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KR102059204B1 - Ac-오프 상태를 감지하는 전원공급장치 - Google Patents

Ac-오프 상태를 감지하는 전원공급장치 Download PDF

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KR102059204B1
KR102059204B1 KR1020130075966A KR20130075966A KR102059204B1 KR 102059204 B1 KR102059204 B1 KR 102059204B1 KR 1020130075966 A KR1020130075966 A KR 1020130075966A KR 20130075966 A KR20130075966 A KR 20130075966A KR 102059204 B1 KR102059204 B1 KR 102059204B1
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류영기
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Abstract

본 발명은 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치에 관한 것이다. 본 발명은, AC전원을 DC전원으로 정류하는 정류기; 상기 정류기에서 정류된 DC전원의 전압을 변환하여 출력전압을 공급하는 트랜스포머; 및 상기 트랜스포머에 연결된 전력 스위칭 소자를 스위칭하여 상기 출력전압을 조절하고, HV핀의 전원을 VCC핀으로 연결하여 전원공급장치를 구동하되, 상기 정류기에서 정류된 전압을 감지하여 AC-오프 상태를 판단하는 PWM 제어 모듈을 포함하여서, 전파 정류기에서 정류된 전압으로 AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시켜 정상 동작되도록 함으로써 AC-오프 상태를 더욱 정확히 감지하여 비정상 동작 가능성을 최소화시킬 수 있다.

