KR20230050841A - 전원 공급 장치를 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

전원 공급 장치를 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터에 있어서, 적어도 하나의 MOSFET을 포함하여, 교류를 직류로 전환하는, 동기 정류기; 1차 회로부에 포함된 구성으로부터 상태 신호를 수신하고, 수신한 상태 신호에 기초하여 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하는, 회로 분리부; 2차 회로부에 포함된 부하단의 상태를 감지하고, 감지한 상태에 기초하여 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성하는, 부하 상태 감지부; 및 상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호를 수신하고, 상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호 중 적어도 하나를 기초로 상기 동기 정류기를 제어하는, 동기 정류기 제어부; 를 포함할 수 있다.

Description

전원 공급 장치를 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치{Synchronous rectifier control method for power supply unit and apparatus therefor}
본 명세서는 전원 공급 장치를 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
공진형 컨버터는 스위칭 순간 스위치의 전압이나 전류가 '0'이 되게 함으로써 스위칭 손실이 최소화되도록 하여, 고주파에서도 높은 효율을 갖는 컨버터이다. 공진형 컨버터에서 공진 스위치는 스위치에 공진을 일으키는 인덕터와 캐패시터를 추가하여 구성된다. 이러한 컨버터는 초기에 소형, 경량을 요구하는 항공, 우주 분야의 전원 공급 장치와 인버터에 적용되었으며, 최근에는 다양한 산업 분야에서 공진형 컨버터에 사용되고 있다. 또한, 공진형 컨버터의 고주파수 스위치는 영전압 스위칭(zero voltage switching, ZVS)과 영전류 스위칭 (zero current switching, ZCS)이 가능하기 때문에 전자기적 간섭(Electromagnetic Interference, EMI)을 저감시킬 수 있는 장점이 있다. 공진형 컨버터는 공진방식에 따라 직렬 공진형, 병렬 공진형, 및 직/병렬 혼합 공진형으로 구분된다.
공진형 컨버터에 대한 종래 기술로는 미국 특허 10,333,411B2가 있다.
이와 같은 공진형 컨버터의 경우, 동-특성(dynamic characteristic)의 한계로 입력 전압(Vin) 변동 및 부하 전류의 변동이 큰 시스템에 적용 시 다음과 같은 문제점이 발생한다.
우선, 입력 전압이 급격히 낮아지는 경우 2차측 동기 정류기 제어부(Synchronous Rectifier 제어부, 'SR 제어부')의 스위칭 동작이 이에 즉각 반응하지 못해 출력 캐패시터 전하를 방전시키게 되어, 시스템 효율이 낮아진다는 문제점이 발생한다.
또한, 2차측 부하단이 경부하(light load) 조건임에도 SR 제어부의 불필요한 게이트 구동으로 인해 시스템 효율이 저하된다는 문제점이 발생한다.
또한, 2차측 부하단이 과부하 조건임에도 SR 제어부의 비정상적인 게이트 구동으로 인해 MOSFET 및 SR 제어부의 고장이 발생할 수 있다.
또한, 2차측 출력 안정화 시간(Soft-Start 시간)에 따라 SR 제어부의 오작동으로 FET 및 SR 제어부의 고장이 발생할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서는 이러한 문제점을 방지하기 위한 동기 정류기 제어 방법 및 이를 위한 장치를 제안한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터에 있어서, 적어도 하나의 MOSFET을 포함하여, 교류를 직류로 전환하는, 동기 정류기; 1차 회로부에 포함된 구성으로부터 상태 신호를 수신하고, 수신한 상태 신호에 기초하여 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하는, 회로 분리부; 2차 회로부에 포함된 부하단의 상태를 감지하고, 감지한 상태에 기초하여 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성하는, 부하 상태 감지부; 및 상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호를 수신하고, 상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호 중 적어도 하나를 기초로 상기 동기 정류기를 제어하는, 동기 정류기 제어부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공진형 컨버터의 동-특성의 한계로 인해 발생되는 다양한 문제점이 해결된다는 효과가 있다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 전압이 급격히 낮아지더라도 SR 제어부가 이에 즉각적으로 반응하여 스위칭 동작을 수행하므로, 출력 캐패시터 전하가 방전됨에 따른 시스템 효율 저하 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 2차측 부하단이 경부하, 과부하와 같은 이상 상태에서는 SR 제어부가 동기 정류기를 구동하지 않으므로, 그에 따른 시스템 효율 저하 및 MOSFET/SR 제어부의 고장 발생을 미연에 방지할 수 있다.
이외에도 본 발명의 실시예에 따라 다양한 효과가 발생할 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 각 실시예를 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터를 간략히 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터를 예시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 정류기 제어부에 포함된 활성화 신호 생성기의 논리 회로도이다.
도 11은 도 10에 예시된 활성화 신호 생성기에 입력 및 출력되는 신호 간 대응 관계표를 예시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 정류기 제어부의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 정류기 제어부의 동작 파형도이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 예를 들어, 'A 및/또는 B'는 'A 또는 B 중 적어도 하나'의 의미로 해석될 수 있다. 또한, '/'는 '및' 또는 '또는'으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터를 간략히 예시한 블록도이다.
