KR200216665Y1 - Switching mode power supply with high efficiency - Google Patents

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본 고안은 스위칭모드 전원 공급기에 관한 것으로, 특히 회로내에 발생될 수 있는 발진현상을 방지하여 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능한 스위칭모드 전원공급기에 관한 것으로, 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; 및 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 포함하여, 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.The present invention relates to a switching 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. The switching mode power supply includes a first power source and a second power source part; A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to chop the second power supply to a square wave of the frequency and outputting the chopped wave; An inverter unit receiving a square wave signal having a level of the second power supply and amplifying the square wave signal into a square wave signal having a level of the first power supply; And a rectifier for rectifying the rectangular wave signal output from the inverter unit and outputting the rectified rectangular wave signal to a DC power source, wherein the rectifier includes a power supply V2 supplied to a switching frequency oscillation unit (PWM control circuit) and a main power amplifier (output side of a power transformer) The power source V1 is completely disconnected and the oscillation is not generated even if the switching frequency is increased, so that high efficiency can be obtained.

Description

고효율의 스위칭모드 전원공급기 {Switching mode power supply with high efficiency}[0001] Switching mode power supply with high efficiency [0002]

본 고안은 스위칭모드 전원 공급기에 관한 것으로, 특히 회로내에 발생될 수 있는 발진현상을 방지하여 높은 스위칭 주파수로 동작이 가능한 스위칭모드 전원공급기에 관한 것이다.The present invention relates to a switching 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.There is an attempt to reduce the energy loss due to the resistance of the coil by reducing the size of the transformer by increasing the switching frequency (fs) as much as possible in the switching mode power supply (SMPS) and reducing the number of turns of the coil. According to the configuration, oscillation occurs even when the switching frequency is 100 KHz or more, and when the load is connected to the output terminal, the output voltage drops and the power of the power supply side is not properly transmitted to the load of the output terminal .

본 고안이 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 전원공급기를 제공하는 것이다.The technical object of the present invention is to provide a power supply capable of achieving high efficiency without generating oscillation even if the switching frequency is increased by completely separating the power supplied to the switching frequency oscillator and the power supplied to the main power amplifier in the converter circuit .

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.Figs. 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 showing an example in which the input rectifier shown in FIG. 2B is configured in the form of a module.

도 2e는 도 2a에 도시된 저전압발생부(25)의 다른 구성을 나타내는 도면이다.2E is a diagram showing another configuration of the low voltage generating unit 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 chart for explaining the operation in each part of the circuit diagram of Fig. 3A.

도 3c는 도 3a에 도시된 PWM제어회로(31)의 구성도의 일 예이다.FIG. 3C is an example of a 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.Circuit M1 shown in FIG. 4A is a more detailed circuit diagram in which additional circuitry is added to transistor Q2 of the output portion 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 additional circuitry is added to the transistor Q3 of the output portion 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 circuits shown in Fig. 4A are 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 circuits shown in Fig. 4C are connected in parallel.

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

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

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

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

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

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

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

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

도 6c는 도 6a 또는 6b에 도시된 푸쉬-풀형 인버터부와 연결되어 사용되는 출력정류부의 일 예를 도시한 것이다.6C shows an example of an output rectifying part used in connection with the push-pull type inverter part shown 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 buffer section 67a shown in Fig. 6A.

상기 과제를 이루기 위한 본 고안에 따른 스위칭모드 전원공급기는,According to an aspect of the present invention, there is provided a switching mode power supply,

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 supply output unit for outputting a first power supply and a second power supply; A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to chop the second power supply to a square wave of the frequency and outputting the chopped wave; An inverter unit receiving a square wave signal having a level of the second power supply and amplifying the square wave signal into a square wave signal having a level of the first power supply; And an output rectifying unit for rectifying the rectangular wave signal output from the inverter unit and outputting the rectified rectangular wave signal to a DC power source.

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

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 V1은 고전압의 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 the 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 is additional circuitry in the circuit shown in the figure, is fed as a power source for a direct-current high-voltage power supply, and determines the output voltage level of the inverter 14, and the other DC power supply V 2 is the switching circuit 12 (E. G., 12 or 15 Vdc) may be generated by further adding a DC / DC converter (e. G., The DC / DC converter shown in FIG. 2D) The output portion of the power supply includes an inverter 14, a power transformer 15, and an output rectifying portion 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 high frequency fine wave. The square wave signal is input to the inverter 14 via the drive transformer 13 and amplified by the high voltage power supply V 1 and then applied to the power transformer 15 to be lowered to a predetermined value according to the coil winding ratio. The inverter 14 generates a square wave having the electric 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. The final output voltage V out of the output rectifying section 17 is fed back to the switching circuit 12. The switching circuit 12 adjusts the level (magnitude) of the current and the voltage by adjusting the pulse phase of the switching signal by comparing these feedback signals with the reference signal (PWM control). Thereby, the voltage of the final output of the power supply is kept constant. The square wave signal of high potential output from the inverter 14 is rectified by the output rectifier 17 after the voltage is adjusted by the transformer 15 to provide a DC power source.

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.Figs. 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 section 21, a high voltage generating section 23, and a low voltage generating section 25. The varistor Z 1 , the capacitors C 11 , C 12 and C 13 and the inductors L 1 and L 2 are connected to the AC input terminal to clamp an excessive input voltage to a safe level, It is used to cut off current and remove noise. The bridge diodes BR 1 and BR 2 function to convert the alternating current into direct current by determining the current flow according to the phase of the alternating current power source. The switch S1 is a selection switch according to the AC input voltage (110 V or 220 V).

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 the breakdown of the circuit due to instantaneous transient current. That is a current flow in the diode (BR 1) set the capacitor DC voltage V on the high potential level by the charging of the (C 1, C 2) 1 is generated in accordance with the cycle of the input AC power source. Low-voltage generating section 25 generates a direct current voltage V 2 of the low voltage level by the action of an electric charge charged in the capacitor and a forward diode.

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 도시된 고전압발생부(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 shows an AC-to-DC rectifier having a high rated current by dividing the AC-to-DC rectifier into a plurality of rectifiers and connecting the input and output stages in parallel Multiple rectifier circuit. In the bridge diode BR 1 of the high voltage generating unit 23 shown in FIG. 2A, if the operating current is large, a large amount of heat is generated thereby requiring a heat radiating plate and a large capacity of the capacitor, 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 in the figure, the configuration of each unit module is basically the same as the configuration related to the high voltage generator shown in FIG. 2A, and the input terminals of each module and the output terminals of the respective modules are connected in parallel, For example, if you are designing a 500VA rectifier, you can use 10 modules with a rating of 50 VA in parallel. As a result, the total input current is distributed to each module, reducing the power loss consumed by each module. That is, since the loss power is proportional to the resistance and is proportional to the square of the current, the loss power Ploss when n modules having a constant resistance (R) is used 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 operation current is constant, the use of n modules having the resistor R can reduce the loss power by 1 / n times as compared with the case where one module having the resistor R is used. Therefore, the efficiency of the power supply can be increased.

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 connected to the output of the pi (pi) filter including the capacitors CF 11 to CF 14 and the inductor LF 1 ) Type low-pass filter that removes the second, third, or higher harmonic noises generated by the high-frequency switching operation. The capacitors and inductors used in this circuit have low current ratings, which results in a small capacitor size and inductor core size and low heat dissipation.

