KR0114418Y1 - 인버터 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인버터 장치에 관한 것이다. 자려공진형 인버터 본체와, 스위칭 회로와, 출력전류 검출회로와, 제어회로로 구성된다. 제어회로에서 입력전원과 그라운드의 사이에 저항과 콘덴서를 직렬로 접속하여 상기 저항과 콘덴서의 접속점을 다이오드를 사이에 두고 인버터 본체의 콜렉터 권선의 중점과 접속한다. 콘덴서의 충방전에 의해 접속점에 형성되는 톱니파를 한쪽의 입력으로 하고, 인버터 본체의 출력상태에 따른 피이드백 신호를 다른쪽의 입력으로 하는 비교기를 구비하며, 상기 비교기의 출력을 스위칭 회로의 트랜지스터의 베어스에 입력한다.

이는 간단한 구성으로 스위칭 회로와, 인버터 본체를 동기시킴으로써, 전력손실을 증대시키지 않고 소형이면서 저렴한 가격으로 할 수 있는 장치이다.

Description

인버터 장치

제1도는 본 고안에 따른 인버터 장치의 일실시예를 나타낸 회로도.

제2도는 제1도면에 따른 인버터 장치의 회로 파형도.

제3도는 본 고안에 따른 인버터 장치의 다른 실시예를 나타낸 회로도.

제4도는 제3도에 따른 인버터 장치의 회로 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 인버터 본체 12 : 스위칭 회로

C₄: 콘덴서 D₄: 다이오드

R₃: 저항 t₁: 저항과 콘덴서의 접속점

U₁: 비교기 V_1N: 입력전원

본 고안은 자려 공진형의 인버터 본체와, 그 전단에 설치한 시비율 제어에 의한 스위칭 회로를 구비하고, 상기 스위칭 회로에 의해 인버터 본체의 출력을 안정화 또는 가변 제어하는 인버터 장치에 관한 것이다. 이 인버터 장치는 냉음극관이나 얼음극관의 점등에 사용하는데 적합하다.

예를들면 냉음극관이나 열음극관의 점등 등에 사용되는 인버터 장치는 자려공진형 인버터 본체와, 그 앞끝단에 설치한 시비율 제어에 의한 스위칭 회로를 구비하고 있다. 이 장치는 스위칭 회로를 시비율 제어하고, 인버터 본체의 출력을 안정화 또는 가변제어하는 것으로, 냉음극관이나 열음극관의 밝기를 안정 혹은 변화시키고 있다.

여기서, 스위칭 회로는 자려 또는 타려로 구성되고 자려공진형 인버터 본체는 공진요소인 변압기의 인덕턴스나 공진용 콘덴서의 용량등에 의해 발진주파수가 결정되도록 구성되므로, 양자는 서로 다른 주파수로 동작하고 있다.

그런데, 상기와 같이 종래 기술에서는 스위칭 회로와 인버터 본체로 주파수가 다르기 때문에 간섭이 일어나서 잡음이 발생하고, 심한 경우에는 가청역의 음을 발생시키는 등의 결점이 있었다.

그것을 피하기 위해서 양자사이에 코일과 콘덴서를 부가하여, 스위칭 회로의 출력을 평활하여 직류로 함으로써, 간섭을 방지하는 기술이 있다. 그러나, 추가하는 코일과 콘덴서는 형상도 크고 고가인 것으로 이에 따라 전력손실도 증대되어 버린다.

또한 간섭하여도 가청역의 음을 발생시키지 않도록 양자의 주파수 차를 크게 하는 기술이 있지만, 가청역 이외의 잡음이 발생하므로 신뢰성은 저하되고, 일반적으로 스위칭 회로의 주파수가 높아지기 때문에, 전력손실이 증대되고 만다. 다른 기술로서, 동기회로를 설치하여 양자의 주파수를 동기시키는 방법도 고려되지만, 복잡한 회로구성으로 고가가 되며 그에 따른 전력손실도 증대되어 버리므로 실용적이지 않다.

본 고안의 목적은 간단한 구성으로 스위칭 회로와 인버터 본체를 동기시킴으로써, 전력손실을 증대시키지 않고, 소형이며 저렴한 가격의 인버터 장치를 제공하는데 있다.

