KR20140116338A - 스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급장치, 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 전력 공급 장치는 제1 스위치, 상기 제1 스위치에 직렬 연결되어 있는 제2 스위치, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되고 공진 전류가 발생하는 공진 커패시터, 상기 공진 전류가 양전류일 때, 상기 공진 전류에 따르는 제1 감지 전압을 생성하는 감지 회로, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제1 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압을 이용해 상기 공진 전류를 감지하여 영전압 스위칭 실패를 검출하는 스위치 제어 회로를 포함한다.

Description

스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법{SWITCH CONTROL CIRCUIT, POWER SUPPLY DEVICE COMPRISING THE SAME, AND DRIVING METHOD OF THE POWER SUPPLY DEVICE}
본 발명은 스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
공진형 컨버터의 스위칭 손실을 감소시키기 위해서는 영전압 스위칭(Zero Voltag Switching)이 필요하다. 영전압 스위칭에 실패한 경우 전력 손실이 증가한다.
따라서 영전압 스위칭의 실패 여부를 감지할 수 있는 수단 및 영전압 스위칭의 실패가 감지되었을 때 스위칭 동작을 영전압 스위칭으로 제어할 수 있는 수단이 필요하다.
영전압 스위칭의 실패 여부를 감지하고, 영전압 스위칭의 실패가 감지되었을 때 스위칭 동작을 영전압 스위칭으로 제어할 수 있는 있는 스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 한 특징에 따른 전력 공급 장치는, 제1 스위치, 상기 제1 스위치에 직렬 연결되어 있는 제2 스위치, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되어 있는 트랜스포머, 상기 트랜스포머와 1차측 그라운드 사이에 연결되고 공진 전류가 흐르는 공진 커패시터, 상기 공진 전류가 양전류일 때, 상기 공진 전류에 따르는 제1 감지 전압을 생성하는 감지 회로, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제1 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압을 이용해 상기 공진 전류를 감지하여 영전압 스위칭 실패를 검출하는 스위치 제어 회로를 포함한다.
상기 트랜스포머는, 상기 공진 커패시터에 직렬 연결되어 있는 자화 인덕터 및 누설 인덕터를 포함한다.
상기 감지 회로는, 상기 공진 커패시터에 병렬 연결되어 있는 감지 커패시터, 상기 감지 커패시터에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드, 상기 다이오드의 캐소드와 그라운드 사이에 연결되어 있는 제1 저항, 상기 제1 저항에 병렬 연결되어 있는 제1 커패시터를 포함하고, 상기 제1 감지 전압은 상기 제1 저항의 전압이다.
상기 감지 회로는, 상기 감지 커패시터와 상기 제1 다이오드 사이에 연결되어 있는 제2 저항을 더 포함한다.
상기 감지 회로는 상기 공진 전류가 음전류일 때 제2 감지 전압을 생성하고, 상기 제2 감지 전압은 과전류 감지에 사용된다.
상기 감지 회로는, 상기 감지 커패시터에 제2 저항을 통해 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드, 상기 제2 다이오드의 애노드와 그라운드 사이에 연결되어 있는 제3 저항, 및 상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있는 제2 커패시터를 더 포함한다. 상기 제2 감지 전압은 상기 제2 저항의 전압이다.
상기 전력 공급 장치는, 상기 영전압 스위칭 실패를 검출하기 위한 영전압스위칭 기준전압을 설정하는 기준전압 설정부를 더 포함한다.
상기 기준전압 설정부는, 상기 스위칭 제어 회로로부터 공급되는 전류가 흐르는 제3 저항, 및 상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있는 제3 커패시터를 포함한다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 영전압 스위칭 실패가 검출된 스위칭 주기에서 상기 제2 스위치를 턴 온 시키지 않고, 다음 스위칭 주기에서 제1 상측 스위치를 턴 온 시킨다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압 및 소정의 영전압스위칭 기준전압을 비교한 결과에 따라 상기 영전압 스위칭 실패 여부를 검출하는 영전압스위칭 검출부를 포함한다.
상기 영전압스위칭 검출부는, 상기 제1 감지 전압과 상기 영전압스위칭 기준전압을 비교하고, 비교한 결과에 따라 비교 신호를 출력하는 비교기, 상기 비교 신호와 상기 제1 스위치의 게이트에 공급되는 제1 게이트 전압의 차에 따라 감산 신호를 생성하는 반감산기, 상기 제1 게이트 전압에 의해 생성된 출력을 상기 감산 신호에 따라 리셋시키는 SR 래치, 및 상기 제1 게이트 전압 및 상기 SR 래치의 출력 신호를 논리 연산하여 영전압스위칭 검출신호를 생성하는 논리 게이트를 포함한다.
상기 비교기는, 상기 제1 감지 전압이 입력되는 비반전 단자 및 상기 영전압스위칭 기준전압이 입력되는 반전 단자를 포함하고, 상기 비반전 단자의 입력이 상기 반전 단자의 입력 이상일 때 하이 레벨의 비교 신호를 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨의 비교 신호를 출력한다.
상기 반감산기는, 상기 비교 신호에서 상기 제1 게이트 전압을 차감한 전압이 영전압 보다 큰 경우 하이 레벨의 감산 신호를 생성하고, 그 반대의 경우 로우 레벨의 감산 신호를 생성한다.
상기 반감산기는, 상기 제1 게이트 전압을 반전시키는 NOT 게이트, 및 상기 반전된 제1 게이트 전압과 상기 비교 신호를 논리 곱 연산하는 AND 게이트를 포함한다.
상기 논리 게이트는, 두 입력 중 하나가 하이 레벨일 때 하이 레벨의 영전압스위칭 검출신호를 생성하고, 두 입력이 모두 하이 레벨 또는 모두 로우 레벨일 때 로우 레벨의 영전압 스위칭 검출신호를 생성한다.
상기 전력 공급 장치는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 오실레이터 신호에 따라 제1 게이트 전압 및 제2 게이트 전압을 생성하고, 상기 영전압스위칭 검출부로부터 영전압 스위칭 실패 검출이 입력된 해당 스위칭 주기의 제2 게이트 전압을 디스에이블 시키는 게이트 구동 회로를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 구동 방법은 직렬 연결되어 있는 제1 스위치 및 제2 스위치, 및 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되어 있는 트랜스포머와 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있는 공진 커패시터를 포함하는 전력 공급 장치에 적용된다.
