[go: up one dir, main page]

KR101496819B1 - Single stage forward-flyback converter, power supplying apparatus and power suppying apparatus for light emitting diode - Google Patents

Single stage forward-flyback converter, power supplying apparatus and power suppying apparatus for light emitting diode Download PDF

Info

Publication number
KR101496819B1
KR101496819B1 KR1020130089659A KR20130089659A KR101496819B1 KR 101496819 B1 KR101496819 B1 KR 101496819B1 KR 1020130089659 A KR1020130089659 A KR 1020130089659A KR 20130089659 A KR20130089659 A KR 20130089659A KR 101496819 B1 KR101496819 B1 KR 101496819B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
primary winding
winding
transformer
converter unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020130089659A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140018801A (en
Inventor
한상규
최윤
황민하
박홍선
유병우
김성철
오동성
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to EP13275178.5A priority Critical patent/EP2693620A2/en
Priority to US13/957,808 priority patent/US20140035477A1/en
Publication of KR20140018801A publication Critical patent/KR20140018801A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101496819B1 publication Critical patent/KR101496819B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33538—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type
    • H02M3/33546—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only of the forward type with automatic control of the output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4258—Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 역률 보정 기능과 정전류 제어를 하나의 회로단에서 수행하면서도 역률 보정 및 전력 변환 효율을 증가시킬 수 있는 싱글 스테이지 포워드-플라이백 컨버터, 전원 공급 장치 및 발광 다이오드 전원 공급 장치에 관한 것으로, 입력 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하는 포워드 컨버터부; 상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하는 플라이 백 컨버터부를 포함하여, 상기 입력 전원의 전압 레벨에 따라 상기 포워드 컨버터부가 선택적으로 동작하는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터, 전원 공급 장치 및 발광 다이오드 전원 공급 장치 제안하는 것이다.The present invention relates to a single stage forward-flyback converter, a power supply device, and a light emitting diode power supply device capable of performing power factor correction and constant current control in a single circuit stage while increasing power factor correction and power conversion efficiency, A forward converter unit having a transformer having a primary winding for receiving a power supply and a first secondary winding magnetically coupled to the primary winding to be supplied with power, and for converting power in a forward mode; And a flyback converter unit sharing the transformer and having a second secondary winding provided in the transformer and magnetically coupled with the primary winding, the flyback converter unit converting power by a flyback method, the voltage level of the input power source Stage forward-flyback converter, a power supply, and a light emitting diode power supply unit in which the forward converter unit selectively operates according to the present invention.

Figure R1020130089659
Figure R1020130089659

Description

싱글 스테이지 포워드-플라이백 컨버터, 전원 공급 장치 및 발광 다이오드 전원 공급 장치{SINGLE STAGE FORWARD-FLYBACK CONVERTER, POWER SUPPLYING APPARATUS AND POWER SUPPYING APPARATUS FOR LIGHT EMITTING DIODE}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a single stage forward-flyback converter, a power supply, and a light emitting diode power supply.

본 발명은 싱글 스테이지로 구성된 포워드-플라이백 컨버터, 전원 공급 장치 및 발광 다이오드 전원 공급 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a single-stage forward-flyback converter, a power supply, and a light emitting diode power supply.

일반적으로, 가정 및 사무실 등의 전자 기기를 구동하기 위해서는 상용 전원을 전자 기기에 적합한 구동 전원으로 변환하여 공급하는 전원 공급 장치가 전자 기기 내부 또는 외부에 채용된다.2. Description of the Related Art Generally, in order to drive an electronic device such as a home or an office, a power supply device that converts a commercial power source into a drive power suitable for an electronic device and supplies the power source is employed inside or outside the electronic device.

이러한 전원 공급 장치는 발광 다이오드를 구동하기 위해서도 채용될 수 있다.Such a power supply may also be employed to drive the light emitting diode.

최근 들어, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)에 관한 관심과 수요가 증가하고 있다.Recently, interest and demand for light emitting diodes (LEDs) are increasing.

이러한 발광 다이오드를 사용한 기기는 컴팩트한 제작이 가능해 기존 전자 제품으로는 설치가 어려운 장소에도 사용할 수 있고, 조명으로 사용되는 경우 다양한 색상 구현 및 조도 조절이 용이하여 영화 감상, 독서, 회의 등 상황에 적합한 시스템 조명으로써 사용이 가능하다.The device using such a light emitting diode can be manufactured in a compact manner, so that it can be used in a place where it is difficult to install as an existing electronic product. When it is used as a light source, Can be used as system illumination.

또한, 전력소모가 백열등의 1/8 수준으로 수명은 5~10배인 5~10만시간이고, 무수은 광원으로 친환경적이며 다양한 디자인이 가능하다.In addition, the power consumption is 1/8 of incandescent lamp, and the lifetime is 5 ~ 10 times of 5 ~ 100,000 hours, and it is environment friendly and various designs are possible with mercury-free light source.

이러한 특징으로 인해, 한국을 비롯하여 미국, 일본, 호주 등 많은 국가에서 발광 다이오드 조명 사업을 국책 사업으로 추진하고 있다.
Due to these characteristics, LED lighting business is being promoted as a national project in many countries including Korea, USA, Japan and Australia.

상술한 바와 같이, 그 사용이 증가 추세에 있는 발광 다이오드는 발광 다이오드를 구동시키기 위한 구동 장치를 필요로 하는데, 하기의 선행기술문헌에 기재된 바와 같이, 역률 보정을 수행하는 역률 보정 회로단과 출력 부하의 정전류 제어를 위한 직류/직류 컨버터 회로단의 2 스테이지 구성은 전력 변환 효율이 저하되며, 다수의 발광 다이오드 어레이를 구동하는 경우 필요한 발광 다이오드 구동 전압이 상승하면 고전압 소자 사용에 의한 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
As described above, the light emitting diodes, whose use is increasingly in need, require a driving apparatus for driving the light emitting diodes. As described in the following prior art documents, the power factor correcting circuit for performing the power factor correction, The two stage configuration of the DC / DC converter circuit stage for constant current control has a problem that the power conversion efficiency is lowered and the fabrication cost due to the use of the high voltage device rises when the LED driving voltage required for driving a plurality of LED array arises, .

