KR100636550B1

KR100636550B1 - 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치

Info

Publication number: KR100636550B1
Application number: KR1020050078381A
Authority: KR
Inventors: 박교신
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2006-10-19

Abstract

개시된 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치는, 로우 전압으로 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하기 위해 구비된 브릿지 정류 회로부와; 상기 브릿지 정류 회로부에서 인가되는 직류 전원의 레벨을 출력하는 스위칭 제어 회로부와; 상기 스위칭 제어 회로부에서 1차측 코일에 인가되는 직류 전원을 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비로 승압시켜 출력하는 트랜스포머와; 상기 트랜스포머를 통해 승압된 직류 전원에 포함된 노이즈를 정류하여 직류 전원으로 출력하는 2차측 정류부와; 상기 2차측 정류부를 통해 출력된 직류 전압을 수신하는 제2피드백 회로부와; 상기 제2피드백 회로부로부터 직류 전압을 수신하여 하이 전압일 때의 기준 전압과 비교하여 로우 전압을 감지하는 비교기와; 상기 비교기로부터 상기 로우 전압을 수신하여 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴으로부터 로우 전압을 수신하여 상기 마이컴이 로우 전압일 때에만 동작하는 스위치 회로부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스위칭 트랜스포머나 전해 콘덴서의 용량을 줄일 수 있어 코스트다운 효과가 있다.

프리 볼테이지, 스위칭모드 전원공급장치, 스위칭 제어회로

Description

프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치{FREE VOLTAGE TYPE SWITCHING MODE POWER SUPPLY}

도 1은 종래의 기술에 따른 스위칭모드 전원공급장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21. 브릿지 정류 회로부

22. 스위칭 제어 회로부

22a. 트랜스포머

23. 2차측 정류부

24. 제2피드백 회로부

25. 비교기

26. 마이컴

27. 스위치 회로부

28. 배전압 회로부

본 발명은 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스위칭모드 전원 공급장치(Switching Mode Power Supply; 이하, SMPS라 함)에서 입력 전압의 변화(AC86∼264V)에 대하여 관계없이 2차측 출력 전압을 일정하게 유지하기 위한 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 SMPS는 외부로부터 공급되는 전기를 컴퓨터, 컬러 TV, 비디오 카트리지 녹화기(VCR), 교환기, 무선 통신 기기 등 각종 전기 기기에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원공급장치로, 반도체 스위칭 특성을 이용해 상용 주파수 이상의 고주파에 단속 제어를 하고 충격을 완화시켜 주는 역할을 한다.

그리고 SMPS는 회로 방식 및 입출력 전원의 종류에 따라 여러 가지로 구분되는데, 회로 방식 가운데 최신 기술로 꼽히는 것은 공진형(resonant) 방식이고, 전원의 종류별로는 110V나 220V로 공급되는 AC 전기를 5~48V의 DC로 변환해 주는 AC/DC 컨버터와, 이를 다시 3.3~48V의 DC로 변환해 주는 DC/DC 컨버터가 가장 많이 쓰이고 있다. 공진형 SMPS는 주로 노트북 PC의 어댑터로 사용된다.

이러한 SMPS는 전력용 MOSFET 등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류 입력 전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류 출력 전압을 얻는 장치로서 반도체 소자의 스위칭 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로 종래의 리니어 방식의 전원공급장치에 비해 효율이 높고, 내구성이 강하며, 소형, 경량화에 유리한 안정화 전원장치이다.

도 1에는 상기와 같은 SMPS의 일 예의 구성이 개략적인 블록도로 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, SMPS는, AC 입력 라인의 노이즈(noise)를 감쇄시키는 라인 필터부(11)와, 이 라인 필터부(11)에 의해 필터링된 AC 전원이 입력되면 AC 입력을 DC로 정류하는, 즉 외부로부터 인가되는 AC 전원을 정류하여 DC 전원을 생성하는 1차측 정류부(12)와, 이 1차측 정류부(12) 스위칭 신호에 따라 온/오프(ON/OFF) 시켜주는 것으로, 구동되는 게이팅 신호에 따라 스위칭되어 1차측 정류부(12)에서 인가되는 DC 전원의 레벨을 출력하는 스위칭 제어회로부(13)를 포함하여 구성된다.

그리고 SMPS에는, 상기 스위칭 제어회로부(13)에서 1차측 코일에 인가되는 DC 전원을 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비로 승압시켜 출력하는 트랜스포머(13a)와, 이 트랜스포머(13a)를 통해 승압된 DC 전원에 포함된 노이즈를 정류하여 DC 전원으로 출력하는 2차측 정류부(14)와, 이 2차측 정류부(14)로부터 출력 전류를 검출하여 스위칭 제어회로부(13)로 피드백시키는 피드백 회로부(15)가 구비된다.

