KR20160031376A - Power conveter - Google Patents

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KR20160031376A
KR20160031376A KR1020140180174A KR20140180174A KR20160031376A KR 20160031376 A KR20160031376 A KR 20160031376A KR 1020140180174 A KR1020140180174 A KR 1020140180174A KR 20140180174 A KR20140180174 A KR 20140180174A KR 20160031376 A KR20160031376 A KR 20160031376A
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류동균
권기현
한상규
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주식회사 솔루엠
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Abstract

According to an embodiment, a power supply device for applying a voltage to a load including at least one channel may comprise: a voltage applying unit for storing and outputting a floating voltage lower than a forward voltage of the channel; and a converter for delivering a voltage higher than the forward voltage of the channel to the load by receiving a link voltage and converting the same to generate a first voltage. The purpose of the present invention is to provide a power supply device with low voltage stress by applying a lower drive voltage.

Description

전원장치{POWER CONVETER}POWER CONVETER

본 발명은 전원장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply device.

최근 디지털 멀티미디어 방송 시대를 맞이하여 첨단 디스플레이 전자 장치들에 대한 많은 연구 개발이 진행되고 있으며, 그 중 FPD(Flat Panel Display) 시장은 급진적인 성장을 하고 있다. FED는 박막트랜지스터 액정표시장치(TFT LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기EL, 전계방출 디스플레이(FED) 등이 있다. 최근에는 대화면을 갖는 FED가 널리 보급되고 있으며, 이와 함께 핵심 부품인 Backlight의 발전도 동시에 진행되고 있다. 또한, 아울러 200W급 이상의 대용량 경량/박형의 SMPS도 꾸준히 요구되고 있다. 특히, FED 중 LCD는 비(非)자발광 디스플레이로서, LCD 전 영역에 걸쳐 균일한 밝기의 빛을 공급하는 역할을 하는 백라이트 유닛(backlight unit, BLU)사용이 필수적이다. 그러나 BLU는 패널의 가격에 있어서 가장 큰 부분을 차지함과 동시에 LCD 패널에서 사용되는 소비전력의 약 90%를 소모한다. 이에 따라 LCD TV의 고화질화, BLU의 효율 향상 및 가격 경쟁력 확보 등에 관하여 다양한 연구가 이루어지고 있다.Recently, in the era of digital multimedia broadcasting, many research and development on advanced display electronic devices are under way, and FPD (Flat Panel Display) market is growing rapidly. The FED includes a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD), a plasma display panel (PDP), an organic EL, and a field emission display (FED). In recent years, FED having a large screen has been widely used, and the backlight, which is a core component, is being developed at the same time. In addition, a large-capacity lightweight / thin type SMPS having a capacity of 200 W or more is also continuously required. In particular, LCDs in FEDs are non-self-luminous displays, and it is essential to use a backlight unit (BLU) that serves to provide uniform brightness over the entire LCD area. However, BLU consumes about 90% of the power consumed by the LCD panel while occupying the largest portion of the price of the panel. As a result, various studies have been conducted on improving the image quality of LCD TV, improving the efficiency of BLU, and securing price competitiveness.

Backlight를 장착한 LCD의 휘도는 초기에 70cd/m2 의 휘도를 갖는 Notebook PC화면으로부터 시작하여 지금은 어느덧 450cd/m2의 휘도를 갖는 LCD TV로 향상되었으며 앞으로 LCD TV의 목표 휘도는 600cd/m2 이상이다. TFT LCD의 휘도를 증가시키기 위하여 필요한 부품은 Backlight로서 면 휘도는 모니터에서 LCD TV로 진행되면서 1,000cd/m2에서 약 10,000cd/m2의 값을 요구하게 되었다. 뿐만 아니라 현재는 TFT LCD는 그 크기가 점차 늘어나고 있으며 휘도 증가의 요청이 꾸준히 요구되고 있으므로 Backlight 의 중요성은 점차 늘어나고 있다.The brightness of LCD with backlight is improved from LCD TV with brightness of 450cd / m2 now starting from Notebook PC screen with brightness of 70cd / m2 at first, and target brightness of LCD TV is more than 600cd / m2 . Parts needed in order to increase the brightness of the TFT LCD has become a Backlight brightness side while being held in a monitor LCD TV requires a value of about 10,000cd / m 2 at 1,000cd / m 2. In addition, the size of TFT LCDs is gradually increasing, and the demand for increasing the luminance is steadily required, so that the importance of backlight is increasing.

US 8,729,818 (2014.05.20.공개)US 8,729,818 (released May 2014)

본 발명의 목적은, 낮은 구동전압을 인가하여 전압스트레스가 낮은 전원장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus which applies a low driving voltage and low voltage stress.

본 발명의 또 다른 목적은 크기가 작은 전원장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a small-sized power supply apparatus.

본 발명의 제1실시형태는 적어도 하나의 채널을 포함하는 부하에 전압을 인가하는 전원장치에 있어서, 적어도 하나의 채널을 포함하는 부하에 전압을 인가하는 전원장치에 있어서, 채널의 순방향전압보다 낮은 플로팅전압을 저장하고 출력하는 전압인가부, 및 링크전압을 전달받아 컨버팅하여 제1전압을 생성함으로써, 채널의 순방향전압보다 높은 전압을 부하에 전달하는 컨버터를 포함할 수 있다. A first aspect of the present invention is a power supply device for applying a voltage to a load including at least one channel, the power supply device applying a voltage to a load including at least one channel, And a converter for transferring a voltage higher than a forward voltage of the channel to the load by converting and receiving a link voltage to generate a first voltage.

본 발명의 제2실시형태는 적어도 하나의 채널을 포함하는 부하에 전압을 인가하는 전원장치에 있어서, 채널에 직렬로 연결되는 캐패시터, 입력전압을 채널의 순방향전압보다 낮은 플로팅전압과 링크전압으로 구분하고, 링크전압을 컨버팅하여 상기 캐패시터에 입력되는 전압을 조절하는 컨버터를 포함하되, 컨버터는 정지 시에 캐패시터에 제1전압이 인가되어 채널에 채널의 순방향전압 보다 낮은 전압이 인가되게 하고, 구동 시에 제1전압을 방전시켜 캐패시터에 제2전압이 충전되어 상기 채널에 채널의 순방향전압보다 높은 전압이 인가되게 할 수 있다.A second embodiment of the present invention is a power supply apparatus for applying a voltage to a load including at least one channel, the power supply apparatus comprising: a capacitor connected in series to a channel; a capacitor for dividing the input voltage into a floating voltage and a link voltage lower than a forward voltage of the channel; And a converter for converting a link voltage to adjust a voltage input to the capacitor, wherein the converter applies a first voltage to the capacitor at a stop to apply a voltage lower than a forward voltage of the channel to the channel, The second voltage is charged to the capacitor so that a voltage higher than the forward voltage of the channel is applied to the channel.

본 발명에 따른 전원장치에 의하면, 발광다이오드에 전류를 공급하는 컨버터에서 전압 스트레스를 줄여 스위치의 부담을 줄일 수 있고 채널별로 디밍 스위치가 필요하지 않아 스위치의 수를 줄일 수 있다. 또한, 정전류제어방식으로 제어를 함으로써 캐패시터의 용량을 줄일 수 있고 원가를 절감할 수 있다.According to the power supply apparatus of the present invention, the burden of the switch can be reduced by reducing the voltage stress in the converter that supplies current to the light emitting diode, and the number of switches can be reduced because a dimming switch is not required for each channel. In addition, the capacitance can be reduced and the cost can be reduced by controlling the constant current control method.

