KR100518171B1 - Variable circuit and method for output voltage in power supply - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법을 제공하기 위한 것으로, 입력부를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부와; 상기 입력 필터링부에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부와; 상기 OCP 보호부의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부와; 상기 PWM 제어부에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부와; 상기 출력 필터링부에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부를 포함하여 구성함으로써, 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 할 수 있게 되는 것이다.The present invention provides an output voltage variable circuit of a power supply and a method thereof, comprising: an input filtering unit for removing high frequency noise components from a signal input through an input unit; An OCP protection unit for supplying a current within a range allowed for the signal filtered by the input filtering unit; A PWM controller which detects an output voltage of the OCP protection unit and compares the output voltage with a reference voltage to maintain a constant output voltage; An output filtering unit for removing an output side noise component from a PWM controlled signal by the PWM control unit; By including a feedback control unit for performing a feedback control to the PWM control unit so that the output voltage is variable by receiving the signal filtered by the output filtering unit, it is possible to vary the output voltage at the output circuit terminal of the voltage control module This allows the voltage regulation module to have various output values through an external application of the voltage regulation module.
Description
본 발명은 전자부품의 전원 소스로 사용되는 전압 조정 모듈(Voltage Regulator Module, VRM)에 관한 것으로, 특히 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션(Application)을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 하기에 적당하도록 한 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage regulator module (VRM) used as a power source of an electronic component, and in particular, an external application of the voltage regulation module by varying an output voltage at an output circuit terminal of the voltage control module. The present invention relates to a variable voltage output circuit of a power supply device and a method of controlling the voltage adjusting module to have various output values.
일반적으로 전압 조정기는 입력 전압과 출력 부하가 변화하더라도 항상 일정한 출력 전압을 유지하도록 설계된 집적회로이다.In general, voltage regulators are integrated circuits designed to maintain a constant output voltage at all times, even when the input voltage and output load change.
도 1은 종래 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이다.1 is a block diagram of an output voltage variable circuit of a conventional power supply device.
이에 도시된 바와 같이, 전압/전류를 입력받는 입력부(1)와; 상기 입력부(1)에 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부(2)와; 상기 입력 필터링부(2)에서 필터링된 신호에 대해 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(3)와; 상기 PWM 제어부(3)에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부(4)와; 상기 출력 필터링부(4)에서 필터링된 출력 전류가 허용된 범위를 넘어서면 상기 PWM 제어부(3)에 의해 출력 공급을 막아주도록 하는 OCP(Over Current Protection)(5)와; 상기 출력 필터링부(4)에서 필터링된 신호를 고정된 값으로 출력하는 출력부(6)로 구성된다.As shown therein, an input unit 1 for receiving a voltage / current; An input filtering unit (2) for removing high frequency noise components from the signal input to the input unit (1); A pulse width modulation (PWM) controller (3) for maintaining an output voltage by detecting an output voltage with respect to the signal filtered by the input filtering unit (2) and comparing it with a reference voltage; An output filtering unit (4) for removing an output side noise component from a PWM controlled signal by the PWM control unit (3); An OCP (Over Current Protection) 5 which blocks the output supply by the PWM control unit 3 when the output current filtered by the output filtering unit 4 exceeds an allowable range; It is composed of an output unit 6 for outputting a signal filtered by the output filtering unit 4 in a fixed value.
이와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings of the operation of the prior art configured as follows.
먼저 입력부(1)를 거친 신호는 입력 필터부(2)에 인가된다.First, the signal passing through the input unit 1 is applied to the input filter unit 2.
그러면 입력 필터부(2)는 커패시터(Capacitor)나 인덕터(Inductor)를 사용하여 입력 단으로 유입되는 잡음 성분이나 전압 조정 모듈에서 스위칭시 발생되는 고주파수 잡음 성분을 제거한다.Then, the input filter unit 2 removes the noise component flowing into the input stage or the high frequency noise component generated during switching in the voltage adjusting module using a capacitor or an inductor.
그리고 PWM 제어부(3)에서 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교한다. 그래서 다음 스위칭 동작 주기 동안 FET(Field Effect Transistor)의 턴온(Turn-On) 시간을 조절하여 출력 전압을 일정하게 유지시킨다.The PWM controller 3 detects the output voltage and compares it with the reference voltage. The output voltage is kept constant by adjusting the turn-on time of the field effect transistor (FET) during the next switching cycle.
