KR100598022B1

KR100598022B1 - 출력전압의 턴온 순서의 제어가 가능한 다출력 스위칭전원장치

Info

Publication number: KR100598022B1
Application number: KR1020050007448A
Authority: KR
Inventors: 류한청; 김세중
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

출력전압의 턴온(turn on) 순서의 제어가 가능한 다출력 스위칭 전원장치가 개시된다. 본 다출력 스위칭 전원장치는, 입력전압에 대해 1, 2 차측 코일의 상호작용을 이용하여 전압을 각각 유기하는 제1 및 제2 전원변압기를 포함한다. 제1 스위칭 회로부는 제1 전원변압기의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 동작전원으로 사용하여, 제1 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제1 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 그리고, 제2 스위칭 회로부는 제1 스위칭 회로부를 통해 동작전원을 공급받아, 제2 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제2 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 이에 의해, 다출력 스위칭 전원장치에서 출력전압의 턴온 순서의 제어가 가능하게 된다.

스위칭 전원장치, SMPS, 턴온

Description

출력전압의 턴온 순서의 제어가 가능한 다출력 스위칭 전원장치{Multiple output SMPS apparatus capable of controlling turn on sequence of output voltage}

도 1은 일반적인 다출력 스위칭 전원장치의 회로도,

도 2는 도 1의 다출력 스위칭 전원장치에서 출력전압을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 일실시예에 다출력 스위칭 전원장치의 회로도, 그리고

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다출력 스위칭 전원장치에서 출력전압을 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 정류회로부 120 : 제1 스위칭회로부

130 : 제2 스위칭회로부 140 : 제1 전원변압기

150 : 제2 전원변압기 160 : 제1 출력회로부

170 : 제2 출력회로부

본 발명은 다출력 스위칭 전원장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다 은 크기의 출력전압을 출력할 수 있으며 각 출력전압간의 턴온(turn on) 순서를 제어할 수 있는 다출력 스위칭 전원장치에 관한 것이다.

일반적으로 프린터와 같은 화상형성장치에서는 다출력 스위칭 전원장치(Switching Mode Power Supply : SMPS)가 사용되고 있다. 스위칭 전원장치는 스위칭 소자가 스위칭 모드로 동작하여 전력손실이 적고, 고주파 전원변압기를 사용하기 때문에 소형경량이므로 전체 효율이 높다는 특징이 있는 전원장치이며, 다출력 스위칭 전원장치는 서로 다른 크기의 직류전압을 출력할 수 있는 스위칭 전원장치를 말한다. 예컨대, 프린터에 사용되는 다출력 스위칭 전원장치의 경우, 메인 전원으로 사용되는 3.3V 혹은 5V 직류전압과, HVPS(High Voltage Power Supply)나 모터류에 사용되는 24V 직류전압을 출력할 수 있다.

도 1은 일반적인 다출력 스위칭 전원장치의 일예에 대한 회로도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 다출력 스위칭 전원장치는, 정류회로부(10), 제1 스위칭회로부(20), 제2 스위칭회로부(30), 제1 전원변압기(40), 제2 전원변압기(50), 제1 출력회로부(60), 및 제2 출력회로부(70)를 포함한다.

정류회로부(10)는 외부로부터 입력되는 교류전원을 브릿지 다이오드(DM1)와 콘덴서 C1을 사용하여 정류(整流)한다. 정류회로부(10)에서 정류된 전압은 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)의 1차측 코일에 각각 인가되고, 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)는 각각 1차측 코일과 2차측 코일의 상호작용에 의해, 2차측 코일에 전압을 유기한다. 이때, 제1 스위칭회로부(20)는 제1 전원변압기(40)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제1 전원변압기(40)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 마찬가지로, 제2 스위칭회로부(30)는 제2 전원변압기(50)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제2 전원변압기(50)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)의 2차측 코일에 유기된 전압은 각각 제1 및 제2 출력회로부(60, 70)에서 정류 및 평활(平滑)되어, 최종적으로 제1 출력회로부(60)는 직류전압 Va를 출력전압으로 출력하고, 제2 출력회로부(70)는 직류전압 Vb를 출력전압으로 출력한다.

