KR100224122B1 - 레귤레이터 회로 및 이 레귤레이터 회로를 사용한 다출력스위칭전원장치 - Google Patents

레귤레이터 회로 및 이 레귤레이터 회로를 사용한 다출력스위칭전원장치 Download PDF

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KR100224122B1
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다다히코 마츠모토
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무라타 야스타카
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 다출력 스위칭 전원 장치는 부하가 경부하일 때 보조 출력 전원회로의 출력 전원이 현저하게 저하되는 것을 막을 수 있으며, 출력 경로에서의 손실을 억제시킨다. 전압 업 커패시터(20), 제 1 다이오드(21), 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)은 초크 정류 회로(4)를 포함하는 보조 출력 전원 회로(9)에서 설치된다. 부하(a)가 경부하고 보조 출력 전원 회로 (9)의 출력 전압(V2)가 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 저하될 때, 시리즈 레귤레이터(13)은 전기적으로 접속된 상태가 된다. 그리고, 출력 보조 코일(15)의 출력은 전압 업 커패시터(20), 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)을 통과하는 루트를 따라서 흐를 뿐만 아니라 보조 출력 전원 회로(9)에서 보저 초크 코일(L2)에 흐르고, 전압 업 커패시터(20)을 충전시키며, 보조 코일(L2)의 입력 단측에서 전압을 상승시키고, 출력 전압(V2)가 저하되기 전의 전압과 실질적으로 동일한 전압을 부하(b)에 공급한다.

Description

레귤레이터 회로 및 이 레귤레이터 회로를 사용한 다출력 스위칭 전원 장치
제 1도는 본 발명의 바람직한 제 1구현예의 레귤레이터 회로를 보여주는 회로도이다.
제 2(a)도 및 2(b)도는 A형 및 B형에서의 정류 회로를 설명하는 설명도이다.
제 3(a)도는 제 2도에 도시된 A형 및 B형의 정류 회로의 교류(AC)입력 파형을 보여주는 그래프이고, 제 3(b)도는 출력 전압과 입력 파형의 듀티(duty) 사이클 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
제 4도는 본 발명의 제 1구현예의 레귤레이터 회로의 부하 전류 특성을 측정했던 회로를 보여주는 개략도이다.
제 5(a)도 및 5(b)도는 제 4도에 도시된 회로에서 측정된 부하 전류 특성과 교류입력 파형 사이의 관계를 보여주는 설명도이다.
제 (a)도 및 6(b)도는 인버터부의 출력측에 설치된 정류 회로의 또 다른 구성예를 보여주는 회로 설명도이다.
제 7도는 본 발명의 제 2구현예의 레귤레이터 회로를 보여주는 회로도이다.
제 8도는 본 발명의 다출력 스위칭 전원 장치의 제 1구현예의 주요 구성을 보여주는 회로도이다.
제 9도는 제 8도에 도시된 제 1구현예에서의 주요 구성 소자의 동작 파형(a)~(f)를 보여주는 타임 차트이다.
제 10도는 메인 출력 전원 회로의 출력 전류와 보조 출력 전원 회로의 출력 전압 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
제 11도는 메인 출력 전원 회로의 출력 전류와 시리즈 레귤레이터에서의 손실사이의 관계를 보여주는 그래프이다.
제 12도는 본 발명의 다출력 스위칭 전원 장치의 제 2구현예를 보여주는 회로도이다.
제 13도는 본 발명의 다출력 스위칭 전원 장치의 제 3구현예를 보여주는 회로도이다.
제 14도는 또 다른 다출력 스위칭 전원 장치의 구현예를 보여주는 회로도이다.
제 15도는 종래의 다출력 스위칭 전원 장치를 보여주는 회로도이다.
제 16도는 시리즈 레귤레이터가 설치된 종래의 보조 출력 전원 회로를 보여주는 회로도이다.
제 17도는 또 다른 초크 정류 회로를 보여주는 회로도이다.
제 18(a)도 및 18(b)도는 본 발명의 그 밖의 구현예의 레귤레이터 회로를 보여주는 회로도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 설명
2 : 변압기 3, 4 : 초크 정류 회로
5 : 입력 전원 6 : 스위칭 소자
8 : 메인 출력 전원 회로 9 : 보조 출력 전원 회로
11 : 펄스폭 제어 회로 13 : 시리즈 레귤레이터
15 : 출력 보조 코일 20 : 전압 업 커패시터
21 : 제 1다이오드 22 : 제 2다이오드
본 발명은 퍼스널 컴퓨터 및 팩시밀리에서의 사용을 위한 레귤레이터(regulator) 회로 및 이 레귤레이터 회로를 사용한 다출력 스위칭 전원 장치(multi-output switching power unit)에 관한 것이다.
제 15도는 종래의 포워드(forward)형 다출력 스위칭 전원 장치의 주요 구성을 보여주는 회로도이다. 이 도면에서, 다출력 스위칭 전원 장치는 변압기(2)의 입력 코일(17)(1차 코일)에 직렬로 설치되며, MOS-FET(전계 효과 트랜지스터)인 스위칭 소자(6) 및 입력 전원 소스(5)를 갖는 입력 회로(10)을 포함한다. 메인 출력 전원 회로(8)은 변압기(2)의 메인 출력 코일(16) (2차 코일)에 직렬로 설치되고, 보조 출력 회로(9)는 변압기(2)의 출력 보조 코일(15) (3차 코일)에 직렬로 설치된다. 펄스폭 제어 회로(11)은 스위칭 소자(6)의 온/오프(ON/OFF)를 제어하도록 스위칭 소자(6)에 접속된다.
메인 출력 전원 회로(8)은 메인 출력 코일(16), 초크 정류 회로(3), 필터 커패시터(C1), 저항(R1), 및 (R2)를 포함한다. 부하(a)는 메인 출력 전원 회로(8)의 출력측에서 접속된다. 초크 정류 회로(3)은 메인 정류 다이오드(D1), 메인 플라이휠(flywheel) 다이오드(D2) 및 메인 초크 코일(L1)을 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 메인 정류 다이오드(D1)의 애노드(anode)측은 메인 출력 코일(16)의 출력과 직렬로 접속되고, 메인 초크 코일(L1)은 메인 정류 다이오드(D1)의 캐소드(cathode)측과 직렬로 접속된다. 메인 플라이휠 다이오드(D2)는 메인 출력 코일(16) 및 메인 정류 다이오드(D1)의 직렬 회로와 병렬로 접속된다. 이 메인 정류 다이오드(D1) 및 메인 플라이휠 다이오드(D2)는 변압기(2)의 1차측으로부터 메인 출력 코일(16)까지의 교류 신호 입력을 정류시키는 정류 회로로서 작용한다.
입력 회로(10)에서의 스위칭 소자(6)이 온일 때, 메인 출력 코일(16)은 각 코일에서의 감은수에 따라서 입력측 코일(17)로부터 얻어진 전압을 출력하고, 초크 정류 회로(3)은 메인 정류 다이오드(D1)및 메인 초크 코일(L1)을 거쳐서 메인 출력 코일(16)의 출력을 정류한다. 스위칭 소자(6)이 온일 때, 전력 공급에 의해 발생한 전자기 에너지가 메인 초크 코일(L1)에 충전되고, 스위칭 소자(6)이 오프일 때, 및 메인 초크 코일(L1)에서의 전자기 에너지는 방전된다.
초크 정류 회로(3)을 갖는 메인 출력 전원 회로(8)에서, 입력 회로(10)에서의 스위칭 소자(6)이 온일 때, 메인 출력 코일(16)은 각 코일에서의 감은수에 따라서 입력측 코일(17)의 전압을 변환시키고, 초크 정류 회로(3)은 메인 출력 코일(16)의 출력을 정류하여 메인 출력 전압(V1) (메인 출력 전류(I1))을 부하(a)에 공급한다. 스위칭 소자(6)이 오프일 때, 스위칭 소자(6)이 온에 있을 때의 메인 초크 코일(L1)에 축적된 전자기 에너지는 부하(a) 및 메인 플라이휠 다이오드(D2)를 지나는 경로를 통해 흐른다.
