KR100705856B1 - 미드포인트에서 피딩되는 정류기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미드포인트에서 피딩되는 정류기에 관한 것으로, 상기 정류기는 정류기의 입력을 형성하는 제 1 및 제 2 입력 단자(A, B)와 정류기의 제 1 출력을 형성하는 제 1 및 제 2 출력 단자(P, M)를 포함하는데, 상기 제 1 출력 단자(P)는 포지티브 극을 형성하고 상기 제 2 출력 단자(M)는 정류기의 제 1 출력의 네가티브 극을 형성하고, 제 1 및 제 2 결합 커패시터(C1, C2)를 포함하는 상기 직렬회로는 제 1 출력과 병렬로 배치되고, 상기 직렬회로의 미드포인트는 제 2 입력 단자(B)에 접속되고 저장 커패시터(C3)는 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)를 포함하는 상기 직렬회로에 접속되고, 상기 직렬회로의 미드포인트는 상기 제 1 입력 단자(A)로 접속되는 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)로 구성되고, 상기 제 1 다이오드(D1)는 제 1 인덕터를 경유하여 제 1 결합 커패시터(C1)로 접속되고 상기 제 2 다이오드(D2)는 제 2 인덕터(L2)를 경유하여 제 2 결합 커패시터(C2)로 접속된다.
Description
도 1 은 종래 기술에서 미드포인트에서 피딩되는 내장된 정류기를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 정류기의 제 1실시예를 도시하는데, 대시 라인은 직류의 경로를 도시하고, 도트 라인은 AC 성분의 경로를 도시한다. 도 2a 는 입력 단자(A, B) 사이가 포지티브 전압(VAB)일 때, 직류와 교류를 도시한다. 도 2b는 네가티브 입력 전압(VAB)일 때 직류와 교류를 도시한다.
도 3은 인덕터(L1, L2)가 서로 결합되는 본 발명의 제 2실시예를 도시한다.
도 4는 다수의 병렬 출력(P1, P2, 등)을 가진 본 발명의 제 3실시예를 도시한다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
P, M 출력 단자 A, B 입력 단자
C1 제 1 결합 커패시터 C2 제 2 결합 커패시터
D1 제 1 다이오드 D2 제 2 다이오드
L1, L2 인덕터 VAB 입력 전압
CD1, CD2 극성 반전 커패시터 C3 저장 커패시터
본 발명은 미드포인트에서 피딩되는 정류기, 특히 청구항 1의 전문에 따른 미드포인트에서 피딩되는 정류기에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술로부터 공지된 미드포인트에서 피딩되는 정류기를 도시하는데, 출력이 출력 단자(P, M)에 의하여 형성되는 반면에, 입력은 입력 단자(A, B)에 의해서 형성된다. 이러한 배치에 있어서, 출력 단자(P)는 포지티브 극과 대응하고, 출력 단자(M)는 네가티브 극과 대응한다. 자유 동작 인버터의 출력으로 정류기가 작동될 수 있도록 하기 위해, 말하자면 스위칭 트랜지스터들이 부하 전류의 직접적인 피드백에 의해 구동되도록, 인버터 다음의 정류기의 특성이 약간 유도성으로 되는 것이 요구된다.
도 1에서 도시되는 정류기는 제 1 결합 커패시터(C1)와 제 2 결합 커패시터(C2)를 포함하는 직렬회로를 포함하며, 상기 직렬회로의 미드포인트는 입력 단자(B)로 접속된다. 입력 단자(A)는 인덕터(L1)를 경유하여 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)를 포함하는 직렬회로의 미드포인트로 접속된다. 각 다이오드는 극성 반전 커패시터(CD1 또는 CD2)와 병렬로 접속된다. 제 1 및 제 2 결합 커패시터(C1, C2)를 포함하고 있는 직렬회로는 인덕터(L2)를 경유하여 출력 단자(P)로 접속된다. 저장 커패시터(C3)는 출력과 병렬로 접속된다. 예로써, 다수의 발광 다이오드를 포함하고 있는 직렬회로는 부하로 도시된다.
도 1에 도시된 회로배치에 있어서, 인덕터(L2)는 평활화 인덕터의 기능을 한 다. 말하자면, 이것은 인덕터(L1)가 정류기의 유도적 특성을 제공하는 반면에, 출력 단자(P, M)에 제공된 직류를 평활화한다.
