KR102000582B1

KR102000582B1 - 전원공급장치 및 이를 구비한 화상형성장치

Info

Publication number: KR102000582B1
Application number: KR1020140012396A
Authority: KR
Inventors: 임관빈
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2019-07-16
Anticipated expiration: 2034-02-04
Also published as: US20150222190A1; KR20150091768A; US9281750B2

Abstract

전원공급장치가 개시된다. 본 전원공급장치는, 1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기, 전원공급장치의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 감지하는 감지부, 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 하나를 기초로 1차 권선에 전압이 선택적으로 공급되도록 PWM 스위칭하는 PWM 제어부, 및, 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, PWM 제어부의 PWM 스위칭 동작을 중단하고, PWM 스위칭 동작의 중단이 계속적으로 유지되도록 하는 조정부를 포함한다.

Description

전원공급장치 및 이를 구비한 화상형성장치{POWER SUPPLY DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 전원공급장치 및 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PWM IC의 재-기동을 제한할 수 있는 전원공급장치 및 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.

화상형성장치는 화상데이터의 생성, 인쇄, 수신, 전송 등을 수행하는 장치로서, 대표적인 예로서, 프린터, 스캐너, 복사기, 팩스 및 이들의 기능을 통합 구현한 복합기 등을 들 수 있다.

화상형성장치는 내부에 SMPS를 이용하여 전원을 공급받는다. 이러한 SMPS는 PWM IC가 구비되는데, 최근의 PWM IC는 회로 구성을 통하여 외부 상황에 대한 보호 동작 기능을 내장하고 있다. 구체적으로, OCP(over current protection), OLP(over load protection), OVP(over voltage protection), TSD(thermal shot down protection)와 같은 보호 기능을 가지며, 피드백 제어를 수행하여 2차 측 부하특성에 대한 제어를 수행한다.

구체적으로, 상술한 바와 같은 보호 기능이 수행되는 경우, PWM IC는 auto-restart 기능을 이용하여 재기동을 수행하게 된다. 그러나 일시적인 부하 증가, 전압 증가, 전류 증가뿐만 아니라 2 차측 회로의 망실에 의한 경우에, 상술한 보호 기능 동작에 의해, PWM IC가 재기동 되면, 재기동을 위한 스위칭을 하는 순간의 에너지 전달로 인하여 FET 및 2차 측 출력 다이오드, 2차 측 출력 전압에 피크성 전압이 발생하게 되고 이로 인해 2차적인 불량을 발생되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점에 대해서는 도 9를 자세히 설명한다.

도 9는 과도 상태가 발생한 경우의 일반적인 PWM IC의 출력 파형도이다. 구체적으로, 도 9a는 과도 상태인 경우의 PWM 스위칭 파형도이고, 도 9b는 과도 상태 시 2차 측 출력 전압의 파형도이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 과도 상태가 감지되어 PWM 신호 출력이 중단된 이후, 기설정된 시간이 경과하면 PWM IC는 자동적으로 재기동을 수행한다. 이에 따라, 1 차측 및 2차 측에 출력 전압의 피크 전압이 생성됨을 확인할 수 있다.

구체적으로, 2차 측 출력 전압이 기설정된 전압 이상이 된 경우, 이를 감지한 PWM IC가 PWM 동작을 중단하게 된다. PWM 동작 중단에 의하여 2차 측 출력 전압이 안정화되면, PWM IC는 재기동에 의하여 PWM 동작을 다시 수행하게 되고, 이때 2차 측 다이오드, 출력단에 피크성 전압이 생성되게 된다. 그리고 이러한 동작이 반복적으로 수행되는바, 2차 측 회로 부품 스트레스가 발생하게 된다. 또한, 피크성 전압이 반복적으로 출력되는바, 2차 측에 연결된 부품의 파손이 초래될 수도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 PWM IC의 재-기동을 제한할 수 있는 전원공급장치 및 이를 구비한 화상형성장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급장치는, 1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기, 상기 전원공급장치의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 감지하는 감지부, 상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 하나를 기초로 상기 1차 권선에 전압이 선택적으로 공급되도록 PWM 스위칭하는 PWM 제어부, 및, 상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 PWM 스위칭 동작을 중단하고, 상기 PWM 스위칭 동작의 중단이 계속적으로 유지되도록 하는 조정부를 포함한다.

이 경우, 상기 PWM 제어부는, 보호 기능이 필요하면, 자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)을 가지며, 상기 조정부는, 상기 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 재-기동 기능이 수행되지 않도록 할 수 있다.

이 경우, 상기 보호 기능은, OCP(Over Current Protection), OLP(Over Load Protection), OVP(Over Voltage Protection) 및 TSD(Thermal Shot down Protection) 중 적어도 하나일 수 있다.

한편, 상기 PWM 제어부는, 브라운(brown in/out) 단자를 구비한 PWM IC일 수 있다.

이 경우, 상기 조정부는, 상기 출력 전압 및 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이 되면, 기설정된 제1 크기의 전압을 상기 브라운 단자에 제공할 수 있다.

