KR100704119B1 - 전류 제어 스위칭 모드 전력 공급기 - Google Patents

전류 제어 스위칭 모드 전력 공급기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전류 제어(current controlled) 스위칭 모드 전력공급기(Switching Mode Power Supply) 에 관한 것으로, 특히 스위칭 모드 전력 공급기의 소프트 스타트 시에 회로 지연 때문에 스위칭 소자가 오프되는 시간이 지연되어 스위칭 전류가 과도하게 되는 것이나, 또는 스위칭 모드 전력 공급기의 출력전압(2차 코일 측 전압)이 과도하게 발생하는 문제를 방지하기 위하여 스위칭 제어부가 LEB(Leading Edge Blanking) 시간과 스위칭 소자의 외부 구동 전류를 제어하여 스위칭 소자 턴-온 시간을 제어하는 장치에 관한 것이다.
스위칭 모드 전력 공급기, 소프트 스타트, 회로 지연, 스위칭 소자

Description

전류 제어 스위칭 모드 전력 공급기{CURRENT CONTROLLED SWITCHING MODE POWER SUPPLY}
도 1은 종래 기술에 따른 스위칭 모드 전력 공급기의 개략적인 회로도,
도 2는 종래기술에 따른 스위칭 모드 전력 공급기의 소프트 스타트 시에 발생하는 과 스위칭 전류 발생을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 전력 공급기의 스위칭 제어부를 도시한 회로도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 소자 턴-온/오프 시간 제어부를 포함한 스위칭 제어부를 나타내는 회로도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과출력 전압 제어부를 포함하는스위칭 제어부를 나타내는 회로도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전력 공급기의 스위칭 전류 출력 파형을 나타내는 타이밍도,
도 7은 본 발명의 실시에에 따라 스위칭 모드 전력 공급기의 소프트 스타트 시에 발생하는 스위칭 전류 발생을 나타내는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전력 공급기의 스위칭 전류 출력 파형을 카운터 파형, 과전류보호회로 출력과 비교하여 나타내는 타이밍도.
본 발명은 전류 제어(current controlled) 스위칭 모드 전력공급기(SMPS: Switching Mode Power Supply) 에 관한 것으로, 특히 스위칭 모드 전력 공급기의 소프트 스타트 시에 회로 지연 때문에 스위칭 소자가 오프되는 시간이 지연되어 스위칭 전류가 과도하게 되는 것이나, 또는 스위칭 모드 전력 공급기의 출력전압(2차 코일 측 전압)이 을 고전압으로 설계할 때 지연되는 문제 때문에 스위칭 소자의 오프 시간을 정확히 제어하지 못하여 스위칭 전류가 과도하게 되는 것을 방지하기 위해서 스위칭 제어부가 LEB(Leading Edge Blanking) 시간과 스위칭 소자의 외부 구동 전류를 제어하여 스위칭 소자 턴-온/오프 시간을 제어하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 스위칭 모드 전력 공급기의 개략적인 회로도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 스위칭 모드 전력 공급기는 직류 전원 공급부(DC voltage supplying block)(110), 전원 출력부(voltage output block)(120), 피드백 회로부(feedback circuit block)(130) 및 스위칭 제어부(switching controller)(140) 를 포함한다. 직류 전원 공급부(110)는 브리지 다이오드 정류기(bridge diode rectifier)(111)와 커패시터(C1:112)로 이루어지며, 전원 출력부(120)는 트랜스포머(121), 다이오드(D1:122), 커패시터(C2:124, C5;125), 인덕터(123)를 포함한다. 트랜스포머는 1차 코일(primary winding)과 2차 코일(Secondary winding)로 구성된다. 피드백 회로부(Feedback Circuit Unit)(130)는 도시하지 증폭기(미도시), 포토 커플러(Photo Coupler)(131) 및 커패시터(C4:132)를 포함한다. 스위칭 제어부(Switching Controller)(140)는 소스/싱크부(source/sink)(141), PWM부(Pulse Width Modulation Unit)(142){PWM부는 PWM 비교부(Pulse Width Modulation Comparator)(143), NOR 게이트, 래치회로부(Latch Circuit Unit), 드라이버(Driver)(146) 등이 포함된다}, 오실레이터(osc:oscillator)(144), LEB부(Leading Edge Blanking unit)(145), 스위칭 소자(switching Device)(147), 스위칭 소자 센싱 저항(Switching Device Sensing Registor)(148), 소프트 스타트부(149) 및 보호부(protection Unit)를 포함한다. 여기에서 스위칭 소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)을 사용한다. 이하에서는 스위칭 소자를 MOSFET라 하기도 하며, 스위칭 소자 센싱 저항은 MOSFET 센싱 저항이라고도 한다.
