KR20160021507A

KR20160021507A - 전원장치 및 그의 구동방법

Info

Publication number: KR20160021507A
Application number: KR1020140106820A
Authority: KR
Inventors: 박규민; 김기홍
Original assignee: 주식회사 솔루엠
Priority date: 2014-08-18
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-02-26
Also published as: CN105375775A; US20160049879A1

Abstract

본 발명의 목적은, 출력전압 범위가 넓은 전원장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 제1권선과 제2권선의 권수비에 대응하여 상기 구동전압의 크기를 조절하는 전원부, 및 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비를 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.

Description

전원장치 및 그의 구동방법{POWER CONVETER AND DRIVING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 전원장치 및 그의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 LED 조명용 전원장치는 LED 모듈에 공급되는 전류를 일정하게 제어함으로써 일정한 밝기를 유지할 수 있도록 한다. LED 조명용 전원장치는 PWM(Pulse Width Modulation) 또는 PFM(Pulse Frequency Modulation) 등의 방법을 이용하여 LED 모듈에 공급되는 전류를 일정하게 제어할 수 있다. LED 모듈의 경우 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 LED의 개수, 각 LED의 소비전력에 따라 Vf(LED Forward Voltage)가 결정될 수 있다. 그리고, LED 조명용 전원장치는 출력전압의 범위가 있으며, LED 모듈의 Vf가 출력전압의 범위 내이면 LED 조명용 전원장치는 LED 모듈에 공급되는 전류를 제어하여 LED 모듈이 원하는 빛을 일정하게 발광할 수 있다. 하지만, LED 모듈의 Vf가 출력전압 범우 밖이면 LED 조명용 전원장치는 전류제어를 할 수 없어 일정한 빛을 발광하지 못하는 문제점이 있다.

US 2010-0172157 (2010.07.08 공개)

본 발명의 목적은, 출력전압 범위가 넓은 전원장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1실시형태는, 1차측권선과 2차측권선을 포함하되, 2차측권선은 적어도 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하는 변압기, 변압기의 1차측권선에 연결되어 1차측권선에 흐르는 전류를 스위칭하는 전력변환부, 턴온/턴오프동작에 의해 제1서브권선을 선택하는 제1스위치와, 턴온/턴오프동작에 의해 제1서브권선과 제2서브권선을 선택하는 제2스위치를 포함하며, 제1스위치와 제2스위치의 턴온/턴오프동작에 의해 선택된 제1서브권선 또는 제1서브권선과 제2서브권선에 흐르는 전류를 정류하여 채널로 공급하는 정류부, 및 정류부에서 채널로 공급되는 전류량이 소정값보다 작으면 제1스위치를 선택하고 전류량이 소정값 보다 크면 제2스위치를 선택하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2실시형태는, 1차측권선에 흐르는 전류에 의해 2차측권선에 유도되는 구동전압을 생성하는 변압기와, 1차측권선에 흐르는 전류를 제어하는 전력변환부를 포함하는 전원부, 제1스위치와 제2스위치를 포함하며, 제1스위치가 턴온된 경우와 제2스위치가 턴온된 경우 2차측권선의 권수가 다르게 결정되고, 2차측권선에 흐르는 전류를 정류하는 정류부, 및 정류부를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3실시형태는, 변압기의 1차측권선에 흐르는 전류에 의해 상기 변압기의 2차측권선에 유도되는 전압을 채널에 인가하는 전원공급방법에 있어서, 제1기준전압과 채널에 흐르는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하는 단계, 및 제1기준전압과 센싱전압의 크기에 대응하여 1차측권선과 2차측권선의 권수비를 작게 설정하는 제1스위치를 턴온시키고, 1차측권선과 2차측권선의 권수비를 크게 설정하는 제2스위치를 턴오프시키거나 제1스위치를 턴오프시키고 제2스위치를 턴온시키는 단계를 포함하는 전원공급방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전원장치 및 그의 구동방법에 의하면, 전원장치의 출력전압범위가 넓어 하나의 전원장치에 소비전력이 다양한 LED 모듈 등의 부하를 연결하여 원하는 동작을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전원장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어부와 제2스위치 및 제3스위치의 연결관계를 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전원장치의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제어부의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제어부의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전원장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전원장치의 제4실시예를 나타내는 회로도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전원장치의 제5실시예를 나타내는 회로도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전원장치의 제6실시예를 나타내는 회로도이다.

