KR20020024444A - Switching mode power supply with high efficiency - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A switching mode power supply is provided to achieve an improved high efficiency by preventing oscillation even when the switching frequency is raised, while reducing the size of transformer and energy loss. CONSTITUTION: A switching mode power supply comprises a power output unit for outputting a first power and a second power; a switching unit(12) which operates at a predetermined frequency in accordance with a switching signal, chopping the second power into a square wave of the frequency and outputting the result; an inverter unit(14) for receiving the square wave signal having a level of the second power, and amplifying the received signal into a square wave having a level of the first power; and a rectifying and output unit(17) for rectifying the square wave signal output from the inverter unit, and outputting a DC power.

Description

고효율의 스위칭모드 전원공급기 {Switching mode power supply with high efficiency}Switching mode power supply with high efficiency

본 발명은 스위칭모드 전원 공급기에 관한 것으로, 특히 회로내에 발생될 수 있는 발진현상을 방지하여 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능한 스위칭모드 전원공급기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switched mode power supply, and more particularly, to a switching mode power supply capable of operating at a high switching frequency by preventing oscillation that may occur in a circuit.

스위칭모드 전원 공급기(Switching Mode Power Supply; SMPS)에서 스위칭 주파수(fs)를 최대한 높여 트랜스포머의 크기를 축소시키고 아울러 코일의 턴수를 줄임으로써 코일의 저항에 의한 에너지 손실을 줄이는 시도가 있으나, 종래의 회로 구성에 의하면 스위칭 주파수가 100 KHz 이상만 되어도 발진이 발생하여 부하를 출력단에 연결하면 출력전압이 강하(drop)하는 현상이 발생되어 전원공급기 측의 전력이 출력단의 부하로 제대로 전송되지 않는 문제점이 있었다.In Switching Mode Power Supply (SMPS), there is an attempt to reduce the energy loss caused by the resistance of the coil by reducing the size of the transformer by increasing the switching frequency (fs) as much as possible and reducing the number of turns of the coil. According to the configuration, even if the switching frequency is more than 100 KHz, oscillation occurs, and when the load is connected to the output terminal, the output voltage drops, and power of the power supply side is not properly transmitted to the load of the output terminal. .

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 콘버터 회로에서 스위칭 주파수 발진부에 공급되는 전원과 메인 전력증폭기로 공급되는 전원을 완전히 분리하여 스위칭 주파수를 높이더라도 발진이 발생되지 않아 높은 효율을 얻을 수 있는 다양한 종류의 전원공급기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to completely separate the power supplied to the switching frequency oscillation unit and the power supplied to the main power amplifier in the converter circuit to increase the switching frequency even if the oscillation does not occur various types of power supply can obtain a high efficiency To provide a feeder.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 보다 간단한 구성으로 상기 전원공급기의 입력으로서 사용될 수 있는, 교류전원을 입력전원으로 변환하는 정류기를 제공하는 것이다.Another technical object of the present invention is to provide a rectifier for converting AC power into input power, which can be used as an input of the power supply with a simpler configuration.

도 1은 스위칭모드 전원장치(Switching Mode Power Supply)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a switching mode power supply.

도 2a, b는 도 1에 도시된 입력정류기(11)의 구성을 나타내는 회로도이다.2A and 2B are circuit diagrams showing the configuration of the input rectifier 11 shown in FIG.

도 2c, d는 도 2b에 도시된 입력정류기를 모듈의 형태로 구성한 예를 나타내는 회로도이다.2C and 2D are circuit diagrams illustrating an example in which the input rectifier illustrated in FIG. 2B is configured in the form of a module.

도 2e는 도 2a에 도시된 저전압발생부(25)의 다른 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2E is a diagram showing another configuration of the low voltage generator 25 shown in FIG. 2A.

도 3a는 스위칭모드로 동작하는 인버터의 기본적인 구성을 나타내는 회로도이다.3A is a circuit diagram showing a basic configuration of an inverter operating in a switching mode.

도 3b는 도 3a 회로도의 각 부분에서의 동작을 설명하기 의한 타이밍도이다.FIG. 3B is a timing diagram for explaining the operation of each part of the circuit diagram of FIG. 3A.

도 3c는 도 3a에 도시된 PWM제어회로(31)의 구성도의 일 예이다.3C is an example of configuration diagram of the PWM control circuit 31 shown in FIG. 3A.

도 4a에 도시된 회로(M1)는 도 3a에 도시된 출력부 중 트랜지스터(Q2)에 추가적인 회로가 부가된 보다 상세한 회로도이다.The circuit M1 shown in FIG. 4A is a more detailed circuit diagram in which an additional circuit is added to the transistor Q2 of the output unit shown in FIG. 3A.

도 4b에 도시된 회로(M2)는 도 3a에 도시된 출력부 중 트랜지스터(Q3)에 추가적인 회로가 부가된 보다 상세한 회로도이다.The circuit M2 shown in FIG. 4B is a more detailed circuit diagram in which an additional circuit is added to the transistor Q3 of the output shown in FIG. 3A.

도 4c에 도시된 회로(M3)는 도 4a에 도시된 회로를 병렬연결한 구성을 나타낸다.The circuit M3 shown in FIG. 4C shows a configuration in which the circuit shown in FIG. 4A is connected in parallel.

도 4d에 도시된 회로(M4)는 도 4c에 도시된 회로를 병렬연결한 구성을 나타낸다.The circuit M4 shown in FIG. 4D shows a configuration in which the circuit shown in FIG. 4C is connected in parallel.

도 5a는 하프 브릿지(Half Bridge) 형 SMPS의 회로 구성도를 나타내는 도면이다.5A is a diagram illustrating a circuit configuration of a half bridge SMPS.

도 5b는 출력정류부(57a, b)를 구성하는 각 출력모듈(M11)의 구체적인 구성을 나타낸다.5B shows a specific configuration of each output module M11 constituting the output rectifiers 57a and b.

도 5c는 도 5a에 도시된 전원공급기 회로 중 하프 브릿지형 인버터의 다른 구성을 나타낸다.FIG. 5C illustrates another configuration of the half bridge inverter of the power supply circuit shown in FIG. 5A.

도 5d는 풀-브릿지(full bridge) 형의 인버터 회로도를 나타내는 도면이다.FIG. 5D is a diagram showing an inverter circuit diagram of a full bridge type.

도 5e는 도 5a, 5c 또는 5d에 도시된 브릿지형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부의 일 예를 도시한 것이다.FIG. 5E illustrates an example of an output rectifying unit used in connection with the bridge inverter unit shown in FIGS. 5A, 5C, or 5D.

도 5f는 도 5a, 5c 또는 5d에 도시된 브릿지형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부(57g)의 일 예를 도시한 것이다.FIG. 5F illustrates an example of an output rectifying unit 57g used in connection with the bridge inverter unit shown in FIGS. 5A, 5C, or 5D.

도 6a는 푸쉬-풀형 SMPS의 구성을 나타내는 도면이다.6A is a diagram illustrating a configuration of a push-pull SMPS.

도 6b는 도 6a에 도시된 전원공급기 회로 중 푸쉬-풀형 인버터의 다른 구성을 나타낸다.FIG. 6B shows another configuration of the push-pull inverter of the power supply circuit shown in FIG. 6A.

도 6c는 도 6a 또는 6b에 도시된 푸쉬-풀형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부의 일 예를 도시한 것이다.FIG. 6C illustrates an example of an output rectifying unit used in connection with the push-pull inverter unit illustrated in FIG. 6A or 6B.

도 6d는 도 6a에 도시된 출력장류부(67a)의 다른 회로예를 나타낸다.FIG. 6D shows another circuit example of the output storage portion 67a shown in FIG. 6A.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 스위칭모드 전원공급기는,Switching mode power supply according to the present invention for achieving the above object,

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부; 및상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power output unit configured to output a first power source and a second power source; A switching unit which operates at a predetermined frequency according to a switching signal and outputs the second power by chopping the square wave of the frequency; An inverter unit receiving the square wave signal having the level of the second power and amplifying the square wave signal having the level of the first power; And an output rectifying unit rectifying the square wave signal output from the inverter unit and outputting the rectified square wave signal.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 다른 스위칭모드 전원공급기는,Another switching mode power supply according to the present invention for achieving the above object,

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호가 입력되어 서로 교대로 온 또는 오프되는 제1 및 제2 스위칭소자를 구비하여, 상기 입력 구형파신호의 양의 위상에서 제1 스위칭소자가 온되어 상기 제1전원의 양의 레벨신호를 출력하는 한편 상기 입력 구형파신호의 음의 위상에서 제2 스위칭소자가 온되어 상기 제1전원의 음의 레벨신호를 출력하여, 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 출력하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power output unit configured to output a first power source and a second power source; A switching unit which operates at a predetermined frequency according to a switching signal and outputs the second power by chopping the square wave of the frequency; And first and second switching devices, in which square wave signals having the level of the second power source are input and alternately turned on or off, wherein the first switching elements are turned on in a positive phase of the input square wave signal. While outputting a positive level signal of one power source while the second switching element is turned on in the negative phase of the input square wave signal to output a negative level signal of the first power source, the square wave signal having a level of the first power source It characterized in that it comprises an inverter unit for outputting.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 다른 스위칭모드 전원공급기는,Another switching mode power supply according to the present invention for achieving the above object,

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 상기 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및 상기 제1전원의 중간탭단자가 출력단자를 형성하며, 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 업출력부 및 다운출력부를 구비하여, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 업출력부를 통하여 상기 제1전원의 중간탭단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 제1전원의 중간탭단자에서 상기 다운출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power output unit configured to output a first power source and a second power source; A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to output the second power by chopping the square wave at the frequency; And an up output part and a down output part alternately turned on or off according to a logic level of the input square wave signal, wherein the middle tap terminal of the first power source forms an output terminal. Set a current path to the middle tap terminal of the first power source through the up output part or set a current path from the middle tap terminal of the first power source to the negative terminal of the first power source through the down output part And an inverter unit receiving the square wave signal having the level of the second power source and amplifying the square wave signal having the level of the first power source.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 다른 스위칭모드 전원공급기는,Another switching mode power supply according to the present invention for achieving the above object,

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 상기 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 제1 내지 제4 출력부를 구비하여, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 제1 출력부, 출력단자 및 상기 제4 출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류 경로를 설정하거나, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 제2 출력부, 출력단자 및 상기 제3 출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power output unit configured to output a first power source and a second power source; A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to output the second power by chopping the square wave at the frequency; And first to fourth output parts that are alternately turned on or off according to a logic level of the input square wave signal, wherein the first output part, the output terminal, and the fourth output part are connected at a positive terminal of the first power source. Setting a current path to the negative terminal of the first power source through the terminal, or (-) terminal of the first power source through the second output unit, the output terminal, and the third output unit at the positive terminal of the first power source. And an inverter unit configured to set a current path to the terminal and to receive a square wave signal having the level of the second power source and to amplify the square wave signal having the level of the first power source.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 다른 스위칭모드 전원공급기는,Another switching mode power supply according to the present invention for achieving the above object,

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부; 소정의 주파수로 동작하여 상기 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및 상기 제1전원의 (+)단자가 출력단자를 형성하며, 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 업출력부 및 다운출력부를 구비하여, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 업출력부를 통하여 (-)단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 다운출력부를 통하여 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A power output unit configured to output a first power source and a second power source; A switching unit operating at a predetermined frequency to output the second power by chopping the square wave of the frequency; And an up output part and a down output part alternately turned on or off depending on a logic level of the input square wave signal, wherein the positive terminal of the first power source forms an output terminal. By setting a current path from the terminal to the (-) terminal through the up-output unit or by setting a current path from the (+) terminal of the first power supply to the (-) terminal through the down output unit, And an inverter unit receiving the square wave signal having the level and amplifying the square wave signal having the level of the first power supply.

상기 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 다른 정류기는,Another rectifier according to the present invention for achieving the above another object,

교류전원을 입력받아, 과도한 입력전압을 안전한 레벨로 클램핑하고 입력전원으로부터의 과도한 유입전류를 차단하는 교류입력부; 상기 입력 교류전원의 위상에 따라 전류의 흐름을 결정하는 전류경로설정부; 및 상기 전류경로설정부에 의하여 전달된 전류를 충전하여 직류전압을 발생하는 출력부를 구비하는 정류부를 적어도 둘 구비하며, 상기 각 정류부는 실질적으로 동일한 내부 구성을 가지며 동일한 전압을 출력하며, 각 정류부의 (+) 및 (-) 출력단자가 각각 서로 공통으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.An AC input unit configured to receive an AC power supply, clamp an excessive input voltage to a safe level, and block excessive inflow current from the input power source; A current path setting unit which determines a flow of current according to a phase of the input AC power source; And at least two rectifiers having an output unit for generating a DC voltage by charging the current transmitted by the current path setting unit, wherein each rectifier has substantially the same internal configuration and outputs the same voltage. (+) And (-) output terminals are characterized in that they are connected in common to each other.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 스위칭모드 전원장치(Switching Mode Power Supply)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 교류전원이 입력정류기(11)로 입력되면 두 직류전원(V1, V2)을 발생하여 스위칭회로(12) 및 인버터(14)로 출력된다. 여기서, 직류전원 V1은고전압의 직류전원으로서 인버터(14)의 출력전압 레벨을 결정하며, 다른 직류전원 V2는 스위칭회로(12)의 전원으로 공급되는데, 도면에 도시된 회로에 부가적인 회로(예컨대, 도 2d에 도시된 DC/DC 콘버터)를 더 추가하여 보다 안정하고 낮은 전압(예커대, 12 또는 15Vdc)이 발생되도록 구성할 수 있다. 전원공급기의 출력부는 인버터(14), 전력 트랜스포머(15) 및 출력정류부(17)를 포함한다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of a switching mode power supply. When AC power is input to the input rectifier 11, two DC power sources V 1 and V 2 are generated and output to the switching circuit 12 and the inverter 14. Here, the DC power supply V 1 determines the output voltage level of the inverter 14 as a high voltage DC power supply, and another DC power supply V 2 is supplied to the power supply of the switching circuit 12, which is additional to the circuit shown in the drawing. (Eg, the DC / DC converter shown in FIG. 2D) can be further configured to generate a more stable and lower voltage (eg, 12 or 15 Vdc). The output of the power supply includes an inverter 14, a power transformer 15, and an output rectifier 17.

스위칭회로(12)는 소정의 주파수로 동작하여 입력 직류전압(V2)을 고주파수의 구평파로 쵸핑(chopping)한다. 이 구형파신호는 드라이브 트랜스포머(13)을 거쳐 인버터(14)로 입력되어 고전압전원(V1)으로 증폭된 다음 전력 트랜스포머(15)로 인가되어 코일 권선비에 따라 소정의 값으로 강압된다. 인버터(14)는 스위칭회로(12)에서 발생된 구형파의 주파수에 따라 입력 직류전압(V1)의 전위레벨을 갖는 구형파를 발생한다.The switching circuit 12 operates at a predetermined frequency to chop the input DC voltage V 2 into a square wave of high frequency. The square wave signal is input to the inverter 14 via the drive transformer 13, amplified by the high voltage power supply V 1 , and then applied to the power transformer 15 to be stepped down to a predetermined value according to the coil turns ratio. The inverter 14 generates a square wave having a potential level of the input DC voltage V 1 according to the frequency of the square wave generated in the switching circuit 12.

전류궤환부(18)는 인버터(14)의 출력전류를 검출하여 스위칭회로(12)로 궤환시킨다. 또한, 스위칭회로(12)로는 출력정류부(17)의 최종 출력 전압(Vout)이 궤환된다. 스위칭회로(12)는 이들 궤환신호를 기준신호와 비교하여 스위칭신호의 펄스위상을 조정하여 전류 및 전압의 레벨(크기)를 조정(PWM 제어)한다. 그럼으로써, 전원공급기의 최종 출력의 전압을 일정하게 유지시킨다. 인버터(14)에서 출력된 고전위의 구형파신호는 트랜스포머(15)에서 전압이 조정된 다음 출력정류부(17)에서 정류되어 직류전원을 제공한다.The current feedback unit 18 detects the output current of the inverter 14 and feeds it back to the switching circuit 12. In addition, the final output voltage V out of the output rectifying unit 17 is fed back to the switching circuit 12. The switching circuit 12 compares these feedback signals with a reference signal to adjust the pulse phase of the switching signal to adjust the level (magnitude) of the current and voltage (PWM control). This keeps the voltage at the final output of the power supply constant. The high potential square wave signal output from the inverter 14 is regulated by the voltage in the transformer 15 and then rectified in the output rectifying unit 17 to provide a DC power.

도 2a, b는 도 1에 도시된 입력정류기(11)의 구성을 나타내는 회로도이다. 도 2a의 입력정류기는 교류입력부(21), 고전압발생부(23) 및 저전압발생부(25)를 구비한다. 교류입력단에는 배리스터(Z1), 커패시터(C11, C12, C13), 인덕터(L1, L2) 등이 연결되어, 과도한 입력전압을 안전한 레벨로 클램핑하고, 입력전원으로부터의 과도한 유입 전류를 차단하고 잡음을 제거하는데 사용된다. 브릿지 다이오드(BR1, BR2)는 교류전원의 위상에 따라 전류의 흐름을 결정하여 교류를 직류로 변환시키는 기능을 한다. 스위치(S1)은 교류입력전압(110V 또는 220V)에 따른 선택스위치이다.2A and 2B are circuit diagrams showing the configuration of the input rectifier 11 shown in FIG. The input rectifier of FIG. 2A includes an AC input unit 21, a high voltage generator 23, and a low voltage generator 25. Varistors (Z 1 ), capacitors (C 11 , C 12 , C 13 ), inductors (L 1 , L 2 ), etc. are connected to the AC input stage, clamping excessive input voltage to a safe level, and excessive inflow from the input power source. It is used to cut off current and remove noise. The bridge diodes BR 1 and BR 2 determine a current flow according to the phase of the AC power source and convert AC into DC. The switch S1 is a selection switch according to the AC input voltage 110V or 220V.

고전압발생부(23)는 온도가 오르면 저항이 감소하는 소자인 서미스터(thermistor; TH)를 포함하며, 이는 전류량에 관계없이 서미스터의 저항을 일정하게 유지하여 필터용 커패시터(C1, C2)의 순간적인 과도전류로 인한 회로의 파손을 방지하는 역할을 한다. 입력 교류전원의 사이클에 따라 다이오드(BR1)의 전류 흐름이 정해지고 커패시터(C1, C2)의 충전에 의하여 고전위 레벨의 직류전압 V1가 발생된다. 저전압발생부(25)는 다이오드의 순방향과 커패시터의 전하 충전 작용에 의하여 저전압 레벨의 직류전압 V2를 발생한다.Of; (TH thermistor) comprises, which maintains a constant resistance in the thermistor regardless of the amount of current filter capacitor (C 1, C 2) for the high voltage generating unit 23. The element of thermistor rises, the temperature decrease in resistance It prevents circuit breakage due to instantaneous transients. According to the cycle of the input AC power source, the current flow of the diode BR 1 is determined, and a high potential level DC voltage V 1 is generated by charging the capacitors C 1 and C 2 . The low voltage generator 25 generates a DC voltage V 2 having a low voltage level by the forward direction of the diode and the charge charging action of the capacitor.

도 2b는 도 2a에 도시된 고전압발생부(23)와 관련된 구성을 병렬형태로 구성한 것으로, 높은 정격전류를 갖는 AC-to-DC 정류기를 몇 개의 정류기로 분할하여 입력단과 출력단을 병렬로 연결시킨 다중정류기 회로를 나타낸다. 도 2a에 도시된고전압발생부(23)의 브릿지 다이오드(BR1)은 동작 전류가 크면 그에 따라 열이 많이 발생되어 방열판이 필요하며 또한 커패시터의 용량도 커지게 되어, 전체적으로 회로의 부피가 커지게 된다.FIG. 2B is a parallel configuration of the configuration related to the high voltage generator 23 shown in FIG. 2A. The AC-to-DC rectifier having a high rated current is divided into several rectifiers to connect the input and output terminals in parallel. Represents a multi-rectifier circuit. When the bridge diode BR 1 of the high voltage generator 23 shown in FIG. 2A has a large operating current, heat is generated accordingly, which requires a heat sink, and also increases the capacity of the capacitor, thereby increasing the volume of the circuit as a whole. do.

도시된 바와 같이 각 단위 모듈의 구성은 기본적으로 도 2a에 도시된 고전압발생부와 관련된 구성과 실질적으로 동일하며, 각 모듈의 입력단자끼리, 그리고 각 모듈의 출력단자끼리 병렬로 연결되어, 총 출력용량을 높일 수 있다, 예를 들어, 500VA의 정류기를 설계할 경우, 50VA의 정격을 갖는 모듈 10개를 서로 병렬로 연결 사용하면 된다. 그럼으로써, 전체 입력전류가 각 모듈로 분산되므로 각 모듈에서 소모되는 전력손실을 낮출 수 있다. 즉, 손실전력은 저항에 비례하고 전류의 자승에 비례하므로, 일정한 저항(R)을 갖는 n개의 모듈을 사용한 경우 손실전력 Ploss는 다음과 같다.As shown, the configuration of each unit module is basically the same as the configuration related to the high voltage generating unit shown in FIG. 2A, and the input terminals of each module and the output terminals of each module are connected in parallel, so that the total output Capacity can be increased, for example, when designing a 500VA rectifier, 10 modules with a rating of 50VA can be connected in parallel. This reduces the power dissipation in each module since the entire input current is distributed to each module. That is, since the loss power is proportional to the resistance and is proportional to the square of the current, when n modules having a constant resistance (R) are used, the loss power loss is as follows.

다시 말하면, 전체 동작전류가 일정하다고 할 때, 저항(R)을 갖는 n 개의 모듈을 사용하면 저항(R)을 갖는 한 개의 모듈을 사용한 경우에 비하여 손실전력을 1/n 배 만큼 줄일 수 있다. 따라서, 전원공급기의 효율을 높일 수 있다.In other words, when the total operating current is constant, the use of n modules having a resistance (R) can reduce the loss power by 1 / n times as compared to the case of using one module having a resistance (R). Therefore, the efficiency of the power supply can be improved.

