KR20160015964A

KR20160015964A - 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법

Info

Publication number: KR20160015964A
Application number: KR1020140099010A
Authority: KR
Inventors: 강정일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-02-15
Also published as: US20160036334A1

Abstract

본 발명은 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법에 관한 것으로서, 전원공급부를 포함하는 전자장치에서, 전원공급부는, 제어신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭부와; 탭이 마련된 1차 권선 및 1차 권선으로부터 전압이 유기되는 2차 권선을 포함하며, 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 적어도 일부를 구동하여 2차 권선으로 전압을 전달하는 변압기와; 전자장치의 동작 모드에 따라 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나에서 스위칭 동작이 수행되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함한다. 이에 의하여, 고부하 조건뿐 아니라 경부하 조건에서의 전원회로의 효율을 개선하는 효과가 있다.

Description

전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법{ELECTRONIC APPARATUS, POWER SUPPLY AND POWER CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자장치의 동작 모드에 대응하여 전원공급부의 효율을 하는 전자장치, 전원공급장치 및 그 전원제어방법에 관한 것이다.

TV와 같은 디스플레이장치를 포함하는 전자장치에는 동작에 필요한 전원을 공급하기 위한 전원공급부가 마련된다.

전자장치는 복수의 전원모드를 가지며, 종래 단순히 온(ON) 모드와 오프(OFF) 모드로 구분되던 제품의 동작 모드가, 최근 제품이 부분적으로 온 되어 특정 기능을 선택적으로 동작시키는 모드를 더 포함하는 경우가 있다.

예를 들어, 케이블 방송 시청을 위해 사용하는 셋탑박스의 경우, 모든 기능이 정상적으로 동작하는 온 모드와 모든 기능이 중단된 오프 모드 외, 방송 시청을 위한 기능은 동작하지 않으나 케이블 방송사에서 보내는 정보를 받기 위해 부분적으로 동작하는 세미 온(SEMI-ON) 모드가 있을 수 있다. 또한, 정보망에 연결된 디스플레이장치에 있어서도, 실제 화면을 표시하면서 모든 기능이 정상적으로 동작하는 온 모드와 모든 기능이 중단된 오프 모드 외, 각종 데이터를 송수신하기 위해 제품이 부분적으로 동작하는 세미 온 모드를 가질 수 있다.

통상적으로, 전자장치의 전원공급부는 모든 기능이 동작하는 온 모드에서 최상의 효율을 보이도록 설계된다.

도 1은 종래의 플라이백 컨버터를 이용한 전원공급부를 도시한 회로도이고, 도 2는 전원공급부에서 부하에 따른 일반적인 효율을 도시한 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 전원공급부는 제어신호를 수신하여 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자 M1, M1의 스위칭 동작에 응답하여 2차측으로 전압을 전달하는 변압기 T1, M1에 제어신호를 출력하는 제어 IC를 포함한다.

일반적으로 전원공급부의 용량이 클수록 사용되는 스위칭 소자 M1의 용량은 커지며, 변압기 T1의 용량을 높이기 위해 변압기 코어의 크기는 커지고 1차 인덕턴스의 크기는 작아진다. 여기서, 스위칭 소자의 용량이 클수록 제어 IC가 스위칭 소자를 구동시키는 데 소비되는 전력이 높고, 스위칭 소자의 기생 용량 성분이 커지므로, 스위칭 손실이 높다. 뿐만 아니라, 변압기의 경우 코어의 크기가 클수록 코어의 히스테리시스(hysteresis) 손실이 높으며, 변압기의 인덕턴스가 작을수록 스위치에 흐르는 전류의 피크 값과 실효 값이 높아서 스위칭 손실과 변압기 권선에서의 도통 손실이 높아진다.