Description

AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치{Apparatus for Switching Mode Power Supply detecting the AC-off status}
본 발명은 전원공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력단의 AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시키는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치에 관한 것이다.
전원공급장치(Switching Mode Power Supply)는 컴퓨터 및 TV 등 각종 전자기기의 구동에 필요한 전력을 변환하여 공급해 주는 장치를 의미한다. 넓은 뜻으로는 변압기, 회전변류기, 수은(水銀)정류기 등도 포함되지만, 최근에서는 반도체 소자를 사용한 반도체 전력변환기를 의미한다.
최근에는 PWM(pulse width modulation) 제어에 의하여 교류를 직류로 변환하는 전원공급장치가 널리 이용되고 있다.
도 1은 종래의 PWM(pulse width modulation) 제어에 의한 전원공급장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 종래의 전원공급장치는, LCD TV에 적용되는 PWM 제어에 의한 전원공급장치로서, 적은 전력을 소모하면서도 빠른 속도를 가지는 것을 목적으로 설계된다.
이를 위하여, 종래의 전원공급장치는, 도시된 바와 같이 AC를 DC로 정류하는 브릿지 정류기(bridge rectifier)(10), 입력 전원의 리플을 감소시키는 PFC(power factor correction)(20), 전력을 변환하는 PWM 제어기(30), 변환된 전력을 공급받는 메인 보드(40), 통상의 LED 드라이버(50) 및 LCD 모듈(60)을 포함한다.
이와 같이 구성된 종래의 전원공급장치는, AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시키는 정상 동작되도록 하는 기능을 갖추고 있다.
예로서, 전원공급장치가 비정상(abnormal) 동작될 경우 사용자는 전원 플러그를 탈착시킴으로써 AC전원을 순간적으로 차단하였다가 재공급시킬 수 있다. 이때, 상기 AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시킴으로써 장치가 정상 동작되도록 하는 것이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 전원공급장치는, AC전원의 2개의 입력라인중 어느 하나의 입력라인만을 검출하여 AC-오프 상태를 감지하기 때문에 AC-오프 상태를 정확하게 감지하지 못하여(예로서, AC전원이 공급되는 (+) 또는 (-)반주기를 감지할 경우) 장치의 전체 전원이 리셋되지 못하고 비정상 상태로 유지될 수 있는 문제점이 있었다.
미국공개특허공보 제2011/0255310호(2011년08월20일)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 전파 정류기에서 정류된 전압으로 AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시켜 정상 동작되도록 함으로써 AC-오프 상태를 더욱 정확히 감지하여 비정상 동작 가능성을 최소화시킨 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치는, AC전원을 DC전원으로 정류하는 정류기; 상기 정류기에서 정류된 DC전원의 전압을 변환하여 출력전압을 공급하는 트랜스포머; 및 상기 트랜스포머에 연결된 전력 스위칭 소자를 스위칭하여 상기 출력전압을 조절하고, HV핀의 전원을 VCC핀으로 연결하여 전원공급장치를 구동하되, 상기 정류기에서 정류된 전압을 감지하여 AC-오프 상태를 판단하는 PWM 제어 모듈;을 포함한다.
상기 PWM 제어 모듈은; 상기 AC-오프 상태의 판단 결과에 따라, AC-오프 상태일 경우 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시키고, AC-온 상태일 경우 전원공급장치의 정상 동작 상태를 유지할 수 있다.
상기 PWM 제어 모듈의 VCC핀에 일측이 연결된 제1 캐패시터를 더 포함한다.
상기 정류기는; 전파 정류 회로인 것이 바람직하다.
상기 PWM 제어 모듈은; HV핀에 연결된 전력소자와 VCC핀 사이에 연결되는 스위치; 상기 VCC핀의 전압을 감지하여 기준값 이상이면, 상기 스위치를 오프시키고, 기준값 미만이면 상기 스위치를 온시켜 HV전압을 상기 VCC핀에 공급하는 콘트롤러; 및 상기 전력소자를 통하여 연결된 상기 HV핀으로부터 AC-오프 상태를 감지하는 AC-오프 디텍터를 포함한다.
AC-오프 디텍터는; 상기 전력소자로 직렬로 연결되며, 상기 HV핀의 전압이 기준값 이하로 떨어지면 충전된 전압을 방전하는 제2 캐패시터; 상기 제2 캐패시터에 전류를 제공하는 전류원; 및 상기 전력소자의 소오스 전압이 기준 전압(VREF) 이하로 떨어지면, AC-오프 신호를 출력하는 비교기를 포함한다.
상기 PWM 제어 모듈은; 모놀리식 집적회로(monolithic integrated circuit)인 것이 바람직하다.
상기 전력 스위칭 소자는; MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 전원공급장치는; SMPS(Switching Mode Power Supply)인 것이 바람직하다.
상기 PWM 제어 모듈에서 판단되는 AC-오프 상태는; 상기 복수의 AC입력라인중, 어느 한상의 단락 상태 또는 두상의 단락 상태를 모두 포함한다.
본 발명에 따른 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치에 의하면, 전파 정류기에서 정류된 전압으로 AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시켜 정상 동작되도록 함으로써 AC-오프 상태를 더욱 정확히 감지하여 비정상 동작 가능성을 최소화시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 PWM 제어에 의한 전원공급장치를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 도 2의 PWM 제어 모듈을 더욱 상세히 나타낸 블록도,