한편, 각 모듈의 출력단자에 연결된 출력필터(27)는 커패시터들(CF11~CF14)와 인덕터(LF1)를 포함하는 파이()형 로우패스필터로서, 고주파수의 스위칭 동작에 의하여 발생되는 제2,3 또는 그 이상의 고조파 잡음을 제거한다. 이 회로에 사용되는 커패시터와 인덕터는 전류 정격이 낮음으로 인하여 커패시터의 용량이나 인덕터의 코아 사이즈가 작아도 되며 열손실도 줄어든다.On the other hand, the output filter 27 connected to the output terminal of each module is a pie (including a capacitor (CF 11 ~ CF 14 ) and the inductor (LF 1 ) ) Low pass filter to remove second, third or more harmonic noises generated by high frequency switching operation. Capacitors and inductors used in this circuit have a low current rating, so that the capacitor's capacity, the core size of the inductor, and the heat loss are reduced.

도 2b에 도시된 병렬접속형 정류기는 실질적으로 동일한 구성을 하는 복수의 소전류용 (AC to DC) 정류기 모듈을 병렬로 연결하여 입력전력을 각 모듈별로 1/n으로 분산함으로써, 각 모듈에서 요구되는 전류 정격이 낮아져서 모듈에 사용되는 전기소자, 특히 커패시터와 인덕터의 크기를 줄일 수 있으며, 브릿지 다이오드에서 발생되는 열도 줄어들어 별도의 방열판 없이도 동작이 가능하다. 따라서, 도 2c에 도시된 바와 같이 각 모듈(M1~Mn) 단위로 집적회로화하고 이를 중첩적으로 병렬 연결하면 고전력용 정류기를 구현할 수 있다. 경제적인 측면으로 볼 때에도, 고전력용 정류기를 하나로 구현하는데 드는 비용과 비교하여 소전력용 정류기를 다수 개 병렬로 구현하는 것이 훨씬 저렴하다 (약 30~50% 정도 절약됨). 도 2d는 도 2c의 다른 구현 예로서, 물리적인 공간을 고려하여, 하나 또는 그 이상의 모듈을 수직으로 중첩하는 한편, 그와 같은 중첩 모듈을 수평으로 다수 개 연결하여 하나의 정류기를 구현할 수 있음을 보여준다. 또한, 도 2b에 도시된 병렬 접속형 정류기는 3상 교류입력을 직류전원으로 변환하는 장치에도 응용될 수 있다.The parallel-connected rectifier shown in FIG. 2B connects a plurality of AC-to-DC rectifier modules having substantially the same configuration in parallel, thereby distributing input power by 1 / n for each module, thereby requiring each module. Lower current ratings can reduce the size of electrical components, especially capacitors and inductors used in the module, and reduce the heat generated by the bridge diode, enabling operation without a separate heat sink. Accordingly, as shown in FIG. 2C, when the integrated circuit is integrated in each module M 1 to M n and connected in parallel with each other, a high power rectifier may be implemented. Economically, compared to the cost of implementing a single high-power rectifier, it is much cheaper to implement multiple low-power rectifiers in parallel (saving about 30-50%). FIG. 2D illustrates another embodiment of FIG. 2C. In consideration of physical space, one or more modules may be vertically overlapped, and a plurality of such overlapping modules may be horizontally connected to implement one rectifier. Shows. In addition, the parallel-connected rectifier shown in FIG. 2B can be applied to an apparatus for converting a three-phase AC input into a DC power source.

도 2e는 도 2a에 도시된 저전압발생부(25)의 출력단에 연결되어 보다 낮고 안정된 저전압전원을 얻을 수 있는 DC/DC 콘버터의 구성을 나타내는 회로도이다. 입력 직류전원(Vin)은 도 2a의 저전압발생부(25)의 출력전압(V2)이다. 도 3 내지 도 6에서, 스위칭전원으로 인가되는 전원은 도 2e에 도시된 회로의 출력전원(Vout)라 할수 있지만, 설명의 편의상 각 도면에서 저전압전원을 일괄하여 V2로 표기하기로 한다.FIG. 2E is a circuit diagram illustrating a configuration of a DC / DC converter connected to an output terminal of the low voltage generator 25 shown in FIG. 2A to obtain a lower and more stable low voltage power source. The input DC power supply V in is the output voltage V 2 of the low voltage generator 25 of FIG. 2A. In FIGS. 3 to 6, the power applied as the switching power supply may be referred to as the output power V out of the circuit shown in FIG. 2E. However, in the drawings, low voltage power is collectively referred to as V 2 for convenience of description.

도 2e에 도시된 실시예에서, 트랜지스터(Q1)은 PWM 제어회로(31)에서 출력되는 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭 소자로서 동작한다. 트랜스포머(T1)은 입력직류전원(Vin)과 스위칭부 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 스위칭부의 온오프에 의하여 1차권선에 고주파수의 구형파 전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. 입력전류검출부(33)는 스위칭 소자(트랜지스터 Q1)의 온오프 동작에 따라 트랜스포머(T1)의 1차권선에 흐르는 전류를 감지하여 이를 PWM 제어회로(31)로 궤환한다. PWM 제어회로(31)는 출력직류전원(+FB)을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호와 입력전압(Vin)의 변동에 따라 변동되는 입력전류를 입력전류검출부(33)를 통하여 검출된 전압레벨에 따라 스위칭신호(SWout)의 온/오프 구간(duration)를 제어하여 1차권선에 흐르는 전류량을 제어한다. 그리고, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결되어 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류부(37a,b,c)가 구비되어 하나 또는 그 이상의 일정한 전압의 출력을 얻을 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 2E, the transistor Q 1 operates as a switching element that is turned on or off in accordance with the switching signal output from the PWM control circuit 31. Transformer T 1 has a primary winding (N p ) connected between the input DC power supply (V in ) and the switching section, and the high-frequency square wave power is supplied to the primary winding by turning on and off the switching section to supply power to the secondary winding. To supply. The input current detector 33 detects a current flowing in the primary winding of the transformer T 1 according to the on / off operation of the switching element (transistor Q 1 ) and returns it to the PWM control circuit 31. The PWM control circuit 31 receives the output direct current power supply (+ FB) and detects an input signal that is changed according to an error signal and an input voltage V in that are compared with the reference signal through the input current detector 33. The amount of current flowing in the primary winding is controlled by controlling the on / off duration of the switching signal SW out according to the voltage level. In addition, the rectifiers 37a, b, and c are connected to the secondary windings of the power transformer T 1 to convert AC power into DC power to obtain one or more constant voltage outputs.

본 실시예에서 스위칭 동작을 위한 회로는 스위칭 신호발생용 PWM 제어회로(31), 트랜지스터(Q1), 전압강압용 트랜스포머(T1) 및 전류감지용 트랜스포머(T2)로 구성된다. PWM 제어회로(31)로부터 발생된 구형파(SWout)에 의하여 트랜지스터(Q1)가 온/오프된다. 트랜지스터(Q1)가 온될 때 트랜스포머(T1)의 1차권선에 전류가 일단 충전되어 있다가 트랜지스터(Q1)가 오프되면 1차권선에 충전된 전류가 2차권선으로 전송되어, 트랜스포머(T1)의 권선비에 따라 2차권선 양단에 전압이 유기된다.In the present embodiment, the circuit for the switching operation is composed of a switching signal generation PWM control circuit 31, a transistor Q 1 , a voltage step-down transformer T 1 and a current sensing transformer T 2 . The transistor Q 1 is turned on / off by the square wave SW out generated from the PWM control circuit 31. When the transistor Q 1 is turned on, the current is charged in the primary winding of the transformer T 1 , and when the transistor Q 1 is turned off, the current charged in the primary winding is transferred to the secondary winding, so that the transformer ( Voltage is induced across the secondary winding according to the turns ratio of T 1 ).

한편, 트랜지스터(Q1)의 소스(source) 단자와 마이너스(-) 단자 사이에는 입력전류검출부(33)가 연결되어 트랜지스터(Q1)가 온일 때의 전류에 따라 발생된 신호를 PWM제어회로(31)로 궤환시킨다. 입력전류검출부(33)는 입력측 전압(Vin)의 전위 변동에 따라 나타나는 전류 변화 또는 출력측 로드(부하)의 변화에 따른 입력측 전류의 변동을 센싱하여 이를 PWM제어회로(31)로 궤환시키며, 이와 같은 전류 변동에 따른 현상을 보상하기 위하여 PWM제어회로(31)는 센싱신호에 따라 스위칭 동작을 제어한다.On the other hand, the source (source) terminal and the minus of the transistor (Q 1) (-) is the input current detecting section 33 between the terminal connected to the transistor a signal generated according to the current time (Q 1) is turned on the PWM control circuit ( 31). The input current detector 33 senses a change in the input side current due to a change in current or a change in output load (load) caused by a potential change in the input voltage V in , and returns it to the PWM control circuit 31. In order to compensate for the phenomenon caused by the same current variation, the PWM control circuit 31 controls the switching operation according to the sensing signal.

입력전류검출부(33)는 입력전압(Vin)의 변동이나 출력전압의 변동에 따라 전류(Ipp)가 변화하는 것을 감지하여 이를 전압신호로 변환시킨 다음 이를 PWM 제어회로(31)로 궤환(feedback)한다, PWM 제어회로(31)는 입력전압(Vin)의 변동이나 출력전압의 변동을 반영하여 스위칭신호(SWout)의 양의 위상(positive phase)의 펄스구간을 조정하여 출력전압이 일정하게 되도록 제어한다. 만일 전류(Ipp)가 증가되었다면 입력전류검출부(33)에서 검출되어 PWM 제어회로(31)로 궤환되는 전류센싱전압이 증가되며, PWM 제어회로(31)는 전류센싱전압에 근거하여 전류(Ipp)가 감소되는 방향으로 제어되도록 스위칭신호(SWout)의 펄스구간을 조정한다.The input current detector 33 detects a change in the current Ipp according to a change in the input voltage V in or a change in the output voltage, converts it into a voltage signal, and then returns it to the PWM control circuit 31. The PWM control circuit 31 adjusts the pulse interval of the positive phase of the switching signal SW out by reflecting the variation of the input voltage V in or the variation of the output voltage, so that the output voltage is constant. Control it to If the current I pp is increased, the current sensing voltage detected by the input current detector 33 and fed back to the PWM control circuit 31 is increased, and the PWM control circuit 31 is based on the current sensing voltage. pp ) adjusts the pulse interval of the switching signal SW out to be controlled in the decreasing direction.

트랜지스터(Q1)가 온되면 전류-커플링 프랜스포머(T2)의 1차권선에 흐르는 전류에 의하여 2차권선에 전류가 유도된다. 저항(R1)는 프랜스포머(T2)에 유도된 전류를 전압신호로 변환하고, 가변저항(R2)에서의 저항값 조정에 의하여 센싱단자(SENSE)로 인가되는 전압이 결정된다. 그리고, 커패시터(C2, C3)는 리플 및 잡음 제거용이며, 다이오드(D2)는 검출된 구형파신호를 직류신호로 변환 정류시키는 작용을 한다. 전류-커플링 프랜스포머(T2)는 트랜스포머(T1)의 1차권선에 흐르는 전류의 변동을 감지함에 있어서 트랜스포머(T2)의 1차측과 2차측이 분리됨에 따라 전원의 (+)극이 서로 분리됨을 활용하여 고주파수로 스위칭하는 회로 구성을 가능하게 한다.When the transistor Q 1 is turned on, current is induced in the secondary winding by the current flowing in the primary winding of the current-coupling transformer T 2 . The resistor R1 converts the current induced in the transformer T 2 into a voltage signal, and the voltage applied to the sensing terminal SENSE is determined by adjusting the resistance value of the variable resistor R 2 . The capacitors C 2 and C 3 are used for ripple and noise removal, and the diode D 2 converts and rectifies the detected square wave signal into a DC signal. Current-coupling Fran spokes Murray (T 2) is the power source (+) according to the primary side and the secondary side separated of the transformer (T 2) in sensing the variation of the current flowing through the primary winding of the transformer (T 1) The poles are separated from each other to enable a circuit configuration that switches at high frequencies.

트랜스포머(T2)의 1차권선 대 2차권선의 비는 1:50~200 정도가 바람직하다. 예를 들어, 10와트 미만의 소전력용인 경우 메인 트랜스포머(T1)의 1차측 코일에 흐르는 전류(continuius current)(IPDC)가 1.0A 이하일 때 트랜스포머(T2)의 1차권은 1회이고 2차권선은 100회인 것이 바람직하다. 그리고, 트랜스포머(T2)의 코아의 재질은 메인 트랜스포머(T1)의 코아와 같은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.The ratio of the primary winding to the secondary winding of the transformer T 2 is preferably about 1:50 to 200. For example, for low power consumption of less than 10 watts, the primary winding of transformer T 2 is once when the continuius current (I PDC ) flowing in the primary coil of main transformer T 1 is 1.0 A or less. The secondary winding is preferably 100 times. The core of the transformer T 2 is preferably made of the same material as the core of the main transformer T 1 .

PWM제어회로(31)는 콘버터의 출력전압(+FB)을 궤환 입력받고, 입력측 전류에 의하여 발생된 센싱전압(SENSE)을 입력받아, 스위칭소자(Q1)의 온/오프 동작을 위한 구형파펄스를 발생시킨다. 이에 대한 자세한 구성은 도 3c를 통하여 설명하는 바와 동일하다.The PWM control circuit 31 receives the output voltage (+ FB) of the converter and receives the sensing voltage SENSE generated by the input side current, and the square wave pulse for the on / off operation of the switching element Q 1 . Generates. Detailed configuration thereof is the same as described with reference to FIG. 3C.

자기바이어스회로(35)는 PWM제어회로(31) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 보조권선(NFB)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D1)를 통하여 PWM제어회로(31)의 Vcc단자로 인가된다. 여기서, 커패시터(C1)는 리플 제거용이다. 그리고, 입력전원(Vin)은 스위칭 출력부 이외의 PWM제어회로(31) 내의 소자에 전원을 공급한다.The magnetic bias circuit 35 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 31. The voltage induced by the auxiliary winding N FB on the primary side of the power transformer T 1 is applied to the Vcc terminal of the PWM control circuit 31 via the diode D1. Here, the capacitor C 1 is for removing ripple. The input power supply V in supplies power to elements in the PWM control circuit 31 other than the switching output section.

도 3a는 스위칭모드로 동작하는 브릿지형 또는 푸쉬-풀형 인버터의 기본적인 구성을 나타내는 회로도로서, 도 1에 도시된 입력정류기(11)의 직류전원(V1, V2)을 입력받아 고주파수의 고전위레벨을 갖는 구형파신호를 발생한다. PWM 제어회로(31)에서 발생된 단일 구형파신호를 2개의 극성이 서로 다른 구형파로 변환시키는 기능을 수행한다. 본 회로 구성에 의하여 단일 구형파신호를 180도 위상차를 갖는 2개의 구형파로 변환하여 드라이브 트랜스포머(T1)의 출력신호는 데드타임(dead time)이 거의 없는 파형을 출력할 수 있다. 도 3b는 도 3a 회로도의 각 부분에서의 동작을 설명하기 의한 타이밍도이다. 직류전원 V1및 V2는 도 1에 도시된 입력정류기(11)에서 출력되는 전원으로서, 직류전원 V1은 고전압의 직류전원으로서 출력신호의 전압레벨을 결정하는 증폭용 전원("고전압전원")이며, 다른 직류전원 V2는 드라이브 트랜스포머(T1)의 1차측 및 PWM 제어회로(31)의 전원으로 공급되며 스위칭동작에 의하여 구형파신호를 발생하기 위한 전원("스위칭전원")이다.FIG. 3A is a circuit diagram illustrating a basic configuration of a bridged or push-pull inverter operating in a switching mode. FIG. 3A is a high-frequency high-potential received from the DC power supplies V 1 and V 2 of the input rectifier 11 shown in FIG. 1. Generates a square wave signal with a level. A single square wave signal generated by the PWM control circuit 31 is converted into square waves having two polarities different from each other. According to this circuit configuration, a single square wave signal is converted into two square waves having a 180 degree phase difference, so that the output signal of the drive transformer T 1 can output a waveform with little dead time. FIG. 3B is a timing diagram for explaining the operation of each part of the circuit diagram of FIG. 3A. DC power supplies V 1 and V 2 are power supplies output from the input rectifier 11 shown in FIG. 1, and DC power supply V 1 is a high voltage DC power supply for amplifying power supply ("high voltage power supply") for determining the voltage level of the output signal. The other DC power supply V 2 is supplied to the primary side of the drive transformer T 1 and to the power supply of the PWM control circuit 31 and is a power supply ("switching power supply") for generating a square wave signal by a switching operation.

트랜지스터(Q1)은 PWM 제어회로(31)에서 출력되는 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위칭소자로서 동작한다. 트랜스포머(T1)은 입력직류전원(V2)과 트랜지스터(Q1) 사이에 1차권선(Np)이 연결되어 트랜지스터(Q1)의 온오프에 의하여 1차권선에 교류전원이 공급되어 2차권선에 전력을 공급한다. PWM 제어회로(31)는 출력 직류전원(+FB)을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호에 따라 PWM 제어하여 스위칭신호(SWout)를 발생한다. 또한, PWM 제어회로(31)로는 출력측 로드(부하)의 변화에 따른 전류의 변동을 센싱하여 그로부터 구한 감지신호(SENSE)가 궤환되며, PWM 제어회로(31)는 이와 같은 감지신호를 고려하여 스위칭신호(SWout)를 발생한다.The transistor Q 1 operates as a switching element that is turned on or off in accordance with the switching signal output from the PWM control circuit 31. In the transformer T 1 , the primary winding N p is connected between the input DC power supply V 2 and the transistor Q1, and AC power is supplied to the primary winding by turning on and off the transistor Q1. Power the windings. The PWM control circuit 31 receives the output DC power supply (+ FB) and generates a switching signal SW out by controlling the PWM according to the error signal compared with the reference signal. In addition, the PWM control circuit 31 is fed back a sensing signal (SENSE) obtained by sensing the change in the current according to the change of the output load (load), and the PWM control circuit 31 is switched in consideration of such a detection signal Generate signal SW out .

스위칭소자는 트랜지스터(Q1)로 구성되며, PWM제어회로(31)의 스위칭신호(SWout)의 로직 레벨에 따라 온/오프하여 전력트랜스포머(T1)의 1차권선(Np)에 흐르는 전류를 단속한다. 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온오프에 따라 트랜스포머(T1)의 1차권선(Np)에 흐르는 전류가 2차권선으로 유도되어 권선비에 따라 2차권선 양단에 전압이 유기된다. 스위칭 트랜지스터(Q1)에 의하여 발생된 구형파 신호는 트랜스포머(T1)을 통하여 2차권선측으로 전달되어 2개의 전계효과 트랜지스터(Q2, Q3)의 게이트 단자로 입력된다. 이 때 구형파의 극성이 정반대로 각 트랜지스터로 인가된다. 따라서, 트랜지스터(Q2, Q3)는 서로 교대로 턴-온/오프 된다. 두 트랜지스터(Q2, Q3)는 입력된 구형파신호를 증폭시키고, 트랜지스터(Q2)의 소스단자와 트랜지스터(Q3)의 드레인단자의 접점에서는 그 주파수가 입력 구형파 신호와 실질적으로 동일하고 고전압전원(V1)의 레벨로 증폭된 구형파신호가 발생된다. 한편, 트랜지스터(Q1)을 선정함에 있어서 다음과 같은 점을 고려할 필요가 있다. 먼저 트랜지스터의 입력 게이트 커패시턴스가 낮은 값(예: 350pF)으로 되도록, 내부저항(RDS(on))도 낮은 값(예: 0.3옴 이하)으로 되도록 하는 것이 바람직하며, 그렇게 함으로써 전력손실을 줄일 수 있다.The switching element is composed of a transistor Q 1 and is turned on / off according to the logic level of the switching signal SW out of the PWM control circuit 31 to flow to the primary winding N p of the power transformer T 1 . Interrupt the current. As the switching transistor Q 1 is turned on and off, a current flowing in the primary winding N p of the transformer T 1 is induced to the secondary winding, and voltage is induced across the secondary winding depending on the turns ratio. The square wave signal generated by the switching transistor Q 1 is transmitted to the secondary winding side through the transformer T 1 and input to the gate terminals of the two field effect transistors Q2 and Q3. At this time, the polarity of the square wave is applied to each transistor in the opposite direction. Thus, transistors Q2 and Q3 are turned on / off alternately. The two transistors Q2 and Q3 amplify the input square wave signal, and at the contact point of the source terminal of the transistor Q2 and the drain terminal of the transistor Q3, the frequency is substantially the same as the input square wave signal, and the high voltage power supply V 1 is applied. Square wave signal amplified to the level of) is generated. On the other hand, in selecting the transistor Q 1 , it is necessary to consider the following points. First, it is desirable to make the input gate capacitance of the transistor low (e.g., 350pF) and the internal resistance (R DS (on) ) to low (e.g., 0.3 ohms or less), thereby reducing power loss. have.

본 회로도에서는 트랜스포머(T1)의 1차권선은 기본권선(Np)과 보조권선(NT)을 포함한다. 보조권선(NT)은 스위칭 트랜지스터(Q1)이 오프인 동안 에너지를 저장하고 있다가 트랜지스터(Q1)일 온일 때 이 저장된 에너지를 출력측으로 리턴함으로써 구형파의 다운(down) 부분, 즉 로우레벨신호의 에너지를 출력측으로 전달하여 오프신호레벨을 높인다. 따라서, 구형파의 다운(down) 부분 동안 트랜지스터(Q3)을 온시키기에 충분한 게이트신호를 공급할 수 있다. 반대로, 기본권선(Np)은 트랜지스터(Q1)이 온인 동안 에너지를 저장하고 있다가 트랜지스터(Q1)일 오프일 때 이 저장된 에너지를 출력측으로 전달하여 트랜지스터(Q2)을 온시킨다.In this circuit diagram, the primary winding of the transformer T 1 includes a basic winding N p and an auxiliary winding N T. The auxiliary winding N T stores energy while the switching transistor Q 1 is off and returns the stored energy to the output side when the transistor Q 1 is on, so that the down portion of the square wave, that is, the low level, is stored. Increases the off signal level by transferring the energy of the signal to the output side. Thus, it is possible to supply a gate signal sufficient to turn on the transistor Q 3 during the down portion of the square wave. On the other hand, turns on the primary winding (N p) is a transistor (Q 1), this is stored by transferring energy to the output transistor (Q 2) when the one-off and stores energy during the turned on transistor (Q 1).

