KR101854630B1

KR101854630B1 - Technique of short circuit protection for switching mode power supply for amplifier

Info

Publication number: KR101854630B1
Application number: KR1020170117459A
Authority: KR
Inventors: 김성옥; 윤태호; 김수산; 신정민; 지상훈; 조순구
Original assignee: 주식회사 인터엠
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2037-09-13

Abstract

앰프용 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: SMPS)가 개시된다. SMPS는, LLC 공진 컨버터와, LLC 공진 컨버터의 공진 모드를 제어하도록 구성된 제어 집적 회로(Integrated Circuit: IC)와, 제어 IC와 커플링된 단락 보호(Short Circuit Protection: SCP) 회로를 포함하되, SCP 회로는 SMPS의 출력 전압으로부터 출력 감지 전압을 생성하고, 기준 전압을 인가된 스탠바이 전압으로부터 생성하며, 출력 감지 전압이 기준 전압보다 낮은 것에 응답하여, SMPS를 단락으로부터 보호하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성되되, 생성된 제어 신호는 제어 IC가 디스에이블된 상태에 있도록 한다.A switching mode power supply (SMPS) for an amplifier is disclosed. The SMPS includes an LLC resonant converter, a control integrated circuit (IC) configured to control the resonant mode of the LLC resonant converter, and a short circuit protection (SCP) circuit coupled to the control IC, wherein the SCP The circuit is configured to generate an output sense voltage from the output voltage of the SMPS, generate a reference voltage from the applied standby voltage, and generate a control signal to protect the SMPS from shorting in response to the output sense voltage being below the reference voltage The generated control signal causes the control IC to be in the disabled state.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a short-circuit protection method for a switching mode power supply for an amplifier,

본 발명은 단락 보호(Short Circuit Protection: SCP) 기법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흔히 사운드 강화(Sound Reinforcement: SR) 앰프로 지칭되는 공연용 또는 연설용 앰프의 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: SMPS)를 단락으로부터 보호하기 위한 기법에 관한 것이다.The present invention relates to a short circuit protection (SCP) technique and more particularly to a switching mode power supply : SMPS) from a short circuit.

현재 SMPS의 교류/직류 컨버터(AC/DC converter)(가령, LLC 공진 컨버터를 포함함)의 제어를 위한 집적 회로(Integrated Circuit: IC)가 많은 제조사로부터 상업적으로 입수가능하다. 이러한 IC는 효율적이고 저비용으로 SMPS를 제어하는 방안을 가능하게 한다. 통상적으로, SMPS 컨버터 제어 IC는 출력 전압을 제어하는 기능에 더하여, 여러 가지 보호를 위한 기능도 가진다. 예를 들어, SMPS 컨버터 제어 IC는 과전압 보호(Over-Voltage Protection: OVP), 과전류 보호(Over-Current Protection: OCP), 과열 보호(Over-Temperature Protection: OTP), 저전압 보호(Under-Voltage Protection: UVP) 등등을 위한 회로를 포함하고, 또한 단락 결함(short-circuit fault)에 대한 보호를 위한 회로를 포함할 수 있다.Currently, integrated circuits (ICs) for controlling an AC / DC converter (including an LLC resonant converter) of an SMPS are commercially available from many manufacturers. These ICs enable efficient and low cost control of the SMPS. Typically, the SMPS converter control IC has functions for controlling the output voltage as well as various protections. For example, the SMPS converter control ICs can be used for overvoltage protection (OVP), overcurrent protection (OCP), over-temperature protection (OTP), under-voltage protection UVP), etc., and may also include circuitry for protection against short-circuit faults.

보통, SMPS 컨버터 제어 IC에 의한 과전류 보호를 위해 SMPS의 트랜스포머(transformer)의 1차측 코일의 전류가 어떤 소자(들)에 걸친 전압으로서 감지된다. 이러한 전류 감지에는 흔히 추가적인 트랜스포머가 사용된다. SMPS 컨버터 제어 IC는 이 전압의 레벨로부터 단락 발생 여부를 판정한다. 예를 들어, 텍사스 인스트루먼츠 사(Texas Instruments Inc.)의 공진 모드 제어기(resonant mode controller)인 UCC25600 디바이스는 과전류 보호 핀인 전용 OC 핀을 가지는데, 이 OC 핀 상의 전압(이하 "OCP Cap 전압"이라고도 함)이 1V를 넘어가면 과도한 부하 전류 조건으로부터 파워단(power stage)을 보호하기 위해 스위칭 주파수의 지원을 위한 발진을 멈추며, 이후 다른 상태에서 다시 기동할 수 있다(즉, OCP 기능을 수행함). 나아가, UCC25600 제어기 디바이스는 OCP Cap 전압이 2V에 이르면 그 디바이스의 동작을, 그리고 이에 따라 SMPS의 동작을 중단시키고 전체 시스템의 상태를 유지한다(즉, 그러한 조건이 단락에서 비롯된다고 보고 래치(latch) 기능을 수행함).Usually, the current of the primary coil of the transformer of the SMPS is sensed as the voltage across the element (s) for overcurrent protection by the SMPS converter control IC. This current sensing often uses an additional transformer. The SMPS converter control IC determines whether a short-circuit occurs from the level of this voltage. For example, Texas Instruments Inc.'s resonant mode controller, the UCC25600 device, has a dedicated OC pin, an overcurrent protection pin. The voltage on this OC pin (also referred to as "OCP Cap voltage" ) Exceeds 1V, the oscillation stops to support the switching frequency in order to protect the power stage from excessive load current conditions, and can then be restarted in other states (i.e., performing the OCP function). In addition, the UCC25600 controller device stops operation of the device when the OCP Cap voltage reaches 2V, and thus stops the operation of the SMPS and maintains the state of the entire system (ie, Function).

그러나, 다른 응용을 위한 SMPS와는 달리, SR 앰프를 위한 SMPS에 대해서는 이러한 단락 조건을 사용하여 단락 보호를 달성하는 데에 문제가 있다. 사운드를 증폭한다는 SR 앰프의 특성에 비추어 볼 때, 보통 SR 앰프의 평균 출력은 SR 앰프의 정격 출력, 곧 안전하게 연속적으로 SR 앰프로부터 내보내어질 수 있는 최대 출력의 1/8 정도이고, SR 앰프의 순간 출력은 이따금 정격 출력에 또는 정격 출력 가까이에 도달하곤 할 뿐이다(즉, SR 앰프용 SMPS는 피크성 부하를 가짐). 따라서, SR 앰프를 위한 SMPS를 그러한 최대 출력에 맞추어 설계하는 것은 마진(margin)을 몇 배나 둔 과설계이다. 반면에, (가령, 앰프 손실과 더불어) SR 앰프의 정격 출력의 1/8을 감안하여 동작하도록 SMPS가 설계된 경우, 1차측 전류를 감지하는 전술된 회로는 UCC25600와 같은 제어 IC의 래치 기능을 사용하는 데에 적합하지 않다. 이러한 SMPS의 출력 측이 단락되더라도 SMPS 컨버터 제어 IC에 인가되는 OCP Cap 전압이 래치 레벨인 2V에 도달하기 어렵기 때문이다. 결국, 이와 같이 단락된 상황에서, 제어 IC는 그저 전술된 OCP 기능만 반복하며, SMPS의 손상이 발생하기 마련이다. 따라서, 이러한 문제점을 해소할 필요성이 있다.However, unlike SMPSs for other applications, there is a problem with SMPS for SR amplifiers using short-circuit conditions to achieve short-circuit protection. In terms of the characteristics of the SR amplifier that amplifies the sound, the average output of an SR amplifier is usually about one-eighth of the rated output of the SR amplifier, safely and continuously output from the SR amplifier, The output is only occasionally reaching the rated output or near the rated output (ie, the SMPS for the SR amplifier has a peak load). Therefore, designing an SMPS for an SR amplifier at such a maximum output is a design with a margin several times larger. On the other hand, if the SMPS is designed to operate with one-eighth of the rated output of the SR amplifier (along with the amplifier loss, for example), the circuit described above that senses the primary current uses the latching function of the control IC, such as UCC25600 It is not suitable for. This is because even if the output side of the SMPS is short-circuited, the OCP cap voltage applied to the SMPS converter control IC can not reach the latch level of 2V. As a result, in this short-circuited situation, the control IC just repeats the above-described OCP function, resulting in damage to the SMPS. Therefore, there is a need to solve such a problem.

