KR20160031776A - 전원장치 및 그의 구동방법 - Google Patents

전원장치 및 그의 구동방법 Download PDF

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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.
JP 제2011-171231호
본 발명의 목적은, 출력전압 범위가 넓은 전원장치 및 그의 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태는, 제1권선과 제2권선의 권수비에 대응하여 상기 구동전압의 크기를 조절하는 전원부, 및 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비를 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2실시형태는, 입력전압에 대응하여 전류가 흐르도록 하는 제1권선과, 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제1서브권선과, 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제2서브권선과, 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제3서브권선과, 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제4서브권선과, 제1서브권선의 일단과 출력단 사이에 연결되는 제1다이오드와, 제1서브권선의 타단과 제2서브권선의 일단 사이에 연결되는 제1스위치와, 제3서브권선의 타단과 상기 제4서브권선의 일단 사이에 연결되는 제2스위치와, 제1서브권선의 일단과 출력단 사이에 연결되는 제1다이오드와, 제1스위치와 상기 출력단 사이에 연결되는 제2다이오드와, 제2스위치와 상기 출력단 사이에 연결되는 제3다이오드와, 제4서브권선의 타단과 상기 출력단 사이에 연결되는 제4다이오드와, 제1스위치와 제2스위치의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3실시형태는 구동전압과 기준전압을 비교하는 단계, 및 구동전압과 기준전압의 비교결과에 대응하여 제2권선의 일부에 구동전류가 흐르는 것을 차단하여 제1권선과 제2권선의 권수비를 조절하는 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.
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 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원장치의 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 전원장치의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시된 전원장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전원장치에서 전원을 생성하는 과정을 나타내는 순서도이다.
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 구조도이다.
도 1을 참조하면, 전원장치(100)는 제1권선(L1)과 제2권선(L2)을 포함하며, 부하(101)로 구동전압을 인가하되, 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비에 대응하여 구동전압의 크기를 조절되는 전원부(110), 및 구동전압의 크기에 대응하여 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비를 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부(120)를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 변화에 따라 제2권선(L2)에 구동전압이 유도될 수 있다. 즉, 전원부(110)는 제1권선(L1)과 제2권선(L2)을 포함하는 변압기(110a)를 포함할 수 있다. 또한, 전원부(110)는 LLC 컨버터, 플라이백 컨버터 일 수 있다.
제어부(120)는 제어신호를 출력하여 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비를 조절할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 제어신호에 의해 제2권선(L2)의 전체를 선택하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 제2권선(L2) 전체에서 구동전류가 유도되어 흐를 수 있도록 할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 제어신호에 의해 제2권선(L2)의 일부를 선택하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 제2권선(L2) 일부에서 구동전류가 유도되어 흐를 수 있도록 할 수 있다. 예를 들면, 제1권선(L1)의 권수가 100이고 제2권선(L2)의 권수가 100이라고 가정을 하면, 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비는 1:1이 될 수 있다. 그리고, 제2권선(L2)의 전체가 선택되면 구동전압은 권수비 1:1에 대응하여 생성될 수 있다.
