KR100288566B1 - 정현파전류를 수용하는 블로킹발진 스위치모드파워서플라이 - Google Patents

정현파전류를 수용하는 블로킹발진 스위치모드파워서플라이 Download PDF

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Abstract

교류원으로 부터 사인파형 전류를 수용하기 위해 블로킹 컨버터 스위칭 네트워크는, 반도체소자(T1)의 스위치 온 단계동안 브리지 정류기(V1...V4)로 부터 전류를 수용하고 반도체소자(T1)가 블로킹되면 충전된 전류를 평활 캐패시터(CL)로 송출하는 전류펌프(SP)를 포함한다.

Description

정현파 전류를 수용하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이(BLOCKING-OSCILLATOR SWITCHED-MODE POWER SUPPLY WITH SINUSOIDAL CURRENT CONSUMPTION)
제1도는 본 발명에 따른 정현파 전류를 수용하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이의 제 1 실시예를 나타낸 회로도.
제2도는 제1도에 따른 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이에서의 전류 및 전압파형을 나타낸 다이어그램.
제3도는 제2도에 비해 시간축이 연장된 전류 및 전압 파형을 나타낸 다이어그램.
제4도는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전류펌프를 가진 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이의 상세회로도.
제5도는 본 발명에 따른 정현파 전류를 수용하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이의 제 2 실시예를 나타낸 회로도.
제6도는 제5도에 따른 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이에서의 전류 및 전압파형을 나타낸 다이어그램.
제7도는 제 2 실시예의 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이의 개선예를 나타낸 회로도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
CL: 평활 캐패시터 DD, RD, CD: 감쇄회로
E1, E2 : 단자 IC : 제어장치
L1, L2 : 초크 np : 1차권선
R1, R2 : 부하저항 sp : 전류펌프
T1 : 반도체 스위칭 소자 TR : 트랜스포머
UN: 교류전압 Us1, Us2 : 출력전압
V1-V4 : 브리지 정류기
본 발명은 브리지 정류기에 의해 정류되고 평활 캐패시터에서 평활화된 교류전압을 트랜스포머의 1차권선에 클록 인가(clocked application)하기 위한 반도체 스위칭 소자, 및 상기 반도체 스위칭 소자를 트리거하기 위한 제어장치를 포함하는, 정현파 전류를 수용하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이에 관한 것이다.
스위치 모드 파워 서플라이는 무선 간섭 제거를 필요로 하는 고주파 간섭원이다. 스위치 모드 파워 서플라이에 정류를 요하는 전원 공급 네트워크의 교류전압이 공급되면, 전원 공급 네트워크에 바람직하지 않은 고조파 전류가 발생하며, 허용 가능한 고조파 전류의 한계가 더욱 엄격해 질 경우 전력 공급 회사도 이러한 고조파를 더 이상 수용할 수 없게 된다. 따라서, 스위치 모드 파워 서플라이의 정현파 전류 수용이 필요해 진다.
지금까지 스위치 모드 파워 서플라이에서는 전류보상형 초크(current-compensated chokes)에 의해 무선 간섭 제거가 양호하게 이루어진 반면, 스위치 모드 파워 서플라이에 의해 전원 공급 네트워크에 야기되는 고조파 전류는 무시되었다. 그러나, 예컨대 텔레비전 수상기와 같은 통신 장치 내의 스위치 모드 파워 서플라이에서도 더 엄격한 허용가능 고조파 전류 한계가 적용됨에 따라, 고조파 전류를 감소시킬 필요가 생겼다. 이것은 스위치 모드 파워 서플라이의 정현파 전류 수용에 의해서만 해결될 수 있다.
정현파 전류를 수용하는 스위치 모드 파워 서플라이는 이미 공지되어 있다. 즉, 유럽 특허 공개 제 0 464 240 A1 호에서는 스위치 모드 파워 서플라이의 정현파 전류 수용을 위해, 트랜스포머의 1차권선에 브리지 정류기에 의해 정류되고 평활화되지 않은 교류전압을 반도체 스위칭 소자를 통해 클록 인가(clocked application)하는 것이 제시되어 있다. 상기 반도체 스위칭 소자는 제어장치에 의해 제어장치의 제 1 입력단자에 인가되는 적어도 하나의 1차 전류신호에 따라 트리거된다. 상기 1차 전류신호는 브리지 정류기와 RC 소자 사이에 접속된 반파 정류 장치에 제공된다.