기본권선(Np)과 보조권선(NT)은 그 극성이 반대로 권선되어 있으며, 다이오드(D1)는 빠른 스위칭(ultra fast) 다이오드를 사용하며, 기본권선(Np)과 보조권선(NT) 사이에 개제되거나 보조권선(NT)과 (-)단자(-V2) 사이에 게재되어 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프인 동안의 전류의 방향을 결정한다. 보조권선(NT)에 사용되는 코일의 굵기 및 권선수는 기본권선(Np)의 그것과 실질적으로 동일하게 구성한다.The primary winding (N p ) and the auxiliary winding (N T ) are wound in opposite polarities, and the diode D1 uses an ultra fast diode, and the primary winding (N p ) and the auxiliary winding (N T ) are wound. Or between the auxiliary winding (N T ) and the (-) terminal (-V 2 ) to determine the direction of the current while the switching transistor Q 1 is off. The thickness and the number of turns of the coil used for the auxiliary winding N T are configured substantially the same as that of the basic winding N p .

트랜스포머(T1)의 2차권선에는 2개의 트랜지스터(Q2, Q3)가 연결되며, 트랜지스터(Q2)의 드레인단자는 고전압전원(V1)의 (+)단자가 연결되며, 트랜지스터(Q3)의 소스단자는 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)단자가 연결되며, 트랜지스터(Q2)의 소스단자와 트랜지스터(Q3)의 드레인단자가 공통 접속되어 출력단자를 형성한다.Two transistors Q 2 and Q3 are connected to the secondary winding of the transformer T 1 , and a drain terminal of the transistor Q 2 is connected to a positive terminal of the high voltage power supply V 1 , and a transistor Q3. Source terminal of the high voltage power supply (V 1 ) is connected to the (-) terminal (-V 1 ) terminal of the high-voltage power supply (V 1 ), the source terminal of the transistor (Q 2 ) and the drain terminal of the transistor (Q3) is connected in common to form an output terminal do.

도 3b를 참조하면, PWM 제어회로(31)에서 발생된 스위칭신호에 따른 트랜지스터(Q2, Q3)의 동작상태 및 최종출력(Vout)파형을 도시하고 있으며, 종래기술에 의한 출력파형을 함께 도시하고 있다. 트랜지스터(Q1)의 동작상태가 온/오프로 바뀜에 따라 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선(Ns1, Ns2)에는 서로 위상이 반전된 구형파신호가 각각 발생되며, 그 신호는 출력측 트랜지스터인 Q2및 Q3의 게이트 단자에각각 인가된다. 출력단자에서는 그 구형파 신호의 주파수와 같으며 그 전압레벨이 고전압전원 V1이 되는 구형파가 출력된다. 종래기술에 의한 출력신호를 참조하면, PWM 제어회로는 두 신호가 180도 위상차를 갖는 토템 폴(totem pole) 형태로 발생하며, 이들 신호 사이에는 적어도 20%의 데드타임(dead time)이 발생된다. 따라서, 전원공급기의 전력손실이 발생되어 그 효율을 80% 이상 높일 수 없었다.Referring to FIG. 3B, the operation state and final output (V out ) waveforms of the transistors Q 2 and Q 3 according to the switching signals generated by the PWM control circuit 31 are illustrated, and the output waveforms according to the prior art are also included. It is shown. As the operation state of the transistor Q 1 is turned on / off, the quadrature winding signals Ns1 and Ns2 of the power transformer T 1 generate square wave signals in which phases are inverted from each other. Applied to the gate terminals of Q 2 and Q 3 , respectively. The output terminal outputs a square wave with the same frequency as that of the square wave signal and whose voltage level is the high voltage power supply V 1 . Referring to the output signal of the prior art, the PWM control circuit generates two signals in the form of totem poles having a 180 degree phase difference, and at least 20% dead time is generated between these signals. . Therefore, the power loss of the power supply is generated, the efficiency could not be increased more than 80%.

그러나, 본 실시예에 의하면, 드라이브 트랜스포머(T1)의 보조권선(NT)은 1차권선(Np)와 권선수를 같이하지만 그 극성이 반대로 되어 있다. 이는 트랜지스터(Q1)이 턴온시 에너지를 코일에 저장하고 있다가 턴오프시 트랜지스터(Q3)의 게이트 입력 커패시턴스의 충전전류를 공급하여 트랜지스터(Q3)의 턴온을 촉진시키는 기능을 한다. 한편, 트랜지스터(Q2)의 게이트 입력 커패시턴스의 충전전류는 트랜지스터(Q1)이 턴온시 1차코일(Np)에 저장된 에너지에 의하여 수행된다. 따라서, 출력신호에는 데드타임이 발생하지 않아 높은 효율 및 작은 리플을 구현할 수 있다.However, according to this embodiment, the auxiliary winding N T of the drive transformer T 1 has the same number of turns as the primary winding N p but the polarity thereof is reversed. The transistor Q 1 stores energy in the coil at turn-on and supplies a charging current of the gate input capacitance of the transistor Q3 at turn-off to promote turn-on of the transistor Q3. Meanwhile, the charging current of the gate input capacitance of the transistor Q 2 is performed by the energy stored in the primary coil N p when the transistor Q 1 is turned on. Therefore, dead time does not occur in the output signal, thereby achieving high efficiency and small ripple.

다음으로, 트랜스포머(T1)의 설계방법에 대하여 아래에서 구체적으로 설명하고자 한다. 먼저 트랜스포머(T1)의 출력 전력(Pout)는 다음과 같다.Next, a design method of the transformer T 1 will be described in detail below. First, the output power P out of the transformer T 1 is as follows.

여기서, n은 트랜지스터의 수, VGS는 각 트랜지스터의 게이트 입력전압, 그리고 Ig는 트랜지스터의 게이트-소스 간 커패시턴스의 충전전류(트랜지스터의 턴온시의 전류)를 말한다.Where n is the number of transistors, V GS is the gate input voltage of each transistor, and Ig is the charging current (current at turn-on of the transistor) of the gate-source capacitance of the transistor.

만일 트랜스포머(T1)의 출력측에 트랜지스터를 병렬로 연결하였다면 이들 트랜지스터들을 작동시키는데 필요한 전력이 곧 출력전력(Pout)이 된다.If the transistors are connected in parallel to the output of the transformer T 1 , the power required to operate these transistors is the output power P out .

트랜스포머(T1)의 1차측 코일에 흐르는 픽크전류(Ipp) 및 계속전류(continuous current; IPDC)는 다음과 같이 계산된다.The peak current Ipp and the continuous current I PDC flowing in the primary coil of the transformer T 1 are calculated as follows.

트랜지스터(Q1)의 손실전력은The lossy power of transistor Q 1

드라이브 트랜스포머(T1)의 1차측 코일의 인덕턴스(Lp)는 다음과 같이 구할수 있다.The inductance Lp of the primary coil of the drive transformer T 1 can be obtained as follows.

여기서, Vin(min)은 트랜지스터(Q1)의 최저 입력전압, Dmax는 구형파의 최대 진폭(0.45), Ipp는 트랜스포머(T1)의 1차측 코일에 흐르는 픽크 전류, 그리고 fs는 스위칭 주파수를 말한다.Where V in (min) is the lowest input voltage of transistor Q 1 , D max is the maximum amplitude of the square wave (0.45), I pp is the peak current flowing in the primary coil of transformer T 1 , and fs is the switching. Say frequency.

트랜스포머(T1)에 사용되는 코아의 크기는 다음과 같이 결정된다.The core size used in the transformer T 1 is determined as follows.

여기서, Ae는 코아의 유효면적(cm2), A`는 실제 코일의 권선 창면적(cm2), Lp는 1차코일의 인덕턴스, Ipp는 1차코일의 픽크전류, D는 코일의 직경, 그리고 Bmax= 1/2 x Bsat를 말한다. 실제 코아의 크기는 (계산치x1.5) 이상이어야 한다. 코아의 용적이 작을 시에는 코아의 포화로 인하여 출력전압이 낮아지거나 과도한 전류로 인하여 콘버터의 안정적인 동작을 해칠 수 있다.Where A e is the effective area of the core (cm 2 ), A ` is the actual winding area of the coil (cm 2 ), Lp is the inductance of the primary coil, I pp is the peak current of the primary coil, and D is the coil Diameter, and B max = 1/2 x B sat . The actual core size must be at least (calculated x1.5). When the core volume is small, the output voltage decreases due to core saturation, or the stable operation of the converter may be damaged due to excessive current.

코아의 포화상태를 방지하기 위하여 트랜스포머(T1)에 부여되는 에어갭(air gap) lg는 다음과 같이 게신할 수 있다.In order to prevent core saturation, the air gap l g applied to the transformer T 1 may be posted as follows.

트랜스포머(T1)의 1차권선수(Np), 보조권선수(NT), 2차측 권선수(Ns1, Ns2)는 다음과 같이 구할 수 있으며, 궤환권선수(NFB)는 1차권선수(Np)와 동일하게 한다.The primary winding (N p ), auxiliary winding (N T ) and secondary windings (N s1 , N s2 ) of the transformer (T 1 ) can be found as follows, and the feedback winding (N FB ) is 1 It shall be the same as the athlete (N p ).

여기서, VF는 6.6V라고 가정한다.Here, assume that V F is 6.6V.

PWM제어회로(31)는 콘버터의 출력전압(+FB)을 궤환 입력받고, 인버터 출력전류에 의하여 발생된 센싱전압(SENSE)을 입력받아, 스위칭소자(Q1)의 온/오프 동작을 위한 구형파펄스를 발생시킨다. 이에 대한 자세한 구성은 도 4를 통하여 설명할 것이다.The PWM control circuit 31 receives the output voltage of the converter (+ FB) and receives the sensing voltage SENSE generated by the inverter output current, and the square wave for the on / off operation of the switching element Q 1 . Generate a pulse. A detailed configuration thereof will be described with reference to FIG. 4.

자기바이어스회로(35)는 PWM제어회로(31) 내에 있는 스위칭신호(SWout)의 출력부로 동작전원을 공급한다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 궤환권선(NFB,그 극성표시(dot; 권선의 start점 표시)는 기본권선(Np)의 극성표시와 반대로 됨)에 의하여 유도된 전압은 다이오드(D1)를 통하여 PWM제어회로(31)의 Vcc단자로 인가된다. 여기서, 커패시터(C1)는 리플 제거용이다. 그리고, 입력전원(Vin)은 스위칭 출력부이외의 PWM 제어회로(31) 내의 소자에 전원을 공급한다.The magnetic bias circuit 35 supplies the operating power to the output of the switching signal SW out in the PWM control circuit 31. The voltage induced by the feedback winding (N FB on the primary side of the power transformer T 1 , the dot indicating the start point of the winding) is opposite to the polarity indication of the basic winding N p ). It is applied to the Vcc terminal of the PWM control circuit 31 through D1). Here, the capacitor C 1 is for removing ripple. The input power V in supplies power to elements in the PWM control circuit 31 other than the switching output unit.

도 3c는 도 3a에 도시된 PWM제어회로(31)의 구성도의 일 예로서, 전류-모드 제어방식을 설명하고 있다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차측의 궤환권선(NFB)에 의하여 유기된 전원(Vcc)는 스위칭신호(SWout)를 출력하는 증폭기(45)로 전원을 공급하며, 클럭발생기(43), 플립플럽(44), 오차증폭기(41) 및 비교기(42) 등의 회로에는 레규레이터(47)를 통하여 인가되는 입력전원(V2)으로부터 동작전원을 공급받는다.FIG. 3C illustrates a current-mode control method as an example of the configuration diagram of the PWM control circuit 31 shown in FIG. 3A. The power supply Vcc induced by the feedback winding NFB on the primary side of the power transformer T 1 supplies power to the amplifier 45 that outputs the switching signal SW out , and the clock generator 43 and the flip line. Circuits such as the flop 44, the error amplifier 41, the comparator 42, and the like are supplied with operating power from an input power source V 2 applied through the regulator 47.

오차증폭기(41)는 출력신호(+FB)와 기준전압(Vref)을 비교하여 증폭하고, 그 오차신호는 비교기(42)로 입력된다. 그리고, 인버터의 출력전류를 센싱하고 이를 전압으로 변환한 다음 그 센싱신호(SENSE)가 비교기(42)로 입력된다. 비교기(42)는 픽크 스위치 전류에 따른 검출신호(SENSE)를 출력신호와 관련된 오차신호와 비교하여 RS 플립플럽(래치, 44)으로 입력한다. 클럭발생기(43)는 스위칭주파수(fs)에 상응하는 구형파신호인 클럭신호를 발생하며, RS 플립플럽(44)은 비교기(42)의 출력과 클럭신호를 입력받아 스위칭 소자의 온/오프를 구동하는 스위칭신호(SWout)를 발생한다. 스위칭신호는 그 로직 레벨에 따라 뒷단에 연결된 스위칭소자(트랜지스터)를 온/오프한다.The error amplifier 41 compares and amplifies the output signal + FB and the reference voltage V ref , and the error signal is input to the comparator 42. Then, the output current of the inverter is sensed and converted into a voltage, and then the sensing signal SENSE is input to the comparator 42. The comparator 42 compares the detection signal SENSE according to the peak switch current with an error signal associated with the output signal and inputs the RS flip-flop (latch) 44. The clock generator 43 generates a clock signal which is a square wave signal corresponding to the switching frequency fs, and the RS flip-flop 44 receives the output of the comparator 42 and the clock signal to drive on / off of the switching element. To generate a switching signal SW out . The switching signal turns on / off a switching element (transistor) connected at the rear end according to its logic level.

최종 출력단에서 궤환된 메인 출력전압(+FB)는 오차증폭기(41)에서 기준전압(Vref)와 비교되며, 전류궤환신호(SENSE)는 비교기(42)에서 기준전압(1.2V)과 비교되어 그 결과가 플립플럽(44)으로 입력된다. 플립플럽(44)에서는비교기(42)의 출력신호에 따라 발진기(43)에서 발생되어 입력되는 클럭신호의 위상(또는 폭)을 증감시켜(다시 말하면, 클럭신호의 듀티 사이클이 변화된 펄스폭 변조(PWM)된 신호를 발생시켜) 스위칭신호(SWout)를 발생하여 입력전압과 부하의 변동에 따라 트랜스포머(T1)에 흐르는 전류를 증감시켜 최종 출력단의 출력전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.The main output voltage (+ FB) fed back from the final output stage is compared with the reference voltage (V ref ) in the error amplifier 41, and the current feedback signal (SENSE) is compared with the reference voltage (1.2V) in the comparator 42 The result is input to the flip flop 44. The flip-flop 44 increases or decreases the phase (or width) of the clock signal generated and input by the oscillator 43 according to the output signal of the comparator 42 (that is, the pulse width modulation in which the duty cycle of the clock signal is changed ( By generating a PWM) signal to generate a switching signal SW out , the current flowing through the transformer T 1 may be increased or decreased according to the change of the input voltage and the load, thereby keeping the output voltage of the final output terminal constant.

도 4a에 도시된 회로(M1)는 도 3a에 도시된 출력부 중 트랜지스터(Q2)에 추가적인 회로가 부가된 보다 상세한 회로도인데, 도 3a의 업측 출력부의 기본구성과 더불어 RC 스누버회로 및 전하방전부를 더 구비한다. 회로(M1)는 전력 트랜스포머(T1)의 1차권선측에서 전달된 구형파신호를 전달받으며, 권선비에 따라 레벨이 변경된 구형파신호에 의하여 트랜지스터(Q2)가 온/오프된다.The circuit M1 shown in FIG. 4A is a more detailed circuit diagram in which an additional circuit is added to the transistor Q 2 among the output parts shown in FIG. 3A. The RC snubber circuit and the charges together with the basic configuration of the up-side output part of FIG. 3A are illustrated. It further comprises a discharge unit. The circuit M1 receives the square wave signal transmitted from the primary winding side of the power transformer T 1 , and the transistor Q 2 is turned on / off by the square wave signal whose level is changed according to the turns ratio.

트랜지스터(Q2)가 오프되면 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 충전(charge)된 전하(이는 트랜지스터(Q2)가 온일 동안 충전된 전하임)는 다이오드(Dd2)를 통하여 커패시터(Cd2)에 충전된다. 트랜지스터(Q2)가 온이 되면 커패시터(Cd2)에 충전된 전하는 저항(Rd2)를 통과하면서 열로서 방출된다. 따라서, 트랜지스터(Q2)가 온인 동안 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 전하가 저항(Rd2)에서 방출되므로 그로 인하여 트랜지스터(Q2)에 미치는 영향이 최소화되며, 스위칭 동작 중에 트랜지스터(Q2)에서 발생되는 열도 상당히 낮출 수 있다.When transistor Q 2 is off, the charge charged to the capacitance Coss between the drain and the source, which is the charge charged while transistor Q 2 is on, is applied to capacitor Cd2 through diode Dd2. Is charged. When transistor Q 2 is turned on, the charge charged in capacitor Cd2 is released as heat while passing through resistor Rd2. Thus, the transistor (Q 2) is the drain and the effect of the charge of the capacitance (Coss) between the source so emitted from the resistor (Rd2) and thereby on the transistor (Q 2) is minimized for a turned on, during the switching operation the transistor (Q 2 The heat generated from) can also be significantly lowered.

고주파수용의 전력 트랜스포머(T1)의 1차측 코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q2)의 게이트와 소스 간의 커패시턴스(CGS)에 의하여 턴-오프 시에 동조회로가 형성되는데, 이와 같은 동조회로에 의하여 과도상태에서 과전압 링깅 현상(transient overvoltage ringing)이 야기된다. 링깅은 턴-오프 기간에서 다이오드나 트랜지스터를 파괴시킬 수 있을 정도로 큰 진폭을 가질 수 있다. 저항(Rs2)와 커패시터(Cs2)로 구성된 RC 소자는 스누버(snubber) 회로로서, 이와 같은 링깅 현상을 억제하는 역할을 하며, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선에 병렬로 연결된다.A tuning circuit is formed at turn-off by the leakage inductance of the primary coil of the power transformer T 1 for high frequency and the capacitance C GS between the gate and the source of the transistor Q 2 . This causes transient overvoltage ringing in the transient state. Ringing can have amplitudes large enough to destroy diodes or transistors in the turn-off period. RC element composed of resistor (R s2 ) and capacitor (C s2 ) is a snubber circuit that suppresses such ringing phenomenon and is connected in parallel to the secondary winding of power transformer T 1 . .

그리고, 트랜지스터(Q2)의 게이트단자에 연결된 게이트저항(Rg)은 전력 트랜스포머(T1)로부터 전달된 구형파의 상승시간(rising time)과 트랜지스터(Q2)의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 부가된다. 입력된 구형파의 상승시간을 tr이라 하고 트랜지스터의 드레인과 소스 간의 커패시턴스를 Ciss라고 할 때 게이트저항(Rg)는 다음과 같이 구해진다.In addition, the gate resistor R g connected to the gate terminal of the transistor Q 2 has a rising time of the square wave transmitted from the power transformer T 1 so that the rising time of the transistor Q 2 matches. Is added. Assuming that the rising time of the input square wave is t r and the capacitance between the drain and the source of the transistor is C iss , the gate resistance R g is obtained as follows.

도 4b에 도시된 회로(M2)는 도 3a에 도시된 출력부 중 트랜지스터(Q3)에 추가적인 회로가 부가된 보다 상세한 회로도인데, 도 3a의 다운측 출력부의 기본구성과 더불어 RC 스누버회로 및 전하방전부를 더 구비한다. 회로(M1)과 비교하여 2차권선의 극성표시(dot)의 위치가 반대로 된 점을 제외하고는 실질적인 구성이 동일한 것을 알 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.The circuit M2 shown in FIG. 4B is a more detailed circuit diagram in which an additional circuit is added to the transistor Q 3 of the output unit shown in FIG. 3A. The RC snubber circuit and the basic configuration of the down side output unit of FIG. A charge discharge part is further provided. Except that the position of the polarity dot of the secondary winding is reversed as compared to the circuit M1, the actual configuration is found to be the same, and thus the detailed description thereof will be omitted.

도 4c에 도시된 회로(M3)는 도 4a에 도시된 회로(M1)을 병렬 연결한 것으로서, 회로(M1)의 한 개의 트랜지스터에 흐르는 전류를 복수의 트랜지스터로 흐를 수 있도록 하여 각 트랜지스터에 흐르는 전류가 작게 되도록 구성한 것이다. 각 트랜지스터(Q1, Q2)에 RC 스누버회로가 각각 연결되고 트랜지스터(Q1, Q2)의 드레인과 소스단자 사이에 각각 전하방전부(58, 59)를 구비한다. 즉, 전력 트랜스포머(T1)의 2차권선의 업측 출력부는 복수의 트랜지스터(Q1, Q2, ...)가 병렬연결(각 트랜지스터의 드레인은 드레인끼리, 소스는 소스끼리 연결)되며, 각 트랜지스터에 전하방전부를 각각 별도로 구비하여 각 방열저항(Rd)에서의 발열을 줄일 수 있다.The circuit M3 shown in FIG. 4C is a parallel connection of the circuit M1 shown in FIG. 4A, and the current flowing through each transistor by allowing a current flowing through one transistor of the circuit M1 to flow through a plurality of transistors. It is configured to be small. Each transistor RC snubber circuit is connected to each of the (Q 1, Q 2) and the transistor (Q 1, Q 2) having a charge of the discharge parts (58, 59) respectively between the drain and source terminals. That is, the up-side output portion of the secondary winding of the power transformer T 1 has a plurality of transistors Q 1 , Q 2 , ... connected in parallel (drains of the transistors are connected to the drains and sources are the sources). Each of the transistors may include a separate charge and discharge unit to reduce heat generation in each of the heat dissipation resistors R d .