따라서, 도 1과 같은 종래의 전원공급부는 전원회로가 설계된 최상 효율의 조건 대비 부하가 감소할수록 스위칭 소자와 변압기에서의 손실이 두드러지면서 회로의 효율이 낮아지는 문제가 있다. 도 2는 이러한 전원공급부의 부하에 따른 효율의 일반적인 경향으로서, 경부하(LIGHT LOAD)에서 효율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 경부하 조건에서의 전원공급부의 효율을 개선할 필요가 있다.

이를 위해, 경부하 조건에서의 스위칭 주파수를 낮추는 방식을 사용하기도 하는데, 이러한 방식은 출력 전압 및 전류의 리플이 증가하고, 이로 인해 출력단 필터의 도통 손실이 증가하며, 회로의 응답 특성이 느려지고, 가청 소음이 발생할 위험이 있는 등, 여러 부작용이 있어 적용에 제약이 많은 단점이 있다.

아울러, 경부하 조건에 부합하는 전원회로를 별도로 구비하는 것도 고려해 볼 수가 있지만, 이렇게 별도의 회로를 구비하는 것은 각종 부품이 2배로 사용되어 전원회로의 비용이 크게 상승할 뿐 아니라, 제품의 소형화, 경량화를 도모하는 최근의 추세에도 부합하지 않는다.

본 발명 일실시예에 따른 전원공급부를 포함하는 전자장치에서, 전원공급부는, 제어신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭부와; 탭이 마련된 1차 권선 및 1차 권선으로부터 전압이 유기되는 2차 권선을 포함하며, 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 적어도 일부를 구동하여 2차 권선으로 전압을 전달하는 변압기와; 전자장치의 동작 모드에 따라 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나에서 스위칭 동작이 수행되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 변압기에 중간 탭을 마련하고, 작은 용량의 스위칭부을 추가하는 간단한 방식으로, 고부하 조건뿐 아니라 경부하 조건에서의 전원회로의 효율을 개선하는 효과가 있다.

제1스위칭부는 1차 권선의 탭에 연결되며, 제1스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 일단으로부터 탭까지의 권선의 감은 수에 대응하는 1차 권선의 일부가 구동될 수 있다. 이에, 최대 부하 즉, 온 모드에서 높은 효율로 동작이 가능하다.

제2스위칭부는 1차 권선의 타단에 연결되며, 제2스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 전체 감은 수에 대응하는 1차 권선의 전부가 구동될 수 있다. 이에, 세미 온 모드와 같은 경부하 조건에서도 높은 효율이 유지된다.

제어부는, 고부하 조건에서 제1스위칭부가 동작하고, 경부하 조건에서 제2스위칭부가 동작되도록 제어신호를 출력할 수 있다. 이에, 각 모드에 대응하는 스위칭부를 구동하는 간단한 방식으로 효율 개선을 도모할 수 있다.

제2스위칭부의 용량은 제1스위칭부의 용량보다 작게 제공될 수 있다. 이에, 작은 용량의 스위칭 소자를 추가하므로, 추가되는 부품을 최소화할 수 있다.

제1스위칭부는 최대 부하 조건에 따라 결정된 고용량의 스위칭 소자를 포함하며, 제2스위칭부는 소정 경부하 조건에 따라 결정된 저용량의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 이에, 각 조건에 최적의 효율로 전원공급부의동작이 가능할 수 있다.

제어부는, 동작 모드에 대응하는 모드 선택신호를 출력하는 제어 블럭과; 제1 및 제2 스위칭부와 각각 연결되는 제1 및 제2출력단자가 마련되며, 제어 블럭으로부터 수신된 모드 선택신호에 따라 제1출력단자와 제2출력단자 중 어느 하나로 제어신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다. 이에, 제어 IC 내에 간단한 구성만을 추가하여, 효율 개선이 가능하다.

동작 모드는, 고부하에 대응하는 온(ON) 모드와 경부하에 대응하는 세미 온(SENI-ON) 모드를 포함할 수 있다. 이에, 장치의 일부 기능이 동작하는 세미 온 모드에서도 효율적인 동작이 가능한 장치가 제공된다.