이와 같은 연결을 한 종래의 스위칭 모드 전력 공급기의 동작에 대해 설명한다. 직류 전원 공급부(110)에 교류(AC: Alternation Current) 전원이 인가되면 교류전원이 브리지 다이오드 정류기(111)를 통과하면 전파 정류되고, 브리지 다이오드 정류기(111)의 출력전원은 커패시터(C1:112)에 의해 평활화되어 직류 전원이 된다. 이 직류전원은 스타트 포인트(start point)를 거쳐 C3로 충전되며 이에 따라 전원전압(Vcc)이 증가한다. 커패시터(C1)가 충전되어 일정전위에 이르러 PWM부(142를 구동할 수 있는 전위에 이르면 PWM부(142)는 구동을 시작한다. PWM부(142)는 SMPS의 초기 동작 구간에서는 소프트 스타트 전압(Vss)과 MOSFET 센싱 전압(Vsense)(MOSFET 센싱 저항을 통해 흐르는 전압)을 입력으로 하고, 초기 동작 구간이 경과한 후의 정상 동작(normal operation) 구간에서는 피드백 전압(Vfb)과 MOSFET 센싱 전압(Vsense)을 입력으로 하여 일정 듀티비를 갖는 펄스를 드라이버(146)를 거쳐 스위칭 소자(147)의 게이트로 출력하고, 이 펄스에 의해 스위칭 소자는 온/오프의 동작을 반복한다. 스위칭 모드 전력 공급기의 최초 구동 시에는 스위칭 소자(M1: 147)가 오프되어 있으므로, 평활화된 직류 전류는 트랜스포머(121)의 1차 코일로 흐르지 못한다. PWM부(142)가 스위칭 소자(147) 게이트를 온 시키는 상태인 동안에는 평활화된 직류 전류가 트랜스포머(121)의 1차 코일(Lp: Primary Winding)쪽으로 흘러 1차 코일에 전류를 충전한다. 스위칭 소자(147)가 오프인 동안에는 평활화된 직류 전류는 1차 코일쪽으로 유입되지 않고, 1차 코일은 저장하고 있던 전류를 트랜스포머(121)의 2차 코일(Ls: Secondary Winding)로 전송한다. 2차 코일로 전송된 전류는 다이오드(D1:122)에 의해 양의 전류로 정류되고, 커패시터(C2:124)에 의해 다시 한번 평활화된다. 평활화된 커패시터(C2) 양단의 전압이 전원출력부(120)에서 출력되어 스위칭 모드 전력 공급기의 출력 전압이 되며, 또한 피드백회로부(130)에 의해 스위칭 제어부(140)로 피드백된다. 스위칭 제어부(140)는 커패시터(C4)에 충전된 전압이 증가하면 출력 클럭펄스의 듀티비를 감소시키고, 커패시터(C4)에 충전된 전압이 감소하면 출력 클럭펄스의 듀티비를 증가시킨다. 클럭펄스의 듀티비가 증가하면 트랜스포머(121)의 1차 코일에서 2차 코일로 전달하는 전류의 양이 증가되고, 클럭펄스의 듀티비가 감소하면 트랜스포머(121)의 1차 코일에서 2차 코일로 전달하는 전류의 양이 감소한다. 이에 따라 스위칭 소자(147)의 스위칭에 의해 2차 코일로 전달되는 전류의 양의 조절되고, 이에 의해 스위칭 모드 전력 공급기(SMPS)의 출력전압의 크기가 조절된다.
