KR20220152987A - 전원공급장치 및 그를 이용한 전원공급방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 제어신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위치부, 스위치부의 스위칭동작에 의해 입력전압을 컨버팅하고 클램핑하여 제1전압을 출력하는 제1컨버터, 스위치부의 스위칭동작에 의해 제1전압을 입력받아 제2전압을 출력하는 제2컨버터, 및 스위치부에 제어신호를 공급하는 제어부를 포함하는 전원공급장치 및 그를 이용한 전원공급방법을 제공하는 것이다.

Description

전원공급장치 및 그를 이용한 전원공급방법{POWER SUPPLIER AND POWER SUPPLY METHOD USING THE SAME}
본 발명은 전원공급장치 및 그를 이용한 전원공급방법에 관한 것이다.
전원공급장치는 부스트 컨버터, 플라이백 컨버터, LLC 컨버터 등의 다양한 토폴로지가 있다. 특히, RCD 스너버를 가진 플라이백 컨버터는 아답터와 같은 저용량 어플리케이션에 많이 사용되는 토폴로지이다. RCD 스너버를 가진 플라이백 컨버터는 적은 소자수를 가지며 단순한 구조를 가지는 장점이 있지만, 전압 스트레스를 제한하기 위한 RCD 스너버단과 이차측 정류 다이오드에 의해 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 최근에는 지구 온난화와 같은 환경 문제로 인해 전원공급장치는 높은 효율이 요구되고 있어 효율이 높은 전원장치를 개발하여야 할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 효율이 높고 제조비용이 적은 컨버터 및 그를 이용한 전원공급방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태는, 제어신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위치부, 스위치부의 스위칭동작에 의해 입력전압을 컨버팅하고 클램핑하여 제1전압을 출력하는 제1컨버터, 스위치부의 스위칭동작에 의해 상기 제1전압을 입력받아 제2전압을 출력하는 제2컨버터, 및 스위치부에 상기 제어신호를 공급하는 제어부를 포함하는 전원공급장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2실시형태는, 제1컨버터부에서 입력전압을 컨버팅하여 제1전압을 생성하고, 제2컨버터부에서 제1전압을 컨버팅하여 제2전압을 출력하는 전원공급방법에 있어서, 스위치부의 스위칭동작에 의해 입력전압을 컨버팅하고, 컨버팅된 전압을 클램핑하여 제1컨버터부에서 제1전압을 생성하는 단계, 및 스위치부의 스위칭동작에 의해 제1전압을 전달받아 제2컨버터부에 흐르는 전류를 조절하여 제2전압을 컨버팅함으로써 제2전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전원공급장치 및 그를 이용한 전원공급방법에 의하면, 컨버터의 동작에 의해 전원을 공급하는 과정에서 소비되는 전력을 줄여 효율을 높일 수 있고 컨버터의 소자 수가 많지 않도록 제조비용을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전원공급장치의 구조의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전원공급장치의 제1구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전원공급장치의 제2구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 전원공급장치의 제3구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 도 2에 도시된 전원공급장치의 제4구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 도 2에 도시된 전원공급장치의 제5구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 도 2에 도시된 전원원공급장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전원공급장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.
도 10은 도 2에 도시된 전원공급장치의 출력단에 연결되어 있는 다이오드에 가해지는 전압 스트레스를 비교하는 그래프이다.
도 11은 일반적인 플라이백 컨버터와 도 2에 도시된 전원공급장치의 각 소자에 인가되는 전압스트레스를 비교한 그래프이다.
본 발명에 따른 전원공급장치 및 그를 이용한 전원공급방법의 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 배열은 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 전원공급장치의 구조의 제1실시예를 나타내는 구조도이다.
도 1을 참조하면, 전원공급장치(100)는 입력전압(Vs)을 전달받아 제1전압(V1)을 생성하는 제1컨버터부(110), 제1전압(V1)을 전달받아 제2전압(V2)을 생성하는 제2컨버터부(120), 제어신호(Q1)에 의해 제1컨버터부(110)와 제2컨버터부(120)를 동작시키는 스위치부(130), 및 스위치부(130)에 제어신호를 공급하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
제1컨버터부(110)는 스위치부(130)의 스위칭동작에 의해 입력전압(Vs)을 컨버팅하여 제1전압(V1)을 출력할 수 있다. 또한, 제1컨버터부(110)는 스위치부(130)의 온오프 동작에 의해 스위치부에 인가되는 과도전압을 억제할 수 있다. 이를 위해 제1컨버터부(110)는 스위치부(130)에 인가되는 전압을 클램핑할 수 있다.
