KR100568317B1 - 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로 - Google Patents

플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로 Download PDF

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KR100568317B1
KR100568317B1 KR1020040080003A KR20040080003A KR100568317B1 KR 100568317 B1 KR100568317 B1 KR 100568317B1 KR 1020040080003 A KR1020040080003 A KR 1020040080003A KR 20040080003 A KR20040080003 A KR 20040080003A KR 100568317 B1 KR100568317 B1 KR 100568317B1
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안태영
김용주
박태욱
장찬규
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Abstract

본 발명은 플라이백 컨버터의 출력전압을 동기 정류기의 구동 전압으로 이용하고, 회로를 간단히 구현한 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로는, 트랜스포머(TF)의 2차 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(100); 상기 전류 검출부(100)로부터의 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환부(200); 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에서 동작전압을 공급받고, 상기 전류/전압 변환부(200)에서 검출한 전압 크기에 따라 제1 또는 제2 스위칭 신호를 출력하는 동작 제어부(300); 상기 동작 제어부(300)의 제1 스위칭 신호에 따라, 상기 제1 출력단(OT1)으로부터의 턴온 전압을 상기 동기 정류기(SR)에 공급하는 제1 스위칭부(400); 및 상기 동작 제어부(300)의 제2 스위칭 신호에 따라, 상기 동기 정류기(SR)의 구동전압을 접지로 방전시키는 제2 스위칭부(500)를 포함한다.
플라이백 컨버터, 동기 정류기, 구동

Description

플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로{DRIVING CIRCUIT OF SYNCHRONOUS RECTIFIER IN FLYBACK CONVERTER}
도 1은 종래의 플라이백 컨버터의 회로도이다.
도 2는 도 1의 회로의 주요 파형도이다.
도 3은 종래의 플라이백 컨버터의 회로도이다.
도 4는 도 3의 플라이백 컨버터의 각 동작모드별 전류 파형도이다.
도 5는 도 3의 플라이백 컨버터에서의 역회복 전류의 파형도이다.
도 6은 본 발명에 따른 동기 정류기 구동회로도이다.
도 7은 본 발명의 동기 정류기 구동회로의 주요 신호 파형도이다.
도 8은 본 발명의 동기 정류기 구동회로의 전류 파형도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 전류 검출부 200 : 전류/전압 변환부
300 : 동작 제어부 400 : 제1 스위칭부
500 : 제2 스위칭부 OT1,OT2 : 제1 및 제2 출력단
TF : 트랜스포머 SR : 동기 정류기
본 발명은 노트북 PC 등의 휴대용 컴퓨터 전원장치에 적용되는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로에 관한 것으로, 특히 플라이백 컨버터의 출력전압을 동기 정류기의 구동 전압으로 이용하고, 회로를 간단히 구현함으로써, 소자를 줄여 제조단가를 줄일 수 있고, 동기 정류기를 2차 전류 또는 출력전압 제로시점 이전에 오프시킴으로써, 역전류의 발생을 사전에 방지할 수 있는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로에 관한 것이다.
최근, 전자 및 전기 기기 등에서 소비자가 요구하는 기능이 증가하고 그 해결책으로 마이컴과 프로세서를 사용하면서 더욱더 디지털화 되어가고 있으며, 이에 따라 다양한 소비자의 요구에 알맞은 적절한 서비스를 위해서는 각 제품에 소형이면서 고효율의 전원공급 장치가 절실히 요구되고 있다.
한편, 전원장치중에서, 제조 가격이 저렴하면서 전원장치의 기본 회로 방식으로 플라이백(Flyback)형 전원장치가 널리 사용되고 있는데, 이는 부품 구성 수가 적고 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
그런데, 최근의 전자기기 등에서 요구하는 전원의 전압이 낮아지고 전류가 커지면서 기존 플라이백 컨버터에서 사용하는 다이오드 정류방식은 고객이 요구하는 소형, 박형 및 고효율의 조건을 만족시킬 수가 없다. 또한, 통상의 다이오드 정류방식은 출력전류에 비례하여 큰 손실이 발생하기 때문에 대전류에서는 과도한 전력손실이 발생하는 단점이 존재한다.
