KR20150137872A - 전원 공급 장치와 전원 공급 장치의 전력 변환 회로 - Google Patents

전원 공급 장치와 전원 공급 장치의 전력 변환 회로 Download PDF

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KR20150137872A
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Abstract

교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 제1 정류부, 직류 전압의 크기을 상승시켜 역률을 개선하는 PFC 회로, 역률이 보상된 직류 전압을 컨버팅하여 출력 직류 전압을 생성하는 컨버터, 그리고 컨버터에서 발생하는 EMI 신호를 재생 전압으로 변환하는 전력 변환 회로를 포함하는 전원 공급 장치가 제공된다.

Description

전원 공급 장치와 전원 공급 장치의 전력 변환 회로 {Apparatus for supplying power and power transformer circuit thereof}
본 발명은 간섭 신호를 재생 가능한 전력으로 변환할 수 있는 스위칭 모드 전원 공급 장치 및 전원 공급 장치의 전력 변환 회로에 관한 것이다.
스위칭 모드 전원 공급 장치(switching mode power supply, SMPS)는 교류 입력 전원으로부터 직류 전원을 발생시키는 전원 장치로서, 입력 전원의 전압 변동에도 출력 전압을 안정적으로 생성할 수 있다. SMPS는 일반적으로 교류 입력 전원을 정류 평활 회로를 통해 직류로 변환하고, 반도체 소자를 스위치로 사용한다. 이때 스위칭 주파수를 높여 에너지 축적용 소자를 소형화함으로써 장비를 소형화 및 경량화할 수 있으므로, 고속 스위칭 반도체 소자가 필요하다.
하지만, 스위칭 주파수를 고주파화하면, 스위칭 손실, 인덕터 손실 등의 전력 손실이 늘어날 수 있고, 전원 공급기 내부에서 상당한 열이 발생할 수 있으며, 스위칭에 의해 써지(surge)나 노이즈가 발생할 수 있다.
근래에는 작은 공간에 설치 가능하고 고효율과 고용량으로 출력을 전달할 수 있도록, SMPS에서는 전력용 모스트랜지스터(metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET) 등의 반도체 소자를 스위치로 사용한다. 이러한 SMPS의 출력 전압을 안정화하기 위한 피드백 제어회로로, 펄스폭 변조(pulse width modulation, PWM) 방식과 펄스 주파수 변조(pulse frequency modulation, PFM) 방식이 이용된다.
이중, PWM 방식은 출력 전압에서 피드백 되는 전압, 기준 전압 및 오실레이터의 펄스 신호 파형을 이용하여 듀티(duty)가 변하는 펄스 신호를 생성하고, 생성한 펄스 신호에 따라 변압기로의 전압 인가 여부를 조절함으로써 일정한 출력 전압을 생성할 수 있다. PWM 방식에서는 출력 오차에 따라 펄스폭을 조정하는데, 부하가 큰 경우에는 펄스폭을 크게 하고, 부하가 작은 경우에는 펄스폭을 작게 한다. 이때, 평활 컨덴서의 커패시턴스 크기가 커질수록 순간 충전량이 늘어나게 되므로, 많은 피크 전류가 1차 코일에 인가되는 직류 전원에 불연속적으로 유입될 수 있다. 불연속적으로 직류 전원에 유입된 피크 전류는 전압을 왜곡하고 전류에 고조파 성분을 발생시키며 역률(power factor)을 떨어뜨린다.
따라서, 역률을 교정함으로써 SMPS의 전력 효율을 향상시키기 위해 반도체 소자로 구성된 절전회로인 역률 교정(power factor correction, PFC) 회로가 사용될 수 있다. PFC에는 간단히 구현할 수 있지만 역률이 낮고 고조파 성분의 제어가 어려운 수동형(passive) PFC와, 부스트-업(boost up) 방식을 이용하여 역률을 크게 개선할 수 있지만 입력 전원부 회로가 복잡하고 단가가 높은 능동형(active) PFC가 있다.