또한, 제1컨버터부(110)에 의해 입력전압(Vs)을 제1전압(V1)으로 컨버팅한 후 제2컨버터부(120)에서 제2전압(V2)으로 컨버팅함으로써 제2컨버터부(120)의 전압 스트레스를 감소시킬 수 있다. 입력전압(Vs)는 정류기(미도시)를 통해 전달되는 전압일 수 있고 배터리(미도시)에서 출력되는 전압일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2컨버터부(120)는 스위치부(130)의 스위칭동작에 의해 제1전압(V1)을 입력받아 제2전압(V2)을 출력할 수 있다. 또한, 제2컨버터부(120)는 부하(150)와 연결되어 부하(150)에 제2전압(V2)을 공급할 수 있다. 여기서, 부하(150)는 LED(Light emitting diode)일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 제2컨버터부(120)는 부하(150)에 일정한 크기의 제2전압(V2)을 공급하기 위해 스위치부(130)의 동작에 의해 제1전압(V1)을 컨버팅하여 제2전압(V2)을 생성할 수 있다. 여기서, 부하(150)로 공급되는 제2전압(V2)의 크기가 일정하다는 것은 소정의 오차 범위 내에서 제2전압(V2)의 크기가 유지되는 것을 의미할 수 있다.
스위치부(130)는 제어신호(Q1)를 전달받아 스위칭동작을 하여 제1컨버터부(110)에 흐르는 전류와 제2컨버터부(120)에 흐르는 전류를 조절함으로써, 제1컨버터부(110)에서 입력전압(Vs)을 컨버팅하여 제1전압(V1)을 생성하고 제2컨버터부(120)에서 제1전압(V1)을 컨버팅하여 제2전압(V2)을 생성할 수 있다. 스위치부(130)는 제어신호(Q1)의 의해 턴온 또는 턴오프되는 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 MOS(Metal oxide silicon) 트랜지스터, BJT(Bipolar junction transistor), FET(Field effect transistor)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(140)는 스위치부(130)에 제어신호(Q1)를 전달할 수 있다. 제어부(140)는 기 설정된 제어신호(Q1)를 스위치부(130)에 전달하여 스위치부(130)가 기설정된 스위칭동작을 수행하도록 할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 부하(150)에 흐르는 전류의 크기에 대응되는 제어신호(Q1)를 생성하여 스위치부(130)에 전달할 수 있다. 제어신호(Q1)는 부하(150)에 흐르는 전류의 크기에 따라 스위치의 턴온구간과 턴오프구간을 조절될 수 있다. 이를 위해 제어신호의 펄스폭을 변조하거나 주파수를 변경할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 전원공급장치의 제2실시예를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 전원공급장치(100a)는 입력전압(Vs)을 전달받아 제1전압(V1)을 출력하는 제1컨버터부(110a), 제1전압(V1)을 전달받아 제2전압(V2)을 출력하는 제2컨버터부(120a), 제1컨버터부(110a)와 제2컨버터부(120a)의 동작을 제어하는 스위치부(130a)를 포함할 수 있다.
제1컨버터부(110a)는 입력전압(Vs)과 제1노드(N1) 사이에 연결되는 제1인덕터(L1)와, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류에 대응하여 제2노드(N2)로 소정의 전류를 공급하는 제2인덕터(L2)와, 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에 연결되는 제1캐패시터(C1)와, 제1전압(V1)을 출력하는 출력단에 연결되는 제2캐패시터(C2)와, 제1캐패시터(C1)와 제2캐패시터(C2) 사이에 연결되는 제1다이오드(D1)와, 제2컨버터부(120a)에 흐르는 전류를 제1노드(N1)로 전달하는 스너브다이오드(Dsnub)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1컨버터부(110a)는 다이오드와 캐패시터들로 이루어져 저항을 포함하는 경우 보다 소비전력을 저감시킬 수 있다.
