KR20160072521A - Ｌｌｃ 컨버터를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법 - Google Patents

Ｌｌｃ 컨버터를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법 Download PDF

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Abstract

본 실시형태는 제1스위칭신호와 제2스위칭신호에 의해 의해 입력전압을 기설정된 출력전압으로 출력하는 LLC 컨버터, LLC 컨버터에 흐르는 공진인덕터전류를 감지하는 전류센싱부, 및 공진인덕터전류와, 제1스위칭신호 또는 제2스위칭신호의 위상차에 대응하여 LLC 컨버터의 동작을 정지시키는 보호신호를 출력하는 보호회로를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법을 제공하는 것이다.

Description

ＬＬＣ 컨버터를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법{POWER SUPPLY INCLUDING LLC CONVERTER AND PROTECTION METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법에 관한 것이다.
스위치모드 전원장치들은 광범위한 전자장비에 사용되고 있다. 특히, LLC 컨버터는 효율이 높고 구조가 간단하여 널리 사용되고 있다. LLC 컨버터는 FHA(Fundamental Harmonic Approximation)을 이용하여 도 1과 같은 이득곡선을 바탕으로 공진탱크단을 설계할 수 있다. 이때, LLC 컨버터는 공진탱크단의 임피던스에 따라 ZVS(Zero Voltage shutdown) 영역 또는 ZCS(Zero Voltage shutdown) 영역에서 동작할 수 있는데, ZCS 영역에서 동작하는 경우 스위치가 손상되는 단점이 있어 LLC 컨버터는 ZVS 영역에서 동작하도록 하는 것이 일반적이다.
이와 같이 ZVS 영역에서만 동작하도록 하기 위해서 ZCS 영역으로의 진입을 차단하는 방법으로는 FHA에서 예측된 이득에 충분한 설계 마진을 둘 수 있도록 최소주파수 및 입력전압을 설정할 수 있다. 하지만, 마진은 FHA의 오차 등으로 인해 실제 필요한 마진보다 더 크게 설정될 수 있어 LLC 컨버터의 효율이 낮아지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
한국특허공개 KR 2012-0106511(2012.09.29 공개)
본 발명의 목적은, 효율이 높고 안정적으로 동작하는 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태는, 제1스위칭신호와 제2스위칭신호에 의해 입력전압을 기설정된 출력전압으로 출력하는 LLC 컨버터, LLC 컨버터에 흐르는 공진인덕터전류를 감지하는 전류센싱부, 및 공진인덕터전류와, 제1스위칭신호 또는 제2스위칭신호의 위상차에 대응하여 LLC 컨버터의 동작을 정지시키는 보호신호를 출력하는 보호회로를 포함하는 전원장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2실시형태는, 제1스위칭신호와 제2스위칭신호를 전달받아 소정의 전압을 생성하는 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치의 보호방법을 제공하는 것이며, 상기 보호방법은 LLC 컨버터의 공진인덕터전류를 감지하는 단계, 공진인덕터전류와 제1스위칭신호 또는 상기 제2스위칭신호의 위상차를 판단하는 단계, 및 위상차가 기설정된 값 이하이면 보호신호를 출력하여 LLC 컨버터의 동작을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치 및 그의 보호방법에 의하면, 전원장치를 효율에 최적화되도록 설계할 수 있어 스위칭로스를 줄이고 효율이 높아지도록 할 수 있다. 또한, 소자를 보호할 수 있어 안정적으로 동작하도록 할 수 있다.
도 1은 LLC 공진형 탱크의 이득 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 위상을 이용한 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 LLC 공진형컨버터의 일 실시예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 도 2에 도시된 보호회로의 제1실시예를 나타내는 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 보호회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6은 도 2에 도시된 보호회로의 제2실시예를 나타내는 구조도이다.
도 7은 도 6에 도시된 보호회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 8은 도 2에 도시된 LLC 컨버터에서 보호동작을 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 제어장치 및 그를 이용한 전원장치의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치를 나타내는 구조도이다.