한편, 본 실시예에 따른 전원공급장치는, 제어신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭부와; 탭이 마련된 1차 권선 및 1차 권선으로부터 전압이 유기되는 2차 권선을 포함하며, 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 적어도 일부를 구동하여 2차 권선으로 전압을 전달하는 변압기와; 전원공급장치의 동작 모드에 따라 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나에서 스위칭 동작이 수행되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 변압기에 중간 탭을 마련하고, 작은 용량의 스위칭부을 추가하는 간단한 방식으로, 고부하 조건뿐 아니라 경부하 조건에서의 전원회로의 효율을 개선하는 효과가 있다.

변압기의 2차측 전류를 정류하는 정류 다이오드와; 정류 다이오드를 통한 전압을 평활하는 캐패시터를 더 포함할 수 있다. 이에, 안정적인 출원전원을 시스템부에 공급할 수 있다.

한편, 본 발명 실시예에 따른 동작을 수행하는 시스템부와, 시스템부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 전자장치의 전원제어방법은, 전자장치의 동작모드에 대응하는 제어신호를 출력하는 단계와; 제어신호에 따라 제1스위칭부와 제2 스위칭부 중 어느 하나가 스위칭 동작을 수행하는 단계와; 1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기에서, 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 탭이 마련된 1차 권선의 적어도 일부를 구동하는 단계와; 변압기의 2차 권선으로 전압을 전달하는 단계와; 전달된 전압을 시스템부에 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 고부하 조건뿐 아니라 경부하 조건에서의 전원회로의 효율을 개선하는 효과가 있다.

제1스위칭부는 1차 권선의 탭에 연결되며, 1차 권선을 구동하는 단계는, 제1스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 일단으로부터 탭까지의 권선의 감은 수에 대응하는 1차 권선의 일부를 구동할 수 있다. 이에, 최대 부하 즉, 온 모드에서 높은 효율로 동작이 가능하다.

제2스위칭부는 1차 권선의 타단에 연결되며, 1차 권선을 구동하는 단계는, 제2스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 전체 감은 수에 대응하는 1차 권선의 전부를 구동할 수 있다. 이에, 세미 온 모드와 같은 경부하 조건에서도 높은 효율이 유지된다.

제어신호를 출력하는 단계는, 고부하 조건에서 제1스위칭부가 동작하고, 경부하 조건에서 제2스위칭부가 동작되도록 제어신호를 출력할 수 있다.

도 1은 종래의 플라이백 컨버터를 이용한 전원공급부를 도시한 회로도이며,
도 2는 전원공급부에서 부하에 따른 일반적인 효율을 도시한 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전자장치의 구성을 도시한 블럭도이며,
도 4는 본 발명 일실시예에 따른 전자장치에서 동작 모드 별 소비전력의 예를 도시한 그래프이며,
도 5는 도 3의 전원공급부의 구성을 도시한 회로도이며,
도 6은 도 5의 제어부의 내부 구성을 도시한 도면이며,
도 7과 도 8은 도 5의 회로도에서 온 모드와 세미 온 모드로 동작 시의 연결 상태를 각각 도시한 도면이며,
도 9는 본 발명 실시예에 의한 전자장치의 전원제어방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전자장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

전자장치(10)는 TV, 모니터 등의 디스플레이장치, 방송신호를 수신하는 셋탑박스, MP3 플레이어, 휴대폰 등의 휴대용 단말장치, 데스크탑, 랩탑 등의 컴퓨터 등으로 구현될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전자장치(10)는 시스템부(200)에 전원을 공급하는 전원공급부(100)와, 동작을 수행하는 시스템부(200)를 포함할 수 있다.