본 발명에 따른 전원장치 및 그의 구동방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전원장치의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.

도 1을 참조하면, 전원장치(100)는 1차측권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압을 채널(140)에 인가하는 변압기(101)와 1차측권선(L1)에 흐르는 전류를 제어하는 전력변환부(102)를 포함하는 전원부(110), 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 포함하며, 제1스위치(S1)가 턴온된 경우와 제2스위치(S2)가 턴온된 경우 2차측권선(L2)의 권수가 다르게 결정되고, 2차측권선(L2)에 흐르는 전류를 정류하는 정류부(120), 및 정류부(120)를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.

전원부(110)는 변압기(101)의 1차측권선(L1)에 연결되어 1차측권선(L1)에 흐르는 전류를 스위칭하는 전력변환부(102)의 턴온/턴오프동작에 의해 1차측권선(L1)에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 전력변환부(102)는 FET(Field effect transistor), MOS(Metal oxide semiconductor) 트랜지스터, BJT(Bipolar junction transistor)를 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 변압기(101)의 2차측권선(L2)은 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)을 포함할 수 있다. 그리고, 정류부(120)의 동작에 따라 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)이 선택되어 변압기(101)의 2차측권선(L2)의 권수가 다르게 조절될 수 있다. 이로 인해 변압기(101)의 1차측권선(L1)과 2차측권선(L2)의 권수비가 다르게 조절될 수 있어 1차측권선(L1)에 흐르는 전류가 일정하더라도 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 다를 수 있다.

정류부(120)는 턴온/턴오프동작에 의해 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)을 선택하는 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 포함할 수 있다. 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)의 사이에는 하나의 탭(T1)이 형성될 수 있고 제1스위치(S1)의 일단이 탭(T1)에 연결될 수 있고 타단이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 제2스위치(S2)의 일단이 제2서브권선(L22)의 타단에 연결되고 타단이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 또한, 정류부(120)는 캐패시터(C)를 포함할 수 있다. 캐패시터(C)는 제1전극이 제1노드(N1)에 연결되고 제2전극은 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 캐패시터(C)는 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에 연결될 수 있고 채널(140)이 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 정류부(120)에서 정류된 전류를 평활화하여 채널(140)에 공급할 수 있다. 제2노드(N2)는 접지에 연결될 수 있다. 그리고, 정류부(120)는 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 턴온/턴오프동작에 의해 선택된 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22)에 흐르는 구동전류를 정류하여 채널(140)로 공급할 수 있다. 정류부(120)에서 제1스위치(S1)가 턴온되고 제2스위치(S2)가 턴오프되면 제1서브권선(L21)이 선택되며, 이로 인해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21)의 권수비에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 정류부(120)에서 제1스위치(S1)가 턴오프되고 제2스위치(S2)가 턴온되면 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)이 선택되며, 이로 인해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22)의 권수비에 의해 결정될 수 있다.