그리고 상기 스위칭 제어회로부(13)는 이들 피드백 신호를 기준신호와 비교하여 스위칭 신호의 펄스 위상을 조정하여 전류 및 전압의 레벨(크기)을 조정(PWM 제어)하여 최종 출력 전압을 일정하게 유지시킨다.

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 기술에 따른 SMPS는, AC 전원의 입력을 86V∼264V까지 대응하면, 스위칭 제어회로부(13)의 스위칭 트랜스포머(13a)나, 전해 콘덴서의 용량이 커지기 때문에 코스트가 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 스위칭 제어 회로의 입력 전압을 일정하게 유지하게 하여 스위칭 트랜스포머의 크기를 줄이도록 한 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치는, 로우 전압으로 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하기 위해 구비된 브릿지 정류 회로부와; 상기 브릿지 정류 회로부에서 인가되는 직류 전원의 레벨을 출력하는 스위칭 제어 회로부와; 상기 스위칭 제어 회로부에서 1차측 코일에 인가되는 직류 전원을 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비로 승압시켜 출력하는 트랜스포머와; 상기 트랜스포머를 통해 승압된 직류 전원에 포함된 노이즈를 정류하여 직류 전원으로 출력하는 2차측 정류부와; 상기 2차측 정류부를 통해 출력된 직류 전압을 수신하는 제2피드백 회로부와; 상기 제2피드백 회로부로부터 직류 전압을 수신하여 하이 전압일 때의 기준 전압과 비교하여 로우 전압을 감지하는 비교기와; 상기 비교기로부터 상기 로우 전압을 수신하여 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴으로부터 로우 전압을 수신하여 상기 마이컴이 로우 전압일 때에만 동작하는 스위치 회로부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치는, 로우(Low) 전압으로 입력된 AC 전압을 DC 전압으로 정류하기 위해 구비된 브릿지 정류 회로부(21)와, 이 브릿지 정류 회로부(21)에서 인가되는 DC 전원의 레벨을 출력하는 스위칭 제어 회로부(22)와, 이 스위칭 제어 회로부(22)에서 1차측 코일에 인가되는 DC 전원을 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비로 승압시켜 출력하는 트랜스포머(22a)와, 이 트랜스포머(22a)를 통해 승압된 DC 전원에 포함된 노이즈를 정류하여 DC 전원으로 출력하는 2차측 정류부(23)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치에는, 상기 2차측 정류부(23)를 통해 출력된 DC 전압을 수신하는 제2피드백 회로부(24)와, 이 제2피드백 회로부(24)로부터 DC 전압을 수신하여 하이(High) 전압일 때의 기준 전압(Vref)과 비교하여 로우 전압을 감지하는 비교기(25)와, 이 비교기(25)로부터 로우 전압을 수신하여 출력하는 마이컴(Micro-Computer)(26)과, 이 마이컴(26)으로부터 로우 전압을 수신하여 마이컴(26)이 로우 전압일 때에만 동작하는 스위치 회로부(27)가 구비된다.

여기에서, 상기 로우 전압은 110V이고, 상기 하이 전압은 220V이며, 상기 마이컴(26)은 로우 전압(110V)일 때에만 스위치 회로부(27)가 동작되도록 신호를 송 신하고 이때, 상기 스위치 회로부(27)와 연결된 배전압 회로부(28)가 작동되도록 구비된다. 또한 상기와 같이 작동되는 스위치 회로부(27)는 릴레이(relay)로 이루어진다.

그리고 상기 배전압 회로부(28)는, AC 코드가 연결되었을 경우 이때, 로우 전압(110V)이면 작동하여 스위칭 제어 회로부(22)에 입력되는 전압을 일정하게 유지토록 한다. 또한 상기 배전압 회로부(28)는 AC 코드가 처음으로 연결되었을 때에만 작동되도록 구비된다.

그리고 상기 브릿지 정류 회로부(21)는, AC 코드가 연결되었을 경우 이때, 하이 전압(220V)이면 작동하여 스위칭 제어 회로부(22)에 입력되는 전압을 일정하게 유지토록 한다. 마찬가지로, 상기 브릿지 정류 회로부(21)도 AC 코드가 처음으로 연결되었을 때에만 작동되도록 구비된다.

