KR20160070717A - 보호 모드 제어 회로와 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

보호 모드 제어 회로는, 보호 상황에서 제1 신호의 주기를 카운트하고, 상기 카운트 결과가 보호 기준 값에 도달하면 자동재시작 신호를 생성하는 자동재시작 카운터, 및 상기 자동재시작 신호가 소정의 임계 횟수만큼 연속적으로 발생하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키기 위한 래치 모드 신호를 생성하는 래치 모드부를 포함한다.

Description

보호 모드 제어 회로와 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치{PROTECTION MODE CONTROL CIRCUIT, SWITCH CONTROL CIRCUIT COMPRISING THE SAME, AND POWER SUPPLY DEVICE COMPRISING THE SWITCH CONTROL CIRCUIT}
실시 예는 보호 모드 제어 회로와 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치에 관한 것이다.
보호 모드(protection mode)는 자동재시작 모드(auto-restart mode)와 래치 모드(latch mode)로 구분된다. 사용자가 보호 모드를 래치 모드로 변경할 것을 제어 IC에 지시한 경우, 자동재시작 모드에 의해 발생한 자동재시작 횟수의 누적 카운트가 소정치 이상일 때, 보호 모드가 자동재시작 모드에서 래치 모도로 변경된다. 이와 같이, 카운트 결과가 누적되는 경우, 예상하지 않은 시점에 보호 모드가 변경되는 문제가 있다.
실시 예를 통해 보호 모드를 안정적으로 변경할 수 있는 보호 모드 제어 회로와 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치를 제공하고자 한다.
실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로는, 보호 상황에서 제1 신호의 주기를 카운트하고, 상기 카운트 결과가 보호 기준 값에 도달하면 자동재시작 신호를 생성하는 자동재시작 카운터, 및 상기 자동재시작 신호가 소정의 임계 횟수만큼 연속적으로 발생하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키기 위한 래치 모드 신호를 생성하는 래치 모드부를 포함한다.
상기 보호 모드 제어 회로는, 상기 제1 신호가 소정 레벨에 도달한 후, 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면, 상기 래치 모드부의 카운트 결과를 리셋시키는 래치 리셋부를 더 포함한다.
상기 래치 리셋부는, 상기 모니터링 기간을 카운트하고, 상기 모니터링 기간을 카운트한 결과를 상기 제어 전압이 포화되거나 소프트 스타트가 기동될 때 리셋시킬 수 있다.
상기 보호 모드 회로는, 외부에서 결정되는 모드 전압과 상기 래치 모드 신호에 따라 보호 모드를 결정하는 보호 모드 제어부를 더 포함한다.
상기 자동재시작 카운터는, 소프트 스타트 기간의 경과를 지시하는 소프트 스타트 종료 신호 및 상기 제1 신호가 소정의 제1 기준 전압까지 하강한 시점에 발생하는 소프트 스타트 초기화 신호에 기초하여 발생하는 출력을 카운트한다. 상기 자동재시작 카운터는, 상기 카운트 결과가 상기 보호 기준 값에 도달하면 상기 자동재시작 신호를 생성하고, 상기 소프트 스타트 종료 신호는 상기 제1 신호가 소정 레벨에 도달한 시점부터 인에이블 될 수 있다.
상기 자동재시작 카운터는, 상기 소프트 스타트 종료 신호 및 상기 소프트 스타트 초기화 신호를 논리 곱 연산하는 제1 AND 게이트, 상기 제1 AND 게이트의 출력을 카운트하는 제1 카운터, 및 상가 제1 카운터의 출력과 상기 보호 기준 값을 비교하는 제1 디지털 비교기를 포함한다. 상기 제1 카운터의 출력과 상기 보호 기준 값은 소정 비트의 디지털 신호일 수 있다.
상기 래치 모드부는, 상기 자동재시작 신호를 카운트하는 제2 카운터, 및
상기 제2 카운터의 출력과 상기 임계 횟수에 대응하는 상기 래치 기준 값을 비교하는 제2 디지털 비교기를 포함하고, 상기 제2 카운터의 출력과 상기 래치 기준 값은 소정 비트의 디지털 신호일 수 있다.
실시 예에 따른 스위치 제어 회로는 전력 공급을 제어하는 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하고, 제1 신호와 제1 기준 전압을 비교하는 비교기, 및 보호 모드 제어 회로를 포함한다. 상기 보호 모드 제어 회로는 상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 제1 신호의 주기를 카운트한 결과가 보호 기준 값에 도달하면 상기 스위치의 스위칭 동작을 재시작 시키는 자동재시작 신호를 생성하고, 상기 자동재시작 신호가 소정의 임계 횟수만큼 연속 발생할 때 보호 모드를 래치 모드로 변경한다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 제1 신호가 증가하여 소정의 임계 전압에 도달할 때 소프트 스타트 종료 신호를 생성할 수 있다. 상기 보호 모드 제어 회로는, 상기 소프트 스타트 종료 신호 및 상기 비교기의 출력을 논리 곱 연산한 결과를 카운트하고, 상기 카운트 결과가 상기 보호 기준 값에 도달하면 상기 자동재시작 신호를 생성할 수 있다.
상기 보호 모드 제어 회로는, 상기 연속 발생한 자동재시작 신호를 카운트한 결과가 소정의 래치 기준 값에 도달하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키기 위한 래치 모드 신호를 생성할 수 있다.
상기 보호 모드 제어 회로는, 상기 소프트 스타트 기간이 경과한 후, 상기 전력 공급에 따라 생성되는 출력 전압에 기초한 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면, 상기 연속 발생한 자동재시작 신호를 카운트한 결과를 리셋시킬 수 있다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 제1 신호가 발생하는 커패시터에 연결되어 있는 일단을 포함하는 스위치, 상기 스위치의 타단에 연결되어 있는 클램핑부, 및 상기 제어 전압이 포화될 때, 포화 신호를 생성하고 상기 스위치를 턴 오프시키는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 보호 모드 제어 회로는, 상기 소프트 스타트 기간이 경과한 후 발생하는 소프트 스타트 종료 신호와 상기 포화 신호에 기초한 리셋 신호의 제1 레벨 기간을 카운트하는 카운터를 포함한다. 상기 카운터는, 상기 카운트 결과가 상기 모니터링 기간에 대응하는 값에 도달하면, 상기 연속 발생한 자동재시작 신호를 카운트한 결과를 리셋시키기 위한 리셋 래치 신호를 생성한다. 상기 카운터의 카운트 결과는 상기 포화 신호가 인에이블 되거나 상기 소프트 스타트 종료 신호가 디스에이블되면 리셋될 수 있다.
상기 모니터링부는, 보호 동작이 기동되면 상기 스위치를 턴 오프 시킬 수 있다.
실시 예에 따른 전력 공급 장치는, 1차측 권선에 연결되어 있는 적어도 하나의 전력 스위치, 2차측 권선에 흐르는 전류를 동기 정류하여 출력 전압을 생성하는 적어도 하나의 동기 정류 스위치, 및 상기 전력 스위치 및 상기 동기 정류 스위치의 스위칭 동작을 제어하고, 보호 모드 및 보호 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함한다. 상기 스위치 제어 회로는, 보호 상황에서 제1 신호의 주기를 카운트한 결과가 보호 기준 값에 도달하면 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 자동 재시작하고, 상기 자동 재시작이 연속하여 소정의 임계 횟수만큼 연속적으로 발생하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시킬 수 있다.
