KR20100023232A

KR20100023232A - 다중 출력 전원 장치

Info

Publication number: KR20100023232A
Application number: KR1020080081891A
Authority: KR
Inventors: 광우 남
Original assignee: 로무 가부시키가이샤
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2010-03-04
Also published as: KR101454486B1

Abstract

본 발명은 둘 이상의 출력을 갖는 다중 출력 전원 장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 교류 전압이 입력되는 전원 입력부, 입력된 교류 전압을 수신하여 직류 전압으로 정류하는 정류 회로부, 및 정류된 직류 전압을 수신하여 원하는 출력 전압으로 변환하는 둘 이상의 전압 변환기를 포함한다. 전압 변환기 각각은 정류된 직류 전압을 수신하는 수신부, 수신된 직류 전압의 전압 변환을 행하는 변압부, 및 전압 변환이 행하여진 직류 전압을 출력하는 출력부를 포함하며, 전압 변환기 각각에서 수신부 및 출력부 사이가 비절연형으로 구성된다.

다중 출력 전원 장치, 전압 변환기, 트랜스포머, 비절연형

Description

다중 출력 전원 장치{POWER SUPPLY HAVING MULTIPLE OUTPUTS}

본 발명은 전원 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 서로 다른 다수의 직류 전압을 출력하는 다중 출력 전원 장치에 관한 것이다.

컴퓨터, 통신 기기, 가전 기기 등 각종 전자 기기들의 기능 증대와 더불어 하나의 장치 내에 각기 서로 다른 전압을 이용하는 다수의 소자가 포함되는 경우가 점점 더 증가하고 있다. 일정한 상용 교류 전압을 공급받은 하나의 장치가, 해당 장치 내에서 그에 포함된 각 소자가 필요로 하는 다수의 서로 다른 직류 전압 출력들을 얻기 위하여, 필요로 되는 각 전압 출력마다 별도의 전원 장치를 둔다면 이는 장치 대형화 및 가격 상승을 초래하게 되므로 산업상 실효성이 낮다. 이에, 하나의 교류 전압 입력을 수신하여 다수의 서로 다른 직류 전압 출력들을 제공하는 다중 출력 전원 장치의 설계에 관하여 많은 연구가 있어왔다.

구체적으로, 그러한 전원 장치의 예로서, 다수의 전압 출력마다 각각 별도의 트랜스포머를 이용하는 형태가 있다. 이러한 장치의 경우 각 전압 출력마다 피드백 제어가 이루어지므로 정밀도가 높은 전압 조정이 가능한 반면 복수 개의 출력을 얻기 위해서는 출력 수에 대응하는 수만큼의 트랜스포머를 이용하게 되므로 가격 상승, 부품 수 증대에 따른 용적 증가 등 많은 문제점을 야기하게 된다.

그와 같은 전원 장치의 또 다른 예로서, 하나의 공통 트랜스포머를 이용하여 복수의 출력을 얻고 복수 개의 출력 중 하나의 출력만을 피드백 제어하는 형태가 있다. 이러한 장치의 경우, 트랜스포머 이용의 수가 줄어 가격이 저렴해지는 등 장점이 있지만 피드백 제어가 이루어지는 하나의 주출력단 이외에 나머지 부출력들에 관한 제어가 이루어질 수 없기 때문에 부출력단의 전압은 부하 전류에 따라 심한 변동을 일으킬 수 있다.

전술한 두 가지 장치 형태의 조합으로서, 주전압 출력(소스 전압 출력)을 위해서는 하나의 전용 트랜스포머를 이용하는 한편, 그 외 복수의 소자들을 위한 부전압 출력들을 위해서는 이들 부전압 출력들을 수 개씩 묶어 세트를 구성하고 각 세트 별로 하나의 공통 트랜스포머를 이용하는 형태가 있다. 그러나, 이러한 장치에서도, 복수의 트랜스포머 이용에 따른 가격 상승, 용적 및 중량 증가 등의 문제 및 세트로 묶인 복수 개의 전압 출력들에 대한 불충분한 제어의 문제가 여전히 존재한다.