제2컨버터부(120a)는 일차측인덕터(LT1)와 이차측인덕터(LT2)를 포함하는 변압기(T)와, 일차측인덕터(LT1)에 병렬로 연결되는 공진인덕터(Lm)와, 이차측인덕터(LT2)에 연결되어 이차측인덕터(LT2)에 흐르는 전류를 정류하는 제2다이오드(D2)와, 제2컨버터부(120a)의 출력단에 연결되는 출력캐패시터(Co)를 포함할 수 있다. 제2다이오드(D2)는 정류를 할 수 있다. 또한, 일차측인덕터(LT1)는 스너브다이오드(Dsnub)와 연결될 수 있다. 그리고, 제2컨버터부(120a)는 일차측인덕터(LT1)에 누설인덕터(Llkg)가 연결될 수 있다. 여기서, 제2컨버터부(120a)는 플라이백 컨버터일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
스위치부(130a)는 스위치를 포함할 수 있고, 스위치는 제1전극이 제1노드(N1)와 스너브다이오드(Dsnub)의 캐소드에 연결되고, 제2전극이 접지에 연결되며, 게이트전극이 제어신호(Q1)을 입력받아 턴온/턴오프될 수 있다. 여기서, 제1전극은 소스 전극일 수 있고 제2전극은 드레인전극일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 스위치부(130a)는 도 1에 도시된 전원장치와 같이 제어부(미도시)를 통해 제어신호를 전달받을 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 전원공급장치의 제1구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 4는 도 2에 도시된 전원공급장치의 제2구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 5는 도 2에 도시된 전원공급장치의 제3구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 도 2에 도시된 전원공급장치의 제4구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 7은 도 2에 도시된 전원공급장치의 제5구간의 동작을 설명하기 위한 회로도이고, 도 8은 도 2에 도시된 전원원공급장치의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 3 내지 도 8를 참조하면, 전원공급장치(100a)는 제1구간(t0-t1)에서 스위치부(130a)가 턴온상태를 유지한다. 스위치부(130a)가 턴온되면, 도 3에 도시된 것과 같이 실선으로 도시되어 있는 부분만 회로가 연결될 수 있다. 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류가 스위치부(130a)를 통해 흐르게 되고, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류에 의해 제2인덕터(L2)에 전류가 유도될 수 있다. 또한, 공진인덕터(Lm)에 전류가 흐를 수 있다. 이때, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류의 변화량과 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류의 변화량은 하기의 수학식 1과 같을 수 있다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류의 변화량이고,
Figure pat00003
은 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류의 변화량이고, Vs는 입력전압(Vs)의 전압레벨이고, Vc2는 제2캐패시터(C2)에 충전된 전압의 전압레벨이고, L1은 제1인덕터(L1)의 인덕턴스의 크기이고, Lm는 공진인덕터(Lm)의 인덕턴스의 크기이다.
따라서, 제1구간(t0-t1)에서는 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류, 스위치부(130a)의 제1전극에서 제2전극으로 흐르는 전류는 각각 증가할 수 있다. 그리고, 제2다이오드(D2)에는 전류가 흐르지 않을 수 있다. 그리고, 스위치부(130a)의 제1전극에서 제2전극으로 전류가 흐르기 때문에 스위치의 제1전극과 제2전극 간의 전압은 0V 일 수 있다. 또한, 제1다이오드(D1)에는 입력전압(Vs)과 제2캐패시터(C2)에 인가되는 전압의 합에 대응하는 전압이 나타날 수 있고, 제2다이오드(D2)에는 변압기(T)의 권선비에 대응하여 제2캐패시터(C2)에 저장된 전압에 대응하는 전압과 출력전압(Vo)의 합에 대응하는 전압이 나타날 수 있다. 또한, 스너브다이오드(Dsnub)에는 전류가 흘러 전압이 나타나지 않을 수 있다.
제2구간(t1-t2)에서는 스위치부(130a)가 턴오프될 수 있다. 스위치부(130a)가 턴오프되면, 제1다이오드(D1)의 애노드 전압이 캐소드 전압보다 더 높아져 제1다이오드(D1)로 전류가 흐를 수 있고 제2다이오드(D2) 역시 애노드 전압이 캐소드 전압보다 더 높아져 제2다이오드(D2)로 전류가 흐를 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이 실선으로 연결된 부분만 회로로 연결될 수 있다. 그리고, 누설인덕터(Llkg)에 흐르는 전류는 스너브다이오드(Dsnub)를 통해 흐를 수 있다.
