KR20160111328A

KR20160111328A - 스위칭 모드 전원 제어장치

Info

Publication number: KR20160111328A
Application number: KR1020160025676A
Authority: KR
Inventors: 임익수
Original assignee: 임익수
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2016-09-26

Abstract

스위칭모드 전원장치(SMPS)는 스위칭 작용에 의하여 전압을 다른 전압으로 변환하는 장치이다. 고속 스위칭 동작으로 장점도 많지만 동시에 여러 문제점들도 알려져 있다.
본 발명은 스위칭 모드 전원 제어장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 부하의 변동과 전압 가변시에도 파생주파수의 발생을 최소화 함으로써 고유의 주파수로 안정적으로 동작하는 스위칭모드 전원장치(SMPS)에 관한 것으로,
이를 구현하기 위한 수단으로 시간에 따라 전압기울기 파형을 발생하는 발진기, 그리고 비교기, 그리고 비교기의 출력을 변조기, 또는 발진기의 구동전원으로 사용하거나 또는 혼합파를 유도하여 안정적으로 동작하는 스위칭 모드 전원장치에 관한 것이다.

Description

스위칭 모드 전원 제어장치{a control system of switching mode power supply}

본 발명은 스위칭 모드 전원 제어장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 부하의 변동과 전압 가변시에도 파생주파수의 발생을 최소화 함으로써 고유의 주파수로 안정적으로 동작하는 스위칭모드 전원장치(SMPS)에 관한 것으로,

이를 구현하기 위한 수단으로 시간에 따라 전압기울기 파형을 발생하는 발진기, 그리고 비교기, 그리고 비교기의 출력을 변조기, 또는 발진기의 구동전원으로 사용하거나 또는 혼합파를 유도하여 안정적으로 동작하는 스위칭 모드 전원장치에 관한 것이다.

스위칭모드 전원장치(SMPS)는 PWM제어 또는 PFM제어를 사용함으로써 구현될 수 있다. 그리고 원하는 전압을 얻기 위하여 트랜스포머의 코일 턴수를 적절히 조절하고 있다.

비교기에서 기준전압과 출력전압을 비교하여 출력전압이 기준전압보다 높아지면 파워스위치를 오프함으로써 출력전압이 낮아지고 출력전압이 기준전압 보다 낮아지면 다시 파워스위치를 온시키는 동작을 빠르게 반복함으로써 원하는 출력전압이 얻어지게 된다.

대체로, 위의 동작으로 트랜스포머에서 설계된 전압과 부하에서는 안정적인 동작을 보인다. 그러나 설계된 전압, 부하를 벗어나면서 파워스위치의 오프시간과 온시간이 다양하게 변화하게 되고 도면12에 도시한 바와 같이 새로운 파생주파수가 만들어지게 된다. 이렇게 되면 기존 스위칭 주파수와 파생주파수가 혼재되면서 상황은 더욱 복잡해진다.

이로 말미암아, 효율이 급감하고 심한소음이 발생하는가 하면 제어되지 않은 이상 펄스에 의하여 부품이 파손되기도 한다.

이를 해소하는 방안중의 하나로 펄스폭 변조기를 사용하게 되는데, 종례의 기술에 의하면 정밀도를 높이기 위하여 높은 동작주파수가 요구 되고, 또 제어를 위하여 별도의 주파수가 추가로 요구되기도 한다.

이와 관련된 선행기술을 구체적으로 살펴보면 한국공개공보 제10-2013-0046608(스위칭 모드 전원제어장치)와 특2001-0010742(스위칭 모드 파워 서플라이)에서 살펴볼 수 있는데,

위 선행기술은 펄스폭을 얻는 과정이 콘덴서에 축척되는 전류량을 근거로 하며, 이를 위해 디바이더, MUX 등이 필요하고, 콘덴서로 흐르는 전류량을 세밀하게 제어하기 위하여 다소 복잡한 구조의 디지탈 제어부를 사용하고, 제어된 전류로 콘덴서의 전압변화를 일으켜 펄스폭을 결정하는 방식을 사용하고 있다.

