KR100339539B1

KR100339539B1 - 소프트스위칭역률제어용승압형컨버터의저손실스위칭구동회로

Info

Publication number: KR100339539B1
Application number: KR1019980048420A
Authority: KR
Inventors: 정용채
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2002-09-26
Also published as: KR20000032079A

Abstract

본 발명은 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로에 관한 것으로, 종래에는 역률제어용 승압형 컨버터에서 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실로 효율이 떨어지는 문제점과, 이 효율이 떨어짐에 따라 손실을 방열시켜 주기 위한 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 사용해야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 공진 인덕터(Lr)에 역병렬 다이오드(D1)를 갖는 주 스위치(S1)가 직렬로 연결되어 있는 것에, 직렬연결된 두 개의 다이오드(Da1,Da2)가 병렬로 연결됨과 아울러 보조공진 캐패시터(Cr1)와 보조 스위치(Sa)가 각각 병렬로 연결되고, 상기 직렬로 연결된 두 개의 다이오드(Da1,Da2)의 연결점과 상기 공진 인덕터(Lr)와 주 스위치(S1)의 연결점 사이에 보조공진 캐패시터(Cr2)가 연결되어 구성된 소프트 스위칭부(22)를 구성하여 소프트 스위칭방식으로 역률제어용 승압형 컨버터를 제어하여, 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실 등으로 인해서 효율이 떨어지는 것을 방지하고, 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 최소화하도록 한 것이다.

Description

소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로

본 발명은 역률제어용 승압형 컨버터에서 스위칭시 다이오드의 역회복 특성으로 인한 손실 등으로 인해서 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위한 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로에 관한 것으로, 특히 소프트 스위칭 방식을 채택하여 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 최소화하기 위한 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로에 관한 것이다.

종래 역률 제어 기능이 없는 직류(DC) 전원공급 회로는, 도 1에 도시된 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 출력되는 직류전압을 필터링하여 부하(12)로 공급하는 필터용 캐패시터(C)로 구성된다.

그리고, 종래 역률제어용 승압형 컨버터에 대한 회로구성은, 도 3에 도시된 바와같이, 입력되는 상용 전원을 정류하고 그 정류된 직류전압을 출력하는 정류부(10)와, 상기 정류부(10)에서 출력되는 전압에 대해 역률을 개선하기 위한 동작을 수행하는 승압형 컨버터부(11)와, 상기 승압형 컨버터부(11)에서 출력하는 전압을 필터링하여 부하(12)로 공급하기 위한 필터용 캐패시터(C)와, 상기 부하(12)로 입력되는 전류를 검출하는 전류 검출부(13)와, 상기 승압형 컨버터부(11)로 입력되는 전압을 검출하는 입력전압 검출부(14)와, 상기 부하(12) 동작시 발생하는 출력전압을 검출하는 출력전압 검출부(15)와, 상기 검출부(13~15)를 통해 검출한 전류 및 전압값을 이용하여 역률 제어를 위한 스위칭신호를 상기 승압형 컨버터부(11)로 출력하는 역률 제어부(16)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 역률 제어 기능이 없는 DC 전원공급 회로에 대하여 도 1과 도 2에 의거하여 살펴보면, 전원공급단을 통해 상용전원과 그에 비례하는 도 2의 (C)에서와 같은 상용 전류()가 정류부(10)로 공급된다.

그러면 정류부(10)는 입력되는 상용전원을 다이오드를 이용하여 정류하여 직류전압으로 만들고, 이 정류된 직류전압을 필터용 캐패시터(C)로 출력한다.

이때 상기 필터용 캐패시터(C)에 공급되는 입력전류(IIN)는 도 2의 (b)에 도시한 바와같다.

상기에서와 같은 입력전류(IIN)와 직류전압을 공급받은 필터용 캐패시터(C)는 필터링하고, 그 필터링한 전압, 즉 도 2의 (a)에서와 같은 출력전압(Vo)을 부하(12)로 공급하여 동작하도록 한다.

이상에서와 같이 동작하는 회로의 역률은 보통 0.4~0.7 사이의 수치를 갖는다.

