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KR102149861B1 - 전력 공급 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

전력 공급 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR102149861B1
KR102149861B1 KR1020130064273A KR20130064273A KR102149861B1 KR 102149861 B1 KR102149861 B1 KR 102149861B1 KR 1020130064273 A KR1020130064273 A KR 1020130064273A KR 20130064273 A KR20130064273 A KR 20130064273A KR 102149861 B1 KR102149861 B1 KR 102149861B1
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온세미컨덕터코리아 주식회사
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Abstract

전원 공급 장치 및 그 구동 방법이 개시된다. 전원 공급 장치는 외부에서 입력되는 전원의 크기를 조절하는 디머, 스위치의 듀티에 따라 상기 디머의 출력을 변환하여 출력 전류를 공급하는 컨버터, 그리고 상기 출력 전류에 대응하는 피드백 전압을 입력 받으며 DC 상태에서 일정한 값의 이득을 가지는 디밍 피드백부를 포함한다. 이러한 디밍 피드백부의 출력에 따라 상기 스위치의 듀티가 조절되어 디밍 동작이 수행된다.

Description

전력 공급 장치 및 그 구동 방법 {POWER SUPPLY APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 전력 공급 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
전력 공급 장치는 소정의 입력 전압을 원하고자 하는 출력 전압으로 변환하는 장치이다. 이러한 전력 공급 장치는 각종 전자기기 제품에 탑재되어 외부의 AC 전압을 전자기기 제품을 구동시키는데 필요한 각종 전압으로 변환한다.
기존의 조명 장치인 형광등 및 백열 전구를 대체하는 수단으로 조명용 LED가 각광을 받고 있다. 조명용 LED는 반영구적인 특성과 파워 소비량이 적은 장점으로 인해 그 활용이 더욱 증대되고 있다. 이러한 조명용 LED에 소정의 전류를 제공하기 위한 장치로서 전력 공급 장치가 탑재된다. 전력 공급 장치는 외부의 AC 전원을 입력 받아 LED를 구동시키는데 필요한 소정의 전류를 제공한다.
한편 조명용 LED를 구동하는데 사용되는 LED용 전력 공급 장치는 사용자가 그 밝기를 조절할 수 있도록 디머(Dimmer)가 탑재되어 있다. 디머의 한 예로는 트라이액(Triac) 디머가 사용될 수 있으며, 사용자의 조절에 의해 트라이액(Triac) 디머는 외부에서 입력된 AC 전압의 파형에 대한 각 크기를 조절한다. 그리고 트라이액(Triac) 디머에서 출력되는 전압 파형의 각 크기를 감지하고, 감지된 각 크기에 따라 기준 전압(또는 전류)을 변경함으로써 출력 전류가 조절된다. 여기서 기준 전압(또는 전류)은 전원 공급 장치의 메인 스위치의 듀티를 조절하는데 사용되는 전압이며, 이 기준 전압은 전력 공급 장치의 출력 전류에 대응하는 전압과 비교된다. 즉, 종래의 LED용 전력 공급 장치에서는 사용자의 조절에 의해 기준 전압이 변경되고, 이를 통해 출력 전류가 변경됨으로써 LED의 밝기가 조절된다.
이와 같이 종래의 LED용 전력 공급 장치는 트라이액(Triac) 디머의 출력 파형에 대한 각 크기를 감지하는 감지회로가 별도로 필요하며, 이 감지회로에서 감지한 각 크기에 따라 기준 전압(또는 전류)을 변경시키는 회로 또한 필요하다.