도 1은 전원장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원장치에 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전원장치에 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명에 따른 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 4에 도시된 컨버터부에서 구동전압과 발광소자의 순방향전압과, 컨버터의 출력 전압의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 컨버터부에서 구동전압과 발광소자의 순방향전압과, 컨버터의 출력 전압의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8는 도 6에 도시된 컨버터부의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전원장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.
도 10은 도 9에 도시된 전원장치에서 직렬 단채널을 구동하는 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 11은 본 발명에 따른 전원장치의 제4실시예를 나타내는 회로도이다.
도 12는 도 11에 도시된 전원장치에서 직렬 단채널을 구동하는 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 13은 2개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 14는 2개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 15는 3개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 16은 3개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 17은 LLC 컨버터의 이차측에 로우 사이드 벅컨버터가 적용된 전원장치의 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 18은 LLC 컨버터의 이차측에 부스트 컨버터가 적용된 전원장치의 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 19는 LLC 컨버터의 이차측에 로우 사이드 벅컨버터가 적용되고 캐패시터를 이용하여 2개의 채널의 캡발란싱을 하는 전원장치의 실험결과를 나타내는 그래프이다.1 is a circuit diagram showing a power supply device.
Fig. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the converter unit in the power supply apparatus shown in Fig. 1. Fig.
Fig. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the converter section in the power supply apparatus shown in Fig. 1. Fig.
4 is a circuit diagram showing a first embodiment of the converter unit according to the present invention.
5 is a diagram showing the relationship between the driving voltage, the forward voltage of the light emitting element, and the output voltage of the converter in the converter unit shown in FIG.
6 is a circuit diagram showing a second embodiment of the converter unit according to the present invention.
7 is a diagram showing the relationship between the driving voltage, the forward voltage of the light emitting element, and the output voltage of the converter in the converter unit shown in Fig.
8 is a timing chart showing the operation of the converter unit shown in Fig.
9 is a circuit diagram showing a third embodiment of the power supply device according to the present invention.
10 is a circuit diagram showing a first embodiment for driving a series short channel in the power supply device shown in FIG.
11 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the power supply apparatus according to the present invention.
12 is a circuit diagram showing a first embodiment for driving a series short channel in the power supply apparatus shown in Fig.
13 is a circuit diagram showing a first embodiment of a converter unit that performs cap balancing using capacitors in two channels.
14 is a circuit diagram showing a second embodiment of a converter unit that performs cap balancing using capacitors in two channels.
FIG. 15 is a circuit diagram showing a first embodiment of a converter unit that performs cap balancing using capacitors in three channels. FIG.
16 is a circuit diagram showing a second embodiment of a converter unit that performs cap balancing using capacitors in three channels.
17 is a graph showing an experimental result of a power supply device to which a low side buck converter is applied on the secondary side of the LLC converter.
18 is a graph showing an experimental result of a power supply apparatus to which a boost converter is applied on the secondary side of the LLC converter.
19 is a graph showing an experimental result of a power supply apparatus that applies a low side buck converter to a secondary side of an LLC converter and performs cap balancing of two channels using a capacitor.

본 발명에 따른 전원장치의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.The matters relating to the operational effects including the technical structure of the power source device according to the present invention will be clearly understood by the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention with reference to the drawings.

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.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In this specification, the terms first, second, etc. are used to distinguish one element from another element, and the element is not limited by these terms.

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.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 전원장치를 나타내는 회로도이다. 1 is a circuit diagram showing a power supply device.

도 1을 참조하면, 전원장치(100)는 정류부(110), PFC(120), 컨버터부(130), 플라이백컨버터(140), 제1포스트레귤레이터(150), 제2포스트레귤레이터(160)를 포함할 수 있다. 1, a power supply 100 includes a rectifier 110, a PFC 120, a converter 130, a flyback converter 140, a first post regulator 150, a second post regulator 160, . ≪ / RTI >

전원장치(100)는 TV 등의 전자제품에 채용될 수 있으며, 전원장치(100)는 발광소자(LED)에서 빛을 발광할 수 있도록 하는 발광소자(LED1,LED2) 구동을 위한 150V 내외의 전압과, 오디오를 위한 12.8V전압, 그리고 영상보드 및 스탠바이(Standby)를 위한 5V를 출력할 수 있다. 즉, 전원장치(100)는 하나의 교류전원(AC)을 복수의 출력단을 통해 다양한 전압을 출력할 수 있다. 전원장치(100)는 정류부(110)에서 교류전원(AC)을 정류하여 PFC(120)에 입력할 수 있다. 그리고, 직류전원을 입력받은 PFC(120)는 입력된 385V 직류전압을 컨버터부(130)를 통해 12.8V 출력을 마스터(master)로 하여 정밀하게 제어하고 발광소자(LED) 구동을 위한 출력전압은 슬레이브(slave)로서 제어되지 않고, 변압기(131)의 턴비에 의해 소정의 전압으로 출력할 수 있다. 컨버터부(130)는 LLC 컨버터를 포함할 수 있다. 그리고, 컨버터부(130)에서 출력되는 전압을 제1포스트레귤레이터(150)와 제2포스트레귤레이터(160)를 이용하여 레귤리이팅하여 발광소자(LED1,LED2)를 포함하는 제1채널(151)과 제2채널(152)에 인가되는 전압을 각각 정밀 제어할 수 있다. 제1포스트레귤레이터(150)와 제2포스트레귤레이터(160)는 벅컨버터 또는 부스트컨버터일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. The power supply apparatus 100 may be employed in an electronic product such as a TV or the like and the power supply apparatus 100 may have a voltage of about 150 V or more for driving the light emitting devices LED1 and LED2, , A 12.8V voltage for audio, and a 5V for video board and standby. That is, the power supply apparatus 100 can output various voltages through one AC power source AC through a plurality of output terminals. The power supply apparatus 100 rectifies the AC power source AC at the rectifying section 110 and inputs the rectified AC power to the PFC 120. The PFC 120, which receives the direct current power, controls the input 385V DC voltage through the converter unit 130 with a 12.8V output as a master, and the output voltage for driving the LED It can be output at a predetermined voltage by the turn ratio of the transformer 131 without being controlled as a slave. Converter section 130 may include an LLC converter. The voltage output from the converter unit 130 is regulated by using the first postregulator 150 and the second postregulator 160 to form a first channel 151 including the light emitting devices LED1 and LED2, And the voltage applied to the second channel 152, respectively. The first post regulator 150 and the second post regulator 160 may be a buck converter or a boost converter. However, the present invention is not limited thereto.

그리고, PFC(120)와 컨버터부(130)는 각각 제1제어부(125) 및 제2제어부(135)를 포함할 수 있고 제1제어부(125) 및 제2제어부(135)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 또한, 전원장치(100)는 두 개의 채널(151,161)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며 채널의 수에 대응하여 포스트레귤레이터의 수가 결정될 수 있다. 그리고, 영상보드 및 스탠바이를 위한 5V는 별도의 플라이백컨버터(140)를 이용하여 출력될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The PFC 120 and the converter unit 130 may include a first control unit 125 and a second control unit 135 and may be controlled by the first control unit 125 and the second control unit 135, . In addition, although the power supply apparatus 100 is shown as including two channels 151 and 161, the number of post-regulators can be determined corresponding to the number of channels. The 5V for the video board and the standby can be output using a separate flyback converter 140. However, the present invention is not limited thereto.

도 2는 도 1에 도시된 전원장치에 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이다. Fig. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of the converter unit in the power supply apparatus shown in Fig. 1. Fig.