본 고안은 자려공진형 인버터 본체와, 그 전단에 설치된 시비율 제어에 의한 스위칭 회로를 구비하고, 그 스위칭 회로에 의해 인버터 본체의 출력을 안정화 또는 가변제어하는 인버터장치이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 상기 스위칭 회로를 제어하는 제어회로에서 입력전원과 그라운드의 사이에 콘덴서를 직렬로 접속하고, 이 접속점을 다이오드를 사이에 두고 상기 인버터 본체의 발진에 의해 형성되는 의사정현파의 발생부분과 접속한다. 이 경우의 정현파의 발생부분도 인버터 본체의 발진에 의해 형성되는 것이라면 어디라도 좋다.

그리고, 상기 콘덴서의 충반전에 의하여 저항과 콘덴서의 상기 접속점에 형성되는 톱니파를 한쪽의 입력으로 하여 인버터 본체의 출력상태에 따른 피이드백 신호를 다른쪽의 입력으로 하는 비교기의 비교결과에 의해 상기 스위칭 회로를 시비율 제어한다.

입력전원으로부터 전류가 저항을 통하여 콘덴서에 소정시간동안 충전된다. 인버터 본체의 발진에 의해 형성되는 의사정현파가 다이오드를 사이에 두고 저항과 콘덴서의 접속점에 인가됨으로써, 이 콘덴서는 방전한다. 이 충방전에 의해 저항과 콘덴서의 접속점에 톱니파가 형성됨으로써, 이 톱니파와 인버터 본체의 출력전류 혹은 전압에 따른 피이드백 신호를 비교기로 비교한다.

의사정현파는 자려공진형 인버터 본체의 발진주파수와 동일하기 때문에 이에 의하여 만들어진 톱니파도 동일한 주파수이다.

따라서, 이 톱니파와 피이드백 신호를 입력한 비교기의 출력은 이 발진주파수를 갖는 펄스로 이루어진다. 이 출력에서 스위칭 회로를 시비율 제어하므로 스위칭 회로도 이 발진주파수로 온·오프하게 되며, 인버터 본체와 동기가 유지된 동일주파가수가 된다.

이하, 본 고안의 일실시예에 대하여 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안에 따른 인버터 장치의 일실시예를 나타낸 회로도이다.

이 인버터 장치는 자려공진형의 인버터 본체(10)와, 그 앞끝단에 설치된 시비율제어에 의한 스위칭 회로(12)와, 인버터 본체(10)의 출력전류 검출회로(14)와, 제어회로(16)로 구성된다.

먼저, 인버터 본체(10)는 다음과 같은 구성이다. 변압기(T)의 1차 권선측에 제1트랜지스터(Q₁)와 제2트랜지스터(Q₂)를 병렬로 배치하고, 콜렉터끼리를 콜렉터 권선(Nc)을 사이에 두고 접속하고, 베이스끼리를 베이스권선(Nb)을 사이에 두고 접속하며 에미터 끼리를 접속한다. 공진용 콘덴서(C₁)를 콜렉터 권선(Nc)에 병렬로 접속하고, 기동저항(R₆)을 콜렉서 권선(Nc)의 중점과 제2 트랜지스터(Q₂)의 베이스사이에 접속한다. 변압기(T)의 2차 권선측에는 출력권선(No)이 있고, 그 권선에 바라스트 콘덴서(C₂)와 부하저항(RL)을 직렬로 접속한다.

인버터 본체(10)의 앞끝단에 설치한 스위칭 회로(12)는, 스위칭 소자인 제3 트랜지스터(Q₃)(PNP형)와, 그의 베이스-에미터간에 접속한 바이어스 저항(R₁)과, 베이스 저항(R₂)과 직류 입력전원(V1N)에 대하여 병렬로 동시에 캐소드를 제3 트랜지스터(Q₃)의 콜렉터에 접속한 플라이휠 다이오드(D₁)와, 제3 트랜지스터(Q₃)의 콜렉터에 직렬로 접속한 인덕터(L)로 구성되며, 스위칭회로(12)의 출력이 콜렉터 권선(Nc)의 중점에 접속되어 있다.