도 2를 참조하면, 전원장치(200)는 제1스위칭신호(Q1)와 제2스위칭신호(Q2)에 의해 입력전압(Vs)을 기설정된 출력전압으로 출력하는 LLC 컨버터(210), LLC 컨버터(210)에 흐르는 공진인덕터전류(Ir)를 감지하는 전류센싱부(220), 및 공진인덕터전류(Ir)와, 제1스위칭신호(Q1) 또는 제2스위칭신호(Q2)의 위상차에 대응하여 LLC 컨버터(210)의 동작을 정지시키는 보호신호를 출력하는 보호회로(230)를 포함할 수 있다.
LLC 컨버터(210)는 제1스위칭신호(Q1)와 제2스위칭신호(Q2)를 전달받아 입력전압에 의해 흐르는 전류의 흐름을 변환하여 발생된 기전력에 의해 입력전압(Vs)을 기설정된 출력전압(Vo)으로 출력할 수 있다. 이때, 출력전압(Vo)이 일정할 수 있도록 출력전압(Vo)을 피드백받을 수 있다. 또한, LLC 컨버터(210)는 도 1에 도시된 ZVS 영역에서 동작할 수 있도록 제1스위칭신호(Q1)와 제2스위칭신호(Q2)의 스위칭주파수가 설정되어 동작될 수 있다.
전류센싱부(220)는 제1스위칭신호(Q1)와 제2스위칭신호(Q2)에 의해 LLC 컨버터(210)에 흐르는 공진인덕터전류(Ir)를 감지할 수 있다. 전원장치(200)는 공진인덕터전류(Ir)를 이용하여 LLC 컨버터(210)가 ZVS 영역에서 동작할 수 있도록 할 수 있다. 전류센싱부(220)는 LLC 컨버터(210)에 연결된 감지저항에 인가되는 전압을 통해 공진인덕터전류(Ir)를 감지하거나 보조권선을 이용하여 공진인덕터전류(Ir)에 대응하여 유도되는 전류의 양을 측정함으로써 공진인덕터전류(Ir)를 감지할 수 있다. 하지만, 전류센싱부(220)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
보호회로(230)는 LLC 컨버터(210)의 손상방지 및/또는 효율적인 구동을 위해 보호신호를 출력할 수 있다. 보호회로(230)는 공진인덕터전류(Ir)와 제1스위칭신호(Q1) 또는 공진인덕터전류(Ir)와 제2스위칭신호(Q2)의 위상차를 이용하여 LLC 컨버터(210)가 ZVS 영역 또는 ZCS 영역에서 동작하는지의 여부를 알 수 있다. LLC 컨버터(210)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 스위칭주파수가 최대이득점에서의 주파수 보다 낮으면 ZCS 영역에서 동작하고, 스위칭주파수가 최대이득점에서의 주파수 보다 높으면 ZVS 영역에서 동작하는 것일 수 있다. 또한, LLC 컨버터(210)는 최대이득점에서 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 보호회로(230)는 공진인덕터전류(Ir)와 제1스위칭신호(Q1) 또는 제2스위칭신호(Q2)의 위상차를 이용하여 최대이득점에서 동작을 하면 보호신호를 출력하여 LLC 컨버터(210)의 동작을 정지시킬 수 있다. 또한, 보호회로(230)는 공진인덕터전류(Ir)와 제1스위칭신호(Q1) 또는 제2스위칭신호(Q2)의 위상차가 없으면 최대이득점에서 동작하는 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 위상을 이용한 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 3을 참조하면, LLC 컨버터(210)는 전력변환부(211)와, 공진탱크(212)와, 변압기(213)와, 정류부(214)를 포함할 수 있다. 또한, 정류부(214)는 출력캐패시터(Co)와 연결되어 정류부(214)에서 부하로 출력전압(Vo)을 전달할 수 있다.