상기 스위치 제어 회로는, 소프트 스타트 기간 경과 후 상기 출력 전압에 따르는 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면, 상기 연속적으로 발생한 자동 재시작을 카운트한 결과를 리셋시킬 수 있다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 제1 신호와 제1 기준 전압을 비교하는 비교기, 및 상기 제1 신호가 소정의 임계 전압에 도달할 때 상기 소프트 스타트 기간 경과를 지시하는 소프트 스타트 종료 신호를 생성하는 소프트 스타트 종료 검출부를 포함하고, 상기 소프트 스타트 종료 신호와 상기 비교기의 출력에 기초한 출력을 카운트한 결과가 상기 보호 기준 값에 도달할 때 자동 재시작을 지시하는 자동재시작 신호를 생성할 수 있다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 출력 전압에 대응하는 피드백 전압과 소정의 기준 전압 간의 차를 증폭하고 오차 증폭기, 상기 기준 전압이 입력되는 상기 오차 증폭기의 입력단과 상기 제1 신호가 발생하는 커패시터 사이에 위치하는 스위치, 및 상기 오차 증폭기의 입력단 전압을 상기 기준 전압으로 클램핑 시키는 클램핑부를 포함할 수 있다. 상기 스위치 제어 회로는, 상기 오차 증폭기의 출력을 보상하여 상기 제어 전압을 생성하고, 상기 제어 전압이 포화되거나, 보호 동작이 기동되면 상기 스위치를 턴 오프할 수 있다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 연속적으로 발생한 자동 재시작을 카운트하는 카운터, 및 상기 카운터의 카운트 결과와 상기 임계 횟수에 대응하는 래치 기준 값을 비교하는 비교기를 포함한다. 상기 스위치 제어 회로는, 소프트 스타트 기간 경과 후 상기 출력 전압에 따르는 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면 상기 카운터의 카운트 결과를 리셋시킬 수 있다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 연속 발생한 자동 재시작 횟수의 카운트 결과가 소정의 래치 기준 값에 도달할 때 래치 모드 신호를 생성하고, 상기 래치 모드 신호와 상기 래치 모드를 지시하는 모드 전압에 기초해 상기 보호 모드를 래치 모드로 변경할 수 있다.
실시 예를 통해 보호 모드를 안정적으로 변경할 수 있는 보호 모드 제어 회로와 이를 포함하는 스위치 제어 회로, 및 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치를 제공한다.
도 1은 실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로를 포함하는 스위치 제어 회로 및 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로를 포함하는 스위치 제어 회로의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 보호 모드 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 보호 모드 제어 회로에 의해 래치 모드로 변경되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 발명에 대하여 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 발명의 실시 예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
아래 설명에서 보호 동작이란 과부하, 과전류, 출력단락과 같은 이상 상태가 감지되어 스위칭 동작을 정지시키는 것을 의미하고, 보호 상태는 보호 동작이 기동되고, 보호 동작이 기동된 원인이 해소되지 않은 상태를 의미한다.
도 1은 실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로를 포함하는 스위치 제어 회로 및 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에서는 전력 공급 장치의 일 예로 공진형 컨버터가 도시되어 있으나 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 공진형 컨버터는 하프-브릿지 LLC 공진형 컨버터이지만, 발명이 적용될 수 있는 컨버터가 이에 한정되는 것은 아니다.
공진형 컨버터(1)는 제1 스위치(Q1), 제2 스위치(Q2), 트랜스포머(20), 게이트 구동회로(30), 제1 동기 정류 스위치(SR1), 제2 동기 정류 스위치(SR2), 및 스위치 제어 회로(10)를 포함한다.
제1 스위치(Q1)와 제2 스위치(Q2) 각각의 드레인과 소스 사이에는 바디 다이오드(BD1, BD2)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)는 전력 공급을 제어하는 전력 스위치이다.
제2 스위치(Q2)와 제1 스위치(Q1)는 입력 전압(Vin)과 1차측 그라운드 사이에 직렬 연결되어 있고, 제2 스위치(Q2) 및 제1 스위치(Q1) 각각은 교대로 스위칭 동작한다. 제2 스위치(Q2)가 턴 오프 되고 제1 데드 타임 후에 제1 스위치(Q1)가 턴 온 되며, 제1 스위치(Q1)가 턴 오프 되고 제1 데드 타임 후에 제2 스위치(Q2)가 턴 온 된다.
제2 스위치(Q2)의 드레인은 입력 전압(Vin)에 연결되어 있고, 제2 스위치(Q2)의 소스와 제1 스위치(Q1)의 드레인이 노드(Nd)에서 연결되어 있으며, 제1 스위치(Q1)의 소스는 1차측 그라운드에 연결되어 있다. 제2 스위치(Q2) 및 제1 스위치(Q1)의 게이트 각각에는 게이트 전압(VG1, VG2)가 공급된다. 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)는 교대로 스위칭하며, 스위칭 동작에 따라 전력 공급이 제어된다. 예를 들어, 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)의 스위칭 주파수가 감소할수록 전력 공급이 증가하고, 스위칭 주파수가 증가할수록 전력 공급이 감소한다.
입력 전압(Vin)과 노드(Nd) 사이에는 커패시터(Cr), 트랜스포머(20)의 1차측 권선(W1), 및 인덕터(Lr)가 직렬 연결되어 있다. 커패시터(Cr), 1차측 권선(W1), 및 인덕터(Lr) 사이에서 공진이 발생하고, 1차측에 입력되는 전류(Iin)는 공진에 의해 사인파로 제어된다.
트랜스포머(20)의 2차측에는 권선(W21)과 권선(W22)이 1차측 권선(W11)과 소정의 권선비로 절연 커플링되어 있다. 2차측 권선(W22)의 일단에는 제1 동기 정류 스위치(SR1)가 연결되어 있고, 제1 동기 전류 스위치(SR1)의 드레인과 소스 사이에는 바디 다이오드(BD3)가 형성되어 있다. 2차측 권선(W21)의 일단에는 제2 동기 정류 스위치(SR2)가 연결되어 있고, 제2 동기 정류 스위치(SR2)의 드레인과 소스 사이에는 바디 다이오드(BD4)가 형성되어 있다.
이하, 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2)를 통해 전류가 흐른다는 의미는 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2)가 턴 온 되어 전류가 흐르는 것뿐만 아니라 바디 다이오드(BD3, BD4)를 통해 전류가 흐르는 것을 포함한다.
제1 동기 정류 스위치(SR1)의 소스는 2차측 그라운드에 연결되어 있고, 드레인은 2차측 권선(W22)의 일단에 연결되어 있으며, 게이트에는 제1 게이트 전압(SRG1)이 입력된다. 제2 동기 정류 스위치(SR2)의 소스는 2차측 그라운드에 연결되어 있고, 드레인은 2차측 권선(W21)의 일단에 연결되어 있으며, 제2 게이트에는 제2 게이트 전압(SRG2)이 입력된다.
2차측 권선(W21)의 타단과 권선(W22)의 타단은 출력 노드(No)에 연결되어 있고, 커패시터(Co)는 출력 노드(No)와 2차측 그라운드 사이에 연결되어 있다. 출력 노드(No)의 전압이 출력 전압(Vo)이다.
2차측 권선(W22)에 흐르는 전류에 의해 바디 다이오드(BD3)가 도통되고, 제1 동기 정류 스위치(SR1)가 턴 온 된다. 그러면 2차측 권선(W22)의 전류가 제1 동기 정류 스위치(SR1)를 통해 정류되어 커패시터(Co)로 흐른다. 제1 동기 전류 스위치(SR1)를 통해 흐르는 전류를 이하 제1 동기 정류 전류(ISR1)라 한다.
2차측 권선(W21)에 흐르는 전류에 의해 바디 다이오드(BD4)가 도통되고, 제2 동기 정류 스위치(SR2)가 턴 온 된다. 그러면 2차측 권선(W21)의 전류가 제2 동기 정류 스위치(SR2)를 통해 정류되어 커패시터(Co)로 흐른다. 제2 동기 전류 스위치(SR2)를 통해 흐르는 전류를 이하 제2 동기 정류 전류(ISR2)라 한다.
제1 및 제2 동기 정류 전류(ISR1, ISR2)는 부하에 공급되거나, 커패시터(Co)를 충전시킬 수 있다. 커패시터(Co)에 의해 출력 전압(Vo)의 리플이 감쇄된다.
게이트 구동 회로(30)는 2차측 권선(W23), 두 개의 1차측 권선(W12, W13), 4 개의 저항(R2-R5), 및 두 개의 다이오드(D2, D3)를 포함한다.