독일 특허 공개 제 40 08 652 호에 제시된 스위치 모드 파워 서플라이는 인덕터 및 다이오드 회로와 협력해서, 전원 공급 네트워크 교류전압의 단기 강하를 보상하는 충전 캐패시터를 가진다. 상기 보상을 위해 스위칭 소자가 스위치 오프되면 캐패시터가 충전되고, 스위칭 소자가 스위치 온되면 캐패시터가 방전된다.
본 발명의 목적은 간단한 수단으로 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이에서 정현파 전류 수용이 이루어질 수 있게 하는 것이다.
상기 목적은 평활 캐패시터 및 브리지 정류기에 연결된 전류펌프가 제공되고, 상기 전류펌프가 반도체 스위칭 소자의 스위치 온 기간 동안 브리지 정류기로부터 전류를 수용하여 충전하고 반도체 스위칭 소자의 차단 기간 동안 상기 충전된 전류를 평활 캐패시터로 방출함으로써 달성된다.
본 발명의 개선예는 특허 청구의 범위의 종속항에 기재되어 있다.
바람직하게는 본 발명에 따른 전류펌프는 용량성 장치 및 정류기 장치를 가지며, 상기 정류기 장치가 스위치 모드 파워 서플라이의 입력측 브리지 정류기의 출력단과 평활 캐패시터의 단자 사이에 접속됨으로써 평활 캐패시터가 충전된다. 용량성 장치는 브리지 정류기와 트랜스포머의 1차권선의 탭, 제 1 실시예에 따르면 중앙 탭 사이에 접속된다.
제 2 실시예에 따르면, 브리지 정류기의 출력단과 용량성 장치 및 정류기 장치의 단자들 사이에 초크가 접속된다. 용량성 장치는 브리지 정류기와 트랜스포머의 1차권선의 탭 사이에 접속된다. 탭은 바람직하게는 정류되고 평활화된 교류전압에 대응하는 1차권선 단자의 외측 즉, 바깥쪽에 놓인다. 이 경우, 전원 공급 네트워크로부터의 전류 수용은 반도체 스위칭 소자의 전체 스위치 온 기간 그리고 전원 공급 네트워크 전압의 순시 위상의 함수로서 부분적으로 반도체 스위칭 소자의 스위치 오프 기간에 이루어진다.
예컨대, 용량성 장치로서 하나의 캐패시터가 사용되고 정류기 장치로서 하나의 다이오드가 사용되면, 상기 회로가 반도체 스위칭 소자의 스위치 온 및 스위치 오프시 오버슈트를 감쇄시키는데 효과적으로 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 전류펌프를 사용하게 되면, 통상적인 스위치 모드 파워 서플라이의 경우에 필요한 감쇄회로 소위 "스너버(snubber) 회로"가 생략될 수 있다. 공지된 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이에서는 예컨대 Siemens의 제품 정보지 "Funktion und Anwendung des Sperrwandler - IC TDA 4605", 카탈로그 번호 B111 - B6090의 제 25도(R6, C5 및 V5 참조)에 도시된 바와 같이 감쇄회로가 보통 다이오드, 캐패시터 및 저항으로 이루어져 있다. 따라서, 하나의 캐패시터와 하나의 다이오드로 구성된 전류 펌프를 가진 본 발명에 따르면, 감쇄를 위해 필요한 소자비용이 저항 하나만큼 줄어들 수 있다.
