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KR20170015843A - Power Supply Device and Display Device using the same - Google Patents

Power Supply Device and Display Device using the same Download PDF

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KR20170015843A
KR20170015843A KR1020160067775A KR20160067775A KR20170015843A KR 20170015843 A KR20170015843 A KR 20170015843A KR 1020160067775 A KR1020160067775 A KR 1020160067775A KR 20160067775 A KR20160067775 A KR 20160067775A KR 20170015843 A KR20170015843 A KR 20170015843A
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KR
South Korea
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voltage
pump
power
output
conversion unit
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KR1020160067775A
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Inventor
최형진
이상욱
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
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Publication date
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Abstract

The present invention relates to a power supply unit and a display device using the same, which solves a problem of efficiency loss and efficiency degradation due to switching, overcomes limitation of output voltage variable time, and is capable of rapid voltage variation by controlling simple bidirectional power transfer (bidirectional power transfer by duty variation). The power supply unit has a first DC power conversion unit and a second DC power conversion unit. The second DC power conversion unit is connected to the first DC power conversion unit in the form of a parallel stage capable of bidirectional power transfer.

Description

전원 공급부와 이를 이용한 표시장치{Power Supply Device and Display Device using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply unit,

본 발명은 전원 공급부와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply unit and a display device using the same.

정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 양자점표시장치(Quantum Dot Display; QDD), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel: PDP) 등과 같은 표시장치의 사용이 증가하고 있다.As the information technology is developed, the market of display devices, which is a connection medium between users and information, is getting larger. Accordingly, the organic light emitting diode (OLED), the quantum dot display (QDD), the liquid crystal display (LCD), the plasma display panel (PDP) The use of the same display device is increasing.

앞서 설명한 표시장치 중 일부 예컨대, 액정표시장치나 유기전계발광표시장치에는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시패널, 표시패널을 구동하는 구동 신호를 출력하는 구동부 및 표시패널 또는 구동부에 공급할 전원을 생성하는 전원 공급부 등이 포함된다.Some of the above-described display devices, for example, a liquid crystal display device and an organic electroluminescent display device are provided with a display panel including a plurality of sub-pixels arranged in a matrix form, a driver for outputting a drive signal for driving the display panel, A power supply unit for generating a power supply to be supplied, and the like.

구동부에는 표시패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔구동부 및 표시패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다. 위와 같은 표시장치는 표시패널에 형성된 서브 픽셀들에 구동 신호 예컨대, 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다. The driving unit includes a scan driver for supplying a scan signal (or a gate signal) to the display panel, and a data driver for supplying a data signal to the display panel. When a driving signal, such as a scan signal and a data signal, is supplied to the subpixels formed on the display panel, the selected subpixel emits light so that an image can be displayed.

앞서 설명한 표시장치 중 일부는 출력 전압이 고정된 LLC 하프 브릿지 직류-직류 변환부(LLC Half Bridge DC-DC Converter)와 출력 전압을 가변할 수 있는 싱크로너스 벅 변환부(Synchronous Buck Converter)가 직렬로 연결된 전원 공급부를 기반으로 표시장치를 구현한다. 그런데 앞서 설명한 바와 같은 전원 공급부는 시스템 전체의 효율(효율 손실 발생)이 저하되는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.Some of the above-described display devices include an LLC half bridge DC-DC converter (DC-DC converter) having a fixed output voltage and a synchronous buck converter The display device is implemented based on the power supply unit. However, the power supply unit as described above has a problem in that efficiency (loss of efficiency) of the entire system is lowered, and improvement thereof is required.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 스위칭으로 인한 효율 손실 및 효율 저하 문제를 해결하고, 출력 전압 가변 시간의 한계를 극복하고, 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 하여 빠른 전압 변동이 가능한 전원 공급부와 이를 이용한 표시장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the background art described above, and it is an object of the present invention to solve the problem of efficiency loss and efficiency reduction due to switching, to overcome the limit of the output voltage variable time and to perform simple bidirectional current transportation control And a display device using the power supply unit.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 제1직류전원 변환부와 제2직류전원 변환부를 포함하는 전원 공급부를 제공한다. 제1직류전원 변환부는 외부로부터 공급된 제1차직류전압을 변환하여 제2차직류전압으로 출력하기 위한 메인 트랜스포머를 갖는다. 제2직류전원 변환부는 제2차직류전압을 변환하여 제3차직류전압으로 출력하기 위한 펌프 트랜스포머를 갖는다. 제2직류전원 변환부는 양방향 전력 전달이 가능한 병렬 스테이지 형태로 제1직류전원 변환부에 접속된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply unit including a first DC power conversion unit and a second DC power conversion unit. The first DC power converting unit has a main transformer for converting the first DC voltage supplied from the outside and outputting it as a second DC voltage. The second direct-current power conversion unit has a pump transformer for converting the second direct-current voltage and outputting it as a third direct-current voltage. The second direct current power conversion unit is connected to the first direct current power conversion unit in the form of a parallel stage capable of bi-directional power transfer.

펌프 트랜스포머의 제1차권선 측은 메인 트랜스포머의 제2차권선 측에 병렬 스테이지 형태로 접속될 수 있다.The primary winding side of the pump transformer may be connected to the secondary winding side of the main transformer in the form of a parallel stage.

제1직류전원 변환부는 고전위전압 출력라인에 위치하는 출력 커패시터를 포함하고, 제2직류전원 변환부는 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측에 위치하는 탱크 커패시터를 포함하고, 제2직류전원 변환부는 출력 커패시터와 탱크 커패시터 사이에서 양방향 전력 전달을 하는 펌프 스위치들을 포함할 수 있다.The first direct current power conversion section includes an output capacitor located at a high potential output line, the second direct current power conversion section includes a tank capacitor located at a second secondary winding side of the pump transformer, And pump switches for bi-directional power transfer between the capacitor and the tank capacitor.

펌프 스위치들은 전압 평형 상태에서만 ZVS(Zero Voltage Switching)할 수 있다.Pump switches can be Zero Voltage Switching (ZVS) only in the voltage balanced state.

펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 증가하면 탱크 커패시터의 전압 충전으로 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 감소하고, 펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 감소하면 탱크 커패시터의 전압 방전으로 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 증가할 수 있다.As the duty of at least one of the pump switches increases, the output voltage across the high-voltage output line of the first DC power conversion section decreases with the voltage charge of the tank capacitor, and when the duty of at least one of the pump switches decreases, The voltage discharge can increase the output voltage through the high-potential voltage output line of the first DC power converting portion.

제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 변경하는 메인 제어부와, 제2직류전원 변환부의 전압 가변 속도를 조절하며 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 가변하는 전압 변경 신호를 출력하는 펌프 제어부를 갖는 전원 제어부를 더 포함할 수 있다.A main control unit for changing a switching frequency of the first DC power source conversion unit and a power control unit having a pump control unit for outputting a voltage change signal for controlling a variable speed of the second DC power source unit and varying a switching frequency of the first DC power source conversion unit, As shown in FIG.

제2직류전원 변환부는 메인 트랜스포머의 제2차권선 측의 제5단자에 제1차권선 측의 제1단자가 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인에 제1차권선 측의 제2단자가 연결된 펌프 트랜스포머와, 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제4단자에 애노드전극이 연결되고 탱크 커패시터의에 캐소드전극이 연결된 펌프 다이오드와, 펌프 다이오드의 캐소드전극에 일단이 연결되고 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 타단이 연결된 탱크 커패시터와, 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 일단이 연결된 펌프 인덕터와, 펌프 제어부의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 제2전극이 연결된 제1펌프 스위치와, 펌프 제어부의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 펌프 다이오드의 캐소드전극 및 탱크 커패시터의 일단에 제2전극이 연결된 제2펌프 스위치를 포함할 수 있다.The second DC power source conversion section is connected to the first terminal on the first secondary winding side of the main transformer and to the fifth terminal on the secondary winding side of the main transformer and to the low potential voltage output line of the first DC power source conversion section, A pump diode having an anode electrode connected to the fourth terminal on the second secondary winding side of the pump transformer and having a cathode electrode connected to the tank capacitor, and a pump diode having one end connected to the cathode electrode of the pump diode, A pump capacitor having one end connected to the high potential voltage output line of the first direct current power converting unit and the other end connected to the third terminal on the second winding side of the pump transformer, A gate electrode is connected to a first output terminal of the pump control unit, a first electrode is connected to the other end of the pump inductor, a low potential voltage output line of the first DC power conversion unit, A gate electrode is connected to a second output terminal of the pump control unit, a first electrode is connected to the other end of the pump inductor, a cathode electrode of the pump diode is connected to a second electrode of the pump diode, And a second pump switch having a second electrode connected to one end of the tank capacitor.

제1직류전원 변환부의 출력부와 제2직류전원 변환부의 입력부 사이에 위치하는 브릿지 스위치를 더 포함하고, 브릿지 스위치는 전압 평형 상태에서 제1직류전원 변환부와 제2직류전원 변환부 간의 전기적인 분리를 위해 턴오프될 수 있다.And a bridge switch located between the output of the first direct current power source conversion unit and the input of the second direct current power source conversion unit, wherein the bridge switch is electrically connected between the first direct current power source conversion unit and the second direct current power source conversion unit Can be turned off for isolation.

펌프 인덕터의 일단에 제1전극이 연결되고 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 제2전극이 연결되고 펌프 제어부에 제어전극이 연결된 브릿지 스위치를 더 포함하고, 브릿지 스위치는 펌프 제어부로부터 출력된 브릿지 스위치 제어신호에 대응하여 턴온 또는 턴오프될 수 있다.Further comprising a bridge switch having a first electrode connected to one end of the pump inductor and a second electrode connected to a high potential output line of the first DC power conversion unit and a control electrode connected to the pump control unit, And may be turned on or off in response to the applied bridge switch control signal.

펌프 제어부는 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수 변경을 위한 참조전압을 메인 제어부에 공급하고, 제1직류전원 변환부의 출력 전압이 가변되면 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 띠는 전압 또는 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 갖되, 계단 형태를 띠는 스텝 전압으로 참조전압을 변경할 수 있다.The pump control unit supplies a reference voltage for changing the switching frequency of the first DC power source conversion unit to the main control unit. When the output voltage of the first DC power source conversion unit is variable, a voltage having a minus exponential function form or a minus exponential function The reference voltage can be changed by a step voltage having a stepped shape.

다른 측면에서 본 발명은 표시패널과 전원 공급부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시패널은 영상을 표시한다. 전원 공급부는 표시패널을 구동하는 장치에 필요한 전원을 출력한다. 전원 공급부는 제1직류전원 변환부와 제2직류전원 변환부를 포함한다. 제1직류전원 변환부는 외부로부터 공급된 제1차직류전압을 변환하여 제2차직류전압으로 출력하기 위한 메인 트랜스포머를 갖는다. 제2직류전원 변환부는 제2차직류전압을 변환하여 제3차직류전압으로 출력하기 위한 펌프 트랜스포머를 갖는다. 제2직류전원 변환부는 양방향 전력 전달이 가능한 병렬 스테이지 형태로 제1직류전원 변환부에 접속된다.In another aspect, the present invention provides a display device including a display panel and a power supply portion. The display panel displays the image. The power supply unit outputs power necessary for the apparatus driving the display panel. The power supply unit includes a first DC power conversion unit and a second DC power conversion unit. The first DC power converting unit has a main transformer for converting the first DC voltage supplied from the outside and outputting it as a second DC voltage. The second direct-current power conversion unit has a pump transformer for converting the second direct-current voltage and outputting it as a third direct-current voltage. The second direct current power conversion unit is connected to the first direct current power conversion unit in the form of a parallel stage capable of bi-directional power transfer.

제1직류전원 변환부는 고전위전압 출력라인에 위치하는 출력 커패시터를 포함하고, 제2직류전원 변환부는 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측에 위치하는 탱크 커패시터를 포함하고, 제2직류전원 변환부는 출력 커패시터와 탱크 커패시터 사이에서 양방향 전력 전달을 하는 펌프 스위치들을 포함할 수 있다.The first direct current power conversion section includes an output capacitor located at a high potential output line, the second direct current power conversion section includes a tank capacitor located at a second secondary winding side of the pump transformer, And pump switches for bi-directional power transfer between the capacitor and the tank capacitor.

펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 증가하면 탱크 커패시터의 전압 충전으로 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 감소하고, 펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 감소하면 탱크 커패시터의 전압 방전으로 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 증가할 수 있다.As the duty of at least one of the pump switches increases, the output voltage across the high-voltage output line of the first DC power conversion section decreases with the voltage charge of the tank capacitor, and when the duty of at least one of the pump switches decreases, The voltage discharge can increase the output voltage through the high-potential voltage output line of the first DC power converting portion.

제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 변경하는 메인 제어부와, 제2직류전원 변환부의 전압 가변 속도를 조절하며 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 가변하는 전압 변경 신호를 출력하는 펌프 제어부를 갖는 전원 제어부를 더 포함할 수 있다.A main control unit for changing a switching frequency of the first DC power source conversion unit and a power control unit having a pump control unit for outputting a voltage change signal for controlling a variable speed of the second DC power source unit and varying a switching frequency of the first DC power source conversion unit, As shown in FIG.

제2직류전원 변환부는 메인 트랜스포머의 제2차권선 측의 제5단자에 제1차권선 측의 제1단자가 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인에 제1차권선 측의 제2단자가 연결된 펌프 트랜스포머와, 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제4단자에 애노드전극이 연결되고 탱크 커패시터의에 캐소드전극이 연결된 펌프 다이오드와, 펌프 다이오드의 캐소드전극에 일단이 연결되고 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 타단이 연결된 탱크 커패시터와, 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 일단이 연결된 펌프 인덕터와, 펌프 제어부의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 제2전극이 연결된 제1펌프 스위치와, 펌프 제어부의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 펌프 다이오드의 캐소드전극 및 탱크 커패시터의 일단에 제2전극이 연결된 제2펌프 스위치를 포함할 수 있다.The second DC power source conversion section is connected to the first terminal on the first secondary winding side of the main transformer and to the fifth terminal on the secondary winding side of the main transformer and to the low potential voltage output line of the first DC power source conversion section, A pump diode having an anode electrode connected to the fourth terminal on the second secondary winding side of the pump transformer and having a cathode electrode connected to the tank capacitor, and a pump diode having one end connected to the cathode electrode of the pump diode, A pump capacitor having one end connected to the high potential voltage output line of the first direct current power converting unit and the other end connected to the third terminal on the second winding side of the pump transformer, A gate electrode is connected to a first output terminal of the pump control unit, a first electrode is connected to the other end of the pump inductor, a low potential voltage output line of the first DC power conversion unit, A gate electrode is connected to a second output terminal of the pump control unit, a first electrode is connected to the other end of the pump inductor, a cathode electrode of the pump diode is connected to a second electrode of the pump diode, And a second pump switch having a second electrode connected to one end of the tank capacitor.

제1직류전원 변환부의 출력부와 제2직류전원 변환부의 입력부 사이에 위치하는 브릿지 스위치를 더 포함하고, 브릿지 스위치는 전압 평형 상태에서 제1직류전원 변환부와 제2직류전원 변환부 간의 전기적인 분리를 위해 턴오프될 수 있다.And a bridge switch located between the output of the first direct current power source conversion unit and the input of the second direct current power source conversion unit, wherein the bridge switch is electrically connected between the first direct current power source conversion unit and the second direct current power source conversion unit Can be turned off for isolation.

펌프 인덕터의 일단에 제1전극이 연결되고 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 제2전극이 연결되고 펌프 제어부에 제어전극이 연결된 브릿지 스위치를 더 포함하고, 브릿지 스위치는 펌프 제어부로부터 출력된 브릿지 스위치 제어신호에 대응하여 턴온 또는 턴오프될 수 있다.Further comprising a bridge switch having a first electrode connected to one end of the pump inductor and a second electrode connected to a high potential output line of the first DC power conversion unit and a control electrode connected to the pump control unit, And may be turned on or off in response to the applied bridge switch control signal.

펌프 제어부는 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수 변경을 위한 참조전압을 메인 제어부에 공급하고, 제1직류전원 변환부의 출력 전압이 가변되면 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 띠는 전압 또는 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 갖되, 계단 형태를 띠는 스텝 전압으로 참조전압을 변경할 수 있다.The pump control unit supplies a reference voltage for changing the switching frequency of the first DC power source conversion unit to the main control unit. When the output voltage of the first DC power source conversion unit is variable, a voltage having a minus exponential function form or a minus exponential function The reference voltage can be changed by a step voltage having a stepped shape.

본 발명은 펌프 스위치들이 출력 전압을 가변하는 순간에만 동작을 하고 전압 평형 상태에서는 소모되는 전력이 없기 때문에 효율 저하 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명은 하드 스위칭 구간이 매우 짧기 때문에 스위칭으로 인한 효율 손실을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명은 출력 전압 가변 시간의 한계 극복 및 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 할 수 있다. 또한, 본 발명은 피드백신호 및 스위칭 듀티비(Boost Switch Duty ratio)의 가변에 의거 출력단의 효율 손실을 방지하면서도 빠른 전압 변동이 가능하다. 또한, 본 발명은 위와 같은 구동 특성 및 성능을 가지고 있기 때문에, 고전위전압을 빠르게 가변해야 하는 표시장치에 적용시 더욱 큰 효과를 발현할 수 있다. 또한, 본 발명은 빠른 전압 가변과 안정적인 출력을 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 빠르고 안정적인 전압 가변을 위해 참조전압을 특정 함수의 형태로 가변시키고, 전압 평형 상태에서만 펌프 회로와 메인 회로를 전기적으로 분리하여 이들 간의 기생 공진을 제거 또는 개선할 수 있는 효과가 있다.The present invention solves the problem of efficiency degradation because the pump switches operate only at the moment when the output voltage is varied and there is no power consumed in the voltage balanced state. In addition, since the hard switching period is very short, the efficiency loss due to switching can be reduced. Further, the present invention can overcome the limit of variable output time of the output voltage and can perform simple bidirectional current transport control (bi-directional power transfer by duty change). In addition, the present invention enables rapid voltage fluctuation while preventing efficiency loss of the output stage by varying the feedback signal and the switching duty ratio. In addition, since the present invention has the above-described driving characteristics and performance, it is possible to exhibit even greater effects when applied to a display device which requires a high potential voltage to change quickly. Further, the present invention has the effect of maintaining a quick voltage variable and stable output. In addition, the present invention has an effect that the reference voltage is varied in the form of a specific function for fast and stable voltage variation, and the parasitic resonance between them is eliminated or improved by electrically separating the pump circuit and the main circuit from each other only in the voltage balanced state .