2차측 권선(W23)의 일단에는 제1 구동 전압(PRDRV1)이 입력되고, 2차측 권선(W23)의 타단에는 제2 구동 전압(PRDRV2)이 입력된다. 1차측 권선(W12)의 일단과 제2 스위치(Q2)의 게이트 사이에는 저항(R2)과 다이오드(D2)가 병렬 연결되어 있고, 1차측 권선(W12)의 타단은 저항(R3)의 일단과 노드(Nd)에 연결되어 있다. 저항(R2), 저항(R3), 및 다이오드(D2)의 애노드는 제2 스위치(Q2)의 게이트에 연결되어 있다. 1차측 권선(W13)의 일단과 제1 스위치(Q1)의 게이트 사이에는 저항(R4)과 다이오드(D3)가 병렬 연결되어 있고, 1차측 권선(W13)의 타단은 저항(R5)의 일단과 1차측 그라운드에 연결되어 있다. 저항(R4), 저항(R5), 및 다이오드(D3)의 애노드는 제1 스위치(Q1)의 게이트에 연결되어 있다.
게이트 전압(VG1)에 따라 제1 스위치(Q1)가 스위칭 동작하고, 게이트 전압(VG2)에 따라 제2 스위치(Q2)가 스위칭 동작한다. 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)는 n 채널 트랜지스터이므로, 게이트 전압(VG1) 및 게이트 전압(VG2) 각각의 온 레벨은 하이 레벨이고, 오프 레벨은 로우 레벨이다.
제1 구동 전압(PRDRV1)이 하이 레벨이고, 제2 구동 전압(PRDRV2)이 로우 레벨이면, 1차측 권선(W12)의 전류는 저항(R3) 및 다이오드(D2)를 통해 흐르고, 1차측 권선(W13)의 전류는 저항(R4) 및 저항(R5)를 통해 흐른다. 그러면, 게이트 전압(VG1)은 제1 스위치(Q1)를 턴 온 시킬 수 있는 하이 레벨 전압으로 형성되어 제1 스위치(Q1)가 턴 온 되고, 게이트 전압(VG2)은 제2 스위치(Q2)의 소스 전압보다 낮은 전압이 되어 제2 스위치(Q2)가 턴 오프 된다.
제2 구동 전압(PRDRV2)이 하이 레벨이고, 제1 구동 전압(PRDRV2)이 로우 레벨이면, 1차측 권선(W12)의 전류는 저항(R2) 및 저항(R3)를 통해 흐르고, 1차측 권선(W13)의 전류는 저항(R5) 및 다이오드(D3)를 통해 흐른다. 그러면, 게이트 전압(VG2)은 제2 스위치(Q2)를 턴 온 시킬 수 있는 하이 레벨 전압으로 형성되어 제2 스위치(Q2)가 턴 온 되고, 게이트 전압(VG1)은 제1 스위치(Q1)의 소스 전압보다 낮은 전압이 되어 제1 스위치(Q1)가 턴 오프 된다.
입력 전류(Iin)가 인덕터(Lr)에 흐를 때, 2차측 권선(W24)에 전류가 유도되어 감지 전압(VCS)이 발생한다. 예를 들어, 공진에 의해 입력 전류(Iin)가 노드(Nd)를 향하는 방향으로 흐를 때, 2차측 권선(W24)의 전류는 저항(R7) 및 저항(R6)을 통해 2차측 그라운드로 흐른다. 그러면 입력 전류(Iin)에 대응하는 양의 감지 전압(VCS)이 발생한다. 공진에 의해 입력 전류(Iin)가 노드(Nd)로부터 나오는 방향으로 흐를 때, 2차측 권선(W24)의 전류는 2차측 그라운드로부터 저항(R6) 및 저항(R7)을 통해 흐른다. 그러면 입력 전류(Iin)에 대응하는 음의 감지 전압(VCS)이 발생한다. 감지 전압(VCS)은 핀(P9)을 통해 스위치 제어 회로(10)에 공급되고, 스위치 제어 회로(10)는 감지 전압(VCS)을 이용하여 과전류를 감지할 수 있다.
저항(R1)은 2차측 권선(W24)의 일단에 연결되어 있고, 저항(R1)의 타단은 커패시터(C1)의 일단 및 핀(P6)에 연결되어 있으며, 커패시터(C1)의 타단은 2차측 그라운드에 연결되어 있다. 저항(R1) 및 커패시터(C1)로 RC 필터를 통해 2차측 권선(W24)에 흐르는 전류에 대응하는 전압이 적분되고, 적분 결과는 부하에 공급되는 전류(이하, 부하 전류)에 대응하는 정보이다. 적분 결과는 부하를 감지하기 위한 전압으로, 이하 전류 감지 전압(VICS)라 한다.
스위치 제어 회로(10)는 제1 구동 전압(PRDRV1)이 출력되는 핀(P1), 제2 구동 전압(PRDRV2)이 출력되는 핀(P2), 제1 게이트 전압(SRG1)이 출력되는 핀(P3), 제2 게이트 전압(SRG2)이 출력되는 핀(P4), 제1 드레인 전압(SRD1)이 입력되는 핀(P5), 전류 감지 전압(VICS)이 입력되는 핀(P6), 피드백 전압(VFB)이 입력되는 핀(P7), 보상기가 연결된 핀(P8), 감지 전압(VCS)이 입력되는 핀(P9), 소프트 스타트전압을 생성하기 위한 커패시터(C4)가 연결된 핀(P10), 및 보호 모드 선택을 위한 저항(R9)가 연결되는 핀(P11)을 포함한다.
핀(P5)은 저항(R8)을 통해 제1 동기 정류 스위치(SR1)의 드레인에 연결되어 있다. 핀(P7)은 두 개의 저항(RF1, RF2)이 연결된 노드에 연결되어 있다. 두 개의 저항(RF1, RF2)에 의해 출력 전압(Vo)이 분배되어 피드백 전압(VFB)이 생성된다.
핀(P8)에는 저항(R10), 커패시터(C2), 및 커패시터(C3)로 구성된 보상기(20)가 연결되어 있다. 커패시터(C3)는 직렬 연결된 저항(R10)과 커패시터(C2)에 병렬 연결되어 있고, 커패시터(C2)의 일전극 및 커패시터(C3)의 일전극은 핀(P8)에 연결되어 있다. 저항(R10)의 일단은 커패시터(C2)의 타전극에 연결되어 있고, 저항(R10)의 타단 및 커패시터(C3)이 타전극은 2차측 그라운드에 연결되어 있다.
스위치 제어 회로(10)는 피드백 전압(VFB)과 소정의 기준 전압 간의 차를 증폭하여 에러 전압을 생성하고, 보상기(20)에 의해 에러 전압이 보상되어 제어 전압(VCOMP)이 생성된다. 스위치 제어 회로(10)는 핀(P6)을 통해 입력되는 전류 감지 전압(VICS)과 제어 전압(VCOMP)을 이용하여 제1 및 제2 클록 신호(CLK1, CLK2)를 생성하고, 제1 및 제2 클록 신호(CLK1, CLK2)에 따라 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2) 각각의 스위칭 동작을 제어한다.
예를 들어, 스위치 제어 회로(10)는 제1 클록 신호(CLK1)의 상승 에지로부터 데드 타임만큼 지연된 시점에 제1 스위치(Q1)를 턴 온 하고, 제1 클록 신호(CLK1)의 하강 에지에 제1 스위치(Q1)를 턴 오프 한다. 스위치 제어 회로(10)는 제2 클록 신호(CLK2)의 상승 에지로부터 데드 타임만큼 지연된 시점에 제2 스위치(Q2)를 턴 온 하고, 제2 클록 신호(CLK2)의 하강 에지에 제2 스위치(Q2)를 턴 오프 한다.
스위치 제어 회로(10)는 제1 스위치(Q1)의 턴 온에 동기되어 제1 동기 정류 스위치(SR1)를 턴 온 시키고, 제2 스위치(Q2)의 턴 온에 동기되어 제2 동기 정류 스위치(SR2)를 턴 온 시킨다. 스위치 제어 회로(10)는 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2) 각각을 소정의 온기간 동안 온 상태로 유지하고 턴 오프 한다.