제어부(130)는 제어신호를 전달하여 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 턴온/턴오프를 제어할 수 있다. 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)는 교번적으로 턴온/턴오프될 수 있다. 제어부(130)는 채널(140)에 흐르는 구동전류의 크기를 센싱한 센싱전압(Vsens)과 제1기준전압(Ref1)을 비교하고, 센싱전압(Vsens)이 제1기준전압 보다 작으면 제1스위치(S1)가 턴온되도록 하고 센싱전압(Vsens)이 제1기준전압보다 크면 제2스위치(S2)가 턴온되도록 할 수 있다. 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)가 트랜지스터인 경우 제어부(130)는 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 게이트전극에 각각 제어신호를 전달하여 제1스위치(S1) 또는 제2스위치(S2)가 턴온되게 할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 채널(140)에 흐르는 구동전류의 크기를 센싱한 센싱전압(Vsens)과 제2기준전압을 비교하여 전력변환부(102)의 턴온/턴오프의 비를 결정할 수 있다. 이를 위해 제어부(130)는 채널에 흐르는 구동전류의 크기에 대응하여 1차측권선에 흐르는 전류의 흐름을 제어하는 PWM부(131)를 더 포함할 수 있다. PWM부(131)는 전력변환부(102)의 턴온/턴오프의 비를 조절하여 1차측권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(130)는 전력변환부(102)의 턴온/턴오프되는 주파수를 조절하여 1차측권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 제어할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 전원장치(100)는 센싱전압(Vsens)을 감지하는 감지부를 더 포함하고 감지부에서 감지한 센싱전압(Vsens)을 제어부(130)에 전달할 수 있다. 감지부는 채널(140)과 연결되는 감지저항(Rs)을 포함하고 감지저항(Rs)에 흐르는 전류에 의해 센싱전압(Vsens)을 생성할 수 있다. 센신전압(Vsens)의 크기는 감지저항(Rs)에 흐르는 전류의 크기에 대응할 수 있다. 또한, 전력변환부(102)는 PWM부(131)에 의해 턴온/턴오프가 제어되는 제1변환스위치(FET1)를 포함할 수 있다. PWM부(131)는 센싱전압(Vsens)과 제2기준전압을 비교하여 제1변환스위치(FET1)의 턴온/턴오프의 비를 조절함으로써 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1변환스위치(FET1)의 턴온/턴오프의 주파수를 변경함으로써 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 또한, 채널(140)은 직렬 또는 병렬로 연결되어 구동전류를 받아 빛을 발광할 수 있는 복수의 발광소자(LED)를 포함할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 제어부와 제1스위치 및 제2스위치의 연결관계를 나타내는 회로도이다.

도 2를 참조하면, 제어부(130)는 비교기(130a)를 포함하고, 비교기(130a)는 정(+)입력단에 제1기준전압(Ref1)이 인가되고 부(-)입력단에 센싱전압(Vsens)이 인가될 수 있다. 그리고, 비교기(130a)는 센싱전압(Vsens)의 전압레벨이 제1기준전압(Ref1)의 전압레벨보다 낮으면, 하이신호가 출력되고 센싱전압(Vsens)의 전압레벨이 제1기준전압(Ref1)의 전압레벨보다 높으면 로우신호가 출력될 수 있다. 또한, 비교기(130a)는 두 개의 출력단을 포함하며, 하나의 출력단은 제1스위치(S1)에 연결되고 다른 하나의 출력단은 인버터(130b)를 통해 제2스위치(S2)에 연결될 수 있다. 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)는 N 모스 형태의 트랜지스터일 수 있고 비교기(130a)의 출력신호는 제1스위치(S1)의 게이트전극에 직접 전달되고 제2스위치(S2)의 게이트전극에 인버터(130b)를 통해 반전되어 전달될 수 있다. 따라서, 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)는 동시에 턴온되지 않을 수 있다. 하지만, 제1스위치(S1)가 N 모스 트랜지스터이고 제2스위치(S2)가 P 모스 트랜지스터일 수 있으며, 이러한 경우 인버터(130b)가 필요하지 않을 수 있다.

그리고, 비교기(130a)는 제1기준전압(Ref1)과 센싱전압(Vsens)의 크기에 대응하여 보다 1차측권선(L1)과 2차측권선(L2)의 권수비를 작게 설정하는 제1스위치(S1)를 턴온시키고 1차측권선(L1)과 2차측권선(L2)의 권수비를 크게 설정하는 제2스위치(S2)를 턴오프시키거나, 제1스위치(S1)를 턴오프시키고 제2스위치(S2)를 턴온시키는 제어신호를 출력할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전원장치의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.