전술한 바와 같이, 다수의 트랜스포머를 이용하여 전압 변환을 수행하는 다중 출력 전원 장치의 경우, 다수의 트랜스포머 이용에 따른 많은 문제점을 안고 있다. 구체적으로, 전술한 가격, 용적, 중량 증가 등의 문제점뿐만 아니라, 각 출력 전압을 위한 변압이 모두 트랜스포머에 의해 이루어지고 각 트랜스포머의 스위칭 제어가 1차 측에 배치된 스위칭 소자를 통해 이루어지는 바, 각 트랜스포머의 1차 측에 배치된 스위칭 소자는 모두 변압 이전의 높은 전압을 견딜 수 있도록 고내압 형으로 설계되어야 한다는 제약이 있다. 또한, 트랜스포머에 포함된 고내압형 스위칭 소자를 위한 신호의 주파수는 통상 100 내지 300KHz 정도의 비교적 낮은 주파수인데, 그에 따라 트랜스포머의 스위칭 응답은 비교적 느린 속도로 이루어지고 스위칭 제어에 따른 출력 결과의 조정은 대략 ±10% 가량의 비교적 큰 오차 범위 내에서 이루어지게 된다. 또한, 출력 전압은 피드백 제어 회로의 고정된 하드웨어 설계에 의해 정해지므로 새로운 전압을 얻고자 할 경우 그에 맞는 새로운 사양의 하드웨어 설계를 채택해야 하는 문제가 있고 변압 이전의 1차 측에 배치된 스위칭 소자를 통해 변압 이후 2차 측의 출력 시퀀스를 제어하고 아울러 변압 이후 2차 측에서의 출력 신호에 기초하여 다시 변압 이전 1차 측에 배치된 스위칭 소자를 피드백 제어해야 하므로 출력 시퀀스 제어 절차 및 보호 회로 구성이 복잡해지고 2차 측 출력 신호의 피드백 입력을 위하여 신호 절연을 위한 많은 수의 포토커플러가 필요하게 되어 가격 및 중량 면에서 추가적 부담이 된다. 설계 측면에서도, 저주파 신호에 의해 제어되는 트랜스포머는 대개 저주파 특성이 양호한 알루미늄 캐패시터(Al-Cap)를 포함하도록 설계되는데, 이는 장치의 수명 및 온도 특성을 악화시키는 문제를 야기하고, 트랜스포머가 칩에 실장되는 경우에는 주로 리드 핀 방식에 의하는데, 이는 진동 방지용 부품의 추가적 요청을 야기하는 문제를 야기한다.

따라서, 다수 개의 트랜스포머를 통한 전압 변환 수행시 야기되는 많은 문제점들을 극복하고, 보다 효율적이고 간단하며 생산성이 높은 다중 출력 전원 장치가 필요하게 된다.

