KR100282490B1 - Inverter type power supply - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인버터 타입 파워 서플라이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 및 전자기기에 전원 공급용으로 이용되는 파워 서플라이에 관한 것으로, 전자 또는 전기 기기에 동작 전원을 공급하기 위하여 소정의 고압 전압으로 증폭하여 출력하는 고압 트랜스(T3)와; 교류 입력 전압(AC 110/220V)을 입력받아 소정의 전압을 갖는 직류 전압으로 정류시켜 주는 정류부(REC)와; 상기한 고압 트랜스(T3)에 상기한 정류부로(REC)부터 공급되는 전압을 소정의 주파수로 스위칭시켜 입력시켜 주는 한 쌍의 스위칭부(T1,2, Q1,2, R13∼16)와; 상기한 한 쌍의 스위칭부에 스위칭 신호를 입력시켜 주는 한 쌍의 트랜지스터(TR1,2)와; 상기한 트랜지스터(TR)를 이용하여 스위칭부의 스위칭 동작에 필요한 스위칭 신호를 발생시키는 것으로, 스위칭 신호를 소정의 듀티와 주파수로 설정하여 출력시켜 주는 펄스폭 변조부(PWM, R1∼11, C1,2,6)로 구성되어, 전자 또는 전기 기기의 동작 전원으로 공급되는 전원을 안정적으로 공급하며, 높은 효율을 제공하며, 트랜스 코어를 스위칭 소자의 방열판으로 대용할 수 있도록 하고, 저가의 스위칭 소자를 채용할 수 있게 하여 생산성을 높여 주는 효과를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an inverter type power supply, and more particularly, to a power supply used for supplying electric power to electric and electronic equipment. The power supply is amplified to a predetermined high voltage and outputting a high voltage transformer (T 3) and; A rectifying part (REC) for rectifying the AC input voltage (AC 110 / 220V) to a DC voltage having a predetermined voltage; A pair of switching units (T 1,2 , Q 1,2 , R 13 to 16 ) for switching the voltage supplied from the rectifier (REC) to a predetermined frequency and inputting the voltage to the high-voltage transformer (T3) Wow; A pair of transistors TR 1,2 for inputting a switching signal to the pair of switching units; A pulse width modulator (PWM, R 1 to R 11 , C 1 , R 1 , R 2, R 3, R 4, R 5) for generating a switching signal necessary for switching operation of the switching unit by using the transistor TR and setting the switching signal to a predetermined duty and frequency, , 2, 6 ), thereby stably supplying the power supplied from the operating power source of the electronic or electric device, providing high efficiency, allowing the transcore to be substituted for the heat sink of the switching device, So that the productivity can be improved.
Description
본 발명은 인버터 타입 파워 서플라이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 및 전자기기에 전원 공급용으로 이용되는 파워 서플라이에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter type power supply, and more particularly, to a power supply used for power supply to electrical and electronic equipment.
일반적으로, 전압 변환기에는 1차측과 2차측간의 권선 수의 비율에 따라 전압을 변환하는 저압 트랜스와 고압 트랜스를 들 수 있다.Generally, a voltage converter includes a low-voltage transformer and a high-voltage transformer that convert a voltage according to the ratio of the number of windings between the primary and secondary.
이러한 저압 트랜스나 고압 트랜스는 그 구성 부품의 특성상 용적과 중량을 많이 차지하여 고기능의 제품으로는 부적합하고, 부하(load)가 없을 때에도 철손실, 여자 전류 또는 부하 전류에 의한 권선의 저항 손실, 금속 부분의 누설 자속에 의한 표유 부하 손실, 절연물 속의 유전체 손실, 누설 전류 손실 등을 유발하여 전압 변환 효율이 저하되는 단점이 있었다.Such a low-voltage transformer or a high-voltage transformer is not suitable for a high-performance product because it occupies a large volume and weight due to the characteristics of its constituent parts. Even when there is no load, resistance loss of the coil due to iron loss, The dielectric loss in the dielectric material, the leakage current loss, and the like due to the leakage flux of the portion of the dielectric material, thereby lowering the voltage conversion efficiency.