이에 따라, 도통 손실이 적은 MOS 트랜지스터와 같은 반도체 스위치 등을 사용하여 동기정류기(Synchronous rectifier) 방식이 다이오드 정류기를 대체하는 방식으로 제안되어 왔다.
도 1은 종래의 플라이백 컨버터의 회로도이고, 도 2는 도 1의 회로의 주요 파형도이다.
도 1 및 도 2에서, AC 입력전압(Vin)이 정류기(11)에서 정류되어 트랜스포머(TF)로 제공되고, 이때, 메인 스위치 구동회로(12)는 메인 스위치(MS)를 스위칭시키고, 이에 따라 도 2에 도시한 바와 같이 메인 스위치(MS)는 온/오프 스위칭을 반복하게 된다.
상기 메인 스위치(MS)의 동작에 따라, 상기 메인 스위치(MS)의 드레인-소오스간 전압(Vds1)은 도 2에 도시한 바와 같이 변한다.
즉, 상기 메인 스위치(MS) 온되면, 상기 메인 스위치(MS)를 통해 상기 트랜스포머(TF)의 1차 코일(L1)에 1차 전류(I1)가 도 2와 같이 흐르고, 이와 동시에 동기정류기(SR)는 동기 정류기 구동회로(14)에 의해 오프된다. 또한, 상기 메인 스위치(MS)가 온되면, 이와 동시에 동기정류기(SR)는 동기 정류기 구동회로(14)에 의해 온되어, 상기 트랜스포머(TF)의 1차 코일(L1)의 에너지가 2차 코일(L21)로 유기되어 2차 전류(I2)가 도 2와 같이 흐르게 된다.
여기서, Vds1은 메인 스위치(MS) 양단에 걸리는 전압이고, Vds2는 동기 정류기(SR) 양단에 걸리는 전압이다.
상기 동기 정류기(SR)의 온/오프에 따라, 상기 동기 정류기(SR)의 드레인-소오스간 전압(Vds2)은 도 2에 도시한 바와 같이 변한다. 여기서, 상기 동기 정류기 구동회로(14)는 상기 트랜스포머(TF)의 2차 주코일(L21)에 연결된 보조코일(L22)로부터 구동전압을 공급받는다.
이러한 동작 과정을 통해서, 상기 트랜스포머(TF)의 2차 주코일(L21)의 전압이 출력커패시터(Co)를 통해 출력전압(Vout)으로 공급된다.
상기 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 동기 정류기(SR)의 구동회로(14)는 메인 스위치 구동회로(12)와 동기되어 온/오프 동작되고, 이에 따라 MOS 트랜지스터인 동기 정류기(SR)는 정류기로 동작한다.
이러한 플라이백 컨버터에서, 메인 스위치의 스위칭 동작에 동기 정류기를 동기시켜 동작시키기 위한 동기 정류기 구동회로는, 동기 정류기의 구동전압 검출방법, 동기정류기 구동방법에 따라 디양하며, 이러한 다양한 종래 동기 정류기 구동회로중의 하나를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 종래의 플라이백 컨버터의 회로도이다.
도 3에 도시된 플라이백 컨버터는, 스위치 신호(SW)에 따른 메인 스위치(MS)의 온/오프 스위칭 동작에 따라 입력전압(Vin)을 입력받는 1차 코일(L1)과, 상기 1차 코일(L1)과의 권선비로 전압 변환을 수행하는 2차 주코일(L21)과, 상기 2차 주 코일(L21)에 연결되어 상기 1차 코일(L1)과의 권선비로 전압 변환을 수행하는 2차 보조 코일(L22)을 포함하는 트랜스포머(T1)와, 상기 2차 보조 코일(L22)로부터의 전압을 검출하여 동작전압(Vcc)을 공급하는 동작전압 공급부(31)와, 상기 2차 주 코일(L21)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(32)와, 상기 동작전압 공급부(31)로부터의 동작전압(Vcc)을 공급받고, 상기 전류 검출부(32)에 의해 검출된 전류를 전압으로 변환하고, 이 변환된 전압에 따라 온/오프 신호를 출력하는 비교부(33)와, 상기 트랜스포머(T1)의 출력단에 연결되어, 상기 비교부(33)의 온/오프 신호에 따라 온/오프 동작하는 동기 정류기(SR)를 포함한다.