본 명세서에서는 종래 공진형 컨버터의 동-특성 한계를 극복하기 위해, 내부 회로의 상태를 지속적으로 모니터링하고, 이상 상태가 감지된 경우 동기 정류기를 비활성화하는 공진형 컨버터(100)를 제안하고자 한다.
이를 위해 제안된 공진형 컨버터(100)는, 도 1에 예시한 바와 같이, 회로 분리부(Isolation Device)(110)를 중심으로 1차 및 2차 회로부로 구분/분리될 수 있으며, 회로 분리부는 그라운드가 다른 1차 및 2차 회로부를 분리시킴과 동시에 1차 회로부의 상태 신호를 2차 회로부로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
2차 회로부에는 동기 정류기 및 이를 직접적으로 제어하는 동기 정류기 제어부(120)가 구비될 수 있다. 동기 정류기 제어부(120)는 1차측 상태 신호(또는 1차 회로부 상태 신호)를 기초로 생성된 제1 동기 정류기 제어 신호와, 2차측 상태 신호(또는 2차 회로부 상태 신호)를 기초로 생성된 제2 동기 정류기 제어 신호를 입력받을 수 있으며, 이 신호를 기초로 동기 정류기를 제어할 수 있다. 이때 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호는, 1차 및 2차 회로부의 이상 상태가 감지된 경우에는, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 신호로 생성되어 동기 정류기 제어부(120)로 전송될 수 있다. 따라서, 동기 정류기 제어부(120)는 1차 및 2차 회로부의 이상 상태가 감지되지 않은 정상 상태에서만 동기 정류기를 활성화하도록 동작하여 앞서 상술한 동-특성 한계를 극복할 수 있다.
보다 구체적인 공진형 컨버터(100)의 구조 및 동작 방식에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 상세히 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터를 예시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공진형 컨버터(100)는 회로 분리부(110)를 중심으로 1차 회로부와 2차 회로부로 구분될 수 있다.
1차 회로부에는 전파 브릿지 정류기(Full-bridge Rectifier)(210), PFC(Power Factor Correction) 전력 공급부(220), LLC 제어부(230) 및/또는 SHUNT 정류기(240)가 포함/구비될 수 있다.
전파 브릿지 정류기(210)는 1차 회로부로 입력된 입력 교류/AC 전압을 정류하는 기능을 수행할 수 있다.
PFC 전력 공급부(220)는 전파 브릿지 정류기(210)를 통해 정류된 전압을 이용하여 공진형 컨버터(100)의 1차 LLC 동작을 위해 승압(boost)된 직류/DC 전압을 생성할 수 있다.
LLC 제어부(230)는 공진형 컨버터(100)의 1차 회로부에 구비된 MOSFET을 구동/제어하는 회로 제어부에 해당할 수 있다.
SHUNT 정류기(240)는 입력된 전압과 내부에 기설정된 제1 기준 전압의 레벨을 비교하여, 비교 결과를 출력할 수 있다.
회로 분리부(110)는 1차 회로부에 포함된 구성으로부터 각 구성(210~240)의 상태 신호를 수신하고, 수신한 상태 신호에 기초하여 동기 정류기를 제어하기 위한 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성할 수 있다. 나아가, 회로 분리부(110)는 생성한 제1 동기 정류기 제어 신호를 2차 회로부에 구비된 동기 정류기 제어부(120)로 전송할 수 있다.
2차 회로부에는 동기 정류기, 동기 정류기 제어부(120) 및/또는 부하부(250)가 포함/구비될 수 있디.
동기 정류기는 적어도 하나의 스위칭 소자인 MOSFET을 구비하여 교류를 직류로 변환하는 동작을 수행할 수 있다.
동기 정류기 제어부(120)는 공진형 컨버터(100)에 구비된 다른 구성으로부터 동기 정류기를 제어하기 위한 제어 신호(예를 들어, 제1 및/또는 제2 동기 정류기 제어 신호)를 수신하고, 이를 기초로 동기 정류기를 제어할 수 있다. 이때 동기 정류기를 제어하기 위한 제어 신호는, 각 회로부/구성의 상태를 기초로 생성될 수 있다. 예를 들어, 각 회로부/구성의 이상 상태가 발생한/감지된 경우 동기 정류기를 비활성화하기 위한 제어 신호가 생성되어 동기 정류기 제어부(120)로 전송될 수 있다. 반대로, 각 회로부/구성의 이상 상태가 발생하지/감지되지 않은 경우(또는 정상 상태인 경우) 동기 정류기를 활성화하기 위한 제어 신호가 생성되어 동기 정류기 제어부(120)로 전송될 수 있다. 본 동작에 대해서는 도 3 내지 도 8을 참조하여 이하에서 보다 상세히 후술하기로 한다.