상기 전력 공급 장치의 구동 방법은, 상기 공진 커패시터에 흐르는 전류가 양전류일 때, 상기 공진 전류에 따르는 제1 감지 전압이 발생하는 단계, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 주기마다 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압과 소정의 영전압스위칭 검출전압을 비교한 결과에 따라 영전압스위칭 실패를 검출하는 단계, 및 상기 영전압스위칭 실패가 검출된 해당 스위칭 주기 동안 제2 스위치를 턴 오프로 유지하는 단계를 포함한다.
상기 영전압스위칭 실패를 검출하는 단계는, 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압이 상기 영전압스위칭 검출전압보다 작을 때를 상기 영전압스위칭 실패로 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 스위치 제어 회로는, 직렬 연결되어 있는 제1 스위치 및 제2 스위치, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되어 있는 트랜스포머, 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있는 공진 커패시터를 포함하는 전력 공급 장치에 적용된다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 공진 커패시터에 흐르는 공진 전류가 양전류일 때 발생하는 상기 제1 감지 전압과 소정의 영전압스위칭 기준전압을 비교하고, 비교한 결과에 따라 비교 신호를 출력하는 비교기, 상기 비교 신호와 상기 제1 스위치의 게이트에 공급되는 제1 게이트 전압의 차에 따라 감산 신호를 생성하는 반감산기, 상기 제1 게이트 전압에 의해 생성된 출력을 상기 감산 신호에 따라 리셋시키는 SR 래치, 및 상기 제1 게이트 전압 및 상기 SR 래치의 출력 신호를 논리 연산하여 영전압스위칭 검출신호를 생성하는 논리 게이트를 포함한다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 영전압 스위칭 검출신호가 영전압스위칭 실패를 지시할 때, 해당 스위칭 주기에서 상기 제2 스위치를 턴 온 시키지 않고, 다음 스위칭 주기에서 제1 상측 스위치를 턴 온 시킨다.
상기 스위치 제어 회로는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 오실레이터 신호, 상기 오실레이터 신호가 소정의 데드 타임만큼 지연된 신호, 및 상기 논리 게이트의 출력을 이용하여 상기 제2 스위치의 게이트 전압을 생성한다.
상기 반감산기는, 상기 제1 게이트 전압을 반전시키는 NOT 게이트, 및 상기 반전된 제1 게이트 전압과 상기 비교 신호를 논리 곱 연산하는 AND 게이트를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 영전압 스위칭의 실패 여부를 감지하고, 영전압 스위칭의 실패가 감지되었을 때 스위칭 동작을 영전압 스위칭으로 제어할 수 있는 있는 스위치 제어 회로, 이를 포함하는 전력 공급 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로와 기준전압 생성부의 연결관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반감산기를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상측 게이트 전압, 하측 게이트 전압, 공진 전류, 드레인 전류, 제1 감지 전압, 비교 신호, 감산 신호, SR 래치의 출력 신호, 및 영전압스위칭 검출신호를 나타낸 파형도이다.
도 6은 영전압 스위칭이 실패할 때, 본 발명의 실시 예에 따른 상측 게이트 전압, 하측 게이트 전압, 공진 전류, 드레인 전류, 제1 감지 전압, 비교 신호, 감산 신호, SR 래치의 출력 신호, 및 영전압스위칭 검출신호를 나타낸 파형도이다.
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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로, 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치, 및 그 구동 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다.
전력 공급 장치(1)는 상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)의 스위칭 동작을 통해 입력 전압(Vin)을 구형파로 변환하고, 구형파를 공진 네트워크로 통과시켜 전력을 생성한다. 입력 전압(Vin)이 입력되는 전력 공급 장치(1)의 1차측과 출력단(+, -)에 연결된 전력 공급 장치(1)의 2차측은 서로 절연되어 있다. 출력단(+, -) 사이의 전압을 출력 전압(VOUT)이라 한다.
도 1에서는 1차측과 2차측이 절연되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로 및 스위치 제어 방법이 적용된 전력 공급 장치(1)의 1차측 및 2차측은 비절연되어 있을 수 있다. 또한, 트랜스포머(30)가 다중 권선(예를 들어, 2차측에 복수의 권선이 병렬 적으로 연결되어 있음. 단, 도시하지 않음)을 이용해서 전력 공급 장치(1)의 출력단이 다중 출력단으로 구현될 수도 있다. 이 때, 전력 공급 장치(1)는 출력 전압(VOUT)을 포함하여 복수의 출력 전압을 제공할 수 있다.
상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)는 교대로 턴 온 되어, 입력 전압(Vin)과 1차측 그라운드에서 스윙하는 구동 전압(VS)이 생성된다. 본 발명의 실시 예에 따른 상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)는 n 타입 트랜지스터로 구현되어 있다.
상측 스위치(M1)의 드레인은 입력 전압(Vin)에 연결되어 있고, 상측 드레인(M1)의 게이트에는 핀(P1)을 통해 상측 게이트 신호(HO)가 공급된다. 하측 스위치(M2)의 드레인은 상측 스위치(M1)의 소스에 연결되어 있고, 하측 드레인(M2)의 게이트에는 핀(P2)을 통해 하측 게이트 신호(HO)가 공급된다. 하측 스위치(M2)의 소스는 1차측 그라운드에 연결되어 있다. 구동 전압(VS)은 상측 스위치(M1)의 소스와 하측 스위치(M2)의 드레인이 연결되는 접점의 전압이다.
하이 레벨의 상측 게이트 신호(HO)에 의해 상측 스위치(M1)가 턴 온 되어 있는 기간 동안, 로우 레벨의 하측 게이트 신호(LO)에 의해 하측 스위치(M2)가 턴 오프 된다. 반대로, 하이 레벨의 하측 게이트 신호(LO)에 의해 하측 스위치(M2)가 턴 온 되어 있는 기간 동안, 로우 레벨의 상측 게이트 신호(HO)에 의해 상측 스위치(M1)가 턴 오프 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 공급 장치(1)의 공진 네트워크는 누설 인덕터(Llk), 자화 인덕터(LM), 및 공진 커패시터(Cr)가 직렬 연결된 형태로 구성된다. 여기서 누설 인덕터(Llk)는 트랜스포머(30)의 누설 인덕턴스(leakage inductance)를 사용하거나, 외부 인덕터를 이용하여 구성할 수 있다. 공진 네트워크에는 구동 전압(VS)이 입력되고, 상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)의 스위칭 동작에 따라 공진 전류(Icr)가 제어된다.