본 발명의 실시예는 앰프와 같은 피크 부하 회로를 위한 SMPS를 단락으로부터 보호하기 위한 기법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예는 그러한 기법에 따른 앰프용 SMPS, SCP 회로 및 SR 시스템을 제공한다.Embodiments of the present invention relate to techniques for protecting SMPSs from short circuits for peak load circuits such as amplifiers. In particular, embodiments of the present invention provide SMPS, SCP circuitry, and SR systems for amplifiers in accordance with such techniques.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 앰프용 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: SMPS)는, LLC 공진 컨버터와, 상기 LLC 공진 컨버터의 공진 모드(resonant mode)를 제어하도록 구성된 제어 집적 회로(Integrated Circuit: IC)와, 상기 제어 IC와 커플링된(coupled) 단락 보호(Short Circuit Protection: SCP) 회로를 포함하되, 상기 SCP 회로는 상기 SMPS의 출력 전압으로부터 출력 감지 전압을 생성하고, 기준 전압을 인가된 스탠바이(standby) 전압으로부터 생성하며, 상기 출력 감지 전압이 상기 기준 전압보다 낮은 것에 응답하여, 상기 SMPS를 단락으로부터 보호하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성되되, 상기 생성된 제어 신호는 상기 제어 IC가 디스에이블된(disabled) 상태에 있도록 한다.In accordance with at least one embodiment, a switching mode power supply (SMPS) for an amplifier includes an LLC resonant converter and a control integrated circuit configured to control a resonant mode of the LLC resonant converter. And a short circuit protection (SCP) circuit coupled to the control IC, wherein the SCP circuit generates an output sense voltage from the output voltage of the SMPS, And generating a control signal to protect the SMPS from short-circuiting in response to the output sense voltage being less than the reference voltage, wherein the control signal is generated by the control IC To be in a disabled state.

상기 SCP 회로는 상기 생성된 제어 신호에 응답하여, 상기 제어 IC를 디스에이블된 상태에 있게 하기 위한 피드백 신호를 상기 제어 IC에 출력하도록 또한 구성될 수 있다.The SCP circuit may also be configured to output a feedback signal to the control IC to cause the control IC to be in a disabled state in response to the generated control signal.

상기 SCP 회로는, 상기 생성된 제어 신호에 응답하여, 포토 커플러(photocoupler) 출력 신호를 생성하고, 상기 생성된 포토 커플러 출력 신호에 응답하여, 상기 피드백 신호를 상기 제어 IC에 출력하도록 또한 구성될 수 있다.The SCP circuit may be further configured to generate a photocoupler output signal in response to the generated control signal and output the feedback signal to the control IC in response to the generated photocoupler output signal have.

상기 제어 IC는 상기 제어 IC의 온-오프 제어에 이용가능한 핀(pin)을 가질 수 있고, 상기 SCP 회로는 상기 생성된 제어 신호에 응답하여, 상기 피드백 신호를 상기 핀으로 출력하도록 또한 구성될 수 있다.The control IC may have a pin available for on-off control of the control IC and the SCP circuit may be further configured to output the feedback signal to the pin in response to the generated control signal. have.

상기 핀은 상기 제어 IC의 소프트 스타트(soft start)와 관련된 설정에 또한 이용가능할 수 있되, 상기 제어 IC의 과전류 보호 핀과는 별개일 수 있다.The pin may also be available in a setting associated with a soft start of the control IC, but may be separate from the overcurrent protection pin of the control IC.

상기 SCP 회로는 상기 SMPS의 파워 온(power on)으로부터 상기 출력 전압의 과도 응답이 발생한 후 지연 시간의 경과 시에 상기 스탠바이 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하도록 또한 구성될 수 있다.The SCP circuit may also be configured to generate the reference voltage from the standby voltage upon elapse of a delay time after a transient response of the output voltage has occurred from a power-on of the SMPS.

상기 지연 시간은 상기 출력 전압이 정상 상태에 진입하는 데에 소요될 것으로 예상되는 시간의 부분적 비율(fractional percentage)로 사전설정될 수 있다.The delay time may be preset to a fractional percentage of the time that the output voltage is expected to take to enter the steady state.

상기 SCP 회로는 적어도 하나의 저항기(resistor) 및 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있되, 상기 지연 시간은 상기 적어도 하나의 저항기의 저항(resistance) 및 상기 커패시터의 커패시턴스(capacitance)에 좌우될 수 있다.The SCP circuit may include at least one resistor and a capacitor, the delay time being dependent on a resistance of the at least one resistor and a capacitance of the capacitor.

상기 기준 전압은 사전결정된 일정한 레벨의 전압을 나타낼 수 있다.The reference voltage may represent a predetermined constant level of voltage.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 피크 부하 조건을 위한 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: SMPS)의 단락 보호(Short Circuit Protection: SCP) 회로는, 상기 SMPS의 출력 전압으로부터 출력 감지 전압을 생성하도록 구성된 출력 전압 감지 회로부와, 기준 전압을 인가된 스탠바이 전압으로부터 생성하도록 구성된 기준 전압 생성 회로부와, 상기 출력 감지 전압이 상기 기준 전압보다 낮은 것에 응답하여, 상기 SMPS를 단락으로부터 보호하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된 비교 회로부를 포함하되, 상기 생성된 제어 신호는 상기 SMPS의 LLC 공진 컨버터의 공진 모드를 제어하도록 구성된 제어 집적 회로(Integrated Circuit: IC)가 디스에이블된 상태에 있도록 한다.According to at least one embodiment, a Short Circuit Protection (SCP) circuit of a Switching Mode Power Supply (SMPS) circuit for peak load conditions is provided to generate an output sense voltage from the output voltage of the SMPS A reference voltage generating circuit configured to generate a reference voltage from an applied standby voltage; and a control signal generator configured to generate a control signal for protecting the SMPS from short-circuiting in response to the output sense voltage being lower than the reference voltage Wherein the control signal causes the control integrated circuit (IC) configured to control the resonant mode of the LLC resonant converter of the SMPS to be in a disabled state.

상기 SCP 회로는, 상기 생성된 제어 신호에 응답하여, 출력 신호를 제공하도록 구성된 포토 커플러와, 상기 제공된 출력 신호에 응답하여, 상기 제어 IC를 디스에이블된 상태에 있게 하기 위한 피드백 신호를 상기 제어 IC에 출력하도록 구성된 래치 회로부를 더 포함할 수 있다.Wherein the SCP circuit comprises: a photocoupler configured to provide an output signal in response to the generated control signal; and a control circuit responsive to the provided output signal for providing a feedback signal to cause the control IC to be in a disabled state, And a latch circuit portion configured to output the latch circuit portion.

상기 제어 IC는 상기 제어 IC의 온-오프 제어에 이용가능한 핀을 가질 수 있고, 상기 래치 회로부는 상기 피드백 신호를 상기 핀으로 출력하도록 또한 구성될 수 있다.The control IC may have a pin available for on-off control of the control IC, and the latch circuit portion may also be configured to output the feedback signal to the pin.

상기 핀은 상기 제어 IC의 소프트 스타트와 관련된 설정에 또한 이용가능할 수 있되, 상기 제어 IC의 과전류 보호 핀과는 별개일 수 있다.The pin may also be available in settings related to the soft start of the control IC, but may be separate from the overcurrent protection pin of the control IC.

상기 기준 전압 생성 회로부는 상기 SMPS의 파워 온으로부터 상기 출력 전압의 과도 응답이 발생한 후 지연 시간의 경과 시에 상기 스탠바이 전압으로부터 상기 기준 전압을 생성하도록 또한 구성될 수 있다.The reference voltage generating circuit may be further configured to generate the reference voltage from the standby voltage after a lapse of a delay time after the transient response of the output voltage occurs from the power-on of the SMPS.

상기 지연 시간은 상기 출력 전압이 정상 상태에 진입하는 데에 소요될 것으로 예상되는 시간의 부분적 비율로 사전설정될 수 있다.The delay time may be preset as a fraction of the time that the output voltage is expected to take to enter the steady state.

상기 기준 전압 생성 회로부는 적어도 하나의 저항기 및 커패시터를 포함하되, 상기 지연 시간은 상기 적어도 하나의 저항기의 저항 및 상기 커패시터의 커패시턴스에 좌우될 수 있다.The reference voltage generating circuit portion includes at least one resistor and a capacitor, and the delay time may be dependent on a resistance of the at least one resistor and a capacitance of the capacitor.