이러한 종래의 플라이백 컨버터에서, 2차 전류가 흐르는 구동초기에, 상기 동기 정류기(SR)가 온되기 이전에는 2차 전류는 동기 정류기(SR)의 바디 다이오드(BD) 및 쇼트키 다이오드(SD)를 통해 흐른다. 이후, 상기 전류검출부(32) 및 비교부(33)에 의해서 상기 동기 정류기(SR)가 온되면, 상기 2차 전류는 저손실의 동기 정류기(SR)를 통해 흐른다. 이후, 상기 동기 정류기(SR)는 2차 전류 또는 출력전압이 제로로 되는 시점에서 오프될 것이다.
도 4는 도 3의 플라이백 컨버터의 각 동작모드별 전류 파형도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 종래의 플라이백 컨버터에서는, 상기 메인 스위치(MS)가 고정된 주파수로 동작하여, 도 4a에 도시한 바와 같이, 미니로드에서는 한 주기 동안에 1차 전류 및 2차 전류가 흐르는 시간이 짧으므로, 1차 전류 및 2차 전류가 흐르지 않는 구간이 존재하는 DCM(Discontiuous Conduction Mode)로 동작한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 정상 부하에서는 한 주기동안에 충분히 많은 양의 1차 전류 및 2차 전류가 흐르는 CCM(Contiuous Conduction Mode)로 동작한다.
이러한 동작하는 하는 동안에, 상기 DCM에서 CCM로 변경되는 경우, 또는 CCM 모드에서 DCM 모드로 변경되는 경우, 도 4c에 도시한 바와 같은 크리티칼 컨덕션 모드(Critical Conduction Mode)가 순간적으로 존재한다.
도 5는 도 3의 플라이백 컨버터에서의 역회복 전류의 파형도이다.
도 5를 참조하면, 도 3의 종래의 플라이백 컨버터에서는, CCM이 주동작모드인데, 이 CCM에서는 많은 양의 2차 전류가 흐르는 동안에, 메인 스위치(MS)가 온되는 시점에서 동기 정류기(SR)가 오프되는데, 이 경우에 동기 정류기(SR)의 PN 접합 특성상 순간적인 역회복전류가 발생될 수 있는데, 이러한 역회복 전류를 방지하기 위해서 상기 동기 정류기(SR)에 병렬로 쇼트키 다이오드(SD)가 연결되어, 역회복시간이 거의 없는 쇼트키 다이오드(SD)에 의해서 역회복 전류의 발생이 방지된다.
그런데, 이러한 종래의 동기 정류기 회로는 구동전압의 공급을 위해서 2차 보조코일이 반드시 필요하고, DCM 모드, CCM 모드가 공존하는 동작을 수행하므로 동기 정류기를 구동하기 회로가 복잡하며, 또한, 역회복 전류의 차단을 위해서 역회복 전류의 발생을 차단하기 위해서, 쇼트키 다이오드를 사용해야 하므로, 그 만큼 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 플라이백 컨버터의 출력전압을 동기 정류기의 구동 전압으로 이용하고, 회로를 간단히 구현함으로써, 소자를 줄여 제조단가를 줄일 수 있고, 동기 정류기를 2차 전류 또는 출력전압 제로시점 이전에 오프시킴으로써, 역전류의 발생을 사전에 방지할 수 있는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로는,
2차 코일의 일단 및 타단에 연결된 제1 및 제2 출력단을 갖는 트랜스포머를 포함하는 플라이백 컨버터에 적용되어, 상기 트랜스포머의 2차 코일의 타단에 연결된 드레인과 상기 제2 출력단에 연결된 소오스를 갖는 MOS 트랜지스터로 구현된 동기 정류기를 구동하는 동기 정류기 구동회로에 있어서,
상기 트랜스포머의 2차 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부;
상기 전류 검출부로부터의 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환부;
상기 트랜스포머의 제1 출력라인에서 동작전압을 공급받고, 상기 전류/전압 변환부에서 검출한 전압 크기에 따라 제1 스위칭 신호 또는 제2 스위칭 신호를 출력하는 동작 제어부;
상기 동작 제어부의 제1 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 트랜스포머의 제1 출력라인으로부터의 턴온 전압을 상기 동기 정류기에 공급하여 상기 동기 정류기를 턴온시키는 제1 스위칭부; 및
상기 동작 제어부의 제2 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 동기 정류기의 구동전압을 접지로 방전시켜 상기 동기 정류기를 턴오프시키는 제2 스위칭부