한편, 상기 조정부는, 입력 전압을 기설정된 전압 비로 분배하는 전압 분배부, 상기 출력 전원의 크기 또는 출력 전류의 크기에 대응되어 도통되는 조정 회로부, 및, 상기 조정 회로부가 도통되면, 턴-온되어 상기 전압 분배부의 출력 전압을 지속적으로 출력하는 트랜지스터부;를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 트랜지스터부는, 베이스(base)가 상기 조정 회로부의 출력단에 연결되고, 컬렉터(collector)가 상기 PWM 제어부의 브라운 단자에 연결되는 제1 트랜지스터, 및, 베이스(base)가 상기 제1 트랜지스터의 이미터에 연결되고, 컬렉터(collector)가 상기 조정 회로부의 출력단과 상기 제1 트랜지스터의 베이스에 공통 연결되고, 이미터(emitter)가 상기 전압 분배부의 출력단에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.

한편, 상기 변압기는, 상기 2차 권선의 전압에 비례하여 전압 크기가 가변되는 제3 권선을 더 포함하고, 상기 조정 회로부는, 상기 제3 권선의 전압을 상기 트랜지스터부에 전달할 수 있다.

이 경우, 상기 조정 회로부는, 캐소드가 상기 제3 권선의 일 단에 연결되는 제너 다이오드, 및, 일 단이 상기 제너 다이오드의 애노드에 연결되고, 타 단이 상기 트랜지스터부의 입력단에 연결되는 저항을 포함할 수 있다.

한편, 상기 감지부는, 상기 출력 전압 또는 출력 전류에 대응되는 전압을 출력하는 포토 커플러를 포함하고, 상기 조정 회로부는, 상기 포토 커플러의 전압을 상기 트랜지스터부에 전달할 수 있다.

한편, 상기 조정부는, 상기 트랜지스터부의 출력 신호를 선택적으로 상기 PWM 제어부에 제공하는 스위칭부를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 전원공급장치는, 제1 조건 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되지 않도록 하고, 제2 조건 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되지 않도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되도록 상기 스위칭부를 제어하는 마이콤을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제1 조건 상태는, 서지(surge) 또는 ESD(Electrostatic Discharge)와 같은 순간적인 과도 상태이고, 상기 제2 조건 상태는, 2차 측 출력 부하의 피드백 망실에 의한 과도 상태일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른, 화상형성장치는, 상기 화상형성장치에 전원을 공급하는 전원공급장치, 인쇄 데이터를 수신하는 통신 인터페이스부, 상기 수신된 인쇄 데이터를 인쇄하는 화상 형성부, 및, 상기 전원공급장치에 에러 종류를 판단하고, 판단된 에러 종류에 따라 상기 전원공급장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 전원공급장치는, 1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기, 상기 전원공급장치의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 감지하는 감지부, 상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 하나를 기초로 상기 1차 권선에 전압이 선택적으로 공급되도록 PWM 스위칭하는 PWM 제어부, 및, 상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 PWM 스위칭 동작을 중단하고, 상기 PWM 스위칭 동작의 중단이 계속적으로 유지되도록 하는 조정부를 포함한다.

이 경우, 상기 제어부는, 제1 조건 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되지 않도록 하고, 제2 조건 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되지 않도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되도록 할 수 있다.

한편, 상기 PWM 제어부는, 보호 기능이 필요하면, 자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)을 가지며, 상기 조정부는, 상기 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 재-기동 기능이 수행되지 않도록 할 수 있다.

한편, 상기 전원공급장치는, SMPS(Switched-mode power supply)일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상형성장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원공급장치의 회로도,
도 4는 PWM 제어부의 기능을 설명하기 위한 파형도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PWM IC의 출력 파형도,
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전원공급장치의 회로도,
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전원공급장치의 회로도,
도 8은 본 실시 예에 따른 전원 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 9는 과도 상태가 발생한 경우의 일반적인 PWM IC의 출력 파형도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 화상형성장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 화상형성장치(100)는 통신 인터페이스부(110), 사용자 인터페이스부(120), 저장부(130), 화상 형성부(140), 제어부(150) 및 전원 공급부(200)로 구성될 수 있다. 본 실시 예에 따른 화상형성장치(100)는 프린터, 복사기, 팩스 및 이들의 기능을 통합 구현한 복합기 등일 수 있다.

통신 인터페이스부(110)는 화상형성장치(100)를 인쇄제어 단말장치(미도시)와 연결하기 위해 형성되며, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network) 및 인터넷망을 통해 접속되는 형태뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus) 포트를 통하여 접속되는 형태, 무선 통신(예를 들어, GSM, UMTS, LTE 등의 무선 통신) 방식에 의해서 접속되는 형태로도 구현될 수 있다.

그리고 통신 인터페이스부(110)는 인쇄제어 단말장치(미도시)로부터 잡 데이터(예를 들어, 인쇄 데이터, 팩스 송신 데이터)를 수신할 수 있으며, 화상형성장치(100)에서 생성한 잡 데이터(예를 들어, 스캔 데이터, 팩스 수신 데이터)를 인쇄제어 단말장치에 전송할 수도 있다. 여기서 인쇄 데이터는 PS(Postscript), PCL(Printer Control Language) 등과 같은 프린터 언어의 데이터일 수 있으며, 화상형성장치(100)가 다이렉트 프린팅을 지원하는 경우, PDF, XPS, BMP, JPG 등의 파일 자체일 수도 있다.