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 has a structure in which a plurality of AC to DC rectifier modules having substantially the same configuration are connected in parallel to distribute input power by 1 / n for each module, This reduces the size of the electrical components used in the module, especially the capacitors and inductors, and reduces the heat generated by the bridge diodes, allowing operation without the need for a separate heat sink. Therefore, as shown in FIG. 2C, if a module is integrated in units of modules M 1 to M n and the modules are connected in parallel, the high-power rectifier can be realized. In terms of economics, it is much cheaper (about 30% to 50% less) to implement a number of low-power rectifiers in parallel, compared to the cost of implementing a single high-power rectifier. FIG. 2d shows another embodiment of FIG. 2c in which one or more modules are stacked vertically in consideration of a physical space, and a plurality of such overlap modules are horizontally connected to form a single rectifier Show. The parallel-connected rectifier shown in FIG. 2B can also be applied to an apparatus for converting a three-phase AC input to a DC power supply.

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 할 수 있지만, 설명의 편의상 각 도면에서 저전압전원을 일괄하여 V2로 표기하기로 한다.FIG. 2E is a circuit diagram showing a configuration of a DC / DC converter connected to the output terminal of the low voltage generating unit 25 shown in FIG. 2A to obtain a low and stable low voltage power source. The input DC power supply V in is the output voltage V 2 of the low voltage generator 25 in FIG. In FIGS. 3-6, there will be indicated the power applied to the switching power supply is it the output power (V out) of the circuit shown in Figure 2e, but for convenience the drawings of the description to V 2 in a batch of low-voltage power source .

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 Figure 2e, transistor (Q 1) is operated as a switching element for turning on or off in response to the switching signal outputted from the PWM control circuit 31. The transformer T 1 has a primary winding N p connected between the input DC power supply V in and the switching unit so that a square wave power of a high frequency is supplied to the primary winding by turning on and off the switching unit, . The input current detection unit 33 detects the current flowing through the primary winding of the transformer T 1 according to the ON / OFF operation of the switching element (transistor Q 1 ) and feeds the current to the PWM control circuit 31. The PWM control circuit 31 receives the error signal obtained by comparing the output DC power (+ FB) with the reference signal and detecting the input current which varies according to the variation of the input voltage V in through the input current detector 33 And controls the on / off duration of the switching signal SW out in accordance with the level of the applied voltage to control the amount of current flowing in the primary winding. A rectifier 37a connected to the secondary winding of the power transformer T 1 and converting AC power into DC power is provided 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 this embodiment, the circuit for the switching operation is constituted by the PWM control circuit 31 for generating the switching signal, the transistor Q 1 , the voltage step-down transformer T 1 , and the 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 to the primary winding when the transistor (Q 1) turned on the transformer (T 1) is a current one charging transistor (Q 1) is off is that the charging current to the primary winding transferred to the secondary winding, the transformer ( T 1 ), the voltage is induced across the secondary winding.

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 detection unit 33 senses a change in the input side current according to the change in the potential of the input side voltage V in or the change in the input side current due to the change in the output side load (load) and feeds it back to the PWM control circuit 31. The PWM control circuit 31 controls the switching operation according to the sensing signal in order to compensate for the phenomenon caused by the same current fluctuation.

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 detecting unit 33 detects the change of the current Ipp in accordance with the variation of the input voltage V in or the output voltage and converts it into a voltage signal and then feeds it back to the PWM control circuit 31 The PWM control circuit 31 adjusts the pulse period of the positive phase of the switching signal SW out by reflecting the fluctuation of the input voltage V in or the fluctuation of the output voltage, . If the current I pp is increased, the current sensing voltage detected by the input current detection unit 33 and fed back to the PWM control circuit 31 is increased and the PWM control circuit 31 outputs the current I pp) and adjusts the pulse period of the reduction switching signal (SW out) is controlled in a 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 fraser (T 2 ). The resistor R1 converts the current induced in the fascia T 2 into a voltage signal and determines the voltage applied to the sensing terminal SENSE by adjusting the resistance value of the variable resistor R 2 . The capacitors C 2 and C 3 are for ripple and noise removal, and the diode D 2 functions to convert and rectify the detected rectangular 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) Polarity are separated from each other to enable a circuit configuration for switching to a high frequency.

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, in the case of a small power of less than 10 watts, when the continuity current (I PDC ) of the primary coil of the main transformer T 1 is less than 1.0 A, the primary of the transformer T 2 is once The secondary winding is preferably 100 times. The material of the core of the transformer T 2 is preferably the same 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 feedback voltage of the output voltage + FB of the converter, receives the sensing voltage SENSE generated by the input side current, and outputs a square wave pulse for on / off operation of the switching element Q 1 . The detailed configuration thereof is the same as that 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.Self-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 through the diode D 1. Here, the capacitor C 1 is for ripple removal. The input power supply V in supplies power to the elements in the PWM control circuit 31 other than the switching output portion.

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.Figure 3a is a bridge-type or push-operating in switching mode above a circuit diagram showing a basic configuration of a pull-type inverter, the classic of the high frequency receives the direct current power source (V 1, V 2) of the input rectifier 11 shown in Figure 1 Wave signal having a predetermined level. And performs a function of converting a single square wave signal generated by the PWM control circuit 31 into a rectangular wave having two polarities different from each other. With this circuit configuration, a single square wave signal is converted into two square waves having a phase difference of 180 degrees, and the output signal of the drive transformer T 1 can output a waveform having almost no dead time. Fig. 3B is a timing chart for explaining the operation in each part of the circuit diagram of Fig. 3A. The DC power sources V 1 and V 2 are power sources output from the input rectifier 11 shown in FIG. 1, and the DC power source V 1 is a high-voltage DC power source for amplifying power ('high voltage power source' And the other DC power supply V 2 is a power supply ('switching power supply') for supplying a primary side of the drive transformer T 1 and a power supply of the PWM control circuit 31 and 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.Transistor (Q 1) is operated as a switching element for turning on or off in response to the switching signal outputted from the PWM control circuit 31. The transformer T 1 has a primary winding N p connected between the input DC power supply V 2 and the transistor Q 1 and an AC power is supplied to the primary winding by turning on and off the transistor Q 1, And supplies electric power to the windings. The PWM control circuit 31 generates a switching signal SW out by PWM-controlling the output DC power (+ FB) according to an error signal which is fed back to the reference signal. The PWM control circuit 31 senses the fluctuation of the current due to the change of the output side load (load), and the sensing signal SENSE obtained therefrom is fed back. The PWM control circuit 31, And generates a 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 constituted by a transistor Q 1 and is turned on and off according to the logic level of the switching signal SW out of the PWM control circuit 31 so as to be supplied to the primary winding N p of the power transformer T 1 The current is interrupted. The current flowing in the primary winding N p of the transformer T 1 is induced in the secondary winding in accordance with the ON / OFF state of the switching transistor Q 1 , and a voltage is induced across the secondary winding in accordance with the winding 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 is input to the gate terminals of the two field effect transistors Q 2 and Q 3. At this time, the polarity of the square wave is applied to each transistor in the opposite direction. Thus, the transistors Q2 and Q3 are alternately turned on / off. Two transistors (Q2, Q3) amplifies an input square wave signal, the contacts of the drain terminal of the transistor (Q2) the source terminal and the transistor (Q3) of the frequency and substantially the same as the input square-wave signal to the high voltage power source (V 1 A square wave signal amplified by the level of the square wave signal is generated. On the other hand, in selecting the transistor Q 1 , it is necessary to consider the following points. It is preferable to first set the internal resistance R DS (on ) to a low value (for example, 0.3 ohm or less) so that the input gate capacitance of the transistor becomes a low value (for example, 350 pF) 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 turned off and returns the stored energy to the output side when the transistor Q 1 is turned on so that the down portion of the square wave, And transmits the energy of the signal to the output side to raise the off signal level. Therefore, it is possible to supply sufficient gate signal for turning on the transistor (Q 3) for down (down) parts 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 D 1 uses a fast switching diode and the primary winding N p and the secondary winding N T Or between the auxiliary winding N T and the negative terminal -V 2 to determine the direction of the current while the switching transistor Q 1 is off. The thickness of the coil used in the auxiliary winding N T and the winding are substantially the same as those 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 Q 3 are connected to the secondary winding of the transformer T 1 and a positive terminal of the high voltage power source V 1 is connected to the drain terminal of the transistor Q 2 , Is connected to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 and the source terminal of the transistor Q 2 and the drain terminal of the transistor Q 3 are 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 단자에 각각 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, there is shown an operation state and a final output (V out ) waveform of the transistors Q 2 and Q 3 according to the switching signal generated by the PWM control circuit 31, Respectively. The operating state of the transistor (Q 1) on /, and the power transformer in accordance with the changes to the OFF (T 1) 2 primary winding (Ns1, Ns2) of, the square-wave signal with each other the phase inversion occurs, respectively, the signal of the output transistor It is respectively applied to the gate terminal of Q 2 and Q3. At the output terminal, a rectangular wave whose frequency is equal to the frequency of the rectangular wave signal and whose voltage level is the high voltage power source V 1 is outputted. Referring to the output signal according to the prior art, the PWM control circuit occurs in the form of a totem pole in which the two signals have a phase difference of 180 degrees, with a dead time of at least 20% between these signals . Therefore, power loss of the power supply is generated, and the efficiency can not be increased by 80% or more.

