KR101864466B1 - 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직류 전원을 입력받아 스위칭하여 전원을 제공하는 스위칭부; 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 1차측 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 2차측 전원으로 변환 출력하는 변환부; 상기 변환부에서 제공되는 2차측 전원에 의하여 구동되는 발광 다이오드; 및 상기 2차측 전압 정보 및 상기 발광 다이오드의 전류 정보에 기초하여 스위칭부의 제어 신호를 생성하는 제어부;를 포함하는 전원 공급 장치에 관한 것이다.

Description

전원 공급 장치{POWER SUPPLY DEVICE}
본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것이다.
DC/DC 컨버터는 종래부터 컴퓨터, 디스플레이 기기 등의 각종 전자제품의 전원장치에 많이 사용되고 있다.
이러한 DC/DC 컨버터는 적용되는 전자제품에 따라 다수의 출력 전원을 제공할 수 있다. 이러한 다중출력 DC/DC 컨버터를 이용한 전원장치의 개발이 계속 이루어지고 있다.
듀얼 피드백 DC/DC 컨버터는 하나의 컨버터에서 시비율(Duty Ratio)과 스위칭 주파수를 제어하여 동시에 두 개의 출력(오디오 전압(VA), LED 전류(ILED))을 조정(Regulation)할 수 있다.
상기 듀얼 피드백 DC/DC 컨버터의 제어기를 아날로그 방식으로 구성하는 경우, 제어기의 복잡성과 크기가 증가된다는 단점이 발생한다.
이러한 아날로그 방식 제어기의 문제점을 해결하기 위하여, MCU(Micro Controlling Unit)를 이용한 디지털 방식 제어기가 도입되고 있다.
그러나 디지털 방식으로 종래의 비례-적분(Proportional & Integration) 제어를 하는 경우, 부하 전류가 급격히 변화하는 다이나믹(Dynamic) 상황에서 샘플 앤드 홀드 지연(Sample and Hold Delay)과 계산 지연(Computation Delay)으로 인하여 아날로그 제어 방식에 비해 높은 대역폭(Bandwidth)을 확보하기 어렵다. 따라서 디지털 방식의 제어기를 사용하는 경우, 시스템 각 출력의 동특성이 악화된다는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서 동특성을 향상시킬 수 있는 제어 방식을 채용한 전원 공급 장치의 도입이 필요하다.
한국공개특허 제2005-0017528호
본 명세서는 동특성을 향상시킬 수 있는 제어 방식을 채용한 전원 공급 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 전원 공급 장치는, 직류 전원을 입력받아 스위칭하여 전원을 제공하는 스위칭부; 상기 스위칭부의 스위칭에 따라 1차측 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 2차측 전원으로 변환 출력하는 변환부; 상기 변환부에서 제공되는 2차측 전원에 의하여 구동되는 발광 다이오드; 및 상기 2차측 전압 정보 및 상기 발광 다이오드의 전류 정보에 기초하여 스위칭부의 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제어 신호의 스위칭 주파수를 결정하는 주파수 제어기; 및 상기 제어 신호의 스위칭 듀티를 결정하는 듀티 제어기를 포함할 수 있다.
상기 주파수 제어기는, 상기 발광 다이오드의 전류 정보, 기준 전류 정보 및 상기 2차측 전압 정보에 따라 상기 제어 신호의 스위칭 주파수를 결정할 수 있다.
상기 주파수 제어기는, 상기 발광 다이오드의 전류 정보 및 상기 기준 전류 정보에 따른 전류 오차 정보에 대하여 비례-적분 제어를 수행하는 PI 제어 모듈; 및 상기 PI 제어 모듈의 출력 및 상기 2차측 전압 정보에 대하여 피드 포워드(Feed-Forward) 제어를 수행하는 피드 포워드 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 주파수 제어기는, 상기 피드 포워드 제어 모듈의 출력에 기초하여 펄스 주파수 변조를 수행하는 스위칭 주파수 결정 모듈을 포함할 수 있다.