도 3을 참조하면, 전원장치(300)는 1차측권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압을 채널(340)에 인가하는 변압기(301)와, 1차측권선(L1)에 흐르는 전류를 제어하는 전력변환부(302)를 포함하는 전원부(310), 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2), 제3스위치(S3)를 포함하며, 제1스위치(S1)가 턴온된 경우, 제2스위치(S2)가 턴온된 경우, 제3스위치(S3)가 턴온된 경우 각각 2차측권선(L2)의 권수가 다르게 결정되고, 2차측권선(L2)에 흐르는 전류를 정류하는 정류부(320), 및 정류부(320)를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부(330)를 포함할 수 있다.

전원부(110)는 변압기(101)의 1차측권선(L1)에 연결되어 1차측권선(L1)에 흐르는 전류를 스위칭하는 전력변환부(302)의 턴온/턴오프동작에 의해 1차측권선(L1)에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 전력변환부(302)는 전력변환스위치(FET1)을 포함할 수 있다. 전력변환스위치(FET1)는 FET(Field effect transistor)로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 MOS(Metal oxide semiconductor) 트랜지스터, BJT(Bipolar junction transistor)일 수 있다. 변압기(301)의 2차측권선(L2)은 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)을 포함할 수 있다. 그리고, 정류부(320)의 동작에 따라 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22) 또는 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)이 선택되어 변압기(301)의 2차측권선(L2)의 권수가 다르게 조절될 수 있다. 따라서, 변압기(301)의 1차측권선(L1)과 2차측권선(L2)의 권수비가 다르게 조절될 수 있어 1차측권선(L1)에 흐르는 전류가 일정하더라도 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 다를 수 있다.

정류부(320)는 턴온/턴오프동작에 의해 제1서브권선(L21)을 선택하는 제1스위치(S1)와, 턴온/턴오프동작에 의해 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)을 선택하는 제2스위치(S2)와 턴온/턴오프동자가에 의해 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)과 제3서브권선(L23)을 선택하는 제3스위치(S3)를 포함할 수 있다. 또한, 정류부(320)는 캐패시터(C)를 포함할 수 있다. 캐패시터(C)는 제1전극이 제1노드(N1)에 연결되고 제2전극은 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 제2노드(N2)는 접지에 연결될 수 있다. 그리고, 채널(140)이 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에 연결될 수 있다. 정류부(120)는 제1스위치(S1), 제2스위치(S2) 및 제3스위치(S3)의 턴온/턴오프동작에 의해 각각 선택되는 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22) 또는 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)에 흐르는 전류를 정류하여 채널(340)로 공급할 수 있다. 정류부(320)에서 제1스위치(S1)가 턴온되고 제2스위치(S2) 및 제3스위치(S3)가 턴오프되면 제1서브권선(L21)이 선택되면, 이로 인해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21)의 권수비에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 정류부(320)에서 제1스위치(S1)와 제3스위치(S3)가 턴오프되고 제2스위치(S2)가 턴온되면 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)이 선택되면, 이로 인해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22)의 권수비에 의해 결정될 수 있다. 그리고, 정류부(320)에서 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)가 턴오프되고 제3스위치(S3)가 턴온되면 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)이 선택되면, 이로 인해 2차측권선(L2)에 유도되는 전압의 크기는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)의 권수의 합을 갖는 2차측권선(L2)과의 권수비에 의해 결정될 수 있다. 정류부(320)는 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22) 또는 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)이 선택되도록 하기 위해 제1스위치(S1)는 일단이 2차측권선(L2)의 일단과 타단 사이의 탭(T1,T2) 중 일단과 가까운 하나의 탭(T1)에 연결되고 타단이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 제2스위치(S2)는 일단이 2차측권선(L2)의 일단과 타단 사이의 탭(T1,T2) 중 타단과 가까운 하나의 탭(T2)에 연결되고 타단이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 제3스위치(S3)는 일단이 2차측권선(L2)의 타단에 연결되고 타단이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 제1스위치(S1) 내지 제3스위치(S3)는 트랜지스터일 수 있고 제1스위치(S1) 내지 제3스위치(S3)의 일단은 소스전극일 수 있고 타단은 드레인전극일 수 있다. 캐패시터(C)는 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에서 연결될 수 있고 정류부(120)에서 정류된 전류를 평활화하여 채널(1340)에 공급할 수 있다. 제2노드(N2)는 접지에 연결될 수 있다. 또한, 정류부(320)는 반파정류를 할 수 있다.