도 1에 도시된 회로배치에 있어서, 특히 인덕터(L1, L2)는 좋지 못한 영향을 미치는데, 이는 그것들이 본래 다른 소자들과 비교하여 상대적으로 크기 때문이며, 그러므로 제한된 회로보드상의 많은 공간을 차지하게 된다. 추가로, 그것들은 SMD 컴포넌트와 비교하여 설치가 복잡하고 비용이 많이 든다.
본 발명의 목적은 도 1에서 도시된 종래 기술과 비교하여 개선되고 종래 기술의 단점을 감소시키는 회로 배치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1에 의하여 성취된다.
즉, 미드포인트에서 피딩하는 정류기에 있어서,
상기 정류기는,
상기 정류기는,
정류기의 입력을 형성하는 제 1 및 제 2 입력 단자(A, B);
정류기의 출력을 형성하는 제 1 및 제 2 출력 단자(P, M)를 포함하는데, 상기 제 1 출력 단자(P)는 포지티브 극을 형성하고 상기 제 2 출력 단자(M)는 정류기의 제 1 출력의 네가티브 극을 형성하고;
제 1 및 제 2 결합 커패시터(C1, C2)를 포함하고 상기 제 1출력과 병렬로 배치된 직렬회로를 포함하며, 상기 직렬회로의 미드포인트가 상기 제 2 입력 단자(B)에 접속되며,
제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)를 포함하는 직렬회로와 병렬로 배치된 저장 커패시터(C3)를 포함하며,
상기 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)를 포함하는 직렬회로의 미드포인트는 제 1 입력 단자(A)에 접속되며, 상기 제 1 다이오드(D1)는 제 1 인덕터를 통해 제 1 결합 커패시터(C1)에 접속되고, 상기 제 2 다이오드(D2)는 제 2 인덕터(L2)를 통해 상기 제 2 결합 커패시터(C2)로 접속되는 것을 특징으로 한다.
이러한 해결법은 두 개의 인덕터가, 인덕터(L1, L2)를 포함하는 병렬회로인 극성 반전 인덕턴스로서 그리고 인덕터(L1, L2)를 포함하는 직렬회로인 평활화 인덕턴스로 동시에 작동하는 장점을 제공한다. 이는 부하가 두 개의 인덕터를 통해 고르게 분산되었다는 것을 의미하는데, 이는 더욱 간단한 소자들이 사용될 수 있는 이유이다. 그 결과 비용이 크게 감소된다. 특히, 도 1에서 도시되고 종래 기술에서 공지된 회로 배치에서 만큼 인덕터(L1)는 강력할 필요가 없고, 인덕터(L2)는 클 필요가 없다. 그러므로 회로 보드상의 인덕터(L1, L2)에 필요한 공간은 크게 감소된다. 한가지 특히 유용한 실시예에서, 정류기의 각 추가 출력을 위해서, 추가 저장 커패시터, 추가 제 2 인덕터, 추가 제 2 다이오드 및 추가 제 2 결합 커패시터로 이루어진 조합이 제 1 출력에 대해 상응하는 조합과 병렬 접속될 수 있다. 도 1에 도시된 종래 기술에 있어서, 다수의 출력은 다수의 부하가 출력(P, M)과 병렬로 접속됨으로써 제공될 수 있다. 발광 다이오드의 경우에 있어, 부하는 다수의 발광 다이오드를 포함하는 직렬회로와 직렬인 각각의 직렬저항으로 정의된다. 이러한 경우, 차동 출력 임피던스는 각각의 직렬저항기에 의하여 결정된다. 이와는 반대로, 각 경로의 저항을 기초로 하여, 언급된 본 발명의 해결책으로, 차동 출력임피던스가 5배 이상으로 증가될 수 있다. 말하자면 각 출력에서의 차 전압은 종래 기술과 비교하여 각 출력 사이에서 전류 차가 5배 이상으로 감소되도록 한다.
바람직하게, 제 1 다이오드에는 병렬로 제 1 극성 반전 커패시터가 접속되며, 그리고/또는 적어도 하나 및/또는 각 제 2다이오드에는 병렬로 각각의 제 2극성 반전 커패시터가 접속된다. 극성 반전 커패시터들은 바람직하게는 ZVS 공진 커패시터 형태이다.