상기 듀티 제어기는, 상기 2차측 전압 정보 및 기준 전압 정보에 따라 상기 제어 신호의 스위칭 듀티를 결정할 수 있다.
상기 듀티 제어기는, 상기 2차측 전압 정보 및 상기 기준 전압 정보에 따른 전압 오차 정보에 대하여 비례-적분 제어를 수행하는 PI 제어 모듈; 및 상기 PI 제어 모듈의 출력 및 상기 2차측 전압 정보에 대하여 피드 포워드(Feed-Forward) 제어를 수행하는 피드 포워드 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 듀티 제어기는, 상기 피드 포워드 제어 모듈의 출력에 기초하여 펄스 폭 변조를 수행하는 스위칭 듀티 결정 모듈을 포함할 수 있다.
상기 스위칭부는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 상기 제어부의 제어 신호에 따라 온-오프 교번 스위칭될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 전원 공급 장치는, 입력 전원을 스위칭하여 사전에 설정된 제 1 전원 및 제 2 전원을 출력하는 전원 공급부; 및 상기 제 1 전원의 출력 상태를 피드백받고 상기 제 2 전원의 출력 상태에 따라 상기 전원 공급부의 스위칭을 사전에 설정된 제 1 방식으로 제어하고, 상기 제 2 전원의 출력 상태를 피드백받아 상기 전원 공급부의 스위칭을 상기 제 1 방식과 다르게 사전에 설정된 제 2 방식으로 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 전원은 상기 전원 공급부의 2차측 전류 정보이고, 상기 제 2 전원은 상기 전원 공급부의 2차측 전압 정보일 수 있다.
상기 제 1 방식은 펄스 주파수 변조 방식이고, 상기 제 2 방식은 펄스 폭 변조 방식일 수 있다.
본 명세서의 개시에 의하여, 동특성을 향상시킬 수 있는 제어 방식을 채용한 전원 공급 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 DC/DC 컨버터에 적용되는 스위칭 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 제어기를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 듀티 제어기를 나타낸 도면이다.
도 6은 기존 PI 제어기를 채용한 전원 공급 장치의 부하 변동에 따른 출력 정보를 나타낸 파형이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 부하 변동에 따른 출력 정보를 나타낸 파형이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 전원 공급 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 전원 공급 장치는 전원 공급부(100), 제어부(200)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 전원 공급 장치가 구현될 수도 있다.
상기 전원 공급부(100)은 사전에 설정된 제 1 전원(ILED) 및 제 2 전원(VA)을 출력할 수 있다.
상기 전원 공급부는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하프 브리지 LLC 공진 컨버터로 구성될 수 있다. 다만, 본 명세서에 기재된 실시예에 따른 구성은 플라이백 컨버터(Flyback Converver), 포워드 컨버터(Forward Converter), 하프브리지 컨버터(Half-Bridge Converter), 풀브리지 컨버터(Full-Bridge Converter), 푸시풀 컨버터, 공진형 컨버터 등에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 전원 공급부(100)는 전압 레벨을 변환하기 위한 1차측 권선 및 2차측 권선을 구비한 트랜스포머를 포함할 수 있다.
상기 트랜스포머의 1차측 권선과 연결되는 회로를 1차측 회로부라고 정의하기로 하고, 상기 트랜스포머의 2차측 권선과 연결되는 회로를 2차측 회로부라고 정의하기로 한다.
이때, 상기 제 1 전원은 상기 전원 공급부의 2차측 전류 정보이고, 상기 제 2 전원은 상기 전원 공급부의 2차측 전압 정보일 수 있다.
상기 제어부(100)는 상기 제 1 전원의 출력 상태를 피드백받고 상기 제 2 전원의 출력 상태에 따라 상기 전원 공급부(200)의 스위칭을 사전에 설정된 제 1 방식으로 제어할 수 있다.
또, 상기 제어부(100)는 상기 제 2 전원의 출력 상태를 피드백받아 상기 전원 공급부(200)의 스위칭을 상기 제 1 방식과 다르게 사전에 설정된 제 2 방식으로 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 방식은 펄스 주파수 변조 방식(Pulse Frequency Modulation, PFM)이고, 상기 제 2 방식은 펄스 폭 변조 방식(Pulse Width Modulation, PWM)일 수 있다.