도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 실험예에 따른 전원 공급부의 개략적인 이해를 돕기 위한 블록도.
도 4는 실험예에 추가된 싱크로너스 벅 변환부의 스위칭 동작에 따른 효율 손실을 설명하기 위한 파형도.
도 5는 제1실시예에 따른 전원 공급부의 개략적인 이해를 돕기 위한 블록도.
도 6은 제1실시예에 추가된 회로부의 스위칭 동작에 따른 효율 개선을 설명하기 위한 파형도.
도 7은 제1실시예에 추가된 회로부의 동작에 따른 양방향 전력 전달 체계를 설명하기 위한 파형도.
도 8은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 일부를 보여주는 회로 구성도.
도 9는 전원 제어부의 일부를 보여주는 회로 구성도.
도 10 및 도 11은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도들.
도 12는 제3전원 변환부의 스위치 동작과 참조전압의 관계를 보여주는 파형도.
도 13 및 도 14는 풀로드 상태에서의 전압 변경시 전원 공급부의 구동 특성을 설명하기 위한 파형도들.
도 15 및 도 16은 전압 하강 및 전안 상승시 전원 공급부의 구동 특성을 설명하기 위한 파형도들.
도 17은 제2실시예에 따른 전원 공급부의 일부를 보여주는 회로 구성도.
도 18은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 출력 전압 가변 동작시의 개선점을 간략히 설명하기 위한 블록도.
도 19는 제2실시예에 따른 전원 제어부의 일부를 보여주는 회로 구성도.
도 20은 제1 및 제2실시예 간의 차이점을 보여주는 파형도.
도 21 및 도 22는 제2실시예에 따라 RC 지연을 감소시키기 위한 참조전압의 가변전압 파형을 나타낸 예시도들.
도 23 및 도 24는 제1실시예 및 제2실시예에 따른 전원 공급부의 주요 제어 특징을 비교 설명하기 위한 파형도들.
1 is a block diagram schematically showing a display device;
Fig. 2 is a schematic view showing the subpixel shown in Fig. 1. Fig.
FIG. 3 is a block diagram for helping a schematic understanding of a power supply unit according to an experimental example. FIG.
4 is a waveform diagram for explaining efficiency loss due to the switching operation of the synchronous buck converter added to the experimental example.
5 is a block diagram for helping a schematic understanding of a power supply unit according to the first embodiment;
6 is a waveform diagram for explaining efficiency improvement according to the switching operation of the circuit portion added to the first embodiment;
7 is a waveform diagram for explaining a bidirectional power transmission system according to the operation of the circuit portion added to the first embodiment;
8 is a circuit configuration diagram showing a part of a power supply unit according to the first embodiment;
9 is a circuit configuration diagram showing a part of the power control section;
10 and 11 are circuit diagrams for explaining the operation of the power supply unit according to the first embodiment.
12 is a waveform diagram showing the relationship between the switch operation of the third power conversion section and the reference voltage.
13 and 14 are waveform diagrams for explaining a driving characteristic of a power supply part when a voltage is changed in a full load state.
15 and 16 are waveform diagrams for explaining the driving characteristics of the power supply unit when the voltage is lowered and the voltage is increased.
17 is a circuit diagram showing a part of a power supply unit according to the second embodiment;
18 is a block diagram briefly explaining an improvement in the output voltage varying operation of the power supply unit according to the first embodiment;
19 is a circuit configuration diagram showing a part of a power supply control unit according to the second embodiment;
20 is a waveform diagram showing the difference between the first and second embodiments;
FIGS. 21 and 22 illustrate exemplary variable voltage waveforms of reference voltages for reducing RC delay according to the second embodiment. FIG.
23 and 24 are waveform diagrams for comparing and explaining main control features of the power supply unit according to the first embodiment and the second embodiment.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 표시장치는 텔레비젼, 셋톱박스, 네비게이션, 영상 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터 및 모바일폰 등으로 구현된다. 표시장치의 표시패널은 액정표시패널, 유기발광표시패널, 전기영동표시패널, 플라즈마표시패널 등이 선택될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 유기전계발광표시장치를 일례로 설명한다.The display device according to the present invention is implemented as a television, a set-top box, a navigation device, a video player, a Blu-ray player, a personal computer (PC), a home theater and a mobile phone. The display panel of the display device may be a liquid crystal display panel, an organic light emitting display panel, an electrophoretic display panel, a plasma display panel, or the like, but is not limited thereto. In the following description, an organic electroluminescent display device will be described as an example for convenience of explanation.

도 1은 표시장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 서브 픽셀을 개략적으로 나타낸 구성도이다.Fig. 1 is a block diagram schematically showing a display device, and Fig. 2 is a schematic diagram showing a subpixel shown in Fig.

도 1에 도시된 바와 같이, 표시장치에는 영상 공급부(110), 타이밍 제어부(120), 스캔 구동부(130), 데이터 구동부(140), 표시패널(150) 및 전원 공급부(180)가 포함된다.1, the display device includes an image supply unit 110, a timing control unit 120, a scan driving unit 130, a data driving unit 140, a display panel 150, and a power supply unit 180.

영상 공급부(110)는 데이터신호를 영상처리하고 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭신호 등과 함께 출력한다. 영상 공급부(110)는 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스나 TMDS(Transition Minimized Differential Signaling) 인터페이스 등을 통해 수직 동기신호, 수평 동기신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭신호 및 데이터신호 등을 타이밍 제어부(120)에 공급한다.The image supply unit 110 processes the data signal and outputs the image signal together with a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, a data enable signal, and a clock signal. The image supply unit 110 supplies a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, a data enable signal, a clock signal, and a data signal to the timing controller 120 (LVDS) through an LVDS (Low Voltage Differential Signaling) interface or a TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) .

타이밍 제어부(120)는 영상 공급부(110)로부터 데이터신호(DATA) 등을 공급받고, 스캔 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.The timing controller 120 receives a data signal DATA from the image supplier 110 and receives a gate timing control signal GDC for controlling the operation timing of the scan driver 130 and an operation timing of the data driver 140 And outputs a data timing control signal (DDC)

타이밍 제어부(120)는 통신 인터페이스를 통해 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 타이밍 제어신호(DDC) 등과 함께 데이터신호(DATA)를 출력하며, 스캔 구동부(130)와 데이터 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어한다.The timing controller 120 outputs the data signal DATA together with the gate timing control signal GDC and the data timing control signal DDC through the communication interface and outputs the data signal DATA to the scan driver 130 and the data driver 140 .

스캔 구동부(130)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 로직하이의 게이트전압을 스캔신호(또는 게이트신호)로 출력한다. 스캔 구동부(130)에는 레벨 시프터와 시프트 레지스터가 포함된다.The scan driver 130 outputs a gate voltage of a logic high as a scan signal (or a gate signal) in response to a gate timing control signal GDC supplied from the timing controller 120. The scan driver 130 includes a level shifter and a shift register.

스캔 구동부(130)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 스캔신호를 공급한다. 스캔 구동부(130)는 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성되거나 표시패널(150)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식으로 형성된다. 스캔 구동부(130)에서 게이트인패널 방식으로 형성되는 부분은 시프트 레지스터이다.The scan driver 130 supplies the scan signals to the sub-pixels SP included in the display panel 150 through the scan lines GL1 to GLm. The scan driver 130 is formed in the form of an integrated circuit (IC) or a gate-in-panel type display panel 150. The portion of the scan driver 130 formed in a gate-in-panel manner is a shift register.

데이터 구동부(140)는 타이밍 제어부(120)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하며 감마 기준전압에 대응하여 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력한다.The data driver 140 samples and latches the data signal DATA in response to the data timing control signal DDC supplied from the timing controller 120 and converts the digital signal into an analog signal corresponding to the gamma reference voltage and outputs the analog signal .

데이터 구동부(140)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 표시패널(150)에 포함된 서브 픽셀들(SP)에 데이터신호(DATA)를 공급한다. 데이터 구동부(140)는 집적회로(Integrated Circuit; IC) 형태로 형성된다.The data driver 140 supplies the data signal DATA to the sub-pixels SP included in the display panel 150 through the data lines DL1 to DLn. The data driver 140 is formed in the form of an integrated circuit (IC).

전원 공급부(180)는 외부로부터 공급된 전압을 기반으로 전압(Vout, GND)을 생성 및 출력한다. 전원 공급부(180)로부터 출력된 고전위전압(Vout) 및 저전위전압(GND)은 표시장치에 포함된 각종 장치에 사용된다. 예컨대, 전원 공급부(180)로부터 출력된 고전위전압(Vout) 및 저전위전압(GND)은 표시패널(150)에 공급될 수 있다.The power supply unit 180 generates and outputs voltages Vout and GND based on voltages supplied from the outside. The high-potential voltage Vout and the low-potential voltage GND output from the power supply unit 180 are used in various apparatuses included in the display apparatus. For example, the high-potential voltage Vout and the low-potential voltage GND output from the power supply unit 180 may be supplied to the display panel 150. [

표시패널(150)은 스캔 구동부(130)로부터 공급된 스캔신호와 데이터 구동부(140)로부터 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 영상을 표시한다. 표시패널(150)에는 서브 픽셀들(SP)이 포함된다.The display panel 150 displays an image corresponding to the scan signal supplied from the scan driver 130 and the data signal DATA supplied from the data driver 140. The display panel 150 includes sub-pixels SP.

도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀에는 스캔라인(GL1)과 데이터라인(DL1)에 연결(또는 교차부에 형성된)된 스위칭 박막 트랜지스터(SW)와 스위칭 박막 트랜지스터(SW)를 통해 공급된 데이터신호(DATA)에 대응하여 동작하는 픽셀회로(PC)가 포함된다. 서브 픽셀들(SP)은 픽셀회로(PC)의 구성에 따라 액정소자를 포함하는 액정표시패널로 구성되거나 유기발광소자를 포함하는 유기발광표시패널로 구성된다.As shown in FIG. 2, one subpixel is supplied through a switching thin film transistor SW and a switching thin film transistor SW which are connected (or formed at intersections) to a scan line GL1 and a data line DL1 And a pixel circuit PC that operates in response to the data signal DATA. The subpixels SP consist of a liquid crystal display panel including a liquid crystal element according to the configuration of the pixel circuit PC or an organic light emitting display panel including an organic light emitting element.

표시패널(150)이 액정표시패널로 구성된 경우, 이는 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 또는 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드로 구현된다. 표시패널(150)이 유기발광표시패널로 구성된 경우, 이는 전면발광(Top-Emission) 방식, 배면발광(Bottom-Emission) 방식 또는 양면발광(Dual-Emission) 방식으로 구현된다.When the display panel 150 is composed of a liquid crystal display panel, it may be a twisted nematic (TN) mode, a VA (Vertical Alignment) mode, an IPS (In Plane Switching) mode, a FFS (Fringe Field Switching) mode, or an ECB (Electrically Controlled Birefringence) Mode. When the display panel 150 is formed of an organic light emitting display panel, the display panel 150 may be implemented as a top emission type, a bottom emission type, or a dual emission type.

위와 같은 표시장치는 전원 공급부(180)로부터 출력된 전압(Vout, GND)과 스캔 구동부(130) 및 데이터 구동부(140)로부터 출력된 스캔신호 및 데이터신호(DATA)를 기반으로 표시패널(150)이 빛을 발광 또는 투과시키게 됨에 따라 특정 영상을 표시하게 된다.The display device includes the display panel 150 based on the voltages Vout and GND output from the power supply unit 180 and the scan signals and the data signals DATA output from the scan driver 130 and the data driver 140, As the light is emitted or transmitted, a specific image is displayed.

한편, 표시장치 중 일부는 출력 전압이 고정된 LLC 하프 브릿지 직류-직류 변환부(LLC Half Bridge DC-DC Converter)와 출력 전압을 가변할 수 있는 싱크로너스 벅 변환부(Synchronous Buck Converter)가 직렬로 연결된 전원 공급부를 기반으로 표시장치를 구현한다.Some of the display devices include an LLC half bridge DC-DC converter having an output voltage fixed and a synchronous buck converter capable of varying an output voltage. The display device is implemented based on the power supply unit.

그런데 앞서 설명한 바와 같은 전원 공급부는 시스템 전체의 효율(효율 손실 발생)이 저하되는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.However, the power supply unit as described above has a problem in that efficiency (loss of efficiency) of the entire system is lowered, and improvement thereof is required.

이하에서는 실험예에 따른 전원 공급부의 문제를 고찰하고 이 문제를 해결 및 개선하기 위해 도출된 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, a problem of the power supply unit according to an experimental example will be discussed, and an embodiment derived to solve the problem will be described.

- 실험예 -- Experimental Example -

도 3은 실험예에 따른 전원 공급부의 개략적인 이해를 돕기 위한 블록도이고, 도 4는 실험예에 추가된 싱크로너스 벅 변환부의 스위칭 동작에 따른 효율 손실을 설명하기 위한 파형도이다.FIG. 3 is a block diagram for helping a schematic understanding of a power supply unit according to an experimental example, and FIG. 4 is a waveform diagram for illustrating efficiency loss due to a switching operation of a synchronous buck converter added to an experimental example.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 전원 공급부에는 제1전원 변환부(180a), 제2전원 변환부(180b) 및 제3전원 변환부(180c)가 포함된다. 전원 공급부는 제1전원 변환부(180a), 제2전원 변환부(180b) 및 제3전원 변환부(180c)를 기반으로 외부로부터 공급된 교류전압(AC)을 직류전압(DC)으로 변환하여 출력한다.3 and 4, the power supply unit according to the experimental example includes a first power conversion unit 180a, a second power conversion unit 180b, and a third power conversion unit 180c. The power supply unit converts the AC voltage AC supplied from the outside to the DC voltage DC based on the first power conversion unit 180a, the second power conversion unit 180b, and the third power conversion unit 180c Output.

제1전원 변환부(180a)는 외부로부터 공급된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 제1전원 변환부(180a)는 교류전압을 고전위에 해당하는 제1차직류전압(예: DC 390V)으로 변환하여 출력한다. 제1전원 변환부(180a)는 전원 변환부, 역률 보정부(Power Factor Correction; PFC) 및 전자파 차단부 등을 포함할 수 있다.The first power conversion unit 180a converts an AC voltage supplied from the outside into a DC voltage and outputs the DC voltage. The first power conversion unit 180a converts the AC voltage into a first DC voltage (for example, DC 390V) corresponding to a high voltage and outputs the first DC voltage. The first power conversion unit 180a may include a power conversion unit, a power factor correction (PFC), and an electromagnetic wave shielding unit.

제2전원 변환부(180b)는 제1전원 변환부(180a)로부터 출력된 제1차직류전압을 강압하여 출력하는 역할을 한다. 제2전원 변환부(180b)는 제1차직류전압을 강압하여 제2차직류전압(예: DC 22V)으로 변환하여 출력한다. 제2전원 변환부(180b)는 스위치, 인덕터, 출력 커패시터 및 트랜스포머(변압기) 등을 포함할 수 있다. 제2전원 변환부(180b)는 LLC 하프 브릿지 직류-직류 변환부(LLC Half Bridge DC-DC Converter) 형태로 구현된다.The second power conversion unit 180b functions to step down the first DC voltage output from the first power conversion unit 180a and output the first DC voltage. The second power conversion section 180b converts the first DC voltage into a second DC voltage (e.g. DC 22V) and outputs it. The second power conversion unit 180b may include a switch, an inductor, an output capacitor, and a transformer. The second power conversion unit 180b is implemented as an LLC half bridge DC-DC converter.

제3전원 변환부(180c)는 제2전원 변환부(180b)로부터 출력된 제2차직류전압을 가변하여 제3차직류전압으로 출력하는 역할을 한다. 제3전원 변환부(180c)는 제2차직류전압의 레벨을 가변하여 제3차직류전압(예: DC 16 ~ 20V)으로 변환하여 출력한다. 제3전원 변환부(180c)는 스위치, 인덕터 및 출력 커패시터 등을 포함할 수 있다. 제3전원 변환부(180c)는 싱크로너스 벅 변환부(Synchronous Buck Converter) 형태로 구현된다.The third power converter 180c varies the second DC voltage output from the second power converter 180b and outputs the second DC voltage as a third DC voltage. The third power source conversion section 180c varies the level of the second DC voltage to convert it into a third DC voltage (for example, DC 16-20V) and outputs it. The third power conversion unit 180c may include a switch, an inductor, an output capacitor, and the like. The third power conversion unit 180c is implemented in the form of a synchronous buck converter.

실험예에 따른 전원 공급부는 시스템을 구성하는 제1전원 변환부(180a), 제2전원 변환부(180b) 및 제3전원 변환부(180c)가 직렬 스테이지 형태로 접속된다. 실험예에 따른 전원 공급부의 시스템 전체에 대한 효율을 측정한 결과, 이는 손실이 증가하는 문제가 발생하였다. 실험예에 따른 전원 공급부의 경우, 제3전원 변환부(180c)를 추가하기 전에는 시스템 전체적으로 80% 이상의 효율을 나타냈다. 그러나 제3전원 변환부(180c)를 추가한 이후 80% 이하의 효율을 나타냈다.In the power supply unit according to the experimental example, the first power source conversion unit 180a, the second power source conversion unit 180b, and the third power source conversion unit 180c constituting the system are connected in the form of a serial stage. As a result of measuring the efficiency of the entire system of the power supply unit according to the experimental example, there is a problem that the loss increases. In the case of the power supply unit according to the experimental example, before the third power conversion unit 180c was added, efficiency of the system as a whole was 80% or more. However, after the third power conversion unit 180c was added, the efficiency was 80% or less.

실험예에 따른 전원 공급부가 위와 같은 효율 손실을 발생하게 된 이유를 분석한 결과를 설명하면 다음과 같다.The analysis result of the reason why the power supply unit according to the experimental example causes the above efficiency loss will be described as follows.

실험예에 따른 전원 공급부는 직렬 전력 전달 구조이다. 때문에, 제1전원 변환부(180a, PFC), 제2전원 변환부(180b) 및 제3전원 변환부(180c)를 거치면서 시스템 전체 효율은 추가되는 단계만큼 효율 손실이 동반된다.The power supply according to the experimental example is a serial power transmission structure. Therefore, efficiency loss is accompanied by the step of adding the overall system efficiency through the first power source conversion unit 180a, the PFC, the second power source conversion unit 180b, and the third power source conversion unit 180c.