제 1 결합 커패시터의 커패시턴스 값은 바람직하게는 모든 제 2 결합 커패시터들의 커패시턴스 값의 합과 본래 거의 같고, 바람직하게는 10nF와 200nF사이이다. 각 저장 커패시터의 커패시턴스 값은 본래 제 1 결합 커패시터의 커패시턴스 값에 약 두 배이다. 제 1 커패시터와 적어도 하나의 제 2 인덕터를 결합시키고 및/또는 적어도 두 개의 제 2 인덕터를 서로 결합시키는 것은 바람직하다. 이것은 단일 소자를 사용하여 적어도 두 개의 인덕터를 생산하도록 할 수 있다. 말하자면, 적어도 두 개의 인덕터가 하나의 코어에 감겨져 있다. 이 결과 인덕터에 필요한 공간의 추가적인 감소를 가져온다.
만약 제 1 및 적어도 하나의 제 2 인덕터가 서로 결합되어 있다면, 상기 결합에 의하여 바람직하게 제 1 및 적어도 하나의 제 2 인덕터의 주요 인덕턴스들이 출력 전류가 평활화되도록 하고, 제 1 및 적어도 하나의 제 2 인덕터의 누설 인덕턴스가 극성 반전 인덕턴스로 동작하도록 한다. 이렇게 성취된 부하 분산은 소자들을 더 소형으로 하도록 하고, 유효 수명을 증가시킨다.
본 발명의 추가적으로 유용한 개선은 종속항에 개시된다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명을 설명한다.
달리 표시되지 않는 한, 동일한 참조 기호들은 도 2a, 2b, 3 및 4에서 동일한 소자들로 표시된다. 예로써, 모든 도면에 도시된 부하는 다수의 발광 다이오드를 포함하고 있는 직렬회로이다. 그러나, 일반적으로 본 발명에 따른 정류기는 DC 소스를 사용하여 동작할 수 있는 모든 적용 분야에 사용될 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 정류기의 제 1 실시예를 도시하였다. 이것은 미드포인트가 입력 단자(B)로 접속되는 두 개의 결합 커패시터(C1, C2)를 포함하는 직렬회로를 포함한다. 제 1다이오드(D1)와 제 2다이오드(D2)를 포함하는 직렬회로의 미드포인트는 입력 단자(A)에 접속된다. 각 다이오드는 극성 반전 커패시터(CD1, CD2)와 각각 병렬로 배치된다. 다이오드(D2)는 인덕터(L2)를 경유하여 결합 커패시터(C2)로 접속되며, 다이오드(D1)는 인덕터(L1)를 경유하여 결합 커패시터(C1)에 접속된다. 인덕터(L2)와 결합 커패시터(C2) 사이의 접속점은 포지티브 극을 나타내는 제 1출력 단자(P)를 형성한다. 인덕터(L1)와 결합 커패시터(C1) 사이의 접속점은 네가티브 극을 나타내는 제 2출력 단자(M)를 형성한다. 저장 커패시터(C3)는 다이오드(D1, D2)를 포함하는 다이오드 경로와 병렬 접속된다.
도 2a 및 2b는 띠점선으로 직류전류 코스를, 점선으로 교류전류 코스를 도시한다. 도 2a는 입력 단자(A, B)상의 포지티브 전압(UAB)에 대한 각 코스를 도시하고, 도 2b는 네가티브 입력 전압(UAB)에 대한 상응하는 전류 코스를 도시한다.
우선 도 2a에서: 입력 단자(A)로부터 출발해서 교류전류의 제 1 부분은 다이오드(D2), 인덕터(L2) 및 결합 커패시터(C2)로 형성된 네트워크를 통해 제 2 입력 단자(B)로 흐른다. 교류전류의 제 2 부분은 다이오드(D2), 저장 커패시터(C3), 인덕터(L1) 및 결합 커패시터(C1)를 경유하여 제 2입력 단자(B)로 흐른다. 이러한 제 2 전류 성분은 저장 커패시터(C3)를 충전한다. 직류전류는 출력 단자(M), 인덕터(L1), 저장 커패시터(C3), 인덕터(L2) 및 출력 단자(P)를 포함하는 네트워크에서 부하(La)에 흐른다. 도 2b에서, 직류전류 코스는 도 2와 비교해 달라진 것이 없지만, 필요시, 제 1 AC 성분은 입력 단자(B)로부터 결합 커패시터(C1), 인덕터(L1) 및 다이오드(D1)를 경유하여 제 2입력 단자(A)로 흐른다. 제 2 AC 성분은 제 2 결합 커패시터(C2), 인덕터(L2), 저장 커패시터(C3) 및 다이오드(D1)를 통해 제 2 입력 단자(A)에 흐른다. 이 경우 역시, 이러한 제 2 AC 성분은 저장 커패시터(C3)를 충전한다.