따라서, 본 발명은, 비절연형 전압 변환기를 이용하여 전압 변환을 행하는 효율적이고 생산성이 높은 다중 출력 전원 장치를 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 둘 이상의 출력을 갖는 다중 출력 전원 장치가 제공된다. 본 발명에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 교류 전압이 입력되는 전원 입력부, 입력된 교류 전압을 수신하여 직류 전압으로 정류하는 정류 회로부, 및 정류된 직류 전압을 수신하여 원하는 출력 전압으로 변환하는 둘 이상의 전압 변환기를 포함한다. 전압 변환기 각각은 정류된 직류 전압을 수신하는 수신부, 수신된 직류 전압의 전압 변환을 행하는 변압부, 및 전압 변환이 행하여진 직류 전압을 출력하는 출력부를 포함하며, 전압 변환기 각각에서 수신부 및 출력부 사이가 비절연형으로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 각 전압 변환기는 스위칭 제어를 행하는 스위칭 소자, 다이오드, 코일 및 캐패시터를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 정류 회로부에서 정류된 직류 전압을 수신하는 절연형 트랜스포머를 더 포함하고, 각 전압 변환기는 절연형 트랜스포머를 통하여 정류된 직류 전압을 수신한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 정류 회로부에서 정류된 직류 전압을 수신하고, 수신된 직류 전압을 변환하여 대기 전력으로서 출력하는 대기 전력부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 대기 전력부는 절연형 트랜스포머를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 정류 회로부에서 정류된 직류 전압의 절연형 트랜스포머로의 입력을 온/오프 제어하는 스위치를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 스위치의 온/오프 제어를 위한 제1 제어 신호 및 각 전압 변환기의 동작 제어를 위한 제2 제어 신호를 출력하는 전력 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 전력 제어부에 접속되어 상기 전력 제어부에 입력되는 명령들을 생성하는 마이콤을 더 포함하고, 전력 제어부는 마이콤으로부터 수신한 명령들에 기초하여, 제1 제어 신호 및 제2 제어 신호를 조정한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력 제어부는 내부에 하나 이상의 전압 변환기를 포함하고, 하나 이상의 전압 변환기는 각각 소정의 직류 전압을 수신하는 수신부, 수신된 직류 전압의 전압 변환을 행하는 변압부, 및 전압 변환이 행하여진 직류 전압을 출력하는 출력부를 포함하며, 하나 이상의 전압 변환기 각각의 수신부 및 출력부 사이는 비절연형으로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력 제어부는 또한 각 전압 변환기의 출력부로부터 피드백 신호를 수신한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력 제어부는 각 전압 변환기의 출력부로부터 수신된 피드백 신호에 기초하여 대응하는 각 전압 변환기의 동작 제어를 위한 각각의 제2 제어 신호를 조정한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력 제어부와 마이콤 간의 통신은 소정의 프로토콜에 따른 디지털 통신이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 소정의 프로토콜은 I²C 또는 SPI이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 정류 회로부는 브리지 정류 회로를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 출력 전원 장치는 정류 회로부에서 정류된 직류 전압을 승압하는 승압 회로부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 구성이 간단하고 생산 단가가 낮으며 효율적이고 생산성이 높은 다중 출력 전원 장치를 제공할 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관해 상세히 설명한다. 이하에서는, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있다고 판단되는 경우 이미 공지된 기능 및 구성에 관한 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 어디까지나 본 발명의 일 실시예에 관한 것일 뿐 본 발명이 이로써 제한되는 것은 아님을 알아야 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 전원 장치(100)를 개략적으 로 도시한 도면이다.

도시된 바에 의하면, 다중 출력 전원 장치(100)는 전원 입력부(102)로부터 교류 전압 신호를 수신한다. 교류 전압 신호는 EMI 필터(104)로 전달될 수 있다. EMI 필터(104)는 수신한 교류 전압 신호로부터 전자파 잡음을 제거함으로써 장치 내부의 부품 손상 등을 방지한다.

EMI 필터(104)에서 전자파 잡음이 제거된 교류 전압 신호는 정류 회로부(106)로 입력될 수 있다. 정류 회로부(106)는 (+) 전압과 (-) 전압이 주기적으로 변하는 교류 전압 신호를 (+) 전압의 직류 전압 신호로 변환하여 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 정류 회로부(106)는 예컨대 반파 정류 회로, 전파 정류 회로, 브리지 정류 회로 등을 포함하도록 구성될 수 있고, 특히 브리지 정류 회로를 포함하도록 구성될 경우 간단하고도 효율적인 정류 회로부를 얻을 수 있다.