시스템부(200)는 전자장치(10)의 동작을 수행한다. 예를 들어, 전자장치(10)가 디스플레이장치인 경우, 시스템부(200)는 외부의 영상공급원으로부터 제공되는 영상신호를 기 설정된 영상처리 프로세스에 따라서 처리하여 영상으로 표시하며, 영상신호를 처리하는 영상처리부, 영상신호를 영상으로 표시하는 디스플레이부, 외부와 통신을 수행하는 통신부, 각종 데이터가 저장되는 저장부 및 디스플레이장치를 제어하는 CPU 등을 포함할 수 있다.

시스템부(200)는 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 동작을 수행하며, 복수의 동작모드에 대응하여 동작을 수행할 수 있다.

본 실시예에서는 전자장치(10)가 복수의 동작모드로서, 모든 기능이 정상적으로 동작되는 온 모드, 일부 구성이 부분적으로 온 되어 미리 정해진 특정 기능이 동작하는 세미 온 모드, 기능이 동작되지 않는 오프 모드를 가질 수 있다.

예를 들어, 셋탑박스의 경우, 세미 온 모드에서 케이블 방송사에서 보내는 정보나, 라디오 신호 등을 수신하기 위한 케이블 모뎀이 동작할 수 있다. 또한, TV와 같은 디스플레이장치의 경우, 세미 온 모드에서 각종 데이터를 송수신하는 통신모듈 및/또는 정보를 표시하기 위한 디스플레이의 일부가 동작할 수 있다. 이러한 세미 온 모드에서 동작하는 기능들에 대하여는 제조사에 의해 디폴트로 설정되거나, 사용자의 선택에 의한 설정이 가능할 수 있다.

도 4는 본 발명 일실시예에 따른 전자장치에서 동작 모드 별 소비전력의 예를 도시한 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 오프 모드에서는 0 W ~ 수백 mW에 불과한 소비전력이 세미 온 모드에서는 수십 W가 되며, 모든 기능이 동작하는 온 모드에서는 수백 W로 증가하게 됨을 알 수 있다.

본 실시예의 전원공급부(100)는 소비전력이 서로 상이한 세미 온 모드와 온 모드 모두에서 낮은 손실 및 효율적인 동작이 가능하다.

전원공급부(100)는 시스템부(200)에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치(power supply)의 기능의 적어도 일부를 수행한다. 본 실시예의 전원공급부(100)는 도 5와 같이 플라이백 컨버터(flyback converter) 회로로 구현될 수 있다.

도 5는 도 3의 전원공급부의 구성을 도시한 회로도이고, 도 6은 도 5의 제어부의 내부 구성을 도시한 도면이고, 도 7과 도 8은 온 모드와 세미 온 모드로 동작시의 연결 상태를 각각 도시한 회로도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전원공급부(100)는 제어부(160)의 제어신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭부 M1, M2 (110, 120)와; 제1스위칭부 M1 (110)와 제2스위칭부 M2 (120) 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 1차측으로부터 2차측으로 전압을 전달하는 변압기 T1 (130)와; 변압기의 2차측 전류를 정류하는 정류 다이오드(140)와; 정류 다이오드(140)를 통한 전압을 평활하는 캐패시터(150)와; 전자장치(10)의 동작 모드에 따라 제1스위칭부 M1 (110)와 제2스위칭부 M2 (120) 중 어느 하나에서 스위칭 동작이 수행되도록 제어신호를 출력하는 제어부(160)를 포함한다.

제어부(160)는 제1스위칭부 M1 (110)와 제2스위칭부 M2 (120)를 부하 조건에 따라 선택하여 구동한다. 본 실시예의 제어부(160)는 회로 소자가 집적되어 구성된 제어 IC(control IC)로 구현될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(160)는 동작 모드에 대응하는 모드 선택신호를 출력하는 제어 블럭(161)과; 모드 선택신호를 입력받는 입력단자(a)(ON/SENI-ON)와 제1 및 제2 스위칭부 M1, M2 (110, 120)와 각각 연결되는 제1 및 제2출력단자(a, b)(ON, SENI-ON)가 마련된 출력부(162)를 포함한다.