사용자 인터페이스부(120)는 화상형성장치(100)에서 지원하는 각종 기능을 사용자가 설정 또는 선택할 수 있는 다수의 기능키들을 구비하며, 화상형성장치(100)에서 제공되는 각종 정보를 표시한다. 한편, 사용자 인터페이스부(120)는 터치패드 등과 같이 입력과 출력이 동시에 구현되는 장치로 구현될 수도 있고, 복수의 버튼 및 모니터의 결합을 통한 장치로도 구현이 가능하다.

저장부(130)는 인쇄 데이터를 저장한다. 구체적으로, 저장부(130)는 통신 인터페이스부(110)로부터 수신된 인쇄 데이터를 저장할 수 있다. 이러한 저장부(130)는 화상형성장치(100) 내의 저장매체뿐만 아니라, 외부 저장 매체, USB 메모리를 포함한 Remvable Disk, 네트워크를 통한 웹서버(Web server) 등으로 구현될 수 있다.

화상 형성부(140)는 인쇄 데이터를 출력할 수 있다. 구체적으로, 화상 형성부(140)는 통신 인터페이스부(110)를 통해 수신된 인쇄 데이터 또는 저장부(130)에 기저장된 인쇄 데이터에 대해서 인쇄 작업을 수행할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 화상형성장치(100)에 인쇄 작업을 수행하는 화상 형성부(140)만이 포함되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 화상형성장치(100)가 팩스 전송 및 팩스 수신 등의 팩스 기능을 지원하는 경우에는 팩스 기능을 수행할 수 있는 팩스 처리부가 구비될 수 있으며, 화상형성장치(100)가 스캔 기능을 지원하는 경우에는 스캔 기능을 수행할 수 있는 스캔 처리부가 추가적으로 구비될 수 있다.

제어부(150)는 화상형성장치(100) 내의 각 구성에 대한 제어를 수행한다. 구체적으로, 제어부(150)는 통신 인터페이스부(110)를 통하여 인쇄 작업이 수신되면, 수신된 인쇄 작업에 대한 인쇄가 수행되도록 화상 형성부(140)를 제어할 수 있다.

그리고 제어부(150)는 전원공급장치(200)에서 에러의 발생을 감지하고, 감지된 에러를 분석한다. 그리고 제어부(150)는 분석된 에러에 따라 PWM IC의 '자동으로 재-기동하는 기능'(또는 하드 스위칭)의 적용 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 서지(surge) 또는 ESD(Electrostatic Discharge)와 같은 순간적인 과도 상태의 에러의 경우, 제어부(150)는 PWM IC의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되도록 할 수 있으며, 2차 측 출력 부하의 피드백 망실에 의한 과도 상태의 에러인 경우, PWM IC의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되지 않도록 PWM IC를 제어할 수 있다. PWM IC를 제어하기 위한 구체적인 회로 구성에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.

전원 공급부(200)는 화상형성장치(100)의 각 구성에 전원을 공급한다. 구체적으로, 전원 공급부(200)는 외부로부터 AC 전원을 입력받으며, AC 전원을 기설정된 크기를 갖는 DC 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 하나의 DC 전원만을 출력하는 것으로 설명하였으나, 화상형성장치(100)가 서로 다른 크기의 복수의 DC 전원을 이용하는 경우, 전원 공급부(200)는 서로 다른 크기의 복수의 DC 전원을 출력할 수 있다. 전원 공급부(200)의 구체적인 기능 및 동작에 대해서는 도 2를 참조하여 후술한다.

이상과 같이 본 실시 예에 따른 화상형성장치(100)는 2 차측 출력 부하의 피드백 망실에 의한 과도 상태가 발생하는 경우, PWM IC의 재기동 기능이 제한되는바 시스템의 안정성이 향상된다.

한편, 도 1을 설명함에 있어서, 전원 공급부(200)가 화상형성장치(100)에 포함되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 전원 공급부(200)는 별도의 장치로 구현될 수 있으며, 이러한 경우, 전원공급장치(200)는 전원 공급 여부의 감지가 필요한 어떠한 전자 장치에도 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 전원공급장치(200)는 입력부(210), PWM 제어부(220), 변압기(230), 출력부(240), 감지부(250) 및 조정부(260)로 구성될 수 있다.

입력부(210)는 AC 전원을 입력받고, 입력받은 AC 전원을 기설정된 크기를 갖는 DC 전원으로 변환하여 출력한다. 구체적으로, 입력부(210)는 일반적인 상용 교류 전원(예를 들어, 230V, 50Hz)을 입력받고, 입력된 상용 교류 전원을 정류 회로와 평활 회로를 이용하여 기설정된 크기의 DC 전압으로 출력할 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 외부로부터 AC 전원을 입력받고, 이를 DC로 변환하여 이용하는 것으로 설명하였지만, 구현시에 입력부는 별도의 변환동작 없이 DC 전원을 직접 입력받을 수도 있다.

PWM 제어부(220)는 출력부(240)에 기설정된 크기의 전압이 출력되도록 변압기(230)의 1차 권선에 선택적으로 전압이 공급되도록 PWM 스위칭한다. 이때, PWM 제어부(220)는 후술할 감지부(250)로부터 출력부(240)의 전압 및/또는 전류 크기에 대한 정보를 수신하고, 수신된 전압 및/또는 크기에 따라 피드백 제어를 수행할 수 있다.