실험예에 따른 전원 공급부는 하드 스위칭(Hard Switching)에 의해 시스템 효율 저하가 야기된다. 제3전원 변환부(180c)는 스위치가 온/오프(On/Off) 하는 동안 하드 스위칭을 하게 된다. 하드 스위칭은 스위치가 온/오프 동작을 하는 일시적인(Transient) 구간 동안 스위치에 흐르는 전류와 전압이 겹치게 되어 에너지가 열 형태로 방출된다. 때문에, 하드 스위칭은 스위치 소자의 수명을 단축시키고, 결국 시스템 전체의 효율을 감소시키게 된다.In the power supply unit according to the experimental example, system efficiency is degraded by hard switching. The third power conversion unit 180c performs hard switching while the switch is on / off. Hard switching causes the voltage and current to flow in the switch during a transient period during which the switch is on / off, releasing energy in a thermal fashion. Therefore, hard switching shortens the lifetime of the switch element, which in turn reduces the efficiency of the entire system.

실험예에 따른 전원 공급부는 출력 전압 가변 시간의 한계가 있다. 제3전원 변환부(180c)를 이용한 출력 전압 가변은 피드백신호를 변경하여 원하는 목표 전압으로 바꾸는 방식이다. 제3전원 변환부(180c)의 목표 전압을 변경할 때 소요되는 전압 변경 시간은 제3전원 변환부(180c)의 성능보다는 출력 커패시터의 용량과 출력 로드(Load)에 의해 결정되므로, 출력 전압 가변 시간의 한계가 발생한다. (이때, 제3전원 변환부(180c)의 성능에 관계없이 출력 커패시턴스(Capacitance)가 크고, 출력 저항이 커질수록 전압 가변 시간은 길어진다.)The power supply unit according to the experimental example has a limit of variable output voltage time. The output voltage variable using the third power conversion unit 180c is a method of changing the feedback signal to a desired target voltage. Since the voltage change time required when changing the target voltage of the third power conversion unit 180c is determined by the capacity of the output capacitor and the output load rather than the performance of the third power conversion unit 180c, . (At this time, the output capacitance is large irrespective of the performance of the third power conversion unit 180c, and the voltage change time becomes longer as the output resistance becomes larger.)

실험예에 따른 전원 공급부는 복잡한 형태의 양방향 컨버터 방식으로 구현된다. 실험예뿐만아니라 종래 전원 공급부에서 사용되는 양방향 컨버터는 각 모드별로 4개의 스위치를 제어할 수 있는 제어 장치가 필요하다. 또한, 각 모드별로 출력 전압 및 스위치 제어를 위한 복잡한 피드백 구조도 필요하다.The power supply unit according to the experimental example is implemented as a complex type bidirectional converter. In addition to the experimental example, the bidirectional converter used in the conventional power supply unit requires a control device capable of controlling four switches in each mode. In addition, a complicated feedback structure for output voltage and switch control is required for each mode.

그러므로 실험예에 따른 전원 공급부는 출력 전압을 가변할 수 있는 이점이 있지만 위와 같이 다양한 원인(싱크로너스 벅 변환부의 추가 등의 문제들)으로 인하여 시스템 전체의 효율(효율 손실 발생)이 저하되는 문제가 있어 이의 개선이 요구된다.Therefore, although the power supply unit according to the experimental example has an advantage that the output voltage can be varied, there is a problem that efficiency (loss of efficiency) of the entire system is lowered due to various causes (problems such as addition of the synchronous buck converter) And improvement thereof is required.

- 제1실시예 -- First Embodiment -

도 5는 제1실시예에 따른 전원 공급부의 개략적인 이해를 돕기 위한 블록도이고, 도 6은 제1실시예에 추가된 회로부의 스위칭 동작에 따른 효율 개선을 설명하기 위한 파형도이며, 도 7은 제1실시예에 추가된 회로부의 동작에 따른 양방향 전력 전달 체계를 설명하기 위한 파형도이다.FIG. 5 is a block diagram for helping a schematic understanding of the power supply unit according to the first embodiment, FIG. 6 is a waveform chart for explaining efficiency improvement according to the switching operation of the circuit unit added to the first embodiment, FIG. Is a waveform diagram for explaining a bidirectional power transmission system according to the operation of the circuit portion added to the first embodiment.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 전원 공급부에는 제1전원 변환부(180a), 제2전원 변환부(180b) 및 제3전원 변환부(180c)가 포함된다. 전원 공급부는 제1전원 변환부(180a), 제2전원 변환부(180b) 및 제3전원 변환부(180c)를 기반으로 외부로부터 공급된 교류전압(AC)을 직류전압(DC)으로 변환하여 출력한다.5 to 7, the power supply unit according to the first embodiment includes a first power conversion unit 180a, a second power conversion unit 180b, and a third power conversion unit 180c. The power supply unit converts the AC voltage AC supplied from the outside to the DC voltage DC based on the first power conversion unit 180a, the second power conversion unit 180b, and the third power conversion unit 180c Output.

제1전원 변환부(180a)는 외부로부터 공급된 교류전압을 직류전압으로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 제1전원 변환부(180a)는 교류전압을 고전위에 해당하는 제1차직류전압(예: DC 390V)으로 변환하여 출력한다. 제1전원 변환부(180a)는 전원 변환부, 역률 보정부(Power Factor Correction; PFC) 및 전자파 차단부 등을 포함할 수 있다. 제1전원 변환부(180a)는 교류를 직류로 변환하는 교류-직류 변환부로 정의될 수 있다.The first power conversion unit 180a converts an AC voltage supplied from the outside into a DC voltage and outputs the DC voltage. The first power conversion unit 180a converts the AC voltage into a first DC voltage (for example, DC 390V) corresponding to a high voltage and outputs the first DC voltage. The first power conversion unit 180a may include a power conversion unit, a power factor correction (PFC), and an electromagnetic wave shielding unit. The first power conversion unit 180a may be defined as an AC-DC conversion unit that converts AC into DC.

제2전원 변환부(180b)는 제1전원 변환부(180a)로부터 출력된 제1차직류전압을 강압하여 출력하는 역할을 한다. 제2전원 변환부(180b)는 제1차직류전압을 강압하여 제2차직류전압(예: DC 22V)으로 변환하여 출력한다. 제2전원 변환부(180b)는 스위치, 인덕터, 출력 커패시터(출력 Cap.) 및 트랜스포머(변압기) 등을 포함할 수 있다. 제2전원 변환부(180b)는 LLC 하프 브릿지 직류-직류 변환부(LLC Half Bridge DC-DC Converter) 형태로 구현된다. 제2전원 변환부(180b)는 제1직류전원 변환부로 정의될 수 있다.The second power conversion unit 180b functions to step down the first DC voltage output from the first power conversion unit 180a and output the first DC voltage. The second power conversion section 180b converts the first DC voltage into a second DC voltage (e.g. DC 22V) and outputs it. The second power conversion unit 180b may include a switch, an inductor, an output capacitor (output Cap.), And a transformer (transformer). The second power conversion unit 180b is implemented as an LLC half bridge DC-DC converter. And the second power conversion unit 180b may be defined as a first DC power conversion unit.

제3전원 변환부(180c)는 제2전원 변환부(180b)로부터 출력된 제2차직류전압을 가변하여 출력하는 역할을 한다. 제3전원 변환부(180c)는 제2차직류전압의 레벨을 가변하여 제3차직류전압(예: DC 16 ~ 20V)으로 변환하여 출력한다. 제3전원 변환부(180c)는 스위치, 인덕터, 트랜스포머(변압기) 및 탱크 커패시터(또는 에너지 탱크) 등을 포함할 수 있다.The third power conversion unit 180c varies the second DC voltage output from the second power conversion unit 180b and outputs the second DC voltage. The third power source conversion section 180c varies the level of the second DC voltage to convert it into a third DC voltage (for example, DC 16-20V) and outputs it. The third power conversion unit 180c may include a switch, an inductor, a transformer (transformer), and a tank capacitor (or an energy tank).

제3전원 변환부(180c)는 전압 평형 구간에 ZVS(Zero Voltage Switching)하는 스위치 등을 갖는 펌프 스위치 변환부(2 Switch Pump Converter) 형태로 구현된다. 제3전원 변환부(180c)는 제2직류전원 변환부로 정의될 수 있다.The third power conversion unit 180c is implemented in the form of a two-switch pump converter having a ZVS (Zero Voltage Switching) switch or the like in the voltage balance period. And the third power conversion unit 180c may be defined as a second DC power conversion unit.

출력 커패시터의 용량(Cap1)과 탱크 커패시터의 용량(Cap2)은 Cap1 ≤ Cap2의 관계를 가질 수 있다. 탱크 커패시터의 용량은 출력 커패시터의 용량보다 크면 좋다. 그리고 탱크 커패시터의 용량은 피크(Peak)성으로 유입되는 전압을 커버할 수 있는 정도면 가능하다.The capacity (Cap1) of the output capacitor and the capacity (Cap2) of the tank capacitor may have a relationship of Cap1 < Cap2. The capacity of the tank capacitor may be larger than the capacity of the output capacitor. The capacity of the tank capacitor can be such that it can cover the voltage that is applied to the peak.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 시스템을 구성하는 제1전원 변환부(180a)와 제2전원 변환부(180b)는 직렬 스테이지 형태로 접속된다. 반면 제3전원 변환부(180c)는 양방향 전력 전달이 가능한 병렬 스테이지 형태로 제2전원 변환부(180b)에 접속된다. 구체적으로, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(180b)의 출력 커패시터(출력 Cap)와 제3전원 변환부(180c)의 탱크 커패시터(Energy Tank) 사이에 양방향 전력 전달이 가능한 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들을 병렬로 접속하여 전류를 빠르게 주고 받을 수 있도록 구현된다.In the power supply unit according to the first embodiment, the first power conversion unit 180a and the second power conversion unit 180b constituting the system are connected in the form of a serial stage. On the other hand, the third power conversion unit 180c is connected to the second power conversion unit 180b in the form of a parallel stage capable of bi-directional power transfer. Specifically, the power supply unit according to the first embodiment can transmit bi-directional power between the output capacitor (output Cap) of the second power conversion unit 180b and the tank capacitor (Energy Tank) of the third power conversion unit 180c And the pump switches of the third power conversion unit 180c are connected in parallel so that current can be quickly transmitted and received.

제1실시예에 따른 전원 공급부의 시스템 전체에 대한 효율을 측정한 결과, 이는 펌프 스위치들이 출력 전압을 가변하는 소모되는 전력이 있고 전압 평형 상태에서는 소모되는 전력이 없어 직렬 스테이지 방식 대비 효율 저하 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다. 제1실시예에 따른 전원 공급부의 경우, 제3전원 변환부(180c)를 추가한 후에도 시스템 전체적으로 80% 이상의 효율을 나타냈다.As a result of measuring the efficiency of the entire power supply unit according to the first embodiment, it is found that there is power consumed to vary the output voltage of the pump switches, and there is no power consumed in the voltage balanced state, It can be solved. In the case of the power supply unit according to the first embodiment, even after the third power conversion unit 180c is added, the efficiency of the system as a whole is more than 80%.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 실험예와 반대되는 소프트 스위칭(Sofe Switching)에 의해 시스템 효율 개선을 도모한 결과이다. 제2전원 변환부(180b)는 기본적으로 ZVS(도 6의 (a))을 하지만, 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들은 전압 평형 상태에서만 ZVS(도 6의 (b))을 한다. 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들은 출력 전압이 가변되는 동작에서만 하드 스위칭이 일어난다. 그러므로 제1실시예의 펌프 스위치 변환부는 실험예의 싱크로너스 벅 변환부 대비 하드 스위칭 구간이 매우 짧기 때문에 스위칭으로 인한 효율 손실 저감 측면에서 매우 유리하다.The power supply unit according to the first embodiment is a result of improving the system efficiency by soft switching (Sofe Switching) as opposed to the experimental example. 6 (a)). However, the pump switches of the third power conversion unit 180c perform ZVS (FIG. 6 (b)) only in the voltage balanced state . The pump switches of the third power conversion unit 180c are hard switched only in the operation in which the output voltage is variable. Therefore, the pump switch converter of the first embodiment is very advantageous in terms of reducing the efficiency loss due to the switching because the hard switching period is short compared to the synchronous buck converter of the experimental example.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 출력 전압 가변 시간의 한계 극복 및 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 할 수 있다. 제1실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(180b)의 LLC 출력 커패시터와 제3전원 변환부(180c)의 탱크 커패시터(Energy Tank) 간에 전류 수송이 이루어지므로 출력 전압 가변 시간은 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들의 능력에 의존한다.The power supply unit according to the first embodiment can overcome the limit of the output voltage variable time and can perform simple bidirectional current transportation control (bidirectional power transfer by duty change). Since the power supply unit according to the first embodiment carries the current between the LLC output capacitor of the second power supply conversion unit 180b and the energy capacitor of the third power supply conversion unit 180c, And the ability of the pump switches of the power conversion section 180c.

제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들에 의한 전류 수송은 제3전원 변환부(180c)의 스위치(Boost 스위치)의 듀티비(Duty ratio)에 의해 결정된다. 도 7에 도시된 파형은 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들의 동작을 이해하기 위한 파형이다.The current transfer by the pump switches of the third power source conversion unit 180c is determined by the duty ratio of the switch (Boost switch) of the third power source conversion unit 180c. The waveform shown in FIG. 7 is a waveform for understanding the operation of the pump switches of the third power conversion unit 180c.

참고로, 도 7은 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들의 동작의 이해를 위해, 제2전원 변환부(180b)의 LLC 출력 전압을 고정(가변하지 않음, 16V로 일정하게 유지)하고 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들의 듀티비를 가변하였을 때 일어나는 현상을 파형으로 나타낸 것이다.7, the LLC output voltage of the second power conversion unit 180b is fixed (unchanged, constantly maintained at 16V) for understanding the operation of the pump switches of the third power conversion unit 180c And the duty ratio of the pump switches of the third power converter 180c is varied.

첫 번째 파형은 제2전원 변환부(180b)의 LLC 출력 전압이다. (LLC는 16V 고정 출력을 내고 있음). 두 번째 파형은 제3전원 변환부(180c)의 펌프 스위치들로 이동되는 전류 파형이다. 세 번째 파형은 제3전원 변환부(180c)의 탱크 커패시터(Energy Tank)의 전압 파형이다.The first waveform is the LLC output voltage of the second power conversion section 180b. (LLC has a fixed output of 16V). And the second waveform is a current waveform that is transferred to the pump switches of the third power conversion unit 180c. And the third waveform is the voltage waveform of the tank capacitor of the third power conversion unit 180c.

1) LLC 출력 커패시터(출력 Cap) → 탱크 커패시터(Energy Tank)로 전력 전달1) LLC Output Capacitor (Output Cap) → Power Transfer to Tank Capacitor (Energy Tank)

제3전원 변환부(180c)의 스위치의 듀티를 0.5 -> 0.7로 증가시킨다.The duty of the switch of the third power conversion unit 180c is increased from 0.5 to 0.7.

그 결과, LLC 출력 커패시터(출력 Cap)에서 탱크 커패시터(Energy Tank)로 전류 수송이 발생한다. (펌프 스위치들로 이동되는 전류가 0 아래로 내려가는 파형 참조)As a result, current transport occurs from the LLC output capacitor (output Cap) to the tank capacitor (Energy Tank). (See waveforms in which the current drawn by the pump switches falls below zero)

LLC 출력 전압의 순간적인 하강 발생 시, 탱크 커패시터(Energy Tank)의 전압은 증가한다.When an instantaneous drop in LLC output voltage occurs, the voltage on the energy tank increases.

순간적인 전압 변동 후 LLC 출력 전압이 변경된 값을 유지하도록 LLC를 제어하면, 출력 전압의 레벨(Level)도 제2전원 변환부(180b)로 이동된다. (LLC 스위칭 주파수가 증가하도록 제어)When the LLC is controlled so that the LLC output voltage is maintained at the changed value after the instantaneous voltage fluctuation, the level of the output voltage is also transferred to the second power conversion unit 180b. (Control to increase LLC switching frequency)

2) 탱크 커패시터(Energy Tank) → LLC 출력 커패시터(출력 Cap)로 전력 전달 2) Transfer the power from the Tank Capacitor (Energy Tank) to the LLC Output Capacitor (Output Cap)

제3전원 변환부(180c)의 스위치의 듀티를 0.7 -> 0.5로 감소시킨다.The duty of the switch of the third power conversion unit 180c is reduced to 0.7 -> 0.5.

그 결과, 탱크 커패시터(Energy Tank)에서 LLC 출력 커패시터(출력 Cap)로 전류 수송이 발생한다. (펌프 스위치들로 이동되는 전류가 0 위로 올라가는 파형 참조)As a result, current transfer occurs from the tank capacitor (Energy Tank) to the LLC output capacitor (Output Cap). (See waveforms in which the current to pump switches goes up to zero)

LLC 출력 전압의 순간적인 상승 발생 시, 탱크 커패시터(Energy Tank)의 전압은 하강한다.When the LLC output voltage rises momentarily, the voltage of the energy tank falls.

순간적인 전압 변동 후 LLC 출력 전압이 변경된 값을 유지하도록 LLC를 제어하면, 출력 전압의 레벨(Level)도 제2전원 변환부(180b)로 이동된다. (LLC 스위칭 주파수가 감소하도록 제어)When the LLC is controlled so that the LLC output voltage is maintained at the changed value after the instantaneous voltage fluctuation, the level of the output voltage is also transferred to the second power conversion unit 180b. (Control to reduce the LLC switching frequency)

이와 같은 구동 특성에 의해, 제3전원 변환부(180c)의 스위치의 듀티가 증가하면 탱크 커패시터(Energy Tank)의 충전으로, 출력은 감소한다. 그리고 제3전원 변환부(180c)의 스위치의 듀티가 감소하면 탱크 커패시터(Energy Tank)의 방전으로, 출력은 증가한다.With such driving characteristics, when the duty of the switch of the third power source conversion section 180c increases, the output decreases due to the charging of the tank capacitor (Energy Tank). When the duty of the switch of the third power conversion unit 180c decreases, the output increases due to the discharge of the tank capacitor (Energy Tank).

이하, 제1실시예에 따른 전원 공급부의 회로 구성과 이의 동작에 대해 설명을 구체화한다.The circuit configuration of the power supply unit according to the first embodiment and its operation will be described below.