펄스폭 제어 회로(11)은 제 9(a)도에 도시된 일정 주기(T)를 가진 온/오프 펄스 신호를 스위칭 소자(6)에 가하여 스위칭 소자(6)의 전원이 온/오프 되게 한다. 메인 출력 전압(V1)을 안정화시키기 위해서, 스위칭 소자(6)의 온/오프는 저항체(R1) 및 (R2)의 직렬 접속점(X)에서 제 15도에 도시된 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전압(V1)을 기초로 한 분압 검출 전압(VX)를 검출함에 의해 제어되고, 분압 검출 전압(VX)를 피드백 신호로서 제어 회로(11)에 공급한다.
즉, 메인 출력 전압(V1)이 소정의 전압(예, 12V) 보다 낮을 때, 예를 들면, 메인 출력 전압(V1)은 온주기(듀티 사이클(t/T)의 증가)의 펄스폭(t)를 연장시켜 저하량을 보상시킴으로써 안정화된다. 메인 출력 전압(V1)이 반대로 소정의 전압보다 높다면, 메인 출력 전압(V1)은 스위칭 소자(6)의 온주기의 펄스폭을 단축시켜 듀티 사이클(t/T)를 감소시키고, 전압의 과도한 증가분을 소거하도록 보정함으로써 안정화된다.
보조 출력 전원 회로(9)는 메인 출력 전원 회로(8)과 유사한 구성을 갖는다. 보조 출력 전원 회로(9)는 각 코일에서의 감은수에 따라서 교류 입력에서부터 변압기(2)의 1차측까지의 전압을 얻는 출력 보조 코일(15) 및 보조 정류 다이오드(D3), 보조 플라이휠 다이오드(D4), 보조 초크 코일(L2) 및 필터 커패시터(C2)를 갖는 초크 정류 회로(4)를 포함한다. 제어 IC와 같은 부하(b)는 출력측에 접속된다. 보조 정류 다이오드(D3) 및 보조 플라이휠 다이오드(D4)는 정류회로로서 교류 입력을 정류시키는 기능이 있다.
상술한 메인 회로와 유사하게, 스위칭 소자(6)이 온일 때, 출력 보조 코일(15)는 입력측 코일(17)의 전압을 변환시키고, 보조 출력 전원 회로(9)는 초크 정류 회로(4)의 보조 정류 다이오드(D3) 및 보조 초크 코일(L2)를 통해 출력 보조 코일(15)의 출력을 정류하며, 거의 일정한 출력 전류(I2) (출력 전압(V2))를 부하(b)에 공급한다. 스위칭 소자(6)이 오프에 있을 때, 보조 초크 코일(L2)에서의 전자기 에너지는 부하(b) 및 보조 플라이휠 다이오드(D4)를 지나는 경로를 통해서 흐른다.
변압기(2)의 출력측의 보조 출력 전원 회로(9)는 제 15도에 도시된 것처럼 꼭 필요한 것은 아니고, 둘 이상의 회로는 필요에 따라 설치될 수 있다. 게다가, 메인 초크 정류 히로(8)에서의 초크 정류 회로의 회로 구성은 제 15도에 도시된 구성만으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 17도에 도시된 바와 같이, 메인 정류 다이오드(D1)의 캐소드측은 메인 출력 코일(16)에 직렬로 접속되고, 메인 초크 코일(L1)은 메인 정류 다이오드(D1)의 애노드측과 직렬로 접속되며, 메인 플라이휠 다이오드(D2)는 메인 플라이휠 다이오드(D2)의 캐소드측이 메인 초크 코일(L1)에 접속됨에 의해 메인 출력 코일(16) 및 메인 정류 다이오드(D1)의 직렬 회로와 평행하게 접속되는 회로 구성으로 구성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 메인 출력 전원 회로(8)의 검출 전압(VX)는 입력 회로(10)에서 스위칭 소자(6)의 온/오프가 제어되도록 피드백되고, 보조 출력 전원 회로(9)는 제 15도에 도시된 회로에서의 스위칭 소자(6)의 온/오프 작동에 의해 크로스-조정된다.
상기 작동에서, 메인 출력 전원 회로(8)에 접속된 부하(a)의 저항이 증가하며, 부하(a)가 경부하될 때, 메인 출력 전압(V1)이 증가한다. 이 때에, 메인 출력 전압(V1)을 안정화시키기 위해서, 스위칭 소자(6)의 온 펄스폭은 제 9(a)도에 도시된 바와 같이 듀티 사이클(t/T)를 줄이기 위해 단축된다. 보조 출력 전원 회로(9)는 일정 전류가 흐르는 조건하에서 상술된 바와 같이 크로스-조정되므로, 이의 출력 전압(V2)는 저하된다.
제 10도는 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2)와 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전류(I1) 사이의 관계를 보여주는 그래프이다. 메인 출력 전류(I1)이 초크 정류 회로(3)의 초크 전류가 차단되는 차단 전류의 값이하로 저하될 때, 메인 초크 코일(L1)의 초크 전류는 제 9(c)도에 도시된 바와 같이 불연속이고, 크로스-조정으로 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2)가 제 10도에서의 실선(A)처럼 급격히 저하되는 문제점이 유발된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 부하가 경부하될 때, 시리즈 레귤레이터(13)이 출력 전압(V2)의 저하를 막도록 보조 출력 전원 회로(9)의 초크 정류 회로(4)의 출력측에 설치되는 제 16도에 도시된 회로가 제안되어 왔다. 그러나, 시리즈 레귤레이터(13)의 설치에 의해 부하가 경부하가 될 때, 출력 전압(V2)가 저하되는 문제점은 피할 수 있지만, 부하가 경부하일 때, 전압은 항상 시리즈 레귤레이터(13)을 거쳐서 출력되기 때문에, 시리즈 레귤레이터(13)에서의 전압 손실은 커지고, 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전류(I1)이 제 11도에 도시된 실선(C)처럼 차단 전류의 값보다 클 때, 전압 손실은 특히 매우 커지는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 부하가 경부하일 때에도, 출력 전압이 저하되지 않으며, 출력 경로에서도 손실이 없는 레귤레이터 회로(보조 출력 전원 회로가 될 수도 있다) 및 이 레귤레이터 회로를 사용한 다출력 스위칭 전원 장치를 제공하여 상술한 문제점을 해결하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다음과 같은 회로 구성 방법에 의해 상술한 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명의 제 1형태의 레귤레이터 회로는 교류 신호를 수신하는 입력부; 상기 입력부와 접속되어 입력부에 입력된 교류 신호를 정류하는 정류 회로; 및 정류 회로의 출력측과 직렬로 접속되는 초크 코일을 포함하고, 커패시터(본 발명의 특징을 보다 명확하게 나타내기 위하여 이하에서는 전압 업 커패시터라고 함)와 제 1다이오드의 직렬 회로는 전압 업 커패시터가 초크 코일의 입력측에 접속됨에 의해 정류 회로의 출력 측에서 정류 히로와 병렬로 접속되고, 시리즈 레귤레이터는 제 1다이오드와 전압 업 커패시터의 직렬 접속점과 초크 코일의 출력측 사이에 접속된다.
본 발명의 제 2형태의 레귤레이터 회로는 상술한 제 1형태의 회로 구성에다가, 역전류를 차단하는 제 2다이오드가 시리즈 레귤레이터와 직렬로 접속되게 구성함으로써 상술한 문제점을 해결한다.