그리고 PWM 제어부(220)는 보호 기능이 필요한지를 감지한다. 구체적으로, PWM 제어부(220)는 후술할 감지부(250)로부터 출력부(240)의 전압 및/또는 전류 크기에 대한 정보를 수신하고, 이를 기초로 보호 기능이 필요한지를 판단할 수 있다. 여기서, 보호 기능은, OCP(Over Current Protection), OLP(Over Load Protection), OVP(Over Voltage Protection) 및 TSD(Thermal Shot down Protection) 등의 기능이다.

그리고 PWM 제어부(220)는 보호 기능이 필요한 경우, PWM 스위칭 동작을 중단할 수 있다. 그리고 PWM 제어부(220)는 보호 기능이 수행된 이후에 기설정된 시간이 경과하면, 자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)을 갖는다. 이러한 재-기동 기능은 외부 제어 신호에 따라 제한될 수 있다. 예를 들어, PWM 제어부(220)가 브라운(brown in/out) 단자를 구비한 PWM IC인 경우, 브라운 단자를 통하여 재-기동되는 기능의 활성화가 제어될 수 있다.

변압기(230)는 전자기유도현상을 이용하여, 교류의 전압이나 전류의 값을 변환시킨다. 구체적으로, 변압기(230)는 1차 권선 및 2차 권선을 포함하고, 1차 권선에 입력된 전원에 대응되게 2차 권선에 전원이 유기되어 출력된다. 여기서 1차 권선과 2차 권선은 기설정된 권선비를 가질 수 있다. 한편, 본 실시 예에서는 변압기(230)가 두개의 권선을 갖는 것으로 설명하였지만, 구현시에 변압기(230)는 3개 이상의 권선을 가질 수도 있다. 이 경우, 제3 권선은 PWM 제어부(220)의 동작을 위한 보조전압으로 사용되며, 2차 권선에서 출력되는 전원 크기를 감지하기 위한 용도로도 사용될 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.

출력부(240)는 변압기(230)에서 출력되는 전원을 정류 및 평활하여 출력한다. 그리고 출력부(240)에는 출력된 전원의 전압 및/또는 전류를 측정하기 위한 감지부(250)가 연결될 수 있다.

감지부(250)는 전원공급장치(200)의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 감지한다. 구체적으로, 감지부(250)는 출력부(240)의 출력 전압 또는 출력 전류에 대응되는 전압을 출력하는 포토 커플러를 이용하여 출력 전압 또는 출력 전류를 감지할 수 있다.

조정부(260)는 출력 전압 및/또는 출력 전류가 기설정된 값 이상이면, 즉, 과전압 및/또는 과전류 상태이면, PWM 제어부(220)의 재-기동 기능이 수행되지 않도록 PWM 제어부(220)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 조정부(260)는 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, PWM 제어부(220)의 PWM 스위칭 동작의 중단이 계속적으로 유지되도록 할 수 있다. 예를 들어, PWM 제어부(220)가 브라운(brown in/out) 단자를 구비한 PWM IC인 경우, 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이 되면, 조정부(260)는 브라운 단자에 기설정된 제1 크기의 전압을 지속적으로 제공할 수 있다. 조정부(260)의 구체적인 회로 구성에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.

이상과 같이 본 실시 예에 따른 전원공급장치(200)는 기설정된 조건을 만족하는 경우, PWM IC의 재-기동 기능을 제한하는바, PWM IC의 재-기동에 의한 2차 측 정류부에 에너지가 전달되어 순간적인 피크 전압이 출력되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전원공급장치(200) 내의 회로 부품 스트레스를 경감하고, 회로에 의한 불량을 최소화하여 시스템의 안정성에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원공급장치의 회로도이다. 구체적으로, 제1 실시 예에 따른 전원공급장치는 출력 전압을 기초로 PWM 제어부(220)의 재-기동 기능의 제한 여부를 결정하는 실시 예이다.

도 3을 참조하면, 전원공급장치(200)는 입력부(210), PWM 제어부(220), 변압기(230), 출력부(240), 감지부(250) 및 조정부(260)로 구성될 수 있다.

입력부(210)는 정류 회로 및 평활 소자를 구비하고, 외부로부터 제공되는 AC 전원을 기설정된 크기의 DC 전원으로 변환하여 변압기(230)에 제공한다.

PWM 제어부(220)는 브라운(brown in/out) 단자를 구비한 PWM IC이다. PWM IC는 변압기(230)의 1차 권선에 대한 PWM 수행을 위한 드레인 단자와 그라운드 단자를 포함한다. 그리고 PWM IC는 출력 전압 및 출력 전류를 감지하기 위한 FB 단자, CS 단자, VCC 단자를 포함한다. 그리고 PWM IC는 재-기동되는 기능의 활성화 여부를 선택받는 브라운 단자(BR)를 포함한다.

변압기(230)는 1차 권선, 2차 권선 및 3차 권선을 포함한다. 1차 권선의 일 단은 입력부(210)의 출력단에 연결되고, 1차 권선의 타 단은 PWM IC의 드레인 단자에 연결된다. 그리고 2차 권선은 출력부(240)에 연결된다. 그리고 3차 권선은 일단이 PWM IC의 VCC 단자에 연결되고, 3차 권선의 타단은 1차 측 접지에 연결된다. 그리고 여기서 3차 권선의 전위는 2차 권선의 전위에 비례하여 변환된다. 따라서, 출력부(240)의 전원이 변화하게 되면, 2차 권선의 전위가 변환하게 되고, 변압기(230)의 턴(turn) 비에 비례하여 3차 권선의 전위도 변화된다. 즉, 3차 권선의 전위는 출력 전압에 비례하여 가변하는바, 조정부(260)는 3차 권선의 출력 전압을 입력받아, 출력 전압이 기설정된 전압이 이상인지를 판단할 수 있다. 이러한 동작은 피드백 망실에 따른 2차측 출력 전압 상승에 따른 OVP 동작에 해당한다.