국내공개특허공보 제2012-0031215호Korean Patent Publication No. 2012-0031215

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 역률 보정 기능과 정전류 제어를 하나의 회로단에서 수행하면서도 역률 보정 및 전력 변환 효율을 증가시킬 수 있는 싱글 스테이지 포워드-플라이백 컨버터, 전원 공급 장치 및 발광 다이오드 전원 공급 장치를 제안한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a single stage forward-flyback converter capable of performing power factor correction and constant current control in one circuit stage, Power supply and light emitting diode power supply.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로는 입력 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하는 포워드 컨버터부; 상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하는 플라이 백 컨버터부를 포함하여, 상기 포워드 컨버터부는 상기 입력 전원의 전압 레벨이 컨버터의 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행하는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터를 제안하는 것이다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a transformer having a primary winding for receiving an input power source and a first secondary winding magnetically coupled to the primary winding to receive a power source, A forward converter unit for converting power in a forward mode; And a flyback converter unit that shares the transformer and has a second secondary winding that is provided in the transformer and is magnetically coupled with the primary winding and that converts power by a flyback method, Stage forward-flyback converter that performs a power conversion operation when the voltage level of the power supply is higher than the voltage level of the output power of the converter.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 포워드 컨버터부는 상기 입력 전원의 전압 레벨이 컨버터의 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the forward converter unit may perform a power conversion operation when the voltage level of the input power source is higher than the voltage level of the output power of the converter.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 플라이백 컨버터부는 상기 입력 전원의 전압 레벨에 무관하게 상시 전력 변환 동작을 수행할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the flyback converter unit may perform the constant power conversion operation irrespective of the voltage level of the input power source.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 포워드 컨버터부와 상기 플라이 백 컨버터부는 상기 트랜스포머의 상기 일차 권선에 입력되는 전원을 스위칭하는 전원 스위치를 공유할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the forward converter section and the flyback converter section may share a power switch for switching a power source input to the primary winding of the transformer.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 스위치는 턴 온 듀티를 일정하게 유지하여 상기 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the power switch can improve the power factor of the input power by keeping the turn-on duty constant.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 입력 전원은 정류되어 상기 일차 권선에 전달될 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the input power source can be rectified and transmitted to the primary winding.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 권선과 상기 제1 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 동일 위치에 형성될 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the winding starting points of the primary winding and the first secondary winding may be formed at the same position with respect to each other.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 권선과 상기 제2 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 반대 위치에 형성되는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
According to one technical aspect of the present invention, the winding starting points of the primary winding and the secondary winding are formed at positions opposite to each other.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 포워드 컨버터부와 상기 플라이백 컨버터부의 출력은 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급될 수 있다.
According to one technical aspect of the present invention, the outputs of the forward converter section and the flyback converter section may be supplied to at least one light emitting diode.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면으로는 교류 전원을 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터의 정류된 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하는 포워드 컨버터부; 상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하는 플라이 백 컨버터부를 포함하여, 상기 포워드 컨버터부는 상기 입력 전원의 전압 레벨이 컨버터의 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행하는 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.
According to another technical aspect of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying an AC power source; A forward converter unit having a transformer having a primary winding receiving a rectified power from the rectifying unit and a first secondary winding magnetically coupled with the primary winding to generate power, and for converting power in a forward mode; And a flyback converter unit that shares the transformer and has a second secondary winding that is provided in the transformer and is magnetically coupled with the primary winding and that converts power by a flyback method, And a power supply device that performs a power conversion operation when the voltage level of the power supply is higher than the voltage level of the output power supply of the converter.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 포워드 컨버터부는 상기 정류된 전원의 전압 레벨이 전원 공급 장치의 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행할 수 있다.
According to another technical aspect of the present invention, the forward converter unit may perform a power conversion operation when the voltage level of the rectified power supply is higher than the voltage level of the output power supply of the power supply.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 플라이백 컨버터부는 상기 교류 전원의 전압 레벨에 무관하게 상시 전력 변환 동작을 수행할 수 있다.
According to another technical aspect of the present invention, the flyback converter unit may perform the constant power conversion operation irrespective of the voltage level of the AC power source.

본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 교류 전원의 전자기 간섭을 제거하는 EMI 필터를 더 포함할 수 있다.
According to another technical aspect of the present invention, an EMI filter for removing electromagnetic interference of the AC power supply may be further included.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 하나의 기술적인 측면으로는 교류 전원을 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터의 정류된 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 상기 정류된 전원의 전압 레벨이 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 전원을 공급하는 포워드 컨버터부; 상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 전원을 공급하는 플라이 백 컨버터부를 포함하는 발광 다이오드 전원 공급 장치를 제안하는 것이다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying AC power; And a transformer having a primary winding receiving a rectified power from the rectifying unit and a first secondary winding magnetically coupled with the primary winding to supply power to the at least one light emitting diode, wherein the voltage level of the rectified power is supplied to at least one light emitting diode A forward converter for converting power into a forward mode and supplying power to the at least one light emitting diode when the voltage is higher than a voltage level of the output power; And a second secondary winding which is provided in the transformer and is magnetically coupled to the primary winding. The flywheel is connected to the flywheel, which converts power by a flyback method to supply power to the at least one light emitting diode, And a converter unit.

본 발명의 또 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 포워드 컨버터부는 상기 정류된 전원의 전압 레벨이 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행할 수 있다.
According to another technical aspect of the present invention, when the voltage level of the rectified power supply is higher than the voltage level of the output power supplied to the at least one light emitting diode, the forward converter unit can perform the power conversion operation have.

본 발명에 따르면, 역률 보정 기능과 정전류 제어를 하나의 회로단에서 수행하여 전력 변환 효율이 증가되고, 입력 전원의 데드존이 제거되어 역률을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, the power factor correction function and the constant current control are performed in a single circuit stage to increase the power conversion efficiency, and the dead zone of the input power source can be eliminated to increase the power factor.

도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 회로도.
도 2는 본 발명의 전원 공급 장치의 전원 변환 동작을 기준을 나타내는 그래프.
도 3 및 도 5는 본 발명의 전원 공급 장치의 동작 파형을 나타내는 그래프.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면.
도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 입력 전원의 전압 레벨에 따른 동작 파형을 나타내는 그래프.1 is a schematic circuit diagram of a power supply device of the present invention.
2 is a graph showing a reference of a power conversion operation of the power supply device of the present invention.
FIG. 3 and FIG. 5 are graphs showing operation waveforms of the power supply device of the present invention. FIG.
Figs. 4A to 4C are diagrams showing current flows in the case shown in Fig. 3; Fig.
6A and 6B are diagrams showing the current flow in the case shown in Fig.
7A and 7B are graphs showing operation waveforms according to voltage levels of an input power source.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

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.
In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
The same or similar reference numerals are used throughout the drawings for portions having similar functions and functions.