전류 검출회로(14)는 인버터본체(10)의 변압기(T)의 2차측에 연결한 출력전류 검출저항(R₇)과, 이 출력전류 검출저항(R₇)에 의한 검출전압을 정류하는 정류용 다이오드(D₂), (D₃) 및 평활용 콘덴서(C₃)로 이루어진다.

제어회로(16)는 분압저항(R5),(VR) (가변저항)과, 기준전압(VREF)과, 오차증폭기(U₂)와, 저항(R₃)과 콘덴서(C₄)와, 다이오드(D₄)와, 비교기(U₁)로 이루어진다. 오차증폭기(U₂)의 반전단으로는 분압저항(R₅),(VR)에 의한 검출전압의 분압을 입력하고, 비반전단으로는 기준전압(VREF)을 입력한다. 그리고, 오차증폭기(U₂)로 증폭한 출력은 비교기(U₁)의 반전단으로 입력한다. 한편, 입력전원(VIN)과 그라운드사이에 플러스측으로부터 저항(R₃)과 콘덴서(C₄)를 이순으로 직렬 접속하여 이 저항(R₃)과 콘덴서(C₄)의 접속점(t₁)에 발생하는 신호를 비교기(U1)의 비반전단으로 입력한다.

여기서, 접속점(t₁)에는, 다이오드(D₄)의 애노드가 접속되고, 다이오드(D₄)의 캐소드가 인버터 본체(10)의 콜렉터 권선(Nc)의 중점에 접속되어 있다. 이 결과 얻어지는 비교기(U₁)의 출력을 베이스 저항(R₂)을 사이에 두고 스위칭 회로(12)의 제3트랜지스터(Q₃)의 베이스에 입력한다.

이 인버터 장치의 동작에 대하여 다음에 설명한다.

스위칭 회로(12)의 제3 트랜지스터(Q₃)의 온·오프에 의한 펄스를 플라이휠 다이오드(D₁)와 인덕터(L)에 의해 정류평활함으로 직류화하고, 인버터 본체(10)의 콜렉터 권선(Nc)의 중점에 공급한다.

인버터 본체(10)는 일종의 발진회로이고, 공진용 콘덴서(C1)의 용량과 콜렉터(Nc)의 인덕턴스에 의해 발진주파수가 결정된다.

그리고, 트랜지스터(Q₁),(Q₂)가 번갈이 온·오프함으로써, 출력권선(No)에 제2도 A에 나타낸 바와 같은 정현파를 형성한다.

다음에, 전류 검출회로(14)에 있어서, 인버터 본체(10)의 출력전류를 검출저항(R₇)을 통하여 검출하고, 그 검출전압을 다이오드(D₂),(D₃)로 정류하며, 콘덴서(C₃)로 평활한다. 이것을 인버터 본체(10)의 피이드백 신호로 하고, 이것을 제어회로 (16)에 송출한다.

제어회로(16)에서는 이 피이드백 신호를 분압저항(R₅),(V_R)으로 분압하여 오차증폭기(U₂)에 입력한다. 그 분압전압과 기준점압(VREF)을 오차증폭기(U₂)로 비교하고, 그 오차를 증폭하여, 비교기(U₁)에 출력한다. 인버터 본체(10)의 콜렉터권선(Nc)의 중점에서 형성되는 의사정현파(제 2 도 B에 나타냄)의 전압이 상승하고 있을 때는, 입력전원으로부터의 전류가 저항(R₃)을 통하여 콘덴서(C₄)에 소정시간동안 충전되고, 이에따라 콘덴서(C₄)의 단자전압이 상승함으로써, 접속점(t₁)의 전압도 상승한다.

또한, 인버터 본체(10)의 콜렉터 권선(Nc)의 중점에서 형성되는 의사정현파의 전압이 하강을 시작하면서 콘덴서(C₄)의 단자전압 이하가 되면 다이오드(D₄)를 사이에 두고 콘덴서(C₄)가 방전하며, 접속점(t₁)의 전압이 하강한다. 다시, 의사정현파의 전압이 상승으로 바뀌면 콘덴서(C₄)의 충전이 시작된다.