본 발명의 제 3형태의 레귤레이터 회로는 상술한 레귤레이터 회로의 제 1형태에 시리즈 레귤레이트 회로를 제 1다이오드와 직렬로 접속하고, 시리즈 레귤레이터 및 제 1다이오드의 직렬 회로와 전압 업 커패시터를 직렬로 접속하며, 전압 업 커패시터의 직렬 접속점과 초크 코일의 출력측 사이에 제 2다이오드를 접속하여 구성됨으로써 상술한 문제점을 해결한다.
또한, 다출력 스위칭 전원 장치는 변압기의 입력측에 설치되어 변압기의 제 2출력을 제어하는 스위칭 소자 및 입력 전원; 변압기의 메인 출력 코일과 병렬로 접속되는 메인 정류 회로; 메인 정류 회로의 출력측에서 직렬로 접속되어 변압기의 제 2측에 메인 출력 전원 회로를 형성하는 메인 초크 코일; 메인 출력 코일과 서로 다르며, 변압기의 출력측에 설치되는 출력 보조 코일; 및 인버터부로서 출력 보조 코일을 갖는 제 1형태 내지 제 3형태중 어느 한 형태에 기재된 레귤레이터 회로를 포함하는 회로를 구성함으로써 상술한 문제점을 해결한다.
본 발명의 레귤레이터 회로에서, 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 작지 않을 때, 시리즈 레귤레이터는 완전한 오프 상태가 되고, 인버터부에서의 교류 입력 신호는 정류 회로 및 초크 코일을 거쳐서 부하측에서 출력된다. 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 낮을 때, 시리즈 레귤레이터는 전기적으로 접속된다. 따라서, 정류 회로에 의해 정류된 입력 중에 어느 하나가 초크 코일을 통과하는 동안, 그 밖의 입력은 전압 업 커패시터 및 시리즈 레귤레이터를 거쳐서 초크 코일의 입력측에 공급되고, 초크 코일을 통과하는 출력과 합해지며, 부하에 공급된다. 이 작동에서, 정류 회로로부터 출력부(전류)가 전압 업 커패시터를 통과하기 때문에, 전압 업 커패시터는 충전되고, 초크 코일의 입력측에서의 전압이 상승된다. 따라서, 초크 코일을 통과하여 흐르는 전류의 양은 증가하고, 시리즈 레귤레이터를 통과하여 흐르는 전류의 양은 감소하며, 시리즈 레귤레이터의 전압이 전압 업 커패시터에 분압되므로, 시리즈 레귤레이터에 가해진 전압은 저하된다. 초크 전류의 전류 증가 효과 및 출력 전압의 저하를 막아주는 전압 업 커패시터에 의해 시리즈 레귤레이터에 가해진 전압의 분압 효과는 출력 전압을 안정화시키고, 저손실 회로 작동을 유지시켜 주며, 시리즈 레귤레이터의 손실을 감촉시킨다.
또한, 상술된 다출력 스위칭 전원 장치의 발명에서, 변압기의 입력측에 설치된 스위칭 소자가 온일 때, 변압기는 입력측(1차) 코일 전압을 변환시키고, 출력시킨다. 스위칭 소자가 메인 정류 회로 및 메인 초크 코일을 지나는 메인 출력 전압으로서 온일 때, 메인 출력 전원 회로는 변압기의 메인 출력 코일의 출력을 출력한다. 예를 들면, 출력이 전압이 저하될 때, 저하량을 보충하기 위해서, 메인 출력 전압은 온 펄스폭(듀티 사이클의 증가)의 연장에 의해 스위칭 소자의 온/오프 스위칭을 제어하는 메인 출력 전압을 안정화시키도록 검출 피드백 신호로서 검출된다.
스위칭 소자가 정류 회로 및 초크 코일을 지나서 온일 때, 보조 출력 전원 회로로서 작용하는 레귤레이터는 변압기의 출력 보조 코일의 출력을 모두 규칙적으로 출력한다. 그러나, 메인 출력 전원 회로에 접속된 부하가 경부하가 되고, 보조 출력 전원 회로의 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 저하될 때(스위칭 소자의 온 펄스폭이 메인 출력 전압을 안정화시키도록 단축되는 것처럼), 시리즈 레귤레이터는 전기적으로 접속되고, 출력 보조 코일의 출력은 초크 코일 앞에서 전환됨에 의해 전압 업 커패시터를 통과하는 루트뿐만 아니라 초크 코일을 통해서도 흐른다.
이 때에, 전압 업 커패시터는 출력 보조 코일의 출력이 피드백됨으로써 충전되고, 전원처럼 작동된다. 이러한 작동은 초크 코일의 입력 단측에서의 전압을 상승시키고, 초크 전류를 증가시키며, 초크 코일의 출력 단측에서의 전압, 즉 보조 출력 전원 회로의 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 저하되지 않게 한다. 즉, 시리즈 레귤레이터가 레귤레이터 회로로서의 기능으로 작동되든 안되든, 보조 출력 전압은 인버터에서의 입력 신호의 듀티 사이클에 의해 결정되지 않고, 사실상 보조 출력 전압 회로의 출력 전압은 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 저하된다.
본 발명의 상술한 목적 및 특징 및 또는 그 밖의 목적 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여 기재된 이하의 설명을 이해함으로써 자명해질 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예는 도면을 참조하여 설명한다. 각각의 구현예의 기술에서, 선행기술과 동일한 기능을 갖은 부분은 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
제 1도는 본 발명의 제 1구현예에 따른 레귤레이터 회로의 주요 구조를 보여준다. 이 도면에서, 정류 다이오드(D3) 및 플라이휠 다이오드(D4)로 구성된 정류 회로는 인버터부(15), 즉 교류 입력부와 병렬로 접속된다. 제 1도에 도시된 정류 회로가 정류 다이오드(D3)의 캐소드측과 플라이휠 다이오드(D4)의 캐소드측이 서로 접속되는 커먼(common) 캐소드형 회로처럼 형성되더라도, 정류 회로는 제6(a)도에 도시된 커먼 애노드형 회로 또는 제 6(b)도에 도시된 것처럼 플라이휠 다이오드(D4)의 캐소드측이 정류 다이오드(D3)의 애노드측과 접속되는 정류 회로형이 될 수 있다. 즉, 인버터부(15)의 입력 신호를 정류하는 정류 회로는 제 1도에 도시된 회로만으로 제한되지 않고, 또 다른 다양한 모드를 갖을 수 있다.
초크 코일(L2)는 다이오드(D3) 및 (D4)사이의 접속점에서 정류 회로의 출력측과 직렬로 접속된다. 또한, 전압 업 커패시터(20)이 제 1다이오드(21)의 캐소드측에 접속되는 전압 업 커패시터(20) 및 제 1다이오드(21)로 구성된 직렬 회로는 전압 업 커패시터(20)이 초크 코일의 입력측에 접속됨에 의해 플라이휠 다이오드(D4)와 병렬로 정류 회로의 출력측에 접속된다.
제 2다이오드(22)에 애노드측은 제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)의 직렬 접속점에 접속되고, 시리즈 레귤레이터(13)의 입력측은 제 2다이오드(22)의 캐소드측에 접속되고, 시리즈 레귤레이터(13)의 출력측은 초크 코일의 출력측에 접속된다.
또한, 시리즈 레귤레이터(13)에서 흐르는 전류를 직류(DC)로 변환시키는 커패시터(24)는 제 2다이오드(22)의 캐소드측과 제 1다이오드(21)의 애노드측 사이에 접속된다. 즉, 커패시터(24)는 시리즈 레귤레이터의 입력 전류(Irms)를 평활하여 RMS 전류값을 감소시킨다. 시리즈 레귤레이터의 전력 손실(P)는 P = (Irms)2R에 의해 정의되므로, 커패시터(24)는 시리즈 레귤레이터의 손실을 감소시키는 기능을 갖는다. 필터 커패시터(C2)는 초크 코일(L2)의 출력측과 플라이휠 다이오드(D4)의 애노드측 사이에 접속되고, 부하(b)는 필터 커패시터(C2)와 병렬로 접속된다.