하지만, 제2권선(L2)의 일부에만 전류가 흐르도록 선택하여 전류가 흐르는 제2권선(L2)의 일부의 권수가 50이 된다고 가정하면, 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비는 2:1이 될 수 있다. 따라서, 제2권선(L2)에 유도되는 구동전압의 크기가 다르게 유도될 수 있다. 여기서, 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 수가 동일한 것으로 기재되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 제1권선(L1)의 수가 더 많거나 제2권선(L2)의 수가 더 많은 경우도 포함할 수 있다. 또한, 제2권선(L2)은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(120)에서 제1서브권선과 제2서브권선 중 하나의 서브권선을 선택하고 선택된 서브권선에만 전류가 흐르도록 하면 결과적으로 제2권선(L2)의 권수를 줄일 수 있어 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비를 조절할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 제1권선(L1)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다. 전류를 조절하는 것은 전류의 흐름의 방향을 조절하는 것과 전류의 양을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전원부(110)는 정류부(130)를 더 포함할 수 있고, 정류부(130)는 제2권선(L2)에서 유도된 구동전압(Vd)을 정류하여 부하(101)에 전달될 수 있도록 할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전원장치의 제1실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 전원장치(100)는 입력전압(Vin)과 연결되어 있는 제1권선(L1)과, 제1권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 구동전압이 유도되는 제2권선(L2)을 포함할 수 있다. 제2권선(L2)은 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)을 포함할 수 있다. 정류부(130)는 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22)에 연결되고, 제1서브권선(L21)에서 정류부(130) 사이에 스위치(SW)가 연결되어 있다. 이때, 스위치(SW)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 스위치(SW)는 오프 상태가 되면, 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22) 중 하나의 서브권선만 선택하여 폐루프를 형성할 수 있는 위치이면 가능하다. 또한, 스위치(SW)는 MOS 트랜지스터, FET, BJT 등의 스위칭소자를 사용할 수 있다. 정류부(130)는 제1다이오드(D1) 내지 제6다이오드(D6)를 포함할 수 있다. 제1다이오드(D1) 내지 제6다이오드(D4)는 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22) 사이에서 브릿지 형태로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1다이오드(D1)는 캐소드전극이 스위치(SW)를 통해 제1서브권선(L21)의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제2다이오드(D2)는 캐소드전극이 제2서브권선(L22)의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제3다이오드(D3)는 캐소드전극이 제2서브권선(L22)의 타단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있다. 또한, 제4다이오드(D4)는 애노드전극이 스위치(SW)를 통해 제1서브권선(L21)의 일단에 연결되고 캐소드전극이 접지에 연결될 수 있고, 제5다이오드(D5)는 애노드전극이 제2서브권선(L22)의 일단에 연결되고 캐소드전극이 접지에 연결될 수 있고, 제6다이오드(D6)는 애노드전극이 제2서브권선(L22)의 타단에 연결되고 캐소드전극이 접지에 연결될 수 있다.
출력단(Vout)에는 출력캐패시터(Cout)와 부하(101)가 병렬로 연결될 수 있다. 부하(101)는 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 또한, 부하(101)에는 센싱저항(Rs)이 연결되어 부하(101)에 흐르는 구동전류에 대응하는 전압을 센싱저항(Rs)에서 감지할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 비교기(120a)를 포함할 수 있고, 비교기(120a)의 (+)단에는 출력단(Vout)이 연결되고 (-) 단에는 기준전압(Vref)이 연결될 수 있다. 비교기(120a)는 출력단(Vout)의 전압과 기준전압(Vref)을 비교한 결과를 출력하는 제어신호를 출력할 수 있다. 출력단(Vout)의 전압은 출력단(Vout)에 연결된 부하에 의해 결정될 수 있다. 제어신호는 출력단(Vout)의 전압이 기준전압(Vref)보다 높은 경우 스위치(SW)가 턴온되도록 할 수 있고 출력단(Vout)의 전압이 기준전압(Vref)보다 낮은 경우 스위치(SW)가 턴오프되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 스위치의 턴온/턴오프 구간의 비인 듀티비를 제어하는 PWM부(120b)를 더 포함할 수 있다. 듀티비는 부하(101)에 흐르는 구동전류의 크기에 대응하여 결정될 수 있으며, PWM부(120b)는 제1권선(L1)에 연결되어 있는 구동스위치(FET)의 듀티비를 제어하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 조절할 수 있다. 구동스위치(FET)는 FET로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 MOS 트랜지스터, BJT 등의 스위칭소자일 수 있다. 여기서, 제어부(120)는 PWM부(120b)를 구비하여 구동스위치(FET)의 듀티비를 제어하는 것이 개시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 제어부(120)는 구동스위치(FET)의 온오프 주파수를 조절하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 조절하는 것도 가능하다.
도 3은 도 1에 도시된 전원장치의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 전원장치(100)는 입력전압(Vin)과 연결되어 있는 제1권선(L1)과, 제1권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 구동전압이 유도되는 제2권선(L2)을 포함할 수 있다. 제2권선(L2)은 제1서브권선(L21) 내지 제4서브권선(L24)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22) 사이에는 제1스위치(SW1)가 연결되어 있고 제3서브권선(L23)과 제4서브권선(L24) 사이에는 제2스위치(SW2)가 연결될 수 있다. 이때, 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1스위치(SW1)는 오프 상태가 되면, 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22) 중 하나의 서브권선만 선택하여 폐루프를 형성할 수 있는 위치이고 제2스위치(SW2)는 오프상태가 되면, 제3서브권선(L23)과 제4서브권선(L24) 중 하나의 서브권선만 선택하여 폐루프를 형성할 수 있는 위치이면 가능하다. 또한, 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)는 MOS 트랜지스터, FET, BJT 등의 스위칭소자를 사용할 수 있다.