도 4는 도 3의 AC-오프 디텍터를 더욱 상세히 나타낸 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치는, AC전원을 DC전원으로 정류하는 정류기(100); 상기 정류기(100)에서 정류된 DC전원의 전압을 변환하여 출력전압을 공급하는 트랜스포머(200); 상기 트랜스포머(200)에 연결된 전력 스위칭 소자(Q0)를 스위칭하여 상기 출력전압을 조절하고, HV핀(HV)의 전원을 VCC핀(VCC)으로 연결하여 전원공급장치를 구동하되, 상기 정류기(100)에서 정류된 전압을 감지하여 AC-오프 상태를 판단하는 PWM 제어 모듈(300)를 포함한다.
정류기(100)는 입력단(VIN)의 2개의 AC입력라인(L1, L2)의 AC전압을 DC전압으로 정류하는 작용을 수행하는 것으로 통상의 전파 정류 회로 또는 반파 정류 회로가 사용될 수 있으며, 이에 따라 정류기(100)에서 정류된 DC전압은 반파 정류 전압 또는 전파 정류 전압이 될 수 있다.
PWM 제어 모듈(300)은 트랜스포머(200)의 1차측 권선에 연결된 전력 스위칭 소자(Q0)에 연결된다. 상기 전력 스위칭 소자(Q0)는 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)이 적용될 수 있다.
일 실예에 나타난 바와 같이, 정류기(100)는 트랜스포머(200)의 1차측에 연결되고, 메인 보드(40), LED 드라이버(50) 및 LCD 모듈(60) 등의 부하기기는 트랜스포머(200)의 2차측 출력단(VOUT)에 연결될 수 있다.
PWM 제어 모듈(300)은 모놀리식 집적회로(monolithic integrated circuit)로 제조될 수 있으며, 그 집적회로의 전체 또는 일부분을 형성할 수 있다.
PWM 제어 모듈(300)은 전력변환장치의 입력단(VIN)으로부터 트랜스포머(200)를 거쳐 출력단(VOUT)에 연결된 부하기기로 전달되는 전력을 조절한다. 즉, PWM 제어 모듈(300)은 PWM 동작시, 피드백 신호에 응답하여 전력 스위칭 소자(Q0)를 스위칭함으로써 전력변환장치의 출력단(VOUT)의 전압을 조절한다. 전력 스위칭 소자(Q0)가 온인 경우, 에너지는 입력단(VIN)으로부터 트랜스포머(200)의 1차측 권선에 에너지를 저장한다. 반면, 전력 스위칭 소자(Q0)가 오프인 경우, 1차측 권선에 저장된 에너지는 2차측 권선으로 전달되어 출력단(VOUT)에 연결된 부하기기에 조절된 전원을 공급하게 된다. 이때, 트랜스포머(200)는 입출력 권선비를 조절하여 출력 전압의 크기를 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 AC-오프 상태를 판단하기 위한 PWM 제어 모듈(300)의 동작을 살펴보면, 상기 PWM 제어 모듈(300)은 상기 AC-오프 상태의 판단 결과에 따라, AC-오프 상태일 경우 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시키고, AC-온 상태일 경우 전원공급장치의 정상 동작 상태를 유지한다.
상기 PWM 제어 모듈(300)의 VCC핀(VCC)에 일측이 연결된 제1 캐패시터(C1)를 더 포함한다. 상기 제1 캐패시터(C1)는 VCC 전압을 유지하기 위하여 적정한 용량을 갖는다.
본 발명의 전원공급장치는 펄스 폭 변조(pulse width modulation) 방식으로 출력전압을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다
도 3은 본 발명의 도 2의 PWM 제어 모듈을 더욱 상세히 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3의 AC-오프 디텍터를 더욱 상세히 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치의 상기 PWM 제어 모듈(300)은, HV핀(HV)에 연결된 전력소자(Q1)와 VCC핀(VCC) 사이에 연결되는 스위치(SW1); 상기 VCC핀(VCC)의 전압을 감지하여 기준값 이상이면, 상기 스위치(SW1)를 오프시키고, 기준값 미만이면 상기 스위치(SW1)를 온시켜 HV전압을 상기 VCC핀(VCC)에 공급하는 콘트롤러(310); 및 상기 전력소자(Q1)를 통하여 연결된 상기 HV핀(HV)으로부터 AC-오프 상태를 감지하는 AC-오프 디텍터(320)를 포함한다.
상기 AC-오프 디텍터(320)는, 상기 전력소자(Q1)에 직렬로 연결되며, 상기 HV핀(HV)의 전압이 기준값 이하로 떨어지면 충전된 전압을 방전하는 제2 캐패시터(C2); 상기 제2 캐패시터(C2)에 전류를 제공하는 전류원(321) 및 상기 전력소자(Q1)의 소오스 전압이 기준 전압(VREF) 이하로 떨어지면, AC-오프 신호를 출력하는 비교기(322)를 포함한다.
따라서, 정류기(100)에서 정류된 전압으로 AC-오프 상태를 감지하여 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시킨 후 정상 동작되도록 함으로써 AC-오프 상태를 더욱 정확히 감지하여 비정상 동작 가능성을 최소화시킬 수 있다.
이때, 상기 PWM 제어 모듈(300)에서 판단되는 AC-오프 상태는; 상기 복수의 AC입력라인 L1, L2중, 어느 한상의 단락 상태 또는 두상의 단락 상태를 모두 포함하여 검출할 수 있다.
상기 PWM 제어 모듈(300)은 모놀리식 집적회로(monolithic integrated circuit)일 수 있다.
본 발명의 전원공급장치는 플라이백 방식, 포워드 방식, LLC, 또는 쿡 방식 등의 다양한 방식이 적용된 전원공급장치(Switching Mode Power Supply; SMPS)에도 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 PWM 제어 모듈(300)은, 상기 제2 캐패시터(C2)의 방전 시간을 카운트하는 타이머(미도시)를 더 포함하고, AC-오프 상태의 감지와 관계 없이 미리 설정된 일정 시간이 카운트되면, 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시켜 정상 동작되도록 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 관한 것이고, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
100 : 정류기 200 : 트랜스포머
300 : PWM 제어 모듈 310 : 콘트롤러
320 : AC-오프 디텍터 321 : 전류원
322 : 비교기 L1, L2 : AC입력라인
HV : HV핀 VCC : VCC핀
Q0 : 전력 스위칭 소자 Q1 : 전력 소자
C1, C2, C3 : 캐패시터 R1 : 저항
SW1 : 스위치