트랜스포머(30)는 1차측에 위치한 제1 권선(31) 및 2차측에 위치한 제2 권선(32)를 포함한다. 자화 인덕터(LM) 및 누설 인덕터(Llk)는 트랜스포머(30)의 자화 인덕턴스(magnetizing inductance) 성분 및 누설 인덕턴스(leakage inductance) 성분을 나타낸다. 자화 인덕터(LM), 누설 인덕터(Llk), 및 공진 커패시터(Cr) 간에 공진이 발생하여, 공진 전류(Icr)는 사인파를 따른다.
전력 공급 장치(1)의 2차측에는 커패시터(C21), 정류 회로(40), 및 출력 커패시터(C22)가 형성되어 있다. 커패시터(C21)는 제2 권선(32)과 정류 회로(40) 사이에 연결되어 있으며, 1차측 스위치들의(M1, M2) 온 듀티(ON duty)가 다를 경우 발생하는 출력 전류 또는 출력 전압(VOUT)의 불평형을 방지하며, 커패시터(C21)은 전력 공급 장치(1)에 포함되지 않을 수도 있다
정류 회로(40)는 브릿지 다이오드를 형성하는 네 개의 다이오드(D21-D24)를 포함한다. 도 1에서는 전파 정류 회로로 정류 회로(40)가 도시되어 있으나, 두 개 또는 하나의 다이오드로 구현된 반파 정류 회로로 정류 회로(40)를 구현할 수도 있다.
출력 커패시터(C22)는 정류 회로(40)에 의해 전파 정류된 전류에 의해 충전된다. 전파 정류된 전류는 커패시터(C22)를 충전시키거나 부하에 공급된다.
공진 전류(Icr)가 1번 방향으로 흐를 때, 다이오드(D21) 및 다이오드(D23)가 도통 상태이고, 2차측 전류(IS)는 3번 방향으로 흐른다. 공진 전류(Icr)가 2번 방향으로 흐를 때, 다이오드(D22) 및 다이오드(D24)가 도통 상태이고, 2차측 전류(IS)는 4번 방향으로 흐른다. 2차측 전류(IS)가 3, 4번 방향으로 흐를 때, 정류 회로(40)에 의해 정류된 전류에 의해 커패시터(C21)가 충전되어 출력 전압(VOUT)이 발생된다.
전원 공급 장치(1)는 공진 전류(Icr)를 감지하는 감지 회로(20)를 포함한다.
감지 회로(20)는 공진 전류(Icr)가 1번 방향으로 흐를 때 영전압 스위칭 실패를 검출하기 위한 제1 감지 전압(VSE)을 생성하고, 공진 전류(Icr)가 2번 방향으로 흐를 때 제2 감지 전압(CS)을 생성한다. 본 발명의 실시 예에 따른 감지 회로(20)는 공진 전류(Icr)를 감지하기 위해 용량성(capacitive) 감지 방식을 사용하고, 이는 공진 전류(Icr)의 감지시 발생할 수 있는 전력을 감소시킬 수 있다.
감지 회로(20)는 감지 커패시터(Csense), 커패시터(C11, C13), 두 개의 다이오드(D11, D12), 및 세 개의 저항(R11, R12, R13)을 포함한다.
감지 커패시터(Csense)는 공진 커패시터(Cr)에 병렬 연결되어 있다. 감지 커패시터(Csense)의 일단은 공진 커패시터(Cr)의 일단에 연결되어 있고, 공진 커패시터(Cr)의 타단은 1차측 그라운드에 연결되어 있다.
감지 커패시터(Csense)의 타단에는 저항(R11)의 일단이 연결되어 있고, 저항(R11)의 타단에 다이오드(D11)의 캐소드 및 다이오드(D12)의 애노드가 연결되어 있다. 다이오드(D11)의 애노드에는 저항(R13)의 일단 및 커패시터(C11)의 일단이 연결되어있고, 저항(R13)의 타단 및 커패시터(C11)의 타단은 1차측 그라운드에 연결되어 있다. 다이오드(D12)의 캐소드와 1차측 그라운드 사이에는 저항(R12)과 커패시터(C13)가 연결되어 있다.
감지 커패시터(Csense)에는 공진 전류(Icr)의 소정 비율이 흐른다. 소정 비율은 감지 커패시터(Csense)와 공진 커패시터(Cr) 간의 용량(capacitance)비에 따라 결정된다. 예를 들어, 공진 커패시터(Cr)가 감지 커패시터(Csense)의 용량의 100배인 경우, 공진 전류(Icr) 중 1/101은 감지 커패시터(Csense)에 흐르고, 공진 전류(Icr)의 나머지 100/101은 공진 커패시터(Cr)에 흐른다.
공진 커패시터(Cr)에 대한 감지 커패시터(Csense)의 용량을 소정 비율로 조절하여 감지 커패시터(Csense)에 흐르는 전류를 적절히 조절할 수 있다. 감지 커패시터(Csense)에 흐르는 전류가 적을수록 전력 손실이 개선되므로 공진 전류(Icr)를 감지할 수 있는 범위 내에서 감지 커패시터(Csense)의 용량을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
아울러, 감지 커패시터(Csense)에 흐르는 전류가 작더라도 저항(R12)의 크기를 조절하여 제1 감지 전압(VSE)을 충분히 증폭할 수 있다. 그러면, 제1 감지 전압(VSE)의 레벨이 작아 노이즈에 취약한 문제점을 개선할 수 있다.
커패시터(C13)는 저항(R12)에 병렬 연결되어, 제1 감지 전압(VSE)의 노이즈 성분을 필터링 한다.