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. In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' with another part, it is not only a case where it is directly connected, but also a case where it is indirectly connected with another element in between do.

또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
Also, to include an element means to include other elements, not to exclude other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 개략적인 회로도이다.1 is a schematic circuit diagram of a power supply device of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전원 공급 장치(100)는 포워드 컨버터부(110) 및 플라이 백 컨버터부(120)를 포함할 수 있으며, 제어부(130), EMI 필터(140) 및 정류부(150)를 더 포함할 수 있다.
Referring to FIG. 1, the power supply 100 of the present invention may include a forward converter unit 110 and a flyback converter unit 120, and may include a control unit 130, an EMI filter 140, ).

포워드 컨버터부(110)와 플라이백 컨버터부(120)는 트랜스포머의 일차 권선(p) 및 전원 스위치(Q)를 공유할 수 있다.
The forward converter unit 110 and the flyback converter unit 120 may share the primary winding p and the power switch Q of the transformer.

포워드 컨버터부(110)는 일차 권선(p) 및 제1 이차 권선(s)을 갖는 트랜스포머를 구비할 수 있으며, 일차 권선(p)에 입력된 전원을 스위칭하는 전원 스위치(Q)를 구비할 수 있다. 일차 권선(p)과 제1 이차 권선(s)는 사전에 설정된 권선비를 갖도록 자기 결합되어 있을 수 있으며, 일차 권선(p)에 입력된 전원은 전원 스위치(Q)의 스위칭에 따라 제1 이차 권선(s)에 전원을 유기할 수 있으며, 제1 이차 권선(s)에 유기된 전원의 전압 레벨은 상기 권선비에 의해 결정될 수 있다.The forward converter unit 110 may comprise a transformer having a primary winding p and a first secondary winding s and may be provided with a power switch Q for switching the power input to the primary winding p have. The primary winding p and the first secondary winding s may be magnetically coupled so as to have a preset winding ratio and the power source input to the primary winding p is connected to the first secondary winding p, (s), and the voltage level of the power source induced in the first secondary winding (s) can be determined by the winding ratio.

포워드 컨버터부(110)는 포워드(forward) 방식으로 전원 변환 동작을 수행하므로, 일차 권선(p)과 제1 이차 권선(s)의 권선 시작 포인트는 서로 동일한 위치에 있을 수 있다.
Since the forward converter unit 110 performs a power conversion operation in a forward manner, the primary winding p and the winding starting points of the first secondary winding s may be located at the same position with respect to each other.

플라이백 컨버터부(120)는 포워드 컨버터부(110)와 상기 트랜스포머 및 전원 스위치(Q)를 공유할 수 있으며, 상기 트랜스포머는 제2 이차 권선(c)을 구비할 수 있다. 제2 이차 권선(c)은 일차 권선(p)과 자기 결합되어 사전에 설정된 권선비를 형성할 수 있으며, 일차 권선(p)에 입력된 전원은 전원 스위치(Q)의 스위칭에 따라 제2 이차 권선(c)에 전원을 유기할 수 있으며, 제2 이차 권선(c)에 유기된 전원의 전압 레벨은 상기 권선비에 의해 결정될 수 있다.The flyback converter unit 120 may share the transformer and the power switch Q with the forward converter unit 110 and the transformer may include the second secondary winding c. The second secondary winding c may be magnetically coupled with the primary winding p to form a predetermined winding ratio and the power source input to the primary winding p may be connected to the second secondary winding p, (c), and the voltage level of the power source induced in the second secondary winding (c) can be determined by the winding ratio.

플라이백 컨버터부(120)는 플라이 백(fly back) 방식으로 전원 변환 동작을 수행하므로, 일차 권선(p)과 제2 이차 권선(c)의 권선 시작 포인트는 서로 반대 위치에 있을 수 있다.
Since the flyback converter unit 120 performs a power conversion operation in a fly back manner, the winding start points of the primary winding p and the winding ends of the second secondary winding c may be positioned opposite to each other.

포워드 컨버터부(110)와 플라이백 컨버터부(120)의 출력 전원은 부하(Ro)에 전달될 수 있으며, 특히 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)에 전달되어 발광 다이오드(LED)가 발광 동작을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 발광 다이오드(LED)는 복수개가 직렬 연결되어 하나의 발광 다이오드 어레이(array)를 구성할 수 있으며, 도시되지 않았지만 복수 개의 발광 다이오드 어레이가 병렬로 연결되어 상기 출력 전원을 공급받아 발광 동작을 수행할 수도 있다.
The output power of the forward converter unit 110 and the flyback converter unit 120 can be transferred to the load Ro and is transmitted to at least one light emitting diode LED so that the light emitting diode Can be done. A plurality of light emitting diodes (LEDs) may be connected in series to form one light emitting diode array. Although not shown, a plurality of light emitting diode arrays may be connected in parallel to receive the output power, have.

EMI 필터(140)는 입력된 교류 전원의 전자기 간섭(elctro-magnetic interference;EMI)을 필터링할 수 있으며, 정류부(150)는 필터링된 전원을 정류하여 상기 트랜스포머의 일차 권선(p)에 전달할 수 있다.
The EMI filter 140 can filter electromagnetic interference (EMI) of the input AC power and the rectifier 150 rectifies the filtered power to the primary winding p of the transformer .

포워드 컨버터부(110)는 입력 전원의 전압 레벨이, 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행할 수 있다.The forward converter unit 110 may perform the power conversion operation when the voltage level of the input power source is higher than the voltage level of the output power source.

한편, 플라이백 컨버터부는 입력 전원의 전압 레벨에 무관하게 상시 전력 변환 동작을 수행할 수 있다. Meanwhile, the flyback converter unit can perform the normal power conversion operation irrespective of the voltage level of the input power source.

더하여, 포워드 컨버터부(110)와 플라이백 컨버터부(120)는 전원 스위치(Q)를 공유할 수 있는데, 전원 스위치(Q)는 턴 온 듀티를 일정하게 유지하여 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다.In addition, the forward converter unit 110 and the flyback converter unit 120 may share the power switch Q, which can maintain the turn-on duty constant to improve the power factor of the input power source have.