출력 필터링부(4)는 커패시터를 통하여 전압 조정 모듈의 출력을 안정하게 유지시켜주며 출력측의 잡음 성분을 제거하여 준다.The output filtering unit 4 keeps the output of the voltage regulation module stable through the capacitor and removes noise components on the output side.
또한 OCP 보호부(5)에서 출력 전류를 감지하여 허용 범위를 넘어서면, PWM 제어부(3)를 조절하여 FET를 오프시킴으로써 출력 공급을 제어하여 OCP(Over Current Protection)를 작동시켜 회로를 보호하게 된다.In addition, when the OCP protection unit 5 detects the output current and exceeds the allowable range, the PWM control unit 3 controls the output supply by turning off the FET to operate the OCP (Over Current Protection) to protect the circuit. .
그러나 이러한 종래의 기술은 전압 조정 모듈의 내부 회로가 고정된 출력 값을 내도록 설계되어 있어 고정된 출력으로만 사용하여야 하는 단점이 있었다. 따라서 보드에 사용되는 디바이스 전압 값이 다를 경우 해당 전압에 맞게 전압 조정 모듈을 재개발 해야 되는 문제점이 있었다.However, this conventional technology has a disadvantage in that the internal circuit of the voltage regulation module is designed to give a fixed output value, so that it should be used only with a fixed output. Therefore, when the device voltage value used in the board is different, there was a problem in that the voltage regulation module needs to be redeveloped.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 할 수 있는 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to adjust the output voltage at the output circuit stage of the voltage control module to adjust the voltage through an external application of the voltage adjusting module. An object of the present invention is to provide an output voltage variable circuit and a method of a power supply device capable of allowing a module to have various output values.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로는,In order to achieve the above object, the output voltage variable circuit of the power supply apparatus according to an embodiment of the present invention,
입력부를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부와; 상기 입력 필터링부에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부와; 상기 OCP 보호부의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부와; 상기 PWM 제어부에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부와; 상기 출력 필터링부에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.An input filtering unit for removing high frequency noise components from a signal input through the input unit; An OCP protection unit for supplying a current within a range allowed for the signal filtered by the input filtering unit; A PWM controller which detects an output voltage of the OCP protection unit and compares the output voltage with a reference voltage to maintain a constant output voltage; An output filtering unit for removing an output side noise component from a PWM controlled signal by the PWM control unit; It is characterized in that it comprises a feedback control unit for performing a feedback control to the PWM control unit so that the output voltage is variable by receiving the signal filtered by the output filtering unit.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변방법은,In order to achieve the above object, the output voltage varying method of the power supply apparatus according to an embodiment of the present invention,
신호를 입력받으면 필터링을 수행하여 출력 전류가 허용범위 이내가 되도록 조절하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 후 PWM 제어를 한 다음 출력 전압을 가변적으로 조정하여 출력 전압이 원하는 값인지 판별하는 제 2 단계와; 상기 출력 전압이 원하는 값이 아니면 상기 제 2 단계를 재수행하고, 상기 출력 전압이 원하는 값이면 원하는 전압을 출력시키는 제 3 단계를 포함하여 수행함을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.A first step of performing filtering when receiving a signal to adjust the output current to be within an allowable range; A second step of performing PWM control after the first step and variably adjusting the output voltage to determine whether the output voltage is a desired value; And if the output voltage is not the desired value, repeating the second step; and if the output voltage is the desired value, a third step of outputting the desired voltage.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention configured as described above, an output voltage variable circuit of a power supply device and a method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이고, 도 3은 도 2에서 출력전압 가변부의 상세구성도이다.2 is a block diagram of an output voltage variable circuit of the power supply device according to the present invention, and FIG. 3 is a detailed block diagram of the output voltage variable part of FIG.