도 2를 참조하면, 컨버터부(200)는 도 1에 도시된 컨버터부(130)의 2차측에 별도의 컨버터를 연결하여 채널에 인가되는 전압을 정밀하게 제어하기 위한 것으로, 컨버터부(200)는 정류부(210), 컨버터(232)를 포함할 수 있다. 컨버터(232)는 인덕터(Lb), 스위치(Mb), 다이오드(Db)를 포함할 수 있다. 또한, 컨버터(232)는 부스트컨버터일 수 있다. 컨버터부(200)는 정류부(210) 의해 소정의 전압을 정류하여 캐패시터(CL)에 발광소자(LED)의 구동 전압(VLED)보다 낮은 전압을 충전하고 캐패시터(CL)에 충전된 전압을 스위치(Mb)의 스위칭동작에 의해 컨버터(232)가 구동전압(VLED)으로 승압하여 발광소자(LED)를 구동할 수 있다. 이러한 방식은 채널에 흐르는 전류량을 조절하여 밝기를 조절하는 디밍(dimming)을 위한 별도의 디밍스위치(Mdim)를 필요로 할 수 있다. 스위치(Mb)와 디밍스위치(Mdim)는 MOSFET(Metal oxide silicon field effect transistor), BJT(Bipolar junction transistor), FET(Field effect transistor) 일 수 있다. Referring to FIG. 2, the converter unit 200 is for precisely controlling a voltage applied to a channel by connecting a separate converter to the secondary side of the converter unit 130 shown in FIG. 1, A rectifier 210, and a converter 232. [ The converter 232 may include an inductor L b , a switch M b , and a diode D b . In addition, converter 232 may be a boost converter. A voltage charged in the converter section (200) rectifying (210) a capacitor by rectification in a predetermined voltage by (C L), the light emitting device (LED) driving voltage (V LED) than charging the capacitor (C L), the low voltage of the a boosting converter to switch 232, the driving voltage (V LED) by the switching operations of (M b) is capable of driving a light emitting device (LED). Such a method may require a separate dimming switch M dim for dimming that adjusts the amount of current flowing through the channel to adjust the brightness. The switch M b and the dimming switch M dim may be a metal oxide silicon field effect transistor (MOSFET), a bipolar junction transistor (BJT), or a field effect transistor (FET).

이때, 스위치(Mb)와 다이오드(Db)는 발광소자(LED) 전압에 해당되는 높은 전압 스트레스를 가질 수 있다. 특히, 컨버터부(200)가 구동전압이 높은 전자제품에 적용되는 경우 경우 발광소자(LED) 구동전압이 높을 수 있어 스위치(Mb)와 다이오드(Db)가 받는 스트레스는 더욱 커질 수 있다. At this time, the switch (M b) and a diode (D b) may have a high voltage corresponding to the voltage stress light-emitting device (LED). In particular, when the converter unit 200 is applied to an electronic product having a high driving voltage, the driving voltage of the light emitting device (LED) may be high, and the stress received by the switch M b and the diode D b may become larger.

도 3은 도 1에 도시된 전원장치에 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다. Fig. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the converter section in the power supply apparatus shown in Fig. 1. Fig.

도 3을 참조하면, 컨버터부(300)는 도 1에 도시된 컨버터부(130)의 2차측에 로사이드 벅컨버터(Low side buck converter) 방식을 채용한 것으로 컨버터부(300)는 정류부(310), 컨버터(332)를 포함할 수 있다. 컨버터(332)는 인덕터(Lb), 스위치(Mb), 다이오드(Db)를 포함할 수 있다. 스위치(Mb)는 벅컨버터의 스위치로서 인덕터(Lb)에 흐르는 전류의 흐름을 제어할 뿐만 아니라 발광소자(LED)에 흐르는 전류의 양도 조절할 수 있어 디밍용 스위치로도 동작할 수 있다. 따라서, 컨버터부(300)는 별도의 디밍 스위치가 필요 없는 장점을 가질 수 있다. 3, the converter unit 300 employs a low side buck converter scheme on the secondary side of the converter unit 130 shown in FIG. 1, and the converter unit 300 includes a rectifying unit 310 ), And a converter 332. The converter 332 may include an inductor L b , a switch M b , and a diode D b . Switch (M b) is in a switch of the buck converter inductor (L b) addition to control the flow of current as the amount of current it can adjust the dimming switch for flowing to the light emitting element (LED) flowing in can be operated. Accordingly, the converter unit 300 may have an advantage that a separate dimming switch is not necessary.

도 4는 본 발명에 따른 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이고, 도 5는 도 4에 도시된 컨버터부에서 구동전압과, 발광소자의 순방향전압과, 컨버터의 출력 전압의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a circuit diagram showing a first embodiment of the converter unit according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a relation between a drive voltage, a forward voltage of a light emitting element and an output voltage of a converter in the converter unit shown in FIG. 4 .

도 4 및 도 5를 참조하면, 컨버터부(400)는 채널의 순방향전압보다 낮은 전압인 플로팅전압(VH)을 저장하고 출력하는 전압인가부(410), 및 링크전압(VL)을 전달받아 컨버팅하여 제1전압을 생성하는 컨버터(432)를 포함할 수 있다. 또한, 컨버터(432)는 플로팅전압(VH)와 제1전압이 합산된 전압을 부하에 전달할 수 있다. 플로팅전압(VH)와 제1전압이 합산되면 채널의 순방향전압보다 높은 전압이 될 수 있다. 플로팅전압(VH)은 도 5에 도시된 것과 같이 발광소자(LED)의 순방향전압(Vf)보다 낮게 설정하여 컨버터(432)의 출력이 저장되는 캐패시터(Cb)에 저장되는 전압(Vb) 0일 때는 발광소자(LED)에 플로팅전압(VH)만이 인가되어 발광소자(LED)에는 전류가 흐르지 않게 될 수 있고, 컨버터(432)의 동작에 의해 캐패시터(Cb)에 충전된 전압(Vb)이 제1전압을 가질 수 있다. 여기서, 제1전압은 하기의 수학식 1과 같이 나타날 수 있다. 4 and 5, the converter unit 400 includes a voltage application unit 410 for storing and outputting a floating voltage V H which is lower than a forward voltage of a channel, and a voltage application unit 410 for transferring a link voltage V L And a converter 432 for converting the received voltage to generate a first voltage. In addition, the converter 432 can deliver the sum of the floating voltage (V H ) and the first voltage to the load. If the floating voltage (V H ) and the first voltage are summed up, the voltage may be higher than the forward voltage of the channel. The floating voltage V H is set lower than the forward voltage V f of the light emitting device LED as shown in FIG. 5 so that the voltage V V stored in the capacitor C b where the output of the converter 432 is stored b ) At the time of 0, only the floating voltage V H is applied to the light emitting element (LED) so that current does not flow through the light emitting element (LED). When the capacitor C b is charged by the operation of the converter 432 voltage (V b) may have a first voltage. Here, the first voltage may be expressed by the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, V1은 캐패시터(Cb)에 충전된 제1전압의 전압레벨을 의미하고, VLED는 발광소자(LED)의 구동전압의 전압레벨을 의미하며, VH는 플로팅전압의 전압레벨을 의미할 수 있다. Here, V1 is a voltage level of the first voltage charged to the capacitor (C b), and, V LED is a voltage level of the operating voltage of the light-emitting device (LED) and, V H is a voltage level of the floating voltage can do.

그리고, 캐패시터(Cb)에 상기의 수학식 1과 같은 제1전압이 충전되면 발광소자(LED)는 플로팅전압(VH)과 제1전압을 합산한 전압이 인가될 수 있어, 발광소자(LED)에는 을 합산하면 구동전압(VLED)이 인가될 수 있따. When the capacitor C b is charged with the first voltage as shown in Equation 1, the sum of the floating voltage V H and the first voltage may be applied to the light emitting device LED, LED), the driving voltage (V LED ) can be applied.