저장 커패시터(C3)의 방전 평형으로부터, 직류전류가 최대 교류전류의 반으로 될 수 있다는 것이 명백하다. 교류전류의 반이 저장 커패시터(C3)를 충전하는 반면에, 나머지 반은 각 결합 커패시터(C1, C2)를 재충전하는데 사용된다.
인덕터(L1, L2)를 포함하는 병렬회로가 입력 단자(A, B)와 직렬로 동작하는 동안에, 인덕턴스(L1, L2)의 합은 출력 단자(M, P)와 직렬로 있다.
그러므로, 두 개의 인덕터(L1, L2)는 같은 크기로 로딩되고, 동일한 소자를 사용하여 형성될 수 있다. 극성 반전 커패시터(CD1, CD2)가 몇 nF의 커패시턴스 값을 가지고 ZVS 공진 커패시터로서 동작하는 반면에, 커패시터(C1, C2, C3)는 상당히 높은 값을 가지게 된다. 결합 커패시터(C1, C2)는 부하(La) 바로 부근에 있고, 모든 AC 성분들로부터 부하를 분리시킨다. 그것들의 커패시턴스 값은 바람직하게 10에서 200nF범위이다.
저장 커패시터(C3)의 값은 결합 커패시터(C1) 값의 약 두 배이다. 인덕터(L1, L2)는 다이오드(D1, D2)를 포함하는 결합 커패시터(C1, C2)를 포함하는 용량성 경로로부터 (C3)에 의해 "백업"되는 다이오드 경로를 분리한다. 출력 단자(P, M) 사이의 커패시턴스는 결과적으로 도 1에서 도시된 종래 기술보다 훨씬 낮게 된다. 출력 단자(P, M) 사이의 출력 특징에 의하면, 인덕턴스(L1+L2)가 주(主)가 된다. 이것은 특히 발광 다이오드의 동작에 바람직한데, 상대적으로 낮은 출력 커패시턴스 및 상대적으로 높은 인덕턴스가 도 1에서 도시된 종래기술의 상황보다 이상적인 전류소스에 더욱 가까워지기 때문이다.
본 발명에 따른 정류기의 추가 실시예는 도 3에 도시되었다. 이러한 배치에서, 특히 각 주요 인덕턴스들이 출력전류를 평활화하고 각 인덕터들의 누설 인덕턴스가 극성 반전 인덕턴스로 작동하도록, 인덕터(L1, L2)는 서로 결합된다. 만약 두 개의 인덕터(L1, L2)가 하나의 코어에 감겨져 있다면, 상기 코어는 이중 목적을 가진다.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 출력을 가진 정류기를 도시한다. 제 1 출력은 출력 단자(P, M)에 의해 형성되고, 제 2 출력은 출력 단자(P', M 등)에 의해 형성된다. 각 추가 출력을 위해, 추가 결합 커패시터(C2'), 추가 인덕터(L2'), 추가 다이오드(D2'), 추가 극성 반전 커패시터(CD2'), 추가 저장 커패시터(C3')를 제공하는 것이 필요하다. 인덕터에 관하여는, 인덕터(L1)에 결합되는 적어도 하나의 인덕터(L2, 또는 L2' 등)가 제공된다. 추가로, 서로 결합된 인덕터(L2, 또는 L2', 등)를 제공한다. 도 4에서 도시된 정류기의 경우, 같은 출력 임피던스는 모든 출력에 대해 작동한다. 개시된 종래 기술과 대조적으로, 직렬저항이 필요한 것은 아니다. 이러한 방책은 전술된 종래 기술에 따른 실행상의 개별 경로에 대한 저항에 대해 5배 이상으로 차동 출력 임피던스를 증가시킨다. 그러므로 여러 가지 출력에서의 전압 변동은 훨씬 작은 전류 변동을 유도한다.
본 발명은 소자의 크기를 작게 하고 수명을 연장하는 효과를 가진다.