제1 및 제2 스위칭회로부(20,30)에서, 제1 및 제2 PWM 콘트롤러(IC1, IC2)는 내부에 증폭기, 비교기, 발진기, PWM 비교기, 트랜지스터 등이 하나의 모듈로 직접화된 것으로, 각각 스위칭 펄스를 발생하고, 이에 의해 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터(Q1, Q2)는 온/오프 스위칭을 반복한다. 제1 및 제2 PWM 콘트롤러(IC1. IC2)는 온/오프 듀티(duty)를 제어함으로써 출력전압을 조절할 수 있으며, 제1 및 제2 PWM 콘트롤러(IC1, IC2)는 각각 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 각각 동작전원(Vcc)으로 사용한다. 따라서, 출력전압 Va 및 Vb는, 도 2에 도시한 바와 같이, 정상적인 동작 상태에서는 동시에 턴온된다.

그런데, 동작 상태에 따라서는, 제1 및 제2 스위칭회로부(20, 30)중 어느 하나에 먼저 동작전원이 공급되어, 출력전압 Va 및 Vb 중에서 어느 하나가 먼저 턴온되거나 정상 전압상태에 미리 도달하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 동작 환경에 따라 예상치 못한 오동작을 유발할 가능성이 존재한다. 예컨대, 프린터의 경우에서 출력전압 Vb가 모터류 등에 사용되는 24V 전원이고, 출력전압 Va가 CPU 등 의 메인 전원으로 사용되는 경우, 출력전압 Vb가 출력전압 Va 보다 빨리 턴온되거나 턴오프되면, CPU 등이 동작하지 않는 상태이므로 오동작을 유발할 수 있다. 따라서, 다출력 스위칭 전원장치가 사용되는 환경에 따라 각 출력전압의 턴온(Turn On) 순서를 제어할 필요성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 각 출력전압의 턴온 순서를 제어할 수 있는 다출력 스위청 전원장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다출력 스위칭 전원장치는, 입력전압에 대해 1, 2 차측 코일의 상호작용을 이용하여 전압을 각각 유기하는 제1 및 제2 전원변압기, 상기 제1 전원변압기의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 동작전원으로 사용하여, 상기 제1 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제1 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제1 스위칭회로부, 및 상기 제1 스위칭회로부를 통해 동작전원을 공급받아, 상기 제2 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제2 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제2 스위칭회로부를 포함한다.

상기 제1 스위칭회로부의 동작전압과 상기 제2 스위칭회로부의 동작전압간의 인가 시간 지연을 위한 지연소자를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 지연소자는 상기 제2 스위칭회로부의 동작전원 입력단에 병렬로 접속되는 콘덴서인 것이 가능하다.

바람직하게는, 입력되는 교류전원을 정류하여 상기 제1 및 제2 전원변압기의 상기 제1차측 코일에 상기 입력전압으로 인가하는 정류회로부를 더 포함한다. 그리고, 상기 제1 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하는 제1 출력회로부, 및 상기 제2 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하는 제2 출력회로부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 일실시예에 따른 다출력 스위칭 전원장치의 회로도이다. 도 3을 참조하면, 본 다출력 스위칭 전원장치는 정류회로부(110), 제1 스위칭회로부(120), 제2 스위칭회로부(130), 제1 전원변압기(140), 제2 전원변압기(150), 제1 출력회로부(160), 및 제2 출력회로부(170)를 포함한다.

정류회로부(110)는 외부로부터 입력되는 교류전원(AC)을 브릿지 다이오드(DM10)와 충전용 콘덴서 C11을 사용하여 정류한다. 정류회로부(110)에서 정류된 전압은 제1 및 제2 전원변압기(140, 150)의 1차측 코일에 각각 인가되고, 제1 및 제2 전원변압기(140, 150)는 각각 1차측 코일과 2차측 코일의 상호작용에 의해, 2차측 코일에 전압을 유기한다.

제1 전원변압기(140)의 2차측 코일에 유기된 전압은 제1 출력회로부(160)로 전달된다. 제1 출력회로부(160)는 제1 전원변압기(140)의 2차측 코일에 유기된 전압을 다이오드 D12과 콘덴서 C14를 사용하여, 정류 및 평활함으로써 최종적으로 직류전압 Va를 출력한다.

마찬가지로, 제2 전원변압기(150)의 2차측 코일에 유기된 전압은 제2 출력회 로부(170)로 전달된다. 제2 출력회로부(170)는 제2 전원변압기(150)의 2차측 코일에 유기된 전압을 다이오드 D13과 콘덴서 C15를 사용하여, 정류 및 평활함으로써 최종적으로 직류전압 Vb를 출력한다.