본 발명이 해결하고 하는 과제는 간단한 구조를 통해 LED의 밝기를 조절하는 전원 공급 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면 전원 공급 장치가 제공된다. 상기 전원 공급 장치는, 외부에서 입력되는 전원의 크기를 조절하는 디머, 스위치를 포함하며, 상기 스위치의 듀티에 따라 상기 디머의 출력을 변환하여 로드에 제1 전류를 공급하는 컨버터, 상기 제1 전류에 대응하는 제1 전압을 입력 받으며, DC 상태에서 일정한 값의 이득을 가지는 디밍 피드백부, 그리고 상기 디밍 피드백부의 출력에 따라 상기 스위치의 듀티를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 디머에 출력 파형의 각이 작아지면 상기 제1 전류도 작아지고, 상기 디머의 출력 파형의 각이 커지면 상기 제1 전류도 커질 수 있다.
상기 디밍 피드백부는, 상기 제1 전압이 제1 입력 단자에 입력되며, 소정의 기준 전압이 제2 입력 단자에 입력되는 증폭기, 상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력단자의 사이에, 서로 직렬로 연결되는 제1 저항과 제1 커패시터, 상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력단자 사이에 연결되는 제2 커패시터, 그리고 상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력단자 사이에 연결되는 제2 저항을 포함할 수 있다. 상기 증폭기는 차등 증폭기이며, 상기 제1 전압은 제3 저항을 통해 상기 제1 입력 단자에 입력될 수 있다.
상기 디밍 피드백부는, 상기 제1 전압이 제1 입력 단자에 입력되며, 소정의 기준 전압이 제2 입력 단자에 입력되는 증폭기, 상기 증폭기의 출력 단자와 접지 사이에, 서로 직렬로 연결되는 제1 커패시터와 제1 저항, 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 커패시터, 그리고 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항을 포함할 수 있다. 상기 증폭기는 상호컨덕턴스 증폭기일 수 있다.
상기 소정의 기준 전압은 고정된 값일 수 있다.
상기 디머의 출력을 정류하여 상기 컨버터에 제공하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
상기 로드는 LED일 수 있다.
상기 제1 전압은 상기 제1 전류를 이용하여 생성되며, 상기 제1 전압은 상기 디밍 피드백부에 제공될 수 있다.
상기 컨버터는 트랜스포머를 더 포함하며, 상기 트랜스포머의 1차측 정보를 이용하여 상기 1 전류에 대응하는 상기 제1 전압을 생성하며, 상기 제1 전압을 상기 디밍 피드백부에 제공하는 출력 전류 추정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스위치를 포함하며, 상기 스위치의 듀티를 통해 외부에서 입력되는 전원을 변환하여, 로드에 제1 전류를 제공하는 전원 공급 장치를 구동하는 방법이 제공된다. 상기 전원 공급 장치의 구동 방법은, 상기 전원의 크기를 조절하는 단계, 상기 조절된 전원을 정류하는 단계, 상기 스위치의 듀티를 통해 상기 정류된 전원을 변환하여, 상기 제1 전류를 상기 로드에 제공하는 단계, 상기 제1 전류에 대응하는 제1 전압과 기준 전압을 비교하여, 제2 전압을 생성하는 단계, 그리고 상기 제2 전압에 대응하여 상기 스위치의 튜티를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 비인 전달 함수는 DC 상태에서 일정한 이득을 가질 수 있다.
상기 제1 전류는 상기 조절된 전원의 크기에 비례할 수 있다.
상기 기준 전압은 고정된 값일 수 있다.
상기 제2 전압을 생성하는 단계는, 제1 입력 단자에 상기 제1 전압이 입력되며 제2 입력 단자에 상기 기준 전압이 입력되는 증폭기를 제공하는 단계, 상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에, 직렬로 연결되는 제1 저항과 제1 커패시터를 제공하는 단계, 상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에 연결되는 제2 커패시터를 제공하는 단계, 그리고 상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에 연결되는 제2 저항을 제공하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 증폭기의 출력 단자로 상기 제2 전압이 출력될 수 있다.