이러한 단점을 보완한 것으로, 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply, SMPS)라 불리는 스위칭 모드 방식의 전원이 있다.To compensate for these drawbacks, there is a switching mode power supply called a switching mode power supply (SMPS).
이 SMPS는 교류 전압을 정류한 후에 반도체 스위칭 소자를 이용하여 펄스 변압기를 통해 2차측으로 펄스 전압을 발생한 후에 정류하는 방식으로써, 전압 트랜스 방식에 비하여 소형화가 가능하나, 고주파 펄스를 이용하기 때문에 전자파 장애 현상(EMI, electromagnetic interface) 및 고조파 펄스를 발생시킨다는 점에서 전원 회로로는 치명적인 약점을 지니고 있다.This SMPS rectifies an alternating voltage, generates a pulse voltage to the secondary side through a pulse transformer using a semiconductor switching device, and then rectifies it. The SMPS can be miniaturized as compared with the voltage transforming method. However, since the high frequency pulse is used, (EMI) and harmonic pulses, the power supply circuit has a fatal weakness.
그리고, 종래의 스위칭 모드 파워 서플라이는 회로 자체 내에서 누설 전류에 의한 전력 소모가 발생하여 변환 효율이 저하되는 문제점과, 출력되는 전압과 전류가 부하의 변동에 따라 안정적인 상태를 유지하지 못하는 문제점이 있었으며. 특히 스위칭 소자로 많이 이용되는 전계 효과 트랜지스터(FET)를 고품질로 해야 하기 때문에 생산 단가가 높아지는 문제점이 있었다.In the conventional switching mode power supply, there is a problem that the power consumption due to the leakage current occurs in the circuit itself, the conversion efficiency is lowered, and the output voltage and current can not be maintained in a stable state due to the variation of the load . In particular, since a field effect transistor (FET), which is often used as a switching element, must be of high quality, there is a problem that the production cost increases.
그리고, 종래의 인버터 타입 파워 서플라이는 스위칭 소자로 이용되는 전계효과트랜지스터(FET)에서 발생되는 열을 방열시키기 위하여, FET에 방열판을 부착하여 설치하였다.In the conventional inverter type power supply, a heat sink is attached to the FET in order to dissipate heat generated from a field effect transistor (FET) used as a switching device.
따라서, 방열판이 차지하는 만큼의 공간을 추가로 필요로 하고, 방열판을 설치하기 위한 생산 원가가 상승되는 문제점이 있었다.Accordingly, there is a problem that the space required by the heat sink is further required, and the production cost for installing the heat sink is increased.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 및 전자 기기의 전원 공급용으로 이용되는 파워 서플라이의 성능을 개선하여 효율을 향상시키고, 생산성을 향상시켜 주는 인버터 타입 파워 서플라이를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an inverter type power supply which improves the efficiency of a power supply used for supplying power to electric and electronic devices, It has its purpose.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 전자 또는 전기 기기에 전원 공급용으로 사용되는 파워 서플라이에 있어서, 전자 또는 전기 기기에 동작 전원을 공급하기 위하여 소정의 고압 전압으로 증폭하여 출력하는 것으로, 방열 구조를 갖는 코어로 이루어진 고압 트랜스와; 교류 입력 전압을 입력받아 소정의 전압을 갖는 직류 전압으로 정류시켜 주는 정류부와; 상기한 고압 트랜스에 상기한 정류부로부터 공급되는 전압을 소정의 주파수로 스위칭시켜 입력시켜 주는 것으로, 상기한 고압 트랜스의 방열 코어에 부착되어 방열되는 한 쌍의 스위칭부와; 상기한 한 쌍의 스위칭부에 스위칭 신호를 입력시켜 주는 한 쌍의 트랜지스터와; 상기한 트랜지스터를 이용하여 스위칭부의 스위칭 동작에 필요한 스위칭 신호를 발생시키는 것으로, 스위칭 신호를 소정의 듀티와 주파수로 설정하여 출력시켜 주는 펄스폭 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 타입 파워 서플라이를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a power supply used for supplying power to an electronic or electric device, which amplifies and outputs a predetermined high voltage for supplying operating power to an electronic or electric device, A high pressure transformer made of a core having a structure; A rectifier for receiving an AC input voltage and rectifying it to a DC voltage having a predetermined voltage; A pair of switching units connected to the high-voltage transformer for switching the voltage supplied from the rectifying unit at a predetermined frequency to be input to the heat-radiating core of the high-voltage transformer; A pair of transistors for inputting a switching signal to the pair of switching units; And a pulse width modulator for generating a switching signal necessary for switching operation of the switching unit using the transistor and setting the switching signal to a predetermined duty and frequency and outputting the switching signal. .