제1다이오드(D1)는 제1서브권선(L21)에 연결될 수 있다. 그리고, 제2다이오드(D2)는 제2서브권선(L22)에 연결될 수 있다. 제3다이오드(D3)는 제3서브권선(L23)에 연결될 수 있다. 또한, 제4다이오드(D4)는 제4서브권선(L24)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1다이오드(D1)는 캐소드전극이 제1서브권선(L21)의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제2다이오드(D2)는 캐소드전극이 제1스위치(SW1)의 일단과 제2서브권선의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제3다이오드(D3)는 캐소드전극이 제3서브권선(L23)의 일단과 제2스위치(SW2)의 일단에 연결될 수 있고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있다. 또한, 제4다이오드(D4)는 캐소드전극이 제4서브권선(L24)의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단에 연결될 수 있다. 여기서, 제1다이오드 내지 제4다이오드(D1 내지 D4)는 정류부(130)가 될 수 있다. 출력단(Vout)에는 출력캐패시터(Cout)와 부하(101)가 병렬로 연결될 수 있다. 부하(101)는 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 또한, 부하(101)에는 센싱저항(Rs)이 연결되어 부하(101)에 흐르는 구동전류에 대응하는 전압을 센싱저항(Rs)에서 감지할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 비교기(120a)를 포함할 수 있고, 비교기(120a)의 (+)단에는 출력단(Vout)이 연결되고 (-) 단에는 기준전압(Vref)이 연결될 수 있다. 비교기(120a)는 출력단(Vout)의 전압과 기준전압(Vref)을 비교한 결과를 출력하는 제어신호를 출력할 수 있다. 출력단(Vout)의 전압은 출력단(Vout)에 연결된 부하(101)에 의해 결정될 수 있다. 제어신호는 출력단(Vout)의 전압이 기준전압(Vref)보다 높은 경우 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)가 동시에 턴온되도록 할 수 있고 출력단(Vout)의 전압이 기준전압(Vref)보다 낮은 경우 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)가 동시에 턴오프되도록 할 수 있다. 여기서, 동시는 약간의 시간차를 가지고 발생하는 것도 포함할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 스위치의 턴온/턴오프 구간의 비인 듀티비를 제어하는 PWM부(120b)를 더 포함할 수 있다. 듀티비는 부하(101)에 흐르는 구동전류의 크기에 대응하여 결정될 수 있으며, PWM부(120b)는 제1권선(L1)에 연결되어 있는 구동스위치(FET)의 듀티비를 제어하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 조절할 수 있다. 여기서, 제어부(120)는 PWM부(120b)를 구비하여 구동스위치(FET)의 듀티비를 제어하는 것이 개시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 제어부(120)는 구동스위치(FET)의 온오프 주파수를 조절하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 조절하는 것도 가능하다. 또한, 구동스위치(FET)는 FET로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 MOS 트랜지스터, BJT 등의 스위칭소자일 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 전원장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 전원장치(100)는 입력전압(Vin)과 연결되어 있는 제1권선(L1)과, 제1권선(L1)에 흐르는 전류에 의해 구동전압이 유도되는 제2권선(L2)을 포함할 수 있다. 제2권선(L2)은 제1서브권선(L21) 내지 제6서브권선(L26)을 포함할 수 있다. 그리고, 제2서브권선(L22)과 제3서브권선(L23) 사이에는 제1스위치(SW1a)가 연결되어 있고 제4서브권선(L24)과 제5서브권선(L25) 사이에는 제2스위치(SW1b)가 연결될 수 있다. 또한, 제1서브권선(L21)과 제2서브권선(L22) 사이에는 제3스위치(SW2a)가 연결되어 있고 제5서브권선(L25)과 제6서브권선(L26) 사이에는 제4스위치(SW2b)가 연결될 수 있다. 제1스위치(SW1a) 내지 제4스위치(SW2b) 모두 오프 상태가 되면, 제3서브권선(L23)과 제4서브권선(L24) 서브권선만 선택되어 폐루프를 형성할 수 있다.