상기 전원 공급부는 스위칭부(210), 변환부(230), 정류부(250)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 전원 공급부는 스위칭부(210), 변환부(230), 정류부(250)를 포함할 수 있다.
상기 스위칭부(210)는 복수의 스위칭 소자(M1, M2)를 포함할 수 있다. 상기 스위칭부(210)는 역률 보상부(Power factor Correction, PFC)로부터 직류전원을 입력받아 교번 스위칭하여 전원을 제공할 수 있다.
상기 스위칭부(210)는 제어부(100)로부터의 제어 신호(S1, S2)에 따라 온-오프 교번 스위칭될 수 있다.
상기 변환부(230)는 스위칭부(210)의 교번 스위칭에 따라서 1차측 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 2차측 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
상기 변환부(230)는 1차측 권선(Np) 및 2차측 권선(Ns1, Ns2)을 구비한 트랜스포머를 포함할 수 있다. 이때, 상기 트랜스포머의 1차측 권선(Np)과 연결되는 회로를 1차측 회로부라고 정의하기로 하고, 상기 트랜스포머의 2차측 권선(Ns1, Ns2)과 연결되는 회로를 2차측 회로부라고 정의하기로 한다.
한편, 상기 변환부(230)는 커패시터 소자를 포함할 수 있다. 이때, 상기 커패시터 소자는 스위칭부의 교번 스위칭에 따른 전원을 충방전할 수 있다. 즉, 상기 변환부(230)의 1차측 회로부는 기존의 하프 브리지 LLC 컨버터에 구비된 공진 인덕터, 공진 커패시터, 트랜스포머의 자화 인덕터를 포함할 수 있다.
상기 정류부(230)는 변환부(230)의 2차측 출력 전원을 안정화시켜 발광 다이오드부(LED)에 제공할 수 있다. 상기 정류부(250)는 다이오드 소자, 커패시터 소자를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드부(LED)는 직렬 연결된 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 구동부(270)에 의해 해당하는 발광 다이오드가 발광 동작을 수행할 수 있다.
상기 구동부(270)는 발광 다이오드부(LED)의 구동을 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 구동부(270)는 상기 발광 다이오드부(LED)에 대한 디밍 제어 등을 수행할 수 있다.
상기 제어부(100)는 상기 2차측 회로부의 전압 정보(VA) 및 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED)에 기초하여 스위칭부의 제어 신호(S1, S2)를 생성할 수 있다.
이를 위하여, 상기 제어부(100)는 상기 제어 신호(S1, S2)의 스위칭 주파수를 결정하는 주파수 제어기(110), 상기 제어 신호(S1, S2)의 스위칭 듀티를 결정하는 듀티 제어기(120)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부(100)는 디지털 방식에 의하여 제어를 수행하므로 상기 2차측 회로부의 전압 정보(VA) 및 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED)를 디지털 정보로 변환하기 위한 구성을 구비할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LLC 공진형 DC/DC 컨버터에 적용되는 스위칭 파형을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3의 주요 동작파형에 도시된 바와 같이 스위칭부(210)의 스위칭이 교번적으로 동작함에 따라, 2차측 회로부에 에너지가 전달된다. 이때, 시비율 가변, 주파수 가변을 통하여, 2차측 회로부의 출력을 정밀하게 제어할 수 있다. 즉, 주파수와 시비율의 동시제어를 통하여 전원 공급 장치의 출력을 정밀제어 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 제어기를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 주파수 제어기(110)는 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED), 기준 전류 정보(Iref) 및 상기 2차측 전압 정보(VA)에 따라 상기 제어 신호의 스위칭 주파수를 결정할 수 있다.
상기 주파수 제어기(110)는 PI 제어 모듈(112), 피드 포워드 제어 모듈(114), 스위칭 주파수 결정 모듈(116)을 포함할 수 있다.
