KR0162569B1 - A high power factor circuit for power supply - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고역률 전원회로에 관한 것으로서, 제1정류평활부의 출력단에 연결되어 전압변환작용을 수행하는 제2트랜스와, 상기 트랜스의 일자측 코일에 다이오드를 경유하여 연결되어 스위칭 절환작용을 수행하는 전력 트랜지스터와, 이 전력 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제어 IC와, 상기 제2트랜스의 이차측 단에 연결되어 정류평활작용을 수행하는 제2정류평활부로 이루어져, 전원회로부의 입력단에 입력전압제어를 위한 스위칭 제어수단의 온타임이 거의 일정하도록 스위칭 동작되므로, 이에 따라 출력전류의 평균값이 입력전압 파형과 거의 동일하게 되어 전원의 역률이 향상되게 됨은 물론, 비교적 간단한 회로구성에 의해 역률은 개선하게 되므로 이에 따라 시스템의 효율성도 증대되도록 된다.The present invention relates to a high power factor power circuit, comprising: a second transformer connected to an output terminal of a first rectifying smoother and performing a voltage conversion operation; A power transistor, a control IC for controlling the switching operation of the power transistor, and a second rectification smoothing unit connected to a secondary side end of the second transformer to perform rectifying smoothing operation. Since the switching operation is performed so that the on-time of the switching control means is almost constant, the average value of the output current becomes almost the same as the input voltage waveform, thereby improving the power factor of the power supply and improving the power factor by a relatively simple circuit configuration. This also increases the efficiency of the system.

Description

고역률 전원회로High Power Factor Power Circuit

제1도는 종래 전원공급회로를 설명하기 위한 회로도이고,1 is a circuit diagram for explaining a conventional power supply circuit,

제2도 (a),(b)는 제1도 회로의 전원입력 파형이며,2 (a) and 2 (b) are power input waveforms of the circuit of FIG.

제3도는 본 발명의 회로도이고,3 is a circuit diagram of the present invention,

제4도 (a)~(f)는 제3도의 동작 파형이며,4 (a) to (f) are the operating waveforms of FIG.

제5도는 제3도의 입·출력 파형을 설명하기 위한 설명도이다.5 is an explanatory diagram for explaining the input and output waveforms of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 브리지 회로부 2 : 제1트랜스1: bridge circuit 2: first transformer

3 : 제1정류평활부 4 : 제2트랜스3: first rectification smoothing unit 4: second transformer

5 : 전력 트랜지스터 6 : 제어 IC5: power transistor 6: control IC

7 : 제2정류 평활부 D1~D4 : 다이오드7: 2nd rectification smoothing part D1-D4: diode

C1~C3 : 평활 캐패시터C1 ~ C3: smoothing capacitor

본 발명은 고역률 전원회로에 관한 것으로, 특히 전원회로부의 입력단에 입력전압제어를 위한 스위칭 제어수단을 구비하도록 하므로써, 입력전압에 대해 스위칭 제어수단의 온타임이 거의 일정하도록 스위칭 동작되도록 하여, 이에 따라 출력전류의 평균값이 입력전압 파형과 거의 동일하게 되어 전원의 역률이 향상되게 됨은 물론, 비교적 간단한 회로구성에 의해 역률을 개선하게 되므로 이에 따라, 시스템의 효율성도 증대되도록 한 고역률 전원회로에 관한 것이다.The present invention relates to a high power factor power circuit, and in particular, by providing a switching control means for input voltage control at the input terminal of the power circuit portion, so that the switching operation of the switching control means with respect to the input voltage is almost constant, As a result, the average value of the output current becomes almost the same as the input voltage waveform, so that the power factor of the power supply is improved and the power factor is improved by a relatively simple circuit configuration. Accordingly, the efficiency of the system is also increased. will be.

일반적으로 전자기기들에는 상용전원 혹은 기타 전압원으로 부터 그 동작전원을 공급받기 위해 전원공급장치들을 사용하고 있는데, 예를들어 그러한 전원공급장치중 하나는 제1도에 도시된 바와같이, 상용전원으로 부터 입력된 교류전압을 정류하는 브리지 회로단(70)과, 이 브리지 회로단(70)에 의해 정류된 정류전압을 권수비에 따라 일정전압으로 변환시켜 2차측으로 출력시키는 트랜스(71)와, 이 트랜스(71)의 2차측으로 부터 출력된 일정전압을 정류평활하는 정류평활부(72)와, 상기 트랜스(71)의 일차측에 연결되어 턴온/오프 스위칭 동작을 수행하는 파워 트랜지스터(73)로 이루어진다.In general, electronic devices use power supplies to receive their operating power from a commercial power source or other voltage source. For example, one of such power supplies is a commercial power source, as shown in FIG. A bridge circuit stage 70 for rectifying the AC voltage inputted from the controller; a transformer 71 for converting the rectified voltage rectified by the bridge circuit stage 70 into a constant voltage according to the turn ratio and outputting the secondary voltage to the secondary side; A rectifying smoother 72 rectifying and smoothing a constant voltage output from the secondary side of the transformer 71 and a power transistor 73 connected to the primary side of the transformer 71 to perform turn on / off switching operation. Is done.