게다가 고조파(Harmonics) 성분이 크기 때문에 국제규격인 IEC 61000-3-2를 만족할 수 없다.

역률이 낮으면 실효전력도 작아지기 때문에 가정내에서 사용할 수 있는 전력이 감소하는 문제점이 있다.

따라서 역률제어용 회로를 삽입하여 역률 및 고조파를 줄이고 있다.

이와같은 회로는 도 3에 도시하였으며, 도 3과 도4에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

상용전원을 정류부(10)로 공급하면, 상기 정류부(10)는 입력전압을 정류하고 이 정류된 전압(VIN)을 승압형 컨버터(11)로 출력하는데, 상기 정류된 전압(VIN)은 입력전원 주파수(50/60Hz)의 두배 주파수를 갖는 전압이 나온다.

이 전압(VIN)을 입력으로 해서 승압형 컨버터부(11)로 출력하면, 인덕터(L)에는 입력전압(VIN)과 동상인 전류가 흐르고, 상용전원에서 보면 50/60Hz의 입력전압에 동상인 싸인파 전류가 흘러서 역률이 거의 1.0에 가깝게 된다.

이때 다이오드(D)와 필터용 캐패시터(C)를 거쳐 필터링되어 부하(12)에 공급되는 출력전압(Vo)은 입력전압(VIN)의 피크치보다 큰 전압이 된다.

상기 출력전압(Vo)은 출력전압 검출부(15)에서 검출하여 역률 제어부(16)로 출력하면, 상기 역률 제어부(16)는 출력전압이 설정치로 안정하게 동작하도록 제어해준다.

그리고, 인덕터(L)의 전류가 입력전압(VIN)을 추종하도록 역률 제어부(16)에서 제어하는데, 이는 입력전압 검출부(14)에서 검출한 입력전압과 전류 검출부(13)에서 검출한 입력전류를 이용하여 제어한다.

상기 스위치(S1)는 20KHz 이상의 높은 주파수로 동작하기 때문에 각 스위칭시에 인덕터(L)의 전류는 전류원과 같은 역할을 한다.

이상에서와 같은 동작에 의해 역률 제어부(16)에서 승압형 컨버터부(11)의 스위치(S1)를 온시키면 인덕터(L)에는 정류부(10)를 통해 정류된 전압(VIN)이 걸리고, 인덕터 전류(IL)는 선형적으로 상승한다.

이때 스위치(S1)로 흐르는 전류()는 도통된 스위치(S1)를 통해 (-)측으로 바이패스 되므로 도 4의 (a)에서와 같이 서서히 상승하다가 소정값이상이 되면 역으로 감소하다가 일정값이 되면 그 값을 유지하고, 다이오드(D)로 흐르는 전류()는 도 4의 (b)에서와 같이 서서히 감소하다가 역으로 증가하고 소정값 이상이 되면 감소되어 0값을 유지한다.

이러한 현상을 다이오드의 역회복(Reverse Recovery) 특성이라고 한다.

이때 필터용 캐패시터(C)는 출력전압(Vo)을 부하(12)로 공급하여 동작하도록 한다.

그리고 역률 제어부(16)에 의해서 승압형 컨버터부(11)의 스위치(S1)가 오프되면 다이오드(D)가 도통하여 인덕터(L)에는 (Vo-VIN)전압이 걸리고, 인덕터 전류(IL)는 선형적으로 감소한다.

이 경우 입력에서 출력으로 파워를 공급하여 필터용 캐패시터(C)를 충전하게 된다.

이때 스위치(S₁)로 흐르는 전류()는 도 4의 (a)에서와 같이 감소하고, 다이오드(D)로 흐르는 전류()는 도 4의 (b)에서와 같이 같이 서서히 증가한다.