상기 PI 제어 모듈(112)은 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED) 및 상기 기준 전류 정보(Iref)에 따른 전류 오차 정보(E2)에 대하여 비례-적분 제어를 수행할 수 있다. 상기 PI 제어 모듈(112)은 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED) 및 상기 기준 전류 정보(Iref)에 따른 전류 오차 정보(E2)를 보상할 수 있다.
상기 피드 포워드 제어 모듈(114)는 상기 PI 제어 모듈의 출력(PI2) 및 상기 2차측 전압 정보(VA)에 대하여 피드 포워드(Feed-Forward) 제어를 수행할 수 있다. 이때, 상기 피드 포워드 제어 모듈(114)은 피드 포워드 제어를 위하여 상기 2차측 전압 정보(VA)를 적절하게 스케일링(Scaling)할 수 있다.
상기 스위칭 주파수 결정 모듈(116)은 상기 피드 포워드 제어 모듈(114)의 출력 정보(Ce2)에 기초하여 스위칭 주파수를 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 스위칭 주파수 결정 모듈(116)은 상기 피드 포워드 제어 모듈(114)의 출력 정보(Ce2)에 기초하여 펄스 주파수 변조를 수행할 수 있다. 따라서 상기 스위칭 주파수 결정 모듈(116)은 주파수 정보(fs)를 출력할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED)의 레벨이 감소하면 전류 오차 정보(E2)의 레벨은 증가하고, 이에 따라 상기 PI 제어 모듈(112)의 비례-적분 정보(Ce2)의 레벨이 증가하고, 상기 PI 제어 모듈(112)의 비례-적분 정보(Ce2)와 상기 피드 포워드 제어 모듈(114)의 출력 정보의 연산 결과(Cr2)의 레벨은 감소하게 되고, 이에 따라 상기 스위칭 주파수 결정 모듈(116)의 주파수 정보(fs) 레벨은 감소하여 상기 발광 다이오드의 전류 정보(ILED)의 레벨은 증가하게 된다.
상기 2차측 전압 정보(VA)의 레벨은 감소하게 되면 상기 PI 제어 모듈(112)의 비례-적분 정보(Ce2)와 상기 피드 포워드 제어 모듈(114)의 출력 정보의 연산 결과(Cr2)의 레벨이 감소하게 되고, 이에 따라 상기 스위칭 주파수 결정 모듈(116)의 주파수 정보(fs) 레벨은 감소하게 된다. 이에 따라 다시 상기 2차측 전압 정보(VA)의 레벨은 증가하게 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 2차측 전류가 크게 변동하여 2차측 전압이 변동하는 경우, 상기 주파수 제어기(110)는 발광 다이오드의 전류 정보(ILED)뿐만 아니라 2차측 전압 정보(VA)도 피드 포워드 하여 제어를 수행할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치는 기존의 제어 방식에 비하여 훨씬 빠른 동특성을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 듀티 제어기를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 듀티 제어기(120)는 상기 2차측 전압 정보(VA) 및 기준 전압 정보(Vref)에 따라 상기 제어 신호의 스위칭 듀티를 결정할 수 있다.
상기 주파수 제어기(120)는 PI 제어 모듈(122), 피드 포워드 제어 모듈(124), 스위칭 듀티 결정 모듈(126)을 포함할 수 있다.
상기 PI 제어 모듈(122)은 상기 2차측 전압 정보(VA) 및 상기 기준 전압 정보(Vref)에 따른 전류 오차 정보(E1)에 대하여 비례-적분 제어를 수행할 수 있다. 상기 PI 제어 모듈(122)은 상기 2차측 전압 정보(VA) 및 상기 기준 전압 정보(Vref)에 따른 전류 오차 정보(E1)를 보상할 수 있다.
상기 피드 포워드 제어 모듈(124)는 상기 PI 제어 모듈의 출력(PI1) 및 상기 2차측 전압 정보(VA)에 대하여 피드 포워드(Feed-Forward) 제어를 수행할 수 있다. 이때, 상기 피드 포워드 제어 모듈(124)은 피드 포워드 제어를 위하여 상기 2차측 전압 정보(VA)를 적절하게 스케일링(Scaling)할 수 있다.