도 1은 본 발명에 따른 인버터 타입 파워 서플라이를 나타낸 회로도,1 is a circuit diagram showing an inverter type power supply according to the present invention,
도 2는 고압 트랜스의 코어 구조를 나타낸 정면도이다.2 is a front view showing a core structure of a high-voltage transformer.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Description of the Related Art [0002]
100 : 코어 110 : 방열핀100: core 110: heat sink fin
150 : FET150: FET
본 발명에 따른 인버터 타입 파워 서플라이의 구성 및 작용을 본 발명의 일 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.The configuration and operation of the inverter type power supply according to the present invention will be described in detail with reference to one embodiment of the present invention.
첨부한 도면, 도 1은 본 발명에 따른 인버터 타입 파워 서플라이를 나타낸 회로도이고, 도 2 및 도 3은 스위칭부의 다른 실시예를 나타낸 회로도이다.Fig. 1 is a circuit diagram showing an inverter type power supply according to the present invention, and Figs. 2 and 3 are circuit diagrams showing another embodiment of the switching unit. Fig.
본 발명에 따른 인버터 타입 파워 서플라이의 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 전자 또는 전기 기기(본 실시예에서는 전자 레인지에서 마이크로웨이브를 생성하는 마그네트론(M, Magnetron)을 예로 들었다.)에 동작 전원을 공급하기 위하여 소정의 고압 전압으로 증폭하여 출력하는 고압 트랜스(T3)와; 교류 입력 전압(AC 110/220V)을 입력받아 소정의 전압을 갖는 직류 전압으로 정류시켜 주는 정류부(REC)와; 상기한 고압 트랜스(T3)에 상기한 정류부로(REC)부터 공급되는 전압을 소정의 주파수로 스위칭시켜 입력시켜 주는 한 쌍의 스위칭부(T1,2, Q1,2, R5,12∼16)와; 상기한 한 쌍의 스위칭부에 스위칭 신호를 입력시켜 주는 한 쌍의 트랜지스터(TR1,2)와; 상기한 트랜지스터(TR)를 이용하여 스위칭부의 스위칭 동작에 필요한 스위칭 신호를 발생시키는 것으로, 스위칭 신호를 소정의 듀티와 주파수로 설정하여 출력시켜 주는 펄스폭 변조부(PWM, R1∼5,7∼11, C1,2,6)로 이루어진다.As shown in Fig. 1, an inverter type power supply according to the present invention includes an electronic or electric device (in this embodiment, a magnetron (M, Magnetron) that generates a microwave in a microwave oven is taken as an example) A high-voltage transformer T 3 for amplifying and outputting a predetermined high-voltage voltage for supply; A rectifying part (REC) for rectifying the AC input voltage (AC 110 / 220V) to a DC voltage having a predetermined voltage; A pair of switching units T 1 , 2 , Q 1 , 2 , R 5 , 12 to 12 for switching the voltage supplied from the rectifier unit REC to a predetermined frequency is input to the high-voltage transformer T 3 , 16 ); A pair of transistors TR 1,2 for inputting a switching signal to the pair of switching units; A pulse width modulation unit (PWM, R 1 to 5, 7 to 8) for generating a switching signal necessary for switching operation of the switching unit by using the transistor TR and setting the switching signal to a predetermined duty and frequency, 11 , C 1,2,6 ).