제 1도에 도시된 레귤레이터 회로는 시리즈 레귤레이터(13) 및 커패시터(24)가 부가되면서 제 2(a)도에 도시된 A형이라 명명한 정류 회로 및 제 2(b)도에 도시된 B형정류 회로가 결합된 회로 구성을 갖는다. 제 2(b)도에 도시된 B형 정류 회로의 출력 전압이 제 2(a)도에 도시된 A형 정류 회로의 전압보다 클때, 본 발명의 레귤레이터 회로는 시리즈 레귤레이터(13)에 의해 제어되는 A형 및 B형 정류 회로의 출력 전압 사이에서의 중간 전압의 출력에 의해 출력 전압이 안정화 되게 한다. 본 발명의 레귤레이터 회로에서, A형 및 B형 정류 회로의 전압 차이가 크면 클수록 제어 범위의 폭도 넓어진다.
제 3(b)도는 제 3(a)도에 도시된 직사각형파의 교류 입력이 A형 및 B형의 정류 회로에 가해지고, 듀티 사이클이 변할 때 출력 전압에서의 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프에 도시된 바와같이, 교류 입력의 듀티 사이클이 적을 때, A형 및 B형 정류 회로의 출력 전압의 차이는 커진다. 본 구현예의 레귤레이터 회로는 A형 및 B형 정류 회로의 출력 전압 사이의 중간 전압이 출력되는 형이기 때문에, 본 발명의 레귤레이터 회로의 제어 폭은 듀티가 적어지는 범위에서 커진다. 이러한 특징을 갖은 본 발명의 레귤레이터 회로는 다출력 중의 메인 출력이 초크 전류 연속 모드로 변할 때, 크로스-조정된 보조 출력(메인 출력 이외의 출력)의 전압 저하를 막기 위해 초크 입력 정류를 사용하는 다출력 직류-직류 변환기에 특히 효과적이다.
제 1도에 도시된 본 구현예의 레귤레이터 회로에서, 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 커지게 될때, 시리즈 레귤레이터(13)은 완전히 오프 상태가 되고, 정류 회로에 의해 정류된 인버터부(15)로부터의 전류는 보조 초크 코일(L2) 측의 경로를 지나서 부하(b)에 모두 공급된다. 즉, 출력 전압은 부하(b)에 안정하게 공급되고, 시리즈 레귤레이터(13)의 손실이 더 이상 발생하지 않는다.
이와는 반대로, 출력 전압이 시리즈 레귤레이터(13)의 설정 전압보다 저하되면, 시리즈 레귤레이터(13)은 전기적으로 접속되고, 정류 다이오드(D3) 및 플라이휠 다이오드(D4)로 구성된 정류 회로에 의해 정류된 전류는 보조 초크 코일(L2) 및 전압 업 커패시터(20) 사이에 분류(分流)된다. 전압 업 커패시터(20) 측을 통해 흐르는 전류는 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)을 통해 흐르고, 보조 초크 코일(L2)에 흐르는 전류와 합해지며, 부하(b)에 공급된다. 본 구현예에서, 전류가 전압 업 커패시터(20) 측을 통해 흐르기 때문에, 전압 업 커패시터(20)은 충전되어 전지와 같은 기능을 가지므로, 보조 초크 코일(L2)의 입력측에서 전압이 상승한다. 전압 상승 효과 때문에, 보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르는 전류는 증가하며, 이를 통해 연속 모드로 흐른다. 즉, 전력이 비연속 모드로 공급되는 것을 막는다. 출력 전압의 저하가 억제되므로, 전압은 부하(b)에 안정하게 공급된다.
시리즈 레귤레이터(13)에 전류가 공급되기 때문에, 시리즈 레귤레이터(13)에 손실이 발생하더라도, 보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르는 전류는 증가하고, 시리즈 레귤레이터 (13)을 통해 흐르는 전류는 보조 초크 코일(L2)의 입력측에서 전압을 상승시키는 전압 업 커패시터(20)의 설치에 의해 그만큼 감소한다는 것을 알 수 있다. 또한, 시리즈 레귤레이터(13)에 가한 전압은 본 구현예에서의 전압 업 커패시터(20)에 의해 전압이 분압됨에 의해 감소한다. 따라서, 전압 업 커패시터(20)의 전류의 분류 효과 및 전압의 분압 효과 때문에, 시리즈 레귤레이터(13)에 의해 발생한 손실은 매우 작아지고, 출력 전압은 인버터부의 교류 입력의 듀티 사이클이 적은 범위에서 회로 손실이 거의 없게 안정하게 공급된다.
인버터부(15)의 교류 입력이 오프인 경우, 입력온인 동안 전원이 공급될 때 보조 초크 코일(L2)에 축적된 전자기 에너지가 부하(b), 제 1다이오드(21), 및 전압 업 커패시터(20)을 따른 경로를 통해 흐르고, 전압 업 커패시터(20)에서 충전된 전하는 인버터부(15)로부터 다음 온 신호의 입력을 준비하도록 방전된다.
제 5(b)도는 제 5(a)도에 도시된 교류 파형이 교류 입력에 적용될 때, 본 구현예의 레귤레이터 회로의 부하 전류 특성의 한 예를 보여주는 그래프이다.
이부하 전류 특성은 제 4도에 도시된 구체적 회로를 사용하여 측정되었고, 듀티 사이클이 0.1로 설정되었을 때의 얻어진 측정 결과는 전형적인 예를 보여준다.
본 발명의 레귤레이터 회로에서는 전압 출력이 약 0.05A 이상의 부하 전류의 범위에서 거의 일정하며, 출력 전압을 안정하게 공급할 수 있다는 결과적인 특성을 확실히 보여준다.
출력 전압은 부하 전류가 제 5(b)도의 그래프에서 0.05A보다 작은 범위에서 증가하지만, 부하 전류가 너무 적어지면, 보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르는 전류가 불연속이 되는 것을 고려해야 한다. 이 불연속 전원-온 상태는 제 4도에서 체인선으로 도시된 시리즈 레귤레이터(13) 내에 트랜지스터의 베이스와 콜렉터(collector) 사이에 제공된 제너(Zener) 다이오드(28)에 의해 제거될 것이다.
제 5 (b)도의 체인선(F)로 도시된 바와 같이, 부하 전류가 제너 다이오드(28)의 설치에 의해 적어지는 범위에서 출력 전압이 약간 증가하더도, 출력 전압은 거의 일정한 전압으로 제어될 수 있다는 것이 증명되었다.
제 5 (b)도에 도시된 부하 전류 특성은 교류 입력의 듀티 사이클이 0.1로 설정될 때의 전형적인 예를 나타내지만, 인버터부(15)의 교류 입력의 듀티 사이클이 0.1이 아닌 경우에, 본 구현예의 회로는 부하 전류가 작은 범위에서부터 큰 범위까지의 광범위한 범위로 저손실의 일정 전압을 공급할 수 있는 우수한 특성을 지니고 있다는 것이 확인되었다.
인버터부(15)의 교류 신호가 오프인 플라이휠 주기 동안에, 보조 초크 코일(L2)에서의 전자기 에너지가 제 1다이오드(21)로부터 전압 업 커패시터(20)까지 흐르는 경우 충전에 의해 발생한 전압 업 커패시터(20)의 극성은 전류 흐름의 방향으로 극성이 되어 플라이휠 주기 동안에 전류의 흐름에 의해 발생한 전류의 감소가 보다 적어지고, 플라이휠 주기 동안에 회로 작동의 손실도 또한 줄어든다.