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 동기 정류기 구동회로도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 동기 정류기 구동회로는 2차 코일의 일단 및 타단에 연결된 제1 및 제2 출력단(OT1,OT2)을 갖는 트랜스포머(TF)를 포함하는 플라이백 컨버터에 적용되어, 상기 트랜스포머(TF)의 2차 코일과 상기 제1 출력단(OT1) 사이에 또는 2차 코일과 상기 제2 출력단(OT2) 사이에 연결된 MOS 트랜지스터로 구현된 동기 정류기(SR)를 구동한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 동기 정류기 구동회로는 상기 트랜스포머(TF)의 2차 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(100)와, 상기 전류 검출부(100)로부터의 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환부(200)와, 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에서 동작전압을 공급받고, 상기 전류/전압 변환부(200)에서 검출한 전압 크기에 따라 제1 스위칭 신호 또는 제2 스위칭 신호를 출력하는 동작 제어부(300)와, 상기 동작 제어부(300)의 제1 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)으로부터의 턴온 전압을 상기 동기 정류기(SR)에 공급하여 상기 동기 정류기(SR)를 턴온시키는 제1 스위칭부(400)와, 상기 동작 제어부(300)의 제2 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 동기 정류기(SR)의 구동전압을 접지로 방전시켜 상기 동기 정류기(SR)를 턴오프시키는 제2 스위칭부(500)를 포함한다.
상기 전류 검출부(100)는 상기 트랜스포머(TF)의 제2 출력단(OT2)에 연결된 제1 전류검출 코일(L31)과, 이 제1 전류검출 코일(L31)로부터의 에너지를 유기하는 제2 전류검출 코일(L32)을 포함한다.
상기 전류/전압 변환부(200)는 상기 전류검출부(100)에 의해 검출된 전류를 정류하는 다이오드(D1)와, 상기 전류검출부(100)의 타측과 상기 다이오드(D1)의 출력단 사이에 연결되어, 상기 다이오드(D1)를 통한 전류에 해당하는 전압을 검출하는 전압검출용 저항(R1)을 포함한다.
상기 동작 제어부(300)는 상기 전압 검출용 저항(R1)의 일단에 베이스 저항(R2)을 통해 연결된 베이스와, 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에 컬렉터 저항(R3)을 통해 연결된 컬렉터와, 상기 전압 검출용 저항(R1)의 타단에 연결됨과 동시에, 상기 트랜스포머(TF)의 제2 출력단(OT2)에 에미터 저항(R4)을 통해 연결된 에미터를 포함하는 메인 트랜지스터(MQ)로 이루어진다.
여기서, 상기 동작 제어부(300)는 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴온시, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 에미터 저항(R4)의 양단에 걸리는 양의 전압(VR4)을 제1 스위칭 신호로 출력하고, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 에미터 저항(R4)의 양단에 걸리는 음의 전압(VR4)을 제2 스위칭 신호를 출력하도록 이루어진다.
또한, 상기 동작 제어부(300)는 상기 컬렉터 저항(R3)과 에미터 저항(R4)의 비율로 상기 제1 출력단(OT1)으로부터의 검출되는 전압의 크기를 제한할 수 있어, 상기 제1 출력단(OT1)에서 출력전압(Vout)으로부터의 검출전압을 제1 스위칭 신호로 사용할 수 있게 된다.
상기 제1 스위칭부(400)는 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에 연결된 컬렉터와, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 에미터에 연결된 베이스단과, 상기 동기 정류기(SR)의 게이트에 연결된 에미터단을 갖는 NPN 타입의 제1 트랜지스터(Q1)로 이루어진다.