또한 동기 정류기 제어부(120)는, 동기 정류기에 구비된 MOSFET 드레인 전압을 감지/모니터링하고, 감지/모니터링한 결과에 기초하여 동기 정류기를 제어할 수 있다. 보다 상세하게는, 동기 정류기 제어부(120)는 MOSFET 드레인 전압을 모니터링한 결과, 기설정된 시간 동안 드레인 전압 신호가 감지되지 않는 경우, LLC 스위칭 동작이 기설정된 시간 동안 수행되지 않는 것으로 판단하여 동기 정류기가 비활성화/비구동하도록 제어할 수 있다. 본 동작에 대해서는 도 12 및 13을 참조하여 이하에서 보다 상세히 후술하기로 한다.
부하부(250)는 부하단 및/또는 부하 상태 감지부를 포함할 수 있다. 부하단에는 2차측 동기 정류기 출력 전압을 전원으로 사용하는 다양한 부품/시스템이 연결되어 있는 공진 컨버터(100)의 출력단에 해당할 수 있다. 부하 상태 감지부는 이러한 부하단의 상태를 감지하고, 감지한 상태에 기초하여 동기 정류기를 제어하기 위한 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성할 수 있다. 나아가, 부하 상태 감지부는 생성한 제2 동기 정류기 제어 신호를 동기 정류기 제어부(120)로 전송할 수 있다.
이상으로 본 명세서에서 제안되는 공진형 컨버터(100)의 전체적인 구조 및 구성에 대해 살펴보았다. 이하에서는, 이러한 구조 및 구성을 갖는 공진형 컨버터(100)의 구체적인 동기 정류기 구동/활성화 동작/방법/알고리즘에 대해 제안한다. 특히, 본 도면에 표시된 a 내지 e 신호 전송 경로 각각에 대응하는 동기 정류기 구동/활성화 실시예에 대해 이하에서 살펴본다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 a 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 3을 참조하면, 전파 브릿지 정류기(210)는 입력된 교류 전압을 정류하여 SHUNT 정류기(240)로 출력할 수 있다. SHUNT 정류기(240)는 입력받은 정류 전압의 (평균/RMS(root mean square)) 레벨을 감지(즉, direct sensing)하고, 감지한 정류 전압 레벨을 기설정된 제1 기준 전압 레벨을 상호 비교할 수 있다. SHUNT 정류기(240)는 비교한 결과를 상태 신호로서 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다.
회로 분리부(110)는 SHUNT 정류기(240)로부터 수신한 비교 결과에 기초하여 동기 정류기를 제어하기 위한 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 비교 결과에 따라 감지한 정류 전압 레벨이 제1 기준 전압 레벨보다 낮은 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(도 3 참조). 이때, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, 비교 결과에 따라 감지한 정류 전압 레벨이 제1 기준 전압 레벨 이상인 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(미도시). 이때, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제1 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제1 입력단에 제1 활성화 신호(EN1)로서 입력될 수 있으며, 제2 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 b 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 4를 참조하면, PFC 전력 공급부(220)는 전파 브릿지 정류기(210)를 통해 정류된 전압을 승압(boost)하여 직류 전압을 생성하고 SHUNT 정류기(240)로 출력할 수 있다. SHUNT 정류기(240)는 입력받은 직류 전압의 레벨을 감지하고, 감지한 직류 전압 레벨을 기설정된 제1 기준 전압 레벨을 상호 비교할 수 있다. SHUNT 정류기(240)는 비교한 결과를 상태 신호로서 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다.
회로 분리부(110)는 SHUNT 정류기(240)로부터 수신한 비교 결과에 기초하여 동기 정류기를 제어하기 위한 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 비교 결과에 따라 감지한 직류 전압 레벨이 제1 기준 전압 레벨보다 낮은 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(도 4 참조). 이때, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, 비교 결과에 따라 감지한 직류 전압 레벨이 제1 기준 전압 레벨 이상인 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(미도시). 이때, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제1 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제1 입력단에 제1 활성화 신호(EN1)로서 입력될 수 있으며, 제2 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 d 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 5를 참조하면, LLC 제어부(230)는 PFC 전력 공급부(220)로부터 출력된 전압 레벨을 감지하여 내부에 기설정된 제2 기준 전압과 비교할 수 있으며, 비교 결과에 기초하여 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 나타내는 신호를 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 보다 상세하게는, 비교 결과에 따라 PFC 전력 공급부(220)의 출력 전압 레벨이 제2 기준 전압 레벨보다 낮은 경우, LLC 제어부(230)는 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 이상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, PFC 전력 공급부(220)의 정상 상태를 지시하는 신호를 이상 상태를 지시하는 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, 비교 결과에 따라 PFC 전력 공급부(220)의 출력 전압 레벨이 제2 기준 전압 레벨 이상인 경우, LLC 제어부(230)는 PFC 전력 공급부(220)의 정상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 정상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호를 정상 상태를 지시하는 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
회로 분리부(110)는 LLC 제어부(230)로부터 수신한 상태 신호를 기초로 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송할 수 있다. 보다 상세하게는, LLC 제어부(230)로부터 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(도 5 참조). 여기서, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, LLC 제어부(230)로부터 PFC 전력 공급부(220)의 정상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(미도시). 여기서, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제1 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제1 입력단에 제1 활성화 신호(EN1)로서 입력될 수 있으며, 제2 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 c 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 6을 참조하면, LLC 제어부(230)는 LLC 스위칭 동작을 모니터링할 수 있으며, LLC 스위칭 동작에 이상이 발견된 경우 LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 보다 상세하게는, LLC 스위칭 동작이 기설정된 시간동안 수행되지 않은 경우, LLC 제어부(230)는 LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 이상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, LLC 제어부(230)의 정상 상태를 지시하는 신호를 이상 상태를 지시하는 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, LLC 스위칭 동작이 기설정된 시간 내에 수행된 경우, LLC 제어부(230)는 LLC 제어부(230)의 정상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 정상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호를 정상 상태를 지시하는 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