본 발명에 따른 전류펌프의 작용은 용량성 장치의 크기 설정 및 트랜스포머 1차권선에서의 탭의 위치 선택에 의해 완전작용과 무작용 사이에서 임의적으로 조절될 수 있다. 탭의 위치 선택에 의해 정류기 장치에 접속된 용량성 장치의 단자에서의 전압진폭이 결정된다. 클록되고 정류된 교류전압에 대응하는 1차권선 단자들 사이의 탭에 용량성 장치가 연결되면, 용량성 장치의 단자에서의 전압진폭이 반도체 스위칭 소자에서의 전압진폭보다 작을 수 있다. 상기 탭이 반도체 스위칭 소자를 위해 제공된 1차권선의 단자와 일치하면, 용량성 장치의 상기 단자에서의 전압진폭은 반도체 스위칭 소자에서의 전압진폭과 비슷하게 된다. 구성요소의 기생 작용을 고려하면, 대략 동일한 크기의 전압진폭을 얻기 위해서는 용량성 장치를 접속하기 위한 1차권선의 탭을 전원 공급을 위한 1차권선의 단자의 외측에 놓는 것이 유리하다.
제 1 실시예에서, 트랜스포머의 1차권선과 2차권선의 권선 비는 바람직하게는 반도체 스위칭 소자가 다시 스위치 온되기 전에 반도체 스위칭 소자에서 강하하는 부하전압(UD) - 통상적으로 MOS 트랜지스터의 경우 드레인 전압- 이 항상 0 볼트 선에 이르도록 선택된다. 그렇지 않으면 본 발명에 따른 용량성 장치와 반도체 스위칭 소자의 부하구간(load path)에 대해 병렬로 접속된 캐패시터 사이에 존재하는 잔류전하가 반도체 스위칭 소자를 통해 흘러 반도체 스위칭 소자를 불필요하게 가열시킬 것이다.
본 발명에 따른 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이는 하기의 장점을 가진다.
- 2차측 출력전압에서의 리플 전압이 작다.
- 보다 완만한 스위칭 에지 및 보다 작은 오버슈트로 인해 고주파 범위에서 간섭 방사가 작다.
- 전류펌프에 의해 오버슈트가 감쇄되고 그 에너지가 회수되기 때문에 오버슈트에 대비한 감쇄회로가 생략될 수 있다.
- 회로비용이 보다 작아진다.
본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.
제 1도에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 정현파 전류를 수용하는 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이의 회로도가 도시되어 있다. 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이는 단자(1), (2) 및 (3)을 가진 1차권선(np)을 구비한 트랜스포머(TR)를 포함한다. 1차권선(np)은 단자(1) 및 (2) 사이에 놓이는 반면, 아래에서 보다 상세히 설명하겠지만, 단자(3)는 예컨대 1차권선(np)의 중앙 탭이다. 2차측에서 트랜스포머(TR)는 단자(4), (5) 및 (6)을 가진 2차권선(ns)를 포함한다. 단자(5)는 기준전위에 놓이는 반면, 단자(4) 및 (6)은 각각 반파 정류기에 연결되고 각 반파 정류기의 출력단에는 각각 부하저항(R1) 및 (R2)이 연결된다. 트랜스포머(TR) 2차측의 구성은, 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이가 얼마나 많은 수의 출력전압을 제공해야 하는지 그리고 상응하는 2차측 출력전압(Us1), (Us2)이 얼마나 커야 하는지에 따라, 임의로 선택될 수 있다. 또한, 단 하나의 2차권선(ns) 대신에 다수의 2차권선이 2차측에 제공될 수도 있다.
블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이는 또한 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)에 의해 정류되고 평활 캐패시터(CL)에 의해 평활화된 교류전압(UN)을 트랜스포머(TR)의 1차권선(np)에 클록 인가하기 위한 반도체 스위칭 소자(T1), 특히 MOS 트랜지스터를 가진다. 이것을 위해 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)의 입력단자는 바람직하게는 간섭 제거 필터(ES)를 통해 전원 공급 네트워크 교류전압(UN)의 단자(E1, E2)에 접속된다. 전원 공급 네트워크 교류전압(UN)은 예컨대 220볼트일 수 있다.