스위칭 제어부(140)내의 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)(145)는 스위칭 소자의 초기 동작시 발생하는 스위칭 소자를 통과하는 서지 전류(surge current)를 제어하기 위한 구성요소이다. 즉, 스위칭 소자가 초기에 오프 상태에 있다가 온 상태로 변경되는 경우에 서지 전류가 발생하는 데, 이러한 서지 전류가 발생하는 구간에서 LEB부는 PWM부가 스위칭 소자를 오프상태로 하지 못하게 하는 윈도우(window) 기능을 한다. 이러한 스위칭 소자의 초기 동작 상태가 지나간 후에는 정상적인 동작이 이루어 진다.
피드백 회로부(130)의 증폭기(미도시)는 출력전압을 포토 커플러(131)를 동작할 수 있는 전압 레벨로 증폭하고, 이 포토 커플러(131)에서 증폭된 출력전압이 일정크기 이상이 되면 포토 커플러를 동작시켜 PWM부(140) 내부에 설정된 전류 소스/싱크부를 통해 커패시터(C4:132)에 충전된 전류를 방전한다. 이러한 피드백 루프에 의해서 2차측 전위를 일정하게 유지시켜 준다.
소프트 스타트부(Soft Start Unit)(149)는 SMPS 동작 초기에 2차 코일 측에 최대 전력이 전달되면 전체회로에 심한 스트레스를 주는 것을 방지하기 위한 것으로 PWM 비교부(143)로 인가되는 전압을 서서히 증가시킨다.
도 2는 종래기술에 따른 스위칭 모드 전력 공급기의 초기동작 구간인 소프트 스타트 시에 발생하는 과 스위칭 전류 발생을 나타내는 도면이다. 스위칭 모드 전력 공급기가 초기 동작 구간인 소프트 스타트 동안에 스위칭 소자(147)는 오실레이터의 클럭이 폴링 에지에 있을 때마다 온 상태에 있게 된다. PWM부(142)에 입력되는 전압 신호에 따라 스위칭 소자가 오프 상태로 변경된다. 즉, SMPS 동작 초기에 는 소프트 스타트 전압(Vss)은 MOSFET 센싱 저항을 통해 흐르는 경우의 MOSFET 센싱 전압(Vsense)보다 작으므로 이러한 입력 전압으로 인해 PWM부는 스위칭 소자(147)를 오프 상태로 하게 된다. 이러한 오프 상태는 오실레이터 클럭의 폴링 에지에서 다시 온 상태로 된다. 스위칭 소자의 최소 턴-온 시간은 온 상태에서 오프상태로 변경되는 구간의 시간을 의미한다.
그런데, 스위칭 소자가 온 상태에 있다가 PWM부(142)에 입력되는 전압 신호에 따라 오프가 되는 경우에 입력신호가 회로지연, 즉 PWM 부의 회로를 통과할 때의 회로전달지연(circuit propagation delay), 과 LEB 부의 LEB 시간으로 인한 지연으로 인해 스위칭 소자가 오프될 때까지 시간 지연이 생기며, 이러한 지연 때문에 스위칭 소자를 통과하는 MOSFET 센싱 전류(드레인 전류)(ILIM)가 도 2에 나타나는 바와 같이 과도하게 되는 문제가 발생한다. 이 MOSFET 센싱 전류가 과도하게 되면 스위칭 소자인 MOSFET가 파괴되는 문제가 있다.
또한, SMPS의 2차 코일(secondary winding) 측 전압, 즉 출력전압이 정격전압을 초과하게 되는 경우에도 동일한 문제가 발생한다. 이러한 문제는 정격전압이 큰 경우에 더 문제이다.