전력변환부(211)는 제1스위칭신호(Q1)와 제2스위칭신호(Q2)를 전달받아 교번적으로 턴온될 수 있는 제1스위칭소자(SW1)와 제2스위칭소자(SW2)를 포함할 수 있다. 제1스위칭소자(SW1)와 제2스위칭소자(SW2)는 FET(Field effect transistor), MOSFET(Metal oxide silcon Field effect transistor), BJT(Bipolar junction transistor) 등일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 공진탱크(212)는 제1인덕터(Lr), 제2인덕터(Llkg), 제3인덕터(Lm) 및 공진캐패시터(Cr)를 포함할 수 있다. 변압기(213)는 제1차측권선(213a)과 제2차측권선(213b)을 포함할 수 있고 전력변환부(211)에 의해 제1차측권선(213a)에 전달되는 전류에 의해 생성되는 기전력을 제2차측권선(213b)에서 변압하여 기설정된 전압이 출력되도록 출력할 수 있다. 그리고, 변압기(213)의 제2차측권선(213b)은 제1서브권선과 제2서브권선을 포함할 수 있고 제2차측권선(213b)에 유도된 전압을 정류부(214)에서 정류하여 출력캐패시터(Co)에 전달할 수 있다. 정류부(214)는 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)를 포함하며 제2차측권선(213b)에서 출력되는 기설정된 전압을 전파정류를 할 수 있다. 하지만, 정류부(214)의 구성은 이에 한정되는 거은 아니다.
또한, LLC 컨버터(210)의 제1노드(N1)에는 전류센싱부(220)가 연결되도록 하여 공진인덕터전류(Ir)을 전류센싱부(220)에서 전달받을 수 있다. 또한, 전류센싱부(220)는 제3인덕터(Lm)에 와인딩(winding)되는 보조권선을 통해 공진인덕터전류(Ir)을 전달받을 수 있다. 하지만, 전류센싱부(220)의 연결은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 공진인덕터전류(Ir)는 제3인덕터(Lm)에 유도되어 흐르는 전류일 수 있다.
또한, LLC 컨버터(210)는 제어부(215)를 포함하며, 제어부(215)에서 제1스위칭신호(Q1)와 제2스위칭신호(Q2)를 생성하여 전력변환부(211)의 제1스위칭소자(SW1)와 제2스위칭소자(SW2)에 전달할 수 있다. 또한, 제어부(215)는 구동전압(Vcc)을 공급받을 수 있고 인에이블신호(enable)가 전달되면 구동을 시작할 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 보호신호는 제어부(215)에 구동전압이 전달되는 것은 방지하도록 하거나 인에이블신호(enable)가 전달되지 않도록 하여 제어부(215)가 동작하지 않도록 하여 LLC 컨버터(210)의 동작을 정지시킬 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 보호회로의 제1실시예를 나타내는 구조도이고, 도 5는 도 4에 도시된 보호회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 보호회로(230a)는 제1비교기(231a), 앤드게이트(232a)를 포함할 수 있다. 제1비교기는 부(-) 입력단은 전류센싱부(220)에서 감지된 공진인덕터전류(Ir)에 대응하는 공진전압을 전달받고 정(+) 입력단은 접지에 연결될 수 있다. 그리고, 제1비교기(231a)의 출력과 제1스위칭신호(Q1)가 앤드게이트(232a)에 각각 입력될 수 있다.