트랜지스터와 스누버회로로 구성된 각 모듈(571, 572, ..)에서, 모든 트랜지스터들(Q1, Q2, ..)은 동시에 온 또는 오프되는데, 트랜지스터들(Q1, Q2, ..)가 온인 동안 드레인과 소스 간의 커패시턴스에 의하여 충전된 전하가 각 트랜지스터에 연결된 전하방전부(58, 59)에 의하여 각각 방전된다. 고전력이 요구되는 경우, 출력부에 있는 트랜지스터에 의한 전력 손실을 최소화(그에 의하여 트랜지스터에 의한 발열양도 최소화)하기 위하여 6개 이상의 모듈이 병렬로 연결될 수 있다. 이 경우 몇 개의 모듈별로 하나의 전하방전부를 구비하는 것도 가능하다. 그렇게 함으로써, 회로 소자에 의한 부피를 줄이면서 전력 손실을 최소화시킬 수 있다. 마찬가지로, 도 3a에 도시된 다운측 출력부(53)도 도 4c에 도시된 회로(M3)와 같은 개념을 적용하여 복수의 트랜지스터가 병렬로 연결된 회로모듈(M4)을 쉽게 구현할 수 있으며, 이는 도 4d에 도시되어 있다. 회로(M4)는 회로(M3)과 비교하여 2차권선의 극성표시(dot)의 위치가 반대로 된 점을 제외하고는 실질적인 구성이 동일한 것을 알 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.In each module 571, 572,... Which is composed of a transistor and a snubber circuit, all the transistors Q 1 , Q 2 ,... Are turned on or off at the same time, and transistors Q 1 , Q 2 ,. The charge charged by the capacitance between the drain and the source is discharged by the charge discharge units 58 and 59 respectively connected to the transistors, while? If high power is required, six or more modules may be connected in parallel to minimize power loss by the transistors in the output (and thereby minimize the amount of heat generated by the transistors). In this case, it is also possible to have one charge discharge unit for each of several modules. By doing so, it is possible to minimize the power loss while reducing the volume by the circuit elements. Similarly, the down-side output unit 53 shown in FIG. 3A can also easily implement a circuit module M4 in which a plurality of transistors are connected in parallel by applying the same concept as the circuit M3 shown in FIG. 4C. It is shown in 4d. Since the circuit M4 is found to have substantially the same configuration except that the position of the polarity dot of the secondary winding is reversed as compared with the circuit M3, detailed description thereof will be omitted.

본 실시예에서와 같이, 구형파의 양의 펄스부분으로 작동하는 트랜지스터군(M3)과 구형파의 음의 펄스부분으로 작동하는 트랜지스터군(M4)으로 구분하여 각 트랜지스터의 게이트로 구형파를 입력함으로써, 각 트랜지스터에 흐르는 전류가 1/n 로 줄어들고, 그에 따라 전력손실도 낮아지게 된다. 따라서, 각 트랜지스터에 별도의 히트 싱크를 구비하지 않더라도 안정적으로 동작하는 것이 가능하다.As in the present embodiment, the square wave is input to the gate of each transistor by dividing the transistor group M3 acting as the positive pulse portion of the square wave and the transistor group M4 acting as the negative pulse portion of the square wave. The current through the transistor is reduced to 1 / n, resulting in lower power losses. Therefore, it is possible to operate stably even if each transistor is not provided with a separate heat sink.

도 5a는 고전압 고전력용 브릿지(Bridge) 형 SMPS의 회로 구성도를 나타내는 도면으로서, 트랜스포머(T1)의 1차권선 측의 회로는 도 3a에 도시된 구성과 실질적으로 동일하므로 그 도시 및 설명을 생략하며, 도 1에 도시된 블록의 상세 회로도로서, 그 대응관계는 다음과 같다: 드라이브 트랜스포머(13; T1), 인버터(14; 51, 53), 출력 트랜스포머(15; T3), 출력정류부(17; 57a,b) 및 전류궤환부(18; 55).FIG. 5A is a diagram showing a circuit configuration of a high voltage high power bridge type SMPS. The circuit on the primary winding side of the transformer T 1 is substantially the same as the configuration shown in FIG. 3A. The detailed circuit diagram of the block shown in FIG. 1 is omitted and its correspondence is as follows: drive transformer 13 (T 1 ), inverters 14 (51, 53), output transformer 15 (T 3 ), output Rectifiers 17; 57a, b and current feedback units 18; 55.

먼저, 트랜스포머(T1)의 2차권선측에 연결된 인버터부의 구성은 다음과 같다. 인버터부는 업(UP)측 출력부(51) 및 다운(DOWN)측 출력부(53)로 구성되며, 각 출력부는 복수 개의 회로모듈(M1 또는 M2)을 포함한다. 업(UP)측 출력부(51)의 각모듈(M1)의 (a)단자(즉, 트랜지스터의 드레인 단자)는 공통으로 연결되어 고전압전원(+V1)에 연결되고, 각 모듈(M1)의 (b)단자(즉, 트랜지스터의 소스 단자)는 공통으로 연결되어 인버터의 출력단자(S)를 형성한다. 다운(DOWN)측 출력부(53)의 각 모듈(M2)의 (d)단자(즉, 트랜지스터의 소스 단자)는 공통으로 연결되어 고전압전원의 (-)단자(-V1)에 연결되고, 각 모듈의 (c)단자(즉, 트랜지스터의 드레인 단자)는 공통으로 연결되며 업(UP)측 출력부(51)의 각 모듈(M2)의 (b)단자와 공통 접속되어 인버터의 출력단자(S)를 형성한다.First, the configuration of the inverter unit connected to the secondary winding side of the transformer T 1 is as follows. The inverter unit includes an UP side output unit 51 and a DOWN side output unit 53, and each output unit includes a plurality of circuit modules M1 or M2. Terminal (a) (ie, drain terminal of the transistor) of each module M1 of the UP side output part 51 is connected in common and is connected to a high voltage power supply (+ V 1 ), and each module M1 (B) terminal (that is, the source terminal of the transistor) of is connected in common to form the output terminal (S) of the inverter. The (d) terminal (ie, the source terminal of the transistor) of each module M2 of the down side output unit 53 is connected in common and is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply. The (c) terminal (ie, the drain terminal of the transistor) of each module is connected in common and is connected in common with the (b) terminal of each module M2 of the up-side output unit 51 so that the output terminal of the inverter ( Form S).

PWM제어회로(31)에 연결된 스위칭 트랜지스터(Q1)이 온되면 업측 출력부(51)의 트랜지스터들은 온되고 다운측 출력부(53)의 트랜지스터들은 오프되어 고전압전원의 (+)단자(+V1)에서 그 중간탭으로 전류가 흐르게 된다. 다음으로, 스위칭 트랜지스터(Q1)이 오프되면 업측 출력부(51)의 트랜지스터들은 오프되고 다운측 출력부(53)의 트랜지스터들은 온되어 고전압전원(V1)의 중간탭에서 트랜스포머(T3, T2)를 통하고 다운측 출력부(53)의 트랜지스터들을 거쳐 고전압전원(V1)의 (-) 단자(-V1)로 전류가 흐르게 된다. 이와 같이, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온/오프 동작에 의하여 출력 트랜스포머(T3) 측으로 고전압레벨을 갖는 구형파신호가 전달된다.When the switching transistor Q 1 connected to the PWM control circuit 31 is turned on, the transistors of the up-side output part 51 are turned on and the transistors of the down-side output part 53 are turned off, so that the positive terminal (+ V) of the high voltage power supply (+ V) is turned on. Current flows from 1 ) to the middle tap. Next, when the switching transistor Q 1 is turned off, the transistors of the up-side output part 51 are turned off, and the transistors of the down-side output part 53 are turned on, so that the transformers T3 and T2 are at the middle tap of the high voltage power supply V 1 . Current flows to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply (V 1 ) through the transistor of the down side output unit (53). As such, the square wave signal having the high voltage level is transferred to the output transformer T3 by the on / off operation of the switching transistor Q 1 .

드라이브 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결된 인버터부는 기본적으로는 도3a에 도시된 구성과 동일한 동작을 수행하면서 업(UP)측 출력부(51) 및 다운(DOWN)측 출력부(53) 각각은 도 4a 및 도 4b에 도시된 모듈인 M1 및 M2를 각각 복수개 병렬 연결(또는 업(UP)측 출력부(51) 및 다운(DOWN)측 출력부(53)각각은 도 4c 및 도 4d에 도시된 모듈인 M3 및 M4로 대치할 수 있음)하여, 각 출력부에 포함되는 트랜지스터를 복수개 병렬로 연결시킨 구조를 취한다. 그렇게 함으로써, 각 트랜지스터에 흐르는 전류를 1/n (여기서, n은 각 출력부에서 사용된 트랜지스터의 개수)로 줄어들므로, 트랜지스터의 드레인-소스 간 내부저항(RDS(on))에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있으며, 또한 각 트랜지스터에서 발생되는 열도 최소화되어 별도의 방열판을 사용하지 않고도 안정되게 동작할 수 있다.The inverter part connected to the secondary winding of the drive transformer T 1 basically performs the same operation as that shown in FIG. 3A, while the UP side output unit 51 and the DOWN side output unit 53 are performed. Each of the modules M1 and M2 shown in FIGS. 4A and 4B are connected in parallel (or an UP side output unit 51 and a DOWN side output unit 53, respectively) of FIGS. 4C and 4D, respectively. And M3 and M4, which are modules shown in Fig. 2), to take a structure in which a plurality of transistors included in each output unit are connected in parallel. By doing so, the current flowing through each transistor is reduced to 1 / n (where n is the number of transistors used at each output), so that power loss due to the drain-source internal resistance R DS (on) of the transistor is achieved. In addition, the heat generated from each transistor is also minimized so that it can operate stably without using a separate heat sink.

또한, 인버터의 스위칭 주파수가 높아짐에 따라 각 트랜지스터(MOSFET)의 드레인-소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 전력 손실이 증가되는데, 이와 같은 전력손실을 줄이기 위하여, 각 출력부에는 트랜지스터의 드레인과 소스 사이에 다이오드(Dd), 커패시터(Cd) 및 저항(Rd)으로 구성된 스누버회로를 드레인과 소스 사이에 연결한다 (도 4a, 4b, 4c, 4d 참조). 따라서, 트랜지스터의 드레인-소스 간 커패시턴스(Coss)에 의한 열손실이 저항(Rd)에서 방열되어 트랜지스터의 열적 런어웨이(Thermal runaway)를 방지할 수 있다. n 개의 트랜지스터의 내부 저항 RDS(on)에 의한 열손실은 다음과 같이 계산된다.In addition, as the switching frequency of the inverter increases, the power loss caused by the capacitance (Coss) between the drain and the source of each transistor (MOSFET) increases. In order to reduce such a power loss, each output has a difference between the drain and the source of the transistor. A snubber circuit composed of a diode Dd, a capacitor Cd, and a resistor Rd is connected between the drain and the source (see FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D). Therefore, the heat loss due to the drain-source capacitance Coss of the transistor is radiated from the resistor Rd to prevent thermal runaway of the transistor. The heat loss due to the internal resistance R DS (on) of the n transistors is calculated as follows.

따라서, 트랜지스터를 도면과 같이 n개를 병렬연결하여 사용함으로써, 열손실을 1/n로 줄일 수 있음을 알 수 있다. 부품 가격의 측면에서도 고전력용 트랜지스터 1개의 가격이 저전력용 트랜지스터 수 개보다도 더 비싸므로, 회로를 구현하는 데 드는 비용도 저렴해진다.Accordingly, it can be seen that the heat loss can be reduced to 1 / n by using n transistors connected in parallel as shown in the drawing. In terms of component cost, the cost of one high-power transistor is more expensive than several low-power transistors, resulting in lower cost to implement the circuit.

도 5a에서, 업측 출력부(51)는, 예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같은 구성을 하는 모듈(M1) 3개를 병렬로 연결한 구조를 갖는다. 즉, 각 모듈에 속한 트랜지스터의 드레인 단자(a)를 공통으로 묶고, 트랜지스터의 소스 단자(b)를 공통으로 묶어 병렬 구조를 취하고 있다. 마찬가지로, 다운측 출력부(53)도 도 4b에 도시된 바와 같은 구성을 하는 모듈(M2) 3개를 병렬로 연결한 구조를 갖는다. 이와 같은 병렬 구조에 의하여 출력부의 트랜지스터가 온될 때 각 트랜지스터에 흐르는 전류는 전체 전류의 1/3이 되고, 그에 따라 트랜지스터의 온-저항 (Rds)에 의한 전력 손실을 1/3로 줄일 수 있다. 본 실시예에서는 각 출력부에 포함된 모듈의 수를 3개로 예시하였으나, 만일 모듈의 수를 증가시킨다면 전력손실을 보다 낮추어 효율을 높일 수 있겠지만 파워 서플라이의 물리적인 부피를 증가시키게 될 것이며, 모듈의 수를 감소시키면 그 반대가 될 것이므로, 전력 정격이나 사용 목적에 따라 모듈의 수를 가감할 수 있다.In FIG. 5A, the up-side output unit 51 has a structure in which three modules M1 having the configuration as shown in FIG. 4A are connected in parallel. In other words, the drain terminals a of the transistors belonging to each module are commonly tied and the source terminals b of the transistors are tied in common to form a parallel structure. Similarly, the down side output unit 53 also has a structure in which three modules M2 having the configuration as shown in FIG. 4B are connected in parallel. According to such a parallel structure, when the transistors in the output unit are turned on, the current flowing through each transistor becomes 1/3 of the total current, thereby reducing the power loss due to the on-resistance Rds of the transistor to 1/3. In this embodiment, the number of modules included in each output unit is illustrated as three, but if the number of modules is increased, the power loss may be lowered to increase efficiency, but the physical volume of the power supply will be increased. Reducing the number will do the opposite, so the number of modules can be added or subtracted depending on the power rating or purpose of use.

각 출력부(51, 53)에 사용될 수 있는 트랜지스터의 수(또는 모듈의 수로서, 업측 출력부(51)와 다운측 출력부(53)에 포함되는 트랜지스터의 수가 동일하게 되도록 하는 것이 바람직함)는 출력 전력용량에 따라 적절히 조정할 수 있으며, 전체 트랜지스터의 개수를 짝수로 하여 20 내지 30 이상도 가능하다. 만일고전압전원(V1)의 입력전압이 240V이고, 트랜지스터의 내부저항(RDS(on))이 0.5옴이고, 각 트랜지스터에 흐르는 전류(IPDC)가 0.5A라고 할 때, 트랜지스터 30개를 사용하여 회로를 구성할 때 인버터의 최대 정격출력전력 및 효율은 다음과 같이 표시될 수 있다.The number of transistors that can be used for each of the output units 51 and 53 (or, as the number of modules, it is preferable that the number of transistors included in the up-side output unit 51 and the down-side output unit 53 be the same). Can be appropriately adjusted according to the output power capacity, and 20 to 30 or more may be possible by making the total number of transistors even. If the input voltage of the high voltage power supply (V 1 ) is 240V, the internal resistance (RDS (on)) of the transistor is 0.5 ohm, and the current (IPDC) flowing through each transistor is 0.5A, 30 transistors are used. When configuring the circuit, the maximum rated output power and efficiency of the inverter can be expressed as follows.

각 트랜지스터에서의 전력손실; Power loss at each transistor;

트랜지스터 30개에 의한 총 전력손실; Total power loss by 30 transistors;

전체 전류; Total current;

최대 출력; Output power;

효율; efficiency;

본 실시예에 의한 인버터의 출력부는 일정한 정격출력을 갖는 소형 경량의 모듈의 형태로 제작이 가능하며, 이들 모듈을 병렬로 연결하여 대용량의 인버터로 구성되도록 할 수 있다. 본 실시예는 개별 형광등에 구비된 전자안정기를 한 곳에 집중시켜 동작시키는 중앙집중식 안정기 또는 밧데리 충전기, 직류 모터의 구동장치 등에 응용이 가능하며, 각 트랜지스터에 별도의 방열판이 필요없어 부피를 최소화하고 효율도 크게 향상시킬 수 있다.The output part of the inverter according to the present embodiment can be manufactured in the form of a small, lightweight module having a constant rated output, and can be configured as a large capacity inverter by connecting these modules in parallel. This embodiment is applicable to a central ballast or battery charger, a DC motor driving device that operates the electronic ballasts provided in individual fluorescent lamps in one place, and minimizes the volume and efficiency by eliminating a separate heat sink for each transistor. It can also greatly improve.

한편, 인버터부에서 트랜스포머(T3)측으로 전달되는 전류를 감지하여 PWM 제어회로(51)로 궤환시키는 전류궤환부(55, S1)의 구성을 살펴보면 다음과 같다. 전류궤환부(55)는 입력전압 및/또는 출력전압의 변동에 따라 트랜지스터에 흐르는 전류인 IPDC가 민감하게 변하기 때문에 전류 센싱 트랜스포머(T2)의 1차 코일을 도면에 도시된 바와 같이 인버터의 출력측에 위치시킨다.On the other hand, the configuration of the current feedback unit 55, S1 for detecting the current transmitted from the inverter unit to the transformer T3 side and feedback to the PWM control circuit 51 as follows. Since the current feedback unit 55 is sensitive to the change in the input voltage and / or the output voltage, I PDC , the current flowing through the transistor, is sensitively changed, so that the primary coil of the current sensing transformer T2 is shown in the figure as shown in the drawing. Place it in

궤환부(55)의 출력신호(SENSE)는 도 3a에 도시된 PWM 제어회로(31)의 입력단자(SENSE)로 궤환된다. 궤환부(55)는 전류 커플링 트랜스포머(T2)를 포함하며, 권선의 극성은 도면에 도시된 바와 같다. 저항(R6, R7)은 트랜스포머(T2)의 2차권선에 유도된 전류를 전압신호로 변환한다. 도 3a에 도시된 스위칭 트랜지스터(Q1)이 온되면 전류는 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 업측 출력부(51)을 통하여 인버터 출력단자 쪽으로 흐르게 되어 다이오드(D3)에는 순방향 바이어스가 걸려 도통되고 다이오드(D4)에는 역방향 바이어스가 걸려 도통되지 않는다. 커패시터(C6)는 교류잡음 제거용이며, 가변 저항기(VR1)은 출력신호(SENSE)의 전위레벨 조정용으로 사용되며, 가변저항기(VR1)에 의하여 조정된 전압신호(SENSE)는 PWM제어회로(31)로 궤환된다. 한편, 스위칭 트랜지스터(Q1)이 오프되면 전류는 고전압전원(V1)의 중간탭 단자에서 트랜스포머(T3)의 1차권선과 다운측 출력부(53)을 통하여 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1) 단자 쪽으로 흐르게 되어, 다이오드(D4)에는 순방향 바이어스가 걸려 도통되고 다이오드(D3)에는 역방향 바이어스가 걸려 도통되지 않는다.The output signal SENSE of the feedback unit 55 is fed back to the input terminal SENSE of the PWM control circuit 31 shown in FIG. 3A. The feedback part 55 includes a current coupling transformer T2, and the polarity of the winding is as shown in the drawing. The resistors R6 and R7 convert the current induced in the secondary winding of the transformer T2 into a voltage signal. When the switching transistor Q 1 shown in FIG. 3A is turned on, current flows from the positive terminal of the high voltage power supply V 1 to the inverter output terminal through the up-side output unit 51 so that a forward bias is applied to the diode D3. Is conducting and reverse bias is applied to the diode D4. The capacitor C6 is for removing AC noise, and the variable resistor VR1 is used for adjusting the potential level of the output signal SENSE, and the voltage signal SENSE adjusted by the variable resistor VR1 is a PWM control circuit 31. Is returned. On the other hand, the switching transistor (Q 1) is off, the current of the high voltage power source (V 1), an intermediate high voltage power supply through a primary winding and a down-side output section (53) of the transformer (T3) in the tab terminal (V 1) of the ( The current flows toward the terminal (-V 1 ), so that the diode D4 is biased forward and the diode D3 is biased backward.

궤환부(55)는 출력전류를 센싱하여 스위칭 트랜지스터(Q1)을 제어하는 감지신호(SENSE)를 생성하는데, 트랜스포머(T2)에 의하여 스위칭회로부와 인버터 출력부를 전기적으로 분리하고, 또한 궤환부(55)의 그라운드 레벨은 스위칭전원(V2)의 (-)단자(-V2)와 연결되어 인버터의 출력레벨을 조정하는 고전압전원(V1)와도 전기적으로 분리되어 있다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(Q1)에서의 고주파수 동작에 의하여 인버터의 출력에 나타나는 발진이나 잡음을 방지할 수 있다.The feedback unit 55 senses an output current and generates a detection signal SENSE for controlling the switching transistor Q 1. The transformer T2 electrically separates the switching circuit unit and the inverter output unit, and also the feedback unit ( Ground level 55 is also electrically isolated from the high voltage power supply V 1, which is connected to the negative terminal (-V 2 ) of the switching power supply V 2 to adjust the output level of the inverter. Therefore, oscillation and noise appearing at the output of the inverter can be prevented by the high frequency operation in the switching transistor Q 1 .

다음으로, 스위칭 전원공급기의 출력정류부에 대하여 설명한다. 출력용 트랜스포머(T3, T4)의 1차권선에는 인버터의 출력단자와 고전압전원(V1)의 중간탭 단자가 연결되며, 그 2차권선측에는 출력정류부가 연결된다. 트랜스포머(T3, T4)는 인버터부에서 출력되는 고전압레벨의 구형파를 입력받아 이를 권선비에 따라 일정한 전압으로 낮추고 출력정류부는 이를 정류하여 직류전원을 제공한다. 도 5a에는 고전력 출력용의 단일출력단을 구비한 예를 나타낸다.Next, the output rectifier of the switching power supply will be described. The primary winding of the output transformers T3 and T4 is connected to the output terminal of the inverter and the middle tap terminal of the high voltage power supply V 1 , and the output rectifier is connected to the secondary winding side. Transformers T3 and T4 receive a square wave of a high voltage level output from the inverter unit and lower it to a constant voltage according to the turns ratio, and the output rectifier rectifies it to provide a DC power source. 5A shows an example with a single output stage for high power output.

우선, 트랜스포머(T3, T4)의 출력측에는 정류용 소자와 필터용 커패시터를 구비하는데, 트랜스포머는 에너지 저장/전달용 인덕터로서 동작하며, 트랜지스터들은 정류용 소자이며 커패시터들은 필터용 소자이다. 본 실시예에서는 두 트랜스포머(T3, T4)를 포함하며, 각 트랜스포머(T3, T4)의 2차권선에는 출력정류부(57a, b)가 각각 연결된다. 제1 출력정류부(57a)는 두 개의 출력모듈(571, 572) 및 그 출력단자 양단에 연결된 필터용 커패시터(Co1, Co2)을 포함함을 알 수 있다. 또한, 제2 출력정류부(57b)는 두 개의 출력모듈(573, 574) 및 그 출력단자 양단에 연결된 필터용 커패시터(Co3, Co4)을 포함함을 알 수 있으며, 제1 및 제2 출력정류부(57a, b)는 실질적으로 내부 구성이 동일하며, 각 모듈의 출력단자 (a) 및 (b)는 서로 공통으로 연결되어 하나의 출력단자(Vout)를 형성한다.First, a rectifier element and a filter capacitor are provided on the output side of the transformers T3 and T4. The transformer operates as an energy storage / transmission inductor, transistors are rectifier elements, and capacitors are filter elements. In the present embodiment, two transformers T3 and T4 are included, and output rectifiers 57a and b are connected to the secondary windings of the transformers T3 and T4, respectively. It can be seen that the first output rectifier 57a includes two output modules 571 and 572 and filter capacitors Co1 and Co2 connected to both ends of the output terminal. In addition, it can be seen that the second output rectifier 57b includes two output modules 573 and 574 and filter capacitors Co3 and Co4 connected to both ends of the output terminal. 57a and b) have substantially the same internal configuration, and output terminals (a) and (b) of each module are commonly connected to each other to form one output terminal (V out ).