따라서, 컨버터(432)는 발광소자(LED)의 구동전압(VLED) 전체를 레귤레이팅하지 않고 구동전압(VLED)보다 낮은 링크전압(VL)을 레귤레이팅 함으로써 발광소자(LED)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 여기서, 컨버터(432)는 벅컨버터를 포함할 수 있다. 또한, 캐패시터(Cb)에는 구동전압(VLED)에서 플로팅전압(VH)의 차이에 해당되는 전압이 저장되면 되므로 컨버터(432)의 링크전압(VL)은 구동전압(VLED)보다 매우 낮은 전압일 수 있다. 따라서, 컨버터(432)의 스위치(Mb) 및 다이오드(Db)에 가해지는 전압 스트레스는 대폭 감소될 수 있다. 또한, 컨버터(432)의 스위치(Mb)는 발광소자(LED)에 흐르는 전류를 제어할 수 있어 캐패시터(Cb)의 용량을 전압을 제어하는 방식보다 더 작게 구현할 수 있다. Thus, flowing in the converter 432 by rating regulating the driving voltage (V LED) lower link voltage (V L) than without rating the whole regulating the driving voltage (V LED) of the light emitting device (LED) light emitting elements (LED) The current can be controlled. Here, the converter 432 may include a buck converter. Since the voltage corresponding to the difference of the floating voltage VH from the driving voltage VLED is stored in the capacitor C b , the link voltage V L of the converter 432 is much lower than the driving voltage V LED Lt; / RTI > Therefore, the voltage stress applied to the switch Mb and the diode Db of the converter 432 can be greatly reduced. Further, the switch (M b) of the converter 432 can be implemented smaller than the method of controlling the voltage capacity of the current can be controlled there capacitor (Cb) passing through the light emitting device (LED).

구동전압(VLED)이 200V, 순방향전압(Vf)이 170V 인 발광소자(LED)이고 컨버터(432)의 최대 동작 듀티비를 0.8이라고 가정하여 설명하면, 일반적인 컨버터의 경우 발광소자(LED)를 구동하기 위해 입력전압으로 200/0.8=250V가 요구될 수 있다. 이로 인해, 스위치(Mb)와 다이오드(Db)에 가해지는 전압 스트레스는 250V가 될 수 있다. 하지만, 도 4에 도시된 컨버터(432)의 경우 플로팅전압(VH)을 150V로 설정하면, 캐패시터(Cb)에 충전된 전압(Vb)은 50V 가 되어야 발광소자(LED)가 구동할 수 있다. 또한, 컨버터(432)의 최대 동작 듀티비를 상기한 바와 마찬가지로 0.8이라고 한다면 컨버터(432)의 링크전압(VL)은 62.5V가 요구될 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 컨버터(432)의 스위치(Mb)와 다이오드(Db)에 가해지는 전압스트레스는 62.5V로 전압스트레스가 대폭 저감됨을 알 수 있다. Assuming that a light emitting device (LED) having a driving voltage (V LED ) of 200 V and a forward voltage (V f ) of 170 V and a maximum operating duty ratio of the converter 432 is 0.8, 0.0 > 200 / 0.8 < / RTI > = 250V may be required as an input voltage. As a result, the voltage stress applied to the switch M b and the diode D b can be 250V. 4, when the floating voltage V H is set to 150 V, the voltage V b charged in the capacitor C b must be 50 V to drive the light emitting element LED . Also, if the maximum duty ratio of the converter 432 is 0.8 as described above, the link voltage (V L ) of the converter 432 may be required to be 62.5V. Therefore, the voltage stress applied to the switch (M b) and a diode (Db) of the converter 432 shown in Figure 4 it can be seen that a significantly reduced voltage stress to 62.5V.

도 6은 본 발명에 따른 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이고, 도 7은 도 6에 도시된 컨버터부에서 구동전압과, 발광소자의 순방향전압과, 컨버터의 출력 전압의 관계를 나타내는 도면이고, 도 8는 도 6에 도시된 컨버터부의 동작을 나타내는 타이밍도이다.FIG. 6 is a circuit diagram showing a second embodiment of the converter according to the present invention, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the drive voltage, the forward voltage of the light emitting element, and the output voltage of the converter in the converter unit shown in FIG. 6 And FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the converter unit shown in FIG.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 컨버터부(600)는 적어도 하나의 채널을 포함하는 부하에 전압을 인가할 수 있고, 채널에 포함되어 있는 발광소자(LED)에 직렬로 연결되는 캐패시터(Cb)와, 입력전압을 플로팅전압(VH)과 링크전압(VL)으로 구분하고, 링크전압(VL)을 컨버팅하여 캐패시터(Cb)에 입력되는 전압을 조절하는 컨버터(632)를 포함할 수 있다. 또한, 컨버터(632)는 정지 시에 캐패시터(Cb)에 제1전압이 인가되어 채널의 순방향전압 보다 낮은 전압이 채널에 인가되게 하고, 구동 시에 제1전압을 방전시켜 캐패시터(Cb)에 제2전압이 충전되어 채널의 순방향전압보다 높은 전압 플로팅전압(VH)과 링크전압(VL)의 합에 대응하는 전압이 채널에 인가되게 할 수 있다. 플로팅전압(VH)과 링크전압(VL)의 합은 입력전압일 수 있다. 또한, 컨버터(632)는 부스트컨버터일 수 있다. 6 to 8, the converter unit 600 may include a capacitor C b (not shown) connected in series to a light emitting device (LED) included in the channel and capable of applying a voltage to a load including at least one channel, ) and comprises a converter (632) that separates the input voltage to a floating voltage (V H) and the link voltage (V L), and controls the voltage to be input by converting the link voltage (V L) to the capacitor (C b) can do. Further, the converter 632 to the first voltage in the capacitor (C b) at the time of stopping is applied to a voltage lower than the forward voltage of the channel to be applied to the channel, the discharge of the first voltage at the time of driving the capacitor (C b) A voltage corresponding to the sum of the voltage floating voltage VH and the link voltage V L higher than the forward voltage of the channel may be applied to the channel. The sum of the floating voltage VH and the link voltage V L may be an input voltage. In addition, converter 632 may be a boost converter.

컨버터(632)는 동작하지 않을 경우 도 7과 도 8의 전압 파형에서 보인 바와 같이 캐패시터(Cb)에 충전된 전압(Vb)이 하기의 수학식 2에 대응하는 전압이상 상승하도록 함으로써 발광소자(LED)에는 순방향전압(Vf)보다 작은 전입이 인가되도록 하여 발광소자(LED)가 오프되도록 할 수 있다. The converter 632 causes the voltage V b charged in the capacitor C b to rise above a voltage corresponding to the following equation (2) as shown in the voltage waveforms of FIGS. 7 and 8, (LED) may be such that the light emitting device (LED) is turned off so that the charged particle is smaller than the forward voltage (V f).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Vb는 캐패시터(Cb)에 충전된 전압레벨을 의미하고, VH는 플로팅전압(VH)의 전압레벨을 의미하며, VL은 링크전압(VL)의 전압레벨을 의미할 수 있고, Vf는 발광소자(LED)의 순방향 전압의 전압레벨일 수 있다. Here, V b denotes a voltage level charged in the capacitor C b , V H denotes a voltage level of the floating voltage V H , and V L denotes a voltage level of the link voltage V L And V f may be the voltage level of the forward voltage of the light emitting device (LED).