예를 들어, 스위치 제어 회로(10)는 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2) 각각의 직전 스위칭 주기에서의 도통 기간을 기초로 현재 주기에서의 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2) 각각의 온기간을 결정할 수 있다.
제1 및 제2 동기 정류스위치(SR1, SR2) 각각의 직전스위칭 주기에서의 도통기간에서 소정의 마진을 차감하여 현재 주기의 온기간이 결정될 수 있다. 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2) 각각의 직전 스위칭 주기에서의 도통 기간은 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2) 각각에 연결된 바디 다이오드(BD3, BD4) 각각이 도통된 시점부터 차단되는 시점까지의 기간을 의미한다. 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2) 각각의 온기간 사이에 데드 타임이 존재한다.
이와 같은 제1 및 제2 동기 정류 스위치(SR1, SR2)의 스위칭 제어 방식은 일 예일 뿐, 발명이 이에한정되는 것은 아니다.
스위치 제어 회로(10)의 보호 모드 제어 회로(100)는 보호 모드를 지시하는 모드 전압(VM)이 래치 모드에 대응하는 전압으로 변경된 경우, 자동재시작이 연속적으로 소정 횟수 발생할 때 래치 모드로 변경한다. 예를 들어, 보호 동작이 기동된 보호 상황에서, 보호 모드 제어 회로(100)는 소정 신호의 주기를 카운트하고, 카운트 결과가 소정 값에 도달할 때 자동재시작을지시하는 신호를 생성하며, 소정의 횟수만큼 자동재시작을 지시하는 신호가 연속적으로 발생하면 보호 모드를 래치 모드로 변경한다.
보호 동작이 기동되면 전력 공급 장치(1)의 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 정지된다. 자동재시작 모드는 보호동작이 기동된 후 소정의 보호 기간이 경과된 후 다시 스위칭 동작을 시작시키는 보호 모드이고, 래치모드는 보호 동작이 기동되면 스위칭 동작 정지 상태가 유지된다.
자동재시작 모드에 따르면 보호 동작의 원인인 이상 상태가 해소되면, 전력 공급 장치(1)의 스위칭 동작이 정상적으로 제어된다. 래치 모드에 따르면 보호 동작의 원인인 이상 상태가 해소되더라도, 전력 공급 장치(1)의 스위칭 동작을 시작시키기 위한 별도의 기동이 필요하다.
도 2는 실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로를 포함하는 스위치 제어 회로의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로(100)는 자동재시작 카운터(130), 래치 리셋부(140), 래치 모드부(150), 및 보호 모드 제어부(160)를 포함한다.
PFM(pulse frequency modulation) 제어부(11)는 전류 감지 전압(VICS)과 스위칭 주파수를 제어하는 신호를 더한 신호와 제어 전압(VCOMP)을 비교한 결과에 따라 하프 싸이클 신호(HFS)를 생성한다. 스위칭 주파수를 제어하는 신호는 삼각파로, 제1 스위치(Q1)의 온 기간 동안 일정한 기울기로 증가하는 신호일 수 있다.
구동부(12)는 하프 싸이클 신호(HFS)에 기초하여 제1 및 제2 클록 신호(CLK1, CLK2)를 생성하고, 제1 및 제2 클록 신호(CLK1, CLK2) 및 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 데드 타임에 기초하여 제1 및 제2 구동 전압(PRDRV1, PRDRV2)을 생성한다.
구동부(12)는 하프 싸이클 신호(HFS)의 상승 에지에 동기되어 제1 클록 신호(CLK1)를 하강 및 제2 클록 신호(CLK2)를 상승시키고, 하프 싸이클 신호(HFS)의 상승 에지 시점부터 직전 스위칭 주기에서 제1 클록 신호(CLK1)의 인에이블 기간이 경과한 시점에 제1 클록 신호(CLK1)를 상승 및 제2 클록 신호(CLK2)를 하강시킬 수 있다.
구동부(12)는 제1 클록 신호(CLK1)의 상승 에지부터 데드 타임만큼 지연된 시점에 제1 구동 전압(PRDRV1)을 하이 레벨로 상승시키고, 제2 클록 신호(CLK2)의 하강 에지에 제2 구동 전압(PRDRV2)을 로우 레벨로 하강시킬 수 있다. 구동부(12)는 제2 클록 신호(CLK2)의 상승에지부터 데드 타임만큼 지연된 시점에 제2 구동 전압(PRDRV2)을 하이 레벨로 상승시키고, 제1 클록 신호(CLK1)의 하강 에지에 제1 구동 전압(PRDRV1)을 로우 레벨로 하강시킬 수 있다.
구동부(12)는 한 스위칭 주기마다 리셋 신호(RST)를 생성하여 PFM 제어부(11)로 전송할 수 있다. PFM 제어부(11)는 리셋 신호(RST)에 따라 삼각파를 리셋 시킬 수 있다.
보호 블록(13)은 과전류, 과부하, 과열, 오버슛과 같은 이상 상태의 발생을 감지한다. 보호 블록(13)에 이상 상태가 감지될 때 보호 시작 신호(PS)가 발생한다. SR 래치(14)는 셋단(S)에 입력되는 보호 시작 신호(PS)에 동기되어 보호 신호(PRS)를 생성한다. SR 래치(14)의 리셋단(R)에 입력되는 재시작 신호(RSTR)에 의해 보호 신호(PRS)는 리셋된다.
오차 증폭기(error amplifier)(110)는 피드백 전압(VFB)과 기준 전압(VR)의 차를 증폭하여 출력한다. 보상기(20)에 의해 오차 증폭기(110)의 출력이 보상되어 제어 전압(VCOMP)이 생성된다.
클램핑부(111)는 기준 전압(VR)을 소정의 전압으로 클램핑한다. 스위치(121)는 모니터링부(120)의 출력에 따라 스위칭 동작한다. 스위치(121)의 온 기간 동안 소프트 스타트 전압(SSV)이 클램핑부(111)에 의해 클램핑되어 기준 전압(VR)이 된다.
스위치(121)는 소프트 스타트 기간 동안 턴 오프 상태이고, 소프트 스타트 기간 종료 후 턴 온 될 수 있다. 또한, 스위치(121)는 과부하로 인해 제어 전압(VCOMP)이 포화(saturation)되거나 보호 동작이 기동되면 턴 오프 되고, 제어 전압(VCOMP)이 포화 상태에서 벗어나거나 또는 보호 동작이 종료되면 다시 턴 온 될 수 있다.
모니터링부(120)는 제어 전압(VCOMP)을 모니터링하여 제어 전압(VCOMP)의 포하를 검출하고, 보호 시작 신호(PS) 및 포화 검출 여부에 따라 스위치(121)를 제어하는 스위칭 신호(CLS)를 생성한다.
예를 들어, 모니터링부(120)는 제어 전압(VCOMP)이 소정의 포와 임계 전압 이상으로 증가하면 제어 전압(VCOMP)을 포화로 판단하고 스위치(121)를 턴 오프 시키는 스위칭 신호(CLS)를 생성한다. 이때, 모니터링부(120)는 포화를 나타내는 하이 레벨의 포화 신호(COMS)를 함께 생성할 수 있다.
모니터링부(120)는 제어 전압(VCOMP)이 포화 임계 전압보다 작은 전압이 된 후에 스위치(121)를 턴 온 시키는 스위칭 신호(CLS)를 생성한다. 이때, 모니터링부(120)는 로우 레벨의 포화 신호(COMS)를 함께 생성할 수 있다.
또한, 모니터링부(120)는 보호 시작 신호(PS)가 인에이블되면 스위치(121)를 턴 오프 시키는 스위칭 신호(CLS)를 생성하고, 보호 상태가 종료되면 스위치(121)를 턴 온 시키는 스위칭 신호(CLS)를 생성한다.