이때, 제2구간(t2-t3)에서는 제1인덕터(L1)에서 흐르는 전류와 공진인덕터(Lm)에서 흐르는 전류는 하기의 수학식 2와 같이 감소할 수 있다. 이때, 누설인덕터(Llkg)에 흐르는 전류는 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류보다 더 급격히 감소할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, n은 변압기(T)의 일차측인덕터(LT1)와 이차측인덕터(LT2)의 권선비를 나타낸다.
따라서, 제2구간(t1-t2)에서는 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류, 스위치부(130a)의 제1전극에서 제2전극으로 흐르는 전류를 감소할 수 있다. 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)는 전류가 흐르기 때문에 전압이 나타나지 않을 수 있다. 그리고, 스위치부(130a)의 제1전극에서 제2전극으로 흐르는 전류가 차단되기 때문에 스위치부(130a)의 제1전극과 제2전극간 전압은 증가할 수 있다. 그리고, 스너브다이오드(Dsnub) 역시 전류가 흘러 전압이 나타나지 않을 수 있다. 그리고, 제1캐패시터(C1)에는 전압이 충전되어 스위치부(130a)에 과전압이 인가되지 않을 수 있다.
제3구간(t2-t3)에서는 스위치부(130a)의 턴오프가 유지될 수 있다. 스위치부(130a)의 턴오프가 유지되면, 도 5에 도시된 실선과 같이 회로가 연결될 수 있다. 스위치부(130a)의 턴오프가 유지되면, 스위치부(130a)의 제1전극에서 제2전극으로 전류가 더 이상 흐르지 않을 수 있다. 또한, 제2구간(t1-t2)에서 누설인덕터(Llkg)에 의해 흐르는 전류가 방전되어 제3구간(t2-t3)에서는 누설인덕터(Llkg)에 의해 흐르는 전류는 더 이상 흐르지 않을 수 있다. 또한, 스위치부(130a)가 턴오프를 유지하기 때문에 제1인덕터(L1)에서 흐르는 전류와 공진인덕터(Lm)에서 흐르는 전류와 상기의 수학식 2와 같이 감소할 수 있다. 그리고, 제2다이오드(D2)에 흐르는 전류는 감소될 수 있다. 이때, 제2다이오드(D2)에 흐르는 전류의 크기는 nILm일 수 있다. 즉, 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류와 변압기(T)의 권수비에 대응하여 제2다이오드(D2)에 흐르는 전류가 결정될 수 있다. 그리고, 스위치부(130a)의 제1전극과 제2전극에 인가되는 전압은 입력전압(Vs)과 제2캐패시터(C2)에 인가되는 전압의 합일 수 있다. 그리고, 스너브다이오드(Dsnub)에 인가되는 전압은 하기의 수학식 3에 대응되는 전압이 인가될 수 있다.
Figure pat00005
여기서, Vsnub는 스너브다이오드(Dsnub)에 인가되는 전압일 수 있다.
제4구간(t3-t4)에서는 스위치부(130a)의 턴오프가 유지될 수 있다. 따라서, 제4구간(t3-t4)에서는 공진인덕터(Lm)에 흐르는 전류가 0이될 수 있고, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류는 계속 감소할 수 있다. 또한, 제2다이오드(D2)에 흐르는 전류 역시 0이 될 수 있다. 그리고, 스위치부(130a)가 턴오프이기 때문에 스위치부(130a)의 제1전극에서 제2전극으로 흐르는 전류 역시 0일 수 있다. 따라서, 제4구간(t3-t4)에서는 도 6에 도시된 실선과 같이 회로가 연결될 수 있다. 이때, 스위치의 제1전극에서 제2전극에 인가되는 전압은 입력전압(Vs)과 제2캐패시터(C2)에 인가되는 전압의 합일 수 있다. 또한, 제2다이오드(D2)에는 전류가 더 이상 흐르지 않고 출력전압이 나타날 수 있다. 그리고, 스너브다이오드(Dsnub)에 인가되는 전압은 입력전압(Vs)일 수 있다.
제5구간(t4-t5)에서는 스위치의 턴오프가 유지될 수 있다. 제5구간(t4-t5)에서는 스위치의 턴오프가 유지가 되면 도 7에 도시된 실선과 같이 회로가 연결될 수 있다. 그리고, 제5구간(t4-t5)에서는 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류가 0이될 수 있다. 그리고, 제1다이오드(D1)는 전류가 흐르지 않으며 Vs/2에 해당되는 전압이 인가될 수 있다. 이로 인해, 스너브다이오드(Dsnub)에 인가되는 전압은 Vs/2에 해당되는 전압이 인가될 수 있다.