제 7도는 본 발명의 제 2구현예에 따른 레귤레이터 회로를 보여준다. 본 구현예의 레귤레이터 회로는 시리즈 레귤레이터(13)이 제 1다이오드(21)의 애노드측에 직렬로 접속되는 (또는, 제 1다이오드(21)의 캐소드측과 직렬로 접속되고)것이 상술한 제 1구현예의 회로와 다른점이다. 또한, 제 2다이오드(22)는 보조 초크 코일(L2)의 출력측에 제 2다이오드(22)의 캐소드측이 접속되도록 제 1다이오드(21)의 캐소드측 및 전압 업 커패시터(20)의 직렬 접속점과 보조 초크 코일(L2)의 출력측 사이에서 접속된다. 이외의 회로 구성은 제 1구현예의 회로 구성과 동일하다.
제 2구현예의 레귤레이터 회로에서, 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 작지 않을때, 인버터부(15)로부터의 입력 전류는 보조 초크 코일(L2)을 지나서 모두 출력된다. 그러나, 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 적을 때, 입력 전류는 보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르는 전류 및 전압 업 커패시터(20)을 통해 흐르는 전류로 분기되고, 시리즈 레귤레이터(13)은 전기적으로 접속된다. 전압 업 커패시터(20)을 통해 흐르는 전류는 제 2다이오드(22)를 통과하며, 보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르는 전류와 합해지고, 부하(b)에 공급된다.
이때에, 전압 업 커패시터(20)은 제 1구현예에서의 전압 업 커패시터와 유사하게 전지로서 작용한다. 전압 업 커패시터(20)은 보조 초크 코일(L2)의 입력측에서의 전압을 상승시키고,보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르는 전류를 증가시킨다. 전류는 연속 모드로 흐르고, 출력 전압은 안정하게 공급된다. 인버터부(15)의 교류 입력이 오프일 때, 보조 초크 코일(L2)에 축적된 전자기 에너지는 부하(b), 시리즈 레귤레이터(13),제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)의 루트를 지나서 흐르고, 전압 업 커패시터(20)에 축적된 전하는 방전된다.
출력 전압이 시리즈 레귤레이터 회로의 소정의 전압보다 클 때, 시리즈 레귤레이터(13)은 작동시에는 오프 상태를 유지한다는 것을 알 수 있다. 어떠한 전류도 플라이휠 주기 동안에 시리즈 레귤레이터(13)으로부터 전업 업 커패시터(20)까지 흐르지 않기 때문에, 어떠한 전하도 전압 업 커패시터(20)으로부터 방전되지 않는다. 교류 입력이 온일 때, 인버터부(15)로부터의 전류는 전압 업 커패시터(20)에 분류되지 않고, 모두 보조 초크 코일(L2)를 지나서 흐르고, 더 이상 레귤레이터 회로의 손실이 발생되지 않는다.
제 2구현예의 레귤레이터 회로는 또한 제 1구현예의 레귤레이터 회로와 유사하게 저손실 회로 작동으로 안정하게 출력 전압을 공급할 수 있다.
제 8도는 본 발명의 다출력 스위칭 전원 장치의 제 1구현예의 주요 구성을 보여준다. 제 15도에 도시된 선행 기술예와 유사하게, 본 구현예에서 특징으로 하는 보조 출력 전원 회로(9)는 초크 정류 회로 (4), 출력 보조 코일(15) 및 필터 커패시터(C2)를 지닌다. 특히, 보조 출력 전압 회로 (9)는 전압 업 커패시터(20), 제 1다이오드(21), 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)을 포함하여 구성되어 메인 출력 전원 회로(8)에 접속된 부하가 경부하일 때, 보조 출력 전원 회로(9)는 제 1도에서 상술한 레귤레이터 회로를 사용하여 구성된다. 제 1도에서의 인버터부(15)는 출력 보조 코일(15)에 해당한다. 메인 출력 전원 회로(8)의 회로 구성은 제 15도에 도시된 선행 기술의 예와 동일하다는 것을 알 수 있다.
제 8도에 도시된 바와같이, 전압 업 커패시터(20)은 제 1다이오드(21)의 캐소드측과 직렬로 접속되고, 이 직렬 회로는 플라이휠 다이오드(D4)와 병렬로 접속된다. 전압 업 커패시터(20)은 보조 초크 코이(L2)의 입력측에 접속된다. 제 2다이오드(22)의 애노드측은 전압 업 커패시터(20) 및 제 1다이오드(21)의 직렬 접속점(Y)에 접속되고, 시리즈 레귤레이터(13)은 제 2다이오드(22)의 캐소드측과 보조 초크 코일(L2)의 출력 단측 사이에 설치된다. 시리즈 레귤레이터(13)에 흐르는 전류를 평활하는 커패시터(24)는 제 2다이오드(22)의 캐소드측과 제 1다이오드(21)의 애노드측에 접속된다.
메인 출력 전원 회로(8)의 부하(a)가 경부하이고 스위칭 소자(6)의 온펄스폭이 단축되며 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2)이 설정 기준 전압 이하로 낮아지는 경우에, 시리즈 레귤레이터(13)는 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압이 시리즈 레귤레이터(13)측에도 유도되도록 배치된다.
시리즈 레귤레이터(13)이 전원-온 상태일 때, 출력 보조 코일(15)의 출력이 보조 초크 코일(L2)을 통과하며 또한 출력 보조 코일(15)의 출력은 또한 보조 초크 코일(L2)의 바로 앞에서 전환되어 전압 업 커패시터(20), 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)을 지나서 출력된다. 출력이 부하(b)에 공급되면, 전압 업 커패시터(20)은 충전되어 전지(셀)처럼 작동되고, 보조 출력 코일(L2)의 입력측의 전압이 상승된다. 따라서, 전압 업 커패시터(20)은 초크 전류의 플라이휠 시간이 억제됨에 의해 보조 초크 코일(L2)의 초크 전류를 증가시키므로, 보조 초크 코일(L2)의 출력 전압, 즉 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압 (V2)가 저하되는 것을 막는다.
스위칭 소자(6)이 오프일때, 보조 초크 코일(L2)에서의 전자기 에너지는 부하(b), 제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)을 지나는 루트를 따라서 흐른다. 이때에, 전압 업 커패시터(20)에서의 전하가 방전되어 스위칭 소자(6)이 켜질 때 충전되도록 한다.
메인 출력 전원 회로(8)의 부하(a)가 경부하가 아닐 때, 즉 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-오프 상태일때, 보조 출력 코일(15)의 모든 출력은 보조 정류 다이오드(D3) 및 보조 초크 코일(L2)를 지나는 루트를 따라서 출력된다.
상술된 바와같이, 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-오프 상태일때, 즉 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전류(I1)이 차단 전류값을 초과할 때, 어떠한 전류도 시리즈 레귤레이터(13)을 통해 흐르지 않으므로, 제 11도의 실선(d)로 도시된 것처럼 시리즈 레귤레이터(13)에서는 어떠한 전원 손실도 없게 된다. 또한, 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전류(I1)이 차단 전류값보다 저하되고, 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-온 상태일때, 출력 전류는 보조 출력 코일(L2) 및 시리즈 레귤레이터(13) 사이에서 분류되며, 시리즈 레귤레이터(13)의 전압은 전압 업 커패시터(20)에 분압되어, 제 11도의 실선(d)로 도시된 시리즈 레귤레이터(13)에서의 전원 손실은 모든 출력 전류가 시리즈 레귤레이터(13)을 통해 흐르는 경우의 실선(c)로 나타낸 경우와 비교하여 보다 적다.