공진 전류(Icr)가 1번 방향으로 흐르는 경우, 다이오드(D12)가 도통되고, 저항(R12)에 전류가 흘러 제1 감지 전압(VSE)이 발생한다. 제1 감지 전압(VSE)은 핀(P4)을 통해 스위치 제어 회로(10)에 연결되어 있다.
공진 전류(Icr)가 2번 방향으로 흐르는 경우, 다이오드(D11)가 도통되어 저항(R13)에 전류가 흐르면서, 음의 제2 감지 전압(CS)이 발생한다. 1차측 그라운드로부터 저항(R13) 및 다이오드(D11)을 통해 공진 전류(Icr)의 일부가 흐른다. 이 때, 커패시터(C11)은 저항(R13)에 병렬 연결되어 있고, 제2 감지 전압(CS)이 잡음 성분을 필터링한다. 제2 감지 전압(CS)은 핀(P5)을 통해 스위치 제어 회로(10)에 연결되어 있다. 스위치 제어 회로(10)는 제2 감지 전압(CS)을 이용하여 과전류를 감지하고 보호 동작을 기동기킬 수 있다. 보호 동작이 기동되면, 상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)는 턴 오프 되어 스위칭 동작이 발생하지 않는다.
기준전압 설정부(50)는 영전압 스위칭 실패를 검출하기 위한 영전압스위칭 기준전압(VZVS)을 설정한다. 예를 들어, 기준전압 설정부(50)는 저항(R14) 및 저항(R14)에 병렬 연결된 커패시터(C12)를 포함하고, 저항(R14)에 따라 영전압스위칭 기준전압(VZVS)이 설정된다. 커패시터(C12)는 영전압스위칭 기준전압(VZVS)의 잡음 성분을 제거하기 위한 필터 커패시터이다.
저항(R14)의 일단은 핀(P6)에 연결되어 있고, 영전압스위칭 기준전압(VZVS)은 저항(R14)의 일단에서 발생하는 전압이다. 스위치 제어 회로(10)에는 핀(P6)으로 소정 전류를 공급하는 전류원을 포함할 수 있다. 스위치 제어 회로(10) 내부에 전류원이 고정되더라도, 저항(R14)를 조절하여 스위치 제어 회로(10)가 적용되는 조건에 따라 영전압스위칭 기준전압(VZVS)을 조절할 수 잇다.
스위치 제어 회로(10)는 상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)의 스위칭 동작을 제어하고, 스위칭 주기 마다 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점에 공진 전류(Icr)를 감지하여 영전압 스위칭 실패를 검출한다. 스위치 제어 회로(10)는 영전압 스위칭 실패가 검출된 스위칭 주기에서 하측 스위치(M2)를 턴 온 시키지 않고, 다음 스위칭 주기에서 상측 스위치(M1)를 턴 온 시킨다.
스위치 제어 회로(10)는 출력 전압(VOUT)을 피드백 받아 스위칭 주파수를결정하는 오실레이터 신호(OSC)의 주파수를 결정한다. 예를 들어, 부하의 증가에 따라 출력 전압(VOUT)이 감소할 때, 스위치 제어 회로(10)는 스위칭 주파수를 감소시키기 위해 오실레이터 신호(OSC)의 주파수를 감소시킬 수 있다. 반대로 부하의 감소에 따라 출력 전압(VOUT)이 증가할 때, 스위치 제어 회로(10)는 스위칭 주파수를 증가시키기 위해 오실레이터 신호(OSC)의 주파수를 증가시킬수 있다.
스위칭 주파수가 감소하면, 스위칭 주기가 길어지고, 공진 전류(Icr)의 피크가 증가하여 2차측으로 전달되는 전력이 증가한다. 스위칭 주파수가 증가하면, 스위칭 주기가 짧아지고, 공진 전류(Icr)의 피크가 감소하여 2차측으로 전달되는 전력이 감소한다.
아울러, 본 발명의 실시 예에서는 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점에 공진 전류(Icr)를 감지하여 영전압 스위칭 실패를 검출하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 공진 전류(Icr)가 양 전류(1번 방향으로 흐를 때 공진 전류의 극성을 양이라 함.)이고, 정현파를 따라 감소하는 기간 중에 하측 스위치(M2)가 턴 온 되면 하측 스위치(M2)의 양단 전압이 영전압일 때 스위칭 동작이 발생한다. 이는, 영전압 스위칭이다.
하측 스위치(M2)의 턴 온 시점과 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점간에는 소정의 데드 타임이 존재하지만, 실질적으로 두 시점 간의 시간적 차이는 무시할 수 있다. 따라서 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점에 공진 전류(Icr)가 소정의 양의 기준 전류보다 작으면 하측 스위치(M2)의 턴 온 동작은 영전압 스위칭이 아닐 가능성이 높다.
본 발명은 영전압 스위칭 실패가 발생할 가능성이 높은 경우, 해당 스위치의턴 온을 차단하여 영전압 스위칭 실패를 방지할 수 있다. 즉, 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점에 공진 전류(Icr)가 기준 전류 이하일 때, 하측 스위치(M2)의 턴 온 동작을 차단한다. 즉, 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점에 공진 전류(Icr)가 기준 전류 이하일 때, 영전압 스위칭 실패로 판단한다. 앞서 언급한 영전압스위칭 기준전압(VZVS)은 기준 전류에 대응하는 전압으로 설정된다.
도 1에 도시된 상측 스위치(M1) 및 하측 스위치(M2)와 공진 네트워크의 연결관계가 변형되어, 하측 스위치(M2)의 턴 온 기간 중에 주로 공진 전류(Icr)가 양 전류라면, 하측 스위치(M2)의 턴 오프 시점에 공진 전류(Icr)를 감지하여 영전압 스위칭 실패를 검출할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로(10)를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스위치 제어 회로(10)는 영전압스위칭 검출부(100)및 게이트 구동 회로(200)를 포함한다.
영전압스위칭 검출부(100)는 상측 스위치(M1)의 턴 오프 시점에 제1 감지 전압(VSE) 및 영전압스위칭 기준전압(VZVS)을 비교한 결과에 따라 영전압 스위칭 실패 여부를 검출한다.