즉, 포워드 컨버터부(110)와 플라이백 컨버터부(120)는 하나의 전원 변환 회로내에서, 역률 개선 및 전원 변환 동작을 수행할 수 있다.
That is, the forward converter unit 110 and the flyback converter unit 120 can perform the power factor correction and the power conversion operation in one power converter circuit.

이하, 입력 전원과 출력 전원간의 전압 레벨 비교에 따라 포워드 컨버터부(110)와 플라이백 컨버터부(120)의 전원 변환 동작에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the power conversion operation of the forward converter unit 110 and the flyback converter unit 120 will be described in detail according to the comparison of the voltage level between the input power source and the output power source.

도 2는 본 발명의 전원 공급 장치의 전원 변환 동작을 기준을 나타내는 그래프이고, 도 3 및 도 5는 입력 전원과 트랜스포머 1차측에 유기되는 전원간의 관계에 따른 동작 파형을 나타내는 그래프이며, 도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면, 도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 경우의 전류 흐름을 나타내는 도면이다.
3 and 5 are graphs showing operation waveforms according to the relationship between the input power source and the power source induced on the primary side of the transformer, and FIGS. 4A to 4C are graphs showing the operation waveforms of the power source device according to the present invention. FIG. 4C is a view showing current flow in the case shown in FIG. 3, and FIGS. 6A and 6B are views showing current flow in the case shown in FIG. 5. FIG.

도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이, 포워드 컨버터부(110)는 입력 전원(Vin)과 출력 전원(Vo) 간의 전압 레벨 비교 결과에 따라 입력 전원의 전압 레벨이, 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 포워드 컨버터부(110)가 전원 변환 동작을 수행하고, 반대로 입력 전원의 전압 레벨이, 출력 전원의 전압 레벨보다 낮을 경우, 포워드 컨버터부(110)가 전원 변환 동작을 중단할 수 있다.
Referring to FIG. 2, as described above, the forward converter unit 110 determines whether the voltage level of the input power source is higher than the voltage level of the output power source according to the comparison result of the voltage level between the input power source Vin and the output power source Vo The forward converter unit 110 performs the power conversion operation, and conversely, when the voltage level of the input power source is lower than the voltage level of the output power source, the forward converter unit 110 can stop the power conversion operation.

입력 전원의 전압 레벨이 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 포워드 컨버터부(110)가 전원 변환 동작을 수행할 수 있으며, 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 입력전압(Vin)이 전원 스위치(Q)의 턴-오프 시 상기 트랜스포머의 1차측에 유기되는 전압(VOR)보다 클 경우이다. 그리고, 전원 스위치(Q)의 턴-오프 구간에서는 제2 이차 권선(c)를 통해 상기 트랜스포머의 1차측 전류를 출력전압 쪽으로 리셋 시켜준다.3 and 4A to 4C, when the voltage level of the input power source is higher than the voltage level of the output power source, the forward converter unit 110 can perform the power conversion operation. Is greater than the voltage (VOR) induced on the primary side of the transformer when the switch Q is turned off. In the turn-off period of the power switch Q, the primary side current of the transformer is reset to the output voltage via the second secondary winding c.

또한 입력 전압이 커질수록 이 구간이 동작하게 되는 범위가 많아지므로, 자화 인덕터(Lm) 전류(iLm)의 전류 피크 값이 감소하게 되면서 전체 코어 로스(Core loss)가 감소하는 효과가 있다. 전원 스위치(Q)의 턴-오프 시에는 포워드 컨버터부의 출력단의 인덕터-캐패시터(L-C)(Lo,Co)구조를 출력 필터로도 사용할 수 있어, 전원 스위치(Q)의 턴-오프 구간에서의 출력 전압 리플을 저감하는 효과를 얻을 수 있다.
Also, as the input voltage becomes larger, the range in which this section operates becomes larger, so that the current peak value of the magnetizing inductor Lm current iLm decreases, and the total core loss is reduced. When the power switch Q is turned off, the inductor-capacitor LC (Lo, Co) structure of the output stage of the forward converter can be used as an output filter. An effect of reducing the voltage ripple can be obtained.

도 3의 그래프에 기재된 시간별로 설정된 모드 1 내지 모드 3에 관하여 상세히 설명하도록 한다.The modes 1 to 3 set for each time described in the graph of FIG. 3 will be described in detail.

모드 1 (t0~t1) : 전원 스위치(Q)가 턴-온 하는 구간이며, 그림 4a에 도시된 실선과 같은 도통 경로를 형성한다. 이 구간에서 포워드 컨버터부(110)가 전원 변환 동작을 수행한다. 따라서 이 구간에서는 출력 다이오드(Do1)이 도통하며, 회로의 저장된 에너지는 트랜스포머와 출력 인덕터(Lo)를 통해 출력 부하로 전달된다. 또한, 에너지의 일부는 자화 인덕터(Lm)에 저장된다. 이때, 자화 인덕터(Lm)에 흐르는 전류는 Vin/Lm 의 기울기로 증가한다. 출력 다이오드(Do1)에 흐르는 전류는 출력 인덕(Lo)터에 흐르는 전류와 동일하며, 이 전 구간에서 출력 인덕터(Lo)에 흐르는 전류가 없었으므로 초기의 출력 인덕터(Lo) 전류값은 '0'이다. 출력 인덕터(Lo)에 흐르는 전류는 하기와 같은 (수식1)로 표현할 수 있다.Mode 1 (t0 to t1): This is a period during which the power switch Q is turned on, and forms a conduction path as shown by a solid line in FIG. 4a. In this interval, the forward converter unit 110 performs a power conversion operation. Therefore, in this period, the output diode Do1 conducts, and the stored energy of the circuit is transferred to the output load through the transformer and the output inductor (Lo). Also, some of the energy is stored in the magnetizing inductor Lm. At this time, the current flowing in the magnetizing inductor Lm increases at a slope of Vin / Lm. Since the current flowing through the output diode Do1 is the same as the current flowing through the output inductor Lo and there is no current flowing through the output inductor Lo during this period, the initial output inductor (Lo) to be. The current flowing in the output inductor Lo can be expressed by the following equation (1).

