KR20150136875A - 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 전원 공급 장치는 외부로부터 입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부; 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전원의 역률을 보상하는 역률 보상부; 상기 정류부와 역률 보상부 사이에 배치되며, 상기 역률 보상부로 초기 유입되는 돌입 전류를 차단하는 돌입 전류 차단부를 포함하며, 상기 돌입 전류 차단부는, 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전원을 이용하여 램프 전압을 발생시키는 램프 전압 발생부와, 상기 램프 전압 발생부를 통해 발생하는 램프 전압에 의해 선택적으로 턴-온 되어 출력 전류를 발생시키는 스위칭부를 포함한다.

Description

전원 공급 장치{Power Supply Device}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드에 전원을 공급하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.
발광다이오드 조명 시장의 성장으로, 일부 국가에서는 발광 다이오드 조명용 컨버터의 효율을 90%를 상회하는 수준까지 요구하고 있으며, 대형 마트 등 넓은 장소에서는 1개의 모듈러(스위치)에 수백여 개의 조명을 병렬 연결함으로써 전원 제어가 원활하게끔 사용하고 있다.
한편, 최근 조명의 대형화를 위해서는 역류개선회로(PFC:Power Factor Correction)를 구성하는 커패시터의 용량 증가, 깜박거림 최소화가 달성되어야 한다.
그러나, 최근 출력단 전해 커패시터의 용량 증가 등의 이유로 전원 회로에 커패시턴스 로드가 증가되고 있으며, 이는 돌일 전류를 증가시켜 순간 과전류에 의한 모듈러 접점 단락 및 파손으로 이어져 사용자의 불편함을 야기하고 있다.
이에 따라, 일반적인 전원 공급 장치는 역류개선회로의 커패시터의 초기 충전 조건에서 발생하는 돌입 전류를 차단하는 기능을 구비한다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전원 공급 장치는 정류부(10), PFC(20) 및 돌입 전류 차단부(30)를 포함한다.
정류부(10)는 제 1 내지 4 다이오드(BD1, BD2, BD3, BD4)를 포함한다.
정류부(10)는 상기와 같은 브리지 다이오드를 포함하며, 외부로부터 공급되는 상용 교류 전원(예를 들어, 110V~220V)를 직류 전원으로 변환하여 출력한다.
PFC(20)는 역률 보상부(Power Factor Correction)이며, 상기 정류부(10)를 통해 변환된 직류 전원에 대한 역률을 보상하여 출력한다.
상기 PFC(20)는 승압 변환부라고도 부를 수 있는 바와 같이, 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만들어 역률을 보상하는 기능 외에, 상기 직류 전원을 승압하여 출력하는 승압 기능을 포함한다.
상기 PFC(20)는 상기 정류부(10)를 통해 정류된 직류 전원을 입력받고, 상기 입력된 직류 전원으로부터의 전압을 승압하기 위하여, 스위칭 소자(Q100), 커패시터(C101), 인덕터(L100)를 포함한다.
다이오드(D100, D101)는 역흐름 방지 기능 및 바이패스 기능을 하며, 커패시터(C100)은 정류부(10)를 통해 출력되는 직류 전원을 충전하여 평활 전압을 출력하는 평활 커패시터이다.
상기 정류부(10)와 PFC(20) 사이에는 돌입 전류 차단부(30)가 배치된다. 상기 돌입 전류 차단부(30)는 NTC 서미스터(Negative temperature coefficient thermistor)로 구성된다.
상기 돌입 전류 차단부(30)는 라인 임피던스를 증가시키는 기능을 하며, 이에 따라 초기 상기 PFC(20)의 커패시터로 입력되는 돌입 전류를 차단하여 상기 PFC(20)의 데미지를 최소화하게 된다.
한편, 상기 돌입 전류 차단부(30)가 적용되지 않은 일반적인 전원 공급 장치의 회로 동작 특성은 상용 교류 전원이 인가되면, 상기 정류부(20)를 통해 전파 정류가 이루어지며, 바이패스 다이오드(D101)를 통해 상기 전파 정류된 직류 전원이 PFC(20)의 커패시터(C101)에 공급되어 평활되는 형태를 가진다.
이때, 출력 전압은 다음과 같다.