이상에서와 같은 동작을 반복하여 인덕터전류()가 입력전압의 모양을 추종하도록 역률을 개선한다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 각 소자에서 발생하는 스위칭 손실이 많고, 특히 다이오드(D)에는 도 4에서와 같이 반대방향으로 전류()가 흐르는 역회복 특성을 갖는데 이 역회복전류는 D→S1→C의 패스로 흐르고 이는 스위치(S1)와 다이오드(D)의 손실을 상당히 크게 하는 역할을 한다. 따라서 이러한 스위칭을 하는 회로는 효율이 상당히 낮고 게다가 이러한 손실을 방열시켜 주기 위해서는 큰 방열판의 사용 및 큰 풍량의 팬을 사용해야 하는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 역률제어용 승압형 컨버터에서, 소프트 스위칭 방식을 이용하여 스위치 및 다이오드의 스위칭 손실을 최소화하도록 한 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로를 제공함에 있다.

도 1은 종래 역률 제어 기능이 없는 DC 전원공급 회로도.

도 2는 도 1에 대한 출력전압 및 입력전류에 대한 신호 파형도.

도 3은 종래의 역률 제어용 승압형 컨버터의 회로 구성도.

도 4는 도 3에서, 스위칭시의 전압 및 전류 파형도.

도 5는 본 발명 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로도.

도 6은 도 5에서, 저손실 스위칭 방식 및 한 주기 동안의 스위칭 상태 와 전류/전압 파형도.

도 7은 도 5에서, 스위치 구동부의 제1실시예.

도 8은 도 5에서, 스위치 구동부의 제2실시예.

도 9는 도 7 및 도 8에서, 각 부의 신호 파형도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 정류부 22 : 소프트 스위칭부

23 : 부하 24 : 전류 검출부

25 : 입력전압 검출부 26 : 출력전압 검출부

27 : 역률 제어부 28 : 스위치 구동부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 인덕터와, 소프트 스위칭부와, 전류 및 전압 검출부와, 역률제어부와, 스위치 구동부로 구성된 역률제어용 승압형 컨버터에 있어서, 상기 소프트 스위칭부는 공진 인덕터에 역병렬 다이오드를 갖는 주 스위치가 직렬로 연결되어 있는 것에, 직렬연결된 두 개의 다이오드가 병렬로 연결됨과 아울러 보조공진 캐패시터와 보조 스위치가 각각 병렬로 연결되고, 상기 직렬로 연결된 두 개의 다이오드의 연결점과 상기 공진 인덕터와 주 스위치의 연결점 사이에 보조공진 캐패시터가 연결되어 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭구동회로도로서, 이에 도시한 바와같이, 입력되는 상용전원을 정류하여 50/60Hz의 두배 주파수를 갖는 맥류전원으로 만드는 정류부(21)와, 상기 정류부(21)로 부터 입력되는 전류를 조절하는 인덕터(L)와, 상기 인덕터(L)를 통해 출력되는 전류에 대해 두 개의 스위칭소자(S1,Sa)와 공진 인덕터(Lr) 및 캐패시터(Cr1,Cr2)를 이용하여 소프트 스위칭 동작을 행하여 스위치의 손실을 최소화하도록 한 소프트 스위칭부(22)와, 두 개의 스위칭소자(S1,Sa)의 스위칭 상태에 따라 인덕터(L)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(24)와, 상기 정류부(21)의 출력 전압을 검출하는 입력전압 검출부(25)와, 상기 필터용 캐패시터(C)의 전압을 검출하는 출력전압 검출부(26)와, 상기 전류검출부(24), 입력전압검출부(25) 및 출력전압검출부(26)의 출력에 따라 상기 소프트 스위칭부(22)를 제어하기 위한 출력전압을 출력하는 역률 제어부(27)와, 상기 역률 제어부(27)의 출력전압에 따라 스위칭 제어신호를 출력하는 스위치 구동부(28)로 구성한다.

상기에서 소프트 스위칭부(22)는, 공진 인덕터(Lr)에 역병렬 다이오드(D1)를 갖는 주 스위치(S1)가 직렬로 연결되어 있는 것에, 직렬연결된 두 개의 다이오드(Da1,Da2)가 병렬로 연결됨과 아울러 보조공진 캐패시터(Cr1)와 보조 스위치(Sa)가 각각 병렬로 연결되고, 상기 직렬로 연결된 두 개의 다이오드(Da1,Da2)의 연결점과 상기 공진 인덕터(Lr)와 주 스위치(S1)의 연결점 사이에 보조공진 캐패시터(Cr2)가 연결되어 구성한다.