회로 분리부(110)는 LLC 제어부(230)로부터 수신한 상태 신호를 기초로 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송할 수 있다. 보다 상세하게는, LLC 제어부(230)로부터 LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(도 6 참조). 여기서, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, LLC 제어부(230)로부터 LLC 제어부(230)의 정상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(미도시). 여기서, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제1 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제1 입력단에 제1 활성화 신호(EN1)로서 입력될 수 있으며, 제2 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 c 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 7을 참조하면, LLC 제어부(230)는 내부 상태를 모니터링할 수 있으며, 이상 상태가 발견된 경우 LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 이상 상태는 LLC 제어부(230)의 과열, 과전류, 및/또는 과전압 상태 중 적어도 하나를 포함/의미할 수 있다. LLC 제어부(230)는 LLC 제어부(230)의 이상 상태가 감지되면, LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 이상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, LLC 제어부(230)의 정상 상태를 지시하는 신호를 이상 상태를 지시하는 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, LLC 제어부(230)는 LLC 제어부(230)의 이상 상태를 감지하지 못한 경우, LLG 제어부(230)의 정상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 정상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, LLC 제어부(210)의 이상 상태를 지시하는 신호를 정상 상태를 지시하는 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
회로 분리부(110)는 LLC 제어부(230)로부터 수신한 상태 신호를 기초로 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송할 수 있다. 보다 상세하게는, LLC 제어부(230)로부터 LLC 제어부(230)의 이상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(도 7 참조). 여기서, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, LLC 제어부(230)로부터 LLC 제어부(230)의 정상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(미도시). 여기서, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제1 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제1 입력단에 제1 활성화 신호(EN1)로서 입력될 수 있으며, 제2 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 d 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 8을 참조하면, PFC 전력 공급부(220)는 내부 상태를 모니터링할 수 있으며, 이상 상태가 발견된 경우 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 이상 상태는 PFC 전력 공급부(220)의 과열, 과전류, 및/또는 과전압 상태 중 적어도 하나를 포함/의미할 수 있다. PFC 전력 공급부(220)는 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태가 감지되면, PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 이상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, PFC 전력 공급부(220)의 정상 상태를 지시하는 신호를 이상 상태를 지시하는 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, PFC 전력 공급부(220)는 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 감지하지 못한 경우, PFC 전력 공급부(220)의 정상 상태를 지시하는 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 상태 신호로서 생성하여 회로 분리부(110)로 전송할 수 있다. 여기서, 정상 상태를 지시하는 신호를 생성함은, PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호를 정상 상태를 지시하는 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
회로 분리부(110)는 PFC 전력 공급부(220)로부터 수신한 상태 신호를 기초로 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송할 수 있다. 보다 상세하게는, PFC 전력 공급부(220)로부터 PFC 전력 공급부(220)의 이상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(도 8 참조). 여기서, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, PFC 전력 공급부(220)로부터 PFC 전력 공급부(220)의 정상 상태를 지시하는 신호를 수신한 경우, 회로 분리부(110)는 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 출력/전송할 수 있다(미도시). 여기서, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제1 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제1 입력단에 제1 활성화 신호(EN1)로서 입력될 수 있으며, 제2 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 동기 정류기 비활성화 동작 파형도이다.
본 실시예는 도 2의 e 신호 전송 경로에 대응하는 동기 정류기 활성화 실시예에 해당한다.
도 2 및 9를 참조하면, 일 실시예로서 부하 상태 감지부는, 부하단의 경부하(light load) 및/또는 단절(open) 상태를 모니터링할 수 있으며, 부하단의 경부하 및/단절 상태를 감지한 경우, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송/출력할 수 있다(도 9 참조). 반대로, 부하 상태 감지부는 부하단의 경부하 및 단절 상태를 감지하지 못한 경우, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송/출력할 수 있다(미도시).
다른 실시예로서 부하 상태 감지부는, 부하단의 이상 상태를 감지할 수 있으며, 부하단의 이상 상태를 감지한 경우 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송/출력할 수 있다(도 9 참조). 여기서, 부하단의 이상 상태는, 부하단의 과열, 과전류, 단락 및/또는 과전압 상태를 의미/포함할 수 있다. 반대로, 부하 상태 감지부는 부하단의 이상 상태를 감지하지 못한 경우, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송/출력할 수 있다(미도시).