Figure pat00001
이때, 상기 PFC(20)의 커패시터(C101)에 상기 직류 전원이 충전되는 초기 조건에서, 전압 기울기만큼의 대전류가 유입되는데, 이 전류를 돌입 전류라고 한다.
이때, 상기 유입되는 돌입 전류(ic)를 다음과 같다.
Figure pat00002
여기에서, 상기 ic는 돌입 전류이며, C는 PFC 커패시터(C01)이고, dv/dt는 시간에 대한 PFC 커패시터의 전압 기울기를 나타낸다.
이때, 도 2를 참조하면, 상기 돌입 전류 차단부(20)가 적용되는 전원 공급 장치를 보면, 정류부(20)를 통해 정류된 직류 전원은 다이오드(D101), PFC(20)의 커패시터(C101) 및 돌입 전류 차단부(30)를 포함하는 경로를 통해 흐르게 된다.
이때, 상기 PFC(20)의 커패시터(C101)에는 초기 돌입 전류가 유입될 수 있으며, 이에 따라 상기 돌입 전류 차단부(30)는 상기 커패시터(C101)에 직렬 연결되어 라인 임피던스를 증가시켜 상기 커패시터(C101)로 유입되는 돌입 전류를 차단하게 된다.
즉, 상기 PFC(20)의 커패시터(C101)의 충전을 위해 필요한 전류량은 상기 돌입 전류 차단부(30)의 NTC가 가지고 있는 라인 임피던스에 의해 제한되며, 이의 전압 및 전류 특성은 다음과 같다.
Figure pat00003
Figure pat00004
그러나, 상기와 같은 돌입 전류 차단부(30)는 부품 특성의 전류 제한 부품을 사용한다는 장점도 있지만, 필요치 않은 도통 손실 발생으로 효율 저하의 문제점과, 제품 발열로 기대 수명이 나빠지는 등의 악영향을 미친다.
한편, 상기와 같은 돌입 전류 차단부(30)는 시간이 지남에 따라 발열이 발생한다. 즉, 일반적으로 상기 돌입 전류 차단부(30)가 30Ω의 NTC가 적용된 경우, 동작 이후 1시간가 경과됨에 따라 상기 NTC의 온도가 126℃까지 상승하게 된다.
이때, 상기 돌입 전류 차단부(30)의 내부 온도 상승에 따른 커패시터의 기대 수명 저하 요인은 아래와 같이 표현된다.
Figure pat00005
상기 L은 커패시터의 기대 수명, Lr은 업체에서 제공하는 기본 수명, Tmax는 최대 보증 온도,Tc는 보드가 부착된 케이스의 온도이다.
상기와 같이, 커패시터에서 제공하는 보증 온도(Tmax)에서 Tc를 차감한만큼이 상기 커패시터의 기대 수명으로 나타나며, Tc가 높아질 수록 상기 기대 수명이 낮아짐을 알 수 있다.
이때, 도 3은 돌입 전류 차단부(30)의 NTC 소자의 발열과 저항 값 변동의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
상기 NTC 소자의 발열과 저항 값 변동의 상관 관계는 아래의 관계식으로 표현될 수 있다.
Figure pat00006
y는 NTC 발열, x는 NTC 저항 값이다.
이때, 상기와 같은 관계식에서 NTC의 발열 온도에 대한 실 측정값이 126℃일 때, 저항 값은 1.89Ω으로, 상기 NTC 자체에서 3.1W를 자체 소비하고 있다.
이에 따라, 돌입 전류 차단 기능이 불필요한 구간에서도 상기 돌입 전류 차단부에 의해 전원 소비가 이루어짐으로써, 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 실시 예에서는, 돌입 전류의 차단이 필요한 구간에서는 일정 저항 값을 이용하여 상기 돌입 전류를 차단하고, 돌입 전류의 차단이 불필요한 구간에서는 도통 저항 값을 현저히 낮출 수 있는 돌입 전류 차단부가 포함된 전원 공급 장치를 제공한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예에 따른 전원 공급 장치는 외부로부터 입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부; 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전원의 역률을 보상하는 역률 보상부; 상기 정류부와 역률 보상부 사이에 배치되며, 상기 역률 보상부로 초기 유입되는 돌입 전류를 차단하는 돌입 전류 차단부를 포함하며, 상기 돌입 전류 차단부는, 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전원을 이용하여 램프 전압을 발생시키는 램프 전압 발생부와, 상기 램프 전압 발생부를 통해 발생하는 램프 전압에 의해 선택적으로 턴-온 되어 출력 전류를 발생시키는 스위칭부를 포함한다.