또 다른 하나는 펄스폭 변조기로 연산증폭기의 두 입력단으로 삼각파와 비교기의 신호를 단순 비교하여 출력단으로 펄스폭 변조를 하는 방식이다. 이 방법은 1개의 입력으로 구성된 로직소자등은 쉽게 변조기로 사용할 수 없는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스위칭 제어시, 자생되는 파생 주파수를 근원적으로 억제함으로써 전압과 부하의 변동에도 불구하고 효율 좋은 스위칭모드 전원장치를 구현하는 것이며, 이러한 성능 향상에도 불구하고 생산단가가 높지 않아야 한다.

일반적으로 스위칭모드 전원장치(SMPS)는 설계된 전압, 부하를 벗어나면서 파워스위치의 오프시간과 온시간이 불규칙하게 변화하게 되고 이 과정에서 형성된 불규칙한 파생주파수는 정상 고유 스위칭 주파수와 혼재하면서 더욱 복잡해지고, 여러 바람직하지 않은 동작을 야기하여, 전원장치(SMPS)의 효율감소, 소음, 열과다 발생, 부품소자의 수명단축등 여러 문제점을 낳는 것으로 알려져 있다.

이러한 이유등으로 폭 넓은 전압과 부하를 커버하는 가변 스위칭모드 전원장치(SMPS)를 구현하는데 어려움이 있다.

넓은 범위 가변전압 스위칭 모드 전원장치가 되려면 우선, 위 과제들이 해소되어야 한다. 그리고 트랜스포머에는 전압, 부하에 적합한 코일 턴수가 감겨야 함으로, 넓은 범위의 부하와 전압에 대한 제어가 어렵게 된다. 이를 효율적으로 해소하는 방안으로 변조기나 발진기의 구동전압을 제어하거나 혼합기를 사용하여 이를 해결하고 있다.

그리고 제조적인 측면에서, 입력단자가 2개인 연산증폭기 계열을 물론 입력단자가 1개인 다소 저렴한 인버터등, 로직소자를 활용하여 SMPS에서 펄스폭 변조가 가능하여야 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원 제어장치는 펄스폭 변조기, 또는 발진기의 구동전원을 제어하거나 또는 혼합파를 유도하여 이를 실현하고 있다.

일예로, 펄스폭 변조기의 구동전원을 비교기의 출력으로 구동함으로써, 부하에 따라 효율적인 하이레벨과 로우레벨의 펄스를 방출하여, 이에 대응할 수 있다. 트랜스포머의 세팅된 전압과 부하를 벗어날수록 세밀하게 요구되는 펄스 특성에 효율적인 대응이 가능하다.

반면에, 본 발명에서 칩전원이 수시로 변동되는 경우, 펄스폭 변조기의 출력이 따라서 변동되는 결과가 얻어진다. 일예로, 비교기의 출력이 3V~30V 구간에서 다양한 값으로 변동된다면 펄스폭 변조기의 칩전원도 3V~30V 구간에서 다양한 값으로 변동되고 이에 따라 변조기의 출력도 3V~30V 구간에서 다양한 값으로 변동된다. 즉 수위(전압)가 변하면서 펄스폭이 결정되는 수위 펄스폭 변조가 얻어진다. 만약 일정한 수위의 펄스폭이 필요한 경우에는 보정기가 필요하게 된다.

본 발명에 따른 스위칭 모드 전원 제어장치에 의하면 입력단자가 1개인 로직소자로도 발진기 신호와 비교기의 신호를 비교하여 펄스폭 변조가 가능한 효과가 있다.

비교기의 출력을 변조기의 전원으로 사용하거나, 발진기의 전원으로 사용하는 경우, 낮은 전압으로 구동되는 구간에서는 구동전압이 낮아진 만큼 AC전원속 잡음도 동시에 감소하므로, 보다 효율 좋은 펄스폭 변조가 구현되는 효과가 있다.