도 8은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 일부를 보여주는 회로 구성도이고, 도 9는 전원 제어부의 일부를 보여주는 회로 구성도이며, 도 10 및 도 11은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도들이고, 도 12는 제3전원 변환부의 스위치 동작과 참조전압의 관계를 보여주는 파형도이다.FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a part of the power supply unit according to the first embodiment, FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a part of the power supply control unit, FIGS. 10 and 11 are views And FIG. 12 is a waveform diagram showing the relationship between the switch operation of the third power conversion unit and the reference voltage.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 전원 공급부에는 제2전원 변환부(LLC, Main Converter(Half Bridge)), 제3전원 변환부(Pump, Pump Converter(Boost)) 및 전원 제어부(CNT)가 포함된다. 제1실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)에 대하여 병렬 스테이지 형태로 제3전원 변환부(Pump)가 접속된다.8 and 9, the power supply unit according to the first embodiment includes a second power converter (LLC, a main converter (Half Bridge), a third power converter (Pump), a pump converter (Boost) And a power control unit (CNT). In the power supply unit according to the first embodiment, the third power source conversion unit (Pump) is connected to the second power source conversion unit (LLC) in the form of a parallel stage.

제2전원 변환부(LLC)에는 메인 스위치들(ST1, ST2), 메인 인덕터(LL), 메인 커패시터(CL), 메인 트랜스포머(TRS1), 메인 다이오드들(DL1, DL2), 출력 커패시터(CO) 및 출력 저항기(RL)가 포함된다.The second power conversion unit LLC includes main switches ST1 and ST2, a main inductor LL, a main capacitor CL, a main transformer TRS1, main diodes DL1 and DL2, an output capacitor CO, And an output resistor RL.

제3전원 변환부(Pump)에는 펌프 트랜스포머(TRS2), 펌프 스위치들(BT1, BT2), 펌프 인덕터(LP), 펌프 다이오드(DP) 및 탱크 커패시터(CP)가 포함된다.The third power conversion unit Pump includes a pump transformer TRS2, pump switches BT1 and BT2, a pump inductor LP, a pump diode DP and a tank capacitor CP.

전원 제어부(CNT)에는 제2전원 변환부(LLC)의 스위칭 주파수를 변경(가변)하는 메인 제어부(HBC)와 제3전원 변환부(Pump)의 전압 가변 속도를 조절하는 펌프 제어부(MCU)가 포함된다.The power control unit CNT includes a main control unit HBC for changing the switching frequency of the second power conversion unit LLC and a pump control unit MCU for adjusting the variable speed of the third power conversion unit Pump .

제1메인 스위치(ST1)는 메인 제어부(HBC)의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고, 입력전압단(VIN)의 제1전압단(+)에 제1전극이 연결되고, 메인 인덕터(LL)의 일단에 제2전극이 연결된다. 제1메인 스위치(ST1)는 메인 제어부(HBC)의 제1출력단을 통해 출력된 제1메인 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The first main switch ST1 has a gate electrode connected to the first output terminal of the main control unit HBC, a first electrode connected to the first voltage terminal (+) of the input voltage terminal VIN, The second electrode is connected to one end of the second electrode. The first main switch ST1 is turned on or off by the first main switch signal output through the first output terminal of the main control unit HBC.

제2메인 스위치(ST2)는 메인 제어부(HBC)의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고, 입력전압단(VIN)의 제2전압단(-)에 제1전극이 연결되고, 메인 인덕터(LL)의 일단에 제2전극이 연결된다. 제2메인 스위치(ST2)는 메인 제어부(HBC)의 제2출력단을 통해 출력된 제2메인 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The second main switch ST2 has a gate electrode connected to a second output terminal of the main control unit HBC, a first electrode connected to a second voltage terminal (-) of the input voltage terminal VIN, and a main inductor LL The second electrode is connected to one end of the second electrode. The second main switch ST2 is turned on or off by the second main switch signal output through the second output terminal of the main control unit HBC.

메인 인덕터(LL)는 제1메인 스위치(ST1) 및 제2메인 스위치(ST2)의 제2전극에 일단이 연결되고 메인 트랜스포머(TRS1)의 제1차권선 측의 제1단자(W1)에 타단이 연결된다.The main inductor LL has one end connected to the second electrode of the first main switch ST1 and the second main switch ST2 and the other end connected to the first terminal W1 on the first main winding side of the main transformer TRS1 Lt; / RTI >

메인 커패시터(CL)는 입력전압단(VIN)의 제2전압단(-) 및 제2메인 스위치(ST2)의 제1전극에 일단이 연결되고 메인 트랜스포머(TRS1)의 제1차권선 측의 제3단자(W3)에 타단이 연결된다.The main capacitor CL is connected at one end to the second voltage terminal (-) of the input voltage terminal VIN and at the first electrode of the second main switch ST2 and at one end of the main transformer TRS1 And the other end is connected to the third terminal W3.

메인 트랜스포머(TRS1)는 메인 인덕터(LL)의 타단에 제1차권선 측의 제1단자(W1)가 연결되고, 메인 커패시터(CL)의 타단에 제1차권선 측의 제3단자(W3)가 연결된다. 또한, 메인 트랜스포머(TRS1)는 제1메인 다이오드(DL1)의 애노드전극에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 연결되고, 제2메인 다이오드(DL2)의 애노드전극에 제2차권선 측의 제6단자(W6)가 연결된다.The main transformer TRS1 has a first terminal W1 on the first winding side connected to the other terminal of the main inductor LL and a third terminal W3 on the first winding side on the other terminal of the main capacitor CL. Respectively. The main transformer TRS1 is connected to an anode electrode of the first main diode DL1 and a fourth terminal W4 of the second main winding DL2 and to an anode electrode of the second main diode DL2, Is connected to the sixth terminal W6.

메인 트랜스포머(TRS1)는 제1차권선 측에 제1단자(W1) 내지 제3단자(W3)가 위치하고, 제2차권선 측에 제4단자(W4) 내지 제6단자(W6)가 위치한다. 메인 트랜스포머(TRS1)의 제1차권선 측의 제1단자(W1)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 있고, 제1차권선 측의 제2단자(W2)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제5단자(W5)가 있고, 제1차권선 측의 제3단자(W3)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제6단자(W6)가 있다.The main transformer TRS1 has the first terminal W1 to the third terminal W3 on the first winding side and the fourth terminal W4 to the sixth terminal W6 on the second winding side . The second terminal W2 on the first main winding side and the fourth terminal W4 on the second main winding side are located at positions opposite to the first terminal W1 on the first main winding side of the main transformer TRS1, And a sixth terminal W6 on the second secondary winding side is provided at a position facing the third terminal W3 on the first primary winding side have.

제1메인 다이오드(DL1)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제4단자(W4)에 애노드전극이 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 캐소드전극이 연결된다.The first main diode DL1 is connected to an anode electrode of the main transformer TRS1 on the second winding side and a fourth terminal W4 of the main transformer TRS1 on the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC The cathode electrode is connected.

제2메인 다이오드(DL2)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제6단자(W6)에 애노드전극이 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 캐소드전극이 연결된다.The second main diode DL2 is connected to the anode terminal of the sixth terminal W6 of the main transformer TRS1 on the second winding side and the anode electrode of the second main power supply line LLC is connected to the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC The cathode electrode is connected.

출력 커패시터(CO)는 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND)에 타단이 연결된다.The output capacitor CO is connected at one end to the high potential voltage output line Vout of the second power conversion unit LLC and at the other end to the low potential voltage output line GND.

출력 저항기(RL)는 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND)에 타단이 연결된다.The output resistor RL is connected at one end to the high-potential voltage output line Vout of the second power conversion unit LLC and at the other end to the low-potential voltage output line GND.

제2전원 변환부(LLC)는 메인 제어부(HBC)로부터 출력된 제1 및 제2메인 스위치 신호에 대응하여 메인 스위치들(ST1, ST2)이 턴온 또는 턴오프 동작하게 되는 스위칭 주파수를 제어함에 따라 입력전압단(VIN)을 통해 입력된 제1차직류전압을 강압하여 제2차직류전압으로 변환하여 출력한다.The second power converter LLC controls the switching frequency at which the main switches ST1 and ST2 are turned on or off in response to the first and second main switch signals output from the main controller HBC The first DC voltage input through the input voltage terminal VIN is stepped down to be converted into a second DC voltage and output.

펌프 트랜스포머(TRS2)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제5단자(W5)에 병렬 스테이지 형태로 접속된다. 펌프 트랜스포머(TRS2)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제5단자(W5)에 제1차권선 측의 제1단자(W1)가 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 저전위전압 출력라인(GND)에 제1차권선 측의 제2단자(W2)가 연결된다. 또한, 펌프 트랜스포머(TRS2)는 저전위전압 출력라인(GND) 및 제1펌프 스위치(BT1)의 제1전극에 제2차권선 측의 제3단자(W3)가 연결되고, 펌프 다이오드(DP)의 애노드전극에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 연결된다.The pump transformer TRS2 is connected in parallel to the fifth terminal W5 on the secondary winding side of the main transformer TRS1. The pump transformer TRS2 is connected between the first terminal W1 of the first primary winding and the fifth terminal W5 of the main transformer TRS1 on the secondary winding side of the main transformer TRS1, And the second terminal W2 on the first winding side is connected to the potential voltage output line GND. The pump transformer TRS2 is connected to the low potential voltage output line GND and the first electrode of the first pump switch BT1 to the third terminal W3 of the secondary winding side, The fourth terminal W4 on the secondary winding side is connected to the anode electrode of the secondary winding.

펌프 트랜스포머(TRS2)는 제1차권선 측에 제1단자(W1) 및 제2단자(W2)가 위치하고, 제2차권선 측에 제3단자(W3) 및 제4단자(W4)가 위치한다. 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제1차권선 측의 제1단자(W1)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제3단자(W3)가 있고, 제1차권선 측의 제2단자(W2)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 있다.The pump transformer TRS2 has the first terminal W1 and the second terminal W2 on the first winding side and the third terminal W3 and the fourth terminal W4 on the second winding side . The third terminal W3 on the second secondary winding side is located at a position facing the first terminal W1 on the first primary winding side of the pump transformer TRS2 and the second terminal W2 on the secondary side of the first transformer TRS2, And the fourth terminal W4 on the side of the secondary winding.

펌프 다이오드(DP)는 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제2차권선 측의 제4단자(W4)에 애노드전극이 연결되고 탱크 커패시터(CP)의 일단 및 제2펌프 스위치(BT2)의 제2전극에 캐소드전극이 연결된다.The anode of the pump diode DP is connected to the fourth terminal W4 of the pump transformer TRS2 on the second winding side and the anode electrode of the pump diode TRS2 is connected to one end of the tank capacitor CP and the second electrode of the second pump switch BT2 The cathode electrode is connected.

탱크 커패시터(CP)는 펌프 다이오드(DP)의 캐소드전극 및 제2펌프 스위치(BT2)의 제2전극에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND) 및 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제2차권선 측의 제3단자(W3)에 타단이 연결된다.The tank capacitor CP is connected at one end to the cathode electrode of the pump diode DP and to the second electrode of the second pump switch BT2 and is connected to the low potential voltage output line GND and the secondary winding of the pump transformer TRS2 And the other end is connected to the third terminal W3.

제1펌프 스위치(BT1)는 펌프 제어부(MCU)의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고, 펌프 인덕터(LP)의 타단에 제1전극이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND) 및 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제2차권선 측의 제3단자(W3)에 제2전극이 연결된다. 제1펌프 스위치(BT1)는 펌프 제어부(MCU)의 제1출력단을 통해 출력된 제1펌프 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The first pump switch BT1 has a gate electrode connected to the first output terminal of the pump control unit MCU, a first electrode connected to the other end of the pump inductor LP and a low potential voltage output line GND and a pump transformer The second electrode is connected to the third terminal W3 on the second winding side of the second winding TRS2. The first pump switch BT1 is turned on or off by the first pump switch signal outputted through the first output terminal of the pump control unit MCU.

제2펌프 스위치(BT2)는 펌프 제어부(MCU)의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고, 펌프 인덕터(LP)의 타단에 제1전극이 연결되고 펌프 다이오드(DP)의 캐소드전극 및 탱크 커패시터(CP)의 일단에 제2전극이 연결된다. 제2펌프 스위치(BT2)는 펌프 제어부(MCU)의 제2출력단을 통해 출력된 제2펌프 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The second pump switch BT2 has a gate electrode connected to the second output terminal of the pump control unit MCU and a first electrode connected to the other end of the pump inductor LP and connected to the cathode electrode of the pump diode DP and the tank capacitor CP is connected to one end of the second electrode. The second pump switch BT2 is turned on or off by the second pump switch signal outputted through the second output terminal of the pump control unit MCU.

펌프 인덕터(LP)는 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 일단이 연결되고 제1펌프 스위치(BT1) 및 제2펌프 스위치(BT2)의 제1전극에 타단이 연결된다.The pump inductor LP is connected at one end to the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC and the other end is connected to the first electrode of the first pump switch BT1 and the second pump switch BT2 .

메인 제어부(HBC)는 메인 스위치들(ST1, ST2)을 턴온 또는 턴오프 제어하기 위한 메인 스위치 신호들(STC)을 출력한다. 펌프 제어부(MCU)는 펌프 스위치들(BT1, BT2)을 턴온 또는 턴오프 제어하기 위한 펌프 스위치 신호들(SWC)을 출력한다. 메인 제어부(HBC)와 펌프 제어부(MCU)는 전압 변경 라인을 통해 연결된다.The main control unit HBC outputs main switch signals STC for turning on or off the main switches ST1 and ST2. The pump control unit (MCU) outputs pump switch signals (SWC) for controlling the pump switches (BT1, BT2) to be turned on or off. The main control unit (HBC) and the pump control unit (MCU) are connected via a voltage change line.

메인 제어부(HBC)는 펌프 제어부(MCU)로부터 제공된 전압 변경 신호에 의해 내부 참조전압(Vref)의 전압값이 가변된다. 펌프 제어부(MCU)로부터 제공된 전압 변경 신호에 의해 참조전압(Vref)의 전압값이 가변되면 메인 제어부(HBC)로부터 출력되는 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수 또한 가변된다.In the main control unit HBC, the voltage value of the internal reference voltage Vref is varied by the voltage change signal provided from the pump control unit MCU. The frequency of the main switch signals STC output from the main control unit HBC also changes if the voltage value of the reference voltage Vref is varied by the voltage change signal provided from the pump control unit MCU.

메인 제어부(HBC)에는 전압센싱부(FEA)와 신호생성부(PWM) 등이 포함된다. 전압센싱부(FEA)는 피드백 에러 앰프 회로(Feedback Error Amp.)로 명명될 수도 있다. 전압센싱부(FEA)는 고전위전압(Vout)과 참조전압(Vref)에 기초하여 피드백신호(FB)를 출력한다. 전압센싱부(FEA)로부터 출력되는 피드백신호(FB)의 형태는 참조전압(Vref)에 대응하여 가변된다. 신호생성부(PWM)는 전압센싱부(FEA)로부터 출력된 피드백신호(FB)에 대응하여 메인 스위치 신호들(STC)을 생성한다.The main control unit HBC includes a voltage sensing unit FEA and a signal generating unit PWM. The voltage sensing unit FEA may be referred to as a feedback error amplifier circuit (Feedback Error Amplifier). The voltage sensing unit FEA outputs the feedback signal FB based on the high potential voltage Vout and the reference voltage Vref. The form of the feedback signal FB output from the voltage sensing unit FEA is varied corresponding to the reference voltage Vref. The signal generating unit PWM generates the main switch signals STC in response to the feedback signal FB output from the voltage sensing unit FEA.

앞서 설명하였듯이, 메인 제어부(HBC)의 신호생성부(PWM)는 전압센싱부(FEA)의 출력단을 통해 전달되는 피드백신호(FB)에 대응하여 메인 스위치들(ST1, ST2)을 제어하는 스위칭 주파수인 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수를 가변하게 된다. 즉, 제2전원 변환부(LLC)의 전압 변환 능력은 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수와 관계하고 이를 결정하는 요소는 고전위전압(Vout)과 참조전압(Vref) 등이 된다.As described above, the signal generator PWM of the main controller HBC controls the switching frequency of the main switches ST1 and ST2 in response to the feedback signal FB transmitted through the output terminal of the voltage sensing unit FEA. The frequency of the main switch signals STC is varied. That is, the voltage conversion capability of the second power conversion unit LLC is related to the frequency of the main switch signals STC, and the factors that determine the voltage conversion capability are the high potential Vout and the reference voltage Vref.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)의 출력 커패시터(CO)와 제3전원 변환부(Pump)의 탱크 커패시터(CP) 사이에 양방향 전력 전달이 가능한 펌프 스위치들이 병렬로 접속되어 있어 전류를 빠르게 주고받을 수 있다.The power supply unit according to the first embodiment includes pump switches capable of transmitting bi-directional power between the output capacitor CO of the second power source conversion unit LLC and the tank capacitor CP of the third power source conversion unit Pump in parallel It is connected and can exchange current quickly.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)가 기본적으로 ZVS을 한다. 하지만, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들은 전압 평형 상태에서만 ZVS을 한다. 즉, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들은 출력 전압이 가변되는 동작에서만 하드 스위칭이 일어난다.In the power supply unit according to the first embodiment, the second power conversion unit (LLC) basically performs ZVS. However, the pump switches of the third power converter unit perform ZVS only in the voltage balanced state. That is, the pump switches of the third power converter Pump are hard switched only in the operation in which the output voltage is variable.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 출력 전압 가변 시간의 한계 극복 및 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 할 수 있다. 제1실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)의 출력 커패시터(CO)와 제3전원 변환부(Pump)의 탱크 커패시터(CP) 간에 전류 수송이 이루어지므로 출력 전압 가변 시간은 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들의 능력에 의존한다.The power supply unit according to the first embodiment can overcome the limit of the output voltage variable time and can perform simple bidirectional current transportation control (bidirectional power transfer by duty change). Since the power supply unit according to the first embodiment carries the current between the output capacitor CO of the second power source conversion unit LLC and the tank capacitor CP of the third power source conversion unit Pump, 3 power converter (pump).

도 10, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들(BT1, BT2)은 전원 공급부의 출력 전압을 가변하지 않는 구간의 스위칭 특성과 출력 전압을 가변하는 구간 동안의 스위칭 특성이 상이하다.As shown in FIGS. 10, 11 and 12, the pump switches BT1 and BT2 of the third power conversion unit Pump are provided with switching characteristics of a section in which the output voltage of the power supply unit is not variable, The switching characteristics during the period are different.