상기 제2 전압을 생성하는 단계는, 제1 입력 단자에 상기 제1 전압이 입력되며 제2 입력 단자에 상기 기준 전압이 입력되는 증폭기를 제공하는 단계, 상기 증폭기의 출력 단자와 접지 사이에, 직렬로 연결되는 제1 저항과 제1 커패시터를 제공하는 단계, 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 커패시터를 제공하는 단계, 그리고 상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항을 제공하는 단계를 포함할 수 있으며며, 상기 증폭기의 출력 단자로 상기 제2 전압이 출력될 수 있다.
상기 증폭기는 차등 증폭기일 수 있다.
상기 증폭기는 상호컨덕턴스 증폭기일 수 있다.
상기 로드는 LED일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 디밍 각도를 감지하는 감지회로 및 기준 전압을 변경시키는 회로 없이, 간단한 구조를 통해 LED의 밝기를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(100')를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150A)를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디밍 피드백부(150B)를 나타내는 도면이다.
도 5는 전달 함수(A(s))의 주파수에 따른 이득을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 각 구성 요소를 전달함수로 간략하게 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각이 각각 180도, 90도, 45도, 30도 및 15도인 경우 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치 및 그 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치를 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치(100)는 트라이액(Triac) 디머(110), EMI 필터(120), 정류부(130), 컨버터(140), 디밍 피드백부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
트라이액(Triac) 디머(110)는 사용자의 조절에 따라 외부에서 입력되는 AC전압(Vline)의 파형에 대한 각 크기를 조절한다. 트라이액(Trianc) 디머(110)는 입력되는 AC 전압(Vline)에서 일정 위상각 이상 또는 이하에 대해서 전류를 차단하여 전압 파형의 각 크기를 조절한다.
EMI 필터(120)는 외부에서 입력되는 AC 전압(Vline)의 전자파 간섭을 제거하며, 정류부(130)는 EMI 필터(120)의 출력을 반파 또는 전파 정류하여 정류 전압(Vin)을 출력한다.
컨버터(140)은 제어부(160)에서 출력되는 듀티(d)에 따라 메인 스위치(Smain)를 턴온/턴오프하며, 입력되는 정류 전압(Vin)을 변환하여 출력 전압(Vo)을 출력한다. 도 1에서는 컨버터(140)의 예로 편의상 플라이백(flyback) 컨버터를 나타내었으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 컨버터(140)는 벅-부스트(buck-boost) 컨버터, 부스트(boost) 컨버터, 벅(buck) 컨버터 및 포워드(forward) 컨버터 등 다양한 다양한 컨버터가 사용될 수 있다.
이와 같이 컨버터(140)에서 출력되는 출력 전압(Vo)이 LED열(200)에 인가되어, LED열(200)이 구동된다. 이때, LED열(200)에는 출력 전류(Iout)가 흐르며, 출력 전류(Iout)의 크기에 따라 LED열(200)의 밝기가 조절된다. 도 1에서는 LED열(200)이 LED가 직렬로 연결된 것을 나타내었지만 병렬로 연결되거나 직렬과 병렬이 혼합되어 연결될 수 있다.
디밍 피드백부(150)는 출력 전류(Iout)에 대응하는 피드백 전압(VIout)을 입력 받으며, 피드백 전압(VIout)과 기준 전압(Vref)을 비교하여 에러 전압(VEA)을 출력한다. LED열(200)과 접지 사이에 저항을 연결하여, 출력 전류(Iout)을 피드백 전압(VIout)으로 변환 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 종래의 방법과 달리 기준 전압(Vref)이 트라이액 디머(110)의 출력에 따라 변동되지 않는다.
제어부(160)는 디밍 피드백부(150)에서 출력되는 에러 전압(VEA)를 입력 받으며, 에러 전압(VEA)에 따라 메인 스위치(Smain)의 듀티(d)를 결정한다. 그리고 제어부(160)는 듀티(d)에 따라 메인 스위치(Smain)을 턴온/턴오프한다.