본 발명에서 펄스폭 변조기의 출력전압이 변하면서 펄스폭이 결정되는 아날로그적인 특성을 이용하면, 아날로그 신호 입력으로 구현되는 출력회로부인 경우, 제어가 용이한 효과가 있다.

변조기의 핵심소자인 연산증폭기 또는 로직소자로 공급되는 전원이 가변되는 경우, 특정한 전압구간에서 분해능이 좋아지는 효과가 있다.

주파수 조정기가 구비되는 경우, 부하와 전압의 변동에 따라 더욱 적합한 스위칭 주파수로 구동되므로 보다 높은 효율의 스위칭 제어가 가능한 효과가 있다.

발진기의 칩전원 또는 변조기의 칩전원을 제어하는 경우, 열과 소음이 보다 더 최소화가 가능하므로 효율 좋은 전원장치가 제공되는 효과가 있다.

도면 1은 본 발명에 따른 블록도.
도면 2는 본 발명에 따른 출력전압 제어 흐름도.
도면 3은 본 발명에 따른 로직소자를 사용한 경우의 구성도.
도면 4는 본 발명에 따른 연산증폭기를 사용한 경우의 구성도.
도면 5는 본 발명에 따른 연산증폭기를 사용한 보정기의 구성도.
도면 6은 본 발명에 따른 비교기의 출력을 발진기로 인가한 경우의 구성도
도면 7은 본 발명에 따른 비교기의 출력을 혼합기로 인가한 경우의 구성도.
도면 8은 본 발명에 따른 콘덴서와 다이오드로 구성된 혼합기의 구성도.
도면 9는 본 발명에 따른 연산증폭기를 사용한 비교기의 구성도.
도면 10은 본 발명에 따른 고부하시 주파수 파형도.
도면 11는 본 발명에 따른 저부하시 주파수 파형도.
도면 12은 통상적인 SMPS에 있어서, 설계전압과 적정부하를 벗어난 경우, 개략적으로 도시한 주파수 파형도.
10 : 기울기파형 발진기
11 : 혼합기
12 : 펄스폭 변조기
13 : 출력회로부
14 : 파워스위칭부
15 : 필터부
16 : 보정기
17 : 비교기
18 : 주파수 조정기
19 : 소프트 스타트부
20 : 과전류 제어부
21 : 과전압 제어부
22 : 과열 제어부
23 : 과소전압 제어부

이하에서 첨부한 도면들을 참조하여 발명에 따른 스위칭 모드 전원 제어장치의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도면1은 본 발명에 따른 스위칭 모드 전원 제어장치를 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 스위칭 전원 제어장치는 시간에 따라 주기적인 전압기울기를 갖는 기울기파형 발진기와 출력전압과 기준전압을 비교하여 결과에 따라 서로 다른 상태의 신호를 방출하는 비교기, 비교기의 출력을 펄스폭 변조기의 구동전원으로 사용하며, 상기 펄스폭 변조기는 구동전원 전압의 변화에 따라 입력측 반응전압이 변화하며, 상기 발진기 출력을 상기 펄스폭 변조기의 입력단으로 인가하고, 출력단으로 전원장치 스위칭에 필요한 펄스폭을 구현함으로써 전원장치가 실현된다. 그리고 필터부, 출력회로부와 기타 주파수 조정부, 트랜스포머 및 SMPS의 파워스위칭부로 되어 있지만 사용자가 사용하고자 하는 컨버터의 종류에 따라 그 구성 방법을 달리 할 수 있다.

비교기는 SMPS의 출력전압과 기준전압을 비교하여 차이가 있으면 구분되는 신호, 즉 하이레벨, 로우레벨 또는 차이에 해당하는 값을 발생하는 장치로서 주로 제너다이오드, 연산증폭기, 기타 이를 응용한 장치로 구성하는 경우가 많다.