또한, 전원공급장치(100a)는 스위치부(130a)의 스위칭동작에 의해 제1인덕터(L1)와, 제1인덕터(L1)에 흐르는 전류에 의해 소정의 전류가 흐르는 제2인덕터(L2)에 각각 흐르는 전류를 조절하여 입력전압(Vs)을 컨버팅하되, 스위치부(130a)의 스위칭동작에 의해 입력전압(Vs)을 컨버팅하여 제1컨버터부(110a)에서 제1전압(V1)을 생성하되, 스위치부(130a)에 인가되는 전압을 클램핑하는 단계, 및 스위치부(130a)의 스위칭동작에 의해 제1전압(V1)을 전달받아 제2컨버터부(120a)에 흐르는 전류를 조절하여 제1전압(V1)을 컨버팅함으로써 제2전압(V2)을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 전원공급장치의 제3실시예를 나타내는 회로도이다.
도 9를 참조하면, 전원공급장치(100b)는 입력전압(Vs)을 전달받아 제1전압(V1)을 출력하는 제1컨버터부(110b), 제1전압(V1)을 전달받아 제2전압(V2)을 출력하는 제2컨버터부(120b), 제1컨버터부(110b)와 제2컨버터부(120b)의 동작을 제어하는 스위치부(130b)를 포함할 수 있다.
제1컨버터부(110b)는 입력전압(Vs)과 제1노드(N1) 사이에 연결되는 제1인덕터(L1)와, 제1노드(N1)와 제2노드(N2) 사이에 연결되는 제1캐패시터(C1)와, 제1전압(V1)을 출력하는 출력단에 연결되는 제2캐패시터(C2)와, 일단은 제2노드(N2)에 연결되고 타단은 제2캐패시터(C2)의 일 전극에 연결되는 제2인덕터(L2)와, 제1캐패시터(C1)와 제2캐패시터(C2) 사이에 연결되는 제1다이오드(D1)와, 제2컨버터부(120b)에 흐르는 전류를 제1노드(N1)로 전달하는 스너브다이오드(Dsnub)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1컨버터부(110b)는 다이오드와 캐패시터들로 이루어져 저항을 포함하는 경우 보다 소비전력을 저감시킬 수 있다.
제2컨버터부(120b)는 일차측인덕터(LT1)와 이차측인덕터(LT2)를 포함하는 변압기(T)와, 일차측인덕터(LT1)에 병렬로 연결되는 공진인덕터(Lm)와, 이차측인덕터(LT2)에 연결되어 이차측인덕터(LT2)에 흐르는 전류를 정류하는 제2다이오드(D2)와, 제2컨버터부(120a)의 출력단에 연결되는 출력캐패시터(Co)를 포함할 수 있다. 제2다이오드(D2)는 정류를 할 수 있다. 또한, 일차측인덕터(LT1)는 스너브다이오드(Dsnub)와 연결될 수 있다. 그리고, 제2컨버터부(120b)는 일차측인덕터(LT1)에 누설인덕터(Llkg)가 연결될 수 있다. 여기서, 제2컨버터부(120b)는 플라이백 컨버터일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
스위치부(130b)는 스위치를 포함할 수 있고, 스위치는 제1전극이 제1노드(N1)와 스너브다이오드(Dsnub)의 캐소드에 연결되고, 제2전극이 접지에 연결되며, 게이트전극이 제어신호(Q1)을 입력받아 턴온/턴오프될 수 있다. 여기서, 제1전극은 소스 전극일 수 있고 제2전극은 드레인전극일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 스위치부(130b)는 도 1에 도시된 전원장치와 같이 제어부(미도시)를 통해 제어신호를 전달받을 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 전원공급장치의 출력단에 연결되어 있는 다이오드에 가해지는 전압 스트레스를 비교하는 그래프이고, 도 11은 일반적인 플라이백 컨버터와 도 2에 도시된 전원공급장치의 각 소자에 인가되는 전압스트레스를 비교한 그래프이다.