능동형 PFC는 교류 입력 전원을 DC 400[V]까지 상승시킨 후 효율을 극대화시키는 방식으로서, 전력 효율이 95% 이상에 달하여 절전효과가 높다. 또한, 교류 전원 선택 스위치 없이 80~265[V] 범위의 교류 입력 전원에서 동작하고, 무게가 가벼우며 PFC 회로에서 가정 대역의 오디오 잡음이 발생하지 않는 장점이 있다.
하지만 능동형 PFC는 고주파 노이즈를 발생시켜 장시간 사용시 사용자의 피로가 누적될 수 있다. 이에, 전자파 간섭(electromagnetic interference, EMI)에 의한 노이즈 신호의 허용치가 국제표준규격으로 규정되어 있다. EMI에 관한 국제표준규격에서는 각 주파수를 중심으로 한 일정 대역폭에서 준첨두값(quasi peak) 검출기를 이용하여 측정한 전압값이 일정 수준을 만족할 것을 요구하고 있다. 도 1은 EMI에 관한 국제표준규격을 도시한다.
SMPS는 입력 교류 전원의 주파수보다 높은 주파수로 스위칭을 수행하고, 스위칭 신호의 전달 경로에서 전도성 간섭 신호가 발생하게 된다. 이러한 간섭 신호는 여러 주파수 대역에 넓게 분포되어 있다.
도 2는 SMPS가 사용된 형광등 안정기 주변 네 군데에서 발생하는 전도성 간섭 신호를 시간 영역에서 측정한 그래프이다. 도 2를 참조하면, SMPS가 사용된 형광등 안정기의 주변에는 다양한 주파수의 전도성 간섭 신호가 존재함을 알 수 있다.
또한, 스위칭 컨버터에서는 교류 입력 전원에서 유입된 낮은 주파수의 전원 리플, 수십~수백 MHz의 고주파 스위칭에 의한 리플 및 임펄스성 노이즈 성분이 각각 직류 출력 전압에 나타날 수 있다. 이러한 리플과 노이즈 성분이 평활회로에서 완전히 제거되지 않고 허용치 이상으로 시스템에 유입되면 시스템이 오동작 할 수 있다.
따라서, 출력 리플과 노이즈 성분을 제어하고 EMI 규격을 만족하기 위해서, 많은 다이오드와 RC 스너버(snubber) 회로를 이용한 복잡한 회로가 사용되었다. 그간 SMPS의 전자기파 간섭을 줄이기 위한 연구를 통해 위와 같은 전도성 간섭 신호가 회로의 어느 지점에서 주로 발생하는지 알려져 있으며, 종래에는 전자기파 간섭 신호를 감쇄시키기 위해서 비드(bead) 또는 스너버 등을 신호의 발생 지점의 회로에 삽입하였다. 또는 외부적인 장치를 별도로 추가하거나, 전압이나 전류 신호를 센싱하여 스위칭 주파수의 변조 범위를 조절하는 내부회로가 설치되었다.