일예로, 도면9는 출력전압과 기준전압을 비교하는 수단으로 반전 입력단과 비반전 입력단을 수용하는 연산증폭기를 사용하고, 연산증폭기의 입력단으로 출력전압과 기준전압을 인가하여 상호 비교하고, 결과에 따라 서로 다른 상태의 신호를 발생하는 경우를 도시한 도면이다.

본 명세서에서 연산증폭기란 증폭도가 있는 반전 입력단과 비반전 입력단으로 신호를 입력받아 출력단으로 연산결과를 출력하는 장치로서 하이레벨, 로우레벨 출력이 가능한 오피앰프 계열과 로우레벨 출력만 가능한 컴퍼레이터가 흔히 알려져 있다.

전압기울기 파형을 발생하는 발진기란 시간에 따라 전압이 주기적으로 변동되는 출력을 발생하는 발진기를 말한다. 정현파, 삼각파, 톱니파, 물결파 등등, 방형파가 아니면 시간에 따라 전압기울기 부분이 있으며, 이러한 기울기파형을 주기적으로 발생하는 장치를 말한다.

기존에 알려진 여러 가지 방법으로 기울기파형 발진기가 가능하며, 또 방형파를 먼저 만들고 이를 기울기파형으로 변형해서 출력하는 발진기도 가능하다.

필터기는 비교기의 매 순간 요동치는 정보 속성을 순화시키는 역할을 한다. 다음 단계의 펄스폭 변조가 순조롭게 구동되도록 도움을 준다. 주로, 비교기의 출력단에 콘덴서, 저항등의 부품을 부가하여 구성하는 경우가 많다.

주파수 조정기는 부하와 전압의 변동에 따라 적합한 스위칭 주파수로 세밀하게 주파수를 재조정하여 주는 장치로서 보다 넓은 범위의 전압과 부하 변동에서 효율 좋은 스위칭 전원장치가 가능하도록 도와 준다.

주파수 조정기는 출력전압, 부하등을 감지할 수 있는 감지부와 그 정보를 가지고 발진기로 접근하여, 발진기의 주파수 변경요소를 가산하거나 감산함으로써 실현된다.

펄스폭 변조기는 비교기의 출력을 구동전원으로 사용할 수 있다. 그러한 경우, 비교기의 출력은 수시로 변동되는 전압이므로, 구동전압에 따라서 펄스폭 변조기의 입력단 반응전압이 상응하여 변동되도록 할 필요가 있다. 일예로, 구동전압이 올라가면 입력단 반응전압도 올라가고, 구동전압이 내려가면 입력단 반응전압도 내려가도록 한 후, 상기 입력단으로 발진기의 기울기파형을 입력하면 구동전압의 변화에 따라 입력특성이 변화되면서 펄스폭 변조가 구현된다.

이러한 경우 입력이 1개 이상인 로직소자는 물론, 입력이 2개 이상인 연산증폭기도 펄스폭 변조기의 수단으로 사용 가능하게 된다.

일반적으로 로직소자는 입력측 반응전압을 경계로 출력측이 반전하거나 하이레벨, 또는 로우레벨, 또는 무한저항레벨등으로 상태가 변화될 수 있다.

로직소자를 펄스폭 변조기로 사용할 경우, 입력단 반응전압은 로직소자의 문턱전압(logic threshold voltage)에 해당된다. 구동전원의 전압에 따라 문턱전압(반응전압)이 내부적으로 변동되는 로직소자를 사용할 경우, 로직소자 입력단에 발진기의 기울기파형을 입력하면 구동전압의 변화에 따라 펄스폭 변조가 구현된다.