한편, 도 1에서는 디밍 피드백부(150)에 입력되는 피드백 전압(VIout)이 출력 전류(Iout)를 사용하여 생성되는 것으로 나타내었으나, 아래의 도 2와 같이 트랜스 포머(141)의 일차측 정보를 사용하여 생성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(100')를 나타내는 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원 공급 장치(100')는 출력 전류(Iout) 추정부(170)를 통해 피드백 전압(VIout)이 생성되는 것을 제외하고 도 1과 동일하다. 출력 전류 추정부(170)는 트랜스 포머(141)의 일차측 정보를 사용하여 출력 전류(Iout)을 추정하며, 추정한 값을 통해 피드백 전압(VIout)을 출력한다. 이와 같이 트랜스 포머(141)의 일차측 정보를 통해 출력 전류(Iout)를 추정하여 피드백 제어하는 방법을 일차측 레귤레이션(Primary Side Regulation) 방법이라고 한다. 이러한 일차측 레귤레이션 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
그리고 출력 전류 추정부(170)를 제외한 다른 구성은 도 1과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150)는 DC 상태에서 일정한 이득(Gain)을 가진다. 즉, 입력되는 피드백 전압(Vout)에 대한 출력되는 에러 전압(VEA)의 비를 디밍 피드백부(150)의 전달 함수(A(s))라고 가정하면, 전달 함수(A(s))의 값이 DC(즉, f=0인 상태)에서 무한정한 값(infinite한 값)이 아닌 일정한 값(finite한 값)의 이득(Gain)을 가진다. 이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150)에 대해서 상세하게 알아본다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150A)를 나타내는 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150A)는 차등 증폭기(OP Amp), 저항(Rsense), 저항(R1), 커패시터(C1), 커패시터(C2) 및 저항(R2)을 포함한다.
차등 증폭기(OP Amp)의 비반전 단자(+)에는 기준 전압(Vref)이 입력되며, 반전 단자(-)에는 저항(Rsense)을 통해 피드백 전압(VIout)이 입력된다. 그리고 차등 증폭기(OP Amp)의 출력 단자에는 에러 전압(VEA)이 출력된다.
차등 증폭기(OP Amp)의 반전 단자(-)와 출력 단자 사이에는 서로 직렬로 연결되는 저항(R1)과 커패시터(C1)가 연결된다. 그리고 차등 증폭기(OP Amp)의 반전 단자(-)와 출력 단자 사이에는 커패시터(C1)과 저항(R2)가 각각 연결된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디밍 피드백부(150B)를 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 디밍 피드백부(150B)는 상호컨덕턴스 증폭기(gm Amp), 저항(R1), 커패시터(C1), 커패시터(C2) 및 저항(R2)을 포함한다.
상호컨덕턴스 증폭기(gm Amp)의 비반전 단자(+)에는 기준 전압(Vref)이 입력되며, 반전 단자(-)에는 피드백 전압(VIout)이 입력된다. 그리고 상호컨덕턴스 증폭기(gm Amp)의 출력 단자에는 에러 전압(VEA)이 출력된다.
그리고 도 3과 달리 본 발명의 다른 실시예에서는 서로 직렬로 연결되는 커패시터(C1)과 저항(R1), 커패시터(C2), 그리고 저항(R2)이 상호컨덕턴스 증폭기(gm Amp)의 출력 단자와 접지 사이에 각각 연결된다.
도 3 및 도 4와 같은 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150)를 입력되는 피드백 전압(Vout)에 대한 출력되는 에러 전압(VEA)의 비인 전달 함수(A(s))로 나타내면, 전달 함수(A(s))는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013049906220-pat00001
수학식 1에서 K는 상수(즉,
Figure 112013049906220-pat00002
)이다. 수학식 1인 전달 함수(A(s))를 주파수에 따른 그래프로 그려보면 도 5와 같다.
도 5에 나타낸 바와 같이 전달 함수(A(s))는 DC(즉, f=0인 상태)에서 무한정한 값(infinite한 값)이 아닌 일정한 값(finite한 값)의 이득(Gain)을 가진다.