제어부(330)는 제어신호를 전달하여 제1스위치(S1) 내지 제3스위치(S3)의 턴온/턴오프를 제어할 수 있다. 제어부(330)는 채널(340)에 흐르는 구동전류의 크기를 센싱한 센싱전압(Vsens)과 제1기준전압(Ref1)을 비교하여 제1스위치(S1) 내지 제3스위치(S3) 중 하나의 스위치가 턴온되도록 할 수 있다.

여기서, 전원장치(300)의 정류부(320)는 제1스위치(S1) 내지 제3스위치(S3)를 포함하는 것으로 도시되어 있고 2차측권선(L2)는 제1서브권선(L21) 내지 제3서브권선(L23)를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 스위치와 서브권선을를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(330)에서 복수의 스위치 중 하나의 스위치를 센싱전압(Vsens)과 제1기준전압(Ref1)을 비교하여 턴온되도록 할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 전원장치(100)는 센싱전압(Vsens)을 감지하는 감지부를 더 포함하고 감지부에서 감지한 센싱전압(Vsens)을 제어부(130)에 전달할 수 있다. 감지부는 채널(140)과 연결되는 감지저항(Rs)을 포함하고 감지저항(Rs)에 흐르는 전류에 의해 센싱전압(Vsens)을 생성할 수 있다. 센싱전압(Vsens)의 크기는 감지저항(Rs)에 흐르는 전류의 크기에 대응할 수 있다. 또한, 전력변환부(302)는 PWM부(331)에 의해 턴온/턴오프가 제어되는 제1변환스위치(FET1)를 포함할 수 있다. PWM부(331)는 센싱전압(Vsens)과 제2기준전압을 비교하여 제1변환스위치(FET1)의 턴온/턴오프의 비를 조절함으로써 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1변환스위치(FET1)의 턴온/턴오프의 주파수를 변경함으로써 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 양을 조절할 수 있다. 또한, 채널(340)은 직렬 또는 병렬로 연결되어 구동전류를 받아 빛을 발광할 수 있는 복수의 발광소자(LED)를 포함할 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 제어부의 일 실시예를 나타내는 구조도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제어부의 동작을 나타내는 순서도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 제어부(330)는 마이컴(330a)과 같은 하나의 칩으로 이루어질 수 있고, 제어부(330)는 감지부에서 전류의 크기를 센싱한 센싱전압(Vsens)과 제1기준전압(Ref1)을 전달받을 수 있다(S500). 그리고, 센싱전압(Vsens)을 전달받아 제1기준전압(Ref1)과 비교하고(S510) 센싱전압(Vsens)이 제1기준전압(Ref1)보다 작으면, 제1모드를 수행할 수 있다(S520). 제1모드는 제1스위치(S1)를 턴온시키고 제2스위치(S2)와 제3스위치(S3)가 턴오프되도록 하여 2차측권선(L2)은 제1서브권선(L21)에만 전류가 흐를 수 있도록 한다. 전원장치(300)는 제1모드에서 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21)의 권선비에 의해 채널(340)에 인가되는 전압을 생성할 수 있다. 그리고, S510 단계에서 센싱전압(Vsens)과 제1기준전압(Ref1)을 비교하여 센싱전압(Vsens)이 제1기준전압(Ref1)보다 크면 제2모드를 수행할 수 있다(S530). 제2모드는 제1스위치(S1)와 제3스위치(S3)를 턴오프시키고 제2스위치(S2)가 턴온되도록 하여 2차측권선(L2)은 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)에만 전류가 흐를 수 있도록 한다. 제2모드에서 전원장치(300)는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22)의 권선비에 의해 채널(340)에 인가되는 전압을 생성할 수 있다. 제2모드를 수행하는 중에 계속해서 센싱전압(Vsens)과 제1기준전압(Ref1)을 비교할 수 있는데(S540), 센싱전압(Vsens)이 제1기준전압(Ref1)보다 작으면 제2모드를 계속 수행할 수 있다(S540). 하지만, S530 단계에서 센싱전압(Vsens)이 제1기준전압(Ref1)보다 크면 제3모드를 수행할 수 있다. 제3모드는 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 턴오프시키고 제3스위치(S3)가 턴온되도록 하여 2차측권선(L2)은 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)에 전류가 흐를 수 있도록 한다. 제3모드에서 전원장치(300)는 1차측권선(L1)과 제1서브권선(L21), 제2서브권선(L22) 및 제3서브권선(L23)의 권선비에 의해 채널(340)에 인가되는 전압을 생성할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 전원장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.