도면3은 로직소자를 펄스폭 변조기의 수단으로 사용한 일예로, 비교기의 출력을 펄스폭 변조기의 구동전원으로 인가함으로써, 구동전압에 따라서 로직소자의 내부 특성이 상응하여 변화되고, 즉 로직소자의 입력 반응전압이 상응하여 변하면서 수위를 갖는 펄스폭 변조가 형성되는 과정을 도시한 도면이다.

연산증폭기를 펄스폭 변조기로 사용할 경우, 구동전원 전압에 비례하여 입력단 반응전압이 결정되도록 하기 위하여, 도면4에서 도시한 바와같이 한쪽 입력단에 구동전원을 연계시킬 필요가 있다. 그런 다음, 다른 입력단으로 발진기의 기울기파형을 입력하면 구동전압의 변화에 따라 펄스폭 변조가 구현된다.

이러한 경우 수위가 변하면서 펄스폭이 형성되는 수위 펄스폭 변조가 발생한다. 수위가 변하면서 동시에 펄스폭이 결정되는 디지털적인 펄스와 아날로그적인 수위가 동시에 겸비된 출력이 형성된다. 이는 다음단계의 출력회로부가 전류제어형 트랜지스터 또는 아날로그 입력형 출력회로부인 경우에 매우 효과적이다. 반면에 디지털 입력형 출력회로부인 경우에는 보정기를 사용하는 것이 바람직하다.

보정기는 도면5에 도시한 바와 같이, 펄스폭 변조기의 출력을 보정하는 장치이다. 펄스폭 변조기의 구동전원이 다양하게 가변되는 경우에 출력되는 펄스들도 구동전원에 따라 다양한 전압의 펄스로 방출되는데, 디지털 제어를 위하여 이를 교정하고 일정한 수위의 전압 펄스로 보정하여 주는 장치이다.

또, 본 발명에서 기울기파형 발진기는 비교기의 출력을 구동전원으로 사용할 수 있다. 그러한 경우, 비교기의 출력과 발진기의 출력이 혼합되어 상기 발진기는 혼합파를 방출하게 된다.

즉, 비교기의 출력 변화에 따라 접지간 전압위상이 변화하는 기울기파형 발진기가 구현된다. 이러한 혼합된 성분이 함유된 혼합파를 특정한 전압, 즉 로직소자의 문턱전압 위측과 아래측으로 처리하거나, 또는 연산증폭기의 반응전압 위측과 아래측으로 처리하면, 출력측으로 전압위상의 변화에 따라 펄스폭이 결정되는 펄스폭 변조가 구현된다.

도면6은 상기 전압위상 성분이 반영된 기울기파형, 즉 혼합파를 연산증폭기나 로직소자로 처리하여 출력측에 펄스폭 변조를 구현하는 과정을 도시한 도면이다.

또, 본 발명에서 상기 발진기의 출력과 비교기의 출력을 혼합하는 혼합기(11)가 구비될 수 있다.

혼합기(11)는 상기 발진기의 출력을 입력받는 입력단1(11a)와 비교기 신호를 입력받는 입력단2(11b), 그리고 입력단1과 입력단 2신호를 혼합하여, 혼합파를 출력하는 출력단(11c)으로 구성된다.

그러한 경우 도면7에서 도시한 바와 같이, 혼합기 입력단1(11a)로 상기 발진기의 출력을 유입하고, 혼합기 입력단2(11b)로 상기 비교기의 출력을 유입하면 혼합기 출력단(11c)으로 혼합파가 얻어진다.

이러한 혼합파를 특정한 전압, 즉 로직소자의 반응전압 위측과 아래측으로 처리하거나, 또는 연산증폭기의 반응전압 위측과 아래측으로 처리하면, 출력측으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현된다.

도면8은 일예로, 콘덴서, 다이오드등을 사용한 혼합기를 보여주는 구성도이다. 비교기의 신호와 발진기의 기울기파형을 혼합한 후, 혼합파가 형성되는 과정을 도시한 도면이다.