그리고, 제1스위치(SW1a)와 제2스위치(SW1b)는 온상태이고 제3스위치(SW2a)와 제4스위치(SW2b)는 오프상태이면, 제2서브권선(L22) 내지 제5서브권선(L25)가 선택되어 폐루프를 형성할 수 있다. 그리고, 제1스위치(SW1a) 내지 제4스위치(SW2b) 모두 온 상태가 되면 제1서브권선(L21) 내지 제6서브권선(L26) 모두 선택되어 폐루프를 형성할 수 있다. 상기 제1스위치(SW1a) 내지 제4스위치(SW2b)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1서브권선(L21) 내지 제6서브권선(L26)를 선택적 연결하여 제1권선(L1)과 턴수비가 조절될 수 있도록 하는 위치이면 가능하다. 또한, 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)는 MOS 트랜지스터, FET, BJT 등의 스위칭소자를 사용할 수 있다.
제1다이오드(D1)는 제1서브권선(L21)에 연결될 수 있다. 제2다이오드(D2)는 제2서브권선(L22)에 연결될 수 있다. 제3다이오드(D3)는 제3서브권선(L23)에 연결될 수 있다. 제4다이오드(D4)는 제4서브권선(L24)에 연결될 수 있다. 제5다이오드(D5)는 제5서브권선(L25)에 연결될 수 있다. 또한, 제6다이오드(D6)는 제6서브권선(L26)에 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1다이오드(D1)는 캐소드전극이 제1서브권선(L21)의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제2다이오드(D2)는 캐소드전극이 제3스위치(SW3a)의 일단과 제2서브권선(L22)의 일단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제3다이오드(D3)는 캐소드전극이 제3서브권선(L23)의 일단과 제1스위치(SW1a)의 일단에 연결될 수 있고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제4다이오드(D4)는 캐소드전극이 제4서브권선(L24)의 타단과 제2스위치(SW1b)에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있고, 제5다이오드(D5)는 캐소드전극이 제5서브권선(L25)의 타단과 제4스위치(SW2b)에 연결되고 캐소드 전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있다. 또한, 제6다이오드(D6)는 캐소드전극이 제6서브권선(L26)의 타단에 연결되고 애노드전극이 출력단(Vout)에 연결될 수 있다. 여기서, 제1다이오드 내지 제6다이오드(D1 내지 D6)는 정류부(130)가 될 수 있다. 출력단(Vout)에는 출력캐패시터(Cout)와 부하(101)가 병렬로 연결될 수 있다. 부하(101)는 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 또한, 부하(101)에는 센싱저항(Rs)이 연결되어 부하(101)에 흐르는 구동전류에 대응하는 전압을 센싱저항(Rs)에서 감지할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 제1비교기(120a)를 포함할 수 있고, 제1비교기(120a)의 (+)단에는 출력단(Vout)이 연결되고 (-) 단에는 제1기준전압(Vref1)이 연결될 수 있다. 제1비교기(120a)는 출력단(Vout)의 전압과 제1기준전압(Vref1)을 비교한 결과를 출력하는 제1제어신호를 출력할 수 있다. 제1제어신호는 제1스위치(SW1a)과 제2스위치(SW1b)에 전달되어 제1 스위치(SW1a)과 제2스위치(SW1b)가 동시에 턴온 또는 턴오프될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 제2비교기(120c)를 포함할 수 있고, 제2비교기(120c)의 (+)단에는 출력단(Vout)이 연결되고 (-) 단에는 제2기준전압(Vref2)이 연결될 수 있다. 제2비교기(120c)는 출력단(Vout)의 전압과 제2기준전압(Vref2)을 비교한 결과를 출력하는 제2제어신호를 출력할 수 있다. 제2제어신호는 제3스위치(SW2a)과 제4스위치(SW2b)에 전달되어 제3 스위치(SW2a)과 제4스위치(SW4b)가 동시에 턴온 또는 턴오프될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 제1기준전압(Vref1)과 제2기준전압(Vref2) 서로 다른 크기의 전압을 가질 수 있다. 또한, 제2기준전압(Vref2)의 전압이 제1기준전압(Vref1)보다 높을 수 있다. 그리고, 출력단(Vout)의 전압은 출력단(Vout)에 연결된 부하(101)에 의해 결정될 수 있다. 출력단(Vout)의 전압이 제1기준전압(Vref1)보다 낮은 경우 제1제어신호와 제2제어신호는 제1스위치(SW1a) 내지 제4스위치(SW4b) 모두 턴오프가 되도록 하여 제3서브권선(L23)와 제4서브권선(L24)만 선택되도록 할 수 있다. 그리고, 출력단(Vout)의 전압이 더 높아져 제1기준전압(Vref1)보다 높고 제2기준전압(Vref2)보다 낮은 경우 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)가 턴온되도록 할 수 있어 제2서브권선(L22) 내지 제5서브권선(L25)가 선택되도록 할 수 있다.