-전원 공급부의 출력 전압을 가변하지 않는 경우-- when the output voltage of the power supply is not variable -

전원 공급부의 출력 전압을 가변하지 않는 구간 동안, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들(BT1, BT2)은 이전 상태를 유지하기 위한 듀티비를 갖고 교번하며 턴온 및 턴오프된다. 이때, 펌프 제어부(MCU)에서 메인 제어부(HBC)로 제공된 전압 변경 신호는 V2를 유지하도록 구성된다.During a period in which the output voltage of the power supply unit is not variable, the pump switches BT1 and BT2 of the third power converter Pump are alternately turned on and off with a duty ratio for maintaining the previous state. At this time, the voltage change signal provided from the pump control unit (MCU) to the main control unit (HBC) is configured to maintain V2.

출력전압이 가변되지 않는 평형구간에서는 BT1, BT2의 듀티비는 전압 가변 순간 변화된 듀티비 그대로 고정된다. 다시 말하면, 듀티비가 바뀌는 순간 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들(BT1, BT2)의 동작이 발생하기 때문에 원하는 출력전압으로 가별 할 때만 일정량의 듀티비가 변화하고 그 바뀐 듀티비로 전압 평형상태를 유지한다. (출력 전압을 가변하지 않을 때는 바뀐 듀티비로 계속 유지)In the equilibrium period in which the output voltage is not variable, the duty ratios of BT1 and BT2 are fixed as the duty ratio of the voltage variable instantaneously changed. In other words, since the operation of the pump switches BT1 and BT2 of the third power converter Pump occurs at the moment when the duty ratio is changed, a certain amount of duty ratio is changed only when the desired output voltage is discriminated and the voltage balance state Lt; / RTI > (Keep the duty ratio changed when the output voltage is not variable)

-전원 공급부의 출력 전압을 가변하는 경우-- When varying the output voltage of power supply -

전원 공급부의 출력 전압을 가변하는 구간 동안, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들(BT1, BT2)은 서로 다른 듀티비를 갖고 교번하며 턴온 및 턴오프된다. 도 12의 t1b와 t2b와 같이 제1펌프 스위치(BT1)의 턴온 듀티비는 제2펌프 스위치(BT2)의 턴온 듀티비보다 증가한다. 이때, 펌프 제어부(MCU)에서 메인 제어부(HBC)로 제공된 전압 변경 신호는 V2보다 낮은 V1이 유지되도록 변경된다. 제1펌프 스위치(BT1)의 턴온 듀티비를 증가시킬 경우 제2펌프 스위치(BT2)의 턴 온 듀티비는 제1펌프 스위치 (BT1)의 증가한 턴온 듀티비 만큼 감소한다.During a period in which the output voltage of the power supply unit is varied, the pump switches BT1 and BT2 of the third power converter Pump are alternately turned on and off with different duty ratios. The turn-on duty ratio of the first pump switch BT1 is higher than the turn-on duty ratio of the second pump switch BT2, as shown at t1b and t2b in Fig. At this time, the voltage change signal provided from the pump control unit (MCU) to the main control unit (HBC) is changed so that V1 lower than V2 is maintained. When the turn-on duty ratio of the first pump switch BT1 is increased, the turn-on duty ratio of the second pump switch BT2 decreases by the increased turn-on duty ratio of the first pump switch BT1.

펌프 동작을 할 때 제1펌프 스위치(BT1)의 듀티가 증가하면 증가한 비율만큼 제2펌프 스위치(BT2)의 듀티 비율이 감소한다. 이때, 제2전원 변환부(LLC)의 턴온 듀티비는 50:50으로 항상 동일할 수 있다. (LLC는 스위칭 주파수를 제어) When the duty of the first pump switch BT1 increases when the pump operation is performed, the duty ratio of the second pump switch BT2 decreases by an increased ratio. At this time, the turn-on duty ratio of the second power source conversion unit (LLC) is always 50:50. (LLC controls the switching frequency)

제1실시예에 따른 전원 공급부의 경우, 제2전원 변환부(LLC)의 메인 트랜스포머(TRS1)를 통해 제3전원 변환부(Pump)의 탱크 커패시터(CP)에 초기 전압이 부여된다. 제1실시예의 전원 공급부는 초기 동작 시, 제2전원 변환부(LLC)의 출력이 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들의 동작에 의해 탱크 커패시터(CP)로 인가된다. 그러므로 전원 공급부의 초기 동작시 서지(surge)성 전압이나 과전류가 탱크 커패시터(CP)로 유입되는 문제는 방지(트랜스포머의 병렬접속 구조에 의한 이점)된다.In the case of the power supply unit according to the first embodiment, an initial voltage is applied to the tank capacitor CP of the third power supply conversion unit Pump through the main transformer TRS1 of the second power supply conversion unit LLC. In the initial operation of the power supply unit of the first embodiment, the output of the second power conversion unit LLC is applied to the tank capacitor CP by the operation of the pump switches of the third power supply conversion unit Pump. Therefore, the problem of surge voltage or overcurrent flowing into the tank capacitor (CP) during the initial operation of the power supply is prevented (advantageous by the parallel connection structure of the transformer).

또한, 제1실시예에 따른 전원 공급부의 경우, 출력 전압과 더불어 전압 변동 신호를 피드백(Feedback) 받을 수 있다. 그 결과 제1실시예의 전원 공급부는 출력 전압 가변 시, 제2전원 변환부(LLC)의 참조전압(Vref)과 제3전원 변환부(Pump)의 스위칭 듀티비(Boost Switch Duty ratio)의 가변에 의거 출력단의 효율 손실을 방지하면서도 빠른 전압 변동이 가능하다.In addition, in the case of the power supply unit according to the first embodiment, the voltage variation signal can be fed back together with the output voltage. As a result, in the power supply unit of the first embodiment, when the output voltage varies, the reference voltage Vref of the second power source conversion unit LLC and the switching duty ratio of the third power source conversion unit Pump are varied It is possible to prevent the efficiency loss of the output stage and to perform a rapid voltage fluctuation.

제1실시예에 따른 전원 공급부는 위와 같은 구동 특성 및 성능을 가지고 있기 때문에, 고전위전압을 빠르게 가변해야 하는 표시장치에 적용시 더욱 큰 효과를 발현할 수 있다.Since the power supply unit according to the first embodiment has the above-described driving characteristics and performance, it can exhibit even greater effects when applied to a display device that needs to rapidly change the high-potential voltage.

이하, 시뮬레이션 결과를 기반으로 제1실시예에 따른 전원 공급부의 구동 특성에 대해 설명한다.Hereinafter, the driving characteristics of the power supply unit according to the first embodiment will be described based on simulation results.

도 13 및 도 14는 풀로드 상태에서의 전압 변경시 전원 공급부의 구동 특성을 설명하기 위한 파형도들이다. 도 13 및 도 14는 제1실시예에 따른 전원 공급부가 풀로드 상태에서의 전압 변경시 직류 16V와 20V를 출력할 때의 구동 특성을 나타낸다.13 and 14 are waveform diagrams for explaining the driving characteristics of the power supply unit when the voltage is changed in the full load state. 13 and 14 show driving characteristics when the power supply unit according to the first embodiment outputs DC 16V and 20V at the time of voltage change in the full load state.

도 13 및 도 14에서, VDS는 제3전원 변환부의 펌프 스위치들의 양단(드레인-소오스) 전압이고, I_trans_pri는 제2전원 변환부의 메인 트랜스포머를 통해 출력되는 전류를 의미하고, V_out은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 고전위전압 출력라인을 통해 출력되는 전압을 의미하고, V_ref는 제2전원 변환부의 참조전압(제2전원 변환부로 피드백되는 전압)을 의미한다.13 and 14, VDS is a voltage across both ends (drain-source) of the pump switches of the third power conversion section, I_trans_pri indicates a current output through the main transformer of the second power conversion section, And V_ref denotes a reference voltage of the second power conversion unit (a voltage fed back to the second power conversion unit).

도 13 및 도 14의 비교를 통해 알 수 있듯이, 전원 공급부의 출력 전압을 가변하면(예: 16V -> 20V로 승압), 제3전원 변환부의 펌프 스위치들은 서로 다른 듀티비를 갖고 교번하며 턴온 및 턴오프된다. 그리고 펌프 제어부에서 메인 제어부로 제공된 전압 변경 신호는 V2보다 낮은 V1을 갖도록 변경된다.13 and 14, when the output voltage of the power supply unit is varied (for example, from 16 V to> 20 V), the pump switches of the third power conversion unit have alternate duty ratios, Off. And the voltage change signal provided from the pump control unit to the main control unit is changed to have V1 lower than V2.

도 15 및 도 16은 전압 하강 및 전안 상승시 전원 공급부의 구동 특성을 설명하기 위한 파형도들이다. 도 15 및 도 16은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 전압이 16V에서 20V로 하강할 때와 20V에서 16V로 상승할 때의 구동 특성을 나타낸다.15 and 16 are waveform diagrams for explaining the driving characteristics of the power supply unit when the voltage is lowered and the voltage is increased. 15 and 16 show driving characteristics when the voltage of the power supply unit according to the first embodiment falls from 16V to 20V and when the voltage of the power supply unit rises from 20V to 16V.

도 15 및 도 16에서, V_tank는 제3전원 변환부의 탱크 커패시터의 전압을 의미하고, I_pump는 제3전원 변환부의 펌프 스위치들을 통해 출력되는 전류를 의미하고, V_out은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 고전위전압 출력라인을 통해 출력되는 전압을 의미하고, V_ref는 제2전원 변환부의 참조전압(제2전원 변환부로 피드백되는 전압)을 의미한다.15 and 16, V_tank denotes the voltage of the tank capacitor of the third power conversion section, I_pump denotes the current output through the pump switches of the third power conversion section, V_out denotes the power output of the power supply section according to the first embodiment, And V_ref denotes a reference voltage of the second power conversion unit (a voltage fed back to the second power conversion unit).

도 15 및 도 16의 비교를 통해 알 수 있듯이, 전원 공급부의 출력 전압을 상승 가변(예: 16V -> 20V로 승압)하기 위해서는 제3전원 변환부의 펌프 스위치들의 듀티비를 낮추면(D: 0.5 -> 0.2) 된다. 이때, 제2전원 변환부로 피드백되는 참조전압(V_ref)은 상승하게 된다.15 and 16, when the duty ratio of the pump switches of the third power source conversion unit is lowered (D: 0.5 - 0.5 V) in order to vary the output voltage of the power supply unit to be variable (for example, > 0.2). At this time, the reference voltage (V_ref) fed back to the second power conversion unit rises.

반대로, 전원 공급부의 출력 전압을 하강 가변(예: 20V -> 16V로 강압)하기 위해서는 제3전원 변환부의 펌프 스위치들의 듀티비를 높이면(D: 0.2 -> 0.5) 된다. 이때, 제2전원 변환부로 피드백되는 참조전압(V_ref)은 하강하게 된다.Conversely, in order to vary the output voltage of the power supply unit (for example, 20V -> 16V), the duty ratio of the pump switches of the third power conversion unit is increased (D: 0.2 -> 0.5). At this time, the reference voltage (V_ref) fed back to the second power conversion unit is lowered.

이상 제1실시예에 따른 전원 공급부는 펌프 스위치들이 출력 전압을 가변하는 순간에만 동작을 하고 전압 평형 상태에서는 소모되는 전력이 없기 때문에 효율 저하 문제를 해결할 수 있다. 또한, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 하드 스위칭 구간이 매우 짧기 때문에 스위칭으로 인한 효율 손실을 저감할 수 있다. 또한, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 출력 전압 가변 시간의 한계 극복 및 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 할 수 있다. 또한, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 피드백신호 및 스위칭 듀티비(Boost Switch Duty ratio)의 가변에 의거 출력단의 효율 손실을 방지하면서도 빠른 전압 변동이 가능하다. 또한, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 위와 같은 구동 특성 및 성능을 가지고 있기 때문에, 고전위전압을 빠르게 가변해야 하는 표시장치에 적용시 더욱 큰 효과를 발현할 수 있다.Since the power supply unit according to the first embodiment operates only when the pump switches vary the output voltage and there is no power consumed in the voltage balanced state, the efficiency reduction problem can be solved. In addition, since the hard switching period of the power supply unit according to the first embodiment is very short, efficiency loss due to switching can be reduced. Also, the power supply unit according to the first embodiment can overcome the limit of the output voltage variable time and can perform the simple bidirectional current transportation control (bidirectional power transmission by the duty change). In addition, the power supply unit according to the first embodiment is capable of rapidly changing the voltage while preventing loss of efficiency of the output stage due to variation of the feedback signal and the switching duty ratio. In addition, since the power supply unit according to the first embodiment has the above-described driving characteristics and performance, it can exhibit a greater effect when applied to a display device in which a high-potential voltage needs to be quickly changed.

이하, 제2실시예에 따른 전원 공급부를 설명한다. 제2실시예에 따른 전원 공급부는 제1실시예에서 설명한 전원 공급부와 유사한 회로 구성을 가지므로, 이하에서 미 설명되는 부분은 제1실시예의 설명부분을 참조한다.Hereinafter, the power supply unit according to the second embodiment will be described. Since the power supply unit according to the second embodiment has a circuit configuration similar to that of the power supply unit described in the first embodiment, the portions not described below refer to the description of the first embodiment.

- 제2실시예 -- Second Embodiment -

도 17은 제2실시예에 따른 전원 공급부의 일부를 보여주는 회로 구성도이고, 도 18은 제1실시예에 따른 전원 공급부의 출력 전압 가변 동작시의 개선점을 간략히 설명하기 위한 블록도이고, 도 19는 제2실시예에 따른 전원 제어부의 일부를 보여주는 회로 구성도이고, 도 20은 제1 및 제2실시예 간의 차이점을 보여주는 파형도이며, 도 21 및 도 22는 제2실시예에 따라 RC 지연을 감소시키기 위한 참조전압의 가변전압 파형을 나타낸 예시도들이다.FIG. 17 is a circuit diagram showing a part of the power supply unit according to the second embodiment, FIG. 18 is a block diagram for briefly explaining an improvement in the output voltage varying operation of the power supply unit according to the first embodiment, FIG. 20 is a waveform diagram showing a difference between the first and second embodiments. FIG. 21 and FIG. 22 are waveform diagrams showing a part of the power control unit according to the second embodiment, The variable voltage waveform of the reference voltage is shown.

도 17에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 전원 공급부에는 제2전원 변환부(LLC, Main Converter(Half Bridge)), 제3전원 변환부(Pump, Pump Converter(Boost)) 및 전원 제어부(CNT)가 포함된다. 제2실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)에 대하여 병렬 스테이지 형태로 제3전원 변환부(Pump)가 접속된다.17, the power supply unit according to the second embodiment includes a second power conversion unit (LLC, a main converter (Half Bridge)), a third power conversion unit (Pump, Booster) (CNT). In the power supply unit according to the second embodiment, the third power source conversion unit (Pump) is connected to the second power source conversion unit (LLC) in the form of a parallel stage.

제2전원 변환부(LLC)에는 메인 스위치들(ST1, ST2), 메인 인덕터(LL), 메인 커패시터(CL), 메인 트랜스포머(TRS1), 메인 다이오드들(DL1, DL2), 출력 커패시터(CO) 및 출력 저항기(RL)가 포함된다. 제2실시예에 따른 제2전원 변환부(LLC) 또한 제1실시예와 마찬가지로 제1전원 변환부로부터 출력된 제1차직류전압을 강압하여 출력하는 역할을 한다. 따라서, 제2전원 변환부(LLC) 또한 제1직류전원 변환부로 정의될 수 있다.The second power conversion unit LLC includes main switches ST1 and ST2, a main inductor LL, a main capacitor CL, a main transformer TRS1, main diodes DL1 and DL2, an output capacitor CO, And an output resistor RL. The second power converter (LLC) according to the second embodiment also functions to step down the first DC voltage output from the first power converter as in the first embodiment. Therefore, the second power source conversion unit LLC can also be defined as the first DC power source conversion unit.

제3전원 변환부(Pump)에는 펌프 트랜스포머(TRS2), 펌프 스위치들(BT1, BT2), 브릿지 스위치(BSW), 펌프 인덕터(LP), 펌프 다이오드(DP) 및 탱크 커패시터(CP)가 포함된다. 제2실시예에 따른 제3전원 변환부(Pump) 또한 제2전원 변환부(LLC)로부터 출력된 제2차직류전압을 가변하여 제3차직류전압으로 출력하는 역할을 한다. 따라서, 제3전원 변환부(Pump) 또한 제2직류전원 변환부로 정의될 수 있다.The third power conversion unit Pump includes a pump transformer TRS2, pump switches BT1 and BT2, a bridge switch BSW, a pump inductor LP, a pump diode DP and a tank capacitor CP . The third power converter Pump according to the second embodiment also varies the second DC voltage output from the second power converter LLC and outputs the third DC voltage as a third DC voltage. Therefore, the third power conversion unit Pump may also be defined as the second DC power conversion unit.

전원 제어부(CNT)에는 제2전원 변환부(LLC)의 스위칭 주파수를 변경(가변)하는 메인 제어부(HBC)와 제3전원 변환부(Pump)의 전압 가변 속도를 조절하는 펌프 제어부(MCU)가 포함된다.The power control unit CNT includes a main control unit HBC for changing the switching frequency of the second power conversion unit LLC and a pump control unit MCU for adjusting the variable speed of the third power conversion unit Pump .

제1메인 스위치(ST1)는 메인 제어부(HBC)의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고, 입력전압단(VIN)의 제1전압단(+)에 제1전극이 연결되고, 메인 인덕터(LL)의 일단에 제2전극이 연결된다. 제1메인 스위치(ST1)는 메인 제어부(HBC)의 제1출력단을 통해 출력된 제1메인 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The first main switch ST1 has a gate electrode connected to the first output terminal of the main control unit HBC, a first electrode connected to the first voltage terminal (+) of the input voltage terminal VIN, The second electrode is connected to one end of the second electrode. The first main switch ST1 is turned on or off by the first main switch signal output through the first output terminal of the main control unit HBC.