도면8에서 보듯이 혼합기는 저항, 콘덴서, 다이오드, 코일등 몇가지 부품으로 구현하거나 연산증폭기등으로 구현하는등 다양한 방법이 알려져 있다. 어떠한 방법이든 무방하다. 비교기의 출력성분과 발진기의 출력성분은 혼합기에 의하여 하나의 혼합파속에 들어있게 된다.

출력회로부는 버퍼기능으로 펄스폭 변조신호를 파워스위칭부에 전달하여 준다. 또한 출력회로부는 데드타임 제어가 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다. 트리거 동작도 바람직하다. 또한, 높은 전류 수용이 가능한 스위칭소자로 출력회로부를 구성할 경우, 외부에 별도의 파워스위치를 구비하지 않고도 스위칭 전원장치를 구현할 수 있다.

파워스위칭부는 상기 출력회로부로 부터 보내온 스위칭 신호를 접수 받는 FET, TR등 파워스위치 소자와 그 외 트랜스포머등 몇가지 추가 소자로 구성 된다. 스위칭 전원장치(SMPS) 구성하는 방식에 따라 벅방식(buck), 부스트방식(boost), 플라이백 방식(flyback), 포워드 방식(forward), 헬프브리지 방식(half_brige)등 다양하게 알려져 있다.

어떠한 방식이든 본 발명에 의한 상기 출력회로부의 신호를 사용함으로써 소기의 성과를 거둘 수 있다.

이외에 보다 안전한 스위칭 모드 전원 제어장치를 구현하기 위하여 전원초기 천천히 전압이 상승되도록 소프트 스타트 제어부를 둘 수 있다. 또, 파워스위치가 과전류로 파괴되지 않도록 과전류 제어부를 둘 수 있다. 또, 과전압 제어부, 과소전압 제어부를 두어 소자의 전기적인 파괴를 방지할 수 있다 또, 온도 제어부를 두어 과열로 인하 소자의 열파괴를 방지할 수 있다.