그리고, 제1비교기(231a)의 부(-)입력단은 전류센싱부(220)로부터 공진전압(Vir)을 전달받는데, 제1비교기(231a)는 정(+) 입력단이 접지에 연결되어 있어서 공진전압(Vir)이 음의 값을 갖게 되면 하이 신호를 출력할 수 있고 양의 값을 갖게 되면 로우 신호를 출력할 수 있다. 그리고, 제1비교기(231a)의 출력단과 제1스위칭신호(Q1)는 앤드게이트(232a)에 의해 앤드 연산이 되어 제1비교기(231a)의 출력신호와 제1스위칭신호(Q1)가 하이인 경우에만 하이 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 공진전압(Vir)의 위상이 제1스위칭신호(Q1)보다 위상이 늦어 공진전압(Vir)의 크기가 음인 상태에서 제1스위칭신호(Q1)가 하이상태로 되면 앤드게이트(232a)는 하이 신호를 출력할 수 있다. 이때, 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호는 공진전압(Vir)이 음에서 양으로 변화되면 로우신호로 출력될 수 있다. 따라서, 보호회로(230a)는 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호가 하이 상태를 유지하여 발생된 펄스의 폭을 통해 제1스위칭신호(Q1)와 공진전압(Vir)의 위상차를 판단할 수 있다. 만약, 제1스위칭신호(Q1)와 공진전압(Vir)이 위상차가 없으면 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호는 하이 상태로 출력되지 않기 때문에 로우상태 만을 유지하게 될 수 있다. 따라서, 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호가 로우 상태로 출력되면 제1스위칭신호(Q1)와 공진전압(Vir)은 위상차가 없는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 보호회로(230a)는 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호를 이용하여 제1스위칭신호(Q1)와 공진전압(Vir)의 위상차를 판단하고 위상차가 없으면 보호신호를 출력할 수 있다.
또한, 보호회로(230a)는 레벨변환기(233a) 및 제2비교기(234a)를 포함할 수 있다. 앤드게이트(232a)의 출력은 레벨변환기(233a)에 전달되고 레벨변환기(233a)의 출력은 제2비교기(234a)의 부(-) 입력단에 전달되고 기준전압(Vref)이 제2비교기(234a)의 정(+)입력단에 전달될 수 있다. 보호회로(230a)는 앤드게이트(232a)에서 출력되는 펄스를 레벨변환기(233a)에서 전압으로 변환하고 제2비교기(234a)에서 기준전압(Vref)과 비교할 수 있다. 그리고, 보호회로(230a)는 제2비교기(234a)는 레벨변환기(233a)에서 출력되는 전압이 기준전압(Vref)보다 더 작으면 보호신호를 출력할 수 있다. 따라서, 보호회로(230a)는 제1스위칭신호(Q1)와 공진전압(Vir)이 위상차가 있더라도 위상차가 기설정된 크기 보다 작으면 보호신호가 출력되도록 할 수 있다. 레벨변환기(233a)는 RC 필터를 이용하여 앤드게이트(232a)에서 출력되는 펄스를 소정의 전압으로 출력할 수 있다.
그리고, 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호는 제1스위칭신호(Q1)와 제1비교기(231a)의 출력신호가 모두 하이인 경우에만 발생하기 때문에 매우 짧은 시간 동안 펄스를 발생할 수 있다. 이렇게 짧은 시간 동안만 펄스를 발생하게 되면 보호신호는 대부분의 시간 동안 출력되어 LLC 컨버터(210)가 동작하는 시간이 매우 짧아지게 될 우려가 있다. 따라서, 타이머 등을 이용하여 앤드게이트(232a)에서 출력되는 신호가 소정 시간 이상 로우 신호를 유지되는 경우에만 보호회로(230a)가 동작하도록 함으로써 상기의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 보호회로(230a)는 제1스위칭신호(Q1)가 입력되는 구간에만 동작하도록 하면 상기의 문제점을 해결할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 제1비교기(231a)의 부(-) 입력단에 공진전압(Vir)이 전달되고 앤드게이트(232a)에 제1스위칭신호(Q1)가 전달되는 것으로 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1비교기(231a)의 정(+) 입력단에 공진전압(Vir)이 전달되고 앤드게이트(232a)에 제2스위칭신호(Q2)가 전달되더라도 위상차를 검출할 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 보호회로의 제2실시예를 나타내는 구조도이고, 도 7은 도 5에 도시된 보호회로의 동작을 나타내는 타이밍도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 보호회로(230b)는 제1비교기(231b), 앤드게이트(232b)를 포함할 수 있다. 제1비교기(231b)는 정(+) 입력단은 전류센싱부(220)에서 감지된 공진인덕터전류(Ir)에 대응하는 공진전압(Vir)을 전달받고 부(+) 입력단은 접지에 연결될 수 있다. 그리고, 제1비교기(231b)의 출력과 제2스위칭신호(Q2)가 앤드게이트(232b)에 각각 입력될 수 있다.