전류원(101)은 소스 전류(ISSU)를 커패시터(C4)에 공급하여 소프트 스타트 전압(SSV)을 상승시킨다. 스위치(102)가 전류원(103)과 커패시터(C4) 사이에 연결되어 있다. 스위치(102)의 온 기간 동안, 전류원(103)는 싱크 전류(ISSD)를 커패시터(C4)로부터 싱크시켜, 소프트 스타트 전압(SSV)를 감소시킨다. 실시 예에서는 소프트 스타트 전압(SSV)의 주기를 카운트한 결과에 따라 자동재시작 신호(RSTR)를 생성하는데, 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 주기를 카운트할 수 있는 다른 신호를 이용할 수 있다.
비교기(104)는 소프트 스타트 전압(SSV)과 기준 전압(VR2)을 비교한 결과에 따라 출력을 생성한다. 비교기(104)는 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR2) 이상일 때 하이 레벨을 출력하고, 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR2) 보다 작을 때 로우 레벨을 출력한다.
비교기(105)는 소프트 스타트 전압(SSV)과 기준 전압(VR1)을 비교한 결과에 따라 출력(SSI)을 생성한다. 이하, 비교기(105)의 출력을 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)라 한다. 비교기(105)는 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR1) 이하일 때 하이 레벨의 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)를 출력하고, 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR2) 보다 클 때 로우 레벨의 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)를 출력한다. 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)는 소프트 스타트 전압(SSV)의 주기마다 발생하는 신호이다. 보호 모드 제어 회로(100)는 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 펄스를 카운트하여 자동재시작 모드에서 자동재시작 시점을 결정할 수 있다.
SR 래치(106)는 비교기(104)의 출력이 입력되는 셋단(S) 및 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)가 입력되는 리셋단(R)을 포함하고, 스위칭 신호(SSD)를 출력단(Q)을 통해 출력한다. SR 래치(106)는 셋단(S)에 입력되는 신호의 상승 에지에 동기되어 하이 레벨의 스위칭 신호(SSD)를 생성하고, 리셋단(R)에 입력되는 신호의 상승 에지에 동기되어 로우 레벨의 스위칭 신호(SSD)를 생성한다.
예를 들어, 기준 전압(VR2)은 기준 전압(VR1)보다 높은 전압이다. 소프트 스타트 전압(SSV)이 소스 전류(ISSU)에 의해 상승하다가 기준 전압(VR2)에 도달할 때 비교기(104)의 출력이 상승한다. 비교기(104)의 출력의 상승 에지에 따라 SR 래치(106)는 하이 레벨의 스위칭 신호(SSD)를 출력한다. 그러면 스위치(102)가 턴 온 되어 소프트 스타트 전압(SSV)이 싱크 전류(ISSD)에 의해 하강한다. 감소하던 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR1)에 도달할 때, 비교기(105)의 출력인 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)가 상승한다. 비교기(105)의 출력의 상승 에지에 따라 SR 래치(106)는 로우 레벨의 스위칭 신호(SSD)를 출력한다. 그러면 스위치(102)가 턴 오프 되어 소프트 스타트 전압(SSV)이 소스 전류(ISSU)에 의해 상승한다.
소프트 스타트 종료 검출부(107)는 소프트 스타트 전압(SSV)이 증가하기 시작하여 소정의 임계 전압(VTH, 도 3 참조)에 도달하면 소프트 스타트가 종료된 것으로 판단한다. 예를 들어, 소프트 스타트 종료 검출부(107)는 소프트 스타트가 종료된 시점부터 하이 레벨의 소프트 스타트 종료 신호(SSE)를 출력하고, 소프트 스타트 기간 동안 로우 레벨의 소프트 스타트 종료 신호(SSE)를 출력한다. 소프트 스타트 종료 검출부(107)는 자동재시작 신호(RSTR)에 의해 소프트 스타트 종료 신호(SSE)를 로우 레벨로 하강시킬 수 있다.
자동재시작 카운터(130)는 보호 동작이 기동되면 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 펄스를 카운트하여 보호 동작을 소정의 보호 기간 동안 유지시키고, 보호 기간이 경과하면 스위칭 동작을 자동으로 재시작 시키기 위한 자동재시작 신호(RSTR)를 생성한다. 예를 들어, 자동재시작 카운터(130)는 카운트된 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 펄스 개수가 소정의 보호 기준 값에 도달하면 자동재시작을 인에이블 시키는 하이 레벨의 자동재시작 신호(RSTR)를 생성한다.
자동재시작 카운터(130)는 AND 게이트(131), 인버터(132), 카운터(133), 레지스터(134), 및 디지털 비교기(135)를 포함한다.
AND 게이트(131)는 소프트 스타트 종료 신호(SSE)와 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)를 논리 곱 연산하고, 연산 결과를 출력한다. 예를 들어, 소프트 스타트 종료 신호(SSE) 및 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)가 하이 레벨일 때 하이 레벨을 출력한다. 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR1)까지 하강한 후 다시 증가하므로, 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)는 펄스 신호이다. 따라서 소프트 스타트 기간이 종료되어 소프트 스타트 종료 신호(SSE)가 하이 레벨이고, 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 펄스가 발생할 때마다 AND 게이트(131)가 펄스를 출력할 수 있다.
인버터(132)는 보호 신호(PRS)를 반전하여 출력한다. 카운터(133)는 인버터(132)의 출력이 하이 레벨일 때, 카운트 결과를 리셋한다.
카운터(133)는 입력단(CK)에 입력되는 신호를 카운트하고, 카운트 결과를 출력한다. 예를 들어, 카운터(133)는 입력단(CK)의 펄스를 카운트하고, 입력단(R)의 입력이 하이 레벨일 때 카운트 결과를 리셋한다. 보호 신호(PRS)가 하이 레벨이 되면, 반전된 보호 신호(PRS)가 카운터(133)의 입력단(R)에 입력되고, 카운터(133)는 입력단(CK)의 펄스를 카운트한다. 보호 신호(PRS)가 로우 레벨이 되면, 반전된 보호 신호(PRS)가 카운터(133)의 입력단(R)에 입력되고, 카운터(133)는 카운트 결과를 리셋한다.
레지스터(134)는 보호 기간을 제어하기 위한 기준 값(A<2:0>)을 저장한다.
도 2에서는 카운터(133)의 출력 및 레지스터(134)에 저장된 기준 값이 3비트 디지털 신호(AR<2:0>, A<2:0>)이지만, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 카운터(133)의 출력 및 레지스터(134)에 저장된 기준 값은 보호 기간에 따라 적절한 비트 수의 디지털 신호일 수 있다.
디지털 비교기(135)는 카운터(133)의 출력(AR<2:0>)과 기준 값(A<2:0>)을 비교하고, 출력(AR<2:0>)이 기준 값(A<2:0>)에 도달하면 자동 재시작을 지시하는 자동재시작 신호(RSTR)를 출력한다. 예를 들어, 자동 재시작을 지시하는 자동재시작 신호(RSTR)는 하이 레벨일 수 있다.
래치 리셋부(140)는 소프트 스타트 기간 경과 후, 제어 전압(VCOMP)이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면 래치 카운트 결과를 리셋시킨다. 제어 전압(VCOMP)이 포화되지 않은 상태를 정상 상태라고 한다.
래치 모드부(150)는 자동재시작 신호(RSTR)를 카운트하고, 카운트 결과가 소정의 래치 기준 값에 도달하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키고, 래치 리셋부(140)의 제어에 따라 카운트 결과를 리셋한다. 래치 모드부(150)의 카운트 결과가 래치 기준 값에 도달하기 전에 제어 전압(VCOMP)이 포화 상태를 벗어나면, 래치 모드부(150)의 카운트 결과는 리셋될 수 있다.
래치 리셋부(140)는 두 개의 인버터(141, 144), 카운터(142), 및 AND 게이트(143)를 포함한다.
인버터(144)는 포화 신호(COMS)를 반전시켜 출력한다. AND 게이트(143)는 소소종료신호(SSE)와 인버터(144)의 출력을 논리 곱 연산하여 리셋 신호(RE)를 생성한다. 소프트 스타트 기간이 종료된 후, 포화 신호(COMS)가 로우 레벨이 될 때 AND 게이트(143)는 하이 레벨의 리셋 신호(RE)를 출력한다.