다른 실시예로서 부하 상태 감지부는, 부하단으로부터 동기 정류기의 비활성화 요청 신호를 수신한 경우, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 하이(high))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송/출력할 수 있다(도 9 참조). 반대로, 부하 상태 감지부는 부하단으로부터 동기 정류기의 비활성화 요청 신호를 수신하지 못한 경우, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(예를 들어, 로직 로우(low))를 생성하여 동기 정류기 제어부(120)로 전송/출력할 수 있다(미도시).
상술한 실시예들에서, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호로 턴-온하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다. 반대로, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성함은, 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호로 턴-오프하는 동작으로 해석/표현될 수도 있다.
제2 동기 정류기 제어 신호는, 동기 정류기 제어부(120)의 제2 입력단에 제2 활성화 신호(EN2)로서 입력될 수 있으며, 제1 동기 정류기 제어 신호와 함께 동기 정류기의 활성화/비활성화 판단 기준으로서 기능할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 정류기 제어부에 포함된 활성화 신호 생성기의 논리 회로도이며, 도 11은 도 10에 예시된 활성화 신호 생성기에 입력 및 출력되는 신호간 대응 관계표를 예시한다.
동기 정류기 제어부는, 입력된 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(즉, 제1 및 제2 활성화 신호(EN1, EN2))를 기초로, 동기 정류기를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 활성화 신호 생성기(1010)를 포함할 수 있다. 활성화 신호 생성기(1010)는 입력된 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2)가 모두 동기 정류기의 활성화를 지시하는 경우에 한해, 동기 정류기를 활성화하기 위한 신호를 출력하도록 구현된 논리 회로에 해당할 수 있다. 다시 말하면, 활성화 신호 생성기(1010)는 입력된 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2) 중 어느 하나의 신호라도 동기 정류기의 비활성화를 지시하면, 동기 정류기를 비활성화하기 위한 신호를 출력할 수 있다.
만일, 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호(EN1)는 '로직 하이(high)', 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호(EN2)는 '로직 로우(low)'로 각각 설정된 경우, 활성화 신호 생성기(1010)는 본 도면에 예시한 바와 같이 제1 및 제2 회로 경로부(1010-1, 1010-2)와 AND 로직부(AND)를 포함하도록 구성될 수 있다.
제1 회로 경로부(1010-1)는 입력된 제1 동기 정류기 제어 신호(EN1)가 통과하는 회로부를 의미할 수 있으며, 제2 회로 경로부(1010-2)는 입력된 제2 동기 정류기 제어 신호(EN2)가 통과하는 회로부를 의미할 수 있다. 제1 및 제2 회로 경로부(1010-1, 1010-2)의 출력단은 AND 로직부(AND)의 입력단과 연결되며, 제1 및 제2 회로 경로부(1010-1, 1010-2)의 출력 신호는 AND 로직부(AND)의 입력 신호로서 AND 로직부(AND)에 입력될 수 있다.
제1 회로 경로부(1010-1)는, 풀-업(pull-up) 저항(r1) 및 슈미트(Schmitt) 트리거(s1)를 포함하며, 제2 회로 경로부(1010-2)는, 풀-다운(pull-down) 저항(r2), 상기 슈미트 트리거(s2) 및 인버터(i2)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에서 제안된 활성화 신호 생성기(1010)의 동작에 따를 때, 도 11에 예시한 바와 같이, 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2)가 모두 동기 정류기의 활성화를 지시한 경우(즉, 제1 동기 정류기 제어 신호(EN1)가 '로직 하이'이고, 제2 동기 정류기 제어 신호(EN2)가 '로직 로우'인 경우)에 동기 정류기를 활성화시키기 위한 신호(SR Control)가 최종 출력됨(1110-1)을 확인할 수 있다. 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2)를 사용하지 않는 경우는 'HIGH Z' 상태로 정의될 수 있으며, 본 상태에서도 동기 정류기를 활성화시키기 위한 제어 신호(SR Control)가 최종 출력(1110-2)될 수 있다. 이외의 나머지 경우(즉, 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2) 중 적어도 하나가 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 경우)는 동기 정류기를 비활성화시키기 위한 신호가 최종 출력될 수 있다.
동기 정류기 제어부는 도 10 및 11에서 제안된 활성화 신호 생성기(110)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2)만을 기초로 동기 정류기에 대한 제어/구동/활성화 동작을 수행할 수 있다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 동기 정류기 제어부는 활성화 신호 생성기(1010) 외에 추가적인 구성을 포함하여 동기 정류기를 제어할 수 있으며, 이에 대해서는 도 12를 참조하여 이하에서 후술하기로 한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 정류기 제어부의 블록도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기 정류기 제어부의 동작 파형도이다.
동기 정류기 제어부(120)는 앞서 제안된 활성화 신호 생성기(1010) 외에 동기 정류기의 MOSFET 드레인 전압을 모니터링하는 구성(1210~1230)을 추가로 포함하여, 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호(EN1, EN2) 외에 MOSFET 드레인 전압(VD1, VD2)의 모니터링 결과를 추가로 고려하여 동기 정류기를 최종적으로 제어할 수 있다.