브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)의 출력에서는 정류된 출력전압(UA)이 탭될 수 있다. 보다 상세하게는 다이오드(V1)와 (V2)의 연결점과, 기준전위에 놓인 다이오드(3)와 (4)의 연결점 사이에서 탭된다. 다이오드(V1)와 (V2)의 연결점, 즉 캐소드 단자는 본 발명에 따라 정류기 장치를 통해 평활 캐패시터(CL)의 한 단자(B)에 접속되고, 상기 평활 캐패시터(CL)의 다른 단자는 기준전위에 놓인다. 정류기 장치는 바람직하게는 다이오드(V)이며, 그것의 애노드 단자는 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)의 다이오드(V1), (V2)의 캐소드에 접속되고, 그것의 캐소드단자는 평활 캐패시터(CL)에 접속된다. 다이오드(V)와 평활 캐패시터(CL)의 연결점은 1차권선(np)의 단자(2)에 연결된다. 1차권선(np)의 단자(1)는 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간을 통해 기준전위에 접속된다. 반도체 스위칭 소자(T1)로서 MOS 트랜지스터를 사용하는 경우, 1차권선(np)의 단자(1)가 MOS 트랜지스터의 드레인 단자(D)에 접속되며 MOS 트랜지스터의 소오스 단자(S)는 기준전위에 놓인다. 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간에 평행하게 또 다른 캐패시터(C2)가 연결된다. 반도체 스위칭 소자(T1)는 그것의 제어단자를 통해, MOS 트랜지스터의 경우 게이트 단자(G)를 통해 제어장치(IC)에 의해 트리거된다.
본 발명에 따라 제 1도의 회로는 용량성 장치, 특히 트랜스포머(TR)의 1차권선(np)의 단자(3)와 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)의 다이오드(V1), (V2)의 캐소드 단자 사이에 연결된 또 다른 캐패시터(C)를 가진다. 용량성 장치(C)와 정류기 장치(V)는 전류펌프(SP)로 작용하며, 상기 전류펌프는 반도체 스위칭 소자(T1)가 스위치 온되어 있을 때는 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)로부터 전류를 수용하며 반도체 스위칭 소자(T1)가 차단될 때에는 충전된 전류를 평활 캐패시터(CL)로 다시 방출한다. 제 1도에 따른 스위치 모드 파워 서플라이의 동작 방식은 제 2도 및 3도와 관련해서 아래에 설명한다.
제 1도의 회로는 또한 저항(RD)과 캐패시터(CD)의 병렬회로와 직렬로 접속된 다이오드(DD)의 형태인 감쇄회로를 가질 수 있는데, 상기 감쇄회로는 트랜스포머(TR)의 1차권선(np)의 단자(1)와 (2) 사이에 연결된다. 상기 소자들은 파선으로 표시되어 있는데, 그 이유는 본 발명의 범위 내에서는 이러한 감쇄회로가 생략될 수 있기 때문이다. 즉, 용량성 장치(C)와 정류기 장치(V)의 형태인 전류펌프(SP)에 의해 스위치 모드 파워 서플라이의 오버슈트가 효과적으로 감쇄될 수 있다.
제 1도에 표시된 전압 및 전류의 파형이 제 2도 및 3도에 도시되어 있는데 이것은 본 발명의 이해를 위해 중요하다. 단자(E1), (E2)에서의 전원 공급 네트워크 교류전압은 (UN)으로, 상기 단자(E1), (E2)로 유입되는 전류는 (IN)으로 표시된다. 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)의 출력단자에서의 전압은 (UA)으로 표시된다. (IA)는 브리지 정류기(V1), (V2), (V3), (V4)의 출력단자와 전류펌프(SP) 사이에서 흐르는 전류를 표시한다. (IC)는 전류펌프(SP)의 용량성 장치(C)를 통해 흐르는 전류이고 (IB)는 전류펌프(SP)로부터 평활 캐패시터(CL)로 흐르는 전류이다. (UC)는 1차권선(np)의 탭(3)의 전압이고 (UD)는 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간에서의 전압이다.
정상상태에서 스위치 모드 파워 서플라이의 스위칭 주파수는 예컨대 40kHz이다. 이때 1차권선(np)의 중앙 탭(3)에서 탭될 수 있는 전압(UC)은 제 2도의 상부에 도시된 바와 같은 파형을 가진다. 상기 전압(UC)은 예컨대 40kHz 클록 즉, 스위칭 주파수로 200 내지 450볼트 사이에서 진동한다. 탭(3)이 1차권선(np)의 단자(2)에 가까워지면 (UC)의 전압진폭이 작아지는 반면, 탭(3)이 1차권선(np)의 단자(1)에 가깝게 놓이면 전압진폭이 커진다. 탭(3)이 직접 1차권선(np)의 단자(1)에 놓이면, 전압(UC)이 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하전압(UD)과 동일하게 된다. 이 경우, 전압진폭이 최대로 된다.