출력부(240)는 변압기(230)의 2차 권선의 일 단에서 출력되는 전압을 다이오드 및 캐패시터를 이용하여, 정류 및 평활하여 출력한다.

감지부(250)는 복수의 저항, 발광 다이오드 및 포토 커플러를 포함하며, 출력 전류를 감지하여, PWM IC에 제공한다. 여기서, 발광 다이오드는 출력 전압 또는 출력 전류의 크기에 대응하여 광량이 변화되며, 포토 커플러는 감지된 광량에 대응되는 전압값을 출력한다.

조정부(260)는 전압 분배부(261, 262, 263), 조정 회로부(266, 267, 268) 및 트랜지스터부(264, 265)로 구성된다.

전압 분배부(261, 262, 263)는, 입력 전압을 기설정된 전압 비로 분배한다. 구체적으로, 전압 분배부(261, 262, 263)는 입력부(210)의 출력단에 병렬 연결되고, 직렬 연결된 복수의 저항을 이용하여, 입력부(210)의 출력단의 전압(즉, 입력 전압)을 기설정된 전압 비로 분배할 수 있다. 여기서 전압 비는, 조정부(260)에 필요한 기설정된 전압에 따라 조정될 수 있다.

조정 회로부(266, 267, 268)는 출력 전압에 대응되는 전압값을 제공한다. 구체적으로, 조정 회로부(266, 267, 268)는 변압기(220)의 제3 권선의 전압이 기설정된 전압(즉, 과전압을 알리는 전압)이면, 트랜지스터부(264, 265)를 턴-온하기 위한 전압을 전달한다. 이러한 조정 회로부(266, 267, 268)는 커패시터(266), 저항(267), 제너 다이오드(268)로 구성될 수 있다.

제너 다이오드(268)는, 캐소드가 제3 권선의 일 단에 연결되고, 애노드가 저항(267)의 일 단에 연결된다. 제너 다이오드(268)는 기설정된 전압인 경우에 도통된다. 여기서 기설정된 전압은 출력 전압이 과전압이라고 판단될 수 있는 경우에 제3 권선의 전압을 트랜지스터부에 전달할 수 있는 전압 크기이다.

저항(267)은 일 단이 제너 다이오드의 애노드에 연결되고, 타 단이 트랜지스터부(264, 265)의 입력단 및 커패시터(266)의 일 단에 공통 연결된다.

커패시터(266)는 일 단이 트랜지스터부(264, 265)의 입력단 및 저항(267)의 타 단에 공통 연결되고, 타 단이 1차 측의 접지에 연결된다.

트랜지스터부(264, 265)는 제너 다이오드(268)가 도통되면, 턴-온되어 전압 분배부(261, 262, 263)의 출력 전압을 지속적으로 출력한다. 구체적으로, 트랜지스터부(264, 265)는 제1 트랜지스터(265) 및 제2 트랜지스터(264)로 구성될 수 있다.

제1 트랜지스터(265)는 베이스(base)가 조정 회로부(266, 267, 268)의 출력단 및 제2 트랜지스터(264)의 컬렉터에 공통 연결되고, 이미터(emitter)가 PWM 제어부(220)의 브라운 단자(BR)에 연결되며, 컬렉터(collector)가 제2 트랜지스터(264)의 베이스에 연결된다.

제2 트랜지스터(264)는, 베이스(base)가 제1 트랜지스터(265)의 컬렉터(collector)에 연결되고, 컬렉터(collector)가 조정 회로부(266, 267, 268)의 출력단과 제1 트랜지스터(265)의 베이스에 공통 연결되고, 이미터(emitter)가 전압 분배부(261, 262, 263)의 출력단에 연결된다.

이하에서는 도 3의 회로 구성을 통하여, 전원 공급장치의 동작을 설명한다.

먼저, 전원공급장치(200)로 입력된 교류 전원이 브리지 다이오드 회로(Bridge diode)와 메인 커패시터를 통하여 정류되고 평활되어 변압기(230)의 1차 권선으로 인가된다. 이는 PWM IC(220)의 FET 드레인 단자로 인가되어 PWM IC 내부의 제어 동작에 의해 FET의 게이트 전압을 인가하여 드레인 기동을 먼저 실시한다.

PWM IC 내부의 FET의 드레인 전압에 의해 PWM IC 내부 기동저항이 동작하게 되고 PWM IC의 Vcc단자의 자기 바이어스 구간을 거친 후에 Vcc 권선 전압에 의한 1차 측 FET가 스위칭하게 된다.

이후 Fly-back 동작에 의해 PWM IC가 동작하지 않는 구간에서 2차 측으로 에너지를 전달하게 되고 2차 측 출력 전압은 다이오드와 캐패시터에 의해 정류되고, Shunt regulator를 통해 일정한 출력 전압을 얻게 된다.