이 충방전의 반복에 의해 접속점(t₁)에 형성되는 톱니파(제2도 C의 a로 표시함)를 비교기(U₁)로 출력한다. 비교기(U₁)에서는 톱니파와, 오차증폭기(U₂)의 출력전압(제2도 C의 b로 표시함)을 비교한다. 이 톱니파가 오차증폭기(U₂)의 출력전압보다 클 경우에, 비교기(U₁)는 정의 펄스를 발생한다.

이 펄스는 제2도 D에 나타낸 바와 같이, 인버터 본체(10)에서 발생하는 제2도 B의 파형인 의사정현파의 주기에 동기한다. 이것이 스위칭 회로(12)의 제 3 트랜지스터(Q₃)의 베이스에 인가된다.

따라서 제3 트랜지스터(Q₃)는 인버터 본체(10)의 발진주파수에 동기하여 온·오프하게 된다. 이렇게 해서, 인버터 본체(10)의 출력전류의 변동을 피이드백하여 스위칭 회로(12)를 시비율 제어하는 것으로, 인버터 본체(10)의 출력전류의 안정화를 도모하고 있다. 또한, 분압저항(V_R) 값을 변경함으로써, 오차증폭기(U₂)의 출력을 변경시켜 인버터 본체(10)의 출력을 가변할 수도 있다.

제3도는 본 고안에 따른 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.

상기 예와 다른 접은 이하와 같다.

① 스위칭 회로(22)에 있어서, 플라이휠 다이오드(D₁)와 제3 트랜지스터(Q₃₁)(NPN형)의 직렬접속을 입력전원(V_1N)에 병렬로 배치하고, 플라이휠 다이오드(D₁)의 에노드측에 인덕터(L)를 설치하여 플라이휠 다이오드(D₁)의 캐소드와 인덕터(L)의 다른 끝단사이에 인버터 본체(10)를 설치한다.

② 인버터 본체(10)로부터 인가되는 의사정현파는 이 제1 트랜지스터(Q1)와 제2트랜지스터(Q₂)의 에미터 접속점에서의 전압이다.

③ 제어회로(26)에 있어서, 오차증폭기(U₂)의 비반전단으로는 전류 검출회로(14)의 출력전압의 분압을 입력으로 하고 반전단에는 기준전압(V_REF)을 입력한다. 또한, 입력전원(V_IN)과 그라운드사이에 플러스측으로부터 콘덴서(C₄₁)와, 저항(R₃₁)을 이 순으로 직렬로 접속한다. 다이오드(D₄₁)와 재너다이오드(D₅)의 직렬 접속을 콘덴서(C₄₁)와 저항(R₃₁)의 접속점(t₂)과, 인버터 본체(10)의 제1 트랜지스터(Q₁)와 제2 트랜지스터(Q₂)와 에미터 접속점의 사이에 연결한다. 상기 다이오드(D₄₁)의 캐소드를 접속점(t₂)에 접속하고, 다이오드(D₄₁)의 애노드를 제너다이오드(D₅)의 애노드에 접속하고, 제너다이오드(D₅)의 캐소드를 제1 트랜지스터(Q₁)와 제2트랜지스터(Q₂)의 에미터 접속점에 접속한다.

인버터 본체(10)의 구성은, 제1도와 동일하고, 이 인버터 장치의 동작도 기본적으로 상기예와 거의 마찬가지이다. 여기에서는, 제어회로(26)의 동작에 대해서 기술하고, 다른 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 제4도에 나타낸 바와 같이, 인버터 본체(10)의 제1 트랜지스터(Q₁)와 제2 트랜지스터(Q₂)의 에미터 접속점에서 형성되는 의사정현파의 전압이 하강하면, 의사정현파와 접속점(t₂)의 전압차는 제너전압(V₂)의 전압차는 재너전압(V_Z)보다도 작게 된다.