그리고, 상기 정류평활부(72)에는 다이오드(D)가 트랜스(71)의 2차측단에 연결되어 있고, 이 다이오드(D)의 캐소드단에는 평활 캐패시터(C1)가 연결되어 있으며, 상기 브리지회로단(70)의 일단에는 평활 캐패시터(C2)가 연결되어 있다.The rectifier smoothing unit 72 has a diode D connected to the secondary end of the transformer 71, and the cathode terminal of the diode D has a smoothing capacitor C1 connected thereto. A smoothing capacitor C2 is connected to one end of the stage 70.

한편, 상기와 같은 구성으로 된 전원공급장치의 동작을 살펴보면, 먼저 상용전원, 예컨대 220V/110V의 교류전압이 브리지회로단(70)에 입력되면 이 브리지회로단(70)에 의해 직류전압으로 정류된다. 그리고, 그 정류된 전압은 평활 캐패시터(C2)에 의해 제2도(a)에 도시된 바와 같이, 파형으로 평활되어 트랜스(71)의 일차측으로 입력된다.On the other hand, referring to the operation of the power supply having the configuration as described above, if an AC voltage of commercial power, for example 220V / 110V is input to the bridge circuit stage 70 is rectified to the DC voltage by the bridge circuit stage 70. do. The rectified voltage is smoothed into a waveform by the smoothing capacitor C2 and input to the primary side of the transformer 71, as shown in FIG.

그러면, 이 트랜스(71)는 파워 트랜지스터(73)의 턴 온/오프 스위칭 작용에 따라 동작되어 부하단(74)에 필요한 2차측 부전압을 생성하여 정류평활부(72)로 입력시킨다. 따라서 이 정류평활부(72)는, 이 입력된 2차측 전압을 정밀하게 정류평활하여 시스템의 다음 단으로 입력시켜 통상의 전원공급 기능을 수행시킨다.Then, the transformer 71 is operated in accordance with the turn on / off switching action of the power transistor 73 to generate the secondary side voltage required for the load stage 74 and input it to the rectification smoothing unit 72. Therefore, the rectification smoothing unit 72 rectifies and smoothes the input secondary voltage accurately to the next stage of the system to perform a normal power supply function.

그러나, 상기와 같은 종래 전원공급장치는 브리지회로단(70)의 출력단에 흐르는 입력전류(iin)가, 이상적으로는 제2도(b)의 i처럼 흘러야 하는데, 실제로는 s와 같이 펄스형태로 흐르기 때문에 입력라인에 고조파가 발생되어, 그에 따라 라인저항에 의한 손실이 증가하게 되었으며, 또한 입력전압파형의 왜곡으로 인한 노이즈 때문에 전원회로의 역률이 상당히 저하되는 단점이 있었다.However, in the conventional power supply as described above, the input current i in flowing through the output of the bridge circuit stage 70 should ideally flow like i in FIG. Since the harmonics are generated in the input line, the loss due to the line resistance increases, and the power factor of the power circuit is considerably lowered due to the noise caused by the distortion of the input voltage waveform.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전원회로부의 입력단에 입력전압제어를 위한 스위칭 제어수단을 구비하도록 하므로써, 입력전압에 대해 스위칭 제어수단의 온타임이 거의 일정하도록 스위칭 동작되므로, 이에 따라 출력전류의 평균값이 입력전압 파형과 거의 동일하게 되어 전원의 역률이 향상되게 됨은 물론, 비교적 간단한 회로구성에 의해 역률을 개선하게 되므로, 이에 따라 시스템의 효율도 증대되도록 된 고역률 전원회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned general disadvantages, and by providing a switching control means for the input voltage control at the input terminal of the power circuit portion, switching so that the on time of the switching control means almost constant with respect to the input voltage As a result, the average value of the output current becomes almost the same as the input voltage waveform, so that the power factor of the power supply is improved, and the power factor is improved by a relatively simple circuit configuration, thereby increasing the efficiency of the system. The purpose is to provide a power supply circuit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1정류, 평활부의 출력단에 연결되어 전압변환작용을 수행하는 제2트랜스와, 상기 트랜스의 일차측 코일에 다이오드를 경유하여 연결되어 스위칭 절환작용을 수행하는 전력 트랜지스터와, 이 전력 트랜지스터의 스위칭 동작을 제어하는 제어 IC와, 상기 제2트랜스의 이차측 단에 연결되어 정류평활작용을 수행하는 제2정류평활부로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the first rectification, the second transformer is connected to the output terminal of the smoothing unit performs a voltage conversion operation, and is connected to the primary coil of the transformer via a diode switching switching action A power transistor to perform, a control IC for controlling the switching operation of the power transistor, and a second rectification smoothing unit connected to the secondary side of the second transformer to perform rectifying smoothing action.