그러므로 본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소프트 스타트 시에 회로 지연 때문에 스위칭 소자의 오프가 지연되어 스위칭 전류가 과도하게 되는 것을 방지하는 스위칭 모드 전력 공급기를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 2차 코일 측의 출력전압이 정격 전압을 초과하여 스위칭 전류가 과도하게 되는 것을 방지하는 스위칭 모드 전력 공급기를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 스위칭 제어부가 LEB(Leading Edge Blanking) 시간과 스위칭 소자의 외부 구동 전류를 제어하여 스위칭 소자 턴-온/오프 시간을 제어하는 스위칭 모드 전력 공급기를 제공하고자 한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 스위칭 소자, 소프트 스타트부로 부터의 전압 또는 전원 출력부로부터의 피드백 전압과 상기 스위칭 소자를 통과하는 스위칭 전류가 스위칭 센싱 저항에 인가하는 스위칭 센싱 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 PWM부, 및 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온 시간을 제어하는 스위칭 소자 턴-온/오프 시간 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전력 공급장치을 제공한다.
또한, 본 발명은 스위칭 소자, 소프트 스타트부로부터의 전압 또는 전원 출력부로부터의 피드백 전압과 상기 스위칭 소자를 통과하는 스위칭 전류가 스위칭 센싱 저항에 인가하는 스위칭 센싱 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 PWM부 및 상기 스위칭 센싱 전압과 문턱 전압을 비교하여 얻은 출력 전압 과 상기 스위칭 모드 전력 공급장치의 초기 구동시에 상기 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 비교하여 얻은 출력전압과 카운터로부터의 신호를 사용하여 얻은 출력 신호를 사용하여 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온 시간을 제어하는 과 출력 전압 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전력 공급장치를 제공한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 전력 공급기의 스위칭 제어부(300)(도 1의 14의 스위칭 제어부에 대응하는)를 도시한 도면이다. 스위칭 모드 전력 공급기의 직류 전원 공급부와 전원 출력부 및 피드백 회로부는 도 1에 나타나 있는 종래의 스위칭 모드 전력 공급기의 직류 전원 공급부(110)와 전원 출력부(120) 및 피드백 회로부(130)와 동일한 구성을 가지며 여기에서는 도시하지 않는다. 이하에서 도 3에 부호를 표시하지 않는 구성은 도 1의 구성과 동일하다.
도 3을 참조하여 스위칭 제어부(300)를 보면, PWM부는 소프트 스타트부로부터의 소프트 스타트 전압 또는 전원 출력부로부터의 피드백 전압(Vfb)과, 스위칭 소자(330)를 통과하는 스위칭 전류를 발생하는 스위칭 센싱 저항(340)에 인가되는 스위칭 센싱 전압(Vsense)을 비교하여 스위칭 소자(330)의 온/오프를 제어한다. 스위칭 소자 턴-온/오프 시간 제어부(310)는 스위칭 센싱 전압과 스위칭 모드 전력 공급장치의 초기 구동시에 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 소프트 스타트부(S/S: Soft Start)로부터의 출력 전압(Vss: Vsoftstart)을 과전압보호(Over Current Protection)회로인 제1비교기(312)에서 비교한 출력전압과 소프트 스타트부(S/S: Soft Start)로부터의 출력 전압을 제2비교기(320)를 거쳐 PWM 부에 전달하고, 상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 사용하여 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)(313)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버(314)에 공급되는 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류(Idrive)를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온 시간을 제어한다.
과 출력 전압 제어부(320)는 상기 스위칭 소자 턴-온 시간 제어부로(310)부터의 전압과 상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 비교하여 얻은 출력전압과 카운터(321)로부터의 신호를 수신하여 RS 래치(322)를 통과한 출력 신호를 사용하여 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)(313)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버(314)에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류(Idrive)를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온 시간을 제어한다. 즉, 과 출력 전압 제어부(320)의 Q신호부(322)의 출력은 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)(313)와 상기 PWM부에 위치하는 드라이버(314)에 연결된다.