또한, 컨버터(632)가 동작할 경우 캐패시터(Cb)에 충전된 전하를 컨버터(632)에서 방전시킴으로써 캐패시터(Vb)에 충전된 전압은 하기의 수학식 3에 도시되어 있는 전압까지까지 감소함으로써, 발광소자(LED)에는 구동전압(VLED)이 인가되어 발광소자(LED)를 구동하게 될 수 있다. In addition, when the converter 632 is operated, the charge charged in the capacitor C b is discharged in the converter 632, so that the voltage charged in the capacitor V b is reduced to the voltage shown in the following equation (3) The driving voltage V LED is applied to the light emitting device LED to drive the light emitting device LED.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, Vb는 캐패시터(Cb)에 충전된 전압레벨을 의미하고, VLED 는 발광소자의 구동전압의 전압레벨을 의미하며, VH는 플로팅전압을 의미하며, VL은 링크전압(VL)의 전압레벨을 의미할 수 있다. Here, V b denotes a voltage level charged in the capacitor C b , V LED denotes a voltage level of the driving voltage of the light emitting device, V H denotes a floating voltage, and V L denotes a link voltage V L < / RTI >

상기와 같이 구성된 컨버터부(600) 역시 링크전압(VL)이 구동전압(VLED)에 비해 매우 낮으므로 컨버터부(600)의 모든 소자에 인가되는 전압스트레스 역시 매우 낮아질 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 컨버터부(600)는 발광소자(LED)에 흐르는 전류를 제어할 수 있어 캐패시터(Cb)의 용량을 전압을 제어하는 방식보다 더 작게 구현할 수 있다. Since the link voltage V L is much lower than the drive voltage V LED , the converter 600 configured as described above also has an advantage that the voltage stress applied to all the elements of the converter 600 can be significantly reduced. In addition, the converter unit 600 can control the current flowing through the light emitting device (LED), so that the capacity of the capacitor Cb can be smaller than the method of controlling the voltage.

도 9는 본 발명에 따른 전원장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이고, 도 10은 도 9에 도시된 전원장치에서 직렬 단채널을 구동하는 제1실시예를 나타내는 회로도이다. FIG. 9 is a circuit diagram showing a third embodiment of the power supply apparatus according to the present invention, and FIG. 10 is a circuit diagram showing a first embodiment for driving a series short channel in the power supply apparatus shown in FIG.

도 9 및 도 10을 참조하면, 전원장치(900)는 정류부(910), PFC(920), 컨버터부(930)를 포함할 수 있다. 또한, 전원장치(900)는 병렬로 연결된 복수의 채널에 전원을 공급할 수 있다. 복수의 채널은 각각 발광소자(LED1,LED2)를 포함할 수 있다. 컨버터부(930)는 LLC 컨버터를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 컨버터부(930)는 변압기(931)를 포함할 수 있고, 변압기(931)의 이차측권선에 로우 사이드 벅컨버터(936a,936b)가 적용될 수 있다. 로우 사이드 벅컨버터(936a,936b)의 수는 채널의 수에 대응될 수 있다. 또한, 컨버터부(930)는 변압기(931)의 이차측권선에 형성되며, 플로팅전압(VH)을 인가하는 전압인가부(921)을 포함할 수 있다. 전압인가부(921)는 다이오드를 포함하는 정류부와 정류부에서 출력되는 전압을 저장하는 캐패시터(CH)를 포함할 수 있다. 정류부는 풀브리지회로가 개시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 변압기(931)의 이차측권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함할 수 있고, 제1서브권선에 전압인가부(921)이 연결되고 제2서브권선에 로우 사이드 벅컨버터(936a,936b)가 연결될 수 있다.9 and 10, the power supply 900 may include a rectifying unit 910, a PFC 920, and a converter unit 930. Also, the power supply unit 900 may supply power to a plurality of channels connected in parallel. The plurality of channels may include light emitting elements LED1 and LED2, respectively. Converter section 930 may include, but is not limited to, an LLC converter. Converter portion 930 may include a transformer 931 and low side buck converters 936a and 936b may be applied to the secondary side winding of transformer 931. [ The number of low side buck converters 936a, 936b may correspond to the number of channels. The converter unit 930 may be formed on the secondary side winding of the transformer 931 and may include a voltage applying unit 921 for applying the floating voltage V H. The voltage application unit 921 may include a rectification unit including a diode and a capacitor C H for storing a voltage output from the rectification unit. The rectifying part is disclosed in the full bridge circuit, but is not limited thereto. The secondary side winding of the transformer 931 may include a first sub-winding and a second sub-winding, a voltage applying portion 921 is connected to the first sub-winding, and low-side buck converters 936a, 936b may be connected.

플로팅전압(VH)과 링크전압(VL)은 컨버터부(930)의 동작에 의해 생성되고 링크전압(VL)전압은 다시 로우사이드 벅컨버터(936a,936b)에 의해 캐패시터(Cb1,Cb2)에 소정의 전압(Vb)전압이 충전된 후 플로팅전압(VH)과 캐패시터(Cb1,Cb2)에 충전된 소정의 전압(Vb)이 서로 직렬 접속되도록 함으로써, 플로팅전압(VH)과 소정의 전압(Vb)의 합에 대응하는 전압이 발광소자(LED)에 인가되도록 할 수 있다. 따라서, 전압레벨이 높은 플로팅전압(VH)에 의해 도움으로 작은 전압을 입력으로 하는 로우 사이드 벅컨버터(936a,936b)의 동작만으로 발광소자(LED)를 구동할 수 있는 전압을 출력할 수 있고 소자에 인가되는 전압스트레스도 링크전압(VL)의 크기로 VL로 대폭 저감할 수 있다.The floating voltage V H and the link voltage V L are generated by the operation of the converter unit 930 and the link voltage V L is again generated by the low side buck converters 936a and 936b to the capacitors C b1 , by making C b2) a predetermined voltage (V b) voltage is charged then a floating voltage (V H) and capacitors (C b1, C b2) the predetermined voltage (V b) is connected in series with each other charge on the floating voltage The voltage corresponding to the sum of the voltage V H and the predetermined voltage V b may be applied to the light emitting element LED. Therefore, it is possible to output a voltage that can drive the light emitting device (LED) only the operation of the low-side buck converter (936a, 936b) to the input of a voltage with the help by the floating voltage (V H) is a voltage level higher and The voltage stress applied to the device can also be greatly reduced to V L by the magnitude of the link voltage (V L ).

또한, 채널은 도 10에 도시된 것과 같이 복수의 발광소자가 직렬로 연결된 형태일 수 도 있다. In addition, the channel may be a form in which a plurality of light emitting devices are connected in series as shown in FIG.

도 11은 본 발명에 따른 전원장치의 제4실시예를 나타내는 회로도이고, 도 12는 도 11에 도시된 전원장치에서 직렬 단채널을 구동하는 제1실시예를 나타내는 회로도이다.Fig. 11 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the power supply device according to the present invention, and Fig. 12 is a circuit diagram showing a first embodiment for driving a series short channel in the power supply device shown in Fig.

도 11을 참조하면, 전원장치(1100)는 정류부(1110), PFC(1120), 컨버터부(1130)를 포함할 수 있다. 컨버터부(1130)는 LLC 컨버터일 수 있다. 또한, 컨버터부(1130)에 포함된 변압기(1131)의 이차측권선에 부스트 컨버터(1136a,1136b)가 적용될 수 있다. 부스트 컨버터(1136a,1136b)의 수는 채널의 수에 대응될 수 있다. 또한, 컨버터부(1130)는 변압기(1131)의 이차측권선에 형성되며, 플로팅전압을 인가하는 전압인가부(1121)을 포함할 수 있다. 전압인가부(1121)는 다이오드를 포함하는 정류부와 정류부에서 출력되는 전압을 저장하는 캐패시터(CH)를 포함할 수 있다. 정류부는 풀브리지 회로가 개시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 변압기(1131)의 이차측권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함할 수 있고, 제1서브권선에 전압인가부(1121)이 연결되고 제2서브권선에 부스트 컨버터(1136a,1136b)가 연결될 수 있다.11, the power supply 1100 may include a rectifier 1110, a PFC 1120, and a converter 1130. Converter section 1130 may be an LLC converter. Also, the boost converters 1136a and 1136b may be applied to the secondary side windings of the transformer 1131 included in the converter unit 1130. [ The number of boost converters 1136a, 1136b may correspond to the number of channels. The converter unit 1130 may be formed on the secondary side winding of the transformer 1131 and may include a voltage applying unit 1121 for applying a floating voltage. The voltage application unit 1121 may include a rectification unit including a diode and a capacitor C H for storing a voltage output from the rectification unit. The rectifying part is disclosed in the full bridge circuit, but is not limited thereto. The secondary side winding of the transformer 1131 may include a first sub-winding and a second sub-winding, the voltage applying portion 1121 is connected to the first sub-winding, the boost converters 1136a and 1136b are connected to the second sub- Lt; / RTI >