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 the present embodiment, the auxiliary winding N T of the drive transformer T 1 has the same polarity as the primary winding N p , but has the opposite polarity. Which the transistor (Q 1) is turned on when the stored energy in the coil, and it is supplied to the charging current of the gate turn-off when the input capacitance of the transistor (Q3) functions to facilitate the turn-on of the transistor (Q3). On the other hand, 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, no dead time occurs in the output signal, and high efficiency and small ripple can be realized.

다음으로, 트랜스포머(T1)의 설계방법에 대하여 아래에서 구체적으로 설명하고자 한다. 먼저 트랜스포머(T1)의 출력 전력(Pout)는 다음과 같다.Next, a method of designing 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.Here, n is the number of transistors, V GS is the gate input voltage of each transistor, and Ig is the charge current (transistor turn-on current) 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 transistors are connected in parallel on the output side of the transformer T 1 , then 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 through the primary coil of the transformer T 1 are calculated as follows.

트랜지스터(Q1)의 손실전력은The loss power of transistor Q 1 is

드라이브 트랜스포머(T1)의 1차측 코일의 인덕턴스(Lp)는 다음과 같이 구할 수 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.Here, V in (min) is the minimum input voltage of the transistor (Q 1), D max is the maximum amplitude (0.45) of a square wave, I pp is the pick current flowing through the primary coil of the transformer (T 1), and fs is the switching Frequency.

트랜스포머(T1)에 사용되는 코아의 크기는 다음과 같이 결정된다.The size of the core 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 winding window area (cm 2 ) of the actual coil, Lp is the inductance of the primary coil, I pp is the peak current of the primary coil, Diameter, and B max = 1/2 x B sat . The size of the actual core should be at least (calculated x1.5). When the volume of the core is small, the output voltage may be lowered due to the saturation of the core, 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 saturation of the core air gap it is assigned a transformer (T 1) (air gap) l g may gesin 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 ), secondary winding (N T ) and secondary winding (N s1 , N s2 ) of the transformer (T 1 ) can be obtained as follows and the feedback winding (N FB ) It shall be the same as the passenger (N p ).

여기서, VF는 6.6V라고 가정한다.Here, it is assumed 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.PWM control circuit 31 receives a feedback input for output voltage (+ FB) of the converter, receives the sensed voltage (SENSE) generated by the inverter output current and a rectangular wave for the on / off operation of the switching element (Q 1) Thereby generating a pulse. The detailed configuration will be described with reference to FIG.

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 출력부 이외의 PWM 제어회로(31) 내의 소자에 전원을 공급한다.Self-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 of the primary side of the power transformer T 1 is opposite to the polarity indication of the basic winding N p with its polarity mark (start point mark of the winding) D1 to the Vcc terminal of the PWM control circuit 31. [ Here, the capacitor C 1 is for ripple removal. The input power supply V in supplies power to the elements in the PWM control circuit 31 other than the switching output portion.

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 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 supplies power to the clock generator 43, The circuit 44 such as the flop 44, the error amplifier 41 and the comparator 42 receives operating power from the 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 the sensed signal SENSE is input to the comparator 42. The comparator 42 compares the detection signal SENSE according to the pick switch current with an error signal related to the output signal and inputs the result to the RS flip flop 44 (latch). The clock generator 43 generates a clock signal which is a rectangular 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 turn on / And generates a switching signal SW out . The switching signal turns on / off a switching element (transistor) connected to the rear end in accordance with the 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)에서는 비교기(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 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 in the oscillator 43 according to the output signal of the comparator 42 (that is, the pulse width modulation PWM) signal to generate a switching signal SW out to increase or decrease the current flowing through the transformer T 1 according to the variation of the input voltage and the load, thereby maintaining 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.A circuit (M1) illustrated in Figure 4a the output inde of the transistor more detailed circuit diagram a (Q 2) of the additional circuit is added, FIG RC snubber circuit and the charge, with 3a of eopcheuk output of the basic configuration shown in Fig. 3a And 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 rectangular wave signal whose level is changed according to the winding 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 the transistor Q 2 is turned off, the charge charged in the capacitance Coss between the drain and the source (which is charged during the on period of the transistor Q 2 ) is supplied to the capacitor Cd 2 through the diode Dd 2 Is charged. A transistor (Q 2) is turned ON while passing through the resistor (Rd2) electric charge charged in the capacitor (Cd2) is emitted as heat. 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 ) Can 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 the time of turn-off by the leakage inductance of the primary coil of the power transformer T 1 accommodating high frequency and the capacitance C GS between the gate and the source of the transistor Q 2 . Transient overvoltage ringing is caused in the transient state. The ringing can have an amplitude large enough to destroy the diode or transistor during the turn-off period. The RC element constituted by the resistor R s2 and the capacitor C s2 is a snubber circuit which suppresses the ringing phenomenon and is connected in parallel to the secondary winding of the 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.The gate resistance R g connected to the gate terminal of the transistor Q 2 is set such that the rise time of the square wave transmitted from the power transformer T 1 matches the rise time of the transistor Q 2 . When 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.A circuit (M2) shown in Figure 4b also the transistor (Q 3) of the output section shown in 3a, with additional circuitry is added than inde detailed circuit diagram, the down-side output of the basic configuration of Figure 3a RC snubber circuits, and And further includes a charge discharge portion. It is understood that the configuration of the secondary winding is substantially the same as that of the circuit M1 except that the position of the polarity mark of the secondary winding is reversed, and thus a 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 obtained by connecting the circuit M1 shown in Fig. 4A in parallel, and allows a current flowing in one transistor of the circuit M1 to flow to a plurality of transistors, . 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, a plurality of transistors Q 1 , Q 2 , ... are connected in parallel (the drains of the transistors are connected to the drains and the sources are connected to the sources) of the secondary winding of the secondary winding of the power transformer T 1 , Each of the transistors is provided with a charge discharge part separately, so that heat generation in each heat dissipation resistor R d can be reduced.