동작과정을 살펴보면, 스위칭 모드 전력 공급기의 초기 동작은 소프트 스타트 동작이 이루어져 소프트 스타트 전압이 서서히 상승한다. 이 소프트 스타트 구간에서 회로 지연 및 LEB부의 지연으로 인해 스위칭 소자(330)가 오프되지 못하고 스위칭 전류가 과도하게 되고, 이로 인해 스위칭 소자(330)가 파괴되는 경우가 발생하는데, 위에서 언급한 스위칭 소자 턴-온 시간 제어부(310)의 동작으로 LEB 시간과 외부 구동 드라이브 전류를 조절해서 스위칭 소자의 턴-온 시간을 제어함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.
또한, 스위칭 모드 전력 공급기가 초기 동작 구간을 지나 정상(normal) 동작을 한 이후에 2차측 코일의 출력 전압이 정격전압을 통과하여 과도하게 되면 동일한 문제가 발생하는데, 이는 위에서 기술한 과 출력 전압 제어부(320)가 LEB 시간과 외부 구동 드라이브 전류 조절해서 스위칭 소자의 턴-온 시간을 제어함으로써 해결 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위칭 소자 턴-온 시간 제어부를 포함한 스위칭 제어부(400)를 나타내는 회로도이다. 여기에서도 도시하지 않은 스위칭 모드 전력 공급기의 나머지 구성은 도 1에 도시된 구성과 동일하다. 스위칭 소자 턴-온/오프 시간 제어부(410)는 스위칭 센싱 저항(430)에 인가되는 스위칭 센싱 전압과 초기 구동시에 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 소프트 스타트부(S/S: Soft Start)(412)(도 1의 소프트 스타트부와 동일하나 편의상 다시 도시함)로부터의 출력 전압(Vss)을 과전압보호(Over Current Protection)회로인 비교기(411)에서 비교하여 전압을 출력하여 PWM 부에 전달하고, 또한, 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 사용하여 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)(413)의 LEB 시간을 제어하고, PWM부에 위치하는 드라이버(414)에 공급되는 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류(Idrive)를 제어하여 스위칭 소자(420)의 턴-온 시간을 제어한다. 상기 스위칭 소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등을 사용한다.
삭제
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과출력 전압 제어부를 포함하는스위칭 제어부(500)를 나타내는 회로도이다. 여기에서도 도시하지 않은 스위칭 모드 전력 공급기의 나머지 구성은 도 1에 도시된 구성과 동일하다. 과 출력 전압 제어부(510)는 스위칭 센싱 저항(530)에 인가되는 스위칭 센싱 전압과 문턱 전압을 비교하여 전압을 출력하는 제1 비교기(514), 제1 비교기로부터의 출력 전압과 상기 스위칭 모드 전력 공급장치의 초기 구동시에 상기 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 소프트 스타트부로부터의 출력 전압(Vsw)을 비교하여 전압(Vout)을 출력하는 제2 비교기(513), 제2 비교기로부터의 출력과 카운터(511)로부터의 출력 신호를 사용하여 LEB부의 LEB 시간을 제어하고, PWM부의 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하는 래치 신호를 발생하는 래치(512)로 구성된다.
카운터(511)는 오실레이터 상기 스위칭 제어부(500)내의 오실레이터로부터 클럭을 수신하여 상기 래치에 입력되는 카운터 신호를 출력한다. 스위칭 소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)을 사용한다.
위 도면들의 설명에서 기술한 상기 소프트 스타트부는 도면으로 도시하지는 않았지만, 순차적으로 증가하는 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 변환부와 상기 변환부의 출력신호를 받아서 제1 기준레벨의 전압과 비교하여 상기 내부 스위치의 동작을 제어하는 신호를 출력하는 비교부를 포함하는 구성을 한다. 또한, 상기 변환부는 순차적으로 증가하는 디지털 신호를 출력하는 카운터, 상기 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하는 DAC(digital to analog convertor) 및 상기 비교부의 출력신호에 따라서 상기 DAC의 출력신호 또는 제2 기준레벨의 전압을 상기 비교부로 출력하는 제1, 제2 트랜스미션 게이트를 포함한다.