제2메인 스위치(ST2)는 메인 제어부(HBC)의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고, 입력전압단(VIN)의 제2전압단(-)에 제1전극이 연결되고, 메인 인덕터(LL)의 일단에 제2전극이 연결된다. 제2메인 스위치(ST2)는 메인 제어부(HBC)의 제2출력단을 통해 출력된 제2메인 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The second main switch ST2 has a gate electrode connected to a second output terminal of the main control unit HBC, a first electrode connected to a second voltage terminal (-) of the input voltage terminal VIN, and a main inductor LL The second electrode is connected to one end of the second electrode. The second main switch ST2 is turned on or off by the second main switch signal output through the second output terminal of the main control unit HBC.

메인 인덕터(LL)는 제1메인 스위치(ST1) 및 제2메인 스위치(ST2)의 제2전극에 일단이 연결되고 메인 트랜스포머(TRS1)의 제1차권선 측의 제1단자(W1)에 타단이 연결된다.The main inductor LL has one end connected to the second electrode of the first main switch ST1 and the second main switch ST2 and the other end connected to the first terminal W1 on the first main winding side of the main transformer TRS1 Lt; / RTI >

메인 커패시터(CL)는 입력전압단(VIN)의 제2전압단(-) 및 제2메인 스위치(ST2)의 제1전극에 일단이 연결되고 메인 트랜스포머(TRS1)의 제1차권선 측의 제3단자(W3)에 타단이 연결된다.The main capacitor CL is connected at one end to the second voltage terminal (-) of the input voltage terminal VIN and at the first electrode of the second main switch ST2 and at one end of the main transformer TRS1 And the other end is connected to the third terminal W3.

메인 트랜스포머(TRS1)는 메인 인덕터(LL)의 타단에 제1차권선 측의 제1단자(W1)가 연결되고, 메인 커패시터(CL)의 타단에 제1차권선 측의 제3단자(W3)가 연결된다. 또한, 메인 트랜스포머(TRS1)는 제1메인 다이오드(DL1)의 애노드전극에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 연결되고, 제2메인 다이오드(DL2)의 애노드전극에 제2차권선 측의 제6단자(W6)가 연결된다.The main transformer TRS1 has a first terminal W1 on the first winding side connected to the other terminal of the main inductor LL and a third terminal W3 on the first winding side on the other terminal of the main capacitor CL. Respectively. The main transformer TRS1 is connected to an anode electrode of the first main diode DL1 and a fourth terminal W4 of the second main winding DL2 and to an anode electrode of the second main diode DL2, Is connected to the sixth terminal W6.

메인 트랜스포머(TRS1)는 제1차권선 측에 제1단자(W1) 내지 제3단자(W3)가 위치하고, 제2차권선 측에 제4단자(W4) 내지 제6단자(W6)가 위치한다. 메인 트랜스포머(TRS1)의 제1차권선 측의 제1단자(W1)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 있고, 제1차권선 측의 제2단자(W2)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제5단자(W5)가 있고, 제1차권선 측의 제3단자(W3)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제6단자(W6)가 있다.The main transformer TRS1 has the first terminal W1 to the third terminal W3 on the first winding side and the fourth terminal W4 to the sixth terminal W6 on the second winding side . The second terminal W2 on the first main winding side and the fourth terminal W4 on the second main winding side are located at positions opposite to the first terminal W1 on the first main winding side of the main transformer TRS1, And a sixth terminal W6 on the second secondary winding side is provided at a position facing the third terminal W3 on the first primary winding side have.

제1메인 다이오드(DL1)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제4단자(W4)에 애노드전극이 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 캐소드전극이 연결된다.The first main diode DL1 is connected to an anode electrode of the main transformer TRS1 on the second winding side and a fourth terminal W4 of the main transformer TRS1 on the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC The cathode electrode is connected.

제2메인 다이오드(DL2)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제6단자(W6)에 애노드전극이 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 캐소드전극이 연결된다.The second main diode DL2 is connected to the anode terminal of the sixth terminal W6 of the main transformer TRS1 on the second winding side and the anode electrode of the second main power supply line LLC is connected to the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC The cathode electrode is connected.

출력 커패시터(CO)는 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND)에 타단이 연결된다.The output capacitor CO is connected at one end to the high potential voltage output line Vout of the second power conversion unit LLC and at the other end to the low potential voltage output line GND.

출력 저항기(RL)는 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND)에 타단이 연결된다.The output resistor RL is connected at one end to the high-potential voltage output line Vout of the second power conversion unit LLC and at the other end to the low-potential voltage output line GND.

제2전원 변환부(LLC)는 메인 제어부(HBC)로부터 출력된 제1 및 제2메인 스위치 신호에 대응하여 메인 스위치들(ST1, ST2)이 턴온 또는 턴오프 동작하게 되는 스위칭 주파수를 제어함에 따라 입력전압단(VIN)을 통해 입력된 제1차직류전압을 강압하여 제2차직류전압으로 변환하여 출력한다.The second power converter LLC controls the switching frequency at which the main switches ST1 and ST2 are turned on or off in response to the first and second main switch signals output from the main controller HBC The first DC voltage input through the input voltage terminal VIN is stepped down to be converted into a second DC voltage and output.

펌프 트랜스포머(TRS2)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제5단자(W5)에 병렬 스테이지 형태로 접속된다. 펌프 트랜스포머(TRS2)는 메인 트랜스포머(TRS1)의 제2차권선 측의 제5단자(W5)에 제1차권선 측의 제1단자(W1)가 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 저전위전압 출력라인(GND)에 제1차권선 측의 제2단자(W2)가 연결된다. 또한, 펌프 트랜스포머(TRS2)는 저전위전압 출력라인(GND) 및 제1펌프 스위치(BT1)의 제1전극에 제2차권선 측의 제3단자(W3)가 연결되고, 펌프 다이오드(DP)의 애노드전극에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 연결된다.The pump transformer TRS2 is connected in parallel to the fifth terminal W5 on the secondary winding side of the main transformer TRS1. The pump transformer TRS2 is connected between the first terminal W1 of the first primary winding and the fifth terminal W5 of the main transformer TRS1 on the secondary winding side of the main transformer TRS1, And the second terminal W2 on the first winding side is connected to the potential voltage output line GND. The pump transformer TRS2 is connected to the low potential voltage output line GND and the first electrode of the first pump switch BT1 to the third terminal W3 of the secondary winding side, The fourth terminal W4 on the secondary winding side is connected to the anode electrode of the secondary winding.

펌프 트랜스포머(TRS2)는 제1차권선 측에 제1단자(W1) 및 제2단자(W2)가 위치하고, 제2차권선 측에 제3단자(W3) 및 제4단자(W4)가 위치한다. 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제1차권선 측의 제1단자(W1)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제3단자(W3)가 있고, 제1차권선 측의 제2단자(W2)와 대향하는 위치에 제2차권선 측의 제4단자(W4)가 있다.The pump transformer TRS2 has the first terminal W1 and the second terminal W2 on the first winding side and the third terminal W3 and the fourth terminal W4 on the second winding side . The third terminal W3 on the second secondary winding side is located at a position facing the first terminal W1 on the first primary winding side of the pump transformer TRS2 and the second terminal W2 on the secondary side of the first transformer TRS2, And the fourth terminal W4 on the side of the secondary winding.

펌프 다이오드(DP)는 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제2차권선 측의 제4단자(W4)에 애노드전극이 연결되고 탱크 커패시터(CP)의 일단 및 제2펌프 스위치(BT2)의 제2전극에 캐소드전극이 연결된다.The anode of the pump diode DP is connected to the fourth terminal W4 of the pump transformer TRS2 on the second winding side and the anode electrode of the pump diode TRS2 is connected to one end of the tank capacitor CP and the second electrode of the second pump switch BT2 The cathode electrode is connected.

탱크 커패시터(CP)는 펌프 다이오드(DP)의 캐소드전극 및 제2펌프 스위치(BT2)의 제2전극에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND) 및 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제2차권선 측의 제3단자(W3)에 타단이 연결된다.The tank capacitor CP is connected at one end to the cathode electrode of the pump diode DP and to the second electrode of the second pump switch BT2 and is connected to the low potential voltage output line GND and the secondary winding of the pump transformer TRS2 And the other end is connected to the third terminal W3.

제1펌프 스위치(BT1)는 펌프 제어부(MCU)의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고, 펌프 인덕터(LP)의 타단에 제1전극이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND) 및 펌프 트랜스포머(TRS2)의 제2차권선 측의 제3단자(W3)에 제2전극이 연결된다. 제1펌프 스위치(BT1)는 펌프 제어부(MCU)의 제1출력단을 통해 출력된 제1펌프 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The first pump switch BT1 has a gate electrode connected to the first output terminal of the pump control unit MCU, a first electrode connected to the other end of the pump inductor LP and a low potential voltage output line GND and a pump transformer The second electrode is connected to the third terminal W3 on the second winding side of the second winding TRS2. The first pump switch BT1 is turned on or off by the first pump switch signal outputted through the first output terminal of the pump control unit MCU.

제2펌프 스위치(BT2)는 펌프 제어부(MCU)의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고, 펌프 인덕터(LP)의 타단에 제1전극이 연결되고 펌프 다이오드(DP)의 캐소드전극 및 탱크 커패시터(CP)의 일단에 제2전극이 연결된다. 제2펌프 스위치(BT2)는 펌프 제어부(MCU)의 제2출력단을 통해 출력된 제2펌프 스위치 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다.The second pump switch BT2 has a gate electrode connected to the second output terminal of the pump control unit MCU and a first electrode connected to the other end of the pump inductor LP and connected to the cathode electrode of the pump diode DP and the tank capacitor CP is connected to one end of the second electrode. The second pump switch BT2 is turned on or off by the second pump switch signal outputted through the second output terminal of the pump control unit MCU.

브릿지 스위치(BSW)는 펌프 인덕터(LP)의 일단에 제1전극이 연결되고 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 제2전극이 연결되고 펌프 제어부(MCU)에 제어전극이 연결된다. 브릿지 스위치(BSW)는 펌프 제어부(MCU)로부터 출력된 브릿지 스위치 제어신호(BSWC)에 대응하여 턴온 또는 턴오프된다. 한편, 브릿지 스위치(BSW)는 제3전원 변환부(Pump)가 아닌 제2전원 변환부(LLC) 또는 전원 제어부(CNT)에 포함되는 구성으로 그 소속이 변경될 수 있다.The bridge switch BSW has a first electrode connected to one end of the pump inductor LP and a second electrode connected to the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC and the pump control unit MCU A control electrode is connected. The bridge switch BSW is turned on or off in response to the bridge switch control signal BSWC output from the pump control unit MCU. The bridge switch BSW is included in the second power conversion unit LLC or the power control unit CNT instead of the third power conversion unit Pump, and its affiliation can be changed.

브릿지 스위치(BSW)는 전압 평형 상태에서 제2전원 변환부(LLC)와 제3전원 변환부(Pump) 간의 전기적인 분리를 위해 턴오프된다. 브릿지 스위치(BSW)는 전원 공급부의 전압 가변 이후 제2전원 변환부(LLC)와 제3전원 변환부(Pump)를 분리한다. 브릿지 스위치(BSW)는 전압 가변 구간 동안 턴온을 유지하게 되는 반면, 전압 가변이 종료된 이후의 전압 평형 구간 동안 턴오프를 유지하게 된다.The bridge switch BSW is turned off for electrical separation between the second power source conversion unit LLC and the third power source conversion unit Pump in the voltage balanced state. The bridge switch BSW separates the second power conversion unit LLC and the third power conversion unit Pump after the voltage of the power supply unit changes. The bridge switch BSW maintains the turn-on during the voltage variation period, while maintaining the turn-off during the voltage balance period after the voltage variation ends.

전압 가변 구간 동안, 펌프 제어부(MCU)는 브릿지 스위치(BSW)를 턴온하고, 펌프 스위치들(BT1, BT2)를 턴 온/오프 제어하고, 참조전압(Vref)을 변경하는 순서로 전원 공급부의 출력 전압을 가변하기 위한 제어 동작을 수행한다. 브릿지 스위치(BSW)의 턴온 시간과 참조전압(Vref)의 변경 시간의 관계는 "브릿지 스위치(BSW)의 턴온 시간 ≥ 참조전압(Vref)의 변경 시간"으로 설정될 수 있다.During the voltage variable period, the pump control unit MCU turns on the bridge switch BSW, turns on / off the pump switches BT1 and BT2, and changes the reference voltage Vref, And performs a control operation for varying the voltage. The relationship between the turn-on time of the bridge switch BSW and the change time of the reference voltage Vref can be set to the "turn-on time of the bridge switch BSW ≧ change time of the reference voltage Vref".

전압 평형 구간 동안, 펌프 제어부(MCU)는 브릿지 스위치(BSW)를 턴오프하고, 펌프 스위치들(BT1, BT2)를 턴오프하고, 참조전압(Vref)을 유지하지만 제2전원 변환부(LLC)와 제3전원 변환부(Pump) 간의 입출력 선로가 물려 있어 제2전원 변환부(LLC)의 출력이 흔들리는(기생 공진 및 두 회로 간의 상호 간섭) 문제가 발생할 수 있다.During the voltage equilibration period, the pump control unit MCU turns off the bridge switch BSW, turns off the pump switches BT1 and BT2, maintains the reference voltage Vref, Output line between the first power conversion unit and the third power conversion unit (Pump) is interrupted, and the output of the second power conversion unit (LLC) may shake (mutual interference between the parasitic resonance and the two circuits).

그러나 제2전원 변환부(LLC)와 제3전원 변환부(Pump) 간의 입출력 선로 사이에 브릿지 스위치(BSW)를 배치하고, 브릿지 스위치(BSW)를 턴오프하면 제2전원 변환부(LLC)의 출력부와 제3전원 변환부(Pump)의 입력부 간의 전기적인 분리로 인하여 이들 사이에 발생하는 기생 공진 성분은 제거(또는 개선)되는 것으로 나타났다. 아울러, 브릿지 스위치(BSW)의 동작에 의해 전원 공급부의 출력 효율은 제1실시예와 동일하게 유지하면서도 전압을 빠르게 가변할 수 있는 것으로 나타났다.However, if the bridge switch BSW is disposed between the input / output line between the second power conversion unit LLC and the third power conversion unit Pump and the bridge switch BSW is turned off, The parasitic resonance component generated between the output part and the input part of the third power conversion part (Pump) is eliminated (or improved) due to the electrical separation. In addition, it has been shown that the output efficiency of the power supply unit can be rapidly changed by the operation of the bridge switch BSW, while maintaining the same efficiency as in the first embodiment.

펌프 인덕터(LP)는 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 연결된 브릿지 스위치(BSW)에 일단이 연결되고 제1펌프 스위치(BT1) 및 제2펌프 스위치(BT2)의 제1전극에 타단이 연결된다.The pump inductor LP is connected at one end to the bridge switch BSW connected to the high potential output line Vout of the second power conversion unit LLC and connected to the first pump switch BT1 and the second pump switch BT2, And the other end is connected to the first electrode of the second electrode.

펌프 제어부(MCU)는 전원 공급부(또는 제2전원 변환부)의 출력 전압이 가변되는 구간(또는 순간) 제3전원 변환부(Pump)를 동작시키기 위한 신호를 출력하면서 제2전원 변환부(LLC)의 전압 레벨을 변경하기 위해 참조전압(Vref)을 변경한다. 펌프 제어부(MCU)는 타이밍 제어부 등과 연동할 수 있다. 펌프 제어부(MCU)는 타이밍 제어부로부터 전원 공급부의 전압을 변경하기 위한 신호가 공급되면, 이에 대응하여 참조전압(Vref)을 변경한다.The pump control unit MCU outputs a signal for operating the third power conversion unit Pump in which the output voltage of the power supply unit (or the second power conversion unit) is variable (or momentarily) The reference voltage Vref is changed to change the voltage level of the reference voltage Vref. The pump control unit (MCU) can be interlocked with the timing control unit or the like. When a signal for changing the voltage of the power supply unit is supplied from the timing control unit, the pump control unit MCU changes the reference voltage Vref accordingly.

메인 제어부(HBC)는 메인 스위치들(ST1, ST2)을 턴온 또는 턴오프 제어하기 위한 메인 스위치 신호들(STC)을 출력한다. 펌프 제어부(MCU)는 펌프 스위치들(BT1, BT2)을 턴온 또는 턴오프 제어하기 위한 펌프 스위치 신호들(SWC)을 출력한다. 메인 제어부(HBC)와 펌프 제어부(MCU)는 전압 변경 라인을 통해 연결된다.The main control unit HBC outputs main switch signals STC for turning on or off the main switches ST1 and ST2. The pump control unit (MCU) outputs pump switch signals (SWC) for controlling the pump switches (BT1, BT2) to be turned on or off. The main control unit (HBC) and the pump control unit (MCU) are connected via a voltage change line.

메인 제어부(HBC)는 펌프 제어부(MCU)로부터 제공된 전압 변경 신호에 의해 내부 참조전압(Vref)의 전압값이 가변된다. 펌프 제어부(MCU)로부터 제공된 전압 변경 신호에 의해 참조전압(Vref)의 전압값이 가변되면 메인 제어부(HBC)로부터 출력되는 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수 또한 가변된다.In the main control unit HBC, the voltage value of the internal reference voltage Vref is varied by the voltage change signal provided from the pump control unit MCU. The frequency of the main switch signals STC output from the main control unit HBC also changes if the voltage value of the reference voltage Vref is varied by the voltage change signal provided from the pump control unit MCU.

제2실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)의 출력 커패시터(CO)와 제3전원 변환부(Pump)의 탱크 커패시터(CP) 사이에 양방향 전력 전달이 가능한 펌프 스위치들이 병렬로 접속되어 있어 전류를 빠르게 주고받을 수 있다.The power supply unit according to the second embodiment includes pump switches capable of transmitting bi-directional power between the output capacitor CO of the second power conversion unit LLC and the tank capacitor CP of the third power supply conversion unit Pump in parallel It is connected and can exchange current quickly.

제2실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)가 기본적으로 ZVS을 한다. 하지만, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들은 전압 평형 상태에서만 ZVS을 한다. 즉, 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들은 출력 전압이 가변되는 동작에서만 하드 스위칭이 일어난다.In the power supply unit according to the second embodiment, the second power conversion unit (LLC) basically performs the ZVS. However, the pump switches of the third power converter unit perform ZVS only in the voltage balanced state. That is, the pump switches of the third power converter Pump are hard switched only in the operation in which the output voltage is variable.