(수식1)(Equation 1)

Figure 112013068661128-pat00001
Figure 112013068661128-pat00001

출력 다이오드(Do2, Do3)는 도통하지 않아 '0'전류가 흐르고, 이때 다이오드에 걸리는 전압은 각각 Ns*Vin/Np 와 Nc*Vin/Np+Vo 가 된다.
The output diodes Do2 and Do3 do not conduct and a '0' current flows through the diodes Ns * Vin / Np and Nc * Vin / Np + Vo, respectively.

모드 2 (t1~t2) : 전원 스위치(Q)의 턴-오프가 시작되는 구간이며, 도 4b에 도시된 실선과 같은 도통 경로를 형성한다. 이 전 모드에서 흐르던 1차측 자화 인덕터 전류(iLm)는 리셋을 위해 제2 이차권선(c)으로 흐르게 되며, 출력 다이오드(Do3)가 도통한다. 출력 다이오드(Do3)에 흐르는 전류는 하기의 (수식2)와 같으며, 1차측 자화 인덕터의 전류(iLm)가 '0'이 되는 모드 3 구간까지 흐른다.Mode 2 (t1 to t2): A period in which the turn-off of the power switch Q is started, and forms a conduction path as shown by the solid line shown in Fig. 4B. The primary magnetization inductor current iLm flowing in the previous mode flows to the second secondary winding c for resetting, and the output diode Do3 conducts. The current flowing through the output diode Do3 is expressed by the following equation 2 and flows to the mode 3 section where the current iLm of the primary side magnetizing inductor becomes zero.

(수식2)(Equation 2)

Figure 112013068661128-pat00002
Figure 112013068661128-pat00002

또한 이 구간에서 포워드 컨버터부(110)의 출력은 출력 다이오드(Do2)가 도통하여 출력 인덕터(Lo)와 같은 경로로 전류가 흐르며, -Vo/Lo 의 기울기를 갖는다. 출력 인덕터(Lo)의 양단 전압은 출력 전압만큼 걸리며, 전류가 '0'이 되면 모드 2는 끝난다.
Also, in this interval, the output of the forward converter unit 110 is conducted by the output diode Do2, so that current flows in the same path as the output inductor Lo and has a slope of -Vo / Lo. The voltage across the output inductor Lo is equal to the output voltage, and mode 2 ends when the current becomes zero.

모드 3 (t2~t3) : 전원 스위치(Q)의 턴-오프 이후, 포워드 컨버터부(110)의 출력 다이오드(Do2)와 출력 인덕터(Lo)에 흐르던 전류는 '0'이 되고, 도 4c에 도시된 실선과 같은 도통 경로를 형성한다. 이 전 구간부터 리셋되던 전류는 출력 다이오드(Do3)를 통해 흐르고 있으며, 1차측 자화 인덕터의 전류(iLm)가 '0'이 되면 추출력 다이오드(Do3)의 전류 또한 '0'이 되어 모드 3 구간이 끝나며, 이때 전원 스위치(Q)가 턴-온 된다.
Mode 3 (t2 to t3): After the turn-off of the power switch Q, the current flowing through the output diode Do2 and the output inductor Lo of the forward converter unit 110 becomes '0' Thereby forming a conduction path as shown in the solid line. When the current iLm of the primary side magnetizing inductor becomes '0', the current of the output diode Do3 also becomes '0', and the mode 3 section At this time, the power switch Q is turned on.

입력 전원의 전압 레벨이 출력 전원의 전압 레벨보다 낮을 경우에는, 플라이백 컨버터(120)만 전원 변환 동작을 수행할 수 있으며, 도 5 및 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 입력전압이 트랜스포머의 1차측에 유기되는 전압보다 작을 경우, 플라이백 컨버터부(120)만 동작하게 되며 포워드 컨버터부(110)는 동작하지 않게 된다.
When the voltage level of the input power source is lower than the voltage level of the output power source, only the flyback converter 120 can perform the power conversion operation. Referring to FIGS. 5 and 6A and 6B, When the voltage is less than the voltage induced on the car side, only the flyback converter unit 120 is operated and the forward converter unit 110 is not operated.

플라이백 컨버터부(120)만 동작하는 경우를 보면, 도 5에 도시된 바와 같이 스위치 턴-온 구간과 스위치 턴-오프 시 두 구간인 모드 1 및 모드 2로 나뉘게 된다.
In the case where only the flyback converter unit 120 is operated, as shown in FIG. 5, the mode 1 and the mode 2 are divided into two sections, that is, a switch turn-on period and a switch turn-off period.

모드 1 (t0~t1) : 전원 스위치(Q)가 턴-온 하는 구간이며, 도 6a에 도시된 실선과 같은 도통 경로를 형성한다. 이 구간에는 도통하는 다이오드가 없으며, 출력 인덕터(Lo)에도 전류가 흐르지 않는다. 출력 다이오드(Do1,Do2,Do3)에 걸리는 전압은 각각 출력 다이오드(Do1)은 -Ns*Vin/Np, 출력 다이오드(Do2)는 Vout, 출력 다이오드(Do3)는 Nc*Vin/Np+Vout이 걸린다. 이때, 출력 다이오드(Do2)는 Vin < VOR 구간에서 항상 출력 전압인 Vout만큼의 전압 스트레스를 갖는다.
Mode 1 (t0 to t1): A section in which the power switch Q is turned on, and forms a conduction path as shown by the solid line shown in Fig. 6A. There is no conducting diode in this section, and no current flows in the output inductor Lo. The voltages applied to the output diodes Do1, Do2 and Do3 are Ns * Vin / Np, Do2, and Do3, respectively, for the output diodes Do1 and Do2, respectively. . At this time, the output diode Do2 always has a voltage stress equivalent to the output voltage Vout in the Vin < VOR interval.