Claims

펄스 주파수 변조(PFM) 제어 또는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 이용하는 스위칭모드 파워 서플라이(SMPS) 장치로서,
스위칭모드 전원장치(SMPS); 및 시간에 따라 주기적인 전압기울기를 갖는 기울기파형 발진기와 출력전압과 기준전압을 비교하여 결과에 따라 서로 다른 상태의 신호를 방출하는 비교기, 비교기의 출력을 펄스폭 변조기의 구동전원으로 사용하며, 상기 펄스폭 변조기는 구동전원 전압의 변화에 따라 입력측 반응전압이 변화하며, 상기 발진기 출력을 상기 펄스폭 변조기의 입력단으로 인가하고, 출력단으로 전원장치 스위칭에 필요한 펄스폭을 구현하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1항에 있어서, 펄스폭 변조기는 펄스폭을 결정하는 수단으로 로직소자를 사용하고, 비교기의 출력을 상기 로직소자의 구동전원으로 사용하며, 상기 로직소자는 입력측 반응전압을 경계로 다른 결과를 출력하는 로직소자이며, 상기 로직소자의 입력측 반응전압은 구동전원 전압의 변화에 상응하여 변화하며, 상기 발진기 출력을 상기 로직소자의 입력단으로 인가함으로써 로직소자의 출력단으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1항에 있어서, 펄스폭 변조기는 반전 입력단과 비반전 입력단을 수용하는 연산증폭기를 사용하고, 비교기의 출력을 연산증폭기의 구동전원으로 사용하고, 연산증폭기의 한 쪽 입력단으로 구동전원의 전압성분을 인가하고, 다른 입력단으로 상기 발진기 출력을 인가함으로써 연산증폭기의 출력단으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
펄스 주파수 변조(PFM) 제어 또는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 이용하는 스위칭모드 파워 서플라이(SMPS) 장치로서,
스위칭모드 전원장치(SMPS); 및 시간에 따라 주기적인 전압기울기를 갖는 기울기파형 발진기와 출력전압과 기준전압을 비교하여 결과에 따라 서로 다른 상태의 신호를 방출하는 비교기, 비교기의 출력을 상기 발진기의 구동전원으로 공급하고, 구동전원 전압의 변화에 상응하여 발진기 기울기파형이 변화함으로써, 상기 발진기 출력은 혼합파가 되며, 상기 혼합파를 펄스폭 변조기의 입력단으로 인가하고, 출력단으로 전원장치 스위칭에 필요한 펄스폭을 구현하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제4항에 있어서, 펄스폭 변조기는 펄스폭을 결정하는 수단으로, 입력측 반응전압을 경계로 다른 결과를 출력하는 로직소자를 사용하고, 상기 발진기 혼합파를 상기 로직소자의 입력단으로 인가함으로써 상기 로직소자의 출력단으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제4항에 있어서, 펄스폭 변조기는 반전 입력단과 비반전 입력단을 수용하는 연산증폭기를 사용하고, 한 쪽 입력단으로 반응전압을 인가하고, 다른 입력단으로 상기 발진기 혼합파를 인가함으로써, 연산증폭기의 출력단으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
펄스 주파수 변조(PFM) 제어 또는 펄스폭 변조(PWM) 제어를 이용하는 스위칭모드 파워 서플라이(SMPS) 장치로서,
스위칭모드 전원장치(SMPS); 및 시간에 따라 주기적인 전압기울기를 갖는 기울기파형 발진기와 출력전압과 기준전압을 비교하여 결과에 따라 서로 다른 상태의 신호를 방출하는 비교기, 상기 비교기의 출력과 상기 발진기의 출력을 혼합하는 혼합기, 상기 혼합기에서 출력되는 혼합파를 펄스폭 변조기의 입력단으로 인가하고, 출력단으로 전원장치 스위칭에 필요한 펄스폭을 구현하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제7항에 있어서, 펄스폭 변조기는 펄스폭을 결정하는 수단으로, 입력측 반응전압을 경계로 다른 결과를 출력하는 로직소자를 사용하고, 상기 발진기 혼합파를 상기 로직소자의 입력단으로 인가함으로써 상기 로직소자의 출력단으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제7항에 있어서, 펄스폭 변조기는 반전 입력단과 비반전 입력단을 수용하는 연산증폭기를 사용하고, 한 쪽 입력단으로 반응전압을 인가하고, 다른 입력단으로 상기 발진기 혼합파를 인가함으로써, 연산증폭기의 출력단으로 스위칭에 필요한 펄스폭이 구현되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1항에 있어서, 스위칭모드 전원장치(SMPS)는 상기 펄스폭 변조기의 출력전압의 높낮이를 보정하여 주는 보정기가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1, 10항에 있어서, 상기 보정기는 반전 입력단과 비반전 입력단을 수용하는 연산증폭기를 사용하고 한측 입력단에 반응전압을 인가하고, 다른 입력단에는 상기 펄스폭 변조기의 출력을 인가하여 연산증폭기의 출력단으로 보정된 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1, 4, 7항에 있어서, 스위칭모드 전원장치(SMPS)는 비교기로부터 나오는 출력 정보를 보다 평탄하게 안정화하는 필터부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1, 4, 7항에 있어서, 스위칭모드 전원장치(SMPS)는 출력전압과 부하, 또는 그 중 한 개 이상의 상태를 감지할 수 있는 감지부와 그 정보를 가지고, 발진기의 주파수 변경요소를 가산하거나 감산함으로써 스위칭 주파수를 늘이거나 줄이는 주파수 조정기가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.
제1, 4, 7항에 있어서, 스위칭모드 전원장치(SMPS)는 펄스폭 변조기의 신호를 입력받고, 버퍼 동작, 데드타임 동작, 트리거 동작 또는 그 중 한 개 이상의 동작을 구현하며 출력하는 출력회로부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 파워 서플라이 장치.