게이트 구동 회로(200)는 오실레이터 신호(OSC)에 따라 상측 게이트 전압(HO) 및 하측 게이트 전압(LO)을 생성하고, 영전압스위칭 검출부(100)로부터 영전압 스위칭 실패 검출이 입력된 해당 스위칭 주기의 하측 게이트 전압(LO)을 디스에이블 시킨다. 디스에이블된 하측 게이트 전압(LO)은 하측 스위치(M2)를 턴 오프시킨다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로와 기준전압 생성부의 연결관계를 나타낸 도면이다.
스위치 제어 회로(10)는 전류원(11)을 포함하고, 전류원(11)은 기준전압 생성부(50)와 핀(P6)를 통해 연결되어 있다. 전류원(11)의 전류(ISO)는 저항(R14)에 흐르고, 핀(P6)를 통해 영전압스위칭 기준전압(VZVS)이 비교기(101)의 반전 단자(-)로 공급된다. 전류원(11)은 전원 전압(VCC)에 연결되어 바이어스 된다.
영전압스위칭 검출부(100)는 비교기(101), 반감산기(Half subtractor)(102), SR 래치(103), 및 논리 게이트(104)를 포함한다.
비교기(101)는 제1 감지 전압(VSE)과 영전압스위칭 기준전압(VZVS)을 비교하고, 비교한 결과를 출력한다. 비교기(101)는 제1 감지 전압(VSE)이 입력되는 비반전 단자(+) 및 영전압스위칭 기준전압(VZVS)이 입력되는 반전 단자(-)를 포함한다. 비교기(101)는 비반전 단자(+)의 입력이 반전 단자(-)의 입력 이상일 때 하이 레벨을 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨을 출력한다.
예를 들어, 제1 감지 전압(VSE)이 영전압스위칭 기준전압(VZVS) 이상일 때, 비교기(101)의 출력인 비교신호(CP)는 하이 레벨이다. 제1 감지 전압(VSE)이 영전압스위칭 기준전압(VZVS) 보다 작을 때, 비교신호(CP)는 로우 레벨이다.
반감산기(102)는 비교신호(CP)와 상측 게이트 전압(HO)을 입력받고, 비교신호(CP)와 상측 게이트 전압(HO) 간의 전압 차에 따라 따라 감산 신호(SBT)를 생성한다. 예를 들어, 반감산기(102)는 비교 신호(CP)에서 상측 게이트 전압(HO)을 차감한 전압이 영전압 보다 큰 경우 하이 레벨의 감산 신호(SBT)를 생성하고, 그 반대의 경우 로우 레벨의 감산 신호(SBT)를 생성한다.
반감산기(102)의 X 단으로 비교 신호(CP)가 입력되고, 반감산기(102)의 Y 단으로 상측 게이트 전압(HO)이 입력되며, 감산 신호(SBT)는 반감산기(102)의 B 단을 통해 출력된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 반감산기를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 반감산기(102)는 NOT 게이트(121) 및 AND 게이트(122)를 포함한다. NOT 게이트(102)는 상측 게이트 전압(HO)을 반전시키고, AND 게이트(122)는 반전된 상측 게이트 전압(HOB)와 비교 신호(CP)를 논리 곱 연산하여 감산 신호(SBT)를 생성한다.
SR 래치(103)는 셋단(S) 및 리셋단(R) 각각에 입력되는 상측 게이트 전압(HO) 및 감산 신호(SBT)에 따라 출력 신호(QS)를 생성한다. SR 래치(103)는 셋단(S)의 입력이 하이 레벨일 때 하이 레벨의 출력 신호(QS)를 생성하고, 리셋단(R)의 입력이 하이 레벨일 때 로우 레벨의 출력 신호(QS)를 생성한다. 즉, SR 래치(103)는 셋단(S)의 입력인 상측 게이트 전압(HO)에 의해 출력 신호(QS)를 생성하고, 감산 신호(SBT)에 따라 출력 신호(QS)를 리셋시킨다.
논리 게이트(104)는 두 입력 중 하나가 하이 레벨일 때 하이 레벨의 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)를 생성하고, 두 입력이 모두 하이 레벨 또는 모두 로우 레벨일 때 로우 레벨의 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)를 생성한다. 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)가 하이 레벨일 때 영전압 스위칭이 실패한 것을 나타낸다.
게이트 구동 회로(110)는 인버터(111), 두 개의 데드타임부(112, 115), 두 개의 NOR 게이트(113, 116), 상측 게이트 구동부(114), 및 하측 게이트 구동부(117)를 포함한다.
인버터(111)는 오실레이터 신호(OSC)를 반전시켜 반전 오실레이터 신호(OSCB)를 생성한다.
데드 타임부(112)는 반전 오실레이터 신호(OSCB)를 데드 타임(DT)만큼 지연시켜 출력한다.
NOR 게이트(113)는 두 입력이 로우 레벨일 때 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC1)를 생성하고, 두 입력 중 적어도 하나가 하이 레벨일 때 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VGC1)를 생성한다. 예를 들어, 반전 오실레이터 신호(OSCB)와 데드 타임만큼 지연된 반전 오실레이터 신호(OSCB)가 모두 로우 레벨인 기간 동안, NOR 게이트(113)는 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC1)를 생성한다.
상측 게이트 구동부(114)는 게이트 제어 신호(VGC1)에 따라 상측 게이트 전압(HO)을 생성한다. 예를 들어, 상측 게이트 구동부(114)는 게이트 제어 신호(VGC1)가 하이 레벨인 기간 동안 하이 레벨의 상측 게이트 전압(HO)을 생성한다. 상측 게이트 구동부(114)는 게이트 제어 신호(VGC1)가 로우 레벨인 기간 동안 로우 레벨의 상측 게이트 전압(HO)을 생성한다.
데드 타임부(115)는 오실레이터 신호(OSC)를 데드 타임(DT)만큼 지연시켜 출력한다.
NOR 게이트(116)는 두 입력이 로우 레벨일 때 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC2)를 생성하고, 두 입력 중 적어도 하나가 하이 레벨일 때 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VGC2)를 생성한다. 예를 들어, 오실레이터 신호(OSC)와 데드 타임만큼 지연된 오실레이터 신호(OSC)가 모두 로우 레벨인 기간 동안, NOR 게이트(116)는 하이 레벨의 게이트 제어 신호(VGC2)를 생성한다.