도 10을 참조하면, 도 2에 도시된 전원공급장치의 제2컨버터에서 정류하는 제2다이오드에 인가되는 전압의 비율과 일반적인 플라이백 컨버터의 정류단에 인가되는 전압의 비율을 나타내는 것으로, 도 2에 도시된 전원장치는 일반적인 플라이백 컨버터에 비해 최대 전압 스트레스가 많이 감소되는 것을 확인할 수 있다. 만약, 20%의 설계마진을 고려할 경우, 기존 100V의 Vf 전압을 갖는 다이오드를 60V 의 Vf 전압을 갖는 다이오드로 대체하여 낮은 Vf 적용으로 인한 효율 상승효과를 기대할 수 있다.
도 11을 참조하면, 입력전압이 90V 인 경우의 각 소자별로 발생하는 손실이 도 2에 도시된 전원공급장치가 일반적인 플라이백컨버터보다 더 적게 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 전원장치의 전압 스트레스를 줄일 수 있다.
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.
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: 전원공급장치 110: 제1컨버터부
120: 제2컨버터부 130: 스위치부
140: 제어부 150: 부하
Q1: 제어신호 Vs: 입력전압
V1: 제1전압 V2: 제2전압

Claims (8)

  1. 제어신호에 의해 스위칭 동작을 수행하는 스위치부;
    상기 스위치부의 스위칭동작에 의해 입력전압을 컨버팅하여 제1전압을 출력하되, 상기 스위치부에 인가되는 전압을 변경하는 제1컨버터;
    상기 스위치부의 스위칭동작에 의해 상기 제1전압을 입력받아 제2전압을 출력하는 제2컨버터; 및
    상기 스위치부에 상기 제어신호를 공급하는 제어부를 포함하는 전원공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 상기 스위치부의 동작에 의해 전류의 흐름이 변화되는 제1인덕터와, 상기 제1인덕터와 직렬로 연결되는 제1캐패시터와, 상기 제1캐패시터에 직렬로 연결되는 제1다이오드와, 상기 스위치부의 동작에 의해 상기 제1인덕터에 의해 유도되는 전압을 저장하는 제2캐패시터와, 상기 스위치부에 인가되는 전압을 변경하는 스너브 다이오드를 포함하는 전원공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1컨버터는 상기 제1인덕터와 커플링되어 상기 제1인덕터에 흐르는 전류에 의해 유도되는 전류를 상기 제1캐패시터와 상기 제1다이오드에 공급하는 제2인덕터를 포함하는 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1컨버터는
    일단은 입력전원에 연결되고 타단은 스위치부에 연결되는 제1인덕터와, 일단은 접지에 연결되고 타단은 제1노드에 연결되며 상기 제1인덕터에 흐르는 전류에 의해 유도전류가 발생되며 상기 유도전류를 상기 제1노드로 공급하는 제2인덕터와, 제1전극은 상기 제1인덕터에 연결되고 타단은 상기 제1노드에 연결되는 제1캐패시터와, 애노드 전극은 상기 제1캐패시터에 연결되고 캐소드전극은 상기 제2컨버터에 연결되는 제1다이오드와, 제1전극은 상기 제1다이오드와 연결되며 상기 제1전압을 충전하는 제2캐패시터와, 애노드 전극이 상기 제2컨버터에 연결되고 캐소드전극은 상기 제1전극에 연결되는 스너브 다이오드를 포함하는 전원공급장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2컨버터는 플라이백 컨버터인 전원공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2컨버터는 변압기를 포함하고, 상기 변압기의 일차측권선에는 공진권선이 연결되고 상기 변압기의 이차측권선에는 제2다이오드가 연결되는 전원공급장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제2컨버터는 변압기를 포함하고, 상기 변압기의 일차측권선에는 공진권선이 연결되고, 상기 변압기의 일차측권선에 상기 스너브 다이오드가 연결되는 전원공급장치.
  8. 제1컨버터부에서 입력전압을 컨버팅하여 제1전압을 생성하고, 제2컨버터부에서 상기 제1전압을 컨버팅하여 제2전압을 출력하는 전원공급방법에 있어서,
    스위치부의 스위칭동작에 의해 상기 입력전압을 컨버팅하여 상기 제1컨버터부에서 상기 제1전압을 생성하되, 상기 스위치부에 인가되는 전압을 변경하는 단계; 및
    상기 스위치부의 스위칭동작에 의해 상기 제1전압을 전달받아 상기 제2컨버터부에 흐르는 전류를 조절하여 상기 제1전압을 컨버팅함으로써 상기 제2전압을 생성하는 단계를 포함하는 전원공급방법.
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