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.Each module consisting of a transistor and a snubber circuit (571, 572, ...), all the transistors (Q 1, Q 2, ...) is there is on or off at the same time, the transistors (Q 1, Q 2, ... The charges charged by the capacitance between the drain and the source are discharged by the charge discharging parts 58 and 59 connected to the respective transistors, respectively. When high power is required, six or more modules may be connected in parallel to minimize power loss by the transistors in the output (thereby minimizing the amount of heat generated by the transistors). In this case, it is also possible to provide one charge discharge unit for several modules. By doing so, power loss can be minimized while reducing the volume by circuit elements. Similarly, the down-side output unit 53 shown in FIG. 3A can 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, 4d. The circuit M4 is substantially the same in configuration as the circuit M3 except that the positions of the polarities of the secondary windings are reversed, so that a 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, by dividing a transistor group M3 operating as a positive pulse part of a square wave and a transistor group M4 operating as a negative pulse part of a square wave and inputting a square wave into the gate of each transistor, The current flowing through the transistor is reduced to 1 / n, and the power loss is accordingly lowered. Therefore, it is possible to operate stably without providing a separate heat sink for each transistor.

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).5A is a circuit diagram of a bridge type SMPS for high voltage and high power. The circuit on the primary winding side of the transformer T 1 is substantially the same as that shown in FIG. 3A, 1, the corresponding relationship is as follows: Drive transformer 13 (T 1 ), inverter 14 (51, 53), output transformer 15 (T 3 ), output Rectification part (17; 57a, b) and current feedback part (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 각 모듈(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 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. Each output unit includes a plurality of circuit modules M1 and M2. (A) terminal (that is, the drain terminal of the transistor) of each module M1 of the UP-side output unit 51 are commonly connected and connected to the high voltage power source + V 1 , (B) terminals (i.e., source terminals of the transistors) of the inverter are connected in common to form an output terminal S of the inverter. (D) terminal (i.e., the source terminal of the transistor) of each module M2 of the DOWN side output unit 53 are connected in common to the (-) terminal (-V 1 ) of the high voltage power source, (C) terminal (that is, the drain terminal of the transistor) of each module are connected in common and are commonly connected to the terminal (b) of each module M2 of the UP side output section 51 and connected to the output terminal 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 upper side output section 51 are turned on and the transistors of the down side output section 53 are turned off, 1 ) to the intermediate tap. Next, a switching transistor (Q 1) when the off eopcheuk output section 51 of the transistors are transistors of the off and the down-side output section 53 are turned on the transformer from the center tap of the high voltage power source (V 1) (T3, T2 (-V 1 ) of the high-voltage power supply V 1 through the transistors of the down-side output unit 53 through the output terminal of the high-voltage power supply V 1 . In this way, a square wave signal having a high voltage level is transmitted to the side of the output transformer (T3) by the on / off operation of the switching transistor (Q 1).

드라이브 트랜스포머(T1)의 2차권선에 연결된 인버터부는 기본적으로는 도 3a에 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 unit connected to the secondary winding of the drive transformer T 1 basically has the UP side output unit 51 and the down side output unit 53 while performing the same operation as the configuration shown in FIG. Each of the UP-side output section 51 and the DOWN-side output section 53 is connected in parallel to a plurality of modules M1 and M2 shown in FIG. 4A and FIG. 4B in FIG. 4C and FIG. 4D M3 and M4, which are modules shown in FIG. 1B), and a plurality of transistors included in each output section are connected in parallel. By doing so, since the current flowing through each transistor is reduced to 1 / n (where n is the number of transistors used in each output section), the power loss due to the drain-source internal resistance R DS (on) And the heat generated in 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.Also, as the switching frequency of the inverter increases, the power loss due to the drain-source capacitance (Coss) of each transistor (MOSFET) increases. To reduce such power loss, A snubber circuit consisting 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 can be dissipated from the resistor Rd to prevent the 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.Therefore, it can be seen that heat loss can be reduced to 1 / n by connecting n transistors in parallel as shown in the drawing. In terms of component cost, one high-power transistor costs more than a few low-power transistors, so the cost of implementing the circuit is also lower.

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 upstream output section 51 has a structure in which, for example, three modules M1 having the configuration shown in Fig. 4A are connected in parallel. That is, the drain terminals a of the transistors belonging to each module are commonly connected and the source terminals b of the transistors are commonly connected to each other to form a parallel structure. Likewise, the down-side output unit 53 also has a structure in which three modules M2 having the configuration shown in FIG. 4B are connected in parallel. With this parallel structure, the current flowing through each transistor becomes 1/3 of the total current when the transistor of the output section is turned on, and accordingly, the power loss due to the on-resistance (Rds) of the transistor can be reduced to 1/3. In this embodiment, the number of modules included in each output section is three. However, if the number of modules is increased, the power loss can be further reduced to improve the efficiency, but the physical volume of the power supply will be increased. If the number is reduced, the opposite will happen, so the number of modules can be increased or decreased depending on the power rating and the 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. 만일 고전압전원(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.It is preferable that the number of transistors (or the number of the modules) used for each of the output sections 51 and 53 be the same as the number of transistors included in the upside output section 51 and the downside output section 53) May be appropriately adjusted according to the output power capacity, and may be 20 to 30 or more, with the total number of transistors being an even number. Ten thousand and one is the input voltage of the high voltage power source (V 1) is 240V, and when said internal resistance (RDS (on)) of 0.5 ohms in the transistor, the current (IPDC) flowing through each transistor is 0.5A, by using the transistor 30 When constructing a circuit, the maximum rated output power and efficiency of the inverter can be expressed as:

각 트랜지스터에서의 전력손실; Power loss in each transistor;

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

전체 전류; Total current;

최대 출력; Maximum output;

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-sized lightweight module having a constant rated output, and these modules can be connected in parallel to constitute a large-capacity inverter. This embodiment can be applied to a centralized ballast or a battery charger for driving an electronic ballast provided in an individual fluorescent lamp in one place, a drive device for a DC motor, and the like. Since a separate heat sink is not required for each transistor, Can be greatly improved.

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.The configuration of the current feedback unit 55, S1 that senses the current transmitted from the inverter unit to the transformer T3 side and feeds back the current to the PWM control circuit 51 is as follows. The current feedback unit 55 sensitively changes the current I PDC flowing through the transistor in accordance with the variation of the input voltage and / or the output voltage. Therefore, the primary coil of the current sensing transformer T2 is connected to the output side .

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 section 55 is fed back to the input terminal SENSE of the PWM control circuit 31 shown in Fig. 3A. The feedback section 55 includes a current coupling transformer T2, and the polarity of the winding is as shown in the figure. 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, the current flows from the (+) terminal of the high voltage power supply V 1 to the inverter output terminal through the upside output section 51 so that the forward bias is applied to the diode D 3 And the reverse bias is applied to the diode D4 to prevent conduction. The capacitor C6 is used 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 supplied to the PWM control circuit 31 ). 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 ( -) terminal (-V 1 ), the forward bias is applied to the diode D4 to conduct and the reverse bias is applied to the diode D3.