정류 회로부(106)에서 출력된 직류 전압 신호는 각각 스위치(108) 및 대기 전력부(stand-by block)(110)에 의해 수신될 수 있다. 추후 설명할 스위치(108)의 온/오프 상태와 무관하게, 전원 입력부(102)로부터의 교류 전압 입력이 계속되는 한, 대기 전력부(110)는 정류 회로부(106)로부터 출력되는 직류 전압을 지속적으로 수신한다. 대기 전력이란 장치의 정상적인 동작을 보장하기 위하여 준비 상태(stand-by)에서 소비되는 전력으로서 기기의 동작 여부와 상관없이 소모되는 전력을 말하며, 예컨대 TV, 오디오, 비디오 등 리모콘으로 동작되는 제품의 경우 리모콘 신호의 수신을 위한 대기 상태에서 소비되는 전력을 말한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 대기 전력부(110)는 트랜스포머를 포함할 수 있다. 대기 전력부(110)의 트랜스포머는 정류 회로부(106)로부터 수신된 직류 전압을 소정의 정전압 신호로 변환하여 출력한다. 대기 전력부(110)에서 출력된 소정의 정전압 전력, 예컨대 5V의 대기 전력은 전력 제어부(112)와 마이콤(114)에 의해 각각 수신될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 대기 전력부(110)는 절연형 트랜스포머를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 대기 전력부(110)는 다중 출력 전원 장치(100) 내부의 1차 측 회로와 2차 측 회로 간을 절연시키며, 이와 같은 1차 및 2차 측 회로 간 절연은 양측간 노이즈 또는 이상 전압의 유입을 차단하여 기기를 보호한다.

스위치(108)는 전력 제어부(112) 및 마이콤(114)의 제어 하에 온/오프 되어 정류 회로부(106)로부터 수신된 직류 전압 신호를 다음 단으로 전달할 것인지 여부의 결정에 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 스위치(108)는 계전기 또는 각종 전자 스위치로서 구성될 수 있다.

스위치(108)가 온 상태일 때, 스위치(108)를 통하여 전달되어 온 직류 전압 신호가 역률 교정용 승압 회로부(power factor correction part; 116)에 의해 수신될 수 있다. 역률 교정용 승압 회로부(116)는 전류와 전압 간의 위상차를 조정하여 서로 어긋난 파형이 서로 일치하도록 함으로써 역률을 교정하는 회로로서, 승압형(boost-up) 방식으로 구성된다. 즉, 역률 교정용 승압 회로부(116)는 인덕턴스 축적 소자 등을 이용하여 스위치(108)를 통해 수신된 직류 전압 신호를 소정의 전압으로 승압하여 출력한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 입력되는 전압과 무관하게 역률 교정용 승압 회로부(116)에 의하여 승압된 결과 전압은, 예를 들어 380 내지 400V의 값을 가질 수 있다. 다만, 역률 교정용 승압 회로부(116)는 전원 장치 설계시 선택적으로 이용될 수 있는 소자로서 본 발명이 역률 교정용 승압 회로부(116)를 포함하는 회로 구성으로서 제한되는 것은 아님을 알아야 한다.

역률 교정용 승압 회로부(116)로부터 출력된 전압 신호는 절연형 트랜스포머(118)에 의해 수신될 수 있다. 절연형 트랜스포머(118)는 서로 분리된 1차 및 2차 코일을 포함하는 복권형 구조로 구성된다. 절연형 트랜스포머(118)는 다중 출력 전원 장치(100) 내부의 1차 측 회로와 2차 측 회로를 절연시키며, 이와 같은 1차 및 2차 측 회로 간 절연은 양측간 노이즈 또는 이상 전압의 유입을 차단하여 기기를 보호한다.

전력 제어부(112)는 절연형 트랜스포머(118)에 의해 출력되는 전압 신호를 계속하여 모니터링하고 그 출력되는 전압 신호가 미리 정해진 소정의 전압을 갖는지 여부를 판단한다. 전력 제어부(112)는 또한 대기 전력부(110)로부터 정전압 대기 전력을 수신하는 한편 마이콤(114)으로부터 디지털 제어 신호를 수신할 수 있다. 마이콤(114)으로부터 전력 제어부(112)로 전달되는 디지털 제어 신호는, 전술한 바와 같이 스위치(108)의 온/오프 제어에 이용되는 명령을 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 각 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)의 동작을 제어하는데 이용되는 명령을 포함할 수 있다. 전력 제어부(112)와 마이콤(114) 사이의 디지털 제어 신호의 송수신은 소정의 프로토콜에 기초하여 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력 제어부(112)와 마이콤(114) 사이의 신호 송수신에는, 예컨 대 I²C, SPI 등의 프로토콜이 이용될 수 있다.