이에 도시된 바와 같이, 입력부(10)를 통해 입력된 신호에서 고주파수 잡음 성분을 제거하는 입력 필터링부(20)와; 상기 입력 필터링부(20)에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 하는 OCP 보호부(30)와; 상기 OCP 보호부(30)의 출력 전압을 탐지하여 기준 전압과 비교함으로써 출력 전압을 일정하게 유지시켜주는 PWM 제어부(40)와; 상기 PWM 제어부(40)에서 PWM 제어된 신호에서 출력측 잡음 성분을 제거해주는 출력 필터링부(50)와; 상기 출력 필터링부(50)에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 상기 PWM 제어부(40)에의 피드백 제어를 수행하는 피드백 제어부(60)를 포함하여 구성된다.As shown therein, an input filtering unit 20 for removing high frequency noise components from a signal input through the input unit 10; An OCP protection unit 30 for supplying a current within a range allowed for the signal filtered by the input filtering unit 20; A PWM controller 40 which detects the output voltage of the OCP protection unit 30 and compares it with a reference voltage to maintain the output voltage constant; An output filtering unit 50 for removing an output side noise component from a PWM controlled signal by the PWM control unit 40; It includes a feedback control unit 60 for performing a feedback control to the PWM control unit 40 so that the output voltage is changed by receiving the signal filtered by the output filtering unit 50.
상기에서 피드백 제어부(60)는, 상기 출력 필터링부(50)에서 필터링된 신호를 인가받아 출력 전압이 가변될 수 있도록 하는 출력전압 가변부(61)와; 상기 출력전압 가변부(61)의 출력을 감지하여 감지된 출력이 원하는 값인가를 판별하여 상기 PWM 제어부(40)를 피드백 제어하는 피드백부(62)를 포함하여 구성된다.The feedback control unit 60 may include an output voltage variable unit 61 configured to receive a signal filtered by the output filtering unit 50 so that an output voltage may vary; And a feedback unit 62 which senses the output of the output voltage variable unit 61 and determines whether the sensed output is a desired value to feedback control the PWM controller 40.
여기서 미설명부호 70은 피드백 제어부(60) 내의 출력전압 가변부(61)를 통과한 가변적인 전압을 출력시키는 출력부이다.Here, reference numeral 70 denotes an output unit for outputting a variable voltage passing through the output voltage variable unit 61 in the feedback control unit 60.
도 4는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변방법을 보인 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of varying an output voltage of a power supply according to the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 신호를 입력받으면 필터링을 수행하여 출력 전류가 허용범위 이내가 되도록 조절하는 제 1 단계(ST11 ~ ST13)와; 상기 제 1 단계 후 PWM 제어를 한 다음 출력 전압을 가변적으로 조정하여 출력 전압이 원하는 값인지 판별하는 제 2 단계(ST14 ~ ST16)와; 상기 출력 전압이 원하는 값이 아니면 상기 제 2 단계를 재수행하고, 상기 출력 전압이 원하는 값이면 원하는 전압을 출력시키는 단계(ST17)를 포함하여 수행한다.As shown therein, a first step (ST11 to ST13) of performing filtering to receive an input signal to adjust the output current to fall within an allowable range; A second step (ST14 to ST16) of determining whether the output voltage is a desired value by performing PWM control after the first step and then variably adjusting the output voltage; If the output voltage is not the desired value, the second step is performed again, and if the output voltage is the desired value, the method includes outputting the desired voltage (ST17).
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the output voltage variable circuit and the method of the power supply apparatus according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 한다. 즉, 출력 회로 단에 출력전압 가변부(61)와 피드백부(62)로 이루어진 피드백 제어부(60)를 추가함으로써 전압 조정 모듈의 외부에서 저항 값을 변경시켜 전압 조정 모듈의 내부 회로의 변경 없이도 원하는 출력 전압 값을 얻을 수 있다.First of all, the present invention enables the output voltage of the voltage control module to be varied so that the voltage regulation module has various output values through an external application of the voltage regulation module. That is, by adding a feedback control unit 60 composed of an output voltage variable unit 61 and a feedback unit 62 to the output circuit stage, the resistance value is changed outside the voltage regulation module so that the desired voltage can be changed without changing the internal circuit of the voltage regulation module. The output voltage value can be obtained.
그래서 입력된 DC(Direct Current, 직류) 전압이 입력부(10)를 거쳐 입력단에서 유입되는 잡음을 제거하는 입력 필터링부(20)로 인가되면 잡음이 제거된다.Therefore, when the input DC (Direct Current, DC) voltage is applied to the input filtering unit 20 to remove the noise flowing from the input terminal through the input unit 10, the noise is removed.
그리고 OCP 보호부(30)는 입력 필터링부(20)에서 필터링된 신호에 대해 허용된 범위 내에서 전류가 공급되도록 한다.In addition, the OCP protection unit 30 allows a current to be supplied within an allowable range for the signal filtered by the input filtering unit 20.