제2실시예에 따른 전원 공급부는 출력 전압 가변 시간의 한계 극복 및 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 할 수 있다. 제2실시예에 따른 전원 공급부는 제2전원 변환부(LLC)의 출력 커패시터(CO)와 제3전원 변환부(Pump)의 탱크 커패시터(CP) 간에 전류 수송이 이루어지므로 출력 전압 가변 시간은 제3전원 변환부(Pump)의 펌프 스위치들의 능력에 의존한다.The power supply unit according to the second embodiment can overcome the limit of the output voltage variable time and can perform the simple bidirectional current transportation control (bidirectional power transmission by the duty change). Since the power supply unit according to the second embodiment carries the current between the output capacitor CO of the second power source conversion unit LLC and the tank capacitor CP of the third power source conversion unit Pump, 3 power converter (pump).

앞서 설명하였듯이, 메인 제어부(HBC)의 신호생성부(PWM)는 비교기(COMP)의 출력단을 통해 전달되는 피드백신호(FB)에 대응하여 메인 스위치들(ST1, ST2)을 제어하는 스위칭 주파수인 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수를 가변하게 된다. 즉, 제2전원 변환부(LLC)의 전압 변환 능력은 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수와 관계하고 이를 결정하는 요소는 고전위전압(Vout)과 참조전압(Vref) 등이 된다.As described above, the signal generator PWM of the main control unit HBC has a main switching unit SW1 for switching the main switches ST1 and ST2 corresponding to the feedback signal FB transmitted through the output terminal of the comparator COMP, The frequency of the switch signals STC is varied. That is, the voltage conversion capability of the second power conversion unit LLC is related to the frequency of the main switch signals STC, and the factors that determine the voltage conversion capability are the high potential Vout and the reference voltage Vref.

본 발명의 제2실시예는 제1실시예 대비 더 나은 변조 방법으로 참조전압(Vref)을 가변하데, 이를 설명하면 다음과 같다.In the second embodiment of the present invention, the reference voltage Vref is changed by a better modulation method than the first embodiment.

도 18에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 빠른 전압 가변을 위해 제2전원 변환부(LLC)의 출력 전압을 센싱하고 센싱된 전압에 기초하여 제2전원 변환부(LLC)의 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수를 가변한다.18, the power supply unit according to the first embodiment senses the output voltage of the second power conversion unit LLC for quick voltage change and outputs the second power conversion unit LLC based on the sensed voltage. The frequency of the main switch signals STC is varied.

이를 위해, 메인 제어부(HBC)는 제2전원 변환부(LLC)의 출력 전압인 고전위전압(Vout)을 센싱한다. 메인 제어부(HBC)의 비교기(Feedback Error Amp.)는 센싱된 고전위전압(Vout) 및 고정 또는 변동된 참조전압(Vref)(또는 요구된 전압; Desired Voltage)에 대응하여 메인 스위치 신호들(STC)의 주파수를 변경한다.To this end, the main control unit HBC senses the high-potential voltage Vout, which is the output voltage of the second power conversion unit LLC. The feedback error amplifier of the main control unit HBC detects the main switch signals STC corresponding to the sensed high potential voltage Vout and the fixed or varying reference voltage Vref ).

제1실시예에 따른 전원 공급부(또는 전원 변환부들)가 빠른 전압 가변을 하기 위해 참조전압(Vref)을 가변(또는 제어)하는 경우 메인 제어부(HBC)에 포함된 비교기의 음의전압 입력단의 전압 변화가 이상적인 파형처럼 가변되어야 한다. 그러나 제1실시예에 따른 전원 공급부의 경우, 저항이나 기생 커패시턴스 성분 등의 영향으로 비교기의 음의전압 입력단의 전압이 빠른 변화를 하지 못할 수 있다.When the power supply unit (or the power conversion units) according to the first embodiment varies (or controls) the reference voltage Vref to change the voltage quickly, the voltage of the negative voltage input terminal of the comparator included in the main control unit HBC The change must be variable like an ideal waveform. However, in the case of the power supply unit according to the first embodiment, the voltage at the negative voltage input terminal of the comparator may not change rapidly due to the influence of the resistance, the parasitic capacitance component, and the like.

이 때문에, 제1실시예에 따른 전원 공급부는 출력 전압을 빠르게 변화시킬 수 있지만 한계가 있을 수 있다. 그리고 빠른 출력 전압을 위해 구비된 제3전원 변환부(Pump)의 구조를 갖지만 참조전압(Vref)의 변화에 따른 영향을 받아 전압 가변 동작시 불안정한 구동을 하게 될 수도 있다.For this reason, the power supply unit according to the first embodiment can quickly change the output voltage, but there may be a limit. In addition, the third power supply unit has a structure of a third power supply unit provided for a fast output voltage, but may be affected by a change in the reference voltage Vref and may be unstable in a voltage variable operation.

도 19에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 메인 제어부(HBC)는 전압센싱부(FEA) 및 신호생성부(PWM) 등을 포함한다. 전압센싱부(FEA)는 현재의 출력 전압과 원하는 참조전압(Vref)을 비교하여 에러(Error)를 계산하고, 발생한 에러를 최소화하는 방향으로 제2전원 변환부(LLC)를 제어한다. 그러므로 전압센싱부(FEA)는 피드백 에러 앰프 회로(Feedback Error Amp.)로 명명될 수도 있다.As shown in FIG. 19, the main control unit (HBC) according to the second embodiment includes a voltage sensing unit (FEA) and a signal generating unit (PWM). The voltage sensing unit FEA compares the current output voltage with a desired reference voltage Vref to calculate an error and controls the second power conversion unit LLC in a direction that minimizes the generated error. Therefore, the voltage sensing unit (FEA) may be referred to as a feedback error amplifier circuit (Feedback Error Amplifier).

전압센싱부(FEA)는 고전위전압(Vout)과 참조전압(Vref)에 기초하여 피드백신호(FB)를 출력한다. 전압센싱부(FEA)로부터 출력되는 피드백신호(FB)의 형태는 참조전압(Vref)에 대응하여 가변된다. 신호생성부(PWM)는 전압센싱부(FEA)로부터 출력된 피드백신호(FB)에 대응하여 메인 스위치 신호들(STC)을 생성한다.The voltage sensing unit FEA outputs the feedback signal FB based on the high potential voltage Vout and the reference voltage Vref. The form of the feedback signal FB output from the voltage sensing unit FEA is varied corresponding to the reference voltage Vref. The signal generating unit PWM generates the main switch signals STC in response to the feedback signal FB output from the voltage sensing unit FEA.

전압센싱부(FEA)는 에러를 최소화하기 위해 비교기(COMP, E/A), 저항기들(R1 ~ R3, Ra, Rb) 및 커패시터들(C1, C2, C3)을 포함한다. 제1저항기(R1)는 제1커패시터(C1)의 타단에 일단이 연결되고 비교기(COMP)의 양의전압 입력단(+)에 타단이 연결된다. 제2저항기(R2)는 비교기(COMP)의 양의전압 입력단(+)에 일단이 연결되고 제1분압 저항기(Ra)와 제2분압 저항기(Rb)가 접속된 노드에 타단이 연결된다. 제3저항기(R3)는 비교기(COMP)의 음의전압 입력단(-)에 일단이 연결되고 참조전압(Vref)이 입력되는 단자에 타단이 연결된다.The voltage sensing unit FEA includes a comparator COMP, E / A, resistors R1 to R3, Ra and Rb and capacitors C1, C2 and C3 in order to minimize errors. The first resistor R1 has one end connected to the other end of the first capacitor C1 and the other end connected to the positive voltage input terminal (+) of the comparator COMP. The second resistor R2 is connected at one end to the positive voltage input terminal (+) of the comparator COMP and at the other end to the node to which the first voltage dividing resistor Ra and the second voltage dividing resistor Rb are connected. The third resistor R3 is connected at one end to the negative voltage input terminal (-) of the comparator COMP and at the other terminal to the terminal to which the reference voltage Vref is input.

제1커패시터(C1)는 비교기(COMP)의 출력단에 일단이 연결되고 제1저항기(R1)의 일단에 타단이 연결된다. 제2커패시터(C2)는 제1커패시터(C1)의 일단에 일단이 연결되고 제1저항기(R1)의 타단 및 비교기(COMP)의 양의전압 입력단(+)에 타단이 연결된다. 제3커패시터(C3)는 비교기(COMP)의 음의전압 입력단(-)에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND)에 타단이 연결된다.The first capacitor C1 has one end connected to the output terminal of the comparator COMP and the other end connected to one end of the first resistor R1. The second capacitor C2 has one end connected to one end of the first capacitor C1 and the other end connected to the other end of the first resistor R1 and the positive voltage input terminal (+) of the comparator COMP. The third capacitor C3 is connected at one end to the negative voltage input terminal (-) of the comparator COMP and at the other end to the low potential voltage output line GND.

제1분압 저항기(Ra)의 일단은 제2전원 변환부(LLC)의 고전위전압 출력라인(Vout)에 일단이 연결되고 제2분압 저항기(Rb)의 일단에 타단이 연결된다. 제2분압 저항기(Rb)는 제1분압 저항기(Ra)의 타단에 일단이 연결되고 저전위전압 출력라인(GND)에 타단이 연결된다.One end of the first voltage-dividing resistor Ra is connected to the high-potential voltage output line Vout of the second power-source conversion unit LLC and the other end thereof is connected to one end of the second voltage-dividing resistor Rb. The second voltage-dividing resistor Rb has one end connected to the other end of the first voltage-dividing resistor Ra and the other end connected to the low-potential voltage output line GND.

도 8, 도 9 및 도 20(a)에 도시된 바와 같이, 제1실시예는 전원 공급부의 출력 전압을 가변하기 위해 참조전압(VreF)을 이상적인 파형으로 가변하여도 RC 지연(RC Delay)에 의해 비교기(COMP)의 입력단에서 보이는 참조전압(Vref)의 파형은 RC 지연이 포함된 왜곡된 파형을 띄게 된다.8, 9 and 20 (a), the first embodiment differs from the first embodiment in that the reference voltage VreF is varied to an ideal waveform in order to vary the output voltage of the power supply unit, The waveform of the reference voltage Vref appearing at the input terminal of the comparator COMP becomes a distorted waveform including the RC delay.

이에 따라, 제3전원 변환부(Pump)의 동작에 의해 전압이 순간적으로 빠르게 가변 되어도 다시 참조전압(Vref)을 따라가려 하기 때문에 제2전원 변환부(LLC)의 출력 전압이 일정하게 유지되지 못하고 참조전압(Vref)을 따라 움직이게 된다. 즉, 전원 공급부의 출력 전압이 빠르게 변하지 못하고 참조전압(Vref)의 영향을 받아 전압 가변 동작에서 불안정한 구동을 하게 된다.Accordingly, even if the voltage is instantaneously changed quickly due to the operation of the third power converter Pump, the output voltage of the second power converter LLC can not be kept constant because the reference voltage Vref is applied again And moves along the reference voltage Vref. That is, the output voltage of the power supply unit can not change rapidly, and is influenced by the reference voltage (Vref), which causes unstable driving in the voltage variable operation.

도 17, 도 19, 도 20(b), 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 제2실시예는 전압센싱부(FEA)의 RC 지연 영향을 최소화하기 위하여 참조전압(Vref)을 오버드라이빙(over driving)할 수 있는 형태의 전압으로 공급한다.As shown in FIGS. 17, 19, 20 (b), 21 and 22, the second embodiment overdrives the reference voltage Vref in order to minimize the RC delay effect of the voltage sensing unit FEA. (over driving).

예컨대, 참조전압(Vref)은 도 21과 같이 마이너스 익스포넨셜(-EXP) 함수 등의 특정 함수 형태를 띠는 전압으로 가변전압(VM)이 생성되거나 도 21과 유사한 형태를 갖추면서 도 22와 같이 계단 형태를 띠는 스텝 전압으로 가변전압(VM)이 생성될 수 있다. 이때, 참조전압(Vref)이 가변되는 가변전압(VM)의 레벨(Vl)과 시간(Vt)에 따라 RC 지연 영향 또한 달라진다. 그러므로 가변전압(VM)의 레벨(Vl)과 시간(Vt)은 전원 공급부를 구성하는 회로에 대응하여 설계값이 달라질 수 있다.For example, the reference voltage Vref is a voltage having a specific function form such as a negative influence (-EXP) function as shown in FIG. 21, or a variable voltage VM is generated as shown in FIG. 21, The variable voltage VM can be generated by a step voltage having a step-like shape. At this time, the RC delay effect also varies depending on the level (Vl) and the time (Vt) of the variable voltage (VM) whose reference voltage (Vref) varies. Therefore, the level Vl and the time Vt of the variable voltage VM may vary depending on the circuit constituting the power supply unit.

위와 같은 형태로 인위적인 가변전압(VM)을 형성하여 입력한 결과 비교기(COMP)의 음의전압 입력단(-)에서 보이는 RC 지연 문제는 제거 또는 완화되고 이상적인 스텝 펑션(Ideal Step Function)에 가까운 파형을 나타내게 된다. 이로 인하여, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 최적의 가변 속도 및 가변 후 최적의 시간 내에 안정화할 수 있는 형태로 참조전압(Vref)을 생성할 수 있고 이에 기초하여 출력 전압을 빠르고 안정적으로 제어할 수 있게 된다.As a result of inputting an artificial variable voltage (VM) in the above form, the RC delay problem at the negative voltage input (-) of the comparator (COMP) is eliminated or relaxed and the waveform close to the ideal step function . Therefore, the power supply unit according to the second embodiment can generate the reference voltage Vref in a form that can be stabilized within the optimum variable speed and the optimum time after the variable, and can quickly and stably control the output voltage .

도 23 및 도 24는 제1실시예 및 제2실시예에 따른 전원 공급부의 주요 제어 특징을 비교 설명하기 위한 파형도들이다. 제1실시예와 제2실시예 간의 차이점은 이하의 설명과 더불어 도 23 및 도 24에 도시된 원형 형상의 도형을 참조하면 명확해질 것이다.23 and 24 are waveform diagrams for comparing and explaining main control features of the power supply unit according to the first embodiment and the second embodiment. The difference between the first embodiment and the second embodiment will be clarified with reference to the shape of the circular shape shown in Figs. 23 and 24, in addition to the following description.

도 23에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 전원 공급부의 주요 제어 특징을 살펴보면 다음과 같다.As shown in FIG. 23, main control features of the power supply unit according to the first embodiment are as follows.

1. LLC Ref. Voltage를 통해 알 수 있듯이, 전압 가변이 필요한 시점에서 스텝 파형으로 참조전압(Vref)이 변한다.1. LLC Ref. As can be seen from the voltage, the reference voltage (Vref) changes in step waveform when the voltage change is required.

2. Error Amp 입력단 Ref. Voltage 파형을 통해 알 수 있듯이, RC Delay에 의해 참조전압(Vref)에 왜곡이 발생한다.2. Error Amp Input Ref. As seen from the voltage waveform, the reference voltage (Vref) is distorted by the RC Delay.

3. Boost Switch Duty Ratio를 통해 알 수 있듯이, 제3전원 변환부(Pump)의 동작 제어를 위해 펌프 스위치들의 듀티를 제어한다.3. As can be seen from the Boost Switch Duty Ratio, the duty of the pump switches is controlled to control the operation of the third power converter.

4. LLC 출력 전압을 통해 알 수 있듯이, 제3전원 변환부(Pump)의 동작 후, 전원 공급부의 출력 전압은 참조전압(Vref) 따라가므로 안정화되지 못하고 왜곡이 발생한다.4. As can be seen from the LLC output voltage, after the operation of the third power converter Pump, the output voltage of the power supply unit follows the reference voltage Vref and is not stabilized and distortion occurs.

5. Pump 수송 전류를 통해 알 수 있듯이, 제2전원 변환부(LLC)에서 탱크 커패시터로 전류가 수송될 때에는 아래로 볼록하게 하강하고, 탱크 커패시터에서 제2전원 변환부(LLC)로 전류가 수송될 때에는 위로 볼록하게 상승한다.5. As can be seen from the Pump transport current, when the current is transported from the second power conversion unit LLC to the tank capacitor, the current sinks downward convexly, and the current from the tank capacitor to the second power conversion unit LLC When it becomes up, it rises upward convexly.

도 24에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 전원 공급부의 주요 제어 특징은 다음과 같다.As shown in Fig. 24, the main control features of the power supply unit according to the second embodiment are as follows.

1. Bump Bridge 신호를 통해 알 수 있듯이, 제3전원 변환부(Pump)의 동작 시에만 브릿지 스위치가 턴온된다.1. As can be seen from the Bump Bridge signal, the bridge switch is turned on only during the operation of the third power conversion unit (Pump).

2. LLC Ref. Voltage를 통해 알 수 있듯이, 전압 가변이 필요한 시점에서 특정 함수 파형으로 참조전압(Vref)이 변한다.2. LLC Ref. As can be seen from the voltage, the reference voltage (Vref) changes with a specific function waveform when the voltage change is required.

3. Error Amp 입력단 Ref. Voltage 파형을 통해 알 수 있듯이, RC Delay에 의한 참조전압(Vref)의 왜곡이 최소화 된다.3. Error Amp Input Ref. As seen from the voltage waveform, the distortion of the reference voltage (Vref) by the RC delay is minimized.

4. Boost Switch Duty Ratio를 통해 알 수 있듯이, 제3전원 변환부(Pump)의 동작 제어를 위해 펌프 스위치들의 듀티를 제어한다.4. As can be seen from the Boost Switch Duty Ratio, the duty of the pump switches is controlled to control the operation of the third power converter.

5. LLC 출력 전압을 통해 알 수 있듯이, 제3전원 변환부(Pump)의 동작 후에도 전원 공급부의 출력 전압이 안정화된다.5. As can be seen from the LLC output voltage, the output voltage of the power supply unit is stabilized even after the operation of the third power converter unit.

6. Pump 수송 전류를 통해 알 수 있듯이, 제2전원 변환부(LLC)에서 탱크 커패시터로 전류가 수송될 때에는 아래로 약간 볼록(제1실시예 대비 낮은 폭으로)하게 하강하고, 탱크 커패시터에서 제2전원 변환부(LLC)로 전류가 수송될 때에는 위로 볼록하게 상승한다.6. As can be seen from the Pump transport current, when the current is transported from the second power conversion unit LLC to the tank capacitor, it is lowered slightly downward (with a lower width than in the first embodiment) 2 power converter (LLC).