하측 게이트 구동부(117)는 게이트 제어 신호(VGC2)에 따라 하측 게이트 전압(LO)을 생성한다. 예를 들어, 하측 게이트 구동부(117)는 게이트 제어 신호(VGC2)가 하이 레벨인 기간 동안 하이 레벨의 하측 게이트 전압(LO)을 생성한다. 하측 게이트 구동부(117)는 게이트 제어 신호(VGC2)가 로우 레벨인 기간 동안 로우 레벨의 하측 게이트 전압(LO)을 생성한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스위치 제어 회로의 영전압 스위칭 조건에서의 동작을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상측 게이트 전압, 하측 게이트 전압, 공진 전류, 드레인 전류, 제1 감지 전압, 비교 신호, 감산 신호, SR 래치의 출력 신호, 및 영전압스위칭 검출신호를 나타낸 파형도이다.
도 5는 정상 상태 즉, 영전압 스위칭이 정상적으로 수행될 때를 나타낸 파형도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시점 T0에 하측 게이트 전압(LO)이 로우 레벨로 하강하여 하측 스위치(M2)가 턴 오프 되고, 시점 T0로부터 데드 타임(DT)만큼 지연된 시점 T1에 상측 게이트 전압(HO)이 하이 레벨로 상승한다. 하이 레벨의 상측 게이트 전압(HO)에 의해 상측 스위치(M1)가 턴 온 된다.
하측 스위치(M2)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 자화 인덕터(LM)에 흐르는 자화 전류(IM)는 감소하고, 상측 스위치(M1)가 턴 온 되어 있는 기간 동안 자화 전류(IM)는 증가한다. 공진 전류(Icr)는 도 5에 도시된 바와 같이 정현파를 따른다.
SR 래치(103)는 시점 T1의 상측 게이트 전압(HO)의 상승 에지에 동기되어하이 레벨의 출력 신호(QS)를 생성한다. 증가하던 공진 전류(Icr)가 시점 T2부터 양 전류가 되어 다이오드(D12)가 도통되어 제1 감지 전압(VSE)이 발생한다.
앞서 언급한 바와 같이, 감지 커패시터(Csense)에 흐르는 전류는 공진 전류(Icr)의 소정 비율이므로, 그 파형은 동일하다. 따라서 다이오드(D12)가 도통되어 있는 기간 동안, 제1 감지 전압(VSE)의 파형은 공진 전류(Icr)의 파형과 동일한다.
시점 T3에 제1 감지 전압(VSE)이 영전압스위칭 기준전압(VZVS)에 도달하여 비교 신호(CP)가 하이 레벨로 상승한다. 시점 T4에 상측 게이트 전압(HO)이 로우 레벨로 하강하여 상측 스위치(M1)가 턴 오프 되고, 자화 전류(IM)는 감소하기 시작한다. 시점 T4부터 데드 타임(DT)이 지연된 시점 T5에 하측 게이트 전압(LO)이 하이 레벨로 상승하여, 하측 스위치(M2)가 턴 온 된다.
시점 T4에 상측 스위치(M1)가 턴 오프 되면, 하측 스위치(M2)의 바디 다이오드(도시하지 않음)를 통해 전류가 흐르기 시작한다. 하측 스위치(M2)에 흐르는 드레인 전류(IDS)는 드레인에서 소스로 흐르는 방향을 기준으로하고 있어, 도 5에 도시된 바와 같이, 공진 전류(Icr)와 극성이 반대인 파형으로 도시되어 있다.
시점 T4에 상측 게이트 전압(HO)이 로우 레벨로 하강하므로, 반감산기(102)는 비교 신호(CP)에서 상측 게이트 전압(HO)을 차감한 결과(양의 전압)에 따라 하이 레벨의 감산 신호(SBT)를 생성한다. 시점 T6에 제1 감지 전압(VSE)이 영전압스위칭 기준전압(VZVS)보다 작은 전압이 되어 비교 신호(CP)는 로우 레벨이 된다. 그러면, 반감산기(102)는 두 전압의 차가 영전압이므로 로우 레벨의 감산 신호(SBT)를 생성한다.
즉, 감산 신호(SBT)는 시점 T4에 하이 레벨로 상승한 후, 시점 T6에 로우 레벨로 하강하는 펄스 파형이 된다. 시점 T4에 SR 래치(103)의 리셋단에 하이 레벨이 공급되고(이때 셋단(S)에는 로우 레벨의 상측 게이트 전압(HO)가 입력되고 있음.) 있으므로, 로우 레벨의 출력 신호(QS)를 생성한다.
그러면, 출력 신호(QS) 및 하이 게이트 전압(HO)은 같이 로우 레벨이거나 하이 레벨이므로, 논리 게이트(104)의 출력인 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)는 로우 레벨로 유지된다.
시점 T7에 하측 게이트 전압(LO)가 다시 로우 레벨로 하강하고, 시점 T7으로부터 데드 타임(DT)만큼 지연된 시점 T8에 상측 게이트 전압(HO)이 다시 하이 레벨로 상승한다. 이 이후의 동작은 앞선 설명한 T0-T6와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상측 게이트 전압, 하측 게이트 전압, 공진 전류, 드레인 전류, 제1 감지 전압, 비교 신호, 감산 신호, SR 래치의 출력 신호, 및 영전압스위칭 검출신호를 나타낸 파형도이다.
도 6은 영전압 스위칭이 실패한 비정적인 상태가 발생할 때의 파형을 나타내고 있다. 영전압 스위칭이 실패한 경우, 예를 들어, 영전류 스위칭(zero current switching)에 따라 상측 스위치(M1) 하측 스위치(M2)가 스위칭 동작하는 경우, 상측 스위치(M1)이 턴 오프 되기 전에 공진 전류(Icr)가 0 또는 음 전류로 감소할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상측 스위치(M1)의 온 기간 중 시점 T10에 감지 전압(VSE)이 영전압스위칭 기준전압(VZVS)에 도달한다. 그러면 비교 신호(CP)는 로우 레벨로 감소한다.