PWM 제어부(40)에서는 PWM 스위칭 동작 주기를 제어하여 전압을 제어한다.The PWM controller 40 controls the voltage by controlling the PWM switching operation cycle.
출력 필터링부(50)에서 커패시터를 통하여 PWM 제어부(40)를 통과한 출력 전압을 안정적으로 출력한다.The output filtering unit 50 stably outputs the output voltage passing through the PWM control unit 40 through the capacitor.
그러면 출력전압 가변부(61)에서는 전압 조정 모듈의 출력부(70)의 Vref 핀과 Vout 또는 GND 핀 사이에 저항(Radj)을 첨부함으로써 출력 값을 조정할 수 있다.Then, the output voltage variable part 61 may adjust the output value by attaching a resistor Radj between the Vref pin and the Vout or GND pin of the output part 70 of the voltage adjusting module.
Adj 핀의 왼쪽을 오픈(open)시키면 원 설정 전압을 출력시킨다.Opening the left side of the Adj pin outputs the original set voltage.
외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 Vout 핀 사이에 연결하면 출력 전압은 다음의 수학식 1과 같이 얻을 수 있다.When the external resistor Radj is connected between the Adj pin and the Vout pin, the output voltage can be obtained as shown in Equation 1 below.
또한 외부 저항(Radj)을 Adj 핀과 GND 핀 사이에 연결하면 출력 전압은 다음의 수학식 2와 같이 제어될 수 있다.In addition, when the external resistor Radj is connected between the Adj pin and the GND pin, the output voltage may be controlled as in Equation 2 below.
그러면 피드백부(62)에서는 수학식 2와 같이 결정된 전압을 감지하여 원하는 출력 전압과 다를 경우 검출된 전압을 PWM 제어부(40)로 다시 피드백시켜 전압을 안정적으로 제어하게 된다.Then, the feedback unit 62 senses the voltage determined as shown in Equation 2, and if it is different from the desired output voltage, the detected voltage is fed back to the PWM controller 40 to stably control the voltage.
이처럼 본 발명은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖게 되는 것이다.As such, the present invention allows the output voltage of the voltage control module to be varied so that the voltage regulation module has various output values through an external application of the voltage regulation module.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may use various changes, modifications, and equivalents. It is clear that the present invention can be applied in the same manner by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로 및 그 방법은 전압 제어 모듈의 출력 회로 단에 출력전압을 가변할 수 있도록 하여 전압 조정 모듈의 외부 어플리케이션을 통하여 전압 조정 모듈이 다양한 출력 값을 갖도록 할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, the output voltage variable circuit and the method of the power supply apparatus according to the present invention to vary the output voltage at the output circuit stage of the voltage control module so that the voltage regulation module through the external application of the voltage regulation module This has the effect of having various output values.
따라서 보드에 사용되는 디바이스에 따라 전압 조정 모듈을 재개발해야하는 종래의 문제점을 해결하여, 전압 조정 모듈의 변형없이 보드 내에서 저항 소자 값을 변경하여 다양한 원하는 출력 값을 얻을 수 있게 된다.Therefore, it is possible to solve the conventional problem of redeveloping the voltage regulation module according to the device used in the board, and to obtain various desired output values by changing the resistance element value in the board without modifying the voltage regulation module.
도 1은 종래 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이고,1 is a block diagram of an output voltage variable circuit of a conventional power supply device,
도 2는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변회로의 블록구성도이고,2 is a block diagram of an output voltage variable circuit of a power supply apparatus according to the present invention;
도 3은 도 2에서 출력전압 가변부의 상세구성도이며,3 is a detailed configuration diagram of an output voltage variable part in FIG. 2;
도 4는 본 발명에 의한 전원공급장치의 출력전압 가변방법을 보인 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of varying an output voltage of a power supply according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 입력부 20 : 입력 필터링부10: input unit 20: input filtering unit
30 : OCP 보호부 40 : PWM 제어부30: OCP protection unit 40: PWM control unit
50 : 출력 필터링부 60 : 피드백 제어부50: output filtering unit 60: feedback control unit
61 : 출력전압 가변부 62 : 피드백부61: output voltage variable part 62: feedback part
70 : 출력부70: output unit
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- 2002-09-27 KR KR10-2002-0058684A patent/KR100518171B1/en not_active Expired - Fee Related
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