이를 위해, 동기 정류기 제어부(120)는 본 도면에 예시한 바와 같이, 활성화 신호 생성기(1010), 제1 및 제2 전도 감지부(1210, 1230), 게이트 스킵 모드 감지부(1220), 게이트 제어부(1250), 제1 및/또는 제2 게이트 구동부(1240, 1260)를 포함할 수 있다.
활성화 신호 생성기(1010)에 대한 설명은 도 10 및 11에서 상술한 바와 같으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
제1 및 제2 전도 감지부(1210, 1230)는 동기 정류기에 포함된 제1 및 제2 MOSFET의 드레인 전압(VD1, VD2)을 각각 감지하여 스위칭 동작을 모니터링할 수 있으며, 이를 통해 실제 LLC 제어기의 스위칭 동작이 정상적으로 동작 중인지를 간접적으로 모니터링할 수 있다.
게이트 스킵 모드 감지부(1220)는 제1 및 제2 전도 감지부(1210, 1230)로부터 모니터링 결과를 수신하고, 모니터링 결과에 기초하여 제1 및 제2 MOSFET에 대한 게이트 제어 신호를 생성할 수 있다.
게이트 제어부(1250)는, 활성화 신호 생성기(1010)로부터 출력된 제어 신호 및 게이트 스킵 모드 감지부(1220)로부터 출력된 게이트 제어 신호를 기초로 제1 및 제2 MOSFET의 게이트 구동(또는 활성화) 또는 비구동(또는 비활성화) 신호(GD)를 생성할 수 있다.
제1 및 제2 게이트 구동부(1240, 1260)는 제1 및 제2 MOSFET의 게이트와 각각 연결될 수 있으며, 게이트 제어부(1250)로부터 수신한 게이트 구동 또는 비구동 신호에 기초하여 제1 및 제2 MOSFET의 게이트를 각각 구동 또는 비구동시킬 수 있다. 제1 및 제2 MOSFET의 게이트가 구동됨에 따라 동기 정류기가 구동될 수 있다.
게이트 제어 신호를 중심으로 보다 구체적인 동기 정류기 제어부(120)의 동기 정류기 제어 동작을 도 13의 파형도를 참조하여 설명하면, 게이트 스킵 모드 감지부(1220)는 제1 및 제2 전도 감지부(1210, 1230)로부터 수신한 드레인 전압(VD1, VD2)의 모니터링 결과에 따라 제1 및 제2 MOSFET의 드레인 전압(VD1, VD2) 스위칭 동작이 기설정된 시간(DETECTION WINDOW)동안 수행되지 않음을 감지한 경우, 스위칭 스킵 모드 동작의 활성화를 지시하는 게이트 제어 신호(SKIP_MD)(예를 들어, '로직 하이')를 생성할 수 있다. 게이트 제어부(1250)는 게이트 스킵 모드 감지부(1220)로부터 게이트 제어 신호를 수신할 수 있으며, 수신한 게이트 제어 신호(SKIP_MD)가 스위칭 스킵 모드 동작의 활성화를 지시하는 경우, 게이트 비구동 신호를 생성(예를 들어, '로직 로우')하여 제1 및 제2 게이트 구동부로 전송/출력할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 구동부(1240, 1260)는 수신한 비구동 신호에 따라 게이트 구동 전압(GD)을 '0'으로 전환하여 제1 및 제2 MOSFET의 게이트의 구동을 중단할 수 있다.
반대로, 제1 및 제2 전도 감지부(1210, 1230)로부터 수신한 드레인 전압(VD1, VD2)의 모니터링 결과에 따라, 제1 및 제2 MOSFET의 드레인 전압 스위칭 동작이 기설정된 시간(DETECTION WINDOW) 내에 수행되고 있음을 감지한 경우, 게이트 스킵 모드 감지부(1220)는 스위칭 스킵 모드 동작의 비활성화를 지시하는 게이트 제어 신호(SKIP_MD)(예를 들어, '로직 로우')를 생성할 수 있다. 게이트 제어부(1250)는 게이트 스킵 모드 감지부(1220)로부터 게이트 제어 신호(SKIP_MD)를 수신할 수 있으며, 수신한 게이트 제어 신호(SKIP_MD)가 스위칭 스킵 모드 동작의 비활성화를 지시하는 경우, 게이트 구동 신호를 생성(예를 들어, '로직 하이')하여 제1 및 제2 게이트 구동부(1240, 1260)로 전송/출력할 수 있다. 제1 및 제2 게이트 구동부(1240, 1260)는 수신한 구동 신호에 따라 게이트 구동 전압(GD)을 출력하여 제1 및 제2 MOSFET의 게이트를 구동할 수 있다.
동기 정류기 제어부(120)는 상술한 게이트 제어 신호(SKIP_MD) 외에 활성화 신호 생성기(1010)로부터 출력된 신호를 추가로 고려하여 동기 정류기를 제어/구동/활성화할 수 있다.