또한, 상기 램프 전압 발생부는, R-C 회로로 구성되어 시간에 따라 점차 증가하는 램프 전압을 발생시키는 R-C 타임 딜레이부를 포함한다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 램프 전압에 의해 턴-오프되어 출력 전류를 차단하는 제 1 조건과, 상기 램프 전압에 의해 턴-온 되어 출력 전류를 점차 증가시키는 제 2 조건과, 상기 램프 전압에 의해 턴-온 되어 일정한 출력 전류를 발생시키는 제 3 조건 내에서 동작한다.
또한, 상기 제 1 조건은, 상기 램프 전압이 상기 스위칭부의 게이트-소스간 문턱전압보다 낮은 조건이며, 상기 제 2 조건은, 상기 램프 전압이 상기 스위칭부의 게이트-소스간 문턱전압보다는 높고, 게이트-드레인간 전압보다는 낮은 조건이며, 상기 제 3 조건은, 상기 램프 전압이 상기 스위칭부의 게이트-드레인간 전압보다 높은 조건이다.
또한, 상기 스위칭부는, 상기 제 2 조건에서 오믹 영역 내에서 동작하고, 상기 제 3 조건에서 액티브 영역 내에서 동작한다.
또한, 상기 오믹 영역내에서의 스위칭부는 제 1 저항 값을 가지고, 상기 액티브 영역 내에서의 스위칭부는 제 2 저항 값을 가지며, 상기 제 1 저항 값은, 상기 제 2 저항 값보다 높다.
또한, 상기 램프 전압 발생부는, 초기 과도 특성에서 상기 스위칭부의 게이트-소스간 잡음 여유를 향상시키는 노이즈 필터와, 상기 상용 교류 전원의 입력 변화 특성에 따른 상기 스위칭부의 게이트-소스간 전압의 변화를 최소화하기 위한 제너 다이오드를 더 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 전류가 차단되는 구간, 서서히 전류가 증가하는 구간 및 일정한 전류가 흐르는 구간으로 구분되어 동작하는 능동 스위치를 사용함으로써, 돌입 전류를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 능동 스위치의 낮은 도통 저항 값으로 인한 효율을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전원 공급 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전원 공급 장치의 돌입 전류 유입 경로를 보여주는 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 돌입 전류 차단부를 구성하는 NTC 소자의 발열과 저항 값 변동의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 전원 공급 장치는 정류부(110), 돌입 전류 차단부(120) 및 PFC(130)를 포함한다.
정류부(110)는 외부로부터 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력받은 상용 교류 전원을 전파 정류하여 직류 전원으로 변환한다.
상기 정류부(110)는 풀 브리지 다이오드 및 하프 브리지 다이오드 중 어느 하나로 구현될 수 있으며, 실시 예에서는 상기 정류부(110)가 풀 브리지 다이오드로 구현되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 정류부(110)가 풀 브리지 다이오드 뿐 아니라, 하프 브리지 다이오드로 구현될 수도 있을 것이다.
PFC(130)는 Power Factor Correction이며, 상기 정류부(110)의 후단에 배치되어 상기 정류부(110)를 통해 변환된 직류 전원에 대한 역률을 보상하여 출력한다.
상기 PFC(130)는 승압 변환부라고도 부를 수 있는 바와 같이, 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만들어 역률을 보상하는 기능외에 상기 직류 전원을 승압하는 승압 기능을 가진다.
상기 PFC(130)는 상기 정류부(110)를 통해 정류된 직류 전원을 입력받고, 상기 입력된 직류 전원으로부터의 전압을 승압하여 제공하기 위해 스위칭 소자, 인덕터 코일 및 커패시터를 포함한다.
상기 PFC(130)의 출력 전압과 입력 전압과 같은 위상의 입력 전류를 만드는 것은 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작 제어에 의해 달성될 수 있다. 상기 커패시터는 그의 충전 전압에 의해 상기 역률 보상부를 통해 출력되는 직류 출력 전압을 일정하기 유지하여 출력하기 위한 정전압 출력용 커패시터이다.