모드 2 (t1~t2) : 전원 스위치(Q)가 턴-오프 하는 구간이며, 도 6b에 도시된 실선과 같은 도통 경로를 형성한다. 전원 스위치(Q)가 턴 오프되면, 전원 스위치(Q)에는 Np*Vo/Nc+Vin 만큼의 전압 스트레스가 걸린다. 이때 1차측에는 -Np*Vo/Nc 만큼의 전압이 걸리고 자화 인덕터에 흐르던 전류(iLm)는 1차측 트랜스포머를 통해 2차측 Flyback 출력으로 넘어가게 된다. 따라서, 출력 다이오드(Do3)가 도통하게 되고, 상기한 (수식2)와 동일한 기울기를 갖는다.
Mode 2 (t1 to t2): A section in which the power switch Q is turned off, and forms a conduction path as shown by the solid line shown in Fig. 6B. When the power switch Q is turned off, a voltage stress equivalent to Np * Vo / Nc + Vin is applied to the power switch Q. At this time, a voltage of -Np * Vo / Nc is applied to the primary side, and the current (iLm) flowing through the magnetizing inductor is transferred to the secondary side flyback output through the primary side transformer. Therefore, the output diode Do3 becomes conductive and has the same slope as the above-mentioned (Expression 2).

출력 다이오드(Do2)는 전원 스위치(Q)의 턴-온 구간에서와 마찬가지로 Vout 만큼의 전압 스트레스를 가지며, 출력 다이오드(Do1)은 (1+Ns/Nc)Vout의 전압 스트레스를 갖는다. 제2 이차 권선(c)의 출력 다이오드(Do3) 전류가 0이 되면, 전원 스위치(Q)의 턴-온 구간이 시작된다.
The output diode Do2 has a voltage stress equivalent to Vout as in the turn-on period of the power switch Q and the output diode Do1 has a voltage stress of (1 + Ns / Nc) Vout. When the output diode Do3 current of the second secondary winding c becomes zero, the turn-on section of the power switch Q is started.

도 7a 및 도 7b는 입력 전원의 전압 레벨에 따른 동작 파형을 나타내는 그래프이다.7A and 7B are graphs showing operation waveforms according to voltage levels of the input power source.

우선, 입력 전원(Vin)의 전압 레벨이 100Vrms 인 경우의 주요 동작파형을 그림 6a에 나타내었다. 출력사양은 42V , 570mA에 맞게 제어되고 있으며, BCM 동작이 되는 것을 확인할 수 있다. 또한 일차 권선(p)과 제1 이차 권선(s) 간의 권선비가 3:1 이므로, 입력 전원(Vin)의 전압 레벨이 100Vrms인 경우에는 항상 Vin < VOR 조건이므로 플라이백 컨버터부(120)만이 동작하고 포워드 컨버터부(110)는 동작할 수 없으며 출력 인덕터(Lo)에 흐르는 전류는 '0'이 된다. 즉, 입력 전원(Vin)의 전압 레벨이 100Vrms인 경우에 본 발명의 전원 공급 장치는 일반적인 BCM모드의 플라이백 컨버터와 동일하게 동작한다. 반면, 입력 전원(Vin)의 전압 레벨이 260Vrms 인 경우는 도 7b에 도시된 바와 같이, Vin > VOR인 구간에서는 포워드 컨버터부(110)도 전원 변환 동작을 수행하며 출력 인덕터 전류(iLo)는 DCM(Discon-tinuous Conduction Mode)으로 동작함을 확인할 수 있다.
First, the main operation waveform when the voltage level of the input power supply Vin is 100 Vrms is shown in FIG. 6a. The output specification is controlled to 42V, 570mA, and BCM operation is confirmed. Since the winding ratio between the primary winding p and the first secondary winding s is 3: 1, when the voltage level of the input power source Vin is 100 Vrms, only the flyback converter unit 120 operates The forward converter unit 110 can not operate and the current flowing in the output inductor Lo becomes '0'. That is, when the voltage level of the input power source Vin is 100 Vrms, the power supply device of the present invention operates in the same manner as the flyback converter of the general BCM mode. 7B, when the input power Vin is 260Vrms, the forward converter unit 110 performs the power conversion operation in the interval of Vin> VOR, and the output inductor current iLo is DCM (Discon-tinuous Conduction Mode).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 역률 보정 기능과 정전류 제어를 하나의 회로단에서 수행하여 전력 변환 효율이 증가되고, 입력 전원의 데드존이 제거되어 역률을 증가시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the power factor correcting function and the constant current control are performed in a single circuit stage to increase the power conversion efficiency, and the dead zone of the input power source can be eliminated to increase the power factor.

즉, 기존의 역률개선 기능을 수행하는 플라이백 컨버터는 역률보정 회로와 직류/직류 컨버터로 구성된 LED 구동 회로에 비해 회로 구성이 간단하며, 다소 높은 효율로 최대효율이 약 88% 수준이다. 즉, 스너버의 전력 소모, 트랜스포머 코어의 전력 소모, 1차측 스위치에서의 전력 소모가 다소 크게 나타나는 경향이 있으며, 본 발명에서는 이러한 부분들을 개선하여 효율을 극대화하기 위해 트랜스포머의 자화 인덕터 전류를 출력측으로 리셋시킴으로써, 한 주기 전 구간(Ts)에서 파워링(powering)이 가능하므로, 1차측 전류의 RMS가 작아져 도통손실이 줄어드는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 자화 인덕터 전류의 오프셋(offset)이 작아, 트랜스포머 코어 손실이 줄어들어 고효율 달성이 가능하다. In other words, the flyback converter that performs the power factor improving function has a circuit configuration simpler than the LED driving circuit composed of the power factor correcting circuit and the DC / DC converter, and the maximum efficiency is about 88% at a somewhat higher efficiency. That is, there is a tendency that the power consumption of the snubber, the power consumption of the transformer core, and the power consumption in the primary side switch become somewhat large. In order to maximize the efficiency of the present invention, the magnetizing inductor current of the transformer By resetting, since powering can be performed in a period Ts of one period, the RMS of the primary side current is reduced and the conduction loss is reduced. In addition, since the offset of the magnetizing inductor current is small, the loss of the transformer core is reduced and high efficiency can be achieved.