본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150)는 저항(R2)에 의해서 DC 주파수에서 일정한 값의 이득(Gain)을 가질 수 있다. 즉, 도 3에서 차등 증폭기(OP Amp)의 반전 단자(+)와 출력 단자 사이에 연결되는 저항(R2), 도 4에서는 상호컨덕턴스 증폭기(gm Amp)의 출력 단자와 접지 사이에 연결되는 저항(R2)에 의해서, DC 주파수에서 일정한 값의 이득(Gain)을 가진다.
한편, 이하에서는 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치가 디밍 동작을 수행하는 방법에 대하여 알아본다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전원 공급 장치의 각 구성 요소를 전달함수로 간략하게 나타내는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 디밍 피드백부(150)는 전달함수 A(s), 제어부(160)는 상수인 Kc, 컨버터(140)는 전달함수 Gid(s)로 나타낼 수 있다. 그리고, 출력 전류(Iout)를 피드백 전압(VIout)으로 변환하는 부분(180)은 상수 Ks로 나타낼 수 있다. 한편, 디밍 피드백(150)은 상기 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 피드백 전압(VIout)과 기준 전압(Vref)이 각각 반전 단자와 비반전 단자로 입력되므로, 도 6의 190과 같이 표현될 수 있다.
컨버터(140)의 전달 함수 Gid(s)는 출력 전류(Iout)과 듀티(d)의 비로 정의되며, 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013049906220-pat00003
수학식 2에서 Gdo는 아래의 수학식 3의 값이다. 그리고, W0는 컨버터(140)의 고유 주파수(natural frequency), Wz는 제로 주파수(zero frequency), Q는 quality factor를 나타낸다.
Figure 112013049906220-pat00004
수학식 3에서 Vin,ave는 정류부(130)의 정류 전압(Vin)의 평균 값을 나타낸다. 따라서 Gid(s)는 아래의 수학식 4와 같이 Vin,ave와 함수 M(s)로 간략하게 나타낼 수 있다.
Figure 112013049906220-pat00005
상기 수학식 2 및 수학식 4를 참조하면, M(S)는 DC(f=0)에서 일정한 값(finite)을 가진다.
한편, 도 6에서의 각 구성 요소에 대한 전달 함수를 사용하면, 피드백 전압(VIout)은 아래의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112013049906220-pat00006
수학식 5에서 T(s)(즉, Kc*Ks*A(s)*Gid(s))는 도 6의 루프 이득(loop gain)이며, Kc 및 Ks는 상수이다. 수학식 5에 나타낸 바와 같이, T(s)/(1+T(s))는 VIout과 Vref와의 관계에서 에러 값(Error term)으로 작용한다.
한편, Gid(s) 대신에 수학식 4를 사용하면, T(s)는 Vin,ave* Kc*Ks*A(s)*M(s) 로 표현할 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이 A(s) 및 M(s)는 DC(f=0)에서 일정한 값(finite)을 가지므로, DC(f=0)에서 T(s)는 Vin,ave에 비례하는 값을 가진다.
DC(f=0)에서 T(s)는 Vin,ave 값에 비례하게 되므로, 수학식 5를 참조하면 VIout과 Vref는 다음의 관계가 성립한다.
먼저, Vin,ave(정류 전압의 평균 값)이 증가할수록 도 5의 에러 값(T(s)/(1+T(s)))이 1에 가까운 값이 되므로, VIout은 Vref 값과 유사하게 된다. 즉, 아래의 수학식 6의 관계가 성립한다.
Figure 112013049906220-pat00007
다음으로, Vin,ave(정류 전압의 평균 값)이 작아 질 수록 도 5의 에러 값(T(s)/(1+T(s)))이 1보다 더욱 작은 값이 되므로, VIout은 Vref 값보다 작아지게 된다. 즉, 아래의 수학식 7의 관계가 성립한다.