또한 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치에는, 상기 2차측 정류부(23)로부터 출력 전류를 검출하여 스위칭 제어 회로부(22)로 피드백시키는 제1피드백 회로부(29)가 구비된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치는, SMPS에서 입력 전압의 변화(AC86∼264V)에 대하여 관계없이 2차측 출력 전압을 일정하게 유지하기 위한 것으로, 전자기기 예컨대, 오디오의 파워 앰프용 SMPS에서 1차측 입력 전압이 로우 전압(110V)인지, 아니면 하이 전압(220V)인지 를 판별하는 비교기(25)와 제2피드백 회로부(24)를 구비하여 2차측 출력 전압을 일정하게 유지시켜 준다.

이를 보다 구체적으로 설명한다.

AC 입력 전압이 로우 전압(110V)일 때, 상기 브릿지 정류 회로부(21)를 통과하여 DC 출력 전압이 제2피드백 회로부(24)로 입력된다. 그러면, 상기 비교기(25)에서는 하이 전압(220V)일 때의 기준 전압과 비교하여 로우 전압을 감지하여 마이컴(26)의 입력포트(port)에 하이(High) 신호를 인가한다.

그리고 상기 마이컴(26)에서는 로우 전압일 때만 스위치 회로부(27)를 동작하면 이때 스위치 회로부(27)의 릴레이가 온(ON)되어서 배전압 회로부(28)가 동작한다.

상기와 같은 동작은, AC 코드를 처음으로 연결하였을 때만 동작하여 220V일 때는 브릿지 정류 회로부(21)가 동작하고, 110V일 때에는 배전압 회로부(28)가 동작하여 스위칭 제어 회로부(22)의 입력 전압을 일정하게 유지시켜 준다.

본 발명에 따르면, 종래에는 SMPS에서 프리 볼테이지(free voltage) 대응을 하면 전해 콘덴서나, 스위칭 트랜스포머(22a)의 용량이 커져서 싱글 볼테이지(Single voltage)만 대응하였지만, 적은 용량으로도 프리 볼테이지의 대응이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명은, 전자기기의 SMPS에서 1차측 입력전압이 LOW(110V)인지 HIGH (220V) 인지를 판별하여 2차측 출력전압을 일정하게 유지시켜 주는 것으로, 스위칭 제어 회로의 입력 전압을 일정하게 유지시켜 줌으로써 전류가 일정하게 만들어져 스위칭 제어 회로의 스위칭 트랜스포머나, 전해 콘덴서의 크기를 줄일 수 있다.

따라서 스위칭 트랜스포머나 전해 콘덴서의 용량을 줄일 수 있어 코스트다운의 효과가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

로우 전압으로 입력된 교류 전압을 직류 전압으로 정류하기 위해 구비된 브릿지 정류 회로부와;

상기 브릿지 정류 회로부에서 인가되는 직류 전원의 레벨을 출력하는 스위칭 제어 회로부와;

상기 스위칭 제어 회로부에서 1차측 코일에 인가되는 직류 전원을 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비로 승압시켜 출력하는 트랜스포머와;

상기 트랜스포머를 통해 승압된 직류 전원에 포함된 노이즈를 정류하여 직류 전원으로 출력하는 2차측 정류부와;

상기 2차측 정류부를 통해 출력된 직류 전압을 수신하는 제2피드백 회로부와;

상기 제2피드백 회로부로부터 직류 전압을 수신하여 하이 전압일 때의 기준 전압과 비교하여 로우 전압을 감지하는 비교기와;

상기 비교기로부터 상기 로우 전압을 수신하여 출력하는 마이컴과;

상기 마이컴으로부터 로우 전압을 수신하여 상기 마이컴이 로우 전압일 때에만 동작하는 스위치 회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 스위치 회로부는 릴레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 마이컴은 로우 전압일 때에만 상기 스위치 회로부가 동작되도록 신호를 송신하고,

이때, 상기 스위치 회로부와 연결된 배전압 회로부가 작동되도록 구비된 것을 특징으로 하는 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치.
제3항에 있어서,

상기 배전압 회로부는,

AC 코드가 연결되었을 경우, 로우 전압이면 작동하여 상기 스위칭 제어 회로부에 입력되는 전압을 일정하게 유지토록 하고,

상기 AC 코드가 처음으로 연결되었을 때에만 작동되도록 구비된 것을 특징으로 하는 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치.
제1항에 있어서,

상기 브릿지 정류 회로부는,

AC 코드가 연결되었을 경우, 하이 전압이면 작동하여 상기 스위칭 제어 회로부에 입력되는 전압을 일정하게 유지토록 하고,

상기 AC 코드가 처음으로 연결되었을 때에만 작동되도록 구비된 것을 특징으로 하는 프리 볼테이지 방식 스위칭모드 전원공급장치.