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 the output current to generate a sense signal SENSE for controlling the switching transistor Q 1. The transformer T2 electrically separates the switching circuit unit and the inverter output unit, 55 are electrically separated from the high-voltage power supply V 1 which is connected to the negative terminal (-V 2 ) of the switching power supply V 2 and regulates the output level of the inverter. Therefore, oscillation or noise appearing at the output of the inverter can be prevented by the high-frequency operation of 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 rectifying section of the switching power supply will be described. Output transformers (T3, T4) 1, the primary winding and the intermediate tap terminal of the inverter output terminal and the high voltage power source (V 1) of the connection, that the secondary winding is connected to the output side of the rectifying section. The 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 winding ratio, and the output rectifying unit rectifies the DC voltage to provide a DC power source. 5A shows an example having a single output terminal 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, the rectifier element and the filter capacitor are provided on the output side of the transformers T3 and T4. The transformer operates as an energy storage / transmission inductor, the transistors are rectification elements, and the capacitors are filter elements. In this embodiment, two transformers T3 and T4 are included, and output rectifying sections 57a and 57b 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 a filter capacitor Co1 and Co2 connected across the output terminal. It can also be seen that the second output rectifier 57b includes two output modules 573 and 574 and filter capacitors Co3 and Co4 connected across the output terminal thereof and the first and second output rectifiers 57a, and b have substantially the same internal structure, and the 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.The specific configuration of each of the output modules M11 constituting the output rectifying sections 57a and 57b is shown in FIG. 5b and is composed of an upper module M11a and a lower module M11b. An upper module (M11a) and a lower module (M11b) being connected to the secondary winding of the output transformer (T3) is performed each rectifying action by the operation of the transistor (Q 11). If the switching transistor (Q 1) is turned on and the transistor (Q 11) of the upper module (M11a) is turned on, the switching transistor (Q 1) is off, the transistor (Q 12) of the lower module (M11b) on the direct-current power supply 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 constituted by a resistor R s1 and a capacitor C s1 is provided with a capacitor C s1 for preventing overvoltage ringing phenomenon due to the leakage inductance of the primary coil of the transformer T 3 and the gate capacitance C GS of the transistor Q 11 The RC element constituted by the resistor R d1 and the capacitor C d1 is connected to the leakage inductance of the primary coil of the transformer T 3 and the capacitance C oss between the drain and source of the transistor Q 11 And a second snubber circuit for preventing the overvoltage ringing phenomenon caused by the overvoltage. A resonance circuit is formed when the leakage inductance of the primary coil of the transformer T 3 for high frequency and the junction capacitance of the rectifying transistor is turned off. Such a resonant circuit causes transient overvoltage ringing in a transient state. The 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. The RC snubber circuit serves to suppress this ringing with 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 equal substantially to the internal configuration of the upper module (M11a), snubber circuits and functions of the gate resistor and parameters are substantially the same, but the upper module (M11a), the gate terminal of the transistor (Q 11) 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. Therefore, the square wave power signal transmitted from the primary winding of the transformer T 3 can alternately conduct 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 Figure 5a, the output rectifying and has two transformers (T 3, T 4) are connected in parallel, each transformer there is connected in parallel to the two output holding portion (57a, b). In this way, instead of concentrating the output power in one transformer, it is possible to increase efficiency by lowering the rated current of each transformer by distributing and rectifying it in two and combining it at the output terminal. In addition, the volume of the core of the transformer is reduced to about 1/4 Can be reduced. In addition, two or more rectification modules M11 may be connected to one transformer to disperse the current flowing in the transistors therein, so that heat generated in the transistors can be dispersed. Therefore, a separate heat sink 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.As a rectifying element of the output rectification module M11, a transistor (preferably a field effect transistor (FET)) is used and is also suitable for high current applications. The snubber circuit for preventing ringing phenomenon is provided, And a stable power supply can be obtained even if a device such as the LC filter used in the output rectifier is not added in the past. Particularly, by excluding the use of the inductor element, it can contribute to downsizing and modularization of the power supply. That is, according to the circuit of this embodiment, there is little dead time between the up / down signals and the efficiency can be increased nearly 100%. However, according to the related art, about 20% of dead time occurs and it is difficult to obtain high efficiency. Also, conventionally, an LC filter with an output voltage balancing is required due to the dead time between the pulse and the pulse at the output rectification. Incidentally, the inductor for the output filter used here is configured such that its core size is almost equal to the core size of the output transformer. However, in the present embodiment, such an LC circuit is not required, and a 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.Further, since the power supply and the power supply for driving the switching element are completely separated and supplied by the current-coupling transformer T2, the output becomes unstable due to the oscillation phenomenon that may occur in the power supply circuit And the switching frequency can be designed as high as possible (for example, 200 KHz to 2000 KHz), thereby 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.5C shows another configuration of the half bridge type inverter of the power supply circuit shown in FIG. 5A (in other words, the configuration between the transformer T 1 and the transformer T 3 ). As shown in FIG. 5A, In the case of using a plurality of modules M1 and M2, in sensing the current through the transformer T2 connected to the current feedback unit 55c, the up-side output unit 51c and the down-side output unit 53c (513 and 533 in the figure). By doing so, the rated current flowing through the primary coil of the transformer T2 can be lowered, thereby reducing the size of the transformer T2.

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 설명한 바와 같다.5C, the terminals (a) of the three modules 511, 512 and 513 of the upper output section 51c are connected to each other and connected to the (+) terminal (+ V 1 ) of the high voltage power supply V 1 , The terminals (b) of the modules 511 and 512 are connected to each other and connected to the primary winding of the transformer T3, while the terminal (b) of the module 513 is connected to the two modules 511 and 512, respectively. The terminals (d) 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 ) of the high voltage power supply V 1 , The terminals (c) of the modules 531 and 532 are connected to each other and connected to the primary windings of the transformer T3 while the terminal (c) of the module 533 is connected to the terminals of one module 513 of the upper output portion 51c (b) terminals. 4A or the circuit M3 shown in Fig. 4C can be applied as the module of the upper output portion 51c and the module of the down side output portion 53c can be applied to the module shown in Fig. 4B The circuit M2 or the circuit M4 shown in Fig. 4D can be applied, and the overall function is as described in 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.5D is a diagram showing a full bridge type inverter circuit. The circuit on the primary winding side of the drive transformer T 1 is substantially the same as the circuit shown in Fig. 5A, and therefore detailed description thereof has been 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 section connected to the secondary winding of the drive transformer T 1 includes first through fourth output sections 515 516 517 and 518 and constitutes first and fourth output sections 515 and 518 Each of the modules constituting the second and third sub-output units 516 and 517 may correspond to the circuits M1 and M3 , And circuits (M2, M4) for performing the above operation. Each of the sub-output units includes two or more modules having substantially the same configuration, thereby minimizing the loss power generated at the output unit. The configuration and operation of the feedback portion 55d are substantially the same as those described in 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 a square-wave signal is transmitted to the secondary winding of the drive transformer T 1 (that is, when a square wave is applied to the gate of each transistor in the sub-output section), the first to fourth sub- 515 to 518 are controlled on / off. That is, when the transistors included in the first and fourth sub-output units 515 and 518 are simultaneously turned on, the transistors included in the second and third sub-output units 516 and 517 are simultaneously turned off, The transistors included in the second and third sub-output units 516 and 517 are turned on at the same time when the transistors included in the quadrants output units 515 and 518 are simultaneously turned off. Thereby, 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 simultaneously turned on while the second and third sub-outputs 516 , 517 are kept in the off state so that the current path by the high voltage power supply V 1 is divided into the first sub-output 515, the point S1, the primary winding of the current sense transformer T2, (-V 1 ) of the high-voltage power supply V 1 through the fourth-order output section 518 via the primary winding of the third switch 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 the transistors included in the first and fourth sub-outputs 515 and 518 are included And the current path by the high voltage power supply V1 is connected to the primary output of the third sub-output 517, S2 point, the output transformer T3 and the primary winding of the current sensing transformer T2 Is connected to the (-) terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 via the secondary winding output portion 516 via the secondary winding. In this manner, the inverter generates a square wave having a high potential, and the inverter output is transmitted to the output rectifier through the transformer T3. In other words, the direction of the current flowing through the primary coil of the transistor T3 flows in the opposite directions to each other in accordance with the on / off operation of each transistor, and a square wave amplified at a high voltage is obtained.