하지만, 종래 기술은 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 발생하는 노이즈 및 EMI 신호를 감쇄시키거나 제거하는 방법으로 발전하였기 때문에, 설계 변경에 따른 생산비용이 증가하고 장비의 부피가 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 높은 주파수로 동작하는 스위칭 회로에서 스위칭 모드 전원 공급 장치의 동작시 발생하는 누설 EMI 신호로부터 전력을 획득하고, 출력 전압과 다른 크기의 새로운 전압을 공급할 뿐만 아니라, 획득된 전력을 전원 공급 장치에서 재사용함으로써, 전원 공급기의 효율을 개선할 수 있는 전원 공급 장치 및 전원 공급 장치의 전력 변환 회로를 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따르면 전원 공급 장치가 제공된다. 상기 전원 공급 장치는, 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 제1 정류부, 직류 전압의 크기를 상승시켜 역률을 개선하는 역률보상(power factor correction, PFC) 회로, 역률이 보상된 직류 전압을 컨버팅하여 출력 직류 전압을 생성하는 제1 컨버터, 그리고 제1 컨버터에서 발생하는 EMI 신호를 재생 전압으로 변환하는 전력 변환 회로를 포함한다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, EMI 신호 중 PFC 회로와 제1 컨버터의 파워 스위치 사이에서 발생하는 EMI 신호를 재생 전압으로 변환할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 재생 전압을 PFC 회로로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 재생 전압을 제1 컨버터의 출력 평활부로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 재생 전압을 전원 공급 장치에 연결된 부하에 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, EMI 신호 중 제1 컨버터의 파워 스위치와 제1 컨버터의 변압 회로 사이에서 발생하는 EMI 신호를 재생 전압으로 변환할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 재생 전압을 PFC 회로로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 재생 전압을 제1 컨버터의 출력 평활부로 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 재생 전압을 전원 공급 장치에 연결된 부하에 공급할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, EMI 신호 중 PFC 회로와 제1 컨버터의 파워 스위치 사이에서 발생하는 제1 EMI 신호를 제1 재생 전압으로 변환하는 제1 전력 변환 회로, 그리고 EMI 신호 중 제1 컨버터의 파워 스위치와 제1 컨버터의 변압 회로 사이에서 발생하는 제2 EMI 신호를 제2 재생 전압으로 변환하는 제2 전력 변환 회로를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, EMI 신호 중 PFC 회로와 제1 컨버터의 파워 스위치 사이에서 발생하는 제1 EMI 신호를 제1 재생 전압으로 변환하는 제1 전력 변환 회로, 그리고 EMI 신호 중 제1 컨버터의 파워 스위치와 제1 컨버터의 변압 회로 사이에서 발생하는 제2 EMI 신호와 제1 재생 전압을 더하여 제2 재생 전압으로 변환하는 제2 전력 변환 회로를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 교류 전압의 서지 전류를 흡수하고 노이즈를 제거하여 노이즈가 제거된교류 전압을 제1 정류부로 전달하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 전원 공급 장치에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 직류 전압을 생성하는 제2 정류부, 그리고 직류 전압을 승압하는 전압 체배부를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 전력 변환 회로는, 전원 공급 장치의 임피던스와 전력 변환 회로의 임피던스를 정합시키는 페라이트 비드를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치는, 역률이 보상된 직류 전압을 제1 컨버터로 전달하고, EMI 신호를 전력 변환 회로로 전달하는 정합 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 전원 공급 장치에서 정합 회로는, 커패시터 및 인덕터를 포함하고, 역률이 보상된 직류 전압을 인덕터를 통해 제1 컨버터로 전달하며, EMI 신호를 커패시터를 통해 전력 변환 회로로 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 전원 공급 장치의 전력 변환 회로가 제공된다. 상기 전력 변환 회로는, 전원 공급 장치에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 직류 전압을 생성하는 정류부, 그리고 직류 전압을 승압하여 재생 전압을 생성하는 전압 체배부를 포함한다.
상기 전력 변환 회로에서 정류부는, EMI 신호 중 전원 공급 장치의 PFC 회로와 전원 공급 장치의 파워 스위치 사이에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 직류 전압을 생성할 수 있다.
상기 전력 변환 회로에서 정류부는, EMI 신호 중 전원 공급 장치의 파워 스위치와 전원 공급 장치의 변압 회로 사이에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 직류 전압을 생성할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 필연적으로 발생할 수 있는 EMI 신호를 통해 전력을 재생함으로써, EMI 신호의 부정적 영향을 차단하고, 전원 공급 장치의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 EMI에 관한 국제표준규격을 나타낸 도면이다.
도 2는 SMPS가 사용된 형광등 안정기 주변 네 군데에서 발생하는 전도성 간섭 신호를 시간 영역에서 측정한 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 한 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 정합 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 회로를 나타낸 회로도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 한 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 전원 공급 장치는, 필터부(310), 정류부(320), PFC(330), 제1 컨버터(340), 그리고 전력 변환 회로(350)를 포함한다.
필터부(310)는, 일정 범위의 입력 교류 전압의 노이즈를 제거하고 서지 전류를 흡수하여, 노이즈가 제거된 교류 전압을 정류부(320)로 전달한다.