이상 제2실시예에 따른 전원 공급부는 빠른 전압 가변과 안정적인 출력을 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 빠르고 안정적인 전압 가변을 위해 참조전압을 특정 함수의 형태로 가변시키고, 전압 평형 상태에서만 펌프 회로와 메인 회로를 전기적으로 분리하여 이들 간의 기생 공진을 제거 또는 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 펌프 스위치들이 출력 전압을 가변하는 순간에만 동작을 하고 전압 평형 상태에서는 소모되는 전력이 없기 때문에 효율 저하 문제를 해결할 수 있다. 또한, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 하드 스위칭 구간이 매우 짧기 때문에 스위칭으로 인한 효율 손실을 저감할 수 있다. 또한, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 출력 전압 가변 시간의 한계 극복 및 간편한 양방향 전류 수송 제어(Duty 변화에 의한 양방향 전력 전달)를 할 수 있다. 또한, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 피드백신호 및 스위칭 듀티비(Boost Switch Duty ratio)의 가변에 의거 출력단의 효율 손실을 방지하면서도 빠른 전압 변동이 가능하다. 또한, 제2실시예에 따른 전원 공급부는 위와 같은 구동 특성 및 성능을 가지고 있기 때문에, 고전위전압을 빠르게 가변해야 하는 표시장치에 적용시 더욱 큰 효과를 발현할 수 있다.The power supply unit according to the second embodiment can maintain a quick voltage change and a stable output. In addition, the power supply unit according to the second embodiment can change the reference voltage in the form of a specific function for quick and stable voltage change, electrically isolate the pump circuit and the main circuit from each other only in the voltage balanced state, There is an effect that can be done. In addition, the power supply unit according to the second embodiment operates only when the pump switches change the output voltage, and there is no power consumed in the equilibrium state. In addition, since the hard switching period of the power supply unit according to the second embodiment is very short, efficiency loss due to switching can be reduced. In addition, the power supply unit according to the second embodiment can overcome the limit of the output voltage variable time and can perform simple bidirectional current transportation control (bidirectional power transfer by duty change). In addition, the power supply unit according to the second embodiment is capable of rapidly changing the voltage while preventing the efficiency loss of the output stage by varying the feedback signal and the switching duty ratio. Further, since the power supply unit according to the second embodiment has the above-described driving characteristics and performance, it can exhibit a greater effect when applied to a display device that needs to rapidly change the high-potential voltage.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description. Also, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

110: 영상 공급부 120: 타이밍 제어부
130: 스캔 구동부 140: 데이터 구동부
150: 표시패널 180: 전원 공급부
LLC: 제2전원 변환부 TRS1: 메인 트랜스포머
CO: 출력 커패시터 Pump: 제3전원 변환부
TRS2: 펌프 트랜스포머 BT1, BT2: 펌프 스위치들
LP: 펌프 인덕터 DP: 펌프 다이오드
CP: 탱크 커패시터 BSW: 브릿지 스위치
110: image supply unit 120: timing control unit
130: scan driver 140:
150: Display panel 180: Power supply unit
LLC: Second power conversion section TRS1: Main transformer
CO: Output capacitor Pump: Third power conversion section
TRS2: Pump Transformer BT1, BT2: Pump Switches
LP: Pump inductor DP: Pump diode
CP: Tank Capacitor BSW: Bridge Switch

Claims (18)

외부로부터 공급된 제1차직류전압을 변환하여 제2차직류전압으로 출력하기 위한 메인 트랜스포머를 갖는 제1직류전원 변환부와,
상기 제2차직류전압을 변환하여 제3차직류전압으로 출력하기 위한 펌프 트랜스포머를 갖는 제2직류전원 변환부를 포함하며,
상기 제2직류전원 변환부는 양방향 전력 전달이 가능한 병렬 스테이지 형태로 상기 제1직류전원 변환부에 접속되는 전원 공급부.
A first DC power conversion unit having a main transformer for converting a first DC voltage supplied from the outside and outputting the first DC voltage to a second DC voltage,
And a second DC power supply having a pump transformer for converting the second DC voltage into a third DC voltage,
And the second DC power conversion unit is connected to the first DC power conversion unit in the form of a parallel stage capable of bi-directional power transfer.
제1항에 있어서,
상기 펌프 트랜스포머의 제1차권선 측은
상기 메인 트랜스포머의 제2차권선 측에 병렬 스테이지 형태로 접속되는 전원 공급부.
The method according to claim 1,
The primary winding side of the pump transformer
And a power supply unit connected to the secondary winding side of the main transformer in a form of a parallel stage.
제2항에 있어서,
상기 제1직류전원 변환부는 고전위전압 출력라인에 위치하는 출력 커패시터를 포함하고,
상기 제2직류전원 변환부는 상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측에 위치하는 탱크 커패시터를 포함하고,
상기 제2직류전원 변환부는 상기 출력 커패시터와 상기 탱크 커패시터 사이에서 양방향 전력 전달을 하는 펌프 스위치들을 포함하는 전원 공급부.
3. The method of claim 2,
Wherein the first DC power converting unit includes an output capacitor located in a high-potential voltage output line,
Wherein the second DC power conversion unit includes a tank capacitor located on a second secondary winding side of the pump transformer,
And the second DC power conversion unit includes pump switches for bi-directional power transfer between the output capacitor and the tank capacitor.
제3항에 있어서,
상기 펌프 스위치들은
전압 평형 상태에서만 ZVS(Zero Voltage Switching)하는 전원 공급부.
The method of claim 3,
The pump switches
ZVS (Zero Voltage Switching) power supply only in voltage balanced state.
제3항에 있어서,
상기 펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 증가하면 상기 탱크 커패시터의 전압 충전으로 상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 감소하고,
상기 펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 감소하면 상기 탱크 커패시터의 전압 방전으로 상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 증가하는 전원 공급부.
The method of claim 3,
When the duty of at least one of the pump switches is increased, the output voltage through the high-potential voltage output line of the first DC power converting part decreases with the voltage charging of the tank capacitor,
Wherein when the duty of at least one of the pump switches is reduced, the output voltage through the high-potential voltage output line of the first DC power converting part increases with the voltage discharge of the tank capacitor.
제1항에 있어서,
상기 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 변경하는 메인 제어부와,
상기 제2직류전원 변환부의 전압 가변 속도를 조절하며 상기 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 가변하는 전압 변경 신호를 출력하는 펌프 제어부를 갖는 전원 제어부를 더 포함하는 전원 공급부.
The method according to claim 1,
A main control unit for changing a switching frequency of the first DC power supply unit,
And a pump controller for controlling a variable speed of the second DC power converter and outputting a voltage change signal for varying the switching frequency of the first DC power converter.
제6항에 있어서,
상기 제2직류전원 변환부는
상기 메인 트랜스포머의 제2차권선 측의 제5단자에 제1차권선 측의 제1단자가 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인에 제1차권선 측의 제2단자가 연결된 펌프 트랜스포머와,
상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제4단자에 애노드전극이 연결되고 상기 탱크 커패시터의에 캐소드전극이 연결된 펌프 다이오드와,
상기 펌프 다이오드의 캐소드전극에 일단이 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 타단이 연결된 탱크 커패시터와,
상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 일단이 연결된 펌프 인덕터와,
상기 펌프 제어부의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고 상기 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 제2전극이 연결된 제1펌프 스위치와,
상기 펌프 제어부의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고 상기 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 펌프 다이오드의 캐소드전극 및 상기 탱크 커패시터의 일단에 제2전극이 연결된 제2펌프 스위치를 포함하는 전원 공급부.
The method according to claim 6,
The second DC power source conversion unit
The first terminal on the first primary winding side is connected to the fifth terminal on the second secondary winding side of the main transformer and the second terminal on the first primary winding side is connected to the low potential voltage output line of the first DC power conversion section A pump transformer,
A pump diode having an anode electrode connected to the fourth terminal on the second winding side of the pump transformer and a cathode electrode connected to the tank capacitor,
A tank capacitor whose one end is connected to the cathode electrode of the pump diode and whose other end is connected to a low potential voltage output line of the first DC power converting unit and a third terminal on the second secondary winding side of the pump transformer,
A pump inductor whose one end is connected to the high potential voltage output line of the first DC power source conversion unit,
A gate electrode is connected to a first output terminal of the pump control unit, a first electrode is connected to the other end of the pump inductor, and a low potential voltage output line of the first DC power converting unit and a third A first pump switch to which a second electrode is connected,
And a second pump switch having a gate electrode connected to a second output terminal of the pump control unit, a first electrode connected to the other end of the pump inductor, and a cathode electrode of the pump diode and a second electrode connected to one end of the tank capacitor Power supply.
제1항에 있어서,
상기 제1직류전원 변환부의 출력부와 상기 제2직류전원 변환부의 입력부 사이에 위치하는 브릿지 스위치를 더 포함하고,
상기 브릿지 스위치는 전압 평형 상태에서 상기 제1직류전원 변환부와 상기 제2직류전원 변환부 간의 전기적인 분리를 위해 턴오프되는 전원 공급부.
The method according to claim 1,
Further comprising a bridge switch located between an output of the first DC power converter and an input of the second DC power converter,
Wherein the bridge switch is turned off for electrical separation between the first direct current power converting part and the second direct current power converting part in a voltage balanced state.
제7항에 있어서,
상기 펌프 인덕터의 일단에 제1전극이 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 제2전극이 연결되고 상기 펌프 제어부에 제어전극이 연결된 브릿지 스위치를 더 포함하고,
상기 브릿지 스위치는 상기 펌프 제어부로부터 출력된 브릿지 스위치 제어신호에 대응하여 턴온 또는 턴오프되는 전원 공급부.
8. The method of claim 7,
Further comprising a bridge switch having a first electrode connected to one end of the pump inductor, a second electrode connected to a high potential output line of the first DC power converting unit, and a control electrode connected to the pump control unit,
Wherein the bridge switch is turned on or off in response to a bridge switch control signal output from the pump control unit.
제7항에 있어서,
상기 펌프 제어부는
상기 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수 변경을 위한 참조전압을 상기 메인 제어부에 공급하고,
상기 제1직류전원 변환부의 출력 전압이 가변되면 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 띠는 전압 또는 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 갖되, 계단 형태를 띠는 스텝 전압으로 상기 참조전압을 변경하는 전원 공급부.
8. The method of claim 7,
The pump control unit
A reference voltage for changing the switching frequency of the first DC power supply unit is supplied to the main control unit,
A power supply unit for changing the reference voltage to a step voltage having a negative exponential function form or a negative exponential function form when the output voltage of the first DC power source conversion unit is variable,
영상을 표시하는 표시패널과,
상기 표시패널을 구동하는 장치에 필요한 전원을 출력하는 전원 공급부를 포함하고,
상기 전원 공급부는
외부로부터 공급된 제1차직류전압을 변환하여 제2차직류전압으로 출력하기 위한 메인 트랜스포머를 갖는 제1직류전원 변환부와,
상기 제2차직류전압을 변환하여 제3차직류전압으로 출력하기 위한 펌프 트랜스포머를 갖는 제2직류전원 변환부를 포함하며,
상기 펌프 트랜스포머의 제1차권선 측은 상기 메인 트랜스포머의 제2차권선 측에 병렬 스테이지 형태로 접속되는 표시장치.
A display panel for displaying an image,
And a power supply unit for outputting power necessary for the apparatus for driving the display panel,
The power supply unit
A first DC power conversion unit having a main transformer for converting a first DC voltage supplied from the outside and outputting the first DC voltage to a second DC voltage,
And a second DC power supply having a pump transformer for converting the second DC voltage into a third DC voltage,
And the first winding side of the pump transformer is connected to the secondary winding side of the main transformer in a parallel stage form.
제11항에 있어서,
상기 제1직류전원 변환부는 고전위전압 출력라인에 위치하는 출력 커패시터를 포함하고,
상기 제2직류전원 변환부는 상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측에 위치하는 탱크 커패시터를 포함하고,
상기 제2직류전원 변환부는 상기 출력 커패시터와 상기 탱크 커패시터 사이에서 양방향 전력 전달을 하는 펌프 스위치들을 포함하는 표시장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the first DC power converting unit includes an output capacitor located in a high-potential voltage output line,
Wherein the second DC power conversion unit includes a tank capacitor located on a second secondary winding side of the pump transformer,
Wherein the second direct-current power conversion unit includes pump switches for transmitting bi-directional power between the output capacitor and the tank capacitor.
제12항에 있어서,
상기 펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 증가하면 상기 탱크 커패시터의 전압 충전으로 상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 감소하고,
상기 펌프 스위치들 중 적어도 하나의 듀티가 감소하면 상기 탱크 커패시터의 전압 방전으로 상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인을 통한 출력 전압은 증가하는 표시장치.
13. The method of claim 12,
When the duty of at least one of the pump switches is increased, the output voltage through the high-potential voltage output line of the first DC power converting part decreases with the voltage charging of the tank capacitor,
And the output voltage through the high-potential voltage output line of the first DC power converting unit increases with the voltage discharge of the tank capacitor when the duty of at least one of the pump switches decreases.
제13항에 있어서,
상기 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 변경하는 메인 제어부와,
상기 제2직류전원 변환부의 전압 가변 속도를 조절하며 상기 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수를 가변하는 전압 변경 신호를 출력하는 펌프 제어부를 갖는 전원 제어부를 더 포함하는 표시장치.
14. The method of claim 13,
A main control unit for changing a switching frequency of the first DC power supply unit,
And a pump controller for controlling a voltage variable speed of the second DC power converter and outputting a voltage changing signal for varying the switching frequency of the first DC power converter.
제14항에 있어서,
상기 제2직류전원 변환부는
상기 메인 트랜스포머의 제2차권선 측의 제5단자에 제1차권선 측의 제1단자가 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인에 제1차권선 측의 제2단자가 연결된 펌프 트랜스포머와,
상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제4단자에 애노드전극이 연결되고 상기 탱크 커패시터의에 캐소드전극이 연결된 펌프 다이오드와,
상기 펌프 다이오드의 캐소드전극에 일단이 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 타단이 연결된 탱크 커패시터와,
상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 일단이 연결된 펌프 인덕터와,
상기 펌프 제어부의 제1출력단에 게이트전극이 연결되고 상기 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 저전위전압 출력라인 및 상기 펌프 트랜스포머의 제2차권선 측의 제3단자에 제2전극이 연결된 제1펌프 스위치와,
상기 펌프 제어부의 제2출력단에 게이트전극이 연결되고 상기 펌프 인덕터의 타단에 제1전극이 연결되고 상기 펌프 다이오드의 캐소드전극 및 상기 탱크 커패시터의 일단에 제2전극이 연결된 제2펌프 스위치를 포함하는 표시장치.
15. The method of claim 14,
The second DC power source conversion unit
The first terminal on the first primary winding side is connected to the fifth terminal on the second secondary winding side of the main transformer and the second terminal on the first primary winding side is connected to the low potential voltage output line of the first DC power conversion section A pump transformer,
A pump diode having an anode electrode connected to the fourth terminal on the second winding side of the pump transformer and a cathode electrode connected to the tank capacitor,
A tank capacitor whose one end is connected to the cathode electrode of the pump diode and whose other end is connected to a low potential voltage output line of the first DC power converting unit and a third terminal on the second secondary winding side of the pump transformer,
A pump inductor whose one end is connected to the high potential voltage output line of the first DC power source conversion unit,
A gate electrode is connected to a first output terminal of the pump control unit, a first electrode is connected to the other end of the pump inductor, and a low potential voltage output line of the first DC power converting unit and a third A first pump switch to which a second electrode is connected,
And a second pump switch having a gate electrode connected to a second output terminal of the pump control unit, a first electrode connected to the other end of the pump inductor, and a cathode electrode of the pump diode and a second electrode connected to one end of the tank capacitor Display device.
제11항에 있어서,
상기 제1직류전원 변환부의 출력부와 상기 제2직류전원 변환부의 입력부 사이에 위치하는 브릿지 스위치를 더 포함하고,
상기 브릿지 스위치는 전압 평형 상태에서 상기 제1직류전원 변환부와 상기 제2직류전원 변환부 간의 전기적인 분리를 위해 턴오프되는 표시장치.
12. The method of claim 11,
Further comprising a bridge switch located between an output of the first DC power converter and an input of the second DC power converter,
Wherein the bridge switch is turned off for electrical separation between the first direct current power converting unit and the second direct current power converting unit in a voltage balanced state.
제15항에 있어서,
상기 펌프 인덕터의 일단에 제1전극이 연결되고 상기 제1직류전원 변환부의 고전위전압 출력라인에 제2전극이 연결되고 상기 펌프 제어부에 제어전극이 연결된 브릿지 스위치를 더 포함하고,
상기 브릿지 스위치는 상기 펌프 제어부로부터 출력된 브릿지 스위치 제어신호에 대응하여 턴온 또는 턴오프되는 표시장치.
16. The method of claim 15,
Further comprising a bridge switch having a first electrode connected to one end of the pump inductor, a second electrode connected to a high potential output line of the first DC power converting unit, and a control electrode connected to the pump control unit,
Wherein the bridge switch is turned on or off in response to a bridge switch control signal output from the pump control unit.
제15항에 있어서,
상기 펌프 제어부는
상기 제1직류전원 변환부의 스위칭 주파수 변경을 위한 참조전압을 상기 메인 제어부에 공급하고,
상기 제1직류전원 변환부의 출력 전압이 가변되면 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 띠는 전압 또는 마이너스 익스포넨셜 함수 형태를 갖되, 계단 형태를 띠는 스텝 전압으로 상기 참조전압을 변경하는 표시장치.
16. The method of claim 15,
The pump control unit
A reference voltage for changing the switching frequency of the first DC power supply unit is supplied to the main control unit,
And changes the reference voltage to a step voltage having a negative exponential function form or a negative exponential function form if the output voltage of the first DC power source conversion unit is variable, the step voltage having a stepped form.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080084028A (en) * 2007-03-14 2008-09-19 엘지디스플레이 주식회사 Backlight driving circuit for liquid crystal display device
KR20090023709A (en) * 2006-06-20 2009-03-05 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Method for operating a resonant power converter
KR20090076766A (en) * 2008-01-07 2009-07-13 라이트온 테크놀러지 코포레이션 Power supplying device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090023709A (en) * 2006-06-20 2009-03-05 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Method for operating a resonant power converter
KR20080084028A (en) * 2007-03-14 2008-09-19 엘지디스플레이 주식회사 Backlight driving circuit for liquid crystal display device
KR20090076766A (en) * 2008-01-07 2009-07-13 라이트온 테크놀러지 코포레이션 Power supplying device

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