그리고, 출력단(Vout)의 전압이 더 높아져 제2기준전압(Vref2)보다 높아진 경우 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)가 턴온된 상태에서 제3스위치(SW2a)와 제4스위치(SW2b)가 되도록 할 수 있어 제1서브권선(L21) 내지 제6서브권선(L26) 모두 선택될 수 있다. 따라서, 출력단(Vout)의 전압에 따라 제1제어신호 및 제2제어신호 중 적어도 하나가 출력되어 제2권선(L2)의 턴수를 조절할 수 있어 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 턴수비가 조절될 수 있다. 또한, 제어부(120)는 스위치의 턴온/턴오프 구간의 비인 듀티비를 제어하는 PWM부(120b)를 더 포함할 수 있다. 듀티비는 부하(101)에 흐르는 구동전류의 크기에 대응하여 결정될 수 있으며, PWM부(120b)는 제1권선(L1)에 연결되어 있는 구동스위치(FET)의 듀티비를 제어하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 조절할 수 있다. 여기서, 제어부(120)는 PWM부(120b)를 구비하여 구동스위치(FET)의 듀티비를 제어하는 것이 개시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 제어부(120)는 구동스위치(FET)의 온오프 주파수를 조절하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 흐름을 조절하는 것도 가능하다. 또한, 구동스위치(FET)는 FET로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 MOS 트랜지스터, BJT 등의 스위칭소자일 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 전원장치에서 전원을 생성하는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 전원공급방법은 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비에 의해 부하(101)에 인가되는 구동전압이 결정되도록 할 수 있다. 또한, 전원공급방법은 도 3에 도시된 전원장치를 이용하여 동작을 설명하도록 한다. 먼저, 구동전압과 기준전압을 비교할 수 있다.(S400) 이때, 전원장치(100)의 입력전압(Vin)이 100V이고 기준전압(Vref)이 90V 인 것으로 가정을 할 수 있다. 그리고, 출력단(Vout)에 100V의 정격전압을 갖는 부하(101)가 연결되면(Vf 전압이 100V인 LED들이 연결되면), 출력단(Vout)의 전압은 100V가 되어 기전압(Vref)보다 출력단(Vout)의 전압이 더 높은 상태일 수 있다. 기준전압(Vref)보다 출력단(Vout)의 전압이 더 높으면, 비교기(120a)는 스위치를 턴온할 수 있는 제어신호를 출력할 수 있다. 그리고, 출력단(Vout)에 50V의 정격전압을 갖는 부하(101)가 연결되면, 출력단(Vout)의 전압은 50V가 되어 기준전압(Vref)보다 출력단(Vout)의 전압이 더 낮은 상태일 수 있다. 기준전압(Vref)보다 출력단(Vout)의 전압이 더 낮으면, 비교기(120a)는 스위치를 턴오프할 수 있는 제어신호를 출력할 수 있다.