제 2도에는 또한 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이의 단자(E1), (E2)에서의 전원 공급 네트워크 교류전압(UN)의 파형이 도시되어 있다. 220볼트의 전원 공급 네트워크 교류전압 및 50Hz의 전원 공급 네트워크 교류 주파수의 경우, 입력 단자(E1), (E2)에서의 전압은 50Hz의 주파수로 +310V와 -310V 사이에서 진동한다(220V·√2).
또한, 제 2도는 교류 전압원인 전원 공급 네트워크로부터 본 발명에 따른 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이로 인가되는 전류의 파형(IN)을 도시하고 있다. 이 전류는 제 2도에서 실선으로 표시되어 있다. 실제로는 이 전류(IN)가 40kHz 클록으로 차단되며, 이 전류의 포락선이 도시된 실선의 파형을 취한다.
이와 달리, 파선(INB)은 종래의 공지기술에 따른 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이의 경우에 통상적이던 전류의 포락선을 나타낸다. 교류전압 주기의 대부분 동안 교류전압(UN)의 순시 값은 평활 캐패시터(CL)에서의 전압(UB)보다 작다. 그러나, 전류펌프가 없는 공지된 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이에서는 교류전압(UN)의 순시 값이 평활 캐패시터(CL)에서의 전압(UB)보다 클 때에만 전원 공급 네트워크로부터 전류가 인출되었다. 이로 인해 전원 공급 네트워크 단시간 동안만 전류 부하가 발생하게 되어, 파선(INB)으로 표시된 바와 같이, 정현파형 전류수용이 이루어진다고 할 수가 없었다. 즉, 전원 공급 네트워크로부터 인출된 전류의 포락선이 정현파가 아닌 펄스의 형태였다.
제 2도에 도시된 바와 같은 정현파 전류수용은, 제 1도의 본 발명에 따른 블로킹 컨버터 스위치 모드 파워 서플라이와 관련하여, 제 3도에서 시간에 대해 도시된 전압(UC), (UD), 전압(UA), (UB) 및 (UN), 그리고 전류(IA), (IB) 및 (IC)의 파형으로 설명한다. 시점(t1)에서 반도체 스위칭 소자(T1)를 차단한 후, 전압(UC)은 시점(t1)과 (t3) 사이에서 상승한다. 전압(UA)은 시점(t2)에서 정류기 장치(V)가 도전될 때까지 용량성 장치(C)를 통해 마찬가지로 상승된다. 시점(t2)에서 전압(UA)은 전압(UB)의 높이에 머무른다. 시점(t2)과 (t3) 사이에 평활 캐패시터(CL)는 용량성 장치(C)와 정류기 장치(V)를 통해 전류(IC=IB)로 충전된다. 시점(t3)과 (t4) 사이에서 트랜스포머(TR)의 에너지가 2차측으로 방전된 후, 시점(t4)과 (t6) 사이에서 전압(UC)이 역진동(reverse oscillation)에 의해 다시 강하한다. 마찬가지로 전압(UA)도 용량성 장치(C)를 통해 강하한다. 시점(t5)에서 전압(UA)은 ｜UN｜의 순시 값에 이르러 머무르게 되고 브리지 정류기(V1), (V2), (V3) 및 (V4)이 도전된다. 즉, 전류(IA)가 (-IC)와 동일해진다. 시점(t5)과 (t6) 사이에 전원 공급 네트워크로부터의 에너지가 용량성장치(C)에 일시 저장된다.
시점(t6)에서 반도체 스위칭 소자(T1)의 전압(UD)이 0의 값에 이르고, 반도체 스위칭 소자(T1)는 반도체 스위칭 소자에 내재하는 역방향 다이오드를 통해 역방향으로 도전된다. 반도체 스위칭 소자(T1)는 역방향 도전 기간동안 제어장치(IC)(예컨대, Siemens 사의 TDA 4605 집적회로)에 의해 스위치 온된다. 시점(t1)에서 트랜스포머(TR)가 다시 자화되고 새로운 스위칭 주기가 시작되어, 반도체 스위칭 소자(T1)가 제어장치(IS)에 의해 다시 차단될 수 있다.