이러한 정상 출력 동작상태에서 1, 2차 회로의 Feed-back 신호를 제어하는 포터 커플러(Photo-coupler)의 단락(short) 또는 션트 레지스터(Shunt regulator)의 개방(open)과 같은 과도 상태가 발생하게 되면 2차 측 출력 전압이 상승하게 된다.

이때 2차 측 출력 전압의 상승에 따라 변압기의 출력 턴(trun) 당 전압이 상승하게 되고 이 영향으로 1차 측 Vcc전압 공급을 위한 변압기(230)의 3차 권선의 전압이 같이 상승하게 되어 Vcc단자의 전압이 상승하게 된다. 이때 상승하는 1차 측 Vcc단자의 전압이 일정 전압 이상으로 감지되면, 조정부(260)의 제너 다이오드(268, ZD1)는 동작하게 되고, 인가된 감지 전압은 제1 트랜지스터(265)의 베이스(Base)와 제2 트랜지스터(264)의 컬렉터(Collector)에 인가된다.

제1 트랜지스터(265)의 베이스에 전압이 인가됨에 따라, 제1 트랜지스터(265)는 턴-온되고, 순차적으로 제2 트랜지스터(264)도 턴-온된다. 즉, 두 트랜지스터 내에는 정궤환이 일어나서 두 트랜지스터(264, 265)는 턴-온된다.

제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터(264, 265)가 턴-켜짐에 따라, 전압 분배부(261, 262, 263)에서 입력전압의 분배된 값이 PWM IC의 BR 단자에 인가되어 PWM IC는 스위칭을 정지하게 된다.

여기서 PWM IC의 BR 단자는 일정 전압을 기준으로 High 전압이 인가될 경우 PWM IC의 하드 스위칭을 완전히 정지하며 Low 전압이 인가될 경우에는 PWM IC의 정상적인 스위칭을 하게 된다. PWM IC의 이와 같은 단자 이용하여 PWM IC의 스위칭을 원하는 조건에 맞게 정지해 회로 부품의 스트레스를 경감할 수 있다.

도 4는 PWM 제어부의 기능을 설명하기 위한 파형도이다.

도 4를 참조하면, PWM 제어부는 피드백 전원을 이용하여 PWM 스위칭 동작을 수행한다. 이때, PWM 제어부는 감지된 부하의 크기에 대응하여, 피드백 전원이 상승하면, PWM IC는 증가된 부하 크기에 대응되게 PWM 스위칭 동작을 가변한다.

한편, 부하 크기가 일정 이상 되면, 즉, 즉, 과부하 또는 과전압 상태이면, PWM 제어부는 보호 기능에 의하여 PWM 기능을 중단한다. 그리고 PWM 제어부는 기설정된 시간이 경과된 이후에 재-기동이 수행한다.

도 5는 과도 상태가 발생한 경우의 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원공급장치의 출력 파형도이다. 구체적으로, 도 5a는 과도 상태인 경우의 PWM 스위칭 파형도이고, 도 5b는 과도 상태 시 2차 측 출력 전압의 파형도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, PWM IC가 PWM 스위칭 동작이 수행되다가 과도 상태가 발생되면, PWM 스위칭 동작이 중단됨을 확인할 수 있다. 그리고 PWM 스위칭 동작이 중단되고 기설정된 시간이 지나더라도 PWM 스위칭 동작이 재개시되지 않음을 확인할 수 있다. 즉, 종래의 PWM IC에서의 하드 스위칭 미수행되는 것을 확인할 수 있다.

그리고 도 9과 비교하여보면, 하드 스위칭이 미수행되는바, 과도 상태일 때 2차 측 출력에 피크 전압이 생성되는 것이 사라짐을 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전원공급장치의 회로도이다. 구체적으로, 제2 실시 예에 따른 전원공급장치(200')는 선택적으로 재-기동 기능의 제한 여부를 결정할 수 있는 실시 예이다.

도 6을 참조하면, 전원공급장치(200')는 입력부(210), PWM 제어부(220), 변압기(230), 출력부(240), 감지부(250), 조정부(260'), 마이콤부(270)로 구성될 수 있다. 제2 실시 예에 따른 전원공급장치(200')는 조정부(260') 및 마이콤부(270)를 제외하고는 도 3의 제1 실시예에 따른 전원공급장치(200)와 동일한바, 입력부(210), PWM 제어부(220), 변압기(230), 출력부(240), 감지부(250)에 대한 설명은 생략한다.

조정부(260')는 전압 분배부(261, 262, 263), 조정 회로부(266, 267, 268), 트랜지스터부(264, 265) 및 스위칭부(269)로 구성된다. 전압 분배부(261, 262, 263), 조정 회로부(266, 267, 268)는 도 3의 제1 실시 예의 구성과 동일한바, 이에 대한 설명은 생략한다.

트랜지스터부(264, 265)는 조정 회로부(266, 267, 268)의 출력 전압이 전압 분배부(261, 262, 263)의 출력 전압보다 높으면, 턴-온되어 턴-온 상태를 유지한다. 구체적으로, 트랜지스터부(264, 265)는 제1 트랜지스터(265) 및 제2 트랜지스터(264)로 구성될 수 있다.