절연형 트랜스포머(118)로부터 출력되는 전압 신호는 각 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)의 전압 수신부에 의해 수신된다. 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)는 입력된 직류 전압 신호의 전압 변환을 행하는 변압부와, 전압 변환이 행하여진 직류 전압을 출력하는 출력부를 포함한다. 여기서 비절연형 전압 변환기(120a, 120b) 각각은 전압 수신부와 출력부 사이의 전기적 절연이 없는 비절연형이라는 점에 유의해야 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)는 트랜스포머를 이용하는 대신 스위칭 소자, 다이오드 및 LC 필터를 포함하는 회로로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)는 소위 벅(buck) 방식 또는 벅-부스트(buck-boost) 방식으로 구성될 수 있다. 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)는 또한 마이콤(114) 및 전력 제어부(112)로부터의 동작 제어 신호를 수신한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 동작 제어 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호일 수 있다. 동작 제어 신호는 비절연형 전압 변환기(120a, 120b) 각각에 포함된 스위칭 소자의 온/오프를 제어하고, 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)에 입력된 직류 전압 신호가 소정의 직류 전압으로 변환되도록 제어한다. 따라서, 마이콤(114) 및 전력 제어부(112)로부터의 제어 신호에 따라 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)로부터의 각 출력 전압(122a, 122b)의 값이 변동될 수 있다.

비절연형 전압 변환기(120a, 120b)로부터 출력되는 전압 신호는 또한 전력 제어부(112)로 피드백 입력될 수 있다. 전력 제어부(112)는 피드백 입력된 신호를 모니터링하여 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)로 전송할 동작 제어 신호를 조정한다. 전술한 바와 같이, 동작 제어 신호는 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하고, 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)에 입력된 직류 전압 신호가 소정의 직류 전압으로 변환되도록 제어한다. 따라서, 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)의 출력부로부터 피드백 입력된 신호는 전력 제어부(112)에서 이후 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)의 동작 제어 신호 생성에 이용될 수 있다. 도 1에는 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)가 단지 2개만이 도시되어 있으나, 본 발명은 이와 다른 갯수의 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)를 포함하도록 구성될 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 하나 이상의 비절연형 전압 변환기가 전력 제어부(112) 내부에 포함될 수 있다. 예컨대, 소비 전력이 작은 부하를 위한 비교적 낮은 전압 출력을 제공하는 비절연형 전압 변환기의 경우 별도의 소자로서 구성하는 대신에 전력 제어부(112) 내부에 포함시켜 구성할 수도 있음을 알아야 한다.

도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 전압 변환기(120)의 회로 구성을 도시한 도면이다.

도시된 바에 의하면, 입력 전류 Vi는 스위치 S의 한쪽 단자에 연결되어 있다. 스위치 S는 FET 또는 IGBT 등 임의의 반도체 스위치 소자로 구성될 수 있다. 스위치 S는 동작 제어 신호 CS에 기초하여 온/오프 제어되며, 스위치 S를 제어하는 방법으로는, 예컨대 스위칭 주파수를 가변시켜서 제어하는 주파수 제어 방법 또는 스위칭 듀티비를 가변시켜서 제어하는 듀티비 제어 방법을 고려해볼 수 있다. 다만 본 발명이 이로써 제한되는 것은 아님에 유의해야 한다.

도시된 바에 의하면, 스위치 S가 온 되는 때 입력 전류 Vi가 L을 통하여 출력 output으로 흐르는 한편 코일 L에 전기 에너지가 축적된다. 그런 이후에 스위치 S가 오프되면 코일 L에 축적되어 있던 전력 에너지가 다이오드 D를 통하여 출력 output으로 흐르게 된다. 각 스위칭 주기마다 이러한 동작이 반복되면서 입력 전압 Vi는 적절한 전압의 출력 output으로 변화하게 된다. 캐패시터 C는 전압 신호의 노이즈를 제거하여 출력 output이 안정된 직류 정전압을 갖게 한다.