제 3도에서 알 수 있는 바와 같이, 용량성 장치(C)는 시점(t5)과 (t6) 사이에 충전되어 시점(t2)과 (t3) 사이에 평활 캐패시터(CL)로 방전되는 전류(IC)를 위한 일시 저장장치로 사용된다. 전술한 바와 같이, 전원 공급 네트워크 전압 주기의 대부분 동안 교류전압(UN)의 순시 값은 평활 캐패시터(CL)에서의 전압(UB)보다 작다. 본 발명에 따른 회로에 의해, 상기 시간 동안에도 전류 흐름이 가능해져서, 스위치 모드 파워 서플라이의 정현파 전류수용을 가능하게 한다.
전류펌프(SP)의 작용은 용량성 장치(C)의 크기 설정에 의해 완전작용과 무작용(C=0) 사이에서 임의적으로 조절될 수 있다. 바람직하게는, 반도체 스위칭 소자(T1)에 대해 병렬로 접속된 캐패시터(C2)와 용량성 장치(C)가 대략 동일한 크기이며, 보다 구체적으로는 nF 범위로 설계된다. 이들 캐패시터들은 스위치 모드 파워 서플라이의 진동 주파수에도 영향을 준다. 용량성 장치(C) 및 캐패시터(C2)의 용량이 커지면 공진 컨버터로 전환될 수 있다.
제 4도에 따른 실제적 실시예에서, 간섭제거 회로(ES)는 단자(E1), (E2) 사이에 접속된 캐패시터(C10) 및 그것과 함께 L자형 회로를 구성하는 초크(Dr)로 구현된다. 상기 초크(Dr)는 그것을 통해 흐르는 전류의 연속성으로 인해, 가능한 최적의 정현파 전류수용이라는 점에서 또 다른 개선이 이루어지게 한다.
제 5도에는 본 발명에 따른 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이의 제 2 실시예가 도시되어 있다. 전류펌프(SP)는 1차권선(np)의 단자(1)에 접속되고, 상기 단자(1)에는 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 단자가 접속된다. 양의 전압을 얻기 위한 브리지 정류기의 출력단자(20)와 전류펌프(SP)의 단자(22) 사이에 초크(L1)가 접속된다. 상응하게, 브리지 정류기의 단자(21)와 평활 캐패시터의 접지된 단자 사이에는 초크(L2)가 접속된다. 2개의 초크(L1), (L2)은 반대방향으로 연결되어 있다. 즉, 동일한 크기의 반대방향 전류가 상기 두 초크를 통해 흐르면, 상기 두 초크에 유도되는 자기장은 동일 극성으로 중첩된다. 제 5도에 따른 회로는 제 1도의 스위치 모드 파워 서플라이와 같이, 스너버(snubber) 회로 즉, 소자(DD), (RD), (CD)를 필요로 하지 않는다. 또한, 여기서는 스위칭 트랜지스터(T1)의 부하 구간에 병렬로 접속된 캐패시터(C2)가 필요 없다.