보조 출력 전원 회로(9)의 회로 작동을 간략하게 설명한다. 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전류(I1)이 차단 전류값보다 크고, 보조 출력 전원 회로(9)의 메인 출력 전압(V2)가 제 10도에 도시된 설정 기준 전압 이상으로 안정하게 출력될 때, 제 8도에 도시된 보조 출력 전원 회로(9)에서의 시리즈 레귤레이터(13)은 전원-오프 상태를 유지한다. 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-오프 상태일때, 보조 출력 전원 회로 (9)는 초크 정류 회로(4)에서의 정류 다이오드(D3) 및 보조 초크 코일(L2)를 통해 출력 보조 코일(15)의 출력을 정류하며, 입력 회로(10)에서의 스위칭 소자(6)이 온일 때, 보조 출력 전원 회로(9)는 거의 일정 출력 전류(I2)를 부하(b)에 공급한다. 스위칭 소자(6)이 오프일 때, 보조 초크 코일(L2)에 축적된 전자기 에너지는 부하(b) 및 플라이휠 다이오드(D4)를 지나는 루트를 통해서 흐른다.
또한, 메인 출력 전원 회로(8)의 부하(a)가 경부하일 때, 메인 출력 전원 회로(8)의 메인 출력 전류(I1)은 차단 전류값이하로 감소하고, 보조 출력 전원 회로(9)의 메인 출력 전압 (V2)는 제 10도의 실선으로 도시된 일직선(A)를 따라서 급격히 저하될 것이고, 시리즈 레귤레이터(13)은 전원-온 상태가 되고, 전원은 제9(e)도에 도시된 전압 업 커패시터(20), 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)에 공급되기 시작한다.
이 상태에서, 보조 출력 전원 회로(9)에서는 출력 보조 코일(15)의 출력을 보조 초크 코일(L2)에 흐르게 하고, 스위칭 소자(6)이 온일 때, 출력 보조 코일(15)의 출력은 제 8도에 도시된 바와 같이 또한 전압 업 커패시터(20), 제 2다이오드(22) 및 시리즈 레귤레이터(13)에 흐른다. 이어서, 전압 업 커패시터(20)은 어느 충전되고, 보조 초크 코일(L2)의 입력측에서의 전압은 상승하며, 보조 초크 코일(L2)의 초크 전류는 감소되지 않는다. 출력 전압(V2)가 급격히 저하되기 전의 전압과 실질적으로 동일한 제 10도에 도시된 전압(Vs)는 부하(b)에 공급된다.
스위칭 소자(6)이 오프일 때, 보조 초크 코일(L2)에서의 전자기 에너지는 부하(b), 제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)를 지나는 루트를 통해서 흐른다.
본 구현예에 따르면, 전압 업 커패시터(20)이 제 1다이오드(21)의 캐소드측과 직렬로 접속되는 직렬 회로는 플라이휠 다이오드 (D4)와 병렬로 접속된다.
전압 업 커패시터(20)은 보조 초크 코일(L2)의 입력측에 접속된다. 제 2다이오드(22)의 애노드측은 전압 업 커패시터(20)과 제 1다이오드(21)의 직렬 접속점(Y)에 접속된다. 시리즈 레귤레이터(13)은 제 2다이오드(22)의 캐소드측과 보조 초크 코일(L2)의 출력측 사이에 설치된다. 이러한 보조 출력 전원 회로(9)에 있어서, 메인 출력 전원 회로(8)에 접속된 부하(a)가 경부하가 되고, 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2)가 급격히 저하될 때, 출력 보조 코일(15)의 출력이 또한 전압 업 커패시터(20)을 통해 흐르기 시작한다. 이어서, 전압 업 커패시터(20)의 전압으로 인해, 보조 초크 코일(L2)의 압력측에서의 전압은 상승하고, 초크 전류가 감소되는 것이 방지된다. 따라서, 보조 출력 전원 회로(9)는 일정한 출력 전압(V2)(Vs)를 출력할 수 있다.
또한, 출력 보조 코일(15)의 출력이 시리즈 레귤레이터(13)을 통해 흐르고, 부하(a)가 경부하일 때, 출력 보조 코일(15)의 일부 출력이 시리즈 레귤레이터(13)을 통해 흐르며, 스위칭 소자(6)이 온일 때에만 시리즈 레귤레이터(13)의 전압은 전압 업 커패시터(20)에 의해 분압되기 때문에, 시리즈 레귤레이터(13)에서의 전력 손실은 제 11도의 실선(d)로 도시된 바와같이 억제될 것이다.
또한, 제 2다이오드(22)가 시리즈 레귤레이터(13)을 직렬로 접속되기 때문에, 보조 초크 코일(L2)의 출력측으로부터 시리즈 레귤레이터(13)을 향하는 역전류가 방지되므로, 시리즈 레귤레이터(13)은 보호된다. 이러한 배열은 또한 역전류에 대한 저항 전압이 작은 레귤레이터(13)을 사용할 수 있도록 한다.
본 발명의 다출력 스위칭 전원 장치의 제 2구현예는 제 12도를 참조하여 설명한다. 본 구현예는 상술한 제 1구현예의 다출력 스위칭 전원 장치에서의 실질적인 구현예의 시리즈 레귤레이터(13)을 포함한다. 입력 회로(10) 및 메인 출력 전원 회로(8)의 회로 구성이 제 8도에 도시된 다출력 스위칭 전원 장치에서의 회로 구성과 동일하므로 제 12도에서는 생략된다는 것을 주지해야 한다.
제 12도에 도시된 바와 같이, 시리즈 레귤레이터(13)은 커패시터(24),저항체(25), 트랜지스터(27) 및 제너 다이오드(26)을 포함한다. 커패시터(24)는 상술한 구현예와 동일하게 제공된다. 메인 출력 회로 (8)의 부하(a)가 경부하가 되고 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압이 본 구현예에서의 시리즈 레귤레이터(13)의 설정 전압보다 저하될 때, 제너 다이오드(26)은 온상태가 되고 이때 트랜지스터(27)도 온상태가 되도록 구성된다. 따라서, 시리즈 레귤레이터(13)은 제너 다이오드(26) 및 트랜지스터(27)이 전기적으로 접속될 때 전원-온 상태가 된다.
시리즈 레귤레이터(13)이 전원-온 상태일 때, 보조 출력 전원 회로(9)에서는 스위칭 소자(6)이 온일 때, 출력 보조 코일(15)의 출력이 전압 업 커패시터(20), 시리즈 레귤레이터(13)의 제 2다이오드 (22) 및 트랜지스터(27) 뿐만 아니라 보조 초크 코일(L2)에 흐르고, 전압 업 커패시터(20)을 충전되게 하며, 보조 초크 코일(L2)의 입력측에서 전압을 상승시키며, 초크 전류가 감소하는 것을 막아주고, 제 10도에 도시된 전압(Vs)를 제 8도에 도시된 제 1구현예의 장치에 관해 상술된 부하(b)에 공급된다. 스위칭 소자(6)이 오프일 때, 보조 초크 코일(L2)에서의 전자기 에너지가 부하(b), 제 1다이오드 (21) 및 전압 업 커패시터(20)의 루트를 따라서 흐른다. 또한 본 구현예는 상술한 다출력 스위칭 전원 장치의 제 1구현예와 동일한 우수한 효과를 제공한다.
다출력 전원 스위칭 전원 장치의 제 3구현예는 제 13도를 참조하여 설명한다. 본 구현예가 장치의 제 1구현예와 다른 특성은 시리즈 레귤레이터(13)이 제 1다이오드(21)의 애노드측과 직렬로 접속된다는 점이다. 입력 회로(10) 및 메인 출력 전원 회로(8)은 제 1구현예의 전원 장치에서의 회로 구성과 동일하기 때문에, 제 13도에서 생략되고 설명도 또한 생략된다는 것을 주지해야 한다.
전원 장치의 제 1구현예와 유사하게, 시리즈 레귤레이터(13)은 메인 출력 전원 회로(8)의 부하(a)가 경부하가 되고 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2)가 설정 기준 전압보다 저하될 때 전원-온 상태가 되도록 구성된다.