시점 T11에 상측 게이트 전압(HO)이 로우 레벨로 하강하므로, 비교 신호(CP)의 하강 에지 시점 보다 상측 게이트 전압(HO)의 하강 에지 시점이 늦다. 따라서 감산 신호(SBT)는 로우 레벨로 유지된다. SR 래치(103)의 리셋 단(R)에 하이 레벨 신호가 공급되지 않으므로, SR 래치(103)는 하이 레벨의 출력 신호(QS)를 유지한다.
그러면, 시점 T11에 논리 게이트(104)에 공급되는 두 입력 중 출력 신호(QS)가 하이 레벨이고, 상측 게이트 전압(HO)이 로우 레벨이 되어, 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)가 하이 레벨로 상승한다.
게이트 구동 회로(110)의 NOR 게이트(116)에 시점 T11부터 하이 레벨의 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)가 입력된다. 정상 상태에서는 시점 T11부터 데드 타임(DT)만큼 지연된 시점 T12에 하측 게이트 전압(LO)이 하이 레벨로 상승해야 한다. 그러나, 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)가 하이 레벨이므로, NOR 게이트(116)은 로우 레벨의 게이트 제어 신호(VGC2)를 생성한다. 즉, 하측 게이트 전압(LO)은 하이 레벨로 상승하지 못하고, 로우 레벨로 유지되어 하측 스위치(M2)가 이번 스위칭 주기에서 턴 온 되지 않는다.
그러면 도 6에 도시된 바와 같이, 공진 전류(Icr)가 완만한 커브 형태로 변형되면서 공진 전류(Icr)의 위상이 지연된다.
시점 T13에 상측 게이트 전압(HO)이 하이 레벨로 상승하면, 논리 게이트(104)의 두 입력이 모두 하이 레벨이 되어 영전압스위칭 검출신호(ZVSF)는 로우 레벨이 된다. 공진 전류(Icr)의 위상 지연에 의해 시점 T13에 상측 스위치(M1)은 영전압 스위칭한다.
시점 T14에 제1 감지 전압(VSE)이 발생하고, 시점 T15에 제1 감지 전압(VSE1)은 영전압스위칭 기준전압(VZVS)에 도달한다. 그러면 시점 T15에 비교 신호(CP)가 하이 레벨로 상승한다.
시점 T16에 상측 게이트 전압(HO)가 로우 레벨로 하강하고, 시점 T17에 제1 감지 전압(VSE)이 영전압스위칭 기준전압(VZVS)보다 작아져 비교 신호(CP)는 로우 레벨로 하강한다.
반감산기(102)는 시점 T16부터 시점 T17까지의 기간 동안 비교 신호(CP)에서 상측 게이트 전압(HO)를 차감한 결과에 따라 하이 레벨의 감산 신호(SBT)를 생성한다. 시점 T16에 SR 래치(103)의 리셋 단(R)에 하이 레벨의 신호가 입력되므로, 출력 신호(QS)는 로우 레벨로 하강한다.
이와 같이, 영전압 스위칭이 실패한 비정상 상태에서는 하측 스위치(M2)를 턴 온 시키지 않고, 공진 전류(Icr)의 위상을 지연시켜 영전압 스위칭이 회복된다.
도 6에서는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 스위칭 한 주기 만에 공진 전류(Icr)가 충분히 지연되어 영전압 스위치이 회복된 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 공진 전류(Icr)의 지연 정도가 충분하지 않은 경우 하측 스위치(M2)가 턴 오프 되지 않는 스위칭 주기가 반복되고, 이는 공진 전류(Icr)의 지연에 의해 상측 스위치(M1)의 턴 온 시점에 공진 전류(Icr)가 양전류일 때까지 반복된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
전력 공급 장치(1), 상측 스위치(M1), 하측 스위치(M2)
자화 인덕터(LM), 누설 인덕터(Llk), 공진 커패시터(Cr)
트랜스포머(30), 제1 권선(31), 제2 권선(32)
커패시터(C11, C12, C13, C21), 정류 회로(40), 출력 커패시터(C22)
정류 회로(40), 다이오드(D11, D12, D21-D24)
감지 회로(20), 감지 커패시터(Csense)
저항(R11, R12, R13, R14), 기준전압 설정부(50)
스위치 제어 회로(10), 전류원(11)
영전압스위칭 검출부(100), 게이트 구동 회로(200)
비교기(101), 반감산기(102), SR 래치(103)
논리 게이트(104), 인버터(111)
데드타임부(112, 115), NOR 게이트(113, 116)
상측 게이트 구동부(114), 하측 게이트 구동부(117)
NOT 게이트(121), AND 게이트(122)

Claims (22)

  1. 제1 스위치,
    상기 제1 스위치에 직렬 연결되어 있는 제2 스위치,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되어 있는 트랜스포머,
    상기 트랜스포머와 1차측 그라운드 사이에 연결되고 공진 전류가 흐르는 공진 커패시터,
    상기 공진 전류가 양전류일 때, 상기 공진 전류에 따르는 제1 감지 전압을 생성하는 감지 회로, 및
    상기 제1 스위치 및 상기 제1 스위치의 스위칭 주기 마다 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압을 이용해 상기 공진 전류를 감지하여 영전압 스위칭 실패를 검출하는 스위치 제어 회로를 포함하는 전력 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랜스포머는,
    상기 공진 커패시터에 직렬 연결되어 있는 자화 인덕터 및 누설 인덕터를 포함하는 전력 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    상기 공진 커패시터에 병렬 연결되어 있는 감지 커패시터,
    상기 감지 커패시터에 연결되어 있는 애노드를 포함하는 제1 다이오드,
    상기 다이오드의 캐소드와 그라운드 사이에 연결되어 있는 제1 저항,
    상기 제1 저항에 병렬 연결되어 있는 제1 커패시터를 포함하고,
    상기 제1 감지 전압은 상기 제1 저항의 전압인 전력 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    상기 감지 커패시터와 상기 제1 다이오드 사이에 연결되어 있는 제2 저항을 더 포함하는 전력 공급 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    상기 공진 전류가 음전류일 때 제2 감지 전압을 생성하고, 상기 제2 감지 전압은 과전류 감지에 사용되는 전력 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감지 회로는,
    상기 감지 커패시터에 제2 저항을 통해 연결되어 있는 캐소드를 포함하는 제2 다이오드,
    상기 제2 다이오드의 애노드와 그라운드 사이에 연결되어 있는 제3 저항, 및
    상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있는 제2 커패시터를 더 포함하고,