그리고, 비교결과에 대응하여 제2권선(L2)의 일부에는 구동전류가 흐르는 것을 차단하여 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비를 조절할 수 있다.(S410) 기준전압(Vref)보다 출력단(Vout)의 전압이 더 높아, 비교기(120a)에서 출력되는 제어신호에 의해 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)가 턴온되면, 제1 내지 제4서브권선들(L21 내지 L24)의 권선비에 따라 제2다이오드(D2)와 제3다이오드(D3)의 애노드전극의 전압은 제1다이오드(D1)와 제4다이오드(D4)의 애노드전극의 전압보다 낮게 형성될 수 있다. 제2다이오드(D2)와 제3다이오드(D3)의 애노드전극의 전압이 제1다이오드(D1)와 제4다이오드(D4)의 애노드전극의 전압보다 낮으면, 제2다이오드(D2)와 제3다이오드(D3)는 도통되지 않게 될 수 있고 제1서브권선 내지 제4서브권선(L21 내지 L24)과 제1다이오드(D1)와 제4다이오드(D4)에 의해 폐루프가 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비가 1:1이 될 수 있다. 따라서, 제2권선(L2)에 유도된 구동전압은 100V가 되어 부하(101)에 100V의 정격전압을 인가할 수 있고 Vf가 100V인 LED를 부하에 채용할 수 있다. 그리고, 기준전압(Vref)보다 출력단(Vout)의 전압이 더 낮아, 비교기(120a)에서 출력되는 제어신호에 의해 제1스위치(SW1)와 제2스위치(SW2)가 턴오프되면, 제1다이오드(D1)와 제4다이오드(D4)는 연결되지 않아 제2서브권선(L22), 제3서브권선(L23)과 제2다이오드(D2)와 제3다이오드(D3)에 의해 폐루프가 형성될 수 있다. 이로 인해, 제1권선(L1)과 제2권선(L2)의 권수비가 2:1이 될 수 있다. 따라서, 제2권선(L2)에 유도된 구동전압은 50V가 되어 부하(101)에 50V의 정격전압을 인가할 수 있고 Vf가 50V인 LED를 부하에 채용할 수 있다. 따라서, 제2권선(L2)의 권선비를 조절함으로써 전원장치(100)의 출력전압의 범위를 넓힐 수 있다.
그리고, 제어부(120)는 PWM부(120b)의 제어에 의해 제1권선(L1)에 흐르는 전류를 조절할 수 있다. 이때, PWM부(120b)는 부하에 흐르는 구동전류의 양을 이용하여 제1권선(L1)에 흐르는 전류의 양이 일정할 수 있도록 할 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: 부하
110: 전원부 120: 제어부
120a: 비교부 120b: PWM부
D1,D2,D3,D4: 다이오드 Vin: 입력전압
Vout: 출력단 L1: 제1권선
L2: 제2권선

Claims (17)

  1. 제1권선과 제2권선을 포함하며, 부하로 구동전압을 인가하되, 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비에 대응하여 상기 구동전압의 크기를 조절하는 전원부; 및
    상기 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비를 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하고, 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선 중 선택적으로 하나의 서브권선에 전류가 흐르는 것을 차단하는 제1스위치가 연결되고, 상기 제어신호에 의해 결정되는 상기 제1스위치의 턴온/턴오프 동작에 의해 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비가 조절되는 전원장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는 정류부를 더 포함하며, 상기 정류부는 상기 제2권선에서 유도된 구동전압을 정류하여 상기 부하에 전달하는 전원장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 비교기를 더 포함하며, 상기 비교기는 기준전압과 상기 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제어신호를 출력하는 전원장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2권선은 제1서브권선, 제2서브권선, 제3서브권선 및 제4서브권선을 포함하며, 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선 중 하나의 서브권선에 선택적으로 전류가 흐르는 것을 차단 하는 제1스위치와, 상기 제3서브권선과 상기 제4서브권선 중 선택적으로 하나의 서브권선에 전류가 흐르는 것을 차단하는 제2스위치가 연결되고, 상기 제1스위치와 상기 제2스위치의 턴온/턴오프 동작에 의해 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비가 조절되는 전원장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1스위치와 상기 제2스위치는 상기 제어신호에 의해 동시에 턴온 또는 턴오프되는 전원장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 비교기를 더 포함하며, 상기 비교기는 기준전압과 상기 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제어신호를 출력하는 전원장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2권선은 제1서브권선, 제2서브권선, 제3서브권선, 제4서브권선, 제5서브권선 및 제6서브권선을 포함하고, 상기 제어신호는 제1스위치와 제2스위치의 턴온/턴오프동작을 제어하는 제1제어신호와 제3스위치와 제4스위치의 턴온/턴오프동작을 제어하는 제2제어신호를 포함하며,
    상기 전원부는 상기 제1제어신호에 의해 턴오프되어 상기 제3서브권선과 상기 제4서브권선을 선택하여 전류가 흐르도록 하고, 턴온되어 상기 제2서브권선 내지 상기 제5서브권선을 선택하여 전류가 흐르도록 하는 제1스위치 및 제2스위치와, 상기 제2제어신호에 의해 턴온되어 상기 제1서브권선과 제6서브권선이 선택되어 전류가 흐르도록 하는 제3스위치 및 제4스위치를 포함하는 전원장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 제1비교기와 제2비교기를 더 포함하며, 상기 제1비교기는 제1기준전압과 상기 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제1제어신호를 출력하고, 상기 제2비교기는 상기 제1기준전압보다 높은 제2기준전압과 상기 구동전압의 크기에 대응하여 상기 제2제어신호를 출력하는 전원장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1권선에 전류가 흐르는 것을 제어하는 제5스위치가 연결되고 상기 제어부는 상기 부하에 흐르는 구동전류의 크기를 감지하여 상기 제5스위치의 듀티비를 조절하는 PWM부를 포함하는 전원장치.