제어 블럭(161)은 시스템부(200)의 동작 모드를 판별하고, 그에 대응하는 모드 선택신호 예를 들어, 온 모드 신호 또는 세미 온 모드 신호를 출력한다. 여기서, 제어 블럭(161)은 시스템부(200)의 CPU로부터 동작 모드를 나타내는 신호를 수신할 수 있다.

모드 선택신호는 하이(high) 또는 로(low) 신호로 이루어진다. 예를 들어, 온 모드 신호가 하이 인 경우, 세미 온 모드 신호는 로 가 된다. 모드 선택신호는 이에 한정되지 않으므로, 온 모드 신호가 로 이고, 세미 온 모드 신호가 하이 로 구현되는 경우도 본 발명에 포함될 것이다.

출력부(162)는 제어 블럭(161)으로부터 수신된 모드 선택신호(하이 또는 로)에 따라 온 모드 또는 세미 온 모드 조건을 인지하고, 제1출력단자(a)와 제2출력단자(b) 중 어느 하나로 스위칭을 위한 제어신호를 출력한다. 즉, 출력부(161)는 ON/SENI-ON 단자(a)의 상태에 따라 스위칭 구동을 위한 제어신호를 ON 핀(b)과 SENI-ON 핀(c) 중 어느 하나에 선택적으로 출력하게 된다.

도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 전원공급부(100)는 제어부(160)로부터의 제어신호에 따라 고부하 조건 즉, 온 모드에서 제1스위칭부 M1 (110)가 동작하고, 경부하 조건 즉, 세미 온 모드에서 제2스위칭부 M2 (120)가 동작한다.

변압기(130)는 1차권선(이하, 1차코일(coil) 이라고도 한다) 및 1차권선과 소정의 권선비를 이루며 1차 권선으로부터 전압이 유기되는 는 2차권선(이하, 2차코일 이라고도 한다)을 포함한다. 1차권선에는 탭(이하, 중간 탭 이라고도 한다)이 마련되어 제1스위칭부 M1 (110)에 연결된다.

제1스위칭부 M1 (110)는 소정 주파수에 응답하여 스위칭 동작을 수행하며, 시스템부(200)의 최대 부하 조건에 따라 결정된 고용량의 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 여기서, 제1스위칭부 M1 (110)의 용량은 전자장치(10)의 모든 기능이 동작하는 온 모드에서 높은 효율을 가지도록 설계된다.

도 7과 같이, 온 모드에서 변압기(130)는, 제1스위칭부 M1 (110)의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 일단으로부터 탭까지의 권선(Np1)의 감은 수에 대응하는 1차 권선의 일부가 구동된다.

본 실시예에서는, 고용량의 제1스위칭부 M1 (110) 게이트의 정전용량(capacitance)이 크기 때문에 스위칭 구동에 많은 전력이 소모되며, 제1스위칭부 M1 (110)의 출력 정전용량도 크기 때문에, 스위칭 소자의 개폐에 따른 스위칭 손실도 상대적으로 높다. 그러나, 온 모드에서 전자장치(10)의 모든 기능이 동작함에 따라 전원공급부(100)의 출력전력 자체가 높으므로 이들 손실이 차지하는 비중이 낮고, 따라서 회로(100)는 전체적으로 최적의 효율로 동작을 수행한다.

제2스위칭부 M2 (120)는 1차 권선의 타단에 연결되어 소정 주파수에 응답하여 스위칭 동작을 수행한다. 제2스위칭부 M2 (120)의 용량은 제1스위칭부 M1 (130) 보다 작으며, 시스템부(200)의 경부하 조건에 따라 결정된 저용량의 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 본 실시예에서, 제2스위칭부 M2 (120)의 용량은 전자장치(10)의 일부 기능(예를 들어, 데이터 통신 등)이 동작하는 세미 온 모드에서 높은 효율을 가지도록 설계되며, 이러한 경부하 조건은 세미 온 모드의 동작에서 수행되는 기능에 기초하여 미리 결정된다.