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)과 출력용 전원(V1)이 전류 감지 트랜스포머(T2)에 의하여도 분리되어 있으므로, 고주파 동작에 따른 발진이나 잡음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.The configuration and operation of the feedback section 55d are substantially the same as those of the feedback sections 55 and S1 shown in Fig. 5A. When the first and fourth sub-output sections 515 and 518 are turned on, The current when the three-part output sections 516 and 517 are turned on is sensed and fed back to the PWM control circuit (see FIG. 3A). 5A, since the power source V 2 and the power source V 1 for the switching operation are separated by the current sensing transformer T 2, oscillation or noise occurs due to 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 shows an example of an output rectifier used in connection with the bridge-type inverter shown in FIG. 5A, FIG. 5C or FIG. 5D. The output rectifying part shown in FIG. 5E is another example of the output rectifying part shown in FIG. 5A, and includes a first rectifying part 57e and a second rectifying part 57f to provide two or more different output power sources. Each rectification part uses one transformer and each transformer uses a plurality of rectification 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 rectification modules 571, 572, 573 and 574 are connected to the output transformer T3. Coercive-specific capacitors Co1, Co2, Co3 and Co4 are connected to the output terminals of the respective modules, And the output terminals (a) and (b) of the transistors M11 and M11 are commonly connected to each other to form one output terminal V out1 . The rectifier modules 575 and 576 are connected to the output transformer T4 and the charge capacitors Co5 and Co6 are connected to the output terminals of the modules. And (b) are connected to each other to form another output terminal V out2 . Referring to the present 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 according to 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 얻기 위하여 복수의 출력 트랜스포머를 사용하여 트랜스포머의 크기를 소형화할 수 있음을 보여준다. 그리고, 각 정류모듈의 구성이 동일하지 않더라도 서로 병렬연결할 수 잇음을 나타낸다.FIG. 5F shows an example of an output rectifying part 57g used in connection with the bridge-type inverter part shown in FIG. 5A, 5C or 5D. In this example, it is shown that the size of the transformer can be miniaturized by using a plurality of output transformers to obtain one output. And, although the configurations of the rectifier modules are not the same, they can be connected in parallel with each other.

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 rectifying section shown in FIG. 5F is another example of the output rectifying section shown in FIG. 5A. The output rectifying section shown in FIG. 5F is connected to three transformers T3, T4, and T5 and each transformer to provide one high power output power source Vout1 And rectifier modules 577, 578, 579. In order to prevent the ringing phenomenon by the leakage inductance of the primary coil of the transformer and the junction capacitor of the diode, a resistor (Rs) and a capacitor (Rs) are connected to both ends of the diode Cs) is connected to the snubber circuit.

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 the low current type, there is no problem even if a diode is used instead of a transistor as a rectifying device. Since a MOSFET transistor has a low internal breakdown voltage, diodes are connected in parallel It is more suitable to use as Therefore, the present embodiment is suitable for the case where a low-current, high-voltage output is required. In addition, FIG. 5F shows that a rectifier module 580 composed of an additional transformer T6 and a module M11 (see FIG. 5B) can be additionally connected in parallel with a rectification module composed 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 및 설명을 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 showing a configuration of a push-pull type 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 type inverter units 61a and 63a and the output rectification unit 67a Respectively. The DC power sources V 1 and V 2 are power sources output from the input rectifier 11 shown in FIG. 1, and the DC power source V 1 is a high-voltage DC power source for amplifying power (high voltage power source) for determining the voltage level of the output signal And the other DC power source V 2 is a power source (switching power source) for supplying a power source of the primary side of the power transformer T 1 and 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 type inverters 61a and 63a have two forward type output units, and each forward type output unit supplies electric power to the load in half cycle units. Each module included in the upper output portion 61a may be constituted by the circuits M1 and M3 shown in FIG. 4A or 4C, and at least two or more modules are connected in parallel. Each of the modules included in the lower output unit 63a may be composed of circuits M2 and M4 corresponding to the circuits M1 and M3 and at least two modules are connected in parallel. That is, each of the output units includes two or more modules having substantially the same configuration, thereby minimizing 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 side output portion (61a) and a lower output portion (63a) is substantially identical in internal structure and, just as the gate terminal of the transistor (Q 1, Q 2) included in the upper side output portion (61a) A current is applied in the same direction as the polarity of the primary winding of the transformer T 1 and a gate terminal of the transistors Q 3 and Q 4 included in the lower output 63a is connected to the primary winding of the transformer T 1 , The current is applied in the direction opposite to the polarity of the polarity. Therefore, it can be seen that the transistors included in the upper output section 61a and the lower output section 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) terminal (that is, the drain terminal of the transistor) of each of the modules 611 and 612 of the upper output section 61a are commonly connected and connected to the UP side of the primary winding of the output transistor T3 (B) terminal (i.e., the source terminal of the transistor) of each module are connected in common and connected to the (-) terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 through the primary winding of the transformer T2 . The terminals (a) (that is, the drain terminals of the transistors) of the modules 631 and 632 of the lower output section 63a are commonly connected and connected to the down side of the primary winding of the output transistor T3 (B) terminal (i.e., the source terminal of the transistor) of each module are connected in common and connected to the (-) 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.There is a primary winding of an output transformer (T3) is connected to output terminal of the inverter, the output terminal The common (a) terminal, a high voltage power source (V 1) of each module (611, 612) on the upper side output portion (61a) (+ And a common terminal (a) of each module 631 and 632 of the lower output section 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 a rectangular wave signal is transmitted to the secondary winding of the drive transformer T 1 , the transistor included in the upper output portion 61a is turned on simultaneously or the transistor included in the lower output portion 63a is turned on simultaneously according to the logic level A square wave is generated at the output terminal. The output signal is 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 portion 61a are turned on and the transistors of the lower output portion 63a are turned off, a current is caused to flow into) the terminal (-V 1) direction (in V 1) of the (+) high-voltage power source (V 1) across the primary winding of the upper side output portion (61a) and the transformer (T2) in the terminal. Next, a switching transistor (Q 1) is off when the upper side output portion (61a) transistors are off and the (+) the lower output from the terminals of the transistors of a lower output portion (63a) are turned on the high-voltage power source (V 1) of a portion ( (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 through the primary windings of the transformers 63a and 63a and the transformer T2. In this way, the switching transistor is formed in the on / off operation by the amplifier, the voltage level on the primary winding of the output transformer (T3) of the rectangular wave (Q 1), the square wave is transmitted toward the secondary coil.

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 due to the drain-source capacitance (Coss) of each MOSFET increases. To reduce this power loss, a diode Dd), a capacitor Cd and a resistor Rd is connected between the drain and the source (see Figs. 4A, 4B and 4C). However, this can be omitted if the voltage V1 applied to the transistor is low (for example, 50 V or less). Therefore, the heat loss due to the junction capacitance (Coss) between the drain and the source of the transistor can be dissipated from the resistor Rd to prevent 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 portion 61a shown in Fig. 6A has a structure in which, for example, two modules having the configuration M1 shown in Fig. 4A are connected in parallel. That is, the drain terminals a of the transistors belonging to each module are commonly connected and the source terminals b of the transistors are commonly connected to each other to form a parallel structure. Likewise, the lower output section 63a also has a structure in which two modules M2 having the configuration shown in FIG. 4B are connected in parallel. When the transistor of the output section is turned on by such a parallel structure, the current flowing through each transistor becomes one-half 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 the present embodiment, the number of modules included in each output section is two. However, if the number of modules is increased, the power loss may be lowered to improve the efficiency, but the physical volume of the power supply will be increased. If the number is reduced, the opposite will happen, so the number of modules can be increased or decreased depending on the power rating and the 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 the current flowing to the negative terminal (-V 1 ) of the high voltage power supply V 1 and feeds it to the PWM control circuit 31 as shown in FIG. 3A. 3A and 3B, since the power source V 2 and the power source V 1 for the switching operation are separated from each other by the transformer T2, oscillation or noise due to the high-frequency operation is generated .