제 5도에 따른 회로의 기능은 교류전압(UN)의 순시 값에 대해 도시된 제 6도의 전류 및 전압 파형과 관련하여 아래에 설명된다. 제 1도에서는 표시된 전압(UD), (UA), 전류(IA), (IB), (IC)은 각각 상응하는 장소에서 탭된다. 시점(t11)에서 스위칭 트랜지스터가 제어장치(IC)에 의해 차단된다. 스위칭 트랜지스터(T1)의 스위치 온 및 스위치 오프 시점은 제어장치(IC)에 의해 1차 전류 및 2차 전압에 따라 정해진다. 스위칭 트랜지스터(T1)의 차단 직후, 상기 스위칭 트랜지스터의 드레인 전압(UD)이 급상승한다. 이러한 전압 급상승은 전류펌프(SP)의 캐패시터(C)를 따라 접점(22)에도 전달된다. 접점(22)에서의 전압(UA)이 평활 캐패시터(CL)를 따라 강하하는 전압(UB)의 값에 이르면, 전압(UA)이 (UB)에 클램프된다. 그러면, 캐패시터(C)는 1차권선(np)에 대해 병렬로 놓인다. 상기 캐패시터(C)는 평활 캐패시터(CL)용 충전전류(IB)의 일부를 형성하는 전류(IC)를 방전한다. 캐패시터(C)의 방전시간 동안 전압(UD)의 상승은 서서히 진행된다. 초크(L1)를 통해 흐르는 전류(IA)의 연속성으로 인해 브리지 정류기(V1)...(V4)로부터 전류가 계속 인출된다. 상기 전류는 평활 캐패시터(CL)의 부하전류(IB)의 일부를 구성한다. 접점(22)의 전압이 상승하기 때문에 전류(IA)가 시간에 따라 줄어든다. 이렇게 하여, 캐패시터(C) 및 초크(L1)에 저장된 에너지가 트랜지스터(T1)의 스위치 오프 기간동안 평활 캐패시터(CL)로 전달된다. 캐패시터(C)에 저장된 전하가 방출된 시점(t12)부터 전압(UD)이 일정하게 유지된다. 이때, 전류(IB)는 전류(IA)와 동일해 진다.
시점(t13)에서 스위칭 트랜지스터(T1)는 제어장치(IC)에 의해 도전 상태로 된다. 트랜지스터(T1)의 드레인 단자가 접지에 접속되므로 전압(UD)은 이제 0볼트로 된다. 동일한 크기의 전압 급강하가 캐패시터(C)를 통해 접점(22)에 전달되므로, 접점(22)의 전압이 접지전위보다 낮을 수도 있다(음의 값일 수 있다). 이때, 전류펌프(SP)의 다이오드(V)가 차단되므로 전류(IB)가 0이 된다. 초크(L1)를 통과하는 전류의 연속성으로 인해 전류(IA)가 계속 흐르며 캐패시터(C)를 충전시킨다. 브리지 정류기의 출력단(20) 보다 접점(22)의 전위가 낮으므로(음의 전위이므로) 전류(IA)가 시간에 따라 상승한다. 전압(UA)도 캐패시터(C)의 충전 곡선에 따라 상승한다. 시점(t14)에서 트랜지스터(T1)가 스위치 오프되면, 전술한 사이클이 새로 시작된다.
초크(L1)는 브리지 정류기(V1)...(V4)로부터 일정 전류(IA)를 인출하도록 작용한다. 제어장치(IC)의 조절에 따라 트랜지스터(T1)의 스위치 온 지속 시간은 전원 공급 네트워크의 교류전압(UN)의 실효치 감소 또는 2차 부하의 증가와 더불어 증가한다. 초크를 통과하는 전류는 스위치 온 기간 동안 스위치 온 지속시간이 증가함에 따라 증가한다. 마찬가지로 이 경우에는 전류 펌프의 전류수용도 증가한다. 즉, 교류전압의 실효치 감소 및 2차 부하의 증가에 따라 전류펌프의 작용도 커진다. 따라서, 전원 공급 네트워크로부터의 전류수용이 정현파에 더욱 근사해지며, 전원 공급 네트워크로의 전류 고조파의 반작용이 더욱 줄어든다.
접점(22)에서의 전압진폭이 전원 공급 네트워크 전압의 최대치와 대략 동일하면, 전류수용이 가급적 정현파 형태로 된다. 구성요소들의 기생작용으로 인해 접점(22)에서의 전압진폭이 전원 공급 네트워크 전압의 최대치 보다 약간 작은 것으로 나타났다. 이것을 보상하기 위해서, 제 7도에 따라 전류펌프(SP)의 캐패시터(C)가 1차권선(np)의 권선단자(11)에 접속되며, 상기 권선단자(11)는 각각 평활 캐패시터(CL)와 스위칭 트랜지스터(T1)에 대한 권선 단자(12), (13)의 외측에 놓인다. 이로 인해, 접점(22)에서의 전압 진폭이 커진다. 탭의 적절한 선택에 의해 전압진폭이 전원 공급 네트워크 전압의 최대치와 동일한 크기로 조절될 수 있다.