제1 트랜지스터(265)는 베이스(base)가 조정 회로부(266, 267, 268)의 출력단 및 제2 트랜지스터(264)의 컬렉터에 공통 연결되고, 컬렉터(collector)가 스위칭부(269)의 일 단에 연결되며, 이미터(emitter)가 제2 트랜지스터(264)의 베이스에 연결된다.

제2 트랜지스터(264)는, 베이스(base)가 제1 트랜지스터(265)의 이미터에 연결되고, 컬렉터(collector)가 조정 회로부(266, 267, 268)의 출력단과 제1 트랜지스터(265)의 베이스에 공통 연결되고, 이미터(emitter)가 전압 분배부(261, 262, 263)의 출력단에 연결된다.

스위칭부(269)는 제1 트랜지스터(265)를 선택적으로, PWM IC의 브라운 단자(BR)에 연결한다.

마이콤부(270)는 제1 조건 상태에서는 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되도록 트랜지스터부의 출력 신호가 PWM 제어부에 제공되지 않도록 하고, 제2 조건 상태에서는 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되지 않도록 트랜지스터부의 출력 신호가 PWM 제어부에 제공되도록 스위칭부(269)를 제어할 수 있다. 이러한 마이콤부(270)는 SMPS 필요 용량 증가 및 대기 전력시 소비전력 저감을 위해 2 컨버터 제어가 필요한 경우에 구비될 수 있다. 한편, 이러한 마이콤부(270)는 상술한 제어부(150)이거나, 제어부(150)의 제어에 의하여 동작하는 장치일 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전원공급장치의 회로도이다. 구체적으로, 제3 실시 예에 따른 전원공급장치(200")는 출력 전류를 기초로 PWM 제어부(220)의 재-기동 기능의 제한 여부를 결정하는 실시 예이다.

도 7을 참조하면, 전원공급장치(200")는 입력부(210), PWM 제어부(220), 변압기(230), 출력부(240), 감지부(250) 및 조정부(260")로 구성될 수 있다. 제3 실시 예에 따른 전원공급장치(200")는 조정부(260")를 제외하고는 도 3의 제1 실시예에 따른 전원공급장치(200)와 동일한바, 입력부(210), PWM 제어부(220), 변압기(230), 출력부(240), 감지부(250)에 대한 설명은 생략한다.

조정부(260")는 전압 분배부(261, 262, 263), 조정 회로부(266, 267, 268) 및 트랜지스터부(264, 265)로 구성된다. 전압 분배부(261, 262, 263) 및 트랜지스터부(264, 265)는 도 3의 제1 실시예에 따른 조정부(260)와 동일한바, 압 분배부(261, 262, 263) 및 트랜지스터부(264, 265)에 대한 설명은 생략한다.

조정 회로부(266, 267, 268)는 출력전류에 대응되는 전압을 입력받는다. 구체적으로, 조정 회로부(266, 267, 268)는 포토 커플러의 전압을 트랜지스터부에 전달한다.

이에 따라, 조정부(260")는 OCP에 의한 보호 기능이 수행된 경우에, PWM IC의 재-개시 기능이 수행되지 않도록 할 수 있다.

한편, 도 3 및 도 7을 수행함에 있어서, 도 3은 OVP에 의한 보호 기능이 수행되는 경우의 재-개시 기능을 방지하고, 도 7은 OCP에 의한 보호 기능이 수행되는 경우의 재-개시 기능을 방지하는 것으로 설명하여, 즉, 하나의 보호 기능에 대해서만 재-개시 기능이 방지되는 것으로 설명하였지만, 구현시에는 복수의 보호 기능에 대해서 재-개시 기능이 방지되도록 도 3 및 도 7의 회로를 결합하여 구현할 수도 있다.

도 8은 본 실시 예에 따른 전원 공급 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 먼저, 외부에서 제공된 전압을 SMPS를 이용하여 변압한다(S810).

그리고 전원공급장치의 출력 상태를 감지한다(S820). 구체적으로, 전원공급장치의 출력단의 전압 및/또는 전류를 감지하여 출력 상태를 감지할 수 있다.

감지된 출력 상태에 따라 이상 상태인지를 판단한다(S830). 구체적으로, 감지된 전압이 기설정된 전압 이상인지, 감지된 전류가 기설정된 전류 이상인지를 감지하여, 보호 동작이 필요한지를 판단할 수 있다.

판단 결과 감지된 출력 상태가 정상 상태이면(S830-N), 감지된 부하에 따른 피드백 제어를 수행한다.

반면에, 감지된 출력 상태가 비정상이면(S830-Y), 즉, 2차 측 전원 또는 전압이 기설정된 상태인 경우에는, 재-개시 기능이 수행되지 않도록 제어할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 예에 따른 전원 공급 방법은 2 차측 출력 부하의 피드백 망실에 의한 과도 상태가 발생하는 경우, PWM IC의 재기동 기능이 제한되는바 시스템의 안정성이 향상된다. 도 9와 같은 전원공급방법은 도 2의 구성을 가지는 전원공급장치상에서 실행될 수 있으며, 그 밖의 다른 구성을 가지는 전원공급장치상에서도 실행될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 화상형성장치 110: 통신 인터페이스부
120: 사용자 인터페이스부 130: 저장부
140: 화상 형성부 150: 제어부
200: 전원 공급부, 전원공급장치