도 3은, 도 1에 도시된 전력 제어부(112)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은, 본 발명의 요지를 설명하기 위하여 필요한 구성요소들 만을 도시하고 있으며, 본 발명의 요지와는 무관하거나 당업자에게 이미 널리 알려진 기타 구성요소들에 관하여는 도시 및 설명을 생략하였음을 알아야 한다.

도시된 바에 의하면, 전력 제어부(112)는 대기 전력 수신부(302), 마이콤 인터페이스부(304), 스위치 제어부(306), 전압 변환기 피드백 입력 수신부(308) 및 전압 변환기 동작 제어 신호 출력부(310)를 포함한다. 대기 전력 수신부(302)는 전술한 바와 같이 전원 입력부(102)로부터의 신호 입력이 있는 동안 대기 전력부(110)로부터 소정 정전압의 대기 전력을 지속적으로 수신하고, 전력 제어부(112) 내부의 각 소자에 필요한 전력을 전달한다. 마이콤 인터페이스부(304)는 마이 콤(114)으로부터의 신호 수신 시에 인터페이스 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이, 마이콤(114)으로부터 전력 제어부(112)로의 신호 전달은 소정의 프로토콜에 의할 수 있는데, 마이콤 인터페이스부(304)는 이러한 프로토콜에 따라 전달된 신호를 적절한 형태의 명령으로 해석한다. 스위치 제어부(306)는 절연형 트랜스포머(118)에서 출력되어 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)로 입력되는 전압 신호를 모니터링하고, 그 모니터링한 신호 및 마이콤 인터페이스부(304)로부터 수신된 명령, 즉 스위치(108) 온/오프 제어 명령에 기초하여, 스위치(108)의 온/오프를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다. 전압 변환기 피드백 입력 수신부(308)는 비절연형 전압 변환기(120a, 120b) 각각으로부터의 각 출력 전압 신호를 모니터링하고 그 모니터링 신호를 피드백 수신한다. 전압 변환기 동작 제어 신호 출력부(310)는 전압 변환기 피드백 입력 수신부(308)로부터의 피드백 모니터링 신호와 마이콤 인터페이스부(304)로부터 수신된 제어 명령에 기초하여 각 비절연형 전압 변환기(120a, 120b)를 위한 동작 제어 신호를 출력한다.

도 3에 도시되지는 않았으나, 전술한 바와 같은 전력 제어부(112)는 하나 이상의 비절연형 전압 변환기 구성을 그 내부에 포함할 수도 있음을 이해하여야 한다. 전력 제어부(112)에 포함되는 하나 이상의 비절연형 전압 변환기의 구체적인 구성은, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 구성 등이 될 수 있고, 여기서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 전력 제어부(112)가 하나 이상의 비절연형 전압 변환기 구성을 내부에 포함하는 경우, 전력 제어부(112) 내부에 포함된 비절연형 전압 변환기 구성은 내부의 대기 전력 수신부(302)로부터 소정의 대기 전력을 수신하 고 수신된 대기 전력을 소정 전압으로 변환하여 출력한다. 그러나, 본 발명이 반드시 그러한 구성으로 제한되는 것은 아님을 알아야 한다.