제 5도 및 7도의 회로에서는 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인 전압(UD)의 상방 오버슈트가, 전류펌프(SP)의 콘덴서에 의해, 트랜지스터의 스위치 오프 직후에 효과적으로 절단된다. 따라서, 스너버 회로가 필요 없다. 또한, 통상적으로 스위칭 트랜지스터(T1)의 드레인-소오스 구간에 병렬로 접속된 캐패시터가 생략될 수 있다. 이로 인해, 스위칭 트랜지스터(T1)의 스위치 온이 어떤 때에도 즉, 2차 전압의 값과 무관하게 가능해진다.

Claims (10)

  1. 브리지 정류기(V1...V4)에 의해 정류되고 평활 캐패시터(CL)에서 평활화된 교류전압(UN)을 트랜스포머(TR)의 1차권선(np)에 클록 인가하기 위한 반도체 스위칭 소자(T1); 상기 반도체 스위칭 소자(T1)를 트리거링하기 위한 제어장치(IC); 및 브리지 정류기(V1...V4)에 접속된 전류펌프(SP)를 구비하는, 정현파 전류를 수용하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이에 있어서, 상기 전류펌프(SP)는 용량성 장치(C)와 정류기 장치(V)를 포함하며, 정류기 장치(V)는 브리지 정류기(V1...V4)와 평활 캐패시터(CL) 사이에 접속되며, 용량성 장치(C)는 브리지 정류기(V1...V4)와 정류기 장치(V)의 접속점 단자와 상기 1차권선(np)의 단자 사이에 접속되는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정류기 장치(V)는 양의 전압이 탭될 수 있도록 브리지 정류기(V1...V4)의 출력단자(A, 20)에 접속된 애노드 단자 및 상기 평활 캐패시터(CL)의 단자(B)에 접속된 캐소드 단자를 가진 다이오드를 포함하며, 상기 용량성 장치(C)는 브리지 정류기(V1...V4)의 출력단자(A, 20)에 접속된 제 1 단자 및 상기 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간에서 탭될 수 있는 전압(UD)과 동일 방향이며 그에 비례하는 전압(UC)이 탭될 수 있는 트랜스포머(TR)의 단자(1, 3, 11)에 접속된 제 2 단자를 가지는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  3. 제2항에 있어서, 트랜스포머(TR)의 1차권선(np)이 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간에 접속된 제 1 탭 단자(1), 평활 캐패시터(CL)의 단자(B)에 접속된 제 2 탭단자(2), 및 용량성 장치(C)의 제 2 단자에 접속되며 제 1 및 제 2 탭 단자(1, 2) 사이에서 위치하는 제 3 탭 단자(3)를 가지는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  4. 제2항에 있어서, 브리지 정류기(V1...V4)의 출력단자(20)는 초크(L1)를 통해 전류펌프(SP)에 접속되는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  5. 제4항에 있어서, 트랜스포머(TR)의 1차권선이 용량성 장치(C)의 제 2 단자에 접속된 제 1 탭 단자(11), 평활 캐패시터(CL)의 단자에 접속된 제 2 탭 단자(12), 및 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간에 접속되며 제 1 및 제 2 탭 단자(11, 12) 사이에 위치하는 제 3 탭 단자(13)를 가지는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서, 트랜스포머(TR)의 1차권선(np)이 반도체 스위칭 소자(T1)의 부하구간 및 용량성 장치(C)의 제 2 단자에 접속된 제 1 탭 단자(1), 및 평활 캐패시터(CL)의 단자(B)에 접속된 제 2 탭 단자(2)를 가지는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 용량성 장치(C)가 하나의 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 초크(Dr)를 포함하는 간섭제거 회로(ES)가 브리지 정류기(V1...V4) 앞에 접속되는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 용량성 장치(C)가 nF 범위의 캐패시턴스를 가지는 하나의 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이.
  10. 반도체 스위칭 소자(T1)의 스위치 온 및 스위치 오프시 오버슈트를 감쇄시키기 위한, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 블로킹 발진 스위치 모드 파워 서플라이 내에서의 전류펌프(SP).
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