플로팅전압(VH)과 링크전압(VL)은 컨버터부(1130)의 동작에 의해 생성될 수 있고 컨버터부(1130)의 구동이 정지되어 있으면 부스트 컨버터(1136a,1136b)는 동작하지 않을 수 있어, 캐패시터(Cb)에 충전된 소정의 전압(Vb)은 상기의 수학식 2에 대응되어 발광소자(LED)는 오프될 수 있다. 그리고, 컨버터부(1130)가 구동하는 경우 캐패시터(Cb)에 충전된 소정의 전압(Vb) 입력으로 하는 부스트컨버터(1136a,1136b)는 동작하여 캐패시터(Cb)에 충전된 전하를 부스트컨버터(1136a,1136b)가 방전시킴으로써 캐패시터(Cb)에 충전된 소정의 전압(Vb)은 상기의 수학식 3에 대응하는 전압까지 감소하며 결국 발광소자(LED)에는 구동전압(VLED)이 인가될 수 있어 발광소자(LED)를 구동할 수 있다. 링크전압(VL)이 구동전압(VLED)에 비해 매우 낮으므로 부스트컨버터(1136a,1136b)의 모든 소자의 전압스트레스 역시 매우 낮은 장점을 가질 수 있다. The floating voltage V H and the link voltage V L may be generated by the operation of the converter section 1130 and the boost converters 1136a and 1136b may not operate if the operation of the converter section 1130 is stopped And the predetermined voltage V b charged in the capacitor C b corresponds to Equation (2), and the light emitting device (LED) can be turned off. And, when the converter unit 1130 drives the capacitor (C b) boost converter (1136a, 1136b) of a predetermined voltage (V b) type filled in is the electric charge charging operation to the capacitor (C b) boost The predetermined voltage V b charged in the capacitor C b by the converters 1136a and 1136b is reduced to the voltage corresponding to Equation 3 and eventually the driving voltage V LED is applied to the light emitting element LED . So that the light emitting element (LED) can be driven. Since the link voltage V L is much lower than the drive voltage V LED , the voltage stress of all the elements of the boost converters 1136a and 1136b can be also very low.

또한, 도 12에 도시된 것과 같이, 채널은 도 11에 도시된 것과 같이 복수의 발광소자가 직렬로 연결된 형태일 수 도 있다. Also, as shown in FIG. 12, the channel may be a form in which a plurality of light emitting devices are connected in series as shown in FIG.

도 13은 2개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이고, 도 14는 2개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다. FIG. 13 is a circuit diagram showing a first embodiment of a converter unit that performs cap balancing using capacitors in two channels, and FIG. 14 is a circuit diagram showing a second embodiment of a converter unit that performs cap balancing using capacitors in two channels to be.

컨버터부(1300)는 도 13에 도시된 것과 같이 컨버터부(1300)의 이차측에 로사이드 벅컨버터(1336)가 적용될 수 있고 도 14에 도시된 것과 같이 컨버터부(1400)의 이차측에 부스트 컨버터(1446)가 적용될 수 있다. The converter unit 1300 can be applied to the secondary side of the converter unit 1300 as shown in Fig. 13, and the boosted buck converter 1336 can be applied to the secondary side of the converter unit 1400 as shown in Fig. Converter 1446 may be applied.

도 13을 참조하면, 컨버터부(1300)은 정류부(1331) 사이에 밸런스부(1332)가 연결될 수 있다. 밸런스부(1332)에 의해 컨버터부(1300)는 제1채널과 제2채널의 구동전압이 다르더라도 제1채널과 제2채널에 인가되는 전압을 균일하게 할 수 있다. 밸런스부(1332,1432)는 밸런스캡(Cbal)와 밸런스인덕터(Lbal)를 포함할 수 있다. 또한, 밸런스캡(Cbal)에는 밸런스인덕터(Lbal)가 직렬로 연결될 수 있다. 도 14에 도시된 컨버터부(1400)는 도 13에 도시된 밸런스부(1332)와 동일하게 밸런스부(1432)가 정류부(1431)에 연결될 수 있다. 13, in the converter unit 1300, a balance unit 1332 may be connected between the rectifying units 1331. [ The converter unit 1300 can equalize the voltage applied to the first channel and the second channel by the balance unit 1332 even if the driving voltages of the first channel and the second channel are different. The balance portions 1332 and 1432 may include a balance cap C bal and a balance inductor L bal . Further, the balance cap (C bal) may be connected in a balanced inductor (L bal) in series. In the converter unit 1400 shown in FIG. 14, the balance unit 1432 can be connected to the rectification unit 1431, like the balance unit 1332 shown in FIG.

도 15는 3개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제1실시예를 나타내는 회로도이고, 도 16은 3개의 채널에서 캐패시터를 이용하여 캡발란싱을 하는 컨버터부의 제2실시예를 나타내는 회로도이다. FIG. 15 is a circuit diagram showing a first embodiment of a converter unit for cap-balancing using capacitors in three channels, and FIG. 16 is a circuit diagram showing a second embodiment of a converter unit for performing cap balancing using capacitors in three channels to be.

도 15를 참조하면, 컨버터부(1500)의 정류부(1531)는 제1밸런스부(1532a)와 제2밸런스부(1532b)를 포함할 수 있다. 제1밸런스부(1532a)가 정류부(1531)의 제1채널과 제2채널에 전류를 공급하는 부분에 연결되고 제2밸런스부(1532b)가 정류부(1531)의 제2채널과 제3채널에 전류를 공급하는 부분에 연결될 수 있다. 또한, 제1밸런스부(1532a)와 제2밸런스부(1532b)는 각각 밸런스캡(Cbal1, Cbal2)와 밸런스인덕터(Lbal1, Lbal2)를 포함할 수 있다. 밸런스캡(Cbal1, Cbal2)와 밸런스인덕터(Lbal1, Lbal2)은 각각 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 도 16에 도시된 컨버터부(1600)는 도 15에 도시된 제1밸런스부(1532a) 및 제2밸런스부(1532b)와 동일하게 제1밸런스부(1632a) 및 제2밸런스부(1632b)가 정류부(1631)에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 15, the rectification part 1531 of the converter part 1500 may include a first balance part 1532a and a second balance part 1532b. The first balance portion 1532a is connected to the portion for supplying current to the first channel and the second channel of the rectification portion 1531 and the second balance portion 1532b is connected to the second channel and the third channel of the rectification portion 1531 It can be connected to the part supplying current. The first balanced portion 1532a and the second balanced portion 1532b may include balance caps C bal1 and C bal2 and balanced inductors L bal1 and L bal2 , respectively. The balance caps (C bal1 , C bal2 ) and the balanced inductors ( Bal1 , Bal2 ) can be connected in series. The converter portion 1600 shown in Fig. 16 has a first balanced portion 1632a and a second balanced portion 1632b similar to the first balanced portion 1532a and the second balanced portion 1532b shown in Fig. 15, May be connected to the rectifying unit 1631. [

도 17은 LLC 컨버터의 이차측에 로우 사이드 벅컨버터가 적용된 전원장치의 실험결과를 나타내는 그래프이다. 17 is a graph showing an experimental result of a power supply device to which a low side buck converter is applied on the secondary side of the LLC converter.