돌입 전류 차단부(120)는 상기 정류부(110)와 PFC(130) 사이에 배치되어, 상기 정류부(110)를 통해 정류된 전원에 의해 상기 PFC(130)에 초기 유입되는 돌입 전류를 차단한다.
돌입 전류 차단부(120)는 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 동작에 따라 제 1 조건에서는 전류를 차단하고, 제 2 조건에서는 서서히 증가하는 전류를 발생시키며, 제 3 조건에서는 일정한 전류를 발생시킨다.
이에 대해서는, 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 도 4에 도시된 돌입 전류 차단부의 상세 구성을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 돌입 전류 차단부(120)는 정류기(121), 램프 전압 발생부(122) 및 스위칭부(123)를 포함한다.
정류기(121)는 입력 전원을 정류하여 출력한다.
또한, 상기 정류기(121)는 상기 입력 전원을 정류하는 기능 외에, 역전압을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.
램프 전압 발생부(122)는 램프 전압을 발생시킨다. 상기 램프 전압 발생부(122)는 상기 스위칭부(123)의 턴-온 및 턴-오프를 구현하기 위한 램프 전압을 발생한다.
이때, 램프 전압 발생부(122)는 R-C 타임 딜레이 회로를 구성하며, 이에 따라 상기 R-C에 의해 시간에 따라 서서히 증가하는 출력 전압을 발생한다.
스위칭부(123)는 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 발생하는 출력 전압에 의해 선택적으로 턴-온 동작을 수행한다.
이때, 상기 스위칭부(123)는 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 발생하는 램프 전압(출력 전압)에 의해 턴-온 동작을 수행한다.
즉, 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 발생하는 램프 전압은 R-C 타임 딜레이 회로로 구성됨에 따라 시간에 따라 서서히 증가하게 된다.
상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 발생한 램프 전압은 상기 스위칭부(123)에 인가된다.
이때, 상기 스위칭부(123)로 인가된 램프 전압이 상기 스위칭부(123)의 게이트-소스간 문턱 전압보다 낮은 조건에서는 상기 스위칭부(123)의 턴-온 상태가 유지되며, 이에 따라 상기 스위칭부(123)를 통해서 전압이 출력되지 않게 된다.
그리고, 상기 스위칭부(123)로 인가되는 램프 전압이 서서히 상승하여 상기 스위칭부(123)의 게이트-소스간 문턱 전압보다 높은 램프 전압이 인가되는 시점에 상기 스위칭부(123)의 턴-온이 이루어져, 상기 스위칭부(123)를 통해 전압이 출력되게 된다.
이때, 상기 스위칭부(123)에는 상기 게이트-소스간 문턱 전압보다는 높은 전압이 인가되지만, 게이트-드레인간 전압보다는 낮은 전압이 인가되게 된다.
여기에서, 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 출력된 램프 전압이 상기 게이트-소스간 문턱전압보다는 크지만, 상기 게이트-드레인간 전압보다는 낮은 경우, 상기 스위칭부(123)는 오믹 영역에서 동작하게 된다.
이때, 상기 스위칭부(123)가 오믹 영역에서 동작하게 되면, 상기 스위칭부(123)의 저항 값(Rds(on))이 매우 크게 나타나게 된다.
이에 따라, 상기 스위칭부(123)가 초기 턴-온 되는 시점에서부터 상기 램프 전압이 게이트-드레인간 전압과 같아지는 시점까지는 상기 스위칭부(123)의 동작이 오믹 영역에서 이루어지며, 이때 상기 스위칭부(123)가 가지는 저항 값이 상당히 큼에 따라 출력 전류의 흐름을 억제하게 된다.
또한, 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 발생한 램프 전압이 상기 게이트-드레인간 전압보다 높아지게 되면, 상기 스위칭부(123)는 액티브 영역에서 동작하게된다.
이때, 상기 스위칭부(123)가 액티브 영역에서 동작하는 조건에서는 상기 스위칭부(123)의 저항 값(Rds(on))이 매우 작게 나타나며, 이에 따라 상기 출력 전류의 도통 손실이 발생하지 않게 된다.