그리고, 상기한 정류부(REC)의 입력단에는 돌입 전류 방지를 위한 즉, 역기전력에 의한 스위칭부의 FET 소자(Q1,2)가 파손되는 것을 방지하기 위하여, 입력단에 연결되는 스위치를 무접점 스위치(SSR,Soft Start Relay)를 이용함으로써, 역기전력이 발생하지 않도록 한다.Then, the above-described rectifying unit (REC), the input terminal that is, in order to prevent the switching parts of the FET devices (Q 1,2) by a counter electromotive force breakage, solid state switch (SSR a switch coupled to the input terminal for preventing a rush current of , Soft Start Relay), so that no counter electromotive force is generated.
그리고, 스위칭 신호를 발생하는 펄스폭 변조부의 저항 R8과 콘덴서 C2로 이루어진 발진 주파수 설정부에 노이즈 발생을 억제해 주는 콘덴서 C3을 연결한다. 특히, 발진 주파수가 100kHz 이상일 때에는 반드시 이 콘덴서 C3을 연결해야 한다.A capacitor C 3 for suppressing the generation of noise is connected to an oscillation frequency setting section composed of a resistor R 8 and a capacitor C 2 of a pulse width modulation section for generating a switching signal. In particular, when the oscillation frequency is 100 kHz or more, this capacitor C 3 must be connected.
또한, 상기한 정류부(REC)의 출력단에 연결되는 콘덴서 C4는 원래 전해 콘덴서를 이용해야 하는데 전해 콘덴서보다 저렴한 일반 콘덴서를 이용하고, 대신에 스위칭부의 트랜스(T1,2)의 입력단에 역기전력을 방지해 주는 다이오드(D1,2)를 연결한다.The capacitor C 4 connected to the output terminal of the rectifying unit REC uses a conventional capacitor which is originally less expensive than an electrolytic capacitor and instead uses a counter electromotive force at the input terminal of the transformer T 1,2 of the switching unit (D 1 , 2 ) connected to the power supply.
한편, 상기한 스위칭부에 이용되는 한 쌍의 트랜스(T1,2)는 일반 트랜스와 다른 구조의 트랜스를 이용하고 있는데, 그 구조를 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the pair of transformers (T 1,2 ) used in the switching unit uses a transformer having a structure different from that of a general transformer.
트랜스 T1,2의 1차측 코일은 일반 트랜스의 코일과 같으며, 2차측 코일은 절연 필름 위에 소정의 폭을 갖는 알루미늄박을 부착하여 코일링한 것으로, 이러한 구조의 2차 코일은 코일 역할은 물론, 전해 콘덴서 역할을 동시에 수행한다.The primary coil of the transformer T 1 , 2 is the same as the coil of the general transformer, and the secondary coil is coiled by attaching an aluminum foil having a predetermined width on the insulating film. Of course, it also acts as an electrolytic capacitor.
따라서, 트랜스 T1,2의 2차 코일에는 인덕턴스 성분(L)과 캐패시턴스(C) 성분이 동시에 존재하며, 이러한 기능은 2차측 코일의 출력단 즉, 저항 R14,15와 병렬로 연결되어야 할 전해 콘덴서를 제거해도 되는 효과를 제공한다.Accordingly, the secondary coil of the transformer T 1,2, the inductance component (L) and capacitance (C) component is present at the same time, and these features are delivered to be connected to the output terminal that is, the resistance R in parallel with the secondary coil 14,15 It is possible to remove the capacitor.
그리고, 상기한 고압 트랜스(T3)에 이용되는 코어(100)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 가장자리 부분의 표면적을 넓게 하여, 방열핀(110) 구조를 갖도록 한다.The core 100 used for the high-voltage transformer T 3 has a radiating fin 110 structure by enlarging the surface area of its edge portion as shown in FIG.