정류부(320)는, 필터부(310)에서 노이즈를 제거한 교류 전압을 직류 전압으로 평활화하고 정류한다.
PFC(330)는, 평활 및 정류된 직류 전압의 크기를 일정 크기까지 상승시킨 후 역률을 개선하는 역률 보상 회로이다. 정류부(320)의 커패시컨스가 커질수록 순간 충전량이 증가하여 변압부의 1차 코일에 인가되는 직류 전원에 다량의 피크 전류가 불연속적으로 유입될 수 있다. 이때, 피크 전류는 전압을 왜곡하여 전류의 고조파 성분을 발생시킴으로써 역률을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 역률을 교정하고 전원 공급 장치의 전력 효율을 향상시키기 위해 반도체 소자로 구성된 절전 회로인 PFC(330)가 사용될 수 있다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 전원 공급 장치에는 수동형 PFC 및 능동형 PFC가 사용될 수 있다. 수동형 PFC는 간단히 구현할 수 있지만 역률 개선 효과가 작고 고조파 성분을 제어하기 어렵다. 능동형 PFC는 부스트업(BOOST-UP) 방식을 이용하여 역률 개선 효과는 크지만 입력 전원부의 회로가 복잡하고 단가가 높다.
제1 컨버터(340)는 직류 전압을 컨버팅하여 출력한다. 제1 컨버터(340)는, 파워스위치(341), 변압부(342), 출력 평활부(343), 그리고 피드백 회로(344)를 포함한다.
파워 스위치(341)는 펄스 신호에 의해 전력을 스위칭하며 변압부(342)로의 전류공급시간을 제어할 수 있다.
변압부(342)는 스위칭 작용에 의해 출력 전압을 미리 정해진 크기로 변압할 수 있다.
출력 평활부(343)는 변압된 전압을 평활시켜서 안정적인 출력 전압을 생성할 수 있다.
피드백 회로(344)는 출력 전압을 파워 스위치(341)로 피드백시킨다. 이때, 피드백 회로(344)는 출력 전압, 기준 전압 및 오실레이터의 펄스 신호를 이용하여 듀티(duty)가 변하는 펄스 신호를 생성할 수 있다. 생성된 펄스 신호는 파워 스위치(341)를 제어함으로써 일정한 크기의 출력 전압을 생성할 수 있다. 즉, 출력 오차에 상응하는 펄스폭을 생성하여 부하가 크면 펄스 폭을 크게 하고 부하가 작으면 펄스 폭을 작게 하여 출력 전압의 크기를 일정하게 유지할 수 있다.
전력 변환 회로(350)는, 전원 공급 장치에서 발생한 EMI 신호를 이용하여 재생 전압을 생성할 수 있다. 이하 전력 변환 회로(350)를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치는 교류 전압을 입력 받아 직류 전압을 출력한다. 이때, 전력 변환 회로(350)가 EMI 신호가 발생하는 위치에 삽입되어 EMI 신호를 이용하여 재생 전압을 생성할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 전력 변환 회로(350)에서 생성한 재생 전압은 전원 공급 장치에 다시 입력되어 전력 공급 장치의 소비 전력을 낮추는데 기여할 수 있다.
한편, EMI 신호가 발생되는 위치에서, EMI 신호를 발생시키는 회로의 임피던스와 전력 변환 회로(350)의 임피던스 간의 임피던스 정합 특성에 따라서 전력 변환 회로(350)의 효율이 달라질 수 있다. 본 발명의 한 실시 예에 따른 전력 변환 회로(350)는 간섭 신호가 발생하는 지점과 전력 변환 회로(350) 사이에 임피던스 정합 회로를 삽입하고, 전력 변환 회로(350)의 승압부에 부하 임피던스를 연결함으로써, EMI 신호로부터 최대로 전력을 획득할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 회로(350)는, EMI 신호를 억제하거나 감쇄시키기 위한 용도로 사용되는 페라이트 비드(360)를 입력 회로의 한 부분으로 사용할 수도 있다. 즉, 페라이트 비드(360)는 EMI 신호를 감쇄시킬 수도 있지만, 본 발명의 실시 예에서 전력 변환 회로(350)와 EMI 신호를 발생시키는 회로와의 임피던스를 정합시킬 수도 있다. 일반적인 페라이트 비드는 회로에 직렬로 연결되어 저주파 신호(본 발명의 실시 예의 정류부의 출력 신호)는 통과시키고, 고주파 신호는 차단시키기 위한 목적으로 사용된다. 즉, 페라이트 비드는 고주파 신호가 컨버터로 입력되는 것을 차단하는 필터 역할을 수행하는데, 페라이트 비드가 고주파 신호에는 높은 임피던스를 가지게 되어 큰 저항과 같이 동작할 수 있기 때문이다.