따라서, 제너다이오드(D₅)에 의해 전류른 차단되므로 콘덴서(C₄)에는 입력전우너(V_IN)으로부터의 전류에 의해 충전이 행해지기 때문에, 접속점(t₂)의 전압은 저항(R₃₁)을 사이에 두고 그라운드를 향해 서서히 내려간다. 다음에 의사정현파의 전압이 상승으로 바뀌고, 의사정현파와 접속점(t₂)의 전압차가 제너전압(V_Z)에 달하면, 제너다이오드(D₅) 및 다이오드(D₄₁)를 통하여 전류가 흐르기 때문에, 콘덴서(C₄₁)는 방전되고 접속점(t₂)의 전압은 의사정현파의 전압차를 제너전압(V_Z)만큼 유지하여 상승한다. 그리고, 의사정현파의 전압이 입력전원(V_IN)의 전압에 도달하여 다시 하강하기 시작하면, 콘덴서(C₄₁)는 충전을 시작하고, 접속점(t₂)의 전압은 내려가기 시작한다. 이 충방전에 의해 접속점(t₂)에 형성되는 톱니파를 비교기(U₁)로 출력한다.

의사정현파는 인버터 본체(10)의 제2 트랜지스터(Q₁)와 제2 트랜지스터(Q₂)의 에미터 접속점에서의 전압이므로 인버터 본체(10)의 발진주파수와 동일하고, 그에 따라 발생하는 톱니파도 동기로 된 동일주파수를 갖는다. 전류 검출회로(14)로부터 출력도니 피이드백 신호는, 분압저항(R₅),(V_R)에 의해 분압비가 조정되고 오차증폭기(U₂)의 출력을 조정하며, 비교기(U₁)에서 톱니파와 비교한다. 상기예와 마찬가지로, 비교기(U₁)에서 발생하는 출력펄스의 주파수는 인버터 본체(10)의 주파수에 동기하고 있으므로 스위칭 회로(22)의 제3트랜지스터(Q₃₁)는 인버터 본체(10)와 동일한 주파수로 동작한다.

제너다이오드(D₅)는 의사정현파의 전압이 일정치 이상에 도달하기까지 전류를 차단하므로, 이에 따라 콘덴서(C₄₁)로의 충전개시 시기가 겹치지 않게 되기 때문에, 톱니파의 전압레벨 변환이 가능하게 된다. 따라서, 톱니파의 접압레벨이 오차증폭기(U₂)의 출력조정범위를 넘는 경우에, 제너다이오드(D₅)의 제너전압(V_Z)을 조정함으로써 톱니파의 전압레벨을 적절한 레벨로까지 변환시킨다.

본 고안은 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다.

의사정현파는 인버터 본체의 발진에 의해 형성되는 의사정현파라면 어디에서 취하여도 좋다. 또한, 인버터 본체의 출력전류에 한정되지 않고 출력전압을 검출하여, 그것을 피드백 신호로 해도 좋다.

따라서, 본 고안은 인버터 본체의 발진에 의해 형성되는 의사정현파에 의해 콘덴서가 충반전을 일으키고, 그에 따라 형성되는 톱니파를 한쪽의 입력으로 하고, 입버터 본체의 출력상태에 따른 피이드백 신호를 다른쪽의 입력으로 하는 비교기를 구비하고, 상기 비교기의 비교결과에 의해 상기 스위칭 회로를 시비율 제어하도록 구성하였기 때문에, 간단하고 또한 확실하게 스위칭 회로와 인버터 본체의 주파수를 동기시킬 수 있다. 그 때문에 간섭에 의한 잡음이 발생하지 않으며, 전력손실이 증대하지도 않고, 구성이 간단하게 되며 비용도 저렴하고 소형화가 가능하게 된다.

Claims (1)

1. 자려공진형 인버터 본체와, 그 앞끝단에 설치된 시비율 제어에 의한 스위칭 회로를구비하고 상기 스위칭 회로에 의해 인버터 본체의 출력을 안정화 또는 가변제어하는 인버터 장치에 있어서, 상기 스위칭 회로를 제어하는 제어회로는 입력전원과 그라운드사이에 직렬 접속한 저항과 콘덴서와, 상기 저항과 콘덴서의 접속점과 상기 인버터 본체의 발진에 의해 형성되는 의사정현파의 발생부분사이에 접속한 다이오드와, 상기 콘덴서의 충방전에 의해 상기 접속점에 형성되는 톱니파를 한쪽의 입력으로 하고, 인버터 본체의 출력상태에 따른 피이드백 신호를 다른쪽의 입력으로 하는 비교기를 구비하여 구성되고, 상기 비교기의 비교결가에 의해 상기 스위칭 회로가 시비율 제어되는 것을 특징으로 하는 인버터 장치