상기 제2 스위칭부(500)는 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된 에미터와, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 에미터에 연결된 베이스단과, 상기 트랜스포머(TF)의 제2 출력단(OT2)에 연결된 에미터를 갖는 PNP 타입의 제2 트랜지스터(Q2)로 이루어진다.
도 7은 본 발명의 동기 정류기 구동회로의 주요 신호 파형도이다.
도 7에서, MS는 메인 스위치이고, I1은 트랜스포머의 1차 전류이고, I2는 트랜스포머의 제1 및 제2 출력단(OT1,OT2)에 연결된 2차 주 코일(L21)에 흐르는 전류이고, VR1은 전압검출용 저항(R1)에서 검출된 전압이고, VR4는 동작 제어부(300)의 메인 트랜지스터(MQ) 턴온시 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 에미터 저항(R4)에 걸리는 전압이다. 그리고 Vgs는 상기 메인 트랜지스터(MQ) 턴온시, 상기 동기 정류기(SR)의 게이트-소오스간 전압이다.
도 8은 본 발명의 동기 정류기 구동회로의 전류 파형도이다.
도 8에서, I1은 트랜스포머의 1차 전류이고, I2는 트랜스포머의 제1 및 제2 출력단(OT1,OT2)에 연결된 2차 주 코일(L21)에 흐르는 전류로서, 본 발명의 동기 정류기 구동회로는 영점에서 1차 전류가 시작되고, 영점에서 2차 전류가 끝나는 크리티칼 모드로 동작하는 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 동기 정류기 구동회로가 적용되는 플라이백 컨버터는 2차 코일(L2)의 일단 및 타단에 연결된 제1 및 제2 출력단(OT1,OT2)을 갖는 트랜스포머(TF)를 포함하는데, 본 발명의 동기 정류기 구동회로에서, 상기 트랜스포머(TF)의 2차 코일과 제1 출력단(OT2) 사이 또는 2차 코일과 제2 출력단(OT2) 사이에 동기 정류기(SR)가 연결될 수 있는데, 도 6의 플라이백 컨버터에서의 동기 정류기는, 상기 2차 코일과 제2 출력단(OT2) 사이에 연결된 MOS 트랜지스터로 구현되어 있다.
본 발명의 동기 정류기 구동회로는 이러한 동기 정류기(SR)를 구동하는데, 이에 대해서 도 6 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 동기 정류기 구동회로가 적용되는 플라이백 컨버터에서 메인스위치(MS)가 스위칭신호(SW)에 따라 턴온시에 트랜스포머의 1차 코일에 1차 전류고 흐르고, 메인스위치(MS)가 스위칭신호(SW)에 따라 턴오프되는 경우에는 상기 트랜스포머(TF)의 제1 및 제2 출력단(OT1,OT2)에 연결된 2차 코일(L2)에는 2차 전류(I2)가 흐르기 시작한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용되는 플라이백 컨버터는 영점에서 1차 전류가 시작되고, 영점에서 2차 전류가 종료되는 크리티칼 컨덕션 모드로 동작한다.
일단, 상기 2차 전류(I2)가 흐르면, 본 발명의 동기 정류기 구동회로의 전류 검출부(100)는 상기 트랜스포머(TF)의 제1,제2 출력단(OT1,OT2)에 연결된 2차 코일에 흐르는 전류를 검출하는데, 즉, 상기 트랜스포머(TF)의 제2 출력단(OT2)에 연결된 제1 전류검출 코일(L31)로부터 권선비 N에 반비례하는 전류를 제2 전류검출 코일(L32)로 유기하여 전류를 검출한다. 이때, 상기 전류 검출부(100)는 상기 2차 코일(L2)에 흐르는 전류를 각각 검출한다.
그 다음, 상기 전류/전압 변환부(200)는 상기 전류 검출부(100)로부터의 전류를 전압으로 변환하는데, 즉, 상기 전류/전압 변환부(200)의 다이오드(D1)가 상기 전류검출부(100)로부터의 전류를 정류하고, 상기 다이오드(D1)를 통한 전류에 해당하는 전압은 전압검출용 저항(R1)에 의해 검출된다.