전원장치(100)는 도 1에 도시된 전원장치(600)와 정류부(620)의 연결관계에서 차이가 있다. 도 6을 참조하여 도 1에 도시된 전원장치(600)와의 차이점만을 기술하면, 정류부(620)는 제1노드(N1)과 제2노드(N2) 사이에 캐패시터(C)가 연결될 수 있다. 또한, 제1스위치(S1)의 일단이 2차측권선(L2)의 일단에 연결되고 제1스위치(S1)의 타단이 제1노드(N1)와 채널(640)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2스위치(S2)의 일단이 2차측권선(L2)의 일단과 타단의 사이에 연결되고 제2스위치(S2)의 타단이 제1노드(N1)에 연결될 수 있다. 그리고, 다이오드(D)의 캐소드전극이 2차측권선(L2)의 타단에 연결되고 다이오드(D)의 애노드전극이 제2노드(N2)에 연결될 수 있다. 상기와 같이 정류부(620)가 연결된 전원장치(600)는 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 턴온/턴오프동작에 의해 제1서브권선(L21) 또는 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22)을 선택할 수 이다. 여기서, 제1서브권선(L21)은 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2) 사이에 연결된 2차측권선(L2)을 의미하고 제2서브권선(L22)은 제1스위치(S1)와 다이오드(D) 사이에 연결된 2차측권선(L2)을 의미할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 전원장치의 제4실시예를 나타내는 회로도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전원장치의 제5실시예를 나타내는 회로도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 전원장치(100)의 정류부(120)가 별도의 다이오드를 포함하지 않고 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 FET로 연결한 것으로, 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 각 바디다이오드에 의해 2차측권선(L2)에 흐르는 전류를 정류할 수 있다. 이로 인해, 정류부(120)는 별도의 트랜지스터를 필요하지 않아 소자의 수를 줄일 수 있다. 또한, 정류부(120)는 동기정류기의 역할을 수행할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 전원장치의 제6실시예를 나타내는 회로도이다.

도 9를 참조하면, 전원장치(100)는 LLC 컨버터를 채용한 것으로, 전력변환부(902)는 교번적으로 턴온/턴오프되는 두개의 변환스위치(FET1,FET2)를 포함하고 두 개의 변환스위치(FET1,FET2)에 의해 변압기(101)의 1차측권선(L1)에 흐르는 전류의 방향으로 조절할 수 있다. 2차측권선(L2)은 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)을 포함할 수 있다. 정류부(120)는 브릿지다이오드(D1,D2,D3,D4)와 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 포함하며, 제1스위치(S1)가 턴온되고 제2스위치(S2)가 턴오프되면 의해 제1서브권선(L21)이 선택되고 제2스위치(S2)가 턴온되고 제1스위치(S1)가 턴오프되면 제1서브권선(L21) 및 제2서브권선(L22)이 모두 선택될 수 있어 2차측권선(L2)에 유도되는 전압을 제1스위치(S1)과 제2스위치(S2)의 턴온/턴오프 동작에 의해 다르게 설정할 수 있다. 그리고, 정류부(120)는 브릿지다이오드(D1,D2,D3,D4)에 의해 전파정류가 될 수 있다. 브릿지다이오드(D1,D2,D3,D4)에 의해 전파 정류된 전류는 캐패시터(C)에 의해 평활화되고 채널(940)에 공급될 수 있다. 따라서, Vf 전압이 다른 채널(940)에 적합한 크기의 구동전류를 공급할 수 있다.