본 발명의 한 실시 예에 따른 전력 변환 회로(350)는, 제1 간섭 신호를 잘 받아들일 수 있도록 시스템의 동작 주파수 대역인 저주파에서는 높은 임피던스를 갖고 고주파에서는 낮은 임피던스를 가질 필요가 있다. 본 발명의 한 실시 예에서는 전력 변환 회로(350)의 이러한 특성을 이용하여 전력 변환 회로(350)의 입력단에 저주파에서 높은 임피던스를 갖고 고주파에서 낮은 임피던스를 갖는 정합 회로를 추가할 수 있다. 이때 정합 회로는 페라이트 비드를 포함할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 정합 회로를 나타낸 도면이다.
도 3b에는 커패시터와 인덕터(페라이트 비드)로 표현된 가장 간단한 형태의 정합 회로를 나타내고 있다. 정류 신호와 제1 간섭 신호가 함께 정합 회로로 입력되면, 정합 회로의 커패시터에 의해 고주파인 제1 간섭 신호만이 전력 변환 회로로 입력될 수 있고, 정합 회로의 인덕터(페라이트 비드)에 의해 저주파인 정류 신호만이 제1 컨버터로 입력될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 한 실시 예에 따른 전력 변환 회로(350)는 PFC(330)와 파워 스위치(341)의 사이에서 발생한 EMI 신호(앞으로 '제1 간섭 신호'라 함)를 제1 재생 전압으로 변환시킬 수 있다.
한편, 전원 공급 장치는 부하에 따라서 큰 전력을 공급할 수 있는데, 이 경우 회로에서는 많은 열이 발생한다. 이 경우 회로에서 발생한 열을 전기로 변환하는 열전소자를 통해 직류 전압을 얻고, 제1 간섭 신호를 스위칭 제어 신호로 이용하여 전력 변환 회로(350)의 승압 컨버터를 구성할 수 있다. 이러한 장치를 이용하면, 버려지는 열과 누설 전자기파 신호를 모두 활용하여 전력을 재생산 할 수 있으므로 전원 공급 장치의 효율 및 전자기파 간섭 특성이 개선될 수 있고, 폐열이 재활용될 수 있다.
도 3a에 도시된 전력 변환 회로(350)는 PFC(330)에서 발생된 제1 간섭 신호를 제1 재생 전압으로 변환하고, 변환된 제1 재생 전압을 정류부(320)와 PFC(330) 사이에 공급하지만, 이는 본 발명의 한 실시 예에 따른 것이다. 즉, 본 발명의 전력 변환 회로(350)는 변환한 제1 재생 전압을 전원이 필요한 임의의 회로에 공급할 수 있으며, 간섭 신호원이 존재하는 모든 지점에서 간섭 신호를 수신하여 재생 전압으로 변환할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치의 전력 변환 회로(450)는 제1 간섭 신호를 변환하여 출력한 재생 전압을 출력 평활부(343)에 공급할 수 있다. 출력 평활부(343)에 공급된 재생 전압은 전력 공급 장치로 하여금 전력 변환 회로(450)로부터 얻은 재생 전력을 추가적으로 출력함으로써, 전력 공급 장치의 효율을 개선하는데 도움을 준다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 전원 공급 장치는 제1 전력 변환 회로(550) 및 제2 전력 변환 회로(570)를 포함한다.