Figure 112013049906220-pat00008
즉, 수학식 6 및 수학식 7을 참조하면, 정류 전압의 평균 값(Vin,ave)이 작아지면 피드백 전압(VIout)은 기준 전압(Vref)보다 작은 값이 되어 작아지며, 정류 전압의 평균 값(Vin,ave)이 커지면 피드백 전압(VIout)은 기준 전압(Vref) 값과 유사한 값이 되어 커진다.
한편, 도 1에서, 사용자의 조절에 따라 트라이액 디머(110)의 출력되는 파형의 디밍 각의 크기가 변동되며, 이를 통해 정류 전압의 평균 값(Vin , ave)도 변동된다.
따라서 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각이 작아지면 정류 전압의 평균 값(Vin , ave)이 작아지고, 수학식 7에 의해 피드백 전압(VIout)은 기준 전압(Vref) 값보다 작아진다. 피드백 전압(VIout) 값이 작다는 것은 출력 전류(Iout)가 작다는 것을 의미한다. 즉, 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각이 작아지면 LED 열(200)에 흐르는 출력 전류(Iout)가 작아지므로, LED열(200)의 밝기가 어두워진다.
그리고 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각이 커지면 정류 전압의 평균 값(Vin,ave)이 커지고, 수학식 6에 의해 피드백 전압(VIout)은 기준 전압(Vref)과 유사한 값이 된다. 피드백 전압(VIout) 값이 크다는 것은 출력 전류(Iout)도 크다는 것을 의미한다. 즉, 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각이 커지면 LED 열(200)에 흐르는 출력 전류(Iout)가 커지므로, LED열(200)의 밝기가 밝아진다.
이와 같이 본 발명의 실시예는 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각 크기를 검출하는 별도의 검출 회로 및 검출 회로에 따라 기준 전압(Vref)을 변동시키는 구성이 없이도, 디밍 동작이 수행된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 디밍 피드백부(150)의 전달 함수(A(s)) 값이 DC(즉, f=0인 상태)에서 무한정한 값(infinite한 값)이 아닌 일정한 값(finite한 값)의 이득(Gain)을 가짐으로써, 트라이액 디머(110)의 출력 값에 따라 자동적으로 디밍 동작이 수행된다.
도 7a 내지 도 7e는 트라이액 디머(110)의 출력 파형에 대한 디밍 각이 각각 180도, 90도, 45도, 30도 및 15도인 경우 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 도 7e에 나타낸 바와 같이, 디밍 각이 작아질수록 출력 전류(Iout)가 점점 줄어든다. 즉, 디밍 각이 180도에서 15도로 점점 작이 질 때, 출력 전류(Iout)의 평균 전류도 점점 줄어든다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (19)

  1. 외부에서 입력되는 전원의 크기를 조절하는 디머,
    스위치를 포함하며, 상기 스위치의 듀티에 따라 상기 디머의 출력을 변환하여 로드에 제1 전류를 공급하는 컨버터,
    상기 제1 전류에 대응하는 제1 전압을 입력 받으며, 상기 제1 전압을 소정의 기준 전압과 비교하며, DC 상태에서 일정한 값의 이득을 가지는 디밍 피드백부, 그리고
    상기 디밍 피드백부의 출력에 따라 상기 스위치의 듀티를 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 소정의 기준 전압은 상기 디머의 출력에 따라 변동되지 않는 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디머에 출력 파형의 각이 작아지면 상기 제1 전류도 작아지고, 상기 디머의 출력 파형의 각이 커지면 상기 제1 전류도 커지는 전원 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디밍 피드백부는,
    상기 제1 전압이 제1 입력 단자에 입력되며, 상기 소정의 기준 전압이 제2 입력 단자에 입력되는 증폭기,
    상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력단자의 사이에, 서로 직렬로 연결되는 제1 저항과 제1 커패시터,
    상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력단자 사이에 연결되는 제2 커패시터, 그리고
    상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력단자 사이에 연결되는 제2 저항을 포함하는 전원 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 증폭기는 차등 증폭기이며,
    상기 제1 전압은 제3 저항을 통해 상기 제1 입력 단자에 입력되는 전원 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디밍 피드백부는,
    상기 제1 전압이 제1 입력 단자에 입력되며, 상기 소정의 기준 전압이 제2 입력 단자에 입력되는 증폭기,
    상기 증폭기의 출력 단자와 접지 사이에, 서로 직렬로 연결되는 제1 커패시터와 제1 저항,
    상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 커패시터, 그리고
    상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항을 포함하는 전원 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증폭기는 상호컨덕턴스 증폭기인 전원 공급 장치.