도 17을 참조하면, PSIM simulation tool을 통해 고찰된 모의 실험결과를 나타낸다. 입력전압은 390 V의 직류전압이고, 3개의 채널을 포함하며, 각 채널에 인가되는 순방향전압(Vf)은 180V, 190V, 200V의 편차를 갖고, 등가저항은 100Ω일 수 있다. 또한, 전원장치는 50% 디밍을 할 수 있다. 전원장치는 순방향전압(Vf)의 편차가 존재하는 상황하에 모두 200mA를 정밀제어하고 있다. 또 약220V정도의 전압으로 발광소자(LED)를 구동하고 있으나 벅컨버터의 입력전압은 최대 78V 정도로써 낮으므로 사용된 전력반도체의 내압 또한 최대 78V를 보이고 있다.Referring to FIG. 17, there is shown a simulation result that is examined through a PSIM simulation tool. The input voltage is a DC voltage of 390 V and includes three channels, and the forward voltage Vf applied to each channel may have a deviation of 180 V, 190 V and 200 V, and the equivalent resistance may be 100 OMEGA. In addition, the power supply can provide 50% dimming. The power supply unit precisely controls 200 mA under a situation where there is a deviation of the forward voltage (V f ). In addition, although the light emitting device (LED) is driven by a voltage of about 220V, the input voltage of the buck converter is about 78V, which is low, so that the breakdown voltage of the power semiconductor used is also 78V at maximum.

도 18은 LLC 컨버터의 이차측에 부스트 컨버터가 적용된 전원장치의 실험결과를 나타내는 그래프이다.18 is a graph showing an experimental result of a power supply apparatus to which a boost converter is applied on the secondary side of the LLC converter.

도 18을 참조하면, 50% 디밍을 하는 경우 부스트 컨버터를 적용한 제안된 3채널을 포함하는 발광소자(LED) 구동회로 역시 3 채널에서 순방향전압(Vf)의 편차가 존재하는 상황하에 모두 200mA를 정밀제어하고 있다. 또 약220V정도의 발광소자(LED)를 구동하고 있으나 부스트컨버터의 출력전압은 최대 78V 정도로써 낮으므로 사용된 전력반도체의 내압 또한 최대 78V를 보이고 있다. 또한 부스트 컨버터는 디밍 온일 때 부스트 컨버터의 입력전압을 낮춤으로써 발광소자(LED)에 인가되는 전압을 높여 발광소자(LED)를 구동하고 있으며 디밍 오프일 때는 부스트컨버터 동작이 멈춤에 따라 부스트컨버터 입력전압이 높아져 발광소자(LED)가 오프 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 18, in the case of 50% dimming, the proposed LED driver circuit including the three-channel boost converter using the boost converter also has 200 mA in all three channels under the condition that the forward voltage (V f ) Precision control. In addition, although the light emitting device (LED) of about 220V is driven, since the output voltage of the boost converter is as low as 78V maximum, the breakdown voltage of the power semiconductor used is also 78V at maximum. Also, the boost converter lowers the input voltage of the boost converter when the dimming is on, thereby driving the light emitting device (LED) by increasing the voltage applied to the light emitting device (LED). When dimming is off, And the light emitting element (LED) is turned off.

도 19는 LLC 컨버터의 이차측에 로우 사이드 벅컨버터가 적용되고 캐패시터를 이용하여 2개의 채널의 캡발란싱을 하는 전원장치의 실험결과를 나타내는 그래프이다.19 is a graph showing an experimental result of a power supply apparatus that applies a low side buck converter to a secondary side of an LLC converter and performs cap balancing of two channels using a capacitor.

도 19를 참조하면, 로우사이드벅컨버터를 적용한 제안된 2채널 밸런스부 역시 발광소자(LED) 2 채널에서 순방향전압(Vf)의 편차가 존재하는 상황하에 모두 200mA를 정밀제어하고 있다. 즉 2채널의 발광소자(LED) 전류의 합은 로우사이드벅컨버터가 제어하고 각 발광소자(LED) 간 전류 평형은 밸런스부에 의해 유지됨을 알 수 있다. 또 약220V정도의 발광소자(LED)를 구동하고 있으나 벅 컨버터의 입력전압은 최대 78V 정도로써 낮으므로 사용된 전력반도체의 내압 또한 최대 78V를 보이고 있다. Referring to FIG. 19, the proposed two-channel balanced part using a low-side buck converter precisely controls 200 mA in all the cases where there is a deviation of the forward voltage V f from two light emitting devices (LEDs). That is, the sum of the currents of the two channels of the light emitting devices (LEDs) is controlled by the low side buck converter, and the current balance between the light emitting devices (LEDs) is maintained by the balance part. In addition, although the light emitting device (LED) of about 220V is driven, since the input voltage of the buck converter is as low as 78V maximum, the breakdown voltage of the power semiconductor used is also 78V at maximum.

본 발명의 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 이런 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다.The functions of the various elements shown in the drawings of the present invention may be provided through use of dedicated hardware as well as hardware capable of executing software in association with appropriate software. When provided by a processor, such functionality may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or a plurality of individual processors, some of which may be shared.

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.In the claims hereof, the elements depicted as means for performing a particular function encompass any way of performing a particular function, such elements being intended to encompass a combination of circuit elements that perform a particular function, Microcode, etc., coupled with suitable circuitry to perform the software for the computer system 100. The computer system 100 may include any type of software, including firmware, microcode, etc.,

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. Reference throughout this specification to " one embodiment ", etc. of the principles of the invention, and the like, as well as various modifications of such expression, are intended to be within the spirit and scope of the appended claims, it means.

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.It will be understood that the term " connected " or " connecting ", and the like, as used in the present specification are intended to include either direct connection with other components or indirect connection with other components. Also, the singular forms in this specification include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, components, steps, operations, and elements referred to in the specification as " comprises " or " comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

100: 전원장치 110: 정류부
120:PFC 130: LLC 컨버터
140: 플라이백컨버터 150: 제1포스트레귤레이터
160: 제2포스트레귤레이터 LED1,LED2: 발광소자100: Power supply unit 110:
120: PFC 130: LLC converter
140: flyback converter 150: first post-regulator
160: second post regulator LED1, LED2: light emitting element

Claims (19)