이에, 본 발명은 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Accordingly, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명 회로는 제3도에 도시된 바와 같이, 상용전원으로 입력된 교류전압을 정류하는 브리지회로부(1)와, 이 브리지회로부(1)에 의해 정류된 정류전압을 권수비에 따라 일정전압으로 변환시키는 제1트랜스(2)와, 제1트랜스(2)의 이차측에 연결되어 정류평활작용을 하는 제1정류평활부(3)와, 이 제1정류평활부(3)의 일단에 연결되어 전압변환 작용을 하는 제2트랜스(4)와, 상기 제1,2트랜스(2,4)의 일차측 단에 다이오드(D1,D2)을 거쳐 연결되고 스위칭 작용을 하는 전력 트랜지스터(5) 및 이 전력 트랜지스터(5)의 게이트에 연결되어 스위칭 동작을 제어하는 제어 IC (6)로 이루어진다.The circuit of the present invention converts the rectified voltage rectified by the bridge circuit portion 1 and the rectified voltage rectified by the bridge circuit portion 1 into a constant voltage according to the turn ratio as shown in FIG. A first rectification smoother 3 connected to the first transformer 2, a secondary side of the first transformer 2, and having a rectifying smoothing action, and connected to one end of the first rectifying smoother 3. A second transistor 4 having a voltage converting function, a power transistor 5 connected to a primary end of the first and second transformers 2 and 4 via diodes D1 and D2 and having a switching action; A control IC 6 is connected to the gate of the power transistor 5 to control the switching operation.

그리고 상기 브리지회로부(1)의 일단에는 평활 캐패시터(C1)가 연결되어 있다. 또한 상기 제1정류평활부(3)에는 제1트랜스(2)의 2차측 단코일에 다이오드(D3)가 연결되어 있고, 이 다이오드(D3)의 일단에는 평활 캐패시터(C2)가 연결되어 있다. 그리고 상기 제2트랜스(4)의 2차측 단 코일에도 제2정류평활부(7)를 형성하는 다이오드(D4)와, 평활 캐패시터(C3)가 연결되어 있다.A smoothing capacitor C1 is connected to one end of the bridge circuit unit 1. In addition, a diode D3 is connected to the second side end coil of the first transformer 2, and a smoothing capacitor C2 is connected to one end of the first rectifying smoother 3. The diode D4 and the smoothing capacitor C3 forming the second rectifying smoothing part 7 are also connected to the secondary end coil of the second transformer 4.

여기서, 상기 전력 트랜지스터(5)는 전력 MOSFET를 사용할 수도 있고, 상기 다이오드(D1,D2)들은 역전압방지를 위해 그 캐소드단이 전력 트랜지스터(5)의 콜렉터 또는 전력 MOSFET의 드레인단에 연결된다.In this case, the power transistor 5 may use a power MOSFET, and the diodes D1 and D2 have a cathode terminal connected to a collector of the power transistor 5 or a drain terminal of the power MOSFET to prevent reverse voltage.

다음에는 상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 작용·효과를 설명한다.Next, the operation and effects of the present invention having the above configuration will be described.

먼저, 교류의 전원전압이 브리지회로부(1)로 입력되게 되면, 이 브리지회로부(1)에 의해 직류전압으로 정류된다. 그리고 이 정류된 전압은 평활캐패시터(C1)에 의해 평활된 다음 제1트랜스(2)의 일차측으로 입력되게 되는데, 이때 제어 IC(6)가 전력 트랜지스터(5)의 게이트에 턴온신호를 인가하게 되면, 이 전력 트랜지스터(5)가 턴온되어 스위칭 동작을 수행하게 된다. 따라서 제1,2트랜스(2,4)의 동작 조건이 형성되어 제4도(a)에 도시된 바와 같은 파형의 전압변환동작을 수행하여 역률을 개선하게 되는 것이다.First, when an AC power supply voltage is input to the bridge circuit portion 1, the bridge circuit portion 1 rectifies the DC voltage. The rectified voltage is smoothed by the smoothing capacitor C1 and then input to the primary side of the first transformer 2. When the control IC 6 applies the turn-on signal to the gate of the power transistor 5, The power transistor 5 is turned on to perform a switching operation. Accordingly, the operating conditions of the first and second transformers 2 and 4 are formed to improve the power factor by performing the voltage conversion operation of the waveform as shown in FIG.