그 다음, 동작 제어부(300)는 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에서 동작전압(Vcc)을 공급받고, 상기 전류/전압 변환부(200)에서 검출한 전압 크기에 따라 제1 스위칭 신호 또는 제2 스위칭 신호를 출력하는데, 즉, 상기 동작 제어부(300)의 메인 트랜지스터(MQ)는 상기 전류/전압 변환부(200)의 검출전압(VR1)에 의 해서 온/오프 스위칭한다.
예를 들어, 상기 메인 스위치(MS)가 오프되어 상기 2차 코일(L2)에서 제1 출력단(OT1) 방향으로 정상적인 2차 전류가(I2)가 흐르면, 상기 전류/전압 변환부(200)의 검출전압(VR1)이 턴온전압 이상으로 되어, 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴온된다.
이에 반해, 상기 메인 스위치(MS)가 온되어 상기 제2 출력단(OT2)에서 2차 코일(L2) 방향으로 비정상적인 2차 전류가(I2)가 흐르면, 상기 전류/전압 변환부(200)의 검출전압(VR1)이 턴온전압 이하로 되어, 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴오프된다.
이와 같이, 상기 메인 트랜지스터(MQ)는 상기 2차 전류(I2)의 검출에 따라 온/오프 스위칭된다.
이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 상기 메인 스위치(MS)가 오프되어 상기 2차 코일(L2)에서 제1 출력단(OT1) 방향으로 정상적인 2차 전류가(I2)가 흐르면, 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴온되면, 상기 트랜스포머(TF)의 출력전압(Vout)에 대해 컬렉터 저항(R3) 및 에미터 저항(R4)이 직렬회로가 되고, 상기 에미터 저항(R4)에 걸리는 전압(VR4)은 하기 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure 112004045576106-pat00001
이와 같이, 상기 동작 제어부(300)는 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴온시, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 에미터 저항(R4)의 양단에 걸리는 전압(VR4)을 제1 스위칭 신호로 출력한다.
그 다음, 상기 제1 스위칭부(400)는 상기 동작 제어부(300)의 제1 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)으로부터의 턴온 전압을 상기 동기 정류기(SR)에 공급하여 상기 동기 정류기(SR)를 턴온시킨다.
즉, 상기 동작 제어부(300)의 에미터 저항(R4)에 걸리는 전압(VR4)에 의해서, 상기 제1 스위칭부(400)의 NPN 타입의 제1 트랜지스터(Q1)가 턴온되어, 이에 따라 동기정류기(SR)의 게이트에 전압(VGS)을 인가한다.
이때, 상기 동기 정류기(SR)의 구동전압(VGS)은 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스에 걸리는 전압(VR4)에 의해서, 하기 수학식 2와 같이 제한될 수 있다.
Figure 112004045576106-pat00002
통상, 상기 MOS 트랜지스터인 동기 정류기의 구동전압의 최대값이 약 20V이하로 제한되어야 하는데, 보다 안정적인 구동을 위해서는 대략 15V 정도의 전원전압이 필요하다. 이에 따라, 플라이백 컨버터의 출력전압이 높거나 가변 출력전압인 경우에는 안정된 구동회로의 동작을 위해서 구동전원용 보조 전원장치가 별도로 필요하게 된다.
그런데, 본 발명에서는 상기 수학식 2에서 보인 바와 같이, 상기 동기 정류기(SR)의 구동전압(VGS)은 컬렉터 저항(R3) 및 에미터 저항(R4)의 비율에 의해서 설정될 수 있으며, 이에 따라 별도의 구동전원이 필요하지 않고, 전원장치의 출력전압을 바로 연결하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 상기 동기 정류기(SR)는 구동전압(VGS)에 의해서 턴온되고, 구동 초기에 바디 다이오드(BD)로 흐르던 전류(I2)는 동기정류기(SR)로 흐르게 되어 MOS 트랜지스터의 저손실 특성상 전력 손실이 낮아진다.
