버터, 부스트 컨버터를 통합한 구조를 사용함으로써 LED 구동 장치를 적은 소자로 간단하게 구성할 수 있다.
또, 역률 보상 기능을 수행하는 공용 인덕터를 복수의 부스트 컨버터에 사용함으로써, LED 구동 장치를 적은 소자로 간단하게 구성할 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시예에 의할 때, 각 스위칭 소자가 턴온 되기 전에 2차측 권선(Ns)의 기생 인덕터(Lm)를 흐르는 전류(iLm)가 프리휠링(freewheeling)을 수행할 수 있다. 따라서 각 스위칭 소자는 영전압 스위칭(ZVS)이 가능하다(도 3의 제4 구간(M4), 제8 구간(M8) 참조).
따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 모든 스위칭 소자의 영전압 스위칭이 가능하며, 기존의 부스트 컨버터가 가진 하드 스위칭 문제를 해결할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 의한 전원 공급 장치는 효율을 개선하는 동시에 EMI 부담을 경감시킬 수 있다.
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.
10: 역률 보상부 40: 정류부
20: 절연 DC/DC 스테이지 30: 부스트 컨버터
100: 절연 DC/DC 컨버터부 200: 승압부

Claims (13)

1차측 권선 및 상기 1차측 권선과 자기 결합된 2차측 권선을 구비하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향 또는 제2 방향으로 전압을 유기하는 절연 DC/DC 컨버터부; 및
상기 2차측 권선에 제1 방향으로 전압이 유기되는 제1 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하여 제1 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제1 승압기 및 상기 2차측 권선에 제2 방향으로 전압이 유기되는 제2 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하여 제2 발광 다이오드 모듈에 전원을 공급하는 제2 승압기를 구비한 승압부;
를 포함하는 전원 공급 장치.
제1 항에 있어서, 상기 승압부는,
상기 2차측 권선의 일단과 일단이 직렬로 연결된 공용 인덕터를 포함하는 전원 공급 장치.
제2 항에 있어서, 상기 승압부는,
상기 2차측 권선의 타단과 연결된 제1 스위칭 소자 및 제1 다이오드를 포함하는 전원 공급 장치.
제3 항에 있어서, 상기 승압부는,
상기 공용 인덕터의 타단과 연결된 제2 스위칭 소자 및 제2 다이오드를 포함하는 전원 공급 장치.
제3 항에 있어서, 상기 제1 승압기는,
상기 공용 인덕터, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제1 다이오드를 포함하는 제1 부스트 컨버터인 전원 공급 장치.
제4 항에 있어서, 상기 제2 승압기는,
상기 공용 인덕터, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제2 다이오드를 포함하는 제2 부스트 컨버터인 전원 공급 장치.
제2 항에 있어서, 상기 공용 인덕터는,
역률 보상을 수행하는 전원 공급 장치.
제4 항에 있어서, 상기 절연 DC/DC 컨버터부는,
하프 브릿지 DC/DC 컨버터 또는 풀브릿지 DC/DC 컨버터를 포함하는 전원 공급 장치.
제8 항에 있어서,
상기 절연 DC/DC 컨버터부 및 상기 승압부를 제어하는 제어부를 포함하는 전원 공급 장치.
제9 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 모드에서, 상기 제1 스위칭 소자를 제어하는 전원 공급 장치.
제9 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제2 모드에서, 상기 제2 스위칭 소자를 제어하는 전원 공급 장치.
제9 항에 있어서,
상기 하프 브릿지 DC/DC 컨버터는 제3 스위칭 소자 및 제4 스위칭 소자를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제3 스위칭 소자를 오프시키고 소정 시간 후에 상기 제4 스위칭 소자를 온 시키며, 상기 제4 스위칭 소자를 오프시키고 소정 시간 후에 상기 제3 스위칭 소자를 온 시키는 전원 공급 장치.
1차측 권선 및 상기 1차측 권선과 자기 결합된 2차측 권선을 구비하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향 또는 제2 방향으로 전압을 유기하는 절연 DC/DC 컨버터부;
상기 2차측 권선과 직렬로 연결되고, 역률 보상 기능을 수행하는 공용 인덕터;
상기 공용 인덕터의 에너지 축적 또는 방출을 제어하는 제1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2차측 권선에 제1 방향으로 전압이 유기되는 제1 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하는 제1 부스트 컨버터; 및
상기 공용 인덕터의 에너지 축적 또는 방출을 제어하는 제2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 2차측 권선에 제2 방향으로 전압이 유기되는 제2 모드에서, 상기 2차측 권선에 유기되는 전압을 승압하는 제2 부스트 컨버터;
를 포함하는 전원 공급 장치.




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