KR100629518B1

KR100629518B1 - 다출력 스위칭 전원장치

Info

Publication number: KR100629518B1
Application number: KR1020050007445A
Authority: KR
Inventors: 김세중
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2006-09-28
Also published as: KR20060086595A

Abstract

다출력 스위칭 전원장치가 개시된다. 본 다출력 스위칭 전원장치에서 제1 및 제2 전원변압기는 입력전압에 대해 1, 2 차측 코일의 상호작용을 이용하여 전압을 각각 유기한다. 제1 스위칭제어부는 제1 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써 제1 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하고, 제2 스위칭제어부는 제2 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써 제2 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 그리고, 출력 제어부는 외부 제어신호에 따라 제1 스위칭제어부 및 상기 제2 스위치제어부 중 어느 하나만이 동작하도록 제어한다. 이에 의해, 다출력 스위칭 전원장치에서 대기상태(standby mode)에서 턴온(Tuen on)을 유지하고자 하는 출력전압만을 온(ON)시키고, 나머지 전압은 오프(OFF)시킴으로써, 대기상태에서 전력소모를 감소시킬 수 있다.

대기전력, 스위칭 전원장치, SMPS

Description

다출력 스위칭 전원장치{Multiple output switching mode power supply apparatus}

도 1은 종래의 기술에 따른 다출력 스위칭 전원장치의 회로도, 그리고

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다출력 스위칭 전원장치의 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 정류회로부 120 : 제1 스위칭제어부

130 : 제2 스위칭제어부 140 : 제1 전원변압기

150 : 제2 전원변압기 160 : 제1 출력회로부

170 : 제2 출력회로부 180 : 출력 제어부

본 발명은 다출력 스위칭 전원장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기상태(standby mode)에서 전력소모를 최소화할 수 있는 다출력 스위칭 전원장치에 관한 것이다.

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

도 1은 종래의 기술에 따른 다출력 스위칭 전원장치의 일예에 대한 회로도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 스위칭 전원장치는, 정류회로부(10), 제1 스위칭제어부(20), 제2 스위칭제어부(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 정류한다. 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 스위칭제어부(20)는 제1 전원변압기(40)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제1 전원변압기(40)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 마찬가지로, 제2 스위칭제어부(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 출력회 로부(60)는 직류전압 Va를 출력전압으로 출력하고, 제2 출력회로부(70)는 직류전압 Vb를 출력전압으로 출력한다.

제1 및 제2 스위칭제어부(20,30)에서, 제1 및 제2 PWM 콘트롤러(IC1, IC2)는 내부에 증폭기, 비교기, 발진기, PWM 비교기, 트랜지스터 등이 하나의 모듈로 직접화된 것이다. 제1 및 제2 PWM 콘트롤러(IC1, IC2)는, 각각 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)의 1차측 코일의 일단에 접속되며, 온/오프(ON/OFF) 스위칭에 의해 각각 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제1 및 제2 전원변압기(40, 50)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 각각 제어한다.

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 동작전원으로 사용한다.

제1 출력회로부(60)에서, 저항 R2 및 R3는 출력전압 Va를 저항값의 비로 분압하며, 이 분압된 전압값이 비교기로 사용되는 제1 션트 IC(Shunt IC, D4)의 기준 전압과 비교된다. 이 비교 결과에 따라, 제1 션트 IC(D4)는 OPEN 과 SHORT 특성을 가지게 되며, 이에 따라 제1 출력회로부(60)의 출력단의 전원이 포토커플러(Photo Coupler, PC1)을 구동시켜 제1 PWM 콘트롤러(IC1)에 피드백(Feedback) 신호를 보내게 되고, 제1 PWM 콘트롤러(IC1)는 온/오프 듀티(duty)를 제어함으로써 출력전압을 조절한다. 제2 출력회로부(70)도 동일한 방식으로 제2 PWM 콘트롤러(IC2)의 온/오프 듀티를 제어한다.