적어도 하나의 실시예에 따르면, 사운드 강화(Sound Reinforcement: SR) 시스템은, SR 앰프와, 상기 SR 앰프의 구동을 위한 출력 전압을 상기 SR 앰프에 제공하도록 구성된 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: SMPS)와, 상기 SMPS의 구동을 위한 전압을 제공하는 데에 사용되는 스탠바이 전압을 출력하도록 구성된 스탠바이 회로부를 포함하되, 상기 SMPS는 LLC 공진 컨버터와, 상기 LLC 공진 컨버터의 공진 모드를 제어하도록 구성된 제어 집적 회로(Integrated Circuit: IC)와, 상기 출력 전압으로부터 출력 감지 전압을 생성하도록 구성된 출력 전압 감지 회로부와, 기준 전압을 상기 스탠바이 전압으로부터 생성하도록 구성된 기준 전압 생성 회로부와, 상기 출력 감지 전압이 상기 기준 전압보다 낮은 것에 응답하여, 상기 SMPS를 단락으로부터 보호하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된 비교 회로부를 포함하되, 상기 생성된 제어 신호는 상기 제어 IC가 디스에이블된 상태에 있도록 한다.According to at least one embodiment, a sound reinforcement (SR) system comprises an SR amplifier and a switching mode power supply configured to provide an output voltage for driving the SR amplifier to the SR amplifier, And a standby circuit configured to output a standby voltage used to provide a voltage for driving the SMPS, wherein the SMPS comprises an LLC resonant converter, a control configured to control the resonant mode of the LLC resonant converter An output voltage sensing circuit configured to generate an output sense voltage from the output voltage; a reference voltage generator circuit configured to generate a reference voltage from the standby voltage; In response to a voltage lower than the voltage, a control for protecting the SMPS from short circuit Comprising: a comparing circuit configured to generate a call, the generated control signal to the state to which the control IC is disabled.

상기 SMPS는, 상기 생성된 제어 신호에 응답하여, 출력 신호를 제공하도록 구성된 포토 커플러와, 상기 제공된 출력 신호에 응답하여, 상기 제어 IC를 디스에이블된 상태에 있게 하기 위한 피드백 신호를 상기 제어 IC에 출력하도록 구성된 래치 회로부를 더 포함할 수 있다.The SMPS further comprises a photocoupler configured to provide an output signal in response to the generated control signal and a control circuit coupled to the control IC for providing a feedback signal to cause the control IC to be in a disabled state in response to the provided output signal And a latch circuit portion configured to output the latch circuit portion.

본 발명의 실시예에 따르면, SR 앰프용 SMPS의 단락이 발생하였을 경우, SMPS의 회로를 단락으로부터 보호할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, when a short circuit of the SMPS for the SR amplifier occurs, the circuit of the SMPS can be protected from short circuit.

본 발명의 실시예에 따르면, SMPS에서 이용가능한 제어 IC에 의해 제공되는 래치 기능이 활성화되기 힘든 부하 특성이 있는 경우에도, SMPS의 출력측이 단락된 경우 SMPS 회로를 보호할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the SMPS circuit can be protected when the output side of the SMPS is short-circuited even when the load function provided by the control IC available in the SMPS is hard to activate.

본 발명의 실시예는 피크 부하 조건을 위한 SMPS를 위한 개선된 단락 보호를 가능하게 할 수 있다.Embodiments of the present invention may enable improved short-circuit protection for SMPS for peak load conditions.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SR 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SCP 회로의 일부분의 예시적 회로 구현을 보여주는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 SCP 회로의 다른 일부분의 예시적 회로 구현을 보여주는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 예시적인 동작을 도시하는 타이밍도(timing diagram)이다.1 is a schematic diagram of an SR system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating an exemplary circuit implementation of a portion of an SCP circuit in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram illustrating an exemplary circuit implementation of another portion of an SCP circuit in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a timing diagram illustrating an exemplary operation of an SMPS in accordance with an embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 실시예를 가질 수 있고, 몇몇 실시예가 본 명세서에 개시된다. 그러나, 이는 본 발명에 대한 한정이 아니라 예시로서 제공되며, 본 발명의 사상 및 범주에 속하는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 망라하는 것으로 이해되어야 한다. 개시된 실시예에 따른 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 다음의 상세한 설명에서 특정한 세부사항이 제공되는데, 몇몇 실시예는 이들 세부사항 중 일부 또는 전부가 없더라도 실시될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 양상을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 공지 기술의 구체적인 설명은 생략될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may have several embodiments, some of which are disclosed herein. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Certain details are provided in the following detailed description in order to provide a comprehensive understanding of the method, apparatus and / or system according to the disclosed embodiments, although some embodiments may be practiced without some or all of these details. In addition, a detailed description of known technology may be omitted so as not to unnecessarily obscure the various aspects of the present invention.

후술되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 한정적 의미로 고려되고자 의도된 것이 아니다. 단수 형태의 표현은 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 복수 형태의 의미를 포함한다. 또한, 이 문서에서, "포함하다" 또는 "가지다"와 같은 용어는 어떤 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 정보 또는 이들의 조합이 존재함을 나타내려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 정보 또는 이들의 조합의 존재 또는 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following terms are used only to describe certain embodiments and are not intended to be considered in a limiting sense. The singular forms of the phrases include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, in this document, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a certain feature, number, step, operation, component, But do not preclude the presence or possibility of any number, step, operation, component, information, or combination thereof.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SR 시스템(100)을 도시한다. 예시적인 SR 시스템(100)은 SR 앰프(170)(가령, D-클래스 앰프), SR 앰프(170)의 출력 전기 신호를 사운드로 변환하도록 구성된 스피커(180), SR 앰프(170)의 구동을 위한 직류(DC) 전원으로서의 역할을 하는 SMPS(110), 그리고 SMPS(110)로의 파워공급을 위해 스탠바이(standby) 전압을 출력하도록 구성된 스탠바이 회로부(160)를 포함한다.Figure 1 illustrates an SR system 100 in accordance with an embodiment of the present invention. Exemplary SR system 100 includes an SR amplifier 170 (e.g., a D-class amplifier), a speaker 180 configured to convert output electrical signals of SR amplifier 170 into sound, and SR amplifier 170 And a standby circuit unit 160 configured to output a standby voltage for power supply to the SMPS 110. The standby circuit unit 160 is configured to output a standby voltage for power supply to the SMPS 110. [

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, SMPS(110)는 서로 커플링된 AC/DC 컨버터(120), 제어 IC(130) 및 SCP 회로(150)를 포함할 수 있다. 편의성 및 간결성을 위해 도시되지 않았으나, 예컨대, 노이즈 필터, 다른 보호 회로 등등과 같은 하나 이상의 다른 유닛, 모듈, 회로 및/또는 디바이스가 SMPS(110) 내에 포함될 수 있다. 또한, SMPS(110)는 앰프(170)를 위한 DC 전원으로서의 역할을 하는 것으로 예시되나, SMPS(110)는 피크성 출력을 내는 다른 회로를 위해, 즉 다른 피크 부하 조건을 위해 사용될 수도 있다.In particular, as shown in FIG. 1, the SMPS 110 may include an AC / DC converter 120, a control IC 130, and an SCP circuit 150 coupled to each other. Although not shown for convenience and brevity, one or more other units, modules, circuits, and / or devices, such as noise filters, other protection circuits, etc., may be included within the SMPS 110. The SMPS 110 is also illustrated as acting as a DC power source for the amplifier 170, but the SMPS 110 may be used for other circuits that produce a peak output, i. E. For other peak load conditions.

SMPS(110)에 포함된 유닛, 모듈, 회로 및/또는 디바이스의 구동을 위한 전압을 제공하는 데에는, 스탠바이 회로부(160)로부터 출력되는 스탠바이 전압이 사용될 수 있다. 예를 들어, SMPS(110)의 SCP(150) 회로, 제어 IC(130)뿐만 아니라 AC/DC 컨버터(120), 특히 후술되는 LLC 공진 컨버터를 구동하는 데에 요구되는 DC 전압은 스탠바이 회로부(160)로부터 출력되는 스탠바이 DC 전압으로부터 생성될 수 있다. 스탠바이 회로부(160)는 AC 입력 전압(V_AC)을 입력으로 취하여 일정한 레벨의 DC 전압을 스탠바이 전압으로서 출력할 수 있고, 따라서 SMPS(110)(의 유닛, 모듈, 회로 및/또는 디바이스)의 구동을 위한 파워가 공급될 수 있다. 이밖에도, 스탠바이 회로부(160)로부터의 스탠바이 전압은 SR 앰프로의 무중단 파워공급(uninterrupted powering)에 사용될 수 있고/있거나, SR 시스템(100)의 다른 컴포넌트, 예컨대 전면 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD), 마이크로제어기(microcontroller) 등등을 구동하기 위한 전압을 제공하는 데에 사용될 수 있다.A standby voltage output from the standby circuit unit 160 may be used to provide a voltage for driving units, modules, circuits, and / or devices included in the SMPS 110. [ For example, the DC voltage required to drive the SCP 150 circuit of the SMPS 110, the control IC 130 as well as the AC / DC converter 120, and in particular the LLC resonant converter described below, ) From the standby DC voltage. Standby circuitry 160 can take an AC input voltage V _AC as an input and output a constant level of DC voltage as a standby voltage and thus drive the SMPS 110 (unit, module, circuit and / or device) For example. In addition, the standby voltage from the standby circuitry 160 may be used for uninterrupted powering to the SR amplifier and / or other components of the SR system 100, such as a frontal liquid crystal display (LCD) , A microcontroller, and the like.