본 발명에 의하면, 다중 출력 전원 장치의 1차 및 2차 측 회로 절연은 출력 전압 변환이 이루어지는 비절연형 전압 변환기 이전의 단에서 이루어지고, 실제 각 출력 전압의 변환은 2차 측에 배치된 비절연형 전압 변환기에 의해 이루어지므로, 각 출력 전압 변환이 절연형 트랜스포머에 의해 수행되고, 그러한 트랜스포머에 의해 1차 및 2차 측 회로 절연이 이루어지는 종래 기술에 비해, 1차 측 부품 및 배선이 크게 줄어들어 안전 규격 설계가 용이해진다. 또한, 트랜스포머는 단지 회로 전체의 1차 및 2차 측 절연을 위해 이용되고, 각각의 전압 출력을 위하여 이용되지 않을 수 있으므로, 필요로 되는 트랜스포머의 수가 크게 줄어 보드 사이즈가 축소될 수 있고 경량화가 가능하며 1차 측에 배치되는 내고압형 스위치 및 트랜스포머 전류 검출용 저항의 수요가 크게 줄어든다. 또한, 100 내지 300KHz 정도의 저주파 제어에 따르는 트랜스포머에 비해, 비절연형 전압 변환기는 1MHz 정도의 고주파 제어에 따라 전압 변환을 행할 수 있으므로, 빠른 응답 속도를 달성할 수 있고, 출력 전압의 조정도 약 ±2.5% 정도의 높은 정밀도를 달성할 수 있다.

또한, 절연형 트랜스포머가 회로 절연과 전압 변환을 수행하는 종래의 경우 전압 변환된 2차 측 출력 신호가 1차 측으로 피드백 입력될 수 있도록 많은 수의 포토커플러가 필요하게 되는 데 비해, 본 발명에 의하면 비절연형 전압 변환기의 입출력 피드백 제어는 2차 측에서 모두 이루어지기 때문에 신호 절연을 위한 포토커플러의 사용이 대부분 사라지게 되고 보호 회로 및 출력 시퀀스 제어가 비교적 간단해진다. 또한, 저주파 제어에 따르는 트랜스포머는 그 출력 단자에 알루미늄 캐패시터(Al-Cap)를 사용함으로써 바람직하지 않은 수명 및 온도 특성을 갖게 되고 리드 실장 방식에 의해 집적됨에 따라 진동 시험 대책을 위한 추가적 부품을 필요로 하는데 비해, 고주파 입력 신호를 수신하는 소형의 소자인 비절연형 전압 변환기는 그 출력 단자에 세라믹 캐패시터(Ceramic Cap)를 사용할 수 있으므로, 양호한 수명 및 온도 특성을 보일 뿐 아니라, 면 실장 방식에 의해 집적되므로 진동 시험 대책으로의 추가적 부품을 필요로 하지 않는다.

본 발명에 의하면, 종래 다수의 출력 전압을 한 세트로 묶어서 하나의 트랜스포머 블록에 의해 전압 변환을 하는 경우, 하드웨어 설계에 의해 개발되는 각 블록마다 출력 전압들이 고정되므로 각 장치마다 전원 장치를 개별적으로 개발해야 하던 것과 달리, 하드웨어 설계의 변경없이도 마이콤 및 전력 제어부에 의한 디지털 신호 제어에 따라 각 전압 변환기의 출력 전압이 가변적으로 제어될 수 있으므로, 범용의 전원 장치 개발이 가능해진다. 요컨대, 본 발명에 의하면 제품 효율 및 경제성, 생산성 등이 크게 개선될 뿐만 아니라, 범용의 다중 출력 전원 장치의 개발이 가능하게 되는 이점이 있다.

당업자라면 알 수 있듯이 본 발명은 본 명세서에서 기술된 예시에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 재구성 및 대체될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 사상 및 범주에 속하는 모든 변형 및 변경을 특허 청구 범위에 의해 모두 포괄하고자 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 출력 전원 장치를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는, 본 발명의 일실시예에 따른 비절연형 전압 변환기의 회로 구성을 도시한 도면.