다른 한편, 상기 메인 스위치(MS)가 온되어 상기 제2 출력단(OT2)에서 2차 코일(L2) 방향으로 비정상적인 2차 전류가(I2)가 흐르면, 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴오프되고, 상기 동작 제어부(300)의 에미터 저항(R4)의 양단에 걸리는 로우 전압(VR4)이 제2 스위칭 신호로 제공되는데, 이때, 상기 제2 스위칭부(500)는 상기 동작 제어부(300)의 제2 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 동기 정류기(SR)의 구동전압을 접지로 방전시켜 상기 동기 정류기(SR)를 턴오프시킨다.
즉, 상기 동작 제어부(300)의 에미터 저항(R4)에 걸리는 로우 전압(VR4)에 의해서, 상기 제2 스위칭부(450)의 PNP 타입의 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온되어, 이에 따라 동기정류기(SR)의 게이트가 접지로 연결되어 상기 동기 정류기(SR)가 턴오프된다.
도 8를 참조하면, 상기 동기 정류기(SR)가 턴오프되는 시점은, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 턴온전압과 제1 트랜지스터의 턴온전압으로 인해서, 어느 전압 이상, 예를 들어, 메인 트랜지스터(MQ)와 제1 트랜지스터(Q1)의 턴온전압의 합전압(1.4V)보다 높아야 상기 동기 정류기(SR)에 턴온전압을 공급할 수 있다. 그렇지 않을 경우에는 상기 동기 정류기(SR)가 턴오프된후, 2차 전류는 상기 동기 정류기(SR)의 바디 다이오드(BD)를 통해 흐른다.
이에 따라, 상기 메인 스위치(MS)가 턴온되기 소정시간 이전에 상기 동기 정류기(SR)를 턴오프시킬 수 있어, 종래에 발생되는 역회복전류 차단을 위해 쇼트키 다이오드를 사용할 필요가 없다.
또한, 도 8에서, 2차 전류(I2)가 흐르고 있는 기간 동안에 구동전압(VGS)이 발생되고 있으며, 상기 메인 트랜지스터(MQ)의 베이스 전압은 전압검출저항(R1)에 의해서 조절할 수 있기 때문에 구동전압의 데드타임(Dead Time,TD)을 조절 할 수 있다.
그리고, 2차 전류(I2)가 0이 되어 상기 메인 트랜지스터(MQ)가 턴오프 되면 상기 에미터 전압(VR4)이 0이 되며, 이에 따라 제2 트랜지스터(Q2)가 턴온되어 상기 동기 정류기(SR)가 오프 상태가 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 노트북 PC 등의 휴대용 컴퓨터 전원장치에 적용되는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로에서, 플라이백 컨버터의 출력전압을 동기 정류기의 구동 전압으로 이용하고, 회로를 간단히 구현함으로써, 소자를 줄여 제조단가를 줄일 수 있고, 동기 정류기를 2차 전류 또는 출력전압 제로시점 이전에 오프시킴으로써, 역전류의 발생을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
즉, 동기 정류기에서 전류가 흐르고 있는 동안만 구동회로가 턴온 되어, 전류가 흐르고 있는 기간에서 저항(R1)으로 데드타임을 조절 할 수 있으며, 구성 소자 수가 작기 때문에 제조가격을 낮출 수 있다. 또한, 구동회로를 위한 별도의 보조 전원이 필요하지 않다. 그리고, 구동전압을 저항비율로 간단히 조절 할 수 있으며, 구동전압이 제한되므로 동기정류 스위치를 과도한 구동전압으로부터 보호가 가 능하다.