상기 스위칭 듀티 결정 모듈(126)은 상기 피드 포워드 제어 모듈(124)의 출력 정보(Ce1)에 기초하여 스위칭 듀티를 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 스위칭 듀티 결정 모듈(126)은 상기 피드 포워드 제어 모듈(124)의 출력 정보(Ce1)에 기초하여 펄스 폭 변조를 수행할 수 있다. 따라서 상기 스위칭 주파수 결정 모듈(126)은 듀티 정보(d)를 출력할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 2차측 전압 정보(VA)의 레벨이 감소하면 전류 오차 정보(E1)의 레벨은 증가하고, 이에 따라 상기 PI 제어 모듈(122)의 비례-적분 정보(Ce1)의 레벨이 증가하고, 상기 PI 제어 모듈(122)의 비례-적분 정보(Ce1)와 상기 피드 포워드 제어 모듈(124)의 출력 정보의 연산 결과(Cr1)의 레벨은 감소하게 되고, 이에 따라 상기 스위칭 듀티 결정 모듈(126)의 듀티 정보(d) 레벨은 증가하게 되어 상기 2차측 전압 정보(VA)의 레벨은 증가하게 된다.
상기 제어부(100)는 상기 주파수 제어기(110)의 주파수 정보(fs) 및 상기 듀티 제어기(120)의 듀티 정보(d)에 기초하여 제어 신호(S1, S2)를 출력할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치는 발광 다이오드의 전류 정보(ILED)뿐만 아니라 2차측 전압 정보(VA)도 피드 포워드 하여 제어를 수행하므로, 기존의 제어 방식에 비하여 훨씬 빠른 동특성을 나타낸다.
도 6은 기존 PI 제어기를 채용한 전원 공급 장치의 부하 변동에 따른 출력 정보를 나타낸 파형이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 부하 변동에 따른 출력 정보를 나타낸 파형이다.
부하 변동에 따른 출력 정보의 동특성을 확인하여 위하여, 46인치 FPD용 멀티-출력 LLC 컨버터를 이용하여 출력 정보를 획득하였다.
본 실시예에서, DC/DC 컨버터의 입력 전압은 400V이고, 출력 전압(VA)은 12.8V이며, 출력 전류는 Maximum 4.4A이다. 또, LED 출력 전압은 245V이며, 출력 전류는 289mA이다. 출력 전력은 Maximum 130W이다.
이때, 출력 부하의 변동시, 출력 전압(VA)의 리플(Ripple) 조건은 Peak-to-Peak 500mV이며, 출력 전류(ILED)의 리플(Ripple) 조건은 Peak-to-Peak 40mA이다.
도 6(a)는 기존 PI 제어기를 채용한 전원 공급 장치에서 50% 디밍 조건에서의 출력 정보를 나타낸 파형이다. 도 6(b)는 기존 PI 제어기를 채용한 전원 공급 장치에서 10% 디밍 조건에서의 출력 정보를 나타낸 파형이다. 도 6(c)는 기존 PI 제어기를 채용한 전원 공급 장치에서 부하 전류 변동(0 내지 2.5A)에 따른 출력 정보를 나타낸 파형이다.
도 6을 참조하면, LED 디밍시에 출력 전압(VA)의 전압 리플이 앞에서 언급된 조건을 만족시키지 못하는 것을 확인할 수 있다. 또, 부하 전류의 변동시에 출력 전류(ILED)의 리플이 앞에서 언급된 조건을 만족시키지 못하는 것을 확인할 수 있다.
도 7(a)는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 50% 디밍 조건에서의 출력 정보를 나타낸 파형이다. 도 7(b)는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 10% 디밍 조건에서의 출력 정보를 나타낸 파형이다. 도 7(c)는 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치에서 부하 전류 변동(0 내지 2.5A)에 따른 출력 정보를 나타낸 파형이다.