  7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 소정의 기준 전압은 고정된 값인 전원 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디머의 출력을 정류하여 상기 컨버터에 제공하는 정류부를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 로드는 LED인 전원 공급 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압은 상기 제1 전류를 이용하여 생성되며, 상기 제1 전압은 상기 디밍 피드백부에 제공되는 전원 공급 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터는 트랜스포머를 더 포함하며,
    상기 트랜스포머의 1차측 정보를 이용하여 상기 제1 전류에 대응하는 상기 제1 전압을 생성하며, 상기 제1 전압을 상기 디밍 피드백부에 제공하는 출력 전류 추정부를 더 포함하는 전원 공급 장치.
  12. 스위치를 포함하며, 상기 스위치의 듀티를 통해 외부에서 입력되는 전원을 변환하여, 로드에 제1 전류를 제공하는 전원 공급 장치를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 전원의 크기를 조절하는 단계,
    상기 조절된 전원을 정류하는 단계,
    상기 스위치의 듀티를 통해 상기 정류된 전원을 변환하여, 상기 제1 전류를 상기 로드에 제공하는 단계,
    상기 제1 전류에 대응하는 제1 전압과 기준 전압을 비교하여, 제2 전압을 생성하는 단계, 그리고
    상기 제2 전압에 대응하여 상기 스위치의 튜티를 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 비인 전달 함수는 DC 상태에서 일정한 이득을 가지고,
    상기 기준 전압은 상기 조절된 전원에 따라 변동되지 않는, 전원 공급 장치의 구동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전류는 상기 조절된 전원의 크기에 비례하는 전원 공급 장치의 구동 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 기준 전압은 고정된 값인 전원 공급 장치의 구동 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전압을 생성하는 단계는,
    제1 입력 단자에 상기 제1 전압이 입력되며 제2 입력 단자에 상기 기준 전압이 입력되는 증폭기를 제공하는 단계,
    상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에, 직렬로 연결되는 제1 저항과 제1 커패시터를 제공하는 단계,
    상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에 연결되는 제2 커패시터를 제공하는 단계, 그리고
    상기 제1 입력 단자와 상기 증폭기의 출력 단자 사이에 연결되는 제2 저항을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 증폭기의 출력 단자로 상기 제2 전압이 출력되는 전원 공급 장치의 구동 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 전압을 생성하는 단계는,
    제1 입력 단자에 상기 제1 전압이 입력되며 제2 입력 단자에 상기 기준 전압이 입력되는 증폭기를 제공하는 단계,
    상기 증폭기의 출력 단자와 접지 사이에, 직렬로 연결되는 제1 저항과 제1 커패시터를 제공하는 단계,
    상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 커패시터를 제공하는 단계, 그리고
    상기 증폭기의 출력 단자와 상기 접지 사이에 연결되는 제2 저항을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 증폭기의 출력 단자로 상기 제2 전압이 출력되는 전원 공급 장치의 구동 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 증폭기는 차등 증폭기인 전원 공급 장치의 구동 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 증폭기는 상호컨덕턴스 증폭기인 전원 공급 장치의 구동 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 로드는 LED인 전원 공급 장치의 구동 방법.
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