기존의 포워드 컨버터는 입력전압이 출력전압보다 낮은 경우, 출력측으로 파워링(powering)이 되지 않아, 입력 전류의 데드 존(Dead Zone)이 발생하며 이로 인하여 높은 역률개선 효과를 기대하기 어려웠지만, 본 발명에서는 제2 이차 권선측을 플라이백 형태로 구성하여 입력전압이 출력전압보다 낮을 경우에는 플라이백 컨버터로, 입력전압이 출력전압보다 높은 경우에는 플라이 백과 포워드 컨버터로 동작한다. 따라서, 입력 전류의 데드 존없이 높은 역률 특성을 가질 수 있으며 종래의 플라이백 컨버터에 비해 코어 로스가 저감되어 고효율 특성을 가질 수 있다.
In the conventional forward converter, when the input voltage is lower than the output voltage, powering to the output side is not performed, and a dead zone of the input current occurs. As a result, it is difficult to expect a high power factor improvement effect. According to the invention, a flyback converter is used when the input voltage is lower than the output voltage and a flyback and forward converter when the input voltage is higher than the output voltage. Therefore, it is possible to have a high power factor characteristic without a dead zone of the input current, and the core loss can be reduced as compared with the conventional flyback converter, and high efficiency characteristics can be obtained.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 전원 공급 장치
110: 포워드 컨버터부
120: 플라이백 컨버터부
140: EMI 필터
150: 정류부100: Power supply
110: forward converter section
120: flyback converter unit
140: EMI filter
150: rectification part

Claims (25)

입력 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하는 포워드 컨버터부;
상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하는 플라이 백 컨버터부를 포함하고,
상기 포워드 컨버터부는 상기 입력 전원의 전압 레벨이 컨버터의 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행하는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
A forward converter unit having a transformer having a primary winding for receiving input power and a first secondary winding magnetically coupled to the primary winding to be supplied with power, and for converting power in a forward manner;
And a flyback converter unit that shares the transformer and has a second secondary winding that is provided in the transformer and is magnetically coupled with the primary winding and that converts power by a flyback method,
Wherein the forward converter unit performs a power conversion operation when a voltage level of the input power source is higher than a voltage level of an output power source of the converter.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 플라이백 컨버터부는 상기 입력 전원의 전압 레벨에 무관하게 상시 전력 변환 동작을 수행하는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the flyback converter unit performs a constant power conversion operation irrespective of the voltage level of the input power source.
제1항에 있어서,
상기 포워드 컨버터부와 상기 플라이 백 컨버터부는 상기 트랜스포머의 상기 일차 권선에 입력되는 전원을 스위칭하는 전원 스위치를 공유하는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the forward converter portion and the flyback converter portion share a power switch for switching a power source input to the primary winding of the transformer.
제4항에 있어서,
상기 전원 스위치는 턴 온 듀티를 일정하게 유지하여 상기 입력 전원의 역률을 개선하는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
5. The method of claim 4,
Wherein the power switch maintains a constant turn-on duty to improve the power factor of the input power source.
제1항에 있어서,
상기 입력 전원은 정류되어 상기 일차 권선에 전달되는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the input power is rectified and delivered to the primary winding.
제1항에 있어서,
상기 일차 권선과 상기 제1 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 동일 위치에 형성되는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the winding start points of the primary winding and the first secondary winding are formed at the same position with respect to each other.
제1항에 있어서,
상기 일차 권선과 상기 제2 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 반대 위치에 형성되는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the winding starting points of the primary winding and the secondary winding are formed at positions opposite to each other.
제1항에 있어서,
상기 포워드 컨버터부와 상기 플라이백 컨버터부의 출력은 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 싱글 스테이지 포워드-플라이 백 컨버터.
The method according to claim 1,
Wherein the outputs of the forward converter section and the flyback converter section are supplied to at least one light emitting diode.
교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터의 정류된 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하는 포워드 컨버터부;
상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하는 플라이 백 컨버터부를 포함하여,
상기 포워드 컨버터부는 상기 정류된 전원의 전압 레벨이 전원 공급 장치의 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 전력 변환 동작을 수행하는 전원 공급 장치.
A rectifying part for rectifying AC power;
A forward converter unit having a transformer having a primary winding receiving a rectified power from the rectifying unit and a first secondary winding magnetically coupled with the primary winding to generate power, and for converting power in a forward mode;
And a flyback converter unit sharing the transformer and having a second secondary winding provided in the transformer and magnetically coupled with the primary winding, the flyback converter unit converting power by a flyback method,
Wherein the forward converter unit performs a power conversion operation when the voltage level of the rectified power supply is higher than the voltage level of the output power supply of the power supply.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 플라이백 컨버터부는 상기 정류된 전원의 전압 레벨에 무관하게 상시 전력 변환 동작을 수행하는 전원 공급 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the flyback converter unit performs a constant power conversion operation irrespective of the voltage level of the rectified power.
제10항에 있어서,
상기 포워드 컨버터부와 상기 플라이 백 컨버터부는 상기 트랜스포머의 상기 일차 권선에 입력되는 전원을 스위칭하는 전원 스위치를 공유하는 전원 공급 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the forward converter portion and the flyback converter portion share a power switch for switching a power source input to the primary winding of the transformer.
제13항에 있어서,
상기 전원 스위치는 턴 온 듀티를 일정하게 유지하여 상기 교류 전원의 역률을 개선하는 전원 공급 장치.
14. The method of claim 13,
Wherein the power switch maintains the turn-on duty constant to improve the power factor of the AC power.
제10항에 있어서,
상기 일차 권선과 상기 제1 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 동일 위치에 형성되는 전원 공급 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the primary winding and the winding starting point of the first secondary winding are formed at the same position with respect to each other.
제10항에 있어서,
상기 일차 권선과 상기 제2 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 반대 위치에 형성되는 전원 공급 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the winding starting points of the primary winding and the secondary winding are formed at positions opposite to each other.
제10항에 있어서,
상기 교류 전원의 전자기 간섭을 제거하는 EMI 필터를 더 포함하는 전원 공급 장치.
11. The method of claim 10,
Further comprising an EMI filter that removes electromagnetic interference of the AC power.
교류 전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터의 정류된 전원을 전달받는 일차 권선 및 상기 일차 권선과 자기 결합되어 전원을 유기받는 제1 이차 권선을 갖는 트랜스포머를 가지며, 상기 정류된 전원의 전압 레벨이 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 출력 전원의 전압 레벨보다 높을 경우, 포워드(Forward) 방식으로 전력을 변환하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 전원을 공급하는 포워드 컨버터부;
상기 트랜스포머를 공유하며, 상기 트랜스포머에 구비되어 상기 일차 권선과 자기 결합된 제2 이차 권선을 가지며, 플라이 백(Fly Back) 방식으로 전력을 변환하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 전원을 공급하는 플라이 백 컨버터부를 포함하는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
A rectifying part for rectifying AC power;
And a transformer having a primary winding receiving a rectified power from the rectifying unit and a first secondary winding magnetically coupled with the primary winding to supply power to the at least one light emitting diode, wherein the voltage level of the rectified power is supplied to at least one light emitting diode A forward converter for converting power into a forward mode and supplying power to the at least one light emitting diode when the voltage is higher than a voltage level of the output power;
And a second secondary winding which is provided in the transformer and is magnetically coupled to the primary winding. The flywheel is connected to the flywheel, which converts power by a flyback method to supply power to the at least one light emitting diode, And a converter section.
삭제delete 제18항에 있어서,
상기 플라이백 컨버터부는 상기 정류된 전원의 전압 레벨에 무관하게 상시 전력 변환 동작을 수행하는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the flyback converter unit performs a constant power conversion operation irrespective of the voltage level of the rectified power.
제18항에 있어서,
상기 포워드 컨버터부와 상기 플라이 백 컨버터부는 상기 트랜스포머의 상기 일차 권선에 입력되는 전원을 스위칭하는 전원 스위치를 공유하는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the forward converter portion and the flyback converter portion share a power switch for switching a power source input to the primary winding of the transformer.
제21항에 있어서,
상기 전원 스위치는 턴 온 듀티를 일정하게 유지하여 상기 교류 전원의 역률을 개선하는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
22. The method of claim 21,
Wherein the power switch maintains the turn-on duty constant to improve the power factor of the AC power.
제18항에 있어서,
상기 일차 권선과 상기 제1 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 동일 위치에 형성되는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the primary winding and the winding starting point of the first secondary winding are formed at the same position with respect to each other.
제18항에 있어서,
상기 일차 권선과 상기 제2 이차 권선의 권선 시작 포인트는 서로 반대 위치에 형성되는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the winding starting points of the primary winding and the secondary winding are formed at positions opposite to each other.
제18항에 있어서,
상기 교류 전원의 전자기 간섭을 제거하는 EMI 필터를 더 포함하는 발광 다이오드 전원 공급 장치.
19. The method of claim 18,
Further comprising an EMI filter that removes electromagnetic interference of the AC power supply.
KR1020130089659A 2012-08-03 2013-07-29 Single stage forward-flyback converter, power supplying apparatus and power suppying apparatus for light emitting diode Expired - Fee Related KR101496819B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13275178.5A EP2693620A2 (en) 2012-08-03 2013-07-31 Single stage forward-flyback converter and power supply apparatus
US13/957,808 US20140035477A1 (en) 2012-08-03 2013-08-02 Single stage forward-flyback converter and power supply apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120085171 2012-08-03
KR1020120085171 2012-08-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140018801A KR20140018801A (en) 2014-02-13
KR101496819B1 true KR101496819B1 (en) 2015-03-02