본 명세서의 청구항들에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 요소는 특정 기능을 수행하는 임의의 방식을 포괄하고, 이러한 요소는 특정 기능을 수행하는 회로 요소들의 조합, 또는 특정 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 수행하기 위해 적합한 회로와 결합된, 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 임의의 형태의 소프트 웨어를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예' 등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형례들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.

본 명세서에서 '연결된다' 또는 '연결하는' 등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 아울러 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

100: 전원장치 101: 변압기
102: 전력변환부 110: 전원부
120: 정류부 130: 제어부
131: PWM부 130: 채널
FET1,FET2: 변환스위치 D1,D2,D3,D4: 브릿지다이오드
Vin: 입력전압 L1: 제1권선
L2: 제2권선

Claims

1차측권선과 2차측권선을 포함하되, 상기 2차측권선은 적어도 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하는 변압기;
상기 변압기의 1차측권선에 연결되어 상기 1차측권선에 흐르는 전류를 스위칭하는 전력변환부;
턴온/턴오프동작에 의해 상기 제1서브권선을 선택하는 제1스위치와, 턴온/턴오프동작에 의해 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선을 선택하는 제2스위치를 포함하며, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치의 턴온/턴오프동작에 의해 상기 선택된 제1서브권선 또는 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선에 흐르는 전류를 정류하여 채널로 공급하는 정류부; 및
상기 정류부에서 상기 채널로 공급되는 전류량이 소정값보다 작으면 상기 제1스위치를 선택하고 상기 전류량이 소정값 보다 크면 상기 제2스위치를 선택하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치.

제1항에 있어서,
상기 제어부는 제1기준전압과 상기 채널로 공급되는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하여 상기 제어신호를 출력하는 전원장치.

제1항에 있어서,
상기 제어부는 제1기준전압과 상기 채널로 공급되는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하여 상기 제어신호를 생성하고 상기 제1스위치에 상기 제어신호를 전달하는 비교기와, 상기 비교기에서 출력된 상기 제어신호를 인버팅하여 상기 제2스위치에 전달하는 인버터를 포함하는 전원장치.

제1항에 있어서,
상기 2차측권선은 제3서브권선과, 턴온/턴오프동작에 의해 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선과 상기 제3서브권선을 선택하는 제3스위치를 더 포함하고,
상기 제어부는 제1기준전압과 상기 채널로 공급되는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하는 마이컴을 포함하고, 상기 마이컴은 상기 제1기준전압과 상기 센싱전압의 차이에 대응하여 상기 제1스위치, 상기 제2스위치 또는 상기 제3스위치 중 하나를 선택하여 턴온시키는 전원장치.

제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원장치는 상기 센싱전압을 생성하는 감지부를 더 포함하고, 상기 감지부에서 생성된 상기 센싱전압을 상기 제어부에 전달하는 전원장치.

제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 채널에 흐르는 전류의 크기에 대응하여 상기 전력변환부의 턴온/턴오프 동작을 결정하는 전원장치.

제1항에 있어서,
상기 정류부는 반파정류를 하는 전원장치.

제1항에 있어서,
상기 정류부는 전파정류를 하는 전원장치.

1차측권선에 흐르는 전류에 의해 2차측권선에 유도되는 구동전압을 생성하는 변압기와, 상기 1차측권선에 흐르는 전류를 제어하는 전력변환부를 포함하는 전원부;
제1스위치와 제2스위치를 포함하며, 상기 제1스위치가 턴온된 경우와 상기 제2스위치가 턴온된 경우 상기 2차측권선의 권수가 다르게 결정되고, 상기 2차측권선에 흐르는 전류를 정류하여 채널로 공급하는 정류부; 및
상기 정류부를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치.