도 8과 같이, 세미 온 모드에서 변압기(130)는, 제2스위칭부 M2 (120)의 스위칭 동작에 응답하여 1차 권선의 전체(Np1+Np2) 감은 수에 대응하는 1차 권선의 전부가 구동된다.

본 실시예에서는, 저용량의 제2스위칭부 M2 (120) 게이트의 정전용량이 낮기 때문에 스위칭 구동에 상대적으로 적은 전력이 소모되며, 제2스위칭부 M2 (120)의 출력 정전용량도 작아서 스위칭 소자의 개폐에 따른 스위칭 손실도 상대적으로 낮아진다. 또한, 변압기(130)의 1차 권선도 온 모드와 대비하여 높은 감은 수가 되므로, 온 모드 대비 인덕턴스는 권선의 감은 수의 제곱에 비례하여 높아진다. 따라서, 전류 리플은 인덕턴스에 반비례하여 작아지고, 변압기(130)의 코어 손실 역시 권선의 감은 수에 반비례하여 작아진다. 그러므로, 전원공급부(100)는 경부하 조건에서도 충분히 높은 효율로 동작하게 됨을 확인할 수 있다.

결과적으로, P=V²/R 에 따라, 동일한 출력 전압(V0)에서도 부하가 낮은 세미 온 모드에서 소비되는 전력이 증가하지 않으므로, 이에 따른 에너지 손실도 감소하게 됨을 확인할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 전자장치(10)의 동작모드가 온 모드, 세미 온 모드, 오프 모드의 3가지로 구분되는 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 세미 온 모드를 기능에 따라 2 이상으로 구분하는 방식으로, 전자장치(10)의 동작모드를 4개 이상으로 보다 세분화하는 것이 가능할 수 있다. 세미 온 모드가 복수의 모드로 구성되는 경우, 전원공급부(100)는 각 모드의 부하에 대응하는 전력 공급이 가능하도록 변압기(130)의 1차 권선에 중간 탭을 더 추가하고, 그에 연결되는 스위칭 소자가 더 구비될 수 있다.

따라서, 변압기(130)에 하나 이상의 탭과, 해당 탭에 연결된 스위칭부를 포함되어, 각 모드에 따라 어느 하나의 스위칭부가 동작하도록 구현되는 경우라면, 본 발명의 전원공급부(또는, 전원공급장치)(100)에 포함될 수 있을 것이다.

상기와 같은, 본 발명 실시예의 전원공급장치(100)는 변압기(130)에 탭을 추가하고, 낮은 용량의 스위칭부(120)를 추가하는 방식으로, 고부하뿐 아니라 경부하에서서도 높은 효율을 가질 수 있다. 이에 따라, 낮은 비용으로 전원공급장치(100)의 전력 효율을 개선하는 효과를 기대할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 전자장치(10)의 전원제어과정에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

도 9는 본 발명 실시예에 의한 전자장치(10)의 전원제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자장치(10)의 제어부(160)는 시스템부(200)의 동작 모드에 대응하는 제어신호를 출력한다(S301). 여기서, 제어부(160)의 제어 블럭(161)은 동작 모드가 온 모드인 경우 하이(high)를, 세미 온 모드인 경우 로(low)를 모드 선택신호로서 출력부(162)에 출력한다. 출력부(162)는 수신된 모드 선택신호에 따라 입력단자(a)를 복수의 출력단자(b, c) 중 대응하는 하나와 연결, 예를 들어, 하이를 수신한 경우 온 모드에 대응하는 제1출력단자(b)에 연결하여 제1스위칭부(110)로 제어신호가 출력될 수 있다.

단계 S301에서 출력된 제어신호에 응답하여 제1스위칭부(110)와 제2스위칭부(120) 중 어느 하나가 스위칭 동작을 수행한다(S302). 여기서, 단계 S301에서 모드 선택신호 하이 가 출력되어 입력단자(a)가 제1출력단자(b)와 연결된 경우 제1스위칭부(110)가 스위칭 동작을 수행하며, 로 가 출력되어 입력단자(a)가 제2출력단자(b)와 연결된 경우 제2스위칭부(220)가 스위칭 동작을 수행하게 된다.