Family

ID=50266712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130089659A Expired - Fee Related KR101496819B1 (en) 2012-08-03 2013-07-29 Single stage forward-flyback converter, power supplying apparatus and power suppying apparatus for light emitting diode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101496819B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101600565B1 (en) * 2015-04-15 2016-03-07 포항공과대학교 산학협력단 Micro inverter for solar using single stage forward-flyback
KR102708696B1 (en) * 2016-04-21 2024-09-24 삼성전자주식회사 Power supply device, display apparatus having the same and method for power supply
KR102033953B1 (en) * 2017-08-08 2019-11-08 주식회사 젬 Apparatus and method for improving power factor of converter for light emitting diode lighting device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5652700A (en) * 1995-10-16 1997-07-29 Computer Products, Inc. Low cost AC-to-DC converter having input current with reduced harmonics
US5862043A (en) * 1996-04-02 1999-01-19 Korea Telecommunication Authority Switch coupled active forward converter for obtaining a high power factor at a single power stage
US5982638A (en) * 1997-10-31 1999-11-09 Astec International Limited Single stage power converter with regenerative snubber and power factor correction

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5652700A (en) * 1995-10-16 1997-07-29 Computer Products, Inc. Low cost AC-to-DC converter having input current with reduced harmonics
US5862043A (en) * 1996-04-02 1999-01-19 Korea Telecommunication Authority Switch coupled active forward converter for obtaining a high power factor at a single power stage
US5982638A (en) * 1997-10-31 1999-11-09 Astec International Limited Single stage power converter with regenerative snubber and power factor correction

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE 논문(제목: Single-Stage Soft-Switching AC-DC Converter With Input-Current Shaping for Universal Line Applications), 논문발표 2009년 1월 *
IEEE 논문(제목: Single-Stage Soft-Switching AC-DC Converter With Input-Current Shaping for Universal Line Applications), 논문발표 2009년 1월*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140018801A (en) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9729068B2 (en) Switching mode converter
US8598807B2 (en) Multi-channel constant current source and illumination source
JP6403042B2 (en) Power supply apparatus and lighting apparatus using the same
JP5761301B2 (en) Lighting device and lighting apparatus
US20130250626A1 (en) Switching power-supply circuit
US20150303813A1 (en) Ac-to-dc power converting device
JP4968399B2 (en) LED driving device and LED lighting device
JP2012023294A (en) Led lighting device
KR102165193B1 (en) Light emitting diodes driver
KR20110136537A (en) LED driving circuit and method for overvoltage protection and constant current driving
KR101496819B1 (en) Single stage forward-flyback converter, power supplying apparatus and power suppying apparatus for light emitting diode
EP2693620A2 (en) Single stage forward-flyback converter and power supply apparatus
KR101092218B1 (en) LED Driving Circuit using Sumple Current Source
KR101434110B1 (en) Single stage forward-flyback converter, power supplying apparatus and power suppying apparatus for light emitting diode
KR101448655B1 (en) Power factor correction circuit for lighting and driving method thereof
TWI551025B (en) Lighting power conversion device
KR20160011497A (en) High-efficiency single-stage ac/dc converter for power factor correction
KR101397767B1 (en) Single stage forward-flyback converter and power suppying apparatus for light emitting diode
US20140268910A1 (en) Coupled inductor dc step down converter
EP2693619A2 (en) Single stage forward-flyback converter and power supply apparatus
JP2016123195A (en) Non-insulated power supply
Zawawi et al. A single-stage power factor corrected LED driver with dual half-wave rectifier
KR101728938B1 (en) Power factor correction appratus
JP6382286B2 (en) LED voltage drive circuit
WO2013172259A1 (en) Switching power supply circuit and led lighting device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20130729

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140516

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20141127

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20150223

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20150224

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20181206