출력정류부(57a, b)를 구성하는 각 출력모듈(M11)의 구체적인 구성은 도 5b에 도시되어 있으며, 상측모듈(M11a)과 하측모듈(M11b)로 구성된다. 상측모듈(M11a) 및 하측모듈(M11b)은 출력 트랜스포머(T3)의 2차권선에 연결되어 트랜지스터(Q11)의 동작에 의하여 각각 정류작용을 수행한다. 만일 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면 상측모듈(M11a)의 트랜지스터(Q11)가 온되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되면 하측모듈(M11b)의 트랜지스터(Q12)가 온되어 직류전원 출력을 제공한다.A specific configuration of each output module M11 constituting the output rectifiers 57a and b is illustrated in FIG. 5B and includes an upper module M11a and a lower module M11b. The upper module M11a and the lower module M11b are connected to the secondary windings of the output transformer T3 to perform rectification by the operation of the transistor Q 11 , respectively. If the switching transistor Q 1 is turned on, the transistor Q 11 of the upper module M11a is turned on, and if the switching transistor Q 1 is turned off, the transistor Q 12 of the lower module M11b is turned on to supply DC power. Provide the output.

상측모듈(M11a)은 트랜지스터(Q11) 외에도 스누버회로를 구비하고 있다. 저항(Rs1)와 커패시터(Cs1)로 구성된 RC 소자는 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q11)의 게이트 커패시턴스(CGS)에 의한 과전압 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로이며, 저항(Rd1)와 커패시터(Cd1)로 구성된 RC 소자는 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q11)의 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 과전압 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로이다. 고주파용의 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 정류용 트랜지스터의 접합 커패시턴스에 의하여 턴-오프 시에 공진회로가 형성된다. 이와 같은 공진회로에 의하여 과도상태에서 과전압 링깅 현상(transient overvoltage ringing)이 야기된다. 링깅은 턴-오프 기간에서 트랜지스터를 파괴시킬 수 있을 정도로 큰 진폭을 가질 수 있다. 뿐만 아니라 그것은 잡음 발생 및 오동작의 원인이 될 수 있다. RC 스누버(snubber) 회로는 이러한 링깅을 안전한 진폭으로 억제하는 역할을 한다.An upper module (M11a) in addition to the transistor (Q 11) and a snubber circuit. An RC element composed of a resistor (R s1 ) and a capacitor (C s1 ) is formed to prevent an overvoltage ringing phenomenon caused by the leakage inductance of the primary coil of the transformer (T3) and the gate capacitance (C GS ) of the transistor (Q 11 ). The RC element, consisting of a 1 snubber circuit and composed of a resistor (R d1 ) and a capacitor (C d1 ), has a leakage inductance of the primary coil of the transformer (T3) and a capacitance (C oss ) between the drain and the source of the transistor (Q 11 ). It is a second snubber circuit for preventing overvoltage ringing from occurring. A resonance circuit is formed at turn-off by the leakage inductance of the primary coil of the high frequency transformer T 3 and the junction capacitance of the rectifying transistor. Such a resonance circuit causes a transient overvoltage ringing phenomenon in the transient state. Ringing can have an amplitude large enough to destroy the transistor in the turn-off period. In addition, it can cause noise generation and malfunction. RC snubber circuitry suppresses this ringing to a safe amplitude.

그리고, 트랜지스터(Q11)의 게이트단자에 연결된 게이트저항(Rg1)은 트랜스포머(T3)로부터 전달된 구형파의 상승시간(rising time)과 트랜지스터(Q11)의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 부가된다.A gate resistance (R g1) connected to the gate terminal of the transistor (Q 11) is added in order to ensure that the rise time of the square wave rise time (rising time) and the transistor (Q 11) of the transfer from the transformer (T3) matched .

하측모듈(M11a)은 상측모듈(M11a)의 내부 구성과 실질적으로 동일하며, 스누버회로 및 게이트저항의 기능 및 파라미터도 실질적으로 동일하지만, 상측모듈(M11a)에서는 트랜지스터(Q11)의 게이트단자가 트랜스포머(T3)의 극성표시(dot)가 있는 권선에 연결되는 반면, 하측모듈(M11b)에서는 트랜지스터(Q12)의 게이트단자가 트랜스포머(T3)의 극성표시(dot)가 없는 권선에 연결되는 점에서 차이가 있다. 따라서, 트랜스포머(T3)의 1차권선으로부터 전달되는 구형파 전력신호를 그 로직레벨에 따라 번갈아 도통시킬 수 있다.The lower module M11a is substantially the same as the internal configuration of the upper module M11a, and the functions and parameters of the snubber circuit and the gate resistance are substantially the same, but in the upper module M11a, the gate terminal of the transistor Q 11 is used. on the other hand which is connected to the winding with polarity display (dot) of the transformer (T3), the lower module (M11b) in the gate terminal of the transistor (Q 12) connected to no polar display (dot) of the transformer (T 3) winding There is a difference in that. Therefore, the square wave power signal transmitted from the primary winding of the transformer T 3 can be conducted alternately according to its logic level.

도 5a에서, 출력정류부에는 두 개의 트랜스포머(T3, T4)가 병렬로 연결되고, 각 트랜스포머에는 2개의 출력정류부(57a, b)가 병렬로 연결된다. 이와 같이, 출력전력을 한 개의 트랜스포머에 집중시키는 대신에 둘로 분산하여 정류시키고 이를 출력단에서 결합시켜 각 트랜스포머의 정격전류를 낮춤으로써 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 트랜스포머의 코아의 용적을 약 1/4 정도로 축소시킬 수 있다. 또한,하나의 트랜스포머에는 두 개 또는 그 이상의 정류모듈(M11)이 연결되어 그 내부의 트랜지스터에 흐르는 전류를 분산시킬 수 있어, 트랜지스터에서 발생되는 열을 분산시킬 수 있으며, 따라서 별도의 방열판을 구비할 필요가 없다.In FIG. 5A, two transformers T 3 and T 4 are connected in parallel to the output rectifier, and two output rectifiers 57a and b are connected in parallel to each transformer. In this way, instead of concentrating the output power to one transformer, it can be distributed and rectified in two and combined at the output stage to increase efficiency by lowering the rated current of each transformer as well as reducing the core volume of the transformer to about 1/4. Can be reduced. In addition, two or more rectifier modules M11 may be connected to one transformer to disperse current flowing through a transistor therein, thereby dissipating heat generated from the transistor, and thus, a separate heat sink may be provided. no need.

출력정류모듈(M11)의 정류용 소자로는 트랜지스터(바람직하게는 전계효과 트랜지스터(FET))를 사용하여 고전류용에도 적합하며, 링깅현상을 방지하기 위한 스누버회로를 구비하여 과전압에 의한 문제를 해결할 수 있으며, 종래에 출력정류기에 사용된 LC 필터와 같은 소자가 부가되지 않더라도 안정된 전원을 얻을 수 있다. 특히, 인덕터 소자의 사용을 배제함으로써 전원공급기의 소형화, 모듈화에 기여할 수 있다. 즉, 본 실시예의 회로에 의하면 업/다운 신호 사이에 데드 타임이 거의 없어 효율을 거의 100% 가까이 올릴 수 있으나, 종래기술에 의하면 약 20%의 데드타임이 발생되어 높은 효율을 얻기 어렵다. 또한, 종래에는 출력 정류시 펄스와 펄스 간의 데드타임으로 인하여 출력전압 평활용의 LC 필터가 필요하였다. 그런데, 여기에 사용되는 출력 필터용 인덕터는 그 코아의 크기가 출력 트랜스포머의 코아의 크기와 거의 같게 구성되었다. 그러나 본 실시예에서는 그와 같은 LC 회로가 불필요하여 회로를 간단히 구현할 수 있다.The rectifier element of the output rectifier module M11 is suitable for high current using a transistor (preferably a field effect transistor (FET)), and has a snubber circuit to prevent ringing phenomenon. It is possible to solve the problem, and a stable power supply can be obtained even if an element such as an LC filter used in an output rectifier is not added. In particular, by eliminating the use of the inductor element can contribute to the miniaturization and modularization of the power supply. That is, according to the circuit of the present embodiment, there is almost no dead time between the up / down signals, so that the efficiency can be increased to almost 100%. However, according to the related art, a dead time of about 20% is generated and high efficiency is hard to be obtained. In addition, conventionally, an LC filter for output voltage smoothing is required due to the dead time between pulses during output rectification. By the way, the inductor for the output filter used here is configured such that the core size is almost equal to the core size of the output transformer. However, in this embodiment, such an LC circuit is unnecessary, so that the circuit can be simply implemented.

또한, 전류-커플링 트랜스포머(T2)에 의하여 전력 공급용 전원과 스위칭 소자를 구동하는 전원이 완전히 분리되어 공급되도록 함으로써, 전원공급기 회로 내에서 발생될 수 있는 발진현상에 의하여 출력이 불안정해지는 현상을 방지할 수 있으며, 또한 스위칭 주파수를 가능한 한 높이(예컨대, 200KHz~2000KHz) 설계할 수 있어 전원공급기의 효율을 증가시킬 수 있다.In addition, the power supply for the power supply and the power source for driving the switching element are completely supplied by the current-coupling transformer T2, thereby preventing the output from becoming unstable due to oscillation that may occur in the power supply circuit. In addition, the switching frequency can be designed as high as possible (eg 200KHz to 2000KHz), increasing the efficiency of the power supply.

도 5c는 도 5a에 도시된 전원공급기 회로 중 하프 브릿지형 인버터(다시 말하면, 트랜스포머(T1)과 트랜스포머(T3) 사이의 구성)의 다른 구성을 나타낸 것으로서, 도 5a와 같이 인버터의 출력부에 복수의 모듈(M1, M2)을 사용하는 경우, 전류궤환부(55c)에 연결된 트랜스포머(T2)를 통하여 전류를 센싱함에 있어서 전체 동작전류 대신에 업측 출력부(51c) 및 다운측 출력부(53c)의 각각 하나의 모듈(도면에서는 513과 533)을 통하여 흐르는 전류를 센싱하도록 구성한 것이다. 그렇게 함으로써 트랜스포머(T2)의 1차코일에 흐르는 정격전류를 낮출 수 있어 트랜스포머(T2)의 사이즈를 줄일 수 있다.FIG. 5C illustrates another configuration of the half-bridge type inverter (that is, a configuration between the transformer T 1 and the transformer T3) of the power supply circuit shown in FIG. 5A. In the case of using a plurality of modules M1 and M2, the up-side output unit 51c and the down-side output unit 53c instead of the entire operating current in sensing current through the transformer T2 connected to the current feedback unit 55c. ) Is configured to sense the current flowing through each module (513 and 533 in the drawing). By doing so, the rated current flowing in the primary coil of the transformer T2 can be lowered and the size of the transformer T2 can be reduced.

도 5c에서, 업측 출력부(51c)의 세 모듈(511, 512, 513)의 (a)단자는 서로 접속되어 고전압전원(V1)의 (+)단자(+V1)에 연결되며, 두 모듈(511, 512)의 (b) 단자는 서로 접속되어 트랜스포머(T3)의 1차권선으로 연결되지만 한 모듈(513)의 (b)단자는 트랜스포머(T2)의 1차권선을 거쳐 두 모듈(511, 512)의 (b) 단자와 연결된다. 그리고, 다운측 출력부(53c)의 세 모듈(531, 532, 533)의 (d)단자는 서로 접속되어 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1) 단자에 연결되며, 두 모듈(531, 532)의 (c) 단자는 서로 접속되어 트랜스포머(T3)의 1차권선으로 연결되지만 한 모듈(533)의 (c)단자는 업측 출력부(51c)의 한 모듈(513)의 (b) 단자와 연결된다. 업측 출력부(51c)의 모듈로는 도 4a에 도시된 회로(M1) 또는 도 4c에 도시된 회로(M3)가 적용될 수 있으며, 다운측 출력부(53c)의 모듈로는 도 4b에 도시된 회로(M2) 또는 도 4d에 도시된 회로(M4)가 적용될 수 있으며, 전체적인 기능은 도 5a에서 설명한바와 같다.In FIG. 5C, the terminals (a) of the three modules 511, 512, and 513 of the up-side output unit 51c are connected to each other and connected to the positive terminal (+ V 1 ) of the high voltage power supply V 1 . Terminals (b) of the modules 511 and 512 are connected to each other and connected to the primary winding of the transformer T3, but terminal (b) of one module 513 passes through the primary winding of the transformer T2. And (b) terminals 511 and 512. The (d) terminals of the three modules 531, 532, and 533 of the down side output unit 53c are connected to each other and are connected to the (-) terminal (-V 1 ) terminal of the high voltage power supply V 1 . Terminals (c) of the modules 531 and 532 are connected to each other and connected to the primary winding of the transformer T3, but terminal (c) of one module 533 is connected to one module 513 of the up-side output part 51c. (b) It is connected to the terminal. The circuit M1 shown in FIG. 4A or the circuit M3 shown in FIG. 4C may be applied as a module of the up-side output unit 51c, and the module of the down-side output unit 53c may be used as a module of FIG. 4B. The circuit M2 or the circuit M4 shown in FIG. 4D may be applied, and the overall function is as described with reference to FIG. 5A.

도 5d는 풀-브릿지(full bridge) 형의 인버터 회로도를 나타내는 도면이다. 드라이브 트랜스포머(T1)의 1차권선 측의 회로는 도 5a에 도시된 구성과 실질적으로 동일하므로 그 상세한 도시는 생략되었다.FIG. 5D is a diagram showing an inverter circuit diagram of a full bridge type. The circuit on the primary winding side of the drive transformer T 1 is substantially the same as the configuration shown in Fig. 5A, and thus its detailed illustration is omitted.

드라이브 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결된 인버터부는 제1 내지 제4 부출력부(515, 516, 517, 518)을 포함하며, 제1 및 제4 부출력부(515, 518)를 구성하는 각 모듈은 도 4a 또는 4c에 도시된 회로(M1, M3)로 구성될 수 있으며, 제2 및 제3 부출력부(516, 517)를 구성하는 각 모듈은 회로(M1, M3)에 대응하는 회로(M2, M4)로 구성될 수 있다. 각 부출력부는 실질적으로 구성이 동일한 모듈을 둘 이상 구비하여 출력부에서 발생되는 손실 전력을 최소화시킨다. 그리고, 궤환부(55d)의 구성 및 작용은 도 5a에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다.The inverter part connected to the secondary winding of the drive transformer T 1 includes first to fourth sub output parts 515, 516, 517, and 518, and constitutes the first and fourth sub output parts 515 and 518. Each module may be configured of the circuits M1 and M3 shown in FIG. 4A or 4C, and each module constituting the second and third sub-output units 516 and 517 corresponds to the circuits M1 and M3. It may be composed of a circuit (M2, M4). Each sub output unit includes two or more modules having substantially the same configuration to minimize the loss power generated at the output unit. The configuration and operation of the feedback unit 55d are substantially the same as described with reference to FIG. 5A.

드라이브 트랜스포머(T1)의 2차권선에 구형파신호가 전달되면 (다시 말하면, 부출력부에 있는 각 트랜지스터의 게이트에 구형파가 인가되면), 그 게이트 전압에 따라 제1 내지 제4 부출력부(515~518)에 포함된 트랜지스터의 온/오프 동작이 제어된다. 즉, 제1 및 제4 부출력부(515, 518)에 포함된 트랜지스터가 동시에 온되면 제2 및 제3 부출력부(516, 517)에 포함된 트랜지스터가 동시에 오프되거나, 또는 제1 및 제4 부출력부(515, 518)에 포함된 트랜지스터가 동시에 오프되면 제2 및 제3 부출력부(516, 517)에 포함된 트랜지스터가 동시에 온된다. 그럼으로써, 고전압전원(V1)의 레벨로 증폭된 구형파가 발생된다. 즉, 도 3a에 도시된 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면, 제1 및 제4 부출력부(515, 518)에 포함된 트랜지스터가 동시에 온되고 반면에 제2 및 제3 부출력부(516, 517)에 포함된 트랜지스터는 오프상태를 유지하여, 고전압전원(V1)에 의한 전류 경로는 제1 부출력부(515), S1 점, 전류 감지 트랜스포머(T2)의 1차권선, 출력 트랜스포머(T3)의 1차권선을 거쳐 제4 부출력부(518)를 통하여 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)로 연결된다. 한편, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되면, 제2 및 제3 부출력부(516, 517)에 포함된 트랜지스터가 동시에 온되고 반면에 제1 및 제4 부출력부(515, 518)에 포함된 트랜지스터는 오프상태를 유지하여, 고전압전원(V1)에 의한 전류 경로는 제3 부출력부(517), S2 점, 출력 트랜스포머(T3)의 1차권선 및 전류 감지 트랜스포머(T2)의 1차권선을 거쳐 제2 부출력부(516)를 통하여 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)로 연결된다. 이와 같은 동작에 의하여 인버터는 고전위의 구형파를 발생하며, 그 인버터 출력은 트랜스포머(T3)를 통하여 출력정류부로 전달된다. 다시 말하면, 트랜지스터(T3)의 1차코일에 흐르는 전류의 방향이 각 트랜지스터의 온/오프 동작에 따라서 서로 정반대 방향으로 흐르게 되어, 고전압으로 증폭된 구형파를 얻게 된다.When the square wave signal is transmitted to the secondary winding of the drive transformer T 1 (in other words, when the square wave is applied to the gate of each transistor in the sub-output unit), the first to fourth sub-output units according to the gate voltage ( On / off operation of the transistors included in 515 ~ 518 is controlled. That is, when the transistors included in the first and fourth sub-outputs 515 and 518 are simultaneously turned on, the transistors included in the second and third sub-outputs 516 and 517 are simultaneously turned off, or the first and the fourth sub-outputs 515 and 518 are simultaneously turned off. When the transistors included in the four sub-outputs 515 and 518 are turned off at the same time, the transistors included in the second and third sub-outputs 516 and 517 are simultaneously turned on. As a result, a square wave amplified to the level of the high voltage power supply V 1 is generated. That is, when the switching transistor Q 1 shown in FIG. 3A is turned on, the transistors included in the first and fourth sub-outputs 515 and 518 are turned on simultaneously while the second and third sub-outputs 516 are turned on. , 517 maintains the off state, so that the current path by the high voltage power supply V 1 is the first sub-output unit 515, the S1 point, the primary winding of the current sensing transformer T2, and the output transformer. It is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply (V 1 ) through the fourth sub-output unit 518 via the primary winding of (T3). On the other hand, when the switching transistor Q 1 is turned off, the transistors included in the second and third sub-outputs 516 and 517 are simultaneously turned on, while included in the first and fourth sub-outputs 515 and 518. The transistor is turned off, and the current path by the high voltage power supply V 1 is controlled by the third sub-output unit 517, the S2 point, the primary winding of the output transformer T3, and the current sense transformer T2. It is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply (V 1 ) through the second winding unit 516 via the car winding. By this operation, the inverter generates a high potential square wave, and the inverter output is transmitted to the output rectifier through the transformer T3. In other words, the direction of the current flowing in the primary coil of the transistor T3 flows in opposite directions to each other according to the on / off operation of each transistor, thereby obtaining a square wave amplified by a high voltage.

궤환부(55d)는 그 구성 및 작용이 도 5a에 도시된 궤환부(55, S1)과 실질적으로 동일하며, 제1 및 제4 부출력부(515, 518)가 온될 때 또는 제2 및 제3 부출력부(516, 517)가 온될 때의 전류를 센싱하여 이를 PWM 제어회로(도 3a 참조)로 궤환시킨다. 도 5a를 통하여 설명된 바와 같이, 스위칭 동작을 위한 회로의 전원(V2)과출력용 전원(V1)이 전류 감지 트랜스포머(T2)에 의하여도 분리되어 있으므로, 고주파 동작에 따른 발진이나 잡음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.The feedback portion 55d is substantially the same in configuration and operation as the feedback portions 55 and S1 shown in FIG. 5A, and when the first and fourth sub-output portions 515 and 518 are turned on or the second and fifth portions are made. The current when the three sub-outputs 516 and 517 are turned on is sensed and fed back to the PWM control circuit (see FIG. 3A). As described with reference to FIG. 5A, since the power supply V 2 and the output power supply V 1 of the circuit for the switching operation are also separated by the current sensing transformer T2, oscillation or noise may occur due to the high frequency operation. Can be prevented.

도 5e는 도 5a, 5c 또는 5d에 도시된 브릿지형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부의 일 예를 도시한 것이다. 도 5e에 도시된 출력정류부는 도 5a에 도시된 출력정류부의 다른 예로서, 두 개 이상의 서로 다른 출력전원을 제공하기 위하여 제1 정류부(57e) 및 제2 정류부(57f)를 구비한다. 각 정류부는 하나의 트랜스포머를 사용하고 각 트랜스포머에는 필요에 따라 복수 개의 정류모듈(M11, 도 5b 참조)을 사용한 예를 나타낸다.FIG. 5E illustrates an example of an output rectifying unit used in connection with the bridge inverter unit shown in FIGS. 5A, 5C, or 5D. The output rectifier shown in FIG. 5E is another example of the output rectifier shown in FIG. 5A, and includes a first rectifier 57e and a second rectifier 57f to provide two or more different output powers. Each rectifier uses one transformer and each transformer uses an example of a plurality of rectifier modules M11 (see FIG. 5B) as necessary.