  11. 입력전압에 대응하여 전류가 흐르도록 하는 제1권선과,
    상기 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제1서브권선과,
    상기 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 구동전압이 유도되는 제2서브권선과,
    상기 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제3서브권선과,
    상기 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 구동전압이 유도되는 제4서브권선과,
    상기 제1서브권선의 일단과 출력단 사이에 연결되는 제1다이오드와,
    상기 제1서브권선의 타단과 상기 제2서브권선의 일단 사이에 연결되는 제1스위치와,
    상기 제3서브권선의 타단과 상기 제4서브권선의 일단 사이에 연결되는 제2스위치와,
    상기 제1서브권선의 일단과 상기 출력단 사이에 연결되는 제1다이오드와,
    상기 제1스위치와 상기 출력단 사이에 연결되는 제2다이오드와,
    상기 제2스위치와 상기 출력단 사이에 연결되는 제3다이오드와,
    상기 제4서브권선의 타단과 상기 출력단 사이에 연결되는 제4다이오드와,
    상기 제1스위치와 상기 제2스위치의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 제1제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 전원장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1스위치와 상기 제2스위치를 턴온 또는 턴오프시키는 상기 제어신호를 출력하는 제1비교기를 더 포함하고, 상기 제1비교기는 상기
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 구동전압이 유도되는 제5서브권선과,
    상기 제1권선에 흐르는 전류의 변화에 따라 상기 구동전압이 유도되는 제6서브권선과,
    상기 제5서브권선과 상기 제1서브권선의 일단 사이에 연결되는 제3스위치와,
    상기 제4서브권선과 상기 제6서브권선의 일단 사이에 연결되는 제4스위치를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제3스위치와 상기 제4스위치를 턴온 또는 턴오프시키는 제2제어신호를 출력하는 제2비교기를 더 포함하고, 상기 제2비교기는 상기 출력단의 전압과 상기 제1기준전압보다 높은 전압을 갖는 제2기준전압을 전달받아 상기 제2제어신호를 출력하는 전원장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 출력단에서 부하로 흐르는 구동전류의 크기에 대응하여 상기 제1권선에 흐르는 전류의 흐름을 제어하는 PWM부를 포함하는 전원장치.
  15. 제1권선과 제2권선의 권수비에 의해 부하에 인가되는 구동전압이 결정되는 전원공급방법에 있어서,
    상기 구동전압과 기준전압을 비교하는 단계; 및
    상기 구동전압과 상기 기준전압의 비교결과에 대응하여 상기 제2권선의 일부에 구동전류가 흐르는 것을 차단하여 상기 제1권선과 상기 제2권선의 권수비를 조절하는 단계를 포함하는 전원공급방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2권선은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함하고, 상기 제1서브권선과 상기 제2서브권선 중 하나의 서브권선에 스위치가 연결되어 상기 비교결과에 대응하여 상기 스위치가 오프되는 전원공급방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 부하에 흐르는 상기 구동전류의 크기에 대응하여 듀티비를 결정하고 상기 듀티비에 따라 상기 제1권선에 흐르는 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는 전원공급방법.
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