궤환부(65a, S2)는 전류 커플링 트랜스포머(T2)를 포함하며, 권선의 극성은 도면에 도시된 바와 같다. 저항(R7)은 트랜스포머(T2)의 2차권선에 유도된 전류가 전압신호로 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 polarities of the windings are as shown in the drawing. The resistor R7 converts the current induced in the secondary winding of the transformer T2 into a voltage signal. A switching transistor (Q 1), the direction of the current regardless of the on or off state via a primary winding of the transformer (T3) from the positive terminal of the high voltage power source (V 1) - into the terminal (-V 1) () And the forward bias is applied to the diode D4 to conduct. The capacitor C6 is used for noise elimination 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 used for the PWM control circuit 31. [ .

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.Feedback unit (65a) is sensed by a switching transistor for generating a sense signal (SENSE) to control the (Q 1), the transformer (T2) switching circuit and the inverter output section electrically isolated by the output current, and further feedback unit ( of 65a) (-) terminal (the switching power supply (V 2) - is associated with) the terminal (-V 2) is electrically isolated from transient high-voltage power source (V 1) for adjusting the output level of the inverter. Therefore, oscillation or noise appearing at the output of the inverter can be prevented by the high-frequency operation of 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 type switching power supply will be described. The output terminal of the inverter section is connected to the primary winding of the output transformer T3, and the output rectifying section 67a is connected to the secondary winding side thereof. The output transformer T3 receives a square wave of a high potential level output from the inverter unit, lowers it to a constant voltage according to the winding ratio, and rectifies the rectified current to provide a DC power source.

트랜스포머(T3)의 출력측에는 정류용 소자와 필터용 커패시터를 구비하는데, 트랜스포머는 권선비에 따라 출력전압을 조정하며, 트랜지스터들은 정류용 소자이며 커패시터는 필터용 소자이다.At the output side of the transformer T3, there is provided a rectifying element and a filter capacitor. The transformer adjusts the output voltage according to the winding ratio. The transistors are the rectifying element and the capacitor is the 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.The output rectifying section 67a includes a filter capacitor Co1 connected to both ends of the output module and the output module. The specific configuration of each output module M11 constituting the output rectifying section 67a is shown in Fig. 5B and is composed of the upper modules M11a and 671 and the lower modules M11b and 672, respectively. The upper module M11a and the lower module M11b are connected to the secondary winding of the output transformer T3 to perform the rectifying operation. Ten thousand and one switching transistor (Q 1) is when the turn transistor (Q 11) of the upper module (M11a) is turned on, the transistor (Q 12) of the switching transistor when (Q 1) is off the lower module (M11b) shown in Figure 3a Lt; / RTI > The output capacitor Co1 smoothly filters the small ripple 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. Resistance (Rs1) and the RC element consisting of a capacitor (Cs1) is a first snubber circuit for preventing the over-voltage ringing caused by the gate capacitance of the transformer (T3) one primary winding leakage inductance, and a transistor (Q 11) of the, resistor (Rd1) and capacitors, the RC element consisting of (Cd1) is for preventing an over-voltage ringing effect caused by the capacitance (Coss) between the drain and source of the output transformer (T3) 1 primary winding leakage inductance, and a transistor (Q 11) of the And a 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 gate of the lower module (M11a) is an upper module, substantially the same, and switch ever the same as FIG. Performance features and parameters of nubeo circuit and the gate resistance in the internal structure, but the upper module (M11a) of (M11a) transistor (Q 11) while the outlet is connected to the coil with a 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 (T3) winding There is a difference. Therefore, the square wave power signal transmitted from the primary winding of the transformer T3 can alternately conduct according to the logic level thereof.

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.On the other hand, in the push-pull type SMPS circuit diagram shown in FIG. 6A, the high voltage power supply V1 and the switching circuit power supply V2 are separately supplied. The push-pull type power supply air is usually used for low power. In this case, it can be experimentally confirmed that even if two power supplies are constituted by one power supply, they operate normally. That is, one power supply may be input to the switching circuit and the power may be supplied to the inverter.

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 대신에 상측 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.6B shows another configuration of the push-pull type inverter (that is, the configuration between the transformer T 1 and the transformer T 3 ) of the power supply circuit shown in FIG. 6A. As shown in FIG. 6A, In the case of using a plurality of modules M1 and M2 in sensing the current through the transformer T2 connected to the feedback section 65b, the currents flowing through the upper output section 61b and the lower output section 63b And is configured to sense the output current flowing through one module (615, 633 in the figure). 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.6B, terminals (a) of three modules 613, 614 and 615 of the upper output section 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 ( -) terminal (-V 1 ). The terminals (a) of the three modules 633, 634 and 635 of the lower output section 63b are connected to each other to form another output terminal of the inverter. The terminals (b) of the two modules 634 and 635 are connected to each other, 1) of the (- connected to) the terminal (-V 1), but one (b) of the terminal module 633 is directly connected to (b) of the terminal module 615, the upper output section (61b). 4A or the circuit M3 shown in Fig. 4C can be applied as the module of the upper output portion 61b and the module of the lower output portion 63b can be applied to the circuit shown in Fig. 4B (M2) or the circuit (M4) shown in FIG. 4D can be applied, and the overall function is as described in 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.6C shows an example of an output rectifying part used in connection with the push-pull type inverter part shown in FIG. 6A or 6B. The output rectifying section shown in Fig. 6C is another example of the output rectifying section shown in Fig. 6A and includes a plurality of rectifying sections 67C1, 67C2, and 67C3. Each rectification part uses one transformer and each transformer uses a plurality of rectification 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 the filter capacitors Co11 and Co12 are connected to the output terminals of the respective modules and the output terminals a and d of the rectifier module M11 are connected. (b) are commonly connected to each other 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 the output terminals a and b of the rectifier module M11 are connected to the 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 each 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 can adopt the output rectifying section 67c3 having the configuration shown in Fig. 5F for the low current / high voltage output use. In the case of the low current type, there is no problem even if a diode is used instead of a transistor as a rectifying device. Since a high voltage MOSFET transistor has a large internal resistance between a drain and a source, It is more efficient to use them in parallel. Therefore, the present embodiment is suitable for the case where a low-current, high-voltage output is required. FIG. 6D shows an example in which the diode is used.

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 콤퓨레셔 모터에 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 고안에 따른 콘버터는 노트북 컴퓨터와 같이 저전압/고전력용 전원공급장치의 구동회로로도 적합하다.This circuit can realize a high output (low voltage, high current) inverter by using battery voltage, and it can increase torque of motor because it can increase energy saving and switching frequency by applying DC motor drive device. Particularly, when applied to an air conditioner comb purifier motor, the power consumption of the air conditioner can be greatly reduced. The configuration of the converter as described above can be used as a drive circuit of a power conversion device requiring high power, and is particularly useful for various inverters and converter circuits used in a battery charger, a DC motor drive device, and the like. The converter according to the present invention is also suitable as a drive circuit for a low voltage / high power power supply such as a notebook computer.