그런데, 이와 같이 제1 출력회로부(60)의 출력단과 제2 출력회로부(70)의 출력단의 전압을 모두 비교기로 비교하여, 온/오프 듀티를 제어함으로써 출력전압을 조절하는 방식은 불필요한 대기전력(Standby power)의 소모를 증가시킬 수 있다. 즉, 제1 출력회로부(60)와 제2 출력회로부(70)중에서 어느 하나를 메인 전원으로 사용하고, 나머지 하나를 필요에 따라 전원을 공급하는 채널로 사용하는 경우, 메인 전원으로 사용하는 채널외에 다른 채널까지 전력소모를 함으로써 대기전력의 소모량이 증가한다. 더구나, 최근에 에너지 절약에 대한 관심이 높아지면서 자연스럽게 전자제품의 대기전력(Standby power)에 대한 관심이 높아지고 있는 상황에서, 전자제품에 널리 사용되고 있는 다출력 스위칭 전원장치의 대기전력을 감소시켜는 방안이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 대기상태에서 전력소모를 최소화할 수 있는 다출력 스위칭 전원장치를 제공함에 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 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제1 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제1 스위칭제어부, 상기 제2 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제2 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제2 스위칭제어부, 및 외부 제어신호에 따라, 상기 제1 스위칭제어부 및 상기 제2 스위치제어부 중 어느 하나만이 동작하도록 제어하는 출력 제어부를 포함한다. 이때, 상기 외부 제어신호는, 대기상태인 경우 인가되는 신호인 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 제1 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하여 출력하는 제1 출력회로부, 및 상기 제2 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하여 출력하는 제2 출력회로부를 더 포함한다. 상기 출력 제어부는, 상기 제1 출력회로부의 출력전압을 상기 제2 출력회로부의 바이어스 전압으로 제공하는 것이 가능하다.

그리고, 입력되는 교류전원을 정류하여 상기 제1 및 제2 전원변압기의 상기 제1차측 코일에 상기 입력전압으로 각각 인가하는 정류회로부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 일실시예에 따른 다출력 스위칭 전원장치의 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 다출력 스위칭 전원장치는 정류회로부(110), 제1 스위칭제어부(120), 제2 스위칭제어부(130), 제1 전원변압기(140), 제2 전원변압기(150), 제1 출력회로부(160), 제2 출력회로부(170), 출력 제어부(180)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, 2 차측 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 D13과 콘덴서 C14를 사용하여, 정류 및 평활함으로써 직류전압 Va를 출력한다. 마찬가지로, 제2 전원변압기(150)의 2차측 코일에 유기된 전압은 제2 출력회로부(170)로 전달된다. 제2 출력회로부(170)는 제2 전원변압기(150)의 2차측 코일에 유기된 전압을 다이오드 D15와 콘덴서 C15를 사용하여, 정류 및 평활함으로써 직류전압 Vb를 출력한다.

제1 스위칭제어부(120)는 제1 PWM 콘트롤러(IC10)을 구비하며, 제1 PWM 콘트롤러(IC10)는 스위칭 펄스를 발생하고, 제1 전원변압기(140)의 1차측 코일의 일단에 접속되며, 온/오프(ON/OFF) 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 동작전원을 공급한다.

마찬가지로, 제2 스위칭제어부(130)도 제2 PWM 콘트롤러(IC11)을 구비하며, 제2 PWM 콘트롤러(IC11)는 스위칭 펄스를 발생하고, 제2 전원변압기(150)의 1차측 코일의 일단에 접속되며, 온/오프 스위칭에 의해 제2 전원변압기(150)의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 제2 전원변압기(150)의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어한다. 또한, 다이오드 D12, 저항 R12, 및 콘덴서 C13은 제2 전원변압 기(150)의 보조권선을 통해 흐르는 전류를 정류 및 평활하여 제2 PWM 콘트롤러(IC11)에 동작전원을 공급한다.