그리고, 상기 스위치 구동부(28)는 도 7에 도시한 바와같이, 역률 제어부(27)에서 출력되는 신호(a)를 받아 낸드게이트(ND1-ND4)를 이용하여 2개의펄스를 만들어 주는 펄스 발생부(281)와, 상기 펄스 발생부(281)에서 출력되는 신호를 반전시켜 주며, 아울러 트랜지스터를 구동하기 위한 충분한 전류를 공급해 줄 수 있는 출력 버퍼부(282)와, 상기 출력 버퍼부(282)에서 출력되는 신호에 따라 두 개의 스위치를 구동할 수 있는 게이트 펄스를 발생시켜 주는 게이트 펄스발생부(283)로 구성한다.

또한, 상기 스위치 구동부(28)는 도 8에 도시한 바와같이, 역률 제어부(27)에서 출력되는 신호(a)를 받아 하나의 낫게이트(NOT7)를 이용하여 반전시킴과 아울러 단안정 멀티바이브레이터(MM)로 펄스폭을 조절하여 출력하는 펄스 발생부(281')와, 상기 펄스 발생부(281')의 낫게이트(NOT7) 출력과 단안정 멀티바이브레이터(MM) 출력을 반전시켜 주며, 아울러 트랜지스터를 구동하기 위한 충분한 전류를 공급해 줄 수 있는 출력 버퍼부(282')와, 상기 출력 버퍼부(282')에서 출력되는 신호에 따라 두 개의 스위치를 구동할 수 있는 게이트 펄스를 발생시켜 주는 게이트 펄스발생부(283')로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 소자가 이상적이라고 가정하고, 초기상태는 소프트 스위칭부(22)의 주 스위치(S1)와 보조 스위치(Sa)가 오프되어 있어서 다이오드(D)를 통해서 인덕터(L)의 전류를 필터 캐패시터(C)로 공급하고 있는 상황이다.

역률 제어부(27)에서 상기 소프트 스위칭부(22)의 주 스위치(S1)를 온시키기 위한 신호(a)를 출력하면, 이를 스위치 구동부(28)에서 Vg1단자로는 하이상태의 스위치 제어신호를 출력하고, Vga단자로는 로우상태의 스위치 제어신호를 출력한다.

여기서 상기 스위치 구동부(28)의 동작에 대하여는 뒤에 도 7과 도 8에 의거하여 설명하기로 한다.

이에따라 도 6(a)에서와 같이 상기 소프트 스위칭부(22)의 주 스위치(S1)는 턴온되고, 보조 스위치(Sa)는 턴오프된다.

상기 주 스위치(S1)가 턴온됨에 따라 공진 인덕터(Lr)에는 출력전압(Vo)이 걸리고, 공진 인덕터 전류()는, 도 6(b)에서와 같이, 선형적으로 증가한다.(t0-t1 구간)

이 공진 인덕터 전류()가 인덕터(L)의 전류()와 같아지면, 다이오드(D)로 흐르는 전류()는, 도 6(i)에서와 같이, 영(zero)이 되고, 보조공진 캐패시터(Cr1)와 Cr1 → Lr → S1의 패스로 공진을 해서 보조 스위치(Sa)의 전압은 도 6(d)에서와 같이 영으로 떨어진다.(t1-t2 구간)

그리고 상기 다이오드(D)의 전압은 도 6(h)에서와 같이 영에서 출력전압(Vo) 까지 상승한다.

t2구간 부터는 공진 인덕터 전류 V_IN→ L → Lr → S1 →Rs의 패스와, Da2 → Da1 → Lr → S1의 패스로 환류(Freewheeling)한다.

상기 소프트 스위칭부(22)의 주 스위치(S1)의 턴온시간이 끝나면, 역률 제어부(27)와 스위치 구동부(28)에 의하여 상기 주 스위치(S1)는 턴오프시키고, 보조 스위치(Sa)는 턴온시킨다.