인버터(141)는 리셋 신호(RE)를 반전하여 출력한다.
카운터(142)는 입력단(CK)의 입력을 카운트하고, 입력단(R)의 입력에 따라 카운트한 결과를 리셋한다. 예를 들어, 카운터(142)는 입력단(CK)의 입력이 하이 레벨인 기간을 카운트하고, 카운트한 결과가 소정의 모니터링 기간(T11-T12, 도 3 참조)에 대응하는 값에 도달하면 하이 레벨의 리셋 래치 신호(REL)를 출력한다.
카운터(142)는 입력단(R)의 입력이 하이 레벨이면 카운트 결과를 리셋한다. 제어 전압(VCOM)이 포화될 때 카운터(142)의 카운트 결과가 리셋된다. 또는 소프트 스타트 종료 신호(SSE)가 로우 레벨이 되면, 카운터(142)의 카운트 결과를 리셋된다. 예를 들어, 자동재시작 신호(RSTR)가 하이 레벨로 상승할 때 소프트 스타트가 기동되어 소프트 스타트 종료 신호(SSE)가 로우 레벨이 되면, 카운터(142)의 카운트 결과가 리셋된다.
래치 모드부(150)는 카운터(151), 레지스터(152), 및 디지털 비교기(153)를 포함한다.
카운터(151)는 입력단(CK)의 입력을 카운트하고, 카운트 결과를 출력한다. 카운터(151)는 입력단(R)의 입력에 따라 카운트한 결과를 리셋한다. 예를 들어, 카운터(151)는 입력단(CK)의 상승 에지를 카운트한 결과에 따라 5비트 디지털 신호(L<4:0>)를 생성한다. 카운터(151)는 하이 레벨의 리셋 래치 신호(REL)에 따라 카운트 결과를 리셋한다.
레지스터(152)는 보호 모드를 변경하기 위한 임계 값을 저장한다. 카운터(151)의 카운트 결과가 임계 값에 도달하면 보호 모드가 자동재시작 모드에서 래치 모드로 변경된다.
도 2에서는 카운터(151)의 출력 및 레지스터(152)에 저장된 래치 기준 값이 5비트 디지털 신호(L<4:0>, B<4:0>)이지만, 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 카운터(151)의 출력 및 레지스터(152)에 저장된 임계 값은 설계에 따라 적절한 비트 수의 디지털 신호일 수 있다.
디지털 비교기(153)는 카운터(151)의 출력(L<4:0>)과 래치 기준 값(B<4:0>)을 비교하고, 출력(L<4:0>)이 래치 기준 값(B<2:0>)에 도달하면 래치 모드 시작을 지시하는 래치 모드 신호(LMS)를 출력한다. 예를 들어, 래치 모드를 지시하는 래치 모드 신호(LMS)는 하이 레벨일 수 있다.
보호 모드 제어부(160)는 모드 전압(VM)과 래치 모드 신호(LMS)에 따라 보호 모드를 결정하고, 보호 모드를 지시하는 보호 모드 신호(PRM)를 생성한다. 보호 모드 제어부(160)는 AND 게이트(161) 및 비교기(162)를 포함한다.
비교기(162)는 핀(P11)을 통해 입력되는 모드 전압(VM)과 기준 전압(VR3)을 비교한 결과에 따라 보호 모드를 제어할 수 있다. 예를 들어, 핀(P11)에는 소정의 전류원(도시하지 않음)이 연결되어 있어, 저항(R9)에 흐르는 전류에 따라 모드 전압(VM)이 결정된다. 사용자는 핀(P11)에 연결된 저항(R9)의 저항 값을 조절하여 모드 전압(VM)을 변경할 수 있다. 비교기(162)의 반전 단자(-)에 모드 전압(VM)이 입력되고, 비반전 단자(+)에 기준 전압(VR3)이 입력된다.
비교기(162)는 모드 전압(VM)이 기준 전압(VR3) 보다 큰 전압이면 로우 레벨을 출력하고, AND 게이트(161)는 비교기(162)의 로우 레벨 출력에 따라 자동재시작 모드를 지시하는 보호 모드 신호(PRM)를 생성한다. 자동재시작 모드를 지시하는 보호 모드 신호(PRM)의 레벨은 로우 레벨일 수 있다.
비교기(162)는 모드 전압(VM)이 기준 전압(VR3) 이하이면 하이 레벨을 출력하고, AND 게이트(161)는 비교기(162)의 하이 레벨 출력 조건에서 래치 모드 신호(LMS)에 따라 보호 모드 신호(PRM)를 생성한다. 래치 모드를 지시하는 보호 모드 신호(PRM)의 레벨은 하이 레벨일 수 있다.
구동부(12)는 보호 모드 신호(PRM)에 따라 보호 동작을 구동할 수 있다. 예를 들어, 자동재시작 모드 즉, 로우 레벨의 보호 모드 신호(PRM) 조건에서, 구동부(12)는 자동재시작 신호(RSTR)에 따라 스위칭 동작을 재시작하고, 보호 신호(PRS)에 따라 스위칭 동작을 정지할 수 있다. 그러나 래치 모드 즉, 하이 레벨의 보호 모드 신호(PRM) 조건에서, 구동부(12)는 자동재시작 신호(RSTR)에 관계없이 스위칭 동작 정지 상태를 유지할 수 있다.
이하, 도 3 및 4를 참조하여 실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로(100)의 동작을 설명한다.
도 3은 보호 모드 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 시점 T0에 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스가 발생하고, 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 시작된다. 시점 T0부터 소프트 스타트 동작이 시작되어, 소프트 스타트 전압(SSV)이 소스 전류(ISSU)에 의해 증가하기 시작한다. 시점 T1에 증가하던 소프트 스타트 전압(SSV)이 임계 전압(VTH)에 도달한다. 그러면 소프트 스타트 종료 검출부(107)는 시점 T1에 동기되어 소프트 스타트 종료 신호(SSE)를 하이 레벨로 상승시킨다.
시점 T2에 보호 동작이 기동되는 것으로 가정한다. 그러면, 시점 T2에 보호 시작 신호(PS)가 상승하여 보호 신호(PRS)가 하이 레벨로 상승하고, 구동부(12)는 스위칭 동작을 정지시킨다. 소프트 스타트 전압(SSV)은 클램핑부(111)에 의해 임계 전압(VTH)으로 유지되다가, 스위치(121)가 턴 오프 되는 시점 T2부터 다시 상승하기 시작한다.
시점 T3에 상승하던 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR2)에 도달하면, 스위칭 신호(SSD)가 하이 레벨로 상승하고, 스위치(102)가 턴 온 된다. 그러면 싱크 전류(ISSD)에 의해 소프트 스타트 전압(SSV)이 감소하기 시작한다.
시점 T4에 감소하던 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR1)에 도달하면, 스위칭 신호(SSD)가 로우 레벨로 하강하고, 스위치(102)가 턴 오프 된다. 그러면 다시 소스 전류(ISSU)에 의해 소프트 스타트 전압(SSV)이 증가하기 시작한다. 이 때, 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)가 펄스로 발생한다.
시점 T4에 AND 게이트(131)은 소프트 스타트 종료 신호(SSE)와 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)를 논리 곱한 결과로 하이 레벨 펄스를 출력하고, 카운터(133)는 하이 레벨 펄스를 카운트한다.
시점 T5에 상승하던 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR2)에 도달하면, 스위칭 신호(SSD)가 하이 레벨로 상승하고, 스위치(102)가 턴 온 된다. 그러면 싱크 전류(ISSD)에 의해 소프트 스타트 전압(SSV)이 감소하기 시작한다.
시점 T6에 감소하던 소프트 스타트 전압(SSV)이 기준 전압(VR1)에 도달하면, 스위칭 신호(SSD)가 로우 레벨로 하강하고, 스위치(102)가 턴 오프 된다. 그러면 다시 소스 전류(ISSU)에 의해 소프트 스타트 전압(SSV)이 증가하기 시작한다. 이 때, 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)가 펄스로 발생한다.