본 발명의 실시예에 따르면, AC/DC 컨버터(120)는 AC 입력 전압(V_AC)을 DC 출력 전압(V_OUT)(즉, SMPS(110)의 출력 전압)으로 변환하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, AC/DC 컨버터(120)는 입력 정류 평활 회로와 출력 정류 평활 회로뿐만 아니라 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 이러한 DC/DC 컨버터는 금속 산화 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor: MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT), 다른 파워 트랜지스터 등등과 같은 반도체 소자를 스위칭(switching) 디바이스(이하 "스위치"라고도 지칭됨)로 사용하여 입력 정류 평활 회로로부터의 DC 전압을 원하는 DC 출력 전압으로 변환하도록 구성될 수 있다. 예시적인 DC/DC 컨버터는 유도성 커플링을 사용하는 트랜스포머(transformer)를 포함할 수 있다. 일례로서, DC/DC 컨버터는 도 1에 도시된 바와 같이 LLC 공진 컨버터일 수 있는데, 이는 1차측에 스위칭 디바이스(M₁, M₂)와 공진 소자(L_R, L_m, C_R)를 포함하고, 2차측에 정류기 다이오드와 출력 커패시터(capacitor)를 포함하며, 1차측과 2차측은 트랜스포머에 의해 절연된(isolated) 것으로 예시된다. LLC 공진 컨버터는 특히 SR 앰프(170)와 같은 고출력 앰프에 적합할 수 있다. LLC 공진 컨버터의 도시된 하프 브릿지(half-bridge) 회로 구성은 단지 설명을 위해 예로서 제공되며, 실시예의 범주는 이 점에 한정되지 않고 상이한 구성(가령, 풀 브릿지(full-bridge) LLC 컨버터)을 포함한다. LLC 공진 컨버터는 스위칭 디바이스의 구동, 예컨대 트랜지스터 스위치를 위한 적절한 게이트(gate) 전압의 인가(가령, "하이"(high) 신호 전압을 트랜지스터 스위치의 게이트에 인가함으로써 스위치를 온(on)시키고, "로우"(low) 신호 전압을 트랜지스터 스위치의 게이트에 인가함으로써 스위치를 오프(off)시킴)를 통해 입력 DC 전압을 구형파(square wave)로 변환하여 LLC 공진 탱크(resonant tank)를 여기시키면, 이로부터 정현파(sinusoidal wave) 전류가 출력될 수 있다. 출력된 전류는 트랜스포머와 출력 정류 회로에 의해 스케일링되고 정류된 후, 출력 커패시터에 의해 필터링되어 DC 전압으로서 출력될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the AC / DC converter 120 may be configured to convert the AC input voltage V _AC to the DC output voltage V _OUT (i.e., the output voltage of the SMPS 110). In some embodiments, the AC / DC converter 120 may include a DC / DC converter as well as an input rectifying smoothing circuit and an output rectifying smoothing circuit. Such a DC / DC converter can switch semiconductor devices such as metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs), insulated gate bipolar transistors (IGBTs) switching device (hereinafter also referred to as "switch") to convert the DC voltage from the input rectifying smoothing circuit to a desired DC output voltage. An exemplary DC / DC converter may include a transformer using inductive coupling. As an example, the DC / DC converter may be an LLC resonant converter as shown in FIG. 1, which includes switching devices M ₁ and M ₂ and resonant elements L _R , L _m , and C _R on the primary side And a rectifier diode and an output capacitor on the secondary side, and the primary and secondary sides are illustrated as being isolated by a transformer. The LLC resonant converter may be particularly suited for high output amplifiers such as the SR amplifier 170. The illustrated half-bridge circuit configuration of the LLC resonant converter is provided by way of example only for purposes of illustration and the scope of the embodiment is not limited in this regard and may be implemented in a different configuration (e.g., a full-bridge LLC converter) . The LLC resonant converter is turned on by applying a suitable gate voltage for the switching device, e.g., a transistor switch (e.g., by applying a high signal voltage to the gate of the transistor switch, By turning the switch off by applying a low signal voltage to the gate of the transistor switch to excite the LLC resonant tank by converting the input DC voltage to a square wave, A sinusoidal wave current can be output. The output current can be scaled and rectified by the transformer and output rectifier circuit and then filtered by the output capacitor and output as a DC voltage.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어 IC(130)는 AC/DC 컨버터(120)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 특히, 몇몇 실시예에서, 제어 IC(130)는 AC/DC 컨버터(120) 내의 LLC 공진 컨버터의 1차측에 전기적으로 커플링되어 LLC 공진 컨버터의 공진 모드를 제어하도록 구성된 제어기 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 IC(130)는 LLC 공진 컨버터의 스위칭 디바이스에 그것의 스위칭을 위한 신호를 제공함으로써 LLC 공진 컨버터의 공진 모드를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 IC(130)는 LLC 공진 컨버터의 제어를 위해 그러한 스위칭 신호의 듀티비(duty ratio)를 조절할 수 있다(가령, 펄스폭 변조(Pulse-Width Modulation: PWM) 스위칭). 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 IC(130)는 LLC 공진 컨버터의 제어를 위해 스위칭 신호의 주파수를 조절할 수 있다(가령, 펄스 주파수 변조(Pulse Frequency Modulation: PFM) 스위칭).According to an embodiment of the present invention, the control IC 130 may be configured to control the operation of the AC / DC converter 120. In particular, in some embodiments, the control IC 130 may include a controller device that is electrically coupled to the primary side of the LLC resonant converter in the AC / DC converter 120 to control the resonant mode of the LLC resonant converter . For example, the control IC 130 may be configured to control the resonant mode of the LLC resonant converter by providing a signal for its switching to the switching device of the LLC resonant converter. The control IC 130 may adjust the duty ratio of such a switching signal for controlling the LLC resonant converter (e.g., pulse-width modulation (PWM) switching). Additionally or alternatively, the control IC 130 may adjust the frequency of the switching signal (e. G., Pulse Frequency Modulation (PFM) switching) for control of the LLC resonant converter.

이하에 기술된 바와 같이, 제어 IC(130)는 몇 개의 핀을 구비하도록 패키징될 수 있다. 이러한 핀 구성은 예로서 제공되며, 실시예의 범주는 이 점에 한정되지 않는다.As described below, the control IC 130 may be packaged with several pins. This pin configuration is provided as an example, and the scope of the embodiment is not limited in this respect.

제어 IC(130)는 스위치 게이트 드라이버 핀을 가질 수 있다. 이 핀으로부터 LLC 공진 컨버터의 스위칭 디바이스의 제어를 위한 스위칭 신호가 출력될 수 있다. 스위칭 신호는 (가령, 제어 IC(130) 내의 게이트 드라이버를 거쳐) 이 핀에서 출력될 수 있다.The control IC 130 may have a switch gate driver pin. From this pin, a switching signal for controlling the switching device of the LLC resonant converter can be output. The switching signal may be output at this pin (e.g., via a gate driver in control IC 130).

또한, 제어 IC(130)의 어떤 다른 핀은 OCP 기능을 활성화하는 데에 사용될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 적절한(가령, 1V보다 큰) 전압이 이 OCP 핀에 인가되면, 제어 IC(130)의 OCP 기능이 활성화되어 (가령, 게이트 드라이버의 출력이 "로우"가 되면서) LLC 공진 컨버터의 동작이 중단될 수 있는데, 래치 기능과 달리, 제어 IC(130)의 재기동이 이어진다.Also, any other pin of the control IC 130 may be used to activate the OCP function. As noted above, when a suitable (e.g., greater than 1V) voltage is applied to this OCP pin, the OCP function of the control IC 130 is activated (e.g., the output of the gate driver is "low & The operation of the converter may be interrupted, unlike the latch function, the control IC 130 is restarted.