상기 보조 스위치(Sa)가 턴온되면, 공진 인덕터(Lr)를 통해 흐르는 공진 인덕터 전류()는 공진 인덕터(Lr) → 보조공진 캐패시터(Cr2) → 다이오드(Da1)의 패스를 통해 공진을 하여 도 6(b)에서와 같이 영까지 떨어진다.(t3-t4 구간)

이 공진 인덕터 전류()가 영이 된 후 이번에는 공진 인덕터(Lr) → 보조 스위치(Sa) → 다이오드(Da2) → 보조공진 캐패시터(Cr2)의 패스로 계속 공진을 하여 공진 인덕터 전류()는 도 6(b)에서와 같이 반대방향으로 공진하여 증가한다.(t4-t5 구간)

t5 구간에서 도 6(c)에서와 같이 보조공진 캐패시터(Cr2)의 전압이 영이되면, 공진 인덕터 전류()는 공진 인덕터(Lr)→ 보조 스위치(Sa) → 다이오드(D1)의 패스로 보조 스위치(Sa)가 온되어 있는 동안 계속해서 환류한다.

이때, 손실을 최소로 하기 위해서 이 환류 기간을 될수록 짧게 해야 한다.

t6 구간에서, 보조 스위치(Sa)를 턴오프시키면, 공진 인덕터(Lr) → 공진 캐패시터(Cr1) → 다이오드(D)의 패스로 공진을 해서 공진 캐패시터(Cr1)의 전압인 보조 스위치(Sa)의 전압이 도 6(d)에서와 같이 출력전압(Vo) 까지 상승하고, 다이오드(D)의 전압은 도 6(h)에서와 같이 영으로 떨어진다.

상기 보조 스위치(Sa)의 전압이 출력전압(Vo)과 같아지면 다이오드(D)가 도통하여 인덕터(L)의 전류()를 부하(23)로 전해준다.

이때 공진 인덕터(Lr)에는 출력전압(Vo)이 가해져서 공진 인덕터 전류()가, 도 6(b)에서와 같이, 선형적으로 감소하여 영으로 된다.

이후에 다시 역률 제어부(27)와 스위치 구동부(28)에 의해 주 스위치(S1)를 온시키라는 신호가 나오기 전까지는 이 상태가 유지되어 한 주기가 끝난다.

각 스위치의 스위칭시 항상 소프트 스위칭을 하기 때문에 손실을 최소화할 수 있고, 기존에 비해 주 스위치(S1)에 흐르는 전류가 거의 인덕터(L)의 전류()와 같기 때문에 온손실도 최소로 할 수 있다.

그러면 여기서 스위치 구동부(28)의 동작에 대하여 도 7에 의거하여 살펴보면, 가령 역률 제어부(27)에서 도 9(a)에서와 같이 하이상태의 신호(a)를 출력하면, 그 신호(a)는 펄스 발생부(281)의 제1낸드게이트(ND1)를 통해 낸딩되어 도 9(b)에서와 같은 로우신호(b)를 출력한다.

상기 로우상태의 신호(b)는 제2,제3낸드게이트(ND2)(ND3)를 각각 순차적으로 통해 낸딩한 로우상태의 신호를 출력 버퍼부(282)의 인버터(NOT1-NOT3)를 각각 통해 반전되는 하이상태의 신호(e)를 저항(R1)을 통해 게이트 펄스발생부(283)로 발생한다.

이에따라 상기 게이트 펄스발생부(283)의 트랜지스터(Q1)는 턴온되고, 트랜지스터(Q2)는 턴오프된다.

이에 전원전압단(Vcc)의 하이상태의 신호는 트랜지스터(Q1)와 게이트 저항부(283A)를 통해 Vg1단자로 하이상태의 펄스를 발생시킨다.

이와 마찬가지로 상기 펄스 발생부(281)의 제1낸드게이트(ND1)를 통해 출력되는 로우상태의 신호(b)는 캐패시터(c)와 가변저항(VR)를 통해 제4낸드게이트(ND4)로 입력된다.