제1 스위칭회로부(120)는 스위칭용 제1 전계효과 트랜지스터(Q10)와, 제1 전계효과 트랜지스터(Q10)의 온/오프(ON/OFF) 구동을 제어하는 제1 PWM 콘트롤러(IC10)을 구비하며, 제1 PWM 콘트롤러(IC10)는 스위칭 펄스를 발생하고, 이에 의해 제1 전계효과 트랜지스터(Q10)는 온/오프 스위칭을 반복한다. 제1 스위칭회로부(120)는 제1 전원변압기(140)의 1차측 코일의 일단에 접속되며, 제1 전계효과 트랜지스터(Q10)의 온/오프 스위칭에 의해 제1 전원변압기(140)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제1 전원변압기(140)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 또한, 다이오드 D11, 저항 R11, 및 콘덴서 C12는 제1 전원변압기(140)의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 제1 PWM 콘트롤러(IC10)에 동작전원(Vcc)을 공급한다.

제2 스위칭회로부(130)는 스위칭용 제2 전계효과 트랜지스터(Q11)와, 제2 전계효과 트랜지스터(Q11)의 온/오프(ON/OFF) 구동을 제어하는 제2 PWM 콘트롤러(IC11)을 구비하며, 제2 PWM 콘트롤러(IC11)는 스위칭 펄스를 발생하고, 이에 의해 제2 전계효과 트랜지스터(Q11)는 온/오프 스위칭을 반복한다. 제2 스위칭회로부(120)는 제2 전원변압기(150)의 1차측 코일의 일단에 접속되며, 제2 전계효과 트랜지스터(Q11)의 온/오프 스위칭에 의해 제2 전원변압기(150)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제2 전원변압기(150)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제 어한다.

그리고, 제2 PWM 콘트롤러(IC11)의 동작전원의 입력단은 제1 PWM 콘트롤러(IC10)의 동작전원의 입력단과 접속된다. 즉, 제2 스위칭회로부(130)는 제2 전원변압기(150)의 보조권선을 통해 동작전원을 공급받는 것이 아니라, 제1 스위칭회로부(120)를 통해 동작전원을 공급받게 된다. 이때, 제2 PWM 콘트롤러(IC11)의 동작전압의 입력단에 병렬로 접속되는 콘덴서 C13은 시간 지연용 지연소자로 사용된다. 따라서, 출력전압 Va와 출력전압 Vb는, 도 4에 도시한 바와 같이, 출력전압 Va이 턴온한 후, 지연소자로 사용되는 콘덴서 C13의 용량에 따라 결정되는 소정시간 후에 출력전압 Vb이 턴온하게 된다. 따라서, 다출력 스위칭 전원장치에서 출력되는 출력전압간의 턴온 순서의 제어가 가능할 뿐아니라, 제2 전원변압기(150)에 제2 스위칭회로부(130)의 동작전압의 공급을 위한 보조권선이 필요없게 된다.

한편, 상기의 실시예에서는, 다출력 스위칭 전원장치에서 출력전압이 두개인 경우를 예로써 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 국한되지 않으며, 출력전압이 두개 이상인 경우에도, 하나의 스위칭 콘트롤러에만 전원변압기의 보조권선을 통해 동작전원을 공급받고, 동작전원을 공급받은 스위칭 콘트롤러가 나머지 스위칭 콘트롤러에 순차적으로 동작전원이 공급되도록 하여, 두개이상의 출력전압에 대해서도 턴온 순서의 제어가 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다출력 스위칭 전원장치에서 출력되는 출력전압간의 턴온 순서를 제어할 수 있으며, 턴온되는 시간의 조정도 가능 하다. 그리고, 스위칭 콘트롤러의 동작전압의 공급을 위한 보조권선이 필요없는 전원변압기를 사용할 수 있게 되므로, 전체 구조의 단순화도 가능하다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

입력전압에 대해 1, 2 차측 코일의 상호작용을 이용하여 전압을 각각 유기하는 제1 및 제2 전원변압기;

상기 제1 전원변압기의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 동작전원으로 사용하여, 상기 제1 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제1 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제1 스위칭회로부; 및

상기 제1 스위칭 회로부를 통해 동작전원을 공급받아, 상기 제2 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제2 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제2 스위칭회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 스위칭 회로부의 동작전압과 상기 제2 스위칭 회로부의 동작전압간의 인가 시간 지연을 위한 지연소자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제2항에 있어서,

상기 지연소자는 상기 제2 스위칭회로부의 동작전원 입력단에 병렬로 접속되는 콘덴서인 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제1항에 있어서,

입력되는 교류전원을 정류하여 상기 제1 및 제2 전원변압기의 상기 제1차측 코일에 상기 입력전압으로 인가하는 정류회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하는 제1 출력회로부; 및

상기 제2 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하는 제2 출력회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.