추가적으로, 제어 IC(130)는 이른바 소프트 스타트(soft start)와 관련된 설정(가령, 제어 IC(130)의 기동 후 소프트 스타트 모드에서 스위칭 신호가 출력될 때까지의 지연 시간의 설정)에 이용가능한 핀을 가질 수 있다. 소프트 스타트는 SMPS(110)의 파워 온(power on)에 따라서 기동하거나 과전류, 과전압 등등의 결함 후의 복구 조건에서 기동할 때, 공진 탱크로부터 과도한 전류가 흘러 나오는 것을 막기 위해 제어 IC(130)에 의해 구현될 수 있다.In addition, the control IC 130 may be provided with pins (not shown) that are available for settings related to the so-called soft start (e.g., the setting of the delay time from the start of the control IC 130 to the output of the switching signal in the soft- Lt; / RTI > The soft start is controlled by the control IC 130 in order to prevent the excess current from flowing out of the resonance tank when the SMPS 110 starts to operate in accordance with the power-on of the SMPS 110 or when the motor starts under the recovery condition after a defect such as an overcurrent, Can be implemented.

적절한 전압이 소프트 스타트 핀에 인가되면, 설정된 지연 시간 후에 제어 IC(130)는 소프트 스타트 모드에서 스위칭 신호를 출력할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어 IC(130)는 PFM 제어를 수행하는 것이 가능한데, 만일 소프트 스타트 핀에 어떤 높은 전압이 인가되면, 제어 IC(130)는 이 핀에 연결된 커패시터의 커패시턴스에 따라 설정된 지연 시간 후에 스위칭 신호를 출력하고, 그 스위칭 신호의 주파수는 별도로 설정된 목표 스위칭 주파수까지 점진적으로 증가된다. 또한, 소프트 스타트 핀에 다른 적절한 전압이 인가되면, 제어 IC(130)가 디스에이블될(disabled) 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어 IC(130)는 이 핀에 어떤 낮은 전압이 인가되면 오프가 되고, 이러한 전압 인가가 중단되면 이 핀의 전압은 다시 증가하여 소프트 스타트 모드에 제어 IC(130)가 진입하게 하는 레벨에 도달할 수 있다. 이는 OCP 핀과 별개로 소프트 스타트 핀이 제어 IC(130)의 온-오프 제어(On/Off control)에 이용가능하다는 것을 의미한다.When an appropriate voltage is applied to the soft start pin, the control IC 130 can output the switching signal in the soft start mode after a set delay time. In some embodiments, it is possible for the control IC 130 to perform PFM control, and if any high voltage is applied to the soft-start pin, the control IC 130 will wait until the delay time set in accordance with the capacitance of the capacitor connected to this pin The switching signal is output, and the frequency of the switching signal is gradually increased to a target switching frequency set separately. In addition, if another appropriate voltage is applied to the soft-start pin, the control IC 130 may be disabled. In some embodiments, the control IC 130 is turned off when a certain low voltage is applied to the pin, and when the application of the voltage is stopped, the voltage of the pin is increased again to cause the control IC 130 to enter the soft start mode Can be reached. This means that the soft start pin, apart from the OCP pin, is available for on / off control of the control IC 130.

제어 IC(130)는 다른 핀을 더 포함할 수 있다. 이러한 핀의 예는 스위칭 신호에 관련된 설정(가령, 스위칭 펄스의 주파수의 설정, 또는 스위칭 신호의 펄스 폭의 설정)에 이용가능한 핀, 제어 IC(130)의 바이어스 전압으로의 연결에 이용가능한 핀, 그라운드 전압으로의 연결에 이용가능한 핀 등등을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 안정적인 스위칭 신호의 출력을 위해, 일정한 레벨의 DC 전압(가령, 24V)인 스탠바이 전압으로부터 인출된 일정한 레벨의 DC 전압(가령, 15V)이 제어 IC(130)의 바이어스 전압으로서 사용될 수 있다.The control IC 130 may further include other pins. Examples of such pins include pins available for setting related to the switching signal (e.g., setting of the frequency of the switching pulse or setting of the pulse width of the switching signal), pins available for connection to the bias voltage of the control IC 130, Pins available for connection to the ground voltage, and so on. In some embodiments, a constant level of DC voltage (e.g., 15V) drawn from a standby voltage that is a constant level of DC voltage (e.g., 24V) for a stable switching signal output may be used as the bias voltage of the control IC 130 .

본 발명의 실시예에 따르면, SCP 회로(150)는 AC/DC 컨버터(120) 내의 LLC 공진 컨버터의 2차측에 전기적으로 커플링되어 DC 출력 전압(V_OUT)을 검출할 수 있고, 제어 IC(130)와 커플링되어 SMPS(110)를 검출된 출력 전압에 따라 단락으로부터 보호할 수 있다. SMPS(110)의 출력단이 단락된 경우, 이론상으로 무한대의 전류가 부하 회로(즉 앰프(170)의 회로)에 흐르고 SMPS(110)의 출력 전압(V_OUT)은 0이 된다. 따라서, 본 발명의 실시예는 SMPS(110)의 출력 전압(V_OUT)이 0에 가까운 경우에 제어 IC(130)에 적절한 신호를 피드백하도록 SCP 회로(150)를 구성하고, 이로써 단락으로부터 SMPS(110)를 보호한다. 본 발명의 실시예는 SR 앰프(170)의 특성으로 인해 LLC 컨버터의 1차측 전류의 감지로써는 제어 IC(130)의 주어진 래치 기능을 사용하기가 곤란한 경우에 유용할 것이다. 또한, LLC 컨버터의 출력 전압을 감지하는 것은 추가적인 트랜스포머를 요구하지 않으므로, 본 발명의 실시예는 LLC 컨버터의 2차측 전류를 감지하는 것에 비해 비용 면에서 효율적일 것이다.According to an embodiment of the present invention, the SCP circuit 150 may be electrically coupled to the secondary side of the LLC resonant converter in the AC / DC converter 120 to detect the DC output voltage (V _OUT ) 130 to protect the SMPS 110 from short circuit in accordance with the detected output voltage. When the output terminal of the SMPS 110 is short-circuited, a theoretically infinite current flows in the load circuit (that is, the circuit of the amplifier 170) and the output voltage V _OUT of the SMPS 110 becomes zero. The embodiment of the present invention thus constitutes the SCP circuit 150 to feed back the appropriate signal to the control IC 130 when the output voltage V _OUT of the SMPS 110 is close to zero, 110). The embodiment of the present invention may be useful when it is difficult to use the given latch function of the control IC 130 by sensing the primary side current of the LLC converter due to the characteristics of the SR amplifier 170. [ In addition, sensing the output voltage of the LLC converter does not require an additional transformer, so embodiments of the present invention will be cost effective as compared to sensing the secondary current of the LLC converter.

도 1을 참조하면, SCP 회로(150)는 출력 전압 감지 회로부(152), 기준 전압 생성 회로부(154), 비교 회로부(156), 포토 커플러(140) 및 래치 회로부(158)를 포함하는 것으로 예시된다.Referring to FIG. 1, the SCP circuit 150 includes an output voltage sensing circuit unit 152, a reference voltage generating circuit unit 154, a comparison circuit unit 156, a photocoupler 140, and a latch circuit unit 158. do.

본 발명의 실시예에서, 출력 전압 감지 회로부(152)는 SMPS(110)의 출력 전압으로부터 출력 감지 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 출력 전압 감지 회로부(152)는 SMPS(110)의 출력 전압(V_OUT)을 입력으로 취하는 분압기(voltage divider)를 포함할 수 있고, 분압기의 출력 전압을 출력 감지 전압으로서 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the output voltage sense circuitry 152 may be configured to generate an output sense voltage from the output voltage of the SMPS 110. [ For example, the output voltage sensing circuitry 152 may include a voltage divider that takes as input the output voltage V _OUT of the SMPS 110 and may provide the output voltage of the voltage divider as an output sense voltage have.

본 발명의 실시예에서, 기준 전압 생성 회로부(154)는 출력 감지 전압과 비교될 기준 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 기준 전압은 그것과 출력 감지 전압과의 비교 결과가 SMPS(110)의 출력 전압이 0에 가까운지 여부, 또는 SMPS(110)의 출력단의 단락 여부를 나타내도록 사전결정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기준 전압 생성 회로부(154)는 기준 전압 생성 회로부(154)에 인가된 스탠바이 전압(가령, 스탠바이 회로부(160)로부터 기준 전압 생성 회로부(154)에 제공되는 스탠바이 전압(V_SB))으로부터 기준 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 생성된 기준 전압은 일정한 레벨의 전압을 나타낼 수 있고, 기준 전압과 출력 감지 전압의 비교 결과는 그렇지 않은 경우에 비해 SMPS(110)의 출력단의 단락 여부를 더 적절히 나타낼 수 있다.In an embodiment of the present invention, the reference voltage generating circuit portion 154 may be configured to generate a reference voltage to be compared with the output sense voltage. This reference voltage may be predetermined to indicate whether the comparison result between the reference voltage and the output sense voltage is close to zero or the output terminal of the SMPS 110 is shorted. In some embodiments, the reference voltage generating circuit portion 154 generates the standby voltage V _SB (e.g., the standby voltage V _SB provided from the standby circuit portion 160 to the reference voltage generating circuit portion 154) applied to the reference voltage generating circuit portion 154, &Lt; / RTI > Therefore, the generated reference voltage can represent a voltage of a certain level, and the comparison result of the reference voltage and the output sense voltage can more appropriately indicate whether the output stage of the SMPS 110 is short-circuited or not.