도 3은, 도 1에 도시된 전력 제어부의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

102: 전원 입력부 104: EMI 필터

106: 정류 회로부 108: 스위치

110: 대기 전력부 112: 전력 제어부

114: 마이콤 116: 역률 교정용 승압 회로부

118: 절연형 트랜스포머 120a, 120b: 비절연형 전압 변환기

Claims

둘 이상의 출력을 갖는 다중 출력 전원 장치로서,

교류 전압이 입력되는 전원 입력부;

상기 입력된 교류 전압을 수신하여 직류 전압으로 정류하는 정류 회로부; 및

상기 정류된 직류 전압을 수신하여 원하는 출력 전압으로 변환하는 둘 이상의 전압 변환기

를 포함하고,

상기 전압 변환기 각각은 상기 정류된 직류 전압을 수신하는 수신부, 상기 수신된 직류 전압의 전압 변환을 행하는 변압부, 및 상기 전압 변환이 행하여진 직류 전압을 출력하는 출력부를 포함하며,

상기 전압 변환기 각각에서 상기 수신부 및 상기 출력부 사이가 비절연형으로 구성된

다중 출력 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 각 전압 변환기는 스위칭 제어를 행하는 스위칭 소자, 다이오드, 코일 및 캐패시터를 포함하는 다중 출력 전원 장치.
제2항에 있어서,

상기 정류 회로부에서 정류된 직류 전압을 수신하는 절연형 트랜스포머를 더 포함하고, 상기 각 전압 변환기는 상기 절연형 트랜스포머를 통하여 상기 정류된 직류 전압을 수신하는 다중 출력 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 정류 회로부에서 정류된 직류 전압을 수신하고, 상기 수신된 직류 전압을 변환하여 대기 전력으로서 출력하는 대기 전력부를 더 포함하는 다중 출력 전원 장치.
제4항에 있어서, 상기 대기 전력부는 절연형 트랜스포머를 포함하는 다중 출력 전원 장치.
제3항에 있어서, 상기 정류 회로부에서 정류된 직류 전압의 상기 절연형 트랜스포머로의 입력을 온/오프 제어하는 스위치를 더 포함하는 다중 출력 전원 장치.
제6항에 있어서,

상기 스위치의 온/오프 제어를 위한 제1 제어 신호 및 상기 각 전압 변환기의 동작 제어를 위한 제2 제어 신호를 출력하는 전력 제어부를 더 포함하는 다중 출력 전원 장치.
제7항에 있어서,

상기 각 전압 변환기의 출력 전압은 대응하는 상기 제2 제어 신호에 기초하여 결정되는 다중 출력 전원 장치.
제7항에 있어서,

상기 전력 제어부에 접속되어 상기 전력 제어부에 입력되는 명령들을 생성하는 마이콤을 더 포함하고,

상기 전력 제어부는 상기 마이콤으로부터 수신한 명령들에 기초하여, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호를 조정하는 다중 출력 전원 장치.
제7항에 있어서,

상기 전력 제어부는 내부에 하나 이상의 전압 변환기를 포함하고, 상기 하나 이상의 전압 변환기는 각각 소정의 직류 전압을 수신하는 수신부, 상기 수신된 직류 전압의 전압 변환을 행하는 변압부, 및 상기 전압 변환이 행하여진 직류 전압을 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 하나 이상의 전압 변환기 각각의 상기 수신부 및 상기 출력부 사이는 비절연형으로 구성되는 다중 출력 전원 장치.
제7항에 있어서,

상기 전력 제어부는 또한 상기 각 전압 변환기의 상기 출력부로부터 피드백 신호를 수신하는 다중 출력 전원 장치.
제11항에 있어서,

상기 전력 제어부는 상기 각 전압 변환기의 상기 출력부로부터 수신된 상기 피드백 신호에 기초하여 대응하는 상기 각 전압 변환기의 동작 제어를 위한 각각의 상기 제2 제어 신호를 조정하는 다중 출력 전원 장치.
제9항에 있어서,

상기 전력 제어부와 상기 마이콤 간의 통신은 소정의 프로토콜에 따른 디지털 통신인 다중 출력 전원 장치.
제13항에 있어서,

상기 소정의 프로토콜은 I²C 또는 SPI인 다중 출력 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 정류 회로부는 브리지 정류 회로를 포함하는 다중 출력 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 정류 회로부에서 정류된 직류 전압을 승압하는 승압 회로부를 더 포함 하는 다중 출력 전원 장치.