이에 따라, 본 발명은 상기 스위칭부(123)가 턴-오프 하는 제 1 조건, 상기 스위칭부(123)가 턴-온 되어 오믹 영역에서 동작하는 제 2 조건 및 상기 스위칭부(123)가 액티브 영역에서 동작하는 제 3 조건으로 동작하도록 하여, 상기 PFC(130)에 초기 유입되는 돌입 전류를 효율적으로 차단할 수 있도록 함과 동시에, 상기 초기 조건 이후에는 낮은 저항 값으로 인한 도통 손실을 방지하도록 한다.
도 6은 도 5에 도시된 돌입 전류 차단부의 회로도이다.
도 6을 참조하여, 상기 돌입 전류 차단부에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
정류기(121)는 다이오드(D630)를 포함한다.
램프 전압 발생부(122)는 제 1 커패시터(C630)와 제 2 커패시터(C631)로 구성되는 필터부와, 제 1 저항(R631), 제 2 저항(R632) 및 제 3 커패시터(C632)로 구성되는 R-C 타임 딜레이부와, 제너 다이오드(ZD630)를 포함한다.
상기 제 1 커패시터(C630)와 제 2 커패시터(C631)로 구성되는 필터부는 노이즈 필터이며, 초기 과도 특성에서 상기 스위칭부(123)의 게이트-소스간 잡음 여유(noise immunity)를 향상시킨다.
제 1 저항(R631), 제 2 저항(R632) 및 제 3 커패시터(C632)로 구성되는 R-C 타임 딜레이부는 상기 정류기(121)를 통해 출력되는 전압에 따라 상기 스위칭부(123)로 공급되는 램프 전압을 발생시킨다.
상기 R-C 타임 딜레이부에 의해 상기 정류기(121)를 통해 정류된 전압에 대한 라이징 타임 지연이 발생하게 되며, 이에 따라 상기 스위칭부(123)에는 턴-온을 위한 전압, 오믹 영역에서의 동작을 위한 전압 및 액티브 영역에서의 동작을 위한 전압에 대응하는 램프 전압이 발생한다.
제어 다이오드(ZD630)는 90Vac~267Vac까지 변화되는 입력 변화 특성에 따른 상기 스위칭부(123)로 인가되는 게이트-소스간 전압 변화를 최소화한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 돌입 전류 차단부의 동작 원리를 보여주는 도면이다.
도 7의 맨 위에 그려진 그래프는, 정류기의 출력을 보여주며, 가운데 그려진 그래프는 램프 전압 발생부(122)의 출력을 보여주며, 맨 아래에 그려진 그래프는 스위칭부(123)의 출력을 보여준다.
입력 전원이 공급되는 시점(T1)에서는 상기 정류기(121)에 의해 출력 전압이 발생하게 된다.
상기 정류기(121)의 출력 전압이 발생하게 되면, 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 상기 출력 전압에 대한 라이징 타임의 지연이 발생하게 된다.
상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 출력되는 램프 전압은 시간에 따라 서서히 증가하게 된다.
그리고, 상기 램프 전압이 서서히 증가하여, 상기 램프 전압이 상기 스위칭부(123)의 게이트-소스간 문턱 전압보다 커지는 시점(T2)에서는 상기 스위칭부(123)의 턴-온 동작이 이루어지게 된다.
상기 스위칭부(123)의 턴-온 동작이 이루어지게 되면, 상기 스위칭부(123)를 통한 출력 전압이 발생한다.
이때, 상기 T2 시점에서는, 상기 램프 전압 발생부(122)를 통해 발생된 램프 전압이 상기 게이트-소스간 문턱 전압보다는 크지만, 게이트-드레인간 전압보다는 낮게 나타난다.
이에 따라, 상기 스위칭부(123)는 오믹 영역에서 동작하게 된다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 돌입 전류 차단부에 포함된 스위칭 소자의 동작 특성을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 스위칭부(123)는 오믹 영역에서의 동작 조건과 액티브 영역에서의 동작 조건으로 구분될 수 있다.
이때, 상기 스위칭부(123)가 오믹 영역에서 동작하는 경우, 상기 스위칭부(123)가 가지는 저항 값은 매우 크게 나타나며, 액티브 영역에서 동작하는 경우, 상기 스위칭부(123)가 가지는 저항 값은 거의 나타나지 않는 미세한 값(0에 거의 근접한 값)을 가지게 된다.