시리즈 레귤레이터(13)이 전원-온 상태일 때, 출력 보조 코일(15)의 출력은 보조 초크 코일(L2)를 통해 흐르지만, 또한 스위칭 소자(6)이 온일때 출력 보조 코일(15)의 출력은 보조 초크 코일(L2) 바로 전에 전환되고 전압 업 커패시터(20) 및 제 2다이오드(22)에 흐른다. 그리고, 전원 장치의 제 1 구현예와 유사하게, 전압 업 커패시터(20)은 충전되고, 보조 초크 코일(L2)의 입력 단측에서의 전압은 상승하며, 초크 전류가 감소하는 것을 막아주며, 보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2))가 저하되는 것을 막아준다. 스위칭 소자(6)이 오프일 때, 보조 초크 코일(L2)에서의 전자기 에너지는 시리즈 레귤레이터(13), 제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)의 루트를 통해서 흐른다.
제 13도의 회로에서, 전압 업 커패시터(20)에서의 전하는 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-온 상태이고, 스위칭 소자(6)이 오프일 때 방전된다. 상기 이유 때문에, 스위칭 소자(6)이 온일 때, 전류는 전압 업 커패시터(20) 및 제 2다이오드(22)의 경로를 통해서 흐르지만, 전압 업 커패시터(20)에서의 전하는 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-오프일 때에도 방전되지 않는다. 따라서, 전압 업 커패시터(20)은 충전-상승 상태가 되고, 츨력 보조 코일(15)의 출력은 전압 업 커패시터(20)을 통해서 흐를 수 없다. 따라서, 시리즈 레귤레이터(13)이 전원-오프 상태일 때, 즉 메인 출력 전원 회로(8)의 부하가 경부하가 아닐 때, 출력 보조 코일(15)의 모든 출력은 스위칭 소자(6)이 온일 경우 정류 다이오드(D3) 및 보조 초크 코일(L2)의 경로를 지나서 부하(b)에 공급된다.
제 3구현예는 제 1다이오드(21)의 애노드측에서 시리즈 레귤레이터(13)과의 접속에 의해 전원 장치의 제 1구현예와 유사한 우수한 효과를 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 각 구현예에만 제한되지 않는다는 것을 주지해야 한다. 오히려, 본 발명은 다양한 방법으로 구체화될 수 있다. 예를 들면, 시리즈 레귤레이터(13)의 회로 구성은 제 12도에 도시된 구체적인 예에만 제한되지 않는다. 메인 출력 전원 회로(8)의 부하가 경부하가 되고,보조 출력 전원 회로(9)의 출력 전압(V2)가 설정 기준 전압보다 저하될 때, 시리즈 레귤레이터(13)은 전원-온 상태가 되고,출력 보조 코일(15)의 출력이 전환되어, 또한 전압 업 커패시터(20)을 통하는 루트를 통해서 흐르도록 구성될 수 있다.
또한, 스위칭 소자(6)이 상술한 각 구현예에서 MOS-FET에 의해 형성되었지만, 트랜지스터와 같은 그 밖의 스위칭 소자도 사용될 수 있다. 스위칭 소자의 온/오프는 메인 출력 전압(V1)이 안정화 되도록 하는 경우에 상술한 것과 유사하게 제어된다.
상술한 각 구현예에 나타난 레귤레이터 회로(보조 출력 전원 회로)는 예를 들면, 제 14도에 도시된 펄스 폭 제어 회로(11)처럼 다양한 제어 ICs의 전원으로서 사용될 수 있다.
제 2다이오드(22)는 제 1도, 제 4도, 8도 및 12도에 도시된 구현예에서 역전류를 차단하도록 시리즈 레귤레이터(13)에 직렬로 접속되지만, 시리즈 레귤레이터(13)의 저항 전압이 클 때 생략될 수 있다. 시리즈 레귤레이터(13)에서의 흐르는 전류를 평활하는 커패시터(24)도 또한 생략될 수 있다.
제 2다이오드(22)가 상술한 다출력 스위칭 전원 장치의 제 1 및 제 2구현예에서의 시리즈 레귤레이터(13)의 입력측에 접속되지만, 제 2다이오드(22)는 제 2다이오드(22)의 캐소드측이 보조 초크 코일(L2)의 출력측에 접속됨에 의해 시리즈 레귤레이터(13)의 출력측에 직렬로 접속될 수 있다. 역전류는 또한 전원 장치의 제 1 및 제 2구현예와 유사한 방법으로 배열에 의해 차단될 수 있다.
보조 출력 전원 회로(9)는 상술한 다출력 스위칭 전원 회로의 각 구현예에 도시되고, 둘 이상의 회로도 필요에 따라 제공될 수 있다는 것이 확인되었다.
메인 출력 전원 회로(8)의 초크 정류 회로(3)이 제 17도에 도시된 것처럼 구성될 때, 전압 업 커패시터(20), 제 1다이오드(21) 및 시리즈 레귤레이터(13)이 제공되고,필요에 따라 제 2다이오드가 제공됨에 의해 전원 장치의 각 구현예에서와 유사하게 보조 출력 전원 회로(9)에서도 우수한 특성을 얻을 수 있다.
보다 명확히 하면, 제 18(a)도 및 18(b)도에 도시된 바와 같이, 정류 다이오드(D3), 플라이휠 다이오드(D4),제 1다이오드(21), 시리즈 레귤레이터(13) 및 커패시터(24)를 포함하는 회로가 제공될 수 있다. 제 18(a)도에서, 정류 다이오드(D3) 및 플라이휠 다이오드(D4)를 포함하는 정류 회로는 인버터(15)에 병렬로 접속되고, 초크 코일(L2)는 정류 회로의 음극측의 출력에 접속된다. 또한, 플라이휠 다이오드(D4)는 전압 업 커패시터(20)의 직렬 회로와 병렬로 접속되며, 제 1다이오드(21)의 애노드측에 직렬로 접속된다. 또한, 제 2다이오드(22)의 캐소드측은 제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)의 직렬 접속점에 접속된다.
시리즈 레귤레이터(13)의 입력측은 제 2다이오드(22)의 애노드측에 접속된다.
시리즈 레귤레이터(13)의 출력측은 초크 코일(L2)의 출력측에 접속된다. 또한, 시리즈 레귤레이터(13)에 흐르는 전류의 흐름을 변환시키는 커패시터(24)는 제 2다이오드(22)의 애노드측과 초크 코일(L2)의 출력측 사이에서 접속된다.
제 18(b)도에서, 정류 다이오드(D3) 및 플라이휠 다이오드(D4)를 포함하는 정류 회로는 인버터(15)에 병렬로 접속되고, 초크 코일(L2)는 정류 회로의 음극측의 출력단에 접속된다. 또한, 전압 업 커패시터(20)은 제 1다이오드(21)의 애노드측에 직렬로 접속되고, 시리즈 레귤레이터(13)은 제 1다이오드(21)의 캐소드측에 직렬로 접속되는 직렬 접속 회로가 제공된다. 이러한 직렬 접속 회로는 직렬 접속 회로의 전압 업 커패시터가 초크 코일(L2)에 입력측에 접속됨에 의해 플라이휠 다이오드(D4)와 병렬로 접속된다. 또한, 제 2다이오드(22)의 캐소드측은 제 1다이오드(21) 및 전압 업 커패시터(20)의 직렬 접속점에 접속되고, 제 2다이오드(22)의 애노드측은 초크 코일(L2)의 출력측에 접속된다. 또한, 시리즈 레귤레이터(13)에서의 흐르는 전류를 직류로 변환시키는 커패시터(24)는 시리즈 레귤레이터(13) 및 제 1다이오드(21)의 직렬 접속점과 초크 코일(L2)의 출력측 사이에서 접속된다.