또한, 몇몇 실시예에서, 기준 전압 생성 회로부(154)는 SMPS(110)의 파워 온으로부터 SMPS(110)의 출력 전압의 과도 응답(transient response)이 발생한 후 지연 시간의 경과 시에 스탠바이 전압으로부터 기준 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 지속적으로 인가되는 일정한 레벨의 스탠바이 전압으로부터 기준 전압이 생성되기 때문에, 이러한 구성은 실제로 SMPS(110)의 출력단이 단락되지 않았음에도 불구하고 과도 상태의 (상승 중이나 아직은) 낮은 출력 전압과 기준 전압이 비교되어 SCP가 활성화되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 생성 회로부(154)는 적어도 하나의 저항기(resistor) 및 커패시터를 포함할 수 있고, 기준 전압 생성에 주어지는 지연 시간은 저항기의 저항(resistance) 및 커패시터의 커패시턴스(capacitance)에 좌우될 수 있다. 따라서, 지연 시간을 그러한 출력 전압이 정상 상태(steady-state)에 진입하는 데에 소요될 것으로 예상되는 시간 또는 그러한 시간의 부분적 비율(가령, 90%)로서 사전결정하고, 이에 따라 적절한 회로 소자(가령, 저항기, 커패시터 등등의 수동 소자)로써 기준 전압 생성 회로부(154)를 구현하는 것이 가능하다.Further, in some embodiments, the reference voltage generating circuit unit 154 generates a reference voltage from the standby voltage at the elapse of a delay time after a transient response of the output voltage of the SMPS 110 occurs from the power-on of the SMPS 110, And generate a voltage. This configuration is actually a comparison of the output voltage of the transient state (rising or not yet) and the reference voltage even though the output stage of the SMPS 110 is not short-circuited because a reference voltage is generated from a constant level of standby voltage applied continuously So that activation of the SCP can be prevented. For example, the reference voltage generating circuit portion 154 may include at least one resistor and a capacitor, and the delay time given to the reference voltage generation depends on the resistance of the resistor and the capacitance of the capacitor. . Thus, the delay time may be predetermined as the time that the output voltage is expected to take to enter the steady-state or a fraction of that time (e.g., 90%), , A passive element such as a resistor, a capacitor, or the like), it is possible to implement the reference voltage generating circuit portion 154.

도 2는 SCP 회로(150) 내의 기준 전압 생성 회로부(154)의 예시적 회로 구현을 도시한다. 도 2의 회로 구현은 예로서 제공되며, 실시예의 범주는 이 점에 한정되지 않는다.2 illustrates an exemplary circuit implementation of reference voltage generating circuitry 154 within SCP circuitry 150. [ The circuit implementation of Figure 2 is provided as an example, and the scope of the embodiment is not limited in this respect.

도 2를 참조하면, 예컨대 SMPS(110)가 AC 전원에 플러그 접속이 된 채 SMPS(110)의 파워 스위치가 ("온"으로) 눌리면, 또는 SMPS(110)의 파워 스위치가 눌린 채 SMPS(110)가 AC 전원에 플러그 접속이 되면, 전원 SMPS(110)가 파워 온이 될 수 있고, 눌린 파워 스위치로부터의 온 스위치(on switch) 전압은 소정의 레벨의 전압(가령, 그라운드(GND))일 수 있다. 도시된 실시예에서, SMPS(110)의 파워 온으로 인해 SMPS(110)의 출력 전압의 과도 응답이 출력되기 시작하는 시점부터 특정한 지연 시간이 경과하였을 때에 스탠바이 전압으로부터 기준 전압이 생성될 수 있고, 그 지연 시간은 적절한 저항기(R230), 저항기 R225) 및 커패시터(C245)를 사용하여 조절될 수 있다(가령, 저항기의 등가 저항이 R이고 커패시터의 커패시턴스가 C일 때 지연 시간 τ=R*C로 계산될 수 있음). 몇몇 실시예에서, 이와 같이 수동 소자로 기준 전압 생성 회로부(154)를 구성하면서, 발생 오차를 감안하여, SMPS(110)의 파워 온 후 SMPS(110)의 출력 전압이 정상 상태에 도달하는 데에 걸릴 것으로 예측되는 시간의 약 90%를 지연 시간으로 결정할 수 있다.2, when the power switch of the SMPS 110 is pressed ("on") with the SMPS 110 plugged into the AC power source, or when the power switch of the SMPS 110 is pressed, the SMPS 110 The power SMPS 110 may be powered on and the on switch voltage from the pressed power switch may be at a predetermined level of voltage (e.g., ground (GND)) . In the illustrated embodiment, the reference voltage can be generated from the standby voltage when a specific delay time has elapsed from when the transient response of the output voltage of the SMPS 110 starts to be output due to the power-on of the SMPS 110, The delay time can be adjusted using an appropriate resistor R230, a resistor R225 and a capacitor C245 (for example, when the equivalent resistance of the resistor is R and the capacitance of the capacitor is C, the delay time? = R * C Lt; / RTI > In some embodiments, the reference voltage generating circuit unit 154 may be constructed as a passive device, and the output voltage of the SMPS 110 may reach a normal state after powering on the SMPS 110, The delay time can be determined to be about 90% of the time expected to be taken.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서, 비교 회로부(156)는 출력 전압 감지 회로부(152)에 의해 생성된 출력 감지 전압이 기준 전압 생성 회로부(154)에 의해 생성된 기준 전압보다 낮은 것에 응답하여, SMPS(110)를 단락으로부터 보호하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 제어 신호는, 예컨대 포토 커플러(140) 및 래치 회로부(158)에 관해서 아래에서 논의되는 바와 같이, 제어 IC(130)가 디스에이블된 상태에 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 일단 SMPS(110)의 부하 회로(가령, SR 앰프(170) 회로)가 단락되었다고 볼 조건에 맞닥뜨려서 제어 IC(130)가 디스에이블되면, 제어 IC(130)의 디스에이블된 상태는 계속해서 유지될 수 있다. 또한, 설령 SMPS(110)가 플러그 접속이 해제되었다가 다시 플러그 접속이 되어 제어 IC(130)가 소프트 스타트 모드에 진입하더라도, 제어 IC(130)는 지연 시간 τ을 두고 다시 디스에이블될 수 있다.1, in the embodiment of the present invention, the comparison circuit unit 156 compares the output sensed voltage generated by the output voltage sense circuit unit 152 with the reference voltage generated by the reference voltage generating circuit unit 154 The SMPS 110 may be configured to generate a control signal to protect the SMPS 110 from short circuits. This control signal may cause control IC 130 to be in a disabled state, for example, as discussed below with respect to photocoupler 140 and latch circuitry 158. Thus, once the control IC 130 is disabled because the load circuit (for example, the SR amplifier circuit 170) of the SMPS 110 is short-circuited, the disabled state of the control IC 130 It can be maintained continuously. Further, even if the SMPS 110 is plugged and plugged again and the control IC 130 enters the soft-start mode, the control IC 130 can be disabled again with a delay time?.

본 발명의 실시예에서, 포토 커플러(140)는 1차측의 래치 회로부(158) 및 2차측의 비교 회로부(156)와 전기적으로 커플링될 수 있고, 비교 회로부(156)로부터의 제어 신호에 응답하여 출력 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 출력 신호는 래치 회로부(158)에 의해 수신될 수 있고, 래치 회로부(158)는 이에 따라 동작할 수 있다. 포토 커플러(140)는 빛을 사용하여 절연된 회로부 간에 전기적 신호가 전달되도록 구성된 컴포넌트인데, 광학적으로 커플링된 두 서브-컴포넌트, 곧 전기적 신호를 빛으로 변환하는 발광체(light emitter)(가령, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED))와, 빛을 검출하고 이에 따라 전기적 신호를 생성하는 광 센서(가령, 포토 트랜지스터(phototransistor))를 포함할 수 있다.The photocoupler 140 may be electrically coupled to the primary side latch circuitry 158 and the secondary side comparison circuitry 156 and may be responsive to control signals from the comparison circuitry 156 To provide an output signal. This output signal can be received by the latch circuit portion 158, and the latch circuit portion 158 can operate accordingly. The photocoupler 140 is a component configured to transmit an electrical signal between the insulated circuit portions using light, and includes two optically coupled sub-components, that is, a light emitter that converts an electrical signal into light A light emitting diode (LED)), and an optical sensor (e.g., a phototransistor) that detects light and thereby generates an electrical signal.