시스템의 출력 전압이 정격전압을 도과하는 지 여부는 스위칭 소자의 센싱 전압이 정격 전압 이상이 되는 것으로 판단한다. 제2 비교기(over current protection circuit이기도 함) 신호(OCP신호라고도 함)가 하이(High)가 되면 RS-latch 에 의해서 외부 구동 제어(drive_control) 신호가 하이(High)가 된다. 이 신호를 받아서 LEB Block 과 외부구동블럭(Output drive Block) 에서는 스위칭 소자의 Minimum turn-on time 을 줄여주게 된다. 이후 일정 시간이 지나면 OLP(Over Load Protection)가 걸려서 자동 재 시동(auto restart) 되도록 설계되어 있다. 하지만 Vfb(귀환 전압)이 OLP 전압이 되기 전에 출력 전압이 과도한 상태가 해제되면 정상 동작(Normal Operation)으로 돌아간 것으로 인지하고 Minimum turn-on time 을 다시 늘려주어야 할 것이다. 예를 들어, OCP 신호가 마지막으로 하이(High)가 된 이후로 카운터(Counter)의 8주기 동안 다시 하이(High) 신호가 들어오지 않는다면 다시 정상모드로 돌아가게 되게 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전력 공급기의 스위칭 전류 출력 파형을 나타내는 타이밍도이다. 도 6에 나타나 있는 바와 같이 스위칭 모드 전력 공급기의 초기 구동 구간인 소프트 스타트 할 때와 구동이 정상적으로 될 때의 LEB 시간을 나타낸다.
도 6에서 초기 스파이크 모양의 그래프가 생긴 이후에는 Idrain 은 선형적으로 증가함을 나타낸다. 초기 스파이크 모양은 제1(primary) 사이드(side) 캐패시턴스와 제2(secondary) 사이드(side) 렉티파이어(rectifier) 리버스(reverse) 리커버리(recovery)에 의해 생긴다. 이후에는 스위칭 소자가 턴 온되어 전류가 선형적으로 증가하면, Idrain는 선형적으로 증가하게 된다. 교류 전압의 크기가 다르면 Idrain 의 기울기가 달라진다.
도 6의 A 표시는 소프트 스타트시의 Idrain 표시이고, B 표시는 정상동작시의 Idrain 표시이다.
도 7은 본 발명의 실시에에 따라 스위칭 모드 전력 공급기의 소프트 스타트 시에 발생하는 스위칭 전류 발생을 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 전력 공급기의 스위칭 전류 출력 파형을 카운터 파형, 과전류보호회로 출력과 비교하여 나타내는 타이밍도이다. 도 7과 도 8에 나타난 바와 같이 스위칭 제어부가 LEB(Leading Edge Blanking) 시간과 스위칭 소자의 외부 구동 전류를 제어하여 스위칭 소자 턴-온 시간을 제어함으로써 스위칭 전류 과도 문제를 방지한다.
도 7은 본 발명에 따라 형성한 소프트 스타트 시의 전압 그래프이며, 도 2와 비교하여 보면 본 발명의 효과를 알 수 있다.
상기 도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 스위칭 제어부가 LEB(Leading Edge Blanking) 시간과 스위칭 소자의 외부 구동 전류를 제어하여 스위칭 소자 턴-온 /오프 시간을 제어함으로써 스위칭 모드 전력 공급기의 소프트 스타트 시에 회로 지연 때문에 스위칭 소자가 오프되지 않아 스위칭 전류가 과도하게 되는 문제 및 2차 코일 측 전압이 과도한 경우에 발생하는 스위칭 전류의 과도 문제를 방지할 수 있어, 효율적인 전류 제어(current controlled) 스위칭 모드 전력공급기(Switching Mode Power Supply)를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 스위칭 소자;
    소프트 스타트부 또는 전원 출력부로부터의 피드백 전압과 상기 스위칭 소자를 통과하는 스위칭 전류가 스위칭 센싱 저항에 인가하는 스위칭 센싱 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 PWM부 및;
    상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온/오프 시간을 제어하는 스위칭 소자 턴-온/오프 시간 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자 턴-온/오프 시간 제어부는 상기 스위칭 모드 전력 공급장치의 초기 구동시에 상기 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 소프트 스타트부로부터의 출력 전압과 상기 스위칭 센싱 전압을 비교한 출력 전압을 상기 PWM부로 보내는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압이 상기 PWM부에 위치하는 상기 LEB 부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 상기 외부 구동 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)중의 하나임을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  5. 제1항에 있어서, 스위칭 모드 전력 공급장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 전원 출력부와 상기 PWM부를 포함하는 스위칭 제어부로 공급하는 직류 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급 장치.