또한, 각 구현예의 다출력 스위칭 전원 장치는 종래의 전원 장치 형을 예로 들어 설명하였고, 또한 본 발명은 초크 입력 정류를 사용하는 또 다른 다출력 스위칭 전원 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 다출력 스위칭 전원 장치의 메인 출력 전원 회로(8)의 출력 전압의 안정한 제어가 펄스폭 제어 회로에 의해 펄스폭 제어가 수행되지만, 주파수 제어 방법처럼 또 다른 제어 방법으로도 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 레귤레이터 회로에 따르면, 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 저하될 때, 시리즈 레귤레이터는 전기적으로 접속되고, 교류 입력의 정류 전류는 초크 코일 및 전압 업 커패시터에 분류되며, 초크 코일의 입력측에서의 전압은 전압 업 커패시터가 전압 업 커패시터를 통해 흐르는 전류에 의해 충전되는 것처럼 상승된다. 초크 코일의 입력측에서의 전압이 전압 업 커패시터에 의해 상승되기 때문에, 초크 코일측을 통해 흐르는 전류는 증가하고, 따라서 초크 코일을 통해 흐르는 전류가 불연속이 되는 것을 막아주며, 초크 코일을 통해 흐르는 전류의 증가에 의해 시리즈 레귤레이터(13)을 통해 흐르는 전류는 감소된다. 또한, 시리즈 레귤레이터에 가한 전압은 전압 업 커패시터(20)에 의해 발생한 전압 분압 효과에 의해 감소될 수 있다. 그 결과, 회로 작동에서의 손실이 감소하고, 출력 전압의 저하가 억제되며, 전압을 안정하게 공급할 수 있는 우수한 효과를 얻게 된다.
또한, 상술된 바와 같은 우수한 특성을 갖은 레귤레이터 회로는 다출력 스위칭 전원 장치에서의 보조 출력 전원 회로로 사용되기 때문에, 시리즈 레귤레이터는 메인 출력 전원 회로와 접속된 부하가 경부하가 되고, 보조 출력 전원 회로의 출력 전압이 시리즈 레귤레이터의 소정의 전압보다 저하될 때, 전기적으로 접속된 상태가 된다. 이 때에, 출력 보조 코일의 출력은 전압 업 커패시터를 통과하는 회로뿐만 아니라 보조 초크 코일에도 흐르며, 전압 업 커패시터가 충전되고, 보조 초크 코일의 입력 단측에서의 전압을 상승시키며, 초크 전류가 차단되는 것을 막는다. 따라서, 메인 출력 전원 회로가 경부하일 때, 보조 출력 전원 회로의 출력 전압이 저하되는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 레귤레이터 회로 및 다출력 스위칭 전원 장치에서, 시리즈 레귤레이터는 제 2다이오드가 역전류를 차단하기 위해 시리즈 레귤레이터와 직렬로 접속됨에 의해 보호될 수 있으므로, 역전류에 대한 작은 내압(withstand voltage)을 갖는 사용 가능한 시리즈 레귤레이터가 된다.
바람직한 구현예를 상술하였지만, 기술 분야의 전문가라면 첨부된 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위내에서 본 발명이 다양하게 변형될 수 있고, 이러한 변형도 본 발명내에 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 교루 신호를 수신하는 입력부 ; 상기 입력부에 접속되어 입력부에 입력된 교류 신호를 정류하는 정류 회로 ; 상기 정류 회로의 출력과 직렬로 접속된 초크 코일(L2) ; 상기 초크 코일(L2)의 입력측에 접속되면서 정류 회로의 출력에 접속된 전압 업 커패시터(20) 및 제 1다이오드(21)의 직렬 회로 ; 및 상기 제 1 다이오드(21) 및 상기 전압 업 커패시너(20)의 직렬 접속점과 상기 초크 코일(L2)의 출력측 사이에 접속된 시리즈 레귤레이터(13)을 포함함을 특징으로 하는 레귤레이터 회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 시리즈 레귤레이터(13)과 직렬로 접속되어 역전류를 차단하는 제 2 다이오드(22)를 추가로 포함함을 특징으로 하는 레귤레이터 회로.
  3. 교류 신호를 수신하는 입력부 ; 상기 입력부와 접속되어 입력부에 입력된 교류 신호를 정류하는 정류 회로 ; 상기 정류 회로의 출력과 직렬로 접속된 초크 코일(L2) ; 상기 초크 코일(L2)의 입력측에 연결되면서 정류 회로의 출력에 접속된 전압 업 커패시터(20) 및 제 1 다이오드(21)의 직렬 회로 ; 상기 제 1 다이오드(21)과 직렬로 접속된 시리즈 레귤레이터(13) ; 및 상기 전압 업 커패시터(20) 및 상기 초크 코일(L2)의 출력측 사이에 접속되어 역전류를 차단하는 제 2 다이오드(22)를 포함함을 특징으로 하는 레귤레이터 회로.
  4. 변압기(2)의 입력측에 설치되어 변압기(2)의 제 2측차에서의 출력을 제어하는 입력 전원 및 스위칭 소자(6) ; 상기 변압기(2)의 제 2차측에서 메인 출력 코일과 접속된 메인 정류 회로 ; 상기 메인 정류 회로의 출력과 직렬로 접속되어, 상기 변압기(2)의 제 2차측에서 메인 출력 전원 회로를 형성시키는 메인 초크 코일(L1) ; 상기 변압기(2)의 제 2차측에 설치되는 출력 보조 코일(15) ; 및 상기 출력 보조 코일(15)에 접속된 레귤레이터 회로를 포함하는 다출력 스위칭 전원 장치로서, 상기 레귤레이터 회로는 출력 보조 코일(15)로부터 교류 신호를 수신하는 입력부 ; 상기 입력부에 접속되어 입력부에 입력된 교류 신호를 정류하는 정류 회로 ; 상기 정류 회로의 출력과 직렬로 접속된 초크 코일(L2) ; 상기 초크 코일(L2)의 입력측에 접속되면서 정류 회로의 출력에 접속된 전압 업 커패시터(20) 및 제 1 다이오드(21)의 직렬 회로 ; 및 상기 제 1 다이오드(21) 및 상기 전압 업 커패시터(20)의 직렬 접속점과 상기 초크 코일(L2)의 출력측 사이에 접속된 시리즈 레귤레이터(13)을 포함하도록 함을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 시리즈 레귤레이터(13)과 직렬로 접속되어 역전류를 차단하는 제 2 다이오드(22)를 추가로 포함함을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원 장치.
  6. 변압기(2)의 입력측에 설치되어 변압기(2)의 제 2차측에서의 출력을 제어하는 입력전원 및 스위칭 소자(6) ; 상기 변압기(2)의 제 2차측에서 메인 출력 코일과 접속된 메인 정류 회로 ; 상기 메인 정류 회로의 출력과 직렬로 접속되어, 상기 변압기(2)의 제 2차측에서 메인 출력 전원 회로를 형성시키는 메인 초크 코일(L1) ; 상기 변압기(2)의 제 2차측에 설치되는 출력 보조 코일(15); 및 상기 출력 보조 코일(15)에 접속된 레귤레이터 회로를 포함하는 다출력 스위칭 전원 장치로서, 상기 레귤레이터 회로는 상기 출력 보조 코일(15)로부터 교류 신호를 수신하는 입력부 ; 상기 입력부에 접속되어 입력부에 입력된 교류 신호를 정류하는 정류 회로 ; 상기 정류 회로의 출력과 직렬로 접속된 초크코일(L2) ; 상기 초크 코일(L2)의 입력측에 접속되면서 정류 회로의 출력에 접속된 전압 업 커패시터(20) 및 제 1 다이오드(21)의 직렬 회로 ; 상기 제 1 다이오드(21)과 직렬로 접속된 시리즈 레귤레이터(13) ; 및 상기 전압 업 커패시터와 상기 초크 코일의 출력측 사이에 접속되어 역전류를 차단하는 제 2 다이오드(22)를 포함하도록 함을 특징으로 하는 다출력 스위칭 전원 장치.
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