출력 트랜스포머(T3)에는 네 개의 정류모듈(571, 572, 573, 574)이 연결되며, 각 모듈의 출력단자에는 충방전용 커패시터(Co1, Co2, Co3, Co4)가 각각 연결되며, 각 정류모듈(M11)의 출력단자 (a) 및 (b)가 각각 서로 공통으로 연결되어 하나의 출력단자(Vout1)를 형성한다. 출력 트랜스포머(T4)에는 두 개의 정류모듈(575, 576)이 연결되며, 각 모듈의 출력단자에는 충방전용 커패시터(Co5, Co6)가 각각 연결되며, 각 정류모듈(M11)의 출력단자 (a) 및 (b)가 각각 서로 공통으로 연결되어 다른 하나의 출력단자(Vout2)를 형성한다. 본 실시예를 참고하면, 전원장치의 출력의 수에 따라, 그리고 정격전력에 따라 출력 트랜스포머의 수 및 각 트랜스포머에 연결되는 정류모듈의 수를 적절히 정할 수 있음을 알 수 있다.Four rectifier modules 571, 572, 573, 574 are connected to the output transformer (T3), and charging / discharge capacitors (Co1, Co2, Co3, Co4) are respectively connected to the output terminals of each module, and each rectifier module ( The output terminals (a) and (b) of M11 are connected to each other in common to form one output terminal V out1 . Two rectifier modules 575 and 576 are connected to the output transformer T4, and the capacitors Co5 and Co6 for charge and discharge are respectively connected to the output terminals of each module, and the output terminals (a) of each rectifier module M11. And (b) are commonly connected to each other to form another output terminal V out2 . Referring to this embodiment, it can be seen that the number of output transformers and the number of rectifier modules connected to each transformer can be appropriately determined according to the number of outputs of the power supply device and the rated power.

도 5f는 도 5a, 5c 또는 5d에 도시된 브릿지형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부(57g)의 일 예를 도시한 것이다. 본 예에서는 하나의 출력을 얻기위하여 복수의 출력 트랜스포머를 사용하여 트랜스포머의 크기를 소형화할 수 있음을 보여준다. 그리고, 각 정류모듈의 구성이 동일하지 않더라도 서로 병렬연결할 수 잇음을 나타낸다.FIG. 5F illustrates an example of an output rectifying unit 57g used in connection with the bridge inverter unit shown in FIGS. 5A, 5C, or 5D. This example shows that the size of the transformer can be reduced by using multiple output transformers to obtain one output. And, even if the configuration of each rectifying module is not the same indicates that they can be connected in parallel.

도 5f에 도시된 출력정류부는 도 5a에 도시된 출력정류부의 다른 예로서, 하나의 고전력의 출력전원(Vout1)을 제공하기 위하여 세 개의 트랜스포머(T3, T4, T5) 및 각 트랜스포머에 각각 연결된 정류모듈(577, 578, 579)를 구비한다. 각 모듈에는 정류용 소자로서 다이오드(D1, D2)를 사용한 예를 나타내며, 트랜스포머의 1차 코일의 누설 인덕턴스와 다이오드의 접합 커패시터에 의한 링깅현상을 방지하기 위하여 다이오드 양단에는 저항(Rs)와 커패시터(Cs)로 구성된 스누버회로가 연결되어 있다.The output rectifier shown in FIG. 5F is another example of the output rectifier shown in FIG. 5A, and is connected to three transformers T3, T4, and T5, respectively, to provide one high power output power V out1 . Rectification modules 577, 578 and 579. In each module, diodes D1 and D2 are used as rectifying elements. To prevent ringing by leakage inductance of the primary coil of the transformer and junction capacitor of the diode, resistors (Rs) and capacitors ( The snubber circuit composed of Cs) is connected.

저전류용인 경우에는 정류용 소자로서 트랜지스터 대신에 다이오드를 사용하더라도 전력손실이 적어 별다른 문제가 없으며, MOSFET 트랜지스터는 내부 파괴전압이 낮기 때문에 고전압(통상 500V 이상) 정류출력을 얻기 위해서는 트랜지스터보다는 다이오드를 병렬로 사용하는 것이 보다 적합하다. 따라서, 본 실시예는 저전류이면서 고전압의 출력이 요구되는 경우에 적합하다. 또한, 도 5f에는 다이오드로 구성된 정류모듈과 함께 추가의 트랜스포머(T6) 및 모듈 M11(도 5b 참조)으로 구성된 정류모듈(580)을 추가로 병렬 연결할 수 있음을 나타낸다.In the case of low current, even if a diode is used instead of a transistor as a rectifying device, there is little problem due to the low power loss, and since the MOSFET transistor has a low internal breakdown voltage, in order to obtain a high voltage (normally 500V or more) rectified output, a diode is paralleled rather than a transistor. It is more suitable to use. Therefore, this embodiment is suitable for the case where low current and high voltage output are required. In addition, FIG. 5F shows that a rectifier module 580 composed of an additional transformer T6 and a module M11 (see FIG. 5B) may be further connected in parallel with a rectifier module configured of a diode.

도 6a는 푸쉬-풀형 SMPS의 구성을 나타내는 도면이다. 전력 트랜스포머(T1)의 1차권선 측의 회로는 도 3a에 도시된 구성과 실질적으로 동일하므로 그 도시 및설명을 생략하며, 푸쉬-풀형 인버터부(61a, 63a)와 출력정류부(67a)가 도시되어 있다. 직류전원 V1및 V2는 도 1에 도시된 입력정류기(11)에서 출력되는 전원으로서, 직류전원 V1은 고전압의 직류전원으로서 출력신호의 전압레벨을 결정하는 증폭용 전원(고전압전원)이며, 다른 직류전원 V2는 전력트랜스포머(T1)의 1차측의 전원으로 공급되며 스위칭동작에 의하여 구형파신호를 발생하기 위한 전원(스위칭전원)이다.6A is a diagram illustrating a configuration of a push-pull SMPS. Since the circuit on the primary winding side of the power transformer T 1 is substantially the same as the configuration shown in FIG. 3A, its illustration and description are omitted, and the push-pull inverter units 61a and 63a and the output rectifying unit 67a are provided. Is shown. DC power supplies V 1 and V 2 are power output from the input rectifier 11 shown in FIG. 1, and DC power supply V 1 is a high voltage DC power supply for amplifying power (high voltage power supply) for determining the voltage level of the output signal. The other DC power supply V 2 is supplied to the power supply of the primary side of the power transformer T 1 and is a power supply (switching power supply) for generating a square wave signal by a switching operation.

푸쉬-풀형 인버터(61a, 63a)는 두 개의 포워드(forward)형 출력부를 구비한 것으로서, 각 포워드형 출력부는 반 사이클 단위로 전력을 부하로 공급하게 된다. 상측 출력부(61a)에 포함된 각 모듈은 도 4a 또는 4c에 도시된 회로(M1, M3)로 구성될 수 있으며, 적어도 둘 이상의 모듈들이 병렬로 연결된다. 하측출력부(63a)에 포함된 각 모듈은 회로(M1, M3)에 대응하는 회로(M2, M4)로 구성될 수 있으며, 적어도 둘 이상의 모듈들이 병렬로 연결된다. 즉, 각 출력부에는 실질적으로 구성이 동일한 모듈을 둘 이상 구비하여 출력부에서 발생되는 손실 전력을 최소화시킨다. 모듈의 수가 증가되면 트랜지스터의 내부저항에 의한 전력손실은 그 증가된 수에 비례하여 감소된다.The push-pull inverters 61a and 63a have two forward type outputs, and each of the forward type outputs supplies power to the load in half cycles. Each module included in the upper output unit 61a may be configured with the circuits M1 and M3 shown in FIG. 4A or 4C, and at least two modules are connected in parallel. Each module included in the lower output unit 63a may be configured of circuits M2 and M4 corresponding to the circuits M1 and M3, and at least two modules are connected in parallel. That is, each output unit includes two or more modules having substantially the same configuration to minimize the loss power generated at the output unit. As the number of modules increases, the power loss due to the internal resistance of the transistor decreases in proportion to the increased number.

상측 출력부(61a) 및 하측 출력부(63a)에 포함된 각 모듈은 실질적으로 그 내부구성이 동일하며, 다만 상측 출력부(61a)에 포함된 트랜지스터(Q1, Q2)의 게이트 단자로는 트랜스포머(T1)의 1차권선의 극성과 같은 방향으로 전류가 인가되고, 하측 출력부(63a)에 포함된 트랜지스터(Q3, Q4)의 게이트 단자로는 트랜스포머(T1)의 1차권선의 극성과 반대 방향으로 전류가 인가된다. 따라서, 트랜스포머(T1)을 통하여 전달된 구형파의 레벨에 따라 상측 출력부(61a) 및 하측 출력부(63a)에 포함된 트랜지스터들이 교대로 온/오프됨을 알 수 있다.Each module included in the upper output section 61a and the lower output section 63a has substantially the same internal configuration, except that it is a gate terminal of the transistors Q 1 and Q 2 included in the upper output section 61a. The current is applied in the same direction as the polarity of the primary winding of the transformer T 1 , and the primary winding of the transformer T 1 is a gate terminal of the transistors Q3 and Q4 included in the lower output unit 63a. The current is applied in the opposite direction to. Therefore, it can be seen that the transistors included in the upper output part 61a and the lower output part 63a are alternately turned on / off according to the level of the square wave transmitted through the transformer T 1 .

상측 출력부(61a)의 각 모듈(611, 612)의 (a)단자(즉, 트랜지스터의 드레인 단자)는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터(T3)의 1차권선의 업(UP)측에 연결되고, 각 모듈의 (b)단자(즉, 트랜지스터의 소스 단자)는 공통으로 연결되어 트랜스포머(T2)의 1차권선을 통하여 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 접속된다. 하측 출력부(63a)의 각 모듈(631, 632)의 (a)단자(즉, 트랜지스터의 드레인 단자)는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터(T3)의 1차권선의 다운(DOWN)측에 연결되고, 각 모듈의 (b)단자(즉, 트랜지스터의 소스 단자)는 공통으로 연결되어 트랜스포머(T2)의 1차권선을 통하여 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 접속된다.(A) terminals (ie, drain terminals of the transistors) of the respective modules 611 and 612 of the upper output unit 61a are connected in common and are connected to the up side of the primary winding of the output transistor T3. Terminal (b) of each module (ie, source terminal of the transistor) is connected in common and is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 through the primary winding of the transformer T2. . (A) terminals (ie, drain terminals of the transistors) of the modules 631 and 632 of the lower output unit 63a are connected in common and connected to the DOWN side of the primary winding of the output transistor T3. Terminal (b) of each module (ie, source terminal of the transistor) is connected in common and is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 through the primary winding of the transformer T2. .

출력 트랜스포머(T3)의 1차권선에는 인버터의 출력단자가 연결되는데, 그 출력단자는 상측 출력부(61a)의 각 모듈(611, 612)의 공통 (a)단자, 고전압전원(V1)의 (+)단자 및 하측 출력부(63a)의 각 모듈(631, 632)의 공통 (a)단자로 형성된다.The output terminal of the inverter is connected to the primary winding of the output transformer T3, and the output terminal thereof is the (+) terminal of the common (a) terminal of each module 611 and 612 of the upper output unit 61a and the high voltage power supply (V 1 ). ) And a common (a) terminal of each of the modules 631 and 632 of the lower output unit 63a.

드라이브 트랜스포머(T1)의 2차권선에 구형파신호가 전달되면, 그 로직레벨에 따라 상측 출력부(61a)에 포함된 트랜지스터가 동시에 온되거나 하측 출력부(63a)에 포함된 트랜지스터가 동시에 온되어 출력단자에 구형파가 발생된다. 출력신호는 다음에 연결될 출력정류부의 입력이 된다. 다시 말하면, 도 3a에 도시된 PWM제어회로(31)에 연결된 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면 상측 출력부(61a)의 트랜지스터들은 온되고 하측 출력부(63a)의 트랜지스터들은 오프되어 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 상측 출력부(61a) 및 트랜스포머(T2)의 1차권선을 거쳐 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1) 방향으로 전류가 흐르게 된다. 다음으로, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되면 상측 출력부(61a)의 트랜지스터들은 오프되고 하측 출력부(63a)의 트랜지스터들은 온되어 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 하측 출력부(63a) 및 트랜스포머(T2)의 1차권선을 거쳐 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1) 방향으로 전류가 흐르게 된다. 이와 같이, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 온/오프 동작에 의하여 출력 트랜스포머(T3)의 1차코일에 전압레벨이 증폭된 구형파가 형성되고, 그 구형파가 2차코일측으로 전달된다.When the square wave signal is transmitted to the secondary winding of the drive transformer T 1 , the transistors included in the upper output unit 61a are turned on at the same time or the transistors included in the lower output unit 63a are simultaneously turned on according to the logic level. A square wave is generated at the output terminal. The output signal becomes the input of the output rectifier to be connected next. In other words, when the switching transistor Q 1 connected to the PWM control circuit 31 shown in FIG. 3A is turned on, the transistors of the upper output part 61a are turned on and the transistors of the lower output part 63a are turned off to turn off the high voltage power supply ( The current flows from the positive terminal of V 1 through the upper winding 61a and the primary winding of the transformer T2 in the direction of the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 . Next, when the switching transistor Q 1 is turned off, the transistors of the upper output part 61a are turned off, and the transistors of the lower output part 63a are turned on so that the lower output part (at the positive terminal of the high voltage power supply V 1 ) is turned on. The current flows in the direction of the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 through the primary winding of 63a) and the transformer T2. As described above, the square wave having the voltage level amplified is formed in the primary coil of the output transformer T3 by the on / off operation of the switching transistor Q 1 , and the square wave is transmitted to the secondary coil side.

또한, 인버터의 스위칭 주파수가 높아짐에 따라 각 MOSFET의 드레인-소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 전력 손실이 증가되는데, 이와 같은 전력손실을 줄이기 위하여, 각 출력부에는 트랜지스터의 드레인과 소스 사이에 다이오드(Dd), 커패시터(Cd) 및 저항(Rd)으로 구성된 전하방전부를 드레인과 소스 사이에 연결한다 (도 4a, 4b, 4c 참조). 다만, 트랜지스터로 인가되는 전압(V1)이 낮을 경우(예컨대 50V 이하)에는 이를 생략할 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 드레인-소스 간의 접합 커패시턴스(Coss)에 의한 열손실이 저항(Rd)에서 방열되어 트랜지스터의 열적 런어웨이(Thermal runaway)를 방지할 수 있다.In addition, as the switching frequency of the inverter increases, the power loss caused by the capacitance (Coss) between the drain and the source of each MOSFET increases. In order to reduce the power loss, each output part includes a diode between the drain and the source of the transistor. Dd), the capacitor Cd and the charge and discharge portion consisting of the resistor Rd are connected between the drain and the source (see FIGS. 4A, 4B and 4C). However, when the voltage V1 applied to the transistor is low (for example, 50V or less), it may be omitted. Therefore, the heat loss due to the junction capacitance Coss between the drain and the source of the transistor is dissipated in the resistor Rd, thereby preventing the thermal runaway of the transistor.

도 6a에 도시된 상측 출력부(61a)는, 예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같은 구성(M1)을 하는 모듈 2개를 병렬로 각각 연결한 구조를 갖는다. 즉, 각 모듈에 속한 트랜지스터의 드레인 단자(a)를 공통으로 묶고, 트랜지스터의 소스 단자(b)를 공통으로 묶어 병렬 구조를 취하고 있다. 마찬가지로, 하측 출력부(63a)도 도 4b에 도시된 바와 같은 구성을 하는 모듈(M2) 2개를 병렬로 연결한 구조를 갖는다. 이와 같은 병렬 구조에 의하여 출력부의 트랜지스터가 온될 때 각 트랜지스터에 흐르는 전류는 전체 전류의 1/2이 되고, 그에 따라 트랜지스터의 온-저항(Rds)에 의한 전력 손실도 1/2으로 줄일 수 있다. 본 실시예에서는 각 출력부에 포함된 모듈의 수를 2 개로 예시하였으나, 만일 모듈의 수를 증가시킨다면 전력손실을 보다 낮추어 효율을 높일 수 있겠지만 전원공급기의 물리적인 부피를 증가시키게 될 것이며, 모듈의 수를 감소시키면 그 반대가 될 것이므로, 전력 정격이나 사용 목적에 따라 모듈의 수를 가감할 수 있다.The upper output section 61a shown in FIG. 6A has a structure in which two modules each having the configuration M1 as shown in FIG. 4A are connected in parallel, respectively. In other words, the drain terminals a of the transistors belonging to each module are commonly tied and the source terminals b of the transistors are tied in common to form a parallel structure. Similarly, the lower output unit 63a also has a structure in which two modules M2 having the configuration as shown in FIG. 4B are connected in parallel. In this parallel structure, when the transistors in the output unit are turned on, the current flowing through each transistor becomes 1/2 of the total current, and accordingly, the power loss due to the on-resistance Rds of the transistor can be reduced to 1/2. In this embodiment, the number of modules included in each output unit is illustrated as two, but if the number of modules is increased, the power loss can be lowered to increase efficiency, but the physical volume of the power supply will be increased. Reducing the number will do the opposite, so the number of modules can be added or subtracted depending on the power rating or purpose of use.

전류궤환부(65a)는 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)로 흐르는 전류를 센싱하여 이를 도 3a에 도시된 바와 같은 PWM 제어회로(31)로 궤환시킨다. 도 3a를 통하여 설명된 바와 같이, 스위칭 동작을 위한 회로의 전원(V2)과 출력용 전원(V1)이 트랜스포머(T2)에 의하여 서로 분리되어 있으므로, 고주파 동작에 따른 발진이나 잡음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.The current feedback unit 65a senses a current flowing through the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 and returns it to the PWM control circuit 31 as shown in FIG. 3A. As described with reference to FIG. 3A, since the power supply V 2 and the output power supply V 1 of the circuit for the switching operation are separated from each other by the transformer T2, oscillation or noise due to a high frequency operation is generated. You can prevent it.

궤환부(65a, S2)는 전류 커플링 트랜스포머(T2)를 포함하며, 권선의 극성은 도면에 도시된 바와 같다. 저항(R7)은 트랜스포머(T2)의 2차권선에 유도된 전류가전압신호로 변환한다. 스위칭 트랜지스터(Q1)이 온 또는 오프 상태에 관계없이 전류의 방향은 고전압전원(V1)의 (+)단자에서 트랜스포머(T3)의 1차권선을 거쳐 (-)단자(-V1) 쪽으로 흐르게 되어 다이오드(D4)에는 순방향 바이어스가 걸려 도통된다. 커패시터(C6)는 잡음 제거용이며, 가변 저항기(VR1)은 출력신호(SENSE)의 전위레벨 조정용으로 사용되며, 가변저항기(VR1)에 의하여 조정된 전압신호(SENSE)는 PWM제어회로(31)로 궤환된다.The feedback portions 65a and S2 include a current coupling transformer T2, and the polarity of the winding is as shown in the figure. The resistor R7 converts the current-voltage signal induced in the secondary winding of the transformer T2. Regardless of whether the switching transistor Q 1 is on or off, the direction of current flows from the positive terminal of the high voltage power supply V 1 through the primary winding of the transformer T3 to the negative terminal (-V 1 ). The flow causes the diode D4 to conduct a forward bias. The capacitor C6 is used for noise reduction, the variable resistor VR1 is used to adjust the potential level of the output signal SENSE, and the voltage signal SENSE adjusted by the variable resistor VR1 is the PWM control circuit 31. Is fed back.

궤환부(65a)는 출력전류를 센싱하여 스위칭 트랜지스터(Q1)을 제어하는 감지신호(SENSE)를 생성하는데, 트랜스포머(T2)에 의하여 스위칭회로부와 인버터 출력부를 전기적으로 분리하고, 또한 궤환부(65a)의 (-)단자는 스위칭전원(V2)의 (-)단자(-V2)와 연결되어 인버터의 출력레벨을 조정하는 고전압전원(V1)과도 전기적으로 분리되어 있다. 따라서, 스위칭 트랜지스터(Q1)에서의 고주파수 동작에 의하여 인버터의 출력에 나타나는 발진이나 잡음을 방지할 수 있다.The feedback unit 65a senses an output current to generate a detection signal SENSE for controlling the switching transistor Q 1. The transformer T2 electrically separates the switching circuit unit from the inverter output unit, and also provides a feedback unit. The negative terminal of 65a) is also electrically isolated from the high voltage power supply V 1 which is connected to the negative terminal (-V 2 ) of the switching power supply V 2 to adjust the output level of the inverter. Therefore, oscillation and noise appearing at the output of the inverter can be prevented by the high frequency operation in the switching transistor Q 1 .

다음으로, 푸쉬-풀형 스위칭 전원공급기의 출력정류부(67a)에 대하여 설명한다. 출력 트랜스포머(T3)의 1차권선에는 인버터부의 출력단자가 연결되며, 그 2차권선측에는 출력정류부(67a)가 연결된다. 출력 트랜스포머(T3)는 인버터부에서 출력되는 고전위레벨의 구형파를 입력받아 이를 권선비에 따라 일정한 전압으로 낮추고 정류부는 이를 정류하여 직류전원을 제공한다.Next, the output rectifying section 67a of the push-pull switching power supply will be described. The output terminal of the inverter unit is connected to the primary winding of the output transformer T3, and the output rectifying unit 67a is connected to the secondary winding side. The output transformer T3 receives a square wave of a high potential level output from the inverter unit and lowers it to a constant voltage according to the winding ratio, and rectifies the rectifier to provide a DC power.

트랜스포머(T3)의 출력측에는 정류용 소자와 필터용 커패시터를 구비하는데,트랜스포머는 권선비에 따라 출력전압을 조정하며, 트랜지스터들은 정류용 소자이며 커패시터는 필터용 소자이다.On the output side of the transformer T3, a rectifying element and a filter capacitor are provided. The transformer adjusts the output voltage according to the turns ratio, the transistors are rectifying elements, and the capacitor is a filter element.

출력정류부(67a)는 출력모듈 및 그 출력단자 양단에 연결된 필터용 커패시터(Co1)을 포함함을 알 수 있다. 출력정류부(67a)를 구성하는 각 출력모듈(M11)의 구체적인 구성은 도 5b에 도시되어 있으며, 상측모듈(M11a, 671)과 하측모듈(M11b, 672)로 구성된다. 상측모듈(M11a) 및 하측모듈(M11b)은 출력용 트랜스포머(T3)의 2차권선에 연결되어 정류작용을 수행한다. 만일 도 3a에 도시된 스위칭 트랜지스터(Q1)가 온되면 상측모듈(M11a)의 트랜지스터(Q11)가 온되고, 스위칭 트랜지스터(Q1)가 오프되면 하측모듈(M11b)의 트랜지스터(Q12)가 온된다. 출력 커패시터(Co1)는 작은 맥류(ripple)를 평활하게 필터링하여 직류전원 출력을 제공한다.It can be seen that the output rectifier 67a includes an output module and a filter capacitor Co1 connected to both ends of the output terminal. A specific configuration of each output module M11 constituting the output rectifying unit 67a is illustrated in FIG. 5B, and includes upper modules M11a and 671 and lower modules M11b and 672. The upper module M11a and the lower module M11b are connected to the secondary windings of the output transformer T3 to perform rectification. If the switching transistor Q 1 shown in FIG. 3A is turned on, the transistor Q 11 of the upper module M11a is turned on, and if the switching transistor Q 1 is turned off, the transistor Q 12 of the lower module M11b is turned off. Comes on. The output capacitor Co1 smoothly filters small ripples to provide a DC power output.