그러면 상기 제4낸드게이트(ND4)는 도 9(c)에서와 같은 하이상태의 신호(c)를 출력 버퍼부(282)로 제공한다.

이에따라 상기 출력 버퍼부(282)는 그의 인버터(NOT4-NOT6)를 통해 반전된 도 9(d)에서와 같은 로우상태의 신호(d)를 저항(R2)을 통해 게이트 펄스발생부(283)로 출력한다.

상기 저항(R2)을 통한 로우상태의 신호(d)는 트랜지스터(Q3)는 턴오프시키고, 트랜지스터(Q4)는 턴온시킨다.

상기 트랜지스터(Q4)가 턴온됨에 따라 로우상태의 펄스는 게이트 저항부(283B)를 통해 Vga단자로 출력된다.

그리고, 역률 제어부(27)에서, 도 9(a)에서와 같이, 로우상태의 신호(a)가 입력되면 펄스 발생부(281)는 제2,제3낸드게이트(ND2)(N3)를 통해 낸딩된 하이상태의 신호를 출력시키고, 제4낸드게이트(ND4)를 통해서는 도 9(c)에서와 같이 로우상태의 신호(c)를 출력한다.

이렇게 출력된 신호는 각각 출력 버퍼부(282)를 통해, 도 9(e),(d)에서와 같이, 반전된 로우(e) 및 하이상태의 신호(d)를 각각 출력한다.

이렇게 출력된 신호는 게이트 펄스발생부(283)의 Vg1, Vga단자를 통해 최종적으로 로우 및 하이상태의 게이트 펄스를 발생시킨다.

이와같이 동작하다가 펄스 발생부(281)의 캐패시터(C)에 전압이 모두 충전되면 제4낸드게이트(ND4)의 한쪽 입력단으로는 로우신호가 입력된다. 이때 타측 입력단으로는 계속해서 하이상태의 신호가 입력된다.

이에따라 상기 제4낸드게이트(ND4)를 통해 낸딩된 도 9(c)에서와 같이 하이상태의 신호(c)가 되고, 이는 출력 버퍼부(282)의 인버터(NOT4-NOT6)를 통해 반전되어 도 9(d)에서와 같이 로우상태가 된다.

이때 출력 버퍼부(282)를 통한 e점의 출력신호는 계속해서 도 9(e)에서와 같이 로우상태가 된다.

결국 이때는 출력 버퍼부(282)를 통해 출력되는 신호(e,d)는 각각 로우상태가 된다.

여기서 d점의 파형이 보조 스위치(Sa)를 구동하는 파형이고, e점의 파형이 주 스위치(S1)를 구동하는 파형이 되는 것이다.

그리고, 스위치 구동부(28)의 다른 실시예에 대하여는 도 8 및 도 9에 의거하여 살펴보면, 먼저 펄스 발생부(281')로 도 9(a)에서와 같은 하이상태의 신호(a)가 입력되면, 낫게이트(NOT7)에서 도 9(b)에서와 같이 반전시켜 단안정 멀티바이브레이터(MM)의 입력단(+T)으로 제공한다.

그러면 상기 단안정 멀티바이브레이터(MM)는 저항(VR)과 캐패시터(C)의 시정수에 의하여 펄스폭을 변화시켜 출력 버퍼부(282')로 출력시킨다.

결국 상기 단안정 멀티바이브레이터(MM)는 도 9(c)에서와 같이 펄스폭을 조절하여 반전단자()로 하나의 펄스를 출력하고, 또 다른 하나는 상기 낫게이트(NOT7)의 출력을 펄스로 하여 출력한다.

이에 상기 출력 버퍼부(282')의 두 개의 낫게이트(NOT8,NOT9)(NOT10,NOT11)는 펄스 발생부(282')에서 출력되는 두 개의 펄스를 각각 반전시켜 도 9(e)(d)에서와 같은 펄스를 출력한다.

이렇게 출력된 신호는 게이트 펄스발생부(283')의 Vg1, Vga단자를 통해 최종적으로 출력된다.

이상에서와 같은 동작에 의하여 소프트 스위칭부(22)를 제어하고자 하는 스위치 제어신호가 역률 제어부(27)에서 제공하는 신호에 의해 스위치 구동부(28)에서 생성하여 출력한다.