제1 전력 변환 회로(550)는 도 3 및 도 4에 도시된 전원 공급 장치와 같이 PFC(330)와 파워 스위치(341) 사이에서 발생한 EMI 신호를 이용하여 제1 재생 전압을 출력할 수 있다.
제2 전력 변환 회로(570)는 파워 스위치(341)와 변압부(342)에서 발생한 EMI 신호(앞으로 '제2 간섭 신호'라 함)를 이용하여 제2 재생 전압을 출력할 수 있다.
제1 재생 전압 및 제2 재생 전압은 다음과 같이 활용될 수 있다.
- 제1 재생 전압은 PFC(330)로 입력되고, 제2 재생 전압은 출력 평활부(343)로 입력될 수 있다(도 5).
- 제1 재생 전압과 제2 재생 전압이 모두 부하에서 직접 사용되거나, 모두 출력 평활부(343)로 입력될 수 있다(도 6).
- 제1 재생 전압이 제2 전력 변환 회로(570)로 입력되고, 제2 전력 변환 회로(570)는 제1 재생 전압을 기본 전압으로 하여 기본 전압을 제2 간섭 신호로부터 얻은 전압만큼 승압한(이때, 스위칭 신호를 이용할 수 있음) 제2 재생 전압을 출력할 수 있다. 도 8에서는 제1 재생 전압을 기본 전압으로 하여 제2 재생 전압을 출력할 수 있는 전력 변환 회로를 도시하였다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 전력 변환 회로를 나타내고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 전력 변환 회로를 나타낸 회로도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제1 전력 변환 회로 및 제2 전력 변환 회로는 제2 정류부 및 전압 체배부를 포함한다. 제2 정류부는, 도 7 및 도 8에 도시된 전압 체배회로(551, 571)의 첫 번째 전압 체배회로로 구성될 수 있다. 제2 정류부는 EMI 신호를 정류하여 직류 전압으로 생성할 수 있다.
전압 체배부는, 도 7 및 도 8에 도시된 전압 체배회로(551, 571)의 두 번째 이후의 전압 체배회로로 구성될 수 있다. 전압 체배부는 EMI 신호를 스위칭 신호로 이용하여 생성된 직류 전압을 승압할 수 있다. 이때, 승압에 필요한 전압 체배회로의 개수는 EMI 신호의 크기 및 출력 전압의 크기에 따라 결정될 수 있다. EMI 신호는 일반적으로 회로 구동에 필요한 전압 크기 보다 낮으므로, 승압이 필요하다. 전압 체배부가 전압을 승압하는 정도는, 부하에서 요구하는 전압 크기에 따라 결정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 회로는 전압 공급 장치의 임의의 지점 또는 전압 공급 장치에서 누설되는 직류 전압을 기본 전압으로 입력 받을 수 있다. 이후, 전력 변환 회로는 기본 전압을 재생 전압만큼 승압하여 출력할 수 있다. 도 8에 도시된 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 전력 변환 회로로 입력되는 기본 전압은 제1 전력 변환 회로에서 생성한 제1 재생 전압이 될 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 전력 변환 회로로 입력되는 기본 전압은 열전 소자의 출력 전압이 될 수 있다.
위와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 스위칭 모드 전원 공급 장치에서 필연적으로 발생하는 EMI 신호를 통해 전력을 재생함으로써, EMI 신호의 부정적 영향을 차단하고, 전원 공급 장치의 효율을 증대시킬 수 있다.
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.