단계 S302의 스위칭 동작에 응답하여 변압기(130)의 1차 권선의 적어도 일부가 구동된다(S303). 여기서, 단계 S302에서 제1스위칭부(110)가 동작한 경우 1차 권선의 일부(Np1)가 구동되며, 제2스위칭부(220)가 동작한 경우 1차 권선의 전부(Np1+Np2)가 구동될 수 있다.

단계 S303의 구동에 응답하여 변압기(130)의 1차측 전압이 2차측 권선으로 전달된다(S304).

그리고, 정류 다이오드(140)와 캐패시터(150)를 거쳐 시스템부(200)에 전원(V0)이 공급된다(S305).

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 기존의 전원공급부에 변압기(130)에 중간 탭을 마련하고, 작은 용량의 스위칭부(120)을 추가하는 간단한 방식으로, 고부하 조건뿐 아니라 경부하 조건에서도 효율이 높은 전원공급부(100)가 제공된다.

이에 따라, 본 발명 실시예에 따른 전원공급장치(100) 또는 이를 포함하는 전자장치(10)에서는 부하에 따라 스위칭 주파수를 변경할 필요가 없으며, 경부하에서 스위칭 리플, 응답속도 등의 효율이 감소하는 기존 회로의 부작용을 개선하고, 추가되는 부품을 최소화하여 불필요한 비용의 상승을 방지하면서 경부하 조건에서의 전원회로의 효율을 개선하는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

10 : 전자장치 100 : 전원공급부
110 : 제1스위칭부 120 : 제2스위칭부
130 : 변압기 140 : 정류 다이오드
150 : 캐패시터 160 : 제어부
161 : 제어블럭 162 : 출력부
200 : 시스템부