Claims (10)

  1. AC전원을 DC전원으로 정류하는 정류기;
    상기 정류기에서 정류된 DC전원의 전압을 변환하여 출력전압을 공급하는 트랜스포머; 및
    상기 트랜스포머에 연결된 전력 스위칭 소자를 스위칭하여 상기 출력전압을 조절하고, HV핀의 전원을 VCC핀으로 연결하여 전원공급장치를 구동하되, 상기 정류기에서 정류된 전압을 감지하여 AC-오프 상태를 판단하는 PWM 제어 모듈;을 포함하며,
    상기 PWM 제어모듈은,
    상기 HV 핀과 직접 연결되는 전력소자;
    상기 전력소자를 통하여 상기 AC-오프 상태를 감지하는 AC-오프 디텍터;
    상기 전력소자와 직렬 연결되고, 상기 정류기에 의해 정류된 감지전압에 기초하여 충전된 전압을 방전하는 AC-오프 디텍터 캐패시터를 포함하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 PWM 제어 모듈은;
    상기 AC-오프 상태의 판단 결과에 따라,
    AC-오프 상태일 경우 전원공급장치의 구동 전원을 리셋시키고,
    AC-온 상태일 경우 전원공급장치의 정상 동작 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 PWM 제어 모듈의 VCC핀에 일측이 연결된 캐패시터;를 더 포함하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 정류기는;
    전파 정류 회로인 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 PWM 제어 모듈은;
    HV핀에 연결된 전력소자와 VCC핀 사이에 연결되는 스위치;
    상기 VCC핀의 전압을 감지하여 기준값 이상이면, 상기 스위치를 오프시키고, 기준값 미만이면 상기 스위치를 온시켜 HV전압을 상기 VCC핀에 공급하는 콘트롤러;를 포함하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 AC-오프 디텍터는;
    상기 AC-오프 디텍터 캐패시터에 전류를 제공하는 전류원; 및
    상기 전력소자의 소오스 전압이 기준 전압(VREF) 이하로 떨어지면, AC-오프 신호를 출력하는 비교기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 PWM 제어 모듈은;
    모놀리식 집적회로(monolithic integrated circuit)인 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전력 스위칭 소자는;
    MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)인 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전원공급장치는;
    SMPS(Switching Mode Power Supply)인 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 PWM 제어 모듈에서 판단되는 AC-오프 상태는;
    복수의 AC입력라인중, 어느 한상의 단락 상태 또는 두상의 단락 상태를 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 AC-오프 상태를 감지하는 전원공급장치.
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