보다 상세하게는, 다시 도 12를 참조하면, 동기 정류기 제어부(120)는 활성화 신호 생성기(1010)의 출력단 및 게이트 스킵 모드 감지부(1220)의 출력단이 AND 로직부를 통과하여 게이트 제어부(1250)에 입력되되, 게이트 스킵 모드 감지부(1220)의 출력단과 AND 로직부 사이에 인버터가 구비되는 논리 회로 구조로 구현될 수 있다. 이때 활성화 신호 생성기(1010)로부터 출력된 동기 정류기 활성화 신호가 '로직 하이', 스위칭 스킵 모드 동작의 활성화를 지시하는 게이트 제어 신호(SKIP_MD)가 '로직 하이'로 각각 설정될 수 있다. 이 경우, 게이트 제어부(1250)는 AND 로직으로부터 출력된 신호를 최종 게이트 제어 신호로 인식할 수 있으며, 최종 게이트 제어 신호가 '로직 하이'인 경우(즉, 게이트 구동을 지시하는 경우) 게이트 구동 신호를 생성할 수 있다. 반대로, AND 로직으로부터 출력된 최종 게이트 제어 신호가 '로직 로우'인 경우(즉, 게이트 비구동을 지시하는 경우), 게이트 제어부(1250)는 게이트 비구동 신호를 생성할 수 있다.
본 실시예에 따를 때, 게이트 제어부(1250)는, 활성화 신호 생성기(1010)로부터 동기 정류기의 활성화 신호(예를 들어, '로직 하이')가 생성/출력되고, 게이트 스킵 모드 감지부(1220)로부터 스위칭 스킵 모드 동작의 비활성화를 지시하는 게이트 제어 신호(예를 들어, '로직 로우')가 생성/출력된 경우에 한해 게이트 구동 신호를 생성할 수 있다.
설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시예들을 병합하여 새로운 실시예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상술한 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한 본 명세서에서 제안된 적어도 하나의 구성은, 본 명세서에서 설명된 기능을 구현하기 위한 적어도 하나의 하드웨어적인 구성(예를 들어, 프로세서, 센서, 메모리 등) 및/또는 소프트웨어적인 구성을 포함할 수 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 명세서는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구 범위에서 청구하는 요지를 벗어남이 없이 당해 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 명세서의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (20)

  1. 전원 공급 장치를 위한 공진형 컨버터에 있어서,
    적어도 하나의 MOSFET을 포함하여, 교류를 직류로 전환하는, 동기 정류기;
    1차 회로부에 포함된 구성으로부터 상태 신호를 수신하고, 수신한 상태 신호에 기초하여 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성하는, 회로 분리부;
    2차 회로부에 포함된 부하단의 상태를 감지하고, 감지한 상태에 기초하여 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성하는, 부하 상태 감지부; 및
    상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호를 수신하고, 상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호 중 적어도 하나를 기초로 상기 동기 정류기를 제어하는, 동기 정류기 제어부; 를 포함하는, 공진형 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 회로부에 포함된 구성은,
    입력된 교류 전압을 정류하는, 전파 브릿지 정류기(Full-bridge Rectifier);
    정류된 전압을 이용하여 승압(boost)된 직류 전압을 생성하는, PFC(Power Factor Correction) 전력 공급부;
    상기 1차 회로부에 구비된 MOSFET을 구동하는, LLC 제어부; 및
    입력된 전압의 크기와 기설정된 제1 기준 전압의 레벨을 비교하여, 비교 결과를 출력하는, SHUNT 정류기; 중 적어도 하나를 포함하는, 공진형 컨버터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 SHUNT 정류기는, 상기 전파 브릿지 정류기가 출력한 정류 전압의 레벨을 감지하고, 감지한 정류 전압 레벨을 상기 제1 기준 전압 레벨과 비교한 결과를 상기 상태 신호로서 상기 회로 분리부로 전송하고,
    상기 회로 분리부는, 수신한 비교 결과에 따라 상기 감지한 정류 전압 레벨이 상기 제1 기준 전압 레벨보다 낮은 경우, 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 SHUNT 정류기는, 상기 PFC 전력 공급부가 출력한 전압의 레벨을 감지하고, 감지한 전압 레벨을 상기 제1 기준 전압 레벨과 비교한 결과를 상기 상태 신호로서 상기 회로 분리부로 전송하고,
    상기 회로 분리부는, 수신한 비교 결과에 따라 상기 감지한 전압 레벨이 상기 제1 기준 전압 레벨보다 낮은 경우, 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 LLC 제어부는, 상기 PFC 전력 공급부로부터 출력된 전압 레벨을 감지하고, 감지한 전압 레벨을 상기 LLC 제어부 내부에 기설정된 제2 기준 전압과 비교하고, 상기 감지한 전압 레벨이 상기 제2 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 PFC 전력 공급부의 이상 상태를 지시하는 신호를 상기 상태 신호로서 상기 회로 분리부로 전송하고,
    상기 회로 분리부는, 수신한 상기 PFC 전력 공급부의 이상 상태에 따라 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 LLC 제어부는, 기설정된 시간동안 LLC 스위칭 동작이 수행되지 않는 경우 상기 LLC 제어부의 이상 상태를 나타내는 신호를 상기 상태 신호로서 상기 회로 분리부로 전송하고,