출력 제어부(180)에서, 저항 R12 및 R13은 출력전압 Va를 저항값의 비로 분압하며, 이 분압된 전압값이 비교기로 사용되는 제1 션트 IC(Shunt IC, D14)의 기준 전압과 비교된다. 이 비교 결과에 따라, 제1 션트 IC(D14)는 OPEN 과 SHORT 특성을 가지게 되며, 이에 따라 제1 출력회로부(160)의 출력단의 전원이 포토커플러(Photo Coupler, PC1)을 구동시켜 제1 PWM 콘트롤러(IC1)에 피드백(Feedback) 신호를 보내게 되고, 제1 PWM 콘트롤러(IC1)는 온/오프 듀티(duty)를 제어함으로써 , 제1 출력회로부(160)의 출력전압 Va을 조절한다.

또한, 트랜지스터(Q20)가 온(ON)된 상태에서, 저항 R14 및 R15은 출력전압 Vb를 저항값의 비로 분압하며, 이 분압된 전압값이 제2 션트 IC(Shunt IC, D16)의 기준 전압과 비교된다. 이 비교 결과에 따라, 제2 션트 IC(D16)는 OPEN 과 SHORT 특성을 가지게 되며, 이에 따라 제2 출력회로부(170)의 출력단의 전원이 제2 포토커플러(Photo Coupler, PC11)을 구동시켜 제2 PWM 콘트롤러(IC11)에 피드백(Feedback) 신호를 보내고, 이 피드백 신호에 따라 제2 PWM 콘트롤러(IC11)는 온/오프 듀티(duty)를 제어함으로써, 제2 출력회로부(170)의 출력전압 Vb을 조절한다.

그러나, 트랜지스터(Q20)의 베이스에 오프(OFF) 신호가 인가되는 경우, 트랜지스터(Q20)가 턴온되고, 이에 따라 제2 포터 커플러(PC11)가 도통되어, 제2 포터 커플러(PC11) 피드백 신호에 의해 제2 스위칭제어부(130)의 PWM 콘트로러(IC11)은 최소 출력 혹은 오프(OFF) 상태가 된다. 따라서, 이 경우 제2 출력회로부(170)는 오프 상태가 된다. 트랜지스터(Q10)릍 턴온 시키거나 턴오프 시키는, ON/OFF 신호는 CPU 등의 제어장치에서 대기상태와 같은 경우 인가된다.

이와 같은 방식에 의해, 제1 출력회로부(160)의 출력이 메인 전원으로 사용되고, 제2 출력회로부(170)의 출력전압이 필요에 따라 사용되는 전압인 경우, 대기상태에서 제2 출력회로부(170)는 오프시켜, 대기전력을 감소시킬 수 있다.

한편, 상기의 실시예에서는, 다출력 스위칭 전원장치에서 출력전압이 두개인 경우를 예로써 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 국한되지 않으며, 출력전압이 두개 이상인 경우에도, 대기상태에서 턴온을 유지하고자 하는 출력회로부의 출력단을 대기상태에서 오프시켜야 하는 출력회로부의 피드백 바이어스 전압으로 사용하여, 두개 이상의 전압을 출력하는 다출력 스위칭 전원장치에도 사용가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다출력 스위칭 전원장치에서 대기상태에서 턴온을 유지하고자 하는 출력전압만을 온(ON) 시키고, 나머지 전압에 대해서는 오프(OFF) 시킴으로써, 대기상태에서 전력소모를 감소시킬 수 있다.

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 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제1 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제1 스위칭제어부;

상기 제2 전원변압기의 1차측 코일에 흐르는 전류를 단속함으로써, 상기 제2 전원변압기의 2차측 코일에 유기되는 전압을 제어하는 제2 스위칭제어부; 및

외부 제어신호에 따라, 상기 제1 스위칭제어부 및 상기 제2 스위치제어부 중 어느 하나만이 동작하도록 제어하는 출력 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제1항에 있어서,

상기 외부 제어신호는, 대기상태인 경우 인가되는 신호인 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제1항에 있어서,

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

상기 제2 전원변압기의 상기 2차측 코일에 유기된 출력전압을 정류하고 평활하여 출력하는 제2 출력회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제3항에 있어서, 상기 출력 제어부는,

상기 제1 출력회로부의 출력전압을 상기 제2 출력회로부의 바이어스 전압으로 제공하는 것을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원장치.
제1항에 있어서,

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