Claims (19)

  1. 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 제1 정류부,
    상기 직류 전압의 크기를 상승시켜 역률을 개선하는 역률보상(power factor correction, PFC) 회로,
    상기 역률이 보상된 직류 전압을 컨버팅하여 출력 직류 전압을 생성하는 제1 컨버터, 그리고
    상기 제1 컨버터에서 발생하는 전자파 간섭(electromagnetic interference, EMI) 신호를 재생 전압으로 변환하는 전력 변환 회로
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 EMI 신호 중 상기 PFC 회로와 상기 제1 컨버터의 파워 스위치 사이에서 발생하는 EMI 신호를 상기 재생 전압으로 변환하는 전원 공급 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 재생 전압을 상기 PFC 회로로 공급하는 전원 공급 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 재생 전압을 상기 제1 컨버터의 출력 평활부로 공급하는 전원 공급 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 재생 전압을 상기 전원 공급 장치에 연결된 부하에 공급하는 전원 공급 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 EMI 신호 중 상기 제1 컨버터의 파워 스위치와 상기 제1 컨버터의 변압 회로 사이에서 발생하는 EMI 신호를 상기 재생 전압으로 변환하는 전원 공급 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 재생 전압을 상기 PFC 회로로 공급하는 전원 공급 장치.
  8. 제6항에서,
    상기 전력 변환 회로는, 상기 재생 전압을 상기 제1 컨버터의 출력 평활부로 공급하는 전원 공급 장치.
  9. 제6항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 재생 전압을 상기 전원 공급 장치에 연결된 부하에 공급하는 전원 공급 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 EMI 신호 중 상기 PFC 회로와 상기 제1 컨버터의 파워 스위치 사이에서 발생하는 제1 EMI 신호를 제1 재생 전압으로 변환하는 제1 전력 변환 회로, 그리고
    상기 EMI 신호 중 상기 제1 컨버터의 파워 스위치와 상기 제1 컨버터의 변압 회로 사이에서 발생하는 제2 EMI 신호를 제2 재생 전압으로 변환하는 제2 전력 변환 회로
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 EMI 신호 중 상기 PFC 회로와 상기 제1 컨버터의 파워 스위치 사이에서 발생하는 제1 EMI 신호를 제1 재생 전압으로 변환하는 제1 전력 변환 회로, 그리고
    상기 EMI 신호 중 상기 제1 컨버터의 파워 스위치와 상기 제1 컨버터의 변압 회로 사이에서 발생하는 제2 EMI 신호와 상기 제1 재생 전압을 더하여 제2 재생 전압으로 변환하는 제2 전력 변환 회로
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 교류 전압의 서지 전류를 흡수하고 노이즈를 제거하여 노이즈가 제거된교류 전압을 상기 제1 정류부로 전달하는 필터부
    를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 전원 공급 장치에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 직류 전압을 생성하는 제2 정류부, 그리고
    상기 직류 전압을 승압하는 전압 체배부
    를 포함하는 전원 공급 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 전력 변환 회로는,
    상기 전원 공급 장치의 임피던스와 상기 전력 변환 회로의 임피던스를 정합시키는 페라이트 비드
    를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  15. 제1항에서,
    상기 역률이 보상된 직류 전압을 상기 제1 컨버터로 전달하고, 상기 EMI 신호를 상기 전력 변환 회로로 전달하는 정합 회로
    를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  16. 제1항에서,
    상기 정합 회로는,
    커패시터 및 인덕터를 포함하고, 상기 역률이 보상된 직류 전압을 상기 인덕터를 통해 상기 제1 컨버터로 전달하며, 상기 EMI 신호를 상기 커패시터를 통해 상기 전력 변환 회로로 전달하는 전원 공급 장치.
  17. 전원 공급 장치의 전력 변환 회로로서,
    상기 전원 공급 장치에서 발생하는 전자파 간섭(electro-magnetic interference, EMI) 신호를 바탕으로 직류 전압을 생성하는 정류부, 그리고
    상기 직류 전압을 승압하여 재생 전압을 생성하는 전압 체배부
    를 포함하는 전력 변환 회로.
  18. 제15항에서,
    상기 정류부는,
    상기 EMI 신호 중 상기 전원 공급 장치의 PFC 회로와 상기 전원 공급 장치의 파워 스위치 사이에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 상기 직류 전압을 생성하는 전력 변환 회로.
  19. 제15항에서,
    상기 정류부는,
    상기 EMI 신호 중 상기 전원 공급 장치의 파워 스위치와 상기 전원 공급 장치의 변압 회로 사이에서 발생하는 EMI 신호를 바탕으로 상기 직류 전압을 생성하는 전력 변환 회로.
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