그리고, 제1비교기(231b)의 부(-) 입력단은 전류센싱부(220)로부터 공진전압(Vir)을 전달받는데, 제1비교기(231b)는 부(-) 입력단이 접지에 연결되어 있어서 공진전압(Vir)이 양의 값을 갖게 되면 하이 신호를 출력할 수 있고 음의 값을 갖게 되면 로우 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 제1비교기(231b)의 출력단과 제2스위칭신호(Q2)는 앤드게이트(232b)에 의해 앤드연산이 되어 제1비교기(231b)의 출력신호와 제2스위칭신호(Q2)가 하이인 경우에만 하이 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이 공진전압(Vir)의 위상이 제2스위칭신호(Q2)보다 위상이 늦어 제2스위칭신호(Q2)가 하이가 될 때, 공진전압(Vir)은 계속 양의 값을 가질 수 있다. 그리고, 제2스위칭신호(Q2)가 하이가 소정 시간 유지되고 있을 때, 공진전압(Vir)은 양에서 음으로 전환될 수 있다. 따라서, 앤드게이트(232b)는 제2스위칭신호(Q2)가 하이 상태가 되어 공진전압(Vir)이 음으로 전환되기 전까지 구간에서 하이 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 앤드게이트(232b)에서 출력되는 신호가 하이 상태를 유지하여 발생된 펄스의 폭을 통해 제2스위칭신호(Q2)와 공진전압(Vir)의 위상차를 판단할 수 있다. 만약, 제2스위칭신호(Q2)와 공진전압이 위상차가 없으면 앤드게이트(232b)에서 출력되는 신호는 하이 상태로 출력되지 않기 때문에 로우상태만을 유지하게 될 수 있다. 따라서, 로우 상태가 출력되면 제2스위칭신호(Q2)와 공진전압(Vir)이 위상차가 없는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 보호회로(230b)는 앤드게이트(232b)에서 출력되는 신호를 이용하여 위상차를 판단하고 위상차가 없으면 보호신호를 출력할 수 있다.
그리고, 보호회로(230b)는 듀티검출기(233b)를 더 포함할 수 있다. 제1앤드게이트(232b)의 출력은 듀티검출기(233b)에 전달되고 듀티검출기(233b)에서 제1앤드게이트(232b)의 출력에 해당되는 펄스를 검출하고 펄스의 폭이 기설정된 폭 이하이면 보호신호를 출력할 수 있다. 보호회로(230b)는 듀티검출기(233b)에서 검출된 펄스의 폭이 기설정된 펄스의 폭보다 작으면 보호신호를 출력할 수 있다. 따라서, 보호회로(230b)는 위상차가 기설정된 크기 보다 작으면 보호신호가 출력되도록 할 수 있다.
그리고, 앤드게이트(232b)에서 출력되는 신호는 제2스위칭신호(Q2)와 제1비교기(231b)의 출력신호가 모두 하이인 경우에만 발생하기 때문에 매우 짧은 시간 동안 펄스를 발생할 수 있다. 이렇게 짧은 시간 동안만 펄스를 발생하게 되면 보호신호는 대부분의 시간 동안 출력되어 LLC 컨버터(210)가 동작하는 시간이 매우 짧아지게 될 우려가 있다. 따라서, 타이머 등을 이용하여 앤드게이트(232b)에서 출력되는 신호가 소정 시간 이상 로우 신호를 유지되는 경우에만 보호회로(230b)가 동작하도록 함으로써 상기의 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 보호회로(230b)는 제2스위칭신호(Q2)가 입력되는 구간에만 동작하도록 하여 상기의 문제점을 해결할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 제1비교기(231b)의 정(+) 입력단에 공진전압(Vir)이 전달되고 앤드게이트(232b)에 제2스위칭신호(Q2)가 전달되는 것으로 기재하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1비교기(231b)의 부(-) 입력단에 공진전압(Vir)이 전달되고 앤드게이트(232b)에 제1스위칭신호(Q1)가 전달되더라도 위상차를 검출할 수 있다.