이러한 구조는 스위칭 소자로 이용되는 FET(150)의 방열판 부분이 이 코어(100)에 부착되어 코어(100)의 방열핀(110)에 의하여 열이 발산되도록 한다.This structure allows the heat sink portion of the FET 150, which is used as a switching element, to be attached to the core 100 so that heat is dissipated by the heat dissipation fin 110 of the core 100.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 인버터 타입 파워 서플라이는 다음과 같이 동작한다.The inverter type power supply according to the present invention configured as described above operates as follows.
펄스폭 변조부에는 콘덴서 C2와 저항 R8에 의하여 발진 주파수가 정해지며, 듀티(DUTY)는 저항 R2에 의하여 결정된다.In the pulse width modulation part, the oscillation frequency is determined by the capacitor C 2 and the resistor R 8 , and the duty (DUTY) is determined by the resistor R 2 .
따라서, 출력 전력량을 높이기 위해서는 듀티 또는 발진 주파수를 높게 설정하면 된다.Therefore, in order to increase the output power, the duty or oscillation frequency may be set high.
이렇게 생성된 스위칭 신호는 각각 트랜지스터(TR1,2)의 베이스에 입력되어, 트랜스 T1의 스위칭부와 트랜스 T2의 스위칭부를 동작시킨다.The switching signals thus generated are input to the bases of the transistors TR 1,2 , respectively, to operate the switching unit of the transformer T 1 and the switching unit of the transformer T 2 .
그리고, 정류부(REC)를 통하여 교류 입력 전원이 직류로 정류되어 고압 트랜스(T3)의 1차 코일에 입력되면, 상기한 스위칭부에 의하여 스위칭되어, 소정의 전압을 갖는 직류 전압이 출력되어 마그네트론(M)을 구동시킨다.Then, the AC input power rectified into a direct current via a rectifying section (REC) a high voltage transformer (T 3) when the input to the primary coil, is switched by the aforementioned switching unit, a magnetron is a direct current voltage output having a predetermined voltage (M).
또한, 상기한 고압 트랜스(T3)의 입력단에 각각 연결된 다이오드 D3,4는 스위칭 소자인 FET Q1,2에 역기전력에 의한 돌입 전류가 유입되는 것을 방지하여 FET 소자 Q1,2가 파손되는 것을 방지한다.Furthermore, each diode is connected to one input end of the high voltage transformer (T 3) D 3,4 by preventing a rush current flows due to the counter electromotive force to the FET Q 1,2 Q 1,2 of the switching element FET devices are being broken ≪ / RTI >
한편, 위에 설명한 실시예에서는 스위칭부의 입력단에 연결되는 한 쌍의 트랜지스터(TR1,2)가 각각 트랜스 T1,2의 1차 코일 하단에 연결되어 있고, 저항 R17이 트랜스 T1의 1차 코일 하단과 중단(TAP)에 연결되고, 저항 R5,12가 각각 트랜지스터(TR1,2)의 베이스와 그라운드 사이에 연결되어 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, a pair of transistors TR 1,2 connected to the input terminal of the switching unit are connected to the lower ends of the primary coils of the transformers T 1 and 2 , respectively, and the resistor R 17 is connected to the primary coil is connected to the bottom and stop (TAP), the resistance is R 5,12 are connected between respective transistor base and ground (TR 1,2).
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 인버터 타입 파워 서플라이는 전자 또는 전기 기기의 동작 전원으로 공급되는 전원을 안정적으로 공급하며, 높은 효율을 제공하며, 트랜스 코어를 스위칭 소자의 방열판으로 대용할 수 있도록 하고, 저가의 스위칭 소자를 채용할 수 있게 하여 생산성을 높여 주는 효과를 제공한다.The inverter type power supply according to the present invention as described above stably supplies power supplied from an operating power source of an electronic or electric device, provides high efficiency, can substitute a transformer core as a heat sink of a switching device , And low cost switching elements can be employed, thereby increasing the productivity.
Claims (5)
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