Claims (6)

  1. 2차 코일의 일단 및 타단에 연결된 제1 및 제2 출력단(OT1,OT2)을 갖는 트랜스포머(TF)를 포함하는 플라이백 컨버터에 적용되어, 상기 트랜스포머(TF)의 2차 코일과 제1 출력단(OT2) 사이 또는 2차 코일과 제2 출력단(OT2) 사이에 연결된 MOS 트랜지스터로 구현된 동기 정류기(SR)를 구동하는 동기 정류기 구동회로에 있어서,
    상기 트랜스포머(TF)의 2차 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(100);
    상기 전류 검출부(100)로부터의 전류를 전압으로 변환하는 전류/전압 변환부(200);
    상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에서 동작전압을 공급받고, 상기 전류/전압 변환부(200)에서 검출한 전압 크기에 따라 제1 스위칭 신호 또는 제2 스위칭 신호를 출력하는 동작 제어부(300);
    상기 동작 제어부(300)의 제1 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)으로부터의 턴온 전압을 상기 동기 정류기(SR)에 공급하여 상기 동기 정류기(SR)를 턴온시키는 제1 스위칭부(400); 및
    상기 동작 제어부(300)의 제2 스위칭 신호에 따라 턴온되어, 상기 동기 정류기(SR)의 구동전압을 접지로 방전시켜 상기 동기 정류기(SR)를 턴오프시키는 제2 스위칭부(500)
    를 포함하는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류/전압 변환부(200)는
    상기 전류검출부(100)에 의해 검출된 전류를 정류하는 다이오드(D1); 및
    상기 전류검출부(100)의 타측과 상기 다이오드(D1)의 출력단 사이에 연결되어, 상기 다이오드(D1)를 통한 전류에 해당하는 전압을 검출하는 전압검출용 저항(R1)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 동작 제어부(300)는
    상기 전류/전압 변환부(200)의 일 출력단에 베이스 저항(R2)을 통해 연결된 베이스와, 상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에 컬렉터 저항(R3)을 통해 연결된 컬렉터와, 상기 전류/전압 변환부(200)의 타 출력단에 연결됨과 동시에, 상기 트랜스포머(TF)의 제2 출력단(OT2)에 에미터 저항(R4)을 통해 연결된 에미터를 포함하는 메인 트랜지스터(MQ)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 동작 제어부(300)는
    상기 컬렉터 저항(R3)과 에미터 저항(R4)의 비율로 상기 제1 출력단(OT1)으로부터의 검출되는 전압의 크기를 제한할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 스위칭부(400)는
    상기 트랜스포머(TF)의 제1 출력단(OT1)에 연결된 컬렉터와, 상기 메인 트랜지스터의 에미터에 연결된 베이스단과, 상기 동기 정류기(SR)의 게이트에 연결된 에미터단을 갖는 NPN 타입의 제1 트랜지스터(Q1)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 스위칭부(500)는
    상기 제1 트랜지스터의 에미터에 연결된 에미터와, 상기 메인 트랜지스터의 에미터에 연결된 베이스단과, 상기 트랜스포머(TF)의 제2 출력단(OT2)에 연결된 에미터를 갖는 PNP 타입의 제2 트랜지스터(Q2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라이백 컨버터의 동기 정류기 구동회로.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07115766A (ja) * 1993-10-15 1995-05-02 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源の整流回路
KR20000071270A (ko) * 1999-01-25 2000-11-25 이형도 영전압 스위칭을 위한 동기 정류기 플라이백 회로
JP2002095248A (ja) 2000-09-14 2002-03-29 Sharp Corp 同期整流装置及びこれを備えたスイッチング電源装置
KR20020079861A (ko) * 2000-02-17 2002-10-19 타이코 일렉트로닉스 코포레이션 2차 펄스폭 변조 제어를 가지는 플라이백 컨버터를 위한시동 회로
KR20050118423A (ko) * 2004-06-14 2005-12-19 삼성전기주식회사 동기 정류 기능을 갖는 가변 주파수 플라이백 컨버터

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07115766A (ja) * 1993-10-15 1995-05-02 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源の整流回路
KR20000071270A (ko) * 1999-01-25 2000-11-25 이형도 영전압 스위칭을 위한 동기 정류기 플라이백 회로
KR20020079861A (ko) * 2000-02-17 2002-10-19 타이코 일렉트로닉스 코포레이션 2차 펄스폭 변조 제어를 가지는 플라이백 컨버터를 위한시동 회로
JP2002095248A (ja) 2000-09-14 2002-03-29 Sharp Corp 同期整流装置及びこれを備えたスイッチング電源装置
KR20050118423A (ko) * 2004-06-14 2005-12-19 삼성전기주식회사 동기 정류 기능을 갖는 가변 주파수 플라이백 컨버터

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