    상기 회로 분리부는, 수신한 상기 LLC 제어부의 이상 상태에 따라 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 LLC 제어부는, 이상 상태를 감지한 경우 상기 LLC 제어부의 이상 상태를 나타내는 신호를 상기 상태 신호로서 상기 회로 분리부로 전송하고,
    상기 회로 분리부는, 수신한 상기 LLC 제어부의 이상 상태에 따라 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이상 상태는, 상기 LLC 제어부의 과열, 과전류 및 과전압 상태 중 적어도 하나를 포함하는, 공진형 컨버터.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 PFC 전력 공급부는, 이상 상태를 감지한 경우 상기 PFC 전력 공급부의 이상 상태를 나타내는 신호를 상기 상태 신호로서 상기 회로 분리부로 전송하고,
    상기 회로 분리부는, 수신한 상기 PFC 전력 공급부의 이상 상태에 따라 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 상태 감지부는, 상기 부하단의 경부하(light load) 및 단절(open) 상태 중 적어도 하나를 감지한 경우, 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 상태 감지부는, 상기 부하단의 이상 상태를 감지한 경우, 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 부하단의 이상 상태는,
    상기 부하단의 과열, 과전류, 단락 및 과전압 상태 중 적어도 하나를 포함하는, 공진형 컨버터.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 부하 상태 감지부는, 상기 부하단으로부터 상기 동기 정류기의 비활성화 요청 신호를 수신한 경우, 상기 동기 정류기의 비활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호를 생성 및 전송하는, 공진형 컨버터.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 동기 정류기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호를 입력받고, 상기 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호를 기초로 상기 동기 정류기를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 활성화 신호 생성기; 를 포함하는, 공진형 컨버터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 활성화 신호 생성기는,
    입력된 제1 및 제2 동기 정류기 제어 신호가 모두 상기 동기 정류기의 활성화를 지시하는 경우에 한해, 상기 동기 정류기의 활성화 신호를 최종 출력하도록 구현된 논리 회로인, 공진형 컨버터.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제1 동기 정류기 제어 신호는 로직 하이(high), 상기 동기 정류기의 활성화를 지시하는 제2 동기 정류기 제어 신호는 로직 로우(low)로 각각 설정된 경우, 상기 활성화 신호 생성기는,
    상기 입력된 제1 동기 정류기 제어 신호가 통과하는 제1 회로 경로부;
    상기 입력된 제2 동기 정류기 제어 신호가 통과하는 제2 회로 경로부; 및
    상기 제1 및 제2 회로 경로부의 출력 신호를 입력받는 AND 로직부; 를 포함하는, 공진형 컨버터.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 회로 경로부는, 풀-업(pull-up) 저항 및 슈미트(Schmitt) 트리거를 포함하며,
    상기 제2 회로 경로부는, 풀-다운(pull-down) 저항, 상기 슈미트 트리거 및 인버터를 포함하는, 공진형 컨버터.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 동기 정류기 제어부는,
    상기 동기 정류기에 포함된 제1 및 제2 MOSFET의 드레인 전압 스위칭 동작을 각각 모니터링하는, 제1 및 제2 전도 감지부;
    상기 제1 및 제2 전도 감지부로부터 모니터링 결과를 수신하고, 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 제1 및 제2 MOSFET에 대한 게이트 제어 신호를 생성하는, 게이트 스킵 모드 감지부;
    상기 활성화 신호 생성기로부터 출력된 제어 신호 및 상기 게이트 스킵 모드 감지부로부터 출력된 게이트 제어 신호를 기초로 상기 제1 및 제2 MOSFET의 게이트 구동 또는 비구동 신호를 생성하는, 게이트 제어부; 및
    상기 게이트 구동 또는 비구동 신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 MOSFET의 게이트를 구동 또는 비구동하는, 제1 및 제2 게이트 구동부; 중 적어도 하나를 더 포함하는, 공진형 컨버터.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 게이트 스킵 모드 감지부는, 상기 모니터링 결과에 따라 상기 제1 및 제2 MOSFET의 드레인 전압 스위칭 동작이 기설정된 시간동안 수행되지 않음을 감지한 경우, 스위칭 스킵 모드 동작의 활성화를 지시하는 게이트 제어 신호를 생성하고,
    상기 게이트 제어부는, 상기 게이트 제어 신호가 상기 스위칭 스킵 모드 동작의 활성화를 지시하는 경우, 상기 게이트 비구동 신호를 생성하는, 공진형 컨버터.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 게이트 제어부는, 상기 활성화 신호 생성기로부터 상기 동기 정류기의 활성화 신호가 생성되고, 상기 게이트 스킵 모드 감지부로부터 상기 스위칭 스킵 모드 동작의 비활성화를 지시하는 신호가 생성된 경우에 한해, 상기 게이트 구동 신호를 생성하는, 공진형 컨버터.
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