Claims (14)
- 미드포인트에서 피딩하는 정류기에 있어서,정류기의 입력을 형성하는 제 1 및 제 2 입력 단자(A, B);정류기의 제 1 출력을 형성하는 제 1 및 제 2 출력 단자(P, M) - 상기 제 1 출력 단자(P)는 정류기의 포지티브 극을 형성하고 상기 제 2 출력 단자(M)는 정류기의 제 1 출력의 네가티브 극을 형성함 -;제 1 및 제 2 결합 커패시터(C1, C2)를 포함하고 상기 제 1 출력과 병렬로 배치된 직렬회로 - 상기 직렬회로의 미드포인트가 상기 제 2 입력 단자(B)에 접속됨 -; 및제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)를 포함하는 직렬회로와 병렬로 배치된 저장 커패시터(C3)를 포함하고,상기 제 1 및 제 2 다이오드(D1, D2)를 포함하는 직렬회로의 미드포인트는 제 1 입력 단자(A)에 접속되며, 상기 제 1 다이오드(D1)는 제 1 인덕터를 통해 제 1 결합 커패시터(C1)에 접속되고, 상기 제 2 다이오드(D2)는 제 2 인덕터(L2)를 통해 상기 제 2 결합 커패시터(C2)로 접속되는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 1항에 있어서, 정류기의 각 추가 출력(P', M)을 위해, 추가 저장 커패시터(C3'), 추가 제 2 인덕터(L2'), 추가 제 2 다이오드(D2') 및 추가 제 2 결합 커패시터(C2')의 조합은 상기 제 1 출력(P, M)에 대한 상응하는 조합과 병렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 다이오드(D1)는 자신과 병렬로 접속된 제 1 극성 반전 커패시터(CD1)를 구비하거나, 상기 제 2 다이오드(D2)와 상기 추가 제 2 다이오드(D2') 중 적어도 하나는 자신과 병렬로 접속된 각각의 제 2 극성 반전 커패시터(CD2, CD2')를 구비하는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 결합 커패시터(C1)의 상기 커패시턴스 값은 상기 제 2 결합 커패시터(C2) 및 상기 추가 제 2 결합 커패서터(C2')의 커패시턴스 값의 합과 같고, 바람직하게 10nF과 200nF 사이에 있는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 2항에 있어서, 상기 저장 커패시터(C3) 및 상기 추가 저장 커패시터(C3') 각각의 커패시턴스 값은 제 1 결합 커패시터(C1)의 커패시턴스의 값에 약 두 배인 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 인덕터(L1)는 상기 제 2 인덕터(L2) 및 상기 추가 제 2 인덕터(L2') 중 적어도 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 2 인덕터(L2) 및 상기 추가 제 2 인덕터(L2')는 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 인덕터(L1), 상기 제 2 인덕터(L2) 및 상기 추가 제 2 인덕터(L2') 중 적어도 두 개는 하나의 코어에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 6항에 있어서, 상기 제 1 인덕터(L1), 및 상기 제 2 인덕터(L2)와 상기 추가 제 2 인덕터(L2') 중 적어도 하나를 포함하는 결합에 의하여 상기 제 1 인덕터 및, 상기 제 2 인덕터(L2)와 상기 추가 제 2 인덕터(L2') 중 적어도 하나의 주요 인덕턴스들이 출력전류를 평활화되도록 하고, 상기 제 1 인덕터 및, 상기 제 2 인덕터(L2)와 상기 추가 제 2 인덕터(L2') 중 적어도 하나의 누설 인덕턴스들이 극성 반전 인덕턴스로 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 다이오드(D1)는 자신과 병렬로 접속된 제 1 극성 반전 커패시터(CD1)를 구비하거나, 상기 제 2 다이오드(D2)는 자신과 병렬로 접속된 각각의 제 2 극성 반전 커패시터(CD2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 1항에 있어서, 상기 저장 커패시터(C3)의 커패시턴스 값은 제 1 결합 커패시터(C1)의 커패시턴스의 값에 약 두 배인 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 인덕터(L1)는 상기 제 2 인덕터(L2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 인덕터(L1) 및 상기 제 2 인덕터(L2)는 하나의 코어에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 정류기.
- 제 12항에 있어서, 상기 제 1 인덕터(L1) 및 상기 제 2 인덕터(L2)를 포함하는 결합에 의하여 상기 제 1 인덕터(L1) 및 상기 제 2 인덕터(L2)의 주요 인덕턴스들이 출력전류를 평활화되도록 하고, 상기 제 1 인덕터 및 상기 제 2 인덕터(L2)의 누설 인덕턴스들이 극성 반전 인덕턴스로 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 정류기.
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