환언하면, 제어 IC(6)의 제4도(a)에 도시된 바와 같이, 스위칭 파형신호에 따라 전력 트랜지스터(5)의 게이트전압(vg)이 제어되게 되는데, 이때 이 전력 트랜지스터(5)는 스위칭 동작되어 제4도(b)에 도시된 파형과 같이 동작하게 된다. 즉, 이 전력 트랜지스터(5)가 턴온되는 기간에는 제1,2트랜스(2,4)들이 동작되어 전압변환작용을 수행하므로 제4도(c),(e)에 도시된 바와같이 제1,2트랜스(2,4)의 코일에 흐르는 전류(iDL)가 증가된다.In other words, as shown in FIG. 4A of the control IC 6, the gate voltage vg of the power transistor 5 is controlled in accordance with the switching waveform signal, wherein the power transistor 5 The switching operation is performed as shown in the waveform shown in FIG. That is, in the period in which the power transistor 5 is turned on, the first and second transformers 2 and 4 are operated to perform voltage conversion, and thus, as shown in FIGS. The current i DL flowing in the coil of two transformers 2 and 4 is increased.

그러나, 전력 트랜지스터(5)가 턴오프되는 기간동안에는 제1,2트랜스(2,4)가 동작을 하지 않게 되므로 평활 캐패시터(c1~c3)들이 방전을 하게 된다. 따라서 이럴 경우 다이오드(D3)에 흐르는 전류(iD3)와, 다이오드(D4)에 흐르는 전류(iD4)는 제4도 (d),(f)에 도시된 바와같이 서서히 감속하게 된다. 즉, 출력전압은 거의 평균값으로 나타나게 되는 것이다.However, since the first and second transformers 2 and 4 do not operate while the power transistor 5 is turned off, the smoothing capacitors c1 to c3 discharge. Therefore, in this case, the current i D3 flowing in the diode D3 and the current i D4 flowing in the diode D4 are gradually decelerated as shown in FIGS. 4 (d) and (f). In other words, the output voltage is almost an average value.

따라서, 상기와 같은 작용이 반복되게 되면 출력전압(VDC)이 안정되게 되어 그에 따라 제5도에 도시된 바와 같이, 교류전류 파형(iac)도 입력전압 파형(Vin)과 같이 거의 동일한 파형으로 나타나게 된다.Therefore, when the above operation is repeated, the output voltage V DC becomes stable, and as shown in FIG. 5, the AC current waveform i ac is also substantially the same as the input voltage waveform V in . It appears as a waveform.

이상 설명에서와 같이 본 발명은, 입력전압에 대해 스위칭 제어수단의 온타임이 거의 일정하도록 스위칭 동작시키게 되므로, 이에 따라 출력전류의 평균값이 입력전압 파형과 거의 동일하게 되어, 전원의 역률을 향상시키게 됨은 물론, 비교적 간단한 회로구성에 의해 역률이 개선되므로 이에 따라 시스템의 효율성도 향상되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the switching operation is performed such that the on time of the switching control means is substantially constant with respect to the input voltage, so that the average value of the output current becomes almost the same as the input voltage waveform, thereby improving the power factor of the power supply. Of course, the power factor is improved by a relatively simple circuit configuration, thereby improving the efficiency of the system.

Claims (1)

제1트랜스(2)의 이차측 코일에 연결되어 정류평활작용을 수행하는 제1정류평활부(3)가 구비된 전원공급회로에 있어서, 상기 제1정류평활부(3)의 출력단에 연결되어 전압변환작용을 수행하는 제2트랜스(4)와, 상기 제1,2트랜스(2,4)의 일차측 코일에 다이오드(D1,D2)의 캐소드단이 역전압 방지를 위해 드레인단에 접속되어 스위칭 절환작용을 수행하는 전력 트랜지스터(5)와, 이 전력 트랜지스터(5)의 스위칭 동작을 제어하는 제어 IC(6)와, 상기 제2트랜스(4)의 이차측 단에 연결되어 출력전압의 정류평활작용을 수행하는 제2정류평활부(7)로 이루어진 것을 특징으로 하는 고역률 전원회로.In a power supply circuit having a first rectification smoother 3 connected to the secondary coil of the first transformer 2 to perform rectifying smoothing, the power supply circuit is connected to an output terminal of the first rectifying smoother 3. The second transformer 4 performing the voltage conversion operation and the cathode terminals of the diodes D1 and D2 are connected to the drain terminals to prevent reverse voltage from the primary coils of the first and second transformers 2 and 4. Connected to a power transistor 5 performing a switching switching operation, a control IC 6 controlling the switching operation of the power transistor 5, and a secondary side end of the second transformer 4 to rectify the output voltage. High power factor power circuit, characterized in that consisting of a second rectifying smoothing portion (7) for performing a smoothing action.
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