시점 T6에 AND 게이트(131)은 소프트 스타트 종료 신호(SSE)와 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)를 논리 곱한 결과로 하이 레벨 펄스를 출력하고, 카운터(133)는 하이 레벨 펄스를 카운트한다.
이와 같은 방식으로 소프트 스타트 전압(SSV)의 증감에 따라 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)가 펄스로 발생하고, 카운터(133)는 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 펄스를 카운트한다. 예를 들어, 레지스터(134)에 의해 저장된 기준 값(A<2:0>)을 4로 가정한다.
그러면, 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 4번째 펄스가 발생하는 시점 T7에 카운터(133)의 출력(AR<2:0>)은 기준 값(A<2:0>)과 같아지고, 디지털 비교기(135)는 자동재시작 신호(RSTR)를 펄스로 생성한다. SR 래치(14)는 리셋단(R)의 펄스 입력에 따라 보호 신호(PRS)를 로우 레벨로 하강시킨다. 카운터(151)는 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스를 카운트한다.
이와 같이 시점 T2에 기동된 보호 동작이 시점 T7에 종료되고, 시점 T7부터자동재시작 신호(RSTR)에 의해 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 다시 시작된다.
시점 T7 이후의 동작은 앞서 설명한 기간 T0-T7까지의 동작이 반복된다. 카운터(151)는 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스 발생 횟수를 카운트한다. 기간 T0-T7과 같이 소프트 스타트 전압(SSV)이 증가하기 시작한 시점부터 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 펄스가 4회 발생한 시점까지의 기간이 보호 기간이다.
실시 예의 이해를 돕기 위해서, 현재 모드 전압(VM)은 기준 전압(VR3) 보다 작은 래치 모드를 지시하는 전압이고, 비교기(12)의 출력은 하이 레벨인 것으로 가정한다. 레지스터(152)에 저장된 래치 기준 값(B<4:0>)은 15인 것으로 가정한다. 또한, 시점 T9부터 시점 T11 사이의 임의의 시점에 보호 동작의 원인이 해소된 것으로 가정한다. 아울러, 시점 T8에 동기되어 발생하는 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스는 9번째 펄스인 것으로 가정한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 시점 T8에 동기된 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스에 의해 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 시작한다. 시점 T8부터 소프트 스타트 전압(SSV)이 상승하기 시작하고, 시점 T10에 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 4번째 펄스가 발생한다.
시점 T10에 동기된 자동재시작 신호(RSTR)의 10번째 펄스에 의해 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 시작한다. 시점 T10에 소프트 스타트 전압(SSV)이 상승하기 시작하고, 시점 T11에 임계 전압(VTH)에 도달한다. 시점 T10에 동기되어 발생하는 자동재시작 신호(RSTR)의 10번째 펄스가 카운터(151)에 의해 카운트된다.
보호 동작이 해소되어 스위치(121)가 턴 온 상태이므로 소프트 스타트 전압(SSV)은 기준 전압(VR)으로 클램핑 되는데, 실시 예에서는 기준 전압(VR)과 임계 전압(VTH)을 동일한 레벨로 설명한다. 보호 동작의 해소와 함께 제어 전압(VCOM)이 정상 상태가 되어 포화 신호(COMS)도 기간 T9-T11 중 임의의 시점부터 로우 레벨이다.
시점 T11에 소프트 스타트 종료 신호(SSE)가 하이 레벨로 상승하면, 카운터(142)의 입력단(CK)에 하이 레벨의 리셋 신호(RE)가 입력되고, 카운터(142)는 리셋 신호(RE)의 하이 레벨을 카운트한다. 리셋 신호(RE)가 하이 레벨 기간이 모니터링 기간(T11-T12)에 도달하면, 카운터(142)는 리셋 래치 신호(REL)를 하이 레벨로 상승시킨다.
그러면, 카운터(151)의 카운트 결과가 리셋되고, 리셋되기 전의 카운트 결과는 10이므로, 디지털 비교기(153)의 출력인 래치 모드 신호(LMS)는 로우 레벨이고, 보호 모드 신호(PRM)도 로우 레벨이다.
즉, 보호 모드는 변경되지 않고, 자동재시작 모드로 유지된다.
이하, 도 4를 참조하여 보호 모드가 래치 모드로 변경되는 예를 설명한다.
도 4는 보호 모드 제어 회로에 의해 래치 모드로 변경되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
실시 예의 이해를 돕기 위해서, 현재 모드 전압(VM)은 기준 전압(VR3) 보다 작은 래치 모드를 지시하는 전압이고, 비교기(12)의 출력은 하이 레벨인 것으로 가정한다. 레지스터(152)에 저장된 래치 기준 값(B<4:0>)은 15인 것으로 가정한다. 또한, 시점 T13에 동기되어 발생하는 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스는 14번째 펄스인 것으로 가정한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시점 T13에 동기된 자동재시작 신호(RSTR)의 펄스에 의해 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 시작한다. 시점 T13부터 소프트 스타트 전압(SSV)이 상승하기 시작하고, 시점 T14에 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 4번째 펄스가 발생한다.
시점 T14에 동기된 자동재시작 신호(RSTR)의 15번째 펄스에 의해 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작이 시작한다. 시점 T14에 동기되어 발생하는 자동재시작 신호(RSTR)의 15번째 펄스가 카운터(151)에 의해 카운트된다. 디지털 비교기(153)는 카운터(151)의 출력(L<4:0>)이 래치 기준 값(B<4:0>)과 동일하므로 하이 레벨의 래치 모드 신호(LMS)를 생성한다. AND 게이트(161)는 시점 T14에 래치 모드를 지시하는 하이 레벨의 보호 모드 신호(PRM)을 출력한다.
보호 동작의 원인이 해소되지 않은 상태로, 보호 신호(PRS)가 시점 T15에 하이 레벨로 상승하고, 구동부(12)는 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)의 스위칭 동작을 정지시킨다. 그리고 시점 T14 이후의 보호 모드는 래치 모드이므로 래치 모드를 리셋시키는 별도의 기동이 없는 한, 보호 동작이 유지되어 스위칭 동작은 정지 상태로 유지된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시점 T14에 소프트 스타트 전압(SSV)이 상승하기 시작하고, 시점 T16에 임계 전압(VTH)에 도달하며, 시점 T16에 소프트 스타트 종료 신호(SSE)가 하이 레벨로 상승할 수 있다. 그러나 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 시점 T14 이후의 소프트 스타트 전압(SSV), 스위칭 신호(SSD), 및 소프트 스타트 초기화 신호(SSI)의 파형은 도 4에 도시된 파형과 다를 수 있다.
이와 같이, 사용자가 보호 모드를 자동재시작 모드에서 래치 모드로 변경을 지시한 후, 실시 예에 따른 보호 모드 제어 회로(100)는 자동재시작이 소정 횟수(예를 들어, 15회)만큼 연속 발생한 경우, 또는 연속적으로 발생하는 보호 기간의 주기가 소정 주기 수일 때, 자동재시작 모드에서 래치 모드로 변경한다.