상측모듈(M11a)은 트랜지스터(Q11) 외에도 스누버회로를 구비하고 있다. 저항(Rs1)와 커패시터(Cs1)로 구성된 RC 소자는 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q11)의 게이트 커패시턴스에 의한 과전압 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로이며, 저항(Rd1)와 커패시터(Cd1)로 구성된 RC 소자는 출력 트랜스포머(T3)의 1차코일의 누설 인덕턴스와 트랜지스터(Q11)의 드레인과 소스간의 커패시턴스(Coss)에 의한 과전압 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로이다. 그리고, 트랜지스터(Q11)의 게이트단자에 연결된 게이트저항(Rg1)은 트랜스포머(T3)로부터 전달된 구형파의 상승시간(rising time)과 트랜지스터(Q11)의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 부가된다.An upper module (M11a) in addition to the transistor (Q 11) and a snubber circuit. The RC element including the resistor Rs1 and the capacitor Cs1 is a first snubber circuit for preventing an overvoltage ringing phenomenon caused by the leakage inductance of the primary coil of the transformer T3 and the gate capacitance of the transistor Q 11 . An RC element composed of a resistor Rd1 and a capacitor Cd1 prevents an overvoltage ringing phenomenon caused by leakage inductance of the primary coil of the output transformer T3 and capacitance Coss between the drain and the source of the transistor Q 11 . Second snubber circuit. A gate resistor (Rg1) connected between the gate terminal of the transistor (Q 11) is added in order to ensure that the rise time of the square wave rise time (rising time) and the transistor (Q 11) of the transfer from the transformer (T3) matched.

하측모듈(M11a)은 상측모듈(M11a)의 내부 구성과 실질적으로 동일하며, 스누버회로 및 게이트저항의 기능 및 파라미터도 실적적으로 동일하지만, 상측모듈(M11a)에서는 트랜지스터(Q11)의 게이트단자가 트랜스포머(T3)의 극성표시(dot)가 있는 권선에 연결되는 반면, 하측모듈(M11b)에서는 트랜지스터(Q12)의 게이트단자가 트랜스포머(T3)의 극성표시(dot)가 없는 권선에 연결되는 점에서 차이가 있다. 따라서, 트랜스포머(T3)의 1차권선으로부터 전달되는 구형파 전력신호를 그 로직레벨에 따라 번갈아 도통시킬 수 있다.The lower module M11a is substantially the same as the internal configuration of the upper module M11a, and the functions and parameters of the snubber circuit and the gate resistor are also the same. However, in the upper module M11a, the gate of the transistor Q 11 is used. The terminal is connected to the winding with the polarity dot of the transformer T3, while in the lower module M11b the gate terminal of the transistor Q 12 is connected to the winding without the polarity dot of the transformer T3. There is a difference in that. Therefore, the square wave power signal transmitted from the primary winding of the transformer T3 can be conducted alternately according to its logic level.

한편, 도 6a에 도시된 푸쉬-풀형 SMPS 회로도에서 고전압의 전원(V1)과 스위칭회로용 전원(V2)를 별도로 공급하는 구성을 취하고 있다. 푸쉬-풀형 전원공기는 통상적으로 저전력용으로 사용되는 경우가 많은데, 이 경우 두 전원을 하나의 전원으로 구성하더라도 정상적으로 동작한다는 것을 실험적으로 확인할 수 있었다. 즉 하나의 전원이 스위칭회로로 입력되며 또한 인터버로도 전력을 공급하도록 구성할 수 있다.Meanwhile, in the push-pull SMPS circuit diagram shown in FIG. 6A, a high voltage power supply V1 and a switching circuit power supply V2 are separately supplied. Push-pull power air is often used for low power, in which case it was experimentally confirmed that it works normally even if two power supplies are configured as one power supply. That is, one power source is input to the switching circuit and can also be configured to supply power to the interleaver.

도 6b는 도 6a에 도시된 전원공급기 회로 중 푸쉬-풀형 인버터(다시 말하면, 트랜스포머(T1)과 트랜스포머(T3) 사이의 구성)의 다른 구성을 나타낸 것으로서, 도 6a와 같이 인버터의 출력부에 복수의 모듈(M1, M2)을 사용하는 경우, 궤환부(65b)에 연결된 트랜스포머(T2)를 통하여 전류를 센싱함에 있어서 전체 동작전류 대신에상측 출력부(61b) 및 하측 출력부(63b)의 각각 하나의 모듈(도면에서는 615, 633)을 통하여 흐르는 출력전류를 센싱하도록 구성한 것이다. 그렇게 함으로써 트랜스포머(T2)의 전류 정격을 낮출 수 있어 트랜스포머(T2)의 사이즈를 줄일 수 있다.FIG. 6B illustrates another configuration of the push-pull inverter (that is, the configuration between the transformer T 1 and the transformer T3) of the power supply circuit shown in FIG. 6A. When using a plurality of modules (M1, M2), in sensing the current through the transformer (T2) connected to the feedback unit (65b) of the upper output portion (61b) and lower output portion (63b) instead of the total operating current Each module is configured to sense an output current flowing through one module (615 and 633 in the drawing). By doing so, the current rating of the transformer T2 can be lowered and the size of the transformer T2 can be reduced.

도 6b에서, 상측 출력부(61b)의 세 모듈(613, 614, 615)의 (a)단자는 서로 접속되어 인버터의 한 출력단자를 형성하고, 두 모듈(613,614)의 (b) 단자는 서로 접속되어 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 연결되지만 한 모듈(615)의 (b)단자는 트랜스포머(T2)의 1차권선을 거쳐 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 연결된다. 그리고, 하측 출력부(63b)의 세 모듈(633,634,635)의 (a)단자는 서로 접속되어 인버터의 다른 출력단자를 형성하고, 두 모듈(634,635)의 (b) 단자는 서로 접속되어 고전압전원(V1)의 (-)단자(-V1)에 연결되지만 한 모듈(633)의 (b)단자는 상측 출력부(61b)의 한 모듈(615)의 (b) 단자와 직접 연결된다. 상측 출력부(61b)의 모듈로는 도 4a에 도시된 회로(M1) 또는 도 4c에 도시된 회로(M3)가 적용될 수 있으며, 하측 출력부(63b)의 모듈로는 도 4b에 도시된 회로(M2) 또는 도 4d에 도시된 회로(M4)가 적용될 수 있으며, 전체적인 기능은 도 6a에서 설명한 바와 같다.In FIG. 6B, terminals (a) of the three modules 613, 614, and 615 of the upper output unit 61b are connected to each other to form one output terminal of the inverter, and terminals (b) of the two modules 613 and 614 are connected to each other. is connected to the high voltage power source (V 1) (-) terminal (-V 1), but the connection of the module (615) of (b) the terminal is a transformer (T2) high-voltage power supply (V 1) through the primary winding of the ( It is connected to the terminal (-V 1 ). The (a) terminals of the three modules 633, 634 and 635 of the lower output unit 63b are connected to each other to form different output terminals of the inverter, and the (b) terminals of the two modules 634 and 635 are connected to each other so as to connect the high voltage power supply (V). 1 ) is connected to the (-) terminal (-V 1 ), but (b) terminal of one module 633 is directly connected to the (b) terminal of one module 615 of the upper output portion (61b). As the module of the upper output unit 61b, the circuit M1 shown in FIG. 4A or the circuit M3 shown in FIG. 4C may be applied. As the module of the lower output unit 63b, the circuit shown in FIG. 4B is used. M2 or the circuit M4 shown in FIG. 4D may be applied, and the overall function is as described with reference to FIG. 6A.

도 6c는 도 6a 또는 6b에 도시된 푸쉬-풀형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부의 일 예를 도시한 것이다. 도 6c에 도시된 출력정류부는 도 6a에 도시된 출력정류부의 다른 예로서, 복수의 정류부(67C1, 67C2, 67C3)를 구비한다. 각 정류부는 하나의 트랜스포머를 사용하고 각 트랜스포머에는 필요에 따라 복수 개의 정류모듈(M11, 도 5b 참조)을 사용한 예를 나타낸다.FIG. 6C illustrates an example of an output rectifying unit used in connection with the push-pull inverter unit illustrated in FIG. 6A or 6B. The output rectifier shown in FIG. 6C is another example of the output rectifier shown in FIG. 6A, and includes a plurality of rectifiers 67C1, 67C2, and 67C3. Each rectifier uses one transformer and each transformer uses an example of a plurality of rectifier modules M11 (see FIG. 5B) as necessary.

트랜스포머(T3)에는 두 개의 정류모듈(671, 672)이 연결되며, 각 모듈의 출력단자에는 필터용 커패시터(Co11, Co12)가 각각 연결되며, 각 정류모듈(M11)의 출력단자 (a) 및 (b)가 각각 서로 공통으로 연결되어 하나의 출력전압(Vout1)를 형성한다. 트랜스포머(T4)에는 하나의 정류모듈(673)이 연결되며, 그 출력단자에는 필터용 커패시터(Co2)가 연결되며, 정류모듈(M11)의 출력단자 (a) 및 (b)는 출력전압(Vout2)를 형성한다. 본 실시예를 참고하면, 전원장치의 출력전압의 수에 따라, 그리고 각 출력 전력양에 따라 출력 트랜스포머의 수 및 각 트랜스포머에 연결되는 정류모듈의 수를 적절히 정할 수 있음을 알 수 있다.Two rectifier modules 671 and 672 are connected to the transformer T3, and filter capacitors Co11 and Co12 are connected to the output terminals of each module, respectively, and output terminals (a) and each of the rectifier modules M11. (b) are connected to each other in common to form one output voltage V out1 . One rectifier module 673 is connected to the transformer T4, and a filter capacitor Co2 is connected to the output terminal thereof, and output terminals (a) and (b) of the rectifier module M11 are output voltage (V). out2 ). Referring to this embodiment, it can be seen that the number of output transformers and the number of rectifier modules connected to each transformer can be appropriately determined according to the number of output voltages of the power supply device and the amount of output power.

한편, 트랜스포머(T5)는 저전류/고전압 출력용을 위해서는 도 5f에 도시된 바와 같은 구성의 출력정류부(67c3)를 채택할 수 있다. 저전류용인 경우에는 정류용 소자로서 트랜지스터 대신에 다이오드를 사용하더라도 전력손실이 적어 별다른 문제가 없으며, 고전압용 MOSFET 트랜지스터의 경우 드레인과 소스간의 내부저항이 크기 때문에 고전압(200V 이상) 정류에서는 트랜지스터보다는 다이오드를 병렬로 사용하는 것이 보다 효율적이다. 따라서, 본 실시예는 저전류이면서 고전압의 출력이 요구되는 경우에 적합하다. 도 6d는 이와 같이 다이오드를 이용하여 구성한 예를 나타낸다.On the other hand, the transformer T5 may adopt the output rectifying unit 67c3 having the configuration as shown in FIG. 5F for the low current / high voltage output. In the case of low current, even if a diode is used instead of a transistor as a rectifying element, there is no problem because of low power loss.In the case of a high voltage MOSFET transistor, the diode is higher than a transistor because of the large internal resistance between drain and source. Using in parallel is more efficient. Therefore, this embodiment is suitable for the case where low current and high voltage output are required. 6D shows an example in which the diode is configured in this way.

본 회로는 배터리 전압을 이용하여 고출력(저전압 고전류)용 인버터를 구현할 수 있으며, 직류 모터 구동장치 응용되어 에너지 절약을 물론 스위칭 주파수를 높일 수 있어 모터의 토크(torque)를 향상시킬 수 있다. 특히, 에어콘 콤퓨레셔모터에 응용되는 경우 에어콘의 소비전력을 대폭 절약할 수 있다. 상술한 바와 같은 콘버터의 구성은 고전력용 전력을 요구하는 전원변환장치의 구동회로로 사용될 수 있으며, 특히 밧데리 충전기, 직류전동기 구동장치 등에 사용되는 각종 인버터나 콘버터 회로에 유용하다. 그리고, 본 발명에 따른 콘버터는 노트북 컴퓨터와 같이 저전압/고전력용 전원공급장치의 구동회로로도 적합하다.This circuit can implement an inverter for high power (low voltage and high current) using a battery voltage, and can be applied to a DC motor driving device to increase the switching frequency as well as energy saving, thereby improving the torque of the motor. In particular, when applied to an air conditioner compressor motor, it is possible to significantly reduce the power consumption of the air conditioner. The above-described configuration of the converter can be used as a driving circuit of a power converter that requires high power, and is particularly useful for various inverters or converter circuits used in battery chargers, DC motor driving devices, and the like. The converter according to the present invention is also suitable as a driving circuit of a low voltage / high power power supply device such as a notebook computer.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전원공급기에 의하면, 스위칭 주파수 발진부(PWM 제어회로)에 공급되는 전원(V2)과 메인 전력증폭기(전력 트랜스포머의 출력측)로 공급되는 전원(V1)을 완전히 분리하여 스위칭 주파수를 높이더라도 발진이 발생되지 않아 높은 효율을 얻을 수 있다. 본 발명에 의하면 스위칭 주파수를 종래에 비하여 크게 높일 수 있음으로써 콘버터에 사용되는 트랜스포머의 크기를 작게할 수 있으며 아울러 코일의 턴수를 줄여 코일의 저항에 의한 에너지 손실을 줄일 수 있다.As described above, according to the power supply apparatus according to the present invention, the power supply V2 supplied to the switching frequency oscillator (PWM control circuit) and the power supply V1 supplied to the main power amplifier (output side of the power transformer) are completely separated and switched. Even if the frequency is increased, oscillation does not occur and high efficiency can be obtained. According to the present invention, the switching frequency can be greatly increased as compared with the related art, thereby reducing the size of the transformer used in the converter and reducing the number of turns of the coil, thereby reducing energy loss due to the resistance of the coil.

또한, 종래의 토템 폴 신호 발생방식에서 무효전력 손실이 20% 이상이 되어 효율을 80% 이상으로 할 수 없음에 비하여, 본 발명에서는 드라이브 트랜스포머에서 2차측으로 전류를 공급함에 있어서 (+)와 (-) 펄스를 분리 전송하여 증폭함으로써 무효전력 손실을 무시할 정도로 낮출 수 있다. 또한, 종래에는 콘버터 출력단에 무효전력을 보상하기 위한 인덕터와 커패시터로 구성된 필터를 구비하여야 하지만 본 발명에서는 출력측에 나타나는 리플의 크기가 작아 그와 같은 필터를 구비할 필요없이 낮은 용량의 커패시터만이 요구되므로 경제적으로나 물리적인 부피면에서보다 잇점이 있다.In addition, in the conventional totem pole signal generation method, the reactive power loss is 20% or more, so that the efficiency cannot be 80% or more. -) By separately transmitting and amplifying the pulses, it can be lowered to neglect the reactive power loss. In addition, in the prior art, a filter including an inductor and a capacitor for compensating reactive power should be provided at the converter output stage. However, in the present invention, only a capacitor having a low capacitance is required without having such a filter because the magnitude of the ripple appearing on the output side is small. This is an advantage over economics and physical volume.

Claims (39)