본 발명의 실시예에서, 래치 회로부(158)는 포토 커플러(140)의 출력 신호에 응답하여, 제어 IC(130)를 디스에이블된 상태에 있게 하기 위한 피드백 신호를 제어 IC(130)에 출력하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 래치 회로부(158)는 제어 IC(130)의 온-오프 제어에 이용가능한 핀(가령, 전술된 소프트 스타트 핀)에 그러한 피드백 신호를 출력할 수 있다. OCP 핀과 별개인 온-오프 제어 핀에 피드백 신호를 제공하여 제어 IC(130)를 디스에이블된 상태에 있게 하는 것은, 제어 IC(130)의 OCP 핀을 통해 래치 기능이 활성화되기 어려운 상황에서 SMPS(110)의 출력단에 단락이 발생하더라도 제어 IC(130)의 반복된 재기동과 그로 인한 SMPS(110)의 손상이 방지될 수 있으므로 유리하다.In an embodiment of the present invention, the latch circuit portion 158 responds to the output signal of the photocoupler 140 to output a feedback signal to the control IC 130 to cause the control IC 130 to be in the disabled state Lt; / RTI > In some embodiments, the latch circuitry 158 may output such a feedback signal to a pin available for on-off control of the control IC 130 (e.g., the aforementioned soft start pin). The control IC 130 is disabled by providing a feedback signal to the ON / OFF control pin, which is different from the OCP pin, in the situation where the latch function is difficult to be activated through the OCP pin of the control IC 130, Even if a short circuit occurs at the output terminal of the control IC 110, it is advantageous that repeated restarting of the control IC 130 and damage of the SMPS 110 can be prevented.

위와 같이, SCP 회로(150)는 기준 전압과 출력 감지 전압의 비교로부터 생성된 제어 신호에 응답하여, 제어 IC(130)를 디스에이블된 상태에 있게 하기 위한 피드백 신호를 제어 IC(130)에 출력할 수 있다. 일례로서, SCP 회로(150) 내의 비교 회로부(156), 포토 커플러(140) 및 래치 회로부(158)는 도 3에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 도 3의 회로 구현은 예로서 제공되며, 실시예의 범주는 이 점에 한정되지 않는다.As described above, in response to the control signal generated from the comparison of the reference voltage and the output sense voltage, the SCP circuit 150 outputs a feedback signal to the control IC 130 to put the control IC 130 in the disabled state can do. As an example, the comparison circuit portion 156, the photocoupler 140, and the latch circuit portion 158 in the SCP circuit 150 may be implemented as shown in FIG. The circuit implementation of Figure 3 is provided by way of example, and the scope of the embodiment is not limited in this respect.

도 3에 도시된 실시예에서, 비교 회로부(156)는 기준 전압보다 낮은 출력 감지 전압에 응답하여 "로우" 제어 신호를 출력한다. 이 제어 신호에 응답하여 포토 커플러(140)의 출력 측에서 저항기(R190)를 통해 전류가 흐른다. 이러한 출력 신호는 트랜지스터(Q112)의 도통 및 트랜지스터(Q110)의 도통을 야기하고, 따라서 트랜지스터(Q111)의 도통도 야기한다. 이는 DC 전압 V_CC에 의해 충전되어 있던 커패시터(C169)의 방전으로 이어지고, 그러면 제어 IC(130)에 "로우" 피드백 신호가 출력된다. 예를 들어, 제어 IC(130)는 제어 IC(130)의 소프트 스타트 핀에 "로우" 피드백 신호가 제공되면 디스에이블된 상태에 있게 될 수 있다.In the embodiment shown in Figure 3, the comparison circuitry 156 outputs a "low" control signal in response to an output sense voltage below the reference voltage. In response to this control signal, a current flows through the resistor R190 at the output side of the photocoupler 140. [ This output signal causes the conduction of the transistor Q112 and the conduction of the transistor Q110, thus causing conduction of the transistor Q111. This leads to the discharge of the capacitor (C169) which is charged by the DC voltage V _CC, then the "low" feedback signal to the control IC (130) is output. For example, the control IC 130 may be in the disabled state when a "low" feedback signal is provided to the soft start pin of the control IC 130. [

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SMPS(110)의 예시적인 동작을 도시하는 타이밍도(timing diagram)이다. 도 4와 관련하여 후술되는 동작은 예로서 제공되며, 실시예의 범주는 이 점에 한정되지 않는다.4 is a timing diagram illustrating an exemplary operation of the SMPS 110 according to an embodiment of the present invention. The operation described below with reference to Fig. 4 is provided as an example, and the category of the embodiment is not limited in this respect.

도 4를 참조하면, 예시적인 시나리오 하에서, 시간 t=0에서 SMPS(110)는 AC 전원에 연결된다. t=T₁ 이후에, SMPS(110)의 파워 스위치는 "온"으로 눌려 있다. t=T₁ 및 t=T₂ 사이의 구간에서 제어 IC(130)는 소프트 스타트 모드에서 기동하고 스위칭 신호를 출력한다. 이 구간은 과도 구간이라 지칭될 수 있는데, 여기에서 SMPS(110)의 출력 전압은 과도 상태이다. SMPS(110)의 출력 전압은 출력 전압 감지 회로부(152)에 의해 출력 감지 전압으로서 검출된다.Referring to FIG. 4, under an exemplary scenario, at time t = 0, the SMPS 110 is connected to an AC power source. After t = T ₁ , the power switch of the SMPS 110 is pressed "ON". In a period between t = T ₁ and t = T ₂ , the control IC 130 starts in the soft start mode and outputs a switching signal. This period may be referred to as the transient period, where the output voltage of the SMPS 110 is transient. The output voltage of the SMPS 110 is detected as the output sense voltage by the output voltage sense circuit unit 152.

t=T₂ 및 t=T₃ 사이의 구간에서 SMPS(110)의 출력 전압(또한 출력 감지 전압)은 정상 상태에 머물러 있고, 이 구간은 정상 상태 구간이라 지칭될 수 있다. t=T₂ 및 t=T₃ 사이의 구간에서 제어 IC(130)는 소프트 스타트 모드를 지나 스위칭 신호를 출력할 수 있다. 또한, t=T₁로부터 지연 시간 τ가 경과한 시점에서, 가령 도시된 바와 같이 t=T₂에서, 일정한 레벨의 기준 전압이 기준 전압 생성 회로부(154)로부터 출력되기 시작한다. t=T₂ 및 t=T₃ 사이의 정상 상태 구간에서 SMPS(110)의 출력 감지 전압은 기준 전압보다 크다.The output voltage (also the output sense voltage) of the SMPS 110 stays in a steady state during a period between t = T ₂ and t = T ₃ , and this period may be referred to as a steady state period. In a period between t = T ₂ and t = T ₃ , the control IC 130 can output a switching signal after the soft start mode. Further, at the time when the delay time τ has elapsed from t = T _1, and for example starts to be shown the output from t = T _2, the reference voltage generation circuit section 154, a reference voltage of a constant level in As. In the steady state period between t = T ₂ and t = T ₃ , the output sense voltage of the SMPS 110 is larger than the reference voltage.

예시적인 시나리오 하에서, t=T₃ 이후에 SMPS(110)의 출력 측은 단락이 되어 있다. 따라서, t=T₃ 이후에 SMPS(110)의 출력 전압(또한 출력 감지 전압)은 0이다. t=T₃ 및 t=T₄ 사이에서 출력 감지 전압이 기준 전압보다 낮으므로 비교 회로부(154)는 SMPS(110)를 단락으로부터 보호하기 위해 제어 IC(130)가 디스에이블된 상태에 있도록 하는 제어 신호를 출력한다. 이 제어 신호에 응답하여, t=T₃ 및 t=T₄ 사이에서 래치 회로부(156)로부터 피드백 신호가 출력되는데, 이 신호는 제어 IC(130)를 디스에이블된 상태로 유지한다.Under the exemplary scenario, t = T ₃ outputs of the SMPS (110) after the side is a short circuit. Therefore, the output voltage (and the output sense voltage) of the SMPS 110 is 0 after t = T ₃ . Since the output sense voltage is lower than the reference voltage between t = T ₃ and t = T ₄ , the comparison circuit unit 154 controls the control IC 130 to be in a disabled state in order to protect the SMPS 110 from short- And outputs a signal. In response to the control signal, t = T _3, and t = T ₄ there is a feedback signal output from the latch circuit 156, between, the signal maintains the control IC (130) in the disable state.