따라서, 본 발명은 소프트 스위칭부의 스위치들을 소프트하게 스위칭하도록 하여 스위치 손실을 줄이고, EMI문제도 저감하고, 전체 시스템을 컴팩트하게 구성할 수 있도록 하여 가격을 낮출 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims

상용전원을 정류하는 정류부(21)의 출력을 받아서 입력되는 전류를 조절하는 인덕터(L)와, 상기 인덕터(L)를 거친 출력을 받아 스위치 및 다이오드의 손실을 최소화하기 위하여 소프트 스위칭동작을 행하는 소프트 스위칭부(22)와, 상기 소프트 스위칭부922)의 두 개의 스위칭소자의 스위칭 상태에 따라 상기 인덕터(L)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(24)와, 상기 정류부(21)의 출력전압을 검출하는 입력전압 검출부(25)와, 부하로 출력되는 전압을 검출하는 출력전압 검출부(26)와, 상기 각 검출부(24-26)에서 제공되는 전압 및 전류를 이용하여 소프트 스위칭을 위한 출력전압을 제공하는 역률 제어부(27)와, 상기 역률 제어부(27)의 출력전압에 따라 상기 소프트 스위칭부(22)의 스위치 및 다이오드를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 스위치 구동부(28)로 구성된 역률제어용 승압형 컨버터에 있어서, 상기 소프트 스위칭부(22)는 공진인덕터에 역병렬 다이오드를 갖는 주스위치가 직렬로 연결되어 있는 것에, 직렬 연결된 두 개의 다이오드가 병렬로 연결됨과 아울러 보조공진 캐패시터와 보조스위치가 각각 병렬로 연결되고, 상기 두 개의 다이오드의 연결점과 상기 공진 인덕터와 주스위치의 연결점 사이에 보조 공진 캐패시터가 연결되어 구성되고, 상기 스위치 구동부(28)는 역률 제어부(27)에서 출력되는 신호(a)를 받아 2개의 펄스를 만들어 주는 펄스 발생부(281)와, 상기 펄스 발생부(281)에서 출력되는 신호를 반전시켜 주며, 아울러 트랜지스터를 구동하기 위한 충분한 전류를 공급해 줄 수 있는 출력 버퍼부(282)와, 상기 출력버퍼부(282)에서 출력되는 신호에 따라 상기 주스위치 및 보조스위치를 구동할 수 있는 게이트 펄스를 발생시켜 주는 게이트 펄스발생부(283)로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로.
제1항에 있어서, 펄스 발생부(281)는 역률 제어부에서 제공되는 신호를 두 입력단으로 받아들여 낸딩하는 제1낸드게이트(ND1)와, 상기 제1낸드게이트(ND1)의 출력신호를 순차적으로 낸딩하여 하나의 펄스를 만들어 주는 제2,제3낸드게이트(ND2,ND3)와, 상기 제1낸드게이트(ND1)의 출력신호를 일측입력단으로 받고, 그 출력신호를 캐패시터(C)와 가변저항(VR)을 통해서 타측입력단으로 받아들여 낸딩하여 다른 하나의 펄스를 만들어주는 제4낸드게이트(ND4)로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로.
제1항에 있어서, 펄스 발생부(281')는 역률 제어부에서 제공하는 신호를 반전시키는 낫게이트와, 상기 낫게이트의 출력을 입력으로 하고 저항 및 캐패시터의 시정수에 의해 펄스폭을 조절하여 출력하는 단안정 멀티바이브레이터로 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로.
제2항에 있어서, 출력 버퍼부(282)는 펄스 발생부에서 제공하는 두 개의 펄스를 각각 병렬연결된 3개의 낫게이트로 반전시켜 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로.
제3항에 있어서, 출력 버퍼부(282')는 펄스 발생부에서 제공하는 두 개의 펄스를 각각 병렬 연결된 2개의 낫게이트로 반전시켜 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소프트 스위칭 역률제어용 승압형 컨버터의 저손실 스위칭 구동회로.