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부;A power output unit configured to output a first power source and a second power source; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부;A switching unit which operates at a predetermined frequency according to a switching signal and outputs the second power by chopping the square wave of the frequency; 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부; 및An inverter unit receiving the square wave signal having the level of the second power and amplifying the square wave signal having the level of the first power; And 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a rectifier for rectifying the square wave signal output from the inverter and outputting the rectified square wave signal. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는The method of claim 1, wherein the switching unit 상기 인버터부의 출력전류를 검출하여 궤환시키는 전류궤환부;A current feedback unit for detecting and feeding back the output current of the inverter unit; 상기 출력정류부의 출력신호를 궤환시키는 출력궤환부; 및An output feedback unit for feeding back an output signal of the output rectifier; And 상기 궤환된 출력신호를 소정의 기준신호와 비교한 오차신호 및 상기 전류궤환부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호의 펄스 위상을 조정하여 최종 출력의 직류전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 스위칭제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.A switching control unit for controlling the DC voltage of the final output is maintained by adjusting the pulse phase of the switching signal according to the error signal comparing the feedback output signal with a predetermined reference signal and the detection signal output from the current feedback unit Switching mode power supply characterized in that it further comprises. 제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부;A power output unit configured to output a first power source and a second power source; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및A switching unit which operates at a predetermined frequency according to a switching signal and outputs the second power by chopping the square wave of the frequency; And 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호가 입력되어 서로 교대로 온 또는 오프되는 제1 및 제2 스위칭소자를 구비하여, 상기 입력 구형파신호의 양의 위상에서 제1 스위칭소자가 온되어 상기 제1전원의 양의 레벨신호를 출력하는 한편 상기 입력 구형파신호의 음의 위상에서 제2 스위칭소자가 온되어 상기 제1전원의 음의 레벨신호를 출력하여, 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 출력하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a first and a second switching device in which a square wave signal having the level of the second power source is input and alternately turned on or off, and the first switching element is turned on at a positive phase of the input square wave signal. While outputting a positive level signal of the power supply while the second switching element is turned on in the negative phase of the input square wave signal to output a negative level signal of the first power supply, the square wave signal having the level of the first power supply Switching mode power supply comprising a inverter output. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Switching mode power supply characterized in that it further comprises an output rectifier for rectifying the square wave signal output from the inverter unit and outputs the DC power. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전원출력부는According to claim 1 or 3, wherein the power output unit 교류전원을 입력받아 이를 직류전원으로 정류한 두 전원을 출력하되, 상대적으로 고전압레벨을 갖는 제1전원 및 상대적으로 저전압레벨을 갖는 제2전원을 출력하는 입력정류기인 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Switching mode power supply, characterized in that the input rectifier outputs the first power having a relatively high voltage level and the second power having a relatively low voltage level, receiving the AC power and rectifying it to a DC power supply. . 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 스위칭부는According to claim 1 or 3, wherein the switching unit 스위칭신호에 따라 온 또는 오프하는 스위치; 및A switch that is turned on or off according to a switching signal; And 상기 제2전원과 상기 스위치 사이에 1차권선이 연결되어 상기 스위치의 온또는 오프 동작에 의하여 1차권선에 구형파 전원이 공급되어 2차권선으로 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 출력하는 트랜스포머를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.A primary winding is connected between the second power supply and the switch to supply a square wave power supply to the primary winding by an on or off operation of the switch, and outputs a square wave signal having a level of the second power supply to the secondary winding. Switching mode power supply comprising a. 제6항에 있어서, 상기 트랜스포머의 1차권선은 코일의 굵기 및 권선수가 실질적으로 동일하면서 그 극성이 반대로 권선되어 있는 기본권선 및 보조권선을 포함하되, 상기 보조권선과 보조권선은 상기 스위칭부의 온오프 동작에 따라 번갈아 에너지를 저장하고 있다가 그 저장된 에너지를 2차권선으로 전달하는것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The method of claim 6, wherein the primary winding of the transformer includes a primary winding and an auxiliary winding in which the coils are substantially the same in thickness and the number of turns, and are reversed in polarity, wherein the auxiliary winding and the auxiliary winding are turned on in the switching unit. Switching mode power supply characterized in that the energy is stored alternately in accordance with the off operation, and the stored energy is transferred to the secondary winding. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전원출력부에서 상기 제2전원을 발생하는 제2전원출력부는,According to claim 1 or 3, wherein the second power output unit for generating the second power from the power output unit, 교류전원을 입력받아 이를 직류전원으로 정류하는 제1정류부;A first rectifying unit receiving an AC power and rectifying the DC power; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 온 또는 오프하는 제2스위칭부;A second switching unit which is turned on or off at a predetermined frequency according to the switching signal; 상기 제1정류부의 직류전원과 상기 제2스위칭부 사이에 1차권선이 연결되어 상기 제2스위칭부의 온 또는 오프에 의하여 1차권선에 공급되는 상기 직류전원을 단속하여 2차권선에 전력을 공급하는 전력변환부;A primary winding is connected between the DC power supply of the first rectifying unit and the second switching unit to interrupt the DC power supplied to the primary winding by turning on or off the second switching unit to supply power to the secondary winding. A power conversion unit; 상기 전력변환부의 2차권선에 연결되어 교류전원을 직류전원으로 변환하여 제2전원을 출력하는 제2정류부;A second rectifier connected to the secondary winding of the power converter to convert AC power into DC power and output a second power; 상기 제2스위칭부의 온 또는 오프 동작에 따라 상기 전력변환부의 1차권선에흐르는 전류를 감지하여 이를 제어부로 궤환하는 검출부; 및A detection unit for detecting a current flowing in the primary winding of the power conversion unit according to an on or off operation of the second switching unit and feeding it back to the control unit; And 상기 제2정류부의 제2전원을 궤환받아 이를 기준신호와 비교한 오차신호 및 상기 검출부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호를 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a controller configured to receive the second power supply of the second rectifier and generate the switching signal according to an error signal comparing the second power supply with a reference signal and a detection signal output from the detection unit. 제8항에 있어서, 상기 검출부는The method of claim 8, wherein the detection unit 입력직류전원의 한 극과 상기 제2스위칭부 사이에 연결되어, 상기 제2스위칭부의 온 또는 오프에 따라 상기 전력변환부의 1차권선에 흐르는 전류을 1차권선으로 공급받아 이를 소정의 비율로 변환하여 2차권선으로 공급하는 전류-커플링 변환기; 및Connected between one pole of an input DC power supply and the second switching unit, the current flowing through the primary winding of the power conversion unit is supplied to the primary winding in accordance with on or off of the second switching unit, and converted into a predetermined ratio. A current-coupling converter for supplying the secondary winding; And 상기 전류-커플링 변환기의 2차권선에 유도된 전력으로부터 상기 제어부로 입력되는 감지신호를 생성하는 신호발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a signal generator for generating a detection signal input to the controller from power induced in the secondary winding of the current-coupling converter. 제8항에 있어서, 상기 제2정류부는The method of claim 8, wherein the second rectifying unit 상기 전력변환부의 2차권선 양단에 게이트단자 및 소스단자가 각각 연결되며 드레인단자에서 출력단자가 인출되는 트랜지스터; 및A transistor having a gate terminal and a source terminal connected to both ends of the secondary winding of the power converter and having an output terminal drawn from the drain terminal; And 상기 게이트단자 및 소스단자 사이에 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 게이트 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로 및 드레인단자와 소스단자 사이에 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 드레인과 소스간의 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로 중 적어도 하나를 구비하는 스누버부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.A first snubber circuit for preventing a ringing phenomenon caused by a leakage capacitance and a gate capacitance between the gate terminal and the source terminal and a leakage inductance between the drain terminal and the source terminal and the capacitance between the drain and the source terminal And a snubber unit including at least one of second snubber circuits for preventing ringing from occurring. 제8항에 있어서, 상기 제2정류부는The method of claim 8, wherein the second rectifying unit 상기 전력변환부의 2차권선에 정류용 다이오드가 연결되며,A rectifier diode is connected to the secondary winding of the power converter, 상기 전력변환부의 누설 인덕턴스와 상기 다이오드의 접합 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위하여 상기 다이오드의 양단에 또는 상기 전력변환부의 2차권선 양단에 스누버회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Switching mode power supply, characterized in that the snubber circuit is connected to both ends of the diode or both ends of the secondary winding of the power converter in order to prevent the ringing phenomenon caused by the leakage inductance of the power converter and the junction capacitance of the diode. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 전원출력부에서 상기 제1전원을 발생하는 제1전원출력부는,According to claim 1 or claim 3, The first power output unit for generating the first power from the power output unit, 교류전원을 입력받아 이를 직류전원으로 정류하여 제2전원의 전압을 발생하는 정류부를 적어도 둘 구비하며, 각 정류부는 실질적으로 동일한 내부 구성을 가지며 동일한 전압을 출력하며, 각 정류부의 (+) 및 (-) 출력단자가 각각 서로 공통으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.At least two rectifiers receiving the AC power and rectifying the DC power to generate a voltage of the second power source, and each rectifying unit has substantially the same internal configuration and outputs the same voltage, and each of the rectifiers (+) and ( -) Switching mode power supply, characterized in that the output terminals are connected to each other in common. 제12항에 있어서, 상기 각 정류부는 소정의 정격을 갖는 모듈로 구성되고 (+) 및 (-) 출력단자를 구비하여, 각 모듈의 (+) 및 (-) 출력단자를 서로 연결하여 상기 제1전원으로 요구되는 정격을 갖는 제1전원출력부를 구성하는 것을 특징으로하는 스위칭모드 전원공급기.The method of claim 12, wherein each of the rectifier is composed of a module having a predetermined rating and having (+) and (-) output terminal, by connecting the (+) and (-) output terminal of each module to each other A switching mode power supply characterized by comprising a first power output unit having a rating required as one power source. 제3항에 있어서, 상기 인버터부는The method of claim 3, wherein the inverter unit 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 전달받는 트랜스포머 및 상기 트랜스포머의 2차권선에 연결되어 스위칭소자로서 동작하는 둘의 트랜지스터를 포함하며,A transformer receiving a square wave signal having a level of the second power supply, and two transistors connected to a secondary winding of the transformer and operating as a switching element, 제1 트랜지스터의 드레인단자는 상기 제1전원의 (+)단자에 연결되며, 제2 트랜지스터의 소스단자는 상기 제1전원의 (-)단자에 연결되며, 제1 트랜지스터의 소스단자와 제2 트랜지스터의 드레인단자가 공통 접속되어 출력단자를 형성하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The drain terminal of the first transistor is connected to the (+) terminal of the first power supply, the source terminal of the second transistor is connected to the (-) terminal of the first power source, the source terminal and the second transistor of the first transistor A switching mode power supply, characterized in that the drain terminal of the common connection is formed to form an output terminal. 제14항에 있어서, 상기 제1 또는 제2 트랜지스터는The method of claim 14, wherein the first or second transistor is 복수의 트랜지스터 소자가 병렬로 연결되어 각 트랜지스터 소자로 전류가 분산되어 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Switching power supply, characterized in that the plurality of transistor elements are connected in parallel so that the current is distributed to each transistor element flows. 제14항에 있어서, 상기 각 트랜지스터에는The method of claim 14, wherein each transistor is 상기 각 트랜지스터의 드레인과 소스간의 커패시턴스에 충전된 전하를 방전하기 위한 전하방전부; 및A charge discharge unit for discharging the charge charged in the capacitance between the drain and the source of each transistor; And 상기 트랜스포머의 1차코일의 누설 인덕턴스와 상기 각 트랜지스터의 게이트와 소스 간의 커패시턴스에 의하여 발생되는 링깅 현상을 억제하기 위한 스누버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a snubber portion for suppressing a ringing phenomenon caused by leakage inductance of the primary coil of the transformer and capacitance between the gate and the source of each transistor. 제16항에 있어서, 상기 스누버부는 저항과 커패시터가 직렬로 연결된 것을 상기 트랜스포머의 2차권선에 병렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The switching mode power supply of claim 16, wherein the snubber unit connects a resistor and a capacitor connected in series to the secondary winding of the transformer in parallel. 제16항에 있어서, 상기 전하방전부는The method of claim 16, wherein the charge discharge unit 상기 트랜지스터가 오프인 동안 발생된 드레인과 소스간의 커패시턴스에 의한 전하를 충전하는 커패시터;A capacitor that charges a charge due to capacitance between a drain and a source generated while the transistor is off; 상기 트랜지스터가 온인 동안 상기 커패시터에 저장된 전하를 방출하는 저항; 및A resistor for releasing charge stored in the capacitor while the transistor is on; And 상기 트랜지스터가 온 또는 오프인 동안에 전류의 방향을 규정하기 위한 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a diode for defining the direction of current while the transistor is on or off. 제16항에 있어서, 상기 트랜지스터는The method of claim 16, wherein the transistor is 상기 트랜스포머로부터 전달된 구형파신호의 상승시간과 상기 트랜지스터의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 게이트 입력단자에 부가된 게이트저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a gate resistor added to a gate input terminal to match the rise time of the square wave signal transmitted from the transformer with the rise time of the transistor. 제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부;A power output unit configured to output a first power source and a second power source; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 상기 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to output the second power by chopping the square wave at the frequency; And 상기 제1전원의 중간탭단자가 출력단자를 형성하며, 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 업출력부 및 다운출력부를 구비하여, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 업출력부를 통하여 상기 제1전원의 중간탭단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 제1전원의 중간탭단자에서 상기 다운출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The middle tap terminal of the first power supply forms an output terminal, and includes an up output part and a down output part which are alternately turned on or off depending on a logic level of the input square wave signal, By setting the current path to the middle tap terminal of the first power supply through the up output unit or the current path from the middle tap terminal of the first power source to the negative terminal of the first power source through the down output unit And an inverter unit receiving the square wave signal having the level of the second power and amplifying the square wave signal having the level of the first power. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 업출력부 또는 다운출력부는 적어도 하나의 스위칭용 트랜지스터를 포함하며,The up output unit or down output unit includes at least one switching transistor, 상기 업출력부에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 상기 제1전원의 (+)단자에 연결되고 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되며,The drain terminal of the transistor included in the up-output unit is connected in common to the (+) terminal of the first power source, the source terminal of the transistor is connected in common, 상기 다운출력부에 포함된 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 상기 제1전원의 (-)단자에 연결되고 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어,The source terminal of the transistor included in the down output unit is connected in common and is connected to the negative terminal of the first power supply, and the drain terminal of the transistor is connected in common. 상기 다운출력부의 트랜지스터의 공통 드레인 단자와 상기 업출력부의 트랜지스터의 공통 소스 단자가 공통 접속되어 상기 인버터부의 출력단자를 형성하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a common drain terminal of the transistor of the down output part and a common source terminal of the transistor of the up output part are connected in common to form an output terminal of the inverter part. 제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부;A power output unit configured to output a first power source and a second power source; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 상기 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to output the second power by chopping the square wave at the frequency; And 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 제1 내지 제4 출력부를 구비하여, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 제1 출력부, 출력단자 및 상기 제4 출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류 경로를 설정하거나, 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 제2 출력부, 출력단자 및 상기 제3 출력부를 통하여 상기 제1전원의 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.First to fourth outputs are alternately turned on or off according to the logic level of the input square wave signal, and are provided through the first output unit, the output terminal, and the fourth output unit at the positive terminal of the first power source. Set a current path to the negative terminal of the first power source, or (-) of the first power source through the second output unit, the output terminal and the third output unit at the positive terminal of the first power source. And an inverter unit configured to set a current path to a terminal and to receive a square wave signal having the level of the second power source and to amplify the square wave signal having the level of the first power source. 제22항에 있어서,The method of claim 22, 상기 제1 내지 제4 출력부는 각각 적어도 하나의 스위칭용 트랜지스터를 포함하며,Each of the first to fourth output units includes at least one switching transistor, 상기 제1 및 제2 출력부에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 상기 제1전원의 (+)단자에 연결되고, 상기 제1 및 제2 출력부의 트랜지스터의 소스 단자는 각각 공통으로 연결되며, 상기 제1 출력부의 트랜지스터의 공통 소스 단자는 상기 인버터부의 출력단자를 경유하여 상기 제3 출력부의 트랜지스터의 동통 소스 단자로 연결되며,Drain terminals of the transistors included in the first and second output units are commonly connected to the positive terminal of the first power supply, and source terminals of the transistors of the first and second output units are commonly connected to each other. The common source terminal of the transistor of the first output unit is connected to the through source terminal of the transistor of the third output unit via the output terminal of the inverter unit, 상기 제2 및 제4 출력부에 포함된 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 상기 제1전원의 (-)단자에 연결되고, 상기 제3 및 제4 출력부의 트랜지스터의 드레인 단자는 각각 공통으로 연결되며, 상기 제3 출력부의 트랜지스터의 공통 드레인 단자는 상기 제1 출력부의 공통 소스단자에 연결되고 상기 제4 출력부의 트랜지스터의 공통 드레인 단자는 상기 제2 출력부의 공통 소스단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Source terminals of the transistors included in the second and fourth output parts are connected in common, and are connected to the negative terminal of the first power supply, and drain terminals of the transistors of the third and fourth output parts are connected in common. And a common drain terminal of the transistor of the third output unit is connected to a common source terminal of the first output unit, and a common drain terminal of the transistor of the fourth output unit is connected to a common source terminal of the second output unit. Switching mode power supply. 제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부;A power output unit configured to output a first power source and a second power source; 소정의 주파수로 동작하여 상기 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부; 및A switching unit operating at a predetermined frequency to output the second power by chopping the square wave of the frequency; And 상기 제1전원의 (+)단자가 출력단자를 형성하며, 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 업출력부 및 다운출력부를 구비하여,The positive terminal of the first power supply forms an output terminal, and includes an up output unit and a down output unit which are alternately turned on or off depending on a logic level of the input square wave signal. 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 업출력부를 통하여 (-)단자로의 전류 경로를 설정하거나 상기 제1전원의 (+)단자에서 상기 다운출력부를 통하여 (-)단자로의 전류경로를 설정하여, 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Set the current path from the (+) terminal of the first power supply to the (-) terminal through the up output unit or from the (+) terminal of the first power supply to the (-) terminal through the down output unit. And an inverter unit configured to receive a square wave signal having the level of the second power and amplify the square wave signal having the level of the first power. 제24항에 있어서,The method of claim 24, 상기 업출력부는 트랜지스터를 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비하며, 각모듈에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터의 1차권선의 업단자에 연결되고, 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 제1전원의 (-)단자에 접속되며,The up output unit includes at least one module including a transistor, and the drain terminals of the transistors included in each module are connected in common to the up terminal of the primary winding of the output transistor, and the source terminal of the transistor is commonly Connected to the negative terminal of the first power source, 상기 다운출력부는 트랜지스터를 포함하는 적어도 하나의 모듈을 구비하며, 각 모듈에 포함된 트랜지스터의 드레인 단자는 공통으로 연결되어 출력 트랜지스터의 1차권선의 다운단자에 연결되고, 트랜지스터의 소스 단자는 공통으로 연결되어 제1전원의 (-)단자에 접속되며,The down output unit includes at least one module including a transistor, and the drain terminals of the transistors included in each module are connected in common to the down terminal of the primary winding of the output transistor, and the source terminal of the transistor is commonly Connected to the negative terminal of the first power source, 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라, 상기 업출력부에 포함된 트랜지스터들이 동시에 온되어 제1전원의 (+)단자에서 업출력부를 거쳐 제1전원의 (-)단자 방향으로 전류를 흐르게 하거나, 상기 다운출력부에 포함된 트랜지스터들이 동시에 온되어 상기 제1전원의 (+)단자에서 다운출력부를 거쳐 제1전원의 (-)단자 방향으로 전류를 흐르게 하여, 출력단자에 제1전원의 레벨을 갖는 구형파를 발생하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.According to the logic level of the input square wave signal, the transistors included in the up-output unit are simultaneously turned on to allow a current to flow from the (+) terminal of the first power supply to the (-) terminal direction of the first power supply via the up-output unit, or Transistors included in the down output unit are simultaneously turned on to flow current from the positive terminal of the first power supply through the down output unit toward the negative terminal of the first power supply, and thus have a level of the first power supply at the output terminal. Switching mode power supply, characterized in that to generate a square wave. 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전원을 동일한 전원을 사용하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.25. The switched mode power supply of claim 24, wherein the first and second power supplies use the same power supply. 제20항, 제22항 또는 제24항에 있어서, 상기 인버터부의 각 출력부는 복수의 스위칭소자를 포함하여, 각 출력부에 포함된 스위칭소자들이 동시에 온 또는 오프됨에 의하여 전류 경로가 설정되어 각 출력부에 흐르는 전류가 각 스위칭소자들로분산하여 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.25. The method of claim 20, 22 or 24, wherein each output unit of the inverter unit includes a plurality of switching elements, the current path is set by the switching elements included in each output unit on or off at the same time each output Switching mode power supply, characterized in that the current flowing in the negative portion is distributed to each switching element flows. 제20항, 제22항 또는 제24항에 있어서, 상기 스위칭부는25. The method of claim 20, 22 or 24, wherein the switching unit 상기 인버터부의 출력단자로 흐르는 전류를 검출하여 궤환시키는 전류궤환부; 및A current feedback unit for detecting and feeding back a current flowing through the output terminal of the inverter unit; And 상기 전류궤환부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호의 펄스 위상을 조정하여 최종 출력의 직류전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 스위칭제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a switching control unit controlling the pulse phase of the switching signal according to the detection signal output from the current feedback unit to control the DC voltage of the final output to be constant. 제20항, 제22항 또는 제24항에 있어서, 상기 인버터부의 각 출력부가 복수의 스위칭소자를 포함하는 경우,The method according to claim 20, 22 or 24, wherein each output unit of the inverter unit includes a plurality of switching elements. 상기 각 출력부에 포함된 복수의 스위칭소자들 중 일부에 의하여 형성된 전류경로에 흐르는 전류를 검출하여 궤환시키는 전류궤환부;A current feedback unit for detecting and returning a current flowing in a current path formed by some of the plurality of switching elements included in each output unit; 상기 전류궤환부에서 출력된 감지신호에 따라 상기 스위칭신호의 펄스 위상을 조정하여 최종 출력의 직류전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 스위칭제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a switching control unit controlling the pulse phase of the switching signal according to the detection signal output from the current feedback unit to control the DC voltage of the final output to be constant. 제20항, 제22항 또는 제24항에 있어서,The method according to claim 20, 22 or 24, 상기 인버터부의 출력단자로 흐르는 전류 경로 상에 전류 커플링 트랜스포머를 게재하여, 상기 트랜스포머의 2차권선으로 유도된 전류를 전압신호로 변환하여궤환하여, 상기 스위칭신호의 펄스 위상을 조정하여 최종 출력의 직류전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Placing a current-coupling transformer on the current path flowing through the output terminal of the inverter unit, converts the current induced in the secondary winding of the transformer into a voltage signal, and feedback it to adjust the pulse phase of the switching signal of the final output Switching mode power supply, characterized in that the control to maintain a constant DC voltage. 제20항, 제22항 또는 제24항에 있어서, 상기 인버터부의 각 출력부는 스위칭용 트랜지스터를 포함하며,25. The method of claim 20, 22 or 24, wherein each output portion of the inverter unit includes a switching transistor, 상기 각 트랜지스터의 드레인과 소스간의 커패시턴스에 충전된 전하를 방전하기 위한 전하방전부; 및A charge discharge unit for discharging the charge charged in the capacitance between the drain and the source of each transistor; And 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 상기 각 트랜지스터의 게이트와 소스 간의 커패시턴스에 의하여 발생되는 링깅 현상을 억제하기 위한 스누버부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a snubber portion for suppressing the ringing phenomenon caused by the leakage inductance of the transformer and the capacitance between the gate and the source of each transistor. 제31항에 있어서, 상기 전하방전부는The method of claim 31, wherein the charge discharge unit 상기 트랜지스터가 오프인 동안 발생된 드레인과 소스간의 커패시턴스에 의한 전하를 충전하는 커패시터;A capacitor that charges a charge due to capacitance between a drain and a source generated while the transistor is off; 상기 트랜지스터가 온인 동안 상기 커패시터에 저장된 전하를 방출하는 저항; 및A resistor for releasing charge stored in the capacitor while the transistor is on; And 상기 트랜지스터가 온 또는 오프인 동안에 전류의 방향을 규정하기 위한 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a diode for defining the direction of current while the transistor is on or off. 제31항에 있어서, 상기 각 트랜지스터는32. The device of claim 31, wherein each transistor is 상기 트랜스포머로부터 전달된 구형파신호의 상승시간과 상기 트랜지스터의 상승시간이 매칭되도록 하기 위하여 게이트 입력단자에 부가된 게이트저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a gate resistor added to a gate input terminal to match the rise time of the square wave signal transmitted from the transformer with the rise time of the transistor. 제20항, 제22항 또는 제24항에 있어서,The method according to claim 20, 22 or 24, 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Switching mode power supply characterized in that it further comprises an output rectifier for rectifying the square wave signal output from the inverter unit and outputs the DC power. 제34항에 있어서, 상기 출력정류부는35. The apparatus of claim 34, wherein the output rectifier is 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호가 트랜스포머를 게재하여 전달되어 상기 전달된 구형파신호의 위상에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 상측모듈 및 하측모듈을 구비하되,The square wave signal output from the inverter unit is delivered by placing a transformer, the upper module and the lower module alternately turned on or off according to the phase of the transmitted square wave signal, 상기 각 상측모듈 및 하측모듈은Each of the upper module and the lower module 상기 트랜스포머의 2차권선 양단에 게이트단자 및 소스단자가 각각 연결되며 드레인단자에서 출력단자가 인출되는 트랜지스터; 및A transistor having a gate terminal and a source terminal connected to both ends of the secondary winding of the transformer and having an output terminal drawn from a drain terminal; And 상기 게이트단자 및 소스단자 사이에 상기 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 게이트 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제1 스누버회로 및 드레인단자와 소스단자 사이에 상기 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 드레인과 소스간의 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위한 제2 스누버회로 중 적어도 하나를 구비하는 스누버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The first snubber circuit for preventing ringing due to leakage inductance and gate capacitance of the transformer between the gate terminal and the source terminal and the leakage inductance of the transformer between the drain terminal and the source terminal and the capacitance between the drain and the source terminal And a snubber unit including at least one of second snubber circuits for preventing a ringing phenomenon. 제34항에 있어서,The method of claim 34, wherein 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호가 트랜스포머를 게재하여 전달되어 상기 전달된 구형파신호의 위상에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 상측모듈 및 하측모듈을 구비하되,The square wave signal output from the inverter unit is delivered by placing a transformer, the upper module and the lower module alternately turned on or off according to the phase of the transmitted square wave signal, 상기 각 상측모듈 및 하측모듈은Each of the upper module and the lower module 상기 트랜스포머의 2차권선에 정류용 다이오드가 연결되며,A rectifier diode is connected to the secondary winding of the transformer, 상기 트랜스포머의 누설 인덕턴스와 상기 다이오드의 접합 커패시턴스에 의한 링깅 현상을 방지하기 위하여 상기 다이오드의 양단에 또는 상기 전력변환부의 2차권선 양단에 스누버회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And a snubber circuit is connected at both ends of the diode or at both ends of the secondary winding of the power converter in order to prevent ringing caused by leakage inductance of the transformer and junction capacitance of the diode. 교류전원을 입력받아, 과도한 입력전압을 안전한 레벨로 클램핑하고 입력전원으로부터의 과도한 유입전류를 차단하는 교류입력부;An AC input unit configured to receive an AC power supply, clamp an excessive input voltage to a safe level, and block excessive inflow current from the input power source; 상기 입력 교류전원의 위상에 따라 전류의 흐름을 결정하는 전류경로설정부; 및A current path setting unit which determines a flow of current according to a phase of the input AC power source; And 상기 전류경로설정부에 의하여 전달된 전류를 충전하여 직류전압을 발생하는 출력부를 구비하는 정류부를 적어도 둘 구비하며,At least two rectifiers having an output unit for generating a DC voltage by charging the current transmitted by the current path setting unit, 상기 각 정류부는 실질적으로 동일한 내부 구성을 가지며 동일한 전압을 출력하며, 각 정류부의 (+) 및 (-) 출력단자가 각각 서로 공통으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 정류기.And the rectifiers have substantially the same internal configuration and output the same voltage, and the positive and negative output terminals of each rectifier are commonly connected to each other. 제37항에 있어서, 상기 각 정류부는 소정의 정격을 갖는 모듈로 구성되고 (+) 및 (-) 출력단자를 구비하여, 각 모듈의 (+) 및 (-) 출력단자를 서로 연결하여 상기 제1전원으로 요구되는 정격을 갖는 제1전원출력부를 구성하는 것을 특징으로 하는 정류기.38. The apparatus of claim 37, wherein each rectifier comprises a module having a predetermined rating and includes (+) and (-) output terminals to connect the (+) and (-) output terminals of each module to each other. A rectifier comprising a first power output unit having a rating required as one power source. 제37항에 있어서, 상기 각 정류부의 출력부는 고조파 잡음을 제거하기 위하여 커패시터 및 인덕터로 구성된 파이형 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정류기.38. The rectifier of claim 37, wherein the output of each rectifier further comprises a pi-type filter composed of a capacitor and an inductor to remove harmonic noise.
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