    상기 제2 감지 전압은 상기 제2 저항의 전압인 전력 공급 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영전압 스위칭 실패를 검출하기 위한 영전압스위칭 기준전압을 설정하는 기준전압 설정부를 더 포함하는 전력 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준전압 설정부는,
    상기 스위칭 제어 회로로부터 공급되는 전류가 흐르는 제3 저항, 및
    상기 제3 저항에 병렬 연결되어 있는 제3 커패시터를 포함하는 전력 공급 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 영전압 스위칭 실패가 검출된 스위칭 주기에서 상기 제2 스위치를 턴 온 시키지 않고, 다음 스위칭 주기에서 제1 상측 스위치를 턴 온 시키는 전력 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스위치 제어 회로는,
    상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압 및 소정의 영전압스위칭 기준전압을 비교한 결과에 따라 상기 영전압 스위칭 실패 여부를 검출하는 영전압스위칭 검출부를 포함하는 전력 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영전압스위칭 검출부는,
    상기 제1 감지 전압과 상기 영전압스위칭 기준전압을 비교하고, 비교한 결과에 따라 비교 신호를 출력하는 비교기,
    상기 비교 신호와 상기 제1 스위치의 게이트에 공급되는 제1 게이트 전압의 차에 따라 감산 신호를 생성하는 반감산기,
    상기 제1 게이트 전압에 의해 생성된 출력을 상기 감산 신호에 따라 리셋시키는 SR 래치, 및
    상기 제1 게이트 전압 및 상기 SR 래치의 출력 신호를 논리 연산하여 영전압스위칭 검출신호를 생성하는 논리 게이트를 포함하는 전력 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비교기는,
    상기 제1 감지 전압이 입력되는 비반전 단자 및 상기 영전압스위칭 기준전압이 입력되는 반전 단자를 포함하고, 상기 비반전 단자의 입력이 상기 반전 단자의 입력 이상일 때 하이 레벨의 비교 신호를 출력하고, 그 반대의 경우 로우 레벨의 비교 신호를 출력하는 전력 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반감산기는,
    상기 비교 신호에서 상기 제1 게이트 전압을 차감한 전압이 영전압 보다 큰 경우 하이 레벨의 감산 신호를 생성하고, 그 반대의 경우 로우 레벨의 감산 신호를 생성하는 전력 공급 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 반감산기는,
    상기 제1 게이트 전압을 반전시키는 NOT 게이트, 및
    상기 반전된 제1 게이트 전압과 상기 비교 신호를 논리 곱 연산하는 AND 게이트를 포함하는 전력 공급 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 논리 게이트는,
    두 입력 중 하나가 하이 레벨일 때 하이 레벨의 영전압스위칭 검출신호를 생성하고, 두 입력이 모두 하이 레벨 또는 모두 로우 레벨일 때 로우 레벨의 영전압 스위칭 검출신호를 생성하는 전력 공급 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 오실레이터 신호에 따라 제1 게이트 전압 및 제2 게이트 전압을 생성하고, 상기 영전압스위칭 검출부로부터 영전압 스위칭 실패 검출이 입력된 해당 스위칭 주기의 제2 게이트 전압을 디스에이블 시키는 게이트 구동 회로를 더 포함하는 전력 공급 장치.
  17. 직렬 연결되어 있는 제1 스위치 및 제2 스위치, 및 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되어 있는 트랜스포머와 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있는 공진 커패시터를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 공진 커패시터에 흐르는 전류가 양전류일 때, 상기 공진 전류에 따르는 제1 감지 전압이 발생하는 단계,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 주기마다 상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압과 소정의 영전압스위칭 검출전압을 비교한 결과에 따라 영전압스위칭 실패를 검출하는 단계, 및
    상기 영전압스위칭 실패가 검출된 해당 스위칭 주기 동안 제2 스위치를 턴 오프로 유지하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 영전압스위칭 실패를 검출하는 단계는,
    상기 제1 스위치의 턴 오프 시점에 상기 제1 감지 전압이 상기 영전압스위칭 검출전압보다 작을 때를 상기 영전압스위칭 실패로 검출하는 단계를 포함하는 전력 공급 장치의 구동 방법.
  19. 직렬 연결되어 있는 제1 스위치 및 제2 스위치, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치가 연결된 접점에 연결되어 있는 트랜스포머와 1차측 그라운드 사이에 연결되어 있는 공진 커패시터를 포함하는 전력 공급 장치의 스위치 제어 회로에 있어서,
    상기 공진 커패시터에 흐르는 공진 전류가 양전류일 때 발생하는 상기 제1 감지 전압과 소정의 영전압스위칭 기준전압을 비교하고, 비교한 결과에 따라 비교 신호를 출력하는 비교기,
    상기 비교 신호와 상기 제1 스위치의 게이트에 공급되는 제1 게이트 전압의 차에 따라 감산 신호를 생성하는 반감산기,
    상기 제1 게이트 전압에 의해 생성된 출력을 상기 감산 신호에 따라 리셋시키는 SR 래치, 및
    상기 제1 게이트 전압 및 상기 SR 래치의 출력 신호를 논리 연산하여 영전압스위칭 검출신호를 생성하는 논리 게이트를 포함하는 스위치 제어 회로.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 영전압 스위칭 검출신호가 영전압스위칭 실패를 지시할 때, 해당 스위칭 주기에서 상기 제2 스위치를 턴 온 시키지 않고, 다음 스위칭 주기에서 제1 상측 스위치를 턴 온 시키는 스위치 제어 회로.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭 주파수를 결정하는 오실레이터 신호, 상기 오실레이터 신호가 소정의 데드 타임만큼 지연된 신호, 및 상기 논리 게이트의 출력을 이용하여 상기 제2 스위치의 게이트 전압을 생성하는 스위치 제어 회로.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 반감산기는,
    상기 제1 게이트 전압을 반전시키는 NOT 게이트, 및
    상기 반전된 제1 게이트 전압과 상기 비교 신호를 논리 곱 연산하는 AND 게이트를 포함하는 스위치 제어 회로.


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