도 8은 도 2에 도시된 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치에서 보호동작을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 전원장치(200)는 LLC 컨버터(210)의 공진인덕터전류(Ir)를 감지할 수 있다.(S800) 공진인덕터전류(Ir)의 감지는 전류센싱부(220)에서 센싱할 수 있고, 전류센싱부(220)는 센싱된 공진인덕터전류(Ir)에 대응하는 공진전압(Vir)을 출력할 수 있다.
그리고, 전원장치(200)는 공진인덕터전류(Ir)와 제1스위칭신호(Q1) 또는 제2스위칭신호(Q2)의 위상차를 판단할 수 있다.(S810) 공진전압(Vir)은 공진인덕터전류(Ir)에 대응할 수 있어 공진인덕터전류(Ir)와 동일한 위상을 가질 수 있다. 또한, 위상차는 공진인덕터전류(Ir)의 크기에 대응하는 공진전압(Vir)이 소정값이 되는 시점과, 제1스위칭신호 또는 제2스위칭신호의 턴온시점을 비교하여 판단할 수 있다. 또한, 공진전압(Vir)이 음의 값에서 양의 값으로 변화되는 시점과 제1스위칭신호(Q1)의 턴온시점을 비교하여 위상차를 판단할 수 있고, 공진전압(Vir)이 양의 값에서 음의 값으로 변화되는 시점과 상기 제2스위칭신호(Q2)의 턴온시점을 비교하여 위상차를 판단할 수 있다.
그리고, 전원장치(200)는 공진인덕터전류(Ir)와 제1스위칭신호(Q1) 또는 제2스위칭신호(Q2)의 위상차가 기설정된 값 이하이면 보호신호를 출력하여 LLC 컨버터(210)의 동작을 정지시킬 수 있다.(S820) 보호신호는 보호회로(230)에서 출력할 수 있다. 위상차의 판단은 보호회로(230)에서 위상차에 대응하는 전압의 크기 또는 위상차에 대응하는 펄스폭을 이용하여 판단할 수 있다.
본 발명의 도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 이런 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다.
본 명세서의 청구항들에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 요소는 특정 기능을 수행하는 임의의 방식을 포괄하고, 이러한 요소는 특정 기능을 수행하는 회로 요소들의 조합, 또는 특정 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 수행하기 위해 적합한 회로와 결합된, 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 임의의 형태의 소프트 웨어를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예' 등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 '연결된다' 또는 '연결하는' 등과 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 아울러 본 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
200: 전원장치 210: LLC 컨버터
220: 전류센싱부 230: 보호회로
Q1: 제1스위칭신호 Q2: 제2스위칭신호
Ir: 공진인덕터전류

Claims (13)

  1. 제1스위칭신호와 제2스위칭신호에 의해 입력전압을 기설정된 출력전압으로 출력하는 LLC 컨버터;
    상기 LLC 컨버터에 흐르는 공진인덕터전류를 감지하는 전류센싱부; 및
    상기 공진인덕터전류와, 상기 제1스위칭신호 또는 상기 제2스위칭신호의 위상차에 대응하여 상기 LLC 컨버터의 동작을 정지시키는 보호신호를 출력하는 보호회로를 포함하는 전원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로는
    상기 위상차는 상기 전류센싱부에서 감지된 공진인덕터전류의 크기에 대응하는 제1전압이 소정값이 되는 시점과, 상기 제1스위칭신호 또는 상기 제2스위칭신호의 턴온시점을 비교하여 판단하는 전원장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보호회로는 상기 위상차가 기설정된 값 이하이면 상기 보호신호를 출력하는 전원장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보호회로는 상기 위상차에 대응하는 펄스를 생성하고, 상기 펄스에 대응하는 제2전압이 소정전압 보다 낮으면 상기 위상차가 상기 기설정된 값 이하인 것으로 판단하는 전원장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호회로는,