적어도 하나의 채널을 포함하는 부하에 전압을 인가하는 전원장치에 있어서,
상기 채널의 순방향전압보다 낮은 전압인 플로팅전압을 저장하고 출력하는 전압인가부; 및
링크전압을 전달받아 컨버팅하여 제1전압을 생성하는 컨버터를 포함하고,
상기 플로팅전압과 상기 제1전압이 합산된 전압을 상기 부하에 전달하는 전원장치.A power supply device for applying a voltage to a load including at least one channel,
A voltage applying unit for storing and outputting a floating voltage that is lower than a forward voltage of the channel; And
And a converter for receiving and converting the link voltage to generate a first voltage,
And transmits a summed voltage of the floating voltage and the first voltage to the load. 제1항에 있어서,
상기 플로팅전압과 상기 제1전압이 합산된 전압은 상기 순방향전압보다 높은 전압인 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the sum of the floating voltage and the first voltage is higher than the forward voltage. 제1항에 있어서,
상기 컨버터는 인덕터, 제1스위치 및 제1캐패시터를 포함하고, 상기 제1스위치는 스위칭동작을 수행하여 상기 인덕터에 흐르는 전류를 조절함으로써 상기 링크전압을 컨버팅하여 상기 제1전압을 생성하는 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the converter includes an inductor, a first switch, and a first capacitor, the first switch performing a switching operation to convert the link voltage to generate the first voltage by adjusting a current flowing through the inductor. 제1항에 있어서,
제1차측권선과 제2차측권선을 포함하는 변압기를 포함하고, 상기 변압기의 제2차측권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하며, 상기 제1서브권선에서 상기 플로팅전압에 대응되는 전압을 유도하고, 상기 제2서브권선에서 상기 링크전압에 대응되는 전압을 유도하는 전원장치.The method according to claim 1,
A secondary winding of the transformer includes a first sub-winding and a second sub-winding, wherein the secondary winding of the transformer comprises a first sub-winding and a second sub- And derives a voltage corresponding to the link voltage in the second sub-winding. 제1항에 있어서,
상기 부하는 병렬로 연결된 적어도 제1채널과 제2채널을 포함하고, 상기 컨버터는 복수 개 이고, 상기 각 컨버터들은 상기 링크전압을 상기 제1전압으로 컨버팅하는 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the load comprises at least a first channel and a second channel connected in parallel, the converter being a plurality, and each of the converters converting the link voltage to the first voltage. 제5항에 있어서,
제1차측권선과 제2차측권선을 포함하는 변압기를 더 포함하고, 상기 변압기의 제2차측권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하며, 상기 제1서브권선에서 상기 플로팅전압에 대응되는 전압을 유도하고, 상기 제2서브권선에서 상기 링크전압에 대응되는 전압을 유도하는 전원장치.6. The method of claim 5,
Further comprising a transformer including a primary side winding and a secondary side winding, wherein the secondary side winding of the transformer comprises a first sub-winding and a second sub-winding, and wherein the first sub- And derives a voltage corresponding to the link voltage in the second sub-winding. 제6항에 있어서,
상기 제1서브권선에는 제1정류부가 연결되고 상기 제2서브권선에는 제2정류부가 연결되며, 상기 제1정류부에서 상기 플로팅전압을 출력하고 상기 제2정류부에서 상기 링크전압을 출력하는 전원장치.The method according to claim 6,
Wherein the first sub-winding is connected to a first rectification part and the second sub-winding is connected to a second rectification part, and the first rectification part outputs the floating voltage and the second rectification part outputs the link voltage. 제7항에 있어서,
상기 제1정류부에는 상기 제1채널과 상기 제2채널에 각각 흐르는 전류의 편차를 줄이는 밸런스부를 더 포함하는 전원장치.8. The method of claim 7,
Wherein the first rectification part further includes a balance part for reducing a deviation of a current flowing through the first channel and the second channel, respectively. 제8항에 있어서,
상기 밸런스부는 밸런스캡과 상기 밸런스캡에 연결되는 밸런스인덕터를 포함하는 전원장치.9. The method of claim 8,
Wherein the balance portion includes a balance cap and a balance inductor coupled to the balance cap. 제1항에 있어서,
상기 전압인가부는 소정의 전압을 저장하는 플로팅캐패시터를 포함하는 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the voltage applying unit includes a floating capacitor for storing a predetermined voltage. 제1항에 있어서,
상기 컨버터는 벅컨버터를 포함하는 전원장치.The method according to claim 1,
Wherein the converter comprises a buck converter. 적어도 하나의 채널을 포함하는 부하에 전압을 인가하는 전원장치에 있어서,
상기 채널에 직렬로 연결되는 캐패시터;
입력전압을 상기 채널의 순방향전압보다 낮은 전압레벨을 갖는 플로팅전압과 링크전압으로 구분하고, 상기 링크전압을 컨버팅하여 상기 캐패시터에 입력되는 전압을 조절하는 컨버터를 포함하되,
상기 컨버터는
정지 시에 상기 캐패시터에 제1전압이 인가되어 상기 채널에 상기 채널의 순방향전압 보다 낮은 전압이 인가되게 하고, 구동 시에 상기 제1전압을 방전시켜 상기 캐패시터에 제2전압이 충전되어 상기 채널에 상기 채널의 순방향전압보다 높은 전압이 인가되게 하는 전원장치.A power supply device for applying a voltage to a load including at least one channel,
A capacitor connected in series to the channel;
And a converter for dividing the input voltage into a floating voltage and a link voltage having a voltage level lower than a forward voltage of the channel and converting the link voltage to adjust a voltage input to the capacitor,
The converter
A first voltage is applied to the capacitor at a stop to apply a voltage lower than a forward voltage of the channel to the channel, and the first voltage is discharged at the time of driving so that the capacitor is charged with a second voltage, Wherein a voltage higher than a forward voltage of the channel is applied. 제12항에 있어서,
상기 컨버터는 인덕터, 제1스위치를 포함하고, 상기 제1스위치는 스위칭동작을 수행하여 상기 인덕터에 인가되는 전압을 조절함으로써 상기 캐패시터에 상기 제2전압이 충전되게 하는 전원장치.13. The method of claim 12,
Wherein the converter includes an inductor and a first switch, the first switch performing a switching operation to adjust a voltage applied to the inductor to cause the capacitor to charge the second voltage. 제12항에 있어서,
제1차측권선과 제2차측권선을 포함하는 변압기를 더 포함하고, 상기 변압기의 제2차측권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하며, 상기 제1서브권선에서 상기 플로팅전압에 대응되는 전압을 유도하고, 상기 제2서브권선에서 상기 링크전압에 대응되는 전압을 유도하는 전원장치.13. The method of claim 12,
Further comprising a transformer including a primary side winding and a secondary side winding, wherein the secondary side winding of the transformer comprises a first sub-winding and a second sub-winding, and wherein the first sub- And derives a voltage corresponding to the link voltage in the second sub-winding. 제13항에 있어서,
상기 부하는 병렬로 연결된 적어도 제1채널과 제2채널을 포함하고, 상기 캐패시터와 상기 컨버터는 복수 개이고, 상기 각 컨버터들은 각 캐패시터에 상기 제2전압이 충전되도록 하는 전원장치.14. The method of claim 13,
Wherein the load includes at least a first channel and a second channel connected in parallel, wherein the capacitor and the converter are plural, and each converter causes each capacitor to be charged with the second voltage. 제15항에 있어서,
제1차측권선과 제2차측권선을 포함하는 더 변압기를 포함하고, 상기 변압기의 제2차측권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하며, 상기 제1서브권선에서 상기 플로팅전압에 대응되는 전압을 유도하고, 상기 제2서브권선에서 상기 링크전압에 대응되는 전압을 유도하는 전원장치.16. The method of claim 15,
Wherein the secondary winding of the transformer comprises a first sub-winding and a second sub-winding, wherein the second sub-winding of the transformer comprises a first sub-winding and a second sub- And derives a voltage corresponding to the link voltage in the second sub-winding. 제16항에 있어서,
상기 제1서브권선에는 제1정류부가 연결되고 상기 제2서브권선에는 제2정류부가 연결되며, 상기 제1정류부에서 상기 플로팅전압을 출력하고 상기 제2정류부에서 상기 링크전압을 출력하는 전원장치.17. The method of claim 16,
Wherein the first sub-winding is connected to a first rectification part and the second sub-winding is connected to a second rectification part, and the first rectification part outputs the floating voltage and the second rectification part outputs the link voltage. 제17항에 있어서,
상기 제1정류부에는 상기 제1채널과 상기 제2채널에 각각 흐르는 전류의 편차를 줄이는 밸런스부를 더 포함하는 전원장치.18. The method of claim 17,
Wherein the first rectification part further includes a balance part for reducing a deviation of a current flowing through the first channel and the second channel, respectively. 제18항에 있어서,
상기 밸런스부는 밸런스캡과 상기 밸런스캡에 연결되는 밸런스인덕터를 포함하는 전원장치.19. The method of claim 18,
Wherein the balance portion includes a balance cap and a balance inductor coupled to the balance cap.
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