  6. 스위칭 소자;
    소프트스타트부 또는 전원 출력부로부터의 피드백 전압과 상기 스위칭 소자를 통과하는 스위칭 전류가 스위칭 센싱 저항에 인가하는 스위칭 센싱 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 PWM부 및;
    상기 스위칭 센싱 전압과 문턱 전압을 비교하여 얻은 출력 전압과 초기 구동시에 상기 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 비교하여 얻은 출력전압과 카운터로부터의 신호를 사용하여 얻은 출력 신호를 사용하여 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온/오프 시간을 제어하는 과 출력 전압 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 과 출력 전압 제어부는 스위칭 센싱 전압과 문턱 전압을 비교하여 전압을 출력하는 제1 비교기, 상기 제1 비교기로부터의 출력 전압과 초기 구동시에 상기 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 비교하여 전압을 출력하는 제2 비교기, 상기 제2 비교기로부터의 출력과 카운터로부터의 출력 신호를 사용하여 상기 LEB부의 LEB 시간을 제어하고, 상기 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하는 래치 신호를 발생하는 래치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 카운터는 오실레이터 상기 PWM부를 포함하는 스위칭 제어부내의 오실레이터로부터 클럭을 수신하여 상기 래치에 입력되는 카운터 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 중의 하나임을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  10. 제6항에 있어서,
    스위칭 모드 전력 공급장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 전원 출력부와 상기 스위칭 제어부로 공급하는 직류 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 과출력 전압 제어부는 시스템의 출력 전압이 정격전압을 도과하는 지 여부를 상기 스위칭 소자의 센싱 전압이 정격 전압 이상이 되는 것으로 판단함을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급 장치.
  12. 스위칭 소자;
    소프트 스타트부 또는 전원 출력부로부터의 피드백 전압과 상기 스위칭 소자를 통과하는 스위칭 전류가 스위칭 센싱 저항에 인가하는 스위칭 센싱 전압을 비교하여 상기 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 PWM부;
    상기 스위칭 센싱 전압과 초기 구동시에 상기 출력부의 출력 전압을 서서히 증가시키는 기능을 하는 상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 비교하여 전압을 출력하고 상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 사용하여 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온 /오프 시간을 제어하는 스위칭 소자 턴-온 /오프 시간 제어부;
    상기 스위칭 소자 턴-온 시간 제어부로부터의 전압과 상기 소프트 스타트부로부터의 출력 전압을 비교하여 얻은 출력전압과 카운터로부터의 신호를 사용하여 얻은 출력 신호를 사용하여 상기 PWM부에 위치하는 LEB부(Leading Edge Blanking Unit)의 LEB 시간을 제어하고, 상기 PWM부에 위치하는 드라이버에 공급되는 상기 전원 전압으로부터의 외부 구동 전류를 제어하여 상기 스위칭 소자의 턴-온 /오프 시간을 제어하는 과 출력 전압 제어부를 포함하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)중의 하나임을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급장치.
  14. 제12항에 있어서,
    스위칭 모드 전력 공급장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 전원 출력부와 상기 스위칭 소자 턴 온/오프 제어부로 공급하는 직류 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 과출력 전압 제어부는 시스템의 출력 전압이 정격전압을 도과하는 지 여부를 상기 스위칭 소자의 센싱 전압이 정격 전압 이상이 되는 것으로 판단함을 특징으로 하는 스위칭 모드 전력 공급 장치.
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