예시적인 시나리오 하에서, t=T₄에서 SMPS(110)는 AC 전원으로의 연결이 해제되고, t=T₄ 및 t=T₅ 사이에서 SMPS(110)의 파워 오프(power off)로 인해 제어 IC(110)는 동작하지 않고 SMPS(110)의 출력 전압(또한 출력 감지 전압)과 기준 전압 모두 0이다. 이어서, t=T₅에서 SMPS(110)는 다시 AC 전원에 연결된다. t=T₅ 및 t=T₆ 사이의 과도 구간에서 제어 IC(130)는 소프트 스타트 모드에서 기동하고 스위칭 신호를 출력한다. 그러나, 이 구간에서 SMPS(110)의 출력 측은 여전히 단락이 되어 있고, 따라서 SMPS(110)의 출력 전압(또한 출력 감지 전압)은 0이다. 지연 시간 τ가 경과한 t=T₆에서 기준 전압이 기준 전압 생성 회로부(154)로부터 다시 출력되기 시작한다. t=T₆ 이후에도 SMPS(110)의 출력 측은 여전히 단락이 되어 있고, 따라서 SMPS(110)의 출력 전압(또한 출력 감지 전압)은 0이다. t=T₆ 이후에 비교 회로부(154)는 출력 감지 전압이 기준 전압보다 낮으므로 제어 IC(130)가 디스에이블된 상태에 있도록 하는 제어 신호를 출력한다. SMPS(110)는 이와 같이 단락으로부터 보호될 수 있다.Under an exemplary scenario, at t = T ₄ , the SMPS 110 is disconnected from the AC power source and the power supply of the SMPS 110 is turned off due to power off of the SMPS 110 between t = T ₄ and t = T _5. The output voltage of the SMPS 110 (and also the output sense voltage) and the reference voltage are both zero. Then, t = from T ₅ SMPS (110) is connected back to AC power. In the transient period between t = T ₅ and t = T ₆ , the control IC 130 starts in soft start mode and outputs a switching signal. However, in this interval, the output side of the SMPS 110 is still shorted, and therefore the output voltage (also the output sense voltage) of the SMPS 110 is zero. The reference voltage starts to be output again from the reference voltage generating circuit unit 154 at the time t = T ₆ when the delay time tau has elapsed. t = T _6, even after the output side of the SMPS (110) may still be a short circuit, and thus the output voltage (also output detection voltage) of the SMPS (110) is zero. t = T ₆ comparing circuit 154, since the outputs a control signal that enables the detection, since the output voltage is below the reference voltage the control IC (130) a disabled state. The SMPS 110 can thus be protected from short circuit.

이상에서 본 발명의 몇몇 실시예가 상세하게 기술되었으나, 이는 제한적이 아니고 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 개시된 실시예의 세부사항에 대해 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고서 다양한 변경이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범주는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.While certain embodiments of the invention have been described in detail, it should be regarded as illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes may be made in the details of the disclosed embodiments without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims and their equivalents.

100: SR 시스템
110: SMPS
120: AD/DC 컨버터
130: 제어 IC
140: 포토 커플러
150: SCP 회로
152: 출력 전압 감지 회로부
154: 기준 전압 생성 회로부
156: 비교 회로부
158: 래치 회로부
160: 스탠바이 회로부
170: SR 앰프
180: 스피커100: SR system
110: SMPS
120: AD / DC converter
130: Control IC
140: Photo coupler
150: SCP circuit
152: Output voltage detection circuit part
154: Reference voltage generation circuit part
156:
158: Latch circuit part
160: Standby circuit part
170: SR Amplifier
180: Speaker

Claims

As a switching mode power supply (SMPS) for amplifiers,
LLC resonant converter,
A control integrated circuit (IC) configured to control a resonant mode of the LLC resonant converter;
And a short circuit protection (SCP) circuit coupled to the control IC, wherein the control IC includes an OCP pin that can be used to activate the overcurrent protection (OCP) And a separate pin available for on / off control of the control IC, the control IC also providing a latch function, wherein the latch function is performed when the voltage on the OCP pin reaches a latch level, The SCP circuit
Generating an output sense voltage from an output voltage of the SMPS,
Generates a reference voltage from an applied standby voltage,
Generating a control signal for protecting the SMPS from a short circuit in response to the output sense voltage being lower than the reference voltage,
And to output a feedback signal to the separate pin of the control IC to cause the control IC to be in a disabled state in response to the generated control signal.
SMPS for amplifiers.

delete

The method according to claim 1,
The separate pins are also available for settings related to the soft start of the control IC,
SMPS for amplifiers.

The method according to claim 1,
Wherein the SCP circuit is further configured to generate the reference voltage from the standby voltage upon elapse of a delay time after a transient response of the output voltage has occurred from a power on of the SMPS,
SMPS for amplifiers.

6. The method of claim 5,
The delay time being preset as a fraction of the time that the output voltage is expected to take to enter the steady state,
SMPS for amplifiers.

6. The method of claim 5,
Wherein the SCP circuit includes at least one resistor and a capacitor, the delay time being dependent on a resistance of the at least one resistor and a capacitance of the capacitor,
SMPS for amplifiers.

The method according to claim 1,
Wherein the reference voltage represents a predetermined constant level of voltage,
SMPS for amplifiers.

1. A Short Circuit Protection (SCP) circuit for a switching mode power supply (SMPS) for peak load conditions, the SCP circuit comprising: a control integrated circuit configured to control the resonant mode of the LLC resonant converter of the SMPS; (IC) to protect the SMPS from short circuits, the control IC comprising an OCP pin that can be used to activate an overcurrent protection (OCP) function of the control IC, Wherein the control IC is also provided with a latch function, wherein the latch function is performed when the voltage on the OCP pin reaches a latch level, the SCP The circuit
An output voltage sensing circuit configured to generate an output sense voltage from an output voltage of the SMPS;
A reference voltage generating circuit portion configured to generate a reference voltage from the applied standby voltage,
A comparison circuit configured to generate a control signal for protecting the SMPS from a short circuit in response to the output sense voltage being lower than the reference voltage;
An optocoupler configured to provide an output signal in response to the generated control signal;
And a latch circuit portion configured to output a feedback signal in response to the provided output signal,
The control IC being in a disabled state if the feedback signal is provided to the separate pin from the latch circuitry,
SCP circuit.

delete

10. The method of claim 9,
The reference voltage generating circuit portion is further configured to generate the reference voltage from the standby voltage after elapse of a delay time after the transient response of the output voltage occurs from the power-on of the SMPS,
SCP circuit.

12. The method of claim 11,
The delay time being preset as a fraction of the time that the output voltage is expected to take to enter the steady state,
SCP circuit.

12. The method of claim 11,
Wherein the reference voltage generating circuit portion includes at least one resistor and a capacitor, the delay time being dependent on a resistance of the at least one resistor and a capacitance of the capacitor,
SCP circuit.

10. The method of claim 9,
Wherein the reference voltage represents a predetermined constant level of voltage,
SCP circuit.

As a sound reinforcement (SR) system,
SR amplifier,
A switching mode power supply (SMPS) configured to provide an output voltage for driving the SR amplifier to the SR amplifier,
And a standby circuit configured to output a standby voltage used to provide a voltage for driving the SMPS,
LLC resonant converter,
A control integrated circuit (IC) configured to control the resonant mode of the LLC resonant converter,
An output voltage sense circuit configured to generate an output sense voltage from the output voltage;
A reference voltage generating circuit portion configured to generate a reference voltage from the standby voltage,
A comparison circuit configured to generate a control signal for protecting the SMPS from a short circuit in response to the output sense voltage being lower than the reference voltage;
An optocoupler configured to provide an output signal in response to the generated control signal;
And a latch circuit portion configured to output a feedback signal to cause the control IC to be in a disabled state in response to the provided output signal,
The control IC is packaged to have an OCP pin that can be used to activate the overcurrent protection (OCP) function of the control IC, and a separate pin available for on-off control of the control IC The control IC also providing a latch function, wherein the latch function is performed when the voltage on the OCP pin reaches a latch level, and wherein the feedback signal is output from the latch circuit portion to the separate pin,
SR system.