이상에서 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 공진형 컨버터
Q1: 제1 스위치
Q2: 제2 스위치
20: 트랜스포머
30: 게이트 구동회로
SR1: 제1 동기 정류 스위치
SR2: 제2 동기 정류 스위치
10: 스위치 제어 회로
11: PFM 제어부
12: 구동부
13: 보호 블록
14: SR 래치
100: 보호 모드 제어 회로
110: 오차 증폭기
111: 클램핑부
120: 모니터링부
130: 자동재시작 카운터
140: 래치 리셋부
150: 래치 모드부
160: 보호 모드 제어부

Claims (20)

  1. 보호 상황에서 제1 신호의 주기를 카운트하고, 상기 카운트 결과가 보호 기준 값에 도달하면 자동재시작 신호를 생성하는 자동재시작 카운터, 및
    상기 자동재시작 신호가 소정의 임계 횟수만큼 연속적으로 발생하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키기 위한 래치 모드 신호를 생성하는 래치 모드부를 포함하는 보호 모드 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호가 소정 레벨에 도달한 후, 스위칭 동작을 제어하기 위한 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면, 상기 래치 모드부의 카운트 결과를 리셋시키는 래치 리셋부를 더 포함하는 보호 모드 제어 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 래치 리셋부는,
    상기 모니터링 기간을 카운트하고, 상기 모니터링 기간을 카운트한 결과를 상기 제어 전압이 포화되거나 소프트 스타트가 기동될 때 리셋시키는 보호 모드 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    외부에서 결정되는 모드 전압과 상기 래치 모드 신호에 따라 보호 모드를 결정하는 보호 모드 제어부를 더 포함하는 보호 모드 제어 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자동재시작 카운터는,
    소프트 스타트 기간의 경과를 지시하는 소프트 스타트 종료 신호 및 상기 제1 신호가 소정의 제1 기준 전압까지 하강한 시점에 발생하는 소프트 스타트 초기화 신호에 기초하여 발생하는 출력을 카운트하고,
    상기 카운트 결과가 상기 보호 기준 값에 도달하면 상기 자동재시작 신호를 생성하며,
    상기 소프트 스타트 종료 신호는 상기 제1 신호가 소정 레벨에 도달한 시점부터 인에이블 되는 보호 모드 제어 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자동재시작 카운터는,
    상기 소프트 스타트 종료 신호 및 상기 소프트 스타트 초기화 신호를 논리 곱 연산하는 제1 AND 게이트,
    상기 제1 AND 게이트의출력을 카운트하는 제1 카운터, 및
    상가 제1 카운터의 출력과 상기 보호 기준 값을 비교하는 제1 디지털 비교기를 포함하고,
    상기 제1 카운터의 출력과 상기 보호 기준 값은 소정 비트의 디지털 신호인 보호 모드 제어 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 래치 모드부는,
    상기 자동재시작 신호를 카운트하는 제2 카운터, 및
    상기 제2 카운터의 출력과 상기 임계 횟수에 대응하는 상기 래치 기준 값을 비교하는 제2 디지털 비교기를 포함하고,
    상기 제2 카운터의 출력과 상기 래치 기준 값은 소정 비트의 디지털 신호인
    보호 모드 제어 회로.
  8. 전력 공급을 제어하는 적어도 하나의 전력 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 회로에 있어서,
    제1 신호와 제1 기준 전압을 비교하는 비교기, 및
    상기 비교기의 출력에 기초하여 상기 제1 신호의 주기를 카운트한 결과가 보호 기준 값에 도달하면 상기 스위치의 스위칭 동작을 재시작 시키는 자동재시작 신호를 생성하고, 상기 자동재시작 신호가 소정의 임계 횟수만큼 연속 발생할 때 보호 모드를 래치 모드로 변경하는 보호 모드 제어 회로
    를 포함하는 스위치 제어 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 신호가 증가하여 소정의 임계 전압에 도달할 때 소프트 스타트 종료 신호를 생성하고,
    상기 보호 모드 제어 회로는,
    상기 소프트 스타트 종료 신호 및 상기 비교기의 출력을 논리 곱 연산한 결과를 카운트하고, 상기 카운트 결과가 상기 보호 기준 값에 도달하면 상기 자동재시작 신호를 생성하는 스위치 제어 회로.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보호 모드 제어 회로는,
    상기 연속 발생한 자동재시작 신호를 카운트한 결과가 소정의 래치 기준 값에 도달하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키기 위한 래치 모드 신호를 생성하는 스위치 제어 회로.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 보호 모드 제어 회로는,
    상기 소프트 스타트 기간이 경과한 후, 상기 전력 공급에 따라 생성되는 출력 전압에 기초한 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면, 상기 연속 발생한 자동재시작 신호를 카운트한 결과를 리셋시키는 스위치 제어 회로.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 신호가 발생하는 커패시터에 연결되어 있는 일단을 포함하는 스위치,
    상기 스위치의 타단에 연결되어 있는 클램핑부, 및
    상기 제어 전압이 포화될 때, 포화 신호를 생성하고 상기 스위치를 턴 오프시키는 모니터링부를 더 포함하는 스위치 제어 회로.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 보호 모드 제어 회로는,
    상기 소프트 스타트 기간이 경과한 후 발생하는 소프트 스타트 종료 신호와 상기 포화 신호에 기초한 리셋 신호의 제1 레벨 기간을 카운트하는 카운터를 포함하고,
    상기 카운터는,
    상기 카운트 결과가 상기 모니터링 기간에 대응하는 값에 도달하면, 상기 연속 발생한 자동재시작 신호를 카운트한 결과를 리셋시키기 위한 리셋 래치 신호를 생성하며,
    상기 카운터의 카운트 결과는 상기 포화 신호가 인에이블 되거나 상기 소프트 스타트 종료 신호가 디스에이블되면 리셋되는 스위치 제어 회로.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    보호 동작이 기동되면 상기 스위치를 턴 오프 시키는 스위치 제어 회로.
  15. 1차측 권선에 연결되어 있는 적어도 하나의 전력 스위치,
    2차측 권선에 흐르는 전류를 동기 정류하여 출력 전압을 생성하는 적어도 하나의 동기 정류 스위치, 및
    상기 전력 스위치 및 상기 동기 정류 스위치의 스위칭 동작을 제어하고, 보호 모드 및 보호 동작을 제어하는 스위치 제어 회로를 포함하고,
    상기 스위치 제어 회로는,
    보호 상황에서 제1 신호의 주기를 카운트한 결과가 보호 기준 값에 도달하면 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 자동 재시작하고, 상기 자동 재시작이 연속하여 소정의 임계 횟수만큼 연속적으로 발생하면 보호 모드를 래치 모드로 변경시키는 전력 공급 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    소프트 스타트 기간 경과 후 상기 출력 전압에 따르는 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면, 상기 연속적으로 발생한 자동 재시작을 카운트한 결과를 리셋시키는 전력 공급 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 제1 신호와 제1 기준 전압을 비교하는 비교기, 및
    상기 제1 신호가 소정의 임계 전압에 도달할 때 상기 소프트 스타트 기간 경과를 지시하는 소프트 스타트 종료 신호를 생성하는 소프트 스타트 종료 검출부를 포함하고,
    상기 소프트 스타트 종료 신호와 상기 비교기의 출력에 기초한 출력을 카운트한 결과가 상기 보호 기준 값에 도달할 때 자동 재시작을 지시하는 자동재시작 신호를 생성하는 전력 공급 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 출력 전압에 대응하는 피드백 전압과 소정의 기준 전압 간의 차를 증폭하고 오차 증폭기,
    상기 기준 전압이 입력되는 상기 오차 증폭기의 입력단과 상기 제1 신호가 발생하는 커패시터 사이에 위치하는 스위치, 및
    상기 오차 증폭기의 입력단 전압을 상기 기준 전압으로 클램핑 시키는 클램핑부를 포함하고,
    상기 오차 증폭기의 출력을 보상하여 상기 제어 전압을 생성하고, 상기 제어 전압이 포화되거나, 보호 동작이 기동되면 상기 스위치를 턴 오프하는 전력 공급 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 연속적으로 발생한 자동 재시작을 카운트하는 카운터, 및
    상기 카운터의 카운트 결과와 상기 임계 횟수에 대응하는 래치 기준 값을 비교하는 비교기를 포함하고,
    소프트 스타트 기간 경과 후 상기 출력 전압에 따르는 제어 전압이 정상 상태로 소정의 모니터링 기간 유지되면 상기 카운터의 카운트 결과를 리셋시키는
    전력 공급 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 연속 발생한 자동 재시작 횟수의 카운트 결과가 소정의 래치 기준 값에 도달할 때 래치 모드 신호를 생성하고,
    상기 래치 모드 신호와 상기 래치 모드를 지시하는 모드 전압에 기초해 상기 보호 모드를 래치 모드로 변경하는 전력 공급 장치.
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