상술한 바와 같이 본 고안에 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 고안에 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 according to the present invention, the power supply V2 supplied to the switching frequency oscillation unit (PWM control circuit) and the power supply V1 supplied to the main power amplifier (output side of the power transformer) Even if the frequency is increased, oscillation is not generated, and high efficiency can be obtained. According to the present invention, since the switching frequency can be greatly increased compared to the conventional one, the size of the transformer used in the converter can be reduced, and the number of turns of the coil can be reduced, 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 고안에서는 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 고안에서는 출력측에 나타나는 리플의 크기가 작아 그와 같은 필터를 구비할 필요없이 낮은 용량의 커패시터만이 요구되므로 경제적으로나 물리적인 부피면에서 보다 잇점이 있다.In addition, in the conventional totem pole signal generation method, since the reactive power loss becomes 20% or more, the efficiency can not be made 80% or more. In contrast, in the present invention, when the current is supplied from the drive transformer to the secondary side, -) pulses are separately transmitted and amplified, the reactive power loss can be reduced to a negligible level. Conventionally, a converter having an inductor and a capacitor for compensating for reactive power should be provided at a converter output terminal. However, in the present invention, since a ripple appearing at the output side is small, only a capacitor having a low capacitance is required Which is advantageous in terms of economy and physical volume.

Claims (12)

제1전원 및 제2전원을 출력하는 전원출력부;A power supply output unit for outputting a first power supply and a second power supply; 스위칭신호에 따라 소정의 주파수로 동작하여 제2전원을 상기 주파수의 구형파로 쵸핑하여 출력하는 스위칭부;A switching unit operating at a predetermined frequency according to a switching signal to chop the second power supply to a square wave of the frequency and outputting the chopped wave; 상기 제2전원의 레벨을 갖는 구형파신호를 입력받아 상기 제1전원의 레벨을 갖는 구형파신호로 증폭하는 인버터부; 및An inverter unit receiving a square wave signal having a level of the second power supply and amplifying the square wave signal into a square wave signal having a level of the first power supply; And 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호를 정류하여 직류전원으로 출력하는 출력정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And an output rectifier for rectifying the square wave signal output from the inverter and outputting the rectified signal to a DC power source. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부는2. The apparatus 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 the output signal of the output rectifying unit; 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 adjusting the pulse phase of the switching signal according to an error signal obtained by comparing the feedback signal with a predetermined reference signal and a detection signal output from the current feedback unit, Further comprising: a first power supply for supplying power to the switching power supply. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter unit 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 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And first and second switching elements which are alternately turned on or off by inputting a square wave signal having a level of the second power supply, wherein a first switching element is turned on in a positive phase of the input square wave signal, And a 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 to output a square wave signal having the level of the first power source And outputs the switching power supply. 제1항에 있어서, 상기 전원출력부는The power supply apparatus according to claim 1, 교류전원을 입력받아 이를 직류전원으로 정류한 두 전원을 출력하되, 상대적으로 고전압레벨을 갖는 제1전원 및 상대적으로 저전압레벨을 갖는 제2전원을 출력하는 입력정류기인 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And an input rectifier for outputting a first power source having a relatively high voltage level and a second power source having a relatively low voltage level for outputting two power sources for receiving AC power and rectifying the AC power to DC power, . 제1항에 있어서, 상기 전원출력부에서 상기 제1전원을 발생하는 제1전원출력부는,The power supply apparatus according to claim 1, wherein the first power output unit, which generates 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.And a rectifier for receiving the AC power and rectifying the AC power to DC power to generate a voltage of the second power source, wherein each rectifier has substantially the same internal configuration and outputs the same voltage, and the (+) and -) output terminals are commonly connected to each other. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는2. The inverter according to claim 1, 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 source, and two transistors connected to a secondary winding of the transformer and acting 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 형성하며,A source terminal of the first transistor is connected to a negative terminal of the first power source, and a source terminal of the first transistor is connected to a source terminal of the second transistor, Are connected in common to form an output terminal, 상기 제1 또는 제2 트랜지스터는 복수의 트랜지스터 소자가 병렬로 연결되어 각 트랜지스터 소자로 전류가 분산되어 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Wherein the first or second transistor is connected to a plurality of transistor elements in parallel so that current flows to each transistor element in a distributed manner. 제6항에 있어서, 상기 각 트랜지스터에는The method of claim 6, wherein each transistor 상기 각 트랜지스터의 드레인과 소스간의 커패시턴스에 충전된 전하를 방전하기 위한 전하방전부; 및A charge discharger 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.Further comprising a snubber unit for suppressing a ringing phenomenon caused by a leakage inductance of the primary coil of the transformer and a capacitance between a gate and a source of the transistor. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter unit 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 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.Wherein the intermediate tap terminal of the first power source forms an output terminal and includes an up output section and a down output section alternately turned on or off according to a logic level of the input square wave signal, The current path to the intermediate tap terminal of the first power source is set through the up output unit or the current path from the mid tap terminal of the first power source to the (-) terminal of the first power source through the down output unit And a square wave signal having a level of the second power source is received and amplified into a square wave signal having a level of the first power source. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter unit 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 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.And first to fourth output portions that are alternately turned on or off according to a logic level of the input square wave signal, wherein the first output terminal, the output terminal, and the fourth output terminal (-) terminal of the first power source through the second output unit, the output terminal, and the third output unit at the (+) terminal of the first power source, And a square wave signal having a level of the second power source is received and amplified into a square wave signal having a level of the first power source. 제1항에 있어서, 상기 인버터부는2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter unit 상기 제1전원의 (+)단자가 출력단자를 형성하며, 상기 입력 구형파신호의 로직레벨에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 업출력부 및 다운출력부를 구비하여,(+) Terminal of the first power source forms an output terminal and has an up output section and a down output section alternately turned on or off according to 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 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.A current path from the (+) terminal of the first power source to the (-) terminal through the up output section or a current path from the (+) terminal of the first power source to the (-) terminal through the down- And a square wave signal having a level of the second power source is received and amplified into a square wave signal having a level of the first power source. 제8 내지 10항 중 어느 한 항에 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 스위칭소자들로 분산하여 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 스위칭모드 전원공급기.The output unit of any one of claims 8 to 10, wherein each output unit of the inverter unit includes a plurality of switching devices, and the switching devices included in each output unit are turned on or off at the same time, And a current that flows is distributed to each of the switching elements. 제1항에 있어서, 상기 출력정류부는The apparatus according to claim 1, wherein the output rectifying section 상기 인버터부에서 출력된 구형파신호가 트랜스포머를 게재하여 전달되어 상기 전달된 구형파신호의 위상에 따라 서로 번갈아 온 또는 오프되는 상측모듈 및 하측모듈을 구비하되,And an upper module and a lower module that are alternately turned on or off according to the phase of the transmitted square wave signal, 상기 각 상측모듈 및 하측모듈은Each of the upper and lower modules 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 a secondary winding of the transformer and an output terminal drawn out from the 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.A first snubber circuit between the gate terminal and the source terminal for preventing a ringing phenomenon due to a leakage inductance and a gate capacitance of the transformer and a second snubber circuit between the drain terminal and the source terminal by a leakage inductance of the transformer and a capacitance between a drain and a source And a snubber circuit having at least one of a second snubber circuit for preventing a ringing phenomenon.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2002034014A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Park Joon Ho Centrally-controlled electronic ballast with enhanced power savings
KR100959405B1 (en) * 2005-03-28 2010-05-24 이인환 Wireless charger for back filler on endodontic treatment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002034014A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-25 Park Joon Ho Centrally-controlled electronic ballast with enhanced power savings
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