이에 따라, 상기 스위칭부(123)가 턴-온 되는 시점에서 일정 시간 동안에는 상기 스위칭부(123)가 오믹 영역에서 동작하게 되며, 이때 상기 스위칭부(123)가 가지는 저항 값이 매우 큼에 따라 출력 전류를 억제하여 상기 PFC(130)로 인가되는 돌입 전류를 차단하게 된다.
그리고, 상기 램프 전압 발생부(122)을 통해 발생하는 램프 전압이 점차 증가하여 상기 스위칭부(123)의 게이트-드레인간 전압보다 커지는 시점(T3)에서는 상기 스위칭부(123)가 액티브 영역에서 동작하게 되며, 이에 따라 상기 스위칭부(123)의 출력 전류는 일정한 값을 가지게 된다.
이때, 상기 스위칭부(123)가 액티브 영역에서 동작하는 경우, 상기 스위칭부(123)가 가지는 저항 값은 매우 낮게 나타나므로, 상기 스위칭부(123)에 의한 도통 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 전류가 차단되는 구간, 서서히 전류가 증가하는 구간 및 일정한 전류가 흐르는 구간으로 구분되어 동작하는 능동 스위치를 사용함으로써, 돌입 전류를 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 능동 스위치의 낮은 도통 저항 값으로 인한 효율을 극대화할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 정류부
120: 돌입 전류 차단부
121: 정류기 122: 램프 전압 발생부
123: 스위칭부
130: PFC

Claims (7)

  1. 외부로부터 입력되는 상용 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 출력하는 정류부;
    상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전원의 역률을 보상하는 역률 보상부;
    상기 정류부와 역률 보상부 사이에 배치되며, 상기 역률 보상부로 초기 유입되는 돌입 전류를 차단하는 돌입 전류 차단부를 포함하며,
    상기 돌입 전류 차단부는,
    상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전원을 이용하여 램프 전압을 발생시키는 램프 전압 발생부와,
    상기 램프 전압 발생부를 통해 발생하는 램프 전압에 의해 선택적으로 턴-온 되어 출력 전류를 발생시키는 스위칭부를 포함하는
    전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프 전압 발생부는,
    R-C 회로로 구성되어 시간에 따라 점차 증가하는 램프 전압을 발생시키는 R-C 타임 딜레이부를 포함하는
    전원 공급 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 램프 전압에 의해 턴-오프되어 출력 전류를 차단하는 제 1 조건과,
    상기 램프 전압에 의해 턴-온 되어 출력 전류를 점차 증가시키는 제 2 조건과,
    상기 램프 전압에 의해 턴-온 되어 일정한 출력 전류를 발생시키는 제 3 조건 내에서 동작하는
    전원 공급 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 조건은,
    상기 램프 전압이 상기 스위칭부의 게이트-소스간 문턱전압보다 낮은 조건이며,
    상기 제 2 조건은,
    상기 램프 전압이 상기 스위칭부의 게이트-소스간 문턱전압보다는 높고, 게이트-드레인간 전압보다는 낮은 조건이며,
    상기 제 3 조건은,
    상기 램프 전압이 상기 스위칭부의 게이트-드레인간 전압보다 높은 조건인
    전압 공급 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 제 2 조건에서 오믹 영역 내에서 동작하고,
    상기 제 3 조건에서 액티브 영역 내에서 동작하는
    전압 공급 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 오믹 영역내에서의 스위칭부는 제 1 저항 값을 가지고,
    상기 액티브 영역 내에서의 스위칭부는 제 2 저항 값을 가지며,
    상기 제 1 저항 값은,
    상기 제 2 저항 값보다 높은
    전압 공급 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 램프 전압 발생부는,
    초기 과도 특성에서 상기 스위칭부의 게이트-소스간 잡음 여유를 향상시키는 노이즈 필터와,
    상기 상용 교류 전원의 입력 변화 특성에 따른 상기 스위칭부의 게이트-소스간 전압의 변화를 최소화하기 위한 제너 다이오드를 더 포함하는
    전원 공급 장치.
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