제9항에 있어서,
상기 정류부는 제1단과 제2단 사이에 연결되는 제1캐패시터와 상기 2차측권선의 일단과 상기 제1단 사이에 연결되는 다이오드를 더 포함하고, 상기 제1스위치는 상기 2차측권선의 일단과 타단 사이의 탭과 제2노드 간에 연결되고 상기 제2스위치는 상기 2차측권선의 타단과 상기 제2노드 간에 연결되는 전원장치.

제9항에 있어서,
상기 정류부는 제1단과 제2단 사이에 연결되는 제1캐패시터를 더 포함하고, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치는 각각 FET를 포함하는 전원장치.

제10항에 있어서,
상기 제어부는 제1기준전압과 상기 채널로 공급되는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하여 상기 제어신호를 출력하는 전원장치.

제10항에 있어서,
상기 제어부는 제1기준전압과 상기 채널로 공급되는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하여 상기 제어신호를 생성하고 상기 제1스위치에 상기 제어신호를 전달하는 비교기와, 상기 비교기에서 출력된 상기 제어신호를 인버팅하여 상기 제2스위치에 전달하는 인버터를 포함하는 전원장치.

제13항에 있어서,
상기 센싱전압을 생성하는 감지부를 더 포함하고 상기 감지부에서 생성된 상기 센싱전압을 상기 제어부에 전달하는 전원장치.

제9항에 있어서,
상기 2차측권선은 제1서브권선 및 제2서브권선을 포함하며, 상기 제1스위치의 턴온/턴오프동작에 의해 상기 제1서브권선이 선택되고 상기 제2스위치의 턴온/턴오프동작에 의해 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선이 선택되는 전원장치.

제15항에 있어서,
상기 2차측권선은 제3서브권선을 더 포함하며, 상기 정류부는 턴온/턴오프동작에 의해 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선과 상기 제3서브권선을 선택하는 제3스위치를 더 포함하는 전원장치.

제16항에 있어서,
상기 제어부는 제1기준전압과 상기 채널로 공급되는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하는 마이컴을 포함하고, 상기 마이컴은 상기 제1기준전압과 상기 센싱전압의 차이에 대응하여 상기 제1스위치, 상기 제2스위치 또는 상기 제3스위치 중 하나를 선택하여 턴온시키는 전원장치.

제9항에 있어서,
상기 제어부는 상기 채널에 흐르는 구동전류의 크기에 대응하여 상기 1차측권선에 흐르는 전류의 흐름을 제어하는 PWM부를 포함하는 전원장치.

제9항에 있어서,
상기 전력변환부는 제1변환스위치를 포함하며, 상기 제1변환스위치의 턴온/턴오프동작에 의해 상기 1차측권선에 흐르는 전류의 흐름이 제어되는 전원장치.

제9항에 있어서,
상기 전력변환부는 교번적으로 턴온/턴오프되는 제1변환스위치와 제2변환스위치를 포함하며, 상기 제1변환스위치와 상기 제2변환스위치의 턴온/턴오프동작에 의해 상기 1차측권선에 흐르는 전류의 흐름이 제어되는 전원장치.

변압기의 1차측권선에 흐르는 전류에 의해 상기 변압기의 2차측권선에 유도되는 전압을 채널에 인가하는 전원공급방법에 있어서,
제1기준전압과 상기 채널에 흐르는 전류에 대응하는 센싱전압을 비교하는 단계; 및
상기 제1기준전압과 상기 센싱전압의 크기에 대응하여 상기 1차측권선과 상기 2차측권선의 권수비를 작게 설정하는 제1스위치를 턴온시키고 상기 1차측권선과 상기 2차측권선의 권수비를 크게 설정하는 제2스위치를 턴오프시키거나, 상기 제1스위치를 턴오프시키고 상기 제2스위치를 턴온시키는 단계를 포함하는 전원공급방법.

제21항에 있어서,
상기 채널에 흐르는 전류의 크기에 대응하여 듀티비를 결정하고 상기 듀티비에 따라 상기 1차측권선에 흐르는 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는 전원공급방법.