    상기 공진인덕터전류의 크기와 제1기준전압을 비교하여 상기 공진인덕터전류의 크기가 상기 제1기준전압 보다 작으면 하이신호를 출력하는 제1비교기와, 상기 제1비교기에서 출력되는 신호와 상기 제1스위칭신호 또는 상기 제2스위칭신호를 연산하여 상기 펄스를 생성하는 위상검출부와,
    상기 펄스에 대응하여 상기 제2전압을
    생성하는 레벨변환기와, 상기 레벨변환기의 출력을 제2기준전압과 비교하여 상기 제2기준전압 보다 작으면, 상기 보호신호를 출력하는 제2비교기를 포함하는 보호신호구동부를 포함하는 전원장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 보호회로는 상기 위상차에 대응하는 펄스를 생성하고, 상기 펄스의 폭이 소정 펄스폭보다 짧으면 상기 위상차가 상기 기설정된 값 이하인 것으로 판단하는 전원장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호회로는,
    상기 공진인덕터전류의 크기와 제1기준전압을 비교하여 상기 공진인덕터전류의 크기가 상기 제1기준전압 보다 작으면 하이신호를 출력하는 제1비교기와, 상기 제1비교기에서 출력되는 신호와 상기 제1스위칭신호 또는 상기 제2스위칭신호를 연산하여 상기 펄스를 생성하는 위상검출부와,
    상기 펄스의 폭을 판단하고 상기 펄스의 폭이 소정값 이하이면, 상기 보호신호를 출력하는 듀티검출부를 포함하는 보호신호구동부를 포함하는 전원장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 보호회로는,
    상기 제1전압이 상기 소정값을 기준으로 음에서 양으로 변화하는 시점과 상기 제1스위칭신호의 턴온시점을 비교하고, 상기 제1전압이 상기 소정값을 기준으로 양에서 음으로 변화하는 시점과 상기 제2스위칭신호의 턴온시점을 비교하는 전원장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 LLC 컨버터는 상기 제1스위칭신호와 상기 제2스위칭신호를 출력하는 제어부를 더 포함하고, 상기 보호신호는 상기 제어부에 전달되어 상기 제어부의 구동을 정지시키는 전원장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 LLC 컨버터는 상기 제1스위칭신호와 상기 제2스위칭신호를 출력하는 제어부를 더 포함하고, 상기 보호신호는 상기 제어부에서 상기 제1스위칭신호와 상기 제2스위칭신호가 출력되지 않도록 하는 전원장치.
  11. 제1스위칭신호와 제2스위칭신호를 전달받아 소정의 전압을 생성하는 LLC 컨버터를 포함하는 전원장치의 보호방법에 있어서,
    상기 LLC 컨버터의 공진인덕터전류를 감지하는 단계;
    상기 공진인덕터전류와 상기 제1스위칭신호 또는 상기 제2스위칭신호의 위상차를 판단하는 단계; 및
    상기 위상차가 기설정된 값 이하이면 보호신호를 출력하여 상기 LLC 컨버터의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 전원장치의 보호방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공진인덕터전류의 크기에 대응하는 공진전압이 음에서 양으로 변화하면 상기 위상차는 상기 공진인덕터전류와 상기 제1스위칭신호의 위상차이이고, 상기 공진전압이 양에서 음의 값을 가지는 경우에 상기 위상차는 상기 공진인덕터전류와 상기 제2스위칭신호의 위상차이인 전원장치의 보호방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 위상차를 판단하는 단계는, 상기 위상차에 대응하는 전압의 크기 또는 상기 위상차에 대응하는 펄스폭을 이용하여 판단하는 전원장치의 보호방법.
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