Claims

전원공급부를 포함하는 전자장치에 있어서,
상기 전원공급부는,
제어신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭부와;
탭이 마련된 1차 권선 및 상기 1차 권선으로부터 전압이 유기되는 2차 권선을 포함하며, 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 적어도 일부를 구동하여 상기 2차 권선으로 전압을 전달하는 변압기와;
상기 전자장치의 동작 모드에 따라 상기 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나에서 스위칭 동작이 수행되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 제1스위칭부는 상기 1차 권선의 탭에 연결되며, 상기 제1스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 일단으로부터 상기 탭까지의 권선의 감은 수에 대응하는 1차 권선의 일부가 구동되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제2항에 있어서,
상기 제2스위칭부는 상기 1차 권선의 타단에 연결되며, 상기 제2스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 전체 감은 수에 대응하는 1차 권선의 전부가 구동되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 고부하 조건에서 상기 제1스위칭부가 동작하고, 경부하 조건에서 상기 제2스위칭부가 동작되도록 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제4항에 있어서,
상기 제2스위칭부의 용량은 상기 제1스위칭부의 용량보다 작은 것을 특징으로 하는 전자장치.
제4항에 있어서,
상기 제1스위칭부는 최대 부하 조건에 따라 결정된 고용량의 스위칭 소자를 포함하며, 제2스위칭부는 소정 경부하 조건에 따라 결정된 저용량의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동작 모드에 대응하는 모드 선택신호를 출력하는 제어 블럭과;
상기 제1 및 제2 스위칭부와 각각 연결되는 제1 및 제2출력단자가 마련되며, 상기 제어 블럭으로부터 수신된 모드 선택신호에 따라 상기 제1출력단자와 상기 제2출력단자 중 어느 하나로 상기 제어신호를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
제7항에 있어서,
상기 동작 모드는, 고부하에 대응하는 온(ON) 모드와 경부하에 대응하는 세미 온(SENI-ON) 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
전원공급장치에 있어서,
제어신호에 응답하여 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭부와;
탭이 마련된 1차 권선 및 상기 1차 권선으로부터 전압이 유기되는 2차 권선을 포함하며, 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 적어도 일부를 구동하여 상기 2차 권선으로 전압을 전달하는 변압기와;
상기 전원공급장치의 동작 모드에 따라 상기 제1스위칭부와 제2스위칭부 중 어느 하나에서 스위칭 동작이 수행되도록 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제9항에 있어서,
상기 제1스위칭부는 상기 1차 권선의 탭에 연결되며, 상기 제1스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 일단으로부터 상기 탭까지의 권선의 감은 수에 대응하는 1차 권선의 일부가 구동되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제10항에 있어서,
상기 제2스위칭부는 상기 1차 권선의 타단에 연결되며, 상기 제2스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 전체 감은 수에 대응하는 1차 권선의 전부가 구동되는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는, 고부하 조건에서 상기 제1스위칭부가 동작하고, 경부하 조건에서 상기 제2스위칭부가 동작되도록 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제12항에 있어서,
상기 제2스위칭부의 용량은 상기 제1스위칭부의 용량보다 작은 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제12항에 있어서,
상기 제1스위칭부는 최대 부하 조건에 따라 결정된 고용량의 스위칭 소자를 포함하며, 제2스위칭부는 소정 경부하 조건에 따라 결정된 저용량의 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동작 모드에 대응하는 모드 선택신호를 출력하는 제어 블럭과;
상기 제1 및 제2 스위칭부와 각각 연결되는 제1 및 제2출력단자가 마련되며, 상기 제어 블럭으로부터 수신된 모드 선택신호에 따라 상기 제1출력단자와 상기 제2출력단자 중 어느 하나로 상기 제어신호를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제15항에 있어서,
상기 동작 모드는, 고부하에 대응하는 온(ON) 모드와 경부하에 대응하는 세미 온(SENI-ON) 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변압기의 2차측 전류를 정류하는 정류 다이오드와;
상기 정류 다이오드를 통한 전압을 평활하는 캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
동작을 수행하는 시스템부와, 상기 시스템부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하는 전자장치의 전원제어방법에 있어서,
상기 전자장치의 동작모드에 대응하는 제어신호를 출력하는 단계와;
상기 제어신호에 따라 제1스위칭부와 제2 스위칭부 중 어느 하나가 스위칭 동작을 수행하는 단계와;
1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기에서, 상기 제1스위칭부와 상기 제2스위칭부 중 어느 하나의 스위칭 동작에 응답하여 탭이 마련된 상기 1차 권선의 적어도 일부를 구동하는 단계와;
상기 변압기의 2차 권선으로 전압을 전달하는 단계와;
상기 전달된 전압을 시스템부에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원제어방법.
제18항에 있어서,
상기 제1스위칭부는 상기 1차 권선의 탭에 연결되며,
상기 1차 권선을 구동하는 단계는, 상기 제1스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 일단으로부터 상기 탭까지의 권선의 감은 수에 대응하는 1차 권선의 일부를 구동하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원제어방법.
제19항에 있어서,
상기 제2스위칭부는 상기 1차 권선의 타단에 연결되며,
상기 1차 권선을 구동하는 단계는, 상기 제2스위칭부의 스위칭 동작에 응답하여 상기 1차 권선의 전체 감은 수에 대응하는 1차 권선의 전부를 구동하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원제어방법.
제19항에 있어서,
상기 제어신호를 출력하는 단계는, 고부하 조건에서 상기 제1스위칭부가 동작하고, 경부하 조건에서 상기 제2스위칭부가 동작되도록 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원제어방법.
제21항에 있어서,
상기 제2스위칭부의 용량은 상기 제1스위칭부의 용량보다 작은 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원제어방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동작 모드는, 고부하에 대응하는 온(ON) 모드와 경부하에 대응하는 세미 온(SENI-ON) 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치의 전원제어방법.