도 7을 참조하면, LED 디밍시에 출력 전압(VA)의 전압 리플이 앞에서 언급된 조건을 만족시키는 것을 확인할 수 있다. 또, 부하 전류의 변동시에 출력 전류(ILED)의 리플이 앞에서 언급된 조건을 만족시키는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 전원 공급 장치는 기존의 제어 방식에 비하여 부하 변동시에 각 출력의 동특성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제어 방법을 디지털 방식의 듀얼 피드백 제어에 적용하는 경우, 디지털 방식의 단점인 대역폭(Bandwidth) 문제가 해결될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 제어부 110: 주파수 제어기
120: 듀티 제어기
200: 전원 공급부 210: 스위칭부
230: 변환부 250: 정류부

Claims (12)

  1. 직류 전원을 입력받아 스위칭하여 전원을 제공하는 스위칭부;
    상기 스위칭부의 스위칭에 따라 1차측 전원을 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 2차측 전원으로 변환 출력하는 변환부;
    상기 변환부에서 제공되는 2차측 전원에 의하여 구동되는 발광 다이오드; 및
    상기 2차측 전압 정보 및 상기 발광 다이오드의 전류 정보에 기초하여 디지털 방식의 제어를 수행하기 위한 스위칭부의 제어 신호를 생성하는 제어부;
    를 포함하고
    상기 제어부는,
    상기 제어 신호의 스위칭 주파수를 결정하는 주파수 제어기; 및
    상기 제어 신호의 스위칭 듀티를 결정하는 듀티 제어기;
    를 포함하며,
    상기 주파수 제어기는,
    상기 발광 다이오드의 전류 정보 및 기준 전류 정보에 따른 전류 오차 정보에 대하여 비례-적분 제어를 수행하는 제1 PI 제어 모듈;
    상기 제1 PI 제어 모듈의 출력 및 상기 2차측 전압 정보에 대하여 피드 포워드(Feed-Forward) 제어를 수행하는 제1 피드 포워드 제어 모듈; 및
    상기 제1 피드 포워드 제어 모듈의 출력에 기초하여 펄스 주파수 변조를 수행하는 주파수 정보를 출력하는 스위칭 주파수 결정 모듈
    을 포함하고,
    상기 듀티 제어기는,
    상기 2차측 전압 정보 및 기준 전압 정보에 따른 전압 오차 정보에 대하여 비례-적분 제어를 수행하는 제2 PI 제어 모듈;
    상기 제2 PI 제어 모듈의 출력 및 상기 2차측 전압 정보에 대하여 피드 포워드(Feed-Forward) 제어를 수행하는 제2 피드 포워드 제어 모듈; 및
    상기 제2 피드 포워드 제어 모듈의 출력에 기초하여 펄스 폭 변조를 수행하는 듀티 정보를 출력하는 스위칭 듀티 결정 모듈
    을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 주파수 정보와 상기 듀티 정보를 이용한 시비율 가변과 주파수 가변의 동시 제어를 통하여 2차측의 출력을 제어하는 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자는 상기 제어부의 제어 신호에 따라 온-오프 교번 스위칭되는 전원 공급 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110168883B (zh) * 2017-01-27 2022-02-01 株式会社村田制作所 利用pir控制的llc转换器及控制llc转换器的方法
CN113937988B (zh) * 2021-06-28 2024-03-22 杰华特微电子股份有限公司 不对称半桥反激变换器及其控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013046314A1 (ja) * 2011-09-27 2013-04-04 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびその制御方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050017528A (ko) 2003-08-14 2005-02-22 주식회사 팬택 압전 효과를 이용한 후레쉬라이트 기능을 가지는무선통신단말기 및 그 방법
KR101079693B1 (ko) * 2005-01-10 2011-11-04 엘지전자 주식회사 엘이디 구동 회로
JP5417869B2 (ja) * 2009-02-03 2014-02-19 サンケン電気株式会社 電力供給装置
KR101101473B1 (ko) * 2010-04-22 2012-01-03 삼성전기주식회사 발광 다이오드 구동용 다중 전원 공급 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013046314A1 (ja) * 2011-09-27 2013-04-04 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびその制御方法

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