Claims

전원공급장치에 있어서,
1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기;
상기 전원공급장치의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 감지하는 감지부;
자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)을 가지며, 상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 하나를 기초로 상기 1차 권선에 전압이 선택적으로 공급되도록 PWM 스위칭하는 PWM 제어부; 및
상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 PWM 스위칭 동작을 중단하고, 상기 PWM 스위칭 동작의 중단이 계속적으로 유지되도록 하는 조정부;를 포함하고,
상기 조정부는,
상기 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 자동으로 재-기동되는 기능이 수행되지 않도록 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서,
상기 PWM 제어부는,
상기 자동으로 재-기동되는 기능은 OCP(Over Current Protection), OLP(Over Load Protection), OVP(Over Voltage Protection) 및 TSD(Thermal Shot down Protection) 중 적어도 하나의 보호 기능이 필요하면 자동으로 수행되는 기능인 전원공급장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 PWM 제어부는,
브라운(brown in/out) 단자를 구비한 PWM IC인 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제4항에 있어서,
상기 조정부는,
상기 출력 전압 및 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이 되면, 기설정된 제1 크기의 전압을 상기 브라운 단자에 제공하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제1항에 있어서,
상기 조정부는,
입력 전압을 기설정된 전압 비로 분배하는 전압 분배부;
상기 출력 전압의 크기 또는 출력 전류의 크기에 대응되어 도통되는 조정 회로부; 및
상기 조정 회로부가 도통되면, 턴-온되어 상기 전압 분배부의 출력 전압을 지속적으로 출력하는 트랜지스터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제6항에 있어서,
상기 트랜지스터부는,
베이스(base)가 상기 조정 회로부의 출력단에 연결되고, 이미터(emitter)가 상기 PWM 제어부의 브라운 단자에 연결되는 제1 트랜지스터; 및
베이스(base)가 상기 제1 트랜지스터의 컬렉터(collector)에 연결되고, 컬렉터(collector)가 상기 조정 회로부의 출력단과 상기 제1 트랜지스터의 베이스에 공통 연결되고, 이미터(emitter)가 상기 전압 분배부의 출력단에 연결되는 제2 트랜지스터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제6항에 있어서,
상기 변압기는,
상기 2차 권선의 전압에 비례하여 전압 크기가 가변되는 제3 권선을 더 포함하고,
상기 조정 회로부는,
상기 제3 권선의 전압을 상기 트랜지스터부에 전달하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제8항에 있어서,
상기 조정 회로부는,
캐소드가 상기 제3 권선의 일 단에 연결되는 제너 다이오드; 및
일 단이 상기 제너 다이오드의 애노드에 연결되고, 타 단이 상기 트랜지스터부의 입력단에 연결되는 저항;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
제6항에 있어서,
상기 감지부는,
상기 출력 전압 또는 출력 전류에 대응되는 전압을 출력하는 포토 커플러;를 포함하고,
상기 조정 회로부는,
상기 포토 커플러의 전압을 상기 트랜지스터부에 전달하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
삭제
제6항에 있어서,
상기 전원공급장치는,
서지(surge) 또는 ESD(Electrostatic Discharge)와 같은 순간적인 과도 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되지 않도록 하고, 2차 측 출력 부하의 피드백 망실에 의한 과도 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되지 않도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되도록 스위칭부를 제어하는 마이콤;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급장치.
삭제
화상형성장치에 있어서,
상기 화상형성장치에 전원을 공급하는 전원공급장치;
인쇄 데이터를 수신하는 통신 인터페이스부;
상기 수신된 인쇄 데이터를 인쇄하는 화상 형성부; 및
상기 전원공급장치에 에러 종류를 판단하고, 판단된 에러 종류에 따라 상기 전원공급장치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 전원공급장치는,
1차 권선 및 2차 권선을 포함하는 변압기;
상기 전원공급장치의 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나를 감지하는 감지부;
'자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'을 가지며, 상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 하나를 기초로 상기 1차 권선에 전압이 선택적으로 공급되도록 PWM 스위칭하는 PWM 제어부; 및
상기 감지된 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 PWM 스위칭 동작을 중단하고, 상기 PWM 스위칭 동작의 중단이 계속적으로 유지되도록 하는 조정부;를 포함하고,
상기 조정부는,
상기 출력 전압 및 출력 전류 중 적어도 하나가 기설정된 값 이상이면, 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능'이 수행되지 않도록 하는 화상형성장치.
제14항에 있어서,
상기 제어부는,
서지(surge) 또는 ESD(Electrostatic Discharge)와 같은 순간적인 과도 상태에서는 상기 PWM 제어부의 상기 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되지 않도록 하고, 2차 측 출력 부하의 피드백 망실에 의한 과도 상태에서는 상기 PWM 제어부의 '자동으로 재-기동되는 기능(auto-restart)'이 적용되지 않도록 상기 트랜지스터부의 출력 신호가 상기 PWM 제어부에 제공되도록 하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
삭제
제14항에 있어서,
상기 자동으로 재-기동되는 기능은 OCP(Over Current Protection), OLP(Over Load Protection), OVP(Over Voltage Protection) 및 TSD(Thermal Shot down Protection) 중 적어도 하나의 보호 기능이 필요하면 수행되는 기능인 화상형성장치.
제14항에 있